具有可选的动力传递轴的变速器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种具有可选的动力传递轴的变速器。一种车辆动力传动系包括：驱动桥，被构造为驱动前轮；动力输出单元，被构造为通过传动轴驱动后轮。动力输出单元包括分离离合器，使得到后轮的动力流动路径可被切断以减少燃料消耗，并且当需要增强牵引力时可被再连接。尽管分离离合器实际上位于动力输出单元中，但是分离离合器通过来自驱动桥阀体的流体而被致动。分离离合器致动器包括：活塞，在壳体中的腔室中滑动；电磁控制阀，将腔室流体连接到压力源或驱动桥油槽。
【专利说明】具有可选的动力传递轴的变速器
【技术领域】
[0001]本公开涉及汽车变速器领域。更具体地讲，本公开涉及一种具有被构造为选择性地将动力传递到后轮的动力传递轴的前轮驱动变速器。
【背景技术】
[0002]两种车辆动力传动系构造:后轮驱动(RWD)和前轮驱动(FWD)在现代乘用车市场中占支配地位。通过使用附加的硬件，这两种构造均可被构造为将动力传递到所有四个车轮。因为在某些时候任意特定车轮处的牵引力可能是有限的，所以将动力传递到所有四个车轮的能力提高了机动性。然而，附加的硬件引入了额外的寄生损失(parasitic loss),这种额外的寄生损失即使在不需要附加能力的条件下也使燃料消耗增加。
[0003]在典型的RWD构造中，发动机在车辆中被纵向地定位，使得曲轴轴线与车辆运动方向平行。安装到发动机的变速器根据当前的车辆需求以可比发动机曲轴的速度小或大的速度驱动后传动轴。后传动轴连接到后轮轴，改变旋转轴线，降低旋转速度，并驱动左后轮轴和右后轮轴，同时在车辆转弯时允许轮轴之间有微小的速度差。RWD构造还适于通过在变速器和后传动轴之间增加分动箱而驱动前轮。除驱动后传动轴之外，分动箱还驱动前传动轴，进而驱动前轮轴。一些分动箱包括在前传动轴和后传动轴之间分配扭矩同时允许微小的速度差的行星齿轮组。另一些分动箱具有在一定条件下(诸如当控制器感测到后轮的牵引力损失时)仅驱动前传动轴的主动控制的扭矩随选(TOD)离合器。
[0004]在典型的FWD构造中，发动机在车辆中被横向地定位，使得曲轴轴线与车轮旋转的轴线平行。安装到发动机的变速器以适合当前车辆需求的速度驱动前差速器。前差速器通常集成到与变速器齿轮箱共用的壳体中。前差速器驱动左前轮轴和右前轮轴，同时在车辆转弯时允许轮轴之间有微小的速度差。FWD构造还适于通过增加动力输出单元(PTU)而驱动后轮，所述动力输出单元以与前差速器的速度成比例的速度驱动后传动轴。后驱动单元(RDU)通常包括TOD离合器，当TOD离合器接合时，后驱动单元驱动后差速器，进而驱动左后轮轴和右后轮轴。
【发明内容】
[0005]一种车辆包括变速器、动力输出单元(PTU)和辅助致动器。变速器和PTU均具有容纳各自的流体的壳体。PTU包括分离离合器，分离离合器由辅助致动器致动，以在变速器输出轴和传动轴之间选择性地建立或解除动力流动路径。变速器包括阀体，阀体除将变速器流体分配到变速器中的换档元件之外，还将流体分配到辅助致动器。致动器可包括:活塞，被构造为在腔室中滑动；管子，来自变速器阀体；电磁控制阀，将腔室交替地连接到变速器油槽的管子。
[0006]一种驱动桥包括位于壳体中的齿轮箱、辅助致动器以及阀体。辅助致动器响应于由阀体提供的流体压力而使在壳体之外被支撑的套筒运动。驱动桥还可包括将动力分配到第一轮轴和第二轮轴的差速器。套筒可平行于轮轴的轴线运动。致动器可包括:活塞，被构造为在腔室中滑动；管子，来自变速器阀体；电磁控制阀，将腔室交替地连接到变速器油槽的管子。管子可在变速器壳体内延伸或可位于变速器壳体之外。
[0007]—种变速器辅助致动器包括:致动器壳体；活塞，被构造为在壳体中滑动；电磁控制阀，将壳体内的腔室交替地连接到加压流体源或变速器油槽。加压流体源可以是变速器阀体。致动器壳体适于固定到变速器壳体的外表面。活塞适于致动变速器壳体外部的离合器。离合器可以是固定到变速器壳体的动力输出单元中的分离离合器。
[0008]根据本发明的一方面，提供一种车辆，所述车辆包括:变速器，被构造为将来自发动机的动力传递到输出轴，变速器具有变速器壳体和阀体，变速器壳体被构造为容纳第一流体，阀体被构造为通过按照不同的压力将第一流体分配到控制元件而调节发动机速度与输出轴速度之比；动力输出单元(PTU)，安装到变速器，PTU具有PTU壳体和分离离合器，PTU壳体被构造为容纳第二流体，分离离合器被构造为在输出轴和传动轴之间选择性地建立速度比；辅助致动器，被构造为利用第一流体致动分离离合器。
[0009]根据本发明的一个实施例，变速器还包括差速器，差速器被构造为将输出轴约束为以第一轮轴的速度和第二轮轴的速度之间的中间速度旋转。
[0010]根据本发明的一个实施例，第一轮轴和第二轮轴以及输出轴基本上同轴。
[0011]根据本发明的一个实施例，致动器包括:活塞，被构造为在腔室中滑动；管子，被构造为传输来自阀体的加压流体；电磁控制阀，被构造为将腔室交替地流体连接到所述管子或变速器壳体的内部。
[0012]根据本发明的另一方面，一种变速器辅助致动器包括:致动器壳体，适于固定到变速器壳体的外表面；活塞，被构造为在致动器壳体中滑动，活塞和致动器壳体限定腔室，活塞适于致动变速器壳体外部的离合器；电磁控制阀，被构造为将腔室交替地流体连接到压力源或变速器壳体的内部。
[0013]根据本发明的一个实施例，压力源包括被构造为传输来自变速器阀体的加压流体的管子。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述管子位于变速器壳体的外部。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述管子位于变速器壳体的内部。
[0016]根据本发明的一个实施例，活塞适于通过推动被支撑在动力输出单元中的套筒而致动离合器，动力输出单元适于固定到变速器。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是车辆动力传动系的示意图。
[0018]图2是PTU分离离合器的截面图。
[0019]图3是适合与图2的PTU分离离合器一起使用的液压致动机构的第一部分的截面图。
[0020]图4是图3的液压致动机构的第二部分的截面图。
[0021]图5是适于结合液压致动机构使用的变速器壳体与泵体总成的剖视端视图。
【具体实施方式】
[0022]在此描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，并且其它的实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按照比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它的附图中示出的特征结合，以产生没有被明确地示出或描述的实施例。示出的特征的结合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型会被期望用于特定的应用或实施方式。
[0023]图1示意性地示出了基于FWD的AWD车辆。横向安装的发动机10和驱动桥12通过前差速器16驱动前轮14。前差速器将近似相等的扭矩从变速器输出轴22传递到每个前轮，同时在车辆转弯时允许有微小速度差。具体地，输出轴22以左轮轴的速度和右轮轴的速度之间的中间速度旋转。为了也驱动后轮，动力输出单元(PTU) 18被安装到驱动桥，以驱动纵向传动轴20。PTU输入轴31结合到变速器输出轴22。当分离离合器32接合时，锥齿轮34可驱动地连接到PTU输入轴31。锥齿轮34与锥齿轮35啮合，以将旋转轴线改变大约90度。然后，传动轴通过具有后差速器28的后驱动单元(RDU) 26驱动后轮24。RDU包括当检测或预期到前轮上的牵引力损失时将传动轴选择性地结合到后差速器并在其它条件下将传动轴与后差速器分离的主动控制离合器30。
[0024]尽管当RDU离合器接合时AWD系统仅将动力传递到后轮，但是每当分离离合器32接合时，包括传动轴的许多组件都以与车辆速度成比例的速度旋转。这些组件的旋转导致寄生阻力，这种寄生阻力增加了发动机上的负载以及燃料消耗。在车辆速度较高时，寄生损失的影响往往更严重。如果在不需要增强牵引力期间断开一些组件，那么可减少这种寄生阻力的不利影响。使分离离合器32分离允许这些组件停止旋转，从而减少燃料消耗。
[0025]在图2中更详细地示出了分离离合器32。尽管分离离合器是轴对称的，但是为了方便，附图的上半部分示出了离合器处于分离位置，而下半部分示出了离合器处于接合位置。第一组犬齿(dog tooth) 36固定到PTU输入轴31。第二组犬齿38通过花键连接以随锥齿轮34旋转，但允许第二组犬齿38沿轴向滑动。接合弹簧40沿轴向推动犬齿38与犬齿36接合，以将PTU输入轴31结合到锥齿轮34，如图2的底部所示。套筒42相对于RDU锥齿轮34沿轴向滑动。如图2的顶部所示，当套筒42向右滑动时，套筒42推动犬齿38与犬齿36分尚，从而使PTU输入轴31与锥齿轮34分尚。
[0026]图3示出了用于分离离合器32的致动机构。分离离合器32包含在PTU壳体44中，PTU壳体44在车辆装配期间被固定到驱动桥壳体46。活塞壳体48固定到驱动桥壳体46的外部。当加压流体进入腔室50中时，分离活塞52被迫向右。分离拨叉54由PTU壳体44支撑，以相对于驱动桥12和PTU 18轴向滑动。随着分离活塞52向右运动，分离活塞52迫使分离拨叉54向右滑动。进而，分离拨叉54向右推动套筒42而使离合器32分离。尽管套筒42随锥齿轮34旋转而分离拨叉54不旋转，但是相对速度和力的任意组合是短暂的。一旦犬齿式离合器分离，传动轴上的阻力便使得锥齿轮停止旋转。当腔室50中的流体压力减轻时，复位弹簧56向左推动分离拨叉54和分离活塞52。接合弹簧40向左推动套筒42。在可选实施例中，去除弹簧56，接合弹簧40向左推动套筒42、分离拨叉54和分离活塞52。在另一可选实施例中，变速器壳体46和分离活塞52之间的弹簧向左推动分离活塞52。RDU离合器30可被用于在PTU输入轴31和锥齿轮34企图接合之前使PTU输入轴31和锥齿轮34的速度同步。
[0027]许多自动驱动桥利用加压流体接合各种离合器和制动器以建立各种齿轮比。因此，这样的驱动桥已经具有加压流体源。将分离离合器的致动器与驱动桥集成消除了提供独立的流体压力源的必要性。如图4所示，被安装到驱动桥壳体46的外部的电磁阀58调节腔室50的压力。管子60将加压流体从驱动桥阀体输送到电磁阀58。当电流供应到电磁阀58时，管子60通过管子62流体连接到腔室50。当电流未供应到电磁阀58时，腔室50流体连接到排放管64，使得流体排放到驱动桥壳体46的内部。可选地，电磁阀可被构造为当供应电流时将腔室50连接到排放管64，并且当未供应电流时将腔室50连接到压力供应管60。
[0028]在可选实施例中，流体可通过内部通道进入电磁阀58，也就是说，管子60可位于驱动桥壳体46的内部。图5示出了变速器壳体46的端部剖视图。齿轮箱输入轴70从变矩器壳体72穿过变速器壳体46。PTU输入轴31和乘客侧半轴在74处穿过变速器壳体46。泵壳体76可通过螺栓固定到变速器壳体的内部。被封装在泵壳体76中的泵78将加压流体提供到可与泵壳体部分地或完全地集成的变速器阀体。泵壳体的延伸部80与电磁阀58相对。加压流体可通过延伸部80从泵78出来，然后通过变速器壳体46中的钻孔到达电磁阀58。
[0029]如上所述的驱动桥和PTU之间的机械接口为制造、测试和装配提供了优势。被驱动桥使用的用于致动和润滑的流体独立于在PTU中使用的用于润滑的流体。驱动桥和PTU可以就在被安装到车辆中之前被分别制造和测试并通过螺栓被固定在一起。
[0030]虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被结合，以形成本发明可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。这样，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。
【权利要求】
1.一种驱动桥，包括: 齿轮箱，被构造为按照速度比将动力从输入轴传递到输出轴； 壳体，被构造为支撑齿轮箱并容纳一定量的流体； 辅助致动器，适于使在壳体之外被支撑的套筒运动； 阀体，被构造为将流体分配到齿轮箱控制元件以改变速度比，并被构造为将流体分配到辅助致动器。
2.根据权利要求1所述的驱动桥，还包括:差速器，由壳体支撑并被构造为将输出轴约束为以第一轮轴的速度和第二轮轴的速度之间的中间速度旋转，第一轮轴和第二轮轴以及输出轴被支撑为围绕轮轴轴线旋转。
3.根据权利要求2所述的驱动桥，其中，套筒被构造为平行于轮轴轴线运动。
4.根据权利要求1所述的驱动桥，其中，所述致动器包括: 致动器壳体，固定到驱动桥的壳体并具有腔室； 活塞，被构造为响应于腔室内的流体的压力而相对于致动器壳体滑动。
5.根据权利要求4所述的驱动桥，其中，所述致动器还包括: 管子，被构造为传输来自阀体的流体； 电磁控制阀，被构造为将腔室交替地流体连接到所述管子或驱动桥的壳体的内部。
6.根据权利要求5所述的驱动桥，其中，所述管子位于驱动桥的壳体的外部。
7.根据权利要求5所述的驱动桥，其中，所述管子位于驱动桥的壳体的内部。
【文档编号】B60K17/28GK104340057SQ201410364794
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】安德里亚斯·E·帕瑞克斯, 马修·大卫·哈蒙德, 劳伦斯·安德鲁·多伊奇, 史蒂文·阿那托勒·福莱特 申请人:福特全球技术公司