車輛用真正的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】車輛用真正的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 相關(guān)申請(qǐng)
[0001 ]本申請(qǐng)與美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/677,820有關(guān)，并要求該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/677,820的優(yōu) 先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)在整體引用結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，更具體地，設(shè)及一種改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于提供實(shí)質(zhì)上 真正的四輪驅(qū)動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0003] 市場(chǎng)上有許多試圖提供四輪驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。運(yùn)些系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成不僅所有四個(gè)輪結(jié) 合，而且允許跨軸的速度差。但是，許多運(yùn)種系統(tǒng)并不能提供真正的四輪驅(qū)動(dòng)，在所有驅(qū)動(dòng) 條件中，每個(gè)車輪提供基本相同的速度。而本系統(tǒng)允許有一些滑動(dòng)的自由度。
[0004] 現(xiàn)有的四輪驅(qū)動(dòng)雙向超速離合器
[0005] 圖1示出了帶有前雙向超速離合器的傳統(tǒng)的四輪驅(qū)動(dòng)車輛用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)包括四個(gè)車輪。左后輪RLW通過(guò)左后軸RLA連接到后差速器RD。右后輪RRW通過(guò)右后軸RRA 連接到后差速器RD。左前輪化W通過(guò)左前軸FLA連接到前差速器FD。右前輪FRW通過(guò)右前軸 FRA連接到前差速器抑。
[0006] 后差速器RD通過(guò)后驅(qū)動(dòng)軸RDS連接到變速器T。前差速器FD通過(guò)前驅(qū)動(dòng)軸FDS連接 到變速器T。
[0007] 直線操作
[000引在直線行駛期間，車輛四輪處于需求模式(例如，只在需要的時(shí)候四輪驅(qū)動(dòng)結(jié)合）， 兩個(gè)后輪RLW、RRW是主驅(qū)動(dòng)輪，且通過(guò)后差速器RD連接W相同的速度旋轉(zhuǎn)。在后輪處于防滑 條件下，前驅(qū)動(dòng)軸FDS結(jié)合到前差速器FD，但前軸FLA、FRA不與前差速器結(jié)合。也就是說(shuō)，前 軸FLA、FRA和前輪FLW、FRW通常處于超速狀態(tài)，從而前差速器FD不驅(qū)動(dòng)前軸FLA、FRA，因此不 傳遞任何扭矩給前輪。運(yùn)意味著前輪FLW、FRWW真實(shí)的地面速度自由旋轉(zhuǎn)。
[0009]為了結(jié)合前輪，后輪必須W超過(guò)前輪大約20%的速度滑動(dòng)（中斷牽引（break 化action))或旋轉(zhuǎn)。直線行駛時(shí)，一旦后輪滑動(dòng)20%，克服了前差速器FD的超速條件，且兩 個(gè)前軸結(jié)合。運(yùn)導(dǎo)致變速器T通過(guò)前驅(qū)動(dòng)傳遞扭矩給前輪，前驅(qū)動(dòng)W減少車輛地面速度的方 式曬合。當(dāng)?shù)孛嫠俣仍黾佣鴮?dǎo)致后輪旋轉(zhuǎn)速度比地面速度快但快的少于20%，或后輪旋轉(zhuǎn) 速度減少到比地面速度快但快的少于20%，前輪將又開(kāi)始超速，且無(wú)扭矩傳遞到前輪。 [00 10] 轉(zhuǎn)彎操作
[0011]彎道時(shí)，所有四輪試圖W不同速度旋轉(zhuǎn)。如圖4所示，示出了所有四個(gè)車輪的車輪 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)彎半徑的比。對(duì)于具有鎖定后軸或固定軸(例如，后軸RLA、RRA或者物理地或者通 過(guò)傳動(dòng)裝置連接成一個(gè)軸，使后輪總是W相同速度旋轉(zhuǎn)）的車輛而言，由于車量動(dòng)力學(xué)(例 如，繞一個(gè)共同的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，后外側(cè)車輪不得不比后內(nèi)側(cè)車輪覆蓋更多的圓周距離），地面 速度由后外側(cè)車輪來(lái)決定。由于兩個(gè)后車輪W相同速度旋轉(zhuǎn)且后外側(cè)車輪是驅(qū)動(dòng)輪，后內(nèi) 側(cè)車輪開(kāi)始在地面上擦地或拖拽。運(yùn)會(huì)導(dǎo)致效率低、草皮損壞和/或輪胎磨損。
[0012] 傳統(tǒng)雙向超速離合器四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有20%低驅(qū)動(dòng)(under化ive)的主要原因是 因?yàn)檗D(zhuǎn)向。如圖4所示，隨著后外側(cè)輪指示地面速度，前內(nèi)側(cè)輪會(huì)比后外側(cè)輪更慢。如果沒(méi)有 低驅(qū)動(dòng)，用于前內(nèi)側(cè)軸的雙向超速離合器將結(jié)合并開(kāi)始傳遞扭矩。運(yùn)將會(huì)導(dǎo)致前內(nèi)側(cè)輪W 不正確的速度行駛，且造成效率低、草皮損壞、輪胎磨損和更重要的扭矩轉(zhuǎn)向。
[0013] 如上所述，轉(zhuǎn)彎期間，后外側(cè)輪指示地面速度，后內(nèi)側(cè)輪擦地或拖拽，而前輪超速。 參考圖5,其顯示了前后輪速度差的百分比與鎖定后軸的轉(zhuǎn)彎半徑的比，一旦后外側(cè)輪滑動(dòng) 或旋轉(zhuǎn)由車輪幾何尺寸和轉(zhuǎn)彎半徑指示的某一百分比，控制扭矩傳遞到前內(nèi)側(cè)輪的雙向超 速離合器將結(jié)合并通過(guò)前內(nèi)側(cè)輪傳遞扭矩。運(yùn)個(gè)時(shí)候，兩個(gè)后輪和前內(nèi)側(cè)輪傳遞驅(qū)動(dòng)扭矩， 且它們的速度由傳動(dòng)系而不是地面速度指示。前外側(cè)輪仍然超速允許它W地面速度和車輪 幾何尺寸指示的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩個(gè)后輪和前內(nèi)側(cè)輪滑動(dòng)依然由車輪幾何尺寸和轉(zhuǎn)彎半 徑指示的某一百分比時(shí)，控制扭矩傳遞到前外側(cè)輪的雙向超速離合器將結(jié)合，且扭矩被傳 遞到所有四個(gè)車輪，甚至其中=個(gè)輪將滑動(dòng)。
[0014] 模入
[0015] 現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)易于處于被稱作模入的狀態(tài)。通過(guò)雙向超速離合器傳遞扭矩時(shí)會(huì)發(fā) 生模入，并會(huì)發(fā)生方向快速改變。運(yùn)會(huì)導(dǎo)致離合器中的漉子放置或鎖定在離合器輪廓錯(cuò)誤 的一側(cè)，防止輸出穀超速。運(yùn)個(gè)作用導(dǎo)致前驅(qū)動(dòng)類似于固定軸，但由于傳動(dòng)系中有20%的速 度差，該速度差會(huì)導(dǎo)致前輪胎的擦地。運(yùn)種情況會(huì)引起過(guò)度的輪胎磨損和草皮損壞。運(yùn)還會(huì) 影響轉(zhuǎn)向力和車輛的穩(wěn)定性。由于前驅(qū)動(dòng)類似于固定軸的效果，車倆將試圖保持直線行駛。
[0016] 因?yàn)楝F(xiàn)有系統(tǒng)中的模入條件，所W實(shí)施預(yù)防措施來(lái)協(xié)助減少模入。其中一個(gè)預(yù)防 措施是使用斷路開(kāi)關(guān)，使車輛從前進(jìn)方向切換到反向時(shí)自動(dòng)脫開(kāi)雙向超速離合器(如，關(guān)掉 轉(zhuǎn)位防滾架的線圈）。該系統(tǒng)還在從反向到前進(jìn)方向轉(zhuǎn)換時(shí)使用斷路開(kāi)關(guān)。減少模入的另一 種方法是使用一個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)實(shí)施制動(dòng)時(shí)，該開(kāi)關(guān)會(huì)中斷給四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電力?？蒞使用很 多其他方法來(lái)減少模入，但由于傳動(dòng)系中存在20%的速度差，沒(méi)有一個(gè)方法是百分之百有 效，
[0017] 傳遞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0018] 普通的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有與圖1所示的相同的車輪布局，但在前后差速器中的機(jī) 構(gòu)可W是不同的。大多數(shù)普通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有開(kāi)放式差速器，能鎖定進(jìn)前后差速器中的一個(gè) 固定軸。傳統(tǒng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)系也使用適于1:1的傳動(dòng)系。
[0019] 直線行駛操作
[0020] 當(dāng)車倆是四輪驅(qū)動(dòng)且所有軸都被鎖定的直線行駛期間，所有四個(gè)輪都W相同速度 旋轉(zhuǎn)。運(yùn)是因?yàn)閭鲃?dòng)系Wl: 1的比率傳動(dòng)，前后差速器W相同速度驅(qū)動(dòng)，且軸之間沒(méi)有差異。 運(yùn)也是前后差速器中的任一個(gè)或兩個(gè)處于鎖定位置創(chuàng)建固定軸時(shí)的情況。
[0021 ]轉(zhuǎn)彎操作
[0022]傳統(tǒng)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般具有鎖定的后差速器，且直到用戶選擇固定軸模式，前驅(qū) 動(dòng)處于開(kāi)放狀態(tài)。具有后差速器中的固定軸和開(kāi)放的前差速器，在直線期間，只有一個(gè)輪胎 W合適的地面速度轉(zhuǎn)動(dòng)。由于車倆動(dòng)力學(xué)，后外側(cè)輪被當(dāng)做驅(qū)動(dòng)輪并W地面速度旋轉(zhuǎn)。后內(nèi) 側(cè)輪W與后外側(cè)輪相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，但地面速度更慢。運(yùn)導(dǎo)致了后內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)向期間擦地或 滑動(dòng)。
[0023] 由于兩個(gè)前輪連接到一個(gè)開(kāi)放的差速器，允許跨軸的差異。然而，差速器W不適合 的速度被驅(qū)動(dòng)。也就是說(shuō)，開(kāi)放的前差速器接受輸入速度并跨軸平分輸入速度。在正常的非 滑動(dòng)條件，跨軸的平均速度是W車輛的中間為中屯、的。由于后外側(cè)輪W不同于兩個(gè)前輪的 平均速度(或弧度）的速度行駛，轉(zhuǎn)彎引起不必要的傳動(dòng)扭矩或傳動(dòng)系結(jié)合時(shí)，兩個(gè)前輪擦 地。
[0024] -旦駕駛員選擇車輛的固定軸模式，兩個(gè)前輪會(huì)鎖定在一起并W相同的速度旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)彎時(shí)，前外側(cè)輪比指示的地面速度慢，因此導(dǎo)致車輪擦地。同時(shí)，前內(nèi)側(cè)輪變得比指示 的地面速度快，同樣導(dǎo)致擦地。
[0025] 由于車輪W錯(cuò)誤的速度轉(zhuǎn)彎行駛，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不是非常有效的。由于輪胎擦 地導(dǎo)致嚴(yán)重的草皮損壞。由于擦地，還導(dǎo)致輪胎磨損。W錯(cuò)誤的速度運(yùn)行的輪胎還引起車輛 操縱和轉(zhuǎn)彎性能的問(wèn)題。地面和實(shí)際車輪速度的差導(dǎo)致輪胎試圖使車輛直行。運(yùn)會(huì)增加控 制部件的磨損W及為了保持車輛轉(zhuǎn)彎需要增加的投入而產(chǎn)生的駕駛?cè)藛T的疲勞。許多生產(chǎn) 商增加了動(dòng)力轉(zhuǎn)向來(lái)嘗試最小化四輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)彎時(shí)操作者的投入。
[0026] 因此，存在改進(jìn)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求，將雙向超速離合器結(jié)合在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，使所 有車輪的擦地減少到最小，同時(shí)允許前后軸之間的傳動(dòng)比是1:1或接近1:1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027] 本發(fā)明的目的是針對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系。傳動(dòng)系包括連接到變速器的前驅(qū)動(dòng) 軸。帶有各自輪軸的兩個(gè)前軸連接到對(duì)應(yīng)的前輪。前差速器通過(guò)前差速器齒輪組與前驅(qū)動(dòng) 軸和前軸配合。前差速器包括前雙向超速離合器，用于控制前驅(qū)動(dòng)軸和前軸之間扭矩傳遞 的傳動(dòng)裝置。
[0028] 前雙向超速離合器包括前離合器殼體，殼體連接到前驅(qū)動(dòng)軸上，從而可由前驅(qū)動(dòng) 軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，前離合器殼體包括內(nèi)凸緣表面。前漉子組件位于前離合器殼體內(nèi)并靠近凸輪 表面。前漉子組件包括帶有多個(gè)漉子的防滾架，漉子安裝在防滾架上形成的兩套槽內(nèi)，漉子 可W在槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)。多個(gè)彈黃布置在防滾架內(nèi)，將漉子定位在槽內(nèi)。防滾架可在前離合器殼體 內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
[0029] 兩個(gè)前穀位于前離合器殼體內(nèi)。每個(gè)穀在從前穀外表面和內(nèi)凸緣表面之間的一套 漉子徑向向內(nèi)定位。每個(gè)前穀與一個(gè)前軸的軸端結(jié)合，從而與軸結(jié)合在一起旋轉(zhuǎn)。前穀在防 滾架和前離合器殼體內(nèi)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
[0030] 前結(jié)合控制組件位于殼體內(nèi)，并控制前雙向超速離合器的結(jié)合和分離。前結(jié)合控 制組件包括一機(jī)電裝置，可控制用于阻礙防滾架相對(duì)于前離合器殼體的旋轉(zhuǎn)，從而相對(duì)于 前離合器殼體轉(zhuǎn)位防滾架。
[0031] 致動(dòng)結(jié)合控制組件且防滾架相對(duì)于離合器殼體轉(zhuǎn)位時(shí)，配置前雙向超速離合器W 在前離合器殼體比前軸旋轉(zhuǎn)快時(shí)扭矩從前驅(qū)動(dòng)軸傳遞到前軸。另外，車輛直線行駛時(shí)，配置 前差速器W第一速度開(kāi)始將扭矩從前驅(qū)動(dòng)軸傳遞到前軸。
[0032] 傳動(dòng)系包括兩個(gè)后軸，每個(gè)軸連接到對(duì)應(yīng)的后輪。后差速器通過(guò)后差速器齒輪組 與后軸和變速器結(jié)合。后差速器包括后差速器殼體和后雙向超速離合器，來(lái)控制扭矩在變 速器和后軸之間傳遞。
[0033] 后雙向超速離合器包括位于后差速器殼體內(nèi)由變速器帶有旋轉(zhuǎn)的后離合器殼體， 后離合器殼體包括一內(nèi)凸緣表面。后漉子組件位于后離合器殼體內(nèi)并靠近凸緣表面。后漉 子組件包括帶有多個(gè)漉子的防滾架，漉子安裝在防滾架內(nèi)形成的兩套槽內(nèi)。漉子可W在槽 內(nèi)旋轉(zhuǎn)。設(shè)置多個(gè)彈黃將