具有液压断开器的动力输出单元的制作方法

本公开涉及一种具有液压断开器的动力输出单元。

背景技术：

这部分提供与本公开相关的背景信息，所述背景信息并不一定是现有技术。

许多现代机动车辆(诸如跨界车)都可使用基于前轮驱动(FWD)架构的全轮驱动(AWD)传动系。此可选的传动系布置容许将驱动转矩从动力系选择性地和/或自动地传递到初级(即，前)传动系和次级(即，后)传动系，以便提供更好的牵引。此类AWD车辆通常装备有更加复杂的传动系(相对于FWD架构)，除了初级传动系之外，所述传动系必须包括与次级传动系相关联的附加部件，诸如动力输出单元和传动轴。

在致力于最小化与次级传动系中的旋转部件(其由初级传动系驱动或由车轮向后驱动)相关联的传动系损耗，已知并入断开系统，所述断开系统被构造来将例如像后轮或后差速器的次级传动系的部件与次级传动系的剩余部件断开联接。为此，本领域仍然需要发展改进的传动系部件以便供AWD车辆的可断开传动系使用。

技术实现要素：

这部分提供本公开的一般概述，并且不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

在一种形式中，本公开提供一种全轮驱动车辆传动系，其包括外壳组件、输入轴、中间轴、第一轴承和第二轴承、第三轴承、离合器、盆形齿轮、小锥齿轮以及输出轴。外壳组件具有外壳结构和盖。外壳结构限定第一孔，所述第一孔围绕第一轴线设置；以及第二孔，所述第二孔围绕不平行于所述第一轴线的第二轴线设置。盖可移除地安装到所外壳结构并且限定沿第一轴线间隔开的第一轴承安装件和第二轴承安装件。输入轴被构造来联接到差速机构的输入端以便围绕第一轴线共同旋转。中间轴与输入轴同心并且限定沿第一轴线间隔开的第三轴承安装件和第四轴承安装件。第一轴承安装到第一轴承安装件和第三轴承安装件以支撑中间轴，以便围绕第一轴线相对于盖进行旋转。第二轴承安装到第二轴承安装件和第四轴承安装件以支撑中间轴，以便围绕第一轴线相对于盖进行旋转。第一轴承和第二轴承中的每一个被构造来沿第一轴线在相关联方向上传输推力载荷。第三轴承设置在输入轴与中间轴之间并且包括多个圆柱形辊。离合器具有第一离合器构件，所述第一离合器构件联接到输入轴以便随其旋转；以及第二离合器构件，所述第二离合器构件联接到中间轴以便随其旋转。离合器被构造来在输入轴与中间轴之间选择性地传输旋转动力。盆形齿轮安装到中间轴以便随其旋转。小锥齿轮以啮合的方式接合到盆形齿轮并且可围绕第二轴线旋转。输出轴联接到小锥齿轮以便随其旋转。

在另一种形式中，本公开提供一种全轮驱动车辆传动系，其包括外壳组件、输入轴、中间轴、断开机构、盆形齿轮、小锥齿轮、输出轴以及泵。外壳组件具有外壳结构和盖。外壳结构限定第一孔，所述第一孔围绕第一轴线设置；以及第二孔，所述第二孔围绕不平行于所述第一轴线和第一贮槽的第二轴线设置。盖可移除地安装到外壳结构并且限定泵安装件和与所述泵安装件流体连接的储器。储器由盖限定并且垂直地设置在与贮槽不同的水平处。输入轴被构造来联接到差速机构的输入端以便围绕第一轴线共同旋转。中间轴与输入轴同心。断开机构具有离合器和致动器组件。离合器具有第一离合器构件，所述第一离合器构件联接到输入轴以便随其旋转；以及第二离合器构件，所述第二离合器构件联接到中间轴以便随其旋转。离合器被构造来在输入轴与中间轴之间选择性地传输旋转动力。致动器组件具有活塞，所述活塞被构造来使第一离合器构件沿第一轴线在第一位置与第二位置之间平移。盆形齿轮安装到中间轴以便随其旋转。小锥齿轮以啮合的方式接合到盆形齿轮并且可围绕第二轴线旋转。输出轴联接到小锥齿轮以便随其旋转。泵安装到所述泵安装件并且具有与盖中的储器流体连接地联接的入口。泵可选择性地操作用于将加压流体提供给致动器组件的活塞。

另外的应用领域将从本文提供的描述中显而易见。在这个概述中的描述和具体实例仅仅是为了说明，而并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅仅是为了说明所选实施方案而不是所有可能的实现方式，且并不旨在限制本公开的范围。

图1是具有根据本公开的教导构造的动力输出单元的断开AWD传动系的车辆的示意图；

图2是图1中示意性地示出的动力输出单元的透视图；

图3是图2的动力输出单元的分解透视图；

图4是图2中所示的动力输出单元的一部分的透视图，其中外壳组件的一部分未示出以便更好地观察动力输出单元的内部部件；

图5是图2的动力输出单元的沿动力输出单元的输出构件的旋转轴截取的一部分的截面图；

图6是图2的动力输出单元的沿动力输出单元的心轴的旋转轴截取的一部分的截面图；

图7是图2的动力输出单元的一部分的透视图，其描绘邻近外壳组件的端盖的环形齿轮；

图8是图7中所示的动力输出单元的那一部分的侧视图；并且

图9和图10是图2的动力输出单元的一部分的前视图和后视图，其更详细地示出端盖。贯穿附图的若干幅图，对应参考标号指示对应部分。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方案。

参考附图的图1，示例性车辆10被示出为包括动力系12和传动系14，所述传动系14可包括初级传动系16、动力输出单元(PTU)18和次级传动系20。动力系12可包括原动机30(诸如内燃发动机或电动机)和变速器32，所述变速器32可以是任何类型的变速器，诸如手动、自动或无级变速器。原动机30可将旋转动力提供给变速器32，所述变速器32将旋转动力输出到初级传动系16和PTU 18。PTU 18可选择性地操作来将旋转动力传递给次级传动系20。在所提供的特定实例中，次级传动系20包括传动轴40和后桥组件42，所述后桥组件42被构造来接收来自传动轴40的旋转动力并响应地驱动一组车轮44。PTU 18包括可旋转地联接到传动轴40的PTU输出构件108。如下文将更详细地讨论，PTU 18包括断开机构，以便选择性地控制通过PTU 18的动力传输，从而选择性地驱动传动轴40。

初级传动系16可包括第一差速器54和一对半轴56，所述一对半轴56可将第一差速器54的输出端联接到另一组车轮58。除了如本文所述之外，第一差速器54在其构造和操作上可以是常规的，并且因此不需要在本文中显著详细地讨论。简而言之，第一差速器54可包括可由变速器32驱动的差速器壳体60和用于在差速器壳体60与半轴56之间传输旋转动力的装置。通常，旋转动力传输装置是容许半轴56之间的速度和转矩差异的开放式差速齿轮组，而本领域的技术人员将理解，可在替代方案中采用其他类型的旋转动力传输装置，诸如一个或多个离合器或其他类型的差速齿轮组，包括限滑和锁止差速齿轮组。

参考图2和图3，更详细地示出PTU 18。PTU 18可包括外壳组件100、PTU输入构件102、心轴104、环形齿轮106、PTU输出构件108、小齿轮110、以及断开机构112，所述小齿轮110联接到PTU输出构件108以便进行共同旋转。

外壳组件100可包括外壳120、小齿轮安装件122和端盖124。外壳120可被构造来联接到一个结构(未特别示出)，第一差速器54(图1)接收在所述结构中。外壳120可限定空腔130，PTU输入构件102、心轴104、环形齿轮106、小齿轮110和断开机构112的部分可接收在所述空腔中。

参考图2、图3和图5，小齿轮安装件122可具有大体中空的圆柱体部分130和可围绕主体部分130周向地延伸的环形法兰132。主体部分130可被构造来容纳PTU输出构件108以及可支撑PTU输出构件108以便相对于小齿轮安装件122旋转的一对输出轴轴承136。主体部分130可被接收在外壳120中的孔口138中，并且环形法兰132可抵接外壳120上的配合法兰140。螺纹紧固件142可用来将小齿轮安装件122紧固到外壳120，所述螺纹紧固件142可通过环形法兰132上的孔洞进行装配并拧入配合法兰140中的孔洞中。如果需要，垫圈144可用来在小齿轮安装件122与外壳120之间进行密封。在所提供的特定实例中，垫圈144设置在环形法兰132与配合法兰140之间，而本领域的技术人员将理解，其他密封布置是可能的。

参考图3和图6，端盖124可被构造来封闭外壳120的与将第一差速器54(图1)接收在其中的结构相反的端部。端盖124可限定安装法兰150以及相应地第一轴承安装件152和第二轴承安装件154。安装法兰150可抵接外壳120上的对应法兰160并且螺纹紧固件(未特别示出)可通过安装法兰150中的孔洞接收并拧入外壳120上的法兰160中的孔洞中，以便将端盖124固定地联接到外壳120。如果需要，垫圈或密封剂(未示出)可用来在端盖124与外壳120之间进行密封。第一轴承安装件152和第二轴承安装件154可被构造来分别接收可支撑心轴104进行旋转的第一轴承162和第二轴承164。在所提供的实例中，环形壁构件168可设置在第一轴承152与第二轴承154之间。如果需要，一个或多个垫片170可用来使第一轴承162和第二轴承164彼此间隔开，使得它们在端盖124被组装到外壳120时预加载到所需程度。

PTU输入构件102可以是中空轴结构，所述中空轴结构具有花键输入端190、花键输出端192和设置在花键输入端190与花键输出端192之间的轴承安装件194。花键输入端190被构造来配合地接合第一差速器54(图1)的差速器壳体60(图1)的内部花键部分，使得差速器壳体60(图1)的旋转引起PTU输入构件102的对应旋转。轴承安装件194被构造来将一个或多个轴承196接收在其上，所述一个或多个轴承196可支撑PTU输入构件102以便相对于外壳120进行旋转。轴密封件198可接收在外壳120与PTU输入构件102之间。

心轴104可以是中空、一体形成的结构并且可相应地包括第一安装端200、联接部分202、环形齿轮安装件204、以及第三轴承安装件208和第四轴承安装件210。第一安装端200的大小可被设定成接收在PTU输入构件102中。在所提供的实例中，被接合到PTU输入构件102的内表面和第一安装端200的外表面的一对滚针轴承216用来支撑PTU输入构件102，以便在第一安装端200上进行旋转。固定地联接到PTU输入构件102的内表面的轴密封件218被密封地接合到第一安装端200的端部。联接部分202包括多个齿220。任选地，联接部分202可形成为可固定地联接到心轴104的剩余部分的离散部件。环形齿轮安装件204包括从心轴104的中空轴状部分向外延伸的凸缘。第三轴承安装件208和第四轴承安装件210沿心轴104间隔开并且被构造来分别接收第一轴承162和第二轴承164的内轴承座圈。第一轴承162的内轴承座圈可抵接环形齿轮安装件204的后侧。可被构造来接收在第四轴承安装件210中的凹槽中的卡环226可抵接第二轴承164的内轴承座圈。轴密封件228可接收在端盖124中并且可密封地接合第四轴承安装件210。半轴56中的一个可被同轴地接收穿过心轴104并且可被驱动与第一差速器54的输出端中的一个接合。

环形齿轮106可在与第一轴承162的内轴承座圈相反的一侧上联接到环形齿轮安装件204(即，使得环形齿轮安装件204设置在环形齿轮106与第一轴承162之间)。包括螺纹紧固件和焊接的任何期望的装置可用来将环形齿轮106联接到环形齿轮安装件204。小齿轮110(图5)可联接到PTU输出构件108(图5)以便进行共同旋转并且可以啮合的方式接合到环形齿轮106。

参考图3、图4和图6，断开机构112可包括致动器组件250、离合器构件252和动力源254。致动器组件250可大体上类似于在2014年2月20日提交的共同未决的美国临时专利申请号61/942,364中公开的致动器组件，所述临时申请的公开内容以引用方式并入。简而言之，致动器组件250包括分度环260、换档构件262、直线电机264和偏置弹簧266。分度环260和换档构件262可轴向滑动地安装在换档杆268上。换档构件262可以是具有臂270的离合器叉，所述臂270接收在围绕离合器构件252形成的凹槽272(图6)中。直线电机264可具有液压操作的活塞(未具体示出)，所述压操作的活塞可被构造来使输出构件从缩回位置移动到延伸位置中，以便引起分度环260的运动(包括分度环260在换档杆268上的滑动运动)，从而引起换档构件262沿换档杆268的对应轴向滑动运动。偏置弹簧266可用来在与换档杆268的轴线一致的预定方向上偏置换档构件262、分度环260和直线电机264的输出构件。例如，偏置弹簧266可施加使直线电机264的输出构件朝向缩回位置偏置的力。在所提供的特定实例中，直线电机264包括从动力源254接收流体动力的液压缸，所述动力源254包括泵280和电动机282。

离合器构件252可具有多个内齿290(图6)，所述内齿290可滑动地接收PTU输入构件102的花键输出端192的花键齿上。直线电机264可操作来致使致动器组件250使离合器构件252沿花键输出端192的花键齿轴向地移动，使得内齿290与形成在心轴104上的联接部分202的齿220接合。在这种情况下，断开机构112可操作用于在PTU输入构件102与心轴104之间传输旋转动力，使得通过PTU 18(图2)将旋转动力传输到传动轴40(图1)。直线电机264还可操作来容许致动器组件250(即，偏置弹簧266和换档构件262)使离合器构件252移动，使得内齿290与心轴104的联接部分202上的齿220脱离接合。在这种情况下，断开机构112可操作用于禁止在PTU输入构件102与心轴104之间传输旋转动力，使得通过PTU 18(图2)将动力传输到传动轴40(图1)。

参考图2、图3和图4，动力源254可在期望位置(诸如端盖124的外侧)安装到外壳100。

参考图9和图10，端盖124可限定泵安装件300和一个或多个贮槽。在所提供的特定实例中，端盖124限定第一贮槽302和第二贮槽304。泵安装件300的大小可被设定来接收泵280(图3)的期望部分并且可与第一贮槽302和第二贮槽304中的每一个流体连通。在所提供的实例中，第一贮槽302垂直地位于泵安装件300上方并且被构造来(通过重力)将液压流体(即，润滑剂)从第一贮槽302排出到泵安装件300中，而第二贮槽304垂直地位于泵安装件300下方，使得在泵280(图3)的操作期间产生的吸入压力将需要将液压流体从第二贮槽304抽吸到泵安装件300中。参考图2，任意一种或多种类型的流体管道可用来将泵280的输出端联接到致动器组件250的直线电机264，所述流体管道包括外壳组件100内的一个或多个离散管(例如，管310)和/或空腔或纵槽。

参考图7、图8和图10，端盖124可包括第一贮槽壁320、刮刀322和第二贮槽壁324。第一贮槽壁320可限定第一贮槽302的第一侧并且可从环形壁326向外延伸，第一轴承162(图6)的外轴承座圈接收在所述环形壁中。第一贮槽壁320的轮廓被设定成避免与环形齿轮接触并且还容许附着到环形齿轮106的润滑剂在环形齿轮106旋转时绕过第一贮槽壁320。刮刀322可限定第一贮槽302的与第一贮槽壁320相对的一侧。可按照容许刮刀322在环形齿轮106旋转时移除附着到环形齿轮106的润滑剂的一部分的方式将刮刀322的轮廓设定到环形齿轮106。从环形齿轮106刮下的润滑剂被接收在第一贮槽302中并且可通过第一贮槽出口330排出到泵安装件300(图9)中。由于离心力，在环形齿轮106绕过刮刀322之后其上剩余的润滑剂的一部分可在径向向外方向上从环形齿轮106甩出。从环形齿轮106甩出的润滑剂的一部分可碰撞到弧形的第二贮槽壁324上，所述第二贮槽壁324可将所收集的润滑剂引导到第二贮槽304中，使得可通过第二贮槽出口334将所述润滑剂传输到泵安装件300(图9)中。

参考图3，将理解，第一轴承162和第二轴承164的外轴承座圈、第二轴承164的轴承元件、轴密封件228和动力源254可在将端盖124组装到外壳120之间预组装到端盖124。还将理解，PTU输出构件108、小齿轮108、输出轴轴承136和垫圈144可在将小齿轮安装件122组装到外壳120之间组装到小齿轮安装件122。

虽然断开机构112已被示出并描述为具有可接合到心轴104的联接部分202上的齿220的内齿290的环状离合器构件252，但是将理解，断开机构可以多少有点不同的方式构造。例如，离合器构件252可被构造为爪式离合器(未示出)的部分，其中离合器构件252另外具有多个爪式离合器齿(未示出)，所述爪式离合器齿可选择性地接合到轴向地并旋转地固定到心轴104的联接部分202的元件(未示出)上的对应爪式离合器齿(未示出)。

已出于说明和描述目的提供实施方案的以上描述。而非旨在穷举或限制本公开。特定实施方案的单个元件或特征通常不限于所述特定实施方案，而是在适当情况下是可以互换的并且可以用于所选实施方案中，即使没有具体示出或描述。特定实施方案的单个元件或特征也可能以多种方式变化。这些变化不应视为脱离本公开，并且所有这些修改旨在包括在本公开的范围内。