具有主动转矩偏差控制的车桥中部的制作方法

xiaoxiao2020-7-7  12

专利名称:具有主动转矩偏差控制的车桥中部的制作方法
技术领域
本发明总的来说涉及一种汽车的车桥中部,更具体地涉及一种能够改变和控制穿过其传送的转矩的车桥中部。
背景技术
汽车的车轮设置在所谓的“车桥”上,任一车桥上的车轮通常成行排列穿过汽车。当一个车桥上的车轮驱动汽车时,它们连接在依次通过车桥中部连接到汽车变速器的各自车轴上。通常情况下,车桥中部包括差速器,其可向车桥的两个车轮传送转矩,但允许一个车轮以不同于另一车轮的速度旋转,这样汽车就可以转弯。但是典型的差速器不能对车桥的两个车轮之间转矩的分配提供任何控制。
在所有车轮驱动的汽车中都存在这个相似的问题。在这种汽车中,前车桥的车轮和后车桥的车轮具有传送给它们的转矩,通常对如何在两个车桥之间分配转矩很少控制。当然,更加先进的汽车带有控制在前车桥和后车桥之间分配转矩的离合器,但是这些离合器非常复杂,相对大而重,且需要较复杂的控制。

发明内容
本发明在于一种车桥中部,其包括通过其传送驱动车轮的转矩的转矩连接器。该连接器包括连接在一起的行星齿轮组和离合器,这样通过连接器在两个路径-机械路径和离合器路径中传送转矩。车桥中部可以具有连接到它的小齿轮轴的单一连接器,或者每个位于通过驱动轴将转矩从车桥中部传送到车轮的位置上的两个连接器。


图1是根据并体现本发明构造的具有车桥中部的汽车的示意图;图2是根据本发明的车桥中部的剖视图;
图3是图2中的形成车桥中部的部分的转矩连接器的放大剖视图;图4是表明通过转矩连接器的离合器传送的转矩与离合器中电流之间关系的图表;图5是表明通过车桥中部连接器传送的转矩与通过连接器的离合器传送的转矩之间关系的图表;图6是改进的车桥中部的剖视图;图7是两个车桥中部连接器的机动示意图;图8是改进的连接器的机动示意图。
具有实施方式现参考附图,汽车A(图1)包括汽车前部的一组主动轮2和汽车后部的另一组从动轮4。它还包括传递转矩的发动机6,通过能够改变转矩的变速器8发出。变速器8通过分动器或动力输出装置(PTO)10向两组车轮2和4传送转矩。
分动器或PTO 10从变速器8中有效地分割转矩。传送给主动轮2的那部分转矩传递通过差速器12,然后通过车轴14传送给主动轮2。传送给从动轮4的那部分转矩传递通过驱动轴16传送到车桥中部C,然后通过车轴18传送给从动轮4。车桥中部C控制在车轮2和车轮4之间转矩的分配,并实际上可以改变车轮2和车轮4之间的转矩。
车桥中部C(图2)包括壳体20,其包含一对减摩轴承22,减摩轴承22内的差速器框架24绕Y轴旋转。差速器框架24支撑横轴26,锥齿轮28在横轴26上旋转。锥齿轮28与多个能够在框架24内彼此独立地旋转的齿轮30相接合,并且齿轮30连接在从壳体20伸出的输出轴32上。输出轴32可以通过等速万向节(CVjoint)连接到车轴18,或者它们自身可以作为车轴18的末端。框架24具有固定其上的环形齿轮34,环形齿轮34与位于小齿轮轴38一端的小齿轮36啮合。小齿轮轴38在包含减摩轴承42的小齿轮框架40内旋转,并且在它的另一端具有位于轴承42之外的键,和位于键之外的螺纹44。
壳体20和小齿轮框架40及它们的组成部件共同构成传统汽车的差速器。事实上,框架24、横轴26、锥齿轮28和30、以及环形齿轮64构成典型的差速器组。
但是车桥中部C包括更多—确切地,转矩偏差连接器50,其调节传送给从动轮4的转矩,并由此也在主动轮2和从动轮4之间分配转矩。连接器50包括(图3)牢牢固定在小齿轮框架40和差速器壳20上的壳体52。它还包括位于壳体52内的行星齿轮组54和磁粉离合器56,在此,它们绕与小齿轮轴38的旋转轴一致的且关于Y轴的成一定角度的X轴构成。连接器50在驱动轴16和小齿轮轴38之间提供了两个转矩传送路径-一个是通过行星齿轮组54的单纯机械路径,且另一个是通过离合器56和行星齿轮组54两者的离合器路径。多数转矩是通过机械路径的,因此它是高转矩路径。离合器路径作为低转矩路径。
行星齿轮组54包括(图3)中心齿轮62,其上具有从其伸入离合器56内的枢轴64。它还包括环绕中心齿轮62设置的环形齿轮66。环形齿轮66通过位于离合器56之外的端盖凸缘68连接到小齿轮轴38。这样,端盖凸缘68和小齿轮轴38通过配合键啮合,并通过螺母70(图2)旋入小齿轮轴38端部的螺纹44上来彼此固定。端盖凸缘68和环形齿轮66通过机用螺钉72依次连接,螺钉72从端盖凸缘68延伸穿过离合器56并螺入环形齿轮66的端部,环形齿轮66在它的一端向内部旋转来容纳螺钉72。此外,行星齿轮组54上具有行星齿轮74,其位于中心齿轮62和环形齿轮66之间并接合二者。最后,行星齿轮组具有带有心轴78的框架76,行星齿轮74在心轴78上旋转。此外,框架76具有在减摩轴承81上旋转的枢轴80。减摩轴承81安装在壳体52内。轴80从壳体52中朝向变速器8伸出,并且其端部设有螺纹82。
枢轴80通过配合键连接到另一端盖凸缘84上。通过将螺母86旋上螺纹82将端盖凸缘84固定到轴80。端盖凸缘84构成转矩输入元件,并且端盖凸缘68构成转矩输出元件。
磁粉离合器56包括(图3)电磁石90,其固定在小齿轮轴38上的端盖凸缘68和行星齿轮组54的环形齿轮66之间,且利用机用螺钉72将二者固定在一起。因此,小齿轮轴38、端盖凸缘68、环形齿轮66和电磁石90作为一个单元绕X轴旋转。电磁石90具有向内朝向X轴存在的圆柱面92和并进一步包含线圈94,其由壳体52上的一组电刷96和一组与电磁石90共同旋转的滑环98供给电流。
除了电磁石90和它的线圈94外,离合器56具有(图3)位于电磁石90内的电枢100,其包括安装在行星齿轮组56的中心齿轮62的枢轴64上的套筒102,它通过配合键连接在枢轴64上。电枢100还包括向外远离X轴并朝向电磁石90的圆柱面92的圆柱面104,在圆柱面92与104之间有小间隙g。电枢70端面的开口是环形槽106,其中容纳支撑电枢100上电磁石90的减摩轴承108。
轴承108环绕电枢100的套筒102设置,且电磁石90依次安装在轴承108的周围。设置环形齿轮66、电磁石90、端盖凸缘68和小齿轮轴38作为一个单元绕X轴旋转,并且,同样地,中心齿轮42和它的枢轴64,以及电枢100也作为另一个单元绕X轴旋转。通常两个单元以稍有不同的角速度旋转。当离合器56啮合时,枢轴64和中心齿轮62提供所需的反转矩来使两单元共同旋转。
离合器56含有可被磁化的亚铁物质微粒,其存在于间隙g内。轴承108由密封件110从磁粉隔离。当线圈94通过电流而通电时,微粒被磁化,并通过电枢100连接在电磁石90上,这样转矩可以在二者之间转移,但同时二者之间也会发生滑动。转矩转移的数量仅仅由线圈94传导的电流量决定,并完全不受滑动或温度量的影响。实际上,转矩和电流之间的关系,在笛卡儿坐标系中绘出时,接近于直线(图4)。
通过电磁石90的线圈94运行的电流量可由例如可变电阻器的手工操作设备控制。它也可通过微处理器控制。微处理器从监测例如速度、节流阀位置,前向和横向加速度,及方向盘位置等各种驱动条件的传感器得到信号,利用微处理器引导一定量的电流使汽车A能够在监测的条件下最好地工作。
在汽车A的操作过程中,由发动机6产生的转矩传递到通过可以改变转矩的变速器8传送给分离转矩的分动器或PTO 10,将一部分传送给主动轮2,并且剩余的传送给从动轮4。实际上,分给主动轮2的转矩是没有任何滑动的,它通过分动器或PTO 10传送给差速器12,然后通过车轴14传送给车轮2。传送给从动轮4的转矩从分动器或PTO 10通过驱动轴16传送,然后通过车桥中部C传送给车轴14,车轴14将它传送给车轮4。传送给主动轮2的转矩与传送给从动轮4的转矩等于系统中的总转矩减去任何系统过程的损失,例如摩擦损失的转矩。全部转矩通过车桥中部C的转矩连接器50在主动轮2和从动轮4之间分配,该分配依赖连接器50的离合器56中线圈94中通过的电流量。电流量越大,传送给从动轮4转矩的比例就越大。
分析连接器50的操作,驱动轴16在它的输入端盖凸缘84处传送转矩给连接器50。在连接器50内,转矩分成两个路径后再结合,这样在输出端盖凸缘68和小齿轮轴38中的转矩基本上等于输入端盖凸缘84的转矩。在一条路径上-机械路径-转矩从输入端盖凸缘84传送到框架76,从框架76的心轴78传送到行星齿轮74,依次传送到环形齿轮66。转矩从环形齿轮66传送到输出端盖凸缘68,然后到小齿轮轴38和小齿轮36。另一条路径-离合器路径-转矩从输入端盖凸缘84同样传送到在框架76的心轴78处的行星齿轮74中。行星齿轮74将转矩传送到中心齿轮62,中心齿轮62通过其枢轴64将转矩传送给离合器56的电枢100。离合器路径内的转矩通过电枢100和电磁石90之间的间隙g内的磁粉,然后传送到输出端盖凸缘68,在此它与机械路径中的转矩结合。中心齿轮62代表行星齿轮组54的低转矩元件,且离合器路径利用中心齿轮62。这样,机械路径传送大多数的转矩。
转矩在两个路径间的分配由环形齿轮66和中心齿轮62的齿轮率U决定U=环形齿轮66的齿数/中心齿轮62的齿数比率U越高,通过机械路径传送的转矩的数量越少。这个关系可以在连接器50输出转矩的笛卡儿坐标系上的图表中得到证明,也就是,在端盖凸缘68中的转矩-且端盖凸缘84也一样-比上离合器56的转矩(图5)。
参考两图表(图4和图5),离合器56的线圈94内电流的减少,会减少通过离合器路径传送的转矩,并随之会减少通过输出端盖凸缘68传送给小齿轮36的总转矩。因此,从分动器或PTO 10传送给从动轮4的转矩量越少,当然传送给主动轮2的转矩量越多。反之,当离合器56的线圈94内电流增加时,离合器56传递更多的在离合器路径转化为更多转矩的转矩,在输出端盖凸缘68和小齿轮36处传送更大比例的转矩-在输入端盖凸缘84也同样。输入端盖凸缘84的转矩需求越大,留下给主动轮2的转矩越少。这样,通过磁粉离合器56的线圈94的电流量决定通过转矩连接器50转移的总转矩,它当然反映了转移给从动轮4的转矩。分动器10剩余的转矩传给主动轮2。简言之,磁粉离合器56的线圈94内的电流控制转矩在主动轮2和从动轮4之间的分配,并且电流是离合器56的唯一主要控制参数,它与传统的在其中对盘施加压力的盘式离合器中离合器的滑动量和其它变化,例如温度来控制通过这种离合器转移转矩的数量形成对比。并且,转矩和电流之间的关系是提供了良好控制的近似直线。
离合器56在典型的行驶条件下有一些滑动,输入端盖凸缘84比输出端盖凸缘68旋转得稍快,但角速度的差别不是实质上的,只产生非常小的功率耗散。当然,在滑动较小时,行星齿轮组54的中心齿轮62和环形齿轮66还有框架76基本上以相同的速度旋转-事实上,几乎作为一个单元。
改进的车桥中部D(图6)同样从驱动轴16传送转矩给车轴18,并将其随后传送给车轮4。然而,车桥中部D具有两个与连接器50相似的转矩连接器120,但直接连接到车轴18上,而不是小齿轮轴38上。因此,传递给每个车轴18的转矩由它的转矩连接器120单独控制,且该控制仅由连接器120的电磁石90中的线圈94穿过的电流来决定。
更具体的是,车桥中部D包括(图6)主或中心壳体122,其包括小齿轮框架40,小齿轮轴38在其中旋转。小齿轮轴38具有沿着配合键啮合的驱动凸缘124,并通过将螺母126旋入到轴38上的螺纹44上将其固定在确定位置上。从分动器或PTO 10伸出的驱动轴16在驱动凸缘124连接到小齿轮轴38。小齿轮36在壳体122内旋转。
壳体122还包括传递轴130,其承载与小齿轮36啮合的环形齿轮132,这样驱动轴16在两个轴16和130之间没有任何滑动地旋转传递轴130。在传递轴130的端部带有螺纹134。在此,轴130上安装有输入端盖凸缘136,其通过配合键与之接合,并且保留有接合在螺纹134上的螺母138。轴130上的输入端盖凸缘136在安装壳体122的减摩轴承140上旋转。环形齿轮132位于壳体122的一侧,并在壳体122的一侧连接到在端盖凸缘136的传递轴130。
转矩连接器120位于壳体122的侧面,在此,来自传递轴130的转矩在输入端盖凸缘136传递给它们。实际上,每个输入端盖凸缘136形成转矩连接器120的一部分,向它传送转矩,它作为连接器120的输入转矩元件。此外,每个转矩连接器120具有固定在主壳体122的壳体142和输出端盖凸缘144,连接器120通过输出端盖凸缘144连接到车轴18上。否则,每个转矩连接器120基本上与车桥中部C的转矩连接器50相同。事实上,每个连接器120的端盖凸缘136基本上与连接器50的端盖凸缘68相同,同时每个连接器120的端盖凸缘144与连接器50的端盖凸缘84基本相同。这样,每个连接器120在其壳体142内具有行星齿轮组54和磁粉离合器56。当然,每个连接器120的行星齿轮组54和离合器56与连接器50中它们的相应部件是相反设置的,这样在它的离合器56定位的一端将转矩传送给连接器120,并从行星齿轮组54定位的一端传送转矩。
车桥中部D可以使用在通常在其中传送转矩给从动轮4的所有车轮驱动的汽车上。或可以使用在两轮驱动车上。在任一类型的汽车中,两个转矩连接器120共同作用作为车轮4的差速器,使一个车轮4能够以不同于另一个车轮4的速度旋转。并且,转矩连接器120在两个车轮4之间分配转矩,且该分配依赖于用在两个连接器120的离合器56的线圈94的电流。即使车轮4以不同于另一车轮4的速度旋转时,当电流相同时,连接器120传送相同的转矩。另一方面,在一个连接器120内的电流可以提升超过另一连接器120内的电流,这样更多的转矩传送给通过高电流连接器120驱动的车轮4。这就能够使车桥中部D补偿转向过多或转向不足。
在行星齿轮组54和离合器56之间有挂钩,并且,事实上不同的行星齿轮组都是适合的。可以设有两个行星齿轮和两个中心齿轮,而不设环形齿轮(图8)。总的来说,优选的是使离合器路径的转矩通过行星齿轮组54的低转矩元件。并且,连接器50也可以修改,这样修改的端盖凸缘68成为转矩输入元件且修改的端盖凸缘84成为转矩输出元件。也可在连接器120内作同样相反的修改。并且,离合器56的电刷96和梯形环98可以设置较小直径以减少摩擦。
权利要求
1.一种汽车,其每个侧面具有车轮,和延伸并连接到每个车轮的车轴,并且还具有能产生转矩的电动机使车轮旋转,位于所述电动机和所述车轴之间的改进的车桥中部能够使由电动机产生的转矩传送给所述车轴和车轮,所述车桥中部包括至少一个转矩连接器,通过该转矩连接器使来自所述电动机的转矩传送到至少一个车轴,所述连接器包括一个输入转矩元件和一个输出转矩元件,来自发动机的转矩传送给所述输入转矩元件,并通过所述输出转矩元件将转矩传送给至少一个所述车轴,所述连接器还包括连接的一个行星齿轮组和一个离合器,这样转矩通过存在的机械路径和离合器路径在所述转矩元件之间传送,通过离合器路径和机械路径传送的转矩量的关系由离合器改变。
2.如权利要求1所述的组合,其特征在于所述离合器和行星齿轮组绕公共轴布置,且所述离合器是磁粉离合器。
3.如权利要求2所述的组合,其特征在于所述离合器具有能够以不同角速度旋转的第一和第二离合器元件,并且所述离合器具有在所述离合器元件以不同角速度旋转时在所述离合器元件之间传送转矩的功能,所述第一离合器元件连接在一个所述转矩元件上;并且,其中行星齿轮组包括绕一个轴布置的第一、第二、第三和第四元件,所述第一元件连接到所述第一离合器元件和所述一个转矩元件,所述第二元件连接到所述第二离合器元件,所述第三元件连接到另一转矩元件,所述第四元件连接在第一元件、第二元件和第三元件之间。
4.如权利要求3所述的组合,其特征在于所述第二元件是绕所述轴旋转的中心元件;其中所述第一元件是环绕所述轴放置的环形元件;其中所述第四元件是位于中心元件和环形元件之间并与它们连接的行星齿轮元件;并且其中所述第三元件是绕所述轴旋转的框架元件,所述行星齿轮元件在其上旋转。
5.如权利要求1所述的组合,其特征在于所述车桥中部还包括连接在所述转矩连接器的所述输出元件的小齿轮;连接在所述小齿轮的一个环形齿轮;固定到环形齿轮并与其旋转的一个框架,由所述框架承载并通常与环形齿轮的轴垂直取向的横轴,所述横轴上的第一锥齿轮和与第一锥齿轮连接的且连接到车轴的第二锥齿轮。
6.如权利要求1所述的组合,其特征在于所述车桥中部具有两个转矩连接器;并且其中转矩连接器的输出元件与车轴相连。
7.如权利要求6所述的组合,其特征在于所述车桥中部还包括发动机传送转矩的小齿轮,在两个转矩连接器的输入元件之间延伸的传递轴,和环绕并固定在所述传递轴的环形齿轮,所述环形齿轮与小齿轮接合。
8.一种车桥中部包括绕第一轴旋转的小齿轮,包括绕与第一轴成一定角度的第二轴旋转的环形齿轮的差速器组,和转矩连接器,其包括适于连接在转矩动力源的输入转矩元件;连接到所述小齿轮的输出转矩元件;具有绕第一轴旋转的第一和第二离合器元件的离合器,所述离合器能够在所述离合器元件以不同角速度旋转时在所述离合器元件之间传送转矩,所述第一离合器元件连接到一个所述转矩元件;和绕所述第一轴布置的行星齿轮组,并且包括第一、第二、第三、第四元件,所述第一元件连接到第一离合器元件和所述一个所述转矩元件,所述第二元件连接到所述第二离合器元件,所述第三元件连接到另一所述转矩元件,且所述第四元件连接到所述第一元件和所述第二元件之间以及所述第二和所述第三元件之间。
9.如权利要求8所述的车桥中部,其特征在于所述离合器是磁粉离合器。
10.如权利要求9所述的车桥中部,其特征在于所述转矩连接器的行星齿轮组的所述第二元件是绕所述第一轴旋转的中心元件;其中所述第一元件是绕所述第一轴放置的环形元件,其中所述第四元件是放置在所述中心和环形元件之间并接合其上的行星齿轮元件;且其中所述第三元件是绕所述第一轴旋转的框架元件,所述行星齿轮元件在其上旋转。
11.一种车桥中部包括适于连接在转矩动力源上的且绕第一轴旋转的小齿轮;绕与第一轴成一定角度放置的第二轴旋转的传递轴;由传递轴承载且与小齿轮接合的环形齿轮;和在传递轴每一端的转矩连接器,每个转矩连接器包括连接到所述传递轴的输入转矩元件;传送转矩的输出转矩元件;具有绕第二轴旋转的第一和第二离合器元件的离合器,所述离合器能够在离合器元件以不同角速度旋转时在离合器元件之间传送转矩,所述第一离合器元件连接到一个所述转矩元件;以及绕所述第二轴布置的行星齿轮组,并且包括第一、第二、第三和第四元件,所述第一元件连接到第一离合器元件和所述一个所述转矩元件,所述第二元件连接到所述第二离合器元件,所述第三元件连接到另一个所述转矩元件,且所述第四元件连接在第一元件和第二元件之间以及第二元件和第三元件之间。
12.如权利要求11所述的车桥中部,其特征在于所述离合器是磁粉离合器。
13.如权利要求12所述的车桥中部,其特征在于所述转矩连接器中的行星齿轮组的所述第二元件是绕所述轴旋转的中心元件;其中所述第一元件是环绕所述轴放置的环形元件;其中所述第四元件是位于中心和环形元件之间并与其连接的行星齿轮元件;且其中所述第三元件是绕所述轴旋转的框架元件,且所述行星齿轮元件在其上旋转。
全文摘要
一种将转矩传递到两个车轴(18)并依次将转矩传递给车轮(4)的车桥中部(C),包括转矩连接器(50),通过它将转矩传送到车轴。该连接器包括绕公共轴(X)旋转并连接在一起的磁粉离合器(56)和行星齿轮组(54),这样两条路径—机械路径和离合器路径—存在于连接器中用来通过其传送转矩,转矩传送量仅仅由磁粉离合器中的电流决定。单个转矩连接器可以设置在将转矩转送给车桥中部的位置,也可使用两个转矩连接器,设置并连接在两个车轴上,每轴一个。
文档编号B60K23/08GK1643269SQ03806894
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月21日 优先权日2002年3月25日
发明者M·格拉杜 申请人:迪姆肯公司

最新回复(0)