TWI796900B - 限滑差速器結構及其鎖定方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種限滑差速器結構及其鎖定方法，當一車輛在處於打滑、空轉或是行駛在崎嶇的路面上時，藉由啟動鎖定器來鎖定外凸輪，因此至少一個頂桿被外凸輪所推動，接著至少一個頂桿推動作動板使其與內凸輪連接。此時，由於內凸輪與第一傘齒輪具有轉速差，使得內凸輪被第一傘齒輪反向堆動，進而再反向推動作動板，將其推壓第一離合器組，以鎖定第一驅動軸。

Description

限滑差速器結構及其鎖定方法

本發明係關於一種限滑差速器結構及其鎖定方法。

限滑差速(Limited Slip Differential，LSD)鎖定器(locker)主要用於當單側車輪打滑時，或是當車輛行駛在崎嶇的路面上導致單側車輪懸空的情況時，導致兩車輪以不同的轉速轉動時，藉由機械式離合器的設計，使得兩側車輪的轉速一致。

當左右兩輪軸存在轉速差達到一定的閾值時，十字叉軸與兩側之傘齒輪鈎合，進而向左右兩側推動各自連接的促動器結構，使複數個作用板與複數個摩擦板接合，達到左右兩輪軸轉速一致。

差速器通常在摩擦板與輪軸係藉由盤行彈簧(coil spring)接合，當在一輪軸失去循跡力(tractive force)或懸空時，仍存在打滑的風險；此外，此類差速器必須在兩輪軸的差速達到一定的閾值方能啟動，對於在重度越野的路徑上遇到單側輪懸空時，會發生打滑狀況，而無法輸出動力。

本發明提供一種限滑差速器結構(LSD Structure)與其鎖定方法。

本揭露之一實施例提供一限滑差速器結構，該限滑差速器結構包括一本體部(body part)、以及一本體蓋(body cover)，其中該本體蓋與該本體部形成一容置空間(accommodating space)。在該容置空間中，包含有一叉軸(fork shaft)、一第一促動器座(first actuator seat)、以及一第一離合器組(first clutch set)，其中該叉軸的一軸向方向之一側設置有一第一傘齒輪，該第一傘齒輪係與一第一驅動軸連接；該第一促動器座係對應該第一傘齒輪的一軸向外側設置；該第一離合器組係同軸設置在該第一傘齒輪之外側。並且，在該容置空間中，更包含有一鎖定器、一外凸輪、至少一個頂桿、一作動板(actuation plate)、以及一內凸輪，其中該作動板係設置在該第一傘齒輪的該軸向外側上，並設置於該第一離合器組以及該第一促動器座之間；其中該鎖定器、該外凸輪以及該內凸輪係軸向設置在該第一傘齒輪上，該鎖定器係設置於該外凸輪之一側，該至少一個頂桿的一端係設置在該外凸輪的另一側上，該至少一個頂桿的另一端係對應該作動板之一側設置，以及該內凸輪係對應該作動板的另一側設置。

本揭露之另一實施例提供一限滑差速鎖定方法，適用於一限滑差速器結構，該限滑差速器結構至少包含一鎖定器。該限滑差速鎖定方法包含：當一第一驅動軸與一第二驅動軸具有一轉速差時，啟動該鎖定器以將轉動中的一外凸輪與該鎖定器接合；當一外凸輪停止後，至少一個頂桿之一側在該外凸輪上滑動而被該外凸輪以一軸向正向力推動而使該至少一個頂桿軸向推動一作動板，該作動板再推動一內凸輪使該內凸輪與一第一傘齒輪分離；而後，該第一傘齒輪反方向推動該內凸輪，該內凸輪以一軸向反向力推動該作動板以推壓一第一離合器組，以鎖定該第一驅動軸的 轉速，其中該內凸輪推動該作動板之該軸向反向力係大於該外凸輪推動該至少一個頂桿之該軸向正向力。

為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

D1:第一驅動軸

D2:第二驅動軸

10:本體部

11:本體蓋

20:叉軸

211:第一傘齒輪

211C:傘齒輪凸輪部

212:第二傘齒輪

221:第一促動器座

222:第二促動器座

231:第一離合器組

2311:第一摩擦板

2312:第一作用板

232:第二離合器組

2321:第二摩擦板

2322:第二作用板

31:鎖定器

32:外凸輪

32a:外凸輪凸起部

33:頂桿

34:作動板

35:彈性元件

36:內凸輪

36a:內凸輪凸起部

37:止推軸承

38:軸承靠環

圖1為本發明實施例之限滑差速器結構之剖面圖。

圖2為圖1之限滑差速器結構中至少一個頂桿與外凸輪之示意圖。

圖3為圖1之限滑差速器結構中第一傘齒輪與內凸輪之示意圖。

圖4a~圖4f為本發明實施例之限滑差速器鎖定方法示意圖。

本說明書揭露一限滑差速器結構及其鎖定方法。以下藉由具體的實施例，並配合所附圖式，說明本發明之實施方式。這些實施例僅係用以例示本發明的技術特徵，並非用以限定本發明的申請專利範圍。任何所屬技術領域中具有通常知識者，將可根據以下說明書的揭露，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作均等的修飾與變化。

圖1為本發明實施例之限滑差速器結構之剖面圖。請參閱圖1，該限滑差速器結構包括有本體部10以及本體蓋11，該本體蓋11與該本體部10形成一容置空間。在該容置空間中，包含有一叉軸20、一第一促動器座(actuator seat)221、以及一第一離合器組231。該叉軸20之軸向 方向之一側設置有一第一傘齒輪211，該第一傘齒輪211係與一第一驅動軸D1連接，該第一傘齒輪211與該第一驅動軸D1同步轉動。

在一實施例中，該叉軸20之軸向方向之另一側設置有一第二傘齒輪212，該第二傘齒輪212係與一第二驅動軸D2連接，該第二傘齒輪212與該第二驅動軸D2同步轉動。

該叉軸20例如為十字叉軸，叉軸20的其中一部分與動力源(未圖示)連接，用來帶動該第一傘齒輪211與該第二傘齒輪212，以驅動該第一驅動軸D1與該第二驅動軸D2。

在該容置空間中，該第一促動器座221係對應該第一傘齒輪211的一軸向外側設置。更進一步說明，該第一傘齒輪211具有一齒輪部(gear part)與一軸部(shaft part)，該第一促動器座221之內側對應第一傘齒輪211的齒輪部的外側設置，並且該第一促動器座221之外側可軸向移動地(axially movably)設置在該本體部10之內側。

在一實施例中，容置空間中更包含有：第二促動器座222，該第二促動器座222係對應該第二傘齒輪212的軸向外側設置。更進一步說明，該第二傘齒輪212具有一齒輪部與一軸部，第二促動器座222之內側係對應第二傘齒輪212的齒輪部的外側設置，並且該第二促動器座222之外側可軸向移動地設置在該本體部10之內側。

一第一離合器組231係同軸設置(coaxially arranged)在該第一傘齒輪211之外側。更進一步說明，該第一離合器組231係設置在該第一傘齒輪211的該軸部的外側。

在一實施例中，一第二離合器組232係同軸設置在該第二傘齒輪212之外側。更進一步說明，該第二離合器組232係設置在該第二傘齒輪212的該軸部的外側。

在一實施例中，該第一離合器組231包含複數個第一摩擦板(first friction plate)2311以及複數個第一作用板2312，該等第一磨擦板2311與該等第一作用板2312係交互設置(alternately arranged)；該等第一摩擦板2311係設置在該第一傘齒輪211的軸部上，該等複數個第一作用板2312係設置在本體部10之內側上。

在一實施例中，該第二離合器組232包含複數個第二摩擦板2321以及複數個第二作用板2322，該等第二摩擦板2321與該等第二作用板2322係交互設置；該等第二摩擦板2321係設置在該第二傘齒輪212的軸部上，該等複數個第二作用板2322係設置在本體部10上。

在一實施例中，該第一促動器座221之一部分係軸向面對該等複數個第一摩擦板2311之一者設置。

在一實施例中，該第二促動器座222之一部分係軸向面對(axially face)該等複數個第二摩擦板2321之一者設置。

在一實施例中，一作動板34係設置在該第一傘齒輪211的軸向外側(axial outer side)上，並且設置於該第一離合器組231以及該第一促動器座221之間；在一實施例中，該第一促動器座221之一部分係穿過該作動板34，而軸向與該第一離合器組231接觸。該作動板34係徑向且可軸向移動地設置(radially and axially movably arranged)在該本體部10之內側。

在一實施例中，該限滑差速器結構還包含一鎖定器31，該容置空間中更包含有該鎖定器31、外凸輪32、至少一個頂桿33以及一內凸輪36；該外凸輪32以及該內凸輪36係軸向設置在該第一驅動軸D1上，該鎖定器31係設置於該外凸輪32之一側。在一實施例中，該鎖定器31為磁性鎖定器或鎖定機構。在另一實施例中，該鎖定器係31與一控制器(未圖示)連接，用以啟動或關閉該鎖定器31。在一實施例中，限滑差速器結構更包含一止推軸承(thrust bearing)37及一軸承靠環(bearing ring)38，該止推軸承37及該軸承靠環38係軸向設置在該第一驅動軸D1上並且設置在該鎖定器31之軸向內側，該止推軸承37係設置在該外凸輪32與該軸承靠環38之間。該軸承靠環38與該鎖定器31並不與第一驅動軸D1同步轉動。

圖2為圖1之限滑差速器結構中至少一個頂桿與外凸輪之示意圖。請參照圖1以及圖2，該至少一個頂桿33的一端係設置在該外凸輪32之另一側上，該至少一個頂桿33之另一端係對應該作動板34之一側設置。該至少一個頂桿33內部具有彈性結構，在該至少一個頂桿33受到軸向外部力推壓時，該至少一個頂桿33會先藉由該彈性結構軸而軸向壓縮形變。在一實施例中，該至少一個頂桿33穿過該第一離合器組231，並且面向該作動板34之一面的軸向外邊上。該至少一個頂桿33係可軸向移動地設置在該本體部10之內側。該外凸輪32之一面包含有至少一個外凸輪凸起部32a，該至少一個外凸輪凸起部32a係面向該至少一個頂桿33之一端配置。在一實施例中，該至少一個頂桿33具有兩組頂桿，此兩組頂桿係間隔180度的位置設置。

該內凸輪36係對應該作動板34之另一側設置。圖3為圖1之限滑差速器結構中第一傘齒輪與內凸輪之示意圖。在一實施例中，請參照圖3，該第一傘齒輪211之一面包含有一傘齒輪凸起部211C，該內凸輪36之一面包含有一內凸輪凸起部36a，該傘齒輪凸輪部211C係對應該內凸輪凸起部36a設置。在一實施例中，在未啟動本案之限滑差速器結構之初始狀態，該傘齒輪凸輪部211C與該內凸輪凸起部36a係為合併狀態，當啟動本案之限滑差速器結構後，因為第一傘齒輪211與被推動內凸輪36具有不同轉速，而導致該傘齒輪凸輪部211C進而推開該內凸輪凸起部36a，詳細作動方式於後說明。

在一實施例中，一彈性元件35係設置在該第一傘齒輪211之軸部的軸向外側上，並設置於該內凸輪36與該作動板34之間；在一實施例中，該彈性元件35係為波形彈簧，用以當該作動板34被軸向推動(axially pushed)後，使該作動板34復位。

本揭露之實施例另提供一限滑差速鎖定方法，係適用於限滑差速鎖定器，例如本案之限滑差速器結構，該限滑差速器結構至少包含一鎖定器。該限滑差速器結構之相關內容請參照前述之內容，不再贅述。

圖4a~圖4f為本發明實施例之限滑差速器鎖定方法示意圖。在一實施例中，該限滑差速鎖定方法的運作如下。當第一驅動軸與第二驅動軸具有一轉速差時，啟動鎖定器以將轉動中的一外凸輪與該鎖定器接合(步驟一)；當一外凸輪停止後，至少一個頂桿之一側在該外凸輪上滑動而被該外凸輪以一軸向正向力推動而使該至少一個頂桿軸向推動一作動板，該作動板再推動一內凸輪使該內凸輪與一第一傘齒輪分離(步驟二)；而 後，該第一傘齒輪反方向推動該內凸輪，該內凸輪以一軸向反向力推動該作動板以推壓一第一離合器組，以鎖定該第一驅動軸的轉速，其中該內凸輪推動該作動板之該軸向反向力係大於該外凸輪推動該至少一個頂桿之該軸向正向力(步驟三)。

請參照圖4a，在初始狀態，即未啟動本案之限滑差速器結構時，該第一傘齒輪211及設置在該第一傘齒輪211外側之該內凸輪36、該彈性元件35、該作動板34、該第一離合器組231中的該等第一摩擦板2311、該至少一個頂桿33以及該外凸輪32係同步與第一驅動軸D1轉動。此時，該鎖定器31係固定在該軸承靠環38上不轉動。以下詳細說明該限滑差速鎖定方法適用於本案之限滑差速器結構時，前述之限滑差速鎖定方法之各步驟的運作。

當處於打滑或一輪空轉的狀態時或行駛在崎嶇的路面時，即，當該第一驅動軸D1與該第二驅動軸D2具有轉速差時，可藉由一該控制器啟動該鎖定器31以將轉動中的該外凸輪32與該鎖定器31接合而停止轉動，如圖4b所示。在一實施例中，該鎖定器31為磁性鎖定器，當啟動該磁性鎖定器時，可藉由磁力將外凸輪32朝該磁性鎖定器吸附，並將轉動中的外凸輪32固定而停止轉動。

請參照圖4c，當該外凸輪32停止轉動後，該至少一個頂桿33之一側因在該外凸輪32上滑動而推動該作動板34。進一步說明，該至少一個頂桿33之一側因在該外凸輪32上滑動而移動至外凸輪凸起部32a時，藉由凸起結構而將該至少一個頂桿33軸向推動該作動板34，而使該作動板34與內凸輪36接合。在一實施例中，該作動板34壓縮該彈性元件 35進而推動該內凸輪36，並且使該作動板34之一部分與該內凸輪36之一側接合。

請參照圖4d，該內凸輪36因被推動而導致該內凸輪36之轉速與該第一傘齒輪211之轉速不一致，進而使第一傘齒輪211推開該內凸輪36。進一步言之，初始狀態接合在一起的傘齒輪凸輪部211C及內凸輪凸起部36a，因為兩者轉速不同而使傘齒輪凸輪部211C推開該內凸輪凸起部36a，而使該內凸輪36軸向且反向推動該作動板34。

請參照圖4e，內凸輪36的反向推動力係大於作動板34的正向推動力，因此該作動板34被反向推動至該等複數個第一摩擦板2311，使得該等複數個第一摩擦板2311與該等複數個第一作用板2312擠壓。這時，因為第一傘齒輪211係與本體部10的同步轉動，即，第一傘齒輪211本身不轉動，進而可鎖定第一驅動軸D1的轉速。

在一實施例中，請參照圖4f，因為第一傘齒輪211係與本體部10的同步轉動(第一傘齒輪211本身不轉動)，而使該叉軸20推動該第一促動器座221，使該第一促動器座221之一部分反向且軸向推動該等複數個第一摩擦板2311，用以加強使得該等複數個第一摩擦板2311與該等複數個第一作用板2312的擠壓。

在一實施例中，因第一傘齒輪211係與本體部10的同步轉動，亦即，第一傘齒輪211跟著本體部10轉動且本身不轉動，又第一傘齒輪211、第二傘齒輪212與叉軸20相互接觸連動，因此，第一傘齒輪211以本體部10的轉速帶動叉軸20，而叉軸20又接著帶動第二傘齒輪212，進而使第二驅動軸D2與第一驅動軸D1的轉速相同。

在另一實施例中，因為第一傘齒輪211係與本體部10的同步轉動(第一傘齒輪211本身不轉動)，而使該叉軸20推動該第二促動器座222，該第二促動器座222係軸向面對該等複數個第二摩擦板2321設置，當該第二促動器座222被該叉軸20推動時，該第二促動器座222因此推向該等複數個第二摩擦板2321之一者，而使得該等複數個第二摩擦板2321與等複數個第二作用板2322擠壓；由於該等複數個第二摩擦板2321與該等複數個第二作用板2322係交互設置，並且該等複數個第二作用板2322係設置在第二傘齒輪212之軸部上，當該等複數個第二摩擦板2321與等複數個第二作用板2322擠壓時，進而使得本體部10的轉速與該第二傘齒輪212的轉速一致。因此，該第二傘齒輪212係與該本體部10同步轉動，進而使第二驅動軸D2與第一驅動軸D1的轉速相同。

因此，當一車輛在打滑或一輪軸空轉的狀態時或是行駛在崎嶇的路面時，使用者啟動本發明之限滑差速器結構，可以使該車輛快速且穩固地達成兩輪軸同步轉動。

雖然本發明已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術領域之人士均可在不脫離本發明之精神及範疇內，對上述實施形態進行更動與潤飾。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效更動與潤飾，均仍應為後附之申請專利範圍所涵蓋。因此，本發明之權利保護範圍應如該申請專利範圍所列。

D1:第一驅動軸

D2:第二驅動軸

10:本體部

11:本體蓋

20:叉軸

21:傘齒輪

211:第一傘齒輪

211C:傘齒輪凸輪部

212:第二傘齒輪

22:促動器座

221:第一促動器座

222:第二促動器座

231:第一離合器組

2311:第一摩擦板

2312:第一作用板

232:第二離合器組

2321:第二摩擦板

2322:第二作用板

31:鎖定器

32:外凸輪

33:頂桿

34:作動板

35:彈性元件

36:內凸輪

37:止推軸承

38:軸承靠環

Claims (10)

1. 一種限滑差速器結構，包括：一本體部；以及一本體蓋，該本體蓋與該本體部形成一容置空間；其中在該容置空間中，包含有一叉軸，該叉軸之一軸向方向之一側設置有一第一傘齒輪，該第一傘齒輪係與一第一驅動軸連接；一第一促動器座，該第一促動器座係對應該第一傘齒輪的一軸向外側設置；一第一離合器組係同軸設置在該第一傘齒輪之一外側；該容置空間中更包含有：一鎖定器、一外凸輪、至少一個頂桿、一作動板以及一內凸輪；其中該作動板其係設置在該第一傘齒輪軸向外側上，並設置於該第一離合器組以及該第一促動器座之間；該外凸輪以及該內凸輪係軸向設置在該第一傘齒輪上，該鎖定器係設置於該外凸輪之一側，該至少一個頂桿的一端係設置在該外凸輪之另一側上，該至少一個頂桿之另一端係對應該作動板之一側設置，以及該內凸輪係對應該作動板之另一側設置。
2. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該至少一個頂桿係穿過該第一離合器組，並且對應該作動板之一側的軸向外側上。
3. 如請求項2所述之限滑差速器結構，其中該外凸輪之一面包含有至少一個外凸輪凸起部，該至少一個外凸輪凸起部係面向該至少一個頂 桿之一端配置。
4. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該第一傘齒輪包含有一傘齒輪凸輪部，且該內凸輪之一面包含有一內凸輪凸起部，該傘齒輪凸輪部係對應該內凸輪凸起部設置。
5. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該第一傘齒輪之該外側上更包含有一彈性元件，該彈性元件係設置在該作動板與該內凸輪之間。
6. 如請求項5所述之限滑差速器結構，其中該彈性元件為一波形彈簧。
7. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該第一促動器座之一部分係穿過該作動板，且面向該第一離合器組。
8. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該鎖定器為一磁性鎖定器或一鎖定機構。
9. 如請求項1所述之限滑差速器結構，其中該限滑差速器更包含一止推軸承及一軸承靠環，該止推軸承及該軸承靠環係設置在該第一驅動軸上且設置在該鎖定器之一軸向內側，該止推軸承係設置在該外凸輪與該軸承靠環之間。
10. 一種限滑差速鎖定方法，適用於一限滑差速器結構，該限滑差速器結構包含：一本體部；以及一本體蓋，該本體蓋與該本體部形成一容置空間；其中在該容置空間中，包含有一叉軸，該叉軸之一軸向方向之一側設置有一第一傘齒輪，該第一 傘齒輪係與一第一驅動軸連接，該叉軸之軸向方向之另一側設置有一第二傘齒輪，該第二傘齒輪係與一第二驅動軸連接；一第一促動器座，該第一促動器座係對應該第一傘齒輪的一軸向外側設置；一第一離合器組係同軸設置在該第一傘齒輪之一外側；該容置空間中更包含有：一鎖定器、一外凸輪、至少一個頂桿、一作動板以及一內凸輪；其中該作動板其係設置在該第一傘齒輪軸向外側上，並設置於該第一離合器組以及該第一促動器座之間；該外凸輪以及該內凸輪係軸向設置在該第一傘齒輪上，該鎖定器係設置於該外凸輪之一側，該至少一個頂桿的一端係設置在該外凸輪之另一側上，該至少一個頂桿之另一端係對應該作動板之一側設置，以及該內凸輪係對應該作動板之另一側設置；該限滑差速鎖定方法包含：當該第一驅動軸與該第二驅動軸具有一轉速差時，啟動該鎖定器以將轉動中的該外凸輪與該鎖定器接合；當該外凸輪停止後，該至少一個頂桿之一側在該外凸輪上滑動而被該外凸輪以一軸向正向力推動而使該至少一個頂桿軸向推動該作動板，該作動板再推動該內凸輪使該內凸輪與一第一傘齒輪分離；而後，該第一傘齒輪反方向推動該內凸輪，該內凸輪以一軸向反向力推動該作動板以推壓該第一離合器組，以鎖定該第一驅動軸的轉速，其中，該內凸輪推動該作動板之該軸向反向力係大於該外凸輪推動該至少一個頂 桿之該軸向正向力。

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