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CN102083648A - 电动液压差速器锁 - Google Patents

电动液压差速器锁 Download PDF

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CN102083648A
CN102083648A CN2008801302571A CN200880130257A CN102083648A CN 102083648 A CN102083648 A CN 102083648A CN 2008801302571 A CN2008801302571 A CN 2008801302571A CN 200880130257 A CN200880130257 A CN 200880130257A CN 102083648 A CN102083648 A CN 102083648A
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布赖恩·丹尼尔·杜平
查德·格雷戈里·范登伯格
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Deere and Co
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Abstract

一种差速器锁定装置(10)，包括具有与一对车轴(30，32)同轴的差速器壳体(13)的差速器(12)。差速器壳体(13)包括用花键连接到此对车轴(30，32)的一对侧齿轮(26，28)以及与侧齿轮(26，28)啮合的多个小齿轮(22)。用花键连接到一个车轴(30)的锁定轴环(44)可以在解锁位置和锁定位置之间滑动。液压活塞(54)将压力施加到锁定轴环(44)，以将锁定轴环(44)致动到锁定位置，其中，锁定轴环(44)上的齿(46)与差速器壳体(14)上对应齿(50)啮合，由此固定差速器壳体(14)以与锁定轴环(44)以及由此与侧齿轮(26，28)一起旋转。这样得到的差速器锁定装置紧凑且可以快速接合或松开。

Description

电动液压差速器锁
技术领域
本发明一般涉及车辆差速器的差速锁。具体而言，本发明涉及用于致动差速锁的机构。
背景技术
在车辆中通常设置有差速器，以允许转弯时在车辆两侧的从动车轮之间提供速度差。为此目的使用差速器的一个问题是，如果连接到差速器的车轮中的一个车轮失去牵引，则两个车轮的驱动都失效。因此，可能在一个车轮上失去牵引的车辆(例如，越野车)差速器通常设置有差速锁，以有选择性地防止差速器的部件的相对旋转。
虽然存在多种类型的差速锁，但是比较普通的一种是液压致动的离合器，当致动时，离合器防止差速器的壳体与差速器的侧齿轮中的一个之间的相对旋转。一般的离合器包括许多分离器板和离合器摩擦片。此外，这样的离合器通常由与差速器一起旋转的液压活塞致动。这种结构的缺点是，在液压系统中供油以移动活塞的某些地方需要旋转密封件。这种旋转密封件几乎总是固有地漏油，并且他们一般具有比许多越野车和工作车(例如，拖拉机、推土机等)所需的压力低很多的压力极限(约2700-4100kPa)，越野车和工作车具有约15,500kPa的一般系统压力。这意味着必须设置减压阀，以供应液压流体来操作差速锁。
有鉴于此，显然存在对更有效、低成本以及紧凑的差速锁定装置的需求。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种经济并紧凑的差速器锁定装置，该差速器锁定装置将所述车辆的差速器输出锁定，以使得左右车轴均等。这样的差速锁定装置包括可旋转地安装在差速器箱内的差速器。该差速器包括差速器壳体，与左右车轴同轴，左右车轴延伸穿过差速器壳体并且可以绕一旋转轴旋转。一对侧齿轮布置在差速器壳体内。每个侧齿轮用花键连接到第一和第二车轴。多个小齿轮与此对侧齿轮啮合。锁定轴环用花键连接到车轴，并且可以沿车轴在解锁位置和锁定位置之间滑动。在解锁位置，锁定轴环与差速器壳体不接合。在锁定位置，锁定轴环与差速器壳体接合并且由此固定差速器壳体用以与锁定轴环一起旋转。液压活塞通过沿着旋转轴将压力施加到锁定轴环而将锁定轴环致动到锁定位置。
在一个实施例中，锁定轴环和侧齿轮被类似地用花键连接到车轴。因此，当锁定轴环与差速器壳体接合并且固定差速器壳体用以与锁定轴环一起旋转时，锁定轴环由此固定差速器壳体用以与侧齿轮一起旋转，将相等的输出提供到两个车轴。
在另一个实施例中，形成于活塞和差速器壳体之间的液压室经由形成于差速器壳体13内的液压流体通道接收来自加压流体源的液压流体。此流体驱动活塞，以将锁定轴环致动到锁定位置。
在又一个实施例中，偏置弹簧绕一个车轴同轴地布置在一个侧齿轮和锁定轴环之间。偏置弹簧将锁定轴环远离差速器壳体偏置到解锁位置。在操作期间，液压流体沿第一方向推压活塞，活塞致动锁定轴环以压缩弹簧并且锁定轴环移动到锁定位置。当液压流体压力从活塞释放时，偏置弹簧将锁定轴环回复到解锁位置，并且由此沿第二方向移动活塞。
在又一个实施例中，锁定轴环包括多个齿，用于当锁定轴环位于锁定位置时与差速器壳体的对应的多个齿啮合。
从这里提供的说明书中可以明确进一步的应用性区域。应当理解，说明书和具体事例仅用于说明的目的，而不应用于限制本发明的范围。
附图说明
图1是根据本发明实施例的差速锁定装置的部分分解透视图；
图2a是大致沿图1中轴A所取的差速锁定装置的剖视图，其图示处于松开位置的差速锁定装置；
图2b是图2a的差速锁定装置的部分侧视图；
图3a是大致沿图1中轴A所取的差速锁定装置的剖视图，其图示处于接合位置的差速锁定装置；以及
图3b是图3a的差速锁定装置的部分侧视图。
具体实施方式
下面说明书在本质上仅是示例性的，不能用于限制本发明或其应用或使用。应该理解，在整个说明书和附图中，对应的标号表示相似或对应的部件和特征。
参考附图，图1-3b图示根据本发明的差速锁定装置10的一部分。差速锁定装置10包括用公知方式可旋转地安装在差压器壳体13内的差压器12。环形齿轮18将扭矩输入传递到差速器12，由此驱动差速器12，差速器12接着驱动一对延伸穿过差速器12的差速器壳体14的车轴30和32。车轴30和32接着驱动性地与车轮(未示出)耦合。环形齿轮通过任何适当装置，诸如多个螺栓20，安装到差速器壳体14的凸缘15，使得差速器壳体14和环形齿轮18一起旋转。
差速器壳体限定齿轮室16。布置在齿轮室16内的是差速齿轮组，差速齿轮组包括多个输入小齿轮22，其可旋转地安装在输入小齿轮轴24上。一般地，小齿轮轴24通过一些适当装置(诸如，锁定销)相对于差速器壳体12固定。小齿轮22包括差速齿轮组的输入齿轮，并且与包括差速齿轮组的输出齿轮的一对侧齿轮26和28啮合。侧齿轮26和28用花键分别连接到车轴30和32，并且因此可以与车轴30和32一起旋转。一对推力轴承33和35分别设置在差速器壳体12和侧齿轮26和28之间，以允许其间的相对旋转。差速器壳体12包括环形轮毂部分34和36，其上可以安装用于为差速壳体12相对于差速器箱14提供旋转支撑的一对轴承组38和40。轴承38和40优选为滚珠轴承，其不需要预载，并且因此在左侧沿轴向无约束。因此，仅仅与和两侧衬套相对的轴承40相邻的一侧衬套42通常用于支撑圆锥滚子轴承。
动力从小齿轮22传输到差速器壳体14，并且经由侧齿轮26和28传输到车轴30和32。侧齿轮26和28始终与小齿轮22啮合。当车辆沿直路驱动时，环形齿轮18、差速器壳体14和小齿轮22都作为一个单元旋转，以将动力经由侧齿轮26和28传输到车轴30和32。小齿轮22与侧齿轮26和28之间不存在相对运动，因此左右车轴30和32之间不产生差速。
在一定操作条件下，诸如当车辆转向或轮胎尺寸存在稍微差别时，侧齿轮26和28之间可以产生一定量的差别动作。在侧齿轮26和28的速度之间的预定差速之上时，期望防止差速器壳体14与侧齿轮26和28之间的相对旋转，以防止过量的差别动作。还可以是当期望锁定差速器12的操作条件以防止任何差别动作。
为了防止差别动作，差速锁定装置10设置有环形锁定轴环44，该锁定轴环44用花键连接到车轴30，因此可以与车轴30一起旋转。因此，固定锁定轴环44，以与侧齿轮26一起旋转，侧齿轮26类似地用花键连接到车轴30。与包括多个分离器板和离合器摩擦片的离合器组合件不同，锁定轴环44包括更简单、更少部件的更紧凑设计。优选地，锁定轴环44是具有至少一个或多个齿46的牙嵌式离合器。锁定轴环44可以沿车轴30在其与差速器壳体14不接合的解锁位置(图2a和2b中所示的)和其与差速器壳体14接合、锁住差速器12并使得车轴30和32以相同速度旋转的锁定位置(图3a和3b所示的)之间滑动。弹簧46将锁定轴环44偏置成远离差速器壳体14。弹簧46是同轴地绕车轴30布置在锁定轴环44和侧齿轮26之间的螺旋压缩弹簧。
差速锁定装置10还设置有用于致动锁定轴环44的非旋转活塞54。活塞54优选地是环形，以围绕环形锁定轴环44均匀地分布致动压力。活塞54绕车轴30布置，并且包括非旋转密封件56，非旋转密封件56在活塞54和差速器箱13之间延伸以在其间形成液压室58。液压流体可以经由连接到加压流体源(未示出)的供应通道60提供到此室。设置暗销或防旋转销62，其防止活塞54在差速器箱13内旋转。推力轴承64设置在活塞54和锁定轴环44之间，以将压力从活塞54传递到锁定轴环44同时允许其间的相对旋转。推力轴承64优选地是滚针轴承、止推垫圈或任何其他适当轴承的形式。
在操作中，当必须致动差速锁定装置10时，液压流体经由通道60提供到室58。液压流体沿第一方向(图2a中向右)推压活塞60沿第一方向经由推力轴承64推压锁定轴环44。此压力使得锁定轴环44沿车轴30滑动到锁定位置，压迫弹簧48并与差速器壳体14接合。锁定轴环齿46与差速器壳体齿50啮合，差速器壳体齿50接着锁定差速器壳体14，以与锁定轴环44一起旋转。因为锁定轴环44用花键连接到车轴30，锁定轴环44与差速器壳体14的接合有效地将差速器壳体14锁定到车轴30和32，由此将差速器壳体14固定以与侧齿轮26和28一起旋转。
在室58中的压力释放的情况下，齿46和50松开，并且差速器壳体14从车轴30和32解锁。偏置弹簧48将锁定轴环44回复到解锁位置，再次允许差速器壳体14与侧齿轮26和28之间的相对旋转。
根据专利法的相关规定，已经以被认为是代表本发明的优选实施例描述本发明。但是，应当注意，本发明可以用具体图示和描述之外的方式实现。

Claims (12)

1.一种差速器锁定装置，包括：
一差速器箱；
一差速器壳体，其可旋转地安装在所述差速器箱内，并且与延伸穿过所述差速器壳体可绕一旋转轴旋转的第一和第二车轴共轴；
布置在所述差速器壳体内的第一和第二侧齿轮，所述第一和第二侧齿轮分别用花键连接到所述第一和第二车轴；
多个小齿轮，其与所述第一和第二侧齿轮啮合；
一锁定轴环，其用花键连接到所述第一车轴，并且可以在一第一位置与一第二位置之间滑动，其中在所述第一位置所述锁定轴环与所述差速器壳体松开，在所述第二位置所述锁定轴环与所述差速器壳体接合并由此固定所述差速器以与所述锁定轴环一起旋转；以及
一液压活塞，其通过沿所述旋转轴供应压力而选择性地将所述锁定轴环致动到所述第二位置。
2.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，还包括一推力轴承，其布置在所述活塞和所述锁定轴环之间，其中，所述活塞直接将压力施加到所述推力轴承，并且所述推力轴承直接将压力施加到所述锁定轴环。
3.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，还包括一液压室，其用于经由一液压流体通道接收来自一加压流体源的液压流体，其中所述液压室设置在所述活塞与所述差速器壳体之间，并且其中所述液压流体致动所述活塞。
4.根据权利要求3所述的差速器锁定装置，其中所述活塞是一环状活塞，其包括形成于所述活塞的外表面中的一对环形槽，其中，所述一对环形槽接收一对密封件，所述密封件在所述活塞的所述外表面和所述差速器箱之间延伸，所述液压室限定在所述活塞、所述差速器箱和所述密封件之间。
5.根据权利要求3所述的差速器锁定装置，其中所述液压室内的所述液压流体提供压力，该压力推压所述活塞并由此将所述锁定轴环致动到所述第二位置。
6.根据权利要求5所述的差速锁定装置，还包括一偏置弹簧，其将所述锁定轴环偏置远离所述差速器壳体到所述第一位置，其中，所述液压流体沿一第一方向推压所述活塞并且致动所述锁定轴环，以压缩所述弹簧并且由此移动到所述第二位置，其中，所述液压流体压力从所述活塞释放并且所述偏置弹簧将所述锁定轴环回复到所述第一位置并且由此沿第二方向移动所述活塞。
7.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，还包括一偏置弹簧，其将所述锁定轴环偏置远离所述差速器壳体到所述第一位置。
8.根据权利要求7所述的差速器锁定装置，其中，所述弹簧是一压缩弹簧，其绕所述第一车轴同轴布置在所述第一侧齿轮和所述锁定轴环之间。
9.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，其中，所述锁定轴环包括多个齿，用于当所述锁定轴环位于所述第二位置时与所述差速器壳体的对应的多个齿啮合。
10.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，其中，所述锁定轴环和所述第一侧齿轮用花键连接到所述第一车轴，以及所述第二侧齿轮用花键连接到所述第二车轴，使得当所述锁定轴环与所述差速器壳体接合并且固定所述差速器壳体以与所述锁定轴环一起旋转时，所述差速器壳体由此被固定，以与所述第一和第二侧齿轮一起旋转。
11.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，还包括至少一个小齿轮轴，其横穿所述旋转轴延伸穿过所述差速器壳体，其中，所述小齿轮轴由一旋转动力源驱动，其中，所述小齿轮承载在所述小齿轮轴上并且可以与其一起旋转，其中，所述小齿轮将旋转动力从所述差速器壳体传递到所述第一和第二侧齿轮。
12.根据权利要求1所述的差速器锁定装置，还包括一防旋转销，其连接到所述活塞，以防止所述活塞绕所述第一车轴旋转。
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