專利名稱：包括彈性盤裝置的改進的鎖止差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鎖止差速器，包括一對共線的、軸向隔開的環(huán)形離合器部件，所 述離合器部件通常由彈性盤和摩擦疊片組件(friction pack assembly)朝 插銷(該插銷沿直徑方向延伸穿過由車輛驅(qū)動軸驅(qū)動的筒狀殼體的中心腔 室)偏壓在一起，從而驅(qū)動一對半軸齒輪(側(cè)齒輪)和與之花鍵聯(lián)接的輸 出軸。插銷在離合器部件的相鄰表面所包含的操作凸輪凹槽中延伸，使得 當一個輸出軸的轉(zhuǎn)速超過另一個輸出軸的轉(zhuǎn)速達預(yù)定量時，較快的軸的摩 擦疊片組件,皮操作至非壓緊狀態(tài)，由此使超速輸出軸與驅(qū)動軸脫離接合。 彈性盤裝置可以是環(huán)形的波狀彈簧或彈性盤彈簧。
背景技術(shù)：
尤其如在先的美國專利——Schou的No. 4，498，355、 Zentmyer的No. 5，413，015、 Dissett的No. 5，715，733和Valente的No. 5，836，220所述，在現(xiàn) 有專利技術(shù)中已知有用于車輛的鎖止差速器，該差速器操作以使得相對于 另一個輸出軸超速達預(yù)定轉(zhuǎn)速的從動輸出軸與驅(qū)動軸脫離接合。另外，在 Valente的在先專利No. 5，727，430和Dissett等人的在先專利No. 6，688，194 中，已提出在這些鎖止差速器結(jié)構(gòu)中包括軸向可壓緊的摩擦疊片裝置，該 疊片裝置用于分別使差速器的環(huán)形離合器部件與花鍵聯(lián)接到輸出軸的半軸 齒輪連接和斷開。在這些已知的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，為了實現(xiàn)期望的差速操作，通常使 用多個壓縮彈簧來使離合器部件相對于布置在其間的插銷偏置分開。通常，
離合器彈簧的第一端安裝在一個離合器部件的表面所包含的周向布置的第 一孔中，而第二彈簧端在另一個離合器部件的表面所包含的相應(yīng)的第二孔 中延伸，或者與在這些第二孔中延伸的銷接合。
人們已經(jīng)做出各種嘗試以通過減小游隙(backlash)來改善差速器的 運行。另外，降低差速器部件的成本和簡化部件在差速器殼體的中心腔室 內(nèi)的組裝的努力也在不斷地進行。作出本實用新型是為了提供改進的產(chǎn)品 運行，同時降低成本，并且避免已知的鎖止差速器的缺點。本實用新型的 特征在于，用繞半軸齒輪同心安裝以向內(nèi)將離合器部件偏壓在一起的彈性 盤裝置來代替用于向外將離合器部件偏壓分開的現(xiàn)有技術(shù)的壓縮彈簧。
實用新型內(nèi)容
因此，本實用新型的主要目的是提供一種鎖止差速器，其中環(huán)形彈性 盤裝置繞半軸齒輪同心地安裝，所述彈性盤裝置與殼體腔室的相對的端壁 相互作用，以將離合器部件偏壓在一起而與插銷接合，由此將離合器疊片 預(yù)壓在常壓緊(normally compressed )狀態(tài)。
根據(jù)本實用新型的更具體的目的，彈性盤裝置可以是環(huán)形波狀彈簧的 堆疊，或者盤簧或貝氏(belleview)墊閨的堆疊。彈性盤裝置安裝在兩個 離合器部件的沉孔中而與相應(yīng)的摩擦疊片直接接合，所述摩擦疊片使環(huán)形 離合器部件與同心地安裝在離合器部件中的半軸齒輪連接。彈性盤裝置可 安裝在摩擦疊片的任一端，或安裝在摩擦疊片組件的端部之間的中間位置。
本實用新型的另一個目的是提供一種鎖止差速器，該鎖止差速器可通 過差速器殼體側(cè)壁所包含的窗口更容易地組裝在差速器殼體的中心腔室 中。通過用本實用新型的彈性盤裝置預(yù)壓摩擦疊片裝置，驅(qū)動至滑行游隙 (drive-to-coast backlash)被消除，以便更加平穩(wěn)和安靜地運行。插銷保 持與離合器部件的相鄰表面所包含的大致V形的凹槽連續(xù)接觸。另外，彈 性盤裝置確保均勻的力均一地作用在摩擦疊片組件的摩擦片和反作用片上。通過免除現(xiàn)有技術(shù)的壓縮彈簧，避免了在離合器部件的相對表面上加 工孔的必要和成本。
這樣，本發(fā)明提供這樣一種用于機動車輛的鎖止差速器，所述機動車
輛具有驅(qū)動軸和一對共線布置的輸出軸，所述鎖止差速器包括
(a )大致為筒狀的殼體，所述殼體適于繞縱向旋轉(zhuǎn)軸線由驅(qū)動軸驅(qū)動， 所述殼體包括中心腔室并且包括一對相對的第一端壁部分，所述端壁部分 包含一對與所述縱向軸線對齊并與所述腔室連通的第 一開口 ；
(b) 插銷，所述插銷與所述縱向軸線垂直地沿直徑方向延伸穿過所述 腔室，所述插銷具有一對安裝在一對對準的第二開口中的端部，所述第二 開口分別容納在所述殼體的一對相對的第二壁部分中；
(c) 一對管狀的半軸齒輪，所述半軸齒輪在所述插銷的相對側(cè)分別可 旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第一殼體開口中，所述半軸齒輪內(nèi)部開有花鍵，以分別 與所述輸出軸的相鄰端部不可旋轉(zhuǎn)地連接；
(d) —對共軸布置的軸向隔開的環(huán)形離合器部件，所述離合器部件繞 所述半軸齒輪同心地分別布置在所述插銷的相對側(cè)，所述離合器部件的遠 端分別包含有沉孔，并且所述離合器部件的相鄰表面包含有相對的沿直徑 方向延伸的容納所述插銷的凸輪凹槽，所述離合器部件包括連接所述離合 器部件以進行有限的相對角位移的鎖定裝置；
(e) —對環(huán)形的摩擦疊片裝置，所,擦疊片裝置分別繞所述半軸齒 輪同心地布置在所述沉孔中，每一個所述摩擦疊片裝置包括多個環(huán)形的交 替布置的摩擦片和反作用片，所述摩擦片的內(nèi)部開有花鍵以相對于相關(guān)半 軸齒輪上的外花鍵不可旋轉(zhuǎn)地軸向移位，所述反作用片的外部開有花鍵以 相對于相關(guān)離合器部件的沉孔表面上所包含的內(nèi)花鍵不可旋轉(zhuǎn)地軸向移 位，每一個所述摩擦疊片裝置都可在非壓緊狀態(tài)和軸向壓緊狀態(tài)之間操作， 在所述非壓緊狀態(tài)下所ii^擦片和反作用片可相對于彼此自由旋轉(zhuǎn)，在所
連接;合器部S以與相關(guān)的半軸齒輪一起旋轉(zhuǎn)；和"'
(f) 通常將所述摩擦疊片裝置朝其壓緊狀態(tài)偏壓的彈性裝置，所述彈性裝置包括彈性環(huán)形盤裝置，所述彈性環(huán)形盤裝置繞所述半軸齒輪同心地
安裝在所述沉孔中；
(g)所述離合器部件的凸輪凹槽具有這樣的構(gòu)型，即當一個輸出軸相 對于另 一個輸出軸超速達給定量時，相關(guān)的超速半軸齒輪和離合器部件相 對于所述插銷產(chǎn)生角位移，由此使得相關(guān)的超速摩擦疊片裝置從其常壓緊 狀態(tài)操作至其非壓緊狀態(tài)，從而使超速軸處于空轉(zhuǎn)的非連接狀態(tài)。
根據(jù)一種有利構(gòu)型，所述彈性環(huán)形盤裝置包括至少一個盤簧。
根據(jù)另一有利構(gòu)型，所述彈性環(huán)形盤裝置包括至少一個環(huán)形波狀彈簧。
根據(jù)另一有利構(gòu)型，每個所述摩擦疊片裝置通常繞相關(guān)殼體的第一端 壁所包含的第一壁開口同心地被壓緊在離合器部件沉孔的底壁和所述第一 端壁的相鄰表面上的對應(yīng)的環(huán)形凸起之間。
根據(jù)另 一有利構(gòu)型，所述鎖止差速器還包括與相關(guān)的摩擦疊片裝置相 對地布置在每一個所述環(huán)形凸起的端面上的環(huán)形凸緣。
才艮據(jù)另一有利構(gòu)型，所述環(huán)形凸緣包括直徑為大約2.028英寸、厚度 為大約0.072英寸的圓形的焊接凸臺。
根據(jù)另一有利構(gòu)型，所述摩擦片和反作用片的表面光潔度系數(shù)在大約 Ra25到大約Ra 55之間。
根據(jù)另一有利構(gòu)型，所述摩擦片和反作用片由硬度系數(shù)在大約Rc 38 到大約Rc 44之間的高碳低合金鋼形成。
根據(jù)另一有利構(gòu)型，所述環(huán)形波狀彈簧的彈性比率大約為723磅每英 寸，載荷大約為0.93英寸時的34磅。
根據(jù)本實用新型的鎖止差速器，用繞半軸齒輪同心安裝以向內(nèi)將離合 器部件偏壓在一起的彈性盤裝置代替了用于向外將離合器部件偏壓分開的 現(xiàn)有技術(shù)的壓縮彈簧，從而減小了游隙而改善了差速器的運行，還降低了 差速器部件的成本和簡化部件在差速器殼體的中心腔室內(nèi)的組裝。
從結(jié)合附圖對以下說明書的研究可清楚地看到本實用新型的其它目的
7和優(yōu)點，其中
圖l是現(xiàn)有技術(shù)的鎖止差速器的縱剖視圖2是與圖1正交地截取的對應(yīng)視圖3是圖1中的差速器的離合器部件之一的透視圖4是本實用新型的改進的鎖止差速器的剖視圖5是沿圖4的線5-S截取的橫剖視圖，示出插銷和離合器部件的布
置；
圖6是與圖4的差速器正交地截取的詳細縱剖視圖； 圖7是圖6中裝置的正視圖8和9是波狀彈簧形式的彈性盤裝置的俯視圖和側(cè)視圖； 圖IO是圖4中的殼體的縱剖視圖11是適于用作圖4中差速器的彈性盤裝置的盤墊圏堆疊的剖視圖； 圖12-14示出圖11中的盤簧相對于摩擦疊片組件的各種不同位置；和 圖15-17示出圖8中的波狀彈簧相對于摩擦疊片組件的各種不同位置。
具體實施方式
首先參照圖1-3，其示出Dissett等人的美國專利No.6，688，194中的差 速器，現(xiàn)有技術(shù)中已知這樣一種鎖止差速器，該差速器具有殼體4、插銷 44、環(huán)形的摩擦疊片64和68及半軸齒輪54和56，殼體4由驅(qū)動軸18可 旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動以便經(jīng)環(huán)形套筒40驅(qū)動一對對準的輸出軸8和10，插銷44容 納在一對離合器部件46和48的相對表面所包含的沿直徑方向布置的一對 凹槽50中(圖3)。安裝在離合器部件的相鄰表面所包含的相對孔72中 的壓縮彈簧70通常將離合器部件偏壓分開，以便將摩擦疊片保持在常壓緊 狀態(tài)，由此離合器部件46、 48通常分別與半軸齒輪54和56連接。離合器 部件之間的輕微的相對角位移由凸耳78 (圖3)提供，該凸耳在離合器部 件的相鄰表面所包含的相應(yīng)的過大凹部80中延伸。
在現(xiàn)有4支術(shù)的這種鎖止差速器中，當一個輸出軸的轉(zhuǎn)速超過另一個輸 出軸的轉(zhuǎn)速達預(yù)定量時(例如，這種情況可能發(fā)生于轉(zhuǎn)彎過程中)，離合器部件46和站產(chǎn)生較小的角位移并且插銷44越上凹槽50的斜壁，于是 與超速輸出軸相關(guān)聯(lián)的摩擦疊片不再被壓緊，并且超速輸出軸處于空轉(zhuǎn)狀 態(tài)。當轉(zhuǎn)彎完成并且輸出軸的轉(zhuǎn)速相等時，插銷44在凹槽50內(nèi)居中，并 且兩個摩擦疊片都返回至其常壓緊狀態(tài)以便驅(qū)動輸出軸8和10。
現(xiàn)在參照圖4-7示出的本實用新型，現(xiàn)有技術(shù)差速器的壓縮彈簧被彈 性環(huán)形盤裝置169代替，該彈性環(huán)形盤裝置繞半軸齒輪同心地安裝以便分 別與摩擦疊片組件164和166直接配合。更具體地，在這種改進的差速器 中，筒狀殼體104包括中心腔室105 (圖10)并且布置成繞其縱向軸線L 旋轉(zhuǎn)。所述殼體包括一對端壁部分104a，所述端壁部分包含一對相對的開 口 107和109，分別與輸出軸108和110花鍵聯(lián)接的一對半軸齒輪154和 156可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述開口 107和109中。所述殼體還包括一對正交布 置的開口 143，沿對角線延伸穿過殼體腔室的插銷144的端部安裝在所述 開口 143中。插銷在環(huán)形離合器部件146和148的相鄰表面所包含的相對 的凹槽50中延伸，所述離合器部件繞半軸齒輪同心地布置。離合器部件的 相鄰端面中設(shè)置的凸耳178和加大槽180之間的配合可提供離合器部件之 間的微小的相對角位移。
離合器部件146和148的遠端包含沉孔147，沉孔147分別容納環(huán)形 摩擦疊片164和166。如本領(lǐng)域所已知，摩擦疊片包括交替布置的摩擦片 和反作用片，這些片在其內(nèi)周和外周處花鍵聯(lián)接以便分別相對于半軸齒輪 和離合器部件軸向滑動。根據(jù)本實用新型的特征，摩擦疊片通常被繞半軸 齒輪同心設(shè)置在沉孔147中的環(huán)形彈性盤裝置169保持在壓緊狀態(tài)。這些 彈性盤裝置與殼體104的相對的端壁部分104a相互作用以便朝插銷144 將離合器部件偏壓在一起。如圖10所示，殼體的端壁104a具有環(huán)形凸起 104b,凸起104b布置成與彈性盤和摩擦疊片裝置的組件接合，下文將加 以說明。
根據(jù)本實用新型，環(huán)形彈性盤裝置169可包括一個或多個波狀墊團171 (圖8和9)的布置，或多個盤簧或貝氏墊圏170的布置，如圖11所示。 盤簧170可選擇性地定位在摩擦疊片的自由端(圖12)、摩擦片和反作用
9片之內(nèi)(圖13)或者靠近沉孔底壁l^a，如圖14所示。類似地，當彈性 盤裝置包括環(huán)形波狀彈簧時，它們能以相應(yīng)的方式布置，如圖15、 16和 17所示。為了將彈性盤裝置保持就位，可在各個環(huán)形凸起部表面的周緣部 分上焊接環(huán)形凸緣(bead) 104c。
在工作時，當殼體104被與其連接的驅(qū)動軸(未示出)沿給定方向驅(qū) 動旋轉(zhuǎn)時，輸出軸108和110分別經(jīng)由插銷144、凹槽150、離合器部件 146和148、被壓緊的摩擦疊片164和166及半軸齒輪146和148以相同 的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動。當一個輸出軸相對于另一個輸出軸超速達預(yù)定量時，離合 器部件發(fā)生微小的角位移以使插銷144移動到凹槽150的相應(yīng)斜壁上，由 此抵抗由彈性盤裝置169產(chǎn)生的偏壓力而使離合器部件移動分開。與超速 軸相關(guān)聯(lián)的摩擦疊片被操作至其非壓緊狀態(tài)，于是半軸齒輪和超速軸從差 速器上脫離連接并且被置于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。當超速狀態(tài)終止時，離合器部件146 和148 ^皮再次朝向彼此偏壓而使得兩個摩擦疊片164和166都被壓緊，于 是輸出軸再次以相同的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動。
根據(jù)本實用新型的另一特征，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當摩擦疊片裝置的摩擦片和反 作用片由硬度為Rc 44至Rc 47并且被加工成表面光潔度優(yōu)選在Ra 25到 Ra 55之間的SAE 1074-1075彈簧鋼制成時，鎖止差速器的運行更可靠。 如果Ra值太低，則在摩擦片和反作用片滑移之前不能傳遞合適量的扭矩。 如果Ra值太高，則摩擦片和反作用片將總是處于鎖止狀態(tài)并且外部輪不 能被地面驅(qū)動。
還發(fā)現(xiàn)，希望在各個環(huán)形凸起104b的表面上設(shè)置厚度大約為0.072英 寸的焊接的環(huán)形凸臺104c。由于用本實用新型的環(huán)形彈性盤裝置代替了先 前使用的壓縮彈簧，所以經(jīng)殼體104的側(cè)壁所包含的窗口 lll將部件組裝 在腔室105中比在現(xiàn)有技術(shù)的鎖止差速器中更簡單。
顯然，殼體104可形成為管狀套筒，從而變型為另一種差速器殼體。 雖然才艮據(jù)專利法的規(guī)定對本實用新型的優(yōu)選形式和實施例進行了圖示
和說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然清楚，在不脫離上述本實用新型的情況 下可作出變化。
權(quán)利要求1.一種用于機動車輛的鎖止差速器，所述機動車輛具有驅(qū)動軸和一對共線布置的輸出軸，所述鎖止差速器包括(a)大致為筒狀的殼體(104)，所述殼體適于繞縱向旋轉(zhuǎn)軸線由驅(qū)動軸驅(qū)動，所述殼體包括中心腔室(105)并且包括一對相對的第一端壁部分(104a)，所述端壁部分包含一對與所述縱向軸線對齊并與所述腔室連通的第一開口(107)；(b)插銷(144)，所述插銷與所述縱向軸線垂直地沿直徑方向延伸穿過所述腔室，所述插銷具有一對安裝在一對對準的第二開口(143)中的端部，所述第二開口分別容納在所述殼體的一對相對的第二壁部分中；(c)一對管狀的半軸齒輪(154；156)，所述半軸齒輪在所述插銷的相對側(cè)分別可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第一殼體開口中，所述半軸齒輪內(nèi)部開有花鍵，以分別與所述輸出軸的相鄰端部不可旋轉(zhuǎn)地連接；(d)一對共軸布置的軸向隔開的環(huán)形離合器部件(146；148)，所述離合器部件繞所述半軸齒輪同心地分別布置在所述插銷的相對側(cè)，所述離合器部件的遠端分別包含有沉孔(147；149)，并且所述離合器部件的相鄰表面包含有相對的沿直徑方向延伸的容納所述插銷的凸輪凹槽(150)，所述離合器部件包括連接所述離合器部件以進行有限的相對角位移的鎖定裝置(178，180)；(e)一對環(huán)形的摩擦疊片裝置(164，166)，所述摩擦疊片裝置分別繞所述半軸齒輪同心地布置在所述沉孔中，每一個所述摩擦疊片裝置包括多個環(huán)形的交替布置的摩擦片和反作用片，所述摩擦片的內(nèi)部開有花鍵以相對于相關(guān)半軸齒輪上的外花鍵不可旋轉(zhuǎn)地軸向移位，所述反作用片的外部開有花鍵以相對于相關(guān)離合器部件的沉孔表面上所包含的內(nèi)花鍵不可旋轉(zhuǎn)地軸向移位，每一個所述摩擦疊片裝置都可在非壓緊狀態(tài)和軸向壓緊狀態(tài)之間操作，在所述非壓緊狀態(tài)下所述摩擦片和反作用片可相對于彼此自由旋轉(zhuǎn)，在所述軸向壓緊狀態(tài)下所述摩擦片和反作用片面對面地不可旋轉(zhuǎn)地接觸，由此連接離合器部件以與相關(guān)的半軸齒輪一起旋轉(zhuǎn)；和(f)通常將所述摩擦疊片裝置朝其壓緊狀態(tài)偏壓的彈性裝置，所述彈性裝置包括彈性環(huán)形盤裝置(170；171)，所述彈性環(huán)形盤裝置繞所述半軸齒輪同心地安裝在所述沉孔中；(g)所述離合器部件的凸輪凹槽具有這樣的構(gòu)型，即當一個輸出軸相對于另一個輸出軸超速達給定量時，相關(guān)的超速半軸齒輪和離合器部件相對于所述插銷產(chǎn)生角位移，由此使得相關(guān)的超速摩擦疊片裝置從其常壓緊狀態(tài)操作至其非壓緊狀態(tài)，從而使超速軸處于空轉(zhuǎn)的非連接狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎖止差速器，其特征在于，所迷彈性環(huán)形 盤裝置包括至少一個盤簧。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎖止差速器，其特征在于，所述彈性環(huán)形 盤裝置包括至少 一個環(huán)形波狀彈簧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鎖止差速器，其特征在于，每個所述摩擦 疊片裝置通常繞相關(guān)殼體的第一端壁所包含的第一壁開口同心地被壓緊在 離合器部件沉孔的底壁(147a)和所述第一端壁的相鄰表面上的對應(yīng)的環(huán) 形凸起(104b)之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎖止差速器，其特征在于，還包括與相關(guān) 的摩擦疊片裝置相對地布置在每一個所述環(huán)形凸起的端面上的環(huán)形凸緣(104c)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖止差速器，其特征在于，所述環(huán)形凸緣 包括直徑為大約2.028英寸、厚度為大約0.072英寸的圓形的焊接凸臺。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎖止差速器，其特征在于，所述摩擦片和 反作用片的表面光潔度系數(shù)在大約Ra 25到大約Ra 55之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎖止差速器，其特征在于，所述摩擦片和 反作用片由硬度系數(shù)在大約Rc 38到大約Rc 44之間的高碳低合金鋼形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖止差速器，其特征在于，所述環(huán)形波狀 彈簧的彈性比率大約為723磅每英寸，載荷大約為0.93英寸時的34磅。
專利摘要本實用新型涉及一種包括彈性盤裝置的改進的鎖止差速器，包括一對離合器部件，所述離合器部件由彈性盤和摩擦疊片組件朝插銷——該插銷沿直徑方向延伸穿過由車輛驅(qū)動軸驅(qū)動的筒狀殼體的中心腔室——偏壓在一起，從而驅(qū)動一對半軸齒輪和與之花鍵聯(lián)接的輸出軸。插銷在離合器部件的相鄰表面所包含的操作凸輪凹槽中延伸，使得當一個輸出軸的轉(zhuǎn)速超過另一個輸出軸的轉(zhuǎn)速達預(yù)定量時，較快的軸的摩擦疊片組件被操作至非壓緊狀態(tài)，由此使超速輸出軸與驅(qū)動軸脫離接合。彈性盤裝置可以是環(huán)形的波狀彈簧或彈性盤彈簧。
文檔編號F16H48/20GK201293084SQ200820130578
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者J·R·鮑克斯 申請人:伊頓公司