CN107848413B - 由同步事件提供动力的传动系统致动器 - Google Patents

Abstract

一种可断开的全轮驱动车辆传动系统，其具有主传动系统、动力输出单元(PTU)、副传动系统、液压泵和传动系统致动器。PTU具有由主传动系统驱动的PTU输入构件、PTU输出构件和选择性地联接PTU输入构件和PTU输出构件的第一联接器。副传动系统包括选择性地阻止通过副传动系统进行动力传递的第二联接器。液压泵被构造成操作第一联接器，但由同步事件提供动力，其中第二联接器被接合以反向驱动PTU输出构件。

Description

由同步事件提供动力的传动系统致动器

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月21日提交的第14/804，447号美国实用专利申请的优先权，本申请所公开的内容通过引用包含于此，如同在此完全详细阐述。

技术领域

本公开涉及一种可断开的全轮驱动车辆传动系统，其具有主传动系统、副传动系统、扭矩传递装置和传动系统致动器，所述传动系统致动器由同步事件提供动力，以使扭矩传递装置将旋转动力从主传动系统传递到副传动系统。

背景技术

本部分提供与本公开相关的背景信息，不一定是现有技术。

美国专利第8047323号公开了一种可断开的全轮驱动传动系统，该传动系统具有在全时基础上运行的主传动系统和在有需要的基础上运行以使燃料经济性最大化的副传动系统。更具体地说，’323专利公开了一种构造，其中动力输出单元(PTU)具有由主传动系统驱动的PTU输入构件、PTU输出构件和同步器，该同步器具有可经由致动器选择性地移动的套环，以通过PTU控制旋转动力的传输。PTU中的致动器被描述为电动、机械、液压和/或气动操作。

发明内容

本部分提供了本公开的总的概述，而不是对其全部范围或所有特征的全面公开。

在一种形式中，本教导提供了一种车辆传动系统，其包括主传动系统、动力输出单元(PTU)、副传动系统、致动器和液压泵。主传动系统具有第一传动系统输入构件、第一差速器组件和一对第一传动系统输出构件。第一传动系统输入构件被配置成直接从车辆动力系统接收旋转动力。第一差速器组件由第一传动系统输入构件全时驱动，并向第一和第二传动系统输出构件传递旋转动力。PTU具有PTU输入构件、PTU输出构件和第一联接器。PTU输入构件由第一传动系统输入构件驱动。第一联接器具有在第一位置和第二位置之间能移动的轴向滑动联接构件。当联接构件处于第一位置时，第一联接器可在第一联接模式下操作，在第一联接模式下，PTU输出构件与PTU输入构件分离以阻止旋转动力在它们之间传递。当联接构件处于第二位置时，第一联接器可在第二联接模式下操作，在第二联接模式下，PTU输入构件和PTU输出构件彼此驱动联接。副传动系统具有第二传动系统输入构件、第二差速器组件、一对第二传动系统输出构件和第二联接器。第二传动系统输入构件与PTU输出构件联接以旋转。第二联接器是可在第三联接模式和第四联接模式下操作的多片摩擦联接器，在第三联接模式下，第二输入构件与一对第二传动系统输出构件中的至少一个分离，以阻止旋转动力在它们之间传递，在第四联接模式中，第二传动系统输入构件和一对第二传动系统输出构件通过第二差速器组件彼此驱动联接。致动器联接到PTU并且具有液压缸和由液压缸驱动并且接合到联接构件的致动器输出构件。致动器输出构件可移动以引起联接构件在第一位置和第二位置之间的相应移动。液压泵具有泵定子和泵转子，所述泵转子可相对于泵定子旋转并且与PTU输出构件联接以旋转。

在另一种形式中，本教导提供了一种用于操作具有主传动系统、动力输出单元(PTU)和副传动系统的车辆传动系统的方法。主传动系统具有驱动地联接到一对第一传动系统输出构件的第一传动系统输入构件。PTU具有由第一传动系统输入构件驱动的PTU输入构件、PTU输出构件和第一联接器。副传动系统具有第二传动系统输入构件、一对传动系统输出构件和第二联接器。该方法包括：以两轮驱动模式操作车辆传动系统，其中旋转动力不传递通过第一联接器和第二联接器；当车辆传动系统在两轮驱动模式下操作时，操作第二联接器，以反向驱动PTU输出构件并向液压泵提供旋转动力；以及将加压液压流体从液压泵传递到液压致动器，以在PTU输入构件和PTU输出构件之间传递旋转动力的模式下操作第一联接器，从而使得车辆传动系统在全轮驱动模式下操作。

根据本文提供的描述，进一步的适用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于说明所选实施例的目的，而不是所有可能的实现方式，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是具有根据本公开的教导构造的传动系统的示例性车辆的示意图；

图2是图1中所示的传动系统的一部分的剖视图，该图描绘了动力输出单元的一部分，并且示意性地示出了被构造用于操作第一联接器的液压系统；和

图3是描述液压系统的一部分的剖视图；

在附图的多个视图中，相应的附图标记表示相应的部分。

具体实施方式

参照附图的图1，示例性车辆10被例示为具有动力传动系统12和根据本公开的教导构造的传动系统14。动力传动系统12可采用常规方法构造，并且可以包括动力源16和变速器18。动力源16可被配置为提供推进动力，可包括为例如内燃机和/或电动机。变速器18可以从动力源16接收推进动力并且可以向传动系统14输出动力。变速器18可以具有多个自动或手动选择的传动比。在所提供的特定示例中，传动系统14是可断开的全轮驱动配置，其中，前车轮在全时基础上驱动，而后车轮在按需基础上选择性地驱动。

传动系统14可包括主传动系统(例如，在所提供的示例中为前桥组件20)、动力输出单元(PTU)22、传动轴24和副传动系统(例如，在所提供的示例中为后桥组件26)。变速器18的输出可联接到前桥组件20的输入，以驱动前桥组件20的输入构件30。PTU 22可具有PTU输入构件32，其可接收来自前桥组件20的输入构件30的旋转动力；PTU输出构件34，其可将旋转动力传递到传动轴24；以及第一或PTU联接器36，其可被配置成选择性地中断PTU输入构件32与PTU输出构件34之间的动力传递。PTU 22的示例性配置在美国专利第8,047,323号中公开，但是应当理解，PTU 22可以采用其它配置，包括但不限于在美国专利第8469854、8795126、8961353和8986148号中公开的那些配置。

传动轴24可将PTU输出构件34联接到后桥组件26，使得由PTU 22输出的旋转动力被后桥组件26接收以驱动一对后车轮40。后桥组件26可包括第二联接器46，该第二联接器46可被构造成能选择性地中断传动轴24和至少一个后车轮40之间的动力传递。在美国专利第8047323号中示出了后桥组件26的示例性构造，但是应当理解，后桥组件26可采用其它构造，包括但不限于在美国专利第8469854、8795126、8961353、8986148和9028358号中公开的那些构造。第一联接器36和第二联接器46可用于停止通过PTU 22、传动轴24和后桥组件26的某些部分，例如输入小齿轮48和齿圈50的动力传递，使得车辆传动系统14以前轮驱动模式运行。

第二联接器46可以是多片摩擦离合器，其接合可以倾斜或交错的方式控制，以便当传动系统14从前轮驱动模式切换到全轮驱动模式时，允许车辆传动系统14在第一联接器36和第二联接器46之间的部分在速度上提升。如本领域已知技术，后车轮40中的一个或多个可向第二联接器46的输出部分54提供旋转动力，第二联接器46的输出部分54可用于驱动后桥组件26的某些部分(例如，齿圈50和输入小齿轮48)、传动轴24和PTU 22在第一联接器36和PTU输出构件34之间的部分。因此，第二联接器46可以选择性地被操作以加速车辆传动系统14在第一联接器36和第二联接器46之间的元件或部件，使得如果车辆传动系统14在全轮驱动模式下操作，车辆传动系统14的元件或部件的旋转速度以一种相应的方式匹配(即同步)于这些部件的旋转速度。

另外参考图2，一旦车辆传动系统14在第一联接器36和第二联接器46之间的部分被加速，使得其速度与第一联接器36的接合同步，第一联接器36可被操作以允许旋转动力从PTU输入构件32传递到PTU输出构件34。第一联接器36可包括离合器、同步器、滑动套环或可被构造为犬齿式离合器，以便具有一个轴向可移动的联接构件60，该联接构件60经由液压致动器64可在中断PTU输入构件32与PTU输出构件34之间的旋转动力传递的第一位置与能够实现PTU输入构件32与PTU输出构件34之间的旋转动力传递的第二位置之间移动。液压致动器64可包括汽缸组件66和致动器输出构件68。汽缸组件66可包括汽缸结构70和可滑动地容纳在汽缸结构70中的活塞72。致动器输出构件68可被构造成将活塞72的运动传递到可轴向移动的联接构件60。在所提供的特定示例中，液压致动器64以在标题为“用于传动系统部件的致动器”的共同未决国际专利申请PCT/US2015/016111中描述的方式构造，其公开内容通过引用结合于此，如同在此完全详细阐述的那样。简而言之，液压致动器64配置有闩锁机构80，该闩锁机构80允许活塞72响应于作用于活塞72上预定下降的液压而被锁定在伸出或缩回位置，使得不必不断地向液压致动器64施加液压。

液压泵84可由传动系统14的一部分驱动，该部分在传动系统14以全轮驱动模式操作时为可旋转的(其中旋转动力从PTU 22传递到后桥组件26)，但在传动系统14以前轮驱动模式操作时停止旋转(其中旋转动力不在PTU 22和后桥组件26之间传递)。液压泵84可具有转子86(图3)和泵定子或壳体88(图3)，其可固定地安装到车辆传动系统14的非旋转部分，例如PTU 22的壳体或后桥组件26。转子86(图3)可与第一联接器36的输出部和第二联接器46的输出部(例如PTU输出构件34、传动轴24或输入小齿轮48)之间的任何可旋转元件联接以旋转。在所提供的特定示例中，转子86(图3)由布置在PTU输入构件32和PTU输出构件34之间的动力传递路径中的中间齿轮89驱动。

在传动系统14以前轮驱动模式操作期间，操作第一联接器36和第二联接器46，使得旋转动力不在PTU 22和后桥组件26之间传递，因此，PTU输出构件34不相对于PTU 22的壳体90旋转。因此，当传动系统14以前轮驱动模式操作时，转子86(图3)不相对于泵定子88旋转，使得液压泵84不能产生增压流体以操作液压致动器64。

第二联接器46可被接合以启动用于将传动系统14从前轮驱动模式转换到全轮驱动模式的过程。如上所述，第二联接器46可以以期望的方式操作，以旋转加速第一联接器36和第二联接器46之间的传动系统14的元件/部件，这些元件/部件在传动系统14以前轮驱动模式操作时尚未旋转。应当理解，传动系统14的这一部分的旋转加速度将使得PTU输出构件34相对于PTU 22的壳体88旋转，并且因此，转子86(图3)相对于泵定子88的旋转使得液压泵84能够操作以提供增压流体。

可使用控制阀92选择性地将液压泵84联接到液压致动器64。在所提供的示例中，控制阀92是具有阀元件94的电动螺线管控制的双位置的三通阀，该阀元件94可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，控制阀92将液压泵84的输出部与液压储存器96进行流体连接，该液压储存器96将液压流体源提供到液压泵84的输入部，在第二位置，控制阀92将液压泵84的输出部与液压致动器64进行流体连接。因此，应当理解，操作第二联接器46将旋转动力传递到PTU输出构件34(和液压泵84的转子86)之后，控制阀92可以被短暂地操作以允许足够的增压流体被传递到液压致动器64，以引起活塞72和接合第一联接器36的致动器输出构件68的运动。由于液压致动器64中锁止机构80的存在，控制阀92的阀元件94此后可以移动(例如，通过未示出的复位弹簧100)，使得离开液压泵84的液压流体直接返回到液压储存器96。然而，应当理解，液压致动器64不需要具有锁止机构，并且在这种情况下，阀元件94可以(例如，通过螺线管电子地)保持在第二位置，以允许液压泵84向液压致动器64输出增压流体，从而选择性地在前轮驱动模式和全轮驱动模式之间改变传动系统14的操作模式。

对所提供的实施例的前述描述是为了说明和描述的目的。其并非旨在穷尽或限制本公开。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，但在适用情况下是可互换的，并且即使未具体示出或描述，也可在所选实施例中使用。同样的情况也可能在许多方面有所不同。这些变化不应被视为背离本公开，并且所有这些修改都应该包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种车辆传动系统，包括:

主传动系统，其具有第一传动系统输入构件、第一差速器组件和一对第一传动系统输出构件，所述第一传动系统输入构件适于直接从车辆动力系统接收旋转动力，所述第一差速器组件由所述第一传动系统输入构件全时驱动并向所述第一传动系统输出构件和第二传动系统输出构件传递旋转动力；

动力输出单元PTU，其具有PTU输入构件、PTU输出构件和第一联接器，PTU输入构件由所述第一传动系统输入构件驱动，所述第一联接器具有在第一位置和第二位置之间能移动的轴向滑动联接构件，其中当所述联接构件处于所述第一位置时，所述第一联接器在所述PTU输出构件与所述PTU输入构件分离以阻止旋转动力在它们之间传递的第一联接模式下操作，并且其中当所述联接构件处于所述第二位置时，所述第一联接器在所述PTU输入构件和所述PTU输出构件彼此驱动联接的第二联接模式下操作；

副传动系统，其具有第二传动系统输入构件、第二差速器组件、一对第二传动系统输出构件和第二联接器，所述第二传动系统输入构件与所述PTU输出构件联接以旋转，所述第二联接器是在第三联接模式下和第四联接模式下操作的多片摩擦离合器，在所述第三联接模式下，所述第二传动系统输入构件与所述一对第二传动系统输出构件中的至少一个分离，以阻止旋转动力在它们之间传递，在所述第四联接模式下，所述第二传动系统输入构件和所述一对第二传动系统输出构件通过所述第二差速器组件彼此驱动联接；

联接到所述PTU的致动器，其具有液压缸和由所述液压缸驱动并与所述联接构件接合的致动器输出构件，所述致动器输出构件能移动以引起所述联接构件在所述第一位置和所述第二位置之间的相应移动；和

液压泵，具有泵定子和泵转子，所述泵转子相对于所述泵定子能旋转，并且与所述PTU输出构件联接以旋转，

其中，当所述联接构件处于所述第二位置时，旋转动力从所述主传动系统通过所述动力输出单元顺序传递到所述副传动系统，

其中所述泵转子由布置在所述PTU输入构件与所述PTU输出构件之间的动力传递路径中的中间齿轮驱动。

2.如权利要求1所述的车辆传动系统，其中，所述致动器被配置成锁止所述致动器输出构件，以将所述联接构件保持在所述第一位置和所述第二位置中的至少一个。

3.如权利要求2所述的车辆传动系统，其中，所述致动器被配置为响应于施加到所述液压缸的液压下降而锁止所述致动器输出构件，以将所述联接构件保持在所述第一位置和所述第二位置两者中。

4.如权利要求3所述的车辆传动系统，还包括联接到所述液压泵、所述液压缸和液压流体储存器的双位置三通阀。

5.如权利要求4所述的车辆传动系统，双位置三通阀具有阀元件，所述阀元件在第一阀元件位置和第二阀元件位置之间能移动，在所述第一阀元件位置中，所述液压泵流体连通地联接到所述液压流体储存器，并且所述液压缸流体连通地联接到所述液压流体储存器，在所述第二阀元件位置中，所述液压泵流体连通地联接到所述液压缸。

6.如权利要求5所述的车辆传动系统，其中，所述双位置三通阀是螺线管控制阀。

7.如权利要求1所述的车辆传动系统，其中，所述泵定子安装到所述PTU的壳体。

8.一种用于操作具有主传动系统、动力输出单元PTU和副传动系统的车辆传动系统的方法，所述主传动系统具有驱动地联接到一对第一传动系统输出构件的第一传动系统输入构件，所述PTU具有由第一传动系统输入构件驱动的PTU输入构件、PTU输出构件和第一联接器，所述副传动系统具有第二传动系统输入构件、一对传动系统输出构件和第二联接器，所述方法包括：

以两轮驱动模式操作所述车辆传动系统，其中旋转动力不传递通过所述第一联接器和第二联接器；

当所述车辆传动系统在两轮驱动模式下操作时，操作所述第二联接器，以反向驱动所述PTU输出构件并向液压泵提供旋转动力；和

将增压流体从液压泵传递到液压致动器，以在所述PTU输入构件和所述PTU输出构件之间传递旋转动力的模式下操作第一联接器，从而使得所述车辆传动系统在全轮驱动模式下操作，

其中，当所述车辆传动系统在所述全轮驱动模式下操作时，旋转动力从所述主传动系统通过所述动力输出单元顺序传递到所述副传动系统，并且

其中所述液压泵的泵转子由布置在所述PTU输入构件与所述PTU输出构件之间的动力传递路径中的中间齿轮驱动。

9.如权利要求8所述的方法，其中，在将增压流体从所述液压泵传递到所述液压致动器之前，所述方法包括操作阀以将所述液压泵与所述液压致动器流体连通地联接。

10.如权利要求9所述的方法，其中，在将加压流体从所述液压泵传递到所述液压致动器之后，所述方法还包括：

闭锁所述液压致动器，以将所述第一联接器的可移动联接构件保持在期望位置；和

将液压泵的输出部流体连通地联接到液压储存器。