CN108698509A - 用于全轮驱动系统的旋转多模式离合器模块 - Google Patents

用于全轮驱动系统的旋转多模式离合器模块 Download PDF

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Abstract

在全轮驱动(AWD)车辆(10、42)中，在动力系与所有四个车轮(12、14、22、24)之间提供转矩承载连接。提供多模式离合器模块(50、170)或离合器以在断开会提高AWD车辆(10、42)的性能和效率的操作条件期间选择性地将车轮(12、14、22、24)中的两个车轮与动力系断开。多模式离合器模块(50、170)可以安装在AWD车辆(10、42)的多个位置处，诸如安装在前或后差速器(20、30)内、半轴(16、18、26、28)与差速器(20、30)之间，或者半轴(16、18、26、28)与对应的车轮(12、14、22、24)之间，或者在分动箱(36)或动力传递单元(44)内。

Description

用于全轮驱动系统的旋转多模式离合器模块
技术领域
本公开总体上涉及具有发动机、变速器和到前驱动轮组和后驱动轮组的动力传递的全轮驱动(AWD)车辆，并且具体地涉及一种具有选择性地将一组驱动轮与传动系连接并且当不需要AWD功能时将该组驱动轮与传动系断开的多模式离合器模块(MMCM)的AWD车辆。
背景技术
与仅向前轮或后轮提供动力的两轮驱动车辆相比，本领域中已知的AWD车辆通过向所有四个车轮提供动力来提供增加的牵引力和稳定性。为了向所有四个车轮提供动力，AWD车辆需要动力系与所有四个车轮之间的转矩传递连接。在一个示例性AWD车辆中，变速器输出轴可以联接到分动箱，该分动箱在后轮驱动轴与后差速器以及前轮驱动轴与前差速器之间分离来自车辆动力源(诸如内燃机或电动机)的转矩。
AWD功能在处理不同类型的地形和驾驶条件的驾驶中是有用的。向所有四个车轮提供动力可以确保即使一个或多个车轮不与表面接触也会将动力传输到表面。另外，将来自动力系的转矩分布在所有四个车轮上可以减少在光滑表面上的车轮滑移，其中仅向两个车轮引导转矩可能导致这些车轮滑移或打滑。然而，出于燃料经济性的原因，当不需要AWD功能时，可能希望断开一组驱动轮并且减少分动箱和差速器损失。例如，当车辆在正常干燥条件下在道路或高速公路上巡航时，没有必要驱动所有四个车轮。
在先前的AWD车辆中，通过使用爪形离合器或摩擦离合器，可以选择性地将一组驱动轮从动力系脱离。摩擦离合器通常在联接的部件之间传输转矩以在接合时在两个方向上旋转，并且在脱离时解锁部件以在两个方向上自由旋转。爪形离合器可以选择性地将部件锁定在两个方向上以便一起旋转。显而易见，这些离合器在一组车轮与动力系之间提供两种连接模式(调制双向转矩分配/双向解锁或者双向锁定/双向解锁)。然而，可能存在如下情况：可能希望提供双向锁定/单向解锁或者在将动力系连接到该组驱动轮时提供所有三种模式。目前，这种功能可能只能通过多个离合器来实现。鉴于此，AWD车辆中需要一种离合布置，其具有提供先前未通过如上所述的普通AWD车辆离合器装置实现的离合模式的灵活性。
发明内容
在本公开的一个方面中，公开了一种全轮驱动(AWD)车辆。AWD车辆包括：一对前轮；一对后轮；动力源；变速器，其可操作地连接到动力源并且接收由动力源输出的动力，该变速器具有变速器输出轴；前轮传动系，其可操作地连接在动力源输出轴与前轮之间以从动力源传递动力以使前轮旋转；后轮驱动轴，其可操作地连接在变速器输出轴与后轮之间以从动力源传递动力以使后轮旋转；以及多模式离合器模块，其可操作地连接在变速器输出轴与后轮驱动轴之间以允许后轮驱动轴选择性地将动力从动力源传递到后轮。多模式离合器模块具有：第一模式，其中多模式离合器模块在变速器输出轴旋转时将转矩从动力源传递到后轮；以及第二模式，其中当变速器输出轴旋转时，多模式离合器模块不会将转矩从动力源传递到后轮。
在本公开的另一个方面中，公开了一种用于AWD车辆的动力传递单元。AWD车辆可以包括：动力源；变速器，其可操作地连接到动力源并且具有变速器输出轴；前轮传动系，其可操作地连接在变速器输出轴与一对前轮之间以将动力从动力源传递到前轮；以及后轮驱动轴，其可操作地连接到一对后轮。动力传递单元包括：动力传递单元输入轴，其可操作地连接到变速器输出轴；动力传递单元输出轴，其可操作地连接到后轮驱动轴；多个齿轮，其可操作地将动力传递单元输入轴连接到动力传递单元输出轴使得动力传递单元输入轴的旋转导致动力传递单元输出轴旋转，同时转速从变速器输出轴的转速减小；以及多模式离合器模块，其允许动力传递单元选择性地将动力从动力源传输到后轮。多模式离合器模块具有：第一模式，其中多模式离合器模块通过多个齿轮将转矩从动力传递单元输入轴传输到动力传递单元输出轴；以及第二模式，其中多模式离合器模块不会通过多个齿轮将转矩从动力传递单元输入轴传输到动力传递单元输出轴。
附加方面由本专利的权利要求限定。
附图说明
图1是AWD车辆的实施例的示意图，其中可以实施根据本公开的一个或多个MMCM以使前轮组从动力系脱离；
图2是AWD车辆的实施例的示意图，其中可以实施根据本公开的一个或多个MMCM以使后轮组从动力系脱离；
图3是根据本公开的具有固定致动器的旋转MMCM的等距视图；
图4是图3的MMCM的前视图，其中移除了近侧板以说明MMCM的内部部件；
图5是根据本公开的图3的MMCM的外座圈或凹口环的等距视图；
图6是根据本公开的图3的MMCM的内座圈的前视图；
图7是根据本公开的图3的MMCM的制动块的等距视图；
图8是根据本公开的图3的MMCM的侧板的前视图；
图9是根据本公开的图3的MMCM的棘爪的等距视图；
图10是根据本公开的图3的MMCM的凸轮环和相关凸轮的等距视图；
图11是根据本公开的图3的MMCM的换挡环的等距视图；
图12是根据本公开的图3的MMCM的换挡鼓的侧视图；
图13是图3的MMCM的局部横截面等距视图，其中近侧板被移除并且MMCM处于双向锁定模式；
图14是图13的MMCM处于双向解锁模式的局部横截面等距视图；
图15是根据本公开的具有固定致动器的旋转MMCM的任何替代实施例的侧视图；
图16是图15的MMCM的横截面侧视图；
图17是根据本公开的图3和图15的MMCM的凸轮的替代实施例的等距视图；
图18是可以在图1和图2的AWD车辆中实施的示例性电子控制单元和控制部件的示意图；
图19是图1的AWD车辆的前差速器的示意图，该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM以执行该组前轮的中心轴断开；
图20是图1的AWD车辆的示意图，该AWD车辆在例如每个前半轴上安装了图3或图15的MMCM；
图21是图1的AWD车辆的前差速器的示意图，该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM以执行该组前轮的轴间断开；
图22是图1的AWD车辆的分动箱的示意图，该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM以执行该组前轮的分动箱断开；
图23是图1的AWD车辆的分动箱的示意图，该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM和摩擦离合器以执行该组前轮的分动箱断开；
图24是图2的AWD车辆的动力传递单元的示意图，该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM以执行该组后轮的动力传递单元断开；以及
图25是图2的AWD车辆的动力传递单元的示意图，在替代实施例中该AWD车辆中安装了例如图3或图15的MMCM以执行该组后轮的动力传递单元断开。
具体实施方式
图1是本领域中已知的示例性AWD车辆10的示意图。AWD车辆10包括通过前半轴16、18连接到前差速器20的第一或前组驱动轮12、14，以及经由后半轴26、28安装到后差速器30的第二或后组驱动轮22、24。动力源32(诸如内燃机或电动机)可以具有可操作地连接到变速器或齿轮箱34的输出轴(未示出)。动力源32位于AWD车辆10的前部，但是本文讨论的概念可以类似方式在具有后置动力源的AWD车辆中实施。变速器34的内部传动装置和变速器输出轴35将动力源32连接到分动箱36。分动箱36可以分离来自动力源32的转矩并且通过变速器34将转矩传输到前轮12、14和后轮22、24。前轮驱动轴38可以将分动箱36连接到前差速器20，而后轮驱动轴40可以将分动箱36连接到后差速器30。通过该布置，分动箱36、前轮驱动轴38、前差速器20以及前半轴16、18可以向前轮12、14形成第一或前传动系37，而分动箱36、后轮驱动轴40、后差速器30以及后半轴26、28可以向后轮22、24形成第二或后传动系39。
在没有任何附加的离合布置的情况下，传输通过动力源输出轴的转矩使变速器输出轴35旋转将会导致前轮12、14和后轮22、24的对应旋转。如将在以下实施例中进一步讨论的，当多模式离合器被实施并且被致动以使前轮12、14从动力系脱离时，AWD车辆10可以执行为后轮驱动车辆。图2说明了当实施的多模式离合器被致动以使后轮22、24从动力系脱离接合时可以执行为前轮驱动车辆的AWD车辆42的示例。在图2中，使用与图1中的AWD车辆10的元件相同的附图标记来表示AWD车辆42的类似部件。在AWD车辆42中，动力源32可以横向地安装在AWD车辆42的前部，并且变速器34可以经由在示意图中不可见的前轮驱动轴38和前差速器20向前半轴16、18提供转矩。AWD车辆10的分动箱36可以由可操作地连接在前差速器20与后轮驱动轴40之间的动力传递单元(PTU)44代替以将动力传递到后轮驱动轴40和后轮22、24。如稍后在本公开中所说明和所讨论的，多模式离合器可以选择性地使后轮22、24从动力系脱离的方式在AWD车辆42中实施。
如上文所讨论的，当不需要AWD功能时，可能希望将前轮12、14或后轮22、24从动力系断开。根据本公开，多模式离合器模块可以在AWD车辆10的各个位置处实施以提供用于将前轮12、14或后轮22、24连接到动力系和从动力系断开的多种模式。图3和4说明了MMCM 50的实施例，该MMCM 50可以用于将第一旋转部件(未示出)连接到机器中的第二旋转部件(未示出)，诸如车辆的变速器。MMCM 50可以包括第一旋转部件所连接的外座圈或凹口环52，以及第二旋转部件所连接的内座圈54。凹口环52和内座圈54沿着离合器旋转轴线56同心地对齐，当安装MMCM50时，该离合器旋转轴线56对于旋转部件也是公共的。内座圈54可被设置在一对侧板58(图3和4中所示的一个)之间并与且其连接以便一起旋转，当第二旋转部件驱动内座圈54和侧板58时，这些侧板58将内座圈54保持在相对于凹口环52的大致固定轴向位置中。
MMCM 50的锁定和解锁模式可以由多个棘爪60、62(图4)和对应的凸轮64控制。在所说明的实施例中，棘爪60、62可枢转地安装在侧板58之间以围绕与MMCM 50的离合器旋转轴线56平行的棘爪轴线(未表示)旋转。第一棘爪60可以选择性地旋转成与凹口环52接合以防止内座圈54和第二旋转部件相对于凹口环52和第一旋转部件在第一方向(如图4中所示的顺时针方向)上旋转。类似地，第二棘爪62可以选择性地旋转成与凹口环52接合以防止内座圈54和第二旋转部件相对于凹口环52和第一旋转部件在第二方向(如图4中所示的逆时针方向)上旋转。棘爪60、62中的每一个可以偏置成通过在棘爪60、62与沿着内座圈54的外边缘70的弹簧凹口68之间压缩的对应棘爪弹簧66与凹口环52接合。
每个第一棘爪60可以与第二棘爪62中对应棘爪配对，使得配对棘爪60、62可以被一个凸轮64作用以在它们的接合/锁定位置与它们的脱离/解锁位置之间旋转。凸轮64可以被设置在内座圈外边缘70中的凸轮凹口72、74内，以及侧板内边缘78中靠近对应的棘爪60、62的对应凸轮凹部76内。凸轮64可以通过被设置在MMCM 50的一侧上并且在一个侧板58外侧的凸轮环80连接以进行协调移动。凸轮凹口72、74和/或凸轮凹部76可以与凸轮64接合，使得凸轮64和凸轮环80与内座圈54、侧板58以及棘爪60、62一起作为单个内座圈组件(未标号)相对于凹口环52旋转。同时，凸轮64可在凸轮凹口72、74和凸轮凹部76内平行于MMCM 50的离合器旋转轴线56滑动。本领域技术人员将理解，所说明的实施例的枢转棘爪60、62是示例性的。本公开人设想了联接到内座圈54并且相对于内座圈54平移、旋转或进行其它复杂运动并且与凹口环52接合和脱离的棘爪用于根据本公开的MMCM 50。
在图5中更详细地示出了外座圈或凹口环52。凹口环52可以包括环形外环82和从外环82的向内表面86径向向内延伸的环形内环84。内环84可以具有比外环82更窄的宽度，使得当内座圈组件被组装时内环84可以被捕获在侧板58之间，以使凹口环52和内座圈54的位置沿着MMCM 50的离合器旋转轴线56保持大致恒定。凹口环52可以进一步包括多个外齿88，其从外环82的径向向外表面90径向向外延伸并且周向地间隔开。外齿88可以被布置为与第一旋转部件的对应齿或其它结构啮合和接合，使得凹口环52和该部件一起旋转。多个内齿92可以从内环84的向内表面94径向向内延伸并且周向地间隔开。当棘爪60、62处于其锁定位置时，内齿92将由棘爪60、62接合以锁定凹口环52和内座圈54以防止相对旋转，这将在下面进一步讨论。
在图6中更详细地说明如上所述的内座圈54。内座圈54是大致圆形的板，其具有沿着离合器旋转轴线56对齐并且被配置为用于连接第二旋转部件的内座圈中心开口96。凸轮凹口72被塑形为可滑动地在其中接纳对应的凸轮64。凸轮凹口74具有不同的配置，其允许凸轮凹口74也在其中接纳制动块98。如图7中所示，制动块98可以包括从其中向外延伸的制动构件100，该制动构件将接合凸轮64中的对应凸轮中的凹部以确保凸轮64正确地定位在MMCM 50的每个锁定模式，如下面将进一步说明和描述的。凸轮凹口74和制动块98的尺寸被设计成使得当凸轮64在凸轮凹口74内轴向移动时，制动块98可以按压配合到凸轮凹口74中并且保持就位。返回到图6，内座圈54可以进一步包括围绕内座圈54周向地间隔开的多个锁定杆开口102，其可以接纳对应的锁定杆(未示出)，该锁定杆会约束内座圈54和侧板58以围绕离合器旋转轴线56一起旋转。
如图8中所示，每个侧板58是具有侧板内边缘78的大致环形板，该侧板内边缘中限定有凸轮凹部76。凸轮凹部76围绕侧板内边缘78周向地间隔开以在组装内座圈组件时与凸轮凹口72、74中的对应凸轮凹口对齐。侧板58具有围绕侧板58周向地间隔开的多个锁定杆开口104以对应于内座圈54的锁定杆开口102。在组装期间，可以通过锁定杆开口102、104插入锁定杆或其它对齐机构以使凸轮凹口72、74与凸轮凹部76对齐，并且约束内座圈54和侧板58围绕离合器旋转轴线56一起旋转。每个侧板58进一步包括多个棘爪臂开口106，其围绕侧板58在侧板外边缘108附近周向地间隔开。棘爪臂开口106的尺寸可以被设计成接纳棘爪60、62的对应枢转臂，使得棘爪60、62悬挂在侧板58之间并且可相对于侧板58和内座圈54在其锁定和解锁的位置之间枢转。
内座圈组件将以允许凹口环52和内座圈54相对旋转同时保持它们沿着离合器旋转轴线56的相对位置的方式来捕获凹口环52。侧板58的外径略小于外环82的内径，使得侧板58配合在外环82内而不摩擦向内表面86。侧板58的外径大于内环向内表面94的内径，使得内环84和内齿92被捕获在侧板58之间。另外，内座圈54的厚度可以大于内环84和内齿92的厚度，使得侧板58充分间隔开，使得内环84不会夹在侧板58之间，并且凹口环52与内座圈54之间的摩擦以及对它们的相对旋转的阻力最小化。所说明的实施例是凹口环52、内座圈54以及侧板58的相对尺寸的示例。设想MMCM 50的替代配置，其中凹口环52和内座圈54是同心的并且与棘爪60、62轴向对齐，棘爪60、62与内座圈54一起旋转并且可移动成与凹口环52接合和脱离。
图9说明了内座圈组件的棘爪60、62的实施例。棘爪60、62中的每一个可以具有类似配置，并且在组装期间如图4中所示般定向以确保棘爪60锁定内座圈54以防止在一个方向上相对于凹口环52旋转，并且棘爪60锁定内座圈54以防止在相反方向上相对于凹口环52旋转。棘爪60、62可以具有棘爪主体110，其具有一对棘爪枢转臂112、114，该棘爪枢转臂在相反方向上从棘爪主体110向外延伸。棘爪枢转臂112、114可以为大致圆柱形并且其尺寸被设计成接纳在侧板58的棘爪臂开口106内，使得棘爪60、62可以围绕与MMCM 50的离合器旋转轴线56大致平行的轴线枢转。棘爪主体110的一端可以终止于116中，该齿接合尖端116将被设置在凹口环52的向内表面94附近并且当棘爪60、62旋转到其锁定位置时接合一个内齿92。与齿接合尖端116相对，凸轮端118可以从棘爪主体110向外延伸并且被配置为由对应的凸轮64接合以使棘爪60、62在锁定位置与解锁位置之间旋转。
在图10中更详细地说明凸轮64和凸轮环80。如下面将进一步讨论的，凸轮64从凸轮环80的靠近凸轮环内边缘122的表面120延伸，使得靠近凸轮环外边缘124的区域没有障碍物。每个凸轮64包括凸轮表面126，该凸轮表面将与对应的棘爪60、62的凸轮端118接合以控制棘爪60、62的旋转位置，凸轮64在凸轮凹口72、74内滑动。凸轮64可以进一步包括向内表面130中的制动凹部128，该制动凹部在组装内座圈组件时将面向制动块98，而在凸轮64处于离散位置时接纳制动构件100，从而将棘爪60、62置于MMCM 50的锁定模式中的对应模式中。
返回到图3，用于MMCM 50的模式转变执行组件可以包括：换挡环140，其至少部分地环绕凸轮环80；换挡鼓142，其可操作地联接到换挡环140以在换挡鼓142旋转时导致换挡环140平行于离合器旋转轴线56移动；以及致动器144，其可操作地联接到换挡鼓142以将转矩施加到换挡鼓142并且导致换挡鼓142响应于指示旋转方向和速度的致动器控制信号而旋转。在通过MMCM 50连接的旋转部件的旋转期间，离合器旋转轴线56以及对应地凹口环52和内座圈54可以相对于其中实施MMCM 50的机器的结构保持在大致上固定位置，其中凹口环52和内座圈54与对应的旋转部件围绕离合器旋转轴线56旋转。通过将部件连接到安装板146，模式转变执行组件也可以被约束到大致上固定位置，该安装板146连接到机器的框架、壳体或其它固定部件。
在图11中更详细地示出了换挡环140。换挡环140可以包括圆形或半圆形凸轮环接合部分148，其在组装MMCM 50时部分地缠绕在凸轮环80上。凸轮环接合部分148可以具有限定在换挡环内表面152中的环形凹槽150。内表面152的内径可以小于凸轮环80的外径，并且环形凹槽150可以足够深地进入凸轮环接合部分148，使得凸轮环80被设置在环形凹槽150内并为凸轮环外边缘124留出间隙。同时，内表面152的内径可以足够大到在内表面152与从凸轮环80延伸的凸轮64之间提供间隙。当MMCM 50处于一种锁定模式的位置时，环形凹槽150的宽度可以大于凸轮环80的厚度以在凸轮环80与环形凹槽150之间提供气隙，如下面更完整地描述。
换挡环140可以进一步包括安装部分154，该安装部分从凸轮环接合部分148延伸并且被配置为可操作地将换挡环140连接到安装板146。在所说明的实施例中，安装部分154包括两个导杆开口156以用于可滑动地接纳从安装板146延伸的导杆158(图3)，该导杆将换挡环140约束为平行于MMCM 50的离合器旋转轴线56进行线性移动。换挡环140进一步包括从安装部分154延伸的换挡环凸轮从动件160，其将可操作地联接到换挡鼓142以使换挡环140和凸轮环80在离散锁定位置之间移动。
图12示出了换挡鼓142的实施例。换挡鼓142具有圆柱形形状并且可旋转地安装在安装板146上以围绕与离合器旋转轴线56平行的轴线旋转。换挡鼓142的外表面162可以限定换挡鼓凸轮凹槽164，其围绕换挡鼓142周向地延伸。换挡鼓凸轮凹槽164可以具有螺旋形状，使得当凸轮凹槽164围绕换挡鼓142延伸时，凸轮凹槽164沿着外表面162轴向前进。凸轮凹槽164可以具有被设置在其中的换挡环凸轮从动件160，使得当致动器144使换挡鼓142旋转并且凸轮凹槽164迫使换挡环140沿着导杆158滑动时，换挡环140和凸轮环80将平行于离合器旋转轴线56线性移动。凸轮凹槽164可以具有恒定节距，使得当换挡鼓142通过致动器144旋转时，该凸轮凹槽的轴向位置以及换挡环140和凸轮环80的轴向位置以固定速率变化。
致动器144可以是在信号传输到其时产生旋转运动的任何适当的致动器。例如，致动器144可以是液压致动器、螺线管致动器、步进电动机，或者可以在离散角位置之间旋转并且使换挡鼓142旋转的任何其它装置。致动器144可以可操作地连接到控制装置，该控制装置可以输出控制信号、可变电流、可变流体流量或其它输入，这些其它输入可以使致动器144在预定离散角位置之间旋转，这将导致凸轮64移动到MMCM 50的锁定模式的离散位置。当然，致动器144可以是线性致动器或者具有非旋转输出移动的其它类型的致动器，只要该致动器可在离散位置之间致动、相对于机器的框架或壳体固定，并且通过杠杆臂、连杆组件或其它适当的连接机构以如下方式可操作地连接到换挡鼓142：将致动器144的输出移动转换为换挡鼓142上的转矩以及换挡鼓在离散角位置之间的旋转。
将参考图13和14说明和描述MMCM 50的操作。在图13中，MMCM以双向锁定模式说明，其中凹口环52和内座圈54被锁定以在顺时针和逆时针方向上一起旋转。换挡环140和凸轮环80轴向地远离凹口环52和内座圈54定位，使得凸轮64的凸轮表面126不与棘爪60、62的凸轮端118接合。在没有凸轮64将凸轮端118移位的情况下，棘爪60、62朝向其锁定位置偏置，其中齿接合尖端116被定位成接合凹口环52的内齿92。制动块98的制动构件100对应于MMCM 50的双向锁定模式被设置在凸轮64的制动凹部128内以确保凸轮64正确定位。同时，通过致动器144将换挡鼓142旋转到双向锁定模式的第一规定角位置，使得内表面152的在换挡环140的凸轮环接合部分148中限定环形凹槽150的一部分与凸轮环80间隔开，使得凸轮环80与内座圈54一起自由旋转，而不会受到凸轮环80与内表面152之间的摩擦阻力。
当MMCM 50要转变为图14中所示的双向解锁模式时，适当的信号被传输到致动器144以将换挡鼓142致动并旋转到双向解锁模式的第二规定角度位置。当致动器144使换挡鼓142朝向第二规定角度位置旋转时，凸轮凹槽164与换挡环凸轮从动件160之间的接合点朝向凹口环52和内座圈54轴向移动。凸轮凹槽164与换挡环凸轮从动件160之间的接合使换挡环140沿着导杆158轴向滑动。换挡环140的环形凹槽150将首先移动成与凸轮环80接合，然后推动凸轮环80和凸轮64使得双向锁定模式的制动凹部128移动经过制动构件100，而凸轮64的凸轮表面126移动成与棘爪60、62的凸轮端118接合。凸轮表面126使棘爪60、62克服棘爪弹簧66的偏置力而旋转并且脱离与凹口环52的内齿92的接合。当换挡环140和凸轮环80继续轴向移动时，与MMCM 50的双向解锁模式对应的制动凹部128将接近并接纳对应的制动构件100，而凸轮64将在双向解锁位置中卡扣就位，其中制动构件100被设置在制动凹部128中以便正确对齐。致动器144将最终使换挡鼓142停止在图14中所示的第二预定角度位置，其中内表面152限定与凸轮环80间隔开的环形凹槽150，以使凸轮环80的旋转而没有摩擦阻力。当MMCM 50返回到图13的双向锁定模式时，致动器144使换挡鼓142在相反方向上朝向第一规定角位置旋转以使凸轮64从棘爪60、62脱离。
图15和16说明了具有修改的模式转变执行组件的MMCM170的替代实施例。参考图15，凹口环52、内座圈54以及内座圈组件的其它部件可以与上述类似的方式配置。MMCM170的模式转变执行组件可以包括环绕凸轮环80的换挡环172。换挡环172可以可操作地连接到机器的框架或壳体，使得换挡环172与凹口环52和内座圈54在离合器旋转轴线56上是同心的并且可以平行于离合器旋转轴线56平移，同时还被约束以防止围绕离合器旋转轴线56旋转。换挡鼓174也可以与凹口环52、内座圈54以及换挡环172围绕离合器旋转轴线56同心，并且可以包括与如上所述的换挡鼓142的凸轮凹槽164类似的螺旋凸轮凹槽176。
参考图16的横截面视图，换挡环172可以由围绕凸轮环80组装的多个部件178、180形成。在所说明的实施例中，部件178、180是环形盘，其可以被设置在凸轮环80的任一侧上并且经连接以形成换挡环172并限定围绕凸轮环80的环形凹槽182。环形凹槽182可以具有与换挡环140的环形凹槽150类似的配置，其中环形凹槽182的内径大于凸轮环80的外径，并且环形凹槽182的宽度可以大于凸轮环80的厚度以在凸轮环80相对于换挡环172旋转时减小摩擦和阻力。换挡环172进一步包括向内延伸到其中设置有换挡鼓174的换挡鼓开口186中的凸轮从动件184，其中凸轮从动件184被接纳在换挡鼓174的凸轮凹槽176内。设想用于将换挡环172安装在凸轮环80上的其它布置。例如，环形换挡环172可以分成两个半圆形半环，每个半圆环可以类似于换挡环140的凸轮环接合部分148。半环可以围绕凸轮环80放置，其端部连接以形成换挡环172。在另一替代方案中，换挡环172可以通过诸如三维印刷等工艺形成为围绕凸轮环80作为单个整体部件。附加替代方案对于本领域技术人员来说是显而易见的并且是发明人所设想的。
换挡鼓174可以具有与换挡鼓142大致类似的配置，并且具有围绕换挡鼓174的外表面188延伸的螺旋凸轮凹槽176。换挡鼓174具有换挡鼓开口190，其以离合器旋转轴线56为中心并且被配置为使得连接到内座圈54的机器的第二旋转部件可以从中穿过。换挡鼓174可以可操作地连接到机器的框架或壳体，使得换挡鼓174以离合器旋转轴线56为中心并且被约束到相对于凹口环52和内座圈54的固定轴向位置，同时也围绕离合器旋转轴线56自由旋转。换挡鼓174可以具有致动器(未示出)，诸如致动器144，其相对于机器的框架或壳体安装在固定位置并且可操作地连接到换挡鼓174以使换挡鼓174在与MMCM170的可用锁定模式对应的规定角位置之间旋转。致动器可以直接联接到换挡鼓174，诸如联接到外表面188，或者通过中间连杆、齿轮或其它机构间接地联接到换挡鼓174，该其它机构可以将致动器的旋转转换为换挡鼓174的旋转。
MMCM170在可用锁定模式之间转变的操作通常类似于上述过程。致动该致动器以使换挡鼓174旋转，并且凸轮凹槽176与凸轮从动件184之间的接合使换挡环172和凸轮环80在锁定模式位置之间平行于离合器旋转轴线56平移。MMCM170以类似于图14中所示并在所附文本中描述的双向解锁模式说明。图16更清楚地说明了制动构件100与凸轮64的制动凹部128之间的相互作用。最右边的制动凹部128已经在其中接纳制动构件100以使凸轮64在双向锁定模式位置对齐。类似地，当凸轮64如所示朝向双向解锁模式位置向右移动并且将凸轮64和凸轮环80卡扣在适当位置使得凸轮环80不与换挡环172的环形凹槽182接触时，最左边的制动凹部128将接纳制动构件100。
在前述实施例中，凸轮64被配置为在MMCM 50、170中提供两种锁定模式。在替代实施例中，MMCM 50、170可以被配置为通过改变来自上面说明和描述的凸轮64和其凸轮表面126的配置来提供多达四种锁定模式。例如，图17说明了凸轮200的实施例，该凸轮被配置为在MMCM 50、170中提供四种锁定模式。下面的讨论使用图4的惯例，其中棘爪60控制内座圈54相对于凹口环52在顺时针方向上的相对旋转，而棘爪62控制内座圈54相对于凹口环52在逆时针方向上的相对旋转。凸轮200可以包括凸轮表面202，该凸轮表面具有将与对应棘爪60的凸轮端118相互作用的第一凸轮表面部分204以及将与对应棘爪62的凸轮端118相互作用的第二凸轮表面部分206。。凸轮200可以进一步包括四个制动凹部(未示出)，其将接纳制动构件100以使凸轮200在对应的锁定模式位置中对齐。
在双向锁定模式中，凸轮200可以被定位成使得两个棘爪60、62的凸轮端118被设置在凸轮表面202之外，并且棘爪60、62通过棘爪弹簧66将内座圈54锁定到凹口环52以便在两个方向上旋转而旋转到它们的接合或锁定位置。在用于单向逆时针锁定模式的凸轮表面202的逆时针锁定区域208中，第一凸轮表面部分204接合棘爪60的凸轮端118以将棘爪60旋转到将允许内座圈54在顺时针方向上旋转的解锁位置。第二凸轮表面部分206不会延伸到逆时针锁定区域208中，因此棘爪62保持在锁定位置，并且内座圈54不能相对于凹口环52在逆时针方向上旋转。在用于双向解锁模式的凸轮表面202的双向解锁区域210中，两个凸轮表面部分204、206都接合棘爪60、62的对应凸轮端118以将棘爪60、62旋转到将允许内座圈54相对于凹口环52在任一方向上旋转的解锁位置。最后，在用于单向顺时针锁定模式的凸轮表面202的顺时针锁定区域212中，第二凸轮表面部分206接合棘爪62的凸轮端118以将棘爪62旋转到将允许内座圈54在逆时针方向上旋转的解锁位置。第一凸轮表面部分204不会延伸到顺时针锁定区域212中，因此棘爪60保持在锁定位置，并且内座圈54不能相对于凹口环52在顺时针方向上旋转。
用于控制MMCM 50、170的操作的控制机构可以被配置为使凸轮200移动到每个可用锁定模式的所需位置。控制机构将致动信号传输到致动器144以使换挡鼓142、174旋转到使换挡环140、172定位凸轮200以使凸轮表面202根据命令的锁定模式与棘爪60、62接合所必需的离散角位置。当然，凸轮64、200的位置的位置和位置数量将基于诸如由MMCM 50、170提供的锁定模式的数量、在可用锁定模式之间实现特定的转变序列的凸轮表面126、202的形状等因素而变化。
即使在本文说明和描述了MMCM 50、170的特定实施例，但是本领域技术人员将理解，旋转多模式离合器模块的替代配置是可能的，这些替代配置提供了操作模式或位置作为双向锁定和双向解锁模式(图13和14)以及使用图17的凸轮200)的单向锁定、单向解锁模式的替代或补充。
图18说明了控制器230的一种示例性配置，其可以在AWD车辆10、42中实施以控制动力源32和变速器34的操作以提供动力来驱动AWD车辆10、42，并且向MMCM 50、170提供动力以用于根据需要基于AWD车辆10、42的操作条件选择性地进入图13的双向锁定模式、图14的双向解锁模式以及使用图17的凸轮200的单向锁定、单向解锁模式。控制器230可以包括微处理器232，其用于执行控制和监测与AWD车辆10、42相关联的各种功能的指定程序，这些功能包括在本公开的范围之外的功能。微处理器232包括存储器234，诸如用于存储一个或多个程序的只读存储器(ROM)236以及随机存取存储器(RAM)238，该随机存取存储器用作用于执行存储在存储器234中的程序的工作存储器区域。虽然示出了微处理器232，但是也可以并且设想使用其它电子部件，诸如微控制器、ASIC(专用集成电路)芯片或任何其它集成电路装置。
控制器230电连接到AWD车辆10、42的控制元件，以及各种输入装置，以用于命令AWD车辆10、42的操作并监测它们的性能。结果，控制器230可以电连接到检测操作员输入并向控制器230提供控制信号的输入装置，这些输入装置可以包括由操作员操纵以调节AWD车辆10、42的速度的输入速度控制器240(诸如油门踏板或加速器)、指示操作员期望的方向和/或挡位的输入方向控制器242(诸如换挡或挡位选择杆)，以及AWD模式控制器，其可以允许操作员在诸如两轮驱动、全时全轮驱动以及自动全轮驱动模式等选项之间手动地选择。控制器230还可以连接到提供控制信号的感测装置，这些控制信号具有指示AWD车辆10、42的实时操作条件的值，这些感测装置诸如测量动力源32的输出速度的发动机转速传感器246(诸如测量动力源输出轴的转速的转速传感器)，以及测量由变速器34或分动箱36输出的转速的变速器输出速度传感器248(诸如测量变速器输出轴35(图1)的转速的转速传感器)。控制器230还可以电连接到输出装置，控制信号被传输到这些输出装置以及控制器230可以从这些输出装置接收控制信号，这些输出装置诸如(例如)可以控制动力源32的速度的发动机节气门250、可以被配置为启动和关闭AWD车辆10、42的动力源32的发动机起动器252，以及一个或多个多模式离合器致动器254、256，它们可以是移动以在各种操作模式之间实施的一个或多个MMCM 50、170的致动机构的一部分。
AWD车辆10、42的操作员可以操纵输入速度控制器240以向控制器230产生并传输控制信号，其中命令指示期望增加或降低AWD车辆10、42的速度，并且速度传感器246、248产生并传输控制信号，这些控制信号指示动力源32和变速器输出轴35(图1)的当前速度。然后，控制器230可以确定动力源32和变速器34的操作状态的任何必要的改变，并且将适当的控制信号传输到发动机节气门250和变速器34以根据操作员命令而改变发动机转速，并且对应地改变AWD车辆10、42速度。本领域技术人员将理解，本文描述的控制器230的输入装置、输出装置以及操作仅是示例性的，并且可以在根据本公开的AWD车辆10、42中实施附加和替代装置以监测AWD车辆10、42的操作和由AWD车辆10、42的操作员提供的输入，并且控制动力源32、MMCM 50、170以及AWD车辆10、42的其它系统以期望方式操作。
AWD模式控制244和/或控制器230可以控制MMCM 50、170在可用驱动模式之间的切换。AWD模式控制244可以允许操作员手动地控制MMCM 50、170的模式。当AWD模式控制244处于全轮驱动模式位置时，控制器230可以将离合器模式控制信号传输到多模式离合器致动器254、256，以将凸轮环80移动到图13的双向锁定位置以便于在两个方向上全轮驱动或者移动到使用图17的凸轮200的单向锁定/单向解锁位置以便于在一个方向上全轮驱动。当AWD模式控制244处于两轮驱动模式位置时，控制器230可以将离合器模式控制信号传输到多模式离合器致动器254、256，以将凸轮环80移动到图14的双向解锁位置以便于使用前轮12、14或后轮22、24的两轮驱动。
AWD车辆10、42的控制器230还可以或替代地被配置为基于AWD车辆10、42的操作条件实时地自动地转变进入和脱离全轮驱动模式。自动AWD模式可以始终有效，或者可以经由AWD模式控制244的附加位置来命令。当处于自动AWD模式时，控制器230可以确定这些条件何时不需要全轮驱动，诸如来自发动机转速传感器246、变速器输出速度传感器248或其它传感器的控制信号何时指示AWD车辆10、42处于巡航速度。作为响应，控制器230可以将离合器模式控制信号传输到多模式离合器致动器254、256以将凸轮环80移动到图14的双向解锁位置。当控制器230确定这些条件何时需要全轮驱动时(诸如当车轮12、14、22、24中的一个或多个滑移时)或者在先前的动全轮驱动车辆中通常使用的其它条件中(所有四个车轮12、14、22、24都需要转矩)，控制器230可以通过将离合器模式控制信号传输到多模式离合器致动器254、256来响应，以将凸轮环80移动到图13的双向锁定位置或者使用图17的凸轮200的单向锁定/单向解锁位置，使得所有四个车轮12、14、22、24在向前方向被驱动。
如本文所公开的MMCM 50、170可以在AWD车辆10、42的整个动力系中的各个位置处实施，以提供前轮12、14或后轮22、24的选择性脱离以在需要时从全轮驱动转变为两轮驱动。图19说明了其中MMCM 50可以在AWD车辆10的前差速器20内实施以提供前轮12、14的选择性脱离的一个示例。在该实施例和以下实施例中示意地说明了MMCM 50，但是本领域技术人员将理解，MMCM170或其它旋转MMCM可以在AWD车辆10、42中以类似方式实施。前差速器20可以是本领域中已知的类型，并且可以包括环形齿轮260，该环形齿轮可围绕前半轴16、18的旋转轴线旋转，并且与小齿轮262啮合并由其驱动，该小齿轮连接到前轮驱动轴38的一端。环形齿轮260可以安装到差速器箱264，该差速器箱与环形齿轮260一起旋转并且具有向内延伸的销266、268，这些销分别用作一对星形齿轮270、272的旋转轴。一对侧齿轮274、276安装成分别与前半轴16、18一起旋转，并且与星形齿轮270、272啮合，使得前轮驱动轴38的输入旋转将导致前轮12、14以本领域已知用于差速齿轮组的方式转动和推进AWD车辆10。
在所说明的实施例中，MMCM 50可以插置在前半轴16与对应的侧齿轮274之间的前差速器20内，以提供对前轮12、14的动力的选择性脱离。前半轴16可以连接到内座圈54，而侧齿轮274可以连接到凹口环52，反之亦然。利用MMCM 50，当MMCM 50处于图13中所示的位置时，前半轴16和侧齿轮274可以被锁定以便一起旋转，当MMCM 50处于图14的双向解锁位置时可以独立地自由旋转，而当MMCM 50利用图17的凸轮200时可以在一个方向上一起旋转而在相反方向上独立地旋转。当前半轴16和侧齿轮274解锁时，来自动力源32的转矩不能通过前差速器20传输到前轮12、14，并且AWD车辆10将处于两轮驱动模式且所有转矩被传输到后轮22、24。
MMCM 50的单向锁定/单向解锁模式在低速驾驶情况下特别有用，其中前轮12、14可以在转弯时比前轮驱动轴38的旋转所规定的那样更远地行进(即，前半轴16、18的旋转更快)。在这种情况下，MMCM 50可以允许前半轴16、18超越前轮驱动轴38的速度，以防止被称为“跳动(crop hop)”的状况，其中前轮12、14或后轮22、24因为它们以不同的速度旋转而滑移。取决于实施方案，控制器230默认可以将MMCM 50的凸轮200设定到全轮驱动模式中的位置以在任何时间处理超越状态。替代地，控制器230可以被配置为基于来自诸如传感器246、248等传感器的当前操作信息来确定AWD车辆10正以可能发生超越状况的低速行驶，并且传输离合器模式控制信号以导致多模式离合器致动器254在这些状况期间将MMCM 50置于单向锁定/单向解锁位置。
图19的中心轴断开策略可以替代形式来实施。例如，MMCM 50可以安装在另一个前半轴18与侧齿轮276之间。MMCM 50也可以安装在前轮驱动轴38与小齿轮262之间以选择性地完全切断到前差速器20的转矩。在AWD车辆42中，MMCM 50可以在类似位置处安装在后差速器30中，以选择性地使后轮22、24从动力系脱离。MMCM 50也可以类似方式安装在AWD车辆42中的PTU44中。MMCM 50还可以安装在后轮驱动轴40与PTU44的小齿轮(未示出)之间，该小齿轮可操作地联接到前差速器20以选择性地切断由PTU44从前差速器20传递到后轮驱动轴40的转矩。
在关于图19讨论的实施例中，由于前差速器20中的油搅动引起的液压损失减小但未完全消除，因为即使没有转矩传递，内部部件也会继续旋转。图20说明了替代实施例，其中MMCM 50安装在AWD车辆10的前轮12、14中的每一个的轮毂(未示出)处。在一侧，第一MMCM50可以具有连接到前轮12的轮毂的内座圈54和连接到前半轴16的端部的凹口环52，反之亦然。第二MMCM 50类似地安装在前轮14的轮毂与前半轴18之间。第一和第二MMCM 50可以分别可操作地连接到第一多模式离合器致动器254和第二多模式离合器致动器256。当AWD模式控制244被致动或控制器230以其它方式确定模式将从全轮驱动改变为两轮驱动(反之亦然)时，控制器230可以将离合器模式控制信号传输到两个多模式离合器致动器254、256以将凸轮环80移动到适当的位置。在前轮12、14与前差速器20之间的连接断开的两轮驱动模式中，前轮12、14和前半轴16、18不会使前差速器20的部件旋转，由此进一步减少由于前差速器20内的油搅动引起的液压损失。当然，本领域技术人员将理解，通过在后轮22、24与后半轴26、28之间安装MMCM 50，可以在AWD车辆42中实施类似布置。
图21说明了另一替代实施例，其中MMCM 50在前差速器20和替代位置内实施。在该实施例中，差速器箱264可以分成连接到环形齿轮260并与该环形齿轮一起旋转的外差速器箱部分280，以及承载销266、268和星形齿轮270的内差速器箱部分282、272。内座圈54可以连接到差速器箱部分280、282中的一个，而凹口环52可以连接到另一个差速器箱部分280、282。当MMCM 50解锁时，环形齿轮260和外差速器箱部分280可以独立于内差速器箱部分282旋转，使得来自动力系的转矩不会传递到前轮12、14。与其它实施例一样，MMCM 50可以安装在AWD车辆42中的后差速器30中以脱离后轮22、24。类似于图19的实施例，该轴间断开布置通过减少其中的零部件的旋转来减小差速器20、30内的液压损失。
在另外的替代实施例中，通过断开对应的驱动轴38、40与动力系的连接，可以选择性地使一组从动轮脱离。在一个实施方案中，MMCM 50可以安装在AWD车辆10中的前轮驱动轴38或AWD车辆42中的后轮驱动轴40的两个部分之间，并且选择性地致动以使轴部分彼此脱离。在其它实施例中，MMCM 50可以安装在分动箱36内以选择性地断开动力传递机构，该动力传递机构将来自动力源32的转矩在轮驱动轴38、40之间分开。图22是分动箱36的示例性动力传递机构的示意图。动力传递机构可以包括第一动力传递轴290，该第一动力传递轴在一端可操作地连接到变速器输出轴35(图1)，并且在相对端连接到车轮驱动轴38、40中将以两轮驱动模式接收动力的一个车轮驱动轴。第二动力传递轴292可以连接到车轮驱动轴38、40中将与动力系脱离的另一个车轮驱动轴。
动力传递轴290、292可以通过驱动机构294连接，从而导致第二动力传递轴292响应于第一动力传递轴290的旋转而旋转。在所说明的实施例中，驱动机构294可以是链驱动器，其具有安装在第一动力传递轴290上并且可与该第一动力传递轴一起旋转的第一链轮296、安装在第二动力传递轴292上并且可与该第二动力传递轴一起旋转的第二链轮298，以及链条300，该链条围绕链轮296、298并且由链轮296、298的齿接合使得第一动力传递轴290在由变速器输出轴35(图1)旋转时驱动第二动力传递轴292。在替代实施例中，链条驱动器可以由啮合齿轮、驱动皮带和滑轮或者用于动力传递轴290、292的同时旋转的其它适当的驱动机构294代替。
在如所述的分动箱36中，驱动机构294以及因此第二动力传递轴292的脱离可以通过将MMCM 50安装在第一动力传递轴290与第一链轮296之间来实现，如所示。MMCM 50的内座圈54可以连接到第一动力传递轴290，而凹口环52可以连接到第一链轮296，反之亦然。在这种布置中，第一动力传递轴290和第一链轮296可以被锁定以便一起旋转并且便于两个方向上的全轮驱动(图13)，可以解锁以禁用两个方向上的全轮驱动(图14)、或者单向锁定/单向解锁(图17的凸轮200)。当MMCM 50解锁时，第一动力传递轴290将独立于第一链轮296旋转，使得转矩不会被驱动机构294传递到第二动力传递轴292。在替代实施例中，MMCM 50可以类似方式安装在第二动力传递轴292与第二链轮298之间。
在一些全轮驱动应用中，可能希望在某些转矩分配条件下允许分动箱36内的动力传递轴290、292之间有一些滑移。图23说明了分动箱36的实施例，其中可设置摩擦离合器302以将第一动力传递轴290连接到第一链轮296。摩擦离合器302可以在高转矩条件下允许第一动力传递轴290与第一链轮296之间有期望的滑移量。在该实施例中，MMCM 50可以安装在第一链轮296与摩擦离合器302之间以便选择性地脱离以在全轮驱动与两轮驱动之间交替。在另一替代实施例中，MMCM 50可以安装在第一动力传递轴290与摩擦离合器302之间，其中除了摩擦离合器302内有预期的滑移之外，第一链轮296和摩擦离合器302保持恒定接触和同时旋转。
图24示意地说明了另一替代实施例，其中MMCM 50在AWD车辆42的动力传递单元44内实施以选择性地接合和脱离后轮驱动轴40以使用前轮12、14在全轮驱动与两轮驱动之间切换。所说明的示例性动力传递单元44可以包括承载动力传递单元输入轴312的PTU壳体310，该动力传递单元输入轴312可操作地连接在变速器输出轴35(图1)上并且用作动力传递单元44的动力输入轴。第一动力传递齿轮314安装在动力传递单元输入轴312上以与其一起旋转，并且通过驱动机构316可操作地连接到第二动力传递齿轮318，该第二动力传递齿轮安装成与第一动力传递轴320一起旋转。在所说明的实施例中，驱动机构316可以是一系列齿轮或齿轮系，其将动力传递单元输入轴312的旋转传递到第一动力传递轴320。在替代实施例中，驱动机构316可以是皮带、链条或类似装置，以用于将第一动力传递齿轮314的旋转传递到第二动力传递齿轮318。
第一动力传递轴320可以可旋转地安装到PTU壳体310，并且可以在其上安装第一锥齿轮322以与其一起旋转。第一锥齿轮322可以由安装在第二动力传递轴326上的第二锥齿轮324接合，该第二动力传递轴从PTU壳体310垂直于第一动力传递轴320延伸。第二动力传递轴326可以通过行星齿轮组328和MMCM 50可操作地连接到后轮驱动轴40。行星齿轮组328包括太阳齿轮330，其安装在第二动力传递轴326上并且当第一锥齿轮322驱动第二锥齿轮324时与第二动力传递轴326一起旋转。太阳齿轮330与安装在行星架334上的一个或多个行星齿轮332啮合。本实施例中的行星架334锚固到PTU壳体310或其它固定结构，以防止行星架334相对于PTU壳体310旋转。环形齿轮336与行星齿轮332啮合并且当太阳齿轮330通过第二动力传递轴326旋转时旋转。动力传递单元输出轴338连接到环形齿轮336并且从动力传递单元44延伸以用于连接后轮驱动轴40。
动力传递单元输入轴312的输入旋转通过将MMCM 50联接在环形齿轮336与动力传递单元输出轴338之间而选择性地施加到后轮驱动轴40。凹口环52可以连接到环形齿轮336或从其延伸的第一轴部338a，而内座圈54可以连接到第二轴部338b的动力传递单元输出轴338，反之亦然。在这种布置中，环形齿轮336和动力传递单元输出轴338可以被锁定以便一起旋转并且便于两个方向上的全轮驱动(图13)，可以解锁以禁用两个方向上的全轮驱动(图14)、或者单向锁定/单向解锁(图17的凸轮200)。当MMCM 50解锁时，环形齿轮336将独立于动力传递单元输出轴338旋转，使得转矩不会通过动力传递单元44传递到后轮驱动轴40和后轮22、24。当MMCM 50被锁定时，环形齿轮336和后轮驱动轴40一起旋转以将转矩从动力源32和变速器34传递到后轮22、24，并且行星齿轮组328从变速器输出轴35到后轮驱动轴40提供减速。
在图25中所示的替代实施例中，MMCM 50安装在第二锥齿轮324与太阳齿轮330之间的第二动力传递轴326上。凹口环52可以连接到太阳齿轮330或从其延伸的轴，并且内座圈54可以连接到第二锥齿轮324，反之亦然。MMCM 50可以被锁定以向行星齿轮组328提供输入旋转，该输入旋转被传递到后轮驱动轴40，或者该MMCM被解锁以切断到行星齿轮组328的动力传输。本领域技术人员将理解，MMCM 50可以安装在动力传递单元44内的其它位置，以锁定和解锁相邻部件，以便一起旋转或者分别在其间相对旋转，并且在全轮驱动与两轮驱动之间交替。
工业实用性
MMCM 50、170可以用作当前利用这种装置的动力系内的位置中的爪形离合器和摩擦离合器的替代。如本文所述的MMCM 50、170还可以占据动力系内的新位置以利用MMCM50、170的独特接合特性和低阻力转矩。如图13和14中所说明，凸轮环80需要相对少量的致动器行程和致动器力以使凸轮环80在附图中所示的极限位置之间移动。行程距离和力可以显著地小于使被替换的爪形离合器和摩擦离合器在其接合和脱离模式之间移动所需的力的距离。这种行程距离和力的减小促进相对于被替换的离合器的致动器对应地减小多模式离合器致动器254、256的尺寸和质量，这可以提高AWD车辆10、42的效率并且降低离合系统的成本。另外，由于当MMCM 50、170被解锁并且内座圈54相对于凹口环52旋转时存在的低阻力转矩，可以实现进一步的效率提高。另外，AWD车辆10、42的整体性能可以通过提供单个离合机构来提高，该单个离合机构具有在动力系的部件之间提供连接的能力，该连接可以提供MMCM 50、170中可用的每种不同的离合器模式。
虽然前面的内容阐述了许多不同实施例的详细描述，但是应当理解的是，法律保护范围是由本专利最后提出的权利要求的词语来限定。该详细描述应被解释为仅示例性的且并未描述每个可能的实施例，这是因为描述每个可能的实施例即使有可能也将是不切实际的。可以使用当前技术或本专利的申请日开发出的技术来实施众多替代性实施例，但这仍将属于限定保护范围的权利要求书的范围。
还应当理解的是，除非本文明确限定了术语，否则无意明确或暗示地限制该术语的含义超出其字面的或普通的含义，且这样的术语不应解释为基于本专利的任何部分中所作的任何声明(除了权利要求的语言)限制该术语的范围。就在本文以符合单一含义的方式来提及本专利结束时的权利要求书中叙述的任何术语而言，这是仅仅是为了清楚起见以免引起读者的混乱，但并不意图暗示地或相反地将这样的权利要求术语限制为该单一的含义。

Claims (15)

1.一种全轮驱动(AWD)车辆(10、42)，包括：
成对的前轮(12、14)；
成对的后轮(22、24)；
动力源(32)；
变速器(34)，其可操作地连接到所述动力源(32)并且接收由所述动力源(32)输出的动力，所述变速器(34)具有变速器输出轴(35)；
前轮传动系(37)，其可操作地连接在所述动力源(32)输出轴与所述前轮(12、14)之间以从所述动力源(32)传递动力以使所述前轮(12、14)旋转；
后轮驱动轴(40)，其可操作地连接在所述变速器输出轴(35)与所述后轮(22、24)之间以从所述动力源(32)传递动力以使所述后轮(22、24)旋转；以及
多模式离合器模块(50)，其可操作地连接在所述变速器输出轴(35)与所述后轮驱动轴(40)之间以允许所述后轮驱动轴(40)选择性地将动力从所述动力源(32)传递到所述后轮(22、24)，其中所述多模式离合器模块(50)具有：第一模式，其中所述多模式离合器模块(50)在所述变速器输出轴(35)旋转时将转矩从所述动力源(32)传递到所述后轮(22、24)；以及第二模式，其中当所述变速器输出轴(35)旋转时，所述多模式离合器模块(50)不会将转矩从所述动力源(32)传递到所述后轮(22、24)。
2.根据权利要求1所述的AWD车辆(10、42)，包括可操作地连接在所述变速器输出轴(35)与所述后轮驱动轴(40)之间的动力传递单元(44)，其中所述多模式离合器模块(50))是所述动力传递单元(44)内的部件。
3.根据权利要求2所述的AWD车辆(10、42)，其中所述多模式离合器模块(50)将所述动力传递单元(44)连接到所述后轮驱动轴(40)。
4.根据权利要求2所述的AWD车辆(10、42)，其中所述动力传递单元(44)包括行星齿轮组，所述行星齿轮组具有：太阳齿轮(330)，其可操作地联接到所述变速器输出轴(35)并且由所述变速器输出轴驱动；至少一个行星齿轮(332)，其与所述太阳齿轮(330)啮合并且安装在相对于所述动力传递单元(44)的壳体(310)保持固定的行星架(334)上；以及环形齿轮(336)，其与所述至少一个行星齿轮(332)啮合并且可操作地连接到所述后轮驱动轴(40)。
5.根据权利要求3所述的AWD车辆(10、42)，其中所述多模式离合器模块(50)连接在所述环形齿轮(336)与所述后轮驱动轴(40)之间，使得当所述多模式离合器模块(50)处于所述第一模式时，所述环形齿轮(336)和所述后轮驱动轴(40)一起旋转以将转矩从所述变速器输出轴(35)传输到所述后轮(22、24)，并且当所述多模式离合器模块(50)处于所述第二模式时，所述环形齿轮(336)和所述后轮驱动轴(40)相对于彼此旋转并且不会将转矩从所述变速器输出轴(35)传输到所述后轮(22、24)。
6.根据权利要求3所述的AWD车辆(10、42)，其中所述多模式离合器模块(50)连接在所述变速器输出轴(35)与所述太阳齿轮(330)之间，使得当所述多模式离合器模块(50)处于所述第一模式时，所述太阳齿轮(330)响应于所述变速器输出轴(35)的旋转而旋转以将转矩从所述变速器输出轴(35)传输到所述后轮(22、24)，并且当所述多模式离合器模块(50)处于所述第二模式时，所述太阳齿轮(330)不会响应于所述变速器输出轴(35)的旋转而旋转并且不会将转矩从所述变速器输出轴(35)传输到所述后轮(22、24)。
7.根据权利要求1所述的AWD车辆(10、42)，包括：
多模式离合器致动器(254、256)，其可操作地连接到所述多模式离合器模块(50)并且被配置为选择性地将所述多模式离合器模块(50)置于所述第一模式和所述第二模式；以及
可操作地连接到所述多模式离合器致动器(254、256)的控制器(230)，所述控制器(230)被配置为将离合器模式控制信号传输到所述多模式离合器致动器(254、256)以导致所述多模式离合器致动器(254，256)将所述多模式离合器模块(50)置于所述第一模式和所述第二模式。
8.根据权利要求7所述的AWD车辆(10、42)，包括可操作地连接到所述控制器(230)的多个传感器(246、248)，其中所述多个传感器(246、248)感测所述AWD车辆(10、42)的多个操作参数，并且将包含所述多个操作参数的值的传感器信号传输到所述控制器(230)，其中所述控制器(230)被配置为将离合器模式控制信号传输到所述多模式离合器致动器(254，256)将所述多模式离合器模块(50)置于所述第一模式和所述第二模式。
9.根据权利要求7所述的AWD车辆(10、42)，其中所述多模式离合器模块(50)包括：
第一座圈(52)，其被配置为在所述变速器输出轴(35)与所述后轮驱动轴(40)之间联接到所述AWD车辆的第一旋转部件以与所述第一旋转部件一起旋转；
第二座圈(54)，其被配置为在所述变速器输出轴(35)与所述后轮驱动轴(40)之间联接到所述AWD车辆的第二旋转部件以与所述第二旋转部件一起旋转；以及
凸轮环(80)，其具有从其延伸的多个凸轮(64)并且能够在第一凸轮环位置与第二凸轮环位置之间移动，在所述第一凸轮环位置中，所述凸轮(64)导致所述第一座圈(52)和所述第二座圈(54)在所述多模式离合器模块(50)的所述第一模式中一起旋转，在所述第二凸轮环位置中，所述凸轮(64)允许所述第一座圈(52)和所述第二座圈(54)在所述多模式离合器模块(50)的所述第二模式中相对于彼此旋转，并且其中所述多模式离合器致动器(254、256)可操作地连接到所述凸轮环(80)以使所述凸轮环(80)在所述第一凸轮环位置与所述第二凸轮环位置之间移动。
10.一种用于全轮驱动(AWD)车辆(10、42)的动力传递单元(44)，所述车辆具有：动力源(32)；变速器(34)，其可操作地连接到所述动力源(32)并且具有变速器输出轴(35)；前轮传动系(37)，其可操作地连接在所述变速器输出轴(35)与成对的前轮(12、14)之间以将动力从所述动力源(32)传递到所述前轮(12、14)；以及后轮驱动轴，其可操作地连接到成对的后轮(22、24)，所述动力传递单元(44)包括：
动力传递单元输入轴(312)，其可操作地连接到所述变速器输出轴(35)；
动力传递单元输出轴(338)，其可操作地连接到所述后轮驱动轴(40)；
多个齿轮(314、318、322、324、330、332、336)，其可操作地将所述动力传递单元输入轴(312)连接到所述动力传递单元输出轴(338)使得所述动力传递单元输入轴(312)的旋转导致所述动力传递单元输出轴(338)旋转同时转速从所述变速器输出轴(35)的转速减小；以及
多模式离合器模块(50)，其允许所述动力传递单元(44)选择性地将动力从所述动力源(32)传输到所述后轮(22、24)，其中所述多模式离合器模块(50)具有：第一模式，其中所述多模式离合器模块(50)通过所述多个齿轮(314、318、322、324、330、332、336)将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)；第二模式，其中所述多模式离合器模块(50)不会通过所述多个齿轮(314、318、322、324、330、332、336)将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)。
11.根据权利要求10所述的动力传递单元(44)，其中所述多模式离合器模块(50)可操作地将所述动力传递单元输出轴(338)的第一轴部(338a)连接到所述动力传递单元输出轴(338)的第二轴部(338b)，并且其中当所述多模式离合器模块(50)处于所述第一模式时，所述多模式离合器模块(50)导致所述第一轴部(338a)和所述第二轴部(338b)一起旋转，当所述多模式离合器模块(50)处于所述第二模式时，所述多模式离合器模块(50)允许所述第一轴部(338a)和所述第二轴部(338b)彼此独立地旋转。
12.根据权利要求10所述的动力传递单元(44)，其中所述多个齿轮(314、318、322、324、330、332、336)包括行星齿轮组，所述行星齿轮组具有：太阳齿轮(330)，其可操作地联接到所述动力传递单元输入轴(312)并且由所述动力传递单元输入轴驱动；至少一个行星齿轮(332)，其与所述太阳齿轮(330)啮合并且安装在相对于所述动力传递单元(44)的壳体(310)保持固定的行星架(334)上；以及环形齿轮(336)，其与所述至少一个行星齿轮(332)啮合并且可操作地连接到所述动力传递单元输出轴(338)。
13.根据权利要求12所述的动力传递单元(44)，其中所述多模式离合器模块(50)包括：
第一座圈(52)，其连接到所述环形齿轮(336)；以及
连接到所述动力传递单元输出轴(338)的第二座圈(54)，其中当所述多模式离合器模块(50)处于所述第一模式时，所述环形齿轮(336)和所述动力传递单元输出轴(338)一起旋转以将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)，并且其中当所述多模式离合器模块(50)处于所述第二模式时，所述环形齿轮(336)和所述动力传递单元输出轴(338)相对于彼此旋转并且不会将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)。
14.根据权利要求12所述的动力传递单元(44)，其中所述多模式离合器模块(50)包括：
第一座圈(52)，其连接到所述太阳齿轮(330)；以及
连接到所述动力传递单元(44)的动力传递轴(326)的第二座圈(54)，其中当所述多模式离合器模块(50)处于所述第一模式时，所述太阳齿轮(330)和所述动力传递轴(326)一起旋转以将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)，并且其中当所述多模式离合器模块(50)处于所述第二模式时，所述太阳齿轮(330)和所述动力传递轴(326)相对于彼此旋转并且不会将转矩从所述动力传递单元输入轴(312)传输到所述动力传递单元输出轴(338)。
15.根据权利要求10所述的动力传递单元(44)，其中所述AWD车辆(10、42)包括控制器230，所述动力传递单元(44)包括多模式离合器致动器(254、256)，所述多模式离合器致动器可操作地连接到所述离合器模块(50)和所述控制器(230)并且被配置为选择性地将所述多模式离合器(230)置于所述第一模式和所述第二模式，其中所述多模式离合器致动器(254、256)从所述控制器(230)接收离合器模式控制信号并且响应于所述多模式离合器控制信号而导致所述多模式离合器模块(50)在所述第一模式与所述第二模式之间移动。
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