專利名稱：具有改進(jìn)的最大扭矩和扭矩密度的差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于機(jī)動車輛的鎖止式差速器，特別涉及對于給定尺寸的差速 器導(dǎo)致最大扭矩的增加以及扭矩密度的增加的鎖止式差速器的特征。
背景技術(shù)：
本發(fā)明設(shè)想類型的鎖止式差速器用作動力動力傳動系的一部分，一般包括一對旋 轉(zhuǎn)支撐在殼體內(nèi)的離合器構(gòu)件。一對半軸齒輪與對應(yīng)的半軸用花鍵旋轉(zhuǎn)連接。離合機(jī)構(gòu)置 于離合器構(gòu)件和半軸齒輪之間。十字銷操作地安裝以與殼體一起旋轉(zhuǎn)，并容置于一對形成 在離合器構(gòu)件的向內(nèi)朝向的表面上的相對凹槽中。如果半軸之間過度地差速旋轉(zhuǎn)——如當(dāng) 一輪胎支撐在打滑表面上時(shí)，十字銷作用在相關(guān)的離合器構(gòu)件上以與離合機(jī)構(gòu)接合，從而 將成對的半軸耦合在一起。雖然這種類型的鎖止式差速器通常期望地工作，但還存在一些不足 。更具體地，差 速器部件的尺寸一般由可由其傳遞的扭矩量決定。較大的扭矩需求通常需要較大的、更堅(jiān) 固的部件，如十字銷、離合器構(gòu)件等。對于在應(yīng)用中所需的給定最大扭矩量和扭矩密度，這 種設(shè)計(jì)限制最終增加了差速器的成本。因此，現(xiàn)有技術(shù)中仍需要一種鎖止式差速器，其設(shè)計(jì)增加了最大扭矩和扭矩密度 而無需增加相關(guān)部件的尺寸，從而減少了差速器的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過一種用于機(jī)動車輛的鎖止式差速器克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，該鎖止 式差速器包括殼體和支撐于殼體中的差速機(jī)構(gòu)。差速機(jī)構(gòu)包括一對相對于彼此以軸向隔開 的方式布置并操作地支撐以與所述殼體一起旋轉(zhuǎn)的離合器構(gòu)件。一對半軸齒輪適于操作地 與相應(yīng)的成對半軸一起旋轉(zhuǎn)。一對離合器構(gòu)件操作地布置在相應(yīng)的成對離合器構(gòu)件中的每 一個(gè)和半軸齒輪之間。離合器構(gòu)件能夠在所述殼體中軸向移動以接合相應(yīng)的離合機(jī)構(gòu)，從 而在半軸之間存在預(yù)定量的差速運(yùn)動時(shí)將所述半軸耦合在一起。成對的離合器構(gòu)件中的每 一個(gè)具有向內(nèi)朝向的面。每個(gè)所述面包括相對于彼此以相面對的關(guān)系布置的凹槽。十字銷 容置在所述凹槽中，并操作地連接以與所述殼體一起旋轉(zhuǎn)。所述凹槽中的每一個(gè)限定第一 預(yù)定曲率半徑。所述十字銷限定第二曲率半徑，其中凹槽的第一預(yù)定曲率半徑大于十字銷 的第二預(yù)定曲率半徑。十字銷和凹槽之間的這種相互關(guān)系使得十字銷和凹槽之間接觸限定 一沿十字銷的軸線延伸的線。在半軸之間的通常的、非差速運(yùn)動的期間——例如當(dāng)車輛沿道路直線行駛期間， 線接觸足以在十字銷和離合器構(gòu)件之間傳遞扭矩，因?yàn)樗胁考家黄疝D(zhuǎn)動。但是，當(dāng)差速 運(yùn)動發(fā)生在半軸和與之相關(guān)的半軸齒輪中的一個(gè)或另一個(gè)之間時(shí)，十字銷相對于凹槽運(yùn)動 并接合相對的一對工作表面。當(dāng)差速運(yùn)動剛開始時(shí)，使得凹槽的曲率半徑比十字銷大為十 字銷向離合器構(gòu)件工作表面的運(yùn)動提供了較小的抵抗力。因此，十字銷與凹槽之間的特定 的相互關(guān)系降低了差速運(yùn)動此刻產(chǎn)生的振動。這使得差速器的操作更平穩(wěn)，并降低了離合器構(gòu)件的凹槽和十字銷之間的磨損。


本發(fā)明其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)可在結(jié)合附圖閱讀下文的描述后更容易地理解和 接受，其中圖1為鎖止式差速器的剖視側(cè)視圖，其以虛線示出了動力傳 動系的驅(qū)動軸、小齒 輪和齒圈；圖2為鎖止式差速器的剖視側(cè)視圖，其示出了十字銷相對于離合器構(gòu)件的布置；圖3為本發(fā)明的差速機(jī)構(gòu)的分解圖；圖4為本發(fā)明的離合器構(gòu)件的正視透視圖；圖5為剖視端視圖，其示出了現(xiàn)有技術(shù)離合器構(gòu)件中的十字銷和凹槽的相互關(guān) 系；以及圖6為剖視端視圖，其示出了本發(fā)明的離合器構(gòu)件，其中凹槽的曲率半徑大于相 關(guān)的十字銷的曲率半徑。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明設(shè)想類型的鎖止式差速器的一實(shí)施例在圖1-2總體上標(biāo)示為10。鎖止式 差速器10設(shè)計(jì)為用作任意車輛一所述車輛具有為車輛提供動力的動力裝置一的動力 傳動系的一部分。因此，差速器10包括一總體上標(biāo)示為12的殼體。殼體12可支撐一齒圈 14，齒圈14設(shè)計(jì)為與固定在驅(qū)動軸18上的小齒輪16以嚙合關(guān)系地受驅(qū)動。齒圈14、小齒 輪16和驅(qū)動軸18在圖1中以虛線示出。殼體12由主體20和蓋部22組成，蓋部22在一 對配合的環(huán)狀法蘭部24A和24B處通過螺栓26或其它任何合適的緊固機(jī)構(gòu)固定安裝到主 體20。齒圈14也在配合的法蘭24A、24B處通過緊固件26安裝至殼體12。本領(lǐng)域技術(shù)人 員可通過以下描述理解，殼體可由現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)限定，且本發(fā)明并不限 于由主體和蓋部構(gòu)成的殼體。類似地，殼體12可通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何傳統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動，且本發(fā)明并不僅限于通過齒圈、小齒輪和驅(qū)動軸驅(qū)動的殼體。主體20限定了支撐一對半軸30、32之一 30的轂28。類似地，蓋部22限定有相對 的轂34，其支撐一對半軸中的另一個(gè)32。殼體12的主體20和蓋部22 —起配合限定一腔 室36?？傮w上標(biāo)示為38的差速機(jī)構(gòu)被支撐于由殼體12限定的腔室36內(nèi)。圖3中還示出 了差速機(jī)構(gòu)38的分解圖，其包括一對相對于彼此以軸向隔開的關(guān)系布置的離合器構(gòu)件40。 離合器構(gòu)件40操作地支撐以與殼體12 —起旋轉(zhuǎn)。一對半軸齒輪42、44適于操作地與一對 半軸30、32中對應(yīng)的一個(gè)一起旋轉(zhuǎn)。為此，半軸齒輪42、44在其內(nèi)周上限定有花鍵46，所 述花鍵46配合地容置在限定于半軸30、32上的對應(yīng)花鍵46內(nèi)。一對離合機(jī)構(gòu)48和50操 作地布置在相應(yīng)的成對離合器構(gòu)件40中的每一個(gè)和半軸齒輪42、44之間。為此，半軸齒輪 42,44在其外周上包括花鍵52。離合機(jī)構(gòu)48、50包括多個(gè)摩擦片54，摩擦片配合地花鍵聯(lián) 接到半軸齒輪42、44的外周并與之一起旋轉(zhuǎn)。類似地，成對離合器構(gòu)件40中的每一個(gè)都包 括多個(gè)形成在其內(nèi)周上的花鍵56。一組盤58操作地支撐在離合器構(gòu)件40的設(shè)有花鍵的內(nèi) 周56上，并且插設(shè)在支撐于半軸齒輪42、44上的多個(gè)摩擦片54之間。成對離合器構(gòu)件40 可沿軸向在殼體12中運(yùn)動以接合相應(yīng)的離合機(jī)構(gòu)48、50，從而在半軸之間發(fā)生預(yù)定量的差速運(yùn)動的情形下將相關(guān)的半軸30、32耦合在一起，如下文將更詳細(xì)地描述的。本發(fā)明設(shè)想 類型的鎖止式差速器的實(shí)施例也可使用多個(gè)偏壓構(gòu)件60，所述偏壓構(gòu)件布置在離合器構(gòu)件 40之間、容置在形成于相對的離合器構(gòu)件40中的凹腔61內(nèi)，以迫使離合器構(gòu)件40彼此遠(yuǎn)罔。成對離合器構(gòu)件40中的每一個(gè)具有向內(nèi)朝向的表面62，向內(nèi)朝向的表面彼此以 軸向間隔的關(guān)系布置。成對離合器構(gòu)件40的向內(nèi)朝向的表面62中的每一個(gè)包括總體標(biāo)示 為64的凹槽，凹槽彼此相面對地布置。十字銷66容置在凹槽64中，并操作地連接以與殼 體12 —起旋轉(zhuǎn)。為此，差速器10還可包括管狀安裝襯套68 (圖2)，其與殼體12的主體20 的內(nèi)周花鍵聯(lián)結(jié)。為此，十字銷66可在對應(yīng)的孔口 70——孔口 70形成于襯套68中——處 固定至管狀襯套。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從本文的描述理解，十字銷66能夠通過任何 合適的方式操作地安裝以與殼體12 —起旋轉(zhuǎn)。如圖6所最好地示出的，每個(gè)凹槽64限定一具有第一曲率半徑Re的弧形以及一 對從凹槽64的一側(cè)相對于另一側(cè)橫向延伸的工作表面74。凹槽64設(shè)置于成對的工作表面 74之間并且操作地連接該成對的工作表面74。另外，在一實(shí)施例中，工作表面相對于另一 工作表面彼此成鈍角θ地延伸。在另一方面，十字銷66限定第二曲率半徑RP。在其操作 模式中，十字銷66與工作表面74接合，以軸向向外地驅(qū)動離合器構(gòu)件40、從而接合離合機(jī) 構(gòu)48、50，從而使得半軸30，32耦合在一起，如下面所更加詳細(xì)地描述的。更特別地，上述類型的鎖止式差速器10允許在其所安裝的半軸30、32之間的一定 量的有限滑動。但是，例如在車輛中的情形中，當(dāng)其中一個(gè)輪胎被穩(wěn)固支撐而另一輪胎打 滑(如一個(gè)輪胎位于路面上而另一個(gè)輪胎由如冰面的易滑表面支撐)時(shí)，差速器工作以將 扭矩從打滑輪胎傳遞至穩(wěn)固支撐的輪胎。當(dāng)十字銷66接合凹槽64的布置在凹槽64中心 線Q相對兩側(cè)的工作表面74以將相關(guān)的離合器構(gòu)件40移動至使得相關(guān)的離合機(jī)構(gòu)48、 50接合、從而使空轉(zhuǎn)輪胎的半軸30、32與另一個(gè)穩(wěn)固支撐的輪胎的半軸耦合時(shí)發(fā)生這種情 況。由此，扭矩從打滑輪胎傳遞到穩(wěn)固支撐的輪胎，從而使得車輛即使有一輪胎打滑也能行 駛。在此操作實(shí)施例中，由十字銷66接合的相對的工作表面74布置在平分凹槽64的中心 線Q(圖4)的相對的兩側(cè)上。在半軸30、32之間沒有差速運(yùn)動的情況下，十字銷66位于離合器構(gòu)件40的凹槽 64中，如圖6所示。這與如圖5所示的現(xiàn)有技術(shù)中所典型地采用的差速機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較。在 圖5中，凹槽G的底部具有與十字銷P基本相同的曲率半徑。在這種布置中，十字銷和離合 器構(gòu)件C的凹槽彼此之間形成表面接觸。但是，當(dāng)差速器的所有部件一起轉(zhuǎn)動時(shí)，凹槽G和 離合器構(gòu)件C之間的表面接觸是無關(guān)緊要的，因?yàn)樵诓考g沒有差速運(yùn)動。但是當(dāng)要求 差速運(yùn)動時(shí)，圖6所示類型的表面接觸和現(xiàn)有技術(shù)典型地采用的表面接觸抵抗十字銷P相 對于離合器構(gòu)件C的運(yùn)動。這種抵抗導(dǎo)致振動力并增加了部件之間的磨損。在另一個(gè)方面并如上述，本發(fā)明包括一對離合器構(gòu)件40，其具有限定有第一預(yù)定 曲率半徑Re的凹槽64和限定第二曲率半徑Rp的十字銷66。凹槽64的第一預(yù)定曲率半徑 Rg大于十字銷66的第二預(yù)定曲率半徑RP。因此，在十字銷66和凹槽64之間的接觸限定一 沿十字銷66的軸線方向延伸的線(接觸)。在半軸30、32之間的通常的、非差速運(yùn)動的期間——例如當(dāng)車輛沿道路直線行駛 期間，線接觸足以在十字銷66和離合器構(gòu)件40之間傳遞扭矩，因?yàn)樗胁考家黄疝D(zhuǎn)動。但是，當(dāng)差速運(yùn)動發(fā)生在半軸30、32和與之相關(guān)的半軸齒輪42、44中的一個(gè)或另一個(gè)之間 時(shí)，十字銷66相對于凹槽64運(yùn)動并接合相對的一對工作表面74。當(dāng)差速運(yùn)動剛開始時(shí)，具 有比十字銷66大的曲率半徑Re的凹槽64為十字銷66向離合器構(gòu)件40的工作表面74的 運(yùn)動提供較小的抵抗力。因此，十字銷66與凹槽64之間的特定的相互關(guān)系降低了差速運(yùn) 動此刻產(chǎn)生的振動。這使得差速器的操作更平穩(wěn)，并降低了離合器構(gòu)件的凹槽和十字銷之 間的磨損。
通過上面的說明對本發(fā)明進(jìn)行了非常詳細(xì)的描述，并且可以相信，通過閱讀和理 解說明書，本發(fā)明的多種變型和修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。所有的變 型和修改都包括于本發(fā)明中，落在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于機(jī)動車輛的鎖止式差速器(10)，包括殼體(12)和支撐于所述殼體(12)中的差速機(jī)構(gòu)(38)，所述差速機(jī)構(gòu)(38)包括一對相對于彼此以軸向隔開的方式布置并操作地支撐以與所述殼體(12)一起旋轉(zhuǎn)的離合器構(gòu)件(40)；一對半軸齒輪(42、44)，所述半軸齒輪(42、44)適于操作地與相應(yīng)的成對半軸(30、32)一起旋轉(zhuǎn)；以及一對離合機(jī)構(gòu)(48、50)，所述離合機(jī)構(gòu)(48、50)操作地布置在相應(yīng)的成對離合器構(gòu)件(40)中的每一個(gè)和所述半軸齒輪(42、44)之間；成對的離合器構(gòu)件(40)能夠在所述殼體(12)中軸向移動以接合相應(yīng)的離合機(jī)構(gòu)(48、50)，從而在半軸(30、32)之間存在預(yù)定量的差速運(yùn)動時(shí)將所述半軸(30、32)耦合在一起；所述成對的離合器構(gòu)件(40)中的每一個(gè)具有向內(nèi)朝向的面(62)，每個(gè)所述面(62)包括相對于彼此以相面對的關(guān)系布置的凹槽(64)，十字銷(66)容置在所述凹槽(64)中，并操作地連接以與所述殼體(12)一起旋轉(zhuǎn)；所述凹槽(64)中的每一個(gè)限定第一預(yù)定曲率半徑(RG)，所述十字銷(66)限定第二曲率半徑(RP)，其中所述凹槽(64)的所述第一預(yù)定曲率半徑(RG)大于所述十字銷(66)的第二預(yù)定曲率半徑(RP)，使得所述十字銷(66)和所述凹槽(64)之間的接觸限定沿所述十字銷(66)的軸線延伸的線。
2.如權(quán)利要求1所述的鎖止式差速器(10)，其中所述凹槽(64)中的每一個(gè)中包括一 對相對于彼此橫向延伸的工作表面(74)，并且其中所述凹槽(64)的所述第一預(yù)定曲率半 徑(Re)合并入所述工作表面(74)。
3.如權(quán)利要求1所述的鎖止式差速器(10)，其中所述工作表面(74)相對于彼此成鈍 角地延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的鎖止式差速器(10)，其中所述離合機(jī)構(gòu)(48、50)中的每一個(gè)包 括摩擦離合器構(gòu)件，所述摩擦離合器構(gòu)件具有多個(gè)受支撐以與所述半軸齒輪(42、44) 一起 轉(zhuǎn)動的摩擦片(54)、以及多個(gè)受支撐以與所述離合器構(gòu)件(40)中的對應(yīng)的一個(gè)一起轉(zhuǎn)動 并插設(shè)于多個(gè)所述摩擦片(54)之間的盤(58)，所述離合機(jī)構(gòu)(48、50)能夠操作而壓緊以接 合所述摩擦片(54)和相鄰的所述盤(58)，使得所述離合器構(gòu)件(40)與所述半軸齒輪(42、 44)中的相關(guān)的一個(gè)耦合。
5.如權(quán)利要求1所述的鎖止式差速器(10)，其中所述凹槽(64)限定一中心線(CJ，所 述十字銷(66)接合設(shè)置于所述十字銷(66)的相對側(cè)上的工作表面(74)。
全文摘要
鎖止式差速器(10)包括殼體(12)和具有一對離合器構(gòu)件(40)的差速機(jī)構(gòu)(38)，離合器構(gòu)件(40)具有向內(nèi)朝向的面(62)。每個(gè)面包括相對于彼此以隔開的關(guān)系布置的凹槽(64)。十字銷(66)容置于凹槽(64)中并操作地連接以與殼體(12)一起轉(zhuǎn)動。離合器構(gòu)件(40)可在殼體(12)中軸向移動，從而可以接合與一對半軸(30、32)耦合的相應(yīng)離合器構(gòu)件。離合器構(gòu)件的每個(gè)凹槽(64)限定第一預(yù)定曲率半徑(RG)。十字銷(66)限定第二曲率半徑(RP)，凹槽(64)的第一曲率半徑大于十字銷(66)的第二曲率半徑，使得十字銷(66)和凹槽(64)之間的接觸限定一沿十字銷(66)的軸線延伸的線。
文檔編號F16H48/22GK101968112SQ20101051057
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者S·P·拉澤維奇 申請人:伊頓公司