具有在流体压力下操作的扭矩传递设备的车辆传动系的制作方法
【专利摘要】一种车辆传动系，具有扭矩传递设备和用于操作所述扭矩传递设备的流体回路。所述流体回路具有马达、由该马达驱动的泵、致动器和一对阀。所述阀被布置在所述流体回路中以控制所述流体回路内的流体循环，并能够操作使得在不操作所述泵的情况下能够维持所述致动器中的流体压力(即，维持所述扭矩传递设备的接合)。
【专利说明】
具有在流体压力下操作的扭矩传递设备的车辆传动系
技术领域
[0001]本公开涉及一种具有在流体压力下操作的扭矩传递设备的车辆传动系。扭矩传递设备包括具有栗和多个阀的流体回路。阀的操作可被协调来维持扭矩传递设备中的流体压力，使得在不操作栗的情况下使扭矩传递设备接合。
【背景技术】
[0002]本节提供涉及不必是现有技术的本公开的背景信息。
[0003]本领域已知提供一种车辆传动系，其具有扭矩传递设备，该扭矩传递设备的操作通过作用在扭矩传递设备上的流体压力来控制。用于扭矩传递设备的流体压力通常由栗或压缩机产生。已知系统的一个缺点在于，栗或压缩机在需要使扭矩传递设备接合(即，将旋转动力传输通过扭矩传递设备)的整个时间上保持工作。
【发明内容】
【附图说明】
[0004]在此描述的附图的目的仅用于例示所选实施例，而非所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。
[0005]图1是具有根据本公开的教导构造的车辆传动系的示例性车辆的示意图；
[0006]图2是更详细地例示车辆传动系的后部的图1的放大部分；
[0007]图3是根据本公开的教导构造的示例性流体回路的示意图；
[0008]图3A是图3的流体回路的替代部分的不意图；
[0009]图4是根据本公开的教导构造的第一替代流体回路的示意图；
[00?0]图4A是图4的流体回路的替代部分的不意图；
[0011]图5至图7是根据本公开的教导构造的替代流体回路的示意图；
[0012]图8是根据本公开的教导构造的控制器的示意图；以及
[0013]图9和图10是根据本公开的教导的分别用于激活或停用一对电磁操作阀的方法的流程图形式的示意图。
[0014]相应附图标记在附图的若干图中自始至终表示相应部件。
【具体实施方式】
[0015]参考附图的图1，示例性车辆总体上由附图标记10表示，其具有带有扭矩传递设备的传动系，该扭矩传递设备包括根据本公开的教导构造的液压回路。车辆10可具有动力系I 2和传动线或传动系14。动力系I 2可被常规地构造并且可包括动力源I 6和传动器(transmiss1n) 18。动力源16可被配置为提供推进动力，并且可包括例如内燃机和/或电动马达。传动器18可从动力源16接收推进动力，并且可向传动系14输出动力。传动器18可具有多个自动或手动选择的传动比(gear ratiο)。在所提供的特定示例中传动系14是全轮驱动构造，但是本领域的技术人员将理解，本公开的教导可适用于其它传动系构造，包括四轮驱动构造、后轮驱动构造和前轮驱动构造。
[0016]传动系14可包括前桥总成20、动力输出单元(PTU)22，传动轴24和后桥总成26。传动器18的输出部可被联接到前桥总成20的输入部以驱动前桥总成20的输入构件30 WTU22可具有PTU输入构件32和PTU输出构件34，PTU输入构件32可从前桥总成20的输入构件30接收旋转动力，并且PTU输出构件34可将旋转动力传递到传动轴24 ο传动轴24可将PTU输出构件34联接到后桥总成26，使得由PTU22输出的旋转动力由后桥总成26接收。前桥总成20和后桥总成26可以以全时的方式驱动，以分别驱动前车轮36和后车轮38。然而，将理解，传动系14可包括一个或多个离合器以中断通过传动系14的一部分的旋转动力的传递。在所提供的特定示例中，传动系14包括:第一离合器40，其可被配置为中断进入或通过PTU22的旋转动力的传递;第二离合器42，其可被配置为中断进入或通过后桥总成26内的部件的旋转动力的传递。
[0017]前桥总成20、PTU22和第一离合器40的详细讨论与本公开的扭矩传递设备和液压回路无关，因此，在此不需要以详尽的细节来描述，因为这些部件在2013年3月5日递交的名称为“具有一个减速齿轮组的双速断开式传动系”的待审美国专利申请序列号13/785,425中详细描述，其公开内容通过引用合并于此，如同在此详细充分提出。
[0018]参照图2，后桥总成26可包括输入小齿轮400、锥形齿圈402、第二差速总成404、一对第二轴406、第二 (轴断开式)离合器42和液压回路408。输入小齿轮400可被联接到传动轴24的端部以随其旋转。第二锥形齿圈402与输入小齿轮400啮合。第二差速总成404可被配置为接收传递通过第二锥形齿圈402的旋转动力，并可具有差速器壳体410、一对第二输出构件412和用于允许第二输出构件412之间的速度差的装置。在提供的示例中，差速装置包括开放式差速齿轮组416，其中第二输出构件412为侧齿轮。第二轴406的每个可联接到第二输出构件412的相应一个以随其旋转。轴断开式离合器42可被配置为选择性地中断通过第二差速总成404的动力传递。轴断开式离合器42是扭矩传递设备。轴断开式离合器42可以是任何类型的离合器，并且可与第二差速总成404同轴安装。在所提供的特定示例中，轴断开式离合器42包括联接到锥形齿圈402以随其旋转的离合器输入构件420、不可旋转地联接到离合器输入构件420的多个第一摩擦片422、不可旋转地联接到差速器壳体410的离合器输出构件430、不可旋转地联接到离合器输出构件430的多个第二摩擦片432、以及可为液压回路408的元件的致动器434。第一摩擦片422和第二摩擦片432可交错，并且致动器434可被用于压紧第一摩擦片422和第二摩擦片432，以便它们彼此摩擦接合，以使旋转动力可从锥形齿圈402传递通过轴断开式离合器42并传递到差速器壳体410。当致动器434脱离使得旋转动力不传递通过轴断开式离合器42时，后轮38将驱动第二输出构件412，但是轴断开式离合器42阻止旋转动力传递到锥形齿圈412中，这会引起锥形齿圈412相应地旋转。以此方式，车辆10(图1)在前轮驱动模式下的运行将不允许后轮38“反驱动”锥形齿圈402。
[0019]在图3中，液压回路408被示意性例示为包括马达500、栗502、液压储液器504、致动器434、第一流体回路510、第二流体回路512、第三流体回路514、第一阀520和第二阀522。马达500可为任意期望的马达，诸如可由车辆10(图1)的电动系统供电的可逆DC电动马达。栗502可为任意类型的流体栗，诸如可逆盖劳特栗。液压储液器504可被配置为一定量合适的液压流体。致动器434可为单动式液压缸，具有可在中空圆柱形壳体532中移动以促使第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)接合/脱离的活塞530。致动器434可选地包括将活塞530沿预定方向(诸如，沿对应于第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)的脱离的方向)偏置的弹簧(未示出)。第一流体回路510可流体联通地联接液压储液器504和栗502的第一入口 /出口 540。第二流体回路512可流体联通地联接栗502的第二入口/出口 542和致动器434的外壳532的入口 544。第三流体回路514可流体联通地联接致动器434的外壳532的出口 546和液压储液器504。第一阀520可沿第二流体回路512设置在栗502与致动器434之间，而第二阀522可沿第三流体回路514设置在致动器434与液压储液器504之间。出口 546提供从致动器434a到第三流体回路514的流体联通。出口 546还可提供对从致动器434通过第三流体回路514的液压流的限制，当通过入口 544流入的液压流体超过通过出口 546流出的液压流体时允许液压在致动器434中累积。
[0020]第一阀520和第二阀522的操作可在第一操作模式下协调，允许通过第二流体回路512在栗502与致动器434之间以及通过第三流体回路514在致动器434与液压储液器504之间的双向流体联通，在出口 546处具有限制。第一阀520和第二阀522的操作可在第二操作模式下协调，阻止通过第三流体回路514在致动器434与液压储液器504之间的流体联通并允许通过第二流体回路512在栗502与致动器434之间的流体联通。第一阀520和第二阀522的操作可在第三操作模式下协调，阻止通过第三流体回路514在致动器434与液压储液器504之间的流体联通并阻止通过第二流体回路512在栗502与致动器434之间的流体联通。
[0021 ]当栗502被操作以将加压流体提供到致动器434(即，用于压缩第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)，由此使轴断开式离合器42接合)或将流体从致动器434撤回(S卩，用于分离第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)，由此使轴断开式离合器42脱离)时，可采用第一阀520和第二阀522在第一模式下的操作。第一阀520和第二阀522在第二模式下的操作可被采用来对致动器434增加流体压力(S卩，用于压缩第一摩擦片422和第二摩擦片432 (图2 )，由此调节轴断开式离合器42)。第一阀520和第二阀522在第三模式下的操作可被采用来使致动器434中的流体压力维持在期望水平，而没有栗502的相应操作。因此，将理解，当栗502由马达500驱动以将足够的液压(流体压力)提供到致动器434的活塞530以将第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)接合至期望程度时第一阀520和第二阀522可以在第一模式下操作，并且其后第一阀520和第二阀522可以在第二模式下操作，且马达500可被关闭以使栗502不被驱动。
[0022]在所提供的特定示例中，第一阀520为电磁操作的双向双位换向阀，第二阀522为止回阀类型。第一阀520可包括阀体550，阀体550在允许第一阀入口 /出口 552与第二阀入口 /出口 554之间的流体流动的第一位置与抑制第一阀入口 /出口 552与第二阀入口 /出口554之间的流体流动的第二位置之间可移动。第一阀520可包括弹簧556和螺线管558，弹簧556将阀体550偏置到期望位置，诸如第一位置，并且螺线管558可电联接到控制器560并被配置为将力选择性地施加到阀体550上以促使阀体550移动(例如，至第二位置)。第二阀522可为常规止回阀，具有通过液压可相对于阀座572移动的阀元件570。在所提供的特定示例中，当施加在致动器434的液压缸中的活塞530的流体压力大于或等于预定压力时，弹簧(未示出)将阀元件570偏置远离阀座572，以使阀元件570抵靠阀座572闭合。将理解，用于第二阀522的特定阀优选地建立液压回路408中允许空气从致动器434排放的泄放路径。压力传感器590可联接到致动器434以检测被施加在活塞530上的液压缸的外壳532中的流体的压力并响应于此产生信号。控制器560可从压力传感器590接收信号并可响应地控制马达500和第一阀520的操作。
[0023]替代第一阀520’在图3A中示出并可替代图3的第一阀520。第一阀520’可为电磁操作的双向双位换向阀，可包括阀体550 ’，阀体550 ’在允许第一阀入口 /出口 552与第二阀入口 /出口 554之间的流体流动的第一位置与允许从第一阀入口 /出口 552到第二阀入口 /出口554的流体流动但阻止从第二阀入口 /出口 554到第一阀入口 /出口 552的流体流动的第二位置之间可移动。
[0024]在图4中，例示第一替代液压回路408a。致动器434a包括弹簧600，弹簧600偏置活塞530以使液压流体被推出致动器434a的液压缸的外壳532，从而使第一摩擦片422和第二摩擦片432(图2)分离并由此使轴断开式离合器42(图2)脱开。第一阀520a和第二阀522a为电磁操作的双向双位换向阀，具有阀体550a、弹簧556和螺线管558。阀体550a可在允许第一阀入口 /出口 552与第二阀入口 /出口 554之间的流体流动的第一位置与允许沿向前方向的流体流动但阻止沿反方向的流体流动的第二位置之间可移动(这将在下面详细描述)。弹簧556可将阀体550a朝第一位置偏置，螺线管558可电联接到控制器560并被配置为将力选择性地施加到阀体550a上以促使阀体550a移动(例如，至第二位置)。可选的流量阀610，其可被形成为小孔口，诸如0.020英寸(0.5mm)的孔口，可被采用在第三流体回路514中以计量流出液压缸的外壳532的流体流量。虽然在所提供的特定示例中流量阀610被例示为位于第二阀522a与致动器434a之间，但是将理解，流量阀610可定位以从第二阀522a的第二阀入口/出口 554接收流体流(S卩，使得第二阀522a位于流量阀610与液压缸之间)。
[0025]在操作时，当第一阀520a和第二阀522a的阀体550a处于其第一位置时，马达500可驱动栗502以将流体压力施加到致动器434a的活塞530。当作用在活塞530上的压力大于预定阈值时，控制器560可控制螺线管558的操作以将阀体550a移动到其第二位置。当第一阀520a的阀体550a处于其第二位置时，通过第一阀520a的反向流体流动(S卩，在第二流体回路512中沿从致动器434a到栗502的方向的流体流动)被阻止，但是允许通过第一阀520a的前向流体流动(即，在第二流体回路512中从栗502到致动器434a的流体流动)。类似地，当第二阀522a的阀体550a处于其第二位置时，通过第二阀522a的反向流体流动(S卩，在第三流体回路514中沿从液压储液器504到致动器434a的方向的流体流动)被阻止，但是允许通过第二阀522a的前向流体流动(即，在第三流体回路514中从致动器434a到液压储液器504的流体流动)。将理解，第三阀610，如果存在的话，将限制离开致动器434a的流体流动。
[0026]替代第二阀522a’在图4A中示出并可替代图4的第二阀522a。第二阀522a’可为电磁操作的双向双位换向阀，可包括在允许第一阀入口 /出口 552与第二阀入口 /出口 554之间的流体流动的第一位置与阻止从第一阀入口 /出口 552到第二阀入口 /出口 554的流体流动但允许从第二阀入口 /出口 554到第一阀入口 /出口 552的流体流动的第二位置之间可移动的阀体550a’。
[0027]图5的示例大致类似于图4的示例，除了可选的第三阀(S卩，流量阀)610被合并到第二阀522b中以使当第二阀522b的阀体550b处于如图中所示的第一位置时，离开致动器434a的流体的流量被流量阀限制。将理解，不同于图4的示例，当第二阀522b的阀体550b处于其第二位置时，流量阀对液压流体的流量没有影响。
[0028]图6的示例大致类似于图4的示例，除了第一阀520在第一流体回路510c中被设置在液压储液器504与栗502之间。
[0029]图7的示例大致类似于图4的示例，除了第一阀520d被例示为常规止回阀，其具有由于液压流体流相对于阀座702可移动的阀元件700。在提供的示例中，当离开栗502的液压流体的压力超过致动器434a的液压缸的外壳532中作用在活塞530上的压力时，阀元件700可移动(响应于流体压力差)远离阀座702以允许从栗502到致动器434a的流体流动。当在第二流体回路512的在第一阀520d与栗502之间的部分中的液压流体的压力小于致动器434a的液压缸的外壳532中作用在活塞530上的压力时，阀元件700可移动(响应于流体压力差)抵靠阀座702以阻止从栗502到致动器434a的流体流动。
[0030]虽然上面描述的液压回路已经被描述为利用液压流体，但是将理解，本公开的教导应用到其它类型的控制回路，包括气动控制回路。因此，将理解，本公开将不受限于采用液压(即，不可压缩)流体的系统，而还将扩展到采用诸如空气的可压缩流体的系统。
[0031]在图8中，示例性控制器560的与图4至图6的实施例兼容的一部分被例示。在所提供的特定示例中的控制器560被配置为接收单一低位控制信号并以协同的方式响应地操作一对电磁阀，这将在下面更详细地描述。控制器560可包括控制电路800、第一继电器802、计时器804和第二继电器806。控制电路800可产生能促使第一继电器802的操作并启动计时器804的操作的控制信号。第二继电器806可当计时器804中的预定时间间隔的到时而操作。
[0032]在图9中，以流程图的形式示意性例示用于响应于单一低位控制信号的接收以协同方式激活一对电磁操作阀的示例性方法。该方法开始于椭圆形850并前进到控制可确定是否期望对液压缸进行压力锁定的判定块854。如果不期望对液压缸进行压力锁定，则控制可循环回到椭圆形850。回到判定块854，如果期望对液压缸进行压力锁定，则控制可前进到块858，在此控制电路800(图8)可产生可引起第一阀的致动(S卩，第一阀的阀体向其第二位置的移动)的信号。控制可前进到块862。
[0033]在块862，控制可启动计时器804(图8)的操作以产生预定持续时间的延时。当预定延时到时，控制可前进到块866，在此控制电路800(图8)可产生可引起第二阀的致动(S卩，第二阀的阀体向其第二位置的移动)的信号。控制可前进到块8 70，在此控制电路800 (图8)可产生可停止马达500(图4)的操作的信号。控制可前进到判定块874。
[0034]在判定块874，控制可确定液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力是否低于第一预定压力阈值。如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力不低于第一预定压力阈值，则控制可前进到椭圆形878，在此控制可结束。返回到判定块874，如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力低于第一预定压力阈值，则控制可前进到块882，以再次激活用于联接扭矩传递设备的控制并增加第一故障计数器的计数。用于联接扭矩传递设备的控制可引起马达500(图4)的操作，以及停用第一阀(即，第一阀的阀体向其第一位置移动)并停用第二阀(即，第二阀的阀体向其第一位置移动)，试图将液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力上升到高于第一预定压力阈值的压力。控制可前进到判定块886。
[0035]在判定块886，控制可确定是否系统正在运作。例如，如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力大于或等于第一预定压力阈值，则控制可确定系统正在运作。如果控制确定系统未正在运作(例如，液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力没有大于或等于第一预定压力阈值)，则控制可前进到块890，在此可设置警告或故障。控制可前进到椭圆形878，在此控制可终止。
[0036]返回到判定块886，如果控制确定系统正在运作(例如，液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力大于或等于第一预定压力阈值)，控制可前进到判定块894，在此控制可确定第一计数器的值是否超过预定最大(激活重试)阈值。如果第一计数器的值超过预定(激活重试)阈值，则控制可前进到块890。返回到判定块894，如果控制确定第一计数器的值没有超过预定最大(激活重试)阈值，则控制可前进到椭圆形850。
[0037]在图10中，以流程图的形式示意性例示用于响应于单一低位控制信号的接收以协同方式停用一对电磁操作阀的示例性方法。该方法开始于椭圆形1000并前进到判定块1004，在此控制可确定是否期望对液压缸进行压力锁定。如果期望对液压缸进行压力锁定，则控制可循环回到椭圆形1000。回到判定块1004，如果不期望对液压缸进行压力锁定，则控制可前进到块1008，在此控制电路800(图8)可产生可引起第一阀的停用(S卩，第一阀的阀体向其第一位置的移动)以及第二阀的停用(即，阀体从其第一位置的移动)的一个或多个信号。第一阀和第二阀可同时停用，或可以以期望的方式分阶段。在提供的特定示例中，用于停用第二阀的信号在预定延时过去之后被产生，该预定延时在用于停用第一阀的信号产生之后启动。用于停用第一阀和第二阀的信号的产生之间的延时可等于或不同于用于激活第一阀和第二阀的信号的产生之间所采用的延时。在提供的特定示例中，在用于停用第一阀和第二阀的信号的产生之间使用两毫秒的延时，在用于激活第一阀和第二阀的信号的产生之间使用50毫秒的延时。控制可前进到判定块1012。
[0038]在判定块1012，控制可确定液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力是否低于第二预定压力阈值。如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力低于第二预定压力阈值，则控制可前进到椭圆形1016，在此控制可结束。返回到判定块1012，如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力不低于第二预定压力阈值，则控制可前进到块1020，以实施用于解锁液压缸的重试程序并增加第二故障计数器的计数。用于解锁液压缸的重试程序可以以期望方式操作第一阀和第二阀，试图移动它们的阀体并最终允许它们的阀体返回它们的第一位置。控制可前进到判定块 1024。
[0039]在判定块1024，控制可确定是否系统正在运作。例如，如果液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力小于或等于第二预定压力阈值，则控制可确定系统正在运作。如果控制确定系统未正在运作(例如，液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力大于或等于第二预定压力阈值)，则控制可前进到块1028，在此可设置警告或故障。控制可前进到椭圆形1016，在此控制可结束。
[0040]返回到判定块1024，如果控制确定系统正在运作(例如，液压缸的外壳532(图4)中作用在活塞530(图4)上的流体的压力小于或等于第二预定压力阈值)，则控制可前进到判定块1032，在此控制可确定第二计数器的值是否超过预定最大(停用重试)阈值。如果第二计数器的值超过预定(停用重试)阈值，则控制可前进到块1024。返回到判定块1032，如果控制确定第二计数器的值没有超过预定最大(停用重试)阈值，控制可前进到椭圆形1028。
[0041]前面实施例的描述为示例和说明的目的提供。其并非旨在穷举或限制本公开。具体实施例的单个元件或特征通常不受限于该具体实施例，而在适用情况下是可互换的，并且可被用在所选的实施例中，即使并未具体示出或描述。实施例也可以许多方式改变。这样的改变不应被视为背离本公开，并且所有这种修改都旨在被包括在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种车辆传动系，具有扭矩传递设备和用于操作所述扭矩传递设备的流体回路，所述流体回路具有致动器、栗和用于在不操作所述栗的情况下维持所述致动器中的流体压力的装置。
【文档编号】F16H39/00GK106030158SQ201480076094
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】克里斯托弗·蓬普, 查理斯·斯图亚特, 约翰·希布勒, 查德·乌姆沙伊德
【申请人】美国轮轴制造公司