专利名称：用于全轮驱动系统的动力输出装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于在才几动车动力系统(powertrain )中 传输旋转动力的装置。更具体地，涉及由具有行星式最终驱动器的 变速器所驱动的全时和分时(part-time)全4仑驱动(AWD )系统。
背景技术：
在源自前轮驱动机动车平台的AWD机动车中，动力输出单元 效率非常重要，在某种程度上是由于变速器输出的速度和扭矩所要 ,，的运动学净寺寸生(kinematics)戶斤至丈。
在变速器输出扭矩被传送至差速机构的输入端之前，变速器的 最终驱动单元一Jt^f吏扭矩增加大约4.0-4.5倍，该差速才几构驱动机动 车的主轮(即，前轮)。然后，被放大的扭矩在被传送至动力输出 单元(PTU)之前逐步降低，该动力输出单元驱动次轮(即，后轮)。
在机动车的动力系统(其变速器包括用于放大扭矩的行星式最 终驱动器单元)中，可以在实施4亍星式4丑矩》文大之前，在前4仑与后 轮之间分配变速器输出扭矩。
在分时或即时扭矩系统中，也可以将变速器输出扭矩直接传送 给动力输出单元，从而省略掉通常发生在最终驱动机构中的扭矩放 大。
3在才几动车工业中需要一种驱动才几构，在变速器输出发生减速之 前，该驱动机构在高速变速器输出下在前轮与后轮之间分配扭矩。
发明内容
一种用于将旋转动力传输给机动车车轮的系统，包括输入端；
行星式最终驱动器，被可驱动地连接至输入端并包括第 一输出端，
该第一输出端在低于输入端速度的速度下#:驱动；以及4仑间 (inter-wheel)行星式差速器，^皮可驱动地连接至第一输出端，用 于在第二输出端与第三输出端之间分配由第 一输出端承载的扭矩， 该第二输出端^皮可驱动地连^妄至第 一车4仑组的第 一车專仑，该第三输 出端被可驱动地连接至第一车轮组的第二车轮。
被可驱动地连接至输入端的车桥间(inter-axle)差速器在行星 式最终驱动器的输入与第二组车l仑之间分配由输入端承载的扭矩。
该系统将PTU输入扭矩降4氐了大约75%并且消除了再次逐步 增加速度的需求。该PTU^皮布置在单轴上。
相比于传统的PTU,该PTU的效率才是高了 50%以上，并且其 成本和重量降低了同样的百分比。
从以下的详细描述、^又利要求以及附图中，优选实施例的适用 范围将变得显而易见。应该理解，仅是为了解释的目的而给出所述 描述和具体实例，尽管它们表示本发明的优选实施例。对本领域技
术人员而言，对所描述的实施例和实例进行的各种改变和修改将变 4f显而易见。
参考以下描述并结合附图可以更容易地理解本发明，在附图
中
系乡克的俯3见图2是示出了用于分时AWD系统的动力llr出组件的4黄截面示 意图3是示出了用于分时AWD系统的动力l叙出组件的第二实施 例的横截面示意图4是示出了用于全时AWD系统的动力I命出纽J牛的冲黄截面祸L
图5是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时 AWD系统的第三实施例的动力#T出組件的4黄截面— 见图6是示出了用于具有复合的轮间差速器的全时AWD系统的 第四实施例的动力输出组件的冲黄截面3见图7是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时 AWD系统的第五实施例的动力#T出组4牛的4黄截面3见图8是示出了用于具有复合的轮间差速器的全时AWD系统的 第六实施例的动力输出组件的4黄截面^L图；以及
图9是示出了用于具有复合的轮间和车桥间的差速器的全时 AWD系统的第七实施例的动力输出组件的横截面视图。
具体实施例方式
图1示出了才几动车动力系统10,本发明可应用于该动力系统。
所示出的动力系统用于全4仑驱动才几动车，该全4仑驱动才几动车的发动
机和驱动桥12被横向安装于位于机动车前部处的发动机舱中。驱 动桥12在其输出端14的速度与其输入端的速度之间产生了多个前 进比率和后退比率，该输出端连续地可驱动地连接至前轮16、 17，
该车lr入端可马区动;也连才妄至发动才几曲轴。
位于驱动桥壳中的4仑间差速才几构18将动力差动地传^r乡会右侧
半轴20和左侧半轴21,右侧半轴和左侧半轴分别连4妄至4合16、 17。 动力通过小伞齿4仑88和固定至驱动轴24的匹配伞齿4仑卯在驱动 桥输出端14与驱动轴24之间传输。驱动轴24将动力传输给后轮 间差速才几构28 ，动力乂人该差速才几构中通过车轴(axle shaft )或半轴 32、 33#皮分别差动:1也传车俞至后4仑30、 31。
图2示出了分时AWD动力输出系统。动力处于横向安装的前 轮驱动的驱动桥的输出链轮40处，该输出链轮由驱动链42啮合， 该驱动链还与固定至滚筒(drum ) 46的链轮44啮合。动力由滚筒 46输送至动力输出轴48，该动力输出轴通过小伞齿轮88和伞齿轮 90 、纵向定向的后驱动轴24 、以及后轮间差速才几构28将动力l俞送 至后轮30、 31。联接器(未示出)选择性地可啮合，以将动力传输 至后4仑间差速才几构28。
滚筒46和动力输出轴48由轴承51、 52支撑以便围绕横向轴 线50旋转，该轴承适配于围绕扭矩分配差速才几构56的壳体54。
接地的行星式最终驱动器58包括太阳轮60，固定至滚筒46; 行星架(carrier) 62;齿圈64,保持在壳体54上不旋转；以及一组 行星小齿轮66,支撑在行星架62上并与太阳轮60及齿圏64啮合。动力分配轮间差速器56是复合的行星式齿轮组，其包括太 阳寿仑68、行星架70、齿圏72、以及两组行星小齿轮73、 74，这两 组行星小齿轮被支撑在行星架上并与太阳轮68及齿圈72啮合。小 齿轮73与小齿轮74及齿圈72啮合。小齿轮74与太阳轮68及小 齿轮73啮合。右手侧半轴20被固定至行星架70以作为一个单元 旋转，并且左手侧半轴21^皮固定至太阳4仑68以作为一个单元^:转。
接地的行星式最终驱动齿轮组58使其输出行星架62比其太阳 轮60及滚筒46旋转得慢。齿轮组56用作轮间差速器，该轮间差 速器在太阳轮68与行星架70之间分配由行星架62与齿圈72承载 的动力，即，在右前轮16与左前專仑17之间进行分配。驱动轴24 在较高速度和低扭矩下将来自变速器输出端40的动力传输至后轮。
除了最终驱动58 ^黄向地定位于轴7 义51与52之间之外，图3 示出了与图2基本相同的即时扭矩、动力输出系统。小伞齿轮88 固定至轴48并与固定至后驱动轴24的伞齿轮(未示出)啮合。小 伞齿轮88和伞齿轮90将旋转动力从横向轴线50引导至机动车的 纟从向轴线。
图4示出了全时AWD动力输出系统。动力处于4黄向安装的前 轮驱动的驱动桥的输出链轮40处，该输出链轮由链42啮合，该链 也与固定至滚筒92的链轮44啮合。动力通过滚筒92被输送至车 桥间行星式差速器96的行星架94，该行星式差速器将输送至其行 星架94的扭矩在齿圏97与太阳4仑98之间进行分配(优选地为 65/35 )。齿圈97将扭矩传输至接地的4亍星式最终驱动器102。太阳 轮98被固定至动力输出轴100。动力分配车桥间差速器96还包括 支撑在行星架94上并与太阳轮98及齿圏97啮合的一组行星小齿 4仑101。动力输出轴100通过伞齿轮90和小伞齿4仑88、纵向定向 的后驱动轴、以及轮间差速机构28将动力输送至后轮30、 31。滚筒92和动力输出轴100由轴承51、 52支撑以围绕4黄向轴线 50旋转，该轴承适配于驱动桥壳体54。
接地的最终驱动行星式齿轮组102包括太阳轮104,固定至 齿圏97;行星架106;齿圏108，保持在壳体54上不旋转；以及一 组行星小齿轮110,被支撑在行星架106上并与太阳轮104及齿圈 108啮合。
动力分配的、位于轮间的、复合的行星式差速器120包括太 阳專仑122; 4亍星架124;齿圏126,浮皮固定至4亍星架106;以及两组 行星小齿轮128、 129,被支撑在行星架124上并与太阳轮122及齿 圈126啮合。小齿轮128与小齿轮129及太阳轮122啮合。小齿轮 129与小齿库仑128及齿圈126"齿合。半4由2(M皮固定至4亍星架124以 便作为一个单元旋转，并且半轴21被固定至太阳轮122以便作为 一个单元旋转。轮间差速器120将其输入扭矩在轴20与轴21之间 平均分配。
接地的行星式齿轮组102使其行星架106旋转得比其输入太阳 轮104慢。轮间差速器120将承载至其输入齿圈126的动力在其行 星架124与太阳轮122之间进行分配，即，在右前轮16与左前轮 17之间进行分配。驱动轴24在较高速度和低扭矩下将动力输送至 后轮30、 31。
图5示出了全时AWD动力输出系统，其中，行星式最终驱动 器102位于复合的车桥间行星式差速器96与复合的轮间行星式差 速器120之间。复合的车桥间行星式差速器96包括第一组行星 小齿轮144，被支撑在行星架94上并与太阳轮98啮合；以及第二 组行星小齿轮146，被支撑在行星架94上并与第一组行星小齿轮 144及齿圏97啮合。太阳轮98被固定至输出轴100。复合的车桥间4亍星式差速器96在输出轴100与4亍星架94之间在滚筒92上分 别产生其，叙入4丑矩的35/65的4丑矩分配。
轮间的行星式差速器120包括第一组行星小齿轮148，被支 撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮 150， ^皮支撑在^f亍星架124上并与第一组4亍星小齿4仑148及齿圏126 啮合。4亍星架124净皮固定至半轴21。太阳4仑122#1固定至半轴20。
图6示出了全时AWD动力输出系统，其中，车桥间4亍星式差 速器96位于复合的轮间行星式差速器120及行星式最终驱动器102 的右侧。复合的轮间行星式差速器120包括第一组行星小齿轮148， 被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿 轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈 108喷合。轮间行星式差速器120的太阳l仑122被固定至半轴21。 4亍星架124一皮固定至半轴20。
图7示出了全时AWD动力输出系统，其中，4仑间4亍星式差速 器120位于车桥间行星式差速器96与行星式最终驱动器102的右 侧。复合的车桥间行星式差速器96包括第一组行星小齿轮144， 被支撑在行星架94上并与太阳4仑98啮合；以及第二组行星小齿轮 146，被支撑在行星架94上并与第一组行星小齿轮144及齿圏97 啮合。轮间行星式差速器120包括第一组行星小齿轮148，被支 撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮 150, 一皮支撑在行星架124上并与第一组4亍星小齿專仑148及齿圏126 啮合。轮间行星式差速器120的太阳轮122被固定至半轴21。行星 架124 ^皮固定至半轴20。最终驱动102 4立于〗衮筒92中并^f立于轴岸义 51与轴岸义52之间。
图8示出了全时AWD动力输出系统，其中，4仑间差速器120 是复合行星式的，定位于车桥间行星式差速器96与行星式最终驱
9动器102之间。4仑间^f亍星式差速器120包括第一组4亍星小齿專仑148， 被支撑在行星架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿 轮150，被支撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈 126啮合。4仑间行星式差速器120的太阳4仑122 ^皮固定至半轴20。 行星架124被固定至半轴21。除了齿圈108被直接固定至壳体54 以及轴^K 51 :被定位于4于星式最终驱动器102的右侧之外，图8的 布置基本上与图6的布置相同。
图9示出了全时AWD动力输出系统，其中，4仑间-f亍星式差速 器120是复合行星式的，其被定位于车桥间行星式差速器96 (其为 复合行星式的)和行星式最终驱动器102的右侧。变速器输出链轮 44被直接固定至齿圈97，该齿圈被支撑在轴承51、 52上。复合的 车桥间行星式差速器96包括第一组行星小齿轮144，被支撑在行 星架94上并与太阳4仑98啮合；以及第二组行星小齿轮146,被支 撑在行星架94上并且与第一组4亍星小齿4仑144及齿圏97啮合。專仑 间行星式差速器120包括第一组行星小齿轮148，被支撑在行星 架124上并与太阳轮122啮合；以及第二组行星小齿轮150，被支 撑在行星架124上并与第一组行星小齿轮148及齿圈126啮合。轮 间行星式差速器120的太阳轮_122被固定至半轴20。行星架124 #皮 固定至半專由21。
根据专利法的规定，已经描述了优选实施例。但是应该注意到， 可以通过与具体说明及名又述不同的方式实施替换实施例。
权利要求
1. 一种用于将旋转动力传输至机动车车轮的系统，包括输入端；行星式最终驱动器，所述行星式最终驱动器被可驱动地连接至所述输入端并包括第一输出端，所述第一输出端在低于输入端速度的速度下被驱动；以及轮间行星式差速器，被可驱动地连接至所述第一输出端，用于在第二输出端与第三输出端之间分配由所述第一输出端承载的扭矩，所述第二输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第一车轮，所述第三输出端被可驱动地连接至所述第一车轮组的第二车轮。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述输入端被可驱动地连 接至第二组车轮。
3. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括车桥间差速器，^皮可驱动地连4妄至所述输入端，用于在 所述行星式最终驱动器的输入与第二组车轮之间分配由所述 输入端承载的扭矩。
全文摘要
本发明涉及用于全轮驱动系统的动力输出装置，为此，本发明提供了一种用于将旋转动力传输至机动车车轮的系统，其包括输入端；行星式最终驱动器，被可驱动地连接至输入端并包括第一输出端，该第一输出端在低于输入端速度的速度下被驱动；以及轮间行星式差速器，被可驱动地连接至第一输出端，用于在第二输出端与第三输出端之间分配由第一输出端承载的扭矩，该第二输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第一车轮，该第三输出端被可驱动地连接至第一车轮组的第二车轮。
文档编号B60K17/30GK101428559SQ200810161850
公开日2009年5月13日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年11月9日
发明者戴维·A·詹森 申请人:福特全球技术公司