CN105307891A - 用于全轮驱动的机动车的驱动传动系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于全轮驱动的机动车的动力传动系，具有由动力装置通过车桥差速器来驱动的主车桥以及通过车桥差速器左侧和右侧的输出元件与传动机构来驱动的、副车桥的驱动轴。实现了在结构方面和在行驶动态的设计方面有利的动力传动系，方法是：所述传动机构由至少两个切换元件(26、28；66)形成，所述切换元件与所述主车桥(12；12ˊ；12”；12”ˊ)的车桥差速器(24；50)同轴地布置并且通过环式传动机构(14、16)作用到所述副车桥(18；18ˊ；18”)的左侧和右侧的驱动轴(18a、18b)上。

Description

用于全轮驱动的机动车的驱动传动系

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于全轮驱动的机动车的驱动传动系。

背景技术

机动车、尤其是乘用车的全轮驱动系统可以粗略地划分为全时驱动系统和所谓的适时驱动系统，全时驱动系统具有两个车桥差速器和一个中央差速器(用于避免驱动张力)，适时驱动系统具有直接由动力装置驱动的主车桥和通过离合器(例如维斯科离合器或瀚德离合器)在驱动打滑时可接通的副车桥。主车桥或副车桥在此可以是机动车的前桥或后桥。

JP2005035379A1公开了一种上述类型的驱动传动系，其中机动车的副车桥的驱动通过作为传动机构的环式传动机构从主车桥到副车桥地进行。两个车桥的差速器以通常的方式与输出到车轮上的驱动轴同轴地布置。此外，设置可控制的离合器，通过该离合器可中断用于副车桥的力流，以实现例如机动车的仅仅前轮驱动。

此外，从WO81/03150中已知了驱动传动系，其中，副车桥通过两个侧向的环式传动机构由机动车的通过动力装置驱动的主车桥或者说其输出到车轮上的驱动轴来加载。通过仅在主车桥上设置的唯一差速器可差强人意地补偿特别是在驶过弯道时车轮的转速差。

发明内容

本发明的任务是，提供这种类型的驱动传动系，该驱动传动系被结构上特别紧凑地设计，并且在将其布置在机动车内方面该驱动传动系提供了较高的结构上的自由度。

该任务的解决通过具有权利要求1的特征来完成。本发明的有利的改进方案和设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明规定：所述传动机构包括至少两个切换元件，所述至少两个切换元件与主车桥的车桥差速器同轴布置并且通过环式传动机构作用到副车桥的左、右侧的驱动轴。通过这种措施可行的是，在结构紧凑地设计的情况下利用仅仅一个车桥差速器来建立极好的转速平衡以及可变的驱动力矩分配，特别是在驶过弯道的情况下、在主车桥驱动滑动的情况下以及在机动车行驶动态方面危急的情况下。此外，通过环式传动机构的设计可以有利地影响动力装置的空间布局以及与之相联系地有利地影响机动车的车桥重量分布。

术语“切换元件”在此可以在广义上去理解并且原则上应当包括任何合适的耦接装置或者说应当包括任何合适的切换装置，利用该切换元件可以实现根据本发明所期望的功能和效果。优选地，切换元件构造为离合器，特别地构造为适时离合器，借助于该适时离合器从传动方面来看可以使动力传动系的车桥悬置(英语“hang-on”)。配设给车桥差速器的切换元件例如可以是可液压控制的膜片式离合器并且/或者如此构造，从而在一定的转速差的情况下所述切换元件在主车桥与副车桥之间进行自动连接或者说所述切换元件与主车桥传动地耦接。

环式传动机构可以设计为链传动机构或者优选地设计为低噪音的齿形带传动机构。在传递路线较长的情况下在此可以在传动壳体中设置中间轮、转向轮等，该传动壳体用于使环式传动机构稳定并匹配于给定的结构空间。

此外，可控制的切换装置、特别是切换离合器可以集成到驱动副车桥的车轮的驱动轴中，如果主车桥侧的切换元件断开，借助于这些切换装置能够使传动机构停止运行。优选由离合器形成的切换装置可以是液压加载的膜片式离合器或者形状配合地起作用的牙嵌式离合器或者也可以是同步离合器。

在本发明的一种结构和制造技术方面有利的另外的设计方案中，在主车桥上优选由两个离合器构成的切换元件可以设计为双离合装置，其两个双离合装置侧的驱动元件与被设计为行星齿轮传动机构的车桥差速器的、输出的两个输出元件传动连接，并且其两个双离合装置侧的输出元件连接到直接相邻的环式传动机构的驱元件。

此外，主车桥的车桥差速器可以设计为行星齿轮传动机构并且集成到动力装置中，其中切换元件和环式传动机构的驱动元件与主车桥的驱动轴同轴地布置在动力装置的一侧上。这种设计特别适合于具有在前部或后部横置的动力装置的机动车或者适合于具有纵置结构并且在驱动内燃机与下游的变速器之间集成有车桥差速器的动力装置，随后仅仅将切换元件和环式传动机构的驱动元件或者说齿形带转动机构的皮带轮安装到所述动力装置上。

替代地，优选两个切换元件和环式传动机构可以设置在车桥差速器的两侧并且在空间上分开地输出到环式传动机构。作为用作车桥差速器的行星齿轮传动机构的替代，于是在必要时可以使用锥齿轮差速器。切换元件在此也优选地由离合器、特别地由两个单独的离合器构成。

此外，对于具有前置动力装置或者中置动力装置以及后侧的主车桥的机动车而言规定：车桥差速器与同轴的切换元件布置在主车桥的桥壳中，车桥差速器通过动力装置的从动轴(例如万向接头轴)来驱动，其中此外，这两个环式传动机构在两侧在动力装置旁延伸到副车桥。与此相应地，副车桥可以分开地设计有左侧的或右侧的驱动轴并且不妨碍必要时位于在其之间的动力装置的布置。此外，主车桥的桥壳可以相对对称地设置或者说设置在机动车的中央。

在本发明的一种有利的改进方案中，可以为环式传动机构或者说齿形带传动机构在驱动侧配设相应一个加速的变速器并且在输出侧配设减速的变速器。由此有针对性地减低环式传动机构的拉力负荷，但在副车桥的驱动轴上至少基本上再次建立转速一致性。

变速器可以在此优选地由与主车桥和副车桥的驱动轴同轴的行星齿轮传动机构组成，该行星齿轮传动机构的外齿轮固定在壳体上并且其驱动元件和输出元件由行星架和太阳轮形成。这种行星齿轮传动机构可结构紧凑且结实地设计并且具有有利的传动效率。

可以如此设计在主车桥和副车桥上的变速器的传动比，使得在机动车正常直线行驶时后车桥的驱动轴比前车桥的驱动轴略快地转动。这在机动车的主车桥布置在前侧的情况下引起行驶动力学方面的有利性，通过接通切换元件或者说通过接通副车桥在驶过弯道时从曲线外侧的前轮中收回驱动力矩，并且与之相关联地提高其侧向导引力。

最后在本发明的一种替代的设计方案中，作为离合器的替代可以将设计为行星齿轮传动机构的两个变速器设计为主车桥上的切换元件，所述行星齿轮传动机构的行星架通过同轴的车桥差速器的输出元件来驱动，其太阳轮输出到环式传动机构的驱动元件上，并且其外齿轮可通过壳体侧的制动器制动或松开。导向副车桥的力流因此可以通过变速器的外齿轮的制动来建立或者通过制动器的松开或多或少地中断。制动器可以优选液压地控制。

此外，根据本发明提出了一种用于运行具有一个或多个前面所介绍的特征和/或在装置权利要求中要求保护的一个或多个特征的动力传动系的方法，其中关于其由此产生的优点参考以上实施方案。

附图说明

以下借助于附图或框图详细地解释本发明的多个实施例。在附图中：

图1示出了全轮驱动的机动车的动力传动系，其中示出了横置的前动力装置，主车桥的集成的车桥差速器、两个组成双离合装置的适时离合器，所述适时离合器通过齿形带传动机构输出到后侧的副车桥上；

图2示出了一动力传动系，其中示出了动力装置的纵置结构、在侧向安装到主车桥的集成的车桥差速器上的、被设计为双离合装置的适时离合器，所述适时离合器又通过两个侧向的齿形带传动机构驱动后侧的副车桥；

图3示出了替代图2的动力传动系，其中示出了两个单独的、在纵置的动力装置两侧布置的适时离合器，这些适时离合器输出到后侧的、被分成两件的副车桥上；

图4是具有后侧的主车桥的另一动力传动系，该主车桥的车桥差速器通过纵置的动力装置驱动并且通过两个单独的适时离合器和布置在两侧的齿形带传动机构与位于前面的、被分成两件的副车桥传动连接；

图5示出了替代图1的动力传动系，该动力传动系具有横置结构的动力装置并且具有在输出侧安装在双离合装置与齿形带传动机构之间的变速器；

图6示出了按照图5的动力传动系，其中示出了设置在变速器的两侧的、单独的适时离合器；并且

图7示出了替代上述图的动力传动系，其中示出了横置结构的动力装置，其车桥差速器通过被设计为行星齿轮传动机构的变速器输出到齿形带传动机构上，其中，力流借助于集成的切换元件或借助于制动器可控制。

具体实施方式

在图1中概略地示意性地示出了用于全轮驱动的机动车的、具有横置结构的前侧的动力装置10的动力传动系，该动力装置驱动前桥或主车桥12并且通过主车桥借助于传动机构或在此示意性地两个齿形带传动机构14、16驱动机动车的后桥或副车桥18。

动力装置10主要由内燃机20(也可以是其他驱动机、例如电动机)、变速器22以及集成的行星齿轮车桥差速器24组成。车桥差速器24以已知的方式通过驱动轴12a、12b驱动机动车的主车桥12的前轮(未示出)。在此，行星齿轮传动机构的外齿轮24a如用箭头所表示的那样地被驱动，而输出元件是同驱动轴12a和12b相应地连接的行星架24b与太阳轮24c。

在动力装置10或车桥差速器24上同轴地连接有两个适时离合器26、28(例如作为可在广义上理解的防滑控制的膜片式离合器的瀚德离合器)，这两个适时离合器组成双离合装置，所述适时离合器相应地支承在被法兰连接到车桥差速器24的壳体上的壳体30(用虚线来表示)中并且联接到其润滑油系统。

在此，离合器28的壳体34通过空心轴32联接到车桥差速器24的行星架24b，而离合器26的沿径向处于内部中的壳体36则与太阳轮24c或者与驱动轴12b相连接。

双离合装置26、28的输出元件38、40通过相应的空心轴(没有附图标记)与齿形带传动机构14、16的在轴向相邻的带轮14a、16a传动连接。

从带轮14a、16a伸出且在壳体42中导引的齿形带14b、16b与支承在副车桥18的桥壳44中的带轮14c、16c共同作用。带轮14c、16c在此输出到长并不同的驱动轴18a、18b或者说输出到机动车的后轮。

在桥壳44内在驱动轴18a、18b上布置有离合器46，例如牙嵌式离合器46，借助于所述离合器驱动轴18a、18b可单独或同时通过未示出的切换装置与齿形带传动机构14、16退耦。但是替代地，作为牙嵌式离合器的替代也可以使用从变速器中已知的同步离合器或者可液压地控制的膜片式离合器，这里仅列举这种切换装置的几个其他实例。

在正常行驶中，在机动车的主车桥12与副车桥18之间的车轮间没有转速差的情况下仅仅驱动主车桥12(在本实施例中是前桥)，而副车桥18则无负荷地随动或者，特别地出于能量考虑而停止运转，即通过齿形带传动机构14、16的停止运转而停止运转。为了使停止运转的齿形带传动机构14、16适时加入或高加速度以一定的尺度、优选轻微地使离合器26、28结合，然后几乎在转速一致时使得在此示例性地由离合器46形成的切换装置接合，然后才将转矩传递给副车桥18。即，在主车桥12与副车桥18之间的转速不同时根据行驶状况使得适时离合器26、28之一结合或者使得这两个适时离合器26、28都结合，并且根据离合器设计情况将或多或少的转矩通过齿形带传动机构14、16再分配到一个或两个后轮上或者说再分配到副车桥18的驱动轴18a、18b上。

图2-7示出了用于机动车的替代的动力传动系。功能相同的元件设有相同的附图标记。为了避免重复相应地仅介绍重要的不同之处。

在图2的实施例中，具有内燃机20和变速器22的、在机动车中纵置的动力装置10'布置在前侧。被集成到动力装置10'中的行星齿轮车桥差速器24布置在侧旁并且通过变速器22的输出轴48以已知的方式被驱动。

车桥差速器24如上面所描述那样地输出到主车桥12的驱动轴12a、12b上或输出到安装在一侧上的双离合装置并且通过该双离合装置26、28传输出到齿形带传动机构14、16上。齿形带传动机构14、16又如上面所描述那样地作用到机动车的后桥或者说副车桥18上。

图3示出了具有纵置动力装置10”的、替代于图2的动力传动系，其中单独的适时离合器26、28在副车桥12上同轴地布置在动力装置10”的两侧并且耦接到驱动轴12a、12b上。

在此，集成到动力装置10”中的车桥差速器50被构造为锥齿轮差速器，所述锥齿轮差速器通过输出轴48来驱动并且所述锥齿轮差速器以已知的方式通过安置在其车桥差速器壳体50a内的锥齿主动小齿轮(未示出)输出到驱动轴12a、12b上。

适时离合器26、28如上面所描述那样地作用到被设置在动力装置10”的两侧上的齿形带传动机构14、16上并且所述齿形带传动机构作用到副车桥18'的驱动轴18a、18b上，该副车桥具有单独的桥壳52并且被分为两件。

本发明的根据图4的实施例示出了用于同样具有动力装置10”'的纵置结构的机动车的、另一替代的动力传动系。

在此，具有内燃机20和变速器22的动力装置10”'布置在机动车的前侧，而后桥形成主车桥12'，前桥是通过主车桥12'驱动的、被分成两件的副车桥18'。

在主车桥12'的桥壳54中布置有锥齿轮车桥差速器50并且在两侧布置有单独实施的适时离合器26、28，并且基本上如上面关于图3所描述那样地设计。

然而，车桥差速器50通过变速器22的沿车辆纵向方向的从动轴56(例如万向接头轴)来驱动，所述从动轴56通过圆柱齿轮变速器58轴线平行地且侧向错开地布置并且通过锥齿轮传动机构60输出到车桥差速器50上。

车桥差速器50的、驱动机动车的左后轮的驱动轴12a如可看到的那样穿过离合器26和带轮14a，右侧的驱动轴12b穿过离合器28和带轮16a。

离合器26、28的壳体与车桥差速器50的驱动轴12a、12b传动连接，而其输出元件作用到在侧向从动力装置10”'旁经过的齿形带传动机构14、16的带轮14a、16a上。通过在前面的驱动轴18a、18b上具有带轮14c、16c的齿形带14b、16b驱动具有被集成到驱动轴18a、18b内的离合器46的副车桥18。

根据图4的动力传动系的功能基本上与根据图3的动力传动系的功能相同，其区别在于，这两个单独的适时离合器26、28布置在车桥差速器50的两侧并且布置在同一与动力装置10”'分开的桥壳54内；并且由于设置在前面的副车桥18'的两件式结构可相对自由地选择动力装置10”'的位置，并且例如可设计为前置动力装置或者可设计为中置发动机结构。

图5和6示出了对图1进行修改的动力传动系，该动力传动系具有在前侧(或后侧)横置结构的动力装置10。在图6中，主车桥12”的、与被集成到变速器22内的行星齿轮车桥差速器24同轴地布置的适时离合器26、28被单独地设计并且设置在齿形带传动机构14、16的驱动的带轮14a、16a的两侧，而在图5中适时离合器26、28如在图1中示出那样地设计为双离合装置并且彼此直接相邻地布置。

分别沿着离合器26、28后面的力流设置被设计为行星齿轮传动机构的、结构相同的变速机构62，所述变速机构引起下游的皮带轮14a、16a加速的传动比或者说引起齿形带14b、16b上的转矩降低或牵引力降低。

在此，相应地，变速机构62的外齿轮62a固定在壳体上，而支承行星齿轮(未示出)的行星架62b与离合器26、28的输出元件耦接；变速机构62的太阳轮62c连接到齿形带传动机构14、16的带轮14a、16a。

副车桥18”与根据图1的副车桥18的不同之处在于，使用同样被设计为行星齿轮传动机构的、相对于彼此结构相同的变速机构64，所述变速机构连接在带轮14c、16c与具有切换离合器46的驱动轴18a、18b之间的力流中，并且如此形成减速的传动比，从而在主车桥12”的驱动轴12a、12b与副车桥18”的驱动轴18a、18b之间再次存在转速一致(在机动车的正常的直线行驶时)。

为此，变速机构64的外齿轮64a也固定在壳体上，而与带轮14c、16c耦接的太阳轮64c形成驱动元件，并且支承行星齿轮的、与驱动轴18a、18b传动连接的行星架64b是变速机构64的输出元件。

具有主车桥12”、两个适时离合器26、28、齿形带传动机构14、16以及副车桥18”的动力传动系的功能如关于图1所描述的那样，其中通过变速机构62、64的中间连接减少了齿形带传动机构14、16的负荷，所述齿形带传动机构与此相应地可以将较高的驱动力矩传递给副车桥18”，或者但也可以分配到较小的负荷上。

此外，可以如此设计主车桥12”和副车桥18”上的变速机构62、64的传动比，从而在机动车的正常的直线行驶时后侧的副车桥18”的驱动轴18a、18b比前侧的主车桥12”的驱动轴12a、12b略快地旋转。这在机动车的主车桥12”布置在前侧的情况下引起行驶动力学方面的有利性，通过接合切换元件或者说通过接通副车桥18”在驶过弯道时从曲线外侧的前轮中(例如驱动轴12a)收回驱动力矩，并且与之相关联地提高其侧向导引力。

最后图7示出了本发明基于图6的实施例，其中省去了离合器或者说适时离合器26、28，方法是：将变速机构62中的相应的切换元件设置在主车桥12”'上，所述切换元件用于将副车桥18”受控地耦接到主车桥12”'上。

切换元件由布置在处于变速机构62的外齿轮62a上的主车桥12”'的壳体30处的制动器66形成。制动器66可以以已知的方式是盘式制动器或者膜片式制动器，所述制动器在接通的状态中将力流从直接驱动的行星架62b导向输出的太阳轮62c。

在制动器66断开的情况下，变速机构62、齿形带传动机构14、16以及变速机构64无负荷地随动。在示意性地在此由离合器46、特别是由牙嵌式离合器形成的切换装置额外断开的情况下，在此示意性地由齿形带传动机构14、16形成的环式传动机构可以停止运转。

副车桥18”耦接到主车桥12”'的左侧、右侧或两侧上可以优选液压地通过以下方式来进行：根据主车桥12”'的车轮上的驱动打滑并且/或者根据具体行驶的参数如车速、前轮的转向角等而相应地加载制动器66。

本发明不限于所示出的实施例。特别地，对本领域技术人员而言可以在图1-7之间进行常用的修改。

可以作为双离合装置来布置或者单独地布置的离合器26、28例如可以设计为液压受控的或者说防滑控制的膜片式离合器，以用于将驱动力矩传递到副车桥18上。

根据动力装置10特定于车辆地后置、前置或者中置构造的情况，副车桥18可以用作前桥或者用作后桥。主车桥12可以安装到动力装置10上或者设计为单独的前桥或者后桥(图4)。

Claims (13)

1.一种用于全轮驱动的机动车的动力传动系，包括主车桥以及副车桥的驱动轴，所述主车桥由动力装置通过车桥差速器来驱动，所述副车桥的驱动轴通过车桥差速器的左、右侧的输出元件和传动机构来驱动，其特征在于，所述传动机构包括至少两个切换元件(26、28；66)，所述至少两个切换元件与主车桥(12；12'；12”；12”')的车桥差速器(24；50)同轴布置并且通过环式传动机构(14、16)作用于副车桥(18；18'；18”)的左、右侧的驱动轴(18a、18b)。

2.根据权利要求1所述的动力传动系，其特征在于，所述切换元件由适时离合器(26、28)形成，特别地由在转速不同时连接在车轮上的适时离合器(26、28)形成。

3.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其特征在于，所述环式传动机构是单件式或多件式的齿形带传动机构(14、16)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，在驱动副车桥(18；18'；18”)的车轮的驱动轴(18a、18b)中集成有可控制的切换装置、特别是离合器(44)，特别是构造为：使得借助于所述切换装置能够在离合器(26、28)分离的情况下使环式传动机构(14、16)停止运行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，在主车桥(12；12”)上由优选两个离合器构成的切换元件(26、28)设计为双离合装置，该双离合装置的两个驱动元件(34、36)与被设计为行星齿轮传动机构的车桥差速器(24)的两个被驱动的输出元件(24b、24c)传动连接，该双离合装置的两个输出元件(38、40)连接到与之直接相邻的环式传动机构(14、16)的驱动元件(14a、14b)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，主车桥(12；12”；12”')的车桥差速器(24)集成到动力装置(10)中并且设计为行星齿轮传动机构；切换元件(26、28；66)与环式传动机构(14、16)的驱动元件(14a、16a)与主车桥(12；12”；12”')的驱动轴(12a、12b)同轴地布置在动力装置(10；10')的一侧上。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的动力传动系，其特征在于，车桥差速器(50)被构造为锥齿轮差速器；由优选两个离合器形成的切换元件(26、28)和环式传动机构(14、16)设置在车桥差速器(50)的两侧。

8.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，车桥差速器(24；50)与切换元件(26、28)布置在主车桥(12')的桥壳(54)中；车桥差速器(24；50)通过动力装置(10”')的从动轴(56)来驱动，这两个环式传动机构(14、16)还在两侧在动力装置(10”')旁延伸到副车桥(18')。

9.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，为环式传动机构(14、16)在驱动侧配设相应的加速变速器(62)而在输出侧配设减速变速器(64)。

10.根据权利要求9所述的动力传动系，其特征在于，所述变速器(62、64)由与主车桥(12”)和副车桥(18”)的驱动轴(12a、12b、18a、18b)同轴的行星齿轮传动机构组成，所述行星齿轮传动机构的外齿轮(62a、64a)固定在壳体上，所述行星齿轮传动机构的驱动元件和输出元件是行星架(62b、64b)和太阳轮(62c、64c)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，在主车桥(12”)和副车桥(18”)上的变速器(62、64)的传动比设计为：在机动车正常的直线行驶时后车桥的驱动轴(12a、12b、18a、18b)以限定的程度比前车桥的驱动轴转动得更快。

12.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系，其特征在于，输出到环式传动机构(14、16)的所述至少两个切换元件通过主车桥(12”')上的变速器(62)形成，所述变速器由行星齿轮传动机构形成，该行星齿轮传动机构的行星架(62b)通过同轴的车桥差速器(24)的输出元件(24b、24c)来驱动，该行星齿轮传动机构的太阳轮(62c)输出到环式传动机构(14、16)的驱动元件(14a、16a)上，该行星齿轮传动机构的外齿轮(62a)能够通过壳体侧的制动器(66)制动。

13.用于运行根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系的方法。