可液壓操作的聯軸節的製作方法

2023-12-10 19:07:07

專利名稱：可液壓操作的聯軸節的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於車輛變速箱總成的可液壓操作的聯軸節，特別 是但並非排他地涉及用於四輪驅動車輛的變速箱總成。
背景技術：
四輪驅動車輛通常以兩輪驅動(2WD)運行，並具有有時需要四輪驅 動(4WD)時受控制運轉的備選驅動輪。一種常規的操作方法是由車輛駕駛員在兩輪驅動和四輪驅動之間手 動換擋，這通常可以利用位於車輛駕駛室中的第二變速杆來完成。另一種操作方法用於設有電子和液壓傳感器以及控制器的車輛，其根 據控制系統對傳感器的詢問自動分割來自發動機的扭矩輸出，從而向從動 輪提供扭矩。在國際公開號為WO 03/095256的專利申請中，本申請人說明了一種 車輛傳動系統，其中通常的兩輪驅動的驅動系統在特殊情況下也驅動可選 擇的車輪。該控制器是純粹機械的，具有美國專利5310388中所說明的類 型的可液壓操作的離合器。在美國專利5310388中所說明的離合器為位於容納傳動液的殼體中 的多片摩擦離合器，該離合器片被液壓活塞夾持在一起，該液壓活塞由被 泵吸的傳動液產生的液壓推動。被泵吸的流體的體積以及因此產生的離合器片上的夾持壓力與殼體 和輸出軸之間的轉速差異相關，該轉速差又與通常的從動輪(兩輪驅動) 的轉速和四輪驅動中可選擇的驅動輪的轉速相關。例如，如果從動輪空轉， 則通常的從動輪和可選擇的從動輪之間的速度差會觸發該系統使用可選 擇的車輪。在車輛的正常駕駛中，當跨越車軸的從動行走輪以不同的速度旋轉 時，純粹機械的全部車輪驅動系統會產生問題。進一步的問題則涉及冷起 動之後車輛升溫時離合器工作流體的粘性變化。發明內容本發明提供了一種改善上述問題的改進了的車輛最終傳動總成。根據本發明的第一個方面，提供一種具有旋轉輸入端和至少一個通過 位於箱體中的離合器裝置連接到輸入端的旋轉輸出端的變速箱聯軸節，該 離合器裝置由具有被所述的輸入端和輸出端之間的速度差所操作的泵傳 送的液壓流體的液壓執行器操作，以及通過該執行器控制流體流動，並包 含控制流體流入該執行器且靠向關閉狀態的第一閥，以及控制流體從執行 器流出且靠向打開狀態的第二閥的閥裝置,每一個閥都對液壓作出響應以 打開或關閉當流體的粘性高於預定數值時，第一閥在第二閥關閉之前打 開。第一閥在高於第一預定液壓時可操作將受壓的液壓流體排到排液槽 或排液管，第二閥在低於第二預定液壓時可操作將受壓的液壓流體排到排 液槽或排液管，並防止或阻塞流體在高於上述壓力時流入排液管。該液壓執行器包含具有在缸中往復運動的環形活塞的環形缸，第一閥 位於缸的壁中，第二閥位於活塞的壁中。第一閥包含可在具有連接到泵的入口通道和連接到排液管的出口通 道的腔中滑動的活塞，該活塞在關閉條件下阻止入口和出口通道之間的流 動，至少有一個通道穿過活塞，以允許液壓流體流入執行器中。該活塞具 有將入口通道從出口通道隔離的端面。第二閥可以包含腔和活塞，該活塞內具有通道以允許通過其中的液壓 流體流動，除非所述的活塞和腔協作以關閉該通道。優選地，該第二閥包含安裝在階梯形異徑腔中的階梯形異徑活塞，該 通道包含位於該活塞的較大直徑部分的軸向通道以及位於該活塞的較小 直徑部分的軸向和徑向通道，並且穿過通道的流體流被該腔的較小直徑部分的壁所封閉。箱體作為旋轉的輸入端,而且可以由其上具有與箱體上的環齒輪相齧 合的小齒輪的輸入軸帶動旋轉。離合器裝置優選地包含多片摩擦離合器，並且液壓決定離合器片上的夾持負荷。該多片離合器包含一疊環形摩擦片，該疊環形摩擦片具有分別通過其 外周邊和內周邊與箱體及輸出軸可旋轉地結合在一起的交替的片。當該離 合器片被液壓執行器壓緊時，該箱體與所述的輸出軸可旋轉地結合在一 起。該執行器活塞由被該箱體和輸出軸之間的差動轉速操作的泵所產生的 液壓推動。本發明的第二個方面，提供一種車輛最終傳動總成，可在跨越車軸的 一對車輪之間操作，且包含輸入軸、依據本發明第一方面的一對變速箱聯 軸節，其兩個箱體可旋轉地平行地連接到輸入軸，每個聯軸節的輸出軸通 過離合器裝置可旋轉地連接到所述的輸入軸且在使用中驅動各車輪。優選地，該兩個箱體通過橫軸相互連接在一起，並且該輸入軸與所述 的箱體中的一個相接合。依照本發明的另一個方面，提供一種用於機動車輛的變速箱總成，其 包括具有可連接到車輛發動機的輸入軸的變速箱,連接到主驅動軸的變速 箱主輸出軸，以及用於副驅動軸的依照本發明的第二個方面的最終傳動總 成。該最終傳動總成被設置為兩個可液壓操作的聯軸節被隔開且位於該 變速箱總成的每一側，優選地，位於鐘形殼體的每一側。本發明的又一個方面，提供一種機動車輛，其具有依照本發明第一個 方面的最終傳動總成，可驅動地連接到一對前車輪或者並未位於主驅動軸 上的一對後車輪。本發明的再一個方面，提供一種旋轉的變速箱聯軸節，其具有旋轉的 輸入端和通過位於箱體中的離合器裝置連接的至少一個旋轉的輸出端，該離合器裝置由包含缸與活塞的液壓執行器操作，該執行器對所述的輸入端 和所述的輸出端之間的轉速差操作的泵產生的液壓作出響應，而且安裝到 該活塞的壁中的閥裝置也對該液壓作出響應以允許該離合器裝置在高於 預定液壓時動作。下面將通過示例並結合附圖對本發明作出說明。


圖1是具有最終傳動總成和具有依據本發明的聯軸節的變速箱總成 的機動車輛的示意圖，圖2是使用於圖1所示的最終傳動總成的聯軸節的剖面圖， 圖3是使用於圖2所示的聯軸節的缸和活塞的剖面圖， 圖4是表示兩個閥的缸和活塞的等軸分解立體圖，以及 圖5是表示關閉狀態下燃油流量閥的放大的剖面圖。
具體實施方式
參照圖1，該圖表示了具有縱向安裝於車輛中的發動機11的機動車 輛10。變速箱總成13安裝在發動機的後部，且包括驅動前輪15和16以 及後輪17和18的最終傳動總成14。主驅動由變速箱主軸51經由常規的 驅動軸21和具有典型的環齒輪R和小齒輪P的差動單元22傳到後輪17 和18。用於前輪15和16的副驅動經由齒輪52、 53、 54脫離變速箱主軸51。 齒輪54驅動用於輔助最終傳動總成的輸入軸55。驅動軸55平行地連接 到一對可液壓操作的聯軸節56，而該聯軸節56通過等速接頭58和59連 接到相應的車輪15或16。變速箱總成13在國際專利申請WO 03/095256中有詳細的說明，其 內容引用於本發明的說明書中，僅僅在對理解本發明有必要時才做詳細的 說明。該總成13中安裝了多個變速齒輪，如所周知，具有在使用中嚙合 驅動聯軸節(未圖示)，典型地是摩擦離合器，安裝在發動機11的後部且被封裝到鐘形殼體24中的動力輸入軸。變速齒輪驅動從變速箱總成中向 後延伸的變速箱主軸51。傳向前輪15和16的副驅動裝置完全位於最終傳動總成殼體25中， 而該最終傳動總成殼體25安裝到變速箱總成13。最終傳動總成14和殼 體25被設置為在車輛發動機艙中具有特定形狀和構造以排除其它的構件 安裝到發動機或發動機艙中。如前所述，主驅動軸51與副驅動輸入軸相連接。該輸入軸55的下部 具有安裝於其上的可驅動地連接到一對可液壓操作的聯軸節56的小齒輪 67。該聯軸節56安裝在跨越變速箱總成13下前部和鐘形殼體24延伸的 最終傳動總成殼體25中。該殼體25被適當的密封，並且容納用於操作可 液壓操作的聯軸節56的液壓流體。仍參照圖2，兩個聯軸節56被安裝到軸承(未圖示)上，用於在殼 體25中同軸旋轉。每個聯軸節56都具有中空結構的箱體86，且一個聯 軸節56A具有環繞其與小齒輪67相嚙合而形成的差速器的外表面延伸的 錐齒輪環87。兩個聯軸節的箱體86通過軸承(未圖示)安裝在殼體25內從而使得 軸55和小齒輪67的旋轉引起聯軸節56A的箱體86旋轉。聯軸節56A的 箱體86通過共軸的橫軸89連接到第二個可液壓操作的聯軸節56的相似 的箱體86，從而使得小齒輪67平行驅動兩個聯軸節。該兩個聯軸節56 驅動各自的共軸的半軸91，而該半軸91通過等速接頭58、 59連接到車 輪15和16。兩個可液壓操作的聯軸節56為相似構造，因此，將只對聯軸節56A 作詳細的說明，另一個聯軸節56以相似方式操作。箱體86包含箱蓋90 和封裝可在液壓流體中操作的多板摩擦離合器93的中空圓柱狀殼體101 。 如所周知，該多板離合器93包含具有通過各自的外周或內周與箱體86 或離合器輪轂102 —起旋轉的交替的片的一疊環形的摩擦片。該輪轂102 與半軸91一起旋轉。當離合器93受到液壓執行器104擠壓時，箱體86與半軸91 一起旋轉。該液壓執行器104由雙向泵95產生的液壓推動。該泵95包含安裝到 箱蓋90中的定子96，用來相對於安裝在半軸91上的多葉轉子97作偏心 旋轉。殼體25中的液壓流體經由箱蓋90中的鏜徑98進入泵95。流體經 由出口 99流出箱體86。當半軸91和箱體86之間存在相對轉動運動時，由泵95產生的液壓 操作包含環形缸106和可在缸106中往復運動的環形活塞105的執行器 104，以引起離合器的嚙合。在美國專利5310338中提供了聯軸節的操作 的更詳細的說明。當車輛沿公路正常駕駛時，主驅動通過差動器22和後橋。因為前輪 半軸91以與箱體86相同的速度旋轉，實質上並沒有驅動通過前輪15和 16。如果在特殊情形下，後輪17、 18的滑動引起經由軸55的半軸91和 其相應的箱體86的轉速差，則泵95操作以產生足夠壓力推動活塞105 夾持摩擦離合器93，從而將驅動從箱體86傳送到相應的車輪。該驅動被 提供到完全獨立於跨越前橋的其他車輪的每一個車輪。然而，如果車輛轉彎並且由於該轉彎動作產生差動旋轉，就不需要活 塞105操作離合器93。為了防止此類情況下離合器93的操作，在活塞105 的壁中提供液壓控制閥120，以允許當液壓低於預定壓力時使受壓流體從 執行器104流出。控制閥120的操作依賴於泵95中的差動轉速和液壓流體的粘性。如 果粘性很高，則閥120可以在低於所需的轉速差下關閉。因此，本發明提供用來補償液壓流體中的粘性變化和改善四輪驅動車 輛的前驅動橋與後驅動橋之間的配合的第二閥140。該粘性補償(VC) 閥140設置在壓力控制閥120的上遊，且位於缸106的後壁，與壓力控制 閥呈對角。來自泵95的流體在作用於壓力閥120之前通過VC閥140流動。現在，請參考圖2至圖5，泵95將流體經由軸向的液壓油入口通道 107泵到缸106，該通道107經由徑向通道108、 109連接到排液管。該 VC閥140包含安裝在缸106後壁中的圓形鏜徑110中的缸體141，從而使得液壓油入口通道107和排液通道108、 109通過VC閥140相互連接。閥體141呈具有基部143和中心腔體142的杯狀。該腔體142的一端 經由穿過所述的基部143與通道107對準的入口 144，連接到入口通道 107。徑向通道108、 109通過呈斜角穿過閥體的液壓油通道145，連接到 所述腔體142鄰近基部143的一端。該腔體142的開口通向缸106,從而 使得來自泵95的流體穿過閥體141流入缸106，用來推動活塞105。階梯形活塞146可滑動地位於腔體142。該活塞146具有一個使用中 可以密封閥體141中腔體142基部的端面147，在其另一端具有開向腔體 142的開口的腔體148。小直徑的流體通道149軸向穿過活塞146，將入 口 144與腔體142相互連接。彈簧150在閥體141之間動作，鄰近其開口， 而活塞146使活塞146的端面147靠向基部143，將通道144關閉，不與 通道145連通。流體自由地穿過通道149流入缸106。 VC閥140在圖5 中以關閉狀態表示。壓力控制閥120包含形成於活塞105的環形的前壁中的階梯形鏜 121。該鏜121具有較小直徑部分124和較大直徑部分126 ,兩者之間具 有肩部128。活塞122為具有可滑動地位於鏜121的較小直徑部分124中 的較小直徑部分123和容納於鏜121的較大直徑部分126中的較大直徑部 分125的階梯形活塞。活塞122通過在肩部128和活塞的較大直徑部分 125之間動作的彈簧127，偏離鏜121的較小直徑部分124。活塞122遠 離腔的較小直徑部分124的運動受彈性擋圈形式的支座129的限制。活塞122的較大直徑部分125具有多個連接其正面和背面的軸向通道 131。活塞的較小直徑部分123中空，具有通過徑向通道133連接到其外 表面的呈軸向延伸的中心通道132。徑向通道位於較小直徑部分的鄰近較 大直徑部分125的端部。彈簧127使得活塞122向右靠向具有如圖所示的 彈性擋圈的支座129，在此情形下閥是打開的。VC閥通道149的橫截面積小於流體通道131或穿過壓力控制閥120 的流體通道133的總橫截面積，從而保證VC閥140比控制閥120對粘性 的變化更敏感。閥140的幾何構型被計算為能提供所需的對泵速度的較低限制，例如25到40轉每分(rpm)，在此範圍內控制閥120關閉。當車輛作直線運動時，在泵95中沒有旋轉差，且VC閥140關閉， 壓力控制闊120打開。如果泵95因例如轉彎時產生的那類較低的速度差產生了較低的液 壓，且流體處於工作溫度，當流體流經活塞146中的通道149時，VC閥 140的壓力降不足以打開VC閥，流體流入缸106。在控制閥120，低壓 流體流經通道131、 133和132，排入殼體86的底部。這種低/中壓流體 的轉換防止了執行器104的操作。當液壓增長時，例如在車輪打滑期間，作用於活塞122上的壓力差最 終導致活塞122向克服彈簧的偏壓方向移動，靠在臂部128上。在此情形 下，臂部128關閉通道131，且直徑較小的鏜124關閉徑向通道133。所 有被泵抽吸的流體的壓力此時用以操作執行器。任何過多的壓力可以通過 泵95的壁中的壓力排放閥(未圖示)排出。當流體處於較低的溫度且具有較高的粘性時，當泵速遞增時，穿越 VC闊140的壓力差足以打開閥140並允許粘性較高的流體經由通道145 和108、 109流向排液管。這發生在有足夠的壓力關閉閥120之前。當液壓增大時，例如在車輪打滑期間，作用於活塞122上的壓力差最 終導致活塞朝彈簧偏壓相反的方向移動，並且如前所述，關閉閥門120。 這就擋住了允許VC閥關閉的通過閥140的流體流動。當流體朝向排液管 的流動被控制閥120關閉或阻塞，則在執行器104中的液壓上升。任何壓 力排放閥(如有設置的話)限制在執行器中工作的更高的壓力。
權利要求
1.一種變速箱聯軸節(56)，具有旋轉的輸入端(86)和至少一個通過位於箱體(86)中的離合器裝置(93)連接到輸入端的旋轉的輸出端(91)，該離合器裝置(93)由其中具有液壓流體的液壓執行器(104)操作，該液壓流體由所述的輸入端和輸出端(86，91)之間的速度差操作的泵(95)傳送，以及控制流體流經該執行器(104)的閥裝置(120，140)，其特徵在於，該閥裝置包含控制流體流進執行器(104)且靠向關閉狀態的第一閥(140)，以及控制流體從執行器(104)中流出且靠向打開狀態的第二閥(120)，每一個閥(120，140)都對液壓作出反應以打開或關閉，當流體的粘性高於預定數值時，第一閥(140)在第二閥(120)關閉之前打開。
2. 根據權利要求1所述的聯軸節，其特徵在於，第一閥(140)在高 於第一預定壓力時可操作將受壓的液壓流體排到排液槽或排液管，第二閥(120)在低於第二預定壓力時可操作將受壓的液壓流體排到排液槽或排液管。
3. 根據權利要求1或2所述的聯軸節，其特徵在於，該液壓執行器 (104)包含具有可在環形缸(106)中往復運動的環形活塞(105)的環形缸(106)，且第一閥(140)位於缸(106)的壁中，第二閥(120)位 於活塞(105)的壁中。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的聯軸節，其特徵在於，第一 閥(140)包含可在具有連接到泵(95)的入口通道(144)和連接到排液 管的出口通道(145)的鏜(142)中滑動的活塞(146)，該活塞(146) 在處於關閉狀態時，阻止流體在入口和出口通道(144， 145)之間流動， 存在至少一個穿過活塞(146)的通道(149)以允許穿過其中的液壓流體 流入該執行器。
5. 根據權利要求4所述的聯軸節，其特徵在於，該活塞(146)具有 將入口通道(144)關閉，使其與出口通道(145)不通的端面(147)。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的聯軸節，其特徵在於，第二閥(120)包含可在鏜(121)中滑動的活塞(122)，且其中具有通道(131、 132、 133)以允許穿過其中的液壓流體流動，除非所述的活塞(122)和 鏜(121)配合關閉通道。
7. 根據權利要求6所述的聯軸節，其特徵在於，該第二閥包含安裝 於階梯形異徑鏜(122)中的階梯形異徑活塞(21)，該通道(131 — 133) 包含位於活塞的較大直徑部分(125)中的軸向通道(131)和位於活塞的 較小直徑部分(123)中的軸向和徑向通道(132、 133)，流經通道(131 —133)的流體流被該鏜的較小直徑部分(124)的壁關閉。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的聯軸節，其特徵在於，所述 的旋轉的輸入端(86)包含箱體(86)。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的聯軸節，其特徵在於，該離 合器裝置(93)包含多片摩擦離合器和在離合器片上施加夾持負荷的液壓 執行器(104)。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的聯軸節，其特徵在於，進一 步包括殼體(25)，該殼體(25)中可旋轉地安裝箱體(86)和旋轉的 輸出端(91)，輸入軸(55)也是可旋轉地安裝到殼體(25)中以嚙合箱 體(86)，液壓流體貯存於殼體(25)中用於操作離合器裝置(93)。
11. 一種車輛最終傳動總成，可在跨越車軸的一對車輪(15、 16)之 間操作，且包含輸入端(55)、 一對如權利要求1至IO所述的變速箱聯軸 節(56)，其特徵在於，所述的聯軸節(56)的兩個箱體(86)可旋轉地 平行地連接到輸入軸(55)，每一個聯軸節具有其通過離合器裝置(93) 可旋轉地連接到所述的輸入軸(55)的輸出軸(91)，且在使用中驅動相 應的車輪(15或16)。
12. 根據權利要求11所述的最終傳動總成，其特徵在於，兩個箱體 (86)通過橫軸(89)相互連接，且輸入軸(55)與所述的箱體之一 (86A)相嚙合。
13. —種用於機動車輛的變速箱總成，其包括可連接到車輛發動機(11)的變速箱(13)，連接到主驅動軸的變速箱主輸出軸(21)，以及如權利要求11或12所述的用於副驅動軸的最終傳動總成。
14. 一種機動車輛，具有用於一對前輪或一對後輪的最終傳動總成， 且該最終傳動總成是如權利要求11或12所述的最終傳動總成。
全文摘要
本發明涉及一種可液壓操作的聯軸節，特別是涉及一種變速箱聯軸節(56)，具有旋轉的輸入端和通過位於箱體(86)中的離合器裝置(93)連接到該輸入端的可旋轉的輸出端(91)，該離合器裝置(93)由具有由所述的輸入端和輸出端(86、91)之間的速度差操作的泵(95)傳送的液壓流體的液壓執行器(104)操作，包含控制流體流入執行器(104)的第一閥(140)和控制流體流出執行器(104)的第二閥(120)的閥裝置(120、140)，每一個閥裝置(120、140)都對液壓作出響應以打開或關閉。
文檔編號F16D25/02GK101265952SQ20081000640
公開日2008年9月17日 申請日期2008年2月2日 優先權日2007年2月6日
發明者艾利克·梅 申請人:福特全球技術公司;坎迪託科有限公司