模块化致动的马达驱动变速箱的制作方法
【专利说明】模块化致动的马达驱动变速箱发明领域
[0001]本发明涉及一种变速器和离合器或制动器的联合控制机构，特别是一种利用摩擦或互锁件固定和释放两轴之间或滑轮与轴之间或其他主动件和从动件之间的驱动连续性的动力传输装置，包括使动力传输装置转换到某种状态中或从某种状态中转换出来的致动装置，动力传输装置在该状态中提供主动件和从动件之间的驱动连续性。
【背景技术】
[0002]变速箱在车辆动力传动系应用中用于选择性地将驱动力矩从动力系传递给四轮驱动或双轮驱动车辆的车轮。变速箱之前已经在美国专利号7，650，808 ;美国专利号6，945，375 ;美国专利号6，814，682 ;美国专利号6，808，053 ;美国专利号6，780，134 ;美国专利号6，779，641 ;美国专利号5，699，870 ;美国公开申请号2003/0211913 ;美国公开申请号 2003/0224894 ;和美国公开申请号 2008/0129230 中公开。7，650，808 ；U.S.6，945，375 ；U.S.6，814，682 ；U.S.6，808，053 ；U.S.6，780，134 ；U.S.6，779，641 ；U.S.5，699，870 ；U.S.2003/0211913 ；U.S.2003/0224894 ；2008/0129230.现有变速箱配备有模式变换机构，可对其致动以便在不同的驱动模式之间变换。变速箱可包括档位变换机构，其可由车辆驾驶员选择性地致动以接合减速齿轮组，以便在高速档驱动模式和低速档驱动模式之间变换。在现有变速箱中，档位变换机构和离合器总成由单独的动力操纵致动器单独控制。一些现有的变速箱包括单一动力操纵致动器，该致动器是可操作的用以协调档位变换机构和离合器总成的致动。尽管配备有协调致动系统的变速箱已经在商业上取得成功，但仍然需要开发更具能源效率且经济上对于生产更可行的备选致动系统。一些制造商使用单一发动机执行两种功能，同时依赖于过多的附加离轴部件来实现此任务。具体地，蜗轮驱动、凸轮、筒形凸轮、齿轮减速器、换挡轴、档位叉等用于引起离合器和档位变换总成的致动，导致变速箱很复杂。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的限制，模块化致动的马达驱动变速箱使用简化的致动装置来致动沿主轴线彼此相邻设置的档位变换总成和离合器总成。公开的变速箱使用离轴电动机执行离合器致动和档位变换功能。公开的变速箱使用简化的离轴齿轮系使与离合器和档位致动轴同心安装的致动齿轮旋转。档位功能是由绕致动齿轮可旋转的筒形凸轮来执行的。换挡叉可响应与筒形凸轮可旋转凸轮面的交互来轴向行进，以便在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间变换。在凸轮面的两端，周向延伸的凸轮面部分界定出停歇周期，在该周期内，档位变换总成保持在低速档驱动模式和高速档驱动模式中的一种，而离合器在接合位置和脱离位置之间操作。当换挡叉在一个停歇周期内行进时，离合器致动凸轮可以响应致动齿轮的旋转而旋转，使离合器向接合位置轴向移动以接合离合器。当换挡叉开始在两个停歇周期之间行进以便在低速档驱动操作模式和高速档驱动操作模式之间变换操作模式，致动齿轮可反向旋转，且离合器复位弹簧可以轴向地收缩离合器致动凸轮以脱离离合器总成。当换挡叉到达凸轮面的对端并进入另一个停歇周期时，离合器致动凸轮可以响应致动齿轮的旋转而旋转，使离合器向接合位置轴向移动以重新接合离合器。公开的变速箱是对现有产品的改进，因为致动齿轮以较高效率部分旋转且变速箱使用很少的部件影响现有变速箱中提供的相同的致动功能。
[0004]机动车辆的变速箱可包括具有主旋转轴线的输入轴、第一输出轴、第二输出轴及位于第一输出轴和第二输出轴之间的动力传输装置。变速箱可包括连接在输入轴和第一输出轴之间用以在低速档驱动操作模式和高速档驱动操作模式之间变换的档位变换总成，以及连接到动力传输装置上、在接合位置和脱离位置之间可移动、用以传递到某种状态中及从该状态中传递出来的正常脱离离合器总成，所述状态产生在第一输出轴和第二输出轴之间传递驱动力矩的驱动连续性。变速箱可包括在收缩位置和扩展位置之间可移动且可与离合器总成接合以便在扩展位置时接合离合器总成的一种离合器致动器，及可反向旋转预定的移动角度弧以便在收缩位置和扩展位置之间操作离合器致动器以在接合位置和脱离位置之间致动离合器总成的一种致动齿轮。可反向旋转的致动齿轮还可在离合器总成处于脱离位置时在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间变换档位变换总成。
[0005]变速箱可包括具有主旋转轴线的输入轴、相对于输入轴同轴对准且围绕该主轴线可旋转的第一输出轴、可围绕副轴线平行于主轴线旋转的第二输出轴、相对于主轴线同轴定位的档位变换总成、与档位变换总成同轴定位且与其轴向相邻的离合器总成、相对于主轴线同轴安装且轴向插入档位变换总成和离合器总成之间的致动齿轮、响应致动齿轮的旋转而旋转的离合器致动齿轮、以及相对于主轴线离轴设置用以驱动该致动齿轮旋转的可换向的电动机。档位变换总成可在输入轴与第一输出轴之间可操作地连接，并且可在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间轴向变换。档位变换总成可包括内部档位套筒，可沿第一轴向位置和第二轴向位置之间的第一输出轴可操作地驱动进行轴向移动。档位变换总成可包括与内部档位可操作地接合的差速器总成，用于在输入轴和输出轴之间提供驱动比。差速器总成可包括行星齿轮总成，其包括多个受行星齿轮架支撑的行星齿轮用于在环形齿轮与输入轴所驱动的太阳齿轮之间嗤合。第一输出轴可由行星齿轮架和太阳齿轮中的一个选择性地驱动，取决于内部档位套筒的轴向位置，响应于档位变换总成的致动。离合器总成可操作地连接到动力传输装置上以在脱离位置和接合位置之间轴向移动用以传递到某种状态中及从该状态中传递出来，所述状态产生在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间传递驱动力矩的驱动连续性。致动齿轮可相对于主轴线旋转至少一个预定的角度弧以便致动离合器总成，并在离合器总成处于脱离位置时在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间变换所述档位变换总成。可在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间变换档位变换总成之前和之后致动离合器总成。离合器致动凸轮可向离合器总成轴向移动以接合离合器总成。
[0006]可提供一种组装变速箱的方法，其中所述变速箱可连接在具有主旋转轴线的输入轴、第一输出轴、第二输出轴及位于第一输出轴和第二输出轴之间的动力传输装置上。所述方法可包括提供连接到输入轴上的档位变换总成，定位离合器致动器凸轮使其与档位变换总成同轴且与其轴向相邻，以及连接被轴向插入档位变换总成和离合器致动器之间的致动齿轮(48)以进行反向旋转，以便响应于致动齿轮的旋转来驱动离合器致动凸轮旋转。档位变换总成可在输入轴与第一输出轴之间连接以便在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间轴向变换。离合器总成可连接到动力传输装置上以在接合位置和脱离位置之间轴向移动用以传递到某种状态中及从该状态中传递出来，所述状态产生在所述第一输出轴和所述第二输出轴之间传递驱动力矩的驱动连续性。致动齿轮可旋转以便在低速档驱动模式和高速档驱动模式之间变换档位变换总成并在扩展位置和收缩位置之间致动离合器致动凸轮以便在接合位置和脱离位置之间驱动离合器总成。可在低速档驱动操作模式和高速档驱动操作模式之间变换档位变换总成之前和之后致动离合器总成。离合器致动凸轮可向离合器总成轴向移动以接合离合器总成。
[0007]当结合附图阅读为实践本发明所预期的最佳方式的下列描述时，本发明的其他应用对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
【附图说明】
[0008]此处的描述参考附图，其中在多个视图中，相似的参考数字指相似的零件，并且其中:
[0009]图1是配备有模块化致动的马达驱动变速箱的四轮驱动车辆的示意图；
[0010]图2是模块化致动的马达驱动变速箱的剖视图；
[0011]图3是用于图2中变速箱的档位变换总成和离合器总成的模块化致动装置的剖视图；
[0012]图4是图3中模块化致动装置的透视图；
[0013]图5是示出驱动模块化致动装置致动齿轮的可换向电动机及齿轮系的图3中模块化致动装置的透视图；
[0014]图6是图3中模块化致动装置的分解图；以及
[0015]图7是变速箱离合器总成的离合器致动器的分解详图，其示出静态的止动器部分和可旋转的离合器致动凸轮部分，每个部分具有细长的弓形凹槽，该凹槽具有在外端逐渐变细到浅层深度的较深中心部，用以容纳在彼此正对的凹槽表面之间插入的滚动构件。
【具体实施方式】
[0016]现在参照图1，车辆14可包括内燃机24和动力传输装置22，用以产生驱动力矩并传递给前动力传动系26和后动力传动系27。车辆14可进一步包括从内燃机24和动力传输装置22向前动力传动系26和后动力传动系27传输驱动力矩的变速箱30。前动力传动系26可包括连接在前轴总成15远侧相对端上的一对前轮28，包括可耦接在前驱动轴18上的前差速器17。前动力传动系18的对端可耦接到变速箱30的第一输出轴36上。第一输出轴36可驱动前驱动轴18，前差速器17可通过前轴总成15向该对前轮28传递驱动能。后动力传动系27可包括连接在后轴总成16远侧相对端上的一对后轮29，包括可親接在后驱动轴20上的后差速器19。后驱动轴20的对端可耦接到变速箱30的第二输出轴38上。变速箱30可向第二输出轴38提供输出动力，为后驱动轴20提供旋转能。该旋转能可通过后差速器19和后轴总成16传递给该对后轮29。可响应从一个或多个车辆传感器23和/或模式选择机构25中接收的信号通过可