专利名称：具有电磁同步器和制动装置的分动器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于机动车分动器(transfer case)的电磁同步和制动装置，而更具体地说，涉及用于具有一桥间差速器的机动车分动器输入和次级输出的一种电磁同步器和制动装置。
背景技术：
许多装备有四轮驱动的四轮驱动机动车和运动型多功能车或轻型载货机动车都利用一个分动器，所述分动器耦合到传动装置的输出上，以便把驱动转矩分配到机动车的前和后桥上。这比分动器包括许多不同的机构装置，上述不同的机械装置特点之一是提供一种减步速度(低齿轮)驱动方式，桥间差速器及一个桥间离合器的手动或自动接合，上述桥间离合器选择性地减小传动轴速度差或者可靠地驱动前和后传动轴二者。
关于检测车轮速度差并接合桥间离合器来减小这种速度差的系统已经作了相当多的研究开发。例如，在共同拥有的美国专利No.5,407,024中公开了一种自动接合系统。
除了针对增加这种驱动系统的灵活性和运行的开发研究之外，是针对在所有工作状态下机动车驱动系统都提供平衡、无声和感觉不到运行的开发研究。
最近已经过了详细研究的一种状况是当车辆驱动系统突然将状态从驱动或加速改变到滑行时，产生的沉闷金属声或形实转换程序。在这种改变期间，各驱动系统元件中旋转间隙的方向相反，并且积累的松弛或空隙的变动经常产生一种沉闷金属声或形实转换程序。在严重情况下，一种轻微的脉动或摇摆都传送给车身和车上乘客。本发明针对解决这个问题。
发明内容
机动车分动器包括一个桥间差速器，所述桥间差速器由一个输入轴及一个电磁同步器和制动装置驱动，上述电磁同步器和制动装置用于同步和制动输入和次级输出轴的旋转。一个电磁线圈围绕输入轴安装在分动器内，并被一具可自由旋转的转子包围。一个圆形电枢邻近上述转子和电磁线圈耦合到一个链条驱动的链轮上。链条驱动的链轮由桥间差速器的次级输出驱动，上述桥间差速器的另一个输出驱动初级分动器输出。电磁线圈通过电力图同步和制动输入轴和链条驱动的链轮及次级驱动系统的旋转，并使驱动系统中的松弛或空隙保持处于恒定的状态，以便消除噪音和驱动系统瞬变。
本发明的目的是提供一种分动器，所述分动器具有一个电磁同步器和制动装置。
本发明的另一个目的是提供一种分动器，所述分动器具有一个用于同步和制动输入和次级输出运动的电磁同步器和制动装置。
本发明还有另一个目的是提供一种电磁线圈，所述电磁线圈围绕一个分动器的输入轴设置，用于同步和制动输入和一个链条驱动的链轮的旋转。
本发明还有另一个目的是提供一个在一分动器次级输出上的电磁同步器和制动装置，所述电磁同步器和制动装置消除了涉及驱动系统松弛或空隙相反的一种状态的噪音和驱动系统瞬变。
本发明的另一些目的和优点，通过参照下面优选实施例和附图的说明将变得显而易见，其中同样的标号表示相同的成分、元件或部件。
图1是一个机动车传动系的示意图，所述传动系具有一个包括本发明的分动器；图2是包括本发明的一个机动车分动器的全剖视图；及图3是包括本发明的一个机动车分动器的放大局部视图。
具体实施例方式
现在参见图1，一种利用本发明的四轮车辆传动系示意示出，并用标号10表示。四轮车辆传动系10包括一个原动机12如一个内燃机，上述原动机12具有一个输出，所述输出耦合到一个传动装置14上并直接驱动该传动装置14。传动装置14的输出直接驱动一个分动器组件16，所述分动器组件16将驱动功率提供给一个初级或后驱动的驱动系统20，上述驱动系统20包括一个初级或后传动轴22，一个初级或后差速器24，一对传动的初级或后车桥26，及相应的一对初级或后轮胎和车轮组件28。
分动器组件16还选择性地将驱动功率提供给一个次序或前驱动系统30，上述驱动系统30包括一个次级或前传动轴32，一个次级或前差速器34，一对传动的次级或前车桥36，及相应的一对次级或前轮胎和车轮组件38。前轮胎和车轮组件38可以直接耦合到前车轿36的其中相应一个上，或者如果希望的话，一对手动或遥控式可起动的锁止式轮毂42可以操作式设置在各前车桥36和其中相应的一个轮胎和车轮组件38之间，以便选择地连接上述车轮和轮胎组件。最后，初级驱动系统20和次级驱动系统30二者可以包括合适和适当设置的万向节44，上述万向节44按常规方式起作用，以便在各种轴和元件之间提供静态和动态偏移和对不准。
与每个后轮胎和车轮组件28成检测关系设置的一个车轮速度传感器48。优选的是，车轮速度传感器48可以是在例如一种防抱死制动系统(ABS)或其它车辆控制或牵引加强系统(未示出)情况下所用相同的传感器。可供选择地，可以利用为检测初级或后传动轴22旋转而设置的单个传感器。从传感器48发出的信号用线路52提供给一个微处理器56。同样，与各前轮胎和车轮组件38成检测关系设置的是相应车辆速度的传感器58，上述车轮速度传感器58将信号用线路62提供给微处理器62。再次，各传感器58可以是一种防抱死制动系统或其它车辆牵引加强系统(未图示)的一部分，或者与上述防抱死制动系统或者其它车辆牵引加强系统共用。还可以包括一个节气门位置传感器64如一个电位器或其它装置，上述节气门位置传感器64用线路66将一个具有良好分辨率的位置比例信号提供给微处理器56。
现在参见图2，分动器组件16包括一个多部件的铸造金属壳体70，所述壳体70具有多个并且不同的开口，孔隙，埋头孔，凸缘，槽和平表面，用于安放分动箱组件16的轴承，垫片，密封件及各种固定式和旋转的元件，正如将很容易理解的。那些元件的其中之一是一个输入轴72，上述输入轴72具有多个内孔花键或内齿轮齿74，所述内孔花键或齿轮齿74安放图1所示传动装置14的一个互补式花键式输出轴(未示出)。靠近各花键或齿轮齿74的输入轴72端部用一个减摩轴承如一个滚珠轴承组件76支承。一个油封78在输入轴72和铸造金属壳体70之间提供一种合适的不透流体的密封。与各内孔花键或齿轮齿74相对的输入轴变窄，以便一个较小直径的区域82被轴颈轴承84环绕，上述轴颈轴承84本身又安装在一个初级输出轴90的埋头孔86内。初级输出轴90本身又自由旋转式支承在一个滚珠轴承组件92上。设置在初级输出轴90和壳体70之间的一个油封94在它们之间提供一种合适的不透流体的密封。
现在参见图2和3，分动器16包括一个桥间差速器组件100。桥间差速器组件100包括一个托架102，所述托架102围绕输入轴72同心式设置。托架102通过一组中心轴向上设置的内或内孔花键或齿轮齿104直接耦合到输入轴72上，上述内或内孔花键或齿轮齿104与在输入轴72上形成的互补成形的凸形花键或齿轮齿106配合。托架102支承多个法兰盘轴110，上述多个法兰盘轴110刚性固定到托架102上。每个法兰盘轴110都支承一个阶梯式行星齿轮112，所述行星齿轮112安放在一个减少摩擦的元件如一个轴颈轴承114或一个滚柱轴承组件上。每个阶梯式行星齿轮112都限定一个较小直径的齿轮116，所述齿轮116具有若干齿轮齿118，上述齿轮齿118与一个圆周式偏置的直行星齿轮120啮合。各行星齿轮120被支承，用于在相应的法兰盘轴122上旋转，其中之一在图3中示出。直行星齿轮120处于与在一初级输出驱动套圈130上形成的凸形或外齿轮齿126恒定啮合。初级输出驱动套圈130包括若干内或内孔花键或齿轮齿132，上述若干内或内孔花键或齿轮齿132与初级输出轴90上互补成形的凸形花键或齿轮齿134配合。一个平的，优选的是减摩垫片136减少摩擦，并保持托架102，初级输出驱动套圈130和初级输出轴90之间轴向分离。
每个阶梯式行星齿轮112的较大直径部分142包括若干齿轮齿144。各齿轮齿144与一次级输出驱动套圈150上的凸形或外齿轮齿146啮合。次级输出驱动套圈150自由旋转式支承在一个轴颈轴承152上，上述轴颈轴承152同心式绕输入轴72设置。次级输出驱动套圈150包括一个轴向环形延伸部分154，所述轴向环形延伸部分154具有若干内或内孔花键或齿轮齿156，上述内或内孔花键或齿轮齿156与一链条驱动的链轮160上形成的若干凸形或外花键或齿轮齿158互补和啮合。链条驱动的链轮160也绕输入轴72自由旋转式支承在一个轴颈轴承162上。链条驱动的链轮160包括若干外部链条驱动齿164，所述若干外部链条驱动齿164接合一个驱动链条166。
如图2中所示，驱动链条166绕一从动链轮170上的若干齿168延伸并接合上述齿168。从动链轮170用任何合适的方法如相互接合的花键，焊接，驱动销或一种干涉配合固定，或者可以与一个次级输出轴172整体式形成。次级输出轴172自由旋转式支承在一对减摩轴承如两个滚珠轴承组件174上。靠近滚珠轴承组件174的一个油封176在次级输出轴172和分动器壳体70之间提供一种不透流体的密封。为了帮助将次级输出轴172耦合到第二驱动系统30的有关元件上，如图1中所示，可以将一个法兰178用任何合适的方法固定到次级输出轴172上。
现在参见图3，分动器组件16还包括一个电磁同步器和制动装置组件180。电磁同步器和制动装置组件180包括一个驱动套圈182，所述驱动套圈182在输入轴72上自由旋转式设置在一个同轴式设置的轴颈轴承184上。驱动套圈182包括一个轴向上延伸的环形部分186，所述环形部分186具有若干凸形花键式齿轮齿188，上述若干凸形花键式齿轮齿188啮合在链条驱动的链轮160中形成的互补式成形的若干内孔花键或齿轮齿192。因此，驱动套圈182与链条驱动的链轮160一致旋转。一个平垫片194与输入轴72上的一个阶梯196协同操作，以便限定链条驱动的链轮160在一个方向上的轴向行进范围。驱动套圈182包括在它周边上的若干凸形或外花键或齿轮齿198，所述若干凸形或外花键或齿轮齿198啮合并驱动一个环形板或电枢200，上述环形板式电枢200具有互补式成形的若干内或内孔花键或齿轮齿202。电枢200包括多个弧形、不连续、圆周式对准的香蕉型槽204。直接在轴向上邻近电枢的是一个转子210。转子横截面是U形，并包括一个面向电枢200的区域，上述电枢200限定两组不连续的、弧形、圆周上对准的香蕉型槽212，上述两组香蕉型槽212具有不同的直径。优选的是，在转子210中两排香蕉型槽212的平均直径大约等于电枢200中一排香蕉型槽204的直径。香蕉型槽204和212起磁通量集中器的作用，以便增加电枢200和转子210之间的磁引力。转子210安装和固定到一个转子套圈214上，所述转子套圈214具有若干内或内孔花键或齿轮齿216，上述若干内或内孔花键或齿轮齿216与输入轴72上形成的若干互补式成形的外或凸形花键218配合。因此，转子210和转子套圈214与输入轴72一致旋转。
设置在转子210内部之内的是一个线圈壳222，所述线圈壳222安装到分动器壳体70内的一个内部支架224上，并用若干合适的紧固件如多个螺栓226和螺母228固定于所述内部支架224上。在线圈壳222内是一个电磁线圈230，所述电磁线圈230通过一个或多个导线电缆232提供电能。
在运行时，按照本发明所述的电磁同步器和制动装置组件180，通过减小或消除瞬变和噪音(一种沉闷的金属声或形实转换程序)改善车辆运行的无噪声和平稳度，上述瞬变或噪音可能由车辆传动系各元件内的旋转间隙方向颠倒时从加速到滑行或者反之亦然的比较急剧变化产生。因此，当节气门位置传感器64或者从轮速传感器48和58发出的一个经过合适调节和加和的信号指示一种事件，所述事件由于从加速到滑行或者反之亦然的状态变化而造成初级驱动系统20和次级驱动系统30变化时，微处理器56按照内部软件或子程序，产生一个优选的是调制电信号，上述调制电信号通过电缆232供给到电磁线圈230上。这种调制可以通过一种脉冲宽度调制(PWM)电控制或者通过任何其它系统实现，上述任何其它系统提供调制或比例控制供给电磁线圈230的电信号强度或电平。
电磁线圈230通电产生电磁通量，所述电磁通量将电枢200推向转子210，因而在它们之间产生摩擦和摩擦耦合。因为电枢200耦合到次级驱动系统30的链条驱动的链轮160上，并且转子210用花键配合到输入轴72上，所以电磁同步器组件180的各元件力图使输入轴72和链条驱动的链轮二者的速度同步。
此外，应该理解，因为电磁线圈230和线圈壳222是固定的，所以电磁线圈230的通电也产生牵引，所述牵引力图减慢或制动转子210和输入轴72的旋转速度，并且，通过转子210和电枢200之间的摩擦耦合，还制动链条驱动的链轮160和次级驱动系统30。由电磁同步器和制动装置组件180所产生的制动作用或牵引比较轻微，然而，随着耦合和这种制动，它提供的与机动车传动系10运转时存在于分动器组件16、初级驱动系统20和次级驱动系统30中的能量和转矩相比是小的。然而，它足以保持旋转间隙的方向。因此与从加速到滑行或者反之亦然运转状态变化有关的一种瞬变在传动系10中不产生沉决的金属声、形实转换程序或脉动。
当车辆经受从加速到滑行或者反之亦然的变化时，电磁线圈230通电帮助保持旋转间隙的方向，并使这些间隙能逐渐变化而不是快速变化，并因此减步或消除产生噪音的瞬变，所述瞬变可能另外伴随在机动车传动系10的各元件内旋转间隙方向的这种变化。
上述公开是发明人为实施本发明所创造的最佳方式。然而，很显然，对分动器同步器和离合器及制动装置技术的技术人员来说，包括各种改进和变动的装置是显而易见的。因为上述公开打算使有关技术的技术人员能实施本发明，所以不应把它看作是限制，而应看作是包括这些上述明显的变动，并且只受下面权利要求的范围和精神限制。
权利要求
1.一种机动车分动器(16)，以组合方式，包括，一个输入轴(72)；一个初级输出轴(90)；一个链条驱动的链轮(160)，所述链条驱动的链轮绕上述输入轴设置；一个次级输出(172)，所述次级输出(172)具有一个从动链轮(170)；一个链条(166)，所述链条接合上述链轮；一个桥间差速器(100)，所述桥间差速器(100)具有一个输入(102)、一个第一输出(130)和一个第二输出(150)，上述输入(102)由上述输入轴驱动，上述第一输出(130)耦合到上述初级输出轴上，及上述第二输出(150)耦合到上述链条驱动的链轮上；一个电枢(200)，上述电枢(200)连接到上述链条驱动的链轮上；一个转子(210)，所述转子(210)邻近上述电枢设置并耦合到上述输入轴上；及一个电磁线圈(230)，所述电磁线圈(230)邻近上述转子设置。
2.如权利要求1所述的机动车分动器，其中上述输入轴(72)适合于用一传动装置(14)的输出驱动。
3.如权利要求1所述的机动车分动器，还包括一个壳体(70)，所述壳体(70)适合于旋转式接纳上述轴(72，90，172)。
4.如权利要求1所述的机动车分动器，其中上述电枢(200)是一块圆板，和上述转子(210)横截面是U形并部分地包围上述电磁线圈(230)。
5.如权利要求1所述的机动车分动器，其中上述电磁线圈(230)由一个微处理器(56)的输出驱动。
6.如权利要求1所述的机动车分动器，还包括一个微处理器(56)和一个节气门位置传感器(64)，上述微处理器(56)具有一个驱动上述电磁线圈(230)的输出，而上述节气门位置传感器(64)向上述微处理器(56)提供一个信号。
7.如权利要求1所述的机动车分动器，其中上述电枢(200)和上述转子(210)限定多个不连续的弧形槽(204，212)。
8.一种分动器(16)，具有一个电磁牵引组件，以组合方式，包括一个输入轴(72)；一个初级输出轴(90)；一个次级输出轴(172)；一个桥间差速器(100)，所述桥间差速器(100)具有一个输入(102)，一个第一输出(130)和一个第二输出(150)，上述输入(102)用上述输入轴驱动，上述第一输出(130)耦合到初级输出轴上，而上述第二输出(150)驱动上述次级输出轴；一个电磁同步器和制动装置组件(180)，所述电磁同步器和制动装置组件(180)具有一个第一构件(200)，一个第二构件(210)和一个电磁线圈(230)，上述第一构件(200)耦合到上述第二输出上，上述第二构件(210)邻近上述第一构件设置，并耦合到上述输入轴上，而上述电磁线圈(230)邻近上述第二构件设置。
9.如权利要求8所述的分动器，还包括一个壳体(70)，所述壳体(70)适合于旋转式接纳上述轴(72，90，172)。
10.如权利要求8所述的分动器，其中上述第一构件(200)是一块板件，和上述第二构件(210)是U形横截面并部分地包围上述电磁线圈(230)。
11.如权利要求8所述的分动器，还包括一个链条驱动的链轮(160)、一个从动链轮(170)和一个链条(160)，所述链条驱动的链轮(160)设置在上述输入轴(72)上并耦合到上述差速器的第二输出(150)上，所述从动链轮(170)耦合到上述第二输出轴(172)，所述链条(160)接合上述链轮。
12.如权利要求8所述的分动器，其中上述第一和第二构件(200，210)是圆形，并限定多个不连续的弧形槽。
13.权利要求8所述的分动器，其中桥间差速器(100)包括行星齿轮(112，120)和一个由上述输入轴(72)驱动的托架(102)。
全文摘要
一种机动车分动器，包括一个桥间差速器和一个电磁同步器和制动装置，上述桥间差速器由一个输入轴驱动，而上述电磁同步和制动装置用于同步和制动输入和次级输出轴的旋转。一个电磁线圈围绕输入轴安装在分动器内，并被一个可自由旋转的转子包围。一个圆形电枢邻近转子和电磁线圈耦合到一个链条驱动的链轮上。链条驱动的链轮由桥间差速器的次级输出驱动，桥间差速器的另一个输出驱动初级分动器输出。电磁线圈通电力图同步和制动输入轴和链条驱动的链轮及次级驱动系统的旋转，并保持驱动系统中松弛或空隙处于一种恒定状态，以便消除噪音和驱动系统瞬变。
文档编号F16D27/112GK1590149SQ20041005793
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月26日 优先权日2003年8月26日
发明者S·P·伍德, D·欧文, J·默特 申请人:博格华纳公司