專利名稱：受控的差速器致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種差速器致動器，該差速器致動器通過一個螺線管施力的初級離合 器能夠在一個被驅(qū)動的輪軸的輪軸半軸之間產(chǎn)生一種高度受控的連接。本發(fā)明的差速器組 件可以被適配為用于前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動、或四輪驅(qū)動的應(yīng)用。例如，可以將該差速器組件 應(yīng)用到一個前輪驅(qū)動的變速驅(qū)動橋上或一個全輪驅(qū)動的中央差速器上。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，使用了具有一個螺線管致動器滾珠坡道式操作器的電磁離合器組件 來使一對輪軸半軸進行選擇性地連接或脫離連接。該電磁離合器組件包括一個初級或前導(dǎo) 摩擦式離合器組件，該初級或前導(dǎo)摩擦式離合器組件是受與一個次級或主摩擦式離合器組 件相連接的初級離合器的控制。 一個環(huán)形螺線管線圈以及殼體與一個環(huán)形電樞或柱塞相協(xié)作。當(dāng)該線圈被通電時，該柱塞平移并且壓縮該初級摩擦式離合器組件。該初級摩擦式離 合器組件的啟動阻礙了滾珠坡道式操作器的這些構(gòu)件之一的運動，這進而壓縮將差速器支 架與這些輪軸半軸之一相連接的次級摩擦式離合器組件，結(jié)果導(dǎo)致差速器控制。這種連接 還具有將兩個輪軸半軸直接進行連接的作用。該電磁離合器組件在輪軸半軸之間以較低的 用于控制該致動所必需的功耗提供了高度受控的連接。 通過與附圖相結(jié)合進行的優(yōu)選實施方案以及所附權(quán)利要求的以下說明，本發(fā)明的 另外的益處和優(yōu)點對與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變得清楚。


圖1是經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明結(jié)合在車輛差速器組件中的受控的差速器致動器截取的 一個截面圖。
圖2是示出圖1中所示的差速器致動器的支架子組件的部分切開的圖解視圖。
具體實施例方式
圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個差速器組件，該差速器組件總體上由參考號10指 示。動力通過傳動軸12傳送到差速器組件10上，該傳動軸通過U形接頭14與傳動小齒輪 16相連接。差速器外殼18包圍著差速器組件10的這些內(nèi)部部件并且該差速器外殼是一個 含有潤滑油的封閉的閉合體。小齒輪軸承20支撐著驅(qū)動小齒輪16進行旋轉(zhuǎn)。傳動軸12 典型地通過傳送來自車輛原動機的機械動力的一個齒輪變速器或其他動力變速器與差速 器組件10相連接。支架組件22被安置在差速器外殼18之內(nèi)。支架組件22包括殼體24， 該殼體形成一個徑向伸出的肩部或凸緣26，其上通過多個螺釘緊固件57固定了環(huán)齒輪28。 傳動小齒輪16的旋轉(zhuǎn)致使環(huán)齒輪28以及支架殼體24旋轉(zhuǎn)。當(dāng)這些部件被定位在圖1中 時，支架組件22圍繞一條垂直軸線旋轉(zhuǎn)。 一對輪軸半軸30與32從差速器外殼18中伸出、 并且通過適當(dāng)?shù)膫鲃舆B接(如通用的或恒定速度接頭)與橫向放置的道路車輪相接合。在 其他應(yīng)用中，輪軸半軸30與32延伸穿過多個剛性輪軸管而不結(jié)合在差速器與這些接合道 路的車輪之間的多個柔性轉(zhuǎn)動連接。輪軸半軸30與32分別得到支撐用于在滾動元件軸承 34和36上旋轉(zhuǎn)。支架軸38被定位在支架殼體24之內(nèi)并且支撐著一對錐齒輪40和42。 一 對側(cè)齒輪44和46與錐齒輪40和42相嚙合并且被對應(yīng)地附接到輪軸半軸30和32上。本 發(fā)明的差速器組件10能夠被適配為用于前輪、后輪、或四輪驅(qū)動的應(yīng)用。例如，差速器組件 10可以被應(yīng)用在一個前輪驅(qū)動變速驅(qū)動橋上或一個全輪驅(qū)動中央差速器上。在前輪驅(qū)動應(yīng) 用中，輪軸半軸將驅(qū)動車輛的前輪，或者在后輪驅(qū)動車輛的情況下輪軸半軸將驅(qū)動后輪。在 四輪驅(qū)動車輛的情況下，差速器組件10可被用來驅(qū)動前傳動軸和后傳動軸，而不是輪軸半 軸(在這種情況下元件30和32將是傳動軸而不是輪軸半軸)。 以上說明的這些部件對于常規(guī)的開放式差速器是通用的。在以開放式差速器模式 運行時，驅(qū)動小齒輪16的旋轉(zhuǎn)通過它與環(huán)齒輪28的嚙合而引起支架殼體24的轉(zhuǎn)動。支架 殼體24的這種轉(zhuǎn)動運動致使錐齒輪40和42也進行旋轉(zhuǎn)，這些錐齒輪通過與側(cè)齒輪44和 46的嚙合接合而被連接到輪軸半軸30和32上。這樣一種開放式差速器安排允許輪軸半軸 30或32之一以與另一個輪軸半軸不同的速度來運行。根據(jù)本發(fā)明，使用了差速器致動器組件48，它選擇性地將輪軸半軸32與支架殼體
424相連接。機械性地將這兩個元件連接在一起具有的作用是使輪軸半軸30和32以相同的 速度或接近相同速度旋轉(zhuǎn)。如將在以下更詳細(xì)地說明，然而，在輪軸半軸32與支架殼體24 之間受限的摩擦式連接允許在輪軸半軸30與32之間發(fā)生一種可變程度的機械接合，其范 圍是差速器以開放式差速器模式到完全連接的或"鎖定的"狀態(tài)下運行。對于跨過這些輪軸 的連接的調(diào)節(jié)提供了在許多運行狀態(tài)下的改進的驅(qū)動性能(drivability)以及牽引性能。
現(xiàn)在參見圖1和圖2，差速器致動器組件48主要通過端蓋50被安置在支架組件殼 體24之內(nèi)，該端蓋與支架殼體在支架凸緣26處接合。定位在通量集中環(huán)形殼體54內(nèi)的一 個電磁螺線管線圈52被緊固在差速器外殼18之內(nèi)。 一根導(dǎo)線55將電能提供給螺線管線 圈52。 一個環(huán)形螺線管電樞構(gòu)件56環(huán)繞著螺線管線圈52以及環(huán)形殼體54的多個部分，該 電樞構(gòu)件在其本身與殼體54之間形成一個小的氣隙，并且與支架組件22 —同旋轉(zhuǎn)。對螺 線管線圈52施加的電能致使電樞56被吸引朝向環(huán)形殼體54。接片73從殼體24中伸出 并且裝配在由差速器外殼18形成的一個凹座之中從而定位該殼體并防止該殼體的轉(zhuǎn)動運 動。 將電樞56與多個支柱或指銷57相連接，這些支柱或指銷穿過適當(dāng)?shù)妮S向通道軸 向延伸離開該電樞。多個指銷57是與施力片58相連接。 一個前導(dǎo)或初級摩擦式離合器組 件60被安置在端蓋50的內(nèi)表面與施力片58之間。螺線管線圈52的通電推動電樞56朝 向殼體54，這就關(guān)閉了這些部件之間的氣隙并且推動初級離合器施力片58來壓縮前導(dǎo)或 初級摩擦式離合器組件60。 初級離合器組件60包括第一多個具有較大直徑的離合器片或盤62，它們具有與 由端蓋50的內(nèi)表面所形成的互補的凹形花鍵相接合的凸形件或多個外部花鍵。這些離合 器盤62因此與支架殼體24 —同旋轉(zhuǎn)。第二多個具有較小直徑的摩擦式離合器片或盤64交 疊在這些離合器盤62之中，它們與一個圓形離合器輪轂66的多個互補花鍵相接合。第一 多個離合器片62以及第二多個離合器片64在它們的界面處均優(yōu)選地包括適當(dāng)?shù)哪Σ岭x合 器紙或材料，當(dāng)該摩擦式離合器紙或材料被安置在支架殼體24內(nèi)并且被離合器流體槽浸 濕時最佳地起作用。離合器輪轂66被自由地可旋轉(zhuǎn)地安置在輸出輪轂68上。圓形離合器 輪轂66包括多個(優(yōu)選為三個)傾斜的凹陷，這些凹陷以圍繞輸出輪轂68的軸線的一個 圓形圖案進行安置。這些凹陷各自限定了螺旋環(huán)面的一個傾斜段。 一個負(fù)載傳送構(gòu)件(如 滾珠70)被安置在每個凹陷之內(nèi)。輸出輪轂68被安置為面向離合器輪轂66并且包括類似 的多個互補的按尺寸安排的凹陷。滾珠70被容納和限制在離合器輪轂66與輸出輪轂68 之間的這些對相對的凹陷之中。離合器輪轂66與輸出輪轂68之間的相對轉(zhuǎn)動致使多個滾 珠70在它們的凹陷內(nèi)移動，這致使離合器輪轂66與輸出輪轂68變得彼此分離，并且因此 這些元件包括一個相對旋轉(zhuǎn)致動器。 離合器輪轂66、輸出輪轂68、以及多個滾珠70—起協(xié)作以形成一個相對旋轉(zhuǎn)致動 器，并且更確切地是一個滾珠坡道式致動器。這些裝置所起作用是將部件(輪轂68與66) 之間的相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為軸向運動(輪轂66與68的分離)。將在此說明的滾珠坡道式致動 器替換為其他類型的相對旋轉(zhuǎn)致動器是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。 —個主要或次級摩擦離合器組件72被安置在初級離合器組件60附近。次級離合 器組件72包括第一多個具有較大直徑的摩擦離合器盤或片74，它們具有外部花鍵，這些外 部花鍵被接收在支架殼體24的內(nèi)部直徑的多個互補的凹形花鍵之內(nèi)。第二多個具有較小
5直徑的摩擦式離合器盤或片76被交疊在該第一多個摩擦式離合器片74之中，該第二多個 摩擦式離合器盤或片具有與輪軸輪轂78的互補配置的凸出花鍵相接合的多個內(nèi)部的或凹 形的花鍵。這兩組摩擦片74和76優(yōu)選地在它們的界面處包括摩擦式離合器紙或材料，當(dāng) 該摩擦式離合器紙或材料被安置并且被離合器流體浸濕時才最佳地起作用。輪軸輪轂78 包括與輪軸半軸32的花鍵末端相嚙合的多個內(nèi)部花鍵。因此輪軸半軸32具有一個末端花 鍵，該末端花鍵不但與輪軸輪轂78接合而且具有與側(cè)齒輪46的花鍵接合。如在圖1中最 佳地示出，差速器致動器組件48以一種緊湊形式被封裝在環(huán)齒輪28的直徑之內(nèi)并且該差 速器致動器組件被包含在差速器外殼18之內(nèi)。 在運行中，對螺線管線圈52施加的電能將電樞56拉向環(huán)形殼體54，從而壓縮初 級離合器組件60并且產(chǎn)生拖曳力，該拖曳力趨向于使離合器輪轂66相對于輸出輪轂68轉(zhuǎn) 動，從而致使這些負(fù)載傳送滾珠70在它們的凹陷之內(nèi)向上移動并且因此驅(qū)動離合器輪轂 66與輸出輪轂68分離。輸出輪轂68起一個施力板的作用，從而軸向移動壓縮了次級離合 器組件72。對次級離合器組件72施力具有的作用是將支架殼體24連接到輪軸半軸32上。 如先前所提到的，這所具有的作用是限制在輪軸半軸30與32之間的相對轉(zhuǎn)動，因此在這些 輪軸半軸之間提供了一定程度的摩擦式連接。在其中具有多個滾珠軸承70的這些凹陷的 幾何特征被設(shè)計為使這些離合器不會自身致動。換言之，可以通過調(diào)整施加到螺線管線圈 52上的電流來提供連接扭矩在輪軸半軸30與32之間的受控的應(yīng)用。
應(yīng)該指出，用于壓縮主要或次級離合器組件72的驅(qū)動輸入僅在輪軸半軸32與支 架殼體24之間存在一個相對的速度差異時才發(fā)生。正是這個相對速度上的差異使得相對 轉(zhuǎn)動發(fā)生在離合器輪轂66與輸出輪轂68之間。這種相對轉(zhuǎn)動能夠發(fā)生在任一轉(zhuǎn)動方向的 意義上。在某些運行狀態(tài)下，輪軸半軸32將比支架殼體轉(zhuǎn)動得更快，而在其它應(yīng)用中則更 慢。在每種情況下，該相對速度差異發(fā)生在離合器輪轂66與輸出輪轂68之間，這使?jié)L珠70 能夠致動次級離合器組件72。差速器致動器48的這些內(nèi)部部件的另外的細(xì)節(jié)由本發(fā)明的 受讓人所共同擁有的美國專利號6， 905， 008來提供，該專利通過引用而結(jié)合在此。
雖然以上的說明構(gòu)成了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但應(yīng)該認(rèn)識到本發(fā)明可容許變 更、變體以及改變而不背離所附權(quán)利要求的適當(dāng)范圍和公平的含意。
權(quán)利要求
一種用于以下類型的機動車輛動力傳動系的受控差速器組件(10)，該類型的差速器組件具有一個輸入小齒輪(16)并且驅(qū)動一對輪軸半軸(30、32)，該受控的差速器組件包括一個支架組件(22)，該支架組件在包圍該差速器組件的多個內(nèi)部部件的一個外殼(18)之內(nèi)，該支架組件被驅(qū)動以便在該差速器外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該支架組件具有一個殼體(24)，該殼體包圍與這些輪軸半軸相連接的多個齒輪(28，40，42，44，46)，一個差速器致動器組件(48)，該差速器致動器組件具有被安裝到該差速器外殼上的螺線管線圈(52)；以及一個電樞(56)，該電樞被附接到該支架殼體上并且與該支架組件一同可旋轉(zhuǎn)并且被定位為鄰近該螺線管線圈并且與一個施力片(58)相連接；一個初級離合器組件(60)，該初級離合器組件具有由該支架殼體承載的一個第一組的多個片(62)以及與一個離合器輪轂(66)相連接的一個第二組的多個片(64)；一個次級離合器組件(72)，該次級離合器組件具有由該支架殼體承載的一個第一組的多個片(74)以及與一個輪軸輪轂(78)相連接的一個第二組的多個片(76)，該輪軸輪轂與這些輪軸半軸之一相連接；在該離合器輪轂與該輸出輪轂之間起作用的一個相對轉(zhuǎn)動致動器(66，68，70)，其中在該離合器輪轂與該輸出輪轂之間的相對轉(zhuǎn)動致使該離合器輪轂與該輸出輪轂之間的分離，并且該輸出輪轂起作用來壓縮該次級離合器組件的這些第一片以及第二片，并且其中該螺線管線圈的通電致使該電樞朝向該螺線管線圈移動從而導(dǎo)致該施力片壓縮該初級離合器組件并且通過相對轉(zhuǎn)動致動器來致動該次級離合器組件，從而使該支架與一個輪軸半軸相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控差速器組件，其中該相對轉(zhuǎn)動致動器是一個滾珠坡道式 致動器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的受控差速器組件，其中該支架組件被一個環(huán)齒輪(28)驅(qū)動而 旋轉(zhuǎn)，該環(huán)齒輪被附接到由該輸入小齒輪驅(qū)動的支架殼體上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的受控差速器組件，其中該初級離合器與次級離合器被包含在 該支架殼體之內(nèi)并且沿徑向在該環(huán)齒輪之內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控差速器組件，其中該差速器殼體包括浸泡該初級以及次 級離合器組件的一種內(nèi)部液體離合器流體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控差速器組件，其中該差速器組件與機動車輛的前輪相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控差速器組件，其中該差速器組件與機動車輛的后輪相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控差速器組件，其中該差速器組件被連接在機動車輛的前 輪輪軸與后輪輪軸之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的受控差速器組件，其中該差速器殼體通過一對側(cè)齒輪(44， 46)與這些輪軸半軸相連接，其中與這些輪軸半軸之一相連接并且與一對錐齒輪(40,42) 相嚙合的這些側(cè)齒輪之一由該支架殼體驅(qū)動進行旋轉(zhuǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的受控差速器組件，其中這些輪軸半軸之一具有與這些側(cè)齒 輪之一 以及該輪軸輪轂的一個花鍵連接。
全文摘要
一種受控的差速器致動器被具體地適配為用于機動車輛動力傳動系的差速器應(yīng)用。該差速器致動器結(jié)合了一個電磁應(yīng)用的第一或初級離合器，該第一或初級離合器通過一個滾珠坡道式操作器被連接到一個第二多片式離合器組件上。對螺線管線圈通電選擇性地應(yīng)用該主要離合器組件，該主要離合器組件被連接到一個差速器支架上以及與該差速器組件相連的這些軸的半軸之一上。對施加到螺線管線圈上的電流的調(diào)整允許在多個差速器軸的半軸之間的一種選擇性摩擦式連接，這種連接為相關(guān)聯(lián)的機動車輛提供了令人希望的牽引特征。
文檔編號F16H48/00GK101796329SQ200880104641
公開日2010年8月4日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者J·巴拉齊, L·A·普里查德 申請人:博格華納公司