具有自调节抗转液压流体路径的液压耦合器.pdf

一种用于车辆传动系中的液压耦合器(10)，具有在液压耦合器(10)的壳体(12)和耦合机构(30)之间延伸的流体路径(48)。流体路径(48)包括形成在壳体(12)中并具有第一直径和纵向轴线(A)的第一孔(50)以及形成在耦合机构(30)中的第二孔(52)。刚性管道(54)在第一孔(50)和第二孔(52)之间延伸，其第一部分具有比第一孔(50)的第一直径要小的直径，从而限定一允许刚性管道(54)响应于第一孔和第二孔(50，52)之间的不对准而不与纵向轴线(A)对准的调节间隙(G)。另外，刚性管道(54)提供对施加于耦合机构(30)的扭矩的抵抗力。

权利要求书一种液压耦合器(10)，其用于包括一对旋转部件的车辆传动系中，所述液压耦合器包括：
壳体(12)，其与加压流体源(14)流体连通；
齿轮箱(16)，其由所述壳体(12)旋转支撑且以可操作的方式耦合至所述旋转部件；
耦合机构(30)，其不能旋转地支撑在所述壳体(12)中且与所述齿轮箱(16)相邻，所述耦合机构(30)以可操作的方式选择性地将所述一对旋转部件耦合在一起；
流体路径(48)，其在所述壳体(12)和所述耦合机构(30)之间延伸，所述流体路径(48)包括：形成在所述壳体(12)中并具有第一直径和纵向轴线(A)的第一孔(50)、形成在所述耦合机构(30)中的第二孔(52)、以及刚性管道(54)，所述刚性管道(54)具有第一部分(56)和第二部分(58)，所述第一部分(56)延伸穿过位于所述壳体(12)中的第一孔(50)且具有比所述第一孔(50)的第一直径要小的直径，从而限定一调节间隙(G)，由此使得所述刚性管道(54)能够响应于所述第一孔和第二孔(50，52)之间的不对准而不与纵向轴线(A)对准，所述第二部分(58)以摩擦接合的方式密封地容置在耦合机构(30)的第二孔(52)中，由此使得所述刚性管道(54)提供对施加于所述耦合机构(30)的扭矩的抵抗力。
如权利要求1所述的液压耦合器(10)，其中，所述第一孔(50)包括入口(60)和出口(62)、且所述纵向轴线(A)在所述入口(60)和出口(62)之间延伸。
如权利要求2所述的液压耦合器(10)，其中，所述壳体(12)包括前腔(64)，所述前腔(64)具有一限定成与所述第一孔(50)的入口(60)相邻的基部(66)，所述前腔(64)的直径大于所述第一孔(50)的第一直径。
如权利要求3所述的液压耦合器(10)，其中，所述刚性管道(54)包括头部(68)，所述头部(68)与所述基部(66)成抵接关系地容置在所述前腔(64)中且与所述第一孔(50)的入口(60)相邻。
如权利要求4所述的液压耦合器(10)，其中，所述刚性管道(54)的第一部分(56)包括环形肩部(70)和设置在所述环形肩部(70)与所述壳体(12)之间的密封件(72)。
如权利要求5所述的液压耦合器(10)，其中，所述肩部(70)绕所述刚性管道(54)的所述头部(68)环形地延伸。
如权利要求6所述的液压耦合器(10)，进一步包括紧固件(76)，所述紧固件(76)与所述密封件(72)相对地设置在所述肩部(70)附近以固定所述头部(68)和所述肩部(70)，使得所述头部(68)和所述肩部(70)与所述前腔(64)的环形的所述基部(66)抵接且密封地接触。
如权利要求7所述的液压耦合器(10)，其中，所述肩部(70)限定一环形的U型腔(74)，所述密封件(72)包括容置在所述环形的U型腔(74)中且设置成与所述前腔(64)的所述基部(66)成密封关系的O形圈。
如权利要求7所述的液压耦合器(10)，其中，所述紧固件(76)能够选自包括卡环、锁紧螺母和压合环的组。
如权利要求1所述的液压耦合器(10)，其中，所述流体路径(48)包括设置在所述刚性管道(54)的第二部分(58)和形成于所述耦合机构(30)中的第二孔(52)之间的至少一个密封件(78)。
如权利要求10所述的液压耦合器(10)，其中，所述至少一个密封件(78)包括绕所述刚性管道(54)的第二部分(58)的外周沿纵向相互间隔开的一系列密封件。
如权利要求11所述的液压耦合器(10)，其中，所述第二孔(52)包括一系列环形槽(80)，所述一系列密封件(78)设置在所述环形槽(80)中、与所述刚性管道(54)的第二部分(58)抵接地密封接触。
如权利要求1所述的液压耦合器(10)，进一步包括一对侧齿轮(18，20)和一离合器组件(32)，该对侧齿轮(18，20)安装成与所述旋转部件中相应的一个一起在所述齿轮箱(16)中旋转，所述离合器组件(32)具有脱开位置和闭合位置，在脱开位置中，所述侧齿轮(18，20)能够以不同的速度旋转，在闭合位置中，所述液压耦合器(30)被锁止，从而使得所述侧齿轮(18，20)以基本相同的速度旋转。
如权利要求13所述的液压耦合器(10)，其中，所述耦合机构(30)包括壳体(34)和以可移动的方式支撑在该壳体(34)中的活塞(36)、并在所述活塞(36)和所述壳体(34)之间限定一可扩张腔室(38)，所述第二孔(52)在所述可扩张腔室(38)和所述加压流体源(14)之间建立流体连通，所述活塞(36)能够响应于由所述可扩张腔室(38)中的加压流体产生的偏压力而从第一位置移动至第二位置，在该第一位置中，所述离合器组件(32)处于脱开位置，在该第二位置中，所述活塞(36)将所述离合器组件(32)移动至其闭合位置，从而使得所述侧齿轮(18，20)一起旋转。
如权利要求14所述的液压耦合器(10)，其中所述离合器组件(32)包括多个花键连接至齿轮箱(16)的环形板(42)、以及多个花键连接至该对侧齿轮(18，20)之一且被插设在所述多个环形板(42)之间的环形摩擦盘(44)，当所述离合器组件(32)处于脱开位置时，所述多个环形板(42)和环形摩擦盘(44)以大致非接触的关系旋转经过彼此，而当所述离合器组件(32)处于闭合位置时，所述环形板(42)和摩擦盘(44)能够相对于彼此轴向移动至摩擦接合，由此减少所述环形板和所述盘之间的相对旋转。
如权利要求15所述的液压耦合器(10)，其中，所述离合器组件(32)包括在活塞(36)和多个插设的所述环形板与所述摩擦盘之间延伸的传动销(46)，所述传动销(46)响应于活塞(36)的运动而使所述离合器组件(32)从脱开位置运动至闭合位置。
如权利要求13所述的液压耦合器(10)，其中，所述齿轮箱(16)包括十字销(26)和一对小齿轮(28)，所述十字销(26)固定地安装至所述齿轮箱(16)并随之旋转，所述小齿轮(28)安装成在所述十字销(26)上旋转且与该对侧齿轮(18，20)中的每一个成啮合关系。
一种液压耦合器(10)，其用于包括一对旋转部件的车辆传动系中，所述液压耦合器包括：
壳体(12)，其与加压流体源(14)流体连通；
齿轮箱(16)，其由所述壳体(12)、一对侧齿轮(18，20)、十字销(26)以及一对小齿轮(28)旋转支撑，该对侧齿轮(18，20)安装成与所述旋转部件中相应的一个一起在所述齿轮箱(16)中旋转，所述十字销(26)固定地安装至所述齿轮箱(16)并随之旋转，该对小齿轮(28)安装成在所述十字销(26)上旋转且与该对侧齿轮(18，20)中的每一个成啮合关系，所述侧齿轮和小齿轮配合以提供所述一对旋转部件之间的差速旋转；
耦合机构(30)，其不能旋转地支撑在所述壳体(12)中且与所述齿轮箱(16)相邻，所述耦合机构(30)以可操作的方式选择性地将所述一对旋转部件耦合在一起；
流体路径(48)，其在所述壳体(12)和所述耦合机构(30)之间延伸，所述流体路径(48)包括：形成在所述壳体(12)中并具有第一直径和纵向轴线(A)的第一孔(50)、形成在所述耦合机构(30)中的第二孔(52)、以及刚性管道(54)，所述刚性管道(54)具有第一部分(56)和第二部分(58)，所述第一部分(56)延伸穿过位于所述壳体(12)中的第一孔(50)且具有比所述第一孔(50)的第一直径要小的直径，从而限定一调节间隙(G)，由此使得所述刚性管道(54)能够响应于所述第一孔和第二孔(50，52)之间的不对准而不与纵向轴线(A)对准，所述第二部分(58)以摩擦接合的方式密封地容置在耦合机构(30)的第二孔(52)中，由此使得所述刚性管道(54)提供对施加于所述耦合机构(30)的扭矩的抵抗力。
如权利要求18所述的液压耦合器(10)，其中，所述第一孔(50)包括入口(60)和出口(62)、且所述纵向轴线(A)在所述入口(60)和出口(62)之间延伸，所述壳体(12)包括前腔(64)，所述前腔(64)具有一限定成与所述第一孔(50)的入口(60)相邻的基部(66)，所述前腔(64)的直径大于所述第一孔(50)的第一直径，所述刚性管道(54)包括头部(68)，所述头部(68)与所述基部(66)成抵接关系地容置在所述前腔(64)中且与所述第一孔(50)的入口(60)相邻。
如权利要求19所述的液压耦合器(10)，其中，所述刚性管道(54)的所述第一部分包括绕所述刚性管道(54)的头部(68)延伸的环形肩部(70)，所述环形肩部(70)限定一环形的U型腔(74)，密封件(72)在所述环形肩部(70)和壳体(12)之间设置在所述环形的U型腔(74)中且设置成与所述前腔(64)的所述基部(66)成密封关系。

说明书具有自调节抗转液压流体路径的液压耦合器
技术领域
本申请总体上涉及液压耦合器，更具体地涉及一种具有带抗转能力的自调节流体传输路径的液压耦合器。
背景技术
液压耦合器是车辆传动系中使用的公知设备。典型地，液压耦合器可操作地被支撑在壳体中且与液压流体源流体连通。这些设备操作以耦合一对旋转部件，如绕旋转轴线的驱动轴或半轴。因此，液压耦合器被用作可操作地耦合车辆的前轴和后轴的分动箱的一部分、用于耦合半轴的限滑锁止差速器中、以及用于本领域公知的其它应用中。
在相关领域中公知类型的液压耦合器可包括通过壳体支撑的齿轮箱且该齿轮箱包括齿轮组，其被设计成允许在通过液压耦合器耦合在一起的旋转部件之间存在相对旋转。另外，这些设备还包括耦合机构，如离合器总成，其操作锁止旋转部件以一起旋转。液压流体被用于致动活塞或类似设备以接合离合器并从而将旋转部件耦合在一起。典型地，齿轮箱被支撑在壳体中以进行旋转，而耦合机构则不是。相反，耦合机构通过滚子轴承或类似构件被支撑在旋转部件之一上。然而，因为其被支撑在旋转部件上且通常与旋转的齿轮箱相邻，且因为其用于将旋转部件耦合在一起，所以耦合机构在正常运行条件下受到扭矩的作用。例如，当加压的液压流体源定位在耦合机构外部时，它必须传输通过固定的壳体到达耦合机构。在这些情况下，通常存在两种方式来传输加压流体。
一种方式是用可被弯曲的柔性管，以建立外壳体和耦合机构之间的流体连接。然而这种方法的缺点是，管子没有“抗转”特性。因此，当采用柔性管时，液压耦合器还必须包括抗转的突起或特殊的安装结构，其用于相对于齿轮箱以及外壳体固定耦合机构。这就需要耦合机构以及齿轮箱以特殊的方式装配以将液压耦合器的这些部件以特殊方式对齐。这就增加了相关领域已知的液压耦合器的复杂性并增加了制造成本。
给耦合机构传输加压液压流体的另一种方式是采用从外壳体扩张至耦合机构的刚性管。刚性管使系统具有抗转特性且帮助耦合机构抵抗通过该系统施加的扭矩。然而，因为该方法也是“刚性的”，因此所有有关的孔以及流体路径的安装点必须非常精确地定位。孔的位置设计的稍微的偏差在制造过程中就会造成困难。这就增加了与壳体以及耦合机构制造相关的成本。另外，也使得设备的装配变得复杂。
因此，在本领域存在一种需要，需要液压耦合器的流体路径是柔性的和自调整的，从而使得在壳体和耦合机构中形成的相应的孔不需要极其精确的定位。另外，在本领域还需要一种具有带抗转特性的流体路径的液压耦合器，从而就不需要抗转突起和用于将耦合机构安装到壳体的其它特殊机构。另外，在本领域还需要一种具有流体路径的液压耦合器，其允许流体路径的内部安装点和外部安装点之间可存在较大的不对准。
发明内容
本发明克服了相关领域中用于包括一对旋转部件的车辆传动系中的液压耦合器的缺点。液压耦合器包括壳体，其与加压流体源流体连通。齿轮箱由壳体旋转支撑且以可操作的方式耦合至旋转部件。耦合机构不能旋转地支撑在壳体中且与齿轮箱相邻。耦合机构以可操作的方式选择性地将一对旋转部件耦合在一起。流体路径在壳体和耦合机构之间延伸。流体路径包括：形成在壳体中并具有第一直径和纵向轴线的第一孔、以及形成在耦合机构中的第二孔。刚性管道具有第一部分和第二部分，第一部分延伸穿过位于壳体中的第一孔且具有比第一孔的第一直径要小的直径，从而限定一调节间隙，由此使得刚性管道能够响应于第一孔和第二孔之间的不对准而不与纵向轴线对准。另外，刚性管道还具有第二部分，第二部分以摩擦接合的方式密封地容置在耦合机构的第二孔中，由此使得刚性管道提供对施加于耦合机构的扭矩的抵抗力。
由此，本发明的液压耦合器提供的流体路径是灵活的且是自调节的，从而使得形成在壳体和耦合机构中的相应的孔不需要精确地定位。另外，本发明的液压耦合器具有带抗转特性的流体路径，从而不需要抗转突起或用于将耦合机构安装至壳体的其它特定机构。因此，本发明的液压耦合器的流体路径允许流体路径的内部安装点和外部安装点之间存在较大的不对准，同时还提供抗转特性。
附图说明
通过下文结合附图进行的描述，本发明的其它目的、特征和优点将更加容易理解，其中：
图1为本发明的液压耦合器的剖视侧视图；
图2为本发明的液压耦合器的局部剖视侧视图，其示出了耦合机构和流体路径；
图3为本发明的流体路径的放大的剖视侧视图；
图4为本发明的流体路径的放大的剖视侧视图，其示出了刚性管道处于倾斜位置。
具体实施方式
用于车辆传动系中的液压耦合器的代表性例子在图1中总体上以10表示，在所有附图中相同的附图标记用于表示相同的结构。本领域技术人员认识到液压耦合器可被用作分动箱的一部分，其操作性地耦合车辆前轴和后轴；可被用作限滑或锁止差速器的一部分以耦合车辆半轴；以及本领域公知的车辆传动系的其它应用。因此，本领域技术人员根据说明书应当理解附图的目的仅仅示出本发明的一个例子，不被用于限制本发明。
如上所示，液压耦合器10用于包括一对旋转部件的车辆传动系中。由此，液压耦合器包括壳体，其一半以12表示，其与图1‑2中以14示意性地表示的加压流体源流体连通。加压流体源14可包括用于润滑和冷却车辆传动系的各个构件的主泵或任何其它合适的本领域公知的加压流体源。齿轮箱总体上用16表示，被旋转地支撑在壳体12中。为此，齿轮箱可通过一小齿轮经由驱动轴或传动轴驱动。一对侧齿轮18、20也安装在齿轮箱16中，以分别与旋转部件之一一起旋转。因此，这对侧齿轮18、20的每一个分别包括带花键的内径22、24，其适于与旋转部件上的相应花键(未示出)配合。
在这些附图所示的代表性例子中，液压耦合器10也用作差速器。然而，如上所述，本发明的液压耦合器10不限于该特殊应用。在任何情况下，十字销26固定地安装至齿轮箱16并随之旋转。一对小齿轮28安装成在十字销上旋转且与形成在侧齿轮对18、20的每一个上的齿轮齿相啮合。侧齿轮18、20和小齿轮28配合以提供旋转部件之间的差速旋转，如本领域中所公知的那样。
另外，本发明的液压耦合器10包括总体上以30表示的耦合机构，其被非旋转地支撑在壳体12中且与齿轮箱16相邻。该耦合机构30可操作，以选择性地将一对旋转部件耦合在一起。在本说明书中，本发明的液压耦合器10可实施为限滑差速器器或锁止差速器。因此，本发明的耦合机构10可操作，以在特定情况下允许一对旋转部件之间的相对旋转，然后在其它操作情况下用于将所述旋转部件锁止在一起。
为此，本发明的液压耦合器10也包括总体上用32示出的离合器组件，其具有脱开位置和闭合位置，在脱开位置，侧齿轮18、20能够以不同的速度旋转，在闭合位置，液压耦合器10被锁止，使得侧齿轮18、20以基本相同的速度旋转。耦合机构30包括壳体34和被可运动地支撑在壳体34中的活塞36。活塞36和壳体34用于在其间限定一可扩张的腔室38。可扩张的腔室38与加压流体源14流体连通，接下来将对其进行详细描述。耦合机构30的壳体34也可包括清除配件40，如本领域公知的那样，当系统开始被首次填充时，清除配件40用于一次性地清除空气。
更具体地，离合器组件32包括多个环形板42，环形板42在外径处花键连接于齿轮箱16。另外，离合器组件32包括多个环形摩擦盘44，环形摩擦盘44在内径处花键连接于侧齿轮对18或20之一。在此处所述的代表性例子中，环形摩擦盘44在内径处花键连接于侧齿轮20。然而，本领域技术人员应当理解，环形摩擦盘44可通过侧齿轮18或20或两者旋转地支撑。当离合器组件32处于脱开位置时，多个环形板42和环形摩擦盘44交替地插入其中且用于以大致非接触的关系旋转经过彼此。另一方面，当离合器组件32处于闭合位置时，环形板42和摩擦盘44通过花键连接而轴向移动至相对于彼此摩擦接合，由此减少环形板42和盘44之间的相对旋转。因此，当离合器组件32处于其闭合位置时，侧齿轮18、20一起旋转。
离合器组件32包括传动销46，其在活塞36和多个彼此插设的环形板42与摩擦盘44之间延伸。传动销46响应于活塞36的运动以使离合器组件32从脱开位置运动至闭合位置，这将在下面进行详细描述。
本发明的液压耦合器10还包括总体上用48表示的流体路径，其与加压流体源14连通且在壳体12和耦合机构30之间延伸。如在图3和4中最好地所示的，流体路径48包括总体上用50标示的第一孔，其形成在壳体12中且具有第一直径和一纵向轴线A。另外，流体路径48包括形成在耦合机构30中的第二孔52。接下来将详细描述在第一孔50和第二孔52之间延伸的刚性管道54。
更具体地，刚性管道54具有第一部分56，第一部分56延伸通过壳体12中的第一孔50，且直径小于第一孔50的第一直径。因此，刚性管道的第一部分56和第一孔50的第一直径限定一调节间隙G。该间隙G便于刚性管道54响应于第一和第二孔50、52之间的不对准而与纵向轴线A不对准，如图4所示。刚性管道54还包括第二部分58，其以与耦合机构30中的第二孔52摩擦接合的方式被密封地容置。由于其相对刚性，刚性管道54提供对施加在耦合机构30上的扭矩的抵抗力，这将在下面进行详细描述。
继续参考附图3和4，壳体12中的第一孔50包括入口60和出口62，纵向轴线A在入口60和出口62之间延伸。壳体12还包括前腔64，该前腔64具有一限定成与第一孔50的入口60相邻的基部66。前腔64的直径大于第一孔50的第一直径。刚性管道54包括头部68，其以与基部66相抵接且与第一孔的入口60相邻的关系被容纳在前腔64中。更具体地，刚性管道54的第一部分56包括环形肩部70和设置在环形肩部70与壳体12之间的密封件72。肩部70绕刚性管道54的头部68环形地延伸。肩部70限定一环形的U型腔74。密封件72可包括O形圈、垫圈等类似件，容纳在环形的U型腔74中且设置成与前腔64的基部66成密封关系。为此，流体路径48还可包括紧固件76，其设置在肩部70附近且与密封件72相对，从而固定头部68和肩部70，使得头部68和肩部70与前腔64的基部66抵接且密封地接触。紧固件76可选自包括卡环、锁紧螺母、压合环等类似件的组。然而，本领域技术人员应当认识到任何本领域公知的适用紧固件都可用于该目的。
流体路径48还包括至少一个密封件78，其被设置在刚性管道54的第二部分58和形成于耦合机构30中的第二孔52之间。更具体地，在优选实施例中，密封件可包括一系列绕刚性管道54第二部分58的外周沿纵向相互间隔开的密封件78。为此，第二孔52可包括一系列环形槽80，其中每个密封件78设置在环形槽80中、与刚性管道54的第二部分58抵接密封地接触。第二孔52在可扩张腔室38和加压流体源14之间建立流体流通。因此，活塞36能够响应于由可扩张腔室38中的加压流体产生的偏压力而移动，从离合器组件32处于其脱开位置的第一位置移动至第二位置，在该第二位置中，活塞36移动传动销46从而使离合器组件32移动至其闭合位置，从而使得侧齿轮18，20一起旋转。
由于限定于刚性管道54的第一部分56和第一孔50之间的调节间隙，本发明的流体路径48是灵活的且是自调节的。由此，形成在壳体12和耦合机构30中的第一孔和第二孔50、52不需要被非常精确地定位。该调节能力更好地在图4中示出，其中刚性管道54相对于纵向轴线A倾斜。由此，本发明的液压耦合器10具有一流体路径48，其允许流体路径48的内部安装点和外部安装点之间明显地不对准，这大大地减少了该设备的制造成本。另外，由于管道54是刚性的，在第一和第二孔50、52之间建立的流体路径能抵抗耦合机构30壳体34相对于齿轮箱16的相对转动。因此，该特征的作用是消除了对抗转突起或用于将耦合机构30安装到壳体12的其它特定机构的需要。由此，可进一步减少本发明液压耦合器10的制造成本。
已经通过前面的描述对本发明作了详细的描述，显然应当理解本领域技术人员可以根据对说明书的理解对本发明作出各种改变和修改。所有的这些改变和修改均为本发明所包括，只要其落在所附权利要求的范围内。