CN100580278C

CN100580278C - 扭矩引导差速装置

Info

Publication number: CN100580278C
Application number: CN200710102372A
Authority: CN
Inventors: C·S·洛斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2027-04-30
Also published as: DE102007020356A1; US20070259749A1; US7491147B2; CN101067449A; DE102007020356B4

Abstract

一种布置在车辆动力系中的扭矩引导差速装置，包括发动机、变速器和扭矩引导差速器。扭矩引导差速器包括具有座架输入和侧齿轮输出的锥齿轮式差速器总成。控制侧齿轮输出，以便通过两个速度控制机构将输入元件的扭矩和速度分配到单独的侧齿轮上，其中每个速度控制机构都由各自的单独选择性接合扭矩传动机构控制。差速器总成和速度控制机构布置在分开的壳体中。

Description

扭矩引导差速装置

技术领域

本发明涉及车辆传动系中的差速装置，更具体地，涉及提供扭矩引导(torque vectoring)或输出速度控制的差速装置。

背景技术

车辆动力系包括发动机、变速器和差速传动装置。众所周知，差速装置为具有来自车辆变速器的输入和至少两个驱动车轮的输出元件的机构。车辆差速器采用了锥齿轮式单元和行星齿轮式装置的形式。这两种差速器都是公知的。

锥齿轮式差速器通常具有给机架或壳体输入的齿圈和小齿转，其中机架或壳体环绕着输出侧齿轮的轴线旋转。侧齿轮通过锥齿轮由机架的旋转动作驱动，锥齿轮可旋转地安装在机架或壳体总成中。

行星齿轮式差速器通常包括齿圈元件、中心齿轮元件和行星架组件。这些元件之一为输入元件，例如齿圈，而行星架和中心轮齿为输出元件，它们通过车轮或其它驱动机构提供驱动。车辆传动系中传统的或常规的差速器并不限制差速器输出元件之间可能出现的速度差。例如，如果一个输出轮处在非常滑的表面上，另一个输出轮处良好摩擦表面上，那么在滑的表面上的车轮会以高速旋转，而另一个车轮静止，从而在差速装置上产生高差速。当允许时，通过称为防滑差速器的装置防止出现这种情形。在这种机构中，差速器总成在其中布置有自动致动的离合器机构，其防止输出元件之间的旋转差，从而向更好的驱动表面上的车轮提供驱动力。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的扭矩引导差速装置。

在本发明的一方面，至少包括变速器差速装置和驱动轮的车辆传动系包括用于差速器的输出速度控制机构。

本发明的另一方面是提供扭矩引导差速装置，其中在差速器的两侧都设有速度控制机构，从而控制其两侧的输出。

本发明的另一目的是提供一种在差速器输出侧上均具有速度控制机构的扭矩引导差速装置，其中相对于彼此调整输出速度。

本发明的再一目的是提供一种扭矩引导差速装置，其中差速装置的输出速度以相对于差速器输入机构的速比来控制。

根据本发明的一个方面，公开了一种扭矩引导差速装置，包括差速机构，具有布置在壳体中的座架元件、输入元件及第一和第二输出元件；第一速度控制机构，其布置在第二壳体中，包括连接到所述座架元件的第一驱动齿轮、与所述第一驱动齿轮啮合的第一传动齿轮、连接到所述第一输出元件的第一从动齿轮、与所述第一从动齿轮啮合的第二传动齿轮、和第一可选择性接合的扭矩传动机构，以有选择地连接所述第一和第二传动齿轮从而在所述差速机构的输入与所述第一输出元件之间提供差速；以及第二速度控制机构，其布置在第三壳体中，包括连接到所述座架元件的第二驱动齿轮、与所述第二驱动齿轮啮合的第三传动齿轮、连接到所述第二输出元件的第二从动齿轮、与所述第二从动齿轮啮合的第四传动齿轮、和第二可选择性接合的扭矩传动机构，以有选择地连接所述第三和第四传动齿轮从而在所述差速机构的输入与所述第二输出元件之间提供受控的差速。

在上述扭矩引导差速装置中，当所述第一扭矩传动机构选择性接合时，所述第一速度控制机构的所述第一驱动齿轮、第一从动齿轮、第一传动齿轮和第二传动齿轮提供所述输入元件与所述第一输出元件之间的受控的速度关系。

在上述扭矩引导差速装置中，当所述第二扭矩传动机构选择性接合时，所述第二速度控制机构的所述第二驱动齿轮、第二从动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮提供所述输入元件与所述第二输出元件之间的受控的关系。

在上述扭矩引导差速装置中，所述第一速度控制机构和所述第二速度控制机构中每个机构的所述齿轮都有两个齿轮布置成绕着由所述输入元件限定的轴旋转。

在上述扭矩引导差速装置中，所述差速机构布置在第一壳体中，所述第一速度控制机构布置在第二壳体中，并且所述第二速度控制机构布置在第三壳体中。

在上述扭矩引导差速装置中，所述第一速度控制机构的齿轮配置为提供所述座架元件和第一输出元件之间的传动比。

在上述扭矩引导差速装置中，所述第二速度控制机构的齿轮配置为提供所述座架元件和第二输出元件之间的传动比。

在上述扭矩引导差速装置中，所述第二和第三壳体在所述第一壳体外部。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图。

具体实施方式

动力系10包括发动机12、变速器14和总地标记为16的扭矩引导差速装置。发动机12和变速器14为本领域公知的传统动力机构。优选地，变速器14为多档自动换档行星齿轮式变速器，其包括以公知方式控制变速器中传动比机构的机电控制(ECM)。众所周知，ECM从车辆接收多种信号，包括发动机速度、变速器输出速度、变速器传动比选择、车辆输出速度，并且ECM可包括转向控制或转向需求控制。但是，本发明也同样地适用于具有适合控制系统的中间轴式变速器。

变速器14具有输出轴18，该输出轴18通过齿轮机构20和22与扭矩引导差速装置16的壳体或座架元件24驱动地相连。扭矩引导差速装置16还包括一对侧齿轮26和28，这对侧齿轮26和28通过座架24与齿轮元件30和32可操作地相连。由座架24与侧齿轮26和28表示的差速器以公知的方式操作，当座架24通过齿轮22旋转时，齿轮26和28也会绕着各自的由输出轴34和36表示的轴旋转。并且还知道，这些轴34和36的轴可操作地连接到驱动车轮上，未示出。如果一个车轮处在滑的表面或低摩擦表面上，另一个车轮就会保持静止，而无牵引力的车轮就会以高速旋转。这是不希望出现的操作特征，但是当车辆陷入淤泥、雪地或冰面上时，就会出现这种情况。-

为防止出现这种情况，一些车辆配备了称为防滑差速器的装置，其中在差速器壳体中包括离合器机构，以在最少一个侧齿轮中提供座架或差速器之间的速度控制。本发明提供了布置在壳体38中的传统差速器和布置在壳体44和46中的两个扭矩引导或速度控制机构40和42，其中壳体44和46与壳体38是分开的。这允许速度控制机构40和42根据使用该机构的具体车辆而变化。如果需要减小该总成的质量和体积，壳体38、44和46可集成在一起。

速度控制机构40包括驱动齿轮48、与驱动齿轮48啮合的传动齿轮50、固定在环绕轴56的套轴54上的传动齿轮52。轴56与齿轮50驱动地连接。速度控制机构40还包括与齿轮52啮合的从动齿轮58。齿轮58与轴36驱动地连接，从而与侧齿轮26驱动地连接。轴56和54操作地连接到扭矩传动机构60的相对侧，其中扭矩传动机构60可为传统的液动摩擦离合器。扭矩传动机构60由ECM控制其接合。

速度控制机构42包括驱动齿轮62、固定在可转动轴66上的传动齿轮64、固定在套轴70上的传动齿轮68、以及与轴34驱动地相连从而与侧齿轮28驱动地相连的从动齿轮72，其中套轴70可旋转地支撑在轴66上。轴66和70可操作地连接到扭矩传动机构74的相对侧，其中扭矩传动机构74可为由ECM控制的传统液动离合器。

包括齿轮48、50、52和58的齿轮系和扭矩传动机构60依据扭矩传动机构60的接合情况，控制差速器座架24与输出轴36之间的传动比增大或减小。包括齿轮62、64、68和72的齿轮系和扭矩传动机构74提供差速器座架24与轴34之间的传动比增大，从而提供差速器座架24与侧齿轮28之间的传动比增大。

速度控制机构40和42提供差速装置的扭矩引导。也就是说，一个离合器的接合，例如离合器60，提供了座架24与轴36之间的速度控制，当然就提供了座架24与侧齿轮26之间的速度控制。当车辆转弯时，需要使与轴36连接的输出轮比轴34旋转得快，离合器60以受控的方式接合，以提供所需的差速。众所周知，通过差速，输出轴34和36将由差速器座架24驱动。如果轴36比座架24旋转得快，那么轴34通过侧齿轮26、28，会自动地比座架24旋转得慢。

如果需要使轴34比轴36旋转得更快，从而使连接到轴34的车轮比轴36旋转得更快，使离合器74以受控的方式接合，使得齿轮系62、64、68和72在座架24与输出轴34之间提供增大的速度。如上所述，轴34的速度增大会导致轴36的速度减小。并且如上所述，因此，扭矩引导差速装置16会给安装了该装置的车辆提供改善转弯或转向能力所必需的差速或扭矩分配。

通过在分开的壳体中包括速度控制机构或扭矩引导机构40和42，可以容易地改变这些机构的整个组件，以给具体车辆提供最佳的操作。并且，所示的齿轮48、50、52、58、62、64、68和72为直齿轮或螺旋齿轮，其中惰轮或传动轮位于相对的轴上，但是还可使用行星齿轮组，本领域的技术人员会充分地意识到，可使用许多种变速齿轮以在座架24与轴34和36之间提供所需效果的事实。

通过分别将差速器座架置于壳体38中及将扭矩引导机构40和42置于壳体44中，通过最少的拆卸就可获得速比的替换或改变。

Claims

1.一种扭矩引导差速装置，包括：

差速机构，具有布置在壳体中的座架元件、输入元件及第一和第二输出元件；

第一速度控制机构，其布置在第二壳体中，包括连接到所述座架元件的第一驱动齿轮、与所述第一驱动齿轮啮合的第一传动齿轮、连接到所述第一输出元件的第一从动齿轮、与所述第一从动齿轮啮合的第二传动齿轮、和第一可选择性接合的扭矩传动机构，以有选择地连接所述第一和第二传动齿轮从而在所述差速机构的输入与所述第一输出元件之间提供差速；以及

第二速度控制机构，其布置在第三壳体中，包括连接到所述座架元件的第二驱动齿轮、与所述第二驱动齿轮啮合的第三传动齿轮、连接到所述第二输出元件的第二从动齿轮、与所述第二从动齿轮啮合的第四传动齿轮、和第二可选择性接合的扭矩传动机构，以有选择地连接所述第三和第四传动齿轮从而在所述差速机构的输入与所述第二输出元件之间提供受控的差速。

2.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

当所述第一扭矩传动机构选择性接合时，所述第一速度控制机构的所述第一驱动齿轮、第一从动齿轮、第一传动齿轮和第二传动齿轮提供所述输入元件与所述第一输出元件之间的受控的速度关系。

3.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

当所述第二扭矩传动机构选择性接合时，所述第二速度控制机构的所述第二驱动齿轮、第二从动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮提供所述输入元件与所述第二输出元件之间的受控的关系。

4.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

所述第一速度控制机构和所述第二速度控制机构中每个机构的所述齿轮都有两个齿轮布置成绕着由所述输入元件限定的轴旋转。

5.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

所述差速机构布置在第一壳体中，所述第一速度控制机构布置在第二壳体中，并且所述第二速度控制机构布置在第三壳体中。

6.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

所述第一速度控制机构的齿轮配置为提供所述座架元件和第一输出元件之间的传动比。

7.如权利要求1所述的扭矩引导差速装置，其中：

所述第二速度控制机构的齿轮配置为提供所述座架元件和第二输出元件之间的传动比。

8.如权利要求5所述的扭矩引导差速装置，其中：

所述第二和第三壳体在所述第一壳体外部。