CN102050020A - 组合制动器离合器单元,带偏航制动器的单元及操作方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于道路车辆的传动系的组合制动器和离合器单元和及其操作方法。制动环被设置在离合器的壳体处，其被制动促动器所包封。离合器的壳体连接到轮轴而离合器表面被连接到车辆的轴。此外，还公开了用作轴间差速器的多盘离合器。

Description

组合制动器离合器单元,带偏航制动器的单元及操作方法

技术领域

本发明涉及组合制动器和离合器单元，带偏航制动器的组合制动器和离合器单元及其操作方法。 

背景技术

为了使车轮减速，当前使用盘式制动器和鼓式制动器。过去，盘式制动器被用于前轮而鼓式制动器被用于后轮，但是现在盘式制动器更普遍地被使用。致动器可以被认为是一种特定类型的离合器用于将移动部件与非移动部件接合或脱离接合。通常，用于使变速箱，传动系和车轮与车辆的发动机接合或脱离接合，在发动机和变速箱之间，启动离合器被设置用于手动变速器且扭矩转换器被设置用于自动变速器。离合器是启动车辆和在不同档位之间切换所必须的。不同档位对于内燃机而言尤其是必要的，内燃机仅可以有效工作在一定回转速度范围，其高于轮子的回转速度。除了提供速度降低，变速箱还增加发动机的扭矩。还存在没有启动离合器的车辆，例如具有无级变速器或具有电马达的车辆，其提供较大的弹性。然而，当前应用并不应用到双离合器变速器。 

除了变速箱，还有其它齿轮通常用于传输发动机扭矩到轮子，譬如锥齿轮、差动或其他行星齿轮组。计算机技术的使用允许纯机械部件被机电一体化部件所替代并增加额外的安全功能，譬如ABS，ESP，主动转向等等。 

特别地，车辆操作和安全可以通过分析车辆动力学并根据车辆动力学改进轮子的扭矩分布而得到增强。由此，过度转向和转向不足情况可以被避免或至少最小化。相应产品已经被引入到市场，其名称为“主动偏航(active yaw)”或“扭矩引导(torque vectoring)”系统。在四轮驱动中，其可以通过使用可控离合器改进在前轮和后轮之间的扭矩分配而降低不期望的偏航。例如， 

离合器，可控粘滞联接和电磁多盘离合器已经被用于该目的。 

在前轮或后轮驱动车辆中，必须提供主动横向扭矩分布装置来实现主动 偏航控制，例如通过受控首要驱动(controlled overriding drives)。受控首要驱动的一个实例(其已经在履带式车辆中广泛使用)是 

(Cleveland tractor)系统，其使用圆柱齿轮式差速器，其嵌套在锥齿轮差速器中，并且其中外部差速器的输出轴被连接到偏航制动器。另一个改进使用两级不完全行星齿轮，其中第一级的太阳齿轮被连接到差速器壳体且第二级的太阳齿轮被连接到轮轴以提供替代的扭矩路径。行星齿轮的行星架被连接到偏航制动器。此外，存在其他相似但是不对称的方案其仅在一侧上具有多级行星齿轮。 

又一改进在差速器的一侧使用圆柱齿轮。圆柱齿轮的第一齿轮被差速器的差速器壳体的旋转所驱动。与第一齿轮在相同的轴上的具有不同尺寸的齿轮驱动包围轮轴的中空轴。中空轴的旋转可以经由可控离合器被连接到轮轴，该可控离合器具有固定到轮轴的壳体且可以以可变的程度接合。 

还已知通过在左侧和右侧从动轮(driven wheel)处设置可控离合器而实现横向扭矩分布。该方案使得可以完全避免使用标准差速器，且还能够仿效差速锁。 

此外，已知通过使用车辆制动器的受控促动或通过在从动轮处设置额外的制动器(譬如电磁制动器，其还可以用于能量回收)而实现主动偏航控制。 

发明内容

本申请的一个目的是提供一种在改进的传动系中使用的组合制动器和离合器单元(combined brake and clutch unit)，且本申请的另一目的是提供一种在改进的主动偏航控制中使用的组合制动器和离合器单元。 

更特别地，本申请公开了一种用于道路车辆的传动系的组合制动器和离合器单元。制动环设置在离合器的壳体处。例如，制动环形成为离合器壳体的一部分，或它是连接到离合器壳体的独立部分。制动器促动器，譬如钳或鼓式制动器，施加制动力到制动环上。离合器的壳体连接到车辆的轮轴而离合器表面被连接到车辆的轴。离合器表面例如被设置为板状或环状或一叠互连的板或环。 

在另一实施例中，组合制动器和离合器单元包括不完全行星齿轮组(incomplete planetary gearset)。 

在又一实施例中，组合制动器和离合器单元包括完全行星齿轮组，且离合器表面形成为离合器环，其设置在完全行星齿轮组的环形齿轮处。 

在又一实施例中，组合制动器和离合器单元包括完全行星齿轮组，且偏航制动器的制动环被设置在完全行星齿轮组的环形齿轮处。 

本发明还公开了一种两个或多个组合制动器和离合器单元的配置。在该配置中，该配置的组合制动器和离合器单元的离合器的离合器促动器连接到电子控制单元。该连接还可以是间接的，对于通过液压管线连接到离合器的液压促动器而言，该促动器连接到电子控制单元。此外，制动器和离合器单元的配置被公开，其中该配置的偏航制动器的制动驱动器被连接到电子控制单元。 

此外，一种道路车辆的多盘离合器(multiplate clutch)被公开，多盘离合器被特别增强以被用作轴间差速器和用作用于该道路车辆后轮的启动离合器。例如，多盘离合器的离合器盘由耐用陶瓷材料制成。优选地，公开的多盘离合器是四轮驱动车辆的传动系的一部分。为了允许在前轮和后轮之间的可变传动比，有利的是将多盘离合器形成为扭矩敏感的离合器。特别有利的是将根据本申请的在四轮驱动车辆的前轮处的制动器和离合器单元与多盘离合器一起使用。由此，可以省略四轮驱动的启动离合器。 

本申请还公开了一种用于操作根据本申请的道路车辆的至少两个组合制动器和离合器单元的配置的方法。该方法包括步骤：测量在道路车辆的两个轮子的每一个处的扭矩；使用电子控制单元计算组合制动器和离合器单元的离合器的接合程度，使得在轮子处的扭矩基本相等；以及根据计算的接合程度，应用组合制动器和离合器单元的离合器促动器。该计算从力参考值获得接合程度的参考值。接合程度可以例如通过使用查找表、物理模型和/或来自传感器的输入值，根据力参考值获得。 

本申请还公开了一种用于操作具有偏航制动器的至少两个组合制动器和离合器单元的配置的方法。其中，道路车辆的运动根据传感器数据获得，且对每一个偏航制动器，计算偏航制动器的接合的参考值。根据接合的参考值，偏航制动器的制动促动器被促动。 

附图说明

图1示出了在前部设置有两个组合制动器和离合器单元的车辆； 

图2示出了第一组合的制动器和离合器单元； 

图3示出了具有不完全行星齿轮组的第二组合制动器和离合器单元； 

图4示出了具有不完全行星齿轮组的第三组合制动器和离合器单元； 

图5示出了具有行星齿轮组和偏航制动器的第四组合制动器和离合器单元； 

图6示出了在前部具有组合制动器和离合器单元的四轮驱动车辆； 

图7示出了在前部具有组合制动器和离合器单元且在后部具有带行星齿轮组的组合制动器和离合器单元的四轮驱动车辆； 

图8示出了在前部和后部具有组合制动器和离合器单元的四轮驱动车辆； 

图9示出了在前部和后部具有组合制动器和离合器单元且在前部具有托森离合器(torsen clutch)的四轮驱动车辆； 

图10示出了用于组合制动器和离合器单元中的多盘湿式离合器； 

图11示出了用于替代差速器的构造的扭矩流； 

图12示出了离合器和偏航制动器的相对接合。 

参考标号 

5输出小齿轮 

6环形齿轮 

7变速箱 

8前齿轮 

9输出轴 

10车辆 

11内燃机 

12差速器架 

13前横向差速器 

14变速器 

15连接齿轮 

16输入轴 

17侧齿轮 

18环形齿轮 

19前轴 

20左车轴 

21轮轴 

22左前轮 

23组合制动器和离合器单元 

23’组合制动器和离合器单元 

23”组合制动器和离合器单元 

23”’组合制动器和离合器单元 

25轮轴 

26右前轮 

27组合制动器和离合器单元 

28前轴左端 

29前轴右端 

30左离合器盘 

30’连接环 

30”制动环 

31右离合器盘 

32壳体 

33壳体 

34制动环 

35制动钳 

36制动环 

37右盘式制动器 

38制动钳 

39左盘式制动器 

40轴 

41轴 

42左后轮 

43右后轮 

44盘式制动器 

45盘式制动器 

47轮胎 

50’完全行星齿轮组 

51行星架 

52盘 

53行星轴 

54太阳齿轮 

55行星齿轮 

56太阳齿轮轴段 

57外部部分 

58内部部分 

60偏航制动器 

61制动钳 

72锥齿轮 

73传动轴 

75多盘分动离合器 

77侧齿轮 

78侧齿轮 

79锥齿轮 

80车轴 

82后轴 

83后左组合制动器和离合器单元 

84后右组合制动器和离合器单元 

85横向锥齿轮 

86纵向锥齿轮 

90多盘离合器 

91活塞架 

92离合器组 

93外盘 

94支架键 

95端盘 

96内盘 

97内盘架键 

98内部空间 

99液压缸体 

100活塞 

101供油口 

102放油口 

103夹子 

104阀球 

105杯状弹簧 

106外部距离 

107内部距离 

108外部距离 

109内部距离 

130离合器盘 

131离合器盘 

132壳体 

133壳体 

134制动环 

135制动钳 

136制动环 

138制动钳 

具体实施方式

在随后的描述中，细节将被提供以描述本申请的实施例。对于本领域技术人员而言明显的是，这些实施例可以在没有这些细节的情况下实施。例如，特定前轮和四轮驱动配置被示出，尽管根据本申请的组合制动器和离合器单元也可以用于不同类型的配置，还可用于包括后轮驱动的配置。 

图1示出了车辆10。内燃机11横向安装在车辆10的引擎舱中。内燃机11的曲轴9经由变速器14和连接齿轮15而被连接到前齿轮8。前齿轮8设置在前轴19上且与一个连接齿轮15啮合。曲轴9与变速器14的输入轴16永久连接，使得当变速器14的齿轮接合时变速器14的齿轮、连接齿轮15、前齿轮8和前轴19随着曲轴9旋转。为了简化，变速器14和连接齿轮15仅示意性地示出。 

对于自动变速器，输入轴由此联接到发动机曲轴而没有联接到传统扭矩变换器的涡轮轴。该连接齿轮包括输出小齿轮5，其布置在变速器的副轴上，和环形齿轮6。环形齿轮6与前齿轮8啮合。在图1的实施例中，输出小齿轮和环形齿轮6构成变速器的最终驱动器。替代的实施例，其例如用于带驱动和行星差速器，也是可能的。 

前轴19的左车轴20经由左组合制动器和离合器单元23被连接左前轮22的轮轴21，而前轴19的右车轴24经由右组合制动器和离合器单元27被连接左前轮26的轮轴25。前轴19的左端28和右端29被分别连接到左组合制动器和离合器单元23和右组合制动器和离合器单元27的左和右离合器盘30，31。在组合制动器和离合器单元23，27的内侧和齿轮箱7的外侧，等速(CV)接头连接前轴19的不同区段。这些CV接头为了简化起见并没有示出。 

轮轴21，25在其外端处包括轮毂，其并没示出。端板被设置在轮毂的外端部处用于将轮子22，26经由螺纹连接固定到轮毂。轮轴21，25的内端部每一个都连接到相应组合制动器和离合器单元23，27的壳体32，33。左盘式制动器39的左制动环34被形成为左组合制动器和离合器单元23的离合器壳体的一部分。左制动钳35包封左制动环34。相似地，右盘式制动器37的右制动环36被形成为右组合制动器和离合器单元27的离合器壳体的一部分，且右制动钳38包封右制动环36。 

左后轮42和右后轮43的轴40，41被以公知的方式连接到后左和后右盘式制动器44，45。 

左和右扭矩感应装置被分别设置在左和右前轮22，26附近。扭矩感应装置被连接到电子控制单元(ECU)。ECU的输出被分别连接到组合制动器和离合器单元23，27的离合器促动器。ECU评估车辆运动数据并控制组合制动器和离合器单元23，27的离合器，使得它们提供前横向差速器的作用。 

图2到5示出了组合制动器和离合器单元，其中组合制动器和离合器单元的离合器壳体被固定到轮子的轮轴。制动环被形成为离合器壳体的一部分并且被制动钳所包封。一个或多个摩擦表面被离合器壳体所包封。摩擦表面，其也被称为离合器表面，被连接到车辆的轴使得摩擦表面相对车辆的轴以预定速度比旋转。图3到5包括行星齿轮组，其降低了在组合制动器和离合器单元的离合器处要被传递的扭矩。图5示出了具有偏航制动器的组合制动器 和离合器单元。 

图2示出了图1的放大截面，包括左前轮22和左组合制动器和离合器单元23。左前轮22的轮胎47被示出为具有阴影背景。 

现在针对图1和2说明组合制动器和离合器单元23的功能。 

当车轴20被驱动时，组合制动器和离合器单元23的离合器被接合，且盘式制动器35被脱离接合，从而引擎11的扭矩被经由离合器壳体32传递到轮轴21。 

当盘式制动器35被促动，且组合制动器和离合器单元23的离合器被接合时，制动扭矩从盘式制动器35经由离合器壳体32传递到轮轴21。在车轴20比轮轴21更慢时，发动机制动扭矩经由离合器和离合器壳体32传递到轮轴21。 

当盘式制动器34被促动且组合制动器和离合器单元23的离合器被脱离接合时，制动扭矩经由离合器壳体32从盘式制动器35传递到轮轴21。没有发动机制动扭矩被传递到轮轴21。 

图3通过左组合制动器和离合器单元23’的实例示出了组合制动器和离合器单元的第二实施例。相似的部件具有相同或主要的参考标号。与图2的组合制动器和离合器单元23相比，图3的组合制动器和离合器单元23’包括行没有环形齿轮的行星齿轮组50，其也被称为不完全行星齿轮组，而还包括外部环形齿轮的行星齿轮组被称为完全行星齿轮组。 

前轴19的端部28被连接到不完全行星齿轮组50的行星架51。行星架包括盘52，几个行星轴53和连接环30’，该连接环设置在行星轴53的外端部处。不完全行星齿轮组包括太阳齿轮54和几个行星齿轮55。太阳齿轮54被固定到左前轮22的轮轴21的太阳齿轮轴段56。太阳齿轮轴段是轮轴21定位在左组合制动器和离合器单元的壳体和太阳齿轮54之间的段。行星齿轮55被安装在行星轴53上使得它们可以自由的绕行星轴53旋转。 

在驱动和制动期间组合制动器和离合器单元23’的功能将参考图3进行描述。在图5的组合制动器和离合器单元23”’在偏航制动器打开时具有相同的考虑。 

当轴19被驱动且组合制动器和离合器单元23’被完全接合时，太阳齿轮固定地带着行星齿轮绕轮轴21旋转。来自引擎11的扭矩经由行星架53和离合器壳体32被传递到轮轴21。 

当轴19被驱动且组合制动器和离合器单元23’的离合器脱离接合时，行星齿轮以一旋转速度在太阳齿轮上滚动，该旋转速度为前轴和轮轴之间的旋转速度之差。如果前轴19和轮轴21之间的旋转速度不同，残余扭矩仍经由太阳齿轮轴传递到轮轴。 

当轴19被驱动，且组合制动器和离合器单元23’的离合器被部分接合时，来自引擎11的扭矩通过第一和第二扭矩路径被分布在行星轴53和太阳齿轮轴之间。在图3中，第一和第二扭矩路径通过箭头示出。通过太阳齿轮传递的扭矩的量取决于行星齿轮的惯量和行星齿轮在行星轴上的摩擦。 

在制动期间，当盘式制动器39被促动且组合制动器和离合器单元被完全接合，制动扭矩被从盘式制动器经由离合器壳体32传递到轮轴21。只要盘式制动器39在滑动而车轴20比轮轴21更慢，发动机制动扭矩经由行星架53和离合器壳体32而被传递到轮轴21。 

当盘式制动器被促动而组合制动器和离合器单元被脱离接合，制动扭矩经由离合器壳体32而被传递到轮轴。此外，残余发动机制动扭矩经由行星齿轮55和太阳齿轮54而被传递。 

当盘式制动器39被促动且组合制动器和离合器单元被部分地接合时，来自制动钳的制动扭矩的第一分量经由离合器壳体32传递。只要盘式制动器39在滑动且车轴20比轮轴21更慢，发动机制动扭矩经由行星架53和离合器壳体以及还经由行星齿轮55和太阳齿轮54传递到轮轴21。 

图4通过左组合制动器和离合器单元23”的实例示出了组合制动器和离合器单元的第三实施例。类似于图3的部件具有与图3相同或主要相似的参考标号。不同于图3的部件将在下文说明。图4的实施例包括完全行星齿轮组50’。前轴19的端部28被固定到完全行星齿轮组50’的行星架51。行星齿轮55被安装在行星轴53上从而它们可以绕行星轴53自由旋转。行星轴并没有如图3那样固定到连接环31’。相反，在图4中，行星齿轮组50’的环形齿轮56的外部部件30”形成为离合器环。 

组合制动器和离合器单元的壳体32包括外部部分57和内部部分58，其相对于轮轴21同心。外部部分具有比内部部分更小的直径。左制动环34被固定到内部部分57的外侧。外部部分58包封完全行星齿轮组50’并且在组合制动器和离合器单元23”被接合时与制动环30”机械接触。 

现在将参考图4说明在驱动和制动期间组合制动器和离合器单元23”的 功能。 

当轴19被驱动而组合制动器和离合器单元23″的离合器被完全接合时，完全行星齿轮组50′随着离合器壳体刚性地旋转。扭矩作用在行星齿轮56和太阳齿轮54的齿上，其中行星齿轮和太阳齿轮彼此锁定。与图3的实施例不同的是，扭矩流均匀地分布在太阳齿轮54和离合器壳体32之间。在制动器和离合器单元23″的离合器仅部分地接合时，到轮轴21的扭矩流被降低且较小比例的扭矩流经由离合器壳体32传递。当离合器被完全脱离接合时，仅有残余扭矩流经由太阳齿轮54传递，其原因为行星齿轮55在太阳齿轮上54滚动，没有扭矩流经由壳体32传递。 

当在制动期间，盘式制动器39被促动且组合制动器和离合器单元50′的离合器被完全接合时，制动扭矩经由离合器壳体从盘式制动器传递到轮轴21。只要盘式制动器39在滑动且车轴20慢于轮轴21，则附加的发动机制动扭矩被传递到轮轴21。发动机制动扭矩的扭矩流与前面说明的来自引擎11的扭矩流相同，仅扭矩的方向被反向。 

图5通过左组合制动器和离合器单元23″′的实例示出了组合制动器和离合器单元的第四实施例。类似于图3或4的部件具有相同或相近的参考标号。图5的实施例类似于图3的实施例，但是额外包括电控偏航制动器60，其具有作用在完全行星齿轮组50′的制动环30″′上的制动钳61。图5的制动环30″′形成为图5的完全行星齿轮组50′的环形齿轮56的一部分，以类似于图4的方式，图4的离合器环30″被形成为图4的环形齿轮56的一部分。 

左扭矩感应装置(用于感应在左轮22处的扭矩)的输出被设置在轮和制动钳之间的位置处。该左扭矩感应装置的输出被连接到电子控制单元。相似地，用于感应在右轮26处的扭矩的右扭矩感应装置的输出被连接到电子控制单元。电子控制单元的控制输出被连接到电控偏航制动器60。 

图5的其他部件类似于图3的实施例。因为，盘式制动器和组合制动器和离合器单元23″′的功能类似于图3。 

只有偏航制动器61的功能将在下文说明。 

当偏航制动器60被完全接合而组合制动器和离合器单元23″′的离合器被完全脱离接合时，从左车轴20到左轮轴21的传动比等于带从动行星架和固定环形齿轮的完全行星齿轮组的传动比。从输入到输出的传动比由R＝1/(1+n_R/n_S)给出，其中n_R和n_S分别是环形齿轮和太阳齿轮的齿数。 如果n_R＞n_S，则R＜0.5，则由此轮轴21转速至少为相应车轴20的两倍。在另一方面，当偏航制动器60脱离接合且组合制动器和离合器单元23″′的离合器完全接合时，传动比等于1且轮轴21以与车轴20相同的速度旋转。通过部分地接合偏航制动器60的离合器，传动比可以在R和1之间连续地变化。如果，例如，环形齿轮56的半径是太阳齿轮54的两倍，则可以提供1/3到1的传动比。 

当偏航制动器60被接合时，牵引力的一部分由于制动过程而损失。使用电磁制动器作为偏航制动器60，制动能量可以被部分回收。 

电子控制单元被用于控制偏航制动器的接合。由此，电子控制单元提供扭矩引导和横向差速的功能。电子控制单元经由在轮轴处的扭矩感应装置确定从车轴传递到轮轴的扭矩量。此外，电子控制单元评估关于车辆运动的信息，譬如转向角，以确定车辆的当前转动角度。基于扭矩感应装置的扭矩信号和车辆运动数据，电子控制单元计算在左和右轮轴之间期望的扭矩传送比。根据期望的扭矩传输比，电子控制单元控制偏航制动器的与左右组合制动器和离合器单元23″′的离合器的接合程度。 

根据另一方法，电子控制单元并不确定转向角而是确定是否转向发生且轮子没有滑移，且在该情况下控制左右偏航制动器和左右组合制动器和离合器单元的离合器来在两侧提供相等的扭矩。根据又一方法，对道路摩擦系数的评估被使用来确定轮子是否要滑移。 

在控制离合器和偏航制动器的接合的上述控制方法中，偏航制动器的接合是离合器接合的递减函数，偏航制动器在离合器完全脱离接合时总是完全接合，而离合器在偏航制动器完全脱离接合时总是完全接合。这在图12中示出。 

图6示出了四轮驱动车辆10′，其中两个组合制动器和离合器单元23，27被设置在车辆10′的两个前轮22，26处，如图1所示。在图6中所示的具体四轮驱动源自前轮驱动，但是源自后轮驱动也是可能的。前横向差速器13的侧齿轮以已知的方式被连接到车辆的前轴19和环形齿轮18。此外，差速器13的支架被连接到一对锥齿轮72，其又连接到传动轴73。传动轴73连接到多盘式分动离合器(multi-plate transfer clutch)75，其被设置用于调整在前轴19和后轴之间的扭矩比。多盘式分动离合器75是扭矩感应离合器，其也被称为“托森离合器”。 

由于四轮驱动车辆10′的变速器14不包括启动离合器，托森离合器75被用作后轮42，43的启动离合器。由此，托森离合器75被建立为比常规托森离合器更加结实，例如通过使用诸如陶瓷离合器盘或具有陶瓷表面的离合器盘这样的耐磨蚀材料。 

用作启动离合器，托森离合器75以及在前部的组合制动器和离合器单元23，27经由液压管线被液压促动器所促动，例如活塞。在具有手动变速器的车辆中，液压管线连接到驾驶员的离合器踏板，而在具有自动变速器的车辆中，液压管线被连接到液压控制单元。液压管线并没有在图中示出。在替代实施例中，气动管线或促动器，其具有相应缆线连接到在联接踏板处的传感器，可以被使用。 

多盘式分动离合器75经由一组锥齿轮79被连接到后横向差速器76。后差速器76的侧齿轮77，78被连接到左后车轴80和右后车轴81。左盘式制动器44和右盘式制动器45被分别设置在左右车轴80和右后车轴81处。 

图7到9示出了组合制动器和离合器单元被设置在后轮处替代后横向差速器的实施例。然而，它们也可以同等地用于替代前横向差速器。当组合制动器和离合器单元被用于替代后横向差速器时，托森离合器57并不需要如图7的实施例那样牢固，因为在后部的组合制动器和离合器单元的离合器已经用作启动离合器。 

图7示出了在后轮处具有根据图5的偏航制动器的组合制动器和离合器单元的四轮驱动车辆10″的替代实施例。与前图相比，锥齿轮组的第二锥齿轮没有连接到后差速器的壳体而是安装到后轴上。后轴形成为单件。尽管它也可以形成为两个相互连接的车轴。具有根据图5的偏航制动器的左组合制动器和离合器单元被设置在后轴的左侧，而具有根据图5的偏航制动器的右组合制动器和离合器单元被设置在后轴的右侧。 

左右扭矩感应装置被设置在左右后轮42，43附近。扭矩感应装置被连接到电子控制单元。电子控制单元的输出被分别连接到组合制动器和离合器单元83，84的离合器促动器和组合制动器和离合器单元83，84的偏航制动器。电子控制单元控制组合制动器和离合器单元83，84的离合器以提供后横向差速器的功能。 

图8示出了另一四轮驱动车辆10″′，其中前横向差速器和后横向差速器被图2中所示的组合制动器和离合器单元所替代。后轴82上的部件从左到 右是带壳体132，制动钳135，制动环136和离合器盘130的后左组合制动器和离合器单元83，具有横向锥齿轮85和纵向锥齿轮86的一对锥齿轮79，以及具有壳体133，制动钳138，制动环136和离合器盘131的后右组合制动器和离合器单元84。 

图9示出了另一四轮驱动车辆10″″。与图8相比，托森离合器75，其用作轴间差速器，被集成到变速箱7，其覆盖前齿轮8和锥齿轮72。如前面所描述的，托森离合器75必须构造为足够强以起到启动离合器的作用，以便于将加速力传递到后轴82。 

图10示出了用于前述实施例的组合制动器和离合器单元的湿式多盘离合器90。根据本发明的组合制动器和离合器单元必须承受比常规启动离合器更高的扭矩。此外，其还可以用于“滑动模式”，其中离合器没有完全接合。如图10所示的多盘离合器90在这方面特别有用。它具有多个接合表面用于传递扭矩和用于排出产生的热量。在湿式多盘离合器中，热量还通过在离合器盘之间的润滑油排出。 

多盘离合器90包括活塞架91，其连接到外盘93的第一离合器组92。外盘93设置在外盘架键(outer disk carrier spline)94处。活塞100连接到外盘93。交错的内盘96设置在内盘架键(inner disc carrier spline)97处。离合器盘93，96还被称为离合器片。处于与活塞100相对位置处的外盘95也被称为端盘95。端盘95被夹子103固定而不能横向运动。活塞架91和外盘93相对于绕轮轴的旋转静止。内盘96和内盘架键97，另一方面，随着轮轴旋转。 

液压缸体99的内部空间98被活塞100和活塞架91所界定。内部空间98通过供油口101供应有油。放油口102被设置在内部空间98的底部以吸收多余的油。放油口102包括带阀球104的腔体。优选地，多盘离合器90被取向为使得供油孔101和放油口102被定位在内侧，朝向车辆。杯状弹簧105被设置在活塞架91和活塞的外侧之间用于将多盘离合器90返回到脱离接合位置。 

腔室的横向高度，其中活塞100在其中移动，通过外部距离106和内部距离107示出。内盘96和外盘93重叠的横向距离通过第二外部距离108和第二内部距离109示出。距离106，107，108，109从轮轴的轴线测量。 

图10的多盘离合器90被示出为常开的离合器，其被杯状弹簧105推向 打开，如果没有油压施加到活塞100的话。油腔室98和杯状弹簧105的配置可以被颠倒。在颠倒的配置中，油压和杯状弹簧105的力沿相对于图10的配置相反的方向作用。两个配置都可以构建为常开或常闭的离合器，且可以用于根据前述图的组合制动器和离合器单元23，23′，23″，23″′。 

根据图10的离合器，其被特别的增强，还可以用作用于图7的实施例中的后轮的启动离合器。为此，机架键94和97被分别连接到输入轴和输出轴。为了提供轴间差速器的功能，该离合器的修改版本被称为 

离合器可以被使用。在 离合器中，旋转斜盘(swash plate)控制作用在活塞100上的油压。当滑移发生在支架键94和97的离合器盘之间时，旋转斜盘转动并由此液压活塞泵被促动且在活塞100上的压力增大。在前后轴之间的压力由此扭矩分布可以进一步通过电控节流阀和/或电控活塞泵而被进一步调节。用于产生液压的装置并没有在图10中示出。 

为了用作用于四轮驱动车辆的后轮的启动离合器，差速器锁可以被激活以禁用扭矩感应机构。例如，电子控制可以不考虑电控离合器的扭矩感应机构并且通过打开节流阀和/或经由液压泵供应最大压力而控制离合器完全接合。相同的功能还可以通过机械机构来提供，该机械机构在离合器踏板被释放以启动车辆时被促动。 

图11示出了根据图5的两个组合制动器和离合器单元被设置在车辆的后部以代替后横向差速器的配置。左右制动器和离合器单元23″′在结构上相同，从而使用了相同的参考标号。一种情形被示出，其中车辆被向左转。右偏航制动器60被部分地接合且右离合器部分地释放以加速右侧的外轮43。由此，到右侧的总扭矩流被降低且通过太阳齿轮的扭矩流相对于通过壳体的扭矩流被增大。在左侧，离合器接合且偏航制动器60脱离接合。由此，仅有较小的扭矩流通过太阳齿轮，行星架随着太阳齿轮旋转，且左轮42并没有相对于左后车轴加速。 

在图6和7的车辆中，CV接头被设置在传动轴73的端部，后横向差速器76的外侧和制动器44，45和制动器和离合器单元83，84的内侧。这些CV接头连接取向为不同角度且为了简洁未在图6和7中示出的轴。 

图12示出了离合器和偏航制动器的接合程度与传动比的关系。“接合程度”在本文中指实际扭矩传输与在完全接合的情况下最高可实现扭矩传输的比。对于施加力的依赖，其可以通过电子控制单元控制，通常是非线性的而 且随着磨损和破裂而变化。这可以通过带扭矩测量的闭环控制和/或校准来解决。在1的传送比下，离合器接合到100％且偏航制动器脱离接合。另一方面，在1∶(1+n_R/n_S)的传动比下，偏航制动器60结合到100％而组合制动器和离合器单元23″′的离合器脱离接合。这些情况分别对应于图12的左侧和右侧。 

根据本申请的组合制动器和离合器单元可以被用于替代在车辆的发动机-变速器单元中的启动离合器或扭矩转换器。这对于具有内燃机的车辆是可行的，而且对于具有混合驱动和基于摩擦的起动设备(譬如轻度混合动力车辆)和使用内燃机和电机来起动车辆的车辆也是可行的。组合制动器和离合器单元使得可以建立更加紧凑和维修友好的发动机-变速器单元。 

此外，横向差速器可以被根据本发明的电控组合制动器和离合器单元所代替。尽管额外的离合器带来额外重量和摩擦损失，其相对于差速器齿轮节约了成本、重量和组装空间。这对于需要轻质和小型化的混合动力车辆也是一个重要方面。此外，通过使用具有偏航制动器的组合制动器和离合器单元，摩擦损失与差速器相比可以被显著地降低。 

上述实施例的其他变式是可能的。例如，在组合制动器和离合器单元中，鼓式制动器可以被使用代替盘式制动器。尽管组合制动器和离合器单元被示出为具有单个制动环和单个离合器表面，它们可以以各种方式被实现。离合器和制动器还可以被实现为多盘式设计，且它们可以具有空气冷却及基于油的冷。 

为了提供停车锁定的功能，车辆的至少两个制动器可以设置有锁定功能。使得即使制动器或供应到制动器的压力失效，车辆仍然被锁住。停车锁定提供额外的防盗安全，类似于车轮固定夹。替代地，组合制动器和离合器单元的至少两个离合器可以设置有锁定功能。 

为了避免在车辆不动且发动机空闲的情况下，残余扭矩被传递到轮轴，相应制动器和离合器单元的制动器可以被轻微接合。另一机构可以被提供，其在车辆不动或当车辆的回转速度降低到预定回转速度以下时打开组合制动器和离合器单元的离合器以避免发动机停转。 

连同闭环控制，组合制动器和离合器单元可以通过控制组合制动器和离合器单元而被用于支持防锁死制动系统(ABS)或电子稳定程序(ESP)。ESP可以通过提供如图5所示的偏航制动器而被进一步改进。使用在轮轴处的扭 矩感应装置的闭环控制可以进一步补偿摩擦衬片的磨损，并在制动块或离合器盘需要更换时警告驾驶员。 

电子控制偏航制动器通过提供附加转向机构而校正不期望的现象，譬如过转向和转向不足。图5的实施例是模块式解决方案，在于图5的部件可以被安装到具有现有差速器的现有传动系中。 

组合制动器和离合器单元可以代替常规横向差速器或限滑差速器的功能，如图1，6，7，8，9，11所示。扭矩感应限滑差速器可以使用在轮处的扭矩感应装置来实现，回转速度感应限滑差速器可以通过轮子回转速度感应装置来实现，而两者的组合可以通过使用扭矩感应装置和轮子回转速度感应装置两者来实现。差速器锁通过接合左右离合器而非常容易地实现。 

图5的偏航制动器提供了对传送扭矩和回转速度的更好控制。尽管没有偏航控制器的电控组合制动器和离合器单元可以被使用以提供差速器和主动偏航功能，偏航控制器允许对转送扭矩和轮子回转速度更好的控制。 

虽然根据本申请的组合制动器和离合器单元的离合器被用于降低相邻轮的轮子回转速度，根据本申请的偏航制动器被用于加速相邻轮的回转速度，其中“相邻”意味着紧邻于组合制动器和离合器单元。 

电子控制可以进一步评估车辆的运动并保持车辆可控，即使在机械差速器将失效的情况下。 

由图5的实施例提供的主动偏航功能是相对经济的方案。不需要复杂的部件，譬如用于每个轮子的额外差速器。由此，主动偏航控制的增加安全性可以被提供，不仅用于豪华车辆，还可以用于中型车辆。 

尽管上面的说明包括很多细节，这些细节不应该构成对实施例范围的限定，而仅仅是提供了对可预知实施例的描述。特别地，上面提出的实施例的优点不应该构成对实施例范围的限定，而仅仅说明如果描述的实施例应用于实践可能的效果。由此，实施例的范围应该由权利要求及其等价物所确定，而不是给出的这些实例。 

Claims (14)

1.一种用于道路车辆的传动系的组合制动器和离合器单元，

其特征在于，

制动环被设置在离合器的壳体处，制动环被制动促动器所包封，且进一步特征在于，离合器的壳体连接到轮轴而离合器表面被连接到车辆的轴。

2.如权利要求1所述的组合制动器和离合器单元，

其特征在于，

该组合制动器和离合器单元包括不完全行星齿轮组。

3.如权利要求1所述的组合制动器和离合器单元，

其特征在于，

该组合制动器和离合器单元包括完全行星齿轮组，且离合器表面形成为离合器环，该离合器环设置在完全行星齿轮组的环形齿轮处。

4.如权利要求1所述的组合制动器和离合器单元，

其特征在于，

该组合制动器和离合器单元包括完全行星齿轮组且偏航制动器的制动环被设置在完全行星齿轮组的环形齿轮处。

5.一种两个如前述权利要求中任一项所述的组合制动器和离合器单元的配置，

其特征在于，

该配置的组合制动器和离合器单元的离合器的离合器促动器连接到电子控制单元。

6.一种两个如权利要求4所述的组合制动器和离合器单元的配置，

其特征在于，

该配置的组合制动器和离合器单元的离合器的离合器促动器被连接到电子控制单元且该配置的偏航制动器的制动促动器被连接到电子控制单元。

7.一种道路车辆的多盘离合器，该多盘离合器被用作轴间差速器，其特征在于，

该多盘离合器被增强以用作用于该道路车辆的后轮的启动离合器。

8.如权利要求7所述的多盘离合器，

其特征在于，多盘离合器的离合器盘包括陶瓷材料。

9.一种用于操作道路车辆的至少两个组合制动器和离合器单元的配置的方法，包括步骤：

测量在道路车辆的两个轮子的每一个处的扭矩；

使用电子控制单元计算组合制动器和离合器单元的离合器的接合程度，使得在轮子处的扭矩基本相等；

根据计算的接合程度，应用组合制动器和离合器单元的离合器促动器。

10.如权利要求9所述的方法，还包括步骤：

根据传感器数据获得道路车辆的运动；

计算该配置的组合制动器和离合器单元的偏航制动器的接合；

根据接合程度促动偏航制动器的制动促动器。

11.一种计算机可读取程序，用于执行根据权利要求9或10所述的方法。

12.一种微控制器，包括如权利要求11所述的计算机可读取程序。

13.一种道路车辆，包括具有如权利要求13所述的计算机可读取程序的车辆控制系统。

14.一种道路车辆，包括根据权利要求1到4任一项所述的组合制动器和离合器单元。

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