專利名稱：用于限滑式差速器總成的液壓離合器促動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種扭矩傳遞機構，并且更具體地說涉及一種用于機動車的限滑式差速器總成，它具有至少一個摩擦離合器總成和包括液壓泵和液壓蓄壓器的液壓離合器促動器。
背景技術：
一般來說，在現有技術中所公知的差速器布置在機動車的傳動系統中以使得一對輸出軸能夠與輸入軸可操作連接以便以不同的速度轉動，由此使得與每根輸出軸連接的輪子在車輛行駛期間在道路上牽引。這種裝置將由輸入軸提供的扭矩分布在輸出軸之間。但是，這些在本領域中被稱為開放式差速器即沒有離合器或彈簧的差速器的差速器類型不適用于光滑情況，其中一個車輪具有的摩擦系數比其它車輪低得多；例如，當車輛的一個輪子位于流冰區或泥濘上并且另一個輪子位于干燥路面上時。在這種情況下，具有更低摩擦系數的車輪喪失了附著力并且傳遞給該車輪的扭矩較小會使得該車輪“空轉”。由于可以在受到牽引的車輪上得到的最大扭矩等于在沒有受到牽引的車輪即滑動車輪上的扭矩，所以該發動機不能形成任何扭矩并且受到牽引的輪子不能轉動。因此，眾所周知需要一種用來限制在輸出軸之間的差速轉動以在光滑表面上提供牽引力的差速器。
這種差速器總成通常被稱為限滑式差速器。一般來說，它們在半軸齒輪和差速器殼之間使用了一種摩擦離合器。該摩擦離合器由各種液壓促動器總成選擇地促動，這些總成由設置在差速器殼內的元件構成。位于差速器殼內部的這些液壓促動器總成往往包括設置在差速器殼內并且響應于在差速器殼和輸出軸之間的相對轉動而促動的容積式泵。這些容積式泵通常以內齒輪泵的形式，例如用于將轉動功轉變成液壓功的回轉泵。在這些內齒輪泵中，具有向外引導齒的內齒輪與具有向內引導齒的外齒輪合作，從而隨著內齒輪和外齒輪在殼體中的轉動在它們之間的流體腔室的體積增大和減小。通過使該裝置的入口和出口與沿著齒輪組的側面的正確位置連接，從而該可變容積腔室接收并且排出液壓流體，從而該裝置可以用作泵或馬達。可以根據該裝置的類型使一軸或其他機械裝置與內齒輪或外齒輪連接。該液壓促動器總成還包括用于以摩擦的方式給摩擦離合器加載的液壓活塞構件。
最近在車輛控制方面的進展需要在中速到高速下使差速器的限滑特征禁用。一個這種系統為防抱死制動系統(ABS)，該系統自動地控制車輪滑移或者防止在制動時車輪持續鎖死。該限滑特征會干擾ABC特征的性能。另一種這樣的系統是橫擺穩定性控制系統，它使用車輛的制動器來校正車輛在轉彎期間的軌跡。橫擺穩定性控制特征的點剎在位于車輛任一側上的車輪之間產生出速度差。該限滑特征由于這個速度差將接合并且會干擾橫擺穩定性控制特征的性能。因此，需要在特定情況期間禁用液壓限滑式差速器的限滑特征以確保這些裝置如ABS和橫擺穩定性控制系統的正確性能同時也使得在可能需要牽引和不需要橫擺控制的其它特定情況下能夠啟用該限滑特征。當前液壓促動限滑式差速器的問題在于，它們不具有簡單的與促動離合器總成的液壓供應/控制回路分開并且不同的開/關能力。
因此，需要改進具有限滑功能的扭矩傳遞機構的控制以克服現有技術的這些缺點。
發明概述本發明提供了一種具有限滑式差速器和開放式差速器兩種能力的改進的扭矩傳遞機構。
根據本發明優選實施方案的扭矩傳遞機構為一車輛驅動軸總成，它包括可轉動地支撐在車橋殼內的可選擇操作的限滑式差速器(LSD)總成。該差速器總成包括差速器殼和至少一根輸出軸。該驅動軸總成還包括至少一個用來選擇地接合和脫離差速器殼的摩擦離合器總成以及用于使至少一個摩擦離合器總成在分離狀態和接合狀態之間工作的液壓離合器促動器。優選的是，摩擦離合器總成包括許多不可轉動地連接在差速器殼上的多個交替的外摩擦板以及與其中一根輸出軸驅動連接的內摩擦板。
液壓離合器促動器包括用來提供高壓液壓流體的液壓泵和用來選擇地與用于給蓄壓器充入高壓液壓流體的泵連通的液壓蓄壓器。該液壓蓄壓器設置用來選擇地與至少一個摩擦離合器總成連通以選擇地將該離合器總成設定在接合狀態中。
液壓離合器促動器還包括一方向閥，用來提供加壓流體從泵到液壓蓄壓器和從液壓泵到儲液室的選擇流體連通。該方向閥引導加壓流體從液壓泵流向液壓蓄壓器直到在蓄壓器內的壓力達到預定數值并且在蓄壓器內的壓力到達預定值時引導流體從液壓泵流向儲液室。該液壓離合器促動器還包括螺線管操縱控制閥，用來提供加壓流體從泵到至少一個摩擦離合器總成的選擇性流體連通以便將該離合器總成選擇地設定在接合狀態中。優選的是，方向閥和控制閥安裝在車橋殼內。另外根據本發明優選實施方案，在車橋殼內形成有用于通過方向閥和控制閥使液壓泵和液壓蓄壓器流體連通的連通通道。
因此，根據本發明的驅動軸總成能夠選擇地控制液壓離合器促動器以便選擇地給離合器總成加載。
附圖的簡要說明通過參照附圖閱讀以下說明將了解本發明的其他目的和優點，在這些附圖中
圖1為根據本發明優選實施方案的驅動軸總成的剖視圖；圖2為根據本發明優選實施方案的驅動軸總成的頸部的剖視圖；圖3為根據本發明優選實施方案的液壓離合器促動器的液壓回路的示意圖。
優選實施例的詳細說明下面將參照附圖對本發明的優選實施方案進行說明。
圖1和2顯示出以車輛驅動軸總成10形式的扭矩傳遞機構，它包括可選擇操作的限滑式差速器(LSD)總成20。但是，要理解的是，雖然本發明是針對車輛驅動軸總成的限滑式差速器進行說明的，但是本發明同樣適用于任何包括液壓促動摩擦聯軸節的扭矩傳遞齒輪總成。
該驅動軸總成10包括操作固定在車身(未示出)的車橋殼12。該車橋殼12包括可轉動地支撐差速器總成20的差速器殼部分14和從該差速器殼部分14延伸出用來可轉動地支撐以主動小齒輪26形式的輸入軸的基本上為管狀的頸部16。該差速器總成20包括通過滾動軸承16a和16b由車橋殼12可轉動地支撐的差速器殼22。該差速器殼22由主動小齒輪26的小齒輪26a驅動，從而將來自車輛動力裝置的驅動扭矩傳遞給安裝在差速器殼22上的環形齒輪23。設置在差速器殼22內的差速齒輪機構與輸出車軸24a和24b操作連接，以便允許其進行差速轉動。優選的是，該差速齒輪機構包括一組可轉動地支撐在固定在差速器殼22上的小齒輪軸上的小齒輪。這些小齒輪接合著一對用來繞著軸線18轉動的相對的輸出齒輪或側齒輪。這些輸出齒輪與輸出車軸24a和24b連接。因此，來自主動小齒輪26的輸入扭矩從環形齒輪23傳遞給差速器殼22，該差速器殼驅動著差速齒輪機構。該主動小齒輪26還包括在其外端與由車輛動力裝置(未示出)例如內燃機通過輸入軸凸緣29驅動的車輛傳動軸(未示出)操作連接的小齒輪軸26b。小齒輪軸26b的內端設有與環形齒輪23嚙合的小齒輪26a。主動小齒輪26的小齒輪軸26b通過減磨軸承28a和28b可轉動地支撐在車橋殼12的頸部15內。
車橋總成10還包括以液壓促動摩擦離合器總成30形式的限滑式裝置，它在接合時限制了在輸出齒輪24a和24b之間的速度差。
該限滑式裝置的摩擦離合器總成30設置在位于差速器殼22外面的車橋殼12的差速器殼部分14內。優選的是，該摩擦離合器總成30包括交替的內外摩擦板組。一般來說，外摩擦板的外圓周設有凸起，它們不可轉動地接合著形成在離合器鼓31中的相應溝槽，該離合器鼓反過來不可轉動地與差速器22連接。同樣，內摩擦板的內圓周設有不可轉動地接合著形成在輸出軸24a中的相應溝槽的凸起。同時，內外摩擦板兩者都可以沿著軸向方向滑動。內外離合器板用來相互摩擦接合以在差速器殼22和差速齒輪機構的輸出軸24a之間形成扭矩連接限滑式結構。
該離合器總成30通過包括在圖2中所示并且在圖3中示意性所示的液壓回路選擇地在脫離狀態和接合狀態之間切換。根據本發明的優選實施方案，該液壓離合器促動器包括一液壓泵32、一方向閥34、一液壓蓄壓器36、一螺線管操作控制閥40以及用于給離合器總成30軸向加載的活塞組件42，它們通過液壓管路和連通通道網絡相互連接。更具體地說，如圖2和3所示，液壓泵32通過形成在車橋殼12的頸部15內的吸入通道101將液壓流體泵送出儲液室33。該儲液室33優選設置在車橋殼12中。由泵32產生出的加壓液壓流體流通過在液壓泵32的排出口和方向閥34之間形成流體連通的排出通道102流向方向閥34。該方向閥34通過第一連通通道106與液壓蓄壓器36流體連通。優選的是，第一連通通道106包括一止回閥，用來防止流體沿著從蓄壓器36到方向閥34的方向流動。另外，本發明優選實施方案的液壓回路包括用來使液壓蓄壓器36與控制閥40流體連通的第二連通通道108。控制閥40通過輸送通道110與活塞組件42流體連通。
優選的是，根據在圖2中詳細所示的本發明優選實施方案，吸入通道101、排出通道102、第一和第二連通通道106和108分別一體形成在車橋殼12的頸部15內。如圖1和2所示，以管子形式的輸送通道110在車橋殼12外面從控制閥40延伸至活塞組件42。或者，該輸送通道110可以形成在車橋殼12內。更優選的是，根據如在圖2中詳細所示一樣的本發明優選實施方案，方向閥34、止回閥38和控制閥40設置在車橋殼12的頸部15內。該液壓蓄壓器36安裝在車橋殼12的頸部15上。
該螺線管操作控制閥40由以CPU或計算機形式的電子控制模塊(ECM)44控制。該螺線管操作控制閥40由ECM44根據作為控制輸入信號的一個或多個車輛參數例如車速、車輪速度差、車輛橫擺率、車輛橫向加速度、轉向角、發動機節氣門位置、制動、防抱死制動系統(ABS)啟動、冰檢測、濕度檢測、車輛傳動系統結構和橫擺穩定性控制系統啟動來控制，并且可以使用可編程控制機構來與該液壓促動限滑式差速器協調。ECM44還與電源例如安裝在機動車上的蓄電池(未示出)連接。在圖3中所示的示例性實施方案中，該電子控制模塊44接收來自許多傳感器包括但不限于用于檢測ABS系統的啟動的ABC啟動傳感器46、右輪速度傳感器47和左輪速度傳感器48的信號。要理解的是，該電子控制模塊44可以接收來自任意適當的傳感器例如轉向角傳感器、扭矩傳感器等的信號。
活塞組件42基本上是傳統的，并且包括設置在活塞殼內以便在其內往復運動的液壓促動活塞，并且用來擠壓并且接合離合器總成30的摩擦板以便防止在輸出軸24a和差速器殼22之間出現任何速度差。這導致防止在輸出軸24a和24b之間出現任何速度差。用來促動活塞組件42并且接合離合器總成30的加壓液壓流體由液壓蓄壓器36提供。
優選的是，液壓泵32為圍繞著主動小齒輪26的小齒輪軸26b設置在車橋殼12的頸部15內的回轉泵。不論什么時候主動小齒輪26旋轉以將扭矩傳遞給差速器總成20的環形齒輪，液壓泵32都產生出加壓液壓流體流。要理解的是，由泵32產生出的液壓與主動小齒輪26的小齒輪軸26b的轉速基本上成比例。但是，要理解的是，在本發明的范圍內可以設置任意適當的裝置和液壓泵類型，例如由任意適當能源例如電動機、車橋軸等驅動的齒輪泵、葉輪泵、活塞泵等。采用該液壓泵32來提供加壓液壓流體以給蓄壓器36充入加壓液壓流體。
在操作中，在主動小齒輪26轉動時，液壓泵32將潤滑油泵送出儲液室33，并且在液壓回路中產生出高壓液壓流體流。該加壓液壓流體流通過排出通道102流向方向閥34。該方向閥34通過第一連通通道106將加壓液壓流體流引導至液壓蓄壓器以在存儲在蓄壓器36內的液壓流體的壓力低于預定數值時給蓄壓器36充入高壓液壓流體。當液壓蓄壓器36完全充滿時，即當存儲在蓄壓器36內的液壓流體的壓力達到預定值時，該方向閥34通過回流通道101將加壓液壓流體流引導回到儲液室33，或者進入另一條液壓回路。因此，本發明的液壓回路用來保持在蓄壓器36內的恒定壓力。
在正常操作情況中，控制閥40關閉，因此防止了加壓液壓流體流從液壓蓄壓器36流向活塞組件42并且使離合器總成30保持在脫離狀態中。但是，當控制算法確定需要鎖住該差速器總成20時，電子控制模塊44打開螺線管操作控制閥40以通過第二連通通道108和輸送通道110將加壓流體流從液壓蓄壓器36引導至活塞組件42，以便使離合器總成30接合。更具體地說，在活塞組件42中的加壓流體在活塞上產生軸向力以便給離合器總成30加載，該軸向力另外由摩擦板抵抗。給離合器總成30加載使得能夠在車軸24a和24b之間進行扭矩傳遞分配。隨著在液壓回路中的液壓流體的壓力開始降低，方向閥34回移以再次將加壓液壓流體流引導至液壓蓄壓器36以便重新灌注該蓄壓器36。
當控制算法確定不再需要接合離合器總成30時，電子控制模塊44關閉螺線管操作控制閥40以除去來自活塞組件42的壓力，因此使離合器總成30脫離。
更具體地說，在某些情況中，本發明的限滑特征會妨礙ABS特征的性能。為了防止出現這種干擾，當離合器總成30接合并且ABS系統啟動時，電子控制模塊44接收到來自ABS促動傳感器46的信號并且向螺線管操作控制閥40發送控制信號以使離合器總成30關閉并且因此脫離，從而確保ABS系統的正確性能同時使得能夠在其它可能需要牽引并且不用促動ABS系統的特定情況下啟用限滑特征。
同樣，如果該車輛配備有橫擺穩定性控制系統，則在特定情況期間ECM44禁用該液壓限滑式差速器總成20的限滑特征以確保該橫擺穩定性控制系統正確作用。
因此，根據本發明的扭矩傳遞機構包括設置用于選擇地給離合器總成摩擦加載的液壓離合器促動器的新穎布置。
上面已經根據專利法的規定為了例舉說明的目的對本發明的優選實施方案進行了說明。本發明不是打算窮舉或將本發明限制在所披露的具體形式上。根據上面的教導可以有各種改變或變化。在上面所披露的實施方案選擇用來最清楚地說明本發明的原理及其實際應用，由此使得本領域普通技術人員能夠將本發明最佳地用在各種實施方案中，并且只要遵循在這里所述的原理則可以有各種適用于所想到的特定用途的變型。因此，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以在上述發明中作出各種改變。本發明的范圍還打算由所附權利要求來限定。
權利要求
1.一種扭矩傳遞機構，它包括差速器總成，它包括差速器殼和至少一根輸出軸；至少一個摩擦離合器總成，用于選擇性地使所述差速器殼和所述至少一根輸出軸接合和分離；以及液壓離合器促動器，用于選擇性地在分離狀態和接合狀態之間操作所述至少一個摩擦離合器總成；所述液壓離合器促動器包括用于提供加壓液壓流體的液壓泵和用于選擇性地與所述液壓泵連通以便給液壓蓄壓器充入所述加壓液壓流體的液壓蓄壓器；所述液壓蓄壓器選擇性地與所述至少一個摩擦離合器總成連通以選擇性地使所述至少一個離合器總成接合。
2.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，還包括用于可轉動地支撐所述差速器總成的外殼和用于使所述差速器總成旋轉的主動小齒輪。
3.如權利要求2所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓泵圍繞著所述主動小齒輪的小齒輪軸安裝在所述外殼內。
4.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓泵為一回轉泵。
5.如權利要求2所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓離合器促動器還包括一方向閥，設置用來選擇性地將液壓流體從所述泵引導至所述液壓蓄壓器。
6.如權利要求5所述的扭矩傳遞機構，其中，所述方向閥安裝在所述外殼內。
7.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，其中，所述至少一個摩擦離合器總成包括一活塞組件，設置用來響應于來自所述蓄壓器的液壓將所述離合器總成設定在所述接合狀態中。
8.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，還包括用來存儲一定量的所述液壓流體的儲液室，所述儲液室與所述液壓泵流體連通。
9.如權利要求2所述的扭矩傳遞機構，還包括設置在所述外殼中的用來存儲一定量的所述液壓流體的儲液室，所述儲液室與所述液壓泵流體連通。
10.如權利要求9所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓離合器促動器還包括一方向閥，設置用來選擇性地將液壓流體從所述泵引導至所述液壓蓄壓器以及從所述液壓泵引導至所述儲液室。
11.如權利要求10所述的扭矩傳遞機構，其中，所述方向閥將所述流體從所述液壓泵引導至所述液壓蓄壓器直到在所述蓄壓器內的壓力達到預定數值，并且當在所述液壓蓄壓器中的壓力達到所述預定數值時從所述液壓泵將所述流體引導至所述儲液室。
12.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓蓄壓器安裝在所述外殼上。
13.如權利要求2所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓泵響應于所述主動小齒輪的轉動而被促動。
14.如權利要求2所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓離合器促動器還包括一控制閥，用來在所述液壓蓄壓器和所述至少一個摩擦離合器總成之間形成流體連通，以便選擇性地將所述離合器總成設定在所述接合狀態中。
15.如權利要求14所述的扭矩傳遞機構，其中，所述控制閥安裝在所述外殼內。
16.如權利要求14所述的扭矩傳遞機構，其中，所述控制閥為螺線管操作閥。
17.如權利要求16所述的扭矩傳遞機構，還包括第一連通通道，它一體地形成在所述外殼內，用于使所述方向閥與所述蓄壓器流體地連接。
18.如權利要求15所述的扭矩傳遞機構，還包括第二連通通道，它一體地形成在所述外殼內，用于使所述蓄壓器與所述控制閥流體地連接。
19.如權利要求14所述的扭矩傳遞機構，其中，所述控制閥由電子控制模塊響應于至少一個條件促動。
20.如權利要求19所述的扭矩傳遞機構，其中，所述至少一個條件為車輛的防抱死制動系統的啟動。
21.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓離合器促動器還包括一方向閥，用來使所述泵與所述液壓蓄壓器選擇性地流體連通。
22.如權利要求1所述的扭矩傳遞機構，其中，所述液壓離合器促動器還包括一控制閥，用來在所述液壓蓄壓器和所述至少一個摩擦離合器總成之間形成選擇性的流體連通以便選擇性地將所述離合器總成設定在所述接合狀態中。
23.一種扭矩傳遞機構，它包括外殼，它可轉動地支承差速器總成和設置用來使所述差速器總成轉動的主動小齒輪；所述差速器總成包括差速器殼和至少一個輸出軸；摩擦離合器總成，用來選擇性地使所述差速器殼和所述至少一根輸出軸接合和分離；液壓離合器促動器，用于在分離狀態和接合狀態之間操作所述摩擦離合器總成；以及儲液室，它設置在所述外殼中用來存儲一定量的所述液壓流體；所述液壓離合器促動器包括圍繞著所述主動小齒輪的小齒輪軸安裝在所述外殼內的用于提供加壓液壓流體的液壓泵、安裝在所述外殼上并且選擇性地與所述液壓泵連通以便給液壓蓄壓器充入所述加壓液壓流體的液壓蓄壓器、安裝在所述外殼內并且設置用于選擇性地將液壓流體從所述泵引導至所述液壓蓄壓器以及從所述液壓泵引導至所述儲液室的方向閥、安裝在所述外殼內并且在所述液壓蓄壓器和所述摩擦離合器總成之間提供選擇性的流體連通以便將所述離合器總成選擇性地設定在所述接合狀態中的螺線管操作控制閥、以及響應于車輛的防抱死制動系統的啟動而促動所述控制閥的電子控制模塊；所述液壓泵響應于所述主動小齒輪的轉動而被啟動；以及所述儲液室與所述液壓泵流體連通。
全文摘要
一種用于機動車的扭矩傳遞機構，它包括用來可轉動地支承著差速器總成的外殼，該差速器總成包括一差速器殼和至少一根輸出軸。該扭矩傳遞機構還包括至少一個用來選擇地使所述差速器殼和所述至少一根輸出軸接合和分離的摩擦離合器總成和用于使所述至少一個摩擦離合器總成選擇性地在分離狀態和接合狀態之間操作的液壓離合器促動器。液壓離合器促動器包括用來提供加壓液壓流體的液壓泵和用于選擇性地與所述液壓泵連通以便給所述液壓蓄壓器充入所述加壓液壓流體的液壓蓄壓器。液壓蓄壓器選擇地與所述至少一個摩擦離合器總成連通以便選擇性地將所述離合器總成設定在接合狀態中。
文檔編號F16H48/22GK1648492SQ20051000637
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月28日 優先權日2004年1月29日
發明者小R·W·巴克斯特 申請人:達納公司