CN102143854A - 带有断开输入轴的动力传递单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于车辆的动力传递单元组件，其包括第一输入轴，第一输入轴提供旋转驱动。第二输入轴与齿轮系组件相关联，齿轮系组件与传动轴相关联。选择性接合元件可在接合位置与脱离位置之间移动，在接合位置，第二输入轴被放置成与第一输入轴旋转相关联，在脱离位置，第二输入轴与第一输入轴脱离。对于全轮驱动模式，促动器组件将该选择性接合元件移动到接合位置；对于两轮驱动模式，促动器组件将该选择性接合元件移动到脱离位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于选择性全轮驱动车辆的动力传递单元。特别地，本发明是带有断开输入轴的动力传递单元。
背景技术
燃料效率是设计现代车辆的控制因素。车辆设计者对车辆重量和性能进行持续不断的研究以便提供增加的燃料效率。但是对于改进燃料效率的需要不能以预期的车辆性能为代价。因此，在许多环境中，对于部分时间全轮驱动的需要被接受为设计需求，尽管其通常伴随燃料效率损失。这种低效率的一个供应装置(purveyor)是通常用于现代车辆生产的动力传递单元。
动力传递单元通常用于基于前轮驱动的全轮驱动系统。动力传递单元将扭矩从变速器传输到传动轴(propshaft)，而传动轴递送动力到后轮。大多数动力传递单元总是处于准备状态，通常受到在后车轴附近的滑动离合器控制，且也仅用于行驶期间的很小的一部分时间。在此“准备状态”，现有动力传递单元表现对燃料效率的全部时间消耗，但仅有部分时间益处。允许效率增加与部分时间益处相当的方法和系统将是很有益的。
因此，在基于前轮驱动的全轮驱动系统中，仍存在对于改进动力传递单元的效率的需要，使得排除或减小其对燃料效率的全时间消耗。
发明内容
本发明提供一种用于车辆的动力传递单元组件，其包括第一输入轴，第一输入轴提供旋转驱动。第二输入轴与齿轮系组件相关联，齿轮系组件与传动轴相关联。选择性接合元件可在接合位置与脱离位置之间移动，在接合位置，第二输入轴被放置成与第一输入轴旋转相关联，在脱离位置，第二输入轴与第一输入轴脱离。对于全轮驱动模式，促动器组件将该选择性接合元件移动到接合位置；对于两轮驱动模式，促动器组件将该选择性接合元件移动到脱离位置。
通过参看附图阅读下文的详细描述，本发明的其它优点和特点将变得明显，附图以举例说明的方式示出本发明的特点。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现将参考实施例，实施例在附图中更详细示出且在下文中以本发明的实例说明。
图1是根据本发明的一实施例利用动力传递单元的汽车动力系的示意图。
图2是如图1所示的动力传递单元的分解视图。
图3是图2所示的动力传递单元的截面图。
图4是示出图2所示的动力传递单元的剖视图，动力传递单元被示出处于脱离位置。
图5是示出图2所示的动力传递单元的剖视图，动力传递单元被示出处于接合位置。
图6是图2所示的动力传递单元的替代布置的细节图。
图7是图2所示的动力传递单元的替代布置的细节图。
图8是图2所示的动力传递单元的替代布置的细节图。
图9是图2所示的动力传递单元的替代布置的细节图。
图10是图2所示的动力传递单元的替代布置的细节图。
具体实施方式
在下文的描述中，对于一个构造的实施例描述了各种操作参数和构件。这些具体参数和构件作为实例包括且并不意味着限制。
现参看图1，其为根据本发明的汽车动力系组件10的示意图。示意表示的车辆12被图示为前轮驱动车辆，具有横向安装的发动机14。车辆12照样包括多个轮16和接头18，但并不意味着限制。同样，发动机14将扭矩供应给变速器输出端20，变速器输出端20用于将扭矩引导至侧轴22、24且最终到轮16。但本发明包括动力传递单元26，动力传递单元26与变速器输出端20相关联且定位于变速器输出端20与侧轴24之间。动力传递单元26组合齿轮系28(参看图4和图5)用于将动力从变速器输出端20传递到传动轴30。而传动轴30与后差速器32一起使用，以递送动力给后轮。
但本发明利用如图2至图5所示的新颖且独特的动力传递单元26。动力传递单元26包括传递单元外壳34，传递单元外壳34容纳第一输入轴36和第二输入轴38。第二输入轴38与齿轮系28相关联且从那里穿过到传动轴30。中间轴40穿过第一输入轴36和第二输入轴38而定位，且可通过使用多个径向滚针轴承42而分开。第一输入轴36和第二输入轴38经由锥形滚柱轴承44安装于外壳内。滚针推力轴承46可定位于第一输入轴36与第二输入轴38之间，以生成此配置中的锥形滚柱轴承44所需的预载。第一密封件48可定位于第一输入轴36与中间轴40之间，以防止变速器流体进入动力传递单元26。第二密封件50可定位于第二输入轴38与中间轴40之间，以防止润滑剂从动力传递单元26泄漏出来。
应当指出的是第一输入轴36和第二输入轴36并不直接地接合。替代地，本发明设想到使用可在脱离位置54(参看图4)与接合位置56(参看图5)之间移动的选择性接合元件52，在脱离位置54，第一输入轴36与第二输入轴38脱离且车辆12以两轮驱动模式操作，在接合位置56，第一输入轴36接合到第二输入轴38且车辆12以全轮驱动模式操作。设想到选择性接合元件52预期涵盖很多种机构。在一实施例中，设想到选择性接合元件52包括母花键套环(spline collar)(图2至图7)。在其它实施例中，选择性接合元件52可包括面齿轮组件60(图8至图10)或类似布置。设想到选择性接合元件52可在径向(如在图2至图7中)或在轴向(在图8至图10中)接合。在所有实施例中，当选择性接合元件52移动到脱离位置54时，第二输入轴38和下游结构并不直接掠夺来自第一输入轴36的效率。
选择性接合元件52的移动可以多种方式达成。一实施例设想到使用与之相关联的促动器组件62。除了自动或手动实施配置之外，促动器组件62预期涵盖很多种机械与电子配置。在一实施例中，促动器组件62包括旋转地安装到第二输入轴38上的换挡拨叉64。换档杆66连接到换挡拨叉64以便于换挡拨叉64和因此母花键套环52的移动。促动元件68可安装到换挡拨叉64以使得能进行这种移动。换档杆66可由线性滑动套管70支承且可包括至少一个轴向密封件74，至少一个轴向密封件72密封促动元件68隔离动力传递单元26的内部流体。弹簧元件74可用于将换档杆66偏压到脱离位置54。因此，该组件在脱离位置54以两轮驱动模式操作。当需要全轮驱动模式时，促动元件68克服弹簧移动换档杆66和换挡拨叉64，移动母花键套环52以接合第二输入轴38和第一输入轴36。在此条件下，自第一输入轴36的驱动通过第二输入轴38转移到后驱动。
尽管前述实施例被说明为选择性接合元件52与第二输入轴38恒定相关联，设想到替代配置。在图6中，选择性接合元件152保持与第一输入轴136相关联，且在脱离位置与第二输入轴138脱离。还设想到第二输入轴138可仅在每一端由锥形滚柱轴承144支承。一对输入支承轴承145可安装于第一输入轴136与第二输入轴138之间，使得这些轴承在左锥形滚柱轴承144下方。以此方式安装的优点在于在脱离位置期间，锥形滚柱轴承144并不旋转且因此进一步改进效率。此外，可排除自先前实施例的滚针推力轴承46，因为适当预载总是包含于第二输入轴138支架内。
图7示出在上文中图6所述的实施例的修改形式。但在此实施例中，锥形滚柱轴承244都位于朝向第二输入轴238的一端处使得输入支承轴承245位于左锥形滚柱轴承244外部。第一输入轴236、选择性接合元件252和输入支承轴承245基本上保持相同。
图8示出图6所述的实施例的修改形式。但在此实施例中，滑动地安装到第一输入轴336的选择性接合元件352包括面齿轮353，面齿轮353以轴向方式而非径向方式接合第二输入轴338。输入支承轴承345和锥形滚柱轴承344基本上保持相同。
图9示出图8所述的实施例的修改形式。但在此实施例中，第一输入轴436延长且输入支承轴承345被位于左横向滚柱轴承444右边的一对球轴承447替换。第二输入轴438和选择性接合元件452保持基本上相同。
图10示出本发明的修改的形式，其中选择性接合元件552包括面齿轮560。而且，此实施例设想到更小的轴向封装，其具有定位于动力传递单元526内的促动元件和应用构件或机构上的按键(push)。构件或机构连接到面齿轮560的背部，当爪形离合器接合且第二输入轴538被驱动时，面齿轮560可在轴向移动从而俘获于第一输入轴536上。
最后，本发明提供一种独特机构，其中动力传递单元26能使第二输入轴38、齿轮系28和传动轴30完全脱离第一输入轴36以在两轮驱动模式提供增加的效率。本发明还设想到使用后断开器，诸如后轮轴断开器90和/或后轮断开器92(参看图1)，结合动力传递单元26使用。这允许额外益处，因为额外驱动系元件在两轮驱动模式将是固定的且因此进一步提高效率。
应了解尽管在两级动力传递单元的单个实施例中大致说明了动力传递单元26，应了解本发明预期可用于很多种动力传递单元，包括(但不限于)单级PTU和三级PTU。此外，尽管选择性接合元件52被描述为在第一输入轴36与第二输入轴38之间，设想到术语“输入轴”可被理解为包括在动力传递单元26内的任何扭矩输入轴。因此，它们可包括传统输入轴、空转轴、中间轴、小齿轮输出轴等。
从前文可看出向本技术提出了一种新的且改进的动力传递单元，这种动力传递单元具有优于现有技术车辆驱动系统的优点。虽然仅结合一个或多个实施例描述了本发明，但应了解本发明并不限于这些实施例。
Claims (22)
1.一种用于车辆的动力传递单元组件，其包括：
第一输入轴，其提供旋转驱动；
第二输入轴；
齿轮系组件，其与所述第二输入轴相关联；
传动轴，其与所述齿轮系相关联；
选择性接合元件，其可在接合位置与脱离位置之间移动，在所述接合位置，所述第二输入轴被放置成与所述第一输入轴旋转相关联；在所述脱离位置，所述第二输入轴与所述第一输入轴脱离；以及
促动器组件，其与所述选择性接合元件相关联，对于全轮驱动模式，所述促动器组件将所述选择性接合元件移动到所述接合位置；对于两轮驱动模式，所述促动器组件将所述选择性接合元件移动到所述脱离位置。
2.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其中所述选择性接合元件包括母花键套环。
3.根据权利要求2所述的动力传递单元组件，其中所述母花键套环在所述接合位置在径向接合。
4.根据权利要求2所述的动力传递单元组件，其中所述母花键套环在所述接合位置在轴向接合。
5.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其中所述选择性接合元件包括面齿轮组件。
6.根据权利要求2所述的动力传递单元，其中所述选择性接合元件还包括：
换挡拨叉，其旋转地安装到所述第二输入轴上；以及，
换档杆，其将所述促动器组件放置成与所述换挡拨叉相关联。
7.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其还包括：后断开器。
8.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其还包括：
中间轴，其穿过所述第一输入轴和所述第二输入轴而定位。
9.根据权利要求8所述的动力传递单元组件，其中所述第一输入轴由第一轴承支承，所述第二轴由第二轴承支承，且推力轴承可定位于所述第一输入轴与所述第二输入轴之间。
10.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其中所述第二输入轴由两个轴承支承。
11.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其中选择性接合元件当在所述脱离位置时保持与所述第二输入轴相关联。
12.根据权利要求1所述的动力传递单元组件，其中选择性接合元件当在所述脱离位置时保持与所述第一输入轴相关联。
13.根据权利要求12所述的动力传递单元组件，其中所述第二输入轴仅由两个轴承支承，所述两个轴承在所述脱离位置时不旋转。
14.一种用于车辆的动力传递单元组件，其包括：
第一输入轴，其提供旋转驱动；
第二输入轴；
选择性接合元件，其可在用于全轮驱动模式的接合位置与用于两轮驱动模式的脱离位置之间移动，在所述接合位置，所述第二输入轴被放置成与所述第一输入轴旋转相关联，在所述脱离位置，所述第二输入轴与所述第一输入轴脱离。
15.根据权利要求14所述的动力传递单元组件，其中所述选择性接合元件包括母花键套环。
16.根据权利要求15所述的动力传递单元组件，其中所述母花键套环在所述接合位置在径向接合。
17.根据权利要求14所述的动力传递单元组件，其还包括：
促动器组件，其与所述选择性接合元件相关联，对于全轮驱动模式，所述促动器组件将所述选择性接合元件移动到所述接合位置；对于两轮驱动模式，所述促动器组件将所述选择性接合元件移动到所述脱离位置。
18.根据权利要求14所述的动力传递单元组件，其中所述第二输入轴仅由两个轴承支承，所述两个轴承在所述脱离位置时不旋转。
19.根据权利要求18所述的动力传递单元组件，其中所述选择性接合元件当在所述脱离位置时保持与所述第一输入轴相关联。
20.一种控制动力传递单元组件的方法，其包括：
向第一输入轴提供旋转驱动；
在用于全轮驱动模式的接合位置与用于两轮驱动模式的脱离位置之间选择性地移动选择性接合元件，在所述接合位置，第二输入轴被放置成与所述第一输入轴旋转相关联，在所述脱离位置，所述第二输入轴与所述第一输入轴脱离。
21.根据权利要求20所述的方法，其还包括：
当处于所述接合位置时，利用所述第二输入轴来驱动齿轮系；以及
当处于所述脱离位置时，利用所述齿轮系来驱动传动轴。
22.根据权利要求20所述的方法，其还包括：
使用两个轴承来支承所述第二输入轴，当处于所述脱离位置时所述两个轴承不旋转。
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