CN101678830A - 转矩传递装置和系统 - Google Patents

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CN101678830A CN200880017004A CN200880017004A CN101678830A CN 101678830 A CN101678830 A CN 101678830A CN 200880017004 A CN200880017004 A CN 200880017004A CN 200880017004 A CN200880017004 A CN 200880017004A CN 101678830 A CN101678830 A CN 101678830A
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Abstract

本发明提供一种用于机动车辆的装置。该装置包括用于供应转矩的输入轴、选择性地传递该转矩的离合机构、配置成连接到该离合机构的第一齿轮、和连接到该第一齿轮的第二齿轮。该第二齿轮可以装到该装置上使得该第二齿轮不能自由转动。该装置还包括用于接收该转矩的输出轴。该装置可以配置成能控制传递到该输出轴的转矩量。

Description

转矩传递装置和系统
技术领域
本发明总体上涉及用于机动车辆的装置，包括用于机动车辆的通过接合传动系转矩的一部分来传递足够的传动系转矩的装置。
背景技术
可能会在多种不同的路面上驾驶机动车辆。不同的路面具有不同的摩擦系数。当转换到不同的路面时，司机可能会失去控制。例如，司机在路面变化的情况下可能会过度转向或过度补偿。前轮和后轮之间的转动差可表明出现打滑情况或牵引力损失。标准规格的轮胎柔度能吸收约5％的前后轮之间的转动差。但是，在有些情况下，后轮可以转得比前轮快达约6％，这将是标准规格的轮胎柔度所处理不了的。可以改变传递到后轮的转矩量，以便改进司机的操控和对付打滑情况或牵引力损失。试图通过感应变化的路面情况来控制传递到机动车辆后轴的转矩是复杂的。
希望有一种对传递到机动车辆后轮轴的转矩量进行管理的装置，以改进机动车辆的操控和驾驶性能和纠正打滑情况或牵引力损失。该装置包括用于减小或增大到后轮的转矩的离合机构套件。该离合机构套件被设计成满足车辆上的组装限制。
还希望有一种通过感应除变化的路面情况之外的多个参数而被控制的装置，从而控制和管理传递到机动车辆后轮轴的转矩量。例如，可以使用一种通过感应后轮速度和/或前后轮之间的速度差而被控制的装置以改进机动车辆的操控和驾驶性能。
发明内容
提供了一种用于机动车辆的装置。该装置可包括用于供应转矩的输入轴，配置成选择性地传递转矩的离合机构，配置成连接到该离合机构的第一齿轮，和连接到该第一齿轮的第二齿轮。该第二齿轮可以被装到该装置上使得该第二齿轮不能自由转动。该装置还包括用于接收该转矩的输出轴。该装置可以配置成能控制传递到该输出轴的转矩量。
从下文中以非限定性例子的方式说明了本发明的多个实施例和特征的详细描述中，本领域技术人员将会更清楚本发明的多个特征。
附图说明
现在，将参考附图以示例来描述本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的装置的剖视图；
图2是根据本发明的一个实施例的装置的转矩路径的示意图；
图3是增加到机动车辆的后轮轴的转矩与根据本发明的一个实施例的装置的离合机构的接合之间的关系的示意图；
图4是防抱死系统与根据本发明的一个实施例的装置之间的相互作用的示意图。
具体实施方式
现将对本发明的实施例进行详细说明，本发明的例子在附图中示出。尽管将结合这些实施例来描述本发明，人们将理解这并不打算使本发明局限于这些实施例。相反，本发明将涵盖包含在由后附权利要求书所阐述或限定的本发明的精神和范围内的替代、变型和等同。
现参考图1，示出了根据本发明的一实施例的装置10的剖视图，装置10包括输入轴12、离合机构14、第一齿轮16、第二齿轮18、和输出轴20。第一齿轮16和第二齿轮18可以包括行星齿轮组的部件。在一实施例中，第一齿轮16和第二齿轮18可以包括如图1中所示的环形齿轮。然而，本领域技术人员应当理解，第一齿轮16可以包括环形齿轮、太阳轮、行星轮、机架且第二齿轮18可以包括环形齿轮、太阳轮、行星轮、机架。在一实施例中，装置10的至少一部分例如可被布置在机动车辆的传动轴和后差速器之间。装置10可以配置成能在多种温度条件下运转。当机动车辆处于前轮驱动模式时，装置10可以在通往机动车的后轴的传动轴中是断开的。通过发送电流到离合机构14，转矩可以经由装置10被传递到后轴。当离合机构14被完全接合(例如被锁住)时，全部的传动系转矩被传递到机动车辆的后轴且装置10可以使后轴超速传动。在一实施例中，装置10可以使后轴比前轴超速传动达6％。离合机构14可以打滑，因此在一实施例中控制后轴具有从0至6％的相对超速量。机动车辆的动力控制模块(PCM)可以控制离合机构14的操作。PCM可以具有许多输入机构，包括机动车辆的四个轮上的速度传感器。
设置输入轴12来提供应转矩。图1示出了可以连接到输入轴的输入轴法兰的一个例子。在一实施例中，通过电动马达使输入轴12转动。还可以通过采用球斜道的增速齿轮传动马达使输入轴12转动。根据本发明的装置可以提供多个优点。该装置例如(不构成限制)至多仅消耗约3安培的控制电流，因此与可传送的马力量相比仅需要相对小的马达。通过另一个例子(不构成限制)装置10可以约2.5安培的控制电流提供约104马力或更大的马力。例如，装置10可以约24瓦的功率提供约300英尺-磅的转矩或更高的转矩。现参考图2，由输入轴12供应的转矩可以在第一齿轮16和第二齿轮18之间拆分。
再次参考图1，可以设置离合机构14以选择性地传递转矩。离合机构14设置成使得装置10能够控制传递到输出轴20的转矩量。离合机构14可以配置成仅管理可用的(即传动系)转矩的一部分，而提供与配置成管理全部可用的(即传动系)转矩的离合机构相比功能上等同量的动力。例如，离合机构14可以配置成管理一半可用的转矩，而提供与配置成管理全部可用(即传动系)转矩的离合机构相比功能上等同的动力。离合机构14例如通过(例如行星)齿轮组拆分转矩而能够管理可用转矩的一部分，这将会在下文中详述且在图2中大体示出。因为离合机构14构型成仅管理传动系转矩的一部分，所以该离合机构适合于或被构造成更好地应对车辆的组装限制。也就是，根据本发明的实施例的教导所公开的离合机构在尺寸上小于配置成管理全部的可用传动系转矩的离合机构。
离合机构14的操作可配置成能改变第一环形齿轮16的转速。特别地，例如当离合机构14接合时，离合机构14的操作可以阻止或阻碍第一齿轮16的运动(即转动)，例如当离合机构14松开时，其允许或促使第一齿轮16的运动(即转动)。通过改变齿轮16的速度，可以改变输出轴20的速度与输入轴12的速度的比值。现在参考图3，当离合机构14完全接合并且第一齿轮16的运动被阻止时，全部可用的转矩可从输入轴12传递到输出轴20，导致产生供应到采用装置10的机动车辆的前后轮之间的速度差的最大增量。仍参考图3，当离合机构14完全松开且完全地允许第一齿轮16运动时，没有转矩从输入轴12传递到输出轴20，导致供应到采用装置10的机动车辆的前后轮的速度基本一致。
相应地，通过离合机构14的操作，装置10可以从输入轴12不传递转矩、传递部分转矩或传递全部可用的转矩到输出轴20。离合机构14可以配置成当机动车辆后轮速度与机动车辆前轮速度不同(这表明可能出现打滑状况或牵引力损失)时松开(包括例如完全松开)。根据本发明的一实施例，离合机构14可以在约50毫秒内完全松开或完全接合。
在一实施例中，装置10可以包括小齿轮22。小齿轮22可以连接到离合机构14。小齿轮22还可以配置成能接合第一齿轮16。特别地，小齿轮22可以包括与第一齿轮16的另一组齿轮齿相啮合的一组齿轮齿。因此小齿轮22可以起到离合机构的控制齿轮的作用。
装置10可以包括设置用于连接到离合机构14的第一齿轮16。第一齿轮16可以是第一行星齿轮组的部件。如图所示，第一齿轮16可以包括环形齿轮。然而，本领域技术人员应当理解第一齿轮16可以包括第一行星齿轮组的任何部件。第一行星齿轮组可以包括第一环形齿轮16、(例如与输入轴12一体制成的)第一太阳轮、和第一行星轮组26、行星架。第一行星轮组26例如可以包括四个行星轮。该第一行星齿轮组可以具有第一齿轮速比。第一齿轮速比可以由第一行星齿轮组的直径确定。在一实施例中，当离合机构14完全接合时，第一环形齿轮16配置成不能转动。当离合机构14完全接合时，阻止小齿轮22的运动(即转动)，进而阻止第一齿轮16的运动。在一实施例中，当离合机构14完全松开时，第一齿轮16配置成能转动。当离合机构14完全松开时，允许小齿轮22运动(即转动)，进而允许第一齿轮16运动。
装置10包括设置用于连接到第一齿轮16的第二齿轮18。第二齿轮18被固定到装置10上，使得第二齿轮18不能自由转动。第二齿轮18可以是第二行星齿轮组的部件。如图所示，第二齿轮18包括环形齿轮。然而，本领域技术人员应当理解，第二齿轮18可以包括第二行星齿轮组的任何部件。换句话说，尽管第二齿轮18是不配置成能转动的环形齿轮，但本领域技术人员应该理解第二行星齿轮组的其它部件可以配置成不能转动。在一实施例中，第一和第二行星齿轮组可以通过共同的机架28串联地(即背靠背)连接。
第二行星齿轮组可以包括第二环形齿轮18、(例如与输出轴20一体制成的)第二太阳轮、和第二行星轮组32、行星架。第二行星轮组32例如可以包括四个行星轮。第二行星齿轮组具有第二齿轮速比。该第二齿轮速比可以由第二行星齿轮组的直径确定。在一实施例中，第一和第二齿轮速比在功能上等同。在一实施例中，第二齿轮速比大于第一齿轮速比。如果第二齿轮速比大于第一齿轮速比，那么输出轴20转得比输入轴12快。这可以描述为“转矩矢量分配”，允许司机的拐弯速度增加而不会失去对机动车辆的控制。本领域技术人员应当理解，第一和第二齿轮速比的任何组合均可以使用并且仍落入本发明的精神和范围中。
输出轴20接收由输入轴12供应的转矩。提供传递到输出轴20的转矩，以增大采用装置10的机动车辆后轴的转速。在一实施例中，传递到输出轴20的转矩可以配置成将机动车辆后轴的转速增大达约6％，例如图3所示。尽管根据本发明的实施例详细地提出了6％，但本领域技术人员应当理解，装置10可以配置成能将机动车辆后轴的转速增大多于或少于约6％并且落入本发明的精神和范围中。
根据本发明一实施例，包括装置10的系统还包括用于检测机动车辆轮速度的轮速度传感器或者用于提供关于后轮速度的反馈数据的其它机构。根据本发明一实施例，轮速度传感器可以包括后轮速度传感器。根据从轮速度传感器接收到的反馈，传递到输出轴20的转矩量可以通过接合或松开离合机构14来增加或减小。在一实施例中，当来自轮速度传感器的反馈表明后轮的速度已增加时，离合机构14可以配置成完全松开以减小传递到输出轴20并最终传递到后轮所连接的后轴上的转矩。
在一实施例中，包括装置10的系统还包括用于提供关于机动车辆前后轮两者速度的反馈数据的轮速度传感器或其它机构。可以包括两个轮速度传感器以提供关于前后轮两者速度的反馈。在另一实施例中，具有装置10的系统还可以包括用于提供关于机动车辆全部四轮速度的反馈的轮速度传感器或其它机构。机动车辆的PCM可以具有作为输入机构的用于机动车辆的至少一个轮的至少一个速度传感器。在一实施例中，机动车辆的PCM可以具有作为输入机构的用于机动车辆的四个轮的至少一个速度传感器。该PCM可以控制装置10的离合机构14。在前轮驱动模式下，装置10可以在通往后轴的传动轴中被断开。通过发送电流到装置10的离合机构14，转矩可以经由装置10被传递到后轴。当离合机构14被完全接合(即锁住)时，足够的传动系转矩被传递到后轴，且装置10可以使后轴比前轴超速传动约6％，例如如图3所示。离合机构14可以打滑，从而控制后轴具有从0至6％的相对超速量，例如仍如图3所示。
现参考图4，在步骤100，机动车辆的PCM可以检测需要后轴的接合之状况。由PCM所检测的需要后轴接合的状况包括由牵引控制系统所检测的转矩矢量分配、前轮胎打滑(即车辆被陷住了)、或道路状况。由PCM所检测的需要后轴的接合的状况还可以包括来自用于提供表明前后轮速之间存在轮速差的反馈的轮速度传感器或其它机构的反馈。在一实施例中，前后轮之间的任何可检测到的轮速差可以产生表明轮速差的反馈。在另一实施例中，仅满足预定或预选阀值的前后轮之间的轮速差可以产生表明轮速差的反馈。这样的反馈可表明出现打滑状况或牵引力损失。在步骤102中，当检测到这样的状况时，电流被发送到装置10的离合机构14且离合机构14被接合(即锁住)，从而传递全部可用的转矩并且使后轴超速。
在步骤104中，确定是否两个后轮都保持合适的牵引力。轮胎的柔度可以应对超速6％的状况。在步骤104中，如果两个后轮都保持合适的牵引力，那么车辆将处于全轮驱动模式，如步骤106所示。在步骤108中，当PCM确定需要后轴驱动的状况已被纠正并且全部轮胎都具有牵引力之后，PCM将离合机构14松开，从而阻止任何转矩传递到后轴。然后在步骤110中，车辆返回到前轮驱动模式下。
在步骤104中，如果两个后轮没有保持合适的牵引力且PCM感应到一个或者两个后轮打滑，那么在步骤112中，PCM允许离合机构打滑，从而减小后轴相对于前轴的超速量，且全部可用的转矩可被传递到后轴。在步骤114中，PCM可以通过控制离合机构14的打滑量来控制后轴的超速量。然后重新确定是否两个后轮都保持合适的牵引力。在步骤104中，如果两个后轮都保持合适的牵引力，那么可以完成步骤106-110。在步骤104中，如果两个后轮没有都保持合适的牵引力，那么完成步骤112-114。
在根据本发明的一实施例中，装置10可以配置成与防抱死制动系统一体制成或与防抱死制动系统一起使用。防抱死制动系统例如可以帮助控制传到和来自于机动车辆的右侧和左侧的转矩的传递。例如，在一些防抱死系统中，如果一个轮被抱死，较多的转矩会被提供到相对的轮上。特别地，防抱死制动系统可以包括用于改变施加到机动车辆的左轮和右轮的制动转矩的第一装置，以及用于控制该第一装置来防止左轮和右轮在机动车辆运行的过程中(包括在机动车辆的制动过程中)抱死的控制器。该控制器可以确定一个或多个轮是否处于防抱死的控制下，并且可以控制第一装置来调节左轮和/或右轮的制动转矩以防止抱死。防抱死制动系统可以与装置10连接或一体制成。防抱死制动系统和装置10一起可以共同控制施加到机动车辆的左轮和右轮的制动转矩，以及从输出轴20选择性地传递到机动车辆的某轴(例如后轴)上的转矩。
为了说明和描述的目的已对本发明的具体实施例作出了上面的描述。它们不是穷尽的或打算将本发明局限于所公开的确切形式，根据以上的教导可以有多种变型和变化。所选择和描述的实施例是为了解释本发明的工作原理及其实际应用，使本领域技术人员能够利用具有适用于特定用途的多种变型的本发明和各实施例。本发明的范围将由权利要求书及其等同所限定。

Claims (17)

1.一种用于机动车辆的装置，包括：
用于供应转矩的输入轴；
用于选择性地传递该转矩的离合机构；
配置成连接到该离合机构的第一齿轮；
连接到该第一齿轮的第二齿轮，其中该第二齿轮被装到该装置上，使得该第二齿轮不能自由转动；和
用于接收该转矩的输出轴；
其中该装置配置成能控制传递到该输出轴的转矩量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该装置的至少一部分布置在机动车辆的传动轴和后差速器之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该第一齿轮是第一行星齿轮组的部件，该第一行星齿轮组包括第一环形齿轮、第一太阳轮和第一行星轮组和第一行星架。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是，该第二齿轮是第二行星齿轮组的部件，该第二行星齿轮组包括第二环形齿轮、第二太阳轮和第二行星轮组和第二行星架。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，转矩在该第一齿轮和该第二齿轮之间被拆分。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是，传到该输出轴的转矩的传递配置成能将机动车辆的后轴转速增大至约6％。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该离合机构配置成仅管理可用的转矩的一部分，而提供与配置成管理全部可用转矩的离合机构相比功能上相等的马力。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该装置配置成当该离合机构完全接合时传递全部的可用转矩。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该第一齿轮配置成当该离合机构完全接合时不能转动。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征是，当该离合机构完全松开时该装置不传递转矩。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该第一齿轮配置成当该离合机构完全松开时能转动。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该离合机构的操作配置成能改变该第一齿轮的速度，从而改变该输出轴的速度与该输入轴的速度的比值。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该离合机构配置成当机动车辆的后轮速度不同于该机动车辆的前轮速度时被松开。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征是，传递到该输出轴的所述转矩量对应于从轮速度传感器接收到的反馈。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征是，该离合机构配置成当轮速度传感器反馈表明机动车辆的后轮速度不等于机动车辆的前轮速度时被完全松开。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还包括用于控制传到和来自机动车辆左侧和右侧的转矩传递的防抱死制动系统。
17.一种用于机动车辆的系统，包括：
第一装置，其用于改变施加到该机动车辆的左轮和右轮的制动转矩；
控制器，其用于控制该第一装置以防止该左轮和该右轮抱死；
第二装置，其包括：
用于供应转矩的输入轴，
用于选择性地传递该转矩的离合机构，
配置成连接到该离合机构的第一齿轮，
连接到该第一齿轮的第二齿轮，其中该第二齿轮被装到该第二装
置上使得该第二齿轮不能自由转动，和
用于接收该转矩的输出轴，
其中该第二装置配置成能控制传递到该输出轴的转矩量；
其中，该系统控制施加到机动车辆的左轮和右轮的该制动转矩和从该输出轴传递到车轴的该转矩。
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