动力传输单元的制作方法
【专利摘要】动力传输单元包括：配置成从第一车辆部件接收输入扭矩的第一轴；配置成选择性地从第一轴接收扭矩且将扭矩传输给第二车辆部件的第二轴；接合机构；壳体，所述壳体配置成封装所述动力传输单元的至少一部分；以及具有第一密封件和第二密封件的密封系统。所述接合机构配置成以第一模式和第二模式操作。当处于第一模式时，所述接合机构选择性地将第二轴联接到第一轴，当处于第二模式时，第二轴从第一轴断开联接。所述第一密封件设置在壳体和第二轴的第一端部之间，第二密封件设置在壳体和第二轴的第二端部之间。
【专利说明】动力传输单元
[0001]相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2012年4月18日提交的美国临时专利申请N0.61/476,693的权益和优先权。美国临时专利申请N0.61/476，693在此作为参考全文引入。
【技术领域】
[0002]本申请总体上涉及用于机动车辆的传动系领域。更具体地，本申请涉及用于传动系统的动力传输单元，以将驱动扭矩选择性地提供给后轮，其中，所述动力传输单元包括改进的密封系统，其减少损失且改进其中的润滑。
【背景技术】
[0003]在一些机动车辆中(更常见地在货车和运动型多功能车辆中)，已经知道具有提供可切换四轮驱动的传动系。这些系统通常使得后轮由来自于传动轴的扭矩驱动，所述传动轴由变速器驱动。这些系统往往具有用户可切换四轮驱动，从而用户通过杆(例如，换档器，开关)接合传动箱，将扭矩的一部分从后轮再次分配给前轮。这些系统主要设计成在低牵引状况期间操作，例如在由雪形成的打滑状况或越野型状况。
[0004]在其它机动车辆中(更常见地在乘用车辆中，例如轿车)，已经知道具有提供全轮驱动(AWD)的传动系。这些系统通常使得一组车轮(通常是前轮)由来自于变速器的扭矩驱动，且扭矩根据需要通过致动离合器系统再次分配给另一组车轮(通常是后轮)。在确定前轮具有的角速度与后轮的角速度相差预定量(这表示由于超过牵引的扭矩引起的前轮打滑)时，扭矩的该再次分配可以通过车辆自动地传输。当车辆确定车轮之间的角速度的该差异时，其接合离合器机构，所述离合器机构将驱动轴联接到操作动力系统，其将通过动力系产生的一些扭矩再次分配给后轮。该系统将至打滑车轮的驱动扭矩减少至再次实现牵引的点，且将减少的扭矩再次分配给未打滑车轮。
[0005]具有通过更有效地(即，较少功率损失)再次分配扭矩提供驾驶员可选择AWD性能的传动系统是有利的。具有可以以较低成本生产且具有比常规AWD系统更大可靠性的AWD传动系统也是有利的。
【发明内容】
[0006]一个实施例涉及动力传输单元，包括:配置成从第一车辆部件接收输入扭矩的第一轴；配置成选择性地从第一轴接收扭矩且将扭矩传输给第二车辆部件的第二轴；接合机构；壳体，所述壳体配置成封装所述动力传输单元的至少一部分；以及具有第一密封件和第二密封件的密封系统。所述第二轴包括第一端部和第二端部。所述接合机构配置成以第一模式和第二模式操作。当处于第一模式时，所述接合机构选择性地将第二轴联接到第一轴，当处于第二模式时，第二轴从第一轴断开联接。所述第一密封件设置在壳体和第二轴的第一端部之间，第二密封件设置在壳体和第二轴的第二端部之间。【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是根据示例性实施例的传动系统的俯视示意图。
[0008]图2是配置成在传动系统中使用的动力传输单元的示例性实施例的截面透视图，例如，图1的传动系统。
[0009]图3是图2的动力传输单元配置成分离轴从输入轴断开联接的俯视图，其对应于车辆配置为两轮驱动操作模式。
[0010]图4是图3的动力传输单元配置成分离轴联接到输入轴的俯视图，其对应于车辆配置为全轮驱动操作模式。
[0011]图5是图3的动力传输单元的详细图，示出了设置在分离轴和壳体之间的密封组件。
[0012]图6是图5的动力传输单元的内部(或内侧)密封组件的详细图。
[0013]图7是图5的动力传输单元的外部(或外侧)密封组件的详细图。
[0014]图8用于动力传输单元的密封组件的另一个示例性实施例的一部分的透视图。
[0015]图9是图8的密封组件的横截面图。
【具体实施方式】
[0016]总体上参考附图，本文公开了用于车辆的动力系或传动系统的动力传输单元，用于传输推进功率，例如从一组前驱动轮到一组后驱动轮。动力传输单元包括:第一轴(例如，输入轴)；第二轴(例如，分离轴)，其通过接合机构(例如，离合器机构)选择性地与第一轴联接和断开联接；壳体，所述壳体封装所述动力传输单元的至少一部分；以及密封系统。密封系统包括配置或设置在第二轴和壳体之间的第一密封件。例如，所述第一密封件可设置在第二轴的第一端部和壳体的第一延伸部之间。密封系统还可以包括附加密封件。例如，密封系统可包括设置在第二轴的第二端部和壳体的第二延伸部之间的第二密封件，其中，第一密封件和第二密封件封装动力传输单元的容积，其可以包括第一流体，例如齿轮润滑油，用于润滑所述容积内的工作元件。
[0017]图1图示了动力系或传动系统10，配置用于机动车辆且提供推进功率以推进或移动车辆。根据示例性实施例，传动系统10包括发动机13、变速器15、最终传动单元17、前差速器组件19、第一(或右前)驱动轴21、第二(或左前)驱动轴23、第三(或右后)驱动轴25、第四(或左后)驱动轴27、第一(或右前)车轮22、第二 (或左前)车轮24、第三(或右后)车轮
26、第四(或左后)车轮28、传动轴29、动力传输单元30和后传动单元90。发动机13可以沿车辆横向地或者直列地纵向地安装，且配置成将输出功率和扭矩提供给变速器15，变速器15配置成根据需要将功率和扭矩提供给最终传动单元17。最终传动单元17配置成将功率和扭矩提供给前差速器组件19，其中，最终传动单元17可包括可配置成将扭矩传输给前差速器组件19的配合和啮合齿轮的至少一个锥齿轮、准双曲面齿轮或螺旋齿轮。第一和第二驱动轴21，23旋转地联接到前差速器组件19，从而允许驱动扭矩从发动机13通过变速器15，通过最终传动单元17传输给前差速器组件19，因而驱动第一和第二驱动轴21，23。前差速器组件19包括齿轮系，其允许第一和第二驱动轴21，23以不同角速度旋转，以适应车辆转向或者一个驱动轴丧失牵弓I。
[0018]动力传输单元(PTU) 30包括:输入轴31，其可联接到前差速器组件19的部件(例如，外壳、托架、半轴齿轮)；以及第一离合器机构50，其可通过齿轮组件选择性地将输入轴31与传动轴29 (脱离)或断开联接。动力传输单元30和齿轮组件在下文更详细讨论。根据示例性实施例，传动系包括连接到第一驱动轴21的中间驱动轴20，以旋转车辆的第一车轮22。
[0019]车辆的电子控制单元(ECU)或电子控制模块(ECM)可致动所述第一离合器机构50的接合，从而通过PTU 30将传动轴29联接到输入轴31。传动轴29联接到后传动单元(RDU)90，包括后差速器组件92。因而，通过传动轴29传输的扭矩可以传输给后差速器组件92。后差速器组件92包括齿轮系，其允许第三和第四驱动轴25，27以不同角速度旋转，以适应车辆转向或者一个驱动轴丧失牵引。车辆的ECU还致动真空系统或者另一个致动系统(例如，液压系统、电子系统)，其使得RDU 90内包括的一个或多于一个第二离合器机构94基本上同时接合，其将扭矩从差速器组件92传输给第三和第四驱动轴25，27两者。真空或致动系统可以在致动第一离合器机构50后且在传动系统10已经提速之后启用或接合，或者可以在离合器机构50致动之前启用。
[0020]图2-5图示了用于传动系统(例如，图1的传动系统10)的PTU 30的示例性实施例。PTU 30包括输入轴31、分离轴36、至少一个密封组件70和配置成封装PTU 30的至少一部分的壳体40。输入轴31配置成接收输入扭矩，例如从前差速器组件19的部件(例如，外壳、托架、半轴齿轮)，以使得输入轴31围绕旋转轴线34旋转。根据示例性实施例，输入轴31是联接到前差速器组件19的外壳的中空管构件，以从差速器组件接收扭矩。输入轴31可以由钢、铝、铝合金或对于车辆寿命而言足够强以传输所需扭矩的任何其它合适材料制成。根据不例性实施例，输入轴31配置成以横向于车辆的纵向(或行进)方向的方向延伸，且包括第一端部32和第二端部33。第一端部32可联接到前差速器组件19，从而通过前差速器组件19传输的扭矩可以在对应旋转方向以基本相同的扭矩和频率驱动输入轴31。第二端部33可以配置成输出或传输所接收的扭矩，例如通过启用或接合机构(例如，第一离合器机构50)传输给分离轴36。
[0021]分离轴36配置成围绕旋转轴线34选择性地旋转，以传输扭矩。根据示例性实施例，分离轴36配置成通过启用机构(例如，第一离合器机构50)选择性地联接到输入轴31，以将扭矩从输入轴31传输给分离轴36。当联接时,输入轴31和分离轴36用基本相同的扭矩和频率旋转。分离轴36还可以选择性地从输入轴31断开联接，从而没有扭矩从输入轴31传输给分离轴36。当断开联接时，输入轴31和分离轴36可以以不同频率和扭矩旋转。
[0022]根据示例性实施例，分离轴36配置成包括第一端部37、第二端部38以及设置在第一端部37和第二端部38之间以传输扭矩的齿轮39。根据其它实施例，齿轮39可以设置在第一端部上，第二端部上，或者沿分离轴36的长度的任何地方。第一端部37和第二端部38可配置为具有类似或不类似直径的中空管。例如，分离轴36可以配置有可具有类似内直径且可具有不类似外直径的第一端部37和第二端部38。齿轮39可以配置为正齿轮、螺旋齿轮、锥齿轮、或者通过运动(例如，环形运动)传输扭矩的任何合适形状齿轮。如图4和5所示，分离轴36包括中空管，具有大致平滑内表面和不规则外表面，具有从外表面延伸的齿轮39。中空管分离轴36可配置成接收输入轴31。例如，输入轴31可穿过分离轴36且延伸超出分离轴36的第一端部37和/或第二端部38。分离轴36可以由钢、铝、铝合金或对于车辆寿命而言足够强以传输所需扭矩的任何其它合适材料制成。[0023]PTU 30可包括轴承，以允许其中的部件之间的相对旋转且改进效率，例如通过减少由其中的部件旋转产生的摩擦，例如输入轴31相对于分离轴36旋转。根据示例性实施例，轴承(或滚针轴承或套筒或轴颈)41可设置在分离轴36和输入轴31之间，以允许输入轴31相对于分离轴36的旋转。例如，PTU 30可包括设置在分离轴36的第二端部38和输入轴31的第一端部32之间的第一滚针轴承41，且可包括设置在分离轴36的第一端部37和输入轴31的第二端部33之间的第二滚针轴承41，其中，轴承41允许输入轴31相对于分离轴36的同心和有效旋转。换句话说，输入轴31可穿过中空分离轴36，第一滚针轴承41设置在分离轴36的第二端部38的内表面和输入轴31的外表面之间，第二滚针轴承41设置在分离轴36的第一端部37的内表面和输入轴31的外表面之间。PTU 30可包括附加轴承。例如，PTU 30可包括设置在壳体40和分离轴36之间的轴承42，以允许分离轴36相对于壳体40和/或输入轴31的同心和有效旋转。
[0024]PTU 30还可以包括离合器机构50，所述离合器机构50可在启用时将分离轴36联接到输入轴31且在停用时将分离轴36从输入轴31断开联接。根据示例性实施例，离合器机构50包括接合齿轮51和轮毂55。第一离合器机构50的轮毂55的内表面可以固定地连接到输入轴31的外表面，例如输入轴31的第二端部33的外表面，其中，轮毂55随着输入轴31 —起围绕旋转轴线34旋转，具有基本相同的扭矩和频率。接合齿轮51可以可滑动地联接到轮毂55，其中，接合齿轮51可以用与轮毂55相同的扭矩和频率围绕旋转轴线34旋转，而接合齿轮51配置成在例如通过致动器启用或驱动时沿旋转轴线34的方向相对于轮毂55滑动。接合齿轮51的内表面可以包括齿轮齿,用于接合分离轴36或齿轮构件56以将扭矩从输入轴31通过第一离合器机构50传输给分离轴36。齿轮构件56可以与分离轴36独立形成，然后连接到分离轴36，或者可以与分离轴36 (例如，与分离轴36的第一端部37)整体形成。
[0025]PTU 30和/或离合器机构50可包括同步器53，同步器53可包括至少一个摩擦环或锥体，配置成在与接合齿轮51的齿轮齿接合之前接合齿轮构件56。同步器53允许接合齿轮51和齿轮构件56在接合齿轮51和齿轮构件56之间的齿接合之前以基本相同的扭矩和频率旋转，以抑制在接合时齿之间的冲击，这在以不同扭矩和扭矩旋转的两个齿轮的齿彼此接合时发生。同步器53通过减少分离轴36选择性联接到输入轴31期间第一离合器机构50和分离轴36和/或齿轮构件56上的磨损和损坏而提供PTU 30的改进耐用性。根据示例性实施例，同步器53包括两侧具有摩擦材料(通常是基于碳的材料)的对顶锥，以改进同步器53的效率且允许管理负载的减少直径。根据其它实施例，同步器53可包括单个锥体、三锥体或通过减少磨损改进耐用性的其它配置。
[0026]PTU 30还可以包括输出轴43，配置成将来自于PTU 30的输出扭矩传输给例如车辆的传动轴29或后传动单元90。输出轴43可包括配置成接收扭矩的小齿轮44和用于传输扭矩的轴45。小齿轮44和轴45可以独立形成,然后连接在一起以作为一个构件操作,或者可以作为一个构件整体形成。输出轴43可以由钢、铝、铝合金或对于车辆寿命而言足够强以传输所需扭矩的任何其它合适材料制成。小齿轮44可以是配置成从轴45的一个端部延伸的齿轮，例如锥齿轮。小齿轮44的齿轮可以通过齿轮啮合旋转地联接到另一个齿轮，例如分离轴36或环形齿轮，以接收扭矩。轴45可以以车辆的纵向方向延伸，且可以配置成以横向于输入轴的方向传输扭矩。轴45可联接到传动轴29以将所接收的扭矩传输给传动轴。输出轴43可以设置在PTU 30的壳体40中或者可以设置在与壳体40独立的结构中。
[0027]根据示例性实施例，PTU 30还包括第二轴组件60，第二轴组件60配置成从分离轴36接收扭矩且将扭矩传输给输出轴43或者直接传输给传动轴29。第二轴组件60可包括第二轴61和第二环形齿轮63，其中，第二轴61可以设置成平行于输入轴31且从输入轴31偏移一定距离。第二轴61可以配置成围绕第二旋转轴线旋转，第二旋转轴线可平行于输入轴31的旋转轴线34。第二轴61可包括齿轮62,所述齿轮62可配置为正齿轮、螺旋齿轮或通过运动(例如，旋转运动)传输扭矩的任何合适齿轮。齿轮62的齿可以通过齿轮啮合来接合分离轴36的齿轮39的齿，以便从分离轴36接收扭矩。第二环形齿轮63可以独立地形成，然后连接到第二轴61，或者可以与第二轴61作为一个构件整体形成。第二环形齿轮63可以是锥齿轮(或正齿轮、螺旋齿轮、或任何合适齿轮)，且配置成将扭矩从第二轴61传输给例如输出轴43的小齿轮44。第二轴组件60可以设置在PTU 30的壳体40中或者可以设置在与壳体40独立的结构中。第二轴61可以通过一个或多个轴承旋转地联接到壳体(或者结构)，以便允许第二轴61相对于壳体40围绕第二旋转轴线旋转。
[0028]根据另一个示例性实施例，扭矩从分离轴36直接传输给输出轴43。根据另一个示例性实施例，扭矩从分离轴36直接传输给PTU 30外部的部件，例如车辆的传动轴29。
[0029]通常，变速器和/或差速器使用与PTU的润滑流体不同的润滑流体，由于需要具有不同属性，例如运动粘度。例如，变速器和/或差速器可以使用自动变速器流体(ATF)以润滑内部部件，而PTU可使用常规齿轮润滑油。通常，使用密封件以抑制流体流出密封件。因此，密封件可设置在PTU内以抑制流体的混合或交叉污染。例如，密封件可设置在PTU内以抑制变速器流体通入到PTU中和/或抑制齿轮润滑油离开PTU且通入到变速器中。
[0030]根据附图5所示的示例性实施例，PTU 30包括设置在壳体40和分离轴36之间的两个密封组件70a，70b,以抑制流体(例如，ATF，齿轮润滑油等)流出密封组件70。第一或内部密封组件70a设置在壳体40和分离轴36的第二端部38之间。壳体40可包括配置成邻接和支撑内部密封组件70a的延伸部。内部密封组件70a可抑制ATF (或其它润滑剂或流体)流从变速器或差速器通入到PTU 30中，且还可以抑制齿轮润滑油或其它润滑剂或流体流从PTU 30通入到变速器或差速器中。第二或外部密封组件70b设置在壳体40和分离轴36的第一端部37之间靠近离合器机构50。壳体40还可包括配置成邻接和支撑外部密封组件70b的第二延伸部。外部密封组件70b可抑制齿轮润滑油或其它流体流流出密封件通到PTU 30外。例如，外部密封组件70b可抑制齿轮润滑油离开PTU 30且渗入离合器机构50，这可能影响离合器机构(例如，摩擦离合器)的性能。同样，离合器机构可配置成通过流体压力的变化来启用和停用。在该情况下，外部密封组件70b可抑制离合器机构和PTU之间的流体混合。
[0031]图6和7图示了每个密封组件70a，70b的示例性实施例。图6图示了设置在分离轴36的第二端部38和壳体40之间的内部密封组件70a。图7图示了设置在分离轴36的第一端部37和壳体40之间的密封组件70b。每个密封组件70a，70b可包括唇缘构件71、支撑构件72和偏压构件73。
[0032]每个密封组件70的唇缘构件71可给可相对于密封组件70和/或唇缘构件71运动的第一装置(例如，分离轴36)提供密封。唇缘构件71可以由能够在车辆寿命内承受密封组件70在操作期间经受的温度、化学物和应力的任何合适材料制成。作为示例，唇缘构件71可以由弹性体(例如，FKM)或弹性体材料、先进复合材料或聚合物或先进聚合物基体复合物制成。作为另一个示例，唇缘构件71可以由含氟弹性体(FKM)制成，其包括偏二氟乙烯(VDF)，以便在与常规弹性体相比时具有相对高的热和化学物抵抗性。唇缘构件71可以是弹性的，以便改进在密封组件70和邻接部件(例如，壳体40和分离轴36)之间形成的密封。例如，通过是弹性的，唇缘构件71可以移动(平移或弯曲)与分离轴36接触以形成相对不可渗透的密封。唇缘构件71可以通过偏压构件73移动，使得在唇缘构件71和分离轴36之间接触后，偏压构件73继续在唇缘构件71上施加保持力以保持有效的不可渗透的密封。
[0033]每个密封组件的支撑构件72可连接到第二装置(例如，壳体40)和/或给第二装置(例如，壳体40)提供密封。例如，支撑构件72可以联接到或者可邻接壳体40的延伸部，以在壳体40和密封组件70之间形成密封。支撑构件72可以配置成给唇缘构件71提供结构支撑。例如，唇缘构件71可包括联接到支撑构件72 (和/或由支撑构件72保持)的第一部分。支撑构件72可由钢、铝、铝合金或能够在车辆寿命内承受密封组件70在操作期间经受的温度、化学物和应力的任何合适材料制成。
[0034]每个密封组件70的偏压构件73可以配置成提供力，例如将唇缘构件71的至少一部分远离支撑构件72的至少一部分偏压的弹簧力，以改进由密封组件70形成的密封。例如，偏压构件73可配置成将唇缘构件71的第二部分相对于唇缘构件71的联接到支撑构件72和/或由支撑构件72保持的第二部分偏压。
[0035]根据示例性实施例，每个密封组件70包括第一唇缘构件71a、第二唇缘构件71b、第一支撑构件72a、第二支撑构件72b、第一偏压构件73a和第二偏压构件73b。第二支撑构件72b可邻接壳体40的一部分，从而形成密封，且支撑可联接到第二支撑构件72b上的第二唇缘构件71b。第一支撑构件72a可连接到第二支撑构件72b，且可支撑可联接到第一支撑构件72a上的第一唇缘构件71a。第一唇缘构件71a和第二唇缘构件71b可包括配置成邻接分离轴36的第二端部38的接触表面74a，74b，从而形成密封。每个唇缘构件71的每个接触表面可设置在相应唇缘构件71的从唇缘构件71与支撑构件72连接且由支撑构件72支撑的位置偏移的部分上。该配置可确保当PTU 30中的压力增加时，以与相邻分离轴36接合的方向施加在唇缘构件71上的密封力增加，以保持足够的密封强度，以抑制流体传输经过密封件。换句话说，密封组件70的不可渗透性配置成随着动力传输单元30的内部压力相应增加而增加。
[0036]偏压构件73a，73b也可以配置靠近相应唇缘构件71a，71b的具有接触表面74a，74b的部分，以确保充分密封。例如，唇缘构件71a可包括配置成在其中接收偏压构件73a的凹部，其中，凹部位于接触表面74a附近。因此，来自于偏压构件73a的力可以从凹部引导到与例如分离轴36接触的接触表面74a，以改进它们之间的密封。因而，第一唇缘构件71a的第一接触表面74a可由第一偏压构件73a偏压成与分离轴36接合。第二唇缘构件71b可类似于第一唇缘构件71a配置。例如，第二唇缘构件71b的第二接触表面74b可由第二偏压构件73b偏压成与分尚轴36接合。
[0037]每个密封组件70还可以包括闸门或排泄孔75，可设置在唇缘构件71a，71b之间且可与壳体40中的孔(未示出)对齐。在唇缘构件71泄漏且流体流出形成密封的接触表面74的情况下，闸门75通过壳体中的孔将流体传输到壳体外。例如在车辆壳体下方地面上存在流体可警示车辆操作者密封组件70未充分密封。闸门75可防止流体(例如，AFT)与齿轮润滑油互混，通过确保如果一个密封件泄漏，那么流体离开密封系统70和/或PTU 30。
[0038]图8和9图示了用于PTU (例如，PTU 30)的密封组件170的另一个示例性实施例。根据另一个示例性实施例，密封组件170旨在设置在PTU 30的内部和外部位置中的每个处，以用作密封组件70。每个密封组件170包括唇缘构件171、用于支撑唇缘构件171的支撑构件172和用于提供弹簧力的两个偏压构件173，以将唇缘构件171的端部偏压远离支撑构件172且与配合分离轴36接触。唇缘构件171具有两个端部或端部部分，每个端部从配置成由支撑构件172支撑的中心部分延伸。唇缘构件171的每个端部还包括配置成邻接和密封PTU 30的装置或部件(例如，分离轴36)的接触表面174a，174b。应当注意的是，图6-9所示的示例性实施例不意味着限制。虽然这些实施例图示了配置成提供双重密封的密封组件70，但是配置成提供单个密封或多个密封的密封组件也可以使用，且密封组件的配置可以与本文公开的不同。
[0039]本文公开的PTU 30配置成具有设置在分尚轴36和壳体40之间的密封组件,与设置在输入轴31和壳体40之间不同。将密封组件定位在壳体和分离轴之间具有多个益处。
[0040]设置在分离轴36和壳体40之间的密封组件70，170的该配置的一个益处在于，其减少通过PTU 30的能量损失，这与车辆的传动系统效率增加有关。PTU 30的密封组件70，170设置在移动部件(例如，输入轴31，分离轴36)和不移动部件(例如，壳体40)之间。当移动部件运动时，密封组件70，170经受与移动部件的动态接触或密封，这产生摩擦、热量等，导致PTU和车辆传动系的能量损失和效率降低。因而，如果PTU的密封组件以动态接触操作的时间量可以减少，那么可以减少能量损失且增加效率。只要车辆运动，PTU 30的输入轴31就运动，因为其由车辆的前差速器组件19驱动。因而，如果密封组件70，170配置在输入轴31和壳体40之间，PTU 30遭受由于密封组件70，170只要车辆运动就动态接触引起的能量损失。因而，在该配置下，车辆传动系和PTU 30在车辆以两轮驱动模式和全轮驱动模式两者操作时均通过动态密封损失而经受能量降低。
[0041]本文公开的密封组件70，170设置在壳体40和分离轴36之间，仅仅在PTU 30将扭矩和动力传输给车辆的后轮或传动轴时(即，在车辆以全轮驱动模式操作时)处于动态接触。因而，具有如本文公开所配置的PTU 30的车辆在没有来自于密封组件的能量降低的情况下以两轮驱动模式操作，因为密封组件不处于动态操作中。得到的效率增加是显著的，因为提供全轮驱动操作模式的具有PTU 30的车辆通常在其大多数时间内以两轮驱动操作模式操作，因为车辆通常仅仅在一个或两个前轮打滑时(例如，在恶劣气候期间)时才接合PTU30以将扭矩传输给后轮。
[0042]密封组件70,170的该配置的另一个益处在于,其允许润滑滚针轴承41(如图5所示)，而不用特定方法或者不需要附加部件，这减少成本且增加PTU 30的耐久性。滚针轴承41可以设置在分离轴36和输入轴31之间，以保持轴之间的连接且在PTU 30在分离轴36从输入轴31断开联接的情况下操作时允许输入轴31相对于分离轴36有效旋转。当密封组件设置在输入轴31和壳体40之间时，密封抑制润滑流体(例如，ATF)而不能流出密封件以润滑滚针轴承41。然而，本文公开的密封组件70，170设置在壳体40和分离轴36之间，允许润滑流体进入由分离轴36和输入轴31之间的空隙形成的间隙，以在车辆寿命期间保持滚针轴承的合适润滑。例如，流体入口间隙可以通过分离轴36的第二端部38的边缘和输入轴31之间的空隙形成。在进入流体入口间隙后，润滑流体可沿轴的长度在由分离轴36的内直径和输入轴31的外直径之间的空隙形成的径向间隙中流动，以润滑PTU 30内的所有滚针轴承，因为PTU 30可包括在输入轴31和分离轴36之间的多个滚针轴承。滚针轴承41的合适润滑改进了 PTU 30的操作寿命的耐久性，以及减少所产生的摩擦和动态能量损失，进一步改进PTU 30和车辆传动系的效率。
[0043]密封组件70，170的该配置的另一个益处在于，同步器，例如设置在第一离合器机构50中的同步器53，在由ATF润滑时比在由齿轮润滑油润滑时更好地工作。例如，与设置在输入轴31和壳体40之间相比，设置在分离轴36和壳体40之间的外部密封件70b可保持PTU 30内的齿轮润滑油以润滑PTU 30且防止齿轮润滑油混杂或污染可用于润滑同步器53 (例如，第一离合器机构50的同步器53)的ATF。密封组件70，170还可以保持ATF，防止其流入PTU 30以与其中设置的齿轮润滑油混杂。
[0044]如本文使用的，措辞“大致”、“大约”、“基本上”和类似措辞旨在具有符合本公开主题所属领域的普通技术人员的常见和接受使用的宽泛涵义。阅读本公开的本领域技术人员应当理解，这些措辞旨在允许说明所描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制为提供的精确数值范围。因此，这些措辞应当理解为表示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变化被认为在所附权利要求记载的本发明范围内。
[0045]应当注意的是，本文用来描述各个实施例的措辞“示例性”旨在表示这种实施例是可能的实施例的可能示例、代表和/或说明(且这种措辞旨在意味着这种实施例不必要为特别或最佳示例)。
[0046]本文使用的措辞“联接”、“连接”等指的是两个构件彼此直接或间接结合。这种结合可以是不动的(例如，永久性)或可移动的(例如，可拆卸或可释放)。这种结合可以用彼此整体形成为单个一体本体的两个构件或者两个构件和任何附加中间构件或者彼此附连的两个构件或者两个构件和任何附加中间构件实现。
[0047]本文参考元件位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅仅用于描述附图中各个元件的取向。应当注意的是，根据其它示例性实施例，各个元件的取向可以不同，且这种变化旨在由本公开涵盖。
[0048]重要的是要注意到，各个示例性实施例中所示的动力传输单元的构造和设置仅仅是说明性的。虽然仅仅在本公开中详细描述若干实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可能的(例如，各个元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例；参数值；安装设置；材料使用；颜色；取向等的变化)，而不实质上偏离本文所述主题的新式教导和益处。例如，显示为整体形成的元件可以由多个部件或元件构成，元件的位置可颠倒或以其他方式变化，且分立元件或位置的性质或数量可以改变或变化。根据可选实施例，任何过程或方法步骤的顺序或次序可以变化或重新定序。在各个示例性实施例的设计、操作条件和设置中还可以作出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于车辆的动力传输单元，包括: 配置成从第一车辆部件接收输入扭矩的第一轴； 配置成选择性地从第一轴接收扭矩且将扭矩传输给第二车辆部件的第二轴，所述第二轴具有第一端部和第二端部； 接合机构，所述接合机构配置成以第一模式和第二模式操作，当处于第一模式时，所述接合机构选择性地将第二轴联接到第一轴，当处于第二模式时，第二轴从第一轴断开联接; 壳体，所述壳体配置成封装所述动力传输单元的至少一部分；以及 具有第一密封件和第二密封件的密封系统，所述第一密封件设置在壳体和第二轴的第一端部之间，第二密封件设置在壳体和第二轴的第二端部之间。
2.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，所述第一密封件和第二密封件中的每个都包括第一支撑构件、第一偏压构件和第一唇缘构件，所述第一唇缘构件具有联接到第一支撑构件的第一部分和由第一偏压构件偏压的第二部分。
3.根据权利要求2所述的动力传输单元，其中，所述第一支撑构件邻接壳体，第一唇缘构件的第二部分被偏压成与第二轴接合。
4.根据权利要求2所述的动力传输单元，其中，所述第一密封件和第二密封件中的每个还包括第二支撑构件、第二偏压构件和第二唇缘构件，所述第二唇缘构件具有联接到第二支撑构件的第一部分和由第二偏压构件偏压的第二部分。
5.根据权利要求4所述的动力传输单元，其中，所述第二支撑构件邻接壳体，第一支撑构件连接到第二支撑构件，第一唇缘构件的第二部分被偏压成与第二轴的第一部分接合，第二唇缘构件的第二部分被偏压成与`第二轴的第二部分接合。
6.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，所述密封系统还包括闸门，所述闸门延伸到壳体的外表面，以将流体传输到动力传输单兀外。
7.根据权利要求6所述的动力传输单元，其中，所述闸门设置在第一唇缘构件和第二唇缘构件之间。
8.根据权利要求2所述的动力传输单元，其中，第一支撑构件邻接壳体的一部分，且其中，第一唇缘构件包括由第一偏压构件偏压成与第二轴的第一部分接合的第一接触表面。
9.根据权利要求8所述的动力传输单元，其中，所述第一密封件和第二密封件中的每个还包括第二偏压构件，所述第二偏压构件配置成将第一唇缘构件的第二接触表面偏压成与第二轴的第二部分接合。
10.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，第一流体保持在由第一密封件和第二密封件封装的容积内。
11.根据权利要求10所述的动力传输单元，还包括设置在第一轴和第二轴之间的滚针轴承，以允许在第二轴从第一轴断开联接时第一轴相对于第二轴的有效旋转。
12.根据权利要求11所述的动力传输单元，其中，不同于第一流体的第二流体用来润滑滚针轴承，且其中，密封系统抑制第一流体和第二流体的混合。
13.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，第一车辆部件是前差速器组件，第二车辆部件是用于将扭矩传送给车辆的一组后轮的传动轴。
14.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，所述接合机构是设置在由第一密封件和第二密封件封装的容积外的离合器机构。
15.根据权利要求1所述的动力传输单元，其中，第二轴是中空轴，第一轴由第二轴接收。
【文档编号】F16J15/32GK103620276SQ201280018866
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年4月18日
【发明者】B.格雷斯, A.R.格尔丁 申请人:Gkn动力传动系统有限责任公司