具有转矩定向分配能力的差速器
2019-11-22

具有转矩定向分配能力的差速器

一种差速器,其选择性地将转矩定向分配到绕一根轴线旋转的左右驱动轴上,且包括一个在作用于其上的转矩的作用下绕该轴线旋转的箱体。该箱体包含齿轮传动装置,将转矩传输到驱动轴上,同时允许两根驱动轴之间存在角速度差。另外,该差速器具有左右转矩换向器,分别用于左右驱动轴,其中每个转矩换向器包括一个连接于箱体和其驱动轴之间的行星齿轮系,以及一个施加反作用转矩到其行星齿轮系上的制动器,从而使行星齿轮系将转矩从箱体经由该行星齿轮系换向分配到其驱动轴上。该制动器,优选地为磁粉式制动器,控制换向分配到驱动轴上的转矩,因此,该差速器具有将作用于其箱体上的转矩进行定向分配的能力。

通常,在差速器A运行时,其两个磁粉式制动器40都不通电,这特别适用于在车辆直线行驶时。在此情况下,提供于小齿轮轴12上的转矩在左右驱动轴2和4及其驱动的车轮之间平均地进行分配。这与常规的差速器没有不同。其实,差速器A本质上作为一个常规差速器运行,将全部转矩及功率(图4)由齿圈16传递给差速器箱体20并由其传递给横销26。当横销26绕轴线X旋转时,锥型小齿轮28不在横销26上发生旋转。其只是以箱体20及横销26的转速转动左右锥型侧齿轮22和24,且锥型侧齿轮22和24以相同的角速度分别转动驱动轴2和4。由于制动器40完全释放,左右转矩换向器32和34不传递任何转矩,并且不另外影响差速器A的运行。

当左转弯时,右换向器34的磁粉式制动器40以同样的方式运转,而左换向器32的制动器40则保持完全释放。因此,附加转矩即传递给右驱动轴4。

发明背景本发明一般涉及汽车的差速器,更具体地,涉及一种可以将经过其传输的转矩进行定向分配的差速器以及一个在差速器中进行转矩定向分配的过程。

差速器A包括壳体6,其包含装置的工作部件,还包括左右端盖8和10。左驱动轴2从左端盖8伸出,而右驱动轴4从右端盖10伸出。

当轮型汽车转弯时,在弯道外侧的车轮比在弯道内侧的车轮旋转得快。在车辆两侧的驱动轮之间使用一个差速器来补偿两侧驱动轮转速的不同,但是,常规的差速器通常在两侧驱动轮之间平均分配转矩。然而,为了实现车辆的最佳控制,在弯道外侧的驱动轮应当比在弯道内侧相应的驱动轮输出更大的转矩。事实上,增加作用在弯道外侧的驱动轮上的转矩帮助推动和引导车辆转弯,这在高速转弯时特别有益。

具有转矩定向分配能力的差速器

因此,当发动机施加转矩并转动小齿轮轴12时,其上的小齿轮14转动齿圈16及紧固于之上的箱体20。箱体20进而导致横销26沿轴线X旋转,旋转的横销26带动其上的锥型小齿轮28环绕轴线X运行。环绕运行的锥型小齿轮28转动与之啮合的左右侧齿轮22和24,其进而转动驱动轴2和4。如果驱动轴2或4中之一比另一根轴旋转得快,如在进行转弯时,锥型小齿轮28将在横销26上旋转,但仍将转矩传输给左右侧齿轮22和24以及与齿轮22和24相连接的驱动轴2和4。

差速器B的运行基本上与差速器A相同。当车辆直线行驶时,两个转矩换向器82和84的制动器40都被释放,也就是说其线圈76不带电。因而,差速器B实质上作为一个常规差速器运行,在此情况下,每个主行星齿轮系86的太阳齿轮90均以箱体20的速度旋转,且行星齿轮92和94简单地做环绕运行而不绕其销轴96进行旋转。由托架98携带的二级行星齿轮系38的行星齿轮60将沿轴线X做环绕运行并进一步旋转,驱动太阳齿轮58及与之相连的制动器转子66。如果车辆进入一个右弯道,在弯道外侧的左驱动轴2将比箱体20旋转得快,因此在左换向器82内的主行星齿轮系86中的行星齿轮92和94将在内齿圈88与太阳齿轮90之间进行旋转。如果左换向器82的制动器40通电,将有更多的转矩流到左驱动轴2。类似情况发生在左转弯时,随之更多的转矩经右换向器84流到右驱动轴4。

图6是一个改进的差速器的剖视图;图7是一幅机动示意图,示出图6的改进的差速器中当其左侧转矩定向分配器运行时的转矩流动;图8是另一个改进的差速器的剖视图;图9是图8所示差速器的机动示意图;图10是图8所示差速器的机动示意图,示出当其转矩定向分配器未运行时的转矩流动路径;及图11是图8所示差速器的机动示意图,示出当其左侧转矩定向分配器运行时的转矩流动。

具有转矩定向分配能力的差速器

每个制动器40的作用程度取决于几个条件,所有这些条件可由安装在车辆上的传感器监控,并通过一个处理器进行处理,以控制操纵磁粉式制动器40的电流。被监控的条件包括车速、横摆率、车辆横向与纵向加速度、转向角、车轮滑动率、发动机和变速器运行参数、及制动器40的温度等。

任一差速器A、B或C的齿圈16不需要必须呈锥型并由锥型驱动小齿轮14驱动,而是可以由一个其轴线平行于轴线X的小齿轮驱动,如同在常用于前轮驱动的车辆中的差速器中的一样。而且,在其相应的主行星齿轮系36、86和108中产生反作用转矩的制动器40可以采用其他方式,例如依靠摩擦力、流体、或电场来阻碍旋转的制动器,而且其运行也不需要必须通过二级行星齿轮系38。驱动轴2和4不需要一直延伸到车轮上,而是可以终止于紧靠超出左右端盖8和10处的法兰或等速万向节。