CN102452313B - 超速传动单元及车辆动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超速传动单元及车辆动力系统，其中超速传动单元(1)可操作地连接至横向安装的前轮驱动车辆变速箱(2)，所述车辆变速箱已布置为提供单个输出轴(3)。行星齿轮组(4)和差速器(5)一起安装在超速传动单元壳体(6)中以使车辆变速箱(2)的输出轴(3)可操作地连接至行星齿轮组(4)。所述行星齿轮组(4)还通过所述差速器(5)可操作地连接至车辆的驱动轴(7a、7b)。提供离合器单元(8)以选择性地进行行星齿轮组(4)的齿轮啮合。

Description

超速传动单元及车辆动力系统
技术领域
本发明涉及一种用于横向安装的前轮驱动车辆变速箱的超速传动单元。
背景技术
超速传动单元是一种已经普遍用于机动车辆中以允许选择超高总传动比来进行高速行驶的装置，从而节省燃料，代价是扭矩较小。
早期的手动车辆变速器限于三档速度或有时四档速度，只有较复杂的才具有五档速度。这不能满足高速路行驶需要更高传动比的需求，通过添加单独的超速传动单元(辅助或螺栓连接)来模拟附加档位(gear)能满足这种需求。
如今，人们期望实现更节省燃料的机动车辆，尽管如今手动车辆变速器有时也会具有5档以上的速度，但有时在最高档位上发动机速度会过高而不能实现驾驶时二氧化碳的最佳排放。
然而，手动车辆变速器(变速箱)很难加到6档以上的速度，因为增加的力意味着驾驶员需要更频繁地手动换挡。此外，驾驶员很难判定何时换挡才能实现驾驶时二氧化碳的最佳排放。
同样，添加更多档位通常会增加变速器的总长度，由于空间需求增加，因此在基本变速器(basetransmission)中添加档位通常可能需要从本质上重新设计该车辆。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种超速传动单元，所述超速传动单元用于横向安装的前轮驱动车辆变速箱，所述前轮驱动车辆变速箱已经布置为提供单个输出轴，通过所述超速传动单元可以提高燃料效率并减轻二氧化碳排放量。
通过本发明的超速传动单元可以实现该目标。
由于提供了超速传动单元，其中：行星齿轮组和差速器一起安装在超速传动单元壳体中，以使车辆变速箱的输出轴可操作地连接至该行星齿轮组；所述行星齿轮组还经由所述差速器可操作地连接至车辆的驱动轴；并且提供了离合器单元，用于选择性地进行行星齿轮组的齿轮啮合，从而提供了能够提高燃料效率并减轻二氧化碳排放量的超速传动单元。
进一步地，本发明的超速传动单元的特征在于，所述车辆变速箱的输出轴可操作地连接至所述行星齿轮组的行星齿轮架；所述差速器的输入轴连接至所述行星齿轮组的齿圈。
进一步地，本发明超速传动单元的特征在于，所述离合器单元布置为用于选择性地连接所述行星齿轮组的太阳轮与所述超速传动单元壳体以形成超速传动模式；或选择性地连接所述太阳轮与所述行星齿轮架以形成1：1模式；或选择性地释放所述太阳轮以形成断开模式。
进一步地，本发明超速传动单元的特征在于，所述离合器单元布置为选择性地连接所述行星齿轮组的太阳轮与所述超速传动单元壳体以形成超速传动模式；或选择性地连接所述行星齿轮架与所述齿圈以形成1：1模式；或选择性地释放所述太阳轮与所述行星齿轮架以形成断开模式。
进一步地，本发明超速传动单元的特征在于，所述离合器单元包括标准同步器、爪型离合器和湿式离合器中的至少一个。
进一步地，本发明超速传动单元的特征在于，所述离合器单元包括电力致动器和液压致动器中的至少一个。
进一步地，本发明超速传动单元的特征在于，所述超速传动单元被提供为悬挂单元，所述悬挂单元具有独立润滑系统并布置成用于安装至已布置为提供单个输出轴的标准前轮驱动车辆变速箱
另外，本申请还提供了一种车辆动力系统，其特征在于，所述车辆动力系统包括本发明所述的超速传动单元。
附图说明
下文将参考附图仅以实例形式对本发明进行更详细的说明，其中：
图1是包括根据本发明第一实施例的超速传动单元的车辆动力动力系统的示意性截面。
图2是根据图1所示的超速传动单元的放大视图。
图3是包括根据本发明第二实施例的超速传动单元的车辆动力动力系统的示意性截面。
图4是根据图3所示的超速传动单元的放大视图。
从下文结合附图的详细说明中本发明的其它目标和特征将清晰可见。然而，应该理解的是，附图仅设计成用于示出的目的，而不应将其限定为对本发明的限制，本发明的范围可以参考所附权利要求。还应理解的是，不必按照比例绘制附图，并且除非另外指明，否则它们只是概念性地示出此处所说明的结构和步骤。
具体实施方式
总的来说，本发明(图1和图3中分别示意性地示出了其两个实施例)涉及一种超速传动单元1，其可操作地连接至横向安装的前轮驱动车辆变速箱2，该变速箱已布置为提供单个输出轴3。
优选地，该超速传动单元1被安装为需要对标准的车辆变速箱2进行最小限度改进的悬挂单元。用安装在标准变速箱壳体内部且使用标准差速轴承和密封的中空输出轴3代替标准的车辆变速箱2的差速器5应该就足够了。使用中空输出轴3能够使车辆的一个驱动轴7a穿过变速箱2并在正常位置处从变速箱2退出。
所述超速传动单元1包括行星齿轮传动组或行星齿轮组4，包括太阳轮4a、行星齿轮架4b、一个或多个行星齿轮4c以及齿圈4d。该超速传动单元1朝着横向安装的前轮驱动传动单元或车辆变速箱2用螺栓固定，并且还可能栓接至内燃机9。它可以直接将超速传动单元1的输入轴传输至该超速传动单元1的输出轴(1:1)，或增加超速传动单元1的输出轴的转速，使其转动快于超速传动单元1的输入轴。因此，超速传动单元1的输出轴可以相对于该超速传动单元1的输入轴被“超速传动”。
行星齿轮组4和差速器5一起安装在超速传动单元壳体6中以使得车辆变速箱2的输出轴3可操作地连接至行星齿轮组4。行星齿轮组4还通过差速器5可操作地连接至车辆的驱动轴7a、7b。提供离合器单元8以选择性地进行行星齿轮组4的齿轮啮合。
优选地，车辆变速箱2的输出轴3可操作地连接至行星齿轮组4的行星齿轮架4b，并且差速器5的输入轴线连接至行星齿轮组4的齿圈4d。
图2更详细地示出了根据本发明第一实施例的超速传动单元1。根据该第一实施例，离合器单元8布置为选择性地连接行星齿轮组4的太阳轮4a与超速传动单元壳体6以形成超速传动模式，或连接太阳轮4a与行星齿轮架4b以形成1：1模式，或释放太阳轮4a以形成断开模式。
对于该第一实施例，行星齿轮组4的尺寸应该优选为在车辆变速箱2的所有档位下传递扭矩，并且因此应该优选为可能在车辆变速箱2的所有档位下啮合。经发现，在所有档位下啮合超速传动单元1的这种能力提供了为相关车辆减少5-10％燃料消耗的可能。
通过将行星齿轮组4布置在变速箱2与差速器5之间，使得在断开模式中断开变速箱2与“空转轮”的连接成为可能。因此，有可能降低牵引损耗并实现提高的燃料经济性，例如，通过将该功能与所谓的启动/停止系统相组合，其中内燃机被关闭允许车辆下坡时“靠惯性滑行”。
图4更详细地示出了根据本发明第二实施例的超速传动单元1。根据该第二实施例，离合器单元8布置为选择性地连接行星齿轮组4的太阳轮4a与超速传动单元壳体6以形成超速传动模式，或连接行星齿轮架4b与齿圈4d以形成1：1模式，或释放太阳轮4a和行星齿轮架4b以形成断开模式。
对于该第二实施例，行星齿轮组4的尺寸应该只能在车辆变速箱2的最高档位传递动力。因此，根据该第二实施例，将有可能将行星齿轮组4制成为比第一实施例所要求的行星齿轮组4更小，即，更紧密。
该第二实施例的断开模式提供了与上述第一实施例相同功能的可能性。
在第一和第二实施例中，均预想离合器单元8包括标准同步器、爪型离合器和湿式离合器中的至少一个。离合器单元8包括电力致动器和液压致动器中的至少一个。离合器单元8可自动地启动或由车辆驾驶员手动启动，并不需要离合器踏板的操作。离合器单元8优选由电子控制单元自动控制。
如上所述，在第一和第二实施例中，均预想将超速传动单元1提供为具有独立润滑系统且布置为安装至标准前轮驱动车辆变速箱2的悬挂单元，所述变速箱2已经布置为提供单个输出轴3。
从包装方面来看，如今在前轮驱动车辆中包装通常也是很重要的方面，根据本发明实施例的超速传动单元1的提供使得能够使用已有的包装空间(packagingspace)，例如，为全轮驱动动力输出单元提供的包装空间，不会被安装至车辆的专有前轮驱动模式。
优选地，根据本发明实施例的超速传动单元1还可以制成为可使用与那些适用于附接全轮驱动动力输出单元中的相同螺栓和相同尺寸及形状的花键附接至标准前轮驱动车辆变速箱2来连接轴。这样由于仅需非常少的变动因此降低了成本。
此外，根据本发明实施例的超速传动单元可以安装至手动和自动的横向安装的前轮驱动车辆变速箱2，所述变速箱2已经布置成提供单个输出轴3。
本发明还涉及一种包括上述超速传动单元1的车辆动力系统。
本发明不局限于上述实施例，但是可以在所附权利要求范围内加以改变。
因而，尽管已经示出且描述并说明了应用于本发明优选实施例的本发明的基本新颖特征，但应该理解的是，本领域技术人员可以对示出装置的形式和细节以及对其操作进行各种省略、替代和改变。例如，可以明确的是，那些用基本相同方式执行基本相同功能以实现基本相同效果的那些元件和/或方法步骤的所有组合均落在本发明的范围之内。此外，应该了解的是，示出和/或描述的与本发明的任何公开形式或实施例相关的结构和/或元件和/或方法步骤可以作为设计选择的一般要素包含在任何其它公布或描述或建议的形式或实施例中。因此，本发明仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (7)

1.一种超速传动单元(1)，可操作地连接至横向安装的前轮驱动车辆变速箱(2)，所述车辆变速箱已布置为提供单个输出轴(3)，其特征在于：
行星齿轮组(4)和差速器(5)一起安装在超速传动单元壳体(6)中，以使所述车辆变速箱(2)的输出轴(3)可操作地连接至所述行星齿轮组(4)；
所述行星齿轮组(4)还通过所述差速器(5)可操作地连接至车辆的驱动轴(7a、7b)；
提供离合器单元(8)以选择性地进行所述行星齿轮组(4)的齿轮啮合，
其中，所述超速传动单元被提供为悬挂单元，所述悬挂单元具有独立润滑系统并布置成用于安装至已布置为提供单个输出轴(3)的标准前轮驱动车辆变速箱(2)。
2.根据权利要求1所述的超速传动单元(1)，其特征在于：
所述车辆变速箱(2)的输出轴(3)可操作地连接至所述行星齿轮组(4)的行星齿轮架(4b)；
所述差速器(5)的输入轴连接至所述行星齿轮组(4)的齿圈(4d)。
3.根据权利要求2所述的超速传动单元(1)，其特征在于，所述离合器单元(8)布置为用于选择性地：
连接所述行星齿轮组(4)的太阳轮(4a)与所述超速传动单元壳体(6)以形成超速传动模式；或
连接所述太阳轮(4a)与所述行星齿轮架(4b)以形成1：1模式；或
释放所述太阳轮(4a)以形成断开模式。
4.根据权利要求2所述的超速传动单元(1)，其特征在于，所述离合器单元(8)布置为选择性地：
连接所述行星齿轮组(4)的太阳轮(4a)与所述超速传动单元壳体(6)以形成超速传动模式；或
连接所述行星齿轮架(4b)与所述齿圈(4d)以形成1：1模式；或
释放所述太阳轮(4a)与所述行星齿轮架(4b)以形成断开模式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的超速传动单元(1)，其特征在于，所述离合器单元(8)包括标准同步器、爪型离合器和湿式离合器中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的超速传动单元(1)，其特征在于，所述离合器单元(8)包括电力致动器和液压致动器中的至少一个。
7.一种车辆动力系统，其特征在于，所述车辆动力系统包括根据权利要求1至6中任一项所述的超速传动单元(1)。
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