限滑式传动系设备的制作方法

本公开内容总体上涉及限滑式传动系离合器。尤其是，本公开内容涉及用于限滑式传动系离合器的致动结构。

背景技术：
传动系离合器通常用于选择性旋转地耦合第一和第二旋转传动系元件。限滑式传动系离合器是这样的传动系离合器：其选择性地耦合第一和第二旋转传动系元件，同时允许第一和第二旋转传动系元件之间的受限制/受控制的相对旋转量。对于限滑式传动系离合器的一种应用是在一其中采用传动系离合器来限制发生在差速器内部的旋转滑动的差速器中。差速器是车桥总成的一个元件，其用于将扭矩从驱动轴传递到一对输出轴。驱动轴通过使用锥齿轮而驱动差速器，锥齿轮与安装在差速器壳体上的齿圈相啮合。在汽车应用中，差速器使得固定在车桥总成两端的轮胎能够以不同的速度旋转。当车辆旋转向时，这是重要的，因为外侧轮胎所行进的圆弧的距离超过内侧轮胎。因而，外侧轮胎必须以比内侧轮胎更快的速度旋转，以补偿更大的行进距离。差速器包括齿轮结构，其允许扭矩从驱动轴传递到输出轴、同时使得输出轴能够以期望的不同速度旋转。当差速器在转弯处起作用的时候，他们使得车辆例如在雪地或者泥地或者其他光滑介质中失去牵引(力)。如果驱动轮中的任一个失去牵引(力)，则其将以高速转动，而另一个车轮根本并不转动。为了克服这种情形，现在已经研究了限滑式差速器，以将动力从已经失去牵引(力)的车轮转换到并未打转的车轮。限滑式差速器已经得到了研究，其使用液压致动的离合器来限制差速器的输出轴之间的差速旋转。这种限滑式差速器可包括具有结合在差速器壳体内的转子泵形式的泵。螺线管阀已经用于精确控制提供给离合器的致动压力。然而，为了可操作性，这些阀需要电子控制器和阀控制硬件/软件。这是昂贵的。相反地，简单的孔口是一种与液压泵结合使用以产生用于致动离合器的液压压力的相对廉价的结构。然而，非补偿孔口将根据液压泵的输出速度而提供完全不同的致动压力。示范性的限滑式差速器在美国专利4,012,968；5,310,388；6,332,522；6,733,411；6,789,657；7,361,144；7,448,482和8,043,184中公开。

技术实现要素：
本公开内容的一个方面涉及一种系统，其使用节流阀(流量控制阀，flowregulatingvalve)来控制液压致动的传动系离合器的操作。在某些实施例中，节流阀是压力补偿的流量控制阀，其防止系统中的流速超过通过阀预设的最大流速，而不管系统中的液压压力大小如何。压力补偿的流量控制阀具有由弹簧偏压向打开位置的阀构件。对于如上所述节流阀的使用允许了致动控制策略的实施，该策略仅仅取决于液压流体流速且并不需要系统液压压力的特定控制。由节流阀所设置的最大流速可对应于第一传动系元件和第二传动系元件之间的最大期望旋转速差。本公开内容的另一个方面涉及一种限滑式传动系设备，其包括第一传动系元件，其可相对于第二传动系元件旋转。限滑式传动系设备还包括离合器，该离合器构造为至少在离合器被致动时抑制第一传动系元件和第二传动系元件之间的相对旋转。限滑式传动系设备还包括用于致动离合器的致动结构。该致动器结构包括液压泵，该液压泵在第一传动系元件和第二传动系元件之间存在相对旋转时泵送液压流体通过液压回路。由液压泵产生的液压回路内的液压压力用于致动离合器。设置节流阀以调节流过液压回路的液压流体的流速。节流阀构造为防止液压流体流速超过预设的最大流速，而不管液压回路中液压压力的大小如何。预设的最大流速可与第一和第二传动系元件之间的最大期望相对旋转速度对应。在某些实施方式中，流量控制阀是一种压力补偿的流量控制阀，其具有由弹簧偏压向打开位置的阀构件。在示范性实施方式中，限滑式传动系设备结合到差速器中，其中第一传动系元件是差速器的半轴齿轮或者输出轴，第二传动系元件是差速器的差速器壳体。本公开内容的另一个方面涉及一种限滑式传动系设备，其包括第一传动系元件，其可相对于第二传动系元件旋转。限滑式传动系设备还包括离合器，该离合器构造为至少在离合器被致动时抑制第一传动系元件和第二传动系元件之间的相对旋转。限滑式传动系设备还包括用于致动离合器的致动结构。该致动结构包括液压泵，该液压泵在第一和第二传动系元件之间存在相对旋转时泵送液压流体。液压泵包括与第一和第二传动系元件一致地旋转的泵元件。致动结构还包括压力室和活塞，该活塞在由液压泵对压力室进行加压时致动该致动器。致动结构还包括液压回路，液压回路构造为从液压流体储箱延伸到液压泵的进口，从液压泵的进口通过液压泵延伸到液压泵的出口，从液压泵的出口延伸到压力室，以及从压力室延伸返回到流体储箱。致动结构还包括节流阀，其布置在压力室和储箱之间，用于调节通过液压回路的液压流体流速。节流阀构造为防止液压流体流速超过预设的最大流速，而不管室内的流体压力的大小如何。在一个实施例中，限滑式传动系设备结合在差速器中。各个附加方面将在下面的描述中进一步说明。这些方面涉及各个特征以及特征的组合。将知晓的是，前述的一般描述和随后的详细描述都仅仅是示范性的和说明性的，而并不对在此实施例所基于的广义概念进行限制。附图说明图1是差速器的透视图，该差速器结合有根据本公开内容的原理的限滑式传动系设备；图2是图1的差速器沿纵向剖开的剖视图；图3是图1的差速器的分解透视图；图4示意性地示出了结合在图1的差速器中的限滑式传动系设备的液压致动回路；图5是在图1-3的差速器中使用的压力补偿节流阀的透视图；以及图6是图5的压力补偿节流阀沿纵向剖开的剖视图。具体实施方式现在来详细参照所附附图中图示的本公开内容的示范性方面。只要可能，在所有附图中使用相同的附图来表示相同或相似的结构。本公开内容总体上涉及一种用于控制液压致动传动系离合器的操作的方法和系统，该离合器用于限制第一和第二旋转传动系元件之间的相对旋转。在一个实施例中，该方法和系统包括直接调整/控制(例如限制)液压流体流速，以限制第一和第二传动系元件之间所允许的旋转速度的差异值。当系统内部的液压压力随着流速调整而改变的时候，压力自身优选地并不被特别控制。取而代之，系统的受控参数是流速。在示范性系统中，通过液压致动回路的液压流速直接与第一和第二传动系元件之间的相对旋转速度相关，并取决于该相对旋转速度。因而，通过限制液压流体的流速，第一和第二传动系元件之间所允许的相对旋转速度也得到了限制。可以理解的是，基于流速的上述控制策略使得在第一和第二传动系元件之间的旋转速度差得到了有效的控制(例如限制)而无需使用昂贵的电子控制元件。正如图1-3中在此公开的那样，根据本公开内容的原理的限滑式传动系设备已经结合到一差速器中。可以理解的是，当限滑式传动系设备已经特别示出为结合到差速器中的时候，本公开内容的不同方面适合用于任何类型的具有用于控制两个传动系元件之间的相对旋转的离合器的传动系设备。正如在此使用的，术语“离合器”指的是任何利用摩擦来控制两个元件之间的相对旋转的结构。图1图示了结合了根据本公开内容的原理的限滑式传动系设备的差速器20。该差速器20包括差速器壳体22，其在使用中绕着旋转轴线24旋转。轴承26设置在差速器壳体22的相对端部处。轴承26沿着旋转轴线24同轴地对齐，并且配置为用于将差速器壳体22可旋转地固定在外壳28(例如图2中示意性示出的差速器支座)的内部。外壳28容纳有液压流体，例如可用于润滑外壳28和差速器壳体22内部的多个元件(例如齿轮)的油。增压壳体30被固定在差速器壳体22的一个端部处。差速器壳体22可相对于增压壳体30绕旋转轴线24旋转。增压壳体30包括接合外壳28的突片31，以防止增压壳体30与外壳28之间的相对旋转。液压流体泵32(参见图2和3)设置在差速器壳体22内部。液压流体泵32是液压致动回路34的一部分(在图4示意性示出)，该回路延伸贯穿增压壳体30和差速器壳体22。外壳28内部的油的容积形成了液压回路34的储箱36。液压流体泵32通过由增压壳体30限定的输入端口38从储箱36汲取油，并且通过由增压壳体30限定的输出端口40将油输出返回到储箱36。节流阀42调节通过液压回路34的液压流体流速。在一个实施方式中，无论由液压回路34内的液压流体泵32所产生的流体压力大小是多少，节流阀42都防止液压致动回路34内部的液压流体流速超过规定的最大流速。参照图2，差速器壳体22包括在界面23处相接的第一壳体件22A和第二壳体件22B。壳体件22A、22B可通过紧固件、焊接或者其他技术而固定在一起。差速器壳体22限定一靠近界面23处的凸缘44，以用于固定齿圈46。在差速器20的使用中，齿圈46与由驱动轴50驱动的锥齿轮48相啮合。当锥齿轮48由驱动轴50旋转时，锥齿轮48接合齿圈46，从而导致差速器壳体22绕着旋转轴线24旋转。仍旧参照图2，差速器20包括安装在第二壳体件22B内的扭矩传递结构52。扭矩传递结构52包括第一和第二半轴齿轮54、56(例如太阳齿轮)，它们分别限定了沿着旋转轴线24同轴地对齐的输出轴开口58、60。扭矩传递结构52还包括行星齿轮组62，其安装在第一和第二半轴齿轮54、56之间。行星齿轮组62构造为在差速器壳体22与第一和第二半轴齿轮54、56之间传递扭矩、同时允许第一和第二半轴齿轮54、56相对于彼此绕着旋转轴线24(例如以不同的旋转速度)旋转。行星齿轮组62包括小齿轮64，其可旋转地安装在轴66上，该轴相对于差速器壳体22固定。小齿轮64中的每一个均与第一半轴齿轮54和第二半轴齿轮56两者啮合。差速器20还包括离合器70，其安装在第二壳体件22B内。离合器70包括耦合器72，其限定一与旋转轴线24同轴地对齐的输出轴开口74。耦合器72承载多个摩擦片76，这些摩擦片从耦合器72的主体径向向外地凸出。这些摩擦片76相对于耦合器72的主体可旋转地固定。离合器70还包括多个耳状盘78，这些耳状盘由差速器壳体22承载。这些盘78相对于差速器壳体22可旋转地固定。耳状盘78插设在摩擦片76之间以形成离合器组件77。离合器70被构造为至少当离合器被致动时抑制耦合器72与差速器壳体22之间的相对旋转。当离合器70被致动的时候，摩擦片76优选地压靠耳状盘78，从而，摩擦(力)抑制摩擦片76与耳状盘78之间的相对旋转。差速器20还包括用于通过压缩离合器组件77而致动离合器70的致动结构。致动结构包括安装在活塞壳体82内的活塞80。压力室84限定在活塞80与活塞壳体82之间。活塞80可相对于活塞壳体82沿着旋转轴线24移动。致动结构还包括液压流体泵32。当液体流体泵32泵送液压流体穿过液压致动回路34时，压力室34加压，从而使得活塞80沿着旋转轴线24朝离合器组件77滑动。当活塞80通过压力室84内的液压被压紧抵靠在离合器组件77上时，摩擦片76和耳状盘78被压在一起，从而致动离合器70。直到压力室84中的液压压力达到预定水平，离合器70的有意义/实际的制动/致动才会发生。差速器20的液压流体泵32被描述为转子泵。液压流体泵32包括一内齿轮90，其具有与旋转轴线24同轴地对齐的输出轴开口92。液压流体泵32还包括布置在内齿轮90外侧的外齿轮94。外齿轮94被布置在一偏心套筒96的内部。偏心套筒96耦合到差速器壳体22，从而，随着差速器壳体22绕着旋转轴线24转动，偏心套筒96由差速器壳体22所承载。由此，偏心套筒96构造为与差速器壳体22一致地旋转。内齿轮和外齿轮90、94可自由地在偏心套筒96内移动。如图3中所示，内齿轮90包括外齿98，其接合外齿轮94的内齿100。外齿轮94的内齿100比内齿轮90的外齿98多一个或多个齿。当偏心套筒96与内齿轮90之间产生相对旋转时，内齿轮和外齿轮90、94的齿协作，以限定一系列袋(pocket)，这些袋的体积的增加和减小产生了抽吸作用。由此可见，内齿轮和外齿轮90、94产生了液压流体流以及相应的用于致动离合器70的液压流体压力。虽然转子泵对于本申请而言是优选的，可知晓的是，也可以是使用其他类型的液压泵。在差速器22的使用中，第一和第二输出轴102、104(参见图2)优选地耦合到差速器20。第一和第二输出轴102、104被示出为耦合到各自的第一和第二轮106、108。第二输出轴104可旋转容纳在输出轴开口110中，该输出轴开口由差速器壳体22的第二壳体件22B限定。第二输出轴104还通过例如花键的装置可旋转固定在第二半轴齿轮56的输出轴开口60内。第一输出轴102可旋转地容纳在由第一壳体件22A限定的输出轴开口112内。第一输出轴102也可旋转地固定在由转子泵的内齿轮90限定的输出轴开口92内、由离合器70的耦合器72限定的输出轴开口74内、以及由第一半轴齿轮54限定的输出轴开口58内。可知晓的是，花键连接可用于提供第一输出轴102与内齿轮90、耦合器72以及第一半轴齿轮54之间的固定旋转连接。由此，随着第一输出轴102绕着旋转轴线24旋转，第一半轴齿轮54、耦合器72以及内齿轮90全部与第一输出轴102一致地旋转。因为这种关系，当离合器70被致动的时候，离合器起作用以控制整个组件(即第一输出轴102、内齿轮90、耦合器72以及第一半轴齿轮54)与差速器壳体22之间的相对旋转速度。鉴于上述内容，可知晓的是，液压泵32耦合在差速器壳体22与第一输出轴102之间，从而，第一输出轴102与差速器壳体22之间的相对旋转导致了泵32泵送液压流体穿过液压致动回路34。例如，偏心套筒96非旋转地耦合到差速器壳体22，并且内齿轮90非旋转地耦合到第一输出轴102。因为液压泵32耦合在差速器壳体22与第一输出轴102之间，液压泵的速度以及由泵产生的流速直接取决于差速器壳体22与第一输出轴102之间的相对旋转速度。在一个实施方式中，在给定的旋转速度下，泵排出固定体积的液压流体。可知晓的是，限滑式离合器设备构造为允许差速器壳体22与第一输出轴102之间的受限量的相对旋转，同时防止该相对旋转超过预定的速率。在一个实施方式中，相对旋转的预定的最大量是大约每分钟60转。相对旋转的这种速度适于使得车轮106、108以不同的速度旋转以与转向/转弯相适应。大于相对旋转的该预定的最大速度的相对旋转速度将表明车轮106、108中的一个在打滑(例如在冰面上或者其他光滑介质上)并以高速自转，而车轮106、108的另一个由于缺少扭矩而停止或者明显减慢。在第二车轮108打滑而第一车轮106停止的情况中，耦合到旋转的差速器壳体22的偏心套筒96将驱动绕着内齿轮90设置的外齿轮94，从而液压泵32将流体泵送穿过致动回路34以致动离合器70。在该情形中，离合器70的致动导致了从差速器壳体22传递到第一输出轴102的扭矩增加，从而导致第一输出轴102和第一车轮106的旋转。在第一车轮106打滑而第二车轮108停止的情况下，耦合到第一输出轴102(其比差速器壳体22旋转更快)的内齿轮90将相对于外齿轮94驱动内齿轮90，从而液压泵32将流体泵送通过致动回路34以致动该离合器70。在该情形中，离合器70的致动制动/抑制第一输出轴102相对于差速器壳体22的旋转，导致通过差速器22和扭矩传递结构52传递到第二输出轴104的扭矩增加，从而导致第二输出轴104和第一车轮106旋转。参照图5和6，节流阀42包括外体部120，其具有外螺纹122以用于将节流阀42拧入到由增压壳体30限定的阀安装端口41中。该外体部120还形成了阀套124，其容纳阀活塞126。阀套124具有与闭合端部130相对布置的开口端部128。阀活塞126可滑动地安装在阀套124的内部并且构造为相对于外体部120沿着由阀套124所限定的轴线132滑动。阀套124在开口端部和关闭端部128、130之间的中间位置处限定多个出口开口134。出口开口134绕着轴线132沿周向隔开。阀活塞126限定了内部通道136，其纵向延伸穿过阀活塞126。进口开口138(例如固定尺寸的孔口)穿过阀活塞126的一个端部126a所限定，压力平衡出孔140(例如固定尺寸的孔口)穿过阀活塞126的相对端部126b限定。端部126a限定了阀活塞126的活塞面127。进口开口138和压力平衡出孔140都与通道136流体连通。阀活塞126还限定了沿着活塞126长度的中间位置处布置的多个出口开口142。出口开口142绕着轴线132周向地间隔开，并在节流阀142处于打开位置时适于与阀套124的出口开口134对齐。弹簧室144限定在阀活塞126与阀套124的闭合端部130之间。压力平衡出孔140确保了内部通道136和弹簧室144随着时间的流逝变得压力平衡。弹簧146安装在室144中。阀活塞126的进口开口138限定了节流阀42的进口，并且出口开口134、142协作以限定节流阀142的可变尺寸的出口孔口141。弹簧146将阀活塞126偏置到打开位置(图6中所示)，其中出口开口134、142基本上彼此对齐，从而出口孔口141限定一孔口面积(即流体可穿过的横截面积)，该孔口面积足够大以容纳高达阀42的预设最大流速值的流速，而不会导致致动回路34内的压力增加到足以导致离合器70致动。预设最大流速值是阀所允许的最大流速而不管液压回路的压力如何。该预设最大流速值还被称为确定或预订的最大流速值。一旦流过节流阀的流动达到节流阀42的预设最大流速，则节流阀42开始调节流动，以便无论阀42上游的液压压力如何，流动都不超过预设的最大流速。阀42通过以受控方式降低孔口尺寸141而调节流速。当阀42开始调节流量以防止超过预设的最大流速时，阀42上游的液压致动回路34内的液压压力达到足够高的水平，以导致离合器70被有意义地/实际地致动。可知晓的是，由离合器70所提供的制动力的大小直接与液压致动回路34中的压力水平有关并且由之决定。随着阀活塞126朝着关闭位置移动(即可变尺寸的孔口141关闭的位置)，弹簧146将弹簧力施加到阀活塞126，抵抗阀活塞126朝着关闭位置的移动。当阀活塞126朝着套管124的关闭端130移动时，阀活塞126朝着关闭位置移动。随着阀活塞126从打开位置朝着关闭位置移动，孔口141的尺寸减少。在一个实施方式中，随着阀活塞126朝着关闭位置移动以及弹簧146被压缩，弹簧146向阀活塞126施加一渐进增加的抵抗弹簧负载。因而，在这种实施例中，阀活塞126越靠近关闭位置，弹簧越抵抗阀活塞126朝关闭位置的移动。在进口开口138上游的系统内的液压压力向活塞面127施加压力并且迫使阀活塞126抵抗弹簧146的偏压力而朝关闭位置移动、从而减小可变孔口141的尺寸时，发生流量调节。为了无论进口开口138上游的压力如何都防止液压回路34的流速超过阀42最大流速，阀42控制孔口142的尺寸。在一个实施方式中，在流量调节期间，阀活塞126沿着轴线132来回摆动，从而以受控方式重复地增加和减小出口孔口141的尺寸，以便将流过阀42的流动限制到阀的预设最大流速。阀活塞126的运动由弹簧146的弹簧力、由施加到阀活塞126的活塞面127的液压流体压力所导致的液压压力、以及由弹簧室144中的液压压力所产生的液压压力组合地控制。弹簧146与弹簧室144中的液压压力协作，以将阀活塞126迫向打开位置。可知晓的是，压力补偿节流阀是非常公知的，并且可具有各种不同的结构。所示出的节流阀42仅仅是可使用的节流阀的一个实施例，并且明显的是，无论液压回路压力如何都适于将流动限制到某一流速的其他已知阀结构也是可以使用的。还参照图4，当节流阀42安装在增压壳体30的阀安装开口41内时，进口端口138布置为与压力室84流体连通，可变尺寸的出口孔口141布置为与出口端口40流体连通。致动器结构的液压致动回路34从储箱36延伸通过增压壳体30的输入端口38而到达液压流体泵32的进口150。液压回路34然后通过液压流体泵32而到达液压流体泵32的出口152。从液压流体泵32的出口152，液压回路34延伸到压力室84。从压力室84，液压回路34通过差速器壳体22以及增压壳体30而延伸回到节流阀42的进口开口138。从进口开口138，液压回路34延伸通过阀42到达出口孔口141。液压回路134然后从出口孔口141延伸到出口端口40，返回到储箱36。当安装在差速器22内的第一和第二输出轴102、104以不同的速率绕着旋转轴24旋转的时候，在第一输出轴102与差速器壳体22之间产生相对旋转。这种相对旋转产生了套筒96与液压流体泵32的内齿轮90之间的相对旋转，从而使得液压流体泵32从储箱36通过输入端口38抽吸液压流体，并抽吸到液压流体泵32的进口150中。然后液压流体流过液压流体泵32，并且从液压流体泵32的出口152朝着压力室84排出。液压回路34内的流体流然后从压力室84前往节流阀42。该流体通过进口端口38进入节流阀42，并且通过出口孔口141流出。只要流速低于节流阀42的预设最大流速，弹簧146就将节流阀42保持在全开位置，并且流体未被调节地通过出口孔口141、并通过出口端口40返回到储箱36。在这种情形中，节流阀42上游的液压压力(即压力室84处所提供的液压压力)足够低而没有发生离合器70的有意义的/实际的致动。可知晓的是，由液压流体泵32产生的流速与第一输出轴102和差速器壳体22之间的相对旋转速度直接相关(例如成正比例)。因而，随着第一输出轴102与差速器壳体22之间的相对旋转速度的增加，由液压流体泵22所产生的流速相应地增加，直到流速达到阀42的预设最大流速。当由液压流体泵32产生的流速达到节流阀42的预设最大流速时，节流阀42开始通过改变孔口141的尺寸而调节流量，以便无论回路34内的压力如何，流过节流阀42的流动都不超过预设最大流速。当节流阀42通过限制出口孔口141而调节流动时，阀42上游的液压致动回路34内的液压压力增加，从而增加了由活塞90提供到离合器组件77的作用力，使其达到发生有意义的/实际的致动/制动的水平。由此，所增加的液压压力提供了改善的中断作用，其防止了第一输出轴102与差速器壳体22之间的相对旋转速度超过一与节流阀42的预设最大流速对应的预设值。在一个示范性实施方式中，流过节流阀42的预设最大流速等于每分钟25加仑，第一输出轴102和差速器壳体22之间最大相对旋转速度是每分钟60转。上面的说明书提供了某些发明性方面如何付诸实施的实施例。将知晓的是，在没有脱离本公开内容的发明方面的精神和范围的情况下，本发明方面能够以在此所示出和描述之外的其他方式实施。