CN202429067U - 车辆磁流变式四驱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车辆的四驱系统，尤其涉及一种车辆磁流变式四驱系统。其在主控单元（1）的控制下，包括发动机（2）、变速器（3）、分动器（4），发动机（2）的输出动力经变速器（3）传递至左前传动轴（5）和分动器（4），并由分动器（4）将动力传递给右前传动轴（6）和中间传动轴（7），中间传动轴（7）经设置于其上的动力传递装置（8）传递给左后传动轴（9）和右后传动轴（10），在左后传动轴（9）和右后传动轴（10）上分别设有由控制单元（1）控制的、对各自的输入扭矩进行量比变化输出的左磁流变液离合器（11）和右磁流变液离合器（12）。该方案增大了对车轮轮速的调整范围，使车辆在不同的操作模式，适应不同的路况。

Description

车辆磁流变式四驱系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆的四驱系统，尤其涉及一种车辆磁流变式四驱系统。

背景技术

目前，车辆多采用四驱系统，该系统在主控单元的控制下，动力由发动机输出，经变速器传递给左前传动轴和分动器，分动器再将动力传递给右前传动轴和中间传动轴，动力经中间传动轴传递给后差速器，差速器再通过左后、右后传动轴分别将动力输送给左轮、右轮。四驱车辆行驶过程中，根据实车运行状况及各种路况，需对车辆前后轮动力输出进行调节，也就是对前后轴输出扭矩比进行调节，在特殊工况下，需对左右车轮输出扭矩比进行调节，以更好的适应路况，达到整车动力输出的合理分配，在满足动力性的前提下，合理分配动力可以适当的减少燃油消耗，达到节能减排的目的。常见的四驱形式可以分为三大类：分时四驱、适时四驱、全时四驱。分时四驱是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式，这也是越野车或四驱SUV最常见的驱动模式；适时四驱，就是指只有在适当的时候才会的四轮驱动，而在其它情况下仍然是两轮驱动的驱动系统，目前绝大多数适时四驱在前后轴传递动力时，会受制于结构本身的缺陷，无法将超过50%以上的动力传递给后轴，这使它在主动安全控制方面，没有全时四驱的调整范围那么大；同时相比分时四驱，它在应对恶劣路面时，四驱的物理结构极限偏低。全时全轮驱动是指汽车在行驶的任何时间，所有轮子均独立运动。但采用上述结构，使四驱的三种形式变化过程中，或多或少都存在缺陷，且各轮的输入扭矩值变化区间小，不适应各种路况下的使用。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种能够适应各种不同路况、提高后轮的扭矩输出范围的车辆磁流变式四驱系统。

为实现上述目的，本实用新型的车辆磁流变式四驱系统，其在主控单元的控制下，包括发动机、变速器、分动器，发动机的输出动力经变速器传递至左前传动轴和分动器，并由分动器将动力传递给右前传动轴和中间传动轴，所述的中间传动轴经设置于其上的动力传递装置传递给左后传动轴和右后传动轴，在左后传动轴和右后传动轴上分别设有由控制单元控制的、对各自的输入扭矩进行量比变化输出的左磁流变液离合器和右磁流变液离合器。通过增设磁流变液离合器，使磁流变液离合器在主控单元的控制下，使左后轮与右后轮的输出扭矩比在0~100%之间变化，能够满足不同路况下、对后轮轮速的操作。

作为对上述方式的限定，所述的中间传动轴由中间输入传动轴和中间输出传动轴组成，所述的动力传递装置为连接二者之间、由主控单元控制的中间磁流变液离合器。通过在中间传动轴上增设一个磁流变液离合器，进一步提高系统对后轮扭矩输出的可控性，实现多种操作模式的组合，实现前轮与后轮之间扭矩比在0~100%之间变化。

作为对本实用新型的改进，该驱动系统还包括对各车轮的胎压进行检测的轮胎压力传感器，所述的轮胎压力传感器对各轮胎的压力状况进行感应，并将该感应信号经重心位置传感器传递给主控单元。通过轮胎压力传感器感受各车轮的胎压，并通过重心位置传感器对车身重心进行感应，以对各车轮轮速进行适应性调整，使车辆在各种状态下行驶平稳。

综上所述，采用本实用新型技术方案，增大了对车轮轮速的调整范围，使车辆在不同的操作模式，适应不同的路况，其结构简单。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作更进一步详细说明：

图1为本实用新型采用的磁流变液离合器结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意简图。

图中：

1、主控单元；2、发动机；3、变速器；4、分动器；5、左前传动轴；6、右前传动轴；7、中间传动轴；71、中间输入传动轴；72、中间输出传动轴；8、动力传递装置；9、左后传动轴；10、右后传动轴；11、左磁流变液离合器；12、右磁流变液离合器；13、轮胎压力传感器；14、重心位置传感器；15、内筒；16、外筒；17、电磁线圈；18、车轮转速传感器；19、转向角度传感器；20、ECU模块；21、ESP模块；22、控制开关。

具体实施方式

本实用新型的车辆磁流变式四驱系统，是在现有的四驱系统的基础上做出的改进，在其结构中，主要是采用磁流变液离合器设置在相关传动轴上。

现有的磁流变液离合器的结构，其大体结构如图1所示，磁流变液离合器主要包括内筒15和外筒16，磁流变液作为传动介质充满在内筒15和外筒16之间，内筒15与作为动力输入的主动轴相连，其上嵌装有电磁线圈17。外筒16与作为动力输出的从动轴相连，当电磁线圈17未通电时，磁流变液呈牛顿流体，此时由流体的黏性传递的扭矩很小，内筒15的转动不足以带动外筒16运动，即离合器处于分离状态。当电磁线圈17通电后，磁流变液在磁场作用下成为类固态形式，在磁场方向形成磁链，磁链使得磁流变液的剪切应力增大，此时，当内筒15旋转时，靠磁链的磁拉力将转矩从内筒15传递到外筒16，此时离合器处于结合状态。内筒15向外筒16所能传递的转矩由磁链的剪切强度决定，而磁链的剪切强度又随磁场强度的增加而增大，直到磁饱和为止。当电磁线圈17中电流足够大时，内筒15和外筒16同步旋转，完成传动比为一的传动，所传递转矩全部由磁流变液的剪切应力产生；当电磁线圈17中电流减小并在一定范围内变化时，内筒15、外筒16不同步，成滑差运行；当电磁线圈17中电流进一步减小，内筒15又不能带动外筒16转动，此时离合器又处于分离状态。所以磁流变液离合器的工作状态可通过改变内筒15上嵌装的电磁线圈17电流来加以控制。

基于上述磁流变液离合器的结构，本实施例中的车辆磁流变式四驱系统，由图2所示，其在主控单元1的控制下，包括发动机2、变速器3、分动器4，发动机2的输出动力经变速器3传递至左前传动轴5和分动器4，并由分动器4将动力传递给右前传动轴6和中间传动轴7，中间传动轴7经设置于其上的动力传递装置8传递给左后传动轴9和右后传动轴10，在左后传动轴9和右后传动轴10上分别设有由控制单元1控制的、对各自的输入扭矩进行量比变化输出的左磁流变液离合器11和右磁流变液离合器12。

本实施例中，中间传动轴7由中间输入传动轴71和中间输出传动轴72组成，动力传递装置8为连接二者之间、由主控单元1控制的中间磁流变液离合器。在此值得说明的是，动力传递装置8可为中间传动轴7与左后传动轴9、右后传动轴10的传动部件，仅靠左磁流变液离合器11和右磁流变液离合器12对左后轮、右后轮的轮速比进行调节；而如本实施例中动力传递装置8也采用一个磁流变液离合器结构，则实现了前轮与后轮之间的轮速比调教。

此外，本实用新型的驱动系统还包括对各车轮的胎压进行检测的轮胎压力传感器13，其对各轮胎的压力状况进行感应，并将该感应信号经重心位置传感器14传递给主控单元1。另外，本实施例中包括常规设置的功能模块，如车轮转速传感器18、转向角度传感器19，车轮转速传感器18感应各车轮的轮速，并通过ESP模块21传递给主控单元1，转向角度传感器19感应车辆前轮转角情况，并将该信息直接传递给主控单元1，主控单元1和发动机2由车辆的ECU模块20控制。

在本系统实现两驱、四驱的操作情况如下：

当车辆在城市路面等较平坦的路况时，驾驶员通过操作与主控单元1连接的控制开关22，手动切换到两驱模式，此时主控单元1控制各个磁流变液离合器都分离，动力不经中间传动轴传给后轴，且左右后轮可独立旋转，在车辆直行时，左右后轮与前轮转速相同；遇到转弯工况时，外侧后轮转速高于内侧后轮转速，由于左磁流变液离合器11和右磁流变液离合器12分离，左右后轮随车辆运行随动。

当车辆在越野路况及颠簸、多坡多弯等附着力低的路面，驾驶员可手动切换至四驱模式，此时主控单元1控制左磁流变液离合器11、右磁流变液离合器12、动力传递装置8都接合：在车辆直行过程中，四驱控制单元根据发动机ECU模块20提供的发动机信息、ESP模块21通过车轮转速传感器18收集的车速信息、重心位置传感器14收集的胎压信息等车辆状态信息，根据设定的程序，主控单元1通过调节作为动力传递装置8的磁流变液离合器的电磁线圈电流大小，实现前后传动轴的输出扭矩比在0~100%之间变化，同时增大左磁流变液离合器11和右磁流变液离合器12的电磁线圈电流，实现后轴到左右后轮的扭矩比为1的传动。

在上述描述中，当前轮载荷较后轮载荷大时，前轮附着力大，后轮附着力小，应给前轮较大的驱动力，给后轮较小的驱动力，此时主控单元1根据重心位置传感器14发送的中心位置信息，通过计算，如需调节输出给左后传动轴9和右后传动轴10扭矩小于前轴扭矩，则通过减小动力传递装置8的电磁线圈电流，调节输出给前后轮的扭矩比小于1，即实现输出给前轮扭矩较输出给后轮的扭矩大。

如在当车辆上坡时，后轮载荷较前轮载荷大，后轮附着力较大，前轮附着力较小，此时需给后轮较大的驱动力 ，以更好的驱动车辆，通过主控单元1加大动力传递装置8的电磁线圈电流，调节输出给前后轮的扭矩比为1，尽量加大输出给后轮的扭矩。

在转向工况时，根据转向角度传感器19收集的转向信息，ESP模块通过车轮转速传感器收集的轮速信息等车辆状态信息，主控单元通过控制动力传递装置8的电磁线圈电流，调节输出给前后轴的扭矩比。转向过程中，前后轴转速不同，如动力传递装置8传送扭矩过大，大过后轮摩擦力产生的力矩，则后轮会出现打滑，对后轮产生磨损，此时ESP模块将后轮打滑信息传送给主控单元1，主控单元1减小动力传递装置8的电磁线圈电流，相应的减小中间输入传动轴71和中间输出传动轴72的扭矩，使输出给后轴的扭矩小于后轮摩擦力产生的扭转力矩，这样，中间输入传动轴71和中间输出传动轴72的前后段可实现相对旋转，从而调节前后轴的转速比。且转向过程中，后轴左右轮转速也不同，外侧车轮转速较内侧车轮转速高，同以上控制策略，主控单元1通过调节左磁流变液离合器11和右磁流变液离合器12的电磁线圈电流，调节输出给左右后轮的扭矩值，相应的实现左右轮转速的调整。

在特殊工况下，当车辆在泥泞打滑路况工作时，通过ESP模块接收车轮转速传感器收集的轮速信息，如左右后轮转速差值大于设定值，则判断车辆处于打滑状态时，主控单元控制打滑车轮的磁流变液离合器的电磁线圈电流，相应的减小输出给打滑车轮的扭矩，这样就可增加输出给非打滑车轮的扭矩，更有利于车辆脱困。

Claims (3)

1.一种车辆磁流变式四驱系统，其在主控单元（1）的控制下，包括发动机（2）、变速器（3）、分动器（4），发动机（2）的输出动力经变速器（3）传递至左前传动轴（5）和分动器（4），并由分动器（4）将动力传递给右前传动轴（6）和中间传动轴（7），所述的中间传动轴（7）经设置于其上的动力传递装置（8）传递给左后传动轴（9）和右后传动轴（10），其特征在于：在左后传动轴（9）和右后传动轴（10）上分别设有由控制单元（1）控制的、对各自的输入扭矩进行量比变化输出的左磁流变液离合器（11）和右磁流变液离合器（12）。

2.根据权利要求1所述的车辆磁流变式四驱系统，其特征在于：所述的中间传动轴（7）由中间输入传动轴（71）和中间输出传动轴（72）组成，所述的动力传递装置（8）为连接二者之间、由主控单元（1）控制的中间磁流变液离合器。

3.根据权利要求1所述的车辆磁流变式四驱系统，其特征在于：该驱动系统还包括对各车轮的胎压进行检测的轮胎压力传感器（13），所述的轮胎压力传感器（13）对各轮胎的压力状况进行感应，并将该感应信号经重心位置传感器（14）传递给主控单元（1）。

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