机动车传动系分动箱的制作方法

专利名称：机动车传动系分动箱的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及机动车的动力传动系统，具体说，涉及具有将 动力传至前轮和后轮的分动箱的动力传动系统。
背景技术：
分动箱可以包括用来产生"高"排档或者"低"排档的行星齿轮，其 中，产生"高"排档时分动箱被驱动为输出与输入同速，产生"低"排档 时输出被驱动为慢于输入速度。车辆驾驶者通常通过操作杆或开关手
动选用分动箱的4X2 (高)，4X4 (高)和4X4低状态。杆的第一
位置将使分动箱中的排档位选择装置将动力从变速器输出导至后驱 动桥，4X2驱动模式。杆的第二位置将使分动箱将动力传送至前驱动 桥和后驱动桥，4X4驱动模式。最后的位置将分动箱移至低档。
传统的后轮驱动，按需分动箱系统使用4X4按需离合器的机电作 动。接合离合器用时长可以导致在离合器接合并且扭矩被传送至不打 滑的车轮之前长的持续时期和高速车轮打滑事件。同样，长的分离时 间会妨碍制动的牵引力控制。
高速和低速排档典型地通过以下几种方法实现电动机，机械杠 杆或电液压。电液压控制的一个例子是通过液压作动排档离合器的交 替接合和分离来实现。当选择4X4驱动模式时，另一液压离合器接合。 控制高速和低速排档操作的液压离合器典型地包括交替的隔板和摩 擦盘的离合器组件，当置于缸内的活塞被液压机液体加压时，隔板和 摩擦盘被压至摩擦接触，从而使离合器接合。通过使缸体泄压使离合 器分离，这使得弹簧释放活塞以使隔板和摩擦盘分开。但是，即使在盘和板分开时，它们的位置仍相互接近，这样使操 作者要求换档时离合器可以迅速再次接合，而会不浪费首先将板和盘 从相距远的距离移动到一起所需的时间。随着板和盘紧密相隔并且离 合器分离，液压机液体被不断地供给离合器组件用以冷却和润滑离合 器。在此环境中，即使当离合器分离时，盘和板之间的液压机液体仍 会引起离合器组件试图被板和盘之间的流体稠度的粘性剪切力转动。
这一动作在传动系组件上产生一个继续的拖动，增加了油耗并加 大噪音以及动力传动系统中的噪音放大。最好避免这些缺点并且还迅 速响应变换选定排档的命令。
产生低档时接合的多盘液压离合器通过位于分动箱中变速器输 出轴和分动箱输出之间的齿轮组的运转传送放大的扭矩。为了传送可 能和车轮与路面脱离摩擦接触时车辆的刹车扭矩同样大的大扭矩，低 档离合器的尺寸就大。其尺寸造成了分动箱中的组装难度，其中还放 置另两个离合器、周转轮系以及前轮驱动机构。需要一种消除液压 作动低排档离合器尺寸所造成的组装难题的解决方案。

发明内容
一种机动车辆传动系，包括多级变速器，该多级变速器包括将液压润 滑剂提供至变速器组件的第一润滑回路、第一油箱、以及可驱动地连接至 引擎用以以第一压力向润滑回路提供油的第一泵，分动箱，该分动箱包括 第一输出、位于分动箱内的第二油箱、位于分动箱内部并可驱动地连接至 第一输出的第二泵、以及止回阀，该止回阔用于响应第一泵出口和第二泵 出口之间的压力差而交替地打开和闭合第一泵与润滑回路之间的连接以 及打开和闭合第二泵与润滑回路之间的连接。
当机动车的轮胎接触地面并且引擎没有运行而被牵引时，润滑剂从位 于分动箱中并被轮胎驱动的回油泵提供给变速器润滑回路。本发明的一个优点是，消除了具有至少一个分离的、液压作动排挡离 合器的分动箱中与持续出现的粘性剪切力相关的动力传动系统阻力和燃 油效率的降低。
本发明的另一个优点是，由分离的液压离合器无意驱动的分动箱和动 力传动系统组件的持续旋转所引起的不必要的噪声被消除。
本发明的再一优点是，将低排档离合器和高排档离合器组装在分动箱 中通常所需的空间被避免。该设计，使提供液压机液体给这些离合器所需 的制造和装配的复杂性和成本以及使它们的接合和分离同步的控制系统 特征被消除。
优选实施例的适用范围将从以下的具体说明、权利要求和附图中变得 更明显。应该理解，说明和具体实例，尽管说明本发明的优选实施例，但 仍仅仅以示例的方式给出。对本领域技术人员来说，所述的实施例和实例 的多种变化和修改将是显而易见的。


结合以下描述以及附图，本发明将更容易被理解，其中
图l为机动车辆动力传动系统的俯视图，其具有变速器、分动箱、以 及延伸至前轮和后轮的驱动轴。
图2为表示安装在图1所示的变速器端部的分动箱的侧视截面图。
图3为置于分动箱和变速器内的液压系统原理图。
具体实施例方式
现在参照附图，图1举例说明可以应用本发明的机动车传动系。传动
系包括前轮和后轮IO、 12，被引擎15驱动用来产生多种前进和后退传动 比的动力变速器14，以及用于持续可驱动地将变速器输出连接至后驱动轴 18的分动箱16。无论是手动或是电动选择四轮驱动操作模式时，分动箱 16不停地将变速器输出连接至后驱动轴18，并选择性地将变速器输出连 接至前驱动轴20。轴18将动力传送至被放置在差速器箱内的后轮差动机构22，从中，动力通过主动轴24 、 26被差动传送至后轮12。前轮可驱 动地连接至右手边和左手边的半轴32、 34，动力从驱动轴20通过前差动 机构36被传送至此。
参照图2，自动变速器的输出轴36通过变速器箱14延伸至分动箱16 中。轴36通过花键可驱动地连接至中间轴38，其通过花键40连接至简单 行星齿轮单元44的恒星齿轮42。恒星齿轮42不断地与一组为了旋转被支 承在齿轮支架48上的行星齿轮46相啮合。每个行星齿轮46不断地与恒 星齿轮42和环形齿轮50相啮合，环形齿轮50固定在分动箱16上不发生 旋转。齿轮单元44，是具有接地环形齿轮50并输入至恒星齿轮42的简单 的行星齿轮组，产生最好在2.5和3: 1的范围之间的低档扭矩比。来自齿 轮单元的负载通过分动箱壳体16，以及在恒星齿轮42箱中起作用，推力 负荷通过变速器14或通过中间轴38起作用，传送至输出轴58，在离合器 圈78上通过，至链轮88，轴承106并最终作用在分动箱后盖104。
支架48形成有犬齿式离合器内齿，支架48通过它根据联轴节轴的位 置与形成在高-低换档套52上的犬齿式离合器外齿交替地接合和分离。在 联轴节52上形成的犬齿式离合器内齿54，持续地可驱动地由在分动箱16 的输出轴58上形成的离合器齿56连接，其轴适于连接至后驱动轴18。中 间轴38形成有犬齿型离合器外齿60，其根据联轴节52上离合器齿54的 轴位置，交替地与输出轴58接合和分离。
操作中，为了从高档变换为低档，车辆必须停止。当排档联轴节52 处于图2所示的中心轴62下方的轴位置时，联轴节齿54将输出轴58上 的齿56和中间轴38中的齿60 —起接合，并且联轴节52从支架48分离， 从而可驱动地连接变速器输出36和输出轴58并产生1:1的齿比。当排档 联轴节52处于图2所示的中心轴62之上的轴位置时，联轴节齿54接合 输出轴58上的齿56，并且联轴节52与支架48相接合，从而可驱动地连 接变速输出36和输出轴58并通过齿轮单元44产生2.5到3:1之间的齿比。
换档系统由高低速伺服63液压作动，其包括在缸体66中以轴62为 中心移动的活塞64。缸体中的液压从图2中所示的轴62的上方将活塞64和联轴节52向左侧移动用以产生低速档。活塞64被盘形弹簧68、 70连 接至联轴节52，其使得在变换至高速档时，如果发生锯齿锁死的情况，锯 齿56、 60彻底接合。联轴节52上的锯齿与支架48接合为低速档接合时 产生同样的作用。联轴节52上的弹簧力使得联轴节可以与任何额外的旋 转定位。活塞64形成有轴向隔开的棘爪72，其对应于联轴节52和活塞 64的高档位以及低档位。三棘爪弹性滚珠部件74，与轴62间隔成大约为 120度的角，液压动力消除后保持联轴节52在位置上，保证车辆停放时的 安全。其中一个棘爪滚珠部件74包括产生表示分动箱16接合的档位的电 子信号的传感器。
花键76可驱动地将轴58连接至离合器环78，在其外表面上形成轴向 花键齿80。隔板82可驱动地与离合器环78的花键齿80接合。置于连续 的隔板82之间的摩擦盘84可驱动地与离合器鼓86内表面上形成的花键 齿接合，其可驱动地连接至传动带链轮88。
液压作动的离合器活塞90响应液压力轴向移动。活塞90向右侧移动， 通过轴承90将力施加至支撑板，摩擦盘84和隔板82产生相互摩擦的接 合，从而可驱动地连接输出轴58和链轮88。当活塞90被排出时，活塞 90向左侧移动至图2所示位置，由于盘形弹簧94施加至活塞的推力，从 而可驱动地分离输出58和链轮88。这样，离合器96交替地将输出58和 链轮92可驱动地连接和分开。
当离合器96接合时，动力从输出轴58被传动带98传送至前驱动轴 20，其持续地与链轮88和IOO相接合。轴承102、 103在分动箱后盖104 和分动箱前壳体134上可旋转地支承链轮100。前驱动轴20可驱动地通过 链轮100内表面上形成的花键105连接。这样，当离合器96接合时，输 出轴58向通过万向节与输出轴58连接的后驱动轴18和前驱动轴20都传 送动力。
操作中，根据联轴节52和活塞64的位置，前驱动轴20交替地被以 与变速器输出轴36相同的速度驱动，或轴20被相对于轴36的速度低速 传动。
ii离合器96可以不考虑联轴节52的位置而接合，以使动力被传动带机 构传送，该传动带机构其包括链轮88， 100以及传动带98。这样，前驱动 轴20和后驱动轴18都可以在低速档和高速档中被交替驱动，或者仅仅后 驱动轴在低速档和高速档中被驱动。
分动箱16与变速器14共用自动传动液(automatic transmission fluid, ATF)，通常称作油，其油槽容积被制造成足够大，以容纳运行时分动箱内 的油。
如图3所示，液压系统120的泵系统和润滑回路包括两个泵部件122 和124。泵部件122从变速器油箱126中吸出油并将油提供给分动箱润滑 回路123 ，其在流体通路中承载液压润滑剂送往分动箱中的组件例如轴36、 38、 58，支承这些轴的轴承，离合器96，齿轮单元44，并提供给冷却分 动离合器96的循环125。泵部件124，从置于分动箱后盖104底部的油箱 128中提取油并根据变速器润滑油压力相对于另一压力是高或是低将油通 过线路130或通过线路146和154返回至变速器油箱126。第二泵部件124 的尺寸被制造成能保证链条箱油箱128几乎干，以减少飞溅损失。泵部件 122和124由输出轴58驱动。
图2表示一种可选的泵安排，其中，可驱动地连接至输出轴58的一 个泵部件136从两个油箱126、 128中吸出油并完成泵部件122和124的 功能。
分动箱阀体总成132被密封在分动箱前壳体134，防止润滑剂油在链 条箱油箱中128聚集。密封使得提取泵部件可以124更小，并且在斜坡运 行时对防止变速器油箱的油回流至分动箱16非常重要。
倘若输出轴58旋转并且变速器泵158不运行，例如在具有分动箱16 和变速器14的机动车辆被接触地面的轮胎牵引并且引擎没有运转的时候， 分动箱泵系统具有将油提供给变速器润滑回路140的额外能力。在这种情 况下，车轮驱动输出轴58和回油泵124，但因为引擎和变速器变扭器没有 旋转所以变速器泵158不运行。被称为"平拖(flattow)"的这种情况被认 为在高车速(大约60-75mph)，并且经过的距离(大约500英里)比拖车可拖拽车辆的距离(大约30英里)长时发生。
回油泵124可以对变速器润滑回路140加压，该变速器润滑回路140 在流体通路中承载润滑油送往变速器组件例如轴承，轴，离合器，齿轮等。 回流安全阀144限制回油泵124出口上的压力大小。回止球142将回油泵 124的出口与变速器润滑回路140分开。回止球142的一侧通过线路130 与回油泵124的出口相通；回止球142的另一侧通过变速器油冷却器141 与变速器泵158的出口相通。
当变速器润滑回路140中的压力出现并大于线路130中的压力时，如 同当变速器泵158被引擎驱动，止回球142归位或闭合。那么来自回油泵 124和回流安全阀144的润滑油在线路146中被运载至变速器油箱126， 并且来自变速器泵158和变速器油冷却器141的油流过变速器润滑回路 140并返回至变速器油箱126。止回球142最好置于变速器输出轴36中。
但是如果变速器润滑回路140中的压力相对低于回油泵出口上的压 力，如同当变速器泵122不运行并且引擎不运行时，止回球142移开或打 开。那么，来自回油泵124的油被通过线路130提供给变速器润滑回路140 和止回球142并返回至变速器油箱126。
四条通路穿过将油从变速器14向分动箱阀体132带进带出的变速器/ 分动箱分流线。 一个通路156是用于为变速器泵158产生的变速器压力打 开变速器阀体并发送给分动箱阀体。这个高压力油用来作动伺服63的分 动离合器96和换档活塞64。第二通路152从变速器油箱126承载润滑油 至分动箱泵部件122的入口 。第三通路130使回油泵124给变速器14上 油润滑。第四通路154将润滑油返回至变速器油箱126。
两级排放变量电磁(VFS)作动阀160，调整线路156中的线路压力 以及作动和排出分动离合器96伺服的压力大小。变速器泵158为控制变 速器14的运行并置于变速器内的液压控制系统159提供油。
液压系统120还包括分动箱阀体132，隔板，四端口开/关电磁作动阀 162。如图3中循环原理图所示，换档活塞64总是保持被阀162充量，阀 162调整分别通过线路166、 168提供的压力大小的低和高，其作动换档联轴节52的伺服。所有排气和排出线路146、 154、 170被连到变速器油箱 126。
每个分动箱换档都被放在零车速。在变速器变换中分动离合器96的 状态不改变。
依照专利法规的规定，已经说明了优选实施例。但是，应该注意到， 也可以实施不同于说明和描述的替代实施例。
权利要求
1. 一种产生并传送动力的机动车辆传动系，其特征在于包含引擎；多级变速器，包括将液压润滑剂提供至变速器组件的第一润滑回路，第一油箱，以及可驱动地连接至引擎用以以第一压力向第一润滑回路提供油的第一泵；分动箱，包括第一输出，位于分动箱内的第二油箱，位于分动箱内并且可驱动地连接至第一输出的第二泵；以及止回阀，用于响应第一泵出口和第二泵出口之间的压力差而交替地打开和闭合第一泵与润滑回路之间的连接以及打开和闭合第二泵与润滑回路之间的连接。
2. 根据权利要求1所述的传动系，其特征在于还包含 为分动箱组件提供油的第二润滑回路；以及第三油泵，置于分动箱内并可驱动地连接至第一输出以将第一油箱的油 提供给第二润滑回路。
3. 根据权利要求2所述的传动系，其特征在于其中第二泵和第三泵 结合成一个可驱动地连接至第一输出、从第一油箱和第二油箱中吸出油、 为第二润滑回路提供液压、并且根据止回阀的状态将油提供至第一润滑回 路的泵。
4. 根据权利要求1所述的传动系，其特征在于还包含 第二输出；用于交替地相互接合和释放第一输出和第二输出的离合器；第一阀，由变量电磁管作动并被供给来自第一泵的油，用以通过增加和 减少提供给离合器的压力以交替地接合和释放离合器。
5. 根据权利要求1所述的传动系，其特征在于，分动箱还包含周转齿轮组，其可驱动地连接至输入，用以以小于输入的速度驱动第一输出；联轴节，其持续地可驱动地连接至第一输出并被作动以交替地接合齿轮 组输出和输入；第二阀，由具有开状态和关状态的电磁管作动，并且被提供给来自第一 泵的油以作动该联轴节以交替地将第一输出与开状态的输入和关状态的齿 轮组的输出相连接。
6. 根据权利要求1所述的传动系，其特征在于还包含-可驱动地连接至第一输出的第一组车轮。
7. 根据权利要求1所述的传动系，其特征在于还包含 可驱动地连接至第一输出的第一组车轮；第二输出；可驱动地连接至第二输出的第二组车轮；离合器，其用以交替地相互结合和释放第一输出和第二输出；驱动机构，其包括可驱动地连接至离合器的第一链轮，与第一链轮分开 并对齐的第二链轮，以及与第一链轮和第二链轮相接合的传动带。
8. —种产生和传送动力的机动车辆传动系，其特征在于包含多极变速器，包括将液压润滑剂提供至变速器组件的第一润滑回路，第 一油箱，以及可驱动地连接至引擎用以以第一压力向第一润滑回路提供油 的第一泵；分动箱，包括变速器驱动的输入，持续可驱动地连接至第一组车轮的第 一输出，可驱动地连接至输入用以以小于输入的速度驱动第一输出的周转 齿轮组，持续可驱动地连接至第一输出并可移动地交替地接合齿轮组输出 和输入的联轴节，置于分动箱内的第二油箱，以及置于分动箱内并可驱动 地连接至第一输出的第二泵；以及止回阀，用于响应第一泵出口和第二泵出口之间的压力差而交替地打 开和闭合第一泵与润滑回路之间的连接以及打开和闭合第二泵与润滑回 路之间的连接。
9. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于还包含.-为分动箱组件提供液压润滑剂的第二润滑回路；以及第三油泵，位于分动箱内并可驱动地连接至第一输出以将第一油箱的油 提供给第二润滑回路。
10. 根据权利要求9所述的传动系，其特征在于，其中第二泵和第三泵 结合成一个可驱动地连接至第一输出、从第一油箱和第二油箱吸出油、将 油提供至第二润滑回路，以及根据止回阀的状态将油提供至第一润滑回路 的泵。
11. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于还包含 第二输出；用于交替地相互接合和释放第一输出和第二输出的离合器；第一阀，由变量电磁管作动并被供给来自第一泵的油，用以通过增加和 减少提供给离合器的压力以交替地接合和释放离合器。
12. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于，分动箱还包含第二阀，由具有开状态和关状态的电磁管作动，并且被提供给来自第一 泵的油以作动该联轴节以交替地将第一输出与齿轮组的开状态的输入和关 状态的输出相连接。
13. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于还包含 可驱动地连接至第一输出的第一组车轮。
14. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于还包含-可驱动地连接至第一输出的第一组车轮；第二输出；可驱动地连接至第二输出的第二组车轮；离合器，其用以交替地相互结合和释放第一输出和第二输出，-驱动机构，其包括可驱动地连接至离合器的第一链轮，与第一链轮分开 并对齐的第二链轮，以及与第一链轮和第二链轮相接合的传动带。
15. 根据权利要求8所述的传动系，其特征在于，齿轮组还包含 可驱动地连接至输入的恒星齿轮； 保持不旋转的环形齿轮；可连接至联轴节的支架；以及一组支承在该支架上并与恒星齿轮和环形齿轮相接合的行星齿轮组。
16. —种产生和传送动力的机动车辆传动系，其特征在于包含多级变速器，包括将液压润滑剂提供至变速器组件的第一润滑回路，第 一油箱，以及可驱动地连接至引擎用以以第一压力向第一润滑回路提供油 的第一泵；分动箱，包括可驱动地连接至第一组车轮并被输入交替地以低速档和高 速档驱动的第一输出，位于分动箱内的第二油箱，以及位于分动箱内并可 驱动地连接至第一输出的第二泵；以及止回阀，用于响应第一泵出口和第二泵出口之间的压力差而交替地打 开和闭合第一泵与润滑回路之间的连接以及打开和闭合第二泵与润滑回 路之间的连接。
17. 根据权利要求16所述的传动系，其特征在于，其中，该齿轮组还 包含可驱动地连接至输入的恒星齿轮； 分动箱上保持不旋转的环形齿轮； 可连接至联轴节的支架；以及一组支承在该支架上并与恒星齿轮和环形齿轮相接合的行星齿轮组。
18. 根据权利要求16所述的传动系，其特征在于还包含为分动箱组件提供油的第二润滑回路；以及第三油泵，位于分动箱内并可驱动地连接至第一输出以将第一油箱的油 提供给第二润滑回路。
19. 根据权利要求16所述的传动系，其特征在于还包含 可驱动地连接至第二组车轮的第二输出；用以交替地相互接合和释放第一输出和第二输出的离合器；第一阀，由变量电磁管作动并被供给来自第一泵的油，用以通过增加和 减少提供给离合器的压力以交替地接合和释放离合器。
20. 根据权利要求16所述的传动系，其特征在于，分动箱还包含持续可驱动地连接至第一输出并被作动以交替地接合齿轮组输出和输 入的联轴节；第二阀，由具有开状态和关状态的电磁管作动，并且被提供给来自第一 泵的油以作动该联轴节以交替地将第一输出与齿轮组的输入和输出相连 接。
全文摘要
一种机动车辆传动系，包括多级变速器，该多级变速器包括将液压润滑剂提供至变速器组件的第一润滑回路、第一油箱、以及可驱动地连接至引擎用以以第一压力向润滑回路提供油的第一泵，分动箱，该分动箱包括第一输出、位于分动箱内的第二油箱、位于分动箱内部并可驱动地连接至第一输出的第二泵、以及止回阀，该止回阀用于响应第一泵出口和第二泵出口之间的压力差而交替地打开和闭合第一泵与润滑回路之间的连接以及打开和闭合第二泵与润滑回路之间的连接。
文档编号B60K17/344GK101445055SQ200810178440
公开日2009年6月3日 申请日期2008年11月26日 优先权日2007年11月29日
发明者奇普·哈廷尔, 安德里亚斯·E·皮雷克斯, 斯蒂芬·A·福瑞特, 斯蒂芬·G·托马斯, 杰弗里·E·毛瑞尔, 格雷戈里·D·戈莱斯基, 莫尼卡·R·德格莱芬瑞德, 马修·D·哈蒙德 申请人:福特全球技术公司