CN105705816A - 动力传递装置 - Google Patents

Abstract

在能够分别绕轴旋转的第一旋转部件和第二旋转部件之间以能够切断地传递转矩的动力传递装置，具备：以能够切断的方式驱动地结合上述第一旋转部件和上述第二旋转部件的离合器；具备能绕上述轴旋转的转子的马达；与上述转子结合从而能绕上述轴旋转，且具备从上述轴偏心的偏心轴的输入部件；绕上述轴不动的固定部件；中间部件，该中间部件与上述偏心轴嵌合从而进行偏心运动，与上述固定部件啮合从而产生绕上述偏心轴的旋转运动；能绕上述轴旋转，且与上述中间部件卡合而从动的输出部件；以及介于上述输出部件与上述离合器之间，将上述输出部件的旋转运动转换为上述轴向的运动从而推压上述离合器的凸轮机构。

Description

动力传递装置

技术领域

本发明涉及在两个旋转部件之间能够切断地传递转矩的动力传递装置，尤其涉及与对车辆的车轴分配转矩的差动装置组合使用从而控制从驱动轴向差动装置的转矩传递的动力传递装置。

背景技术

在分时四驱车中，例如，仅前轮总是连接在变速器上，而后轮则根据情况被连接。出于自动地或者根据驾驶者的操作实现后轮的连接这一目的，有时会利用包括离合器的动力传递装置，使其介于例如驱动轴与后差速器之间。

在这样的装置中，使用什么样的驱动装置使离合器连接成为技术课题之一。驱动轴被施加了足以使车辆行驶的转矩，驱动装置需要抵抗该转矩以使离合器连接。无论利用液压装置和电动马达中的哪一种，如果想要仅通过其输出连接离合器或者维持连接，则需要相当大的输出。驱动装置不得不大型且能耗大。

专利文献1公开了相关的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本公开专利公报2004-316893号

发明内容

在专利文献1公开的技术中，将减速机构与马达及凸轮机构组合，该减速机构利用了行星齿轮。该装置通过减速机构使马达产生的旋转减速(即增力)，通过凸轮机构使该旋转转换为轴向的运动，并将通过这些机构增力后的推压力带给离合器。根据这样的技术，即使是输出较低的马达，也能将充足的推压力带给离合器。

但是，通过利用行星齿轮的减速机构并不能得到很大的减速比，因此增力的比率也有限。如果为了增大减速比而采用复杂的齿轮机构，则其本身会大型化，违背了期望使驱动装置小型化这一本来的目的。

本发明是鉴于上述问题而完成的发明。根据本发明的一方案，在能够分别绕轴旋转的第一旋转部件和第二旋转部件之间以能够切断地传递转矩的动力传递装置，具备：离合器，其以能够切断的方式驱动地结合上述第一旋转部件和上述第二旋转部件；马达，其具备能绕上述轴旋转的转子；输入部件，其与上述转子结合从而能够绕上述轴旋转，且具备从上述轴偏心的偏心轴；固定部件，其绕上述轴不动；中间部件，其与上述偏心轴嵌合从而进行偏心运动，并与上述固定部件啮合从而产生绕上述偏心轴的旋转运动；输出部件，其能够绕上述轴旋转，且与上述中间部件卡合而从动；以及凸轮机构，其介于上述输出部件和上述离合器之间，将上述输出部件的旋转运动转换为上述轴向的运动从而推压上述离合器。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的动力传递装置的剖面正视图。

图2是从图1的ⅡII方线取得的剖面侧视图。

图3A是将凸轮结构在沿着周向的面展开而观察到的示意图。

图3B是在轴向上观察凸轮结构的侧视图。

图4是本实施方式的车辆的框图。

图5是表示各ECU的动作的流程图。

图6是表示本实施方式的转矩控制流程的流程图。

图7是表示其他示例的转矩控制流程的流程图。

图8是变形例的凸轮机构的剖面正视图。

具体实施方式

以下参照图1至图8来说明本发明的几个示例性的实施方式。

参照图4，根据一实施方式，车辆具备：包括引擎201以及/或电动发电机203的驱动力源；对驱动力源产生的旋转进行变速的变速机构205；将传递来的转矩分配给左右前车轴209的前差速器207；以及分别与该前差速器207结合的前轮211。在四驱车中，通过动力输出装置213提取驱动力源的转矩的一部分，经由驱动轴217传递给后差速器219，并分配给左右后车轴221，从而驱动后轮223。

电动发电机203从电池接受电力供给，不使用引擎201或与引擎201一起向车辆供给转矩。此外，电动发电机203根据电池的残量将引擎201产生的转矩的一部分转换为电力并对电池进行充电。根据情况，附加用于在车辆减速时对其能量进行再生的发电机215。

在本实施方式中，为了实现分时四轮驱动的动作，动力传递装置1介于驱动轴217与后差速器219之间，控制它们之间的转矩传递。当动力传递装置1内置的离合器7连接时，动力传递装置1将转矩从驱动轴217向后差速器219传递，该转矩驱动后轮223，车辆以四轮驱动模式行驶。当离合器7脱离连接时，不对后差速器219传递转矩，仅前轮211被驱动，车辆以二轮驱动模式行驶。

为了控制各机构，能够利用多个电子控制单元(ECU)，在图4的示例中，车辆具备主ECU225和动力传递装置ECU227。为了便于说明，将主ECU225作为单独的单元进行处理，但其也能够为由多个ECU构成的组，其中的各个ECU能够分别控制引擎、变速器、电动发电机、制动器等。另外，ECU彼此之间能够通过例如所谓的CAN通信来交换信息。

主ECU225或动力传递装置ECU227连接有多个传感器，接收其信号。各传感器检测例如引擎201的旋转、电动发电机203的旋转、各车轮的旋转、加速器开度、行进方向及横向的加速度、偏航率、动力传递装置1内的温度、输出轴的转矩、制动器、手刹、变速齿轮中的换挡位置、方向盘的舵角、各部的油温、外气温度等，由此，各ECU收集车辆各部的信息。另外，各ECU对收集的信息进行选择、运算，与记录表进行对比，并基于此对车辆的各部输出控制信息，控制各机构。

动力传递装置ECU227接收温度传感器的输出来推定动力传递装置1内的温度。另外，动力传递装置1具备由对传递给后差速器219的转矩进行检测的分解器构成的转矩传感器，动力传递装置ECU227也与该转矩传感器连接以接收其信号。进而，动力传递装置ECU227与动力传递装置1内的各要素，例如马达(促动器)9、减速机构11、凸轮机构13连接，从这些要素收集信息，另外，对这些要素进行控制，从而控制离合器7的动作。

主ECU225以及动力传递装置ECU227根据图5所示的流程图，通过各传感器检测各部位的各状态(S1)，将检测到的信号输入动力传递装置ECU227(S2)。动力传递装置ECU227决定传递给后差速器219的目标转矩，根据决定的目标转矩控制对马达9的通电(S3)。

接着，动力传递装置ECU227根据图6所示的流程图，判断从转矩传感器输入的转矩是否与目标转矩一致(S7)，在一致的情况下使控制返回S4，在不一致的情况下，变更对马达9的通电并控制离合器7的动作直到变为一致(S5)。

或者，主ECU225以及动力传递装置ECU227也能够根据图7所示的流程图，取代目标转矩而基于目标位置来执行控制。作为目标位置，能够选择例如马达9的旋转角。即，对ECU227输入目标转矩(S4)，根据目标转矩算出目标位置(S8)，检测马达9的实际位置(旋转角)(S10)，变更对马达9的通电并控制离合器7的动作直到实际位置与目标位置变为一致(S11)。

在通过主ECU225以及动力传递装置ECU227进行的如上所述的控制下，本实施方式的动力传递装置1能够控制对前后轮的转矩分配。通过该控制，根据例如路面的状态、车辆的行驶状态来执行驱动模式的选择、对转矩分配的控制，从而实现稳定的行驶、燃油效率的提高。

主要参照图1来详细地说明动力传递装置1。动力传递装置1在分别能绕轴C1旋转的第一旋转部件(例如驱动轴217)和第二旋转部件(例如对后差速器219传递转矩的齿轮)之间能够切断地传递转矩。

动力传递装置1大体具备离合器7、马达9、减速机构11、以及凸轮机构13，其整体收纳在壳体6中来使用。马达9是将推压力给予离合器7的源头，通过减速机构11使马达9的旋转减速(即增力)，通过凸轮机构13将该旋转运动转换为轴向的运动，由此将增力后的推压力给予离合器7。

离合器7具备与第一旋转部件结合的离合器鼓3和与第二旋转部件结合的离合器盘毂5，它们同轴，且均能绕轴C1旋转。

离合器盘毂5至少局部地进入离合器鼓3内，从双方伸出的离合器片交替重叠，从而构成多片离合器。也能够使用其他形式的离合器、例如锥形离合器来代替多片离合器。

在多片离合器的情况下，优选在离合器鼓3的内表面形成花键45，其上卡合有多个外侧离合器片46。而且优选在离合器盘毂5的外表面形成花键61，其上卡合有多个内侧离合器片62。外侧离合器片46和内侧离合器片62交替排列，当沿轴向作用有推压力时，互相产生摩擦力，在它们之间传递转矩。

离合器鼓3从与离合器盘毂5重叠的部分向轴向(图中左方)延长并面向壳体6的开口，以与驱动轴217等结合。为了结合，该延长的部分在径向形成为厚壁，具有多个螺孔47。

离合器鼓3优选在该延长的部分被支承在壳体6的内表面的轴承31能够旋转地支承。在从轴承31向轴向离开的适宜的位置，离合器鼓3还被轴承33能够旋转地支承。轴承33也可以支承在壳体6的内表面，但优选支承在减速机构11特别是其固定部件21上。该结构不仅节省空间，而且在离合器7与减速机构11对准容易这一点上有利。此外，也可以将转接器4介入轴承33和离合器鼓3或减速机构11之间。

离合器盘毂5向与离合器鼓3相反的方向延长并形成有旋转轴，其端部面对壳体6的开口。该开口是与离合器鼓3所面对的开口相反的开口。该端部用于与后差速器219等结合，例如在其内表面具有如花键59那样的结合用的结构。离合器盘毂5优选为中空的圆筒形状，这有助于轻量化。

就离合器盘毂5而言，优选在其一方的端部附近，通过支承于离合器鼓3的内表面的轴承49能够旋转地被支承，在其相反的端部附近，被减速机构11特别是其输入部件17被支承。在它们之间介入有例如滚针轴承51。该结构同样不仅节省空间，而且在离合器7与减速机构11对准容易这一点上有利。特别地，如果离合器鼓3与离合器盘毂5一起支承在减速机构11上，则该三者之间的对准会变得极其容易。

马达9具备定子63、相对于定子63旋转的转子65以及对转子65进行电磁驱动的线圈69。线圈69的配线经由连接器79引出到外部从而与电源连接。另外，该配线与动力传递装置ECU227也连接，通过接受其控制，从而使转子65的旋转被控制。

马达9整体收纳在马达壳体67和将其覆盖的盖体73中，定子63固定地支承在这些部件上。优选全部做成绕轴C1同轴的结构，但只要至少转子65与轴C1同轴而能绕其旋转即可。马达壳体67被压入壳体6，马达9整体固定在壳体6上。

减速机构11大体包括能绕轴C1旋转的输入部件17、绕轴C1不动的固定部件21、能够旋转地嵌入固定部件21的中间部件25、以及与中间部件25卡合的输出部件29。输入部件17与转子65结合并接受其旋转，输出部件29将减速后的旋转输出至凸轮机构13。

下面，结合图1并参照图2对减速机构11的各要素详细地进行说明。

输入部件17具有类似于圆筒的结构，与转子65结合而能绕轴C1旋转。为了使其能够旋转，优选轴承81及轴承83支承输入部件17，此外能够将轴承83支承在马达壳体67上，将轴承81支承在盖体73上。

输入部件17是在与转子65结合的部分附近相对于轴C1对称的圆筒，但从该处向离合器7的方向延长，该部分为从轴C1偏心的偏心轴15。在图1和图2中，C2表示偏心轴15的中心，轴C2只比轴C1偏离了偏差δc。当输入部件17绕轴C1旋转时，偏心轴15及轴C2绕轴C1进行偏心运动。

固定部件21具有相对于轴C1对称的圆锅状的结构，优选固定在马达9上从而绕轴C1不动。为了进行固定，能够利用贯通马达壳体67而紧固在固定部件21上的一个以上的螺栓71。该结构能够实现下述的制造步骤：预先制造马达9，然后利用螺栓71将减速机构11与马达9结合，接着将这些部件整体与离合器7结合。

固定部件21在其内周具有用于与中间部件25啮合的结构，其中一例为内齿轮19。

中间部件25具有类似于圆盘的结构，在其中心与偏心轴15嵌合从而一起进行偏心运动。此外，在中间部件25与偏心轴15之间介入有例如轴承85，由此能够相互旋转。

中间部件25在其外周具有用于与固定部件21啮合的结构，其中一例为外齿轮23。中间部件25与固定部件21啮合的同时与偏心轴15一起进行偏心运动，因此能够绕轴C2产生旋转运动。若内齿轮19的齿数与外齿轮23的齿数为相同数目则不会产生旋转运动，因此它们为不同的数目。优选地，内齿轮19的齿数能够比外齿轮23的齿数多1个以上。

作为内齿轮19以及外齿轮23的齿形，能够应用渐开线齿形、摆线齿形、圆弧齿形或外旋轮线平行曲线形中的任意一种。

输出部件29也具有类似于圆筒的结构，例如其外周面能够旋转地支承在固定部件21上。该支承既可以依赖于相互滑动，也可以介入轴承。此外，输出部件29在其一端与中间部件25卡合。

中间部件25与输出部件29具有卡合部27以进行卡合。卡合部27例如包括：在中间部件25的绕轴C2的圆周上开设的多个卡合孔87和与其对应地从输出部件29突出的多个卡合销89。各卡合孔87能够为有底孔，也能够为贯通孔。为了吸收各旋转中心的差异，各卡合孔87比各卡合销89大。为了减小各卡合孔87与各卡合销89之间的摩擦，能够介入有滑动衬套、轴承。通过该卡合，输出部件29追随中间部件25而绕轴C1旋转。

输出部件29能够在与卡合销89相反的一端且在其外周具备用于与后述的凸轮从动部93卡合的结构，例如花键91。

凸轮机构13介于输出部件29和离合器7之间。凸轮机构13大体包括凸轮盘90和凸轮从动部93，在它们之间能够介入有像凸轮球95那样的居间部件。凸轮从动部93具备用于推压离合器7的推压面97。凸轮机构13将输出部件29的旋转运动转换为轴向的运动，由此，推压面97推压离合器7。

参照图3A及图3C，凸轮盘90和凸轮从动部93为分别相互对置的圆环状的部件。它们中的一方或者双方具备分别沿着其周向倾斜并逐渐变浅的多个凸轮面105。当凸轮盘90旋转时，沿着凸轮面105的斜面推压不能够旋转的凸轮从动部93，从而使旋转运动转换为轴向的运动。优选凸轮面105关于轴C1相互旋转对称以使作用于凸轮机构13的力轴对称。

各凸轮面105能够包括更陡峭的第一斜面107和与第一斜面107连续且更缓和的第二斜面109。该结构使轴向的运动的距离相对于旋转运动的距离的比(冲程比)成为如下的曲线。

在初期状态下，凸轮球95落至第一斜面107的底部。当输出部件29将其旋转传递至凸轮机构13时，凸轮球95最初沿着更陡峭的第一斜面107上升，由此，凸轮从动部93以较大的冲程比沿轴向移动。该结构虽然只产生了较小的推压力，但使得推压面97朝向离合器7急速移动。由于在推压面97抵接离合器7之前不需要大的推压力，因此适宜于该阶段。接着，凸轮球95沿着更缓和的第二斜面109上升，凸轮从动部93以较小的冲程比沿轴向移动。该结构产生较大的推压力，适宜于推压面97与离合器7抵接之后需要大的推压力的阶段。

返回并参照图1，凸轮盘90固定在固定部件21上，或者与其成为一体。虽然凸轮从动部93与输出部件29卡合从而与输出部件29一起旋转，但其在轴向能滑动。如已经说明的那样，当通过输出部件29使凸轮从动部93旋转时，凸轮从动部93利用旋转沿轴向移动，推压面97推压离合器7。或者，在推压面97和离合器7之间，能够介入推压体99，进而也能够介入推力轴承101以容许相对旋转。另外，在离合器7与推压面97或推压体99之间能够介入复位弹簧103以使凸轮从动部93返回初期位置。

也能够如图8所示那样，使凸轮盘90固定在输出部件29上，或者与其成为一体，来代替上述结构。对应地，凸轮从动部93也能够与固定部件21卡合，从而在沿着轴C1的方向可动，但绕轴C1不动。当通过输出部件29使凸轮盘90旋转时，凸轮从动部93利用旋转而沿轴向移动，推压面97推压离合器7。

壳体6具有类似于圆筒的结构，如已经描述的那样，在轴向上的两端开口。第一开口接入离合器鼓3，第二开口容许接入离合器盘毂5。壳体6通过螺栓8固定从而形成车体侧壳体35的一部分，且绕轴C1不动。马达9配置为面对第二开口。马达9在构成要素中较为重要，且接近由螺栓8固定该马达9的第二开口，因此能够进行牢固的支承，由此在能够防止振动这一点上有利。

动力传递装置1还具备几个用于从外部遮住壳体6内部的结构。例如，离合器鼓3能够具备用于闭塞其内侧的壁。此外，为了便于注入润滑油，该壁能够具备贯通孔41，在注入之后，优选通过压入止回球43来闭塞贯通孔41。离合器盘毂5同样也可以具备用于闭塞内侧的分隔壁53。

能够在离合器鼓3和壳体6之间以与两者抵接的方式介入密封部件37，由此来闭塞它们之间。优选防尘罩39覆盖密封部件37。能够在离合器盘毂5和马达壳体67之间以与两者抵接的方式介入密封部件57。进而，能够在马达壳体67和壳体6之间介入像O形环那样的密封部件75，在马达壳体67和盖体73之间介入像O形环那样的密封部件77。

通过如上所述的结构，不会有异物从外部侵入动力传递装置1内，且内部的润滑油不会泄漏到外部或者与外部的其他润滑油混合。动力传递装置1能够与外部结构独立地进行操作。

进而，动力传递装置1在壳体6的内部具备用于促进润滑油的循环的结构。例如，离合器盘毂5可以具备在径向将其贯通的多个润滑孔55。离合器盘毂5与后差速器219连接，只要车辆行驶，就追从后轮223而总是进行旋转。通过该旋转带来的离心力，润滑油通过润滑孔55并被吐出，润滑动力传递装置1的各部。

此外，虽然在上述说明中，举例为离合器鼓3与驱动轴217结合，离合器盘毂5与后差速器219结合，但该关系也能够相反。或者，也能够为了与其他传动轴之间的动力的断续来利用动力传递装置1。

根据本实施方式，利用中间部件25与固定部件21啮合的同时与偏心轴15一起进行偏心运动而产生的旋转运动来使马达9的旋转减速，因此能够实现极大的减速比。在通过齿数互不相同的内齿轮19与外齿轮23来进行中间部件25与固定部件21的啮合的情况下，减速比由它们的齿数和齿数之差决定。例如，在内齿轮19的齿数为50，外齿轮23的齿数为49的情况下，马达9旋转1圈的期间，输出部件29仅旋转1/50圈。与以往技术相比减速比大大增大，由此马达9的输出大大增力，通过凸轮机构13将其转换为轴向的推压力。即，本实施方式的动力传递装置1即使利用低输出的马达9也能以大的推压力连接离合器7。此外，由于利用缓和地倾斜的凸轮面来产生推压力，因此能够使推压力逐渐增大或减小。即，由于推压力的控制性高，因此如已经描述的那样，控制对前后轮的转矩分配的动作是容易的。

另外，根据本实施方式，无需复杂的齿轮机构来得到高减速比，尤其能够在轴向上缩短结构。车辆无需大空间来搭载动力传递装置1。而且，重量的增加也少，在节省耗油量这一点上也有利。

进而，由于能从外部遮住壳体6的内部，因此本实施方式的动力传递装置1操作容易。

在上述说明中，举例为将动力传递装置1设置在驱动轴217的后段，当然，也能够将其设置在动力输出装置213上，使其介于从变速器引出的传动轴和驱动轴217之间，并控制它们之间的转矩传递。或者，也能够使其介于任意的车轮与车轴之间，并控制它们之间的转矩传递。此外，还能够将其设置于在按需传递中分支为主驱动路径和副驱动路径的部分上，并控制它们之间的转矩传递。

进一步，也能够串联连接两段以上的减速机构11以得到更高的减速比。

通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。拥有该技术领域的普通技术的人员能够根据上述公开内容通过实施方式的修正及变形来实施本发明。

生产上的可利用性

提供了一种小型且离合器的推压力的控制性优异的动力传递装置。

Claims (7)

1.一种动力传递装置，其在能够分别绕轴旋转的第一旋转部件和第二旋转部件之间以能够切断地传递转矩，上述动力传递装置的特征在于，具备：

离合器，其以能够切断的方式驱动地结合上述第一旋转部件和上述第二旋转部件；

马达，其具备能绕上述轴旋转的转子；

输入部件，其与上述转子结合从而能够绕上述轴旋转，且具备从上述轴偏心的偏心轴；

固定部件，其绕上述轴不动；

中间部件，其与上述偏心轴嵌合从而进行偏心运动，并与上述固定部件啮合从而产生绕上述偏心轴的旋转运动；

输出部件，其能够绕上述轴旋转，且与上述中间部件卡合而从动；以及

凸轮机构，其介于上述输出部件和上述离合器之间，将上述输出部件的旋转运动转换为上述轴向的运动从而推压上述离合器。

2.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于，

上述固定部件具备具有第一齿数的内齿轮，上述中间部件具备与上述内齿轮啮合且具有比上述第一齿数少的第二齿数的外齿轮，由此，上述中间部件与上述固定部件啮合。

3.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于，

上述凸轮机构具备：

凸轮盘，其与选自由上述固定部件和上述输出部件组成的组中的一方结合或者与上述一方成为一体；以及

凸轮从动部，其与选自由上述固定部件和上述输出部件组成的组中的另一方沿着上述轴向能够移动地卡合，并被上述凸轮盘驱动而沿着上述轴向运动从而推压上述离合器。

4.根据权利要求1所述的动力传递装置，其特征在于，

上述离合器具备：

离合器鼓，其能够与上述第一旋转部件结合；以及

离合器盘毂，其能够与上述第二旋转部件结合且至少局部地配置在上述离合器鼓内。

5.根据权利要求4所述的动力传递装置，其特征在于，

上述离合器鼓以及上述输入部件以能够旋转地支承上述离合器盘毂。

6.根据权利要求4所述的动力传递装置，其特征在于，

上述固定部件以能够旋转地支承上述离合器鼓。

7.根据权利要求4所述的动力传递装置，其特征在于，

还具备绕上述轴不动的壳体，该壳体至少收纳上述离合器和上述马达，且具备第一开口和第二开口，该第一开口在上述轴向上开口以容许接入上述离合器鼓，该第二开口在上述轴向上开口以容许接入上述离合器盘毂，

上述马达配置为面对上述第二开口。