专利名称：具有改进的液压端口连接路径设计的液压联接器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及液压联接器，并且更具体地涉及具有改进的液压端口连接路径设计的液压联接器。
背景技术：
液压联接器是众所周知的用于车辆传动系中的设备。通常，液压联接器被可操作地支承在壳体内并与液压流体源流体连通。这些设备运作以绕旋转轴线联接一对旋转部件，例如驱动轴或车轴半轴。因此，液压联接器已用作可操作地联接车辆的前后车轴的分动箱的一部分、用在用于联接车轴半轴的限滑锁止差速器中、以及其他本领域中众所周知的应用。虽然现有技术中公知的液压联接器一般针对它们的预期用途工作，但仍存在某些·缺陷。例如，液压联接器通常使用加压流体源来致动联接部件，以将相关的旋转轴联接在一起。然而，当不希望轴的联接时，系统中仍可能保留了残余背压，这导致通过联接器的阻滞增加并且当液压联接器在开离状态下操作时会增加噪音、振动和不平稳性(NVH)。另外，本领域中仍需要减少液压联接器所需的封装空间并简化用于这些应用的设备的总体设计。
发明内容
本发明通过一种用于包括一对旋转部件的车辆传动系中的液压联接器来克服现有技术中的缺点。该液压联接器包括可操作地支承一对旋转部件的外壳。联接机构被支承在外壳中并且能够操作以选择性地将所述一对旋转部件联接在一起。活塞在第一位置与第二位置之间被可移动地支承在外壳中，由此限定一可膨胀的腔室。泵可操作以响应于所述一对旋转部件之间的差动而提供加压流体源。所述泵具有一在背离所述活塞的方向上的出口。内部通路提供泵的出口与可膨胀腔室之间的流体连通。另外，本发明的液压联接器包括具有打开位置和关闭位置的控制阀，在所述打开位置，加压流体被引向集槽(sump)，在所述关闭位置，加压流体被引导到可膨胀腔室，以使活塞移动至其第二位置，从而致动联接机构以将旋转部件联接在一起。以此方式并且如下文更详细所述，本发明采用了改进的端口连接(porting)策略，其减小了背压离合器扭矩、从而减少了当液压联接器在其开离状态下操作时通过液压联接器的损失。类似地，本发明减少了当液压联接器在开离状态下操作时的NVH。此外，本发明的液压联接器减少了系统所需的封装空间并且简化了设备的总体设计，如下文将更详细所述。
本发明的其他目的、特征和优点将易于理解，因为在阅读随后结合附图的描述后它们变得更好理解，在附图中图I是本发明的液压联接器的侧视截面图2是穿过本发明的液压联接器中采用的泵的剖视图；图3是图I所示的液压联接器的放大局部截面图，示出了联接机构和当联接机构在其开离状态下操作时的流体路径；图4是本发明的液压联接器的侧视截面图，示出了位于其闭合位置的液压联接器；图5是图4所示的液压联接器的放大侧视截面图，示出了联接机构和当联接机构位于其闭合位置时的流体路径。
具体实施例方式在图I中总体上以10示出用于车辆传动系中的液压联接器的典型示例，其中在全部附图中使用同样的标号来标出同样的结构。本领域的普通技术人员应理解，液压联接器可用作可操作地联接车辆的前后车轴的分动箱的一部分；作为用来联接车轴半轴的限滑或锁止差速器的一部分；以及其他本领域中公知的在车辆传动系中的应用。因此，本领域的普通技术人员从以下描述应理解，附图的目的是图示本发明的一个示例，而并非意在限制本发明。如上所述，液压联接器10用于包括一对旋转部件12、14的车辆传动系中。为此并且如图I和4中最佳所示，液压联接器由总体上以16表示的扭矩输入部件通过车辆发动机可旋转地驱动，并且操作以驱动分别实施为绕旋转轴线A旋转的一对旋转部件的一对车轴半轴12和14。该液压联接器包括用虚线以18表示的壳体，该壳体通常容纳液压流体并具有合适的未示出的密封件，旋转部件12、14和扭矩输入部件16穿过所述密封件突出。在文中说明的典型示例中，液压联接器包括被支承在壳体18内的总体上以15表示的差速器。在文中说明的实施例中，由扭矩输入部件16驱动的车轴半轴12和14可被选择性地联接在一起，如下文将更详细所述。为此，液压联接器10还包括可操作地支承一对旋转部件12、14的总体上以20表示的外壳20。外壳20被支承在壳体18中。总体上以22表示的联接机构被支承在外壳20中并且可操作以选择性地将一对旋转部件12、14联接在一起。活塞24在第一位置与第二位置之间被可移动地支承在外壳20中，使得二者之间限定有一可膨胀腔室26。在图I和4中总体上以28表示的泵可操作以响应于成对旋转部件12、14之间的差动而提供加压流体源。下文将更详细地描述各个构件。更具体地，并且如文中说明的典型实施例所示，外壳20由扭矩输入部件16可旋转地驱动，使得扭矩经壳体18和外壳20传输至成对的旋转部件12、14。为此，扭矩输入部件16包括驱动轴30和小齿轮32。齿圈34安装在外壳20上，与小齿轮32成啮合关系。外壳20包括具有开口端38的齿轮箱36、以及可操作地安装在齿轮箱36上以封闭开口端38的总体上以40表示的端盖。在文中说明的实施例中，端盖40也可能被称为“左手箱”。该构件由于它如这些图所示安装在齿轮箱36的左手侧的事实而得名。然而，本领域的普通技术人员应理解，这些视图是相对的，并且“左手箱”在从不同视角观察时可易于被视为“右手箱”。因此，对如文中所用的“左手”的说法仅为了描述的目的而非加以限制。总体上以42表示的气室壳体(plenum housing)被不可旋转地支承在左手箱40上。为此并且如图3和5最佳所示，气室壳体42采用接合于气室壳体42与左手箱40的毂48之间的多个密封件44、46。齿轮箱36和左手箱40两者分别包括毂48、50。各个旋转部件12、14被支承成在齿轮箱36或左手箱40的毂48、50中旋转。差动机构15包括一对安装成在外壳20中随一对旋转部件12、14中的相应一者旋转的侧齿轮52、54。十字销56被固定地安装在齿轮箱36上以随其旋转。一对小齿轮58安装成随十字销56旋转并与一对侧齿轮52、54中的每一者成啮合关系。因此，该差动机构用于允许旋转部件12、14以不同的速度旋转。联接机构22包括一离合器组件60，该离合器组件60具有图I和3所示的开离位置以及图4和5所示的闭合位置，在所述开离位置，侧齿轮52、54可以不同速度旋转，在所述闭合位置，液压联接器10被锁止，使得侧齿轮52、54以基本相同的速度旋转。更具体地，如图3和5最佳所示，离合器组件60包括与齿轮箱36的内径64花键连接的多个环形板62和与一对侧齿轮52、54中的一者52的外径68花键连接的多个环形摩擦片66。环形板62交错设置在环形摩擦片66之间。然而，本领域的普通技术人员应理 解，环形摩擦片66可被支承成由侧齿轮52、54中的任一者或两者旋转。多个环形板62和环形摩擦片66交错设置在彼此之间，并且用于当离合器组件60如例如图3所示位于其开离位置时以基本不接触的关系相互旋转经过。然而，本领域的普通技术人员应理解，如文中所用的术语“不接触的关系”是相对的而非意在表示当离合器组件60处于开离状态时板和摩擦片66绝对不进行接触。环形板62和摩擦片66也可相对于彼此轴向地移动而摩擦接合，由此当离合器组件60如图4和5所示位于其闭合位置时减少环形板62与片66之间的相对旋转。因此，当离合器组件60位于其闭合位置时，侧齿轮52、54以及旋转部件12、14一起旋转。本发明的液压联接器10还包括在泵28与活塞24之间被支承在外壳20中的活塞板68。可膨胀腔室26限定在活塞板68与活塞24之间。活塞24包括分别位于活塞的内周和外周处的密封件69、71。密封件69、71与形成在活塞板68上的下环形唇部73和上环形唇部75接合。环形唇部73、75相对于彼此成间隔平行关系地轴向延伸。活塞24以及环形唇部73和75连同活塞板68的本体一起配合以限定可膨胀腔室26。活塞24可响应于可膨胀腔室26中的加压流体所形成的偏压而从其第一位置移动到第二位置，在所述第一位置，离合器组件60如图I和3所示位于其开离位置，在所述第二位置，活塞24使离合器组件60如图4和5所示移动到其闭合位置，使得侧齿轮52、54以及旋转部件12、14 一起旋转。如图2最佳所示，本发明的一个实施例中采用的泵28可采取摆线泵的形式。摆线泵包括可旋转地连接到一对旋转部件12、14中的一者12并具有外齿72的叶轮70。泵28还包括内齿圈74，该内齿圈安装成相对于齿式叶轮70偏心地随外壳20旋转，并且包括数量比叶轮齿72多一个并与叶轮齿72成啮合关系的内齿76。这样，在齿轮箱36与齿式叶轮70之间相对旋转时，内齿圈74与叶轮70之间的相互作用提供了一泵送作用。当车轴半轴
12、14的转速存在差异时发生相对旋转。该相对旋转形成加压流体源。泵28具有一位于背离活塞24的方向上的出口 78。总体上以80表示的内通路提供泵28的出口 78与可膨胀腔室26之间的流体连通，如下文将更详细所述。液压联接器10还包括图I和4中总体上以82表示的控制阀，该控制阀控制加压流体从泵28流到集槽(未示出)或流向可膨胀腔室26和活塞24。在文中说明的实施例中，控制阀82安装在气室壳体42上。然而，本领域的普通技术人员应理解，控制阀82可安装在任何合适的位置。控制阀82具有打开位置和关闭位置，在所述打开位置，加压流体被引导到集槽，在所述关闭位置，加压流体被引导到可膨胀腔室26，以使活塞24移动到其第二位置，从而致动联接机构22将旋转部件12、14联接在一起。另外，并且再次参见图3和5，液压联接器10采用配置在泵28的出口 78与内通道80之间的总体上以84表示的止回阀。止回阀84可操作以从防止泵28的出口 78与内通道80之间的流体连通的关闭位置移动到提供泵28的出口 78与内通道80之间的流体连通的打开位置。在文中说明的典型示例中，止回阀84包括球体86和将球体86偏压到其关闭位置的弹簧88。止回阀84对由泵28产生的超过预定水平的流体压力作出响应，并且一旦达到该水平便打开。类似地，如图I和4最佳所示，在文中说明的典型示例中，控制阀82包括螺线管90和阀部件92，该阀部件可在加压流体被引导到集槽的打开位置与加压流体被引导通过内通道80并被引导到可膨胀腔室26的关闭位置之间移动。内通道80包括配置成与止回阀84的出口流体连通的通路94。通路94限定于左手箱40中、位于一单一平面中。另外，内通道80还包括类似于通路94限定在左手箱40中的通路98。另一个中间通路96提供通路94与98之间的流体连通。另一个通路99提供·通路98与延伸穿过内齿圈74的端口 100之间的流体连通。限定在活塞板68中的对准端口 102提供端口 100与可膨胀腔室26之间的流体连通。合适的O形环104、106配置在穿过摆线泵的内齿圈74形成的端口 100的任一端上。重要的是，限定在左手箱40中的各通路94、96、98和99全部在单一平面内延伸。更具体地，这些通路中的每一个都是直的。为了形成通路94、96、98和99而限定在左手箱中的任何开口都可例如在108、110和112处被堵塞。除这些通路外，内通道80还包括提供控制阀82与泵28的出口 78之间的流体连通的端口 114。在文中说明的实施例中，端口 114限定在气室壳体中并建立泵的出口 78与控制阀82之间的流体连通。因此，并且如上所述，控制阀82控制液压流体流过整个系统、并且能将不希望或不需要的加压流体引导到集槽或储器。另外，本领域的普通技术人员应理解，端口 114与其它通路一样限定在左手箱40中。然而，在以上描述的前提下，本领域的普通技术人员应理解，内通道80可采用任何合适的方式形成在左手箱40和气室壳体42中并且在要求保护的发明的范围内可包括任意数量的合适通路和端口。在其操作模式中，安装在液压联接器10上的旋转部件12、14之间的差动旋转导致泵28的致动，当电磁阀82关闭时，该致动对可膨胀腔室26进行加压并使活塞24移动至与离合器组件60接合。在该操作状态下并且如图5中的图示最佳所示，加压流体从泵出口 78流出，经过止回阀84，流经通路94、96、98和99，流经形成在摆线泵28的内齿圈74中的端口 100以及形成在活塞板68中的对准端口 102，并然后流入限定在活塞24与活塞板68之间的可膨胀腔室26。然而，重要的是注意，泵28的出口 78最初背对可膨胀腔室26和活塞24。这是本发明的一个重要特征，如下文将更详细所述。本领域的普通技术人员应理解，当诸如车轴半轴12、14之类的旋转部件之间存在差动旋转但该差动旋转低于诸如100RPM的预定水平时，通常不需要将旋转部件联接在一起。这例如发生在车辆转向时。在这些操作条件下，电磁控制阀82是打开的并且液压联接器在其开离模式中操作。然而，由于在这些情况下车轴半轴12、14之间存在通过差动齿轮组引发的差动旋转，泵28产生加压流体。当发生这种情况时，加压流体可流过止回阀84。由于泵28的出口 78定向成背离可膨胀腔室26、活塞24和离合器组件60，所以加压流体直接经端口 114流到集槽或储器(未示出)，如图3中通过箭头所示。在该操作状态下，加压流体永远不会被引导到腔室26或者永远不会使腔室26膨胀。因此，无残余压力作用在活塞24上并且无压力施加至离合器组件60。因此，本发明采用减少或基本消除背压离合器扭矩的端口连接路径，所述背压离合器扭矩否则常常存在于加压流体在其到达泵之前被传送通过可膨胀腔室并且会在离合器组件上不利地形成阻滞的现有技术中。另外，由于离合器组件60在这些状态下未被加压，所以本发明减少了当液压联接器在开离状态下操作时的NVH。类似地，由于止回阀84安装在左手箱40中，所以这减少了液压联接器所需的封装空间并简化了设备的总体设计。本发明的液压联接器还减少了成本，这是因为形成在左手箱40中的端口 94、96、98和99基本形成在单一平面中。更具体地，并且如上所述，各通路94、96、98和99基本是线性的并可容易地形成在左手箱40中。
已在前面的说明书中详细描述了本发明，并且相信在阅读并理解说明书后，本发明的各种变型和改型对于本领域的普通技术人员来说将变得明显。预期在所附权利要求的范围内，所有此类变型和改型被包括在本发明中。
权利要求
1.一种用于包括一对旋转部件的车辆传动系中的液压联接器，所述液压联接器包括 外壳，其可操作地支承所述一对旋转部件； 联接机构，其被支承在所述外壳中并且能够操作以选择性地将所述一对旋转部件联接在一起; 活塞，其在第一位置和第二位置之间被可移动地支承在所述外壳中以限定一可膨胀腔室; 泵，其能够操作以响应于所述一对旋转部件之间的差动而提供加压流体源，所述泵具有一在背离所述活塞的方向上的出口； 内通路，其提供所述泵的所述出口与所述可膨胀腔室之间的流体连通； 控制阀，其具有打开位置和关闭位置，在所述打开位置，加压流体被引导向集槽，在所述关闭位置，加压流体被引导到所述可膨胀腔室，以使得所述活塞移动到所述第二位置，从而致动所述联接机构以将所述旋转部件联接在一起。
2.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述液压联接器包括止回阀，所述止回阀配置在所述泵的所述出口与所述内通路之间、并且能够操作以从防止所述泵的所述出口与所述内通道之间的流体连通的关闭位置移动到提供所述泵的所述出口与所述内通道之间的流体连通的打开位置。
3.如权利要求2所述的液压联接器，其中，所述止回阀包括球体和将所述球体偏压至所述关闭位置的弹簧。
4.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述控制阀包括螺线管和阀部件，所述阀部件能够在其中加压流体被引导到集槽的打开位置与其中加压流体被引导通过所述内通道并被引导到所述可膨胀腔室的关闭位置之间移动。
5.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述外壳包括具有开口端的齿轮箱和能够操作地安装在所述齿轮箱上以封闭所述开口端的端盖，所述泵的所述出口限定在所述端盖中。
6.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述液压联接器还包括在所述泵与所述活塞之间被支承在所述外壳中的活塞板，所述可膨胀腔室限定在所述活塞板与所述活塞之间。
7.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述外壳以可旋转的方式联接到扭矩输入部件，从而使得扭矩经所述壳体传输至所述一对旋转部件。
8.如权利要求I所述的液压联接器，还包括在所述外壳中安装成随所述一对旋转部件中的相应一者旋转的一对侧齿轮，并且所述联接机构包括离合器组件，所述离合器组件具有其中所述侧齿轮能够以不同速度旋转的开离位置和其中所述液压联接器被锁止、从而使得所述侧齿轮以基本相同的速度旋转的闭合位置。
9.如权利要求8所述的液压联接器，其中，所述活塞能够响应于由所述可膨胀腔室中的加压流体形成的偏压而从第一位置移动到第二位置，在所述第一位置中，所述离合器位于其开离位置，在所述第二位置中，所述活塞使所述离合器组件移动到其闭合位置、从而使得所述侧齿轮一起旋转。
10.如权利要求9所述的液压联接器，其中，所述离合器组件包括与所述齿轮箱花键连接的多个环形板和与所述一对侧齿轮中的一者花键连接并交错设置在所述多个环形板之间的多个环形摩擦片，所述环形板和所述环形摩擦片作用，从而在所述离合器组件位于其开离位置时，所述环形板和所述环形摩擦片以基本不接触的关系旋转经过彼此，并且在所述离合器组件位于其闭合位置时，所述环形板和摩擦片能够相对于彼此轴向移动而摩擦接合，由此减少所述环形板与片之间的相对旋转。
11.如权利要求10所述的液压联接器，其中，所述外壳包括齿轮箱，所述齿轮箱包括被固定安装在所述齿轮箱上以随所述齿轮箱旋转的十字销、以及安装成随所述十字销旋转并与所述一对侧齿轮中的每一者成哨合关系的一对小齿轮。
12.如权利要求I所述的液压联接器，其中，所述泵包括叶轮和内齿圈，所述叶轮以可旋转的方式连接到所述一对旋转部件中的一者并具有外齿，所述内齿圈安装成相对于带齿的所述叶轮偏心地随所述外壳旋转、并且包括数量比所述叶轮的齿多一个并与所述叶轮的齿成啮合关系以在所述齿轮箱与带齿的所述叶轮之间相对旋转时提供泵送作用的内齿。
全文摘要
液压联接器在车辆传动系中用来联接一对旋转部件并且包括联接机构，该联接机构被支承在外壳中并且可操作以将一对旋转部件联接在一起。活塞响应于由泵产生的加压流体而在第一位置与第二位置之间移动，由此接合联接机构。泵具有一在背离活塞的方向上的出口。内通路提供泵的出口与形成在活塞附近的可膨胀腔室之间的流体连通。控制阀控制来自于泵的加压流体在集槽与可膨胀腔室之间的流动。
文档编号F16D43/284GK102906442SQ201180025175
公开日2013年1月30日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年3月22日
发明者M·G·福克斯, P·J·麦克米伦 申请人:伊顿公司