CN101428559A - 用于全轮驱动系统的动力输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于全轮驱动系统的动力输出装置，为此，本发明提供了一种用于将旋转动力传输至机动车车轮的系统，其包括：输入端；行星式最终驱动器，被可驱动地连接至输入端并包括第一输出端，该第一输出端在低于输入端速度的速度下被驱动；以及轮间行星式差速器，被可驱动地连接至第一输出端，用于在第二输出端与第三输出端之间分配由第一输出端承载的扭矩，该第二输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第一车轮，该第三输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第二车轮。

Description

用于全轮驱动系统的动力输出装置
技术领域
本发明总体上涉及一种用于在机动车动力系统(powertrain)中传输旋转动力的装置。更具体地，涉及由具有行星式最终驱动器的变速器所驱动的全时和分时(part-time)全轮驱动(AWD)系统。
背景技术
在源自前轮驱动机动车平台的AWD机动车中，动力输出单元效率非常重要，在某种程度上是由于变速器输出的速度和扭矩所要求的运动学特性(kinematics)所致。
在变速器输出扭矩被传送至差速机构的输入端之前，变速器的最终驱动单元一般使扭矩增加大约4.0-4.5倍，该差速机构驱动机动车的主轮(即，前轮)。然后，被放大的扭矩在被传送至动力输出单元(PTU)之前逐步降低，该动力输出单元驱动次轮(即，后轮)。
在机动车的动力系统(其变速器包括用于放大扭矩的行星式最终驱动器单元)中，可以在实施行星式扭矩放大之前，在前轮与后轮之间分配变速器输出扭矩。
在分时或即时扭矩系统中，也可以将变速器输出扭矩直接传送给动力输出单元，从而省略掉通常发生在最终驱动机构中的扭矩放大。
在机动车工业中需要一种驱动机构，在变速器输出发生减速之前，该驱动机构在高速变速器输出下在前轮与后轮之间分配扭矩。
发明内容
一种用于将旋转动力传输给机动车车轮的系统，包括：输入端；行星式最终驱动器，被可驱动地连接至输入端并包括第一输出端，该第一输出端在低于输入端速度的速度下被驱动；以及轮间(inter-wheel)行星式差速器，被可驱动地连接至第一输出端，用于在第二输出端与第三输出端之间分配由第一输出端承载的扭矩，该第二输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第一车轮，该第三输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第二车轮。
被可驱动地连接至输入端的车桥间(inter-axle)差速器在行星式最终驱动器的输入与第二组车轮之间分配由输入端承载的扭矩。
该系统将PTU输入扭矩降低了大约75％并且消除了再次逐步增加速度的需求。该PTU被布置在单轴上。
相比于传统的PTU，该PTU的效率提高了50％以上，并且其成本和重量降低了同样的百分比。
从以下的详细描述、权利要求以及附图中，优选实施例的适用范围将变得显而易见。应该理解，仅是为了解释的目的而给出所述描述和具体实例，尽管它们表示本发明的优选实施例。对本领域技术人员而言，对所描述的实施例和实例进行的各种改变和修改将变得显而易见。
附图说明
参考以下描述并结合附图可以更容易地理解本发明，在附图中：
图1是用于在驱动桥与机动车车轮之间传输动力的机动车传动系统的俯视图；
图2是示出了用于分时AWD系统的动力输出组件的横截面示意图；
图3是示出了用于分时AWD系统的动力输出组件的第二实施例的横截面示意图；
图4是示出了用于全时AWD系统的动力输出组件的横截面视图；
图5是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时AWD系统的第三实施例的动力输出组件的横截面视图；
图6是示出了用于具有复合的轮间差速器的全时AWD系统的第四实施例的动力输出组件的横截面视图；
图7是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时AWD系统的第五实施例的动力输出组件的横截面视图；
图8是示出了用于具有复合的轮间差速器的全时AWD系统的第六实施例的动力输出组件的横截面视图；以及
图9是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时AWD系统的第七实施例的动力输出组件的横截面视图。
具体实施方式
图1示出了机动车动力系统10，本发明可应用于该动力系统。所示出的动力系统用于全轮驱动机动车，该全轮驱动机动车的发动机和驱动桥12被横向安装于位于机动车前部处的发动机舱中。驱动桥12在其输出端14的速度与其输入端的速度之间产生了多个前进比率和后退比率，该输出端连续地可驱动地连接至前轮16、17，该输入端可驱动地连接至发动机曲轴。
位于驱动桥壳中的轮间差速机构18将动力差动地传输给右侧半轴20和左侧半轴21，右侧半轴和左侧半轴分别连接至轮16、17。动力通过小伞齿轮88和固定至驱动轴24的匹配伞齿轮90在驱动桥输出端14与驱动轴24之间传输。驱动轴24将动力传输给后轮间差速机构28，动力从该差速机构中通过车轴(axle shaft)或半轴32、33被分别差动地传输至后轮30、31。
图2示出了分时AWD动力输出系统。动力处于横向安装的前轮驱动的驱动桥的输出链轮40处，该输出链轮由驱动链42啮合，该驱动链还与固定至滚筒(drum)46的链轮44啮合。动力由滚筒46输送至动力输出轴48，该动力输出轴通过小伞齿轮88和伞齿轮90、纵向定向的后驱动轴24、以及后轮间差速机构28将动力输送至后轮30、31。联接器(未示出)选择性地可啮合，以将动力传输至后轮间差速机构28。
滚筒46和动力输出轴48由轴承51、52支撑以便围绕横向轴线50旋转，该轴承适配于围绕扭矩分配差速机构56的壳体54。
接地的行星式最终驱动器58包括：太阳轮60，固定至滚筒46；行星架(carrier)62；齿圈64，保持在壳体54上不旋转；以及一组行星小齿轮66，支撑在行星架62上并与太阳轮60及齿圈64啮合。动力分配轮间差速器56是复合的行星式齿轮组，其包括：太阳轮68、行星架70、齿圈72、以及两组行星小齿轮73、74，这两组行星小齿轮被支撑在行星架上并与太阳轮68及齿圈72啮合。小齿轮73与小齿轮74及齿圈72啮合。小齿轮74与太阳轮68及小齿轮73啮合。右手侧半轴20被固定至行星架70以作为一个单元旋转，并且左手侧半轴21被固定至太阳轮68以作为一个单元旋转。
接地的行星式最终驱动齿轮组58使其输出行星架62比其太阳轮60及滚筒46旋转得慢。齿轮组56用作轮间差速器，该轮间差速器在太阳轮68与行星架70之间分配由行星架62与齿圈72承载的动力，即，在右前轮16与左前轮17之间进行分配。驱动轴24在较高速度和低扭矩下将来自变速器输出端40的动力传输至后轮。
除了最终驱动58横向地定位于轴承51与52之间之外，图3示出了与图2基本相同的即时扭矩、动力输出系统。小伞齿轮88固定至轴48并与固定至后驱动轴24的伞齿轮(未示出)啮合。小伞齿轮88和伞齿轮90将旋转动力从横向轴线50引导至机动车的纵向轴线。
图4示出了全时AWD动力输出系统。动力处于横向安装的前轮驱动的驱动桥的输出链轮40处，该输出链轮由链42啮合，该链也与固定至滚筒92的链轮44啮合。动力通过滚筒92被输送至车桥间行星式差速器96的行星架94，该行星式差速器将输送至其行星架94的扭矩在齿圈97与太阳轮98之间进行分配(优选地为65/35)。齿圈97将扭矩传输至接地的行星式最终驱动器102。太阳轮98被固定至动力输出轴100。动力分配车桥间差速器96还包括支撑在行星架94上并与太阳轮98及齿圈97啮合的一组行星小齿轮101。动力输出轴100通过伞齿轮90和小伞齿轮88、纵向定向的后驱动轴、以及轮间差速机构28将动力输送至后轮30、31。
滚筒92和动力输出轴100由轴承51、52支撑以围绕横向轴线50旋转，该轴承适配于驱动桥壳体54。
接地的最终驱动行星式齿轮组102包括：太阳轮104，固定至齿圈97；行星架106；齿圈108，保持在壳体54上不旋转；以及一组行星小齿轮110，被支撑在行星架106上并与太阳轮104及齿圈108啮合。
动力分配的、位于轮间的、复合的行星式差速器120包括：太阳轮122；行星架124；齿圈126，被固定至行星架106；以及两组行星小齿轮128、129，被支撑在行星架124上并与太阳轮122及齿圈126啮合。小齿轮128与小齿轮129及太阳轮122啮合。小齿轮129与小齿轮128及齿圈126啮合。半轴20被固定至行星架124以便作为一个单元旋转，并且半轴21被固定至太阳轮122以便作为一个单元旋转。轮间差速器120将其输入扭矩在轴20与轴21之间平均分配。
接地的行星式齿轮组102使其行星架106旋转得比其输入太阳轮104慢。轮间差速器120将承载至其输入齿圈126的动力在其行星架124与太阳轮122之间进行分配，即，在右前轮16与左前轮17之间进行分配。驱动轴24在较高速度和低扭矩下将动力输送至后轮30、31。
图5示出了全时AWD动力输出系统，其中，行星式最终驱动器102位于复合的车桥间行星式差速器96与复合的轮间行星式差速器120之间。复合的车桥间行星式差速器96包括：第一组行星小齿轮144，被支撑在行星架94上并与太阳轮98啮合；以及第二组行星小齿轮146，被支撑在行星架94上并与第一组行星小齿轮144及齿圈97啮合。太阳轮98被固定至输出轴100。复合的车桥间行星式差速器96在输出轴100与行星架94之间在滚筒92上分别产生其输入扭矩的35/65的扭矩分配。
轮间的行星式差速器120包括：第一组行星小齿轮148，被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈126啮合。行星架124被固定至半轴21。太阳轮122被固定至半轴20。
图6示出了全时AWD动力输出系统，其中，车桥间行星式差速器96位于复合的轮间行星式差速器120及行星式最终驱动器102的右侧。复合的轮间行星式差速器120包括：第一组行星小齿轮148，被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈108啮合。轮间行星式差速器120的太阳轮122被固定至半轴21。行星架124被固定至半轴20。
图7示出了全时AWD动力输出系统，其中，轮间行星式差速器120位于车桥间行星式差速器96与行星式最终驱动器102的右侧。复合的车桥间行星式差速器96包括：第一组行星小齿轮144，被支撑在行星架94上并与太阳轮98啮合；以及第二组行星小齿轮146，被支撑在行星架94上并与第一组行星小齿轮144及齿圈97啮合。轮间行星式差速器120包括：第一组行星小齿轮148，被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈126啮合。轮间行星式差速器120的太阳轮122被固定至半轴21。行星架124被固定至半轴20。最终驱动102位于滚筒92中并位于轴承51与轴承52之间。
图8示出了全时AWD动力输出系统，其中，轮间差速器120是复合行星式的，定位于车桥间行星式差速器96与行星式最终驱动器102之间。轮间行星式差速器120包括：第一组行星小齿轮148，被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈126啮合。轮间行星式差速器120的太阳轮122被固定至半轴20。行星架124被固定至半轴21。除了齿圈108被直接固定至壳体54以及轴承51被定位于行星式最终驱动器102的右侧之外，图8的布置基本上与图6的布置相同。
图9示出了全时AWD动力输出系统，其中，轮间行星式差速器120是复合行星式的，其被定位于车桥间行星式差速器96(其为复合行星式的)和行星式最终驱动器102的右侧。变速器输出链轮44被直接固定至齿圈97，该齿圈被支撑在轴承51、52上。复合的车桥间行星式差速器96包括：第一组行星小齿轮144，被支撑在行星架94上并与太阳轮98啮合；以及第二组行星小齿轮146，被支撑在行星架94上并且与第一组行星小齿轮144及齿圈97啮合。轮间行星式差速器120包括：第一组行星小齿轮148，被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈126啮合。轮间行星式差速器120的太阳轮122被固定至半轴20。行星架124被固定至半轴21。
根据专利法的规定，已经描述了优选实施例。但是应该注意到，可以通过与具体说明及叙述不同的方式实施替换实施例。

Claims (3)

1.一种用于将旋转动力传输至机动车车轮的系统，包括：
输入端；
行星式最终驱动器，所述行星式最终驱动器被可驱动地连接至所述输入端并包括第一输出端，所述第一输出端在低于输入端速度的速度下被驱动；以及
轮间行星式差速器，被可驱动地连接至所述第一输出端，用于在第二输出端与第三输出端之间分配由所述第一输出端承载的扭矩，所述第二输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第一车轮，所述第三输出端被可驱动地连接至所述第一车轮组的第二车轮。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入端被可驱动地连接至第二组车轮。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
车桥间差速器，被可驱动地连接至所述输入端，用于在所述行星式最终驱动器的输入与第二组车轮之间分配由所述输入端承载的扭矩。
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