具有改进转位机构的双向超速离合器组件 |
|||||||
| 申请号 | CN201480015083.X | 申请日 | 2014-03-12 | 公开(公告)号 | CN105190104B | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 赫利尔德公司; | 发明人 | 霍华德·J·尼克博克; 戴维·C·奥哈布; 马修·考恩; | ||||
| 摘要 | 一种用于在 四轮驱动 车辆中接合次从动轴的双向超速 离合器 组件 。该组件包括离合器壳体，其具有可旋转地安置在其内并被接合到 驱动轴 的小 齿轮 输入齿轮。一双向超速离合器壳体接合到 小齿轮 。一滚子 保持架 组件位于离合器壳体内。一对毂 定位 在滚子保持架组件内并被连接到次从动轴。一电磁系统控制装置在需要四轮驱动时使用第一转位装置使滚子保持架相对于离合器壳体在第一方向上转位用于使次驱动轴联结到次从动轴，并且在需要 发动机 制动 状态时使用第二转位装置使滚子保持架相对于离合器壳体在第二方向上转位。一 弹簧 组件被优选地用来将滚子保持架偏置回到中间 位置 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在四轮驱动车辆中接合次从动轴的双向超速离合器组件，所述组件包括： |
||||||
| 说明书全文 | 具有改进转位机构的双向超速离合器组件[0001] 相关申请 技术领域背景技术[0004] 最近几年对越野和全地形车辆的的需求增加导致了这些类型车辆的巨大发展。许多发展都是围绕着使车辆更加适应不断变化的路面条件，如，土路、硬路面和砾石路面。随着道路地形变化，理想的是改变车辆的驱动能力以更有效地通过新的地形。先前的四轮驱动和全地形车辆是笨重的，因为它们需要操作者手动使次驱动轴接合或脱离接合，例如，通过停止车辆以物理锁定/解锁轮毂。车辆传动系统中的改进，例如用于接合和脱离从动轴的自动化系统的发展，消除了先前设计的许多问题。这些自动化驱动系统有时被称为“在行驶中”四轮驱动。然而这些系统要求车辆在任何时候要么两轮驱动要么是四轮驱动。 [0005] 通常，所有的四轮驱动车辆包括用于将扭矩从驱动轴传递到附着到轮上的从动轴的差速器，典型地，从动轴(或半轴)是彼此独立的允许当一个轮试图以不同于另一个轮的速度旋转时例如当车辆转弯时差速作用发生。差速作用还消除了轮胎侧偏、降低了传输负荷并且降低了转弯时转向不足(在转弯时倾向于直行)。主要有四种类型的常规差速器：开放式的、限滑式、锁止式和中央差速器。开放式差速器允许半轴之间的差速作用，但是当一个轮失去牵引力，所有可用的扭矩被传递到该没有牵引力的轮导致辆停止。 [0006] 防滑式差速器通过将所有扭矩传递到不打滑的轮克服了开放式差速器的问题。一些更昂贵的限滑式差速器使用传感器和液压促动离合器组件将两半轴锁定在一起。这些液压的(或粘性)单元的好处往往被其成本所掩盖，因为它们需要昂贵的液体和复杂的泵送系统。这些系统中产生的热，特别是当长时间使用时还可能需要辅助流体冷却源的添加。 [0007] 第三种类型的差速器是锁止式差速器，其使用离合器将两个半轴锁定在一起结合连接两个半轴的机械链接。在这些类型的差速器中，两个轮可以不管牵引力传递扭矩。这些类型的差速器的主要缺点是两个半轴不再彼此独立。因此，半轴要么彼此锁定或解锁。这可能在外侧轮试图比内侧轮旋转得快的转弯时导致问题。由于半轴被锁定在一起，一个轮必须侧偏。发生在锁定差速器中的另一个问题是转弯时由于两个轴不能以不同速度转动的颤动。 [0009] 目前市场上的许多差速器使用某种形式的超速离合器在需要时传递扭矩到从动轴。超速离合器在全地形车辆中的一种成功使用被公开在美国专利第5,971,123号中，该专利由本发明的受让人共同拥有并且其全部内容通过引用并入本文。在该专利中，车辆结合有一个超速离合器，其使用用于控制四轮驱动机构的接合的一电磁装置，以及用于向车辆提供发动机制动能力的第二电磁装置。该专利中描述了一种创新的机电双向超速离合器差速器，其解决了先前驱动系统中的许多固有问题。双向超速离合器差速器利用电受控线圈来推进滚子保持架和/或使滚子保持架减速，从而根据主轮和次轮的操作状态控制差速器的能力以接合或脱离接合。美国专利第5,971,123号还描述了一种反向驱动系统。在需要额外牵引力的某些情况下，反向驱动系统主动接合次轴。例如，当车辆在斜坡上向下行驶时，系统接合前轮，其是具有更好牵引力的轮。 [0010] 美国专利第6,722,484号公开了另一种双向超速离合器，其在主驱动轴上是有用的，提供具有超速能力的连续接合，而同时提供发动机制动能力。超速离合器包括至少一个摩擦件，其与滚子保持架和毂接触使得在操作期间摩擦件在滚子保持架与毂之间产生摩擦力，其促使滚子保持架相对于毂转动，从而将滚子保持架安置在向前接合位置。 [0011] 虽然这些目前的系统相对于先前技术是显著的改进，但仍然有进一步改进的空间。 发明内容[0012] 公开一种用于在四轮驱动车辆中接合次从动轴的双向超速离合器组件。所述组件包括具有差速器箱和可拆卸地安装到箱上的盖的差速器壳体。一小齿轮输入齿轮可旋转地安置在箱内并且包括从箱延伸出的轴，该轴适于接合驱动轴。小齿轮输入齿轮可以在箱内旋转。位于差速器箱内的一环形齿轮与小齿轮输入齿轮接合使得小齿轮输入齿轮的旋转产生的环形齿轮的旋转。 [0013] 一双向超速离合器壳体形成在或附着到环形齿轮上使得环形齿轮的旋转产生的离合器壳体的相应旋转。离合器壳体具有带轮廓表面的内径。离合器壳体还具有从离合器壳体的一侧向外延伸的离合器销。一对毂彼此基本上同轴对齐并且位于离合器壳体内。每个毂适于接合次从动轴的端部。一滚子保持架组件位于离合器壳体内并包括具有两组滚子的滚子保持架。每个滚子被安置在形成在滚子保持架中的一槽内。滚子绕着保持架的圆周间隔开。多个弹簧安装到滚子保持架用于将滚子定位在槽内。一组滚子位于离合器壳体的轮廓表面的一部分与一个毂的外表面之间，而且另一组滚子位于离合器壳体的轮廓表面的一部分与另一个毂的外表面之间。 [0014] 包括一电磁系统，其用于使滚子保持架相对于离合器壳体转位。所述电磁系统包括用于使滚子保持架转位的第一和第二转位装置，以及连接到每个转位装置用于激活转位装置的电子控制系统。第一转位装置被配置为在被激活时促使滚子保持架相对于离合器壳体在第一方向上旋转从而使滚子保持架转位进入滚子被定位成在需要四轮驱动时促使驱动轴被联结到次从动轴的主动驱动状态。第二转位装置被配置为在被激活时促使滚子保持架相对于离合器壳体在与第一方向相反的第二方向上旋转从而促使滚子保持架转位进入滚子被定位成在发动机制动状态期间促使次从动轴被联结到驱动轴用于提供从次从动轴到驱动轴的扭矩传递的主动反向驱动状态。 [0015] 在一实施例中，包括一弹簧组件，其被设计为将滚子保持架偏置到滚子保持架没有被转位的中间位置。所述弹簧组件包括安置在一弹簧保持器上的扭转弹簧。所述扭转弹簧具有大体上圆形的形状且其端部重叠。每个端部包括一个臂，该臂与它附着到弹簧的位置大致成直角地延伸。臂在它们之间限定一间隙。弹簧保持器包括从保持器的一侧延伸出并进入所述间隙的销，而且离合器壳体上的离合器销也延伸进入所述间隙，伴随所述臂位于离合器销的两侧。 [0016] 优选地，至少一个转位装置是电磁线圈组件，其包括线圈以及与滚子保持架接合的电枢板。 [0017] 在一个实施例中，第一转位装置包括在一个毂的径向向外的位置附着到离合器壳体的驱动线圈组件。第一电枢板绕着毂安置并且邻近于驱动线圈组件。电枢板与滚子保持架接合。第一驱动线圈组件可以安装到离合器壳体上的盖。 [0018] 第一电枢板可以包括多个柄脚，其朝向滚子保持架突伸并与滚子保持架中形成的相应槽接合。弹簧保持器可以绕离合器壳体安置并包括多个凸耳，其从弹簧保持架的一侧突出并与第一电枢板中形成的槽接合，使得弹簧保持器和第一电枢板与滚子保持架一起相对于差速器壳体旋转。 [0019] 第二转位装置优选地是在一个毂的径向向外的位置附着到离合器的反向驱动线圈组件。一第二电枢板绕着与反向驱动线圈组件相同的毂安置并且邻近于反向驱动线圈组件。第二电枢板优选地与滚子保持架接合。一毂盘安置在反向驱动线圈组件与第二电枢板之间。毂盘接合与反向驱动线圈组件相同的毂以便与该毂组合旋转。反向驱动线圈组件电连接到电子控制系统。 [0020] 在一个实施例中，第二电枢板绕其安置的毂与第一电枢板绕其安置的毂是相同的毂。在该实施例中，第二电枢板包括朝向滚子保持架突伸的多个柄脚。每个柄脚与滚子保持架中的一个槽接合使得第二电枢板被配置成与滚子保持架一起相对于离合器壳体旋转。 [0021] 优选地，第一驱动线圈组件和反向驱动线圈组件均被安装到差速器壳体上的盖，而且反向驱动线圈组件处在第一驱动线圈组件径向向内的位置。 [0022] 根据附图所示较佳实施例的下面的详细描述，本发明的前述和其它特征以及本发明的优点将变得更加明显。如将认识到的，本发明能够在各个方面进行修改，所有这些都不背离本发明。因此，附图和说明书应被视为说明性的，而非限制性的。 附图说明[0023] 为了阐明本发明的目的，附图示出了本发明目前首选的形式。然而，应该理解的是，本发明并不限于附图中所示的精确的布置和机构。 [0024] 图1是结合本发明的车辆中的一个传动系统实施例的示意图。 [0025] 图2根据本发明的双向超速离合器的一个实施例的透视图。 [0026] 图3是图2的双向超速离合器沿着图2中的线3-3的剖视图。 [0027] 图4是图2中所示的双向超速离合器的分解图。 [0028] 图5A是处于非主动状态中的滚子保持架组件的示意性剖视图。 [0029] 图5B是处于主动驱动状态中但毂未与离合器壳体接合的滚子保持架组件的示意性剖视图。 [0030] 图5C是处于主动驱动状态中且毂与离合器壳体接合用于提供扭矩传递的滚子保持架组件的示意性剖视图。 [0031] 图5D是处于激活的发动机制动状态中且毂与离合器壳体接合用于提供从毂到离合器壳体的扭矩传递的滚子保持架组件的示意性剖视图。 [0032] 图6A是图3中扭转弹簧的销连接的放大图。 [0033] 图6B是沿着图6A中的线6B-6B的销连接的放大图。 [0034] 图7是示出了第二线圈、毂盘和第一电枢板的图3中的放大图。 [0035] 图8是根据本发明的扭转弹簧组件的一个实施例的分解透视图。 [0036] 图9是扭转弹簧安装到离合器壳体上的图8的扭转弹簧组件。 [0037] 图10是部分组装的图8的扭转弹簧组件。 [0038] 图11是完全组装的图8的扭转弹簧组件。 [0039] 图12A是图11的组装的扭转弹簧组件处于其中间位置的一部分的放大图。 [0040] 图12B是图11的组装的扭转弹簧组件处于其激活位置的一部分的放大图。 具体实施方式[0041] 现在参照附图，其中类似的附图标记在几个视图中说明相应的或相似的元件。图1是结合根据本发明一实施例的双向超速离合器组件10的驱动系统的一个实施例的示意图。驱动系统包括传动装置12、主驱动轴14、主差速器16以及驱动主轮22的第一和第二主从动轴18、12。 [0042] 驱动系统还包括次驱动轴24，其通过本领域技术人员已知的任何常规方式例如花键连接可旋转地连接到双向超速离合器组件10。双向超速离合器组件10依次可旋转地驱动两个次从动轴26、28，它们附着到轮30上。 [0043] 双向超速离合器组件10的细节将相对于图2至12B进行描述。图2是双向超速离合器组件10的透视图，包括差速器壳体，该差速器壳体包括可拆卸地安装到差速器齿轮箱34的盖32。如图所示，小齿轮输入齿轮36被可旋转地设置在箱34内。小齿轮输入齿轮的轴38从箱34中的开口延伸出并适合于附着到驱动轴上。例如，次驱动轴24优选地与小齿轮输入轴38的花键端接合。为了便于小齿轮输入轴38的旋转，一轴承40优选地安装在轴38与箱34之间。一个油密封件优选地位于箱与小齿轮输入轴38之间。油密封件防止油逃逸出箱。 [0044] 小齿轮输入齿轮36优选地具有形成在或附着到差速器箱34内的轴38的端部的锥齿轮42。锥齿轮42优选由钢材料制成。锥齿轮42与位于差速器箱34内的环形齿轮44接合。环形齿轮44优选地由钢制成并具有配合斜面。可以预期的是，其它齿轮传动装置，例如蜗轮组，可以用来将小齿轮输入轴38接合到环形齿轮44。 [0045] 环形齿轮44优选地与离合器壳体46一体形成或附着到离合器壳体46上。离合器壳体46包括具有轮廓或凸轮表面48的内径。一衬套50安装在离合器壳体46与差速器箱34之间用于许可离合器壳体46在差速器箱34内自由地旋转。衬套50优选是自润滑衬套，如DU衬套。一滚子保持架组件52位于离合器壳体46内并且包括滚子保持架54，该滚子保持架具有多个可旋转地布置在保持架54中的槽58内的滚子56。更具体地，该滚子保持架54优选地包括布置在绕着滚子保持架的圆周形成在滚子保持架54中的两组槽58内的两组独立的滚子56。滚子保持架54可以由足够坚固以承受所施加的载荷的任何合适的材料制成，例如硬化的阳极电镀铝材料或钢制成。替代地，滚子保持架54可以由塑料或复合材料制成。滚子56优选地由硬化钢材料制成。滚子保持架组件52包括多个弹簧元件或夹子53(图5A)，用于将滚子56定位在槽58中。各种弹簧可以用在本发明中。在一个实施例中，每个弹簧夹子优选地为大致H形，具有附着到桥接部相对侧上或形成在桥接部相对侧上的两个独立的弹簧。桥接部将每个弹簧分成两个相对的臂部。臂部在形状上优选是弯曲的或弧形的使得臂部的组合是凹面的，类似于片弹簧的形状。然而，臂部也可以是线状的使得它们与桥接部结合以形成Y形。桥接部作为轭以支撑臂部，允许它们彼此独立地以及相对于相对的弹簧弯曲。每个槽58包括来自于两个相邻弹簧夹子的弹簧，因此基本上将滚子偏置到槽的中心。弹簧抵消各组件制造中的公差，以使滚子全部在同一时间接合。其它的弹簧机构可以用在本发明中。美国专利第6,629,590号、第6,622,837号和第6,722,484号公开了能够用在本发明中的弹簧装置和滚子保持架组件，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。 [0046] 每一组滚子56邻近于离合器壳体46的内凸轮表面定位。在图示的实施例中，凸轮表面的轮廓的一种结构更详细地示出在图5A到图5D中并且配置有多个峰和谷。当滚子保持架54位于离合器壳体46内而且离合器未被激活时，滚子56位于具有在滚子56两侧朝向保持架成锥形的凸轮表面的谷内。凸轮表面和滚子56提供美国专利第6,629,590号、第6,622,837号和第6,722,484号中所详细描述的双向超速能力。超速离合器中的凸轮表面和滚子保持架在本领域中是众所周知的。因此，没有必要详细讨论这些特征。 [0047] 具有两个毂60、62，其包括径向位于滚子保持架54内的一部分。每个毂邻近于一组滚子56使得每个毂的一部分的外表面接触一组滚子56。如本领域中所理解的，滚子56、离合器壳体46和毂60、62之间的接触在离合器壳体和轴之间传递旋转。一衬套64优选地位于两个毂60、62的内端部之间。 [0048] 每一个毂通过设计用来从毂到轴传递扭矩的任何常规方式与相应的轴26、28接合。在图示的实施例中，每个毂包括与轴的一部分上的外部花键配合的内部花键。可以预期的是，如果需要，毂和车轴可以整体单元形成。毂上的内部花键可以通过盖32和齿轮箱34中形成的开口到达。一滚子轴承66安装在每个毂60、62的一部分与相应的盖32或箱34之间。滚子轴承66支承毂，同时允许毂相对于盖/箱旋转。一油密封件68优选地绕着毂60、62并入盖32和箱34以在两个组件之间提供流体密封。 [0049] 如上面简要讨论的，滚子56与离合器壳体46和毂60、62的接合允许从次驱动轴24到次从动轴26、28传递扭矩。为了激活超速离合器并因此使得车辆能够从事于四轮驱动和发动机制动，本发明优选结合了一个电磁系统。更具体地，本发明包括两个或更多的滚子保持架调整装置或转位装置，其电连接到电子控制系统。每个调整装置优选地包括包括电磁线圈组件。第一转位装置(例如，电子或电磁驱动激活装置或电磁驱动线圈组件)被配置为在被激活时促使滚子保持架转位进入滚子被定位成在需要四轮驱动时促使次驱动轴24被联结到次从动轴26、28的主动驱动状态(即四轮驱动能力)。这显示在图5B中并且将在下面进一步讨论。 [0050] 第二转位装置(例如，电磁反向驱动激活装置或电磁反向驱动线圈组件)被配置为在被激活时促使滚子保持架转位进入滚子被定位成在发动机制动状态期间促使次从动轴26、28被联结到次驱动轴24用于提供从次从动轴26、28到次驱动轴24的扭矩传递的主动反向驱动状态(即，发动机制动能力)。这显示在图5D中并且也将在下面进一步讨论。如下面讨论的，当车辆正在减速或下坡时第二转位装置被激活。 [0051] 在一个实施例中，每个电磁转位装置包括线圈组件，其包括环形钢卷袋或壳体形式的线圈和电枢板，其控制滚子保持架54相对于离合器壳体46的减速或转位。第一转位装置包括驱动线圈组件70，其优选地在轮毂60径向向外的位置附着到盖32上。驱动线圈组件70在形状上优选为其中心轴线与滚子保持架54的旋转轴线重合的环形。驱动线圈组件70优选是线轴缠绕线圈，其包括线圈绕其缠绕的塑料基体。用于用在本发明中的合适线圈对电动离合器技术领域中技术人员而言是众所周知的。驱动线圈组件70优选粘结或以其它方式附着到盖32上。 [0052] 第一电枢板72位于驱动器线圈组件70与滚子保持架54之间。电枢板72在形状上优选为环形并且在线圈未通电时可相对于驱动线圈组件70自由旋转。电枢板72包括至少一个而且优选为多个从电枢板72向滚子保持架54伸出的柄脚或指状物74。柄脚74与滚子保持架54中形成槽76接合。当柄脚74与槽76接合时，电枢板72与滚子保持架54接合。因此，当驱动线圈组件70没有通电时，电枢板72与滚子保持架54一起相对离合器壳体46旋转。电枢板72优选由钢材料制成。尽管上面已经描述了单独的电枢板72，但是也可以预期的是，电枢板可以附着到滚子保持架54上、形成在滚子保持架54上或与滚子保持架54接合从而与滚子保持架54组合旋转。替代地，电枢板72可以永久地或可拆卸地附着到滚子保持架54上，或者可以仅仅是滚子保持架54上的表面。 [0053] 当驱动线圈组件70被通电时，驱动线圈组件70与电枢板72之间产生电磁场，该电磁场将电枢板72吸引到驱动线圈组件70，从而导致它拖曳。由于电枢板72通过柄脚74与滚子保持架54接合，电枢板72的拖曳使得滚子保持架54也拖曳或减速。在一替代实施例(未示出)中，替代电枢板72上的柄脚74与槽76接合，滚子保持架54包括与电枢板72中的槽接合的突出物。 [0054] 驱动线圈组件70连接到电子控制系统，例如信号处理器或手动激活电气系统，用于控制线圈的通电。其它类型的控制系统也可以用在本发明中。(电子控制系统在图1中由标记78大体上标识并在下面更下面更详细地描述) [0055] 所述第二转位装置包括反向驱动线圈组件80，其优选地在毂60径向向外但驱动线圈组件70径向向内的位置附着到盖32上。反向驱动线圈组件80优选类似于驱动器线圈组件70而且在形状上为其中心轴线与滚子保持架54的旋转轴线重合的环形。反向驱动线圈组件 80优选粘结或以其它方式附着到盖32上。 [0056] 第二电枢板82位于反向驱动线圈组件80与滚子保持架54之间。第二电枢板82在形状上优选为环形并且在线圈未通电时可相对于反向驱动线圈组件80自由旋转。第二电枢板82包括至少一个而且优选为多个从第二电枢板82向滚子保持架54伸出的柄脚或指状物84。 柄脚与滚子保持架54中形成槽76接合。当柄脚84与槽76接合时，第二电枢板82与滚子保持架54接合。因此，当反向驱动线圈组件80没有通电时，第二电枢板82与滚子保持架54一起相对离合器壳体46旋转。第二电枢板82优选由钢材料制成。与第一电枢板72一样，第二电枢板 82可以以其它方式接合到滚子保持架54。例如，尽管上面已经将第二电枢板72作为独立于滚子保持架54的组件描述，但是也可以预期的是，第二电枢板可以附着到滚子保持架54上、形成在滚子保持架54上或与滚子保持架54接合从而与滚子保持架54组合旋转。替代地，第二电枢板72可以永久地或可拆卸地附着到滚子保持架54上，或者可以仅仅是滚子保持架54上的表面。还可以预期的是，可以在本发明中使用单一的电枢板，其具有安装在一个共同的盖或壳体上的两个独立的受控线圈组件。还可以预期的是，两个电枢板可以带有驱动特征(多个)，但只有一个电枢板与滚子保持架相互作用。 [0057] 一毂盘86定位在反向驱动线圈组件80与第二电枢板82之间。毂盘86与毂60接合，具体地，毂盘86在形状上是环形的并且在一个较佳实施例中包括围绕内径的齿88，其与形成在毂60的外表面桑的花键90接合。这样，毂盘86被配置为与毂60组合旋转。其它机构可以用来将毂盘86接合到毂60。毂盘86的上部被定位为邻近于反向驱动线圈组件80和第二电枢板82。 [0058] 当反向驱动线圈组件80被通电时，反向驱动线圈组件80、毂盘86和第二电枢板82之间产生将毂盘86和第二电枢板82吸引到反向驱动线圈组件80的电磁场。由于毂盘86联结到毂，反向驱动线圈组件的激活将第二电枢板82磁性保持到毂上从而促使它想与毂一起旋转。由于第二电枢板82通过柄脚84与滚子保持架54接合，第二电枢板82的磁性接合促使滚子保持架54在毂60旋转时相对于离合器壳体46前进。反向驱动线圈组件80还连接到电子控制系统78。 [0059] 尽管第一和第二转位系统在上面被描述为包括线圈组件，但也可以预期的是，也可以使用其它的电子受控组件。例如，电受控螺线管可以用来促使转位。在本实施例中，螺线管将由电子控制系统激活以促使柱塞接合电枢板、毂、和/或滚子保持架上的表面以产生用于将滚子保持架拖曳到它的被转位的位置的必要的摩擦接触。其它的系统，例如液压和气动促动器可以用来代替线圈并且由电子控制系统类似地控制。本领域的技术人员，根据在本说明书中提供的教导，将很容易地能够将这样的系统实施到所示的离合器系统。 [0060] 上面的转位系统被配置为当需要某一操作状态(四轮驱动或发动机制动)时在预定的方向上相对于离合器壳体移动滚子保持架54。当这些状态被不再需要，系统包括一弹簧组件，例如用于将滚子保持架54偏置回到其中间位置的扭转弹簧组件92。扭转弹簧组件92包括一个弹簧保持器适配器94，如下面将讨论的，其提供扭转弹簧96与第一电枢板72之间的连接。然而，如将变得明显的，适配器94可以替代地连接到第二电枢板82。适配器94是绕离合器壳体46的外表面布置的环形的环。适配器94的一侧被定位为邻近于第一电枢板72的一部分。在一个实施例中，适配器94具有至少一个更优选为多个突出的凸耳或突片98，其延伸出适配器94的面向第一电枢板72的侧面。凸耳98与形成在第一电枢板72上的凹口100配合。这显示在图8-11中。适配器94与电枢板72的配合提供适配器94与滚子保持架54(其通过突片74与电枢板接合)之间的连接。 [0061] 适配器94包括适配器销102(图3)，其突伸出适配器94的与电枢板72相对的侧面。 [0062] 扭转弹簧96在形状上大体上是圆形的，其端部重叠。弹簧96也绕离合器壳体46的外表面布置并邻近于适配器94。扭转弹簧96被设计用来将滚子保持架54偏置到它的中间位置(滚子位于凸轮表面中心)。扭转弹簧96的重叠端部各自包括一个臂104，其与它从弹簧延伸的位置大致成直角地延伸。扭转弹簧的端部重叠使得扭转弹簧96上的臂104延伸经过彼此限定一间隙106。离合器销108从离合器壳体46向外延伸并且被捕获在间隙106中，伴随臂104位于离合器销108的两侧。臂104也位于被定位为邻近于离合器销108的适配器销102的两侧。参见图12A-12B。因此，适配器94起到将扭转弹簧96保持在离合器壳体46上的作用。 [0063] 当第一转位装置被通电时，它阻碍电枢板72的旋转，从而阻碍滚子保持架54和适配器94。这导致适配器销102移动一个弹簧臂104A远离另一个弹簧臂104B(其由离合器销108保持静止)。参见图12B。该移动促使扭转弹簧96在扭转弹簧的弹簧力作用于适配器销 102的点偏转以朝向离合器销108和滚子保持器的中间位置将它偏置回来。 [0064] 扭转弹簧的结合提供了更严格的公差并提供了用于将滚子保持架54返回到它的中间位置的可靠机构，防止了凸轮表面与毂之间的滚子的不需要的楔入。扭转弹簧96还防止了在一些设计中可能发生的过早接合。此外，扭转弹簧96的使用减少了对设计用来将滚子保持架偏置到中间位置的滚子弹簧的需要。因此，滚子弹簧的使用寿命被增加。其它类型的弹簧组件也可以用在本发明中。例如，一个或多个弹簧可以安装在滚子保持架与离合器壳体之间(弹簧的一端在壳体上而另一端在滚子保持架上)，用于将滚子保持架从被转位的位置偏置到它的中间位置。可以使用两个弹簧，各自在相对的位置偏置滚子保持架。在本实施例中，弹簧适配器是不需要的。如果使用弹簧适配器，弹簧可以安装在适配器与滚子保持架之间。 [0065] 现在将讨论双向超速离合器的操作。在常态操作下(两轮驱动模式)，电子控制系统78不发送对线圈组件通电的任何信号。因此，该车辆由主驱动轴14和主从动轴18、20推进。次驱动轴24旋转小齿轮输入轴38，其驱动环形齿轮44。环形齿轮44旋转差速器箱34内的离合器壳体46。由于线圈未通电，扭转弹簧组件92将滚子保持架54保持在相对的中间或未接合位置(非激活位置)。这个位置最佳地示出在图5A中。在此位置，滚子56没有楔入毂与离合器壳体46的凸轮表面的锥形部分之间，因此，离合器壳体46与毂60、62之间没有驱动接合。相反，滚子56和滚子保持架54随着离合器壳体46旋转，独立于毂。在这种操作模式下，次从动轴26、28不驱动轮，恰恰相反，由轮30驱动。 [0066] 当需要操作车辆使得在需要时四轮驱动是可用的(四轮驱动能力模式或按需)，电子控制系统78被激活。优选地，所述激活通过手动促动车辆控制台上的按钮提供，尽管如果需要，该系统可以被自动激活。电子控制系统78发送信号以对第一或驱动线圈组件70通电。(第二线圈80在次操作模式中不通电)。如上面所讨论的，驱动线圈组件70的通电在驱动线圈组件70与第一电枢板72之间创建电磁场，其转位滚子保持架54，从而将滚子安置在当需要时楔入的位置。参见图5B。应当清楚的是，如果用其它的电子受控组件替代线圈组件，电子控制系统将以适当的方式控制它们。滚子56定位为靠近但未楔入凸轮表面的锥形部分与毂60、62之间。相反，次驱动轴24与次从动轴26、28之间的旋转速度的差将滚子56保持在超速模式。这样，车辆继续以两轮驱动运行(即，由主驱动轴14驱动)。 [0067] 当由主驱动轴14驱动的轮22开始打滑，次驱动轴24和输出轴26、28的旋转速度现对鱼地面开始均衡(假设输出轴26、28被配置动力不足)，因为地面速度控制四轮驱动和超速接合。因此，离合器壳体46开始比输出轴26、28和毂60、62旋转得快。这些组件之间的相对速度的这种变化促使滚子56楔入毂与凸轮表面的锥形部分之间(如图5C中所示)。其结果，扭矩从离合器壳体46被传递到毂而且车辆现在以四轮驱动运行(即，主从动轴18、20和次从动轴26、28驱动轮22、30)。驱动系统将停留在四轮驱动直到主驱动轴14上的轮22停止打滑，此时输出轴26、28再次超过离合器壳体46而且滚子56脱离接合。本发明使次从动轴在需要时接合和脱离接合的能力允许系统在向前和向后方向上提供即时四轮驱动能力。 [0068] 根据本发明的双向超速离合器10的另一个特征是，即使在车辆以四轮驱动能力模式运行时，也就是在扭矩被传递到次从动轴26、28时，当需要时滚子56组能够从离合器壳体46脱离接合(超速)，例如当车辆进入转弯而且一个次从动轴26上的轮以不同于另一个次从动轴28上的轮的速度旋转。因此，超速离合器10为驱动系统提供在转弯中没有牵引损失的开放式差速器的优点，以及在四轮驱动时锁止式差速器的优点。 [0069] 本发明还提供在驾驶车辆下陡坡时使用的发动机制动能力(反向驱动模式)。在反向驱动模式中，次从动轴26、28与次驱动轴24接合并且实际上驱动次驱动轴24。这是重要的，因为当车辆正在向前方向上下陡坡时，前轮通常具有比当后轮更好的牵引。本发明利用该发现的优点并使前轮(通过次从动轴26、28)接合次驱动轴24(经由离合器壳体46和小齿轮输入轴38)，使得前轮控制次驱动轴24的旋转。这产生发动机制动，从而有助于使车辆减速。 [0070] 反向驱动模式优选地由其是电子控制系统78的一部分的节气门位置传感器控制。节气门位置传感器被设计成使得，当离合器组件处于它的驱动状态，车辆在节气门被压下时将处于四轮驱动。当节气门被释放而且车辆开始减速时，电磁反向驱动线圈组件被自动通电(而且优选地电磁四轮驱动线圈组件被断电)将离合器组件置于反向驱动模式。可以预期的是，本领域的技术人员可以在需要反向驱动时使用其它手段，例如牵引传感器来感测，然后在需要反向驱动时发送信号到电子控制系统78。替代地，电磁反向驱动线圈组件可以由车辆的操作者手动接合，通过按压车辆控制台上的按钮，其发送信号到电子控制系统78以对反向驱动线圈组件80通电。(优选地，驱动线圈组件70在该模式中未通电)。这产生促使第二电枢板82与毂盘86磁接合的磁场。由于从动轴26、28比离合器壳体46旋转得快，这促使滚子保持架54相对于壳体46前进。这导致滚子56被楔入毂与离合器壳体46上的凸轮表面的锥形部分之间(如图5D中所示)。这样，次从动轴26、28上的轮30被直接连接到次驱动轴24并成为齿轮箱的输入，将整个整个齿轮链锁定在一起。在这种模式中，两个前轮均被接合，但不同于锁定的前驱动，前内侧轮被允许在转弯中降速，从而允许两个输出毂之间的速度差异。 [0071] 当在反向驱动模式中时，当车辆不再下山时，从动轴26、28的速度将下降到低于离合器壳体46的速度。由于反向驱动线圈组件仍然被通电，它将(结合扭转弹簧96的偏置)朝向滚子保持架54的中间位置拖曳它，但不限于停留在中间位置。系统的配置还允许反向驱动模式中的降速。也就是说，如果一个轮小于地面速度旋转，所述滚子保持架54的前进允许滚子脱离接合以便允许较慢的车轮不驱动系统。根据本发明的超速离合器的独特结构允许其被用在有或没有动力转向的车辆中。尽管动力转向在包括双方向超速离合器的驱动系统中提供优点，但它不是必须的。 [0072] 控制系统优选地被配置为在第二转位系统被激活时关闭(停用)第一转位系统，以防止这两个转位系统相互冲突。然而，在所有的应用中，这不是必需的，例如，如果第二转位系统提供比第一转位系统明显高的拖曳力。 [0073] 尽管已经描述了本发明的一个优选实施方式具有作为滚子保持架调整装置的线圈和电枢板，但如上面所讨论的，本领域的技术人员，根据本文中提供的教导，将会了解如何修改本发明以结合其它的电受控组件，例如机械的、电的、液压的或者气动的装置，代替线圈和/或电枢板作为转位装置的组件。 [0074] 从上面的描述应该明显的是，本发明提供了一种创新的双向超速离合器组件，其在可切换四轮驱动系统(即，根据需要能够从两轮驱动系统切换到四轮驱动系统的系统)中是有用的。 [0075] 还可以预期的是，凸轮表面不需要形成在离合器壳体上，而是可以形成在竞赛者上。另外，上面所述的滚子离合器可以容易地被修改以使用楔块代替滚子。根据上面的教导，本领域的技术人员可以容易地进行这些替换。 [0076] 另外，本发明适用于控制其它组件中的驱动或从动轴。例如，在传动装置中，本发明可以用来控制扭矩传递(打开和关闭)前或后驱动轴。本发明也可以被用来作为一个4x4断开器并仍然具有发动机制动能力。在此设置中，系统将仅需要具有第二电枢板和毂盘的第二转位系统，而不需要第一转位系统。类似地，如果本发明被用作主驱动系统，其中，扭矩被连续驱动到主驱动轴，本发明可以用在第一转位系统内。 [0077] 如本文中所用的，术语“接合”是指通过一种或多个组件的直接物理接合以及操作性接合两者。 [0078] 虽然相对于示范性实施例描述和图示了本发明，但领域的技术人员应该理解的是，可以对其作出前述的和各种其它的改变、省略和添加，而不脱离本发明的精神和范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈