车辆差速器及其操作方法与流程

本发明涉及用于车辆的差速器及其操作方法。

背景技术：

串列轮轴车辆利用前轮轴和后轮轴(注：又称“前桥”和“后桥”)。典型地，轮轴中的至少一个被驱动并且在一些情况下两个轮轴都被驱动。

如果两个轮轴都被驱动，则可能需要在低牵引要求的时候选择性地断开轴轴中的一个。这是优选的，因为在低牵引要求的时候，保持接合的轮轴可以自己处理车辆的牵引要求。可以理解，当轮轴与传动系脱开时，旋转和摩擦损失减小，这导致传动系效率的提高。

驱动轮轴断开、然后重新连接的系统是众所周知的。然而，其中许多都是复杂的、难以制造的、难以修理的、维修昂贵的，并且它们不能被改装到现有的车辆上。

鉴于现有技术系统的缺点，提供相对简单、便宜、易于使用和易于制造的系统，用于选择性地接合和脱开串列轮轴系统中的轮轴是有利的。

技术实现要素：

第一侧齿轮、第二侧齿轮以及与第一和第二侧齿轮啮合的至少第一小齿轮位于差速器壳体内。第一侧齿轮被花键连接到第一轮轴半轴。第二侧齿轮具有带有与小齿轮啮合的齿的内侧面和具有爪式离合器齿的外侧面以及轴向延伸的环。

离合器壳位于差速器壳体内。离合器壳具有内侧部分和外侧部分。外侧部分包括与第二轮轴半轴同心的外侧环。内侧部分包括第一轴向延伸环和第二轴线延伸环。轴向延伸环彼此同心。第一轴向延伸环被花键连接到第二轮轴半轴。

离合器组件位于壳体内，并且包括多个交错的离合器片。多个交错的离合器片包括被花键连接到第二侧齿轮轴向延伸环的第一组离合器片，和被花键连接到离合器壳第二轴向延伸环的第二组离合器片。

爪式离合器环位于壳体内。爪式离合器环被花键连接到第二轴向延伸环的外表面。环在其上具有爪式离合器齿。

操作差速器的方法包括如下步骤：将位于差速器中的摩擦离合器活塞偏置成与交错的离合器片选择性的接合，使得第二组离合器片给予第一组离合器片旋转，以将第一组离合器片带到第一预定旋转值。

该方法包括：将爪式离合器环偏置成与具有爪式离合器活塞的侧齿轮接合，使得侧齿轮和离合器壳以相同的速度旋转。第二离合器壳轴向延伸环径向地在侧齿轮轴向延伸环以内旋转，侧齿轮轴向延伸环径向地在爪式离合器环以内旋转。

附图说明

当借助于附图考虑时，从下面的详细描述，本发明的以上以及其它优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：

图1是串列轮轴系统的一个实施例的示意性俯视图；

图1a是在第一位置中的图1的串列轮轴系统的换挡轴套的局部示意性俯视图；

图1b是在第二位置中的图1的串列轮轴系统的换挡轴套的局部示意性俯视图；

图1c是在第三位置中的图1的串列轮轴系统的换挡轴套的局部示意性俯视图；

图2是用于串列轮轴系统的差速器的一个实施例的局部示意性侧视图；

图3是串列轮轴系统的另一实施例的示意性俯视图；

图3a是在第一位置中的图3的串列轮轴系统的换挡轴套的局部示意性俯视图；以及

图3b是在第二位置中的图3的串列轮轴系统的换挡轴套的局部示意性俯视图。

具体实施方式

应该理解，本发明可以采取各种替代方向和步骤顺序，除非明显地规定为相反情况。还应当理解，在附图中示出并且在下面的说明书中描述的具体设备和过程是在所附权利要求中限定的本发明构思的简单示例性实施例。因此，与所公开的实施例相关的特定尺寸、方向或其他物理特性不被认为是限制性的，除非权利要求另有明确说明。

现在转向图1，描绘了串列轮轴(axle，又称“桥”)系统10的一个实施例。串列轮轴系统10包括第一轮轴系统12和第二轮轴系统14。

输入轴16提供来自诸如发动机/变速器组合(未示出)的动力源的旋转。输入轴16延伸到桥间差速器18。输入轴16驱动与桥间差速器18中的第一和第二侧齿轮24、26啮合的第一和第二小齿轮20、22。

第二侧齿轮26连接到桥间驱动轴28。桥间驱动轴28连接到第二轮轴系统14。更具体地，桥间驱动轴28驱动第二轮轴系统14的小齿轮轴30和相关小齿轮32。小齿轮32与差速器环形齿轮34啮合。差速器环形齿轮34连接到容纳与差速器侧齿轮38啮合的差速器小齿轮36的差速器壳体(未示出)。差速器侧齿轮38连接到轮轴半轴40，每个轮轴半轴40延伸到车轮端部(未示出)。

桥间差速器18中的第一侧齿轮24连接到与输入轴16同心的轴42。第一齿轮44安装在同心轴42上。第二齿轮46安装在与第一齿轮44相邻的输入轴16上。来自下降齿轮组50的第三齿轮48安装在第一齿轮44附近。

下降齿轮组50包括与另一齿轮52啮合的第三齿轮48，另一齿轮52连接到作为第一轮轴系统12的一部分的小齿轮轴54和相关小齿轮56。小齿轮56与差速器环形齿轮58啮合。差速器环形齿轮58连接到容纳了与差速器侧齿轮啮合的差速器小齿轮的差速器壳体(未示出)。侧齿轮连接到在下面更详细地描述的轮轴半轴。

换挡轴套60与第一齿轮44、第二齿轮46和第三齿轮48同心。如从图1a-c可以认识到，换挡轴套60可在齿轮44、46、48之间移动。

更具体地，在图1a中，换挡轴套60轴向地移动以与第一齿轮44和第三齿轮48连接。从图1可以认识到，如果桥间差速器18打开，则这会导致第一和第二轮轴系统12、14相连。

在图1b中，换挡轴套60连接第一齿轮44、第二齿轮46和第三齿轮48。从图1可以认识到，如果桥间差速器18被锁定，则这会导致第一轮轴系统12和第二轮轴系统14相连。

在图1c中，换挡轴套60连接第二齿轮46和第一齿轮44。从图1可以认识到，这会导致仅第二轮轴系统14被驱动同时桥间差速器18被锁定。

转向图2，描绘了用于第一轮轴系统12的差速器62。更具体地，描绘了差速器壳体64。壳体64容纳第一侧齿轮66、第二侧齿轮68以及与第一和第二侧齿轮66、68啮合的至少第一小齿轮70。优选地，第二小齿轮72与两个侧齿轮66、68啮合。小齿轮70、72安装在星形轴74上，星形轴74延伸穿过小齿轮70、72到差速器壳体64中的开口76中。

第一侧齿轮66在与第一和第二小齿轮70、72啮合的内侧表面80上具有齿78。第一侧齿轮66还具有带有花键84的内表面82。花键84在位于第一侧齿轮66内的第一轮轴半轴90的外部内侧表面88上与花键86接合。

第二侧齿轮68在与第一和第二小齿轮70、72啮合的内侧面94上具有齿92。第二侧齿轮68还具有带有爪式离合器齿(dogclutchteeth)98的外侧面96和轴向延伸环100。爪式离合器齿98从轴向延伸环100径向向外定位。爪式离合器齿98和轴向延伸环100是单件整体，并且与第二侧齿轮68整体形成。

轴向延伸环100在第二侧齿轮68的外侧方向上从第二侧齿轮68的最低的外侧角部分102延伸。

第一组离合器片104被加花键，以沿轴向延伸环100的内表面106轴向移动。第一组离合器片104与第二组离合器片108交错，第二组离合器片108被加花键，以沿离合器壳110的内表面轴向移动。离合器壳110具有第一轴向延伸环112和第二轴向延伸环114。第二组离合器片108被安装成沿第二轴向延伸环114的内表面116轴向移动。更特别地，第二组离合器片108被加花键，以沿第二轴向延伸环114的内表面116轴向移动。

离合器壳110位于差速器壳体64内。离合器壳110具有内侧部分118和外侧部分120。两个部分118、120可以整体形成、单体式并且单一的。

外侧部分120包括与第二轮轴半轴124同心的外侧环122。间隙126位于外侧环122的内表面128和第二轮轴半轴124的外表面130之间。

离合器壳110的内侧部分118包括第一轴向延伸环112和第二轴向延伸环114。轴向延伸环112、114彼此同心，但是空腔132在它们之间，用于包括第一组离合器片104和第二组离合器片108的离合器组件134。

第一轴向延伸环112的内表面136被花键连接到第二轮轴半轴124的外表面130以与其一起旋转。

离合器壳第一轴向延伸环112与第二侧齿轮轴向延伸环100同心，并且径向地位于第二侧齿轮轴向延伸环100内侧。第二侧齿轮轴向延伸环100与离合器壳第二轴向延伸环114同心，并且径向地位于离合器壳第二轴向延伸环114内侧。离合器壳第二轴向延伸环114与爪式离合器环138同心并且径向地位于爪式离合器环138内侧。

第一轴向延伸环112、第二轴向延伸环114和第三轴向延伸环140连接到基板142。基板142连接到外侧环122。

至少一条流体管线延伸通过离合器壳110的外侧环122和基板142。优选地，第一流体管线144延伸通过外侧环122，通过基板142到达摩擦离合器活塞146。第二流体管线148延伸通过外侧环122，通过基板142到达爪式离合器环形活塞150。

爪式离合器环138也位于差速器壳体64内。爪式离合器环138的内表面152被花键连接到离合器壳110的第二轴向延伸环114的外表面154，以与其相对地轴向移动。

爪式离合器环138的内侧端156在其上具有一组爪式离合器齿158。爪式离合器环138的外侧端160连接到爪式离合器活塞150。爪式离合器活塞150可以至少部分地容纳在离合器壳110的第二轴向延伸环114和离合器壳110的第三轴向延伸环140之间。

偏置结构162也位于差速器壳体64内。偏置结构162可以是诸如弹簧等。偏置结构162位于爪式离合器环138和离合器壳110之间，以选择性地将爪式离合器环138偏置成与侧齿轮68脱离接合。

至少一个推力垫圈也位于差速器壳体64内。更具体地，第一推力垫圈164位于基板142和差速器壳体64之间，而第二推力垫圈166位于第一侧齿轮66和差速器壳体64之间。已经发现，推力垫圈164、166将推力从第一和第二侧齿轮66、68转移到差速器壳体64。

图3描绘了图1所描绘的桥间差速器的替代方案，然而共享特征用相同的参考标号来提供。进一步地，共享特征的描述可以从图1的上面描述认识到。

输入轴16驱动行星式差速器168。更具体地，输入轴16连接到行星架170。行星齿轮172位于行星架170中并与其一起旋转。行星齿轮172与太阳齿轮174啮合。太阳齿轮174连接到与输入轴16同心的轴176。第一齿轮178位于同心轴176上，与太阳齿轮174相对。第二齿轮180位于与第一齿轮178相邻的输入轴16上。来自下降齿轮组184的第三齿轮182安装在第一齿轮178附近。

下降齿轮组184包括与另一齿轮186啮合的第三齿轮182，另一齿轮186连接到小齿轮轴54和相关小齿轮56，如上所述。

换挡轴套188与第一齿轮178、第二齿轮180和第三齿轮182同心。如从图3a-b可以认识到，换挡轴套188可在齿轮178、180、182之间移动。

更具体地，在图3a中，换挡轴套188被轴向移动以与第一齿轮178和第三齿轮182连接。从图3可以认识到，如果桥间差速器18打开，则这会导致两个轮轴系统12、14相连。在这种情况下可以采用高数值减小比。

在图3b中，换挡轴套188连接第一齿轮178和第二齿轮180。从图3可以认识到，这会导致仅第二轮轴系统14被驱动。在这种情况下可以采用低数值减小比。

操作差速器62的方法包括：提供在与输入轴16脱开的模式中的差速器62。在该模式中，差速器62不从输入轴16接收旋转；相反，第一和第二轮轴半轴90、124由于它们所附接的在地面上旋转的车轮而旋转。当期望差速器62从输入轴16接收旋转时，流体(例如空气或液压流体)通过第一流体管线144被传送到摩擦离合器活塞146。流体使活塞146朝向交错的离合器片104、108偏置。

第二组离合器片108与离合器壳110一起旋转，离合器壳110连接到旋转的第二轮轴半轴124。第二组离合器片108通过活塞146的轴向移动偏置到第一组离合器片104中。来自第二组离合器片108的旋转给予第一组离合器片104并且使其旋转。在第一离合器片104和第二离合器片108之间可能存在一些滑动。滑动的离合器片104、108为换挡轴套60或188提供时间，以移动到与第三齿轮48、182连接的位置，如上所述并且如图1a、图1b、图3a和图3b所描绘的。

当第二组离合器片108被更多地偏置到第一组离合器片104中时，第一组离合器片104开始以与第二组离合器片108相同的速度旋转。同时，发动机的速度增加以提供同步速度，使得爪式离合器环138能够与第二侧齿轮68接合。

当第一和第二组离合器片104、108以第一预定旋转值旋转时，流体(例如空气或液压流体)通过第二流体管线148被传送到爪式离合器环形活塞150。活塞150朝向爪式离合器环138偏置，并且使爪式离合器环138沿轴向方向移动。

爪式离合器环138沿其在离合器壳110上的花键移动，其中爪式离合器环形齿轮158与第二侧齿轮爪式离合器齿92在那里接合。爪式离合器环138以相同的速率旋转侧齿轮68。

因此，第一轮轴系统12和第二轮轴系统14变得与输入轴16驱动地接合。轮轴系统12、14可以依据需要保持与输入轴16驱动地接合。当优选的是第一轮轴系统12与输入轴16脱开时，可以减少或停止送到爪式离合器活塞150和摩擦离合器活塞146的流体。位于离合器壳110和爪式离合器环138之间的偏置结构162将爪式离合器环138偏置成与侧齿轮爪式离合器齿92脱离接合。交错的离合器片104、108彼此分离，使得一个组不再驱动另一组。允许第一轮轴半轴90和第二轮轴半轴124与其相应的车轮旋转，而没有从输入轴16接收旋转。

基于上述，可以认识到，该串列轮轴系统10可以以不同的模式操作。

在第一操作模式中，从图1和图1a可以认识到，桥间差速器18打开，并且换挡轴套60定位成连接第一齿轮178和第三齿轮182。第一齿轮178由输入轴16通过桥间差速器18驱动，使得旋转被给予第三齿轮182，从而驱动第一轮轴系统12。第二轮轴系统14还接收来自输入轴16的旋转。

在第二操作模式中，从图1和图1b可以认识到，桥间差速器18被锁定，并且换挡轴套60被定位成连接第一齿轮44、第二齿轮46和第三齿轮48。因此，旋转被提供给第一轮轴系统12和第二轮轴系统14。

在第三操作模式中，从图1和图1c可以认识到，桥间差速器18被锁定，并且换挡轴套60被定位成连接第一齿轮44和第二齿轮46。在该模式中，旋转没有由输入轴16提供给第一轮轴系统12；旋转由输入轴16提供给第二轮轴系统14。

图3中的串列轮轴系统10也可以以不同的模式操作。在第一操作模式中，从图3可以认识到，换挡轴套188仅连接第一齿轮178和第三齿轮182，使得向第一轮轴系统12和第二轮轴系统14给予旋转。

在第二操作模式中，从图3和图3b可以认识到，换挡轴套188仅连接第一齿轮178和第二齿轮180，使得旋转仅被提供到诸如第二轮轴系统14的一个轮轴系统。

根据专利法规的条款，已经将本发明描述在被认为表示本发明的优选实施例中。然而，应当注意，本发明可以在不脱离其精神或范围的情况下以不同于具体示出和描述的方式实施。