離合器機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】離合器機(jī)構(gòu)包括：包含離合器齒的齒輪；具有軸向孔的外殼，所述外殼包含可移置的銷，每個(gè)銷裝配到其中一個(gè)孔；以及鍛造粉末金屬板，所述板包含第二齒，銷的軸向位移引起板相對(duì)于齒輪和外殼的軸向位移及第二齒與離合器齒的接合。
【專利說明】離合器機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及齒式離合器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，更具體地涉及用于機(jī)動(dòng)車輛輪軸的鎖止式差速器機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)部件通常需要將扭矩和旋轉(zhuǎn)從一個(gè)旋轉(zhuǎn)部件傳送至另一個(gè)的離合器。離合器部件可以是在接合過程中不允許旋轉(zhuǎn)部件之間的任何滑動(dòng)的摩擦板或齒式離合器。
[0003]扭矩傳送離合器通常在汽車上的應(yīng)用包括變速器、分動(dòng)箱、空調(diào)壓縮機(jī)、動(dòng)力輸出裝置和許多其他用途。扭矩傳送離合器通常也用于非汽車上的用途，例如工業(yè)馬達(dá)、輸送帶、農(nóng)業(yè)設(shè)備以及割草機(jī)設(shè)備。扭矩傳送離合器可由壓縮空氣、液壓液體、機(jī)械杠桿或磁力驅(qū)動(dòng)來接合。
[0004]需要一種增強(qiáng)環(huán)的軸向位移的機(jī)構(gòu)，如杠桿機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)提供鎖止機(jī)構(gòu)——如齒式離合器——在大位移行程上進(jìn)行操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]離合器機(jī)構(gòu)包括:包含離合器齒的齒輪；具有軸向孔的外殼，所述外殼包含可移置的銷，每個(gè)銷裝配到其中一個(gè)孔；以及粉末金屬鍛造(forged powdered metal)的板,所述板包含第二齒，銷的軸向位移引起板相對(duì)于齒輪和外殼的軸向位移及第二齒與離合器齒的接合。
[0006]在板和外殼上的傾斜的接觸表面提供與施加至齒輪的扭矩成正比的軸向接合力。
[0007]鎖止板可具有一致的厚度和高的直徑厚度比，所述高的直徑厚度比通過傳統(tǒng)熱鍛造工藝不易獲得，傳統(tǒng)熱鍛造工藝要求鍛造后進(jìn)行大量加工以滿足高的d/t比。
[0008]鎖止板上凈成形(net-formed)的齒要求鍛造后不加工。鎖止板上的鍛造狀態(tài)(as-forged)的傾斜接觸表面要求無鍛造后加工操作。
[0009]獨(dú)立的、松散的驅(qū)動(dòng)銷不是集成的或按壓進(jìn)鎖止板的，而是被引導(dǎo)進(jìn)入外殼內(nèi)的軸向孔中。
[0010]優(yōu)選實(shí)施例的適用范圍將從下述詳細(xì)說明、權(quán)利要求書和附圖變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解，說明和具體的示例盡管表明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但僅以實(shí)例的方式給出。對(duì)所說明的實(shí)施例和示例的各種變化和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]通過參考結(jié)合附圖的下述說明，本申請(qǐng)更容易理解，其中:
[0012]圖1是示出離合器機(jī)構(gòu)的部件處于間隔開的關(guān)系的透視圖；
[0013]圖2是與圖1相似的透視圖，示出機(jī)構(gòu)的可移置的銷；
[0014]圖3是示出圖2的機(jī)構(gòu)在其接合狀態(tài)的透視截面圖；
[0015]圖4是鎖止板的透視俯視圖，示出其離合器齒；[0016]圖5是示出機(jī)構(gòu)在其接合位置時(shí)的部分截面的透視側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，用于機(jī)動(dòng)車輛的鎖止式差速器的機(jī)械齒式離合器鎖止機(jī)構(gòu)10包括外殼12、鎖止板14和從動(dòng)齒輪或軸16。鎖止板不可旋轉(zhuǎn)地固定在外殼12內(nèi)，并且鎖止板可在外殼內(nèi)軸向移動(dòng)。安裝齒輪16以使其隨外殼一起圍繞公共軸線18旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鎖止板14通過機(jī)械的、液壓的、氣動(dòng)的或電磁方式移動(dòng)至與齒輪16軸向接合時(shí)，鎖止板的一個(gè)面上的齒20與齒輪背面的齒22嚙合，從而可以在齒輪和外殼12之間傳遞扭矩。
[0018]圖3示出接合狀態(tài)的鎖止機(jī)構(gòu)10。
[0019]如圖2和圖3所示，圍繞軸線18周向安置兩個(gè)或更多的接合銷24可在外殼12內(nèi)軸向平移，但是被固定為不可相對(duì)軸線旋轉(zhuǎn)。形成在外殼12內(nèi)的鉆制或鉸制的孔引導(dǎo)銷24并防止銷相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線18傾斜。
[0020]可機(jī)械地、電子機(jī)械地、液壓地或氣動(dòng)地產(chǎn)生的軸向接合力施加于每個(gè)接合銷24的內(nèi)端部。每個(gè)銷24的相對(duì)的外端部與沒有齒形成的鎖止板14的側(cè)部接觸。施加在接合銷24上的力使鎖止板14移動(dòng)到與齒輪16接觸。
[0021]施加在每個(gè)接合銷24上的軸向接合力實(shí)質(zhì)上大小相等，以防止鎖止板相對(duì)于軸線18傾斜,這是理想的。
[0022]在外殼12內(nèi)安裝復(fù)位彈簧，并且該復(fù)位彈簧設(shè)置為用于提供復(fù)位鎖止板14至軸向接合力未被施加于接合銷24時(shí)的解離狀態(tài)所必須的力。復(fù)位彈簧產(chǎn)生的力必須小于供能時(shí)軸向接合力的總和，以允許鎖止板14的軸向移動(dòng)。
[0023]鎖止板14優(yōu)選通過稱為粉末金屬鍛造(forging powdered metal FPM)的制造工藝成形，由于其高密度和高度各向同性的材料特性，能夠產(chǎn)生優(yōu)越的強(qiáng)度和耐疲勞度。
[0024]為了使所需要的機(jī)構(gòu)10的封裝空間的軸向尺寸最小化，鎖止板14具有相對(duì)其厚度(t)比較大的外直徑(d)，d/t比大約為15。優(yōu)選地，鎖止板的直徑厚度比(d/t)大于8。使用傳統(tǒng)的熱鍛造工藝非常難以制造這種直徑厚度比。FPM工藝在最少的鍛造后(post-forging)機(jī)械加工的情況下允許大的直徑厚度比。
[0025]使用FPM工藝能做到在鎖止板14上實(shí)現(xiàn)鍛造狀態(tài)(as-forged)特征，例如在鎖止板14上的斜坡接觸表面32，如圖4和圖5所示。
[0026]鎖止板14包括圍繞縱軸成角度地隔開的支腿30，支腿包括相對(duì)于縱軸18傾斜的第一表面32。外殼12包括圍繞軸線18成角度地隔開的凹部34，每個(gè)凹部34被調(diào)整尺寸為接收其中一個(gè)支腿在其中。外殼12成形為具有第二表面36，每個(gè)第二表面實(shí)質(zhì)上平行于第一表面32中的一個(gè)，并且當(dāng)鎖止環(huán)14與齒輪接合時(shí)可以與第一表面接合。第一和第二表面的傾斜度及對(duì)由鎖止齒輪傳遞至箱體的扭矩的反作用在鎖止環(huán)上產(chǎn)生傾向于使鎖止環(huán)向齒輪移動(dòng)的力。
[0027]當(dāng)機(jī)構(gòu)10接合的同時(shí)扭矩施加至齒輪16時(shí)，在鎖止板14上的六個(gè)表面32中的三個(gè)上，鎖止板14的每個(gè)表面32接觸外殼12上的平行的、互補(bǔ)的斜坡表面36。在該三個(gè)配合表面32中的每一個(gè)上，鎖止板14施加切向力Ft至外殼12，F(xiàn)t與施加于齒輪16的扭矩成正比。在每個(gè)配合表面32上，外殼12施加相等的且反向的反作用力至鎖止板14。施加至鎖止環(huán)14的每一切向力具有垂直于表面32的分量Fn，和平行于表面32的分量Fp。分力Fp用于向齒輪16移動(dòng)鎖止板14，并保持鎖止板14與齒輪接合，如圖5所示。圖5中的雙箭頭代表施加至齒輪16的扭矩的方向。
[0028]鎖止板14的齒20的深度在鎖止板厚度的25%至40%之間的范圍。
[0029]根據(jù)專利法的條款，已對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明。但是，應(yīng)當(dāng)注意到與具體的圖示和說明的不同的替換的實(shí)施例也可被實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種離合器機(jī)構(gòu),其特征在于,包括: 包含離合器齒的齒輪； 包含第二齒和相對(duì)于縱軸線傾斜的第一表面的板； 具有軸向孔的外殼，其包含可移置的銷，每個(gè)銷裝配到其中一個(gè)孔，第二表面實(shí)質(zhì)上平行于第一表面，并且當(dāng)?shù)诙X與離合器齒接合時(shí)與第一表面可接合，第一和第二表面的傾斜度和對(duì)當(dāng)機(jī)構(gòu)接合時(shí)施加在齒輪上的扭矩的反作用在板上產(chǎn)生傾向于使板向齒輪移動(dòng)的力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，銷的軸向位移引起板相對(duì)于齒輪和外殼的軸向位移及第二齒與離合器齒的接合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，板具有大于8的直徑厚度比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括用于推動(dòng)板與齒輪脫離接合的彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，銷圍繞縱軸線成角度地間隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，第二齒的深度在板厚度的25%至40%的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于， 板包含圍繞軸線成角度地間隔開的支腿，第一表面形成于支腿上；以及 外殼包含圍繞軸線成角度地間隔開的凹部，每一凹部被調(diào)整尺寸為接收一個(gè)支腿在其中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離合器機(jī)構(gòu)，其特征在于，板是粉末金屬鍛造的。
【文檔編號(hào)】F16H48/24GK103775602SQ201310502785
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】布萊恩·J·安多尼安, 郭繼紅, 丹尼斯·W·埃斯肯, 雅各布·M·波威克, 凱文·M·沙利文 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司