專利名稱：用于全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于在才幾動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)(powertrain )中 傳輸旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置。更具體地，涉及由具有行星式最終驅(qū)動(dòng)器的 變速器所驅(qū)動(dòng)的全時(shí)和分時(shí)(part-time)全4侖驅(qū)動(dòng)(AWD )系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在源自前輪驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車平臺(tái)的AWD機(jī)動(dòng)車中，動(dòng)力輸出單元 效率非常重要，在某種程度上是由于變速器輸出的速度和扭矩所要 ,，的運(yùn)動(dòng)學(xué)凈寺寸生(kinematics)戶斤至丈。
在變速器輸出扭矩被傳送至差速機(jī)構(gòu)的輸入端之前，變速器的 最終驅(qū)動(dòng)單元一Jt^f吏扭矩增加大約4.0-4.5倍，該差速才幾構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng) 車的主輪(即，前輪)。然后，被放大的扭矩在被傳送至動(dòng)力輸出 單元(PTU)之前逐步降低，該動(dòng)力輸出單元驅(qū)動(dòng)次輪(即，后輪)。
在機(jī)動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)(其變速器包括用于放大扭矩的行星式最 終驅(qū)動(dòng)器單元)中，可以在實(shí)施4亍星式4丑矩》文大之前，在前4侖與后 輪之間分配變速器輸出扭矩。
在分時(shí)或即時(shí)扭矩系統(tǒng)中，也可以將變速器輸出扭矩直接傳送 給動(dòng)力輸出單元，從而省略掉通常發(fā)生在最終驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的扭矩放 大。
3在才幾動(dòng)車工業(yè)中需要一種驅(qū)動(dòng)才幾構(gòu)，在變速器輸出發(fā)生減速之 前，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速變速器輸出下在前輪與后輪之間分配扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸給機(jī)動(dòng)車車輪的系統(tǒng)，包括輸入端；
行星式最終驅(qū)動(dòng)器，被可驅(qū)動(dòng)地連接至輸入端并包括第 一輸出端，
該第一輸出端在低于輸入端速度的速度下#:驅(qū)動(dòng)；以及4侖間 (inter-wheel)行星式差速器，^皮可驅(qū)動(dòng)地連接至第一輸出端，用 于在第二輸出端與第三輸出端之間分配由第 一輸出端承載的扭矩， 該第二輸出端^皮可驅(qū)動(dòng)地連^妄至第 一車4侖組的第 一車專侖，該第三輸 出端被可驅(qū)動(dòng)地連接至第一車輪組的第二車輪。
被可驅(qū)動(dòng)地連接至輸入端的車橋間(inter-axle)差速器在行星 式最終驅(qū)動(dòng)器的輸入與第二組車l侖之間分配由輸入端承載的扭矩。
該系統(tǒng)將PTU輸入扭矩降4氐了大約75%并且消除了再次逐步 增加速度的需求。該P(yáng)TU^皮布置在單軸上。
相比于傳統(tǒng)的PTU,該P(yáng)TU的效率才是高了 50%以上，并且其 成本和重量降低了同樣的百分比。
從以下的詳細(xì)描述、^又利要求以及附圖中，優(yōu)選實(shí)施例的適用 范圍將變得顯而易見(jiàn)。應(yīng)該理解，僅是為了解釋的目的而給出所述 描述和具體實(shí)例，盡管它們表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域技
術(shù)人員而言，對(duì)所描述的實(shí)施例和實(shí)例進(jìn)行的各種改變和修改將變 4f顯而易見(jiàn)。


參考以下描述并結(jié)合附圖可以更容易地理解本發(fā)明，在附圖
中
系鄉(xiāng)克的俯3見(jiàn)圖2是示出了用于分時(shí)AWD系統(tǒng)的動(dòng)力llr出組件的4黃截面示 意圖3是示出了用于分時(shí)AWD系統(tǒng)的動(dòng)力l敘出組件的第二實(shí)施 例的橫截面示意圖4是示出了用于全時(shí)AWD系統(tǒng)的動(dòng)力I命出紐J牛的沖黃截面禍L
圖5是示出了用于具有復(fù)合的輪間和車橋間的差速器的全時(shí) AWD系統(tǒng)的第三實(shí)施例的動(dòng)力#T出組件的4黃截面— 見(jiàn)圖6是示出了用于具有復(fù)合的輪間差速器的全時(shí)AWD系統(tǒng)的 第四實(shí)施例的動(dòng)力輸出組件的沖黃截面3見(jiàn)圖7是示出了用于具有復(fù)合的輪間和車橋間的差速器的全時(shí) AWD系統(tǒng)的第五實(shí)施例的動(dòng)力#T出組4牛的4黃截面3見(jiàn)圖8是示出了用于具有復(fù)合的輪間差速器的全時(shí)AWD系統(tǒng)的 第六實(shí)施例的動(dòng)力輸出組件的4黃截面^L圖；以及
圖9是示出了用于具有復(fù)合的輪間和車橋間的差速器的全時(shí) AWD系統(tǒng)的第七實(shí)施例的動(dòng)力輸出組件的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了才幾動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)10,本發(fā)明可應(yīng)用于該動(dòng)力系統(tǒng)。
所示出的動(dòng)力系統(tǒng)用于全4侖驅(qū)動(dòng)才幾動(dòng)車，該全4侖驅(qū)動(dòng)才幾動(dòng)車的發(fā)動(dòng)
機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋12被橫向安裝于位于機(jī)動(dòng)車前部處的發(fā)動(dòng)機(jī)艙中。驅(qū) 動(dòng)橋12在其輸出端14的速度與其輸入端的速度之間產(chǎn)生了多個(gè)前 進(jìn)比率和后退比率，該輸出端連續(xù)地可驅(qū)動(dòng)地連接至前輪16、 17，
該車lr入端可馬區(qū)動(dòng);也連才妄至發(fā)動(dòng)才幾曲軸。
位于驅(qū)動(dòng)橋殼中的4侖間差速才幾構(gòu)18將動(dòng)力差動(dòng)地傳^r鄉(xiāng)會(huì)右側(cè)
半軸20和左側(cè)半軸21,右側(cè)半軸和左側(cè)半軸分別連4妄至4合16、 17。 動(dòng)力通過(guò)小傘齒4侖88和固定至驅(qū)動(dòng)軸24的匹配傘齒4侖卯在驅(qū)動(dòng) 橋輸出端14與驅(qū)動(dòng)軸24之間傳輸。驅(qū)動(dòng)軸24將動(dòng)力傳輸給后輪 間差速才幾構(gòu)28 ，動(dòng)力乂人該差速才幾構(gòu)中通過(guò)車軸(axle shaft )或半軸 32、 33#皮分別差動(dòng):1也傳車俞至后4侖30、 31。
圖2示出了分時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)。動(dòng)力處于橫向安裝的前 輪驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋的輸出鏈輪40處，該輸出鏈輪由驅(qū)動(dòng)鏈42嚙合， 該驅(qū)動(dòng)鏈還與固定至滾筒(drum ) 46的鏈輪44嚙合。動(dòng)力由滾筒 46輸送至動(dòng)力輸出軸48，該動(dòng)力輸出軸通過(guò)小傘齒輪88和傘齒輪 90 、縱向定向的后驅(qū)動(dòng)軸24 、以及后輪間差速才幾構(gòu)28將動(dòng)力l俞送 至后輪30、 31。聯(lián)接器(未示出)選擇性地可嚙合，以將動(dòng)力傳輸 至后4侖間差速才幾構(gòu)28。
滾筒46和動(dòng)力輸出軸48由軸承51、 52支撐以便圍繞橫向軸 線50旋轉(zhuǎn)，該軸承適配于圍繞扭矩分配差速才幾構(gòu)56的殼體54。
接地的行星式最終驅(qū)動(dòng)器58包括太陽(yáng)輪60，固定至滾筒46; 行星架(carrier) 62;齒圈64,保持在殼體54上不旋轉(zhuǎn)；以及一組 行星小齒輪66,支撐在行星架62上并與太陽(yáng)輪60及齒圏64嚙合。動(dòng)力分配輪間差速器56是復(fù)合的行星式齒輪組，其包括太 陽(yáng)壽侖68、行星架70、齒圏72、以及兩組行星小齒輪73、 74，這兩 組行星小齒輪被支撐在行星架上并與太陽(yáng)輪68及齒圈72嚙合。小 齒輪73與小齒輪74及齒圈72嚙合。小齒輪74與太陽(yáng)輪68及小 齒輪73嚙合。右手側(cè)半軸20被固定至行星架70以作為一個(gè)單元 旋轉(zhuǎn)，并且左手側(cè)半軸21^皮固定至太陽(yáng)4侖68以作為一個(gè)單元^:轉(zhuǎn)。
接地的行星式最終驅(qū)動(dòng)齒輪組58使其輸出行星架62比其太陽(yáng) 輪60及滾筒46旋轉(zhuǎn)得慢。齒輪組56用作輪間差速器，該輪間差 速器在太陽(yáng)輪68與行星架70之間分配由行星架62與齒圈72承載 的動(dòng)力，即，在右前輪16與左前專侖17之間進(jìn)行分配。驅(qū)動(dòng)軸24 在較高速度和低扭矩下將來(lái)自變速器輸出端40的動(dòng)力傳輸至后輪。
除了最終驅(qū)動(dòng)58 ^黃向地定位于軸7 義51與52之間之外，圖3 示出了與圖2基本相同的即時(shí)扭矩、動(dòng)力輸出系統(tǒng)。小傘齒輪88 固定至軸48并與固定至后驅(qū)動(dòng)軸24的傘齒輪(未示出)嚙合。小 傘齒輪88和傘齒輪90將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從橫向軸線50引導(dǎo)至機(jī)動(dòng)車的 纟從向軸線。
圖4示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)。動(dòng)力處于4黃向安裝的前 輪驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)橋的輸出鏈輪40處，該輸出鏈輪由鏈42嚙合，該鏈 也與固定至滾筒92的鏈輪44嚙合。動(dòng)力通過(guò)滾筒92被輸送至車 橋間行星式差速器96的行星架94，該行星式差速器將輸送至其行 星架94的扭矩在齒圏97與太陽(yáng)4侖98之間進(jìn)行分配(優(yōu)選地為 65/35 )。齒圈97將扭矩傳輸至接地的4亍星式最終驅(qū)動(dòng)器102。太陽(yáng) 輪98被固定至動(dòng)力輸出軸100。動(dòng)力分配車橋間差速器96還包括 支撐在行星架94上并與太陽(yáng)輪98及齒圏97嚙合的一組行星小齒 4侖101。動(dòng)力輸出軸100通過(guò)傘齒輪90和小傘齒4侖88、縱向定向 的后驅(qū)動(dòng)軸、以及輪間差速機(jī)構(gòu)28將動(dòng)力輸送至后輪30、 31。滾筒92和動(dòng)力輸出軸100由軸承51、 52支撐以圍繞4黃向軸線 50旋轉(zhuǎn)，該軸承適配于驅(qū)動(dòng)橋殼體54。
接地的最終驅(qū)動(dòng)行星式齒輪組102包括太陽(yáng)輪104,固定至 齒圏97;行星架106;齒圏108，保持在殼體54上不旋轉(zhuǎn)；以及一 組行星小齒輪110,被支撐在行星架106上并與太陽(yáng)輪104及齒圈 108嚙合。
動(dòng)力分配的、位于輪間的、復(fù)合的行星式差速器120包括太 陽(yáng)專侖122; 4亍星架124;齒圏126,浮皮固定至4亍星架106;以及兩組 行星小齒輪128、 129,被支撐在行星架124上并與太陽(yáng)輪122及齒 圈126嚙合。小齒輪128與小齒輪129及太陽(yáng)輪122嚙合。小齒輪 129與小齒庫(kù)侖128及齒圈126"齒合。半4由2(M皮固定至4亍星架124以 便作為一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)，并且半軸21被固定至太陽(yáng)輪122以便作為 一個(gè)單元旋轉(zhuǎn)。輪間差速器120將其輸入扭矩在軸20與軸21之間 平均分配。
接地的行星式齒輪組102使其行星架106旋轉(zhuǎn)得比其輸入太陽(yáng) 輪104慢。輪間差速器120將承載至其輸入齒圈126的動(dòng)力在其行 星架124與太陽(yáng)輪122之間進(jìn)行分配，即，在右前輪16與左前輪 17之間進(jìn)行分配。驅(qū)動(dòng)軸24在較高速度和低扭矩下將動(dòng)力輸送至 后輪30、 31。
圖5示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其中，行星式最終驅(qū)動(dòng) 器102位于復(fù)合的車橋間行星式差速器96與復(fù)合的輪間行星式差 速器120之間。復(fù)合的車橋間行星式差速器96包括第一組行星 小齒輪144，被支撐在行星架94上并與太陽(yáng)輪98嚙合；以及第二 組行星小齒輪146，被支撐在行星架94上并與第一組行星小齒輪 144及齒圏97嚙合。太陽(yáng)輪98被固定至輸出軸100。復(fù)合的車橋間4亍星式差速器96在輸出軸100與4亍星架94之間在滾筒92上分 別產(chǎn)生其，敘入4丑矩的35/65的4丑矩分配。
輪間的行星式差速器120包括第一組行星小齒輪148，被支 撐在行星架124上并與太陽(yáng)輪122嚙合；以及第二組行星小齒輪 150， ^皮支撐在^f亍星架124上并與第一組4亍星小齒4侖148及齒圏126 嚙合。4亍星架124凈皮固定至半軸21。太陽(yáng)4侖122#1固定至半軸20。
圖6示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其中，車橋間4亍星式差 速器96位于復(fù)合的輪間行星式差速器120及行星式最終驅(qū)動(dòng)器102 的右側(cè)。復(fù)合的輪間行星式差速器120包括第一組行星小齒輪148， 被支撐在行星架124上并與太陽(yáng)輪122嚙合；以及第二組行星小齒 輪150，被支撐在行星架124上并與第一組行星小齒輪148及齒圈 108噴合。輪間行星式差速器120的太陽(yáng)l侖122被固定至半軸21。 4亍星架124一皮固定至半軸20。
圖7示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其中，4侖間4亍星式差速 器120位于車橋間行星式差速器96與行星式最終驅(qū)動(dòng)器102的右 側(cè)。復(fù)合的車橋間行星式差速器96包括第一組行星小齒輪144， 被支撐在行星架94上并與太陽(yáng)4侖98嚙合；以及第二組行星小齒輪 146，被支撐在行星架94上并與第一組行星小齒輪144及齒圏97 嚙合。輪間行星式差速器120包括第一組行星小齒輪148，被支 撐在行星架124上并與太陽(yáng)輪122嚙合；以及第二組行星小齒輪 150, 一皮支撐在行星架124上并與第一組4亍星小齒專侖148及齒圏126 嚙合。輪間行星式差速器120的太陽(yáng)輪122被固定至半軸21。行星 架124 ^皮固定至半軸20。最終驅(qū)動(dòng)102 4立于〗袞筒92中并^f立于軸岸義 51與軸岸義52之間。
圖8示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其中，4侖間差速器120 是復(fù)合行星式的，定位于車橋間行星式差速器96與行星式最終驅(qū)
9動(dòng)器102之間。4侖間^f亍星式差速器120包括第一組4亍星小齒專侖148， 被支撐在行星架124上并與太陽(yáng)輪122嚙合；以及第二組行星小齒 輪150，被支撐在行星架124上并與第一組行星小齒輪148及齒圈 126嚙合。4侖間行星式差速器120的太陽(yáng)4侖122 ^皮固定至半軸20。 行星架124被固定至半軸21。除了齒圈108被直接固定至殼體54 以及軸^K 51 :被定位于4于星式最終驅(qū)動(dòng)器102的右側(cè)之外，圖8的 布置基本上與圖6的布置相同。
圖9示出了全時(shí)AWD動(dòng)力輸出系統(tǒng)，其中，4侖間-f亍星式差速 器120是復(fù)合行星式的，其被定位于車橋間行星式差速器96 (其為 復(fù)合行星式的)和行星式最終驅(qū)動(dòng)器102的右側(cè)。變速器輸出鏈輪 44被直接固定至齒圈97，該齒圈被支撐在軸承51、 52上。復(fù)合的 車橋間行星式差速器96包括第一組行星小齒輪144，被支撐在行 星架94上并與太陽(yáng)4侖98嚙合；以及第二組行星小齒輪146,被支 撐在行星架94上并且與第一組4亍星小齒4侖144及齒圏97嚙合。專侖 間行星式差速器120包括第一組行星小齒輪148，被支撐在行星 架124上并與太陽(yáng)輪122嚙合；以及第二組行星小齒輪150，被支 撐在行星架124上并與第一組行星小齒輪148及齒圈126嚙合。輪 間行星式差速器120的太陽(yáng)輪_122被固定至半軸20。行星架124 #皮 固定至半專由21。
根據(jù)專利法的規(guī)定，已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例。但是應(yīng)該注意到， 可以通過(guò)與具體說(shuō)明及名又述不同的方式實(shí)施替換實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸至機(jī)動(dòng)車車輪的系統(tǒng)，包括輸入端；行星式最終驅(qū)動(dòng)器，所述行星式最終驅(qū)動(dòng)器被可驅(qū)動(dòng)地連接至所述輸入端并包括第一輸出端，所述第一輸出端在低于輸入端速度的速度下被驅(qū)動(dòng)；以及輪間行星式差速器，被可驅(qū)動(dòng)地連接至所述第一輸出端，用于在第二輸出端與第三輸出端之間分配由所述第一輸出端承載的扭矩，所述第二輸出端被可驅(qū)動(dòng)地連接至第一車輪組的第一車輪，所述第三輸出端被可驅(qū)動(dòng)地連接至所述第一車輪組的第二車輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述輸入端被可驅(qū)動(dòng)地連 接至第二組車輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括車橋間差速器，^皮可驅(qū)動(dòng)地連4妄至所述輸入端，用于在 所述行星式最終驅(qū)動(dòng)器的輸入與第二組車輪之間分配由所述 輸入端承載的扭矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于全輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出裝置，為此，本發(fā)明提供了一種用于將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸至機(jī)動(dòng)車車輪的系統(tǒng)，其包括輸入端；行星式最終驅(qū)動(dòng)器，被可驅(qū)動(dòng)地連接至輸入端并包括第一輸出端，該第一輸出端在低于輸入端速度的速度下被驅(qū)動(dòng)；以及輪間行星式差速器，被可驅(qū)動(dòng)地連接至第一輸出端，用于在第二輸出端與第三輸出端之間分配由第一輸出端承載的扭矩，該第二輸出端被可驅(qū)動(dòng)地連接至第一車輪組的第一車輪，該第三輸出端被可驅(qū)動(dòng)地連接至第一車輪組的第二車輪。
文檔編號(hào)B60K17/30GK101428559SQ200810161850
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者戴維·A·詹森 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司