CN204327902U - 用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件以及机动车辆 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件以及机动车辆，其中用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件包括容纳在共同外壳中的差速器和联轴器，共同外壳借助驱动附接至共同外壳来向组合式联轴器和差速器组件提供扭矩输入的环形齿轮而绕着中心的旋转轴线旋转，差速器由共同外壳直接驱动并包括连接至共同外壳且旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴及布置成与一对小齿轮啮合的一对侧齿轮，一对侧齿轮中的每一个均具有布置成与共同外壳的旋转轴线同轴的相应的旋转轴线并驱动连接至相应的输出轴，一对侧齿轮中的第一侧齿轮可通过可接合联轴器驱动连接至第一输出轴以在第一侧齿轮与第一输出轴之间提供可断开连接，一对侧齿轮中的第二侧齿轮驱动连接至第二输出轴。还提供了机动车辆。本实用新型的设计提高了性能。

Description

用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件以及机动车辆

技术领域

本实用新型涉及具有可选全轮驱动装备的机动车辆，具体地，涉及用于该机动车辆的组合式联轴器和差速器组件。

背景技术

众所周知，为机动车辆提供可选全轮驱动组件。例如，美国专利申请2008/0103009公开了一种机动车辆，其具有对机动车辆的前轴的永久两轮驱动和将后差速器选择性连接至发动机的联轴器以便提供全轮驱动模式。

美国专利申请2008/0103009中的联轴器和差速器成形为单独的单元且本质上相对笨重，从而使得它们难于封装在机动车中。在驱动布置颠倒以便后轮被永久驱动且用于前轮的驱动可选择性连接时，这种情况尤为显著。

美国专利6,699,151公开了一种更为紧凑的布置，其中，联轴器和差速器封装在单个外壳中，该外壳布置成绕着与来自差速器的输出轴的旋转轴线相同的轴线旋转。以多盘式离合器的形式出现的联轴器介于外壳和差速器之间且这种结构在图6中示意性示出。尽管这种布置提供了非常紧凑的组件，但本发明人已经认识到，当按照本实用新型实施时，能够提升这种布置的性能。

实用新型内容

本实用新型的目标是提供一种性能提高的具有紧凑结构的组合式联轴器和差速器组件。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，包括容纳在共同外壳中的差速器和联轴器，共同外壳借助驱动附接至共同外壳来向组合式联轴器和差速器组件提供扭矩输入的环形齿轮而绕着中心的旋转轴线旋转，差速器由共同外壳直接驱动并包括连接至共同外壳且旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴以及布置成与所述一对小齿轮啮合的一对侧齿轮，所述一对侧齿轮中的每一个均具有布置成与共同外壳的旋转轴线同轴的相应的旋转轴线并驱动连接至相应的输出轴，其中，一对侧齿轮中的第一侧齿轮可通过可接合联轴器驱动连接至第一输出轴以在第一侧齿轮与第一输出轴之间提供可断开连接，一对侧齿轮中的第二侧齿轮驱动连接至第二输出轴。

根据本实用新型的一个方面提供了一种用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，包括容纳在共同外壳中的差速器和联轴器，共同外壳绕着中心的旋转轴线旋转并具有驱动附接至共同外壳来向组合式联轴器和差速器组件提供扭矩输入的环形齿轮，差速器由共同外壳直接驱动并包括连接至共同外壳且旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴以及布置成与两个小齿轮啮合的一对侧齿轮，侧齿轮中的每一个均具有布置成与共同外壳的旋转轴线同轴的相应的旋转轴线并驱动连接至相应的输出轴，其中，一对侧齿轮中的第一侧齿轮可通过可接合联轴器驱动连接至第一输出轴，一对侧齿轮中的第二侧齿轮可驱动连接至第二输出轴。

第一输出轴可为机动车辆的第一车轮提供驱动路径，第二输出轴可为机动车辆的第二车轮提供驱动路径。

第一车轮和第二车轮可为前车轮。

可接合联轴器可为摩擦离合器。

摩擦离合器可包括离合器鼓、离合器壳以及在离合器鼓与离合器壳之间提供可断开连接的多个离合器盘。

离合器鼓可绕着旋转轴线旋转且离合器鼓的旋转轴线可布置成与共同外壳的旋转轴线同轴。

离合器壳可绕着旋转轴线旋转且离合器壳的旋转轴线可布置成与共同外壳的旋转轴线同轴。

离合器鼓可具有花键突出部分且第一侧齿轮可具有用于与离合器鼓的花键突出部分花键接合的花键孔，以便在离合器鼓和第一侧齿轮之间提供驱动连接。

离合器鼓可具有花键孔，第一输出轴可具有用于与离合器鼓的花键孔花键接合的花键端部，以便在离合器鼓与第一输出轴之间提供驱动连接。

摩擦离合器可包括推力环以将锁定力从液压致动器传递至离合器盘以便接合摩擦离合器。

优选地，共同外壳可包括被紧固在一起来形成共同外壳的联轴器外壳和差速器外壳。

推力环可由联轴器外壳可滑动地支撑。

第二侧齿轮可具有花键孔，第二输出轴可具有用于与第二侧齿轮的花键孔花键接合的花键端部，以便在第二侧齿轮与第二输出轴之间提供驱动连接。

第一输出轴可具有布置成与共同外壳的旋转轴线同轴的相应的旋转轴线，第二输出轴可具有布置成与共同外壳的旋转轴线同轴的相应的旋转轴线。

根据本实用新型的第二方面提供了一种机动车辆，其具有发动机及包括根据本实用新型的第一方面的组合式联轴器和差速器组件的传动系统。

机动车辆的传动系统可包括变速器外壳，组合式联轴器和差速器组件可由变速器外壳旋转支撑。

共同外壳可包括被紧固在一起来形成共同外壳的联轴器外壳和差速器外壳，第一轴承可介于联轴器外壳的端部与变速器外壳之间，第二轴承可介于差速器外壳的端部与变速器外壳之间，且第一轴承和第二轴承可共同旋转支撑变速器外壳中的共同外壳。

可接合联轴器可为摩擦离合器，摩擦离合器具有在离合器鼓和离合器壳之间提供可断开连接的多个离合器盘以及将锁定力从液压致动器传递至离合器盘以便接合摩擦离合器的推力环，并且变速器外壳可包括连接至液压源的环形凹槽，环形活塞可滑动地定位在环形凹槽中，环形凹槽和环形活塞共同形成液压离合器致动器。

本实用新型的有益效果在于，其相较于现有技术中示出的设计提高了性能。

附图说明

现通过实例参照附图对本实用新型进行描述，其中：

图1为具有根据本实用新型的组合式联轴器和差速器组件的机动车辆的示意性平面图；

图2为形成用于机动车辆的变速器组件的一部分的辅助驱动齿轮系统的等距视图，其示出辅助驱动系统驱动根据本实用新型构造的组合式联轴器和差速器组件；

图3为图2中所示的组合式联轴器和差速器组件的放大比例的等距视图；

图4为在变速器壳体中处于原位的图3所示组合式联轴器和差速器组件的剖切侧视图；

图5为通过图2至图4中所示的组合式联轴器和差速器组件的横截面图；

图6为现有技术的联轴器和差速器组件的示意图；以及

图7为根据本实用新型的组合式联轴器和差速器组件的示意图。

具体实施方式

参照图1，示出了机动车辆10，其具有在机动车辆10中纵向布置的发动机11。机动车辆10的运动的前向由图1和图2上的箭头“F”表示且运动的后向由图2上的箭头“R”表示。

变速器组件12经由钟形外壳(未示出)安装在发动机的后部。该变速器组件12布置成使得其主驱动连接至后轮7L和7R，后轮7L和7R通过传统传动轴13及包括差速器单元21和驱动轴22L、22R的后轴20由变速器主轴35(参见图2)进行驱动。

变速器组件12还包括辅助最终驱动齿轮系统14，其驱动前轮6L和6R并包括变速器外壳117。辅助最终驱动系统14布置成驱动组合式联轴器和差速器组件100，其经由相应的左驱动轴101和右驱动轴102驱动前轮6L和6R。

左侧驱动轴101具有通过等速万向接头或万向节103分别接合在一起的内部部分101i和外部部分101o。

右侧驱动轴102具有通过等速万向接头或万向节103分别接合在一起的内部部分102i和外部部分102o。

用于组合式联轴器和差速器组件100的联轴器130的电动液压致动系统由电子控制器16所控制的液压动力源15提供。同时还提供了人机界面17来允许机动车辆10的操作员选择或取消对前轮6L、6R的驱动。液压动力源15通过管道或导管18连接至组合式联轴器和差速器组件100的致动器，且这种情况下包括泵(未示出)、容器(未示出)及由电子控制器16控制的一个或多个电动液压阀。

具体参照图2，介于发动机11与变速器组件12之间的离合器(未示出)的输入轴30驱动主轴35。用于前轮6L、6R的辅助驱动经由辅助最终驱动齿轮系统14由主轴35带动(take off)，辅助最终驱动齿轮系统14包括与可随主轴35一起旋转的齿轮36相啮合的传动齿轮37。传动齿轮37安装在轴38上并与安装在轴40上的从动齿轮41啮合。轴40具有紧紧安装在与从动齿轮41相反的一端上的锥齿轮42。第二锥齿轮52和螺旋小齿轮51被紧紧固定在横轴50上。锥齿轮42啮合第二锥齿轮52以便驱动横轴并因此驱动螺旋小齿轮51。

螺旋小齿轮51与紧固至组合式联轴器和差速器组件100的差速器壳体110的螺旋环形齿轮112啮合，以便为组合式联轴器和差速器组件100提供来自主轴35的连续驱动。

横轴50平行于横向轴线X-X布置，差速器壳体110和螺旋环形齿轮112绕着该横向轴线旋转。

当机动车辆10沿着道路正常行驶时，主驱动通过差速器21和后轴20。组合式联轴器和差速器组件100的可接合联轴器130在这种情况下处于脱离接合状态且前轮6L、6R自由旋转，因为无驱动通过组合式联轴器和差速器组件100到达前轮6L、6R。

如果在后轮7L、7R开始滑动的特殊情况下，那么根据机动车辆10的配置和结构，组合式联轴器和差速器组件100的可接合联轴器130能够由电子控制器16自动接合或通过机动车辆10的用户采用人机界面17接合。当组合式联轴器和差速器组件100的可接合联轴器130被接合时，正如下文将更加详细描述的，驱动经由变速器组件12、辅助最终驱动齿轮系统14及前驱动轴101、102从发动机11传输至前轮6L、6R以便补充来自后轮7L、7R的驱动。

具体参照图2至图5，将会更加详细地描述图1中所示的组合式联轴器和差速器组件100。

图5为示出组合式联轴器和差速器组件100的结构的截面图，该截面图沿着包含小齿轮轴122的纵向中心轴线Y-Y及组合式联轴器和差速器组件100的外壳的旋转中心轴线X-X的平面截取。

该外壳由通过多个螺栓106紧固在一起的联轴器外壳105和差速器外壳110形成。螺旋环形齿轮112通过用以将联轴器壳体105与差速器壳体110紧固在一起的相同螺栓106固定至差速器外壳110的径向外凸缘部分。

组合式联轴器和差速器组件100容纳在变速器外壳117中并借助一对间隔开的轴承108、109可旋转地由外壳117支撑，用于绕着该外壳的旋转轴线X-X旋转。

轴承108具有与差速器外壳110的突出部分接合的内圈以及与变速器外壳117中的凹槽119(图4)接合的外圈。轴承109具有与联轴器外壳105的突出部分接合的内圈以及与变速器外壳117中的凹槽116(图4)接合的外圈。

联轴器外壳105上的突出可旋转地支撑以左侧驱动轴101的形式出现的第一输出轴，差速器外壳110上的突出可旋转地支撑以右侧驱动轴102的形式出现的第二输出轴。

当该对驱动轴101、102离开组合式联轴器和变速器组件100时，它们各自的旋转轴线布置成与该外壳的旋转轴线X-X同轴。

因此，螺旋环形齿轮112、联轴器外壳105、差速器外壳110及驱动轴101、102的内端都同轴布置用于绕着相同轴线旋转，该轴线为该外壳的中心旋转轴线X-X。

可以想到，如果诸如图1中所示的等速万向接头或万向节配合至驱动轴101、102，那么驱动轴101、102的位于这些接头(图1上的103)的外侧的部分(图1上的101o、102o)的旋转轴线可能不会对应于驱动轴101、102的位于这些接头(图1上的103)的内侧的部分(图1上的101i、102i)的旋转轴线，驱动轴101、102在该内侧进入组合式联轴器和差速器组件100。

形成组合式联轴器和差速器组件100的一部分的差速器120包括小齿轮轴122、一对侧齿轮124、125以及旋转安装在小齿轮轴122上的一对小齿轮121、123。

小齿轮轴122的两个端部都由差速器外壳110支撑且小齿轮轴122借助驱动销150被固定至差速器外壳110，使得小齿轮轴122具有垂直于该外壳的旋转轴线X-X布置的纵向轴线Y-Y。

该对侧齿轮124、125布置成使得它们在小齿轮轴122的相反两侧上彼此相对布置且连同小齿轮121、123及小齿轮轴122被容纳在差速器外壳110内。此外，侧齿轮124、125绕着轴线旋转布置，该轴线与外壳的旋转轴线X-X同轴，具体地与差速器外壳110的旋转轴线同轴。

小齿轮121、123由小齿轮轴122旋转支撑并在差速器外壳110绕着其旋转轴线进行旋转时随着小齿轮轴122旋转。

小齿轮121、123都具有外周齿牙，它们与侧齿轮124、125上对应的齿牙进行啮合。

右侧齿轮125具有内花键孔127，其向包括互补花键端部的右前驱动轴102提供驱动连接。

左侧齿轮124具有内花键孔126，其与离合器鼓131的突出部分132上形成的互补花键啮合。推力轴承141介于离合器鼓131与差速器外壳110之间。离合器鼓131具有外圆柱边缘部分134，其具有齿形或花键内表面，用于在离合器鼓131和离合器壳135之间通过介于这两者之间的多个离合器盘133提供驱动连接。交替的外离合器盘和内离合器盘133分别啮合边缘部分134和离合器壳135。离合器壳135具有齿形或花键外表面136a，用于在离合器鼓131和与其协同作用的内离合器盘之间提供驱动连接。

因此，在这种情况下，形成组合式联轴器和差速器组件100的一部分的联轴器130为包括离合器鼓131、离合器壳135和离合器盘133的传统多盘式离合器组件的形式。

该离合器壳135具有花键孔136b，用于与左侧驱动轴101的内端部上形成的互补花键协作以便在它们之间形成驱动连接。

左侧驱动轴101与右侧驱动轴102因此形成源自组合式联轴器和差速器组件100的第一和第二输出轴。

提供了液压致动机构用于接合和脱离接合联轴器130。该液压致动机构包括滑动定位在变速器外壳117中的环形凹槽118中的环形致动活塞140、具有用于与位于推力环137的每侧上的推力轴承138协作的端部137a的推力环137以及将作用力从环形致动活塞140、推力环137和推力轴承138传递至离合器盘133的推力盘139。推力环137由联轴器外壳105中的孔可滑动地支撑。

液压供给经由管道或导管18被从液压源15选择性供给至变速器外壳117中的环形凹槽118。

组合式联轴器和变速器组件100的操作如下，当从液压源15施加外部压力时，变速器盖罩117中的环形凹槽118被加压并迫使环形致动活塞140外出从而将外离合器盘和内离合器盘133压迫在一起以便将它们夹紧在一起并在离合器鼓135和侧齿轮124之间形成驱动连接。

差速器侧齿轮124随后通过离合器鼓131和离合器壳135连接至左侧输出轴101。在这种状况下，联轴器130被称之为“接合”或“闭合”。

因为差速器120的布置使其为扭矩平衡设备，则通过联轴器130传递至左侧输出轴101的扭矩将与通过其与差速器侧齿轮125的花键啮合而传递至右侧输出轴102的扭矩相同。

因此，由于以多盘式离合器的形式出现的联轴器130不会自由滑动，经由环形齿轮112施加至差速器外壳110的任何扭矩均通过差速器120分配至前车轮6L、6R。差速器120在这种情况下像传统开放式差速器一样起作用。

当响应于来自电子控制器16的控制信号释放外部压力时，环形凹槽118中的压力将会衰减且这允许环形活塞140返回或缩进到环形凹槽118中。可以想到，液压源15可包括电控溢流阀(relief valve)或者可在电子控制器16的控制下提供单独的溢流阀。

当活塞140缩进时，这允许内离合器盘和外离合器盘133移开从而打破通过联轴器130的驱动路径。该差速器侧齿轮124因此与左侧输出轴101断开连接。在这种情况下，联轴器130被称作“脱离接合”或“打开”。

与之前相同，因为差速器120为扭矩平衡设备，通过联轴器传输至左侧输出轴101的扭矩将会与被传输至右侧输出轴102的扭矩相同。因为左侧输出轴101与差速器侧齿轮124之间无连接，则在这种情况下所传递的扭矩大致为零，因此传输至右侧输出轴102的扭矩同样大致为零。

因此，由于联轴器130自由滑动，经由环形齿轮112施加至差速器外壳110的任何扭矩将不会通过差速器120分配至前轮6L、6R。

尽管本实用新型参照被用以选择性连接机动车辆的前轮以形成全轮驱动车辆的组合式联轴器和差速器组件进行应用，但可以想到，其还可能在前轮被永久驱动的情况下被用以选择性连接机动车辆的后轮。

本实用新型的一个优势在于其相较于上述美国专利6,699,151中示出的现有技术设计提高了性能。

图6示意性示出了美国专利6,699,151中描述的组合式联轴器和差速器组件。

箭头“T”表示向该专利中所示的组合式联轴器和差速器组件的外壳1的扭矩输入。离合器3介于外壳1和用于差速器4的承载架2之间。差速器4具有连接至该承载架2并旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴。一对侧齿轮布置成啮合这两个小齿轮。每个侧齿轮均永久驱动连接至为相应车轮(未示出)提供驱动路径的相应输出轴T₀₁、T₀₂。如果离合器3脱离接合，则无扭矩能够被传递至输出轴T₀₁、T₀₂，因为外壳1与承载架2之间无驱动路径。然而，当离合器3被接合以提供从外壳1至承载架2的驱动路径时，那么扭矩能够被从外壳1经由承载架2传递至输出轴T₀₁、T₀₂。

如果离合器3接合且离合器3的扭矩容量为2000Nm，那么承载架2处的最大输入扭矩不能超过2000Nm。因为差速器4为扭矩平衡设备，每个输出轴T₀₁、T₀₂处的最大扭矩将因此在每侧处为1000Nm。

现在参照图7，其示意性示出了根据本实用新型构造的组合式联轴器和差速器组件。

箭头“T”表示至组合式联轴器和差速器的外壳1的扭矩输入，组合式联轴器和差速器在这种情况下同样形成用于差速器4的承载架2。换言之，差速器4由外壳1直接驱动。

与之前相同，差速器4具有连接至承载架2并旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴。一对侧齿轮布置成啮合两个小齿轮。

其中一个侧齿轮被驱动连接至第一输出轴T₀₁以经由离合器3为相应的车轮(未示出)提供驱动路径。另一侧齿轮被永久驱动连接至第二输出轴T₀₂以为相应的车轮(未示出)提供驱动路径。

如果离合器3脱离接合，则无扭矩能够被传输至车轮。这是因为能够被传输至第一输出轴T₀₁的扭矩将由于离合器3的脱离接合状态而大致为零，并且因为差速器4为扭矩平衡设备，则供给至第二输出轴T₀₂的扭矩因此必须也大致为零。

对于这种结构，如果离合器3接合且离合器3的扭矩容量是针对图6的2000Nm，那么外壳1处的最大输入扭矩必须不能超过4000Nm。这是因为由于差速器4为扭矩平衡设备，所以针对第一输出轴T₀₁的最大扭矩为2000Nm且针对第二输出轴T₀₂的最大扭矩必须相同。

因此，如果离合器3具有2000Nm的最大扭矩容量，则每个输出轴T₀₁、T₀₂处的最大扭矩将由于离合器3的定位而在每侧处被限制成2000Nm。

因此，在图6中所示的现有技术组合式联轴器和差速器组件的情况下，具有2000Nm的容量的离合器仅能够传输1000Nm至每个车轮，然而，在根据本实用新型构造的组合式联轴器和差速器组件的情况下，采用具有2000Nm的容量的离合器允许2000Nm被传输至每个车轮。

这针对相同扭矩容量离合器提供了具有向每个车轮增加了扭矩传递容量的组合式联轴器和差速器组件，或者针对预定最大车轮驱动扭矩需求提供了减小离合器的尺寸和扭矩容量来产生较小组合式联轴器和差速器组件的可能性。

本领域技术人员应当理解，尽管本实用新型已通过实例参照一个或多个实施例进行了描述，但其并不限制于所公开的实施例且能够构造出替代实施例而不偏离本实用新型由附属权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，包括容纳在共同外壳中的差速器和联轴器，所述共同外壳借助驱动附接至所述共同外壳来向所述组合式联轴器和差速器组件提供扭矩输入的环形齿轮而绕着中心的旋转轴线旋转，所述差速器由所述共同外壳直接驱动并包括连接至所述共同外壳且旋转支撑一对小齿轮的小齿轮轴以及布置成与所述一对小齿轮啮合的一对侧齿轮，所述一对侧齿轮中的每一个均具有布置成与所述共同外壳的所述旋转轴线同轴的相应的旋转轴线并驱动连接至相应的输出轴，其中，所述一对侧齿轮中的第一侧齿轮可通过可接合联轴器驱动连接至第一输出轴以在所述第一侧齿轮与所述第一输出轴之间提供可断开连接，所述一对侧齿轮中的第二侧齿轮驱动连接至第二输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述第一输出轴为所述机动车辆的第一车轮提供驱动路径，所述第二输出轴为所述机动车辆的第二车轮提供驱动路径。

3.根据权利要求2所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述第一车轮和所述第二车轮为前车轮。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述可接合联轴器为摩擦离合器。

5.根据权利要求4所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述摩擦离合器包括离合器鼓、离合器壳以及在所述离合器鼓与所述离合器壳之间提供可断开连接的多个离合器盘。

6.根据权利要求5所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述离合器鼓可绕着旋转轴线旋转且所述离合器鼓的所述旋转轴线布置成与所述共同外壳的所述旋转轴线同轴。

7.根据权利要求5所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述离合器壳可绕着旋转轴线旋转且所述离合器壳的所述旋转轴线布置成与所述共同外壳的所述旋转轴线同轴。

8.根据权利要求5所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述离合器鼓具有花键突出部分且所述第一侧齿轮具有用于与所述离合器鼓的所述花键突出部分花键接合的花键孔，以便在所述离合器鼓和所述第一侧齿轮之间提供驱动连接。

9.根据权利要求1所述的用于机动车辆的组合式联轴器和差速器组件，其特征在于，所述共同外壳包括被紧固在一起来形成所述共同外壳的联轴器外壳和差速器外壳。

10.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆具有发动机及包括根据权利要求1至9中任一项所述的组合式联轴器和差速器组件的传动系统。