多模式串列轮轴功能选择装置和方法
【专利说明】多模式串列轮轴功能选择装置和方法
[0001]相关文件的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月13日提交的美国临时申请第61/778，697号的优先权，其全部内容以参见的方式纳入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种车辆驱动系，并且更具体地涉及一种用于将串列驱动轮轴系统从第一工作状态转换到第二工作状态的装置和方法。
【背景技术】
[0004]近来，对于诸如8级长拖拉牵引机等商用车辆的工业趋势是提高车辆效率和性能。提高车辆效率和性能的各方式中的一种是通过对形成车辆的传动系的一部分的串列轮轴系统进行改良。可以在串列轮轴系统中提供的一个特征是可选择的工作模式，诸如6x2工作模式和6x4工作模式。在6x2工作模式中，串列轮轴组件的单个轮轴驱动地接合以提高车辆效率。在6x4工作模式中，串列轮轴组件的两个轮轴都驱动地接合以增加牵引效力。该串列轮轴系统可以提供的另一特征是自动的轮轴接合，诸如，响应于所检测到的车轮滑转而从6x2工作模式切换到6x4工作模式。
[0005]当前串列轮轴系统不为车辆的操作者提供对用于串列轮轴系统的接合型式进行加强控制的可选择的轮轴模式换挡规律(shift schedule)。
[0006]基于提高包括串列轮轴系统的车辆的效率和性能的输入而适应串列轮轴系统的换挡规律的装置和方法将是有利的。
【发明内容】
[0007]目前由本发明提供，已经出乎意料地发现一种基于提高包括串列轮轴系统的车辆的效率和性能的输入而适应串列轮轴系统的换挡(切换)规律的装置和方法。
[0008]在一个实施例中，本发明涉及一种将用于车辆的驱动轮轴系统从第一工作状态转换到第二工作状态的方法。该方法包括以下步骤:提供控制器；提供与该控制器连通的多个传感器；将第一轮轴组件与该驱动轮轴系统的第一输出驱动地接合；将第二轮轴组件与该驱动轮轴系统的第二输出驱动地接合；以及将该驱动轮轴系统的输入与动力源的输出驱动地接合。该驱动轮轴系统包括:轮轴间差速器；第一输出；第二输出；和第一离合装置，该第一离合装置具有第一位置和第二位置。位于第一位置的第一离合装置锁定轮轴间差速器，使第一输出与驱动轮轴系统的输入接合，并且使第二输出与轮轴间差速器分离。位于第二位置的第一离合装置解锁轮轴间差速器，并且使第一输出和第二输出与轮轴间差速器接合。该方法还包括以下步骤:感测第一轮轴组件、第二轮轴组件和动力源中的至少一个的至少一个工作状态和环境状态中的至少一个；将来自所述多个传感器的信息传送到该控制器；基于来自所述多个传感器的信息使用该控制器选择多个换挡规律中的一个；根据换挡规律中的一个，将第一离合装置置于第一位置和第二位置中的一个中；将旋转力施加到该驱动轮轴系统的输入；调整传递到该驱动轮轴系统的旋转力，以便于移动该第一离合装置；将第一离合装置从第一位置和第二位置中的一个移动到第三位置，处于第三位置中的第一离合装置既不锁定轮轴间差速器也不将第二输入和轮轴间差速器进行接合；调整驱动轮轴系统的输入的旋转速度以便于从第三位置移动第一离合装置；根据换挡规律中的一个，将第一离合装置从第三位置移动到第一位置和第二位置中的一个；以及调整传递到该驱动轮轴系统的旋转力。
[0009]在另一实施例中，本发明涉及一种驱动轮轴系统。该驱动轮轴系统包括第一轴、第一轮轴组件、包括第一离合器的第二轮轴组件、第二离合器、控制器和多个传感器。第一轴包括至少一个轴段。第一轮轴组件包括:第一轮差速器；第一驱动齿轮，其联接到第一轮差速器并且与第一轴驱动地接合；以及第一对输出轮轴，其与第一轮差速器驱动地接合。第二轮轴组件包括:第二轮差速器；第二驱动齿轮，其联接到第二轮差速器；第二对输出轮轴，其与第二轮差速器驱动地接合；以及第一离合装置，其设置在第二对输出轮轴的一个上，并且将该第二对输出轮轴中的一个分成第一部分和第二部分。第二离合装置具有至少一个第一位置和第二位置，处于第一位置的第二离合装置将第二驱动齿轮与第一轴和第一驱动齿轮中的一个接合，而处于第二位置的第二离合装置将第二驱动齿轮从第一轴和第一驱动齿轮中的一个分离。所述多个传感器与控制器连通以用于感测第一轮轴组件、第二轮轴组件和动力源中的至少一个的至少一个工作状态和环境状态中的至少一个。信息从所述多个传感器传送到该控制器，并且基于来自所述多个传感器的信息，控制器选择多个换挡规律中的一个，并且将第二离合装置置于第一位置和第二位置中的一个中。
[0010]当参照附图进行阅读时，从下文对较佳实施例的详细描述中，本发明的各方面对于本领域技术人员会变得显而易见。
【附图说明】
[0011]当根据附图考虑时，通过以下【具体实施方式】，本发明的以上及其它优点对本领域的技术人员来说变得显而易见，附图中:
[0012]图1是根据本发明的实施例的包括动力分布单元的驱动轮轴系统的示意图；
[0013]图2是示出了将动力分布单元从第一工作状态切换到第二工作状态的第一实例的图表；
[0014]图3是示出了将动力分布单元从第一工作状态切换到第二工作状态的第二实例的图表；
[0015]图4是示出了将动力分布单元从第一工作状态切换到第二工作状态的第三实例的图表；
[0016]图5是示出了将动力分布单元从第一工作状态切换到第二工作状态的第一实例的图表；
[0017]图6是根据本发明的另一实施例的包括动力分布单元的驱动轮轴系统的示意图；
[0018]图7是控制器和多个传感器的示意性图示，该控制器和多个传感器与图1和图6所示驱动轮轴系统一起使用。
【具体实施方式】
[0019]应该理解，除了明确的相反规定外，本发明可假设各种可替代性方向及步骤顺序。还应该理解，附图中所示及以下说明书中所述的具体设备和过程是本文中限定的发明概念的简单示例性实施例。因此，除非权利要求书明确指出，否则关于所公开的实施例的具体尺寸、方向或其它物理特征不应理解为限制性的。
[0020]图1示出了用于具有动力源的车辆的驱动轮轴系统10。该驱动轮轴系统10优选地包括动力分布单元12、第一轮轴组件14和第二轮轴组件16。该驱动轮轴系统10与动力源11驱动地接合。如图所示，该驱动轮轴系统10包括三个组件12、14、16，但是应当理解的是，该驱动轮轴系统10可以包括更少或更多的组件或部件。
[0021]动力源11与动力分布单元12的输入轴18驱动地接合，并且将动力施加到该输入轴18。动力源11例如是内燃机，但是应当理解的是，动力源11可以包括电动马达或其它旋转输出源。应当理解的是，动力源11可以是同时包括内燃机和电动马达的混合动力源。另夕卜，应当理解的是，动力源11可以包括本领域已知的传动装置(未示出)。另外，应当理解的是，动力源11可以包括本领域已知的离合器(未示出)，以用于减少或中断传递到动力分布单元12的旋转力。
[0022]该动力分布单兀12包括输入轴18、轴间差速器19、第一输出齿轮20、多个驱动轮21、传送轴22、第二输出齿轮24和离合器28。优选地，部件18、19、20、21、22、24、28由硬化钢形成，然而，部件18、19、20、21、22、24、28可以由任何其它的刚性材料形成。如图所示，动力分布单元12包括设置在外壳30中的七个部件18、19、20、21、22、24、28，但是应当理解的是，该动力分布单元12可以包括更少或更多的组件或部件。
[0023]输入轴18至少部分地设置在外壳30中。优选地，输入轴18是细长构件，然而，输入轴18可以是任意其它形状。设置在输入轴18和外壳30之间的轴承允许输入轴18绕输入轴18的轴线旋转。输入轴18包括第一端部33、中部34和第二端部35。
[0024]中部34的直径大于第一端部33的直径。中部34是驱动地接合到输入轴18的基本盘形体。可替换地，中部34可以与输入轴18 —体地形成。
[0025]第二端部35是基本中空体，该基本中空体的直径大于第一端部33和中部34的直径。第二端部35驱动地联接到中部34。可替换地，该第二端部35可以与输入轴18以及中部34 —体地形成。第二端部35具有小齿轮架36、第一组离合齿37和形成在其上的接合部38 ο
[0026]该小齿轮架36是驱动地接合到输入轴18的第二端部35的基本盘形体。该小齿轮架36包括多个小齿轮支承部39，所述多个小齿轮支承部39从该小齿轮架36的第一侧突伸到输入轴18的第二端部35。该接合部38形成在该小齿轮架36的第二侧上。如本领域所已知的，该小齿轮架36也称为行星齿轮架。
[0027]该接合部38是倾斜于输入轴18的圆锥表面，然而，该接合部38可以具有任何其它形状。第一组离合齿37从接合部38径向向内形成在该小齿轮架36上。
[0028]该轴间差速器19包括小齿轮架36、多个驱动小齿轮21、第一输出齿轮20和传送轴22。轴间差速器19是本领域已知的行星差速器，然而，应当理解的是，轴间差速器19可以是锥齿轮差速器或者任何类型的差速器。
[0029]多个驱动小齿轮21旋转地设置在小齿轮架36的小齿轮支承部39上。驱动小齿轮21的每个具有形成在其外表面上的齿轮齿。如本领域所已知的，该驱动小齿轮21的每个也称为行星齿轮。优选地，在每个驱动小齿轮21和小齿轮支承部39之间设置有轴承，然而，驱动小齿轮21可以直接安装在小齿轮支承部39上。
[0030]该第一输出齿轮20是同心设置在输入轴18的第二端部35中的齿轮。该第一输出齿轮20是基本杯形体，该基本杯形体的内表面具有形成在其上的齿轮齿40。如本领域所已知的，该第一输出齿轮20也称为齿圈。齿轮齿40与形成在每个驱动小齿轮21的外表面上的齿轮齿啮合。
[0031]第一输出齿轮20包括驱动地联接到其的输出轴41。可替换地，第一输出齿轮20可以与输出轴41 一体形成。第一输出齿轮20藉由输出轴41而与第一轮轴组件14驱动地接合。输出轴41与输入轴18共线。设置在输出轴41和外壳30之间的轴承32支承输出轴41并且允许输出轴41绕着输出轴41的轴线旋转。
[0032]锥形齿轮42驱动地联接到输出轴41，与第一输出齿轮20相对。可替换地，锥形齿轮42可以与输出轴41 一体形成。如本领域已知的，锥形齿轮42具有形成在其外表面上的齿轮齿。锥形齿轮42可以是准双曲面齿轮、螺旋锥齿轮、直齿锥齿轮或者本领域普通技术人员已知的任何其它齿轮。
[0033]传送轴22是中空轴，该中空轴可旋转地设置在外壳30内并且具有与输入轴18的旋转轴线一致的旋转轴线。优选地，传送轴22是中空细长圆筒形构件，然而，传送轴22可以是任意其它形状。在传送轴22和小齿轮架36之间可以设置轴承，以允许传送轴22绕传送轴22的轴线旋转。传送轴22具有:第一端部43，该第一端部43具有形成在其外表面上的第一组离合齿44 ;第二端部45，该第二端部45具有形成在其外表面上的第二组齿轮齿46。
[0034]第一端部43和第二端部45与传送轴22 —体形成。第一组离合齿44和第二组齿轮齿46形成在传送轴22中。可替换地，第一端部43和第二端部45可以独立于传送轴22而形成，并且驱动地联接到传送轴22。如本领域中已知的，具有齿轮齿46的第二端部45称为太阳齿轮。第二组齿轮齿46与多个驱动小齿轮21啮合，并且第一组离合齿44设置在小齿轮架36的第一组离合齿37的附近。传送轴22的第一部分43可以选择性地与第二输出齿轮24或小齿轮架36接合。
[0035]第二输出齿轮24是绕传送轴22的一部分同心设置的齿轮。第二输出齿轮24具有中心孔，该中心孔的直径大于传送轴22的直径。第二输出齿轮24是基本盘形体，该基本盘形体具有:第一端部47 ;限定第二输出齿轮24的外径的第二端部48 ;以及啮合部49。设置在第二输出齿轮24和外壳30之间的轴承32允许第二输出齿轮24绕第二输出齿轮24的轴线旋转。第二输出齿轮24的轴线与输入轴18的轴线一致。第一组离合齿50形成在与传动轴22的第一组离合齿44相邻的第一端部47上。第二组齿轮齿51形成在第二端部48上。第二输出齿轮24驱动地接合第二轮轴组件16。
[0036]该啮合部49形成在第二输出齿轮24中，位于第一端部47和第二端部48之间。如图所示，该啮合部49是倾斜于输入轴18的圆锥表面，然而，该啮合部49可以具有任何其它形状。
[0037]离合器28是绕传送轴22同心设置的换挡套环。离合器28包括形成在其内表面上的一组内离合套环齿52、第一同步器53和第二同步器54。该组内离合套环齿52与传送轴22的第一组离合齿44啮合。离合器28可以由控制器55自动导引，沿输入轴18的轴线可滑动地移动，同时保持所述内离合套环齿52与第一组离合齿44的啮合。设置在形成于离合器28中的环形凹部内的挂挡拨叉56沿输入轴18的轴线将离合器移动到第一位置、第二位置或第三位置。驱动地与挂挡拨叉56接合的第一致动器57被接合以由控制器55导引而对挂挡拨叉56进行定位。由此，挂挡拨叉56将离合器28定位到第一位置、第二位置或第三位置。在第一位置处，离合器28的内离合套环齿52驱动地啮合传送轴22的第一组离合齿44和小齿轮架36的第一组离合齿37。在第二位置处，离合器28的内离合套环齿52驱动地啮合传送轴22的第一组离合齿44和第二输出齿轮24的第一组离合齿50。在第三位置处，离合器28的内离合套环齿52仅驱动地啮合传送轴22的第一组离合齿44。应当理解的是，离合器28、离合齿37、44、50、52、同步器53、54以及接合部38、49可以由允许驱动件与从动件选择性接合的任何离合装置替代。
[0038]第一同步器53是在小齿轮架36的接