用于全轮驱动车辆的可分离传动系的制作方法

技术领域

本公开大体上涉及全轮驱动车辆，并且更特别地涉及用于全轮驱动车辆的单速和多速可分离传动系。

背景技术：

本部分提供与本公开有关且未必是现有技术的背景信息。

许多现代机动车辆，诸如跨界车都可具有基于前轮驱动(FWD)齿轮架构的全轮驱动(AWD)传动系统。这种可选的传动系统布置允许选择性地和/或自动地将驱动扭矩从动力系统传递到主(即，前)传动系及次级(即，后)传动系二者，以便当车辆在恶劣天气和越野路况上操作时提供更好的牵引力。这种AWD车辆必须配备有更加复杂的传动系统，除主传动系之外它还必须包括与次级传动系相关联的附加部件，诸如动力输出单元和传动轴。

为了努力使与次级传动系在没有驱动扭矩传输到其时会受到反向驱动相关联的传动系损失(即，粘性阻力、摩擦、惯量以及油搅动)最小化，众所周知的是引入分离系统，该分离系统被构造成使次级传动系的诸如例如后轮或后差速器之类的部件与次级传动系的其余部分分开。为此目的，在本领域仍需要开发用于AWD车辆的经过改良的可分离传动系。

技术实现要素：

本教导一方面提供一种用于全轮驱动车辆的可分离次级传动系布置，其包括：具有分离机构的单速动力输出单元；具有扭矩传递装置的单速后驱动模块，该扭矩传递装置能够提供分离功能、速度同步功能以及扭矩偏置功能的；以及用于控制分离机构和扭矩传递装置的致动的控制系统。

本教导的另一方面提供一种用于全轮驱动车辆的可分离次级传动系布置，其包括：具有分离机构和换挡机构的双速动力输出单元；具有扭矩传递装置和换挡机构的双速后驱动模块；以及用于控制双速动力输出单元和双速后驱动模块的协调致动的控制系统。

根据本教导的这些和其它方面，一种全轮驱动车辆可包括：动力系统、主传动系、动力切换机构、次级传动系和控制系统。动力系统可包括原动机和具有输出部的变速器。主传动系由变速器输出部驱动，并且能操作以将旋转动力从原动机引导到一对主车轮。动力切换机构能在控制系统的控制下以分离模式和连接模式之一操作。动力切换机构能以其连接模式操作以便将旋转动力从变速器输出部引导到次级传动系。次级传动系可包括后驱动模块和传动轴，该传动轴将动力切换机构的输出部联接到后驱动模块的输入部。后驱动模块可包括使一对车轴与一对次级车轮的次级差速器以及能操作地设置在输入部和次级差速器之间的扭矩传递装置。扭矩传递装置能在控制系统的控制下以分离模式和连接模式之一操作。扭矩传递装置能以其连接模式操作以便将由动力切换机构传输的旋转动力引导到次级差速器。当动力切换机构和扭矩传递装置处于其分离模式时，旋转动力仅被传输到主车轮。扭矩传递装置能以其分离模式操作以防止次级车轮和次级差速器反向驱动后驱动模块的输入部、传动轴以及动力切换机构的输出部。动力切换机构能以其分离模式操作以防止变速器输出部驱动动力切换机构的输出部和传动轴。

除了上述之外，本教导的全轮驱动车辆还可包括双速动力切换机构和双速后驱动模块。双速动力切换机构也能以其分离和连接模式操作，但是进一步包括行星减速机构和换挡机构，它们能操作地设置在变速器输出部和驱动主车轮的主差速器之间。动力切换机构能够在变速器输出部和主差速器之间建立两轮高挡驱动连接、四轮高挡驱动连接以及四轮低挡驱动连接。双速后驱动模块也能以分离和连接模式操作，但是进一步包括行星减速机构和换挡机构，它们能操作地设置在扭矩传递装置的输出部和次级差速器之间。后驱动模块能够在扭矩传递装置的输出部和次级差速器的输入部之间建立高挡驱动连接和低挡驱动连接。控制系统能操作以协调双速动力切换机构和双速后驱动模块的致动。

进一步的可应用领域由本文的说明书和权利要求书将变得明显。在该发明内容中的描述和具体示例仅意在例示的目的，并且不意在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于所选实施例的例示目的，并且不意在以任何方式限制本公开的范围。在各附图中始终为类似或相同的元件提供一致的附图标记。

本公开内容将会因详细说明和附图而被更加充分地理解，其中：

图1是配备有根据本教导构造的可分离全轮驱动系统的机动车辆的示意图；

图2是与图1的可分离全轮驱动系统相关联的单速动力输出单元的示意图；

图3至图5是基于图2所示的示意图并且根据本教导构造的单速动力输出单元的透视图，其中为提高清楚度而移除了单速动力输出单元的壳体结构；

图6是大体上沿图5的线6-6剖切的单速动力输出单元的剖视图；

图7是与图1的可分离全轮驱动系统相关联的单速后驱动模块的示意图；

图8至图10是基于图7所示的示意图并且根据本教导构造的单速后驱动模块的透视图，其中单速后驱动模块带有及不带有其壳体结构；

图11是大体上沿图10的线11-11剖切的单速后驱动模块的剖视图；

图12是配备有根据本教导构造的另一构造的可分离全轮驱动系统的机动车辆的示意图；

图13是与图12的可分离全轮驱动系统相关联的双速动力输出单元的示意图；

图14是基于图13所示的示意图并且根据本教导构造的双速动力输出单元的分解透视图；

图15是图14所示的双速动力输出单元的剖视图；

图16A至图16D是图15所示的双速动力输出单元的局部剖视图，其模式转换部件和换挡部件被定位成分别限定两轮高挡(2-Hi)模式、四轮高挡(4-Hi)模式、空挡模式以及四轮低挡(4-Low)模式；

图17A至图17D是与图12的可分离全轮驱动系统相关联的双速后驱动模块的示意图，其换挡部件被定位成分别限定高挡(H)模式、空挡(N)模式、低挡(L)模式以及低挡锁定(LOCK)模式；

图18至图21是基于图17A至图17D所示的示意图并且根据本教导构造的双速后驱动模块的透视图，其中双速后驱动模块带有及不带有其壳体结构；

图22是大体上沿图21的线22-22剖切的剖视图；以及

图23是构造用于图12的可分离全轮驱动系统的双速后驱动模块的可替代示例性实施例的局部剖视图。

具体实施方式

提供下列示例性实施例，以使本公开将为全面的，并且将其范围完全地传达给本领域技术人员。大量具体细节诸如特定部件、装置和示意性构造的示例被陈述，以提供对本公开的示例性实施例的全面理解。然而，本领域技术人员将明白无需采用这些具体细节，而且该示例性实施例可以许多不同形式体现，并且这些均不应被解释成限制本公开的范围。

参见附图中的图1，示意性地示出按照本公开的教导构造的机动车辆，并且该机动车辆大体上用附图标记10指示。车辆10可包括动力系统12和传动系统14，传动系统14可包括主传动系16、动力切换机构18、次级传动系20和控制系统22。在本教导的各个方面，主传动系16可以是前传动系而次级传动系20可以是后传动系。

动力系统12可包括诸如内燃机或电动机之类的原动机24，以及变速器26，变速器26可以是任何类型的变比机构，诸如手动、自动或无级变速器。原动机24能运转以便为主传动系16和动力传递机构18提供旋转动力。

另外，参见图2，主传动系16可包括主差速器或第一差速器30，其具有由变速器26的输出构件(未示出)驱动的输入构件32。在所示的特定构造中，第一差速器30被构造作为变速器26的一部分，其为通常被称为驱动桥的类型并且典型地使用在前轮驱动车辆中。主传动系16还可包括一对第一车轴34L、34R，其可将第一差速器30的输出部件联接到一组第一车轮36L、36R。第一差速器30可包括：由输入构件32能旋转地驱动的第一差速器箱38；由第一差速器箱38能旋转地驱动的至少一对第一小齿轮40；以及与第一小齿轮40啮合并且被连接以驱动第一车轴34L、34R的一对第一侧齿轮42。

继续参见图2，在下文中被称之为动力输出单元(PTU)的动力切换机构18大体上可包括壳体46、输入部48、输出部50、传递齿轮组件52、分离机构54以及分离致动器56，输入部48被联接为与第一差速器30的第一差速器箱38共同旋转。输入部48可包括管状输入轴58，其由壳体46能旋转地支撑并且同心地围绕第一车轴34R的一部分。输入轴58的第一端可被联接为与第一差速器箱38一起旋转。输出部50可包括由壳体46能旋转地支撑并且具有小齿轮62的输出小齿轮轴60。传递齿轮组件52可包括中空传递轴64、斜齿轮组66以及与小齿轮62啮合的准双曲面齿轮68。传递轴64同心地围绕第一车轴34R的一部分并且由壳体46能旋转地支撑。斜齿轮组66可包括被固定为与传递轴64一起旋转的第一斜齿轮70以及与第一斜齿轮70啮合的第二斜齿轮72。第二斜齿轮72和准双曲面齿轮68一体地形成在短轴(stub shaft)74上或者被固定为与短轴74共同旋转，短轴74被能旋转地支撑在壳体46中。

分离机构54可包括能够被用于将旋转动力从动力系统14选择性地传输到次级传动系20的任何类型的离合器、分离或联接装置。在所提供的特定示例中，分离机构54被构造为爪式离合器。该爪式离合器可包括形成在输入轴58的第二端上的一组外花键齿76；形成在传递轴64上的一组外离合器齿78；模式轴环80，其具有与输入轴58上的外花键齿76始终啮合的内花键齿82；以及拨叉84，其能操作以使模式轴环80在第一模式位置与第二模式位置之间轴向平移。将要理解，虽然分离机构54示意性地示出为非同步爪式离合器，但分离机构54可包括同步爪式离合器，如果想要这种构造的话。

模式轴环80被示出为处于由“2WD”引线所标示的其第一模式位置，其中模式轴环80上的内花键齿82从传递轴64上的外离合器齿78脱离。这样，输入轴58从与传递轴64的传动接合中分离。因而，就没有旋转动力从动力系统12传输到传递齿轮组件52和动力输出单元18的输出小齿轮轴60。在模式轴环80处于由“AWD”引线所标示的其第二模式位置的情况下，模式轴环80的内花键齿82与输入轴58上的外花键齿76和传递轴64上的外离合器齿78都接合。因此，模式轴环80在输入轴58与传递轴64之间建立驱动连接，使得来自动力系统12的旋转动力通过动力输出单元18而传输到输出小齿轮轴60。如将要详述那样，输出小齿轮轴60经由传动轴86联接到次级传动系20。

分离致动器56可以是任何类型的致动器机构，其能操作用于轴向移动拨叉84，这进而使得模式轴环80在其两个不同模式位置之间实现并行地轴向平移。分离致动器56被示出为安装到动力输出单元18的壳体46上。分离致动器56可以是动力操作机构，其可以从控制系统22接收控制信号并且可包括例如液压致动式、气压致动式或者机电致动式布置。

如所提到的那样，图2示意性地例示可以与动力输出单元18相关联的部件。现在对图3至图6的参考将提供与动力输出单元18的示例性实施例相关联的这种部件更明确的结构性构造。特别地，这些附图例示处于组装状态下的部件，其中为了清楚起见移除了壳体46。输入轴58、传递轴64、短轴74以及输出小齿轮轴60中的每个均被示出为具有组装在其上用于在壳体46内或由壳体46能旋转地支撑每个的适当轴承。分离致动器56被示出为一个独立的动力操作单元88，拨叉84从独立的动力操作单元88延伸出来。动力操作单元88可包括电动机和齿轮传动式驱动单元，该齿轮传动式驱动单元被构造成将电动机输出部的旋转转换成拨叉84的平移运动。外花键齿90被提供在第一车轴34R的一端，以便于与第一差速器30中的其相应第一侧齿轮42进行花键连接。类似地，外花键齿92被提供在输入轴58的第一端，以便于与第一差速器箱38的配合部分进行花键连接。

现在特别参见图1和图7，次级传动系20可包括传动轴86、后驱动模块(RDM)100、一对第二车轴102L、102R以及一组第二车轮104L、104R。传动轴86的第一端可以被联接为与从动力输出单元18延伸出的输出小齿轮轴60一起旋转，而传动轴86的第二端可以被联接为与后驱动模块100的输入部106一起旋转。后驱动模块100可包括：壳体108、次级或第二差速器110、扭矩传递装置(TTD)112以及TTD致动器114，其中扭矩传递装置(TTD)112通常被构造和布置成将输入部106选择性地联接到第二差速器110并且将旋转动力从输入部106传输到第二差速器110。输入部106可包括：具有小齿轮118的输入小齿轮轴116；中空套管120；以及被固定为与套管120一起旋转并且与小齿轮118啮合的准双曲面齿轮122。第二差速器110可包括：第二差速器箱124；由第二差速器箱124能旋转地驱动的至少一对第二小齿轮126；以及与第二小齿轮126啮合的一对第二输出侧齿轮128。第二输出侧齿轮128被固定为与第二车轴102L、102R的内侧端部一起旋转。

扭矩传递装置112可包括能够被用于将旋转动力从输入部106选择性地传输到第二差速器110的任何类型的离合器或联接装置。在所示示例中，扭矩传递装置112是多片式摩擦离合器，其可包括：由套管120驱动的输入离合器构件130；被联接为与第二差速器箱124一起旋转的输出离合器构件132；多片式离合器组件134，其具有被设置在输入与输出离合器构件之间的交错式摩擦片；以及能移动用于选择性地对离合器组件134施加离合器接合力的接合构件136。细长中空的离合器输出轴138可连接输出离合器构件132以与第二差速器箱124共同旋转，并且细长中空的离合器输出轴138被构造成围绕第二车轴102R的一部分。TTD致动器114被提供以产生接合构件136相对于离合器组件134的平移运动，并且TTD致动器114能够由来自控制系统22的控制信号控制。

当接合构件136被定位为使得旋转动力不被从输入离合器构件130传输到输出离合器构件132时，可建立扭矩传递装置112的第一或“分离”模式。在该“分离”模式下，第二车轮104L、104R，第二车轴102L、102R，第二差速器110，离合器输出轴138以及输出离合器构件132就从后驱动模块100的输入部106分离。这样，由于第二车轮的滚动运动而造成这些部件的旋转不会“反向驱动”传动轴86和动力输出单元18的部件。

当由接合构件136施加于离合器组件134的离合器接合力使旋转动力从输入部106传输到离合器输出轴138以便通过第二差速器110传送给后轮104L、104R时，可建立扭矩传递装置112的第二或“连接”模式。此外，还可以在连接模式下提供“扭矩偏置”功能，因为对施加于离合器组件134的离合器接合力大小的可变控制可以改变从动力系统12传输到主传动系16和次级传动系20的旋转动力的分配比率。因此，扭矩传递装置112可被构造或控制成进行适当地打滑或周期性地进行接合和脱离，以便偏置可用的驱动扭矩的同时在输入部106与第二差速器110之间建立驱动连接。

TTD致动器114可以是能使扭矩传递装置112在其第一与第二模式之间进行转换并能适应性地调节由接合构件136施加在离合器组件134上的离合器接合力大小的任何动力操作装置。因此，TTD致动器114可以包括例如电磁或电机驱动式滚珠丝杠，滚珠坡道(ballramp)或者其它凸轮致动系统，其如引线140所示与接合构件136具有机械连接。可替代地，TTD致动器114可包括液压致动系统，该液压致动系统能够通过调节也如引线140所指示那样传送到压力室的流体压力调节来调节接合构件136相对于离合器组件134的位置。

图1中示意性地所示的控制系统22包括控制器150、一组第一传感器152以及一组第二传感器154。该组第一传感器152可被布置在机动车辆10内以检测车辆参数并且响应性地生成第一传感器信号。该车辆参数可以与下列参数的任何组合相关联：车辆速度、横摆角速度、转向角、发动机扭矩、车轮速度、轴速、横向加速度、纵向加速度、节气门位置以及挡位，而不限于此。该组第二传感器154可被构造成检测驾驶员所发起的针对车辆10内的一个或多个车载装置和/或系统的输入，并且响应性地生成第二传感器信号。例如，机动车辆10可以配备有与模式选择装置相关联的传感器，诸如与按钮或操纵杆相关联的开关，该传感器检测何时车辆操作者在两轮驱动(FWM)模式与全轮驱动(AWD)模式之间进行选择。而且，例如，控制器150可使用诸如挡风玻璃刮水器、除霜器和/或加热系统之类的车辆系统的开关致动，以便评估机动车辆10是否应当在FWD和AWD之间自动地转换。

如所提到的那样，图7示意性地示出能与后驱动模块100关联的部件。现在参见图8至图11，示出与后驱动模块100的示例性实施例关联的这些部件的更明确的结构性构造。这些视图在具有和不具有壳体108的情况下例示处于组装状态的部件。输入小齿轮轴116，第二车轴102L、102R，第二差速器箱124，套管120以及离合器输出轴138中的每个均被示出为具有组装在其上用于在壳体108内或者由壳体108能旋转地支撑每个的适当的轴承。另外，图11特别示出套管120被固定为经由花键连接156而与限定输入离合器构件130的离合器毂160的环形套筒部分158一起旋转。类似地，输出离合器构件132可以是离合器鼓162，其经由花键连接164而被联接为与离合器输出轴138的第一端一起旋转。离合器输出轴138的相反端经由花键连接166被固定到第二差速器箱124的管状凸出部分168。接合构件136可以是设置在压力室中的施压活塞(apply piston)，该压力室通过与TTD致动器114关联的液压操作单元169而被供应有加压的液压流体。液压操作单元169可包括电机驱动式流体泵170、蓄电器172以及相关的液压机部件，这些部件全都被设置为紧邻壳体108或者被附接到壳体108上。

参见图1、图2和图7，车辆10通常可以在动力输出单元18与后驱动模块100二者均脱离的两轮驱动(FWD)模式下运转。具体地，分离机构54的模式轴环80被分离致动器56定位在其第一(2WD)模式位置，使得输入轴58与传递轴64分开。这样，由动力系统12所提供的基本上全部动力被传输到主传动系16。类似地，扭矩传递装置112可以转换到并保持在其第一(分离)模式，使得输入部106、传动轴86、输出小齿轮轴60以及动力输出单元18内的传递齿轮组件52不会因第二车轮104的滚动运动而被反向驱动。

当期望或需要以全轮驱动(AWD)模式操作机动车辆10时，可经由适当的输入来启动控制系统22，如所提到的那样，该输入可包括驱动要求的输入(经由模式选择装置)和/或由控制器150响应于来自第一传感器152和/或第二传感器154的信号所产生的输入。控制器150首先对TTD致动器114发信号以使扭矩传递装置112转换成其第二(连接)模式。具体而言，控制器150控制TTD致动器114的操作，使得致动构件136被移动并且在离合器组件134上施加足以使次级传动系20的速度与主传动系16的速度同步的离合器接合力。一旦速度同步，控制器150就对致动器56发信号以使动力输出单元18中的模式轴环80从其第一模式位置移动到其第二模式位置。在模式轴环80处于其第二模式位置的情况下，旋转动力就从动力系统12传输到主传动系16和次级传动系20。将认识到，对扭矩传递装置112所产生的离合器接合力大小的后续控制允许离合器组件134上的扭矩偏置，以便控制从动力系统12传输到主传动系16和次级传动系20的扭矩分配比率。

参见图12，根据本教导构造的另一机动车辆大体上由附图标记10’来指示。车辆10’大体上类似于图1的车辆10，不同之处在于主传动系16’和次级传动系20’被更改为将双速挡单元(two-speed range unit)并入到动力输出单元18’和后驱动模块100’二者中。如将要详述的那样，除与车辆10关联的两轮高挡驱动模式和全轮高挡驱动模式之外，车辆10’的这种替代传动系统布置还允许建立至少一个全轮低挡驱动模式。为清楚起见，带上标的附图标记被用来指代在结构和/或功能上大体与先前关于图1至图11所描述的不带上标的部件相类似的部件。

现在另外参见图13，动力输出单元18’被大体上示出为包括：壳体46’、适于与变速器26’的输出构件相连接的输入部48’、输出部50’、传递齿轮组件52’、第一差速器30’、分离机构54’、双速挡单元198以及分离致动器56’。输入部48’可包括中空输入轴204，中空输入轴204由壳体46’能旋转地支撑并且围绕车轴34L’。输出部50’可包括具有小齿轮62’的输出小齿轮轴60’。传递齿轮组件52’可包括中空传递轴64’、斜齿轮组66’以及与小齿轮62’啮合的准双曲面齿轮68’。斜齿轮组66’可包括被固定为与传递轴64’一起旋转的第一斜齿轮70’和与第一斜齿轮70’啮合的第二斜齿轮72’。第二斜齿轮72’和准双曲面齿轮68’与被壳体46’能旋转地支撑的短轴74’成一体或者被固定到短轴74’上。

双速挡单元198可包括行星齿轮组件200和换挡机构202。行星齿轮组件200可包括：不能旋转地固定到壳体46’的环形齿轮206；恒星齿轮208；与环形齿轮206和恒星齿轮208都啮合的多个行星齿轮210；以及能旋转地支撑行星齿轮210的行星齿轮架212。行星齿轮架212被固定到第一差速器30’的第一差速器箱38’上或者与第一差速器箱38’一体地形成，以便与之共同旋转。

换挡机构202可包括：恒星齿轮轴220，其围绕第一车轴34L’的一部分并且被固定为与恒星齿轮208一起旋转；齿轮架轴222，其围绕恒星齿轮轴220的一部分并且被固定为与行星齿轮架212一起旋转；以及管状挡套筒(tubular range sleeve)224，其围绕齿轮架轴222、恒星齿轮轴220和输入轴204的一部分。输入轴204可具有第一端226和第二端，第一端226适于经由花键联接轴227(图14)连接到变速器26’的输出部，第二端具有形成在其上的一组细长外花键齿228。挡套筒224可包括一组内花键齿230，其与输入轴204上的外花键齿228持续地啮合式接合。这样，挡套筒224被联接为与输入轴204共同旋转，同时能够在输入轴204上在多个预定的挡位之间双向轴向滑动运动，这将在下文更详细地进行论述。挡套筒224进一步限定一组内离合器齿232，其可以与形成在齿轮架轴222上的一组外离合器齿234或者形成在恒星齿轮轴220上的一组外离合器齿236接合和脱离接合。

分离机构54’在功能上大体上类似于分离机构54，类似之处在于它被构造成当期望全轮驱动模式时选择性地将输入轴204连接到传递齿轮组件52’以将旋转动力从输入轴204传输到输出小齿轮轴60’。然而，分离机构54’的不同之处在于经由挡套筒224间接地进行输入轴204和传递轴64’之间的驱动连接。特别地，挡套筒224可分别包括第一组外花键齿240和第二组外花键齿242，它们可以能选择地与形成在模式轴环246上的内花键齿244相接合。这样，模式轴环246可联接为与挡套筒224一起旋转，并且能够相对于挡套筒224在第一(2WD)模式位置与第二(AWD)模式位置之间进行双向轴向平移。

在第一模式位置，形成在模式轴环246上的一组内离合器齿248与传递轴64’上的外离合器齿78’解除啮合式接合，由此没有旋转动力从输入轴204通过传递齿轮组件52’传输到输出小齿轮轴60’。相比之下，在模式轴环246处于其第二模式位置的情况下，其内花键齿244与第一组外花键240和第二组外花键242之一进行接合(取决于挡套筒224的轴向位置)，并且其内离合器齿248与传递轴64’上的离合器齿78’接合，由此在输入轴204与输出小齿轮轴60’之间的驱动连接。

双速挡单元198可以进行操作以在输入轴204与第一差速器30’之间建立至少两个不同速比的驱动连接。具体而言，挡套筒224可在多个预定的挡位之间轴向平移。在第一或“高”(Hi)挡位，挡套筒224被定位为使得其内离合器齿232与齿轮架轴222上的外离合器齿234相接合。因为挡套筒224上的内花键230与输入轴204上的外花键齿228保持恒定的啮合式接合，故挡套筒224在其高挡位的定位将导致在输入轴204与齿轮架轴222之间建立直接的驱动连接，并且齿轮架轴222接着经由齿轮架212连接到第一差速器箱38’。这样，就在输入轴204与第一差速器30’之间建立第一或正速比的驱动连接。

在第二或“空”挡位下，挡套筒224从与齿轮架轴222和恒星齿轮轴220二者的传动连接中分离，使得输入轴204与第一差速器30’分离。

在第三或“低”(Low)挡位，挡套筒224被定位为使得其内离合器齿232与形成在恒星齿轮轴220上的外离合器齿236相接合。在挡套筒224被定位在其低挡位的情况下，在输入轴204与第一差速器30’之间建立第二或减速比驱动连接。具体而言，恒星齿轮轴220的传动旋转致使行星齿轮组件200以相对于输入轴204的减速来驱动齿轮架212，使得主传动系16’经由第一差速器30’以减速比被类似地驱动。

继续参见图13，分离致动器56’被示出为定位为邻近壳体46’，并且可包括接合模式轴环246的第一拨叉84’、接合挡套筒224的第二拨叉250以及被构造为从控制器150接收控制信号并且能操作以协调拨叉84’和250的运动的动力操作单元252。动力操作单元252可以是任何类型的单元，该单元能够选择性地平移第一拨叉84’以使模式轴环246在其两个模式位置之间移动，同时还能够选择性地平移第二拨叉250以使挡套筒224在其三个挡位之间移动。

现在参见图14和图15，示出与双速动力输出单元18’关联的部件的更明确的结构性构造。特别地，图14例示双速动力输出单元18’的示例性实施例的分解透视图。壳体46’被示出为包括具有主壳体258的多件式组件，差速器壳体260和PTU壳体262被紧固到主壳体258。图15是例示行星齿轮组件200、换挡机构202、传递齿轮组件52’以及可移动模式轴环246和挡套筒224的紧凑布置的剖视图。

如将理解的那样，可以基于来自控制器150的控制信号协调挡套筒224和模式轴环246的双向平移运动以为双速动力输出单元18’建立多个模式和挡的组合。参见图16A至图16D，可以更清楚地例示这些各种模式和挡的组合。

图16A示出用于建立两轮高挡(2-Hi)模式的挡套筒224和模式轴环246的位置。具体而言，模式轴环246被示出为位于其第一模式位置而挡套筒224位于其第一挡位。这样，输入轴204经由挡套筒224联接到齿轮架轴222以在动力系统12与主传动系16’之间建立直接驱动连接。同时，传递轴64’从与输入轴204的传动连接中分离，从而使次级传动系20’与动力系统12分离。因此，旋转动力通过动力系统12仅传输到主传动系16’而不减速。

图16B示出用于建立四轮高挡(4-Hi)模式的挡套筒224和模式轴环246的位置。具体而言，通过仍然处于其第一挡位的挡套筒224来保持高挡连接，同时模式轴环246被示出为移入其第二模式位置。因此，模式轴环246建立从输入轴204(通过挡套筒224)到传递轴64’的驱动连接，以便也将旋转动力从动力系统12传输到次级传动系20’而不减速。

图16C示出用于建立空挡非传动模式的挡套筒224和模式轴环246的位置。如所示，模式轴环246被保持在其第二模式位置同时挡套筒224已经轴向移入其第二挡位，使得挡套筒224的内花键232从齿轮架轴220上的外离合器齿234和恒星齿轮轴220上的外离合器齿236脱离。因此，输入轴204从主传动系16’的两个输入部分离，使得没有旋转动力从动力系统12传输到主传动系16’。还应当指出，挡套筒224至其第二挡位这种移动致使模式轴环246上的内花键齿244脱离挡套筒224上的第一组外花键240，同时模式轴环246维持其与传递齿轮64’的连接。

图16D示出用于建立四轮低挡(4-Low)模式的模式轴环246和挡套筒224的位置。具体而言，模式轴环246被保持在其第二模式位置同时挡套筒224轴向移入其第三挡位。这样，通过挡套筒224在输入轴204和恒星齿轮轴220之间建立低挡驱动连接，同时通过模式轴环246建立AWD连接。应当指出，在挡套筒224从其空挡位移入其低挡位时，模式轴环246的内花键齿244接合第二组外花键齿242。虽然可能以连续布置将外花键240和242提供在挡套筒224上，但已经认识到，在挡套筒224在其高挡和低挡位之间移动时，外花键240和242之间的无齿分离空间将会抑制潜在的齿阻挡状态(tooth blocking condition)。

现在特别参见图12和图17A，次级传动系16’可包括传动轴86、双速后驱动模块10’、一对第二车轴102L’和102R’以及一组第二车轮104L和104R。传动轴86的第一端被联接到从双速动力输出单元18’延伸出的输出小齿轮轴60’，而传动轴86的第二端联接为与双速后驱动模块100’的输入部106’一起旋转。后驱动模块100’可包括：壳体108’；第二差速器110’；扭矩传递装置112’，其通常被构造和布置成选择性地将输入部106’联接到第二差速器110’并且将旋转动力从输入部106’传输到第二差速器110’；TTD致动器114’，其用于控制扭矩传递装置112’的致动；具有行星齿轮组件280和换挡机构282的双速挡单元278；以及挡致动器284。

输入部106’可包括具有小齿轮118’的输入小齿轮轴116’、中空套管120’以及固定到套管120’并且与小齿轮118’相啮合的准双曲面齿轮122’。第二差速器110’包括第二差速器箱124’、由第二差速器箱124’能旋转地支撑的至少一对第二小齿轮126’以及与第二小齿轮126’相啮合的一对第二输出侧齿轮128’。第二输出侧齿轮128’被固定为与第二车轴102L’和102R’的内侧端部一起旋转。

扭矩传递装置112’大体上类似于扭矩传递装置112，并且可包括输入离合器构件130’、输出离合器构件132’、离合器组件134’以及接合构件136’，该接合构件136’在TTD致动器114’基于来自控制器150的控制信号的控制下能移动。输出离合器构件132’可以是被联接为与离合器输出轴286一起旋转的离合器鼓162’。因此，从输入部106’传递的扭矩通过扭矩传递装置112’被传输到离合器输出轴286。

双速挡单元278能操作以在输出离合器构件132’与第二差速器110’之间建立至少两个不同速比的驱动连接。具体而言，行星齿轮组件280可包括：被固定为与离合器输出轴286一起旋转的恒星齿轮290；不能旋转地固定到壳体108’的环形齿轮292；与恒星齿轮290和环形齿轮292相啮合的多个行星齿轮294；以及能旋转地支撑行星齿轮294的行星齿轮架296。换挡机构282可包括：被固定为与离合器输出轴286一起旋转的第一或直接离合器环300；被固定为与行星齿轮架296一起旋转的第二或低速离合器环302；被固定为与差速器输入轴306一起旋转的第三或驱动离合器环304；被固定为与第二车轴102R’一起旋转的第四或锁定离合器环308；以及挡套筒310。差速输入轴306可围绕第二车轴102R’，并且被连接为与第二差速器110’的第二差速器箱124’一起旋转。

挡套筒310可包括一组内花键齿312，其与形成在驱动离合器环304上的一组外花键齿314持续地啮合式接合。这样，挡套筒310被联接为与驱动离合器环304共同旋转，同时能够在驱动离合器环304上进行双方向轴向滑动运动。挡套筒310进一步包括一组内离合器齿316。如将要详述那样，挡套筒310的平移运动能操作以在扭矩传递装置112’的输出轴286和第二差速器110’的第二差速器箱124’之间建立两个不同速度范围的驱动连接。

挡套筒310在图17A中被示出为位于第一或高挡位，使得其内花键齿312与驱动离合器环304上的外花键齿314和形成在直接离合器环300上的一组外花键齿318二者啮合。还将看出，挡套筒310上的离合器齿316脱离与形成在低速离合器环302上的一组外离合器齿320的啮合式接合。因此，经由离合器输出轴286、挡套筒310和差速器输入轴306而在输出离合器构件132’和第二差速器110’的第二差速器箱124’之间建立第一或正速比驱动连接。

挡套筒310在图17B中被示出为位于第二或空挡位，使得其内齿312仅与驱动离合器环304上的外齿314保持接合，同时其内离合器齿316保持从低速离合器环302上的外离合器齿320脱离。这样，输出离合器构件132’解除与第二差速器110’的第二差速器箱124’的传动连接。

挡套筒310在图17C中被示出为位于第三或低挡位，使得其内花键齿312保持与驱动离合器环304上的外花键齿314啮合，同时其内离合器齿316现在与低速离合器环302上的外离合器齿318啮合。这样，恒星齿轮290的传动旋转(经由离合器输出轴286)致使行星齿轮架296减速旋转，以便经由齿轮架296、低速离合器环302、挡套筒310、驱动离合器环304以及第二差速器输入轴306在输出离合器构件132’和差速器箱124’之间建立第二或减速比驱动连接。

最后，图17D示出位于第四或低速锁定位置的挡套筒310。在该位置上，挡套筒310上的内花键齿312与驱动离合器环304上的外花键齿314以及形成在锁定离合器环308上的一组外花键齿322都啮合，同时挡套筒310上的内离合器齿316与低速离合器环302上的外离合器齿320保持接合。在该位置上，图17C的减速比驱动连接被保持，而且第二差速器110’现在由于第二差速器箱124’和第二车轴102R彼此相对的旋转被阻止而被锁定。

继续参见图17A至图17D，挡致动器284可以是能操作以控制挡拨叉324的轴向平移运动的任何类型的动力操作机构，挡拨叉324的轴向平移运动接着致使挡套筒310在其四个不同的挡位之间移动。挡致动器284被示出为安装到双速后驱动模块100’的壳体108’。挡致动器284优选是电机驱动式齿轮传动装置，其被构造成从控制器150接收控制信号以将电机输出部的旋转转换成挡拨叉324的平移运动。

如所提到的那样，图17A至图17D示意性地例示可与双速后驱动模块100’关联的部件。现在对图18至图22的参考将提供与双速后驱动模块100’的示例性实施例关联的这些部件的更明确的结构性构造。特别地，花键连接330被提供为将离合器鼓162’联接到离合器输出轴286的第一端。还示出，恒星齿轮290可以与离合器输出轴286一体地形成。

参见图23，示出双速后驱动模块100’的可替代示例性实施例的局部剖视图，其包含经过改进的换挡机构282’。本质上，换挡机构282’基本类似于图17A至图22中所示的换挡机构282，不同之处在于低速锁定离合器环308已被除去，由此除去了图17D中所示的低速锁定挡模式。因此，挡套筒310’可能会在构造上略微修改，但仍然能操作以在离合器输出轴286与差速器输入轴306之间建立高挡、空挡和低挡驱动连接。

在操作中，车辆10’通常可以在两轮高挡驱动模式下进行操作，在两轮高挡驱动模式下，动力输出单元18’在动力系统12和主传动系16’之间建立高挡驱动连接，同时将后驱动模块100’脱离。具体而言，分别与换挡机构202和分离机构54’关联的挡套筒224和模式轴环246如图16A所示那样进行定位以建立2-Hi模式。在模式轴环246处于其第一模式位置的情况下，输入轴204与传递轴64’分离，使得基本上全部的旋转动力从动力系统12传递到主传动系16’。扭矩传递装置112’被保持在其第一(分离)模式以与次级传动系20’分离开。在扭矩传递装置112’在其分离模式下操作时，挡套筒310可位于其高挡位(图17A)。

当期望或需要以全轮高挡(AWD-H)驱动模式操作机动车辆10’时，可启动控制系统22以首先对TTD致动器114’发信号以便将扭矩传递装置112’转换到其第二(连接)模式，从而使主传动系16’和次级传动系20’的速度同步。一旦同步，控制器150就发信号给致动器56’以使模式轴环246转换到其第二模式位置，同时使挡套筒保持在其第一挡位(图16B)。这将在动力系统12、主传动系16’和后驱动模块100’的输入部106’之间建立四轮高挡驱动连接。另外，挡致动器284可被致动以使挡套筒310保持或移入其高挡位(图17A)，使得通过扭矩传递装置112’传送的旋转动力以正速比被传输到第二差速器110’。此后，TTD致动器114’可被控制以改变通过扭矩传递装置112’传输到第二车轮104L、104R的扭矩，同时第二差速器110’以打开状态(open state)工作以允许第二车轮104L、104R之间的速度差异。

如果在车辆10’以其AWD-H驱动模式操作期间，期望或确定提高的牵引力要求在全轮驱动低挡(AWD-L)驱动模式下进行操作，控制系统22就用于协调以将动力输出单元18’转换至其四轮低挡模式，并将后驱动模块100’转换成其低挡模式。具体而言，在图16D中示出建立该连接的动力输出单元18’的挡套筒224和模式轴环246的位置，而在图17C中示出建立该连接的后驱动模块100’的挡套筒310的位置。因此，在动力输出单元18’和后驱动模块100’中建立低挡驱动连接。这些低挡驱动连接可以基于合适的控制方法相继或同时建立，并且可以由处于静止或不动状态的车辆10’来建立。

如果在车辆10’以其AWD-L驱动模式操作期间，期望或确定第二差速器110’的锁定将有助于提供更大的牵引力，控制系统22就可以要求车辆以全轮驱动低速锁定挡(AWD-LOCK)驱动模式进行操作。这需要发信号给挡致动器284以使挡套筒310转换到其低速锁定位置(图17D)，同时将动力输出单元18’保持在其四轮低挡模式(图16D)。

最后，可通过使动力输出单元18’转换到其空挡模式(图16C)并使后驱动模块100’转换到其空挡模式(图17B)来建立用于车辆10’的拖曳模式。

尽管各具体方面已经在说明书中描述并在附图中例示，但本领域技术人员将会理解，可做出各种改变并且其元件和部件可用等同物替换，而不脱离如权利要求书中所限定的本教导的范围。此外，在此明确地预想到使特征、元件、部件、和/或功能在本教导的各种方面之间进行混合和匹配，从而本领域技术人员从本教导将会认识到本教导一个方面的特征、元件、部件和/或功能可适当地并入另一方面，除非在上面另外说明。而且，可作许多修改以使特定情形、构造或材料适应本教导而不会脱离其实质范围。因此，其旨在本教导不应限制于作为目前所设想的用来执行本教导的最佳方式而由附图例示并在说明书中所述的特定方面，而是本教导的范围包括在前述说明书和下列所附权利要求中的许多方面和示例。