在推進和扭矩矢量模式之間選擇性轉換驅動的驅動機構的製作方法

2024-02-11 02:15:15 2

專利名稱：在推進和扭矩矢量模式之間選擇性轉換驅動的驅動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於至少給第一和第二輸出構件傳遞扭矩的驅動機構，特別是機動車輛的各輪軸。此外，本發明涉及機動車輛，特別是包括發動機和電力驅動構件的混合動力車輛。
背景技術：
在現代的驅動系統中，如用於機動車輛的動力系統，扭矩矢量和主動偏航系統變得越來越突出。帶有主動偏航系統或者扭矩矢量系統，扭矩選擇性的不均勻分配到車軸的左和右輪。為了操縱車輛的角度偏航加速，電控的主動偏航或扭矩矢量系統因此提供一類轉向效果，其可以提供改進的車輛靈敏和穩定性。實際上，主動偏航系統或者扭矩矢量系統相對於轉向不足或者過度轉向改進車輛的穩定性。因此，上升的偏航動量可以通過作用於前和後軸的精確量的縱向力來抵消。以這種方式，可以獲得完全可調的優化的橫向驅動動力。主動偏航系統可以進一步改進轉彎反應速度和減震，作為司機的轉向輸入的結果，導致更快的反應速度和更容易操作的車輛。通常，主動偏航系統和扭矩矢量系統使用來自推進驅動機構的一定量的扭矩分支。可用的系統改變在軸的左和右輪之間的扭矩偏差。這些機構使內輪減速、外輪加速。這意味著，不管輸入扭矩，將有與速度差成比例的扭矩差施加在輪之間。現存的典型解決方法包括在軸的左和右輪之間的傳動齒輪，其中傳動齒輪各自的驅動軸將與推進驅動或者藉助於許多離合器與各自的輪相連。帶有經過滑動離合器操作的固定速度差比率的系統的局限在於偏斜依賴於圓角半徑和離合器鎖定的量。當然，離合器的滑動將導致離合器磨損和能量損失，其限制了持續時間和接合量。此外，速度差傳動即使當沒有使用時也有阻力損失。最後，如果由於緊的圓角半徑導致的溜放速度差等於或者大於齒輪的速度比，那麼矢量是沒有可能的。幾乎任何主動偏航系統或者扭矩矢量系統都使用這個扭矩分支，其中在差值的兩個輸出之間的扭矩是有偏差的。這個解決方法例如在DE 102005040253B3中進行了說明。其特徵在於兩個離合器，其外部零件藉助於橋接構件被軸向拉緊。這種主動偏航或者扭矩矢量系統通常在結構上是十分精心製作的、在生產中成本
很1 。最近的發展表明通過附加的輔助電機來實現，其用於提供偏移扭矩疊加到受制於主動偏航或者扭矩矢量的不同輪軸。因為在典型應用中主動偏航或者扭矩矢量只是偶然應用，所以在不要求輔助電機的其餘時間間隔過程中，輔助電機在空轉。

發明內容
因此本發明的目的是給至少第一和第二輸出構件提供用於傳動扭矩的驅動機構， 其中驅動構件，如輔助電機可以以更有效和普遍的方式來應用。此外，本發明的進一步目的是提供扭矩傳動和分配驅動機構，其包括簡單的內部結構，並考慮到容易製造和成本較低。本發明給至少第一和第二輸出構件提供用於傳動扭矩的驅動機構。驅動機構包括扭矩生成驅動構件，其可操作的連接到第一和第二輸出構件。此外，驅動機構包括轉換元件，其可操作的連接到驅動構件用於選擇性的連接驅動構件與第一和第二輸出構件。藉助於轉換元件，在驅動構件到第一和第二輸出構件之間的連接可以具有推進模式或者矢量模式。因此，藉助於轉換元件，扭矩生成驅動構件可以用兩種模式連接到第一和第二輸出構件，其中由驅動構件所提供的扭矩不同的傳遞給第一和第二輸出構件。在推進模式中，在驅動構件與第一和第二輸出構件之間的連接是這樣的，由驅動構件提供或產生的扭矩被單方向引入到第一和第二輸出構件。因此，所產生的扭矩以一般意義上旋轉的方式傳遞給兩個輸出構件。在車輛應用中，其中第一和第二輸出構件相應於車輛的左和右輪軸，兩個輪沿相同方向旋轉。這樣的扭矩因此被用於驅動車輛直線前進。在另一個轉換模式中，定義為矢量模式，驅動構件的扭矩沿相反的方向被引入到第一和第二輸出構件。例如，由驅動構件產生的扭矩沿正方向傳遞給第一輸出構件，而第二輸出構件接收相應的負扭矩或者負的扭矩偏移。按照車輛的應用來說，作為第一輸出構件的右或外輪可以旋轉更快，作為第二輸出構件的左或內輪可以旋轉更慢，以相對效果的方式，更好的是直徑上相對，扭矩傳遞到第一和第二輸出構件。因此，在矢量模式中，驅動構件主要用於扭矩矢量或者用於主動偏航系統的目的。在這種模式中，驅動構件用來提高車輛的轉向敏捷和穩定性以抵抗轉向不足或者過度轉向。藉助於轉換元件，驅動構件可以普遍應用於機動車輛的推進也用於扭矩矢量目的。這種方式，在推進模式中帶有轉換元件，驅動構件維持用於車輛驅動的通常推進。相反的，在矢量模式中，驅動構件以這種方式連接到第一和第二輸出構件，由驅動構件產生的偏移扭矩沿相對方向疊加到第一和第二輸出構件，因此是以相反方向的方式。根據本發明的第一實施例，驅動構件包括第一和第二驅動元件，其相對於彼此可旋轉的被支撐。因此，第一和/或第二驅動元件可旋轉的支撐或可旋轉的固定，這樣就允許第一和第二驅動元件相對彼此可旋轉的運動。例如，第一或第二驅動元件可以固定或固定不動，而第二或第一驅動元件可以相對於第一或第二驅動元件旋轉。相對運動，例如第一驅動元件相對於第二驅動元件的旋轉運動，反之亦然，可以被引入，這是例如通過將電動機械的力通過其產生和作用於第一和第二驅動元件。在進一步的實施例中，驅動構件設計為電機，其帶有第一和第二驅動元件，如轉子和定子。更好的是，第一驅動元件按轉子來實現，第二驅動元件按定子來實現。通過提供各自的電能，兩個驅動元件將相對於彼此開始旋轉。在特定實現中，特別是當轉換元件處於推進模式時，定子，作為第一驅動元件可以被固定或者不動，而處於矢量模式時，定子和轉子兩者被可旋轉地支撐，並且可以沿相反方向繞共同軸線旋轉。在進一步更優的實施例中，轉換元件被連接，更好的是剛性連接到第一驅動元件。此外，轉換元件選擇性的連接到第一輸出構件或者到固定的基礎構件。依賴於是否轉換元件連接或聯接到第一輸出構件或到固定的和不動的基礎構件，各自的轉換模式， 也就是矢量模式或者推進模式被選擇。典型的是，當連接或聯接到第一輸出構件時，轉換元件處於矢量模式。如果連接或聯接到基礎構件，如車輛底盤或車身的組件，轉換元件將處於推進模式。由於轉換元件和驅動構件的第一驅動元件的連接，轉換功能可能完全嵌入到驅動構件本身。更好的是，轉換功能包括電機定子選擇性連接到固定的基礎構件或者到第一輸出構件。此外，根據另一實施例，第二驅動元件可操作的連接到第二輸出構件。以這種方式，依賴於轉換元件的結構和所選模式，由驅動構件產生的扭矩可以被單方向傳遞到第一和第二輸出構件或者其可以沿相對方向傳遞到第一和第二輸出構件，因此是相反方向。在實施例中，其中轉換元件連接或聯接到第一驅動元件，同時第一驅動元件選擇性的可連接到第一輸出構件或者藉助於轉換元件連到固定的基礎構件。以這種方式，轉換元件提供第一驅動元件的選擇性的鎖定。在另一種進一步更優的實施例中，在轉換元件與第一輸出構件之間的可分離連接通過被可旋轉地連接到第一輸出構件的連接元件來提供。更優的是，連接元件直接並且剛性連接到第一輸出構件，如車輪的驅動軸。在典型實施例中，連接元件徑向延伸到可旋轉的第一輸出構件。更優的是，連接元件包括像法蘭的結構。它可以進一步與轉換元件摩擦或確實接合，轉換元件又適合於經過連接元件在第一驅動元件和第一輸出構件之間傳遞扭矩。轉換元件和連接元件的可分離連接或者聯接可以包括像離合器的結構，其允許接合和分離轉換元件和連接元件，即使所述組件以不同的角速度旋轉。根據本發明另一個更優的實施例，第一和第二輸出構件還有驅動構件可操作地連接到差動齒輪。藉助於差動器，附加的扭矩可以傳遞到第一和第二輸出構件。此外，藉助於差動齒輪，第一和第二輸出構件機械連接。在更優的實施例中，驅動構件直接連接到第一輸出構件，並經過差動齒輪進一步連接到第二輸出構件。在進一步的實施例中，差動齒輪設計成包括外環齒輪的行星齒輪差動器，該外環齒輪可操作的與第二驅動元件相連接。在典型的實現中，第二驅動元件不直接聯接或連接到行星齒輪差動器的外環齒輪。為了提供足夠的扭矩，第二驅動元件和外環齒輪可以藉助於傳動齒輪機械連接。此外， 在連接元件和第一輸出構件之間的連接也可以包括傳動齒輪。此外，第一輸出構件可操作的連接到行星齒輪差動器的支架，第二輸出構件可操作的連接到行星齒輪差動器的太陽齒輪。更優的是，第一輸出構件直接連接到行星齒輪差動器的支架和/或第二輸出構件直接連接到行星齒輪差動器的太陽齒輪。行星齒輪差動器的支架可旋轉的支撐多個行星齒輪，其與行星齒輪差動器的環形齒輪和太陽齒輪相嚙合。進一步的優點是，當行星的支架支撐至少兩套或者甚至多套相鄰布置的行星齒輪對時，其中內行星齒輪與太陽齒輪相嚙合並進一步與外部行星齒輪相嚙合。外部行星齒輪依次與行星齒輪差動器的內行星齒輪和環形齒輪相嚙合。以這種方式，太陽齒輪和外環齒輪的相同方向的旋轉被提供。根據可替代實施例，差動齒輪被設計成錐齒輪差動器，其包括可操作連接到第二驅動元件的支架。此外，驅動機構的第一和第二輸出構件可操作的連接到相對布置的錐齒輪差動器的側齒輪。錐齒輪差動器還包括至少一個，更優的是兩個小齒輪，其可旋轉的支撐在剛性連接到差動器支架的小齒輪軸上。在另一方面，本發明提供包括發動機和電驅動構件的混合動力車輛。電驅動構件選擇性可連接到驅動車輛軸的第一和第二驅動軸，其中混合動力車輛以如上面所述的驅動機構為特徵。在典型實施例中，扭矩分配驅動機構的第一和第二輸出構件被設計成車輛驅動軸的半軸，其中輸入差動器連接到例如內燃機驅動的動力系統。以這種方式，第一和第二輸出構件被連接和聯接到車輛的前和/或後軸的左和右輪。在進一步額外的或者可替代的實施例中，其是可以想像到的連接第一和第二輸出構件到車輛的前和後軸，以便選擇性給車輛的前和後軸提供不均勻的扭矩分配。


沒有任何限制，本發明在下面將結合更優實施例並參考附圖進行更詳細的解釋， 其中圖1示意性的描繪了轉換元件在推進模式中的驅動機構的第一實施例的橫截面視圖；圖2顯示根據圖1的轉換元件在矢量模式中的實施例；圖3表示轉換元件在推進模式中的另一實施例的橫截面草圖；圖4顯示根據圖3的轉換元件在矢量模式中的實施例。
具體實施例方式參考根據圖1和圖2的實施例，驅動機構10包括電機12，其有表示為第一驅動元件的定子14和表示為第二驅動元件的轉子16。驅動機構10還包括行星齒輪差動器30，其具有太陽齒輪32和帶有被可旋轉支撐地的行星齒輪36、38、40、42的支架34。行星齒輪差動器30還有外環齒輪44，其徑向與外部行星齒輪40、42相嚙合。這些外部行星齒輪40、42 與內部行星齒輪36、38相嚙合，而該內部行星齒輪和太陽齒輪32相接合的。此外，第一輸出構件18直接連接或聯接到行星支架34，第二輸出構件20直接連接或聯接到行星齒輪差動器30的太陽齒輪32。在圖1結構中的電機12的定子14藉助於轉換元件22機械接合或者連接到基部構件M。基部構件M是被旋轉固定。基部構件M例如剛性聯接或者連接到車輛的底盤或車身。藉助於轉換元件22，電機12的定子14可以選擇性的旋轉鎖定。這種鎖定結構，其相應於圖1中所示的推進模式。矢量模式，其中轉換元件從基部構件對分開，並且其中轉換元件22與連接元件沈相接合，如圖2所示。連接元件沈，示意性的表示為水平，基本上從第一輸出構件18直線徑向延伸。當定子14旋轉運動時，連接構件沈可以摩擦地或者確實地與轉換元件22相接合，以便在後者和第一輸出構件18之間傳遞。連接元件沈和轉換元件22的接合可以類似於像離合器的連接，因此允許接合和分離轉換元件22和連接元件26，即使這兩個組件以不同角速度旋轉。
在推進模式中，如圖1所描繪的，電機12的促動導致轉子16的旋轉運動。這個旋轉傳遞到行星齒輪差動器30的環形齒輪44。典型的是，轉子16和環形齒輪44的機械連接進一步包括傳動齒輪，以給環形齒輪44提供足夠扭矩。因為行星支架34旋轉支撐徑向相鄰安裝的行星齒輪組36、40和38、42，環形齒輪44的旋轉運動傳遞到第一和第二輸出構件 18,20的旋轉運動，其中第一和第二輸出構件18、20的旋轉方向是相同的。因此，在通過促動電機12和使得轉換元件處於推進模式中，由驅動件12產生的扭矩被單方向傳遞給第一和第二輸出構件18、20兩者。在矢量模式中，如在圖2中所描繪的，定子14可旋轉的連接到第一輸出構件18。 現在，兩個驅動構件，定子14和轉子16自由旋轉，因為轉子16和定子14相對於彼此執行相對的旋轉運動，所以第一和第二輸出構件18、20也將按不同的方向旋轉。因此，由驅動構件12產生的扭矩被相對的傳遞到第一和第二輸出構件。進一步可以設想的是差動齒輪30充當輸入齒輪，以便驅動第一和第二輸出構件 18、20。在這種實施例中，在矢量模式中驅動構件12的促動可以例如導致在第一輸出構件 18處增加扭矩和在第二輸出構件20處減少扭矩，或者反之亦然，其依賴於定子14和轉子 16的相對旋轉運動。由驅動構件12產生的扭矩因此可被看做偏移扭矩，其或者以正的或者以負的方向疊加到由輸入差動器30提供和分配的扭矩上。與圖1和2的實施例相比較，在圖3和4的實施例中，行星齒輪差動器由錐齒輪差動器50來替代。此處，轉子16聯接和連接到差動器支架52。第一輸出構件18直接連接到側齒輪M，第二輸出構件直接連接到位於相對側的側齒輪56。兩個側齒輪藉助於小齒輪58、60相互連接，該小齒輪支撐在連接到差動器支架52 的小齒輪軸上。利用錐齒輪差動器50的這個驅動機構100的功能可直接和根據圖1和2 的實施例相比較。在根據圖3的推進或鎖定模式中，電機12的促動導致差動器支架52的各自旋轉。這依次傳遞給第一和第二輸出構件18、20的相應的單方向旋轉運動。在如圖3所示的這個推進模式中，由驅動構件12所提供的扭矩因此單方向傳遞給第一和第二輸出構件18、20。在矢量模式中，如圖4所描繪的，作為第一驅動元件的定子14從基部構件M分離，並且藉助於連接元件沈可旋轉的連接到輸出構件18。在這個結構中，電機12的促動導致反方向傳遞扭矩給第一和第二輸出構件18、20。也在這個實施例中，錐齒輪差動器50可以用作輸入差動器，以便給第一和第二輸出構件18、20兩者提供相等的扭矩，其可以通過非特殊說明的附加發動機來產生，如在混合動力車輛中的內燃機。最後，如在圖1-4中所示的驅動機構被指明，並且要用在混合動力車輛中，該混合動力車輛包括至少第一發動機，如內燃機類型，和第二發動機，如電動機。藉助於驅動機構 10、100，由電機12所提供的扭矩可以被選擇性用於一般的推進目的或者用於扭矩矢量或者主動偏航目的。參考序號列表10驅動機構12 電機
14 定子16 轉子18輸出構件20輸出構件22轉換元件24基部構件26連接元件30行星齒輪差動器32太陽齒輪34 支架36行星齒輪38行星齒輪40行星齒輪42行星齒輪44環形齒輪50錐齒輪差動器52差動器支架54側齒輪56側齒輪58小齒輪60小齒輪100驅動機構
權利要求
1.一種用於給至少第一輸出構件(18)和第二輸出構件00)傳遞扭矩的驅動機構，包括-扭矩生成驅動構件(12)，其可操作的連接到所述第一和第二輸出構件(18、20)；-轉換元件(22)，其可操作的連接到所述驅動構件(12)，用於以推進模式或者以矢量模式選擇性的連接所述驅動構件(1 與所述第一和第二輸出構件(18、20)；-其中在所述推進模式中，所述驅動構件(1 的扭矩被單方向引入到第一和第二輸出構件(18、20)，其中在所述矢量模式中，所述驅動構件(12)的扭矩以相反的方向被引入到第一和第二輸出構件(18、20)。
2.如權利要求1所述的驅動機構，其中，所述驅動構件(12)包括第一和第二驅動元件 (14、16)，其相對於彼此可旋轉的被支撐。
3.如前面權利要求中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述驅動構件(12)被設計成電機，該電機具有所述第一驅動元件作為定子(14)和所述第二驅動元件作為轉子(16)。
4.如權利要求2或3所述的驅動機構，其中，所述轉換元件02)連接到所述第一驅動元件(14)。
5.如前面權利要求中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述轉換元件0 選擇性地可連接到所述第一輸出構件(18)或者固定的基部構件04)。
6.如前面權利要求2到5中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述第二驅動元件 (16)可操作的連接到所述第二輸出構件00)。
7.如前面權利要求2到6中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述第一驅動元件 (14)藉助於所述轉換元件02)選擇性可連接到所述第一輸出構件(18)或者到所述固定的基部構件04)。
8.如前面權利要求中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述轉換元件0 經過連接元件06)可連接到所述第一輸出構件(18)，該連接元件06)可旋轉的連接到所述第一輸出構件(18)。
9.如前面權利要求中的任何一項所述的驅動機構，其中，所述第一和第二輸出構件 (18,20)和所述驅動構件(12)可操作的連接到差動齒輪(30 ；50)。
10.如權利要求9所述的驅動機構，其中，所述差動齒輪被設計成行星齒輪差動器 (30)，其包括與所述第二驅動元件(16)可操作地連接的外環齒輪04)。
11.如權利要求10所述的驅動機構，其中，所述第一輸出構件(18)可操作的連接到所述行星齒輪差動器(30)的支架(34)，其中所述第二輸出構件OO)可操作的連接到所述行星齒輪差動器(30)的太陽齒輪(32)。
12.如權利要求11所述的驅動機構，其中，所述差動齒輪被設計成錐齒輪差動器(50)， 其包括可操作連接到所述第二驅動元件(16)的支架(52)。
13.如權利要求12所述的驅動機構，其中，所述第一和第二輸出構件(18、20)可操作連接到所述錐齒輪差動器(50)的相對布置的側齒輪(54、56)。
14.一種包括發動機和電驅動構件(1 的混合動力車輛，其中，所述電驅動構件(12) 選擇性的可連接到被驅動車輛軸的第一和第二驅動軸(18、20)，其特徵在於，如前面權利要求中的任何一項所述的驅動機構(10 ；100)。
全文摘要
本發明涉及混合動力車輛，其帶有用於給至少第一(18)和第二輸出構件(20)傳遞扭矩的驅動機構，也涉及這種驅動機構，其中所述驅動機構包括扭矩生成驅動構件(12)，其可操作的連接到所述第一和第二輸出構件(18、20)；轉換元件(22)，其可操作的連接到所述驅動構件(12)，用於在推進模式或者在矢量模式中選擇性的連接所述驅動構件(12)與所述第一和第二輸出構件(18、20)；其中在所述推進模式中，所述驅動構件(12)的扭矩被單方向引入到第一和第二輸出構件(18、20)，其中在所述矢量模式中，所述驅動構件(12)的扭矩以相反的方向被引入到第一和第二輸出構件(18、20)。
文檔編號F16H48/30GK102348570SQ201080011693
公開日2012年2月8日 申請日期2010年1月14日 優先權日2009年1月16日
發明者M.克洛普 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司