驅(qū)動(dòng)橋的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種差速組件，其至少具有第一傳動(dòng)比和第二傳動(dòng)比。本實(shí)用新型的差速組件能與自動(dòng)變速器系統(tǒng)相整合，從而增加可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的數(shù)量。特別地，本實(shí)用新型涉及一種驅(qū)動(dòng)橋，包括：殼體；在殼體內(nèi)的自動(dòng)變速器；在殼體內(nèi)的多速差速器，多速差速器包括：由自動(dòng)變速器的輸出軸驅(qū)動(dòng)的多速齒輪組件，多速差速器至少包括第一最終傳動(dòng)比和第二最終傳動(dòng)比；以及切換組件，切換組件構(gòu)造成即使在經(jīng)由變速器輸出軸傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)也選擇性地改變多速齒輪組件的最終傳動(dòng)比；和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在來自變速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩傳遞到車輪時(shí)致動(dòng)切換組件以改變最終傳動(dòng)比。
【專利說明】驅(qū)動(dòng)橋
[0001]本申請要求于2012年7月16日提交的序列號(hào)為61/672，127的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，該美國專利申請的公開內(nèi)容以其整體引用于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型提供一種差速(器)組件，其能增加可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的數(shù)量，以及增大車輛的原動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸和車橋半軸之間的總傳動(dòng)比范圍。
【背景技術(shù)】
[0003]機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系構(gòu)造成從車輛的原動(dòng)機(jī)向車輪傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)系通常包括變速器，變速器包括為車輛提供設(shè)定數(shù)量的可實(shí)現(xiàn)速度(也稱傳動(dòng)比)的傳動(dòng)組件。例如，六速自動(dòng)變速器具有一檔、二檔、三檔、四檔、五檔、六檔和倒檔。驅(qū)動(dòng)軸(原動(dòng)機(jī)的輸出軸)和變速器的輸出軸的轉(zhuǎn)速之間的比率對(duì)于各個(gè)檔/速度是不同的。
[0004]例如，一檔的傳動(dòng)比可能為三比一(3:1 )，而六檔的傳動(dòng)比可能為零點(diǎn)五比一(0.5:1)。對(duì)于上述例子中的變速器來說，當(dāng)車輛處于一檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸(即變速器的輸入軸)相對(duì)于變速器的輸出軸的每次轉(zhuǎn)動(dòng)而言轉(zhuǎn)動(dòng)三次。該傳動(dòng)比(“低”速檔)在車輛從停止起動(dòng)時(shí)使用且用于較低的速度。另一方面，當(dāng)上述例子中的變速器處于六檔時(shí)，對(duì)于變速器的輸出軸的每次轉(zhuǎn)動(dòng)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)半圈。該傳動(dòng)比(“高”速檔)在車輛高速行駛時(shí)使用。傳動(dòng)系還可包括差速器，其將轉(zhuǎn)矩從變速器傳遞到與車輪聯(lián)接的車橋。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和車橋半軸的轉(zhuǎn)數(shù)(車輪轉(zhuǎn)數(shù))之間的比率被稱為總傳動(dòng)比。該比率是上述的變速器傳動(dòng)比以及由差速器中的齒輪傳動(dòng)裝置(例如，最終傳動(dòng)小齒輪和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪上的齒數(shù))限定的最終傳動(dòng)比的乘積。例如，如果最終傳動(dòng)比為三比一(3:1)，則根據(jù)上述例子的對(duì)于一檔的總傳動(dòng)比將為九比一(9:1)，其是三(第一傳動(dòng)比)與三(最終傳動(dòng)比)的乘積。該比率將為發(fā)動(dòng)傳動(dòng)比，因?yàn)槠溆糜趯④囕v從停止?fàn)顟B(tài)發(fā)動(dòng)起來。
[0006]為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)氣門全開時(shí)的性能(例如，馬力、轉(zhuǎn)矩、燃料效率)最優(yōu)化，希望使發(fā)動(dòng)機(jī)在其特定的目標(biāo)速度范圍(例如，這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM))，其大體與峰值轉(zhuǎn)矩到峰值馬力附近和之間(通常已知為“功率帶”)的RPM相關(guān)聯(lián))內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。自動(dòng)變速器構(gòu)造成使變速器自動(dòng)地變速/換檔以在節(jié)氣門全開運(yùn)轉(zhuǎn)期間將發(fā)動(dòng)機(jī)速度保持在該功率帶目標(biāo)范圍內(nèi)。然而，當(dāng)處于常常在車輛巡航或以小于最大速率加速時(shí)出現(xiàn)的“節(jié)氣門部分開啟”或“小節(jié)氣門”條件下或處于需要小于全開節(jié)氣門的其它條件下時(shí)，期望的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度可能低于全開節(jié)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)速度以盡量提高燃料效率和駕駛員舒適性。變速的正時(shí)和順序基于包括車速和期望性能(例如，最大加速度、最高燃料效率等)在內(nèi)的多個(gè)因素，并且通常由一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)輸入(例如，節(jié)氣門位置、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和車速、油溫等)來控制。例如，為了在以比較恒定的速度巡航時(shí)盡量提高燃料效率，通常希望將發(fā)動(dòng)機(jī)速度維持在較低但仍高到足以具有充分動(dòng)力以維持期望行駛速度的速度。
[0007]在所有其它因素等同的情況下，具有更多的可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比和更寬的總傳動(dòng)比范圍的變速器使得車輛能夠更高效地行駛，因?yàn)楦锌赡芫S持最佳目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度。例如，特定發(fā)動(dòng)機(jī)在與九速變速器配合時(shí)通常會(huì)比與四速變速器配合的相同發(fā)動(dòng)機(jī)具有更高的燃料效率。具有更多的可實(shí)現(xiàn)速度的車輛還能更平順地行駛，因?yàn)樵谳喫僮兓瘯r(shí)能將發(fā)動(dòng)機(jī)速度保持得更趨于恒定，從而導(dǎo)致比較一致的感覺。實(shí)際的設(shè)計(jì)約束(例如，對(duì)于可供附加的傳動(dòng)裝置使用的空間的限制、不希望增加各組件的重量、不希望增加變速控制的復(fù)雜性、由于傳動(dòng)系中的額外摩擦引起的能量損失，等等)限制了商售變速器的速度的數(shù)量。本領(lǐng)域中需要在應(yīng)對(duì)這些及其它設(shè)計(jì)約束的同時(shí)為車輛提供更多的傳動(dòng)比。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型提供了一種至少具有第一傳動(dòng)比和第二傳動(dòng)比的差速組件。本實(shí)用新型的差速組件能與自動(dòng)變速器系統(tǒng)相整合，從而增加可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的數(shù)量。還公開了一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率的變速切換方法。
[0009]特別地，本實(shí)用新型提供了一種驅(qū)動(dòng)橋，包括:殼體；在殼體內(nèi)的自動(dòng)變速器；在殼體內(nèi)的多速差速器，多速差速器包括:由自動(dòng)變速器的輸出軸驅(qū)動(dòng)的多速齒輪組件，多速差速器至少包括第一最終傳動(dòng)比和第二最終傳動(dòng)比；以及切換組件，切換組件構(gòu)造成即使在經(jīng)由變速器輸出軸傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)也選擇性地改變多速齒輪組件的最終傳動(dòng)比；和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在來自變速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩傳遞到車輪時(shí)致動(dòng)切換組件以改變最終傳動(dòng)比。
[0010]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件以改變最終傳動(dòng)比。
[0011]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)部分地基于是車輛在加速還是車輛在減速而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
[0012]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)部分地基于車輛是在從停止?fàn)顟B(tài)加速還是在從車輛運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)加速而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
[0013]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)部分地基于由操作者選擇的驅(qū)動(dòng)模式而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
[0014]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在自動(dòng)變速器在第一最終傳動(dòng)比下經(jīng)歷了自動(dòng)變速器的至少一個(gè)傳動(dòng)比之后致動(dòng)切換組件以改變?yōu)榈诙罱K傳動(dòng)比。
[0015]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在自動(dòng)變速器在第一最終傳動(dòng)比下經(jīng)歷了自動(dòng)變速器的至少兩個(gè)傳動(dòng)比之后致動(dòng)切換組件以改變?yōu)榈诙罱K傳動(dòng)比。
[0016]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，自動(dòng)變速器輸出軸驅(qū)動(dòng)最終傳動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終傳動(dòng)小齒輪驅(qū)動(dòng)最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪，最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)多速齒輪組件。
[0017]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，切換組件包括離合器組件，多速齒輪組件包括至少一個(gè)太陽齒輪和多個(gè)行星齒輪。
[0018]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，多速差速器包括繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼；多速差速器包括轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括第一和第二側(cè)齒輪，第一和第二側(cè)齒輪分別限定有沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線對(duì)準(zhǔn)的第一和第二輸出軸開口，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置構(gòu)造成在差速器殼與第一和第二側(cè)齒輪之間傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)使得第一和第二側(cè)齒輪能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線產(chǎn)生差速轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，多速齒輪組件包括:繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架；可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到行星架的行星齒輪組；驅(qū)動(dòng)行星齒輪組的外齒圈，行星齒輪組使行星架和差速器殼繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；與行星齒輪組相互嚙合的太陽齒輪，太陽齒輪沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸對(duì)準(zhǔn)；并且其中，切換組件能在第一和第二齒輪模式下操作，其中當(dāng)切換組件處于第一齒輪模式時(shí)，太陽齒輪被阻止繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以使得來自外齒圈的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)行星齒輪組，而行星齒輪組使行星架和差速器殼相對(duì)于太陽齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中當(dāng)切換組件處于第二齒輪模式時(shí)，太陽齒輪被阻止相對(duì)于行星架和差速器殼轉(zhuǎn)動(dòng)以使得來自外齒圈的轉(zhuǎn)矩使行星齒輪組、行星架和差速器殼作為一個(gè)單元繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，切換組件包括離合器組件，離合器組件構(gòu)造成控制太陽齒輪和行星架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0020]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，切換組件包括離合器組件，離合器組件構(gòu)造成控制太陽齒輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括支承在相應(yīng)的小齒輪軸上的小齒輪，小齒輪軸伸入差速器殼并與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0022]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，差速器是開式差速器。
[0023]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，差速器是限滑式差速器。
[0024]根據(jù)如上所述的驅(qū)動(dòng)橋，差速器是鎖止式差速器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單速差速器構(gòu)型的示意圖；
[0026]圖2是本實(shí)用新型的多速差速器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0027]圖3是全輪驅(qū)動(dòng)車輛的根據(jù)本實(shí)用新型的傳動(dòng)系的剖視圖；
[0028]圖4是圖3中的傳動(dòng)系的行星齒輪組和差速器的局部放大剖視圖；
[0029]圖5是圖3中的傳動(dòng)系的另選構(gòu)造的行星齒輪組和差速器的局部放大剖視圖；
[0030]圖6是比較標(biāo)準(zhǔn)車輛與裝備有本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛的傳動(dòng)比和變速順序的圖表；
[0031]圖7是示出標(biāo)準(zhǔn)六速車輛與裝備有本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛的變速順序的圖表；以及
[0032]圖8是比較標(biāo)準(zhǔn)六速車輛、裝備有已知的九速變速器的車輛和裝備有本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛的傳動(dòng)比范圍的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本實(shí)用新型在這里將被描述為整合在具有自動(dòng)變速器的前輪驅(qū)動(dòng)或全輪驅(qū)動(dòng)的車輛中。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本實(shí)用新型的教導(dǎo)可用在具有不同的傳動(dòng)系構(gòu)型、變速器構(gòu)型和發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型的各種不同類型的機(jī)動(dòng)車輛中。
[0034]圖1是差速器10的高水平示意圖。差速器10包括在這里也稱為差速器殼的殼體
12。一對(duì)相對(duì)置的側(cè)齒輪(半軸齒輪)14、16位于殼體12內(nèi)。側(cè)齒輪14、16連接到驅(qū)動(dòng)車輪20、24轉(zhuǎn)動(dòng)的車橋半軸18、22。在差速器殼與第一和第二側(cè)齒輪14、16之間設(shè)置有轉(zhuǎn)矩傳遞裝置26。轉(zhuǎn)矩傳遞裝置26構(gòu)造成傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)允許第一和第二側(cè)齒輪14、16繞車橋半軸18、22的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線40作差速轉(zhuǎn)動(dòng)。換句話說，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置26構(gòu)造成在必要時(shí)(例如，轉(zhuǎn)彎時(shí))允許車輪20、24以不同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。[0035]在所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置26包括由與殼體12 —起轉(zhuǎn)動(dòng)的小齒輪軸32連接的一對(duì)小齒輪28、30。殼體12的轉(zhuǎn)動(dòng)使橫向軸32繞軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)小齒輪軸32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪驅(qū)動(dòng)使車橋半軸18、22轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)齒輪14、16，從而引起車輪20、24轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置的許多其它實(shí)施例也是可能的。
[0036]仍參照圖1，最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34被示意性地示出為連接到殼體12的外側(cè)以驅(qū)動(dòng)殼體繞軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)。最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34由最終傳動(dòng)小齒輪36驅(qū)動(dòng)，最終傳動(dòng)小齒輪36由變速器輸出軸38驅(qū)動(dòng)。使車橋半軸18、22完全轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的變速器軸38的轉(zhuǎn)數(shù)之間的比率已知為最終傳動(dòng)比。最終傳動(dòng)比取決于最終傳動(dòng)小齒輪36和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34的構(gòu)型(例如，最終傳動(dòng)小齒輪和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪上的齒數(shù)之間的比率)。如在具有驅(qū)動(dòng)橋裝置的前輪驅(qū)動(dòng)車輛中的典型情況那樣，變速器輸出軸38平行于前車橋半軸18、22。
[0037]圖2是整合到上面參照圖1所述的驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)型中的本實(shí)用新型實(shí)施例的示意圖。相似的特征將用相同的附圖標(biāo)記表示。在所示實(shí)施例中，多速齒輪組件42可操作地安設(shè)在最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34和差速器10的殼體12之間。在所示實(shí)施例中，多速齒輪組件42是兩速齒輪組，因?yàn)辇X輪組件42包括對(duì)應(yīng)于第一傳動(dòng)比的第一狀態(tài)和對(duì)應(yīng)于不同于第一傳動(dòng)比的第二傳動(dòng)比的第二狀態(tài)(第一和第二狀態(tài)在這里也稱為第一齒輪/檔模式和第二齒輪/檔模式)。在這里第一和第二傳動(dòng)比也被描述為不同的第一和第二最終傳動(dòng)比。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在另選實(shí)施例中，也能不同地布置多速齒輪組件，其還可具有兩種以上的齒輪模式。
[0038]在所示實(shí)施例中，多速齒輪組件42包括:與殼體12 (差速器殼)一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架50 ;可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到行星架50的一定數(shù)量的行星齒輪52 (行星齒輪組)；與行星齒輪52 (行星齒輪組)相互嚙合的行星齒圈56;和與行星齒輪52 (行星齒輪組)相互嚙合且沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線40軸向排布的太陽齒輪58。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在另選實(shí)施例中，多速齒輪組件可具有不同的構(gòu)型，例如包括不包含太陽齒輪和行星齒輪的構(gòu)型。
[0039]所示實(shí)施例的多速齒輪組件42還包括切換/變速組件60 (例如，離合器組件)，其用于選擇性地迫使行星架50相對(duì)于太陽齒輪58轉(zhuǎn)動(dòng)或迫使行星架50相對(duì)于太陽齒輪58固定。最終傳動(dòng)比在這兩種不同狀態(tài)下是不同的。
[0040]在所示實(shí)施例中，切換組件60構(gòu)造成使得最終傳動(dòng)比可變而不必完全切斷傳向多速齒輪組件42的轉(zhuǎn)矩(例如通過在自動(dòng)變速器中使變速器切換到空檔位置或在手動(dòng)變速器中壓下手動(dòng)離合器以脫開發(fā)動(dòng)機(jī))。換句話說，切換組件60可以是動(dòng)力切換型切換組件。在其它的另選實(shí)施例中，切換組件可要求切斷傳向多速齒輪組件的轉(zhuǎn)矩以便從一個(gè)傳動(dòng)比切換到另一個(gè)傳動(dòng)比。
[0041]在所示實(shí)施例中，切換組件60構(gòu)造成具有第一齒輪模式和第二齒輪模式。在第一齒輪模式中，太陽齒輪58被阻止繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)以使得來自外齒圈56的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)行星齒輪52，這使得行星架50和差速器殼12相對(duì)于太陽齒輪58轉(zhuǎn)動(dòng)。換句話說，在第一齒輪模式中，太陽齒輪58經(jīng)由切換組件60被固結(jié)于地而阻止其轉(zhuǎn)動(dòng)，使得行星齒輪52在被環(huán)形齒輪34驅(qū)動(dòng)時(shí)繞太陽齒輪58回轉(zhuǎn)。當(dāng)行星齒輪52繞太陽齒輪58回轉(zhuǎn)時(shí)，行星架50和差速器殼12繞軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，可使用構(gòu)造成控制兩個(gè)部件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的任意系統(tǒng)來使多速齒輪組件從第一齒輪模式切換到第二齒輪模式(例如，拉力帶、離合器組件等)。在所示實(shí)施例中，該第一齒輪模式對(duì)應(yīng)于“低速”傳動(dòng)比。在第一齒輪模式中，最終傳動(dòng)減速比是源自多速齒輪組件42的減速與源自最終傳動(dòng)小齒輪36和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34的減速的乘積。例如，源自多速齒輪組件的減速可以是一點(diǎn)五比一(1.5:1)，而小齒輪36和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34的減速可以是三比一(3:1)，從而得到四點(diǎn)五比一的總的最終傳動(dòng)減速(4.5:1)。
[0042]在第二齒輪模式中，太陽齒輪58與地脫開且在太陽齒輪58和行星架50之間阻止相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得來自行星齒圈56的轉(zhuǎn)矩使行星齒輪52、行星架50和差速器殼12作為一個(gè)整體一起繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線40轉(zhuǎn)動(dòng)。換句話說，在第二齒輪模式中，通過切換組件60使太陽齒輪58與行星架50 —起轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，太陽齒輪58可接合到行星架50)并與地脫開。在所示實(shí)施例中，該第二齒輪模式對(duì)應(yīng)于“高速”傳動(dòng)比(例如，三比一(3:1)的最終傳動(dòng)比，其中減速僅源于最終傳動(dòng)小齒輪36和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34之間的關(guān)系)。換句話說，第二齒輪模式中的多速齒輪組件導(dǎo)致一比一(1:1)的傳動(dòng)比(無減速)。
[0043]參照圖3，示出了全輪驅(qū)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系的一部分的剖面。在所示構(gòu)型中，變速器70、前差速器72、和前車橋半軸74、76的一部分整合在同一殼體78或外殼中。在該驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)型中，車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)橫向安裝。在所示實(shí)施例中，車輛的后輪(未示出)經(jīng)由向后延伸的軸80接收轉(zhuǎn)矩，這導(dǎo)致全輪驅(qū)動(dòng)。在所示實(shí)施例中，上述的多速齒輪組件42在變速器部件和差速器部件之間位于驅(qū)動(dòng)橋的殼體中。多速齒輪組件可另選地在前車橋半軸74和向后延伸的軸80之間位于區(qū)域82內(nèi)。
[0044]參照圖4，示出了整合在驅(qū)動(dòng)橋中的本實(shí)用新型實(shí)施例的局部剖視圖。在所公開的實(shí)施例中，差速器90具有特定的緊湊構(gòu)造。差速器90包括花鍵連接到車橋半軸18和22的側(cè)齒輪14、16。差速器包括轉(zhuǎn)矩傳遞裝置92,轉(zhuǎn)矩傳遞裝置92包括支承在小齒輪軸98、100上的小齒輪94、96，小齒輪軸98、100伸入殼體102內(nèi)并與殼體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，殼體102經(jīng)由軸承104、106可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在驅(qū)動(dòng)橋殼體78中。緊湊的差速器構(gòu)造的進(jìn)一步描述可在PCT申請N0.W02013/036521中找到，該P(yáng)CT申請以其整體引用于此作為參考。
[0045]圖4在結(jié)構(gòu)上示出了上面參照圖2和3進(jìn)行了功能性描述的多個(gè)相同的特征。圖4示出最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪34、行星齒圈56、行星齒輪52和行星架50的實(shí)施例。包括離合器/制動(dòng)器的切換組件可位于空間110和112中，這些空間由于差速器的特定緊湊構(gòu)造和多速齒輪組件42的齒輪傳動(dòng)裝置構(gòu)型是可用的。
[0046]參照圖5，示出了圖4中公開的構(gòu)型的另選實(shí)施例。圖5中示出的多個(gè)部件與圖4中示出的那些相同，因此不再參照圖5作進(jìn)一步討論。在圖5中，多速齒輪組件42的齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)一步移離差速器90，從而在齒輪組(行星齒輪、太陽齒輪和行星架)的左側(cè)形成較小的空間，在齒輪組的右側(cè)形成較大的空間。在所示實(shí)施例中，切換組件(例如，離合器組件、拉力帶等)可位于空間110和112內(nèi)，這些空間由于差速器的緊湊構(gòu)造和多速齒輪組件42的齒輪傳動(dòng)裝置構(gòu)型是可用的。
[0047]參照圖6，示出了比較標(biāo)準(zhǔn)車輛和裝備有本實(shí)用新型實(shí)施例的車輛的傳動(dòng)比的圖表。在所示實(shí)施例中，用于比較的基線是六速轎車(例如，VW Passat (大眾帕薩特))。提供了對(duì)應(yīng)于一檔至六檔的傳動(dòng)比。為每個(gè)檔/速度提供了兩個(gè)比率，“主”比率和“總”比率。被稱為“主”比率的第一個(gè)比率表示變速器的輸入軸(發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸)與變速器的輸出軸之間的比率。例如，對(duì)于一檔的“主”比率為4.04比I,對(duì)于六檔的“主”比率為0.67比I。被稱為“總”比率的第二個(gè)比率表示變速器的輸入軸(發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸)與驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的車橋半軸之間的比率。所述兩個(gè)比率之差是由于源自與差速器相關(guān)的齒輪傳動(dòng)裝置(例如，最終傳動(dòng)小齒輪、最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪)的最終傳動(dòng)比導(dǎo)致的。例如，對(duì)于一檔的“總”比率為
15.63比1，對(duì)于六檔的“總”比率為2.59比I。由于各比率是逐級(jí)的，所以變速順序從一檔升至六檔和從六檔降回一檔一般是順次的。
[0048]相比而言，根據(jù)本實(shí)用新型的差速組件具有不止一個(gè)的最終傳動(dòng)比。例如，在圖6所示的實(shí)施例中，在五檔的總傳動(dòng)比可以是四點(diǎn)五比一(4.5:1)或三比一(3.0:1)。四點(diǎn)五比一(4.5:1)的比率是在行星架50相對(duì)于太陽齒輪58轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，太陽齒輪58被接合于地/被制動(dòng))時(shí)出現(xiàn)的。三比一(3:1)的比率是在行星齒輪50與太陽齒輪58 —起轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，太陽齒輪被接合于行星架)時(shí)出現(xiàn)的。當(dāng)行星齒輪50與太陽齒輪58 —起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最終傳動(dòng)減速比僅源于最終傳動(dòng)小齒輪和最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪構(gòu)型，因?yàn)槎嗨冽X輪組件所特定的齒輪傳動(dòng)裝置導(dǎo)致I比I的比率且變速器不引起減速(即，主比率為一比一(1:1))。
[0049]仍參照圖6，示出了采用本實(shí)用新型原理的轎車的傳動(dòng)裝置的重新構(gòu)型。如上所述，在所示實(shí)施例中，提供了對(duì)應(yīng)于第一齒輪模式和第二齒輪模式的兩組總傳動(dòng)比。根據(jù)所示實(shí)施例，當(dāng)切換組件60處于第一齒輪模式時(shí)，一檔具有22.5比I的總比率，六檔具有
2.25比I的總比率。當(dāng)切換組件60處于第二齒輪模式時(shí)，一檔具有15.0比I的總比率，六檔具有1.5比I的總比率。
[0050]參照圖6和7兩者，根據(jù)該示例性實(shí)施例，第一齒輪模式用于變速器中從一檔至三檔的前三次變速，導(dǎo)致以下比率:22.5:1，然后17.1:1，然后13.5:1。然后多速齒輪組件切換至第二齒輪模式，而主變速器切換回二檔，從而導(dǎo)致以下比率:11.4:1，然后9:1，然后
6.6:1,然后3:1,最后1.5:1。在所不實(shí)施例中，存在十二個(gè)總的可實(shí)現(xiàn)比率，其中使用了八個(gè)。實(shí)際上，本實(shí)用新型將六速變速器轉(zhuǎn)換成了十二速變速器，其中有八個(gè)速度用于通常的行駛。裝備有本實(shí)用新 型的車輛與標(biāo)準(zhǔn)六速的15.63比I的發(fā)動(dòng)比率相比具有理想的22.50比I的發(fā)動(dòng)比率。這可改善從停止?fàn)顟B(tài)的加速。其還具有理想的1.50比I的高速(超速檔)比率，相比之下，與標(biāo)準(zhǔn)六速變速器相關(guān)的高速比率為較低的2.59比I。這能改善公路高速(highway speed)下的燃料效率(較低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度)。
[0051]在一些實(shí)施例中，從一檔升檔至最高檔與從最高檔降回一檔經(jīng)歷不同的傳動(dòng)比。例如，升檔可如上所述經(jīng)歷以下比率:22.5:1,17.1:1,13.5:1,11.4:1,9.0:1,6.6:1,3.0:1和 1.5:1。降檔可例如經(jīng)歷以下比率=1.5:1,3.0:1,6.6:1,9.0:1,11.4:1^P 15.0:1。這種降檔可能是希望的，因?yàn)槠湓谲囕v停止之前不需要差速器構(gòu)型從第二齒輪模式切換為第一齒輪模式。這可例如在車輛減速轉(zhuǎn)彎且然后速度回升而不會(huì)停下來時(shí)使用。在這種情況下，17.1:1和22.5:1的低比率可能不需要或像15.0:1那樣理想，15.0:1是差速器在第二齒輪模式下的“一檔”。當(dāng)應(yīng)用該順序時(shí)，即使主變速器只具有六速，車輛也能有效地經(jīng)歷九個(gè)可實(shí)現(xiàn)比率。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，許多其它變速順序也是可能的。例如，不同的變速順序可與不同的行駛模式(運(yùn)動(dòng)模式、經(jīng)濟(jì)模式、越野模式、巖石爬行模式、雪地和冰面模式等)相關(guān)。例如，在雪地和冰面模式中為了避免車輪打滑，可能希望在第二齒輪模式中以15:1的比率而不是在第一齒輪模式中可獲得的22.5:1的比率從停止?fàn)顟B(tài)發(fā)動(dòng)，或者，可能希望在第一齒輪模式中從導(dǎo)致17.1:1的比率的“二檔”從停止?fàn)顟B(tài)發(fā)動(dòng)。此外，在另選實(shí)施例中，多速齒輪組件可主要在高速范圍改善性能而不是如圖7所示的那樣主要在低速改善發(fā)動(dòng)。換句話說，在另選實(shí)施例中，在普通的(stock)齒輪傳動(dòng)裝置和根據(jù)本實(shí)用新型的齒輪傳動(dòng)裝置之間在六檔的差異與圖7所示在一檔的普通的齒輪傳動(dòng)裝置和根據(jù)本實(shí)用新型的齒輪傳動(dòng)裝置之間的差異相比是一樣大或更大的。
[0052]圖8示出了本實(shí)用新型可產(chǎn)生改善的(增大的)比率范圍。在標(biāo)準(zhǔn)六速構(gòu)型中，低比率為15.63，高比率為2.59，從而范圍約為6 (15.63除以2.59)。對(duì)于已知的九速變速器，預(yù)期的范圍為9.7。如該例子中所示，通過采用本實(shí)用新型，低比率為22.5，高比率為1.5，從而范圍約為15 (22.5除以1.5)。增大的比率范圍導(dǎo)致更平順的駕乘(改善的變速質(zhì)量)。還能夠使車輛更高效地行駛，因?yàn)槟芨玫鼐S持目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)速度。例如，在燃料經(jīng)濟(jì)模式下，即使車輛在以高路面速度行駛時(shí)，也能將發(fā)動(dòng)機(jī)速度保持在低速，而對(duì)于運(yùn)動(dòng)模式，能在各種不同的地面速度下將發(fā)動(dòng)機(jī)速度維持在功率帶(較高的RPM)內(nèi)。
[0053]以上的描述、例子和數(shù)據(jù)提供了對(duì)本實(shí)用新型組成的制造和使用的完整說明。由于可不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍地作出本實(shí)用新型的許多實(shí)施例，本實(shí)用新型存在于后面所附的權(quán)利要求中。
【權(quán)利要求】
1.一種驅(qū)動(dòng)橋，包括: 殼體； 在殼體內(nèi)的自動(dòng)變速器； 所述驅(qū)動(dòng)橋的特征在于還包括: 在殼體內(nèi)的多速差速器，多速差速器包括: 由自動(dòng)變速器的輸出軸驅(qū)動(dòng)的多速齒輪組件，多速差速器至少包括第一最終傳動(dòng)比和第二最終傳動(dòng)比； 切換組件，切換組件構(gòu)造成即使在經(jīng)由變速器輸出軸傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)也選擇性地改變多速齒輪組件的最終傳動(dòng)比；和 控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在來自變速器輸出軸的轉(zhuǎn)矩傳遞到車輪時(shí)致動(dòng)切換組件以改變最終傳動(dòng)比。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件以改變最終傳動(dòng)比。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)部分地基于是車輛在加速還是車輛在減速而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
4.如權(quán)利要求1所述 的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)部分地基于車輛是在從停止?fàn)顟B(tài)加速還是在從車輛運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)加速而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)部分地基于由操作者選擇的驅(qū)動(dòng)模式而在相對(duì)于自動(dòng)變速器的齒輪傳動(dòng)的不同點(diǎn)致動(dòng)切換組件。
6.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在自動(dòng)變速器在第一最終傳動(dòng)比下經(jīng)歷了自動(dòng)變速器的至少一個(gè)傳動(dòng)比之后致動(dòng)切換組件以改變?yōu)榈诙罱K傳動(dòng)比。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，控制系統(tǒng)構(gòu)造成在自動(dòng)變速器在第一最終傳動(dòng)比下經(jīng)歷了自動(dòng)變速器的至少兩個(gè)傳動(dòng)比之后致動(dòng)切換組件以改變?yōu)榈诙罱K傳動(dòng)比。
8.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，自動(dòng)變速器輸出軸驅(qū)動(dòng)最終傳動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，最終傳動(dòng)小齒輪驅(qū)動(dòng)最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪，最終傳動(dòng)環(huán)形齒輪驅(qū)動(dòng)多速齒輪組件。
9.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，切換組件包括離合器組件，多速齒輪組件包括至少一個(gè)太陽齒輪和多個(gè)行星齒輪。
10.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于: 多速差速器包括繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的差速器殼； 多速差速器包括轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括第一和第二側(cè)齒輪，第一和第二側(cè)齒輪分別限定有沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線對(duì)準(zhǔn)的第一和第二輸出軸開口，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置構(gòu)造成在差速器殼與第一和第二側(cè)齒輪之間傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)使得第一和第二側(cè)齒輪能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線產(chǎn)生差速轉(zhuǎn)動(dòng)； 其中，多速齒輪組件包括: 繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)的行星架； 可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到行星架的行星齒輪組；驅(qū)動(dòng)行星齒輪組的外齒圈，行星齒輪組使行星架和差速器殼繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)； 與行星齒輪組相互嚙合的太陽齒輪，太陽齒輪沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線同軸對(duì)準(zhǔn)；并且 其中，切換組件能在第一和第二齒輪模式下操作，其中當(dāng)切換組件處于第一齒輪模式時(shí)，太陽齒輪被阻止繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以使得來自外齒圈的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)行星齒輪組，而行星齒輪組使行星架和差速器殼相對(duì)于太陽齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其中當(dāng)切換組件處于第二齒輪模式時(shí)，太陽齒輪被阻止相對(duì)于行星架和差速器殼轉(zhuǎn)動(dòng)以使得來自外齒圈的轉(zhuǎn)矩使行星齒輪組、行星架和差速器殼作為一個(gè)單元繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，切換組件包括離合器組件，離合器組件構(gòu)造成控制太陽齒輪和行星架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，切換組件包括離合器組件，離合器組件構(gòu)造成控制太陽齒輪是否轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括支承在相應(yīng)的小齒輪軸上的小齒輪，小齒輪軸伸入差速器殼并與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，差速器是開式差速器。
15.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，差速器是限滑式差速器。
16.如權(quán)利要求1 0所述的驅(qū)動(dòng)橋，其特征在于，差速器是鎖止式差速器。
【文檔編號(hào)】F16H48/08GK203585255SQ201320521138
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】T·A·杰尼斯, G·L·希特沃勒, R·庫庫卡, G·F·拉杜爾舒, D·S·弗雷澤, R·J·凱爾, A·P·哈曼, R·M·阿恩斯帕格, P·J·麥克米倫, J·G·卡倫 申請人:伊頓公司