CN103228477B - 高效分动器 - Google Patents

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Abstract

一种多速动力传动装置包括一输入轴（12），第一输出轴（14）和第二输出轴（16）以及行星齿轮组（50）。一轴向可移动的套筒（72）在第一位置时将第一输出轴安装为与输入轴一同转动，该套筒在第二位置时将太阳齿轮（56）安装为与输入轴一同转动。一轮毂（76）在第一位置时轴向可移动且相对于第一输出轴自由转动。该轮毂在第二位置时被安装为与第一输出轴一同转动。一凸轮板（74）在第二位置时被安装为与载体（62）持续一同转动并推动轮毂朝向其第二位置。当套筒，轮毂和凸轮板处于第二位置时，输入轴通过行星齿轮组以降低的速度驱动第一输出轴。

Description

高效分动器
背景技术
车辆已经配备动力传动装置（例如分动器）很多年了。通常情况下，分动器允许车辆在两轮驱动模式或四轮驱动模式下工作。有些分动器还提供多速功能。
多年来，原车设备制造商一直在努力提供低成本和节能的分动器。例如，大多数分动器包括湿式离合器，该湿式离合器具有搅油损耗以及润滑泵损耗。此外，有些驱动系统要求比较高的电流消耗以驱动幅度和模式换挡系统。
某些双速分动器相对复杂，需要大量的相对昂贵的元件以提供期望的功能。在过去，专用的单速或多速分动器或者共享很少的组件或者单速版本与多速版本占据相同的包装体积。因此，可能希望提供一种优化的分动器，该分动器具有模块化的设计以满足单速或多速要求，同时在工作过程中通过最小化能量损失而最大化分动器的效能。
发明内容
本部分提供本发明内容的简要说明，并没有全面地公开其整体范围或其所有功能。
一种多速动力传动装置包括一输入轴，第一和第二输出轴以及行星齿轮组。一轴向可移动的套筒在第一位置时将第一输出轴安装为与输入轴一同转动，该套筒在第二位置时将太阳齿轮安装为与输入轴一同转动。一轴向可移动的轮毂在第一位置时相对于第一输出轴自由转动。该轮毂在第二位置时被安装为与第一输出轴一同转动。一凸轮板在第二轴向位置被安装为与载体持续一同转动并推动轮毂朝向其第二位置。当套筒，轮毂和凸轮板处于第二位置时，输入轴通过行星齿轮组以降低的速度驱动第一输出轴。
一种用于车辆的多速动力传动装置，包括一输入轴，第一和第二输出轴和一行星齿轮组。一可移动的套筒使太阳齿轮和输入轴驱动耦合和去耦。一 凸轮板在第一位置和第二位置之间轴向可移动。该凸轮板被安装为与载体持续一同转动，并包括螺旋形的凸轮表面，该凸轮表面作用于轴向负载使得凸轮板的转动引起凸轮板的轴向平移以控制套筒的位置。当凸轮板处于其第二位置且套筒将太阳齿轮驱动耦合至输入轴时，输入轴通过行星齿轮组以降低的速度驱动第一输出轴。
结合本文提供的说明将显而易见地得到本申请的进一步的适用范围。此处的简要说明中的描述和具体的例子只是为了说明的目的，而不是为了限制本申请的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅供说明所选择的实施例，而不是说明所有可能的实现方式，并不以任何方式限制本公开的范围。
图1是根据本发明的教导构造的高效分动器的一部分的局部透视图；
图2是分动器的横截面侧视图；
图3是前图所示的分动器的一部分的局部透视图；
图4是载体和旋转凸轮的局部透视图；
图5A-5F是示出了在各种工作模式相对应的位置的幅度换挡机构（range shift mechanism）的组件的局部剖视图；
图6是另一个分动器的剖视图；
图7是图6所示的分动器的一部分的局部透视图；以及
图8A-8G是示出了在各种工作模式相对应的位置的幅度换挡机构的组件的局部剖视图；
在所有的附图中，相应的附图标记指示相应的部件。
具体实施方式
以下将参照附图更充分地描述示例性实施例。
图1-图5F示出双速分动器10，它具有一输入轴12，第一输出轴14和第二输出轴16。一种干式的多片式离合器18将输入轴12有选择地互连至动力传递机构22的驱动链轮20。动力传递机构22还包括安装为与第二输出轴16 一同转动的一从动链轮24。一柔性驱动构件或链26将驱动链轮20驱动地互连至从动链轮24。也可以使用直接相互啮合的齿轮。
离合器18包括安装为与驱动链轮20一同转动的鼓30。多个外离合器片32被安装为与鼓30一同转动，并且可相对于鼓30轴向移动。一轮毂34与输入轴12一体成型。多个内离合器片36被安装为与轮毂34一同转动，并可相对于轮毂34轴向移动。一应用板38与输入轴12花键配合，该应用板轴向可移动以压缩内离合器片36与外离合器片32配合并穿过离合器18传递转矩。可选择性地对线圈40进行激励以产生磁场吸引衔铁42。衔铁42被安装于应用板38，使得励磁线圈40控制穿过离合器18传递的转矩的大小。在壳体组件33内，轴承28和31可转动地支承鼓30和驱动链轮20。
以1:1的直接传动比或提供增大转矩（torque multiplication）的降低的传动比，行星齿轮组50可操作将转矩从输入轴12传递给第一输出轴14和驱动链轮20。行星齿轮组50包括安装于后壳体54的内齿环52，太阳齿轮56，以及与内齿环52和太阳齿轮56持续啮合的多个小齿轮58。每个小齿轮58被支承在小齿轮销60上转动，该小齿轮销60形成为载体62的一部分。载体62包括安装为与驱动链轮20一同转动的前载板64和一后载板66。后载板66包括多个沿周向间隔开的轴向延伸的凸耳67。
幅度换挡机构70可操作地将分动器10设置为输出轴低速工作模式或低工作模式，空挡工作模式或高工作模式中的某个模式。幅度换挡机构70包括可移动的套筒72，以将输入轴12选择性地驱动互连至第一输出轴14。可通过将离合器18设置在开放的无转矩传递的模式并如图5A所示定位套筒72提供两轮驱动的高工作模式，被称为“高”。此时，所有的行星齿轮组的组件都是静止的。
幅度换挡机构70包括通过花键连接于轮毂76上的旋转凸轮74。旋转凸轮74包括与载体凸耳67驱动地配合的多个径向向内延伸的凸耳77。如图2所示，凸轮弹簧78向右推动凸轮74。扣环79限制凸耳77免于脱离凸耳67。如图2所示，复位弹簧80向右推动套筒72。
幅度驱动器90包括选择性地与旋转凸轮74的凸轮表面94配合的凸轮从动件92。电磁器98驱动销100以平移凸轮从动件92。销100和凸轮从动件 92之间由于弹簧96可相对轴向运动。凸轮74的旋转使凸轮74轴向平移并提供如下所述的幅度轴控制。
基于先前所描述的组件的相对位置，应当理解，太阳齿轮56与输入轴12可被选择为连接和断开。载体62与第一输出轴14可被选择为耦合旋转和去耦旋转。当太阳齿轮56与输入轴12断开时，输入轴和输出轴之间的比例为1：1。当太阳齿轮56与输入轴12驱动连接，且载体62与第一输出轴14驱动耦合时，输入轴和输出轴之间的比例大约为2.7:1。也可考虑采用其他比例。
当分动器10在如图5A所示的两轮驱动高工作模式下工作时，应该理解，主动的全轮驱动模式也是可行的。在这种模式下，离合器18被调节为通过驱动链轮20向第二输出轴16发送转矩。当离合器18被激活时，行星齿轮组50转动，但不传递转矩。
为了实现高幅度工作模式，幅度换挡机构70激活线圈40以使得转矩从输入轴12通过离合器18，鼓30，驱动链轮20传递并提供输入给载体62。换挡的能量由车辆传动系而非单独的驱动器以这种方式提供。线圈40在换挡过程中被激活，从而使组件在车辆被向前方驱动时发生旋转。一旦换挡结束，离合器18停用。电磁器98被活化，但只需要低电流以轴向平移凸轮74至“H”位置。在“H”位置时，套筒72与输入轴12和第一输出轴14耦合。载体62被安装为与第一输出轴14一同转动。转矩也可通过载体62传递给驱动链轮20。
图5B和图5C分别被标记为“换挡”和“空挡”，表示从高幅度工作模式换挡到空挡工作模式。当选择空挡时，幅度换挡机构70激活电磁器98使凸轮从动件92与旋转凸轮74配合。根据凸轮74的旋转位置，从动件92可能会受限使其免于接触凸轮表面94。如此，弹簧96如图5B所示被压缩。当车辆移动时，凸轮74转动，允许从动件92与凸轮表面94配合。车辆传动系所提供的能量继续驱动旋转凸轮74，从而使凸轮74轴向移动到空挡位置并平移轮毂76和套筒72，使得套筒72脱离第一输出轴14。轴向止推轴承99设置于轮毂76和套筒72之间。线圈40也被停用以产生四轮驱动空挡位置。在空挡工作模式中，内燃机可继续运转，而不会导致车辆移动。或者，车辆没有后驱动传动可能被牵引。
低幅度模式可以通过激活电磁器98并使得换挡系统组件移动到图5D，5E和5F的相应的位置来实现，这些位置被称为“载体花键锁定”，“太阳花键锁定”和“低”。为了换挡到低幅度模式，线圈40在换挡过程中被激活，从而使组件在车辆被向前方驱动时发生旋转。一旦换挡结束，离合器18打开。当凸轮从动件92如图5D，5E和5F所示与凸轮表面94配合时，旋转凸轮74的旋转引起凸轮74的同步轴向平移。应当理解，不管是在载体花键锁定模式下还是在太阳花键锁定模式下均存在凸轮74的整个轴向范围内的平移。如果载体花键配合被锁定，如图5D所示，弹簧78在图中看来向左压缩加载轮毂76。一旦锁定状态被清除，在轮毂76上形成的内花键驱动配合第一输出轴14上形成的外花键。
图5E示出了太阳齿轮56和套筒72之间的花键配合被锁定的情况。此时，弹簧80被压缩。一旦锁定状态被清除，太阳齿轮56和套筒72彼此被安装为一同转动，就像轮毂76和第一输出轴14那样。
一种可替换的分动器200在图6-图8中示出。分动器200与分动器10基本相同。因此，相似的元件用相似的带有下标a的附图标记来表示。分动器200提供了与前述分动器10之外的额外的工作模式。特别地，分动器200用于提供四轮驱动锁定低幅度工作模式，空挡模式，四轮驱动高锁定模式和高幅度工作模式，可以在两轮驱动或可适应性控制的四轮驱动高模式下工作。
分动器200包括幅度换挡机构202，其中，换挡的能量通过前述的涉及分动器10的车辆的动能提供。换挡机构202包括第一线性驱动器组件204和第二线性驱动器组件206。每个线性驱动器的配置与幅度驱动器90基本类似。因此，涉及线性驱动器组件204的构件用下标“a”表示，而涉及线性驱动器组件206的构件用下标“b”表示。
第一线性驱动器组件204被轴向地定位在与先前所描述的幅度驱动器90大致相同的位置。第二线性驱动器组件206沿轴向定位成比第一线性驱动器组件204更靠近驱动链轮20a。通过以这种方式配置驱动器，由凸轮74a经历的轴向平移的大小翻了一番。附加的线性行程使得分动器在附加模式下工作。
参考图8A-图8G，其示出了分动器200的各种工作模式。在图8A中，高幅度工作模式包括将输入轴12a通过套筒72a驱动地互连至第一输出轴 14a。图8B和图8C示出了从高幅度模式换挡到图8D所示的四轮驱动高锁定工作模式。如前所述启动换挡，其中电磁器98a的驱动以及凸轮从动件92a与凸轮表面94a的配合使得旋转凸轮74a轴向平移至如图8C所示的位置。如果第一输出轴14a和轮毂76a之间的花键互连被锁定，弹簧78a压缩。一旦锁定状态被清除，轮毂76a朝向图的左侧平移以安装第一输出轴14a与轮毂76a一同转动。此时，输入轴12a和第一输出轴14a通过套筒72a彼此被安装为一同转动。载体凸耳67a与旋转凸轮凸耳77a配合以提供传递互连的转矩。轮毂76a与旋转凸轮74a花键配合以安装驱动链轮20a与第一输出轴14a一同转动。
通过激励第二电磁器98b并使得旋转凸轮74a旋转并平移至图8E所示的位置可获得空挡工作模式。此时，套筒72a从第一输出轴14a脱离，从而中断转矩通路。
图8F和图8G涉及从空挡位置换挡到四轮驱动锁定模式。第二电磁器98b被激励以配合旋转凸轮表面94a，并使得旋转凸轮74a进一步如图8F所示向左平移。如果太阳齿轮56a和套筒72a之间的花键互连被暂时锁定，弹簧78a压缩。一旦锁定状态被清除，套筒72a和太阳齿轮56a之间即存在花键互连。此时，弹簧80a被完全压缩。通过后载体板66a，旋转凸轮74a和轮毂76a，提供给输入轴12a的转矩通过行星齿轮组50a增加并传递到第一输出轴14a。正如前面所提到的，载体62a被安装为与驱动链轮20a一同转动以将行星齿轮组50a的输出传递给第二输出轴16a。转矩从输入轴12a通过太阳齿轮56a，行星小齿轮58a，载体62a，轮毂76a传递，并被提供给第一输出轴14a和第二输出轴16a。
壳体组件33适于安装到各种不同的传动装置中进行传动。前壳体110支承线圈40和第二输出轴16。轴承支承板112捕获链负载和环形止推负载。后壳体54支承第一输出轴14。润滑系统包含被动的润滑系统，当旋转到润滑适当的轴承和密封件时，该被动的润滑系统通过链条26从油底壳拉油。包括离合器18的整个输入腔是干式的，并包括密封件和轴承116。后输出轴承118，衬套和密封件通过后输出轴承处的油坝提供的升高的油底壳进行润滑。
前面描述的实施例仅作为示例和说明。它的目的不是要穷尽或限制本发明。特定实施例中的单个构件或特征一般不局限于该特定实施例，而是在适 用的情况下可以进行互换，即使没有明确地示出或描述，也可以用在一个选定的实施例中。同样可以多种方式进行变化。这样的变化不应被视为偏离本发明，所有这样的变型应当被视为包括在本申请的范围内。

Claims (18)

1.一种用于车辆的多速动力传动装置，包括：
一输入轴；
第一输出轴和第二输出轴；
一行星齿轮组，该行星齿轮组包括载体，太阳齿轮，内齿环，以及与太阳齿轮和内齿环啮合的小齿轮；
在第一位置和第二位置之间轴向可移动的套筒，该套筒在第一位置时将第一输出轴和输入轴安装为一同转动，该套筒在第二位置时将太阳齿轮和输入轴安装为一同转动；
在第一位置和第二位置之间轴向可移动的轮毂，该轮毂在第一位置时相对于第一输出轴自由转动，在第二位置时被安装为与第一输出轴一同转动；
在第一位置和第二位置之间轴向可移动的凸轮板，该凸轮板在第二位置时被安装为与载体持续一同转动并促使轮毂朝向其第二位置，其中，当套筒，轮毂和凸轮板处于它们的第二位置时，输入轴通过行星齿轮组以降低的速度驱动第一输出轴。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括推动凸轮板朝向其第二位置的驱动器。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述凸轮板包括与驱动器配合的螺旋形的凸轮表面，使得凸轮板的转动引起凸轮板的同步轴向移动。
4.根据权利要求3所述的传动装置，其特征在于，还包括当凸轮板处于第二位置时推动轮毂朝向其第二位置的弹簧，其中套筒和轮毂不必在第二位置以允许凸轮板到达第二位置。
5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述驱动器包括用于将凸轮从动件平移至与凸轮板配合和脱离的电磁器。
6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于，还包括从驱动器轴向偏移使得凸轮板继续轴向平移至第三位置的另一驱动器，该第三位置距离第一凸轮板位置比第二凸轮板的位置更远。
7.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，移动的车辆的动能驱动凸轮板轴向换挡至传动装置。
8.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括持续驱动互连载体和第二输出轴的传递机构。
9.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述载体包括与凸轮板驱动配合的多个周向间隔开的凸耳。
10.根据权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述凸耳环绕套筒。
11.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，还包括驱动互连输入轴和第二输出轴的板式离合器。
12.根据权利要求11所述的传动装置，其特征在于，还包括用于产生磁场并对板式离合器施加力的线圈。
13.一种用于车辆的多速动力传动装置，包括：
一输入轴；
第一输出轴和第二输出轴；
一行星齿轮组，该行星齿轮组包括载体，太阳齿轮，内齿环，以及与太阳齿轮和内齿环啮合的小齿轮；
可移动的使太阳齿轮和输入轴驱动耦合和去耦的套筒；
在第一位置和第二位置之间轴向可移动的凸轮板，凸轮板被安装为与载体持续一同转动，并包括螺旋形的凸轮表面，该凸轮表面作用于轴向负载使得凸轮板的转动引起凸轮板的轴向平移以控制套筒的位置，其中，当凸轮板处于其第二位置且套筒将太阳齿轮驱动耦合至输入轴时，输入轴通过行星齿轮组以降低的速度驱动第一输出轴。
14.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，还包括推动凸轮板朝向其第二位置的驱动器，所述驱动器包括用于将凸轮从动件平移至与螺旋形的凸轮表面配合和脱离的电磁器。
15.根据权利要求14所述的传动装置，其特征在于，还包括从驱动器轴向偏移使得凸轮板继续轴向平移至第三位置的另一驱动器，该第三位置距离第一凸轮板位置比第二凸轮板的位置更远。
16.根据权利要求15所述的传动装置，其特征在于，在移动时的车辆的动能驱动凸轮板轴向换挡至传动装置，以降低的速度条件与第一输出轴配合和脱离。
17.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，还包括持续驱动互连载体和第二输出轴的传递机构。
18.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，所述载体包括驱动配合凸轮板的多个周向间隔开的凸耳。
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