專利名稱：限滑差速組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于機動車的限滑差速組件。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中差速器是很公知的技術。差速器組件布置在機動車的動力傳動系統(tǒng)中，使得連接到一根輸入軸上的一對輸出軸以不同速度旋轉，這樣在車輛轉向的同時使得在每個輸出軸止所連接的車輪都可以保持牽引力。差速器將輸入軸所提供的扭矩在兩個輸出軸之間分配。最基本的和最普通的差速器是已知的開式差速器(open differential)。雖然開式差速器在大多數(shù)驅動條件下就夠用了，但是它們一般不適合光滑工況，在這種情況下，一個車輪的摩擦系數(shù)比其它車輪要低很多。如果車輛的一個車輪是位于一塊冰或泥上，而其它車輪處于干燥路面上，那么摩擦系數(shù)較低的車輪就會失去牽引力。如果很少的扭矩傳遞給沒有牽引力的車輪，那么扭矩就會引起車輪“側滑”。因為可以牽引車輪的最大扭矩等于在失去牽引力的車輪上的扭矩，所以發(fā)動機就不能產(chǎn)生任何扭矩，而帶有牽引力的車輪就不能旋轉。為了解決所述問題，改進的差速器可以重新分配扭矩，這樣扭矩就被傳送給帶有牽引力的車輪。這樣的差速器組件可以叫做限滑差速器。
雖然限滑差速器對于后輪驅動車輛來說很常見，但是在前輪驅動(FWD)的車輛上很少使用。因為空間限制和處于經(jīng)濟方面的考慮，在前驅車中設計限滑差速器很困難。最近，原始裝備制造商沒有生產(chǎn)用于前驅車變速驅動橋的主動(也就是可控)限滑差速器。
前驅車通常使用帶有開式差速器的變速驅動橋。雖然也有一些高性能的扭矩傳感前驅車用限滑差速器，但是它們在市場上僅占有很少份額，并且還有很多技術問題。由于過度扭矩轉向和操縱問題，所以在前軸上使用的扭矩傳感限滑差速器一直不能令人滿意，除非“失調(diào)”來限制性能。但是，假如需要高性能的前驅車，那么就更需要有可控的限滑差速器用在前變速驅動橋上。
為了增加可靠性、減少成本并提高性能，提供了本發(fā)明。在使用過程中，本發(fā)明可以顯著提高前驅車的機動性，并減少車輪空轉，同時避免扭矩轉向和機動性不足的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種限滑差速器組件，最好用于前驅車。本發(fā)明使得操作者可以手動或自動控制限滑功能。差速器控制器和驅動組件就位于差速器殼的外面。組件包括一個電磁調(diào)節(jié)器，最好是一個電螺線管，可以調(diào)節(jié)液壓泵所產(chǎn)生的液壓。當限滑差速器控制器處于“開”狀態(tài)的時候，由液壓泵產(chǎn)生的液壓與一個摩擦離合器組件接合，該組件將差速器殼與前車橋輸出軸連接起來。當限滑差速器控制器處于“關”狀態(tài)的時候，電螺線管不會使得液壓泵產(chǎn)生足夠的液壓來驅動離合器組件。當差速器控制器處于中間位置的時候，特殊的控制器設定和車橋輸出軸相對于差速器殼的的旋轉速度就決定了差速器的接合狀態(tài)。除了能手動控制限滑功能之外，還有一個實施例帶有一個電腦處理器/邏輯部件可以電子控制該項功能。


圖1是本發(fā)明的部分截面圖。
圖1A是本發(fā)明修改和放大后的部分截面圖。
圖2是示意圖，表示了處理器/邏輯部件和螺線管、減壓閥、車輛傳感器之間的相互作用。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括一個前輪驅動限滑差速控制器和傳動組件。一個差速器殼軸耳延長部(trunion extension)1可旋轉地設置在前輪驅動變速驅動橋殼2中。差速器殼軸耳延長部1通過差速器殼上的花鍵連接4與差速控制器殼3連接在一起。差速控制器包括一可控電磁調(diào)節(jié)器5、一液壓泵6、活塞總成7、一離合器套11和一多片式離合器組件(clutch pack assembly)8。液壓泵6和離合器套11在車軸花鍵連接10處接合到車橋輸出軸9上。
摩擦離合器組件8包括很多組交替的外摩擦片18a和內(nèi)摩擦片18b。在外摩擦片18a的外圓周上有很多突起，能與差速控制器殼3上所形成的對應凹槽非轉動嚙合。類似的，內(nèi)摩擦片18b的內(nèi)圓周上也有很多突起，能與離合器套11上所形成的對應凹槽非轉動嚙合，離合器套11與前車橋輸出軸9花鍵連接。外摩擦片18a和內(nèi)摩擦片18b在軸向都可以滑動。外離合器摩擦片18a與內(nèi)離合器摩擦片18b可摩擦接合，以便在差速器殼1和車橋輸出軸9之間建立扭矩連接。當離合器組件8接合的時候，扭矩就從差速器殼1傳遞到車橋輸出軸9上。
離合器組件8選擇性地被一液壓離合器驅動器系統(tǒng)驅動。離合器驅動器系統(tǒng)包括一液壓活塞泵6和一給離合器組件8軸向加壓的活塞組件7。
液壓活塞泵6產(chǎn)生一個可變的液壓來驅動離合器組件8。液壓活塞泵6最好是一個轉子泵6。轉子泵6包括一外環(huán)部件16a、一外轉子16b和一內(nèi)轉子16c。內(nèi)轉子16c可傳動地連接到車橋輸出軸9上，外環(huán)部件16a通過差速控制器殼3上的花鍵連接4固定到差速器殼1上。內(nèi)轉子16c比外轉子16b少一個齒，當內(nèi)轉子16c被驅動的時候，它也會驅動外轉子16b，外轉子16b就可以在外環(huán)部件16a中相對于內(nèi)轉子16c偏心地自由轉動，這樣就可以提供許多體積增減變化的液體空穴(fluid pocket)，這些空穴可以產(chǎn)生液壓。結果，當在差速器殼1和車橋輸出軸9之間產(chǎn)生相對移動的時候，轉子泵6的內(nèi)轉子16c就可以產(chǎn)生液壓。因此，由泵6產(chǎn)生的液壓就基本與輸出軸9和差速器殼1之間的旋轉速度差成比例。
雖然這里討論的是轉子泵，但是采用其它種類的液壓泵也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要泵能根據(jù)特定部件之間的相對移動來產(chǎn)生液壓。
活塞組件7用來壓縮離合器組件8?；钊M件7包括一活塞壓力腔17a和一驅動活塞17b。轉子泵6提供加壓流體來驅動活塞組件7，并與離合器組件8接合。工作時，當輸出軸9和差速器殼1之間存在速度差的時候，轉子泵6就將加壓液體泵送到活塞壓力腔17a中，這樣就可以使驅動活塞17b向離合器組件8輸出壓力。當速度差增加的時候，轉子泵所產(chǎn)生的壓力也增加。在活塞壓力腔17a中的加壓流體可以給活塞17b施加一個軸向力，推動活塞17b與離合器組件8接合。與離合器組件8接合(如上所述)使得在差速器殼1和車橋輸出軸9之間能傳遞扭矩。
為了控制在活塞壓力腔17a中的流體壓力，并進而控制限滑差速器組件的輸出扭矩分配，需要一個可變減壓閥組件12。可變減壓閥可以是現(xiàn)有技術中任何的公知結構，但是最好是由電磁調(diào)節(jié)器5控制的電磁球窩式組件。電磁調(diào)節(jié)器5可以是現(xiàn)有技術中任何適合的電磁裝置，例如螺線管。
如圖1a所示，螺線管5根據(jù)施加到螺線管5中的電流值來設定減壓閥12的釋放壓力，并進而確定活塞壓力腔17a中的壓力值。螺線管帶有一個可響應變化電壓的電磁線圈組件。這樣的螺線管是常見的，在現(xiàn)有技術中是公知的。
當給螺線管5通最大電流的時候，減壓閥12的保持力達到最大，結果，減壓閥12就允許在活塞壓力腔17a中產(chǎn)生一個較大的壓力。在這種結構中，壓力足夠大來驅動液壓離合器組件8，進而完全可以提供限滑功能。當操作者手動將差速器控制開關打開到“開”位置，就會導致這種情況。
當給螺線管5通最小電流的時候，減壓閥12的保持力達到最小，結果，減壓閥12在較小的壓力下放出液體，就不會允許在活塞壓力腔17a中產(chǎn)生壓力。在這種結構中，所得到的壓力不足以驅動液壓離合器組件8，進而完全停止限滑功能。當操作者手動將差速器控制開關打開到“關”位置，就會導致這種情況。
在“開”和“關”狀態(tài)之間，減壓閥12的釋放壓力可以通過調(diào)整施加到螺線管5上的電流來沒置成任意值。調(diào)整螺線管電流就可以導致不同的壓力值，就可以實現(xiàn)、解除或部分實現(xiàn)限滑功能?？刂葡藁δ艿哪芰涂梢允沟貌僮髡呖梢哉{(diào)整車輛性能，以適應個人愛好，或者提供各種工作狀態(tài)和性能。
除了能手動控制限滑功能之外，電腦處理器/邏輯部件也可以電子控制該功能。如圖2所示，處理器13根據(jù)一個或多個車輛傳感器14來發(fā)出控制命令，這些車輛傳感器14將有關工作參數(shù)的信息傳遞給處理器13。處理器13可以監(jiān)視很多參數(shù)，例如車速、車輪旋轉速度、偏轉率、側向加速度、轉向角、發(fā)動機節(jié)氣門位置、檢測制動、檢測結冰、檢測潮濕度和/或傳動結構。處理器13可以使用數(shù)學算法來處理所檢測的信息，并將得到的電子命令傳遞給螺線管5。如上所述，螺線管可以根據(jù)處理器13向螺線管5通的電流來在一定范圍內(nèi)增加或減少減壓閥12所施加的壓力。關于減壓閥12工作狀態(tài)的信息可以被傳回到處理器13，以便使得處理器13可以調(diào)整并微調(diào)差速器控制裝置。
本發(fā)明中也可以用到一個或多個車輛主動控制系統(tǒng)，例如可編程的偏轉穩(wěn)定控制系統(tǒng)。車輛主動控制系統(tǒng)包括能與電螺線管5和減壓閥12連接的處理器，用來優(yōu)化車輛牽引力、機動性和穩(wěn)定性。
基于所述理由，本發(fā)明就是要提供一種前輪驅動車輛的牽引系統(tǒng)。本發(fā)明可以做很多修改，并用于不同的技術方案。本發(fā)明可以根據(jù)特殊操作和應用而進行修改和定做，各元件也可根據(jù)需要修改或確定，以便獲得所需的效果和結果。雖然沒有介紹結構中的材料，但是它們可以是能滿足本發(fā)明功能的很多合成物。這樣的變型并沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍，對于本領域的普通技術人員來說，所有的修改都包含在隨后的權利要求所限定的范圍中。
權利要求
1.一種限滑差速器組件，包括設置在差速器殼上的差速器機構；至少一個輸出軸，該輸出軸通過所述差速器機構可傳動地聯(lián)接到所述差速器殼上，并從所述差速器殼向外伸出；設置在所述差速器殼外面的摩擦離合器組件，用于選擇性地與所述差速器殼和所述輸出軸接合或分離，所述離合器組件包括至少一個第一部件和至少一個第二部件，所述第一部件聯(lián)接成與所述至少一個輸出軸一起旋轉，所述第二部件聯(lián)接成與所述差速器殼一起旋轉；以及液壓離合器驅動器，用于選擇性地給所述摩擦離合器組件摩擦施壓，所述驅動器包括一液壓泵，用于產(chǎn)生給所述摩擦離合器組件施加摩擦壓力的液壓；其中，所述液壓泵由所述至少一個輸出軸驅動。
2.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述組件設置在前輪驅動車輛上。
3.根據(jù)權利要求2所述的限滑差速器組件，其特征在于所述差速器殼設置在前部變速驅動橋殼中。
4.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述第一部件包括一內(nèi)離合器組件，所述內(nèi)離合器組件包括固定連接到內(nèi)離合器套上的內(nèi)離合器片，所述內(nèi)離合器套與所述至少一個軸花鍵連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述第二部件包括外離合器片，所述外離合器片固定連接在所述差速器殼上。
6.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述第一部件可旋轉地聯(lián)接在所述第二部件上，這樣所述差速器殼直接聯(lián)接到所述至少一個輸出軸上。
7.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述液壓泵是轉子泵。
8.根據(jù)權利要求7所述的限滑差速器組件，其特征在于所述轉子泵產(chǎn)生的液壓由電磁調(diào)節(jié)器來控制。
9.根據(jù)權利要求1所述的限滑差速器組件，其特征在于所述電磁調(diào)節(jié)器是電螺線管。
10.根據(jù)權利要求9所述的限滑差速器組件，其特征在于所述電螺線管通過可調(diào)整控制的輸送到螺線管的電流的變化量來進行控制。
11.根據(jù)權利要求10所述的限滑差速器組件，其特征在于輸送到所述電螺線管的預定量的電流可以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸相接合。
12.根據(jù)權利要求11所述的限滑差速器組件，其特征在于輸送到所述電螺線管的預定量的電流可以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸脫離接合，或者可以阻止轉子泵聚集足夠的液壓來與所述摩擦離合器接合。
13.根據(jù)權利要求12所述的限滑差速器組件，其特征在于操作者可以通過調(diào)節(jié)輸送到所述螺線管中的電流來選擇性地預先設定何時差速器殼與所述車橋輸出軸接合。
14.根據(jù)權利要求9所述的限滑差速器組件，其特征在于輸送到所述螺線管中的電流可以由電腦處理器控制。
15.根據(jù)權利要求14所述的限滑差速器組件，其特征在于所述電腦處理器從多個傳感器接收電信號，并將電指令發(fā)送給所述螺線管，以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸接合或斷開。
16.根據(jù)權利要求15所述的限滑差速器組件，其特征在于所述電腦傳感器根據(jù)數(shù)學算法將電指令傳送給所述螺線管。
17.一種前輪驅動差速器控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括前輪驅動變速驅動橋殼，差速器殼，差速器控制器殼，所述差速器殼固定連接到所述差速器控制器殼上，摩擦離合器組件，所述離合器組件連接到所述差速器控制器殼上，離合器套，所述離合器套連接到所述離合器組件上，前車橋輸出軸，所述輸出軸連接到所述離合器套上，液壓泵，所述液壓泵連接到所述車橋輸出軸上，液壓儲存器，所述液壓儲存器由所述液壓泵加壓，減壓閥，所述減壓閥控制在所述液壓儲存器中的液壓，電磁驅動器，所述驅動器選擇性地改變所述減壓閥施加的壓力，液壓活塞，所述液壓活塞可由所述液壓儲存器中的液壓推動與所述離合器組件接合，所述液壓活塞與所述離合器組件接合，這樣所述前車橋輸出軸與所述差速器殼相聯(lián)接。
18.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述離合器組件、所述電磁驅動器、所述液壓泵、所述液壓活塞、所述液壓儲存器和所述減壓閥都設置在所述前輪驅動變速驅動橋殼的外部。
19.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述離合器組件包括外摩擦離合器片，所述外摩擦離合器片可以軸向移動，并且固定連接到所述差速器控制器殼上，內(nèi)摩擦離合器片，所述內(nèi)摩擦離合器片可以軸向移動，并且可旋轉連接到所述外摩擦離合器片上，所述內(nèi)摩擦離合器片可以固定連接在所述離合器套上。
20.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述離合器套和所述液壓泵與所述輸出軸直接花鍵連接，所述差速器殼與所述差速器控制器殼直接花鍵連接。
21.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述液壓泵是轉子泵，所述轉子泵具有一外環(huán)部件、一外轉子和一內(nèi)轉子，所述外環(huán)部件固定連接到所述差速器控制器殼上，所述轉子泵的內(nèi)轉子與所述車橋輸出軸花鍵連接。
22.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述減壓閥為球窩式結構。
23.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電磁驅動器是電螺線管，所述電螺線管控制所述減壓閥，從而所述螺線管中增加的電流增大了所述減壓閥的液壓限定。
24.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于輸送到所述電螺線管的預定量的電流可以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸相接合。
25.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于輸送到所述電螺線管的預定量的電流可以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸脫離接合。
26.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于操作者可以通過調(diào)節(jié)輸送到所述螺線管中的電流來選擇性地預先設定何時接合差速器殼。
27.根據(jù)權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于輸送到所述螺線管中的電流可以由電腦處理器控制。
28.根據(jù)權利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦處理器從多個傳感器接收電信號，并將電指令發(fā)送給所述螺線管，以使所述差速器殼與所述車橋輸出軸接合或斷開。
29.根據(jù)權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電腦傳感器根據(jù)數(shù)學算法將電指令傳送給所述螺線管。
30.一種前輪驅動差速器控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括前輪驅動變速驅動橋殼，差速器殼軸耳延長部，差速器控制器殼，所述軸耳延長部與所述差速器控制器殼花鍵連接，摩擦離合器組件，所述離合器組件可以連接到所述差速器控制器殼上，外摩擦離合器片，所述外離合器片殼可以軸向移動，并且固定連接到所述差速器控制器殼上，內(nèi)摩擦離合器片，所述內(nèi)離合器片可以軸向移動，并且可旋轉地連接到所述外離合器片上，離合器套，所述離合器套固定連接到所述內(nèi)摩擦離合器片上，前車橋輸出軸，所述前車橋輸出軸與所述離合器套花鍵連接，轉子液壓泵，所述液壓泵具有一外環(huán)部件、一外轉子和一內(nèi)轉子，所述轉子泵的外環(huán)部件固定連接到所述差速器控制器殼上，所述轉子泵的內(nèi)轉子與所述車橋輸出軸花鍵連接，液壓儲存器，所述液壓儲存器由所述轉子泵加壓，球窩式減壓閥，所述減壓閥控制所述液壓儲存器中的液壓，電螺線管，所述螺線管選擇性地改變由所述減壓閥施加的壓力，液壓活塞，所述液壓活塞由所述液壓儲存器中的液壓推動與所述內(nèi)摩擦離合器片和外摩擦離合器片軸向接合，所述液壓活塞與所述內(nèi)摩擦離合器片和外摩擦離合器片軸向接合，從而所述離合器片連接具有扭矩聯(lián)接，由于該扭矩聯(lián)接，所述前車橋輸出軸連接到所述差速器殼軸耳延長部上，所述螺線管選擇性地與所述球窩式減壓閥接合，這樣所述扭矩聯(lián)接被選擇性地接合或斷開，所述螺線管選擇性地可以手動控制，或者可以被電腦處理器自動控制，所述控制器接收輸入信號，并使用數(shù)學算法處理該輸入信號，所述處理器向所述螺線管傳送電信號以優(yōu)化車輛的牽引力和性能。
全文摘要
一種電子控制的前輪驅動的限滑差速組件，其設計為允許使用者手動或自動控制限滑功能。差速器控制器和驅動組件位于前變速驅動橋和差速器殼的外部。該組件包括一個調(diào)節(jié)由轉子泵所產(chǎn)生的液壓的電螺線管。當限滑差速器控制器處于“開”狀態(tài)的時候，由轉子泵產(chǎn)生的液壓與摩擦離合器組件接合，其中該摩擦離合器組件將差速器殼與前車橋輸出軸聯(lián)接起來。當限滑差速器控制器處于“關”狀態(tài)的時候，電螺線管不會使液壓泵產(chǎn)生足夠的液壓來驅動離合器組件。當差速器控制器處于中間位置的時候，特殊的控制設定和前車橋輸出軸相對于差速器殼的旋轉速度決定了差速器的接合狀態(tài)。除了能手動控制限滑功能之外，電腦處理器/邏輯部件可以電子控制該項功能。
文檔編號F16H48/20GK1616270SQ200410088080
公開日2005年5月18日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權日2003年8月1日
發(fā)明者詹姆斯·A·克里舍, 邁克爾·J·卡塔拉諾 申請人:達納公司