專利名稱：高效分動器的制作方法
高效分動器
背景技術(shù)：
車輛已經(jīng)配備動力傳動裝置(例如分動器)很多年了。通常情況下，分動器允許車輛在兩輪驅(qū)動模式或四輪驅(qū)動模式下工作。有些分動器還提供多速功能。多年來，原車設(shè)備制造商一直在努力提供低成本和節(jié)能的分動器。例如，大多數(shù)分動器包括濕式離合器，該濕式離合器具有攪油損耗以及潤滑泵損耗。此外，有些驅(qū)動系統(tǒng)要求比較高的電流消耗以驅(qū)動幅度和模式換擋系統(tǒng)。某些雙速分動器相對復(fù)雜，需要大量的相對昂貴的元件以提供期望的功能。在過去，專用的單速或多速分動器或者共享很少的組件或者單速版本與多速版本占據(jù)相同的包裝體積。因此，可能希望提供一種優(yōu)化的分動器，該分動器具有模塊化的設(shè)計(jì)以滿足單速或多速要求，同時在工作過程中通過最小化能量損失而最大化分動器的效能。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供本發(fā)明內(nèi)容的簡要說明，并沒有全面地公開其整體范圍或其所有功倉泛。一種多速動力傳動裝置包括一輸入軸，第一和第二輸出軸以及行星齒輪組。一軸向可移動的套筒在第一位置時將第一輸出軸安裝為與輸入軸一同轉(zhuǎn)動，該套筒在第二位置時將太陽齒輪安裝為與輸入軸一同轉(zhuǎn)動。一軸向可移動的輪轂在第一位置時相對于第一輸出軸自由轉(zhuǎn)動。該輪轂在第二位置時被安裝為與第一輸出軸一同轉(zhuǎn)動。一凸輪板在第二軸向位置被安裝為與載體持續(xù)一同轉(zhuǎn)動并推動輪轂朝向其第二位置。當(dāng)套筒，輪轂和凸輪板處于第二位置時，輸入軸通過行星齒輪組以降低的速度驅(qū)動第一輸出軸。

一種用于車輛的多速動力傳動裝置，包括一輸入軸，第一和第二輸出軸和一行星齒輪組。一可移動的套筒使太陽齒輪和輸入軸驅(qū)動稱合和去稱。一凸輪板在第一位置和第二位置之間軸向可移動。該凸輪板被安裝為與載體持續(xù)一同轉(zhuǎn)動，并包括螺旋形的凸輪表面，該凸輪表面作用于軸向負(fù)載使得凸輪板的轉(zhuǎn)動引起凸輪板的軸向平移以控制套筒的位置。當(dāng)凸輪板處于其第二位置且套筒將太陽齒輪驅(qū)動耦合至輸入軸時，輸入軸通過行星齒輪組以降低的速度驅(qū)動第一輸出軸。結(jié)合本文提供的說明將顯而易見地得到本申請的進(jìn)一步的適用范圍。此處的簡要說明中的描述和具體的例子只是為了說明的目的，而不是為了限制本申請的范圍。


這里所描述的附圖僅供說明所選擇的實(shí)施例，而不是說明所有可能的實(shí)現(xiàn)方式，并不以任何方式限制本公開的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的高效分動器的一部分的局部透視圖；圖2是分動器的橫截面?zhèn)纫晥D；圖3是前圖所示的分動器的一部分的局部透視圖；圖4是載體和旋轉(zhuǎn)凸輪的局部透視圖5A-5F是示出了在各種工作模式相對應(yīng)的位置的幅度換擋機(jī)構(gòu)(range shiftmechanism)的組件的局部剖視圖；圖6是另一個分動器的剖視圖；圖7是圖6所示的分動器的一部分的局部透視圖；以及圖8A-8F是示出了在各種工作模式相對應(yīng)的位置的幅度換擋機(jī)構(gòu)的組件的局部首丨J視圖;在所有的附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖更充分地描述示例性實(shí)施例。圖1-圖5F不出雙速分動器10,它具有一輸入軸12,第一輸出軸14和第二輸出軸
16。一種干式的多片式離合器18將輸入軸12有選擇地互連至動力傳遞機(jī)構(gòu)22的驅(qū)動鏈輪20。動力傳遞機(jī)構(gòu)22還包括安裝為與第二輸出軸16 —同轉(zhuǎn)動的一從動鏈輪24。一柔性驅(qū)動構(gòu)件或鏈26將驅(qū)動鏈輪20驅(qū)動地互連至從動鏈輪24。也可以使用直接相互嚙合的齒輪。離合器18包括安裝為與驅(qū)動鏈輪20—同轉(zhuǎn)動的鼓30。多個外離合器片32被安裝為與鼓30 —同轉(zhuǎn)動，并且可相對于鼓30軸向移動。一輪轂34與輸入軸12—體成型。多個內(nèi)離合器片36被安裝為與輪轂34 —同轉(zhuǎn)動，并可相對于輪轂34軸向移動。一應(yīng)用板38與輸入軸12花鍵配合,該應(yīng)用板軸向可移動以壓縮內(nèi)離合器片36與外離合器片32配合并穿過離合器18傳遞轉(zhuǎn)矩?？蛇x擇性地對線圈40進(jìn)行激勵以產(chǎn)生磁場吸引銜鐵42。銜鐵42被安裝于應(yīng)用板38，使得勵磁線圈40控制穿過離合器18傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小。在殼體組件33內(nèi)，軸承28和31可轉(zhuǎn)動地支承鼓30和驅(qū)動鏈輪20。以1:1的直接傳動比或提供增大轉(zhuǎn)矩(torque multiplication)的降低的傳動t匕，行星齒輪組50可操作將轉(zhuǎn)矩從輸入軸12傳遞給第一輸出軸14和驅(qū)動鏈輪20。行星齒輪組50包括安裝于后殼體54的內(nèi)齒環(huán)52，太陽齒輪56，以及與內(nèi)齒環(huán)52和太陽齒輪56持續(xù)嚙合的多個小齒輪58。每個小齒輪58被支承在小齒輪銷60上轉(zhuǎn)動，該小齒輪銷60形成為載體62的一部分。載體62包括安裝為與驅(qū)動鏈輪20 —同轉(zhuǎn)動的前載板64和一后載板66。后載板66包括多個沿周向間隔開的軸向延伸的凸耳67。幅度換擋機(jī)構(gòu)70可操作地將分動器10設(shè)置為輸出軸低速工作模式或低工作模式，空擋工作模式或高工作模式中的某個模式。幅度換擋機(jī)構(gòu)70包括可移動的套筒72，以將輸入軸12選擇性地驅(qū)動互連至第一輸出軸14?？赏ㄟ^將離合器18設(shè)置在開放的無轉(zhuǎn)矩傳遞的模式并如圖5A所示定位套筒72提供兩輪驅(qū)動的高工作模式，被稱為“高”。此時，所有的行星齒輪組的組件都是靜止的。幅度換擋機(jī)構(gòu)70包括通過花鍵連接于輪轂76上的旋轉(zhuǎn)凸輪74。旋轉(zhuǎn)凸輪74包括與載體凸耳67驅(qū)動地配合的多個徑向向內(nèi)延伸的凸耳77。如圖2所示，凸輪彈簧78向右推動凸輪74?？郗h(huán)79限制凸耳77免于脫離凸耳67。如圖2所示，復(fù)位彈簧80向右推動套筒72。 幅度驅(qū)動器90包括選擇性地與旋轉(zhuǎn)凸輪74的凸輪表面94配合的凸輪從動件92。電磁器98驅(qū)動銷100以平移凸輪從動件92。銷100和凸輪從動件92之間由于彈簧96可相對軸向運(yùn)動。凸輪74的旋轉(zhuǎn)使凸輪74軸向平移并提供如下所述的幅度軸控制。基于先前所描述的組件的相對位置，應(yīng)當(dāng)理解，太陽齒輪56與輸入軸12可被選擇為連接和斷開。載體62與第一輸出軸14可被選擇為耦合旋轉(zhuǎn)和去耦旋轉(zhuǎn)。當(dāng)太陽齒輪56與輸入軸12斷開時,輸入軸和輸出軸之間的比例為1:1。當(dāng)太陽齒輪56與輸入軸12驅(qū)動連接，且載體62與第一輸出軸14驅(qū)動耦合時，輸入軸和輸出軸之間的比例大約為2.7:1。也可考慮采用其他比例。當(dāng)分動器10在如圖5A所示的兩輪驅(qū)動高工作模式下工作時，應(yīng)該理解，主動的全輪驅(qū)動模式也是可行的。在這種模式下，離合器18被調(diào)節(jié)為通過驅(qū)動鏈輪20向第二輸出軸16發(fā)送轉(zhuǎn)矩。當(dāng)離合器18被激活時，行星齒輪組50轉(zhuǎn)動，但不傳遞轉(zhuǎn)矩。為了實(shí)現(xiàn)高幅度工作模式，幅度換擋機(jī)構(gòu)70激活線圈40以使得轉(zhuǎn)矩從輸入軸12通過離合器18，鼓30，驅(qū)動鏈輪20傳遞并提供輸入給載體62。換擋的能量由車輛傳動系而非單獨(dú)的驅(qū)動器以這種方式提供。線圈40在換擋過程中被激活，從而使組件在車輛被向前方驅(qū)動時發(fā)生旋轉(zhuǎn)。一 旦換擋結(jié)束，離合器18停用。電磁器98被活化，但只需要低電流以軸向平移凸輪74至“H”位置。在“H”位置時，套筒72與輸入軸12和第一輸出軸14耦合。載體62被安裝為與第一輸出軸14 一同轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)矩也可通過載體62傳遞給驅(qū)動鏈輪20。圖5B和圖5C分別被標(biāo)記為“換擋”和“空擋”，表示從高幅度工作模式換擋到空擋工作模式。當(dāng)選擇空擋時，幅度換擋機(jī)構(gòu)70激活電磁器98使凸輪從動件92與旋轉(zhuǎn)凸輪74配合。根據(jù)凸輪74的旋轉(zhuǎn)位置，從動件92可能會受限使其免于接觸凸輪表面94。如此，彈簧96如圖5B所示被壓縮。當(dāng)車輛移動時，凸輪74轉(zhuǎn)動，允許從動件92與凸輪表面94配合。車輛傳動系所提供的能量繼續(xù)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)凸輪74，從而使凸輪74軸向移動到空擋位置并平移輪轂76和套筒72，使得套筒72脫離第一輸出軸14。軸向止推軸承99設(shè)置于輪轂76和套筒72之間。線圈40也被停用以產(chǎn)生四輪驅(qū)動空擋位置。在空擋工作模式中，內(nèi)燃機(jī)可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而不會導(dǎo)致車輛移動?；蛘?，車輛沒有后驅(qū)動傳動可能被牽引。低幅度模式可以通過激活電磁器98并使得換擋系統(tǒng)組件移動到圖5D，5E和5F的相應(yīng)的位置來實(shí)現(xiàn)，這些位置被稱為“載體花鍵鎖定”，“太陽花鍵鎖定”和“低”。為了換擋到低幅度模式，線圈40在換擋過程中被激活，從而使組件在車輛被向前方驅(qū)動時發(fā)生旋轉(zhuǎn)。一旦換擋結(jié)束，離合器18打開。當(dāng)凸輪從動件92如圖5D，5E和5F所示與凸輪表面94配合時，旋轉(zhuǎn)凸輪74的旋轉(zhuǎn)引起凸輪74的同步軸向平移。應(yīng)當(dāng)理解，不管是在載體花鍵鎖定模式下還是在太陽花鍵鎖定模式下均存在凸輪74的整個軸向范圍內(nèi)的平移。如果載體花鍵配合被鎖定，如圖所示，彈簧78在圖中看來向左壓縮加載輪轂76。一旦鎖定狀態(tài)被清除，在輪轂76上形成的內(nèi)花鍵驅(qū)動配合第一輸出軸14上形成的外花鍵。圖5E示出了太陽齒輪56和套筒72之間的花鍵配合被鎖定的情況。此時，彈簧80被壓縮。一旦鎖定狀態(tài)被清除，太陽齒輪56和套筒72彼此被安裝為一同轉(zhuǎn)動，就像輪轂76和第一輸出軸14那樣。—種可替換的分動器200在圖6-圖8中不出。分動器200與分動器10基本相同。因此，相似的元件用相似的帶有下標(biāo)a的附圖標(biāo)記來表示。分動器200提供了與前述分動器10之外的額外的工作模式。特別地，分動器200用于提供四輪驅(qū)動鎖定低幅度工作模式，空擋模式，四輪驅(qū)動高鎖定模式和高幅度工作模式，可以在兩輪驅(qū)動或可適應(yīng)性控制的四輪驅(qū)動高模式下工作。
分動器200包括幅度換擋機(jī)構(gòu)202，其中，換擋的能量通過前述的涉及分動器10的車輛的動能提供。換擋機(jī)構(gòu)202包括第一線性驅(qū)動器組件204和第二線性驅(qū)動器組件206。每個線性驅(qū)動器的配置與幅度驅(qū)動器90基本類似。因此，涉及線性驅(qū)動器組件204的構(gòu)件用下標(biāo)“a”表示，而涉及線性驅(qū)動器組件206的構(gòu)件用下標(biāo)“b”表示。第一線性驅(qū)動器組件204被軸向地定位在與先前所描述的幅度驅(qū)動器90大致相同的位置。第二線性驅(qū)動器組件206沿軸向定位成比第一線性驅(qū)動器組件204更靠近驅(qū)動鏈輪20a。通過以這種方式配置驅(qū)動器，由凸輪74a經(jīng)歷的軸向平移的大小翻了一番。附加的線性行程使得分動器在附加模式下工作。參考圖8A-圖8G，其示出了分動器200的各種工作模式。在圖8A中，高幅度工作模式包括將輸入軸12a通過套筒72a驅(qū)動地互連至第一輸出軸14a。圖8B和圖8C示出了從高幅度模式換擋到圖8D所示的四輪驅(qū)動高鎖定工作模式。如前所述啟動換擋，其中電磁器98a的驅(qū)動以及凸輪從動件92a與凸輪表面94a的配合使得旋轉(zhuǎn)凸輪74a軸向平移至如圖8C所示的位置。如果第一輸出軸14a和輪轂76a之間的花鍵互連被鎖定，彈簧78a壓縮。一旦鎖定狀態(tài)被清除，輪轂76a朝向圖的左側(cè)平移以安裝第一輸出軸14a與輪轂76a —同轉(zhuǎn)動。此時，輸入軸12a和第一輸出軸14a通過套筒72a彼此被安裝為一同轉(zhuǎn)動。載體凸耳67a與旋轉(zhuǎn)凸輪凸耳77a配合以提供傳遞互連的轉(zhuǎn)矩。輪轂76a與旋轉(zhuǎn)凸輪74a花鍵配合以安裝驅(qū)動鏈輪20a與第一輸出軸14a —同轉(zhuǎn)動。通過激勵第二電磁器98b并使得旋轉(zhuǎn)凸輪74a旋轉(zhuǎn)并平移至圖SE所示的位置可獲得空擋工作模式。此時，套筒72a從第一輸出軸14a脫離，從而中斷轉(zhuǎn)矩通路。圖8F和圖SG涉及從空擋位置換擋到四輪驅(qū)動鎖定模式。第二電磁器98b被激勵以配合旋轉(zhuǎn)凸輪表面94a，并使 得旋轉(zhuǎn)凸輪74a進(jìn)一步如圖8F所示向左平移。如果太陽齒輪56a和套筒72a之間的花鍵互連被暫時鎖定，彈簧78a壓縮。一旦鎖定狀態(tài)被清除，套筒72a和太陽齒輪56a之間即存在花鍵互連。此時，彈簧80a被完全壓縮。通過后載體板66a，旋轉(zhuǎn)凸輪74a和輪轂76a，提供給輸入軸12a的轉(zhuǎn)矩通過行星齒輪組50a增加并傳遞到第一輸出軸14a。正如前面所提到的，載體62a被安裝為與驅(qū)動鏈輪20a—同轉(zhuǎn)動以將行星齒輪組50a的輸出傳遞給第二輸出軸16a。轉(zhuǎn)矩從輸入軸12a通過太陽齒輪56a,行星小齒輪58a,載體62a,輪轂76a傳遞,并被提供給第一輸出軸14a和第二輸出軸16a。殼體組件33適于安裝到各種不同的傳動裝置中進(jìn)行傳動。前殼體110支承線圈40和第二輸出軸16。軸承支承板112捕獲鏈負(fù)載和環(huán)形止推負(fù)載。后殼體54支承第一輸出軸14。潤滑系統(tǒng)包含被動的潤滑系統(tǒng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到潤滑適當(dāng)?shù)妮S承和密封件時，該被動的潤滑系統(tǒng)通過鏈條26從油底殼拉油。包括離合器18的整個輸入腔是干式的，并包括密封件和軸承116。后輸出軸承118，襯套和密封件通過后輸出軸承處的油壩提供的升高的油底殼進(jìn)行潤滑。前面描述的實(shí)施例僅作為示例和說明。它的目的不是要窮盡或限制本發(fā)明。特定實(shí)施例中的單個構(gòu)件或特征一般不局限于該特定實(shí)施例，而是在適用的情況下可以進(jìn)行互換，即使沒有明確地示出或描述，也可以用在一個選定的實(shí)施例中。同樣可以多種方式進(jìn)行變化。這樣的變化不應(yīng)被視為偏離本發(fā)明，所有這樣的變型應(yīng)當(dāng)被視為包括在本申請的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的多速動力傳動裝置，包括: 一輸入軸； 第一輸出軸和第二輸出軸； 一行星齒輪組，該行星齒輪組包括載體，太陽齒輪，內(nèi)齒環(huán)，以及與太陽齒輪和內(nèi)齒環(huán)嚙合的小齒輪； 在第一位置和第二位置之間軸向可移動的套筒，該套筒在第一位置時將第一輸出軸和輸入軸安裝為一同轉(zhuǎn)動，該套筒在第二位置時將太陽齒輪和輸入軸安裝為一同轉(zhuǎn)動； 在第一位置和第二位置之間軸向可移動的輪轂，該輪轂在第一位置時相對于第一輸出軸自由轉(zhuǎn)動，在第二位置時被安裝為與第一輸出軸一同轉(zhuǎn)動； 在第一位置和第二位置之間軸向可移動的凸輪板，該凸輪板在第二位置時被安裝為與載體持續(xù)一同轉(zhuǎn)動并促使輪轂朝向其第二位置，其中，當(dāng)套筒，輪轂和凸輪板處于它們的第二位置時，輸入軸通過行星齒輪組以降低的速度驅(qū)動第一輸出軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，還包括推動凸輪板朝向其第二位置的驅(qū)動器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動裝置，其特征在于，所述凸輪板包括與驅(qū)動器配合的螺旋形的凸輪表面，使得凸輪板的轉(zhuǎn)動引起凸輪板的同步軸向移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其特征在于，還包括當(dāng)凸輪板處于第二位置時推動輪轂朝向其第二位置的彈簧，其中套筒和輪轂不必在第二位置以允許凸輪板到達(dá)第二位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動器包括用于將凸輪從動件平移至與凸輪板配合和脫離的驅(qū)動器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動裝置，其特征在于，還包括從驅(qū)動器軸向偏移使得凸輪板繼續(xù)軸向平移至第三位置的另一驅(qū)動器，該第三位置距離第一凸輪板位置比第二凸輪板的位置更遠(yuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，移動的車輛的動能驅(qū)動凸輪板軸向換擋至傳動裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，還包括持續(xù)驅(qū)動互連載體和第二輸出軸的傳遞機(jī)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，所述載體包括與凸輪板驅(qū)動配合的多個周向間隔開的凸耳。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳動裝置，其特征在于，所述凸耳環(huán)繞套筒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動互連輸入軸和第二輸出軸的板式離合器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳動裝置，其特征在于，還包括用于產(chǎn)生磁場并對板式離合器施加力的線圈。
13.一種用于車輛的多速動力傳動裝置，包括: 一輸入軸； 第一輸出軸和第二輸出軸； 一行星齒輪組，該行星齒輪組包括載體，太陽齒輪，內(nèi)齒環(huán)，以及與太陽齒輪和內(nèi)齒環(huán)嚙合的小齒輪； 可移動的使太陽齒輪和輸入軸驅(qū)動耦合和去耦的套筒； 在第一位置和第二位置之間軸向可移動的凸輪板，凸輪板被安裝為與載體持續(xù)一同轉(zhuǎn)動，并包括螺旋形的凸輪表面，該凸輪表面作用于軸向負(fù)載使得凸輪板的轉(zhuǎn)動引起凸輪板的軸向平移以控制套筒的位置，其中，當(dāng)凸輪板處于其第二位置且套筒將太陽齒輪驅(qū)動耦合至輸入軸時，輸入軸通過行星齒輪組以降低的速度驅(qū)動第一輸出軸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳動裝置，其特征在于，驅(qū)動器包括用于將凸輪從動件平移至與螺旋形的凸輪表面配合和脫離的驅(qū)動器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳動裝置，其特征在于，還包括從驅(qū)動器軸向偏移使得凸輪板繼續(xù)軸向平移至第三位置的另一驅(qū)動器，該第三位置距離第一凸輪板位置比第二凸輪板的位置更遠(yuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳動裝置，其特征在于，在移動時的車輛的動能驅(qū)動凸輪板軸向換擋至傳動裝置，以降低的速度條件與第一輸出軸配合和脫離。
17.根據(jù)權(quán)利要 求13所述的傳動裝置，其特征在于，還包括持續(xù)驅(qū)動互連載體和第二輸出軸的傳遞機(jī)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳動裝置，其特征在于，所述載體包括驅(qū)動配合凸輪板的多個周向間隔開的凸耳。
全文摘要
一種多速動力傳動裝置包括一輸入軸(12)，第一輸出軸(14)和第二輸出軸(16)以及行星齒輪組(50)。一軸向可移動的套筒(72)在第一位置時將第一輸出軸安裝為與輸入軸一同轉(zhuǎn)動，該套筒在第二位置時將太陽齒輪(56)安裝為與輸入軸一同轉(zhuǎn)動。一輪轂(76)在第一位置時軸向可移動且相對于第一輸出軸自由轉(zhuǎn)動。該輪轂在第二位置時被安裝為與第一輸出軸一同轉(zhuǎn)動。一凸輪板(74)在第二位置時被安裝為與載體(62)持續(xù)一同轉(zhuǎn)動并推動輪轂朝向其第二位置。當(dāng)套筒，輪轂和凸輪板處于第二位置時，輸入軸通過行星齒輪組以降低的速度驅(qū)動第一輸出軸。
文檔編號F16H61/28GK103228477SQ201180056280
公開日2013年7月31日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者約瑟夫·G·穆勒, 道格拉斯·O·布拉德利, 布拉德利·R·拉金 申請人:麥格納動力系美國有限公司