專利名稱：限滑差速器及其接合傳感機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及牽引(力)調(diào)節(jié)差速器，更具體地涉及這種類型的差速器，
禁止("鎖止")差動(dòng)作用。
此外，本發(fā)明涉及這樣一種類型的接合傳感(檢測(cè))機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)，其 可用于檢測(cè)牽引調(diào)節(jié)差速器中的狀態(tài)變化，例如非鎖止?fàn)顟B(tài)和鎖止?fàn)顟B(tài)之 間的變化。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及類型的牽引調(diào)節(jié)差速器包括限定了齒輪室的齒輪殼體， 以及設(shè)置在其中的包括至少 一個(gè)輸入小齒輪和一對(duì)輸出半軸齒輪的差動(dòng)齒 輪組。本發(fā)明將結(jié)合錐齒輪類型的差速器加以描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng) 理解本發(fā)明并不僅限于此，而是也可用于具有其它齒輪傳動(dòng)類型如螺旋齒 輪或行星齒輪傳動(dòng)的差速器。通常，離合器組件設(shè)置在所述半軸齒輪中的 至少一個(gè)和齒輪殼體的相鄰表面之間，使得離合器組件或鎖止機(jī)構(gòu)可工作
以限制齒輪殼體和所述一個(gè)半軸齒輪之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。在大多數(shù)所述類型 的差速器中，使離合器組件或鎖止機(jī)構(gòu)接合(以延遲差動(dòng))是通過數(shù)種不 同方式中的一種來實(shí)現(xiàn)的。
在一種方式中，在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并引用于此作為參考的美國(guó)
專利No. Re 28,004所示和所迷的"鎖止差速器"中，離合器組件通常是分 離的。當(dāng)一個(gè)車輪相對(duì)于另一個(gè)車輪開始拖延(spin out)時(shí)，速度傳感機(jī) 構(gòu)檢測(cè)所述車輪之間的速度差，并通過凸輪和斜坡機(jī)構(gòu)完全鎖止離合器組 件。在所述被引用的專利中，速度傳感機(jī)構(gòu)包括離心配重機(jī)構(gòu)，其輸出包
括所述機(jī)械"輸入，差動(dòng)齒輪裝置響應(yīng)于該輸入而被鎖止。
同樣轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并引用于此作為參考的美國(guó)專利No. 5，019，021描述了延遲差動(dòng)的另一種方式。該專利示出和描述了一種"限 (防)滑差速器"，其中離合器組件上的載荷可響應(yīng)于外部的電輸入信號(hào) 而變化，從而改變離合器組件內(nèi)的打滑量。因此，從一個(gè)半軸齒輪傳遞到 另一個(gè)半軸齒輪的偏向轉(zhuǎn)矩的量也響應(yīng)于外部電輸入信號(hào)的變化而變化。
本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，在限滑差速器中，無論何時(shí)車輛經(jīng)歷非最佳 的牽引條件，兩個(gè)半軸齒輪之間通常都存在一定量的"滑移"或速度差。
在上述被引用的專利中，差速器的所述"輸入"是電輸入信號(hào)，但在差速 器內(nèi)，存在另一種"輸入，，，即滾珠斜坡致動(dòng)器(ball ramp actuator)的 一個(gè)板的軸向運(yùn)動(dòng)，其軸向運(yùn)動(dòng)以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式改變離合器 組件上的載荷。
最后，在同樣轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并引用于此作為參考的美國(guó)專利 No. 6，551，209中，描繪了一種"鎖止差速器"的不同方式。在上述被引用 的專利中，示出和描述了這樣一種鎖止差速器，其中不具有摩擦式離合器 組件而是具有機(jī)械鎖止結(jié)構(gòu)。在所引用的'209專利的差速器中具有滾珠 斜坡致動(dòng)器，其能夠響應(yīng)于電輸入信號(hào)而將一 系列銷釘移入到差速器半軸 齒輪的相配開口中，從而使半軸齒輪相對(duì)于差速器齒輪殼體鎖止。就本發(fā) 明的目的而言，所述銷釘靠近或離開半軸齒輪以分別實(shí)現(xiàn)鎖止?fàn)顟B(tài)或非鎖 止?fàn)顟B(tài)的移動(dòng)也可被認(rèn)為是用于限制差速器中的輸出齒輪相對(duì)于齒輪殼體 轉(zhuǎn)動(dòng)的方式的一種"輸入"。
這樣，通過回顧上述類型的限滑和鎖止差速器可見，存在本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的多種不同機(jī)構(gòu)，它們通常用于限制(延遲)或鎖止差速器齒輪 殼體和其中一個(gè)輸出半軸齒輪之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，應(yīng)當(dāng)注意，大多數(shù)
已知的現(xiàn)有技術(shù)的限滑和鎖止差動(dòng)結(jié)構(gòu)、尤其是已由本發(fā)明的受讓人商業(yè) 化的那些，都共同具有與在差速器內(nèi)實(shí)現(xiàn)限滑和鎖止功能的機(jī)構(gòu)的操作有 關(guān)的某種沿軸向運(yùn)動(dòng)的部件。
近來，越來越多的車輛(尤其是乘用車和輕型卡車)在傳動(dòng)系中結(jié)合
了某種穩(wěn)定性、或牽引、或安全系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的例子可包括牽引力控制
系統(tǒng)(TCS)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)和電子穂、定性程序(ESP)。十 分普遍和期望的是，這類系統(tǒng)包括某種牽引調(diào)節(jié)裝置，并且優(yōu)選地包括電 氣致動(dòng)的限滑或鎖止差速器。為了使這些類型的系統(tǒng)更有效和安全地工作， 重要的是系統(tǒng)的控制邏輯從差速器接收某種反饋信號(hào)，從而控制邏輯能在 任意給定時(shí)刻知道差速器是處于致動(dòng)(鎖止)狀態(tài)還是處于未致動(dòng)(非鎖 止)狀態(tài)。
不利的是，檢測(cè)鎖止差速器中鎖止?fàn)顟B(tài)(或非鎖止?fàn)顟B(tài))的存在或檢 測(cè)限滑差速器中正在增加的離合器接合(或正在減小的離合器接合)涉及 檢測(cè)這樣一些東西，例如差速器齒輪殼體內(nèi)的部件的軸向運(yùn)動(dòng)，其中所述 部件通常在靜止的外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼體上安裝傳感器的一種 表面上顯而易見的方式為，將傳感器固定在所述殼體的外部，并且將由差 速器產(chǎn)生的電信號(hào)通過滑環(huán)傳遞到車輛的微處理器。不利的是，這種結(jié)構(gòu) 通常不可行。對(duì)于大多數(shù)差速器裝置來說，沒有什么東西可附裝到差速器 殼體的(外徑的)外部(或從差速器殼體徑向向外延伸)，這是因?yàn)?，?車軸裝配車間中必須使環(huán)形齒輪在殼體的外徑上滑動(dòng)，并用螺栓將環(huán)形齒
輪固定到殼體凸緣上。
本領(lǐng)域技術(shù)人員遇到的另 一個(gè)阻礙為，在試圖開發(fā)用于檢測(cè)限滑或鎖 止差速器中的"狀態(tài)變化"的結(jié)構(gòu)時(shí)，實(shí)際上所采用的傳感系統(tǒng)必須能夠 在非常嚴(yán)酷的環(huán)境中存留并有效地工作。例如，傳感機(jī)構(gòu)和整個(gè)系統(tǒng)需要
能夠在可預(yù)見的寬溫度范圍內(nèi)(例如從約-40攝氏度至約l卯?dāng)z氏度)工作。 另外，傳感^L構(gòu)必須能夠在浸沒于基于石化產(chǎn)品的潤(rùn)滑劑中時(shí)工作，而不 會(huì)對(duì)傳感系統(tǒng)的表示差速器當(dāng)前狀態(tài)的"輸出"信號(hào)產(chǎn)生任何不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題的改進(jìn)的 差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，以及用在其中的改進(jìn)的傳感機(jī)構(gòu)和組件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種可實(shí)現(xiàn)上述目的的改進(jìn)的差動(dòng)齒
輪機(jī)構(gòu)和用在其中的改進(jìn)的傳感系統(tǒng)，其無需對(duì)現(xiàn)有的差動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行任何 大的重新設(shè)計(jì)，并且基本不會(huì)增大差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的總體封裝尺寸。
本發(fā)明的更具體的目的是提供這樣一種改進(jìn)的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)及其傳感 系統(tǒng)，其中差速器狀態(tài)的變化可利用差速器內(nèi)的部件的軸向運(yùn)動(dòng)檢測(cè)出來， 所述部件是差動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)原本就需要的部件，而不需要某種附加的"目標(biāo)，， 部件。
本發(fā)明的上述和其它目的通過提供這樣一種改進(jìn)的差動(dòng)齒輪沖幾構(gòu)來實(shí)
現(xiàn)，該機(jī)構(gòu)包括限定了轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和齒輪室的齒輪殼體；設(shè)置在所述齒輪
室中、包括至少 一個(gè)輸入齒輪以及第 一和第二輸出齒輪的差動(dòng)齒輪裝置。 所述機(jī)構(gòu)包括可工作以限制所述第一輸出齒輪相對(duì)于所述齒輪殼體的轉(zhuǎn)動(dòng) 的裝置，和用于致動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置的致動(dòng)裝置，所述致動(dòng)裝置可響應(yīng) 于一輸入而工作，以將所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置從未致動(dòng)狀態(tài)移動(dòng)到致動(dòng)狀態(tài)。 所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置包括這樣一個(gè)部件，該部件朝向所述齒輪殼體的一個(gè)軸 向端部設(shè)置，并且可在對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置的未致動(dòng)狀態(tài)的第 一位置 和對(duì)應(yīng)于所述致動(dòng)狀態(tài)的第二位置之間在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向上運(yùn)動(dòng)。
這種改進(jìn)的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的特征在于一傳感器組件，其設(shè)置在所述齒 輪殼體的所述一個(gè)軸向端部附近并且包括在軸向上設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝 置和所述致動(dòng)裝置之間的傳感器元件和壁狀部件。所述壁狀部件包括非鐵 磁性部分，該非鐵》茲性部分在軸向上設(shè)置在所述傳感器元件和所述可運(yùn)動(dòng) 部件之間，從而所述可運(yùn)動(dòng)部件在所述第一位置和第二位置之間的運(yùn)動(dòng)使
得耦合(couple)所述傳感器元件和所述可運(yùn)動(dòng)部件的電磁通量產(chǎn)生相應(yīng) 的變化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了這樣一種機(jī)構(gòu)，其包括限定了軸線 和室的殼體，所述機(jī)構(gòu)包括用于致動(dòng)所述機(jī)構(gòu)的致動(dòng)裝置，所述致動(dòng)裝置 可響應(yīng)于一輸入而工作以將所述機(jī)構(gòu)從未致動(dòng)狀態(tài)移動(dòng)到致動(dòng)狀態(tài)。所述 機(jī)構(gòu)包括可軸向運(yùn)動(dòng)的部件，該部件朝向所述殼體的一個(gè)軸向端部設(shè)置并 且可在對(duì)應(yīng)于所述機(jī)構(gòu)的未致動(dòng)狀態(tài)的第 一位置和對(duì)應(yīng)于所述致動(dòng)狀態(tài)的 第二位置之間在所述軸線的方向上運(yùn)動(dòng)。
這種改進(jìn)的機(jī)構(gòu)的特征在于一傳感器組件，其設(shè)置在所述殼體的所述 一個(gè)軸向端部附近并且包括在軸向上設(shè)置在所述才幾構(gòu)和所述致動(dòng)裝置之間
的傳感器元件和壁狀部件。所述壁狀部件包括非4失磁性部分，該非4失磁性 部分在軸向上設(shè)置在所述傳感器元件和所迷可軸向運(yùn)動(dòng)的部件之間，從而 所述可軸向運(yùn)動(dòng)的部件在所述第一位置和第二位置之間的運(yùn)動(dòng)使得耦合所 述傳感器元件和所述可軸向運(yùn)動(dòng)的部件的電磁通量產(chǎn)生相應(yīng)的變4匕。所述 傳感器元件包括設(shè)置在所述殼體的所述一個(gè)軸向端部附近并且大體繞所述 軸線同心設(shè)置的電磁線圏。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)制成的鎖止差速器處于未致動(dòng)、非鎖止?fàn)顟B(tài) 的軸向剖^L圖。
圖2是與圖1類似的、但沿與圖1不同的平面截取的局部》文大的軸向 剖#見圖。
圖3是圖l和2所示的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)的一部分的局部分解透視圖。 圖4是與圖2類似的、示出本發(fā)明一個(gè)重要方面的局部放大示意性軸 向剖視圖。
圖5是電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，示出在一個(gè)實(shí)施例中由本發(fā)明的傳 感機(jī)構(gòu)所采用的重要關(guān)系。
圖6是電路圖，示意性地示出可用于本發(fā)明的接合傳感機(jī)構(gòu)的控制電 路實(shí)施例的一部分。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，這些附圖并非用于限制本發(fā)明，圖l是包括本發(fā)明的 限滑差速器、且更具體地是鎖止差速器的軸向剖視圖。通過參考上面引用 的專利可更好地理解本發(fā)明所涉及的一般類型及圖1所示的具體類型的差 速器的特定結(jié)構(gòu)和操作。特別地，圖l所示的鎖止差速器的總體結(jié)構(gòu)和功 能與上面^L引用的美國(guó)專利No. 6，551，209所示和所述的差速器非常相似。
然而，如已所述，本發(fā)明的應(yīng)用不僅限于鎖止差速器，而是在用于限 滑差速器或至少用于包括差速器內(nèi)的某種部件的差速器時(shí)也具有優(yōu)點(diǎn)，其 中所述部件在差速器殼體內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)，使得所述部件的運(yùn)動(dòng)代表滑動(dòng)狀態(tài) 和限滑狀態(tài)之間的變化。此外，本發(fā)明的使用不限于任何特殊構(gòu)型的差速 器，在所附權(quán)利要求中特別說明的除外。最后，應(yīng)當(dāng)注意， 一方面，本發(fā) 明包括傳感組件和系統(tǒng)，其可有效地用于檢測(cè)包括設(shè)置在其中的部件的相 關(guān)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)的變化，所述部件的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于所述相關(guān)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)或 條件的變化。
圖l所示的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)(鎖止差速器)包括齒輪殼體ll，該齒輪殼
體在其內(nèi)部限定了總體用13表示的齒輪室。在當(dāng)前實(shí)施例中并且僅通過示 例的方式，齒輪殼體ll包括單個(gè)的整體式齒輪殼體，并且差速器內(nèi)的所有 部件都通過"窗口"(此處未示出)插入到齒輪殼體ll中，這對(duì)于本領(lǐng)域 技術(shù)人員來說是公知的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于齒輪殼體ll的任 何特定構(gòu)型，或窗口的任何特定構(gòu)型，或者甚至于所述窗口是否存在。轉(zhuǎn) 矩通常借助于輸入環(huán)形齒輪(此處未示出)輸入到差速器，所述環(huán)形齒輪 可通過任意適當(dāng)?shù)难b置如多個(gè)螺栓(此處也未示出)附裝在齒輪殼體11 的凸緣15 (此處只是局部地示出)上。
在齒輪室13內(nèi)設(shè)置有差動(dòng)齒輪組，該差動(dòng)齒輪組包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在 小齒輪軸19上的一對(duì)輸入小齒輪17。通常，小齒輪軸19通過任意適當(dāng)?shù)?裝置如鎖止銷21相對(duì)于齒輪殼體固定。小齒輪17包括差動(dòng)齒輪組的輸入 齒輪，并且與一對(duì)半軸齒輪23和35相嚙合。半軸齒輪23和25分別限定 了成組的直的內(nèi)花鍵27和29，它們適于與一對(duì)半軸(未示出)的相配的 外花鍵成花鍵接合。齒輪殼體ll包括環(huán)形轂部31和33，在所述轂部上可 安裝一對(duì)軸承組(此處未示出)，所述軸承組用于為差動(dòng)機(jī)構(gòu)提供相對(duì)于 外差速器殼體(此處也未示出)的轉(zhuǎn)動(dòng)支承。
本領(lǐng)域技術(shù)人員^^知的是，在車輛的正常的向前運(yùn)行中，在左右半軸 齒輪23和25之間不會(huì)產(chǎn)生差速，并且因此小齒輪17不會(huì)相對(duì)于小齒輪軸 19轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪殼體ll、小齒輪17及半軸齒輪23和25作為一個(gè)整體單元
繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線A (只在圖l和2中示出)轉(zhuǎn)動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的鎖止差速器能以多種模式中的任一種工作。差速 器可手動(dòng)地操作，即，其中駕駛員手動(dòng)地選擇鎖止才莫式，使得在車輛開始 移動(dòng)后差速器幾乎立即在鎖止模式下工作。或者，鎖止差速器可在"自動(dòng) 模式"下工作，其中，例如，車輛微處理器檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，如車輪初期打 滑，并將適當(dāng)?shù)碾娸斎胄盘?hào)("輸入")傳遞至鎖止差速器，從而使半軸 齒輪25相對(duì)于齒輪殼體11鎖止，以防止任何進(jìn)一步的差動(dòng)。
在鎖止差速器以自動(dòng)模式工作的情況下，應(yīng)當(dāng)理解，在特定的工作條 件下，例如當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎或輪胎尺寸存在微小差異時(shí)，允許在半軸齒輪23 和25之間產(chǎn)生特定量的差動(dòng)作用。然而，根據(jù)本發(fā)明，鎖止差速器可包括 或不包括離合器組件，或任意其它類似的僅僅延遲或限制差動(dòng)作用的機(jī)構(gòu)， 但取而代之也可提供一種處于圖1所示的僅未致動(dòng)狀態(tài)和未在此處單獨(dú)示 出的致動(dòng)的鎖止?fàn)顟B(tài)之間的選擇。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，結(jié)合圖1，本發(fā)明的鎖止差速器包括總體上表示為35 的轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)。通過參考上面引用的美國(guó)專利No. 6，551，209可更好地理 解轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)35。差速器領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，由于本發(fā)明不限于 轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)35的任何特定結(jié)構(gòu)或工作模式，除了在所附權(quán)利要求中特別 規(guī)定的以外，機(jī)構(gòu)35將僅作為背景技術(shù)和示例在本文中僅作簡(jiǎn)要說明。齒 輪殼體11包括限定了兩列孔的端壁37。第一列孔(如圖1所示)包括沿 軸向延伸穿過端壁37的整個(gè)軸向?qū)挾鹊亩鄠€(gè)銷孔39。在各個(gè)銷孔39內(nèi)設(shè) 置有可軸向移動(dòng)的、大致圓柱形的銷部件41 (在下文及所附權(quán)利要求中也 稱之為"鎖止部件")。第二列孔(見圖2)包括多個(gè)彈簧孔43，它們從 端壁37的圖2中的左端僅部分延伸穿過端壁37的軸向厚度，佳:得在各個(gè) 彈簧孔43中安置有巻繞壓縮彈簧45。
各個(gè)壓縮彈簧45的左端靠著總體上由49表示的滾珠斜坡致動(dòng)器的內(nèi) 坡板47 (也見圖3 )。滾珠斜坡致動(dòng)器49還包括外坡板51,和設(shè)置在內(nèi) 坡板47和外坡板51之間的多個(gè)凸輪部件(滾珠)53，對(duì)于滾珠斜坡致動(dòng) 器領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其設(shè)置方式是公知的。滾珠斜坡致動(dòng)器49可被看
作是轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)35的一部分。
在齒輪殼體11的軸向外側(cè)(從滾珠斜坡致動(dòng)器49朝向圖1和2的左 側(cè))設(shè)置有總體上由55表示的電磁致動(dòng)器，所述電磁致動(dòng)器優(yōu)選地包括由 環(huán)形的支承部件59支承并配置在其徑向外側(cè)的環(huán)形電磁線圏57。支承部件59圍繞環(huán)形轂部31的較大直徑部，而電磁致動(dòng)器55靜止不動(dòng)(即，相 對(duì)于此處未示出的外差速器殼體固定)，并且齒輪殼體11可在電磁致動(dòng)器 55中相對(duì)于其自由轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁致動(dòng)器55的某些方面在上面引用的一個(gè)或
多個(gè)專利中有更詳細(xì)的圖示和描述。
電磁線圏57的致動(dòng)響應(yīng)于通過一對(duì)電導(dǎo)線61 (見圖2)傳遞到線圏 57的電輸入信號(hào)而產(chǎn)生，附圖標(biāo)記"61"在下文中用于表示導(dǎo)線本身或電 輸入信號(hào)。
現(xiàn)在主要參照?qǐng)D2和3,緊鄰電磁線圏57設(shè)置有環(huán)形驅(qū)動(dòng)板63，該驅(qū) 動(dòng)板63通過任意適當(dāng)?shù)姆绞嚼缁ㄦI以相對(duì)于外坡板51不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式 固定。驅(qū)動(dòng)板63和外坡板51之間的連接將隨后結(jié)合對(duì)本發(fā)明傳感機(jī)構(gòu)的 說明更詳細(xì)地描述。因此，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所7>知，以及如上文引用的 專利所示和所述，當(dāng)線圏57通電時(shí)，所產(chǎn)生的磁通路徑穿過驅(qū)動(dòng)板63并 使該板與線圏殼體65上的相鄰摩擦表面摩擦接合。線圏殼體65優(yōu)選地相 對(duì)于外差速器殼體不可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定，所述外差速器殼體在此處未示出，但 在圖2中用示出為66的"地面(ground)"符號(hào)表示。其結(jié)果是導(dǎo)致環(huán) 形驅(qū)動(dòng)板63及由此外坡板51相對(duì)于齒輪殼體11的延遲轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，內(nèi)坡 板47例如通過多個(gè)凸耳67 (見圖3)固定成與齒輪殼體ll一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并 且因此斜坡引導(dǎo)作用(ramping action )使內(nèi)坡板47逆著壓縮彈簧45的偏 壓力產(chǎn)生向右的軸向運(yùn)動(dòng)(見圖1至3)。再次主要參照?qǐng)D1,半軸齒輪 23的"外"表面(即面向端壁37的側(cè)面)限定了多個(gè)開口 69,開口 69 布置成與銷孔39的陣列匹配或相配合的陣列。因此，銷孔39和開口 69 的陣列在周向上對(duì)準(zhǔn)(如1所示的位置)，電磁線圏57的致動(dòng)將使內(nèi)坡板 47朝圖1的右側(cè)運(yùn)動(dòng)，并使銷部件41移動(dòng)成與開口 69接合，從而使半軸 齒輪23相對(duì)于齒輪殼體11鎖止(致動(dòng)的或"鎖止的"狀態(tài))。
主要從上面引用的專利可知，至此所述的內(nèi)容大部分都是已知的?，F(xiàn) 在參照所有附圖并將它們彼此結(jié)合起來對(duì)本發(fā)明的重要方面進(jìn)行說明。如 上所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是，能夠利用包括機(jī)構(gòu)的一部分的部件在所述 機(jī)構(gòu)內(nèi)的軸向運(yùn)動(dòng)來檢測(cè)鎖止?fàn)顟B(tài)或非鎖止?fàn)顟B(tài)的出現(xiàn)(即，能夠檢測(cè)所 述機(jī)構(gòu)的狀態(tài)變化)。
在當(dāng)前實(shí)施例中，僅作為示例，所述"可軸向運(yùn)動(dòng)的部件"包括滾珠
斜坡致動(dòng)器49的內(nèi)坡板47。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，內(nèi)坡板47本身用作 所述"可軸向運(yùn)動(dòng)的部件"，對(duì)于所附權(quán)利要求來說，不需要任何附加結(jié) 構(gòu)來用作待由傳感機(jī)構(gòu)檢測(cè)的目標(biāo)，這將在下文中描述。
現(xiàn)在主要參照?qǐng)D2、 3和4描述本發(fā)明的傳感機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例，線圏殼體65為"兩腔室"型，(即，線圏殼體65不僅限定了用 于電磁線圏57 ("致動(dòng)，，線圏)的腔室，還提供了一個(gè)內(nèi)部設(shè)置有傳感線 圏71的室)，其功能將隨后加以說明。傳感線圏71可僅包括電磁線圏， 或者可包括磁偏置線圏。在任一種情況下，傳感線圏71 (以下在所附權(quán)利 要求中也稱之為"傳感器元件")優(yōu)選地提供一 "接近(proximity)"傳 感裝置，該術(shù)語是傳感檢測(cè)領(lǐng)域公知的。如電磁致動(dòng)領(lǐng)域的技術(shù)人員所公 知，線圏殼體65包括鐵磁性部件，這與環(huán)形驅(qū)動(dòng)板63—樣，其中驅(qū)動(dòng)板 63包括電磁"電路"的一部分，以用于滾珠斜坡致動(dòng)器49的致動(dòng)。內(nèi)坡 板47也優(yōu)選地包括鐵磁性部件，其原因?qū)⒃陔S后加以說明。
然而，根據(jù)本發(fā)明的重要方面，驅(qū)動(dòng)板63的緊鄰傳感線圏71的徑向 "內(nèi)"部被環(huán)形窗口部件73所替代，如圖3和4所示。此處主要關(guān)于部件 73所用的術(shù)語"窗口"是指，對(duì)于本發(fā)明來說，窗口部件73是非鐵磁性 的，并且因此電磁電路(或磁通"路徑")不"包含"在窗口部件73中， 而是允許磁通線F (見圖4)從其穿過。作為對(duì)比，電磁領(lǐng)域所公知的是， 由線圏57的致動(dòng)而產(chǎn)生的磁通線將包含在驅(qū)動(dòng)板63內(nèi)，且磁通線垂直地 從其穿過。在當(dāng)前實(shí)施例中，僅作為示例，環(huán)形窗口部件73包括鋁部件， 使得窗口部件73具有結(jié)構(gòu)上的整體性和耐久性，以將轉(zhuǎn)矩從環(huán)形驅(qū)動(dòng)板 63傳遞到外城:板51。本領(lǐng)域技術(shù)人員還公知的是，鋁質(zhì)窗口部件73與空
氣相比將稍微地增加磁通密度。
同時(shí)，如圖4所示，環(huán)形窗口部件73在軸向上設(shè)置在傳感線圏71和 本實(shí)施例中的可軸向運(yùn)動(dòng)的部件——內(nèi)坡板47之間。當(dāng)傳感電流施加在傳 感線圏71上時(shí)，其結(jié)果是生成電磁磁通路徑F，如圖4所示。磁通路徑F 繞傳感線圏71穿過線圏殼體65，穿過窗口部件73，跨過相鄰的氣隙，然 后穿過內(nèi)坡板47的一部分。由上文對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)35和電磁致動(dòng)器55 的操作的簡(jiǎn)要描述可知，內(nèi)坡板47在與機(jī)構(gòu)35的未致動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第一 位置(圖2 )和與機(jī)構(gòu)35的致動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的第二位置(圖4中內(nèi)坡板47 移動(dòng)所朝向的位置)之間沿軸向運(yùn)動(dòng)(見圖4中的箭頭)。
根據(jù)本發(fā)明的重要方面，隨著內(nèi)坡板47的軸向位置的改變，磁通路徑 的長(zhǎng)度也改變，但是不受窗口部件73的影響。由內(nèi)坡板47離開或靠近傳 感線圏71的運(yùn)動(dòng)而引起的磁通路徑長(zhǎng)度的變化將分別導(dǎo)致磁通路徑F的 磁通密度(或感應(yīng)系數(shù)/電感)的減小或增大。磁通密度(或感應(yīng)系數(shù))的 變化可由外部控制電路檢測(cè)或監(jiān)控，所述外部控制電路能夠?qū)z測(cè)到的磁 通密度(或感應(yīng)系數(shù))"轉(zhuǎn)換"為反映傳感線圏71和坡板47之間軸向間 距變化的值。
現(xiàn)在主要參照?qǐng)D5，其是電壓隨時(shí)間變化的曲線圖，示出本發(fā)明的傳 感機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例所采用的重要關(guān)系。在本發(fā)明的發(fā)展過程中，研究了 數(shù)種不同的接近式傳感裝置，包括一種已知為脈沖感應(yīng)(PI)傳感的裝置。 在PI傳感裝置中，傳感線圏71被充以已知的電流(圖5中的恒定電流脈 沖)。該已知的電流產(chǎn)生i茲場(chǎng)，該磁場(chǎng)感應(yīng)出圖4中所示的》茲通路徑F。 該磁通路徑F在材料中儲(chǔ)存能量(能量=% LI2)。然后已知的線圏電流突 然終止，導(dǎo)致,茲通路徑F終止(衰減)并且能量消散。隨著磁通路徑F的 變化，這種變化將導(dǎo)致渦流在內(nèi)坡板47中流動(dòng)，但所述渦流將由于鐵磁性 坡板47的內(nèi)阻而緩慢地衰減。
隨著上述渦流在坡板47中流動(dòng)，該渦流也產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)又反之在 傳感線圏71中感應(yīng)出電流，從而產(chǎn)生反-EMF (電動(dòng)勢(shì))。當(dāng)在傳感線圏 71上測(cè)量(由反電動(dòng)勢(shì))產(chǎn)生的電壓時(shí)，存在負(fù)電壓尖峰(尖脈沖)(圖
5中的"SPIKE")，其具有指數(shù)式的衰減率或衰減曲線，如圖5所示。 負(fù)尖峰的衰減率是感應(yīng)系數(shù)的函數(shù)，而感應(yīng)系數(shù)又與從傳感線圏71到內(nèi)坡 板47的氣隙間距直接相關(guān)。然而，傳感領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明 不限于上述的或任意其它特殊的傳感概念，除了在所附權(quán)利要求中特別指 明的以外。
各種傳感系統(tǒng)都是可用且公知的，并且本發(fā)明不限于脈沖感應(yīng)傳感。 也可使用調(diào)諧"儲(chǔ)能(tank)"振蕩器電路(其中，電感器和電容器形成 調(diào)諧頻率振蕩器)以通過測(cè)量振蕩頻率來確定所述間距。由于這一概念可 用于檢查任意金屬，如果頻率不夠高，則它將不能"看"穿鋁。它不包括 調(diào)諧振蕩器的前端電路。也可采用其它已知的磁接近傳感器和LVDT裝置。 在本發(fā)明的發(fā)展過程中發(fā)現(xiàn)，在這種特定的環(huán)境下使用時(shí)，脈沖感應(yīng)傳感 是比較簡(jiǎn)單和有效的。
考慮到本發(fā)明的特殊應(yīng)用，上述傳感概念包括優(yōu)選的實(shí)施例，部分地 是因?yàn)橐寻l(fā)現(xiàn)其在較寬的工作溫度范圍內(nèi)(從約-40攝氏度至約l卯?dāng)z氏 度)且同時(shí)浸沒于各種石化基潤(rùn)滑劑(例如齒輪油)中時(shí)是有效的。溫度 變化或各種類型的油似乎對(duì)于精確地檢測(cè)坡板47的狀態(tài)變化(軸向運(yùn)動(dòng)) 的能力都沒有負(fù)面影響。
現(xiàn)在主要參照?qǐng)D6，其示出總體上用81表示的電控電路的一部分，該 電路可用于實(shí)現(xiàn)關(guān)于圖5所示和所述的傳感概念。在圖6所示的電路中， 脈沖序列(示出為圖5中的恒定電流脈沖)是控制電路81的輸入。控制電 路81的"輸出"是表示從傳感線圏71到內(nèi)坡板47的間距的模擬信號(hào)91。
本發(fā)明已在上面的說明書中進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并且通過閱讀和理解 本說明書，可認(rèn)為本發(fā)明的各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是 顯而易見的。所有這些變化和修改都包括在本發(fā)明中，只要它們?cè)谒綑?quán) 利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，包括限定了轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(A)和齒輪室(13)的齒輪殼體(11)；設(shè)置在所述齒輪室中、包括至少一個(gè)輸入齒輪(17)以及第一輸出齒輪(23)和第二輸出齒輪(25)的差動(dòng)齒輪裝置；可工作以限制所述第一輸出齒輪(23)相對(duì)于所述齒輪殼體(11)的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置(35)，和用于致動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)的致動(dòng)裝置(55)，所述致動(dòng)裝置(55)可響應(yīng)于一輸入(61)而工作，以將所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置從未致動(dòng)狀態(tài)(圖1)移動(dòng)到致動(dòng)狀態(tài)(圖4)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)包括部件(47)，該部件朝向所述齒輪殼體(11)的一個(gè)軸向端部設(shè)置，并且可在對(duì)應(yīng)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)的未致動(dòng)狀態(tài)的第一位置(圖1)和對(duì)應(yīng)于所述致動(dòng)狀態(tài)的第二位置(圖4)之間在所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(A)的方向上運(yùn)動(dòng)，其特征在于(a)傳感器組件，該傳感器組件設(shè)置在所述齒輪殼體(11)的所述一個(gè)軸向端部附近并且包括在軸向上設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)和所述致動(dòng)裝置(55)之間的傳感器元件(71)和壁狀部件(63，73)；(b)所述壁狀部件(63，73)包括非鐵磁性部分(73)，該非鐵磁性部分在軸向上設(shè)置在所述傳感器元件(71)和所述可運(yùn)動(dòng)部件(47)之間，從而所述可運(yùn)動(dòng)部件在所述第一位置(圖1)和所述第二位置(圖4)之間的運(yùn)動(dòng)使得耦合所述傳感器元件(71)和所述可運(yùn)動(dòng)部件(47)的電磁通量(F)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述可工作 以限制所述第一輸出齒輪(23)相對(duì)于所述齒輪殼體(11)的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置 包括多個(gè)鎖止部件(41)，所述鎖止部件(41)設(shè)置在由所述齒輪殼體(11) 的所述一個(gè)軸向端部(37)限定的開口 (39)中，并且可從未鎖止位置(圖 1)沿軸向移動(dòng)到鎖止位置而與由所述第一輸出齒輪(23)限定的相配的開 口 ( 69 )接合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述致動(dòng)裝 置(55)包括設(shè)置在所述齒輪殼體(11)的所述一個(gè)軸向端部(37)附近 并且繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(A)大體同心設(shè)置的第一電磁線圏(57)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壁狀部 件包括在軸向上設(shè)置在所述第一電磁線圏(57)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35) 之間的鐵磁性部分(63),所述傳感器元件(71)設(shè)置在所述第一電磁線 圏(57)的徑向內(nèi)側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述傳感器 元件包括繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(A)大體同心設(shè)置的第二電磁線圏(71)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第一電 磁線圈(57)和第二電磁線圏(71)設(shè)置在公共的鐵磁性線圈殼體(65) 中，所述線圏殼體(65)相對(duì)于外差速器殼體(66)固定。
7. —種機(jī)構(gòu)，包括限定了軸線(A)和室的殼體(11)，所述機(jī)構(gòu) 包括用于致動(dòng)所述機(jī)構(gòu)的致動(dòng)裝置(55)，所述致動(dòng)裝置(55)可響應(yīng)于 一輸入(61)而工作以將所述機(jī)構(gòu)從未致動(dòng)狀態(tài)(圖1)移動(dòng)到致動(dòng)狀態(tài)(圖4);所述機(jī)構(gòu)包括可軸向運(yùn)動(dòng)的部件(47)，該部件朝向所述殼體 (11)的一個(gè)軸向端部(37)設(shè)置并且可在對(duì)應(yīng)于所述機(jī)構(gòu)的所述未致動(dòng)狀態(tài)的第一位置(圖1)和對(duì)應(yīng)于所述致動(dòng)狀態(tài)的第二位置(圖4 )之間在所述軸線(A)的方向上運(yùn)動(dòng)，其特征在于(a )傳感器組件，該傳感器組件設(shè)置在所述殼體(11)的所述一個(gè)軸向端 部(37)附近并且包括在軸向上設(shè)置在所述機(jī)構(gòu)和所述致動(dòng)裝置(55 ) 之間的傳感器元件(71)和壁狀部件(63， 73);(b)所述壁狀部件(63， 73)包括非鐵磁性部分(73),該非鐵^茲性部分 在軸向上設(shè)置在所述傳感器元件(71)和所述可軸向運(yùn)動(dòng)的部件(47) 之間，從而所述可軸向運(yùn)動(dòng)的部件(47)在所述第一位置(圖1)和 所述第二位置(圖4)之間的運(yùn)動(dòng)使得耦合所述傳感器元件(71)和 所述可軸向運(yùn)動(dòng)的部件(47)的電》茲通量(F)產(chǎn)生相應(yīng)的變化；并 且(c )所述傳感器元件包括設(shè)置在所述殼體(11)的所述一個(gè)軸向端部(37)附近并且繞所述軸線(A)大體同心設(shè)置的電磁線圏(71)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述致動(dòng)裝置(55) 包括^L置在所述殼體(11)的所述一個(gè)軸向端部(37)附近并且繞所述軸 線(A)大體同心設(shè)置的第一電磁線圏(57)，所述傳感器元件包括第二 電磁線圏(71)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述壁狀部件包括在 軸向上設(shè)置在所述第一電磁線圈(57 )和所述機(jī)構(gòu)之間的鐵磁性部分(63 )， 所述第二電磁線圏(71)設(shè)置在所述第一電磁線圏(57)的徑向內(nèi)側(cè)。
全文摘要
一種差速器，具有可工作以限制輸出齒輪(23)相對(duì)于齒輪殼體(11)的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)，和用于將轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置從未致動(dòng)狀態(tài)致動(dòng)到致動(dòng)狀態(tài)的致動(dòng)裝置(55)。轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置包括部件(47)，該部件朝向齒輪殼體的一個(gè)軸向端部設(shè)置并且可在第一位置即所述轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置的未致動(dòng)狀態(tài)和第二位置即致動(dòng)狀態(tài)之間運(yùn)動(dòng)。傳感器組件(47，71，73)鄰近所述齒輪殼體的所述一個(gè)軸向端部并且包括位于轉(zhuǎn)動(dòng)限制裝置(35)和致動(dòng)裝置之間的傳感器元件(71)和壁狀部件(63，73)。壁狀部件(63，73)包括位于傳感器元件(71)和可運(yùn)動(dòng)部件(47)之間的非鐵磁性部分(73)。在第一和第二位置之間的運(yùn)動(dòng)使得耦合傳感器元件(71)和可運(yùn)動(dòng)部件(47)的電磁通量(F)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。
文檔編號(hào)F16H48/34GK101360933SQ200680051106
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者G·L·希特沃勒, S·L·諾夫辛格 申請(qǐng)人:伊頓公司