包括彈性盤裝置的改進的鎖止差速器的製作方法

2023-10-18 02:01:54 2

專利名稱：包括彈性盤裝置的改進的鎖止差速器的製作方法
技術領域：
一種鎖止差速器，包括一對共線的、軸向隔開的環形離合器部件，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動軸驅動的筒狀殼體的中心腔 室)偏壓在一起，從而驅動一對半軸齒輪(側齒輪)和與之花鍵聯接的輸 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 當一個輸出軸的轉速超過另一個輸出軸的轉速達預定量時，較快的軸的摩 擦疊片組件,皮操作至非壓緊狀態，由此使超速輸出軸與驅動軸脫離接合。 彈性盤裝置可以是環形的波狀彈簧或彈性盤彈簧。
背景技術：
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 有專利技術中已知有用於車輛的鎖止差速器，該差速器操作以使得相對於 另一個輸出軸超速達預定轉速的從動輸出軸與驅動軸脫離接合。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構中包括軸向可壓緊的摩擦疊片裝置，該 疊片裝置用於分別使差速器的環形離合器部件與花鍵聯接到輸出軸的半軸 齒輪連接和斷開。
在這些已知的現有技術的結構中，為了實現期望的差速操作，通常使 用多個壓縮彈簧來使離合器部件相對於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。
人們已經做出各種嘗試以通過減小遊隙(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 內的組裝的努力也在不斷地進行。作出本發明是為了提供改進的產品運行， 同時降低成本，並且避免已知的鎖止差速器的缺點。本發明的特徵在於， 用繞半軸齒輪同心安裝以向內將離合器部件偏壓在一起的彈性盤裝置來代 替用於向外將離合器部件偏壓分開的現有技術的壓縮彈簧。

發明內容
因此，本發明的主要目的是提供一種鎖止差速器，其中環形彈性盤裝 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壓 在常壓緊(normally compressed )狀態。
根據本發明的更具體的目的，彈性盤裝置可以是環形波狀彈簧的堆疊， 或者盤簧或貝氏(belleview)墊圏的堆疊。彈性盤裝置安裝在兩個離合器 部件的沉孔中而與相應的摩擦疊片直接接合，所述摩擦疊片使環形離合器 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。
本發明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 過用本發明的彈性盤裝置預壓摩擦疊片裝置，驅動至滑行遊隙 (drive-to-coast backlash)被消除，以便更加平穩和安靜地運行。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。通過免除現有技術的壓縮彈簧，避免了在離合器部件的相對表面上加 工孔的必要和成本。


從結合附圖對以下說明書的研究可清楚地看到本發明的其它目的和優
點，其中
圖l是現有技術的鎖止差速器的縱剖視圖2是與圖1正交地截取的對應視圖3是圖1中的差速器的離合器部件之一的透視圖4是本發明的改進的鎖止差速器的剖視圖5是沿圖4的線5-5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視圖； 圖IO是圖4中的殼體的縱剖視圖ll是適於用作圖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中的盤簧相對於摩擦疊片組件的各種不同位置；和 圖15-17示出圖8中的波狀彈簧相對於摩擦疊片組件的各種不同位置。
具體實施例方式
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，現有技術中已知這樣一種鎖止差速器，該差速器具有殼體4、插銷 44、環形的摩擦疊片64和68及半軸齒輪54和56,殼體4由驅動軸18可 旋轉地驅動以便經環形套筒40驅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，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的過大凹部80中延伸。
在現有技術的這種鎖止差速器中，當 一個輸出軸的轉速超過另 一個輸出軸的轉速達預定量時(例如，這種情況可能發生於轉彎過程中)，離合
器部件46和48產生較小的角位移並且插銷44越上凹槽50的斜壁，於是 與超速輸出軸相關聯的摩擦疊片不再被壓緊，並且超速輸出軸處於空轉狀 態。當轉彎完成並且輸出軸的轉速相等時，插銷44靠在凹槽50的驅動側， 並且兩個摩擦疊片都返回至其常壓緊狀態以便驅動輸出軸8和10。
現在參照圖4-7示出的本發明，現有技術差速器的壓縮彈簧被彈性環 形盤裝置169代替，該彈性環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IO)並且布置成繞其縱向軸線L旋轉。 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花鍵聯接的一對半軸齒輪154和156可 旋轉地安裝在所述開口 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 的受控的相對角位移。
離合器部件146和148的遠端包含沉孔147，沉孔147分別容納環形 摩擦疊片164和166。如本領域所已知，摩擦疊片包括交替布置的摩擦片 和反作用片，這些片在其內周和外周處花鍵聯接以便分別相對於半軸齒輪 和離合器部件軸向滑動。根據本發明的特徵，摩擦疊片通常被繞半軸齒輪 同心設置在沉孔147中的環形彈性盤裝置169保持在壓緊狀態。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具有環形凸起104b, 凸起104b布置成維持彈性盤和摩擦疊片裝置的位置，下文將加以說明。
才艮據本發明，環形彈性盤裝置169可包括一個或多個波狀墊圏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可選擇性地內(圖13)或者靠近沉孔底壁147a，如圖14所示。類似地，當彈性盤裝 置包括環形波狀彈簧時，它們能以相應的方式布置，如圖15、 16和17所 示。為了將彈性盤裝置保持就位，可在各個環形凸起部表面的周緣部分上 焊接環形凸緣(bead) 104c。
在工作時，當殼體104被與其連接的驅動軸(未示出)沿給定方向驅 動旋轉時，輸出軸108和110分別經由插銷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 的轉速被驅動。當一個輸出軸相對於另一個輸出軸超速達預定量時，離合 器部件發生微小的角位移以使插銷144移動到凹槽150的相應斜壁上，由 此抵抗由彈性盤裝置169產生的偏壓力而使離合器部件移動分開。與超速 軸相關聯的摩擦疊片被操作至其非壓緊狀態，於是半軸齒輪和超速軸從差 速器上脫離連接並且被置於空轉狀態。當超速狀態終止時，離合器部件146 和148被再次朝向彼此偏壓而使得兩個摩擦疊片164和166都被壓緊，於 是輸出軸再次以相同的轉速被驅動。
根據本發明的另 一特徵，已經發現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的SAE 1074-1075彈簧鋼製成時，鎖止差速器 的運行更可靠。
還發現，希望在各個環形凸起104b的表面上設置厚度大約為0.072英 寸的焊接的環形凸臺104c。由於用本發明的環形彈性盤裝置代替了先前使 用的壓縮彈簧，所以經殼體104的側壁所包含的窗口 lll將部件組裝在腔 室105中比在現有技術的鎖止差速器中更簡單。
顯然，殼體104可形成為管狀套筒而設計變型為另一種差速器殼體。 雖然根據專利法的規定對本發明的優選形式和實施例進行了圖示和說 明，但本領域的技術人員顯然清楚，在不脫離上述本發明的情況下可作出 變化。
權利要求
1.一種用於機動車輛的鎖止差速器，所述機動車輛具有驅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)，所述殼體適於繞縱向旋轉軸線由驅動軸驅動，所述殼體包括中心腔室(105)並且包括一對相對的第一端壁部分(104a)，所述第一端壁部分包含一對與所述縱向軸線對齊並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分別可旋轉地安裝在所述第一殼體開口中，所述半軸齒輪內部開有花鍵，以分別與所述輸出軸的相鄰端部不可旋轉地連接；(d)一對共軸布置的軸向隔開的環形離合器部件(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，所述離合器部件的遠端分別包含有沉孔(147；149)，並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形的交替布置的摩擦片和反作用片，所述摩擦片的內部開有花鍵以相對於相關半軸齒輪上的外花鍵不可旋轉地軸向移位，所述反作用片的外部開有花鍵以相對於相關離合器部件的沉孔表面上所包含的內花鍵不可旋轉地軸向移位，每一個所述摩擦疊片裝置都可在非壓緊狀態和軸向壓緊狀態之間操作，在所述非壓緊狀態下所述摩擦片和反作用片可相對於彼此自由旋轉，在所述軸向壓緊狀態下所述摩擦片和反作用片面對面地不可旋轉地接觸，由此連接離合器部件以與相關的半軸齒輪一起旋轉；和(f)通常將所述摩擦疊片裝置朝其壓緊狀態偏壓的彈性裝置，所述彈性裝置包括彈性環形盤裝置(170；171)，所述彈性環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型，即當一個輸出軸相對於另一個輸出軸超速達給定量時，相關的超速半軸齒輪和離合器部件相對於所述插銷產生角位移，由此使得相關的超速摩擦疊片裝置從其常壓緊狀態操作至其非壓緊狀態，從而使超速軸處於空轉的非連接狀態。
2. 根據權利要求l所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述彈性盤裝 置包括至少一個盤簧。
3. 根據權利要求l所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述彈性盤裝 置包括至少 一個環形波狀彈簧。
4. 根據權利要求1所述的鎖止差速器，其特徵在於，每個所述摩擦 疊片裝置通常繞相關殼體的第一端壁所包含的笫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的環 形凸起(104b)之間。
5. 根據權利要求4所述的鎖止差速器，其特徵在於，還包括與相關 的摩擦疊片裝置相對地布置在每一個所述環形凸起的端面上的環形凸緣(104c)。
6. 根據權利要求5所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述環形凸緣 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. 根據權利要求4所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述摩擦片和 反作用片的表面光潔度係數在大約Ra 25到大約Ra 55之間。
8. 根據權利要求7所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述摩擦片和 反作用片由硬度係數在大約Rc 38到大約Rc 44之間的高碳低合金鋼形成。
9. 根據權利要求3所述的鎖止差速器，其特徵在於，所述波狀彈性 盤的彈性比率大約為723磅每英寸，載荷大約為0. 93英寸時的34磅。
全文摘要
一種鎖止差速器，包括一對離合器部件(146，148)，所述離合器部件由彈性盤和摩擦疊片組件朝插銷(144)——該插銷沿直徑方向延伸穿過由車輛驅動軸驅動的筒狀殼體(104)的中心腔室——偏壓在一起，從而驅動一對半軸齒輪(154，156)和與之花鍵聯接的輸出軸。插銷在離合器部件的相鄰表面所包含的操作凸輪凹槽(150)中延伸，使得當一個輸出軸的轉速超過另一個輸出軸的轉速達預定量時，較快的軸的摩擦疊片組件(164，166)被操作至非壓緊狀態，由此使超速輸出軸與驅動軸脫離接合。彈性盤裝置可以是環形的波狀彈簧或彈性盤彈簧。
文檔編號F16H48/12GK101611244SQ200880005136
公開日2009年12月23日 申請日期2008年2月13日 優先權日2007年2月14日
發明者S·J·科克倫, W·L·迪塞特 申請人:伊頓公司