用於四輪驅動車輛的多模式混合動力電動分動器的製作方法
2023-12-05 03:02:21
專利名稱：用於四輪驅動車輛的多模式混合動力電動分動器的製作方法
技術領域：
本公開總體涉及用於機動車輛的混合動力驅動系統，更具體地，涉及在四輪驅動混合動力車輛中使用的分動器。
背景技術：
本節提供涉及本公開的背景信息，其並不一定構成現有技術。汽車製造商正積極地致力於開發替代性的動力傳動系統，以試圖減少由配備了內燃發動機的常規動力傳動系統排放到空氣中的汙染物的水平。針對電動車輛和燃料電池車輛已經取得了重大的進展。但不幸地，這些替代性動力傳動系統可能存在諸多缺陷，而且對於實際應用而言仍處於開發過程中。然而，近來已經有多種不同的混合動力電動車輛投放市場。一些混合動力車輛配備有可以獨立地或組合地操作以驅動車輛的內燃發動機和電動馬達。通常存在兩種類型的混合動力車輛，即串聯式混合動力車輛和並聯式混合動力車輛。在串聯式混合動力車輛中，動力由從電池吸取電能的電動馬達輸送至車輪。發動機在串聯式混合動力車輛中用來驅動發電機，由發電機直接向電動馬達提供電力，或者在電荷狀態落到預定值以下時對電池充電。在並聯式混合動力車輛中，電動馬達和發動機可以依據車輛的行駛狀態獨立地或組合地操作。一般地，這種並聯式混合動力車輛的控制策略是在僅僅電動馬達用來驅動車輛的情況下使用低載荷模式、在僅僅發動機用來驅動車輛的情況下使用高載荷模式、以及在發動機和電動馬達都用來驅動車輛的情況下使用中間輔助模式。無論使用何種類型的混合動力驅動系統，混合動力車輛均為常規車輛的高度改型，其可能由於部件、所需的控制系統和特定的封裝要求而成本高昂。混合動力車輛也已經適合於四輪驅動車輛，其通常利用上文指出的並聯式混合動力動力傳動系統驅動主要(primary)車輪，並利用第二電動馬達驅動輔助(secondary)車輪。這種四輪驅動系統可能是極昂貴且難以封裝的。因此，存在開發在四輪驅動車輛內中使用的混合動力動力傳動系統的需要，其使用許多常規動力傳動系統部件以使特定封裝減至最少並降低成本。
發明內容
本節提供本公開的概述，不是其全部範圍或其所有特徵的全面公開。在一種形式中，提供了一種用於車輛的分動器，該車輛具有發動機、變速器以及前驅動系和後驅動系。該分動器可以包括第一輸出軸，該第一輸出軸適於連接至後驅動系； 第二輸出軸，該第二輸出軸適於連接至前驅動系；以及第一輸入軸和第二輸入軸。第一輸入軸可以適於在第一端連接至變速器，並且適於在第二端選擇性地連接至第一輸出軸。第二輸入軸可以以可旋轉的方式支撐在第一輸入軸上以便相對於第一輸入軸旋轉，並且可以適於選擇性地連接至第一輸出軸。該分動器還可以包括行星齒輪組、分動系統和電動馬達。 行星齒輪組可以包括第一構件、第二構件和第三構件，第一構件固定為與第一輸入軸一起旋轉，第二構件固定為與第二輸入軸一起旋轉。分動系統可以將第二輸入軸以可旋轉的方式聯接至第二輸出軸，並且電動馬達可以選擇性地驅動第三構件。在另一種形式中，提供了一種混合動力車輛。該混合動力車輛可以包括動力傳動系統、第一驅動系和第二驅動系以及分動器。動力傳動系統包括作為原動力源的內燃發動機和電動馬達。第一驅動系可以向第一車輪傳送動力，並且可以包括第一分離裝置，該第一分離裝置設置為使原動力源與第一車輪傳動地連接和分離。第二驅動系可以向第二車輪傳遞動力，並且可以包括第二分離裝置，該第二分離裝置設置為使原動力源與第二車輪傳動地連接和分離。分動器可以包括第一輸出軸和第二輸出軸以及第一輸入軸和第二輸入軸。 第一輸出軸可以適於連接至第一驅動系，並且第二輸出軸可以適於連接至第二驅動系。第一輸入軸可以適於在第一端連接至內燃發動機，並且適於在第二端選擇性地連接至第一輸出軸。第二輸入軸可以適於選擇性地連接至第一輸入軸。分動器還可以包括行星齒輪組和分動系統。行星齒輪組可以包括第一構件、第二構件和第三構件，第一構件國定為與第一輸入軸一起旋轉，第二構件固定為與第二輸入軸一起旋轉。分動系統可以將第二輸入軸以可旋轉的方式聯接至第二輸出軸，並且電動馬達可以選擇性地驅動第三構件。其它適用的領域通過本文提供的描述將變得顯而易見。本概要中的描述及具體示例僅用於示例性目的，而無意於限制本公開的範圍。
本文描述的附圖僅出於示例的目的而無意於限制本公開的範圍。圖1是根據本公開的教導的用於四輪驅動車輛的混合動力驅動系統的示意圖；圖2是根據本公開的教導的示出為處於第一操作模式且與圖1所示混合動力驅動系統相關聯的分動器的示意圖；圖3是根據本公開的教導的示出為處於第二操作模式且與圖1所示混合動力驅動系統相關聯的分動器的示意圖；圖4是根據本公開的教導的示出為處於第三操作模式且與圖1所示混合動力驅動系統相關聯的分動器的示意圖；圖5是根據本公開的教導的示出為處於第四操作模式且與圖1所示混合動力驅動系統相關聯的分動器的示意圖；以及圖6是示出了與根據本公開的教導的混合動力驅動系統相關聯的控制系統的圖
7J\ ο在所有附圖中，相應的參考數字指代相應的部分。
具體實施例方式下文的描述本質上僅為示例性而無意於限制本公開、應用或使用。參照圖中的圖1，圖1中示出了用於混合動力機動車輛的混合動力四輪驅動動力傳動系統5，其可以包括第一動力源10、變速器14、後驅動系16、前驅動系18和第二動力源20。第一動力源可以包括內燃發動機12，而第二動力源可以包括電動馬達/發電機22。 變速器14可以是任何已知類型的變速器，包括但不限於自動變速器、手動變速器、手自一體變速器或無級變速器。車輛還可以包括動力傳動控制系統對，其一般地示出為包括電池26、一組車輛傳感器28和控制器30。後驅動系16可以包括連接至後橋組件34的第一對車輪32，該後橋組件34具有差速器單元36和一對後橋或後輪分離裝置38。差速器單元36 可以連接至後傳動軸40的一端，而傳動軸40的相反端可以連接至分動器44的第一或後輸出軸42。類似地，前驅動系18可以包括連接至前橋組件48的第二對車輪46，該前橋組件 48具有差速器單元50和一對前橋或前輪分離裝置52。差速器單元50可以連接至前傳動軸M的一端，而前傳動軸M的相反端能夠連接至分動器44的第二或前輸出軸56。現在主要參照圖2至圖5，示意性地示出了分動器44，並且分動器44可以包括外殼組件58、第一輸入軸60、第二輸入軸62和行星齒輪組64，外殼組件58是通常適於通過螺栓安裝至變速器14的機殼的類型。行星齒輪組64可以包括齒圈66，齒圈66與多個行星齒輪68常嚙合，行星齒輪68可以與太陽輪70常嚙合。齒圈66可以在與變速器14相鄰的一端固定為與第一輸出軸60 —起旋轉。行星齒輪68可以以可旋轉的方式由銷72支撐，其中銷72可以固定至齒輪架74。齒輪架74可以固定為與第二輸入軸62—起旋轉。儘管無意於限制，但能夠想到，可以通過行星齒輪組64設定大約3到1的減速比。第一輸入軸60可以以可旋轉的方式由軸承組件支撐在外殼58內，並且適於在一端與變速器14的輸出軸直連。第一輸入軸60還可以在第二端包括轂76，該轂76固定為與第一輸入軸60 —起旋轉，以便與後輸出軸42的選擇性接合，這將在本文詳述。轂76上形成有多個齒77。第二輸入軸62可以同心地支撐在第一輸入軸60上，以便相對於第一輸入軸60旋轉，並且第二輸入軸62可以包括帶齒(toothed)的轂78，以便與後輸出軸42的選擇性接合，這同樣將在本文詳述。分動系統80可以設置在分動器44內，用於將扭矩從第二輸入軸62傳遞至前輸出軸56。分動系統80可以包括固定為與第二輸入軸62 —起旋轉的第一鏈輪82和與前輸出軸56 —起旋轉的第二鏈輪84。諸如傳動鏈86的柔性構件可以聯接第一鏈輪82和第二鏈輪84，從而將驅動扭矩從第一鏈輪82傳遞至第二鏈輪84，由此將驅動扭矩從第二輸入軸62 傳遞至第二輸出軸56。分動器44還可以包括第一模式離合器組件90和第二模式離合器組件92，第一模式離合器組件90和第二模式離合器組件92均由控制器30控制。示出為示例性爪形離合器(dog clutch)的第一模式離合器90可以包括模式套管94，該模式套管94用於使第一輸入軸60和第二輸入軸62中的一個與後輸出軸42選擇性地聯接。模式套管94固定為通過帶花鍵的轂(splined hub) 96與後輸出軸42—起旋轉並且能夠相對於後輸出軸42沿軸向運動。為了選擇性地聯接第一輸入軸60，模式套管94可以被控制成使轂76與後輸出軸 42的轂96聯接。類似地，為了選擇性地聯接第二輸入軸62，模式套管94可以平移以聯接轂78和轂96。同樣示出為示例性爪形離合器的第二模式離合器92可以包括模式套管98， 模式套管98能夠操作為將前輸出軸56選擇性地聯接至基底件(ground) 100，從而限制前輸出軸56旋轉。分動器44內還可以設置馬達/發電機離合器組件102和第一套管104、第二套管 106，從而使馬達/發電機22與太陽輪70選擇性地聯接。第一套管104和第二套管106可以同心地支撐在第二輸入軸62上，以便相對於第二輸入軸62旋轉。第一套管104可以在一端連接至太陽輪70，並且設置為在相反端被馬達/發電機離合器102選擇性地接合。第二套管106可以在一端連接至馬達/發電機22的轉子108，並且設置為在相反端被馬達/發電機離合器102選擇性地接合。示出為示例性爪形離合器的馬達/發電機離合器102能夠被控制器30控制成通過模式套管110將轉子108選擇性地固定為與太陽輪70 —起旋轉。應當理解，儘管第一模式離合器90、第二模式離合器92和電動馬達/發電機離合器102 示出為示例性爪形離合器裝置，但代替爪形離合器也可以使用諸如摩擦片離合器或同步器 (synchronizer)的其他合適的離合器裝置。本公開的混合動力四輪驅動動力傳動系統5可以包括兩個主動力源，即內燃發動機12和電動馬達/發電機22。來自發動機12的動力可以傳遞至變速器14，而傳遞至變速器14的動力又可通過第一輸入軸60輸送至分動器44。如果第一模式離合器90被控制成選擇性地聯接相應的軸，則第一輸入軸60可以驅動後輸出軸42。在並聯動力傳遞路徑中， 被驅動的齒圈66可以通過行星齒輪68驅動齒輪架74，齒輪架74又可以驅動第二輸入軸 62。隨後，第二輸入軸62可以通過分動系統80驅動前輸出軸56，和/或可以通過第一模式離合器90選擇性地聯接成驅動後輸出軸42。被驅動的行星齒輪68也可以驅動太陽輪70， 太陽輪70又可以通過馬達/發電機離合器102選擇性地向馬達/發電機22傳遞扭矩以用於發電。反之，可以向馬達/發電機22通電以通過轉子108和馬達/發電機離合器102傳遞扭矩，從而驅動太陽輪70來驅動第二輸入軸62。馬達/發電機22可以連接至電池26，並且可以藉助於控制器30選擇性地置於驅動狀態、充電狀態和空載或關斷(off)狀態中的一種。在驅動狀態下，馬達/發電機22可以起到由電池26所供給的能量驅動的電動馬達的作用。在充電狀態下，馬達/發電機22 可以起到帶有再生制動(由馬達/發電機22以電的方式產生的制動扭矩)的發電機的作用，以便提供能量並將能量儲存在電池26內。在空載或關斷狀態下，可以允許馬達/發電機自由旋轉或者通過馬達/發動機離合器102與混合動力四輪驅動動力傳動系統5選擇性地分離。如上文指出的，控制系統對可以設置為用於控制圖1中示出的混合動力四輪驅動動力傳動系統5的操作。參照圖6，控制器30示出為接收來自各種傳感器和輸入裝置的信號，這些傳感器和輸入裝置前面在圖1中共同標示為車輛傳感器28。控制器30原則上可以由具有中央處理單元的微處理器、隨機存取存儲器、只讀存儲器和輸入輸出驅動器接口組成。控制器30可以執行數據處理操作以便根據控制程序和/或存儲在只讀存儲器內的映圖運行各種控制線路。控制器30可以接收來自點火開關120、加速器位置傳感器122、制動狀態傳感器 124、電池溫度傳感器126、電池充電狀態傳感器128和節氣門位置傳感器130的數據。此外， 其他輸入可以包括發動機轉速傳感器132、馬達轉速傳感器134、後輸出軸轉速傳感器136 和前輸出軸轉速傳感器138。當車輛鑰匙開啟時，可以關閉點火開關120。加速器位置傳感器122可以感測加速器踏板的下壓角。當制動踏板被下壓時，制動狀態傳感器IM可以開啟。電池溫度傳感器1 可以感測電池沈的溫度。電池充電狀態傳感器1 可以感測電池沈的充電水平。節氣門位置傳感器130可以感測發動機節氣門的開度。發動機轉速傳感器132可以感測指示發動機12的驅動軸的旋轉速度的參數。馬達轉速傳感器134可以感測指示馬達/發電機22的轉子108的旋轉速度的參數。後轉速傳感器136可以感測後輸出軸42或後傳動軸40的旋轉速度，並且還可以用作車速的指示。前轉速傳感器138可以感測前輸出軸56或前傳動軸M的旋轉速度。
基於輸入到控制器30的操作信息，可以選擇混合動力分動器44的操作模式，並且控制器30可以向各種動力操作受控裝置發送電子控制信號。具體地，控制器30可以監測並連續地控制馬達/發電機22的致動、前輪分離裝置52和後輪分離裝置38的接合、第一模式離合器90和第二模式離合器92的操作、電動馬達/發電機離合器102的操作和各種由操作人員選擇的車輛操作選項，例如掛車拖曳112和牽引力控制114選項。此外，控制器 30可以監測並控制用於控制發動機12產生的速度和扭矩的各種發動機管理系統。這些系統可以包括燃料輸送系統140、點火正時系統142和氣門正時系統144。低壓輔助電池146 可以用作控制器30的電源。本公開的混合動力四輪驅動動力傳動系統5可以包括四個主要操作模式，即前輪驅動模式(FWD模式)、後輪驅動模式(RWD模式)、全輪驅動模式或動力增強模式(AWD)，以及分時四輪驅動模式(4WD模式)。具體參照圖2，現在將更詳細地討論FWD操作模式。在 FffD模式中，可以完全由電動馬達/發電機22供給原動力，從而驅動前輸出軸56來驅動前橋48和前輪46。更具體地，發動機12可以關閉，並且變速器14可以處於鎖止狀態，由此固定第一輸入軸60和齒圈66不能旋轉。馬達/發電機離合器102可以處於接合狀態，以傳遞來自馬達/發電機22的轉子108的旋轉驅動動力來驅動太陽輪70。隨後，被驅動的太陽輪70可以通過靠在固定的齒圈66上的行星齒輪68來驅動齒輪架74。被驅動的齒輪架74 可以驅動第二輸入軸62，第二輸入軸62又可以驅動分動系統80和前輸出軸56。在此構型中，第二模式離合器92可以與基底件100脫開接合，以允許前輸出軸56旋轉，並且第一模式離合器90可以與第一輸入軸60和第二輸入軸62脫開接合。前橋分離裝置52可以處於連接狀態以便向前輪46傳遞原動力，並且後橋分離裝置38可以處於連接狀態或分離狀態中的任意一個。儘管在該模式中是可選的，打開或分開後橋分離裝置38可以在不需要後橋 34旋轉的情況下允許後輪32旋轉，由此減少摩擦，並用於改進燃油經濟性。可以想到，FWD模式可以用於發動車輛，以及用於低速行駛和通常涉及起動和停止行駛的城市行駛循環。當不驅動車輛時，例如在馬達制動或滑行(coasting)期間，馬達/ 發電機22還可以在FWD模式中用於再生。此外，通過將馬達/發電機22用於城市行駛循環，可以充分減少(如果不是完全消除)一般在通常與城市行駛相關聯的加速操作期間由內燃發動機產生的排放。現在轉向圖3，現在將更詳細地討論AWD模式。在AWD模式中，可以通過發動機12 和馬達/發電機22兩者供給原動力以驅動後輪32和前輪46。在此構型中，發動機12可以通過變速箱14驅動第一輸入軸60。模式離合器90可以操作成選擇性地使模式套管94與轂76和轂96接合，從而向後輸出軸42傳遞驅動動力。馬達/發電機22可以以類似於上文討論的FWD模式的方式驅動太陽輪70，不同之處在於馬達/發電機22可以被控制器30 控制成相對於被驅動的齒圈66驅動太陽輪70，從而驅動第二輸入軸62和前輪46。從馬達 /發電機22輸出的扭矩可以作為發動機12輸入扭矩的函數而控制，以控制在前橋48與後橋；34之間的扭矩劃分。對於大約50%至前橋48且50%至後橋34的示例性扭矩劃分，電動馬達/發電機扭矩可以大約為發動機12輸入扭矩的20%。此扭矩比通過由以所描述的方式運行的行星齒輪組64提供的傳動比獲得。也可以替代性地提供其他扭矩比。此外，前輪分離裝置52和後輪分離裝置38可以處於鎖止或接合構型，從而將來自前橋48和後橋34 的原動力傳遞至前輪46和後輪32。
可以例如通過使用模式選擇器開關116來選擇AWD模式，或者在可能需要額外的牽引力和/或動力增強時通過選擇掛車拖曳112或牽引力控制114操作選項而由車輛操作人員手動地選擇AWD操作模式。反之，也可以基於預定標準或諸如檢測到的車輪滑移、檢測到的爬坡和/或如將在下文詳述的在混合動力分動器44的FWD操作模式與RWD操作模式之間的轉變的事件而通過控制器30自動地選擇AWD操作模式。如果AWD模式由控制器30 選擇而非由車輛操作人員手動選擇，則可以將馬達/發電機22控制為在隨選(on-demand) 構型下操作，在此構型下發動機12提供主要輸入扭矩以驅動前輪46和後輪32，並且電動馬達/發電機22通過控制器30經由電動馬達/發電機離合器102選擇性地接合以進行額外的扭矩輸入。在AWD隨選構型中，控制器30還可以選擇性地接合/脫開馬達/發電機22 以向電池沈充電，這可能是在電動馬達/發電機22不處於驅動狀態時所需要的。現在轉向圖4，將更詳細地討論RWD模式。在RWD模式中，可以完全由發動機12 供給原動力來驅動後輪32。此外，也可以將RWD模式用作發電模式來對電池沈充電。在此構型中，可以以上文關於AWD模式討論的方式向後輪32供給原動力。此外，第二模式離合器92可以控制成通過模式套管98將前輸出軸56選擇性地接合至基底件100，從而為行星齒輪架74提供反作用，這將在下文詳述。前橋分離裝置52可以處於打開或脫開模式以允許前輪46旋轉，同時防止了前輸出軸56旋轉。通過模式離合器92鎖止前輸出軸56選擇性地限制了第二輸入軸62旋轉，並因此限制了齒輪架74旋轉。在齒輪架74固定的情況下，當齒圈66被發動機12驅動時，太陽輪70能夠被相應地驅動，而太陽輪70又可以通過接合的馬達/發電機模式離合器102來驅動馬達/發電機22。隨後，被驅動的馬達/發電機22可以對電池沈充電，同時受到控制器30的監測。當控制器30通過電池充電狀態傳感器1 確定電池沈完全充滿電時，馬達/發電機離合器102可以控制為使馬達/發電機 22與太陽輪70選擇性地脫開，由此將馬達/發電機22置於空載或關斷狀態。RffD操作模式可以用作用於以高速公路的速度提供原動力的主操作模式。通過具有FWD模式並且如上文所討論的使用馬達/發電機22在FWD模式下發動車輛，可以通過例如使用低排量發動機來優化發動機12的經濟性。此外，電動馬達/發電機可以在RWD操作模式期間選擇性地用來對電池沈充電。最後，如果在RWD操作期間需要任何動力增強，可以由用戶手動選擇動力增強，或者由控制器30 (通過之前討論的傳感器或開關中的一個) 自動要求動力增強，從而通過馬達/發電機22將混合動力分動器44轉變到具有動力增強的AWD模式。參照圖5，將更詳細地討論4WD模式。在此模式中，可以通過發動機12和馬達/發電機22兩者，或者，通過發動機12或通過馬達/發電機22向前輪46和後輪32供給原動力。在4WD模式中，在動力源的任意配置下，第一模式離合器90都可以控制成使第二輸入軸62與後輸出軸42接合，而且第二模式離合器92可以與基底件100脫開。此外，前橋分離裝置52和後橋分離裝置38可以在4WD模式中處於鎖止或接合狀態。在可以通過發動機 12和馬達/發電機22兩者供給輸入扭矩的4WD構型中，發動機12可以通過齒圈66驅動齒輪架74，而馬達/發電機22可以通過太陽輪70驅動齒輪架74，其中馬達/發電機離合器 102控制為經由模式套管110將馬達/發電機22接合至太陽輪70。隨後，齒輪架74可以驅動第二輸入軸62，第二輸入軸62又可以通過分動系統80驅動前輸出軸56，並且通過模式離合器90驅動後輸出軸42。
在可以僅由發動機12供給扭矩的4WD模式構型中，馬達/發電機離合器102可以控制為通過將模式套管110移動至位置110』由此將套管104聯接至基底件118而選擇性地固定太陽輪70。隨後，發動機12可以通過齒圈66驅動齒輪架74，而齒輪架74又可以如上文詳述地驅動第二輸入軸62以及前輸出軸56和後輸出軸42。在可以僅由馬達/發電機22供給扭矩輸入的4WD模式構型中，變速器14可以處於鎖止狀態，從而使齒圈66固定不旋轉。馬達/發電機離合器102還可以控制為使馬達/發電機22接合至太陽輪70，隨後馬達/發電機22可以通過靠在固定的齒圈66上的太陽輪70驅動齒輪架74。隨後，齒輪架 74可以驅動第二輸入軸62以便如上文詳述地驅動前輸出軸56和後輸出軸42。在此構型中，馬達/發電機22可以在驅動太陽輪70時處於驅動狀態，而在車輛滑行或制動時處於再生狀態。本公開的混合動力車輛可以在正常或典型行駛條件下有利地使用混合動力分動器44的操作模式，從而使用FWD模式發動車輛，轉變經歷AWD模式，並且用RWD模式以較高的穩定狀態速度操作。更具體地，混合動力四輪驅動動力傳動系統5可以構造為如上文討論的僅使用馬達/發電機22提供原動力而以FWD模式發動。隨後，車輛可以繼續處於FWD 模式，達到約30英裡/小時，此時混合動力分動器44可以隨後轉變至AWD模式。在可能在約30至40英裡/小時之間發生的此轉變期間，可以通過控制器30起動發動機12並達到適當的旋轉速度，隨後第一模式離合器90可以控制為經由模式套管94接合第一輸入軸轂 76。如果後輪分離裝置38在以FWD模式操作期間可選地分離，則後輪分離裝置38可以在如上文討論地使後輸出軸42與第一輸入軸60接合之前通過控制器30再連接或鎖止。如果車輛繼續加速到40英裡/小時以上，則對於約40英裡/小時以上的速度，混合動力分動器44可以轉變至RWD模式。為了轉變至RWD模式，在由發動機12向後輪32供給原動力的同時，電動馬達/發電機22可以通過控制器30減慢至停止。隨後，可以在使第二模式離合器92通過模式套管98接合前輸出軸56從而將前輸出軸56鎖止至基底件100 之前，從控制器30發出指令以鬆開(release)前橋分離裝置52而變為RWD模式構型。在 RWD模式期間，如上文討論的，電動馬達/發電機可以通過控制器30選擇性地接合和分離以便對電池沈再充電。應當理解，也可以在FWD或RWD模式中在任何速度下選擇AWD模式，這可能是對於額外的牽引力控制和/或動力增強所期望的。例如，如果由車輛操作人員手動選擇或者響應於諸如檢測到的車輪滑移的預定閾值條件由控制器30自動選擇AWD模式，則控制器30 控制馬達/發電機22，以便經由馬達/發電機模式離合器102與第二輸入軸62同步。控制器30也可以指令第二模式離合器92使前輸出軸56與基底件100分開，並指令前橋分離裝置52將前輪46再連接或鎖止於車橋48。應當理解，如果由車輛操作人員手動選擇AWD模式或4WD模式，則可以以代替FWD模式的手動選擇模式(即AWD或4WD)發動車輛。上文描述本質上僅為示例性的而無意於限制本公開、本公開的應用或使用。儘管已經在說明書中描述並在附圖中圖示了具體示例，但本領域普通技術人員可以理解，在不背離權利要求限定的本公開範圍的情況下，可以進行各種改變以及對其元件進行等效替換。此外，即使沒有具體示出或描述，但是這裡能夠明確地想到各種示例之間的特徵、元件和/或功能的混合及匹配，因而本領域普通技術人員根據本公開可以理解，除非另有說明， 否則一個示例的特徵、元件和/或功能可以適當地結合到另一示例中。此外，還可以進行許多修改以使具體情形或材料適應於本公開的教導而不脫離其基本範圍。因此，無意於將本公開局限於作為目前想到的用於實施本公開的教導的最佳模式而由附示並在說明書中描述的具體示例，而是意於使本公開的範圍包括落入前面的描述及所附權利要求內的任何實施方式。
權利要求
1.一種用於車輛的分動器，所述車輛具有發動機、變速器以及前驅動系和後驅動系，所述分動器包括適於連接至所述後驅動系的第一輸出軸；適於連接至所述前驅動系的第二輸出軸；第一輸入軸，所述第一輸入軸適於在第一端連接至所述變速器，並且適於在第二端選擇性地連接至所述第一輸出軸；第二輸入軸，所述第二輸入軸以可旋轉的方式支撐在所述第一輸入軸上以便相對於所述第一輸入軸旋轉，所述第二輸入軸適於選擇性地連接至所述第一輸出軸；行星齒輪組，所述行星齒輪組具有第一構件、第二構件和第三構件，所述第一構件固定為與所述第一輸入軸一起旋轉，所述第二構件固定為與所述第二輸入軸一起旋轉；分動系統，所述分動系統將所述第二輸入軸以可旋轉的方式聯接至所述第二輸出軸；以及電動馬達，所述電動馬達用於選擇性地驅動所述第三構件。
2.如權利要求1所述的分動器，還包括第一模式離合器，所述第一模式離合器用於將所述第一輸入軸和所述第二輸入軸中的每一個獨立地聯接於所述第一輸出軸；第二模式離合器，所述第二模式離合器用於將所述第二輸出軸選擇性地聯接至基底件；以及第三模式離合器，所述第三模式離合器用於將所述電動馬達選擇性地聯接至所述第三構件。
3.如權利要求2所述的分動器，其中，所述第一模式離合器能夠操作成在釋放狀態下使所述第一輸入軸和第二輸入軸解除與所述第一輸出軸的從動接合，並且能夠進一步操作成在第一施加狀態下使所述第一輸入軸與所述第一輸出軸聯接，以及在第二施加狀態下使所述第二輸入軸與所述第一輸出軸聯接，其中，所述第二模式離合器能夠操作成在施加狀態下將所述第二輸出軸聯接至基底件，並且能夠進一步操作成在釋放狀態下使所述第二輸出軸與基底件鬆開，並且其中，所述第三模式離合器能夠操作成在釋放狀態下使所述電動馬達解除與所述第三構件的接合，並且能夠進一步操作成在施加狀態下聯接所述電動馬達以便與所述第三構件和所述第二輸入軸從動接合。
4.如權利要求3所述的分動器，還包括控制系統，所述控制系統能夠操作成控制所述電動馬達以及所述第一模式離合器、第二模式離合器和第三模式離合器的致動，所述控制系統包括控制器和傳感器，所述傳感器用於檢測所述車輛的操作特性，並且向所述控制器發送傳感器和開關輸入。
5.如權利要求4所述的分動器，其中，所述控制系統允許選擇前輪驅動操作模式、後輪驅動操作模式、全輪驅動操作模式以及分時四輪驅動操作模式。
6.如權利要求3所述的分動器，其中，當所述第一模式離合器和第二模式離合器在其釋放狀態下操作、所述第三模式離合器在其施加狀態下操作並且所述發動機停機，使得所述電動馬達驅動所述第三構件向所述第二輸出軸傳遞原動力時，建立起前輪驅動模式。
7.如權利要求3所述的分動器，其中，當所述第一模式離合器在其將所述第一輸入軸聯接至所述第一輸出軸的第一施加狀態下操作、所述第二模式離合器在其釋放狀態下操作並且所述第三模式離合器在其施加狀態下操作，使得由所述發動機和所述電動馬達向所述第一輸出軸和所述第二輸出軸傳遞原動力時，建立起全輪驅動模式。
8.如權利要求7所述的分動器，其中，所述第三模式離合器被控制為在其施加狀態下選擇性地操作成使得由所述發動機並且選擇性地由所述電動馬達向所述第一輸出軸和所述第二輸出軸傳遞原動力，從而限定隨需全輪驅動模式。
9.如權利要求3所述的分動器，其中，當所述第一模式離合器在其第一施加狀態下操作且所述第二模式離合器在其施加狀態下操作使得由所述發動機向所述第一輸出軸傳遞原動力，並且其中所述第三模式離合器被控制為在其施加狀態下選擇性地操作成使得所述電動馬達能夠選擇性地在發電模式下操作時，建立起後輪驅動模式。
10.如權利要求3所述的分動器，其中，當第一模式離合器在其將所述第二輸入軸聯接至所述後輸出軸並由此將所述第一輸出軸鎖止於所述第二輸出軸的第二施加狀態下操作、 且所述第二模式離合器在其釋放狀態下操作成原動力被傳遞給所述第一輸出軸和所述第二輸出軸、並且其中所述第三模式離合器被控制為在其施加狀態下選擇性地操作成使得由所述電動馬達和所述發動機和所述電動馬達中的一個向所述第一輸出軸和所述第二輸出軸傳遞原動力時，建立起分時四輪驅動模式。
11.如權利要求10所述的分動器，其中，所述第三模式離合器能夠操作成在額外的施加狀態下將所述第三構件聯接至基底件。
12.如權利要求1所述的分動器，其中，所述分動系統包括第一鏈輪、第二鏈輪和動力鏈，所述第一鏈輪固定地附接於所述第二輸入軸，所述第二鏈輪固定地附接於所述第二輸出軸，所述動力鏈以可旋轉的方式聯接所述第一鏈輪和所述第二鏈輪。
13.如權利要求1所述的分動器，其中，所述第一構件包括齒圈，所述第二構件包括齒輪架，並且所述第三構件包括太陽輪。
14.一種混合動力車輛，包括動力傳動系統，所述動力傳動系統具有作為原動力源的內燃發動機和電動馬達；用於向第一車輪傳遞動力的第一驅動系，所述第一驅動系包括第一分離裝置，所述第一分離裝置設置為使所述原動力源與所述第一車輪傳動地連接和分離；用於向第二車輪傳遞動力的第二驅動系，所述第二驅動系包括第二分離裝置，所述第二分離裝置設置為使所述原動力源與所述第二車輪傳動地連接和分離；分動器，所述分動器包括適於連接至所述第一驅動系的第一輸出軸；適於連接至所述第二驅動系的第二輸出軸；第一輸入軸，所述第一輸入軸適於在第一端連接至所述內燃發動機，並且適於在第二端選擇性地連接至所述第一輸出軸；第二輸入軸，所述第二輸入軸適於選擇性地連接至所述第一輸出軸；行星齒輪組，所述行星齒輪組具有第一構件、第二構件和第三構件，所述第一構件固定為與所述第一輸入軸一起旋轉，所述第二構件固定為與所述第二輸入軸一起旋轉；分動系統，所述分動系統將所述第二輸入軸以可旋轉的方式聯接至所述第二輸出軸，其中，所述電動馬達選擇性地驅動所述第三構件。
15.如權利要求14所述的混合動力車輛，還包括第一模式離合器，所述第一模式離合器用於將所述第一輸入軸和所述第二輸入軸中的每一個與所述第一輸出軸獨立地聯接；第二模式離合器，所述第二模式離合器用於將所述第二輸出軸選擇性地聯接至基底件；第三模式離合器，所述第三模式離合器用於將所述電動馬達選擇性地聯接至所述第三構件；以及控制系統，所述控制系統用於控制所述第一分離裝置和所述第二分離裝置、所述第一模式離合器、所述第二模式離合器和所述第三模式離合器、所述內燃發動機以及所述電動馬達的致動。
全文摘要
一種混合動力分動器，可以包括第一輸出軸和第二輸出軸，該第一輸出軸和第二輸出軸適於連接至相應的後驅動系和前驅動系；第一輸入軸，該第一輸入軸適於連接至變速器，並適於選擇性地連接至第一輸出軸；以第二輸入軸，該第二輸入軸能夠以可旋轉的方式支撐在第一輸入軸上，並且能夠選擇性地連接至第一輸出軸。該分動器還可以包括行星齒輪組、分動系統以及電動馬達。行星齒輪組可以包括第一構件、第二構件和第三構件，第一構件固定為與第一輸入軸一起旋轉，第二構件固定為與第二輸入軸一起旋轉。該分動系統能夠將第二輸入軸聯接至第二輸出軸，並且電動馬達能夠選擇性地驅動第三構件。
文檔編號F16H3/72GK102459953SQ201080024452
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月3日 優先權日2009年6月5日
發明者卡爾·F·史蒂芬斯, 約瑟夫·G·米勒 申請人:麥格納動力系美國有限公司