CN103453105B - 具有集成的扭矩矢量控制的差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有集成的扭矩矢量控制的差速器。扭矩矢量控制差速器包括具有从变速器的输出驱动的公共的行星齿轮架的一对行星齿轮组件。每一行星齿轮组件包括可以通过摩擦制动器单独地并且有选择地接壳连接（制动）至固定的壳体的环形齿轮以及通过轴连接至相应的驱动轮的太阳齿轮。制动器的选择的起动控制分配，即，扭矩至每一驱动轮的矢量控制。每个行星齿轮组件包括伸长的行星齿轮，其不仅与它们相应的太阳和环形齿轮啮合而且与另一行星齿轮组件的行星齿轮啮合。

Description

具有集成的扭矩矢量控制的差速器

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的差速器，并且尤其涉及用于机动车辆的具有集成的扭矩矢量控制的差速器。

背景技术

该部分的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息，并且可以或可以不构成现有技术。

近年来，机动车辆，尤其是乘用车和轻型卡车，已经做了很多努力在常规和紧急驾驶条件两种情况下改进操控性能。尽管重点在后者，但已经伴随通过积极的、主动控制系统实现，其可以防止常规或基本上常规的驾驶条件逐步升级到紧急情况。

因此，牵引控制和扭矩分配动力系系统已经与防抱死制动系统（ABS）和其它车辆安全系统一起开发。一般而言，牵引控制和扭矩分配动力系系统包括控制的机械，电子机械或液压机械系统，其通过控制原动机的工作方面来控制扭矩的产生或通过控制变速器，分动箱和差动部件来控制至两个或四个驱动轮的扭矩分配。

发明内容

本发明提供了一种用于具有集成的扭矩矢量控制的机动车辆动力系的差速器。本发明的差速器提供了通常称为稳定性控制系统的车辆系统中的增强的车辆操控性。本发明的差速器包括具有由变速器的输出驱动的公共行星齿轮架的一对并排的行星齿轮组件。每一行星齿轮组件包括可以通过相应的摩擦制动器单独地并且有选择地接壳连接（制动）至固定的差速器壳体的环形齿轮以及通过轴连接至相应的驱动轮的太阳齿轮。每个行星齿轮组件包括伸长的行星齿轮，其不仅与它们相应的太阳齿轮和环形齿轮啮合而且与另一行星齿轮组件的行星齿轮啮合。制动器的选择性致动控制分配，即，扭矩至每一驱动轮的矢量控制。差速器还包括布置在一个行星齿轮组件的太阳齿轮与环形齿轮之间的可选择的限制的滑动离合器。

因此本发明的一个方面是提供一种具有并排布置的一对行星齿轮组件的扭矩矢量控制差速器。

本发明的另一方面是提供一种具有可操作地布置在该对行星齿轮组件的相应的环形齿轮与壳体之间的一对独立可操作的制动器的扭矩矢量控制差速器。

本发明的另一方面提供了一种扭矩矢量控制差速器，其具有不仅与它们相关联的太阳齿轮与环形齿轮啮合而且与另一行星齿轮组件的行星齿轮啮合的伸长的行星齿轮。

本发明的仍然另一方面是提供一种扭矩矢量控制差速器，其具有布置在行星齿轮组件的环形齿轮与太阳齿轮之间的、用于限制差速器的滑动的可选择的离合器。

从在此提供的描述中应用的更多领域将会变得显而易见。应当理解，说明书以及具体的示例仅仅是示例性的并且并不旨在限制本发明的范围。

本发明还提供了以下方案：

1.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

输入构件，第一输出构件，第二输出构件，第一制动器，第二制动器，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一齿轮、连接到所述第一制动器的第二齿轮以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，以及

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第一齿轮、连接到所述第二制动器的第二齿轮以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合的第二多个行星齿轮和所述第一多个行星齿轮的第二行星齿轮架。

2.根据方案1所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮是太阳齿轮，所述第一行星齿轮组件的所述第二齿轮是环形齿轮，所述第二行星齿轮组件的所述第一齿轮是太阳齿轮以及所述第二行星齿轮组件的所述第二齿轮是环形齿轮。

3.根据方案1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括壳体并且其中所述第一制动器和所述第二制动器连接到所述壳体上。

4.根据方案1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第二齿轮之间的离合器。

5.根据方案1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述第一传感器和所述第二传感器的信号的控制模块。

6.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

输入构件，第一输出构件和第二输出构件，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一太阳齿轮、第一环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第二太阳齿轮、第二环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二太阳齿轮、所述第二环形齿轮和所述第一多个行星齿轮啮合的第二多个行星齿轮，

可操作地布置在所述第一环形齿轮与壳体之间的第一制动器，以及

可操作地布置在所述第二环形齿轮与所述壳体之间的第二制动器。

7.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述第一太阳齿轮之间的离合器。

8.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器和与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器。

9.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号的控制模块。

10.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一制动器相关联的第一操作器和与所述第二制动器相关联的第二操作器。

11.根据方案10所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号并且控制所述液压操作器的控制模块。

12.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述输入构件相关联的速度传感器并且其中所述输出构件是轴。

13.根据方案6所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮架和所述第二行星齿轮架是单个部件并且全部所述行星齿轮可转动地布置在所述单个部件中。

14.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

壳体，

输入构件，第一输出构件和第二输出构件，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一太阳齿轮、第一环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第二太阳齿轮、第二环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二太阳齿轮、所述第二环形齿轮和所述第一多个行星齿轮啮合的第二多个行星齿轮的第二行星齿轮架，

可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述壳体之间的第一制动器，以及

可操作地布置在所述第二环形齿轮与所述壳体之间的第二制动器。

15.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮组件的所述太阳齿轮，所述环形齿轮和所述行星齿轮与所述第二行星齿轮组件的相应的所述太阳齿轮，所述环形齿轮和所述行星齿轮具有相同的直径和间距。

16.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述第一太阳齿轮之间的滑动限制离合器。

17.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器，与所述输入构件相关联的第三速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号的控制模块。

18.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一制动器相关联的第一液压操作器和与所述第二制动器相关联的第二液压操作器。

19.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号并且控制所述液压操作器的控制模块。

20.根据方案14所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮架和所述第二行星齿轮架是单个部件并且全部所述行星齿轮可转动地布置在所述单个部件中。

附图说明

在此描述的附图仅仅是示意性的并且不以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的扭矩矢量控制差速器的杆图；

图2是根据本发明的扭矩矢量控制差速器以及机动车辆的相关部件的示意图；以及

图3是根据本发明的扭矩矢量控制差速器的行星齿轮组件的侧面前视图。

具体实施方式

以下描述实际上仅仅是示例性的并且并不旨在限制本发明，应用，或使用。

现在参照图1，根据本发明的用于机动车辆的扭矩矢量控制差速器示出为杆图并且由附图标记10表示。杆图是诸如差速器或自动变速器的装置的部件的示意性表示，其中行星齿轮组件由垂直棒或杆表示并且诸如太阳齿轮，行星齿轮架和环形齿轮的行星齿轮组件的部件由结点表示。结点之间的垂直杆的相对长度表示部件之间的比率。诸如轴或衬套的结点之间的机械的连接或相互连接由水平线表示并且诸如摩擦离合器和制动器的扭矩传递装置由交叉或嵌套的指状物表示。杆图的形式，目的以及使用的进一步解释可以在Benford和Leising的名为“杆比拟：变速器分析中的新工具（TheLeverAnalogy:ANewToolinTransmissionAnalysis）”的SAE文章No.810102中发现，其在此通过引用全文并入本文。

扭矩矢量控制差速器10包括输入轴12，第一或左侧输出半轴或轮轴14，第二或右侧输出半轴或轮轴16以及在图1中表示为壳体的固定壳体18。单个的五结点杆20表示两个行星齿轮组件30和50。第一或左侧行星齿轮组件30包括连接并且驱动第一或左侧输出半轴或轮轴14的第一结点32，连接并且由输入轴12驱动的第二结点34以及第三结点36。第二或右侧行星齿轮组件50包括连接并且驱动第二或右侧输出半轴或轮轴16的第一结点52，与第一行星齿轮组件30的第二结点34共用的以及连接并且由输入轴12驱动的第二结点54以及第三结点56。

第一或左侧行星齿轮组件30的第三结点36连接到一侧，例如第一或左侧摩擦制动器组件38的输入侧并且第一或左侧摩擦制动器组件38的另一侧连接到地面18。第二或右侧行星齿轮组件50的第三结点56连接到一侧，例如第二或右侧摩擦制动器组件58的输入侧并且第二或右侧摩擦制动器组件58的另一侧连接到壳体18。

现在参照图2和3，扭矩矢量控制差速器10包括连接到并且驱动共用的行星齿轮架34，54的输入轴12。第一或左侧输出半轴或轮轴14连接到第一或左侧行星齿轮组件30的第一或左侧太阳齿轮32并且由第一或左侧行星齿轮组件30的第一或左侧太阳齿轮32驱动并且第二或右侧输出半轴或轮轴16连接到第二或右侧行星齿轮组件50的第二或右侧太阳齿轮52并且由第二或右侧行星齿轮组件50的第二或右侧太阳齿轮52驱动。第一或左侧行星齿轮组件30还包括第一或左侧环形齿轮36，其连接到具有多个输入摩擦片或盘40的第一或左侧摩擦制动器组件38的输入侧。与多个输入片或盘40交叉并且连接到外壳或壳体18的是多个固定的或接壳的片或盘42。第一或左侧操作器或致动器44与交叉的片或盘40和42布置为接近的可操作关系。第一或左侧操作器或致动器44优选为液压的但可以是电力的或气动的。

第二或右侧行星齿轮组件50还包括第二或右侧环形齿轮56，其连接到具有多个输入摩擦片或盘60的第二摩擦制动器组件58的的输入侧。与多个输入片或盘60交叉并且连接到外壳或壳体18的是多个固定的或接壳的片或盘62。第二或右侧操作器或致动器64与交叉的片或盘60和62布置为接近的可操作关系。第二或右侧操作器或致动器64也优选为液压的但可以是电力的或气动的。

可替换地，到第一行星齿轮组件30与第二行星齿轮组件50的某些连接可以是可逆的，其中第一或左侧输出半轴或轮轴14连接到第一或左侧环形齿轮36，第一或左侧摩擦制动器组件38连接到第一或左侧太阳齿轮32，第二或右侧输出半轴或轮轴16连接到第二或右侧环形齿轮56并且第二摩擦制动器组件58连接到第二或右侧太阳齿轮52。

布置在共用行星齿轮架34，54内的是第一多个，典型地三个，左侧行星齿轮46，其可转动地布置在同样多个的短轴48上。如果需要，滚针或滚柱轴承组件（未示出）可以位于行星齿轮46与短轴48之间以减少摩擦和旋转损失。第一多个左侧行星齿轮46与第一或左侧太阳齿轮32和第一或左侧环形齿轮36持续啮合。如图3最佳地示出第一多个左侧行星齿轮46是伸长的并且还与第二多个右侧行星齿轮66中的相对应的一个持续啮合，该第二多个右侧行星齿轮66也是伸长的并且可转动地布置在共用齿轮架34、54中的短轴68上。再次，如果需要，滚针或滚柱轴承（未示出）可以位于行星齿轮66与短轴48之间。除了与第一多个左侧行星齿轮46啮合之外，第二多个右侧行星齿轮66与第二或右侧太阳齿轮52以及第二或右侧环形齿轮56持续啮合。

应当认识和理解第一或左侧行星齿轮组件30和第二或右侧行星齿轮组件50中的各个相应的部件，即，太阳齿轮32和52，行星齿轮46和66以及环形齿轮36和56是相同尺寸的并且包括相同的尺寸，间距以及齿数从而当左侧和右侧摩擦制动器组件38和58完全释放时产生平均并且相等的扭矩分离并且传递至左侧和右侧轮轴或半轴14和16。

一些相关部件与扭矩矢量控制差速器10配合并且在图2中示出。布置为与第一或左侧输出半轴或轮轴14成感测关系的是第一或左侧速度传感器组件72并且类似的与第二或右侧输出半轴或轮轴16布置的是第二或右侧速度传感器组件74。输入轴12的速度将通常由车辆变速器（未示出）中的输出速度传感器提供，但如果需要，专用的输入速度传感器组件76可以布置为与输入轴12成感测关系。优选地，速度传感器组件72，74和76是霍尔效应传感器，然而可以使用其他传感器类型，诸如光学或可变磁阻传感器。速度传感器组件72，74和76的输出提供至诸如底盘控制模块（CCM）的控制模块80或类似装置。控制模块80典型地包括，例如，输入装置，一个或多个微处理器，存储器，查询表以及输出装置，该输出装置控制第一或左侧制动器操作器或致动器44，第二或右侧制动器操作器或致动器64和如在下文中直接描述的限制的滑动离合器操作器96。

扭矩矢量控制差速器10还选择性地包括受控制的或调制限制的滑动离合器90。限制的滑动离合器90包括连接到第一或左侧行星齿轮组件30的第一或左侧环形齿轮36的第一多个摩擦片或盘92以及第二多个摩擦片或盘94与第一多个片或盘92交叉并且连接到第一或左侧行星齿轮组件30（和/或第一或左侧输出轴14）的第一或左侧太阳齿轮32。限制的滑动离合器90还包括第三液压，电力或气动操作器或致动器，其优选地在控制模块80的控制下。

简要地，工作中，扭矩矢量控制差速器10的制动器组件38和58可以部分地或完全接合以通过一对行星齿轮组件30和50部分地或完全禁止差动并且将或多或少的扭矩导向至轮轴或半轴14和16中的一个或另一个。限制的滑动离合器90可以部分地或完全地接合以通过该对行星齿轮组件30和50部分地或完全地禁止差动。

本发明的描述实质上仅仅是示例性的并且不背离本发明的精神的变化在本发明的范围内。这样的变化不认为偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

输入构件，第一输出构件，第二输出构件，第一制动器，第二制动器，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一齿轮、连接到所述第一制动器的第二齿轮以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，以及

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第一齿轮、连接到所述第二制动器的第二齿轮以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第二齿轮和所述第一多个行星齿轮啮合的第二多个行星齿轮的第二行星齿轮架。

2.根据权利要求1所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮是太阳齿轮，所述第一行星齿轮组件的所述第二齿轮是环形齿轮，所述第二行星齿轮组件的所述第一齿轮是太阳齿轮以及所述第二行星齿轮组件的所述第二齿轮是环形齿轮。

3.根据权利要求1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括壳体并且其中所述第一制动器和所述第二制动器连接到所述壳体上。

4.根据权利要求1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一行星齿轮组件的所述第一齿轮和所述第一行星齿轮组件的所述第二齿轮之间的离合器。

5.根据权利要求1所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述第一速度传感器和所述第二速度传感器的信号的控制模块。

6.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

输入构件，第一输出构件和第二输出构件，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一太阳齿轮、第一环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第二太阳齿轮、第二环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二太阳齿轮、所述第二环形齿轮和所述第一多个行星齿轮啮合的第二多个行星齿轮的第二行星齿轮架，

可操作地布置在所述第一环形齿轮与壳体之间的第一制动器，以及

可操作地布置在所述第二环形齿轮与所述壳体之间的第二制动器。

7.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述第一太阳齿轮之间的离合器。

8.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器和与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器。

9.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号的控制模块。

10.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一制动器相关联的第一液压操作器和与所述第二制动器相关联的第二液压操作器。

11.根据权利要求10所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号并且控制所述第一液压操作器和第二液压操作器的控制模块。

12.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述输入构件相关联的速度传感器并且其中所述输出构件是轴。

13.根据权利要求6所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮架和所述第二行星齿轮架是单个部件并且全部所述行星齿轮可转动地布置在所述单个部件中。

14.一种扭矩矢量控制差速器，其结合地包括：

壳体，

输入构件，第一输出构件和第二输出构件，

第一行星齿轮组件，其具有连接到所述第一输出构件的第一太阳齿轮、第一环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮啮合的第一多个行星齿轮的第一行星齿轮架，

第二行星齿轮组件，其具有连接到所述第二输出构件的第二太阳齿轮、第二环形齿轮、以及连接到所述输入构件并且具有与所述第二太阳齿轮、所述第二环形齿轮和所述第一多个行星齿轮啮合的第二多个行星齿轮的第二行星齿轮架，

可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述壳体之间的第一制动器，以及

可操作地布置在所述第二环形齿轮与所述壳体之间的第二制动器。

15.根据权利要求14所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮组件的所述第一太阳齿轮，所述第一环形齿轮和所述第一多个行星齿轮与所述第二行星齿轮组件的相应的所述第二太阳齿轮，所述第二环形齿轮和所述第二多个行星齿轮具有相同的直径和间距。

16.根据权利要求14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括可操作地布置在所述第一环形齿轮与所述第一太阳齿轮之间的滑动限制离合器。

17.根据权利要求14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器，与所述输入构件相关联的第三速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号的控制模块。

18.根据权利要求14所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一制动器相关联的第一液压操作器和与所述第二制动器相关联的第二液压操作器。

19.根据权利要求18所述的扭矩矢量控制差速器，还包括与所述第一输出构件相关联的第一速度传感器，与所述第二输出构件相关联的第二速度传感器以及用于接收来自所述传感器的信号并且控制所述第一液压操作器和所述第二液压操作器的控制模块。

20.根据权利要求14所述的扭矩矢量控制差速器，其中所述第一行星齿轮架和所述第二行星齿轮架是单个部件并且全部行星齿轮可转动地布置在与其对应的行星齿轮架单个部件中。