CN100467896C - 防滑差速器 - Google Patents

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Abstract

一种包括外壳的防滑差速器，该外壳具有可旋转地安装在外壳内的输入装置、第一输出装置和第二输出装置。处于外壳内的摩擦离合器限制第一输出装置和第二输出装置之间的滑转，处于外壳内的机构施加轴向力至摩擦离合器上。该机构包括可旋转的促动板和不可旋转的支承板。用于使该促动板旋转的电动机由电动机电子控制器控制，电动机电子控制器具有响应于该机构施加在摩擦离合器上的力的反馈。在一个实施例中，该反馈测量安装在向心推力轴承上的可旋转的促动板的角位置。测量向心推力轴承的外座圈的应变或轻微轴向运动，以提供反馈至电动机电子控制器。

Description

防滑差速器
技术领域
本申请人要求于2004年7月13日提交的美国临时专利申请No.60/587373的优先权。
本发明大体上涉及差速器，更具体地涉及防滑差速器。
背景技术
于1994年1月28日授予Eugen Stall的美国专利5279401公开了一种与专利中图1有关的伞齿轮式的防滑差速器108，其包括用于限制输入环形齿轮120与输出侧齿轮116之间的滑转的摩擦离合器121。通过由可旋转的支承环163轴向地移动的促动环128，将轴向力施加在摩擦离合器上。支撑环163由电动机133经由小齿轮135来转动。电动机133安装在差速器外壳111的外盖上，并通过延伸穿过外盖而进入外壳111内的径向轴来驱动小齿轮135。电动机133通过表示车轮滑转的信号来控制。
于1994年1月28日授予Eugen Stall的美国专利5279401还公开了一种与专利中图2有关的行星齿轮式的防滑差速器208，其包括用于限制输入环形齿轮220与输出行星齿轮支承件216之间的滑转的摩擦离合器221。通过滚珠滑道(ball ramp)装置将轴向力施加在摩擦离合器221上，这种滚珠滑道装置包括可旋转并且可轴向移动的促动环228(在旋转时可轴向移动)、支承环254以及与这两个环上的相对滑道相接合的中间滚珠249。在处于通往外壳211内部的通道中的纵向轴的一端，促动环228通过电动机233经由小齿轮235来转动。电动机233安装在差速器外壳211上，并通过减速齿轮组232,236来驱动该轴。电动机233通过表示车轮滑转的信号来控制。
于2003年6月3日授予Theodor Gassmann的美国专利6571928B1在图2、3和图4-6中公开了一种用于促动防滑差速器中的摩擦离合器的滚珠滑道接合机构。图2的滚珠滑道接合机构通过电动机58经由减速齿轮60来驱动，减速齿轮60包括作用于扇形齿轮56上的正齿轮。图3的滚珠滑道接合机构通过电动机经由减速齿轮来驱动，该减速齿轮包括作用于为滚珠滑道圆盘66的一体部分的齿条74上的正齿轮76。图4-6的滚珠滑道机构是两级机构，其包括通过类似于图2所示设置的减速齿轮100来驱动的滚珠滑道圆盘92。
于2003年6月17日授予Nikolaus Mayr的美国专利6578693 B2公开了一种轴向调节装置(滚珠滑道机构)，其包括调节圆盘11、压力圆盘17以及与这两个圆盘11，17的有效(confirmatory)滑道相接合的中间滚珠23。圆盘11通过相对于调节圆盘11成切线地设置的蜗杆15来转动。蜗杆15被电动机25驱动。
美国专利5279401；美国专利6571928 B1；以及美国专利6578693B2通过引用而完全地结合于本文中。
发明内容
根据本发明，提供了一种防滑差速器，包括:外壳，其具有可旋转地安装在所述外壳内的输入装置、第一输出装置和第二输出装置，处于所述外壳内以限制所述第一输出装置和所述第二输出装置之间的滑转的摩擦离合器，和处于所述外壳内以用于施加轴向力至所述摩擦离合器上的机构，所述机构包括可旋转的促动板和不可旋转的支承板，用于使所述促动板旋转的电动机，用于操作所述电动机的电动机电子控制器，和响应于所述机构施加在所述摩擦离合器上的力而到达所述电动机电子控制器的反馈，其中所述可旋转的促动板安装在一向心推力轴承上，所述反馈由所述向心推力轴承的一座圈提供。
本发明的防滑差速器具有滚珠滑道接合机构，其用于促动可限制差速器中的滑转的摩擦离合器。该接合机构具有可旋转的促动板、不可旋转的支承板以及与这些板的有效滑道相接合的中间滚珠。当蜗杆使促动板旋转时，支撑板可轴向移动。促动板优选安装在向心推力滚珠轴承上，该向心推力滚珠轴承可提供反馈至用于使相配促动板旋转的电动机的电动机控制器上。
滚珠滑道接合机构优选通过电动机经由蜗轮传动装置来驱动。蜗轮传动装置提供了减速齿轮，其减小了空间要求同时可仅通过改变蜗杆就可在同一空间内提供不同的传动比。
电动机优选安装在差速器外壳的外盖的外侧上。
附图说明
图1是结合有本发明的防滑差速器的部分示意性的水平剖面图；
图2是图1所示部分的放大图；
图3是大致上沿着图1的线3-3从箭头方向看去的剖面图；和
图4是大致上沿着图1的线4-4从箭头方向看去的剖面图。
具体实施方式
首先参见图1和3，本发明的防滑差速器10包括外壳11，其中通过安装在外壳内的两个锥形滚柱轴承14来可旋转地安装差速器箱12。传统的伞齿轮组设在差速器箱12内。该传统的伞齿轮组包括与两个可旋转的侧齿轮20，22相啮合的两个可旋转的行星齿轮16，18。侧齿轮20，22连接在两个各自的车轴21，23上，其又连接在各自的车轮(未示出)上。
差速器10包括传统的多片式摩擦离合器24，其包括通过滑动式花键而交替地连接在差速器箱12和侧齿轮22上的交错的摩擦片。摩擦离合器24以众所周知的方式来操作以将侧齿轮22离合器式联结在差速器箱12上，以便防滑、即限制侧齿轮20，22之间的转速差。防滑性能取决于施加在摩擦离合器24上的压力或轴向力。
通过被压板28推靠在摩擦离合器上(朝着图1和3所述的右边)的杆26，来施加压力至摩擦离合器24上。压板28自身通过凸轮加载机构或滚珠滑道机构30而被朝右推，滚珠滑道机构30包括不可旋转的支承板32和可旋转的促动板34，支承板32和促动板34在滚珠滑道机构的情形下是带有多个滚珠36的不可旋转的和可旋转的滚珠滑道凸轮，滚珠36设在这些板之间并与相应板32和34上的相对滚珠滑道相接合。滚柱止推轴承37设在压板28与不可旋转的支承板32之间以降低这两个板之间的摩擦，这是因为压板28与差速器箱12一同地旋转，同时支承板32被限于轴向运动以便调节经由压板28和杆26而施加在摩擦离合器24上的压力。支承板32通过图4中最佳地示出的装配在板32的轴向狭槽41中的滚销43而限于在轴向上运动。
滚珠滑道机构的操作是众所周知的，因此不必详细介绍。基本上，当促动板34相对于支承板32在一个方向上旋转时，板32和34就会分开。为了更详细地说明，可参考上述Gassmann的’928专利，其中结合现有技术的图2和3来描述了滚珠滑道机构的操作。
促动板34优选通过蜗轮传动装置来旋转，该蜗轮传动装置包括蜗杆38，其可驱动图4中最佳地示出的为促动板34的一体部分的扇形蜗轮39。该蜗轮传动装置提供了减速齿轮，其减小了空间要求同时可仅通过改变蜗杆38就可在同一空间内提供不同的传动比。作为备选，交错轴斜齿轮装置可用于该蜗轮传动装置。该交错轴斜齿轮装置类似于蜗杆，不同之处在于，它的齿是弯曲的以便包住蜗轮传动装置中的蜗轮。该交错轴斜齿轮装置允许反向地驱动系统，因此差速器在传动装置出现故障时可作为普通差速器(open differential)。
如上所述，差速器箱12通过位于差速器箱12的相对端上的相反的锥形滚柱轴承14而可旋转地安装在外壳11内。另外，向心推力滚珠轴承40设在促动板34和差速器箱12之间，因此差速器箱12可相对于滚珠滑道机构30而自由地旋转。轴承40带有推力负荷，其对应于滚珠滑道机构30施加在摩擦离合器24上的压力或轴向力。向心推力滚珠轴承40具有靠在径向向内的推力台肩上被压入促动板34的孔内的外座圈42，以及安装在可旋转的差速器箱12上并处于推力台肩与卡环45之间的内座圈44。这种设置的一项优点在于，带有齿轮16，18，20，22的差速器箱12；离合器24、杆26和凸轮加载机构30是一体式的、单元式运输的子组件，其可被装运至不同的位置并安装在外壳11中。
向心推力滚珠轴承40的外座圈42提供了用于闭环电子控制器56的力传感器输入，这是通过测量向心推力滚珠轴承40上的应变或测量向心推力滚珠轴承40的外座圈42因向心推力滚珠轴承40上的应变而相对于内座圈44或外壳11的极微小轴向位移来实现的。
如图1和3中示意性地所示，向心推力滚珠轴承40的固定外座圈42提供反馈58至可控制电动机46的电动机控制器60。反馈58可以为测量向心推力滚珠轴承40上的应变的力传感器输入，或者为测量外座圈42因向心推力滚珠轴承40上的应变而产生的极微小轴向位移的位移输入。电动机控制器60还接收来自其它传感器(未示出)如偏航角速度传感器、横向加速度表、转向角传感器、轮转速传感器和节气门位置传感器的输入。这些其它的输入确定应在摩擦离合器24上施加多大的力来实现所需的离合器特性，而反馈58的输入确定已经在摩擦离合器24上施加了多大的力。电动机控制器60然后确定所需的调节，然后通过借助于图4中最佳地示出的齿轮传动装置48和蜗杆38分度式地驱动可旋转的促动板34，来控制电动机46进行所需的调节。
电子控制器56、电动机46和齿轮传动装置48安装在外壳的外盖50上。齿轮传动装置48具有来自电动机46的可驱动伞齿轮54的伞齿轮输入器52。伞齿轮54驱动连接在伞齿轮54的驱动轴上的蜗杆38。蜗杆38驱动滚珠滑道机构30的蜗轮39。这种设置允许仅通过改变蜗杆38就可改变传动比。
本发明的优选实施例的以上描述采用了向心推力轴承40来提供反馈至电子控制器60，这是通过测量向心推力轴承40上的应变或测量向心推力轴承40的外座圈42因向心推力轴承40上的应变而相对于内座圈44或外壳11的极微小轴向位移来实现的。每一种测量都可表示外座圈42和促动板34的角位置。因此，还可提供反馈至角位置传感器形式的电子传感器上以用于确定外座圈42和促动板34的角位置。例如，合适的角位置传感器可采用固定的霍尔效应传感器，或者与连接在外座圈42或促动板34上的永磁体相结合的传感器。
换句话说，已经就优选实施例以示例性的方式来描述了本发明，可以理解，本文所用的术语只是具有描述文字的意义而非具有限制性。显然，在领会了以上技术之后可以对本发明进行多种修改和变化。例如，本发明已被描述为可适用于其中利用空心浮标来操作阀的加燃料用阀组件，但也可以利用另一种类型的浮标装置如具有足够浮力的多孔泡沫件来操作阀。因此可以理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以除了以上具体所述和所示以外的其它方式来实施。

Claims (8)

1.一种防滑差速器，包括:
外壳，其具有可旋转地安装在所述外壳内的输入装置、第一输出装置和第二输出装置，
处于所述外壳内以限制所述第一输出装置和所述第二输出装置之间的滑转的摩擦离合器，和
处于所述外壳内以用于施加轴向力至所述摩擦离合器上的机构，所述机构包括可旋转的促动板和不可旋转的支承板，
用于使所述促动板旋转的电动机，
用于操作所述电动机的电动机电子控制器，和
响应于所述机构施加在所述摩擦离合器上的力而到达所述电动机电子控制器的反馈，其中所述可旋转的促动板安装在一向心推力轴承上，所述反馈由所述向心推力轴承的一座圈提供。
2.根据权利要求1所述的防滑差速器，其特征在于，所述反馈测量所述可旋转的促动板的角位置。
3.根据权利要求2所述的防滑差速器，其特征在于，所述座圈是所述向心推力轴承的外座圈。
4.根据权利要求3所述的防滑差速器，其特征在于，测量所述向心推力轴承的外座圈的应变或轻微轴向运动以提供反馈至所述电动机电子控制器。
5.根据权利要求4所述的防滑差速器，其特征在于，所述可旋转的促动板被蜗杆以及促动板的与被所述电动机所驱动的蜗杆相接合的蜗轮部分驱动。
6.根据权利要求5所述的防滑差速器，其特征在于，所述蜗杆可旋转地安装在所述外壳的内侧，所述电动机安装在所述外壳的外侧并经由通过所述外壳的开口而延伸的轴来驱动所述蜗杆，因此所述蜗杆是可更换的。
7.根据权利要求4所述的防滑差速器，其特征在于，所述可旋转的促动板被交错轴斜齿轮装置驱动。
8.根据权利要求1所述的防滑差速器，其特征在于，所述机构是滚珠滑道机构，所述电动机是电驱动式电动机，所述防滑差速器包括力传感器或位移传感器，其与所述向心推力轴承和电动机电子控制器相关联以便检测所述滚珠滑道机构施加在所述摩擦离合器上的轴向力，并提供反馈至所述电动机电子控制器以用于控制所述电动机。
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