轉(zhuǎn)矩限制差速器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種能夠選擇性地鎖定的差速器,該差速器包括:多個轉(zhuǎn)矩敏感銷;外殼體;包括第一齒輪齒的第一側(cè)齒輪;包括第二齒輪齒的第二側(cè)齒輪;小齒輪軸;可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于所述小齒輪軸的兩個小齒輪,每個小齒輪包括與所述第一齒輪齒和所述第二齒輪齒聯(lián)接的小齒輪齒;以及套環(huán),該套環(huán)包括用于選擇性地與所述第一側(cè)齒輪的齒輪凸部嚙合的套環(huán)齒,所述轉(zhuǎn)矩敏感銷可操作地將所述套環(huán)聯(lián)接到所述外殼體。本實(shí)用新型還涉及一種包括該差速器的車輛傳動系。
【專利說明】轉(zhuǎn)矩限制差速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及轉(zhuǎn)矩限制裝置,更具體而言涉及包括轉(zhuǎn)矩限制裝置的鎖定差速器。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛傳動系可包括差速器裝置,以在車輪運(yùn)行時將轉(zhuǎn)矩分流至車輪從而調(diào)整每個車輪的牽引力。有時,將傳動系完全鎖定來傳輸無差速的轉(zhuǎn)矩是有利的。在這種完全鎖定的情況下,能夠傳輸在齒圈上可利用的100%的轉(zhuǎn)矩。如果車軸被設(shè)計為無法承受這種高轉(zhuǎn)矩,則它將失效(斷裂)。這會損害附加的軸組件和差速器本身。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]在此公開的方法和裝置通過一種能夠選擇性地鎖定的差速器而克服了上述缺點(diǎn)并改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù),該差速器可包括:多個轉(zhuǎn)矩敏感銷;外殼體;第一側(cè)齒輪(半軸齒輪),其包括第一齒輪齒和齒輪凸部(Iug);第二側(cè)齒輪,其包括第二齒輪齒;小齒輪軸;兩個小齒輪,其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于所述小齒輪軸,每個小齒輪包括與所述第一齒輪齒和所述第二齒輪齒聯(lián)接的小齒輪齒;以及套環(huán),其包括用于選擇性地與所述第一側(cè)齒輪的齒輪凸部嚙合的套環(huán)齒,所述套環(huán)通過所述轉(zhuǎn)矩敏感銷而可操作地聯(lián)接到所述外殼體。
[0004]另外,一種車輛傳動系可包括轉(zhuǎn)矩傳輸系統(tǒng),該轉(zhuǎn)矩傳輸系統(tǒng)可操作地聯(lián)接成從發(fā)動機(jī)向能夠選擇性地鎖定的差速器傳輸轉(zhuǎn)矩。所述能夠選擇性地鎖定的差速器可包括:多個轉(zhuǎn)矩敏感銷;外殼體;第一側(cè)齒輪,其包括第一齒輪齒和齒輪凸部;第二側(cè)齒輪,其包括第二齒輪齒;以及小齒輪軸。兩個小齒輪可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于所述小齒輪軸。每個小齒輪可包括與所述第一齒輪齒和所述第二齒輪齒聯(lián)接的小齒輪齒。一套環(huán)可包括用于選擇性地與所述第一側(cè)齒輪的齒輪凸部嚙合的套環(huán)齒。所述套環(huán)可通過所述轉(zhuǎn)矩敏感銷而可操作地聯(lián)接到所述外殼體。第一軸可操作地聯(lián)接于所述第一側(cè)齒輪,第二軸可操作地聯(lián)接于所述第二側(cè)齒輪。
[0005]另外的主題和優(yōu)點(diǎn)部分地將在如下說明書中進(jìn)行闡述,并且部分地將從說明書中顯而易見,或者可以從公開內(nèi)容的實(shí)踐中得知。這些主題和優(yōu)點(diǎn)也可以通過特別是在所附的權(quán)利要求中指出的元件和組合來實(shí)現(xiàn)和達(dá)到。
[0006]應(yīng)理解,無論是前面的大概說明還是后面的詳細(xì)說明,都僅是示例性和說明性的,并不是對請求保護(hù)的實(shí)用新型進(jìn)行限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是簡化的車輛傳動系的示意性示例。
[0008]圖2是轉(zhuǎn)矩限制差速器的第一實(shí)施例的分解圖。
[0009]圖3是沿著第一平面的第一實(shí)施例的剖視圖。
[0010]圖4是沿著第二平面的第一實(shí)施例的第二剖視圖。
[0011]圖5是第一實(shí)施例的鎖定套環(huán)的圖。[0012]圖6是第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩敏感銷的圖。
[0013]圖7是第一實(shí)施例的左方殼體的內(nèi)側(cè)圖。
[0014]圖8是第一實(shí)施例的左方殼體的外側(cè)圖。
[0015]圖9是第一實(shí)施例的左方殼體的剖視圖。
[0016]圖10是轉(zhuǎn)矩限制差速器的第二實(shí)施例的分解圖。
[0017]圖11是沿著第一平面的第二實(shí)施例的剖視圖。
[0018]圖12是沿著第二平面的第二實(shí)施例的剖視圖。
[0019]圖13A是第二實(shí)施例的套環(huán)和套環(huán)殼體的第一圖。
[0020]圖13B是套環(huán)殼體的第二圖。
[0021]圖14是第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩敏感銷的圖。
[0022]圖15是第二實(shí)施例的左方殼體的剖視圖。
[0023]圖16是第二實(shí)施例的左方殼體的內(nèi)側(cè)圖。
[0024]圖17是第二實(shí)施例的左方殼體的外側(cè)圖。
[0025]圖18是右方殼體的剖視圖。
[0026]圖19是在右方殼體的內(nèi)側(cè)的圖。
[0027]圖20是轉(zhuǎn)矩敏感銷與鎖定套環(huán)相接合的詳細(xì)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]現(xiàn)在對在附圖中例示的例子進(jìn)行詳細(xì)說明。在任何可能的地方,相同的附圖標(biāo)記將被用在各附圖中來指示相同或相似的部分。所提及的方向例如“左”、“右”、“前”和“后”是為了便于參考附圖而不是為了進(jìn)行限制。
[0029]圖1示出了車輛傳動系的一個例子。在該例子中,車輛是前輪驅(qū)動,即主要的動力與前驅(qū)動軸相關(guān)聯(lián)。發(fā)動機(jī)106、變速器107和動力傳輸單元108可操作地連接在車輛的前部,以將轉(zhuǎn)矩直接傳輸?shù)阶笄拜S100和右前軸101。通過輪轂115和116,車輪102和103接收轉(zhuǎn)矩而對車輛提供牽引力。通過動力傳輸單元108中的諸如準(zhǔn)雙曲面齒輪(hypoidgear)和小齒輪之類的機(jī)構(gòu),傳動軸109接收轉(zhuǎn)矩并將其傳輸?shù)杰囕v后部。可選的全輪驅(qū)動聯(lián)軸器120連接到傳動軸109,且后驅(qū)動單元110可容納一個電子聯(lián)接組件和后差速器。
[0030]后差速器可在打開模式或鎖定模式下運(yùn)行。在打開模式下,通過輪轂117和左后軸111,左后輪113能夠以與右后輪114不同的速度旋轉(zhuǎn)。相似地,通過輪轂118和右后軸112,右后輪114能夠以與左后輪113不同的速度旋轉(zhuǎn)。在鎖定模式下,左后軸111和右后軸112通過后差速器中的內(nèi)部組件而被鎖定,因此左后輪113和右后輪114接收到相同的轉(zhuǎn)矩。
[0031]要注意的是,圖1的傳動系僅是一個例子,本文所要求保護(hù)的原理能夠用在后輪驅(qū)動車輛中或用在具有多于一個的差速器裝置的車輛中。
[0032]發(fā)動機(jī)106能夠提供能夠通過齒輪的減少和增加而減弱或加強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)動力范圍。發(fā)動機(jī)能量以轉(zhuǎn)矩的形式被車輛的車軸接收,由于車軸一般為空心,車軸僅能夠接收一定限度內(nèi)的轉(zhuǎn)矩,然后車軸將出現(xiàn)故障,例如發(fā)生剪斷和扭轉(zhuǎn)。因此,車軸通常按照軸轉(zhuǎn)矩容量(ATC)來設(shè)計,ATC是最大發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩乘以最高齒輪齒數(shù)比而得到的,該齒輪齒數(shù)比是一檔或倒檔中的任一個的最高數(shù)值乘以準(zhǔn)雙曲面齒輪/小齒輪與齒圈之間的終傳動比。在差速器打開模式下,ATC按50: 50分流至每個車軸。因此,每個車軸接收到0.5XATC。
[0033]然而,如果差速器被鎖定,則能夠?qū)⒖捎玫霓D(zhuǎn)矩的100%傳輸?shù)揭粋€車軸,由此該車軸接收到1.0XATC。由于不可預(yù)知的使用事件或終端用戶濫用,升級車軸可能不足以預(yù)
防故障??紤]到例如CAFi:要求、增加的重量、另外的相關(guān)組件的足跡、以及整體的運(yùn)營成
本,終端客戶可能選擇一個低容量的車軸。由于權(quán)衡、花費(fèi)和升級驅(qū)動軸到與一般操作范圍的需求相比更高的強(qiáng)度的復(fù)雜性,因此很難在差速器的鎖定模式下完全地避免車軸失效。即使當(dāng)車軸處于100%的ATC,也有可能使車軸超載導(dǎo)致故障。
[0034]本文所公開的轉(zhuǎn)矩限制裝置能夠在高轉(zhuǎn)矩情況下保護(hù)車軸完整性。即,轉(zhuǎn)矩限制裝置被設(shè)計為在驅(qū)動軸發(fā)生故障前犧牲它自身。這樣的限制裝置能夠發(fā)生剪斷并使差速器返回到打開模式,因此在車軸發(fā)生剪斷或遭受扭轉(zhuǎn)之前減輕車軸上過量的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩限制裝置的剪斷還能夠防止車軸組件和差速器自身的必然損害。例如,在半浮式型車軸中,即使差速器失效,車軸仍應(yīng)當(dāng)保留在殼體內(nèi)。如果轉(zhuǎn)矩限制裝置剪斷,車輛將返回到打開模式,盡管無法使差速器返回鎖定狀態(tài),車輛仍可以運(yùn)行。
[0035]在齒輪室213中具有差速器齒輪組,其包括一對輸入小齒輪217。小齒輪217構(gòu)成差速器齒輪組的輸入齒輪,并與一對側(cè)齒輪219和221嚙合。當(dāng)固定于右方殼體211的齒圈旋轉(zhuǎn)時,小齒輪軸218與其一起旋轉(zhuǎn)。這繼而使側(cè)齒輪219和221旋轉(zhuǎn)。側(cè)齒輪219和221分別包括成組的內(nèi)部直花鍵223和直花鍵225,其分別與在左右后車軸111、112上的匹配的外花鍵嚙合。因此,當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時,后軸旋轉(zhuǎn)。
[0036]當(dāng)差速器在打開模式下運(yùn)行時,在車輛的正常的向前直行運(yùn)行中,左右車軸111和112之間或左右方的側(cè)齒輪219和221之間沒有差速,因此小齒輪217不相對于小齒輪軸218旋轉(zhuǎn)。結(jié)果,左方齒輪殼體212和右方齒輪殼體211、小齒輪217、以及側(cè)齒輪219和221全部都繞旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn),就如構(gòu)成一個實(shí)體單元。然而,如果車輛轉(zhuǎn)彎或者經(jīng)歷致使后輪113和114以不同速度旋轉(zhuǎn)的干擾,則小齒輪217繞小齒輪軸218和216旋轉(zhuǎn),使得側(cè)齒輪能以不同的速度相對于小齒輪軸旋轉(zhuǎn)。
[0037]然而,有時候鎖定左右后軸111和112以使得它們必須以相同的速度旋轉(zhuǎn)是有利的。因此,在鎖定模式下,側(cè)齒輪被鎖定于殼體,從而必須與小齒輪軸218—起旋轉(zhuǎn)。在圖2的例子中,左方側(cè)齒輪219被鎖定。通過嚙合,這使得小齒輪217相對于側(cè)齒輪219鎖定,從而也鎖定了側(cè)齒輪221。
[0038]如上所述,鎖定模式能夠在包括車軸、齒輪、輪轂和鎖定機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個部件上產(chǎn)生大的應(yīng)變。該應(yīng)變會引起車輛部件的損壞、車輛失控或操作性喪失。因此,圖2中的鎖定機(jī)構(gòu)(套環(huán))可操作地設(shè)有至少一個、優(yōu)選六至八個轉(zhuǎn)矩限制裝置,該轉(zhuǎn)矩限制裝置被設(shè)計為代替其他傳動系部件失效。并且,圖10的套環(huán)(鎖定板)通過周圍的套環(huán)殼體而可操作地設(shè)有至少一個、優(yōu)選六至八個轉(zhuǎn)矩限制裝置。
[0039]轉(zhuǎn)矩限制裝置在后軸111或112失效之前且在鎖定機(jī)構(gòu)自身失效之前發(fā)生剪斷。即,轉(zhuǎn)矩限制裝置將在達(dá)到設(shè)計的極限時失效。當(dāng)差速器被鎖定時,轉(zhuǎn)矩限制裝置被用于純剪斷情況。即,轉(zhuǎn)矩負(fù)荷直接作用于轉(zhuǎn)矩限制裝置,引起裝置的完全剪斷,而不是裝置的逐漸或粉碎性的損壞。
[0040]存在若干類型的差速器,其中一種是電子鎖或電子鎖定差速器。在一種現(xiàn)有設(shè)計中,例如在美國專利US7264569中,套環(huán)具有與右方殼體中的凹槽配合的耳狀部?,F(xiàn)有技術(shù)中的套環(huán)隨著殼體旋轉(zhuǎn),并抵著殼體滑動而在鎖定模式和未鎖定模式之間移動。套環(huán)可以通過推桿被按壓以抵著左方的側(cè)齒輪鎖定。然后,在鎖定模式下,套環(huán)隨著左方殼體、右方殼體、左方和右方的鎖定齒輪、以及小齒輪一起旋轉(zhuǎn)。在打開模式下,套環(huán)隨著殼體旋轉(zhuǎn),但是不會把側(cè)齒輪鎖在小齒輪上,且車軸能夠以不同的速度旋轉(zhuǎn)。
[0041]在圖2的第一實(shí)施例中所示的例子中,鎖定套環(huán)(鎖定板)210不具有用于與右方殼體211或左方殼體212聯(lián)接的耳狀物。相反地,鎖定套環(huán)接收轉(zhuǎn)矩限制銷(轉(zhuǎn)矩敏感銷)200而可操作地與左方殼體212聯(lián)接。只要轉(zhuǎn)矩敏感銷200完整無損,鎖定套環(huán)就隨著左方殼體212旋轉(zhuǎn)。如果鎖定套環(huán)212經(jīng)受大于預(yù)定值的轉(zhuǎn)矩,則鎖定套環(huán)212會旋轉(zhuǎn)并剪斷轉(zhuǎn)矩敏感銷200。一旦轉(zhuǎn)矩敏感銷200發(fā)生剪斷,則鎖定套環(huán)210可以在右方殼體211中自由旋轉(zhuǎn),且鎖定套環(huán)210不能維持差速器鎖定模式。即,一旦轉(zhuǎn)矩敏感銷200發(fā)生剪斷,則差速器將只能在打開模式下運(yùn)行。
[0042]從傳動軸直到左右后軸的轉(zhuǎn)矩流路徑如下。傳動軸109通常終止在與齒圈聯(lián)接的輸入小齒輪。該齒圈通常環(huán)繞差速器殼的外部。在圖2的例子中,該齒圈環(huán)繞右方殼體211,并通過開口 715和1815聯(lián)接到法蘭215。當(dāng)輸入小齒輪使齒圈旋轉(zhuǎn)時,圖2中的整個差速器將旋轉(zhuǎn)。由于中央小齒輪軸218穿過右方殼體211,當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時它也旋轉(zhuǎn)。為清楚起見,未示出齒圈與傳動軸的輸入小齒輪的連接,也沒有示出齒圈。一個附加的殼體可以圍繞齒圈及其與輸入小齒輪的聯(lián)接器。
[0043]左方殼體212與左后軸111聯(lián)接,右方殼體與右后軸112聯(lián)接。通過未圖示的裝置,左后軸111能夠相對于左方殼體212旋轉(zhuǎn),右后軸112能夠相對于右方殼體211旋轉(zhuǎn)。來自齒圈的轉(zhuǎn)矩被施加于中央小齒輪軸218以使其旋轉(zhuǎn)。中央小齒輪軸218穿過兩個小齒輪217。在打開模式下,小齒輪217能夠繞中央小齒輪軸218旋轉(zhuǎn)。附加的短十字軸216可與小齒輪軸(長十字軸)218聯(lián)接。短十字軸216可使附加的小齒輪217能在差速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)。短十字軸216可以通過帶槽彈性銷220聯(lián)接到左方殼體212。差速器的中央小齒輪217可以另外與球形墊圈222相接合。
[0044]小齒輪217與側(cè)齒輪嚙合。右方側(cè)齒輪221具有內(nèi)花鍵223以聯(lián)接到右后軸112,左方側(cè)齒輪(鎖定齒輪)219具有內(nèi)花鍵以聯(lián)接到左后軸111。
[0045]因此,當(dāng)小齒輪軸218旋轉(zhuǎn)時,側(cè)齒輪219和221也旋轉(zhuǎn),從而后軸111和112旋轉(zhuǎn)。在未鎖定或打開模式下,每個側(cè)齒輪能夠以與另一個側(cè)齒輪不同的速度旋轉(zhuǎn),因?yàn)閭?cè)齒輪能夠以不同的速度相對于小齒輪217旋轉(zhuǎn)。在鎖定模式下,鎖定齒輪(左方側(cè)齒輪)219聯(lián)接到鎖定套環(huán)(鎖定板)210,該鎖定套環(huán)210通過轉(zhuǎn)矩敏感銷200聯(lián)接到左方殼體212。左方殼體212利用穿過開口 714和1814的鎖定螺釘214聯(lián)接到右方殼體211。如上所述,右方殼體211聯(lián)接到齒圈,以隨著傳動軸小齒輪提供旋轉(zhuǎn)力而轉(zhuǎn)動。因?yàn)殒i定齒輪219通過鎖定套環(huán)210被鎖定成以與小齒輪軸218相同的速度與殼體一起旋轉(zhuǎn),右方側(cè)齒輪221也從差速旋轉(zhuǎn)中鎖定,并必須同樣以與鎖定齒輪219相同的速度旋轉(zhuǎn)。因此,每個后軸111和112通過被鎖定的差速器以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
[0046]由于鎖定模式依賴于鎖定套環(huán)210來達(dá)到鎖定狀態(tài),該鎖定套環(huán)通過轉(zhuǎn)矩敏感銷200的剪斷而從左方殼體212脫開將迫使差速器僅在打開模式下運(yùn)行。當(dāng)打開模式被選定時或者當(dāng)轉(zhuǎn)矩敏感銷200發(fā)生剪斷時,波形彈簧261確保鎖定套環(huán)210從鎖定齒輪219分離。該波形彈簧可安置于左方殼體212中的波形彈簧凹槽708中。波形彈簧凹槽708的尺寸可確定成在差速器使用期間抑制或防止波形彈簧振動。
[0047]轉(zhuǎn)到圖7、8和9,圖7示出左方殼體212的內(nèi)面,圖8示出左方殼體212的外側(cè),圖9示出左方殼體212的剖面圖。凹槽708具有波形彈簧止動部711,其用于放置波形彈簧261。左方殼體212中的其他開口將在說明書的其他部分討論。
[0048]在圖18和19中更詳細(xì)地示出右方殼體。在圖18的剖面圖中,用于將右方殼體緊固于左方殼體的開口 1814可見。槽1816也可用于帶槽彈性銷。右方殼體中的其他開口用于與轉(zhuǎn)矩限制裝置無關(guān)的各種用途。
[0049]用戶或自動電子控制系統(tǒng)可以選擇差速器何時在打開模式和鎖定模式間變動。在圖2中示出簡化驅(qū)動機(jī)構(gòu)233。電導(dǎo)線259聯(lián)接至激活開關(guān)或其他控制裝置以給定子257供電。定子257的有電或無電的狀態(tài)決定斜板(ramp plate) 253 “向上斜(ramped_up) ”或“向下斜(ramped-down) ”。當(dāng)“向上斜”時,斜板會轉(zhuǎn)動以推壓斜板253的頂峰區(qū)域靠在推桿247的第二端部251上,這推動推桿247朝向鎖定板210。第一端部248推靠鎖定板210,且鎖定板210沿右方殼體中的凹槽250軸向滑動。推桿247朝著左方殼體212推動鎖定板210,且鎖定板210在穿過鎖定板210的孔501的轉(zhuǎn)矩敏感銷200上滑動。鎖定板具有套環(huán)齒504,每個齒具有寬端部502和窄端部503。這些套環(huán)齒504與凸部224相嚙合,用于將鎖定板210相對于鎖定齒輪219鎖定。
[0050]在“向下斜”位置,斜板253轉(zhuǎn)動以使得推桿可以擱置在斜板253的谷部中。波形彈簧261能夠推動鎖定板210,該鎖定板210繼而推動推桿247進(jìn)入谷部。套環(huán)齒504不與凸部224嚙合。
[0051]鎖定套環(huán)210在轉(zhuǎn)矩敏感銷200的周圍可以具有間隙,以允許鎖定套環(huán)210沿著銷主體部202滑動。差速器殼體內(nèi)的潤滑流體可以有助于潤滑移動。另外,盡管鎖定板210中的孔501如圖5所示接近鎖定板的外圍,但所述孔501可在鎖定套環(huán)的最厚的面的中央,或者所述孔可以從圖示的位置徑向向內(nèi)配置。
[0052]驅(qū)動機(jī)構(gòu)233可以進(jìn)一步包括保持環(huán)258、軸承254和軸承座圈255。
[0053]差速器還可以包括右方側(cè)齒輪221與右方殼體211之間的墊片227。類似的墊片也可以被用于左方側(cè)齒輪219與左方殼體212之間。
[0054]圖2的例子示出了使用6個轉(zhuǎn)矩限制銷(轉(zhuǎn)矩敏感銷)200。然而,可以做出減少或增加轉(zhuǎn)矩限制銷200的改變。
[0055]如圖5所示,鎖定板210具有用于接收轉(zhuǎn)矩敏感銷200的孔501。雖然未圖示,但是孔501可更深地進(jìn)入鎖定板210,并且可一直穿過鎖定板210。在套環(huán)齒504上具有斜度(draft)。即,套環(huán)齒具有寬端部502和窄端部503。該斜度有助于確保套環(huán)齒504與凸部224嚙合。側(cè)齒輪凸部224由于其形成方式而可以在其上具有斜度角。為了避免接觸不匹配,鎖定套環(huán)210也可以形成有斜度角。套環(huán)齒和側(cè)齒輪凸部上的角度可以互補(bǔ),以保證平滑的嚙合。
[0056]由于此前的鎖定套環(huán)是通過利用模具的沖擊擠出來將圖案轉(zhuǎn)移到片材上而形成的,此前設(shè)計的套環(huán)齒沒有斜度。套環(huán)齒504上的斜度可以通過加工沖壓在套環(huán)齒上的圖案來形成,這種工藝非常昂貴?;蛘?,由于通過移除聯(lián)接耳狀部能夠簡化設(shè)計,可以通過封閉模熱鍛而提供斜度。將鎖定套環(huán)齒504上的斜度和凸部224上的斜度設(shè)置為相同的值,加強(qiáng)了套環(huán)齒504和凸部224之間平滑且全面的嚙合。套環(huán)齒504上的斜度角可有助于防止鎖定套環(huán)由于齒角部倒角和不適當(dāng)負(fù)載而發(fā)生故障,或者可防止由于齒輪凸部對套環(huán)齒間運(yùn)動施加的摩擦阻力而發(fā)生故障。
[0057]轉(zhuǎn)到圖6,轉(zhuǎn)矩敏感銷200具有端面204,該端面可具有切口或凹槽圖案(飛利浦,“直頭部”或其他),用于擰緊或擰松進(jìn)入左方殼體212的轉(zhuǎn)矩敏感銷頭部201。雖然未圖示,銷頭部201設(shè)置有螺紋,且左方殼體的開口 710也設(shè)置有螺紋,從而將銷頭部201固定聯(lián)接在適當(dāng)?shù)奈恢?。轉(zhuǎn)矩敏感銷200的主體部202可終止于錐面端部205。剪斷區(qū)域或頸部203可位于銷頭部201與銷主體部202之間。剪斷區(qū)域203可包括凹槽,其可以是環(huán)形的,用于保證銷剪斷的位置。頸部也可以具有與銷主體部相同的直徑。
[0058]轉(zhuǎn)矩敏感銷200的數(shù)量和尺寸可以改變。例如,附圖所示實(shí)施例具有6個或8個轉(zhuǎn)矩敏感銷,但是也可以使用其他數(shù)量的銷,例如4至10個。另外,銷主體部的直徑和銷頭部的直徑之比可以改變,銷頭部和銷主體部的極限直徑也可以改變。銷應(yīng)當(dāng)在位于或接近銷頭部與銷主體部的接合面處剪斷,如果凹槽位于主體部中則剪斷位置203的面積可能小于銷主體部的面積,因此減小該位置的直徑。
[0059]因?yàn)殒i定套環(huán)210能夠在鎖定套環(huán)210完全嚙合鎖定齒輪之前接收轉(zhuǎn)矩負(fù)荷,還存在其他考慮。這能夠產(chǎn)生可能不同于理想的均勻分布負(fù)荷(UDL)的彎曲應(yīng)力。因此,在圖20中,在打開模式下示出差速器。套環(huán)齒504尚未嚙合于鎖定齒輪(側(cè)齒輪219)的凸部224。鎖定板210具有沿著轉(zhuǎn)矩敏感銷200的厚度I;。轉(zhuǎn)矩敏感銷200具有梁厚度TB,其為銷在打開模式下暴露的長度。
[0060]該暴露的長度能夠承受基于套環(huán)齒504與凸部224的嚙合比例而變化的彎曲應(yīng)力。當(dāng)該嚙合比例從5%變化到100%時,彎曲應(yīng)力變化,并且當(dāng)在差速器中轉(zhuǎn)矩敏感銷的數(shù)量從4個變化到10個時,彎曲應(yīng)力隨著齒504和凸部224的嚙合比例而變化。
[0061]如果轉(zhuǎn)矩銷在使用時發(fā)生偏轉(zhuǎn),則可能產(chǎn)生另一不同的情景。如果負(fù)荷不是均勻分布則會發(fā)生該情景。在這樣的情景中,集中負(fù)荷施加在處于鎖定套環(huán)表面的前端的銷上,并且轉(zhuǎn)矩負(fù)荷分布和彎曲應(yīng)力相應(yīng)地調(diào)整。為了確保負(fù)荷在期望的位置折斷轉(zhuǎn)矩敏感銷,在剪斷位置203可能包括凹槽,所述期望的位置例如是銷頭部與銷主體部的接合面。凹槽直徑應(yīng)該比主體部直徑稍小。
[0062]由于鎖定套環(huán)210和轉(zhuǎn)矩敏感銷200被配置在轉(zhuǎn)矩流路中,下述情況是重要的:即當(dāng)裝置失效時,碎片應(yīng)該被容納在流路外的位置并使得碎片不會污染其他內(nèi)部組件。因此,左方殼體212與鎖定板210之間的間隔、該鎖定板與右方殼體211之間的間隔以及銷主體部202的長度可被選擇成避免轉(zhuǎn)矩敏感銷碎片的行進(jìn)。而且,轉(zhuǎn)矩敏感銷被定尺寸并由具有最小限度的爆炸或碎成很多小片的材料形成。這有助于設(shè)計的使用可靠性。即,差速器可以拆解并且轉(zhuǎn)矩敏感銷200可以更換。該設(shè)計是可維修的并且整體并不總是必須由于轉(zhuǎn)矩敏感銷的剪斷而被廢棄。但是,可能需要拆除差速器和傳動系的一部分來實(shí)施維修。
[0063]在第二實(shí)施例中,如圖10所示,差速器可以在僅移除圍繞小齒輪和齒圈的殼體之后移除轉(zhuǎn)矩銷頭部和轉(zhuǎn)矩銷主體部來進(jìn)行維修,而不用拆除后驅(qū)動橋的車軸、軸承蓋、軸承等。在該設(shè)計中,轉(zhuǎn)矩敏感銷將左方殼體聯(lián)接到套環(huán)殼體(鎖定板殼體),從而可操作地聯(lián)接到套環(huán)殼體中的帶耳套環(huán)。轉(zhuǎn)矩敏感銷靠接套環(huán)殼體中的彈簧鄰接,從而在維修中能夠?qū)⒈患魯嗟匿N主體部推出。無需將整個差速器解體且無需拆除驅(qū)動軸和差速器就能夠更換轉(zhuǎn)矩敏感銷。[0064]第一實(shí)施例的若干元件在第二實(shí)施例中出現(xiàn)且不再重復(fù)討論。
[0065]轉(zhuǎn)到圖17-19,左方殼體273利用穿過開口 1614和開口 1814的鎖定螺釘214而聯(lián)接到右方殼體211。如上所述,該聯(lián)接可以使用螺紋連接。開口 1610分別容納8個轉(zhuǎn)矩限制銷(轉(zhuǎn)矩敏感銷)274。轉(zhuǎn)矩限制銷274螺紋連接到左方殼體273。轉(zhuǎn)矩限制銷274進(jìn)入到鎖定板殼體271并在該處靠近銷彈簧272。銷彈簧272的外徑可以等于或小于轉(zhuǎn)矩限制銷274的外徑,從而避免使彈簧纏繞在轉(zhuǎn)矩限制銷274上。
[0066]鎖定板270可在鎖定板殼體271中往復(fù)運(yùn)動以對差速器進(jìn)行鎖定和解鎖。即,鎖定板270可在第一位置和第二位置之間滑動,在該第一位置處差速器在打開模式下運(yùn)行,在該第二位置處差速器在鎖定模式下運(yùn)行。如上所述,斜板253、推桿247和波形彈簧261可操作以移動鎖定板270。推桿的第一端部249靠接鎖定板270。
[0067]圖11示出沿著平面的第二實(shí)施例的差速器,圖示了靠接鎖定板270的推桿247。還圖示了鎖定板能夠在鎖定板殼體271中滑動距離D。圖12示出沿著另一個平面的相同的差速器,示出了轉(zhuǎn)矩限制銷274穿過左方殼體273中的開口 1610。轉(zhuǎn)矩限制銷274進(jìn)入到鎖定板殼體271而與銷彈簧272靠接。由于圖12的例子不是按比例繪制,因此銷彈簧272可具有其他尺寸,例如長于或短于鎖定板殼體272,并且轉(zhuǎn)矩限制銷274可具有包括較長或較短的主體部長度的其他尺寸。圖11和圖12均示出鎖定板270與左方側(cè)鎖定齒輪219的凸部224分離。
[0068]轉(zhuǎn)矩限制銷的長度、左方殼體273與鎖定板殼體271之間的間隔以及鎖定板殼體271與右方殼體211之間的間隔被選擇為,將被剪斷的轉(zhuǎn)矩限制銷274容納在不會污染差速器的其他移動部件的區(qū)域。并且,轉(zhuǎn)矩限制銷274優(yōu)選設(shè)計為在剪斷時不會爆炸或產(chǎn)生過多的碎片。
[0069]圖13A和圖13B更詳細(xì)地示出鎖定板270和鎖定板殼體271。鎖定板270具有用于在鎖定板殼體271的凹部1302中滑動的耳狀部1301。凹部1302的跨度不必為鎖定板殼體271的整個長度,并且可以設(shè)置止動部1303。波形彈簧261可靠接設(shè)置在鎖定板殼體的內(nèi)部設(shè)置的圓周邊緣1304,從而處于止動部1303的內(nèi)側(cè)。以此方式與波形彈簧靠接可以減輕對左方殼體中的阻尼深度量的需求,從而能夠使波形彈簧凹部1608變淺。波形彈簧止動部1611形成波形彈簧凹部1608的底部,用于座靠波形彈簧261。
[0070]除了靠接邊緣1304以外,波形彈簧261對鎖定板270進(jìn)行偏壓,使其遠(yuǎn)離止動部1303且遠(yuǎn)離左方殼體273并朝向斜板253。隨著該偏壓,當(dāng)差速器處于打開模式下時,鎖定板齒1305不與側(cè)齒輪凸部224嚙合,且鎖定板270將推桿247推向斜板253的凹部。在鎖定模式中,波形彈簧261被壓縮,斜板253的頂部推動推桿247,推桿247將鎖定板270推向左方殼體273,由此鎖定板齒1305與側(cè)齒輪凸部224嚙合。
[0071]圖13A和圖13B的鎖定板270并未示出鎖定板齒1305的斜度,然而,可以如上所述提供這樣的斜度。
[0072]鎖定板殼體271另外具有銷孔1306。由于銷彈簧272可靠接右方殼體211,銷孔1306可以貫穿鎖定板殼體271。然而,為了避免當(dāng)鎖定板殼體271自由旋轉(zhuǎn)時引起的摩擦,銷孔1306可部分地伸入鎖定板殼體271,由此,銷彈簧272跨在銷孔1306的底部與轉(zhuǎn)矩限制銷274的端部之間。銷孔1306能夠與轉(zhuǎn)矩限制銷274滑動配合,且銷孔1306與轉(zhuǎn)矩限制銷274之間的間隙被設(shè)計成對彎曲應(yīng)力起到作用。如上所述,差速器中的潤滑流體有助于部件間的平滑滑動。
[0073]圖13B示出了鎖定板殼體271的另一側(cè)。該視圖包括銷孔1306和在各個銷孔之間隔開的多個凹部1310。凹部1310與左方殼體212的標(biāo)引槽1616相對準(zhǔn)。如果轉(zhuǎn)矩限制銷274剪斷,則鎖定板殼體271在右方殼體211中自由旋轉(zhuǎn)。即使波形彈簧261能夠使鎖定板270脫離側(cè)齒輪凸部224,該旋轉(zhuǎn)也是可能的。由于能夠旋轉(zhuǎn),鎖定板殼體271的銷孔1306可以不再與左方殼體的轉(zhuǎn)矩銷孔1610相對準(zhǔn)。由此,當(dāng)轉(zhuǎn)矩限制銷頭部141從左方殼體212被擰下時,銷彈簧272不會彈出碎片。因此,使用者可以通過將桿、螺絲刀或其他推進(jìn)裝置放置在可利用的凹部1310中并使用推進(jìn)裝置轉(zhuǎn)動鎖定板殼體,來手動將鎖定板殼體271轉(zhuǎn)入用于適當(dāng)?shù)乃槠瑥棾龅膶?zhǔn)中。該設(shè)計使得能夠在無需拆卸差速器的情況下維修差速器。在從小齒輪和齒圈周圍的殼體排空潤滑流體并僅拆除該殼體的檢修板后,就可以更換轉(zhuǎn)矩限制銷。
[0074]鎖定板270位于差速器的轉(zhuǎn)矩路徑中,并且對于將鎖定齒輪219鎖定成隨左方殼體212旋轉(zhuǎn)、從而將右后軸112鎖定成隨左后軸111旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)是至關(guān)重要的。因此,如果鎖定板殼體271由轉(zhuǎn)矩限制銷274支撐并且鎖定板270與鎖定齒輪219相嚙合,則差速器只能在鎖定模式下運(yùn)轉(zhuǎn)。如果以一定量的高于預(yù)定值的轉(zhuǎn)矩推動鎖定板270,則鎖定板殼體271可以旋轉(zhuǎn)并剪斷轉(zhuǎn)矩限制銷274。鎖定板殼體271和由此鎖定板270在右方殼體211中自由旋轉(zhuǎn)。波形彈簧可推動鎖定板270遠(yuǎn)離與鎖定齒輪219的凸部224嚙合的位置,且差速器在打開模式下運(yùn)行。
[0075]根據(jù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩容量設(shè)計轉(zhuǎn)矩限制銷274的尺寸和數(shù)量,并且轉(zhuǎn)矩限制銷設(shè)計成在驅(qū)動軸中的其他部件和差速器經(jīng)由扭轉(zhuǎn)或剪斷而失效之前發(fā)生剪斷。例如,轉(zhuǎn)矩限制銷274可以在純剪斷狀態(tài)下發(fā)生剪斷。即,轉(zhuǎn)矩限制銷可僅由于剪斷負(fù)荷或剪斷應(yīng)力而失效。理論上,由于銷上的轉(zhuǎn)矩而導(dǎo)致的負(fù)荷垂直于銷的軸線,從而沒有例如彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等其他負(fù)荷施加于銷。轉(zhuǎn)矩限制系統(tǒng)的極限強(qiáng)度可與驅(qū)動軸材料的屈服強(qiáng)度或鎖定套環(huán)材料的屈服強(qiáng)度相匹配。換言之,當(dāng)驅(qū)動軸或鎖定套環(huán)應(yīng)當(dāng)屈服時,由轉(zhuǎn)矩限制銷274代替發(fā)生剪斷。
[0076]轉(zhuǎn)矩限制銷274具有端面,該端面可具有凹槽或其他凹部,用于擰進(jìn)聯(lián)接于左方殼體273。銷頭部141可部分地或全部設(shè)置有螺紋,用于固聯(lián)于左方殼體273。銷主體部142可以比銷主體部202短,但是在任何情況下,該主體部可終止于錐面端部145。剪斷位置或頸部143可設(shè)置在銷頭部201與銷主體部142之間。剪斷位置143可包含凹槽,其可以是環(huán)形的,從而有助于沿著特定平面剪斷轉(zhuǎn)矩限制銷274。頸部也可以具有與銷主體部相同的直徑。
[0077]與上述例子相似地,也可以通過對比銷主體部的直徑、銷的數(shù)量和剪斷應(yīng)力來描述轉(zhuǎn)矩限制銷上的剪斷應(yīng)力。即,轉(zhuǎn)矩負(fù)荷可以通過如下方式來進(jìn)行適應(yīng):改變所使用的銷的數(shù)量;改變銷頭部、銷主體部和/或銷頸部的相對直徑;以及在銷頭部和銷主體部的接合面處使用或不使用凹槽。另外,改變從銷到中心軸線(A或B)的距離也可以影響剪斷前的轉(zhuǎn)矩負(fù)荷容量。
[0078]由于鎖定板殼體271應(yīng)當(dāng)相對于未剪斷的轉(zhuǎn)矩限制銷靜止,且鎖定板殼體應(yīng)當(dāng)不沿著轉(zhuǎn)矩限制銷的長度移動,所以銷彎曲應(yīng)力和銷撓曲問題相比于第一實(shí)施例被減弱。
[0079]—旦轉(zhuǎn)矩限制銷274剪斷,則為了使主體部142從鎖定板殼體271彈出,銷頭部141將從左方殼體273擰下。為了有助于剪斷的碎片與開口 1610對齊,如上所述,鎖定板殼體271被相對于左方殼體273標(biāo)引,使得銷孔1306與轉(zhuǎn)矩銷孔1610對齊。一旦實(shí)現(xiàn)對齊,則被擠壓的銷彈簧272將銷主體部142彈出。然后,可安裝新的轉(zhuǎn)矩限制銷,而不用從小齒輪和齒圈殼體上拆下差速器,不用進(jìn)一步調(diào)整左右方殼體273和211,也不用拆卸車軸、軸承等。
[0080]另外,剪斷的轉(zhuǎn)矩限制銷可以通過松脫銷頭部141而移除。然后,手動限制差速器旋轉(zhuǎn),并限制右車軸旋轉(zhuǎn)。接下來,首先通過激活限制斜板旋轉(zhuǎn)的定子線圈而在任意方向上轉(zhuǎn)動斜板253,然后可以通過手動實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)齒圈,以克服波形彈簧261的力。這可以在左車軸旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)的情況下完成。隨著斜板推抵推桿274,鎖定板270能夠與凸部224嚙合。旋轉(zhuǎn)左車軸將會使鎖定齒輪旋轉(zhuǎn),從而將使鎖定板270和鎖定板殼體271旋轉(zhuǎn)。然后,銷孔1306可以與空的轉(zhuǎn)矩銷孔1610對齊,且繃緊的銷彈簧272可以將滑動配合的已剪斷的銷主體部142彈出。
[0081]考慮說明書和在此公開的實(shí)施例,對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其他實(shí)施方式將是顯而易見的。說明書和例子僅旨在作為示例,真正的范圍和精神由所附的權(quán)利要求書指明。
【權(quán)利要求】
1.一種能夠選擇性地鎖定的差速器,其特征在于包括: 外殼體; 第一側(cè)齒輪,該第一側(cè)齒輪包括第一齒輪齒和齒輪凸部; 第二側(cè)齒輪,該第二側(cè)齒輪包括第二齒輪齒; 小齒輪軸; 可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于所述小齒輪軸的兩個小齒輪,每個小齒輪包括與所述第一齒輪齒和所述第二齒輪齒聯(lián)接的小齒輪齒; 套環(huán),該套環(huán)包括用于選擇性地與所述第一側(cè)齒輪的齒輪凸部嚙合的套環(huán)齒;以及多個轉(zhuǎn)矩敏感銷,所述轉(zhuǎn)矩敏感銷能夠操作地通過所述外殼體進(jìn)行聯(lián)接,并且被配置成當(dāng)所述第一側(cè)齒輪上的轉(zhuǎn)矩超過預(yù)定值時發(fā)生剪斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,所述套環(huán)還包括聯(lián)接耳狀部,并且所述差速器還包括與所述轉(zhuǎn)矩敏感銷聯(lián)接的套環(huán)殼體,所述套環(huán)殼體包括用于接收所述聯(lián)接耳狀部的聯(lián)接凹部,所述套環(huán)殼體至少部分地包圍所述套環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差速器,其特征在于還包括致動器和推桿,其中,所述致動器被配置成選擇性地將所述推桿朝向所述套環(huán)推動,并且當(dāng)所述推桿推動所述套環(huán)時,所述聯(lián)接耳狀部在所述聯(lián)接凹部中滑動且所述套環(huán)齒與所述齒輪凸部嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的差速器,其特征在于還包括設(shè)置在所述外殼體與所述套環(huán)之間的至少一個彈簧,所述至少一個彈簧被偏壓以推動所述套環(huán)齒遠(yuǎn)離所述齒輪凸部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于還包括致動器和推桿,其中,所述致動器選擇性地將所述推桿朝向所述套環(huán)推動,并且當(dāng)所述致動器將所述推桿朝向所述套環(huán)推動時,所述套環(huán)在所述外殼體中滑動且所述套環(huán)齒與所述齒輪凸部嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷包括具有螺紋部的頭部和具有平滑部的主體部,所述外殼體包括多個螺紋開口,所述多個螺紋開口中的每一個接收所述多個轉(zhuǎn)矩敏感銷中的一個的相應(yīng)的螺紋部,所述套環(huán)還包括多個套環(huán)孔,所述多個套環(huán)孔中的每一個接收所述多個轉(zhuǎn)矩敏感銷中的一個的相應(yīng)的平滑部,并且所述套環(huán)能夠在所述平滑部上滑動,以選擇性地使所述齒輪凸部與所述套環(huán)齒嚙合或分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差速器,其特征在于,所述套環(huán)殼體還包括多個孔,每個孔接收所述多個轉(zhuǎn)矩敏感銷中的相應(yīng)的一個,所述差速器還包括多個銷彈簧,并且每個孔容納所述多個銷彈簧中的與相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩敏感銷靠接的相應(yīng)的一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的差速器,其特征在于,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷包括具有螺紋部的頭部和具有平滑部的主體部,所述外殼體包括多個螺紋開口,所述多個螺紋開口中的每一個接收所述多個轉(zhuǎn)矩敏感銷中的一個的相應(yīng)的螺紋部,每個套環(huán)殼體孔接收所述多個轉(zhuǎn)矩敏感銷中的一個的相應(yīng)的平滑部,并且所述銷彈簧被偏壓以將所述平滑部推動到所述孔外。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的差速器,其特征在于: 所述外殼體包括至少一個槽, 所述套環(huán)殼體還包括多個凹部,所述凹部分布在所述多個孔中的各個之間, 所述套環(huán)殼體安置于所述外殼體中,使得能夠通過所述至少一個槽接近所述凹部,并且, 所述套環(huán)安置于所述套環(huán)殼體中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷包括頭部、頸部和主體部,并且所述頸部的直徑使得所述銷能夠先于所述轉(zhuǎn)矩敏感銷的任何其他位置而在所述頸部剪斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷至少包括與主體部相接合的頭部,所述外殼體與所述套環(huán)之間的距離被選擇成確保每個轉(zhuǎn)矩敏感銷在位于或接近所述頭部與所述主體部的接合部的區(qū)域中發(fā)生剪斷,并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩敏感銷發(fā)生剪斷時所述套環(huán)能夠在所述外殼體中轉(zhuǎn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差速器,其特征在于,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷至少包括與主體部相接合的頭部,所述外殼體與所述套環(huán)殼體之間的距離被選擇成確保每個轉(zhuǎn)矩敏感銷在位于或接近所述頭部與所述主體部的接合部的區(qū)域中發(fā)生剪斷,并且當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩敏感銷發(fā)生剪斷時所述套環(huán)殼體能夠在所述外殼體中轉(zhuǎn)動。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,當(dāng)所述差速器接收轉(zhuǎn)矩時,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷被配置成在所述套環(huán)齒或所述第一齒輪齒屈服之前剪斷。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器,其特征在于,所述套環(huán)齒具有斜度角且所述齒輪凸部具有斜度角,并且所述套環(huán)齒的斜度角與所述齒輪凸部的斜度角互補(bǔ)。
15.一種車輛傳動系,其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠選擇性地鎖定的差速器,所述傳動系還包括: 轉(zhuǎn)矩傳輸系統(tǒng),其可操作地聯(lián)接成從發(fā)動機(jī)向所述能夠選擇性地鎖定的差速器傳輸轉(zhuǎn)矩; 第一軸,其可操作地聯(lián)接于所述第一側(cè)齒輪;以及 第二軸,其可操作地聯(lián)接于所述第二側(cè)齒輪, 其中,當(dāng)所述差速器接收超過預(yù)定值的轉(zhuǎn)矩時,每個轉(zhuǎn)矩敏感銷在所述第一軸或所述第二軸剪斷之前或者在所述第一軸或所述第二軸屈服而扭轉(zhuǎn)之前剪斷。
【文檔編號】F16H48/12GK203730692SQ201420130915
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】S·戈帕爾, P·Y·查萬, P·J·麥克米倫 申請人:伊頓公司