车辆驱动链液压联轴器 本发明涉及一种供置放在盛有液压用液体的箱体内的车辆驱动链使用的液压联轴器，用来转动接合一对绕回转轴线转动的回转件。
液压联轴器以前利用液压泵来接合车辆驱动链的回转件。例如，美国专利4,012,968(Kelbel)公开了一种差动机构，其中一个齿轮转子泵型液压泵安排成从两个机件的回转轴线径向向外，并向一个控制伞齿轮型行星轮系操作的离合器提供液压用液体来限制差动作用，因而得到一种止滑功能。美国专利4,730,514(Shikata等)公开了另一种差动机构，其中一种液压泵控制着伞齿轮型行星轮系的操作，行星轮系伸展在两个回转件之间，因而也能实现差动齿轮操作的止滑功能。还有，美国专利4,719,998(Hiramatsn等)；4,727,966(Hiramatsn等)以及4,909,371(Okamoto)等公开的在车辆驱动链中用来控制离合器致动的液压泵，该离合器联接一种车辆驱动链的两件回转件。
本发明的目的在于提供一种改进的联轴器，用于置放在盛有液压用液体的箱体里的车辆驱动链中，把绕旋转轴线的一对回转件联接起来一起转动。
在实现上述目的时，本发明的液压联轴器具有一个空心结构的壳体，该壳体可以在箱体内绕回转轴线转动并联接到回转件之一，壳体内沿回转轴线布置有一液压泵，此泵有一转动联接到另一回转件并有5-7个外齿的叶轮。液压泵还有一内齿圈，贴近装在壳体上，能相对于带齿叶轮偏心转动，并有数目比叶轮齿多一个地内齿，它们相互啮合。由于壳体与带齿叶轮间的相对转动而产生泵送作用。有一个进液口，通过它液压用液体由液压泵送到壳体内。还有一个出液口，泵出的液压用液体通过它流动。当泵出的液体达到某一预定压力时，联轴器的控制阀关闭出液口，使叶轮和内齿圈联接，因而使一对回转件也彼此联接。
在液压联轴器的优选结构中，控制阀有一长金属片状的阀元件，其一端固定在与出液口离开的地方，另一远端则可以在离开出液口的开启位置和使出液口关闭的关闭位置之间运动。此控制阀元件是对温度敏感的双金属型的。当液压用液体受热时，元件受热而向出液口移动，而当液压用液体冷却时，元件变冷偏离出液口而移动，因而阀的开口能补偿使用中液压用液体受热和冷却引起的粘度变化。
由控制阀控制的出液口有一个由阀元件关闭的主通道，还有一个泄漏通道。当阀元件关闭时液压用液体能从泄漏通道泄出。阀的结构最好还有长的安装凹槽，它的一端安装阀元件的一端，而另一端则有出液口的主通道和泄漏通道。
在优选结构中，液压联轴器还备有一个阀罩。当壳体转速超过一预定转速时，阀罩把阀元件移到关闭位置。此阀罩相当于有铰接件的离心重物，铰接件起联接作用，又有一致动部分，当壳体转速超过预定转速时就把阀元件移到相对于出液口的关闭位置。
液压联轴器还有一个分布在联接到一个回转件的壳体与另一回转件之间的离合器。此离合器有一个致动活塞，壳体则还有一个通液口，从液压泵送出的液压用液体经过此通液口送到离合器致动活塞。
在一个公开的实施例中，液压联轴器有一联接壳体和一个回转件的行星轮系。此实施例的离合器在控制阀的操作下联接壳体与另一回转件，因而限制行星轮系的差动作用。
另一实施例中，液压联轴器也有一行星轮系联接壳体与一个回转件，但完全只靠泵的泵送作用。泵的叶轮联接到另一回转件，以此来限制行星轮系的差动作用。
又一个实施例中，壳体固定联接到一个回转件。这一回转件具有环状，由固定联接件联到壳体上，另一回转件则具有伸长的形状，穿过壳体，穿过环状的回转件沿着回转轴线伸展。
液压联轴器又一公开的实施例中有第二个液压泵，此泵有一叶轮，一内齿圈，其啮合关系及齿状结构和首先提到的液压泵相似，但此处叶轮和一个回转件转动相连。还有第二进液及出液口，通过这些口第二液压泵把液压用液体泵入及排出壳体。此实施例的第二离合器伸展在壳体与一回转件之间，并有第二致动活塞，第二出液口通过此活塞伸展。当第二液压泵泵出的液压用液体达到一预定的压力时第二控制阀关闭第二出液口。本实施例的壳体有第二通液口，第二液压泵泵出的液压用液体通过此口送到第二离合器的致动活塞。第二液压泵与第二离合器合作使壳体和一个回转件相联接。
本发明的目的，特点和优点从下面实现本发明的最佳模式的详细描述中并联系所附图，是容易弄清楚的。
图1是通过本发明液压联轴器的一实施例的截面图，此例用一液压泵来联接一对回转件。该液压泵有为限制行星轮系的差动作用的关联离合器，行星轮系由伞齿轮型的差动机构实现；
图2是沿图1中2-2线方向对泵所取的截面图，图中显示泵有一六齿的叶轮和有七个齿的内齿圈相啮合，提供泵送作用，使泵能在向保持相对地定常泵压的情况下起制动作用，因而使关联离合器的操作方便，没有液体压力波动。
图3和图2相似，用来表示泵也可以有五齿的叶轮和六齿的内齿圈，用在需要更大的泵送量时；
图4和图2及图3相似，但叶轮有七齿而内齿圈为八齿，用在需要更加恒定的液体压力时；
图5是局部透视图，表示进液口的进液阀结构，通过进液口，液压用液体被泵入联轴器的壳体；
图6是沿图5中6-6线方向取的截面图，表示阀的开启与关闭操作；
图7是沿图1中7-7线方向取的纵向图，表示和出液口相联系的控制阀，通过该出口液压用液体从壳体被泵送出去，而阀的操作控制回转件的互相联接；
图8是沿图7中8-8线方向取的截面图，进一步显示一个阀罩，当壳体转速超过预定转速时，阀罩使阀关闭；
图9是沿图7中9-9线方向取的截面图，进一步表明控制阀与阀罩的结构；
图10是局部截面图，进一步表明在出液口的控制阀结构以及那里的阀元件，实线表示关于出液口的开放位置，双点划线表示关闭位置；
图11是进一步表明出液口及相关阀的透视图；
图12是和图1相似的另一实施例的截面图，其中液压泵起制动器作用，制动器的制动动作提供唯一的联轴操作，这操作限制相关行星轮系的差动作用；
图13是类似图1的另一种液压联轴器实施例的视图，这种结构有用在车辆变速箱中联接前轴与后轴的特定效能；
图14是类似图1的另一种实施例的视图，具有把相关传动链的一对回转件联接一起转动的一对液压泵及相关离合器；
图15是放大的截面图，表明通液口及相关的单向阀，通过单向阀液压用液体被泵送到离合器致动活塞；
图16是局部透视图，进一步表面处于关闭位置的通液口单向阀；
图17是与图16相似的局部透视图，所示的通液口单向阀处于开启位置。
参看图1，总的以20表示的部分示出的车辆驱动链，包括一差动机构22，该机构由车辆发动机通过一回转驱动件24驱动回转，并带动一对同轴半轴26及28，这二个半轴分别体现一对绕回转轴线A转动的回转件。该差动机构包括有一用于盛放液压用液体的箱体30并有未表示出的适当的密封装置，通过密封装置回转件24，26及28伸出箱体外。在箱体30内，差动机构包括一个体现本发明的液压联轴器32并操作使由回转驱动件24驱动的同轴半轴26及28联接而一起转动，这在后面将详细描述。
继续参看图1，液压联轴器32含有一个空心结构的壳体34，它在箱体中能绕轴线A转动，并联接到回转件之一，在所示实施例中，此回转件是右半轴26。联接由行星轮系36来实现，行星轮系是伞齿轮型行星轮系，后面将更详细描述。壳体34如图所示有一杯状件38及一个盖40，两者都有法兰周缘，用圆周分布的螺栓42紧固相联在一起，螺栓42还紧固一个伞齿轮型的齿轮圈44。驱动件24的伞齿轮驱动部分46使伞齿轮圈44转动。
联合参看图1及图2，液压联轴器32也包括一个液压泵48，位于壳体34内沿着回转轴线A旋转。并且包括一个有外齿52的叶轮50，液压泵还有一个内齿圈54装得靠近壳体34以便相对于带齿的叶轮50作偏心转动。内齿圈54上的内齿56数目比叶轮上的齿数多1个，这样内齿和叶轮齿的啮合关系在壳体与带齿叶轮相对转动时就产生一种泵送作用。像在后面更充分描述的那样，叶轮50最好有五个齿52，而内齿圈54则有六个齿56。这种关系能提供足够的泵送量，使液压泵能够有效地起制动器的作用，同时仍能有相对恒定的泵送压力而无液体的脉动，这种脉动会对回转件之间的液压联接产生有害的影响。如图3中所示，对于液压泵48′也可以使叶轮50′的外齿52′是五个，而齿圈54′有六个内齿56′与叶轮齿啮合。这种结构能提供多少更高些的泵送量但液体压力的稳定性稍差，不过不致于影响回转件之间的有效液压联接。同样如图4中所示，还可以使液压泵48″的叶轮50″有七个外齿52″，而内齿圈54″则有八个齿56″。这时就能得到更稳定的液体压力，虽然在泵送量上含有相应的降低。这样，叶轮可以有从五到七个外齿，六齿为最佳，而内齿圈则采用比叶轮所用齿数多一个的齿。
联合参考图1，5，6，壳体34有进液口58，通过此口，液压用液体由液压泵48泵入壳体。如图1中所示，实际上有两个进液口58，因而由半轴28与壳体34所体现的回转件之间的相对转动在两个方向内都有泵送作用。在这种结构中，每个进液口58都有一个相关的单向阀60来开启或关闭沿着旋转方向不同尺寸的进液孔62。如图5及图6所示，每个单向阀60有一片簿的阀元件64，用像螺栓66那样的导向装置来安装，使阀元件64可以在图6中实线所示的开启位置与双点划线所示的关闭位置间活动。当图2中所示的叶轮50及内齿轮54按某一个方向相对转动时，单向阀60之一开放，元件液压用液体从箱体30被泵入壳体34，而另一单向阀60则被关闭，因而液压用液体不会通过另一进液口泵出壳体。叶轮50与壳体34按另一方向相对转动时，进液口58的开启位置与关闭位置相反。
在图1所示的实施例中，壳体34的杯状件38内有离合器68，靠近和壳体的盖40联接处。在壳体盖40里面装着泵壳衬圈70，其中安放有液压泵48同时与离合器68相接。衬圈70有一个环状圆柱孔，里面放着离合器致动活塞72，这点后面将更详细描述。后面也将详细描述的还有活塞72使离合器68动作，使得壳体34和左半轴28相联接。衬圈70还有一对通液口74。液压泵48泵出的液体通过这些口进入离合器致动活塞72。通过通液口74的液流在叶轮52与齿圈54沿某一方向相对转动时是通过通液口的一个输送的，而在叶转与齿圈沿另一个方向相对转动时是通过另一个通液口传送的。每个通液口74都有一相关联的单向阀76，其结构在下面结合图15至17有详细说明。这些单向阀76保证通过任一通液口泵送到离合器致动活塞72的液压用液体不会通过另一通液口重新泵回液压泵48中去。
如图7与图9很好表明的那样，也有一个出液口78，而在图1实施例中这孔是在离合器致动活塞72上。如在后面更充分描述的那样，当泵出的液压用液体达到预定压力时，联轴器的控制阀80关闭出液口78。预定压力与泵叶轮和齿圈之间相对转动成比例，因而与通过差动机构36联接到壳体34的右半轴26和左半轴28间的相对转动成比例。左半轴28联接到叶轮50。当泵出的液压用液体达到预定压力时，如后面所详细描述，阀80关闭出液口78，防止液压用液体从泵48被泵出。靠叶轮52和内齿圈54联接，进而使右半轴与左半轴26、28所体现的两回转件相联接，使液压泵48起制动器作用。
如在图10及11中很好表明的，阀80有一金属长片状的阀元件82，离开出液口78的一端84是用任何适当的方法安装的，例如用所示的撑帽式锚栓86。阀元件82另一远端88可以在实线所表示的开启位置和双点划线所表示的把出液口关断的关闭位置之间活动。开启位置上阀元件远端88离开出液口78，见图10中所示。此阀元件82是双金属型的，包括热膨胀系数不同的两种金属90及92，以便当温度升高及降低时，使阀元件移动。更具体地说，如当连续使用中液压用液体被加热，阀元件端88就移向出液口78，最后结果是粘度降低的液体将在对应于两半轴间同样的相对转速下以同样的泵送压力下把阀80关闭。而在液压用液体冷却时，例如在停止一段时间之后，阀元件端88从出液口78移开，以致在与泵送更粘的液体的同样压力下阀关闭。这样，双金属阀元件82在液压用液体受热及冷却时能补偿粘度的变化，因此保证由两个半轴所体现的两回转件之间的联接出现在相同的相对转速下。更具体地说，像上面讨论的那样，阀的关闭使液压泵48起制动作用，限制由两半轴所体现的两回转件之间的相对转动，并且还引起离合器68的致动使两个半轴仍然互相联接。
像图10与11中很好表明的，出液口78最好有一主通路94。当阀元件82的端部88如前面所描述的从开启位置移向关闭位置时主通路被关闭。出液口78还有一个泄漏通路96。即使对于主通路94来说阀元件82关闭时，泄漏通路96仍然保持开通，这样就能保证液压用液体的泄漏流量用来冷却离合器68并能保证泵48内的液压用液体温度不会快速地过度增高。当阀元件882开启时，液流能清洗出液口78的泄漏通路96，除去任何可能堵塞较小横截面积的泄漏通路的小颗粒，因而控制阀80在正常使用时是自洁的。
如图7-11中所示，且在图10及11很好表明的，联轴器有一长的安装凹槽98，在槽的一端100安装着阀元件82的一端84，在槽的另一端102则有出液口78的主通路94及泄漏通路96。这凹槽与双金属阀元件82的联合作用使从阀元件的另一边到出液口78的流动截面积是连续变化的，因而阀元件端88响应温度变化而产生的移动提供一种精确控制压力的方法，在此压力下阀元件关闭，而使液压泵开始起制动作用并使离合器致动。对阀元件82的任何给定的预定开启位置，都有某一压力，在此压力下，某一流速的液压用液体将使阀元件关闭。这是从阀元件88与凹槽102的相邻端之间到出液口78的液流造成的。这使在经过阀元件端88的通路时的液压用液体中产生一压力降，因此作用在阀元件端88的出液一边的力比作用在液压泵一边的力要小，这两边在图10中分别为(阀元件的)下边与上边。阀元件82响应温度变化而产生的改变它的端部88位置的移动改变了此阀元件端与凹槽端102之间的液流的横截面积，由此精确地补偿温度变化并保证了阀80的关闭对应于图1中所示的由两半轴26、28所体现的两回转件之间的同一相对转速。
图7-9中很好地表明，阀元件82相对于轴线A作径向移动，而凹槽98位于狭长的开口103内。开口103则是从活塞72的泵一边向活塞的离合器一边伸出。更具体地说，凹槽98位于开口103内在相对于回转轴线A的径向向外一边，因而阀元件的远端88径向向外移向关闭位置，径向向内移向开启位置，同样可因温度变化而径向向外向内移动进行调整，如前面所述。
参看图7-9，表明液压联轴器还有一阀罩104，在联轴器壳体转速达到一预定速度以上时，它把阀元件82移到出液口78的关闭位置上。此阀罩在两回转件之间有任何相对转动时能以液压泵起制动器的作用而使两半轴所体现的两回转件瞬时联接，还能使离合器如前面所描述过的那样瞬时致动。此阀罩104结构上最好有一有铰接联接件108的离心重物106，如图所示实施例中活塞72上的安装方法。阀罩104上还有一个从离心重物106上伸出的致动部分110和阀元件82接触，并在联轴器壳体转速超过预定转速时使阀元件移到出液口78的关闭位置。更确切地说，这种转动使离心重物106的离心力克服阀元件82的弹力而由此引起从开启位置到关闭位置的移动，因此由液压泵提供的制动作用以及离合器致动是在两半轴所体现的回转件之间任何相对转动时瞬时实现的，如前面所述。
参看图1，液压联轴器20的由右半轴26所体现的一个回转件是和壳体34相连的。联轴器20最好也有前面描述过的分布在由另一半轴28所体现的另一回转件与壳体之间的离合器68。此离合器68有交替的两组离合器片112与114，离合器片组112外圆周上有花键联接116与外壳34相连，有花键118内孔的另一组离合器片114与半轴28相联。半轴28也有花键120与衬圈70内的在离合器对面的泵叶轮50相连。如前所述，泵出的液压用液体作用在离合器活塞72上压紧两组离合器片112与114，使壳体34及半轴28所体现的两回转件联接。前面提到过，泵出的液压用液体流过致动活塞72，通过出液口泄漏通路然后沿着半轴26与28流出壳体34。
前面提到过，图1所表示的液压联轴器有伞齿轮型的行星转系36，联接壳体34和由右半轴26所体现的一个回转件。此行星轮系位置靠着壳体壁122，和离合器68相对，并有分别有花键联接128与130的一对半轴齿轮124与126和半轴26与28所体现的回转件相联接。行星轮系36的行星轮132每个都和一对半轴齿轮124与126啮合并由横销轴134可转动地支承着。横销轴134穿过回转轴线A在壳体34的两对面延伸。行星轮系36在两个半轴26与28所体现的回转件之间实现一种差动作用，直到阀80关闭，使液压泵48起制动器作用并如以前描述的那样使离合器68致动。这时半轴26通过花键联接128，半轴齿轮124，行星齿轮132，半轴齿轮126以及花键联接130，和另一半轴28联接起来。
参考图12，本发明的液压联轴器的另一种实施例用参考号32a表示。这种液压联轴器实施例32a除将要说明的以外具有和图1-11所显示的实施例同样的结构，因此其中相同的零件用相同的参考号，大多数前面的说明仍可适用，毋需重复。但是此实施例中和以前描述的实施例不同的是没有离合器。因而液压泵48所提供的制动作用是在叶轮50与齿圈54之间唯一仅有的联接，也是由右、左两半轴26及28所体现的一对回转间之间的唯一仅有的联接。在此实施例中，壳体盖40有一对进液口58分布在回转轴线A的两侧，每个进液口都有一个相关的单向阀60，但只有一个全部表示出来而另一个只用点划线示意表示。此外，壳体盖40还有一对位于回转轴线A两侧的出液口78，每个都有和以前叙述过的结构一样的控制阀80，但只有一个出口和相关的控制阀用实线表示，另一个仅以点划线示意表示。一对进液口及相关单向阀，一对出液口及相关控制阀这样的措施使液压泵48所提供的制动作用在半轴26与28所体现的回转件之间的相对转动在两个方向都实现。
参看图13，液压联轴器的另一种实施例以32b标明，除了将要说明的外零件和以前描述的实施例中的相同，所以仍然用相同的标号而且大部分以前的说明都可适用，毋需重复。但，液压联轴器32b是用来提供四轮驱动的，其回转件26备有固定螺栓联接件136联到壳体34。此回转件26是环状的，回转轴线A通过回转件26延伸。另一回转件28有伸长的形状并穿过壳体34穿过一个环状的回转件26延伸。液压泵48与离合器68位于壳体34内，以和以前结合图1的实施例中所描述的同样方式进行操作，但并无相关的行星轮系。使用时，一个回转件26提供一种起动作为辅助轴驱动，而另一个回转件28则提供车辆发动机与第一驱动轴之间的驱动。但是，当轴之间转速有差别时，液压联轴器32b的动作就把轴互相联接，和以前描述过的关于泵与离合器工作的方式相同。
参看图14，是又一种液压联轴器的实施例32c，除了将要说明的，和以前描述的实施例有相似的结构，因而相同零件用同样的参考号。大部分以前的说明都是可用的，无需重复。液压联轴器的这种实施例32c在由回转驱动件24所驱动的两个半轴26与28之间起差动作用而并无任何行星轮系。相反，每个半轴26、28都有一相关的液压泵48及离合器68，像前面描述的实施例一样。两个离合器68是彼此相邻的，而如图示那样用浮动隔板138分开。这样，任一离合器68致动也使别的离合器致动，来彼此协调它们的工作。
参考图15至17，每个通液口74从泵一侧向活塞一侧穿过衬圈70，并有装在活塞一侧的相关单向阀72。在该处，活塞在内、外环状凸缘142与144之间分别用O形圈146与148密封。在泵一侧，通液口74有一个扩大的浅集液槽150，可以从不同的径向部位收集泵出的液压用液体使之最后流过通液口和活塞一侧的单向阀76，以便如前描述过的保持活塞致动。如在图16与17中很好表明的，每个单向阀76有一金属片状的阀元件152，其一端154用适当的固定件156，例如所示的撑帽式锚栓，安装在金属垫圈上。另一远端158通常由阀元件的弹性恢复力偏压到图16中的关闭位置。但泵出的压力液体作用对抗弹性偏压，使阀远端158张开，如图17所示，允许液体流动而使活塞移动并致动离合器，如前所述。
应该指出，通过图15中所示通液口74的液流面积与图9及图10中所示通过开启的控制阀80的液流面积通常设计得彼此应大致相等。使通液口过流面积小于开启的控制阀过流面积以延迟控制阀的关闭以及后续的离合器致动，可以协调联轴器的联接。如果使通液口的过流面积大于开启的控制阀的过流面积，就可得到较快的控制阀关闭和后续的离合器致动。另外，也可以以控制通液口阀元件152的关闭弹性偏压来协调动作。
实现本发明的最佳模式已经详细说明。熟悉本发明有关的技艺的人将认识到：实践本发明的各种比较方案，设计及实施例都是由所附权利要求所限定的。