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可停转的辅助驱动系统

阅读：204发布：2021-02-25

IPRDB可以提供可停转的辅助驱动系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于动力装置的动力传递单元(101)包括外壳体(229，230)、内壳体(223)和转矩传递离合器(216，217)。活塞壳体(240)位于外壳体(229，230)和转矩传递离合器之间。活塞(211)位于活塞壳体(240)内。活塞构造成向转矩传递离合器(216，217)提供致动力。并且，当转矩传递离合器(216，217)接收致动力时，转矩传递离合器(216，217)使内壳体(223)转动。，下面是可停转的辅助驱动系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于动力装置的动力传递单元(101)，包括：外壳体(229，230)；

内壳体(223)；

转矩传递离合器(216，217)；

位于外壳体(229，230)和转矩传递离合器(216，217)之间的静止不动的活塞壳体(240)；和在活塞壳体(240)内的活塞(211)，

其中，活塞(211)构造成向转矩传递离合器(216，217)提供致动力，并且其中，当转矩传递离合器(216，217)接收致动力时，转矩传递离合器(216，217)构造成使内壳体(223)转动。

2.如权利要求1的动力传递单元，还包括油口(209，769)，其中油口构造成提供流体压力以致动活塞(211)。

3.如权利要求2的动力传递单元，其中，活塞壳体(240)包括具有凹槽和在凹槽内的O形圈(770’)的油口延伸部，并且油口(209，769)通过外壳体(729)联接到油口延伸部上，以及其中，油口(209，769)通过密封螺母(741)和至少一个O形圈(770)与外壳体密封接合。

4.如权利要求1的动力传递单元，其中，转矩传递离合器(216，217)包括牙嵌套环(216)和至少一个具有第一联接表面和第二联接表面的摩擦盘(217)。

5.如权利要求4的动力传递单元，其中，牙嵌套环(216)包括牙嵌式离合器联接结构和湿式离合器联接表面。

6.如权利要求5的动力传递单元，还包括：

对分内壳体(223)的转动空心轴(201)，空心轴(201)包括至少一个花键摩擦盘(283)、和牙嵌式离合器联接结构，其中，当转矩传递离合器(216，217)接收致动力时，牙嵌套环(216)沿湿式离合器联接表面与所述至少一个摩擦盘(217)的第一表面摩擦接合，牙嵌套环(216)上的牙嵌式离合器联接结构与空心轴(201)上的牙嵌式离合器联接结构接合，并且所述至少一个摩擦盘(217)的第二表面与所述至少一个花键摩擦盘(283)接合。

7.如权利要求6的动力传递单元，还包括：

联接元件(218)和离合器组件(222)，

其中，离合器组件(222)包括花键连接到联接元件的内摩擦盘(219)和与内摩擦盘(219)交替设置的外摩擦盘(221)，外摩擦盘(221)联接到内壳体(223)，其中，当所述至少一个摩擦盘(217)的第二表面与所述至少一个花键摩擦盘(283)接合时，联接元件(218)和内摩擦盘(219)转动，并且其中，当活塞(211)提供附加的致动力时，附加的致动力将外摩擦盘(221)挤压成与内摩擦盘(219)转动接合。

8.如权利要求6的动力传递单元，其中，内壳体(223)包括至少一个偏动弹簧(227，

228)，所述偏动弹簧构造成在活塞(211)的致动力下压缩并且还构造成向转矩传递离合器(216，217)提供分离力。

9.如权利要求1的动力传递单元，其中，转矩传递离合器(711，781，782，783，784)包括：具有牙嵌式离合器联接结构的牙嵌套环(711)；和

具有摩擦咬合区域的锥形离合器(781，782，783，784)和具有牙嵌式离合器联接结构的至少一个锥形件(784)。

10.如权利要求9的动力传递单元，其中，锥形离合器(781，782，783，784)是单锥、双锥或三锥离合器。

11.如权利要求9的动力传递单元，还包括：

包括摩擦咬合区域的锥形离合器(781，782，783，784)内的第二锥形件(781)；和对分内壳体(783)并联接到所述至少一个锥形件(784)的转动空心轴(701)，空心轴(701)包括牙嵌式离合器联接结构，其中，当转矩传递离合器(711，781，782，783，784)接收致动力时，牙嵌套环(711)上的牙嵌式离合器联接结构与空心轴(701)上的牙嵌式离合器联接结构和所述至少一个锥形件(784)上的牙嵌式离合器联接结构都接合，且牙嵌套环(711)压靠第二锥形件(781)以使第二锥形件的摩擦咬合区域与所述至少一个锥形件的摩擦咬合区域接合。

12.如权利要求11的动力传递单元，还包括：

在外表面和在内表面上具有花键联接表面的联接元件(718)；

离合器组件(722)，其包括花键连接到联接元件(718)的外表面的内摩擦盘(719)和与内摩擦盘(719)交替设置的外摩擦盘(721)，外摩擦盘(721)联接到内壳体(723)；和在第二锥形件(781)上的用于联接到联接元件(718)的内表面的花键，其中，当牙嵌套环(716)压靠第二锥形件(781)时，联接元件(718)和内摩擦盘(719)转动，并且其中，当活塞(711)提供附加的致动力时，附加的致动力将外摩擦盘(721)挤压成与内摩擦盘(719)转动接合。

13.如权利要求11的动力传递单元，其中，内壳体(723)包括至少一个偏动弹簧(727，

728)，所述偏动弹簧构造成在活塞(711)的致动力下压缩并且还构造成向转矩传递离合器提供分离力。

14.如权利要求13的动力传递单元，其中，所述至少一个偏动弹簧(727，728)设置成安插在第二锥形件(781)和牙嵌套环(716)的挤压表面之间，或者所述至少一个偏动弹簧设置成(779)安插在联接元件(718)和第二锥形件(781)之间。

15.一种用于致动活塞(711)的油口(769)，包括：内管状部分，内管状部分包括比第二纵向幅度窄的第一纵向幅度；

外管状表面，外管状表面包括：

与第二纵向幅度径向隔开的唇形部区域；

与第一纵向幅度径向隔开的第一开槽区域；和

与第一纵向幅度径向隔开并处在管状表面的与唇形部区域相对的端部的第二开槽区域；

包括油口延伸部的活塞壳体(740)，延伸部包括凹槽和在凹槽内的O形圈(770’)，其中，延伸部位于第二纵向幅度内且凹槽和O形圈(770’)在径向上与唇形部区域相一致。

16.如权利要求15的油口，其中，外管状表面还包括至少一个外凹槽，外凹槽构造成将O形圈支撑在外凹槽内。

17.如权利要求15的油口，其中，第一开槽区域构造成联接到密封螺母(741)，第二开槽区域构造成联接到流体供给源。

18.如权利要求15的油口，其中，活塞壳体(740)容纳有活塞(711)，且延伸部包括内管道，内管道构造成将流体从内管状部分引导到活塞(711)。

19.如权利要求15的油口，还包括：

包括凹槽和内开槽表面的密封螺母(741)；

凹槽内的密封螺母O形圈；和

外壳体(729)，其包括外表面、围绕活塞壳体的内表面、在内表面内的凹部、和穿过内表面和外表面之间的通孔，其中，唇形部靠接外壳体(729)的凹部，第一开槽区域的至少一部分从外表面向外延伸，第二开槽区域在外壳体的外部，并且其中，密封螺母O形圈(770)和密封螺母(741)靠接外壳体(729)的外表面，密封螺母(741)的内开槽表面与外管状部分的第一开槽区域接合。

20.一种联接套环(216，716)，包括：

具有径向花键延伸部的外表面；

前表面；和

后表面，后表面包括：

构造成与湿式离合器摩擦表面咬合的带纹理的摩擦区域；和构造成与相配的牙嵌式离合器联接区域互锁的至少一个联接区域。

说明书全文

可停转的辅助驱动系统

技术领域

[0001] 本发明一般地涉及机动车辆(汽车)的传动系(动力传动系统)，其可在使用四轮中的两轮和使用全部四轮的驱动系统之间转换。更具体地，本发明涉及辅助这种转换并使得能够有效封装在车辆传动系中的动力传递单元的设计和布置。

背景技术

[0002] 目前的全轮驱动(AWD)车辆传动系可包括联接到副辅助后驱动系统的主前驱动桥。副辅助后驱动系统通常包括动力传递单元、传动轴、AWD联接装置、后桥、和后半轴组件。当车辆以4×2模式运行时，前主桥提供牵引力以保持车辆移动，并克服通过轮胎/路面接合而被驱动的副驱动桥的传动系效率损失。传动系效率损失主要归因于油搅动损失、粘性拖阻、惯性和摩擦。

[0003] 为了为以4×2模式运行提供燃料效率更高的传动系，希望具有通过将副辅助驱动系统从主驱动系统脱开并允许副辅助驱动系统转动地滑行至停止而使副辅助驱动系统完全”停转(停工，idle)”的能力。以这种方式使副辅助驱动系统停转将从副辅助驱动系统消除除其非转动惯性之外的几乎所有的传动系效率损失。

发明内容

[0004] 在一个实施例中，用于动力装置(机动装置，motive device)的动力传递单元包括外壳体、内壳体和转矩传递离合器。活塞壳体位于外壳体和转矩传递离合器之间。活塞位于活塞壳体内。活塞构造成向转矩传递离合器提供致动力。并且，当转矩传递离合器接收到致动力时，转矩传递离合器使内壳体转动。

[0005] 在另一个实施例中，用于致动活塞的油口包括内管状部分，内管状部分包括比第二纵向幅度窄的第一纵向幅度。外管状表面包括与第二纵向幅度径向隔开的唇形部区域、与第一纵向幅度径向隔开的第一开槽区域，和与第一纵向幅度径向隔开并处在管状表面的与唇形部区域相对的端部的第二开槽区域。活塞壳体包括油口延伸部。该延伸部包括凹槽(chamfer)和在凹槽内的O形圈。延伸部位于第二纵向幅度内且凹槽和O形圈在径向上与唇形部区域相一致(in line with)。

[0006] 在另一个实施例中，联接套环包括具有径向花键延伸部的外表面、前表面和后表面。后表面包括构造成与湿式离合器摩擦表面咬合的带纹理的摩擦区域，和构造成与相配的牙嵌式离合器联接区域互锁的至少一个联接区域。

[0007] 应当理解的是，前述的一般说明和下面的详细说明都仅仅是示例性和说明性，并且不是对所要求保护的本发明的限制。

附图说明

[0008] 结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的几个实施例，并与所作说明一起用于解释本发明的原理。

[0009] 图1是具有可停转的PTU的车辆传动系的示例。

[0010] 图2A是具有不转动的活塞和不转动的活塞壳体的PTU的示例。

[0011] 图2B是图2A的PTU的一部分的放大图。

[0012] 图2C是图2A的PTU的一部分的另一个放大图。

[0013] 图3是电子控制单元(ECU)的示例。

[0014] 图4是轮毂脱开件的示例。

[0015] 图5是示例性的液压控制单元(HCU)的示意图。

[0016] 图6是示例性的HCU的另一个示意图。

[0017] 图7A是具有活塞和不转动的活塞壳体的PTU的另选实施例，PTU具有锥形离合器同步组件。

[0018] 图7B是图7A的PTU的油口结构的放大图。

[0019] 图7C是图7A的同步组件和联接结构的放大图。

[0020] 图7D是图7A的同步组件的另一个放大图。

[0021] 图7E是图7A的同步组件的分解图。

[0022] 图7F是图7A的联接结构、活塞致动结构和同步组件的分解图。

具体实施方式

[0023] 现在将详细参照目前的示例性实施例，其示例在附图中示出。在任何可能之处，各图中采用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

[0024] 图1示出例如用在汽车中的前轮驱动车辆传动系系统的一个示例。传动系包括四个车轮：第一车轮108、第二车轮109、第三车轮110和第四车轮111。前轮即第一车轮108和第四车轮111为4×2模式提供牵引力，其是这样的模式，其中后轮即第二车轮109和第三车轮110不从发动机接收转矩。在4×4模式中，前轮和后轮从发动机接收转矩以为车辆提供牵引力。

[0025] 车轮111和108是前桥的一部分，前桥包括第一和第二等速万向节以及输出半轴组件104和105、主驱动前变速驱动桥102和可停转的动力传递单元(PTU)101。主驱动前变速驱动桥102与发动机103和PTU 101机械连通，PTU 101可栓接在变速驱动桥102上。PTU 101与小齿轮107机械连通，小齿轮107通过配对法兰106联接到传动轴112。传动轴
112还联接到后驱动桥113，后驱动桥113连接到第一后半轴114和第二后半轴115。第一后半轴114联接到第一轮毂脱开件117，第一轮毂脱开件117连接到第二车轮109。第二后半轴115联接到第二轮毂脱开件118，第二轮毂脱开件118联接到第三车轮110。

[0026] 车辆的主驱动系统可包括发动机103、主驱动前变速驱动桥102、第一和第二等速万向节以及输出半轴组件104和105、输出半轴204、和PTU 101的一部分。副辅助驱动系统可包括PTU 101的其它部分、小齿轮107、配对法兰106、传动轴112、后驱动桥113、第一后半轴114、第二后半轴115、第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118。副辅助驱动系统可在车辆以4×2模式运行时完全地和不转动地停转，然后为了以4×4模式在所有的运行速度(包括公路运行速度)运行而与主驱动系统重新接合。

[0027] 通过包括PTU 101，可消除对在后桥和传动轴之间的电子控制联接或ECC的依赖。相结合地，这消除了由准双曲面齿轮和差速器壳体内的粘性拖阻引起的动力传递和燃料经济性损失。这还消除了多个齿轮、轴承和密封件中的摩擦损失。使用PTU 101脱开后传动系的能力使得后传动系能滑停和作为“按需的”传动系重新致动。

[0028] 转矩从发动机传递到主驱动前变速驱动桥102内的变速器，然后再到前驱动差速箱。前驱动差速箱可在前驱动差速齿轮组和PTU 101之间分配转矩。两个前半轴将转矩传递到第一车轮108和第四车轮111。PTU 101经由下述结构将转矩传递到传动轴112、然后到后驱动桥113，转矩在后驱动桥113在第一后半轴114和第二后半轴115之间分配。适当量的转矩分别经由第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118传递到第二车轮109和第三车轮110。

[0029] 电子控制单元(“ECU”)120处理来自传感器116的数据，传感器116连接到沿传动系的各个位置以确定转矩对各个车轮的适当分配。用于第一车轮108、第二车轮109、第三车轮110和第四车轮111中每个的转矩量可相同，或者各个车轮的转矩量可响应于牵引力、稳定性、制动、转向角、传动系速度、加速度、横摆情况、节气门位置或其它车辆条件各自不同。

[0030] 各个传感器和通信件116提供用以在电子控制单元(“ECU”)120内进行处理的数据。ECU 120可确定用于传递给第二车轮109和第三车轮110的适当的转矩量。此外，ECU 120可控制第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118何时应当使第二车轮109和第三车轮110与各自的第一后半轴114和第二后半轴115连接或脱开。通过从液压控制单元(“HCU”)119进行致动有利于所述连接和脱开，如下文将要进一步讨论。HCU 119还辅助PTU 101内如图2所示的活塞211的致动。ECU 120还可确定HCU 119何时应当致动活塞211。本领域技术人员可认识到传感器和通信件116的布置、ECU 120的布置和操作以及与HCU 119的连接方式。

[0031] 图2A、2B和2C示出可停转的PTU的一个实施例。图2A是图1的PTU 101的放大，图2B是图2A的PTU一部分的放大。图2C是图1的PTU的一另选示例。

[0032] PTU 101包括与致动元件串联的转矩传递离合器。在所示实施例中，转矩传递离合器是与同步牙嵌式离合器串联的湿式离合器。转矩传递离合器可包括联接元件218、内摩擦盘219和外摩擦盘221。转矩传递离合器可包括多盘湿式离合器组件222。另外的摩擦盘217可与牙嵌套环216接合。牙嵌套环216可与湿式离合器结构相结合地包括牙嵌式离合器结构。致动元件可例如包括从动活塞213、内销214、外销220和第二滚针推力轴承215。

[0033] PTU 101包括壳体，该壳体可包括PTU外壳体盖229和PTU外壳体230。PTU外壳体盖229还容纳PTU油体积区域208并与滚子轴承组件233接合。PTU外壳体230与PTU小齿轮壳体231接合。PTU小齿轮壳体231容纳小齿轮107并与至少一个速度传感器232连接。

[0034] 如上所述，转矩在前驱动差速器(未示出)和PTU 101之间分配。PTU 101通过空心轴201接收转矩，空心轴201直接连接在前驱动差速箱和离合器组件222中的可分离的液压致动多盘离合器的输入之间。离合器组件222是湿式离合器的一个示例，其是可被选择性地挤压以使各盘彼此咬合的被润滑的离合器。各盘的咬合接合量或刚度与各盘所传递的转矩量相关。多盘离合器的刚度限制了能经由包括小齿轮107和环形齿轮224的直角齿轮组传递的转矩量。直角齿轮组驱动传动轴112。

[0035] 当以4×2车辆模式运行时，转矩从前桥差速箱直接供给到空心轴201。空心轴201经由滚针轴承202被径向支承且在位置203轴颈轴承(journal bearing)式地配合在输出半轴204上。空心的输出半轴204自由转动，不传递转矩到PTU 101的任何其它部分。输出半轴204和管结构205之间的空间形成供来自变速驱动桥的润滑油在此自由流动的体积。管结构205、滚子轴承组件233、第一唇形密封件206和第二唇形密封件207分别形成油封体积，其防止来自变速驱动桥(未示出)的油与容纳在PTU油体积区域208内的齿轮油混合。输出半轴204经滚子轴承组件233连接到等速万向节组件236和等速万向节防尘套237，防尘套237又与右边的外输出半轴238接合。

[0036] 为了将车辆从4×2运行模式切换到4×4运行模式，液压控制单元119向由密封螺母241固定在PTU外壳体盖229上的油口209供给液压流体。液压流体流入活塞壳体240内的活塞室210中，其中液压增大。活塞壳体240导引转矩传递离合器，但是不转动。压力迫使活塞211轴向移动，这产生推力并使第一滚针推力轴承212及其推力垫圈和从动活塞213移动。该轴向移动又迫使多个内销214与第二滚针推力轴承215及其推力垫圈260接合。第二滚针推力轴承215和推力垫圈260轴向移动以使得牙嵌套环216与第一摩擦盘217接触。摩擦盘217示为单个盘，但也可以是多盘湿式离合器装置。牙嵌套环216也可具有面向多盘湿式离合器以与其接合的摩擦表面。

[0037] 由液压控制单元119供给到活塞壳体240中的附加的压力使牙嵌套环216和摩擦盘217移动成与花键摩擦盘283接触。花键摩擦盘283与空心轴201一起转动，但是不与卡环284或摩擦盘217接合，直到有足够的压力加在活塞210、牙嵌套环216和摩擦盘217上。增加的压力使得在不转动的牙嵌套环216、摩擦盘217和花键摩擦盘283之间摩擦增大，从而使这些部件彼此咬合。由此牙嵌套环216开始转动。

[0038] 联接元件218和内摩擦盘219通过牙嵌套环216和联接元件218之间以及联接元件218和离合器组件222的内摩擦盘219之间的转动花键接合与牙嵌套环216一起转动。

[0039] 当牙嵌套环216、摩擦盘217和花键摩擦盘283的转动速度同步时，牙嵌套环216和空心轴201的转动速度也同步。通过摩擦盘217与空心轴201上花键摩擦盘283的转动接合有利于该同步。

[0040] 液压的进一步增加使牙嵌套环216轴向移动并与空心轴201成机械转动接合。机械接合是通过使牙嵌套环216的内径向面上的牙嵌式离合器结构与空心轴201的外径向面上的对应的牙嵌式离合器结构相配合而发生的。牙嵌式离合器结构可包括用于牙嵌式离合器的任意数量、尺寸或形状的标准配合结构，并且可包括突部与凹部配合或突部与突部配合。作为牙嵌套环216和空心轴201之间的牙嵌式离合器结构配合的附加或替换，牙嵌套环216的内径向面上的牙嵌式离合器结构可与联接元件218的外径向面上的牙嵌式离合器结构配合。在牙嵌套环216与空心轴201接合之后，空心轴201、牙嵌套环216、联接元件218和内离合器盘219一起转动且PTU 101的其余部分保持为停转状态。

[0041] 进入活塞壳体240内的附加的流体压力完成从4×2模式到4×4模式的转换。活塞壳体240的活塞室210内的该附加的流体压力使连接到从动活塞213的多个外销220与离合器组件222的外摩擦盘221接触。

[0042] 随着附加的流体压力增大，由外销220施加在离合器组件222上的轴向力增大以逐渐将转矩传递到停转的系统。外摩擦盘221与内摩擦盘219接合并一起转动，使得离合器组件222被轴向加载，从而将转矩从联接元件218传递到法兰半套筒223。外摩擦盘221可花键连接到法兰半套筒223以完成转矩传递，或者外摩擦盘221可受压成与靠接法兰半套筒223的表面或靠接法兰半套筒223内的联接螺栓的摩擦板接合。施加给法兰半套筒223的转矩向环形齿轮224施加转矩，环形齿轮224又将转矩供给到小齿轮107。小齿轮107可花键连接到配对法兰106，配对法兰106又栓接到传动轴112。

[0043] 外销220在图2A中示出为与从动活塞213成一体，但是外销220也可与从动活塞213分开。内销214示出为与外销220/从动活塞213的组合分开，但是内销214也可与该组合成一体。

[0044] 离合器组件222上的同步渐进地发生，以将转矩从空心轴201传递到传动轴112、后驱动桥113、第一后半轴114和第二后半轴115。外摩擦盘221、联接元件218和法兰半套筒223的转动速度增大，直到转动速度与内摩擦盘219同步。经过该同步，外摩擦盘221、联接元件218、法兰半套筒223和内摩擦盘219也与空心轴201同步。

[0045] 当内摩擦盘219和外摩擦盘221的同步在预定限度内时，后车辆驱动轮即第二车轮109和第三车轮110与第一后半轴114和第二后半轴115之间的转动速度差也在预定限度内同步。转矩从主驱动系统传递到副驱动系统并由内摩擦盘219和外摩擦盘221的数量和接合程度控制。

[0046] 随着主驱动系统大致与副驱动系统转动同步，后轮连接到副驱动系统。如图4所示，液压控制单元119向轮毂液压流体输入部402供给液压流体以用于致动第二轮毂脱开件118处的轮毂活塞403。轮毂活塞403使得在牙嵌式离合器结构409处的牙嵌式离合器装置接合。牙嵌式离合器结构存在于轮毂牙嵌套环405、输出栓轴411和第二后半轴115上。在第一轮毂脱开件117进行类似的操作以使得副辅助驱动系统能够与两个后轮都接合。

[0047] 第二车轮109和第三车轮110从被轮胎/路面摩擦驱动转换为由传动系以4×4构型驱动。经由副辅助驱动系统传递的驱动转矩的大小可由离合器组件222处的转矩传递来控制。

[0048] 当车辆从4×4运行模式切换为4×2运行模式且要在4×2模式运行期间使副辅助驱动系统完全停转时，液压控制单元119将活塞室210内的液压降低到预定水平。这使得第一和第二偏动弹簧227和228的组合轴向力和离合器组件(222)的伸展(compliance)可产生足够的推力将外销220推开而脱离与最近的外摩擦盘221的接触。离合器组件的伸展是由内摩擦盘219和外摩擦盘221的分开趋势产生的弹性力。理想地，偏动弹簧227和228卸载以传递推力和防止任意拖阻。然而，在一些实施例中，偏动弹簧227和228可保持略微压缩。

[0049] 推力传递使得离合器组件222的各盘脱开，这将经由离合器组件222的转矩传递减到最小。第一偏动弹簧227和第二偏动弹簧228经由牙嵌套环216轴向推压内销214。该推压使得牙嵌套环216移动成脱开与空心轴201的机械转动接合。第一偏动弹簧227和第二偏动弹簧228继续使牙嵌套环216轴向移动，直到摩擦盘217也不与牙嵌套环216接触。花键摩擦盘283也与摩擦盘217脱离其摩擦咬合。这使得辅助驱动系统的前部从主驱动系统脱开。

[0050] 来自偏动弹簧227和228的推力与离合器组件222的伸展相结合还经由活塞211传递，活塞211轴向推压活塞壳体240。推力然后传递到滚针轴承242。滚针轴承242包括在活塞壳体240和推力轴承239之间导引就位的多个滚子。径向滚针轴承242’也包括多个滚子，它们接收径向加载并将活塞壳体240径向支撑在推力轴承239上。滚针轴承242接收来自活塞211的推力载荷并反作用于它。推力载荷传递到推力轴承套环239中，推力轴承套环239旋接在靠接垫片234的盖半套筒235上。垫片234支持空心轴201的运动。推力轴承239和盖半套筒235一起转动。来自活塞211、离合器组件的伸展以及偏动弹簧227和228的轴向推力被限制在盖半套筒235和法兰半侧套筒圆锥滚子轴承244之间，其中轴向推力的大部分保持在转矩传递离合器内。最理想地，没有轴向推力传递到法兰半侧套筒圆锥滚子轴承244。向盖半侧套筒圆锥滚子轴承243的轴向推力传递被消除。在盖半侧套筒圆锥滚子轴承243接收的任意推力来自于小齿轮107处的齿轮组。

[0051] 滚针轴承242和活塞壳体240的推力加载可产生轴向力，这可反作用于离合器组件222的盘壳。由推力加载产生的反作用力保持在转矩传递离合器内。

[0052] 这不同于不包括滚针轴承或活塞壳体的传统驱动系统。为了接纳来自于转矩传递离合器的推力载荷，传统驱动系统需要更强、更大和更昂贵的圆锥滚子轴承用于输出半轴和法兰半侧套筒。这会增加传统驱动系统的封装。

[0053] 图2A、2B和2C的实施例允许更小和更便宜的盖半侧套筒圆锥滚子轴承243和法兰半侧套筒圆锥滚子轴承244。活塞壳体240的使用还通过降低对于容纳圆锥滚子轴承的壳体尺寸要求改善了PTU 101的封装。降低的壳体尺寸要求允许小齿轮107在轴向上离小齿轮107和主驱动前变速驱动桥102之间的交接部更近地安装。这种设计使得在车辆传动系上的封装能力可进一步改善。

[0054] 不转动的活塞壳体240的使用还将活塞211的位置从盖半侧套筒圆锥滚子轴承243向内移动，从而允许使用更大外径尺寸的盖半侧套筒圆锥滚子轴承243。这种布置减小了PTU 101的整体轴向封装并改善了PTU 101在车辆平台内的封装。

[0055] 将不转动的活塞壳体240的位置从盖半侧套筒圆锥滚子轴承243向内移动还具有附加的优点，因为位置的改变可容纳更大内径尺寸的盖半侧套筒圆锥滚子轴承243。

[0056] 关于盖半侧套筒圆锥滚子轴承243的内径和外径的径向设计自由度对于密封管结构205和输出半轴204是有好处的。当与传统驱动系统相比较时，密封管结构205和输出半轴204可具有改善的截面模量以处理附加的转矩和疲劳。该改善对于车辆的可停转辅助驱动系统和主驱动系统的寿命都有好处。

[0057] 另外，当从4×4模式切换为4×2模式时，辅助驱动系统在HCU 119降低了对轮毂活塞403的液压时与两个后驱动轮即第二车轮109和第三车轮110完全脱开。在多盘离合器组件222卸载而降低对副辅助驱动系统的转矩且牙嵌套环216处的同步牙嵌式离合器脱开之后，后驱动轮脱开。在后轮在第一和第二轮毂脱开件117和118处脱开之后，活塞壳体240内的液压降低以有利于PTU从空心轴201脱开。

[0058] 作为传感器301的一部分，速度传感器232和可选的音轮将速度信息输送给观察器310和控制器314。该信息辅助传动系速度的确定，这使得ECU系统能够确定何时接合及何时脱开辅助驱动系统。例如，ECU系统可对在前桥测得的车速与传动系速度或传动轴速度进行比较，以确定与PTU的辅助驱动部分接合的最佳时间，或确定辅助驱动系统何时与主驱动系统同步。

[0059] 图2C示出PTU 101的一另选实施例。在图2C中，摩擦盘217花键连接到空心轴201，且牙嵌套环216花键连接到联接元件218。摩擦盘217具有面向牙嵌套环216上的摩擦表面的摩擦表面。当牙嵌套环被向左驱迫时，如图2C可见，相面对的摩擦表面接合而使空心轴201、摩擦盘217、牙嵌套环216和联接元件218同步。

[0060] 图4示出用于使第三车轮110从辅助驱动系统脱开的第二轮毂脱开件118的实施例。当PTU 110将最小的转矩传递到辅助传动系时，对第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118的液压降低到最低水平。轮毂脱开壳体401内的液压流体输入部402连接到HCU119以实现压力降低。位于转向节408和轮毂牙嵌套环405之间的偏动弹簧406和406’使输出栓轴411、第二后半轴115和轮毂牙嵌套环405中的各者上的牙嵌式离合器结构409脱开。这使得第二后半轴115和第三车轮110之间的转动连接脱开，车轮110通过车轮螺柱
412和412’连接到输出栓轴411和滚针轴承410，输出栓轴411被轮毂轴承413包围。在第一后半轴114上也进行类似的操作。

[0061] 随着副辅助驱动系统完全与车辆的主驱动系统脱开且后轮完全与副辅助驱动系统脱开，副辅助驱动系统滑停为不转动。副辅助驱动系统于是处于停转状态，且传动系的燃料经济性提高。

[0062] 图3示出电子控制单元(ECU)系统的示例性示意图。ECU系统包括传感器301、ECU120、HCU 119和具有相关的控制器区域网络(CAN)的车辆总线319。传感器301收集数据以用于ECU 120的观察器310和控制器314。传感器可包括转向角传感器302、传动系速度传感器303、纵向加速度传感器304、横向加速度传感器305、横摆率传感器306、节气门位置传感器307、制动踏板传感器308和液压控制单元传感器309中的一者或多者。图3所示的传感器仅仅是示例性的，可停转的辅助驱动系统能以系统中的其它传感器操作，也能以比所示的更少的传感器操作，如本领域技术人员可理解的那样。例如，其它传感器可与车辆总线319相关联且可专用于或不专用于向ECU 120传送数据。其它传感器数据可提供给牵引和横摆稳定性控制算法控制器315。在其它实施例中，来自车辆总线319的其它传感器数据可由CAN分配到车辆模型和运动学观察器311以进行附加处理。

[0063] 传感器301传送数据到ECU 120，ECU 120可包括至少一个具有相关的存储器和存储算法的处理器。该处理器可以是计算机系统或车载芯片系统的一部分。ECU 120的处理器可包括一个或多个观察器310，其可包括车辆模型和运动学观察器311。车辆模型和运动学观察器311根据编程算法处理来自传感器301的数据并产生与侧偏角312和车速313相关的数据。还可由车辆模型和运动学观察器311产生其它数据，如侧倾角或横摇角数据。

[0064] 侧偏角312和车速313数据与控制器314共享，控制器314还收集来自传感器301的数据。控制器314可以是具有观察器310的ECU 120的处理器的一部分，或控制器314可以是具有相关的存储器和存储算法的其它处理器，其与具有观察器310的处理器协作。牵引和横摆稳定性控制算法控制器315用来基于侧偏角312数据、车速313数据、传感器301数据、其它传感器和其它数据中的至少一者做出决定。基于由牵引和横摆稳定性控制算法控制器315做出的决定结果，从控制器经由双向CAN向车辆总线319发出指令，以供沿车辆传动系的各个位置处的各种车辆致动器执行。车辆致动器的位置和功能没有示出，但在本领域技术人员的知识范围内。来自控制器的指令涉及与车辆相关的各种电子控制稳定性特征，包括但不限于牵引控制、防抱死制动、过度转向控制、限滑差速控制和滚翻控制。

[0065] 来自牵引和横摆稳定性控制算法控制器315的结果还发送到转矩分配控制器316和放大器317。转矩分配控制器316帮助确定有多少转矩从主驱动系统传递到副辅助驱动系统。来自转矩分配控制器316的指令发送到放大器317以产生传送到HCU 119的致动电流。HCU 119与车辆系统交互以按照指令提供液压控制，如下文更详细描述的。

[0066] 传感器301、ECU 120和HCU 119的组合允许沿传动系的各运动部件的同步。当PTU 101中的液压增大时，其驱使牙嵌套环216接合在空心轴201和离合器组件222上的输入花键套环之间，从而仅使离合器花键套环和内摩擦盘219以与前驱动差速器相同的速度转动。PTU 101内的压力可进一步增大，从而使转矩开始以受控的方式经多盘湿式离合器组件222传递。这导致副辅助驱动系统的转动速度增大，直到其速度与前驱动差速器的速度匹配或同步。图3的ECU系统辅助该匹配或同步。

[0067] ECU系统还辅助轮毂脱开件的同步操作以使得转矩平稳地从前驱动差速器经离合器组件222传递到各个后轮。ECU系统可确定传动系的各公开的联接元件的机械接合的程度和时间。ECU系统还辅助传动系的各公开的联接元件的脱开的程度和时间以用于副辅助驱动系统的停转。

[0068] 图5示出液压控制单元结构的一个示例，其可供所公开的可停转的辅助驱动系统使用。该结构包括多个压力调节阀(“PRV”)。液压流体积聚在蓄积器501内并通过第一压力传感器502。然后流体与第一常闭PRV 503交接。当活塞室210内需要流体压力时，第一常闭PRV 503打开而第一常开PRV 506关闭以在PTU 101的油口209处提供流体。然后流体供给到与油口209相接的动力传递单元供给管路504。

[0069] 当在活塞室210处不再需要压力或者已获得了所需量的压力时，第一常闭PRV503回到关闭位置。第二压力传感器505位于PTU供给管路504和第一常开PRV 506之间且感测第一常闭PRV 503和第一常开PRV 506之间的压力。第一常开PRV 506在需要压力增大以致动活塞211时关闭，并在不再需要活塞211上的液压时重新打开。第一常闭PRV
503和第一常开PRV 506可选择性地打开和关闭以在PTU 101的不转动的活塞壳体210内获得所需的压力。打开和关闭的条件可由ECU 120的控制器314选择。

[0070] 来自蓄积器501的液压流体还供给到第二常闭PRV 511。当在第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118处需要增大的流体压力时，第二常闭PRV 511打开而第二常开PRV514关闭。流体然后流过第三压力传感器512并供给到轮毂脱开件供给管路513以进一步分配给第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118。轮毂脱开件供给管路513与各个轮毂脱开件的液压流体输入口402相接。第二常开PRV 514可关闭以在第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118处建立流体压力。第二常开PRV 514和第二常闭PRV 511的打开和关闭的条件可由ECU 120的控制器314选择以控制第一和第二轮毂脱开件117和118各自的轮毂活塞403的致动。第一、第二和第三压力传感器502、505和512可向ECU 120提供数据以辅助供给到活塞211和轮毂活塞403的压力的调节。

[0071] 一旦液压流体在PTU 101、第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118中被使用，流体便回到集槽507并经由具有相连的电机509的泵508重新分配给系统。止回阀510防止流体从蓄积器501回流到泵508。

[0072] 图6示出液压控制单元结构的第二个示例。液压流体积聚在蓄积器601内且在到达常闭PRV 603之前经过压力传感器602，常闭PRV 603在通往PTU 101的供给管路604和通往轮毂脱开件117和118的供给管路605需要流体压力时打开。常开PRV 606可在通往PTU 101的供给管路604和通往轮毂脱开件117和118的供给管路605需要压力时关闭。常开PRV 606和常闭PRV 603的打开和关闭的条件可由ECU 120的控制器314选择以控制活塞211和轮毂脱开件的轮毂活塞403的致动。压力传感器602收集压力数据以供ECU 120处理以用于控制到活塞211和轮毂活塞403的液压流体的压力。

[0073] 在液压流体在PTU 101、第一轮毂脱开件117和第二轮毂脱开件118中被使用之后，其回到集槽607并经由具有相连的电机609的泵608重新分配给系统。止回阀610防止流体从蓄积器601回流到泵608。

[0074] 现在转到图7A-7F，示出了可停转的动力传递单元的另选结构。该另选实施例通过改型的转矩联接装置向车辆传动系提供了类似的同步功能。图7A示出具有三锥离合器的PTU的一部分。PTU外壳体729的一部分示出为包封活塞壳体740、盖半侧套筒圆锥滚子轴承组件742、滚子轴承组件733、和法兰半套筒723的一部分。具有轴颈轴承703的右边的内输出半轴704穿过PTU突出并与等速万向节组件736相接。空心轴701围绕右边的内输出半轴704的一部分。唇形密封件707用于安插在空心轴701和PTU外壳体的其余部分之间。

[0075] 油槽744围绕法兰半套筒723的一部分，法兰半套筒723可围绕空心轴701上的滚子轴承。环形齿轮724围绕法兰半套筒723相接。盖半套筒735靠接法兰半套筒723的一部分。与垫片765和734一起，盖半套筒735、法兰半套筒723、和空心轴201的一部分包封离合器组件722、轴承762和763、推力垫圈760和761、滚针轴承764、联接元件718、牙嵌套环716、联接槽759、偏动弹簧727和728、以及锥形离合器。推力垫圈761、轴承763和滚针轴承764也可用在图2A的实施例中，因为它们提供了一种解决较大的外部件静止不动但内部件转动时的速度差的手段。

[0076] 从动活塞713与内和外销714和720一起靠接盖半套筒735。活塞壳体740不转动地支靠在推力轴承套环739上，由滚针轴承组件742和742’支承。活塞711靠接滚针推力轴承721并经由油口709的油口结构接收液压。

[0077] 图7B示出图7A中的区域X的放大图。活塞壳体740的一部分具有配合在有容隙的(tolerancing)油口769中的管状构型。O形圈770辅助流体保持。有容隙的油口769由具有O形圈770的密封螺母741保持在PTU外壳体盖729上。通过在PTU外壳体盖729或有容隙的油口769中的任一者或两者上的开槽(chamfered)位置处安置O形圈来提供附加的另选流体密封部位771和771’。这种浮动连接型油口使得能在车桥、变速驱动桥或传递箱内使用隔板式的液压连接。

[0078] O形圈770和770’和另选的O形圈771和771’的布置与有容隙的油口769的特征一起允许活塞711的非常精确的致动。活塞711相对于提供液压的轴承孔在轴向上非常精确地定位。该精确位置确保了平稳的活塞711致动。然而，在PTU外壳体729内开出的孔不像活塞壳体740内的活塞711那样精确地定位。通过图7B的油口布置，PTU外壳体729内的通孔可制造得非常大以补偿该匹配不当。有容隙的油口769可径向移动以与活塞壳体740的管结构以及与PTU外壳体729对齐。密封螺母741和有容隙的油769的结合还使得能够补偿松动。该油口布置提供双重压力密封：其通过密封载体润滑剂不经由液压端口漏出而保持PTU壳体压力；并且其向活塞711提供高压液压致动。

[0079] 图7C示出锥形离合器周围的区域的放大图，其中为了简明起见省略了一些结构。然而，轴颈轴承203也更详细地示出了。区域Y圈起了牙嵌套环716和锥形离合器，其被示出为高惯性能力的三锥离合器。锥形离合器也可以是单锥离合器或双锥离合器，或其它同步结构。

[0080] 图7D是区域Y的放大图。推力垫圈760靠接轴承762，轴承762靠接牙嵌套环716。牙嵌套环716上的牙嵌式离合器结构780和780’适当地构造成分别与空心轴701和第四锥形件784上的牙嵌式离合器结构780”和780”’相互配合。牙嵌套环716花键连接到联接元件718。

[0081] 偏动弹簧727和728安插在牙嵌套环716和锥形离合器之间，但也可在位置779安插在锥形离合器和联接元件718之间。可使用诸如波状弹簧或斜角弹簧的弹簧作为偏动弹簧727和728。在另选位置779的弹簧可提供用于同步的锥形离合器的附加的分离力，该离合器通常由于其自身的伸展在未加压的状态下打开。偏动弹簧727和728被设计成松弛和卸载以释放牙嵌套环716和同步的锥形离合器之间的转矩。偏动弹簧727和728也允许牙嵌套环716在必要时向内移动，并且所述弹簧压缩以从牙嵌套环716向第一锥形件781传递压力。

[0082] 第一锥形件781具有多个联接齿787，它们配合在联接元件718的联接槽759内以供花键接合。牙嵌套环716也花键连接到联接元件718。用于第一锥形件781和牙嵌套环716的共同的花键轨迹消除了各部件之间的转动游隙并允许两个部件与联接元件718转动同步。

[0083] 第二锥形件782、第三锥形件783和第四锥形件784布置在第一锥形件781和空心轴201之间。第四锥形件784花键连接到空心轴701。当牙嵌套环216向图7D中的左侧移动时，波状弹簧727和728被压缩并推压第一锥形件781。牙嵌套环716的增大的压力和向左运动使所有的锥形件接合在一起以实现空心轴701与联接元件718的同步转动。

[0084] 在至少一个波状弹簧处于位置779的另选实施例中，如图7D可见，牙嵌套环向左移动以接触第一锥形件781并迫使第一锥形件781与第二锥形件782接合。在位置779处的波状弹簧随着牙嵌套环716的向左运动而压缩。增大的向左运动使所有的锥形件接合在一起以实现空心轴701与联接元件718的同步转动。

[0085] 当进行分离时，如上面关于牙嵌套环216那样，液压在牙嵌套环716上释放。偏动弹簧227和228松开并迫使牙嵌套环716离开锥形离合器且锥形离合器通过其伸展的伸展而放松。当在位置779的另选弹簧松开时，其增加附加的力以迫使锥形离合器分开。锥形离合器的伸展和另选弹簧的力松开锥形离合器且锥形离合器迫使牙嵌套环716离开锥形离合器。

[0086] 作为最后的选择，偏动弹簧227可如图7D所示保持在其位置，而偏动弹簧228可位于另选位置779。

[0087] 图7E是锥形离合器同步器组件的分解图。第一锥形件781具有面朝外的联接齿787、外联接增强部786、外联接区域785、内润滑槽789、内联接凹口788、和在润滑槽789之间的内摩擦咬合区域。第二锥形件782具有联接棘爪790。第二锥形件782的外部和内部构造成咬合第一锥形件781和第三锥形件783上的摩擦区域。第三锥形件783在内和外润滑槽789’和789”之间具有摩擦咬合区域。第三锥形件783还具有用于安置第二锥形件
782的联接指791。第四锥形件784具有用于与联接棘爪790接合的联接槽792，并且具有用于与空心轴701上的槽接合的爪793。

[0088] 图7F是PTU 101的动力传递部分的分解图。空心轴701示出为具有用于与第四环784上的爪接合的槽。环形齿轮724示出为没有与小齿轮107联接的结构。可在联接元件718上看到联接槽759和花键槽。可在离合器组件222上看到花键部分。仅单个偏动弹簧722示出为邻近牙嵌套环716，其也包括花键槽。花键槽可用于与空心轴701配合。花键槽还可具有用作牙嵌式离合器结构的部分。

[0089] 与第一实施例类似，与牙嵌式离合器串联、与多盘湿式离合器串联的同步的锥形离合器取代了传动系后部的ECC(电子控制联接)的功能。具有偏动弹簧的牙嵌式离合器和具有伸展的离合器的使用形成了在PTU内具有良好分离的系统，从而消除了会在非动力的副驱动系统中发生的粘性拖阻和其它损失。还可去除在变速驱动桥和传动系之间的摩擦和粘性损失。

[0090] 仍与第一实施例类似，为了使PTU不起作用并使副驱动系统停转，压力从离合器组件722的外盘释放，然后后轮的牙嵌式离合器分离，然后牙嵌套环716和锥形离合器分离。

[0091] 在使后传动系重新接合时，牙嵌套环716和锥形离合器被致动以克服停转惯性。停转惯性可至少与在手动变速器的换挡中看到的速度一样快地被克服。

[0092] PTU和车辆传动系的部件由能够承受克服后传动系的惯性并带动后传动系加速所需的转矩和热容量的材料构成。黄铜或其它摩擦材料可用于长时间地实现非常快地抓合而不滑移，以便快速使停转的部件获得速度。一旦后轮的牙嵌式离合器处于与主驱动系统相当的速度范围内，活塞711便被致动以接合花键连接到联接元件718的牙嵌套环、花键连接到联接元件718的内离合器盘、空心轴701、和锥形离合器。花键连接到法兰半套筒723的外离合器盘最后接合以完成到后传动系的动力传递。

[0093] 使后传动系停转的能力可至少节省1-2％的燃料经济性。停转能力还可使AWD和FWD之间的燃料经济差异在1mpg之内。

[0094] 在前述说明中，已参照附图描述了各种优选实施例。然而，显而易见的是，不脱离所附权利要求中阐明的本发明的较宽范围，可做出各种其它改型和变化和实施其它实施例。说明和附图因此被视为示例性而非限制性的。

[0095] 例如，具有联接到副辅助驱动系统的至少一个主驱动桥的其它动力装置可从所公开的PTU的改进封装中获益。其它动力装置可具有不同于四个的其它数量的轮子。作为另一个示例，其它液压控制系统可用来代替图5和6所示的液压控制单元。液压致动系统如外置马达也可从有容隙的油口获益。

[0096] 考虑到所作说明和对本文公开的发明的实践，本发明的其它实施例对本领域技术人员来说将是显而易见的。应当认识到，说明和示例被认为仅仅是示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指定。

标题	发布/更新时间	阅读量
牙嵌式离合器-专利编号CN108006096B	2020-05-11	894
牙嵌式离合器-专利编号CN107110240A	2020-05-11	502
双轴牙嵌式离合器-专利编号CN106321681A	2020-05-14	459
牙嵌式离合器机构-专利编号CN107429754B	2020-05-12	426
一种牙嵌式气动离合器-专利编号CN107965531B	2020-05-12	98
牙嵌式离合器-专利编号CN107110240B	2020-05-11	951
一种自动牙嵌式离合器-专利编号CN105952815B	2020-05-13	1005
一种牙嵌式气动离合器-专利编号CN107965531A	2020-05-13	48
牙嵌式离合器机构-专利编号CN107429754A	2020-05-13	728
牙嵌式离合器-专利编号CN108006096A	2020-05-12	287

可停转的辅助驱动系统

可停转的辅助驱动系统

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