CN107031391A - 紧凑型车辆传动系 - Google Patents

Abstract

一种车辆传动系，包括具有差速器（3）的变速器（11），差速器（3）安装在变速器壳体（7）中，该差速器（3）具有差速器支架（3a）和动力传递环形齿轮（2），动力传递环形齿轮（2）安装在差速器支架（3a）上或与差速器支架（3a）一体形成，该车辆传动系还包括具有小齿轮（4）的动力传递单元（8），小齿轮（4）可旋转地安装在变速器壳体（7）中，并直接与动力传递环形齿轮（2）啮合。本发明提供了一种更紧凑的车辆传动系总成，其包括使现有部件占据的空间最小化的构造，并且特别地提供动力传递单元（8），动力传递单元使设置更紧凑。

Description

紧凑型车辆传动系

技术领域

本发明涉及用于机动车传动系的动力传递单元，并且特别地，但不排他地，涉及包括差速器支架和动力传递环形齿轮的紧凑配置的传动系和动力传递单元。

背景技术

机动车通常设为两轮驱动或全轮驱动（通常为四轮驱动）。在两轮驱动配置中，通过前轴和两个前轮或者通过后轴和两个后轮传递驱动。在一些情况下，机动车可以包括可选择的四轮驱动总成，其中车辆包括连接至其中一个轴的永久性两轮驱动配置，可选地，可以将驱动动力连接到另一个轴的车轮。

由于现代机动车必须在车上支持更多的技术和相关联的设备，需要使现有传动系更加紧凑，以便控制车辆的总尺寸和重量。

已知，添加连接到前轮驱动变速器的动力传递单元（PTU）、驱动后轴、将PTU连接到后轴的支撑杆和通过支撑杆将前轴和后轴连一起的传动联轴器会使前轮驱动（FWD）车辆适应全轮驱动（AWD）。

在一种设置中，前轮驱动变速器的差速器用于驱动独立的外部“栓接的”（“bolton”）动力传递单元。 随着诸如处理后排气、排放控制、混合动力传动系等车辆系统的复杂性的增加，用于全轮驱动部件的封装空间变得非常珍贵。 因此，更紧凑的动力传递单元（PTU）将是有益的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种车辆传动系，其包括具有差速器的变速器，所述差速器安装在变速器壳体中，该差速器具有差速器支架和动力传递环形齿轮，所述动力传递环形齿轮安装在差速器支架上或与差速器支架一体形成。车辆传动系还可包括具有小齿轮的动力传递单元，所述小齿轮可旋转地安装在变速器壳体中。所述小齿轮可以直接与动力传递环形齿轮啮合。

根据本发明的另一方面，提供一种用于将驱动从驱动轴传递到车辆的另一轴的套件，所述套件包括具有差速器的变速器，所述差速器安装在变速器壳体中，所述差速器具有差速器支架和动力传递环形齿轮，所述动力传递环形齿轮安装在差速器支架上或与差速器支架一体形成。

该套件还可包括具有小齿轮的动力传递单元，该小齿轮可旋转地安装在变速器壳体中。 所述小齿轮可以直接与动力传递环形齿轮啮合。

本发明提供了一种更紧凑的车辆传动系总成，其包括使现有部件占据的空间最小化的配置，并且特别地提供设置更紧凑的差速器和动力传递单元。

动力传递环形齿轮安装在差速器支架上或与差速器支架一体形成的设置具有可以减少动力传递环形齿轮和差速器支架占据的空间的优点，并且这种设置通过在差速器支架和动力传递环形齿轮之间省去单独的驱动部件的需要，进一步减少动力传递单元占据的空间。省去另外的驱动部件的另一个好处是这些部件必然将由动力单元（例如，内燃机）产生的较大作用力传递至驱动轮。将动力传递环形齿轮安装至差速器支架意味着必须通过其传递动力的部件的数量减少，并且动力传递环形齿轮的齿与差速器支架的紧密接近意味着施加在差速器支架轴承上的张力减少。

如上所述，动力传递环形齿轮可以与差速器支架集成。这种设置提供了具有一致且可预测体积的机械性能的均匀结构。在这样的实施例中，动力传递环形齿轮的齿可以形成在差速器支架的侧面上，并且，使用时，被配置成与动力传递小齿轮的齿啮合。

动力传递环形齿轮可以直接安装至设置在差速器支架上的差速器环形齿轮，或与其一体形成。 差速器环形齿轮可以是，例如，螺旋环形齿轮。

在一个实施例中，动力传递环形齿轮可以直接连接至差速器环形齿轮，使得两个齿轮定向为平行。在该配置中，差速器环形齿轮和动力传递环形齿轮将具有相同的旋转轴并且基本上彼此贴近，在平行的平面中旋转。

在一个实施例中，动力从动力单元通过变速器传递到差速器支架，并因此传递到差速器环形齿轮。然后，差速器环形齿轮驱动动力传递环形齿轮。动力传递环形齿轮定位成与动力传递小齿轮啮合，动力传递小齿轮可以与差速器支架、差速器环形齿轮和动力传递环形齿轮一样安装在相同的变速器壳体中。动力传递小齿轮被配置成当由动力传递环形齿轮驱动时旋转。该旋转传递至附接着动力传递小齿轮的支撑杆。所述支撑杆将驱动传递至车辆的另一轴。

可选地，差速器环形齿轮直接连接至动力传递环形齿轮，使得两个齿轮的组合宽度不超过其各自宽度的总和。齿轮的定位和尺寸是重要的，以便减少占用的空间并增加用于车辆传动系周围的其它部件的可用空间。

可以选择动力传递环形齿轮的直径，以在动力传递环形齿轮和动力传递小齿轮之间产生期望的齿轮比。调节动力传递单元的比率具有重新分配最高扭矩水平的作用，并且改变传动系上施加的最高扭矩水平。这使效率最大化并且使扭矩负载保持在车辆部件的机械极限内。

可选地，动力传递环形齿轮是锥状环形齿轮。提供锥状环形齿轮作为动力传递环形齿轮具有可优化（动力传递小齿轮和支撑杆连接的）操作角度的优点。

可选地，动力传递环形齿轮是准双曲面环形齿轮。提供准双曲面环形齿轮（准双曲面型锥状环形齿轮）作为动力传递环形齿轮具有的优点是，小齿轮定位可以在齿轮中心线之上或之下偏移。这使得小齿轮直径较大。这种设置可以使寿命更长且动力传递环形齿轮和动力传递小齿轮之间的啮合更平滑，并且还可以调节相对的齿轮位置以克服封装限制。

在上面的说明中，将差速器支架描述为位于车辆前端（即，前轴）。然而，差速器支架可以位于车辆的任何一条轴上或车辆的任何一条轴处，并且可以将动力从该轴传递到另一轴。

可选地，车辆传动系可以呈现为系统的一部分或可安装在配置用于前轮驱动或后轮驱动的车辆中的套件，以便，例如，将车辆转变为四轮驱动 。

可选地，集成了车辆传动系总成的车辆可以是货车或其它商用车辆。商用车辆是特别感兴趣的，因为其通常大规模生产至标准化规格。然后，根据其商业功能，对于特定任务继续进行大量修改。本发明的实施例可以在将两轮驱动厢式车修改为具有永久性或可选择的四轮驱动的情况下实施。

如上所述，可以通过将动力传递环形齿轮直接安装至差速器环形齿轮来构造紧凑的动力传递单元。例如，差速器支架可以包括径向凸缘。该径向凸缘可以在一侧支撑螺旋差速器环形齿轮，并且在另一侧使用适当的紧固装置支撑动力传递环形齿轮。根据具体应用要求，动力传递环形齿轮也可以与差速器环形齿轮分开地安装在差速器支架上。在一个实施例中，动力传递环形齿轮驱动适当地安装在前轮驱动变速器壳体中的相配的动力传递小齿轮，前轮驱动变速器壳体具有适当的支撑轴承、油封和支撑杆驱动凸缘。例如，动力传递小齿轮可以安装在变速器壳体的差速器支架部分中。通过所描述的实施例，动力传递单元可以集成于变速器（齿轮箱体）中，而不需要独立的栓接单元。

与本发明的配置相关联的优点包括通过简化的设置使封装空间最小化，通过减少部件之间的驱动连接/联合的数量使寄生损耗最小化，并且通过减少部件数量使热生成最小化。将PTU集成于变速器中的另一个优点是不需要独立的PTU油箱，因为变速器可以与PTU共享任何润滑流体。

附图说明

结合以下附图，仅通过实施例的方式描述本发明，其中：

图1是车辆传动系总成的俯视图；

图2是前轴和PTU总成的剖视图；

图3是前轴和PTU总成的剖视图，包括变速器壳体和输出杆；

图4是差速器和动力传递单元的横截面。

具体实施方式

图1是车辆传动系总成的俯视图。图1展示了连接至手动变速器11的动力单元（发动机）10。变速器11包括变速器壳体7，该变速器壳体7可以包括差速器壳体12和齿轮壳体13，该差速器壳体12和齿轮壳体13可以栓接在一起。变速器11连接至容纳在变速器壳体7内的差速器3（图2所示）。差速器3连接至动力传递单元8。下面将更详细地描述变速器3和动力传递单元8。

动力传递单元8通过万向接头连接至驱动杆14。所述驱动杆14可包括前驱动杆14a、中心牵引轴14b和后驱动杆14c。驱动杆14还可包括一个或多个支撑轴承15。所述驱动杆14在后轴处连接到联轴器16。具体地，在所示的实施例中，联接器16是可智能锁定的多板离合式联轴器。这种联接器可以可选择性地使驱动接合至后轴和使驱动与后轴分离。联接器16连接至后差速器17，以向后轮提供驱动。 在所示的实施例中，动力传递单元8位于前轴，并且差速器17位于后轴。 然而，应当理解，在后发动机车辆中，例如，动力传递单元8可以位于后轴，而差速器17可以位于前轴。

图2展示了本发明的实施例，其中移除了变速器壳体7，以便能够更清楚地描述内部部件。图2展示了包括左驱动杆18a和右驱动杆18b的前轴18。左驱动杆18a和右驱动杆18b连接在前差速器3的两侧。差速器3包括差速器支架3a和差速器环形齿轮1。差速器支架3a连接至动力传递环形齿轮2 。动力传递环形齿轮2定位成与动力传递单元8的小齿轮4啮合。如图所示，通过这种配置，与将动力从第一轴传递到第二轴相关联的部件占据相对少量的空间，并且特别地，动力传递环形齿轮2被配置成驱离差速器支架3a，而在差速器支架3a和动力传递环形齿轮2之间不需要独立的联轴器。在一个实施例中，动力传递环形齿轮2可连接至差速器环形齿轮1。例如，动力传递环形齿轮2可以与差速器环形齿轮1一体形成，或者齿轮可以简单地栓接在一起。

图3展示了本发明的一个实施例，其包括变速器壳体7，变速器输出齿轮19，以及差速器环形齿轮1和动力传递环形齿轮2之间的连接示例，在这种情况下，该示例包括将部件栓接在一起的螺栓6。 变速器输出齿轮19被设置成与差速器环形齿轮1啮合。

图4展示了车辆传动系总成的实施例的横截面。如图4所示，前轮驱动螺旋差速器环形齿轮1围绕差速器3的其它元件。动力传递环形齿轮2通过螺栓6安装在差速器支架3a上，螺栓6穿过差速器环型齿轮1，通过差速器支架3a中的孔，并拧入形成在动力传递环形齿轮2中的螺纹盲孔5中。因此，在所示的实施例中，动力传递环形齿轮2和差速器环形齿轮1直接栓接在一起， 差速器支架3a的径向凸缘夹在它们之间。

动力传递齿轮2定位成与动力传递单元8的动力传递小齿轮4啮合。动力传递小齿轮4的一端安装在变速器壳体7内的轴承中。 动力传递小齿轮4的另一端被配置成连接至驱动杆以将动力从前轮驱动变速器传递至后轴。

可以调节动力传递环形齿轮2的直径和传递小齿轮4的直径以实现期望的驱动比。从图2中可以看出，驱动动力通过前轮驱动差速器支架3a直接传递至动力传递环形齿轮2，然后传递至与动力传递环形齿轮2啮合的动力传递小齿轮4。通过此配置，可以使前轮驱动差速器环形齿轮1和动力传递环形齿轮2的横截面宽度保持为最小值，其中在两个齿轮之间没有另外的连接或另外的部件。动力传递环形齿轮2可以是锥状或准双曲面型的环形齿轮。动力传递环形齿轮2可以栓接至差速器支架3a或差速器环形齿轮1，在制造阶段与差速器支架3a或差速器环形齿轮1一体形成，或者通过任何其它合适的紧固装置附接至差速器支架3a或差速器环形齿轮1。

差速器环形齿轮1和动力传递环形齿轮2平行布置，并且设置成占据比常规动力传递单元更小的面积。

本发明可以用于使现有的两轮驱动车辆适应全轮驱动。这种适应涉及可能不一定发生在总是意在具有四轮驱动的车辆上的各种约束。例如，在两轮驱动车辆中，不需要将驱动动力从一个驱动轴传递到另一个轴的动力传递单元。因此，两轮驱动车辆中的驱动轴周围的空间将通常被车辆的其它部件占据。这此，重要的是，涉及适应四轮驱动的任何元件在车辆中占据尽可能小的空间。例如，用常规的四轮驱动系统替换两轮驱动系统是不可行的。这种替换将涉及对车辆的配置和布局的显着改变。为了使车辆的其它元件所需的改动最小化，动力传递和传动系总成必须占据可能的最小体积，并且优选地保持在原两轮驱动系统的界限内。因此，在本发明的上下文中，使组合的差速器环形齿轮和动力传递环形齿轮的宽度最小化导致现有变速器和差速器占据面积的扩展最小化。

此外，不像传统的情况那样需要独立的栓接的动力传递单元，动力传递单元集成于变速器壳体中并且直接与变速器壳体内的差速器支架或差速器环形齿轮啮合。这减少了使两轮驱动车辆适应四轮驱动所需的部件的数量。不必为动力传递单元提供独立的壳体和油供给的好处远远胜过变速器壳体7的复杂性微增。

Claims (15)

1.一种车辆传动系，其包括具有差速器的变速器，所述差速器安装在变速器壳体中，所述差速器具有差速器支架和动力传递环形齿轮，所述差速器支架设有差速器环形齿轮，并且所述动力传递环形齿轮直接安装至所述差速器环形齿轮或者与所述差速器环形齿轮一体形成，所述车辆传动系还包括具有小齿轮的动力传递单元，所述小齿轮可旋转地安装在所述变速器壳体中并直接与所述动力传递环形齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的车辆传动系，其特征在于，所述动力传递环形齿轮与所述差速器支架一体形成，并且包括形成在所述差速器支架的侧面上的齿轮齿。

3.根据权利要求3所述的车辆传动系，其特征在于，所述差速器环形齿轮是螺旋环形齿轮。

4.根据权利要求3或4所述的车辆传动系，其特征在于，所述差速器环形齿轮直接连接至所述动力传递环形齿轮，以使得两个齿轮定向为平行。

5.根据权利要求3至5中任一项所述的车辆传动系，其特征在于，所述差速器环形齿轮直接连接至所述动力传递环形齿轮，使得两个齿轮的组合宽度不超过其各自宽度的总和。

6.根据前面任一项权利要求所述的车辆传动系，其特征在于，选择所述动力传递环形齿轮的直径，以在所述动力传递环形齿轮和所述动力传递小齿轮之间产生期望的齿轮比。

7.根据前面任一项权利要求所述的车辆传动系，其特征在于，所述动力传递环形齿轮是锥状环形齿轮。

8.根据前面任一项权利要求所述的车辆传动系，其特征在于，所述动力传递环形齿轮是准双曲面环形齿轮。

9.根据前面任一项权利要求所述的车辆传动系，其特征在于，所述差速器是前差速器。

10.一种机动车辆，其包括根据前面任一项权利要求所述的车辆传动系。

11.根据权利要求11所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆是商用车辆。

12.一种将两轮驱动车辆转变为四轮驱动的方法，所述方法包括：

用前面任一项权利要求所述的车辆传动系替换所述两轮驱动车辆的变速器和差速器；

用驱动轴替换所述两轮驱动车辆的非驱动轴；并且

使用驱动杆将所述动力传递单元连接至所述驱动轴。

13.一种用于将驱动从驱动轴传递到车辆的另一个轴的套件，所述套件包括具有差速器的变速器，所述差速器安装在变速器壳体中，所述差速器具有差速器支架和动力传递环形齿轮，所述差速器支架设有差速器环形齿轮，并且所述动力传递环形齿轮直接安装至所述差速器环形齿轮或与所述差速器环形齿轮一体形成，所述套件还包括具有小齿轮的动力传递单元，所述小齿轮可旋转地安装在变速器壳体中并直接与动力传递环形齿轮啮合。

14.根据权利要求13所述的套件，其特征在于，所述动力传递环形齿轮与所述差速器支架是集成的，并且包括形成在所述差速器支架侧面上的齿轮齿。

15.根据权利要求13所述的套件，其特征在于，所述差速器环形齿轮直接连接至所述动力传递环形齿轮，以使得两个齿轮的组合宽度不超过其各自宽度的总和。