用于车辆的分动器
阅读：1772发布：2020-10-15
专利汇可以提供用于车辆的分动器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于车辆的 分动器 ，所述分动器包括：输入旋转构件、第一输出旋转构件、第二输出旋转构件、高低切换机构、 离合器 、 电动机 、螺旋机构以及传递机构。第一输出旋转构件输出动 力 至第一左右轮。第二输出旋转构件输出动力至第二左右轮。高低切换机构改变来自输入旋转构件的旋转的速度并且将所述旋转的所述速度改变之后的旋转传递至第一输出旋转构件。离合器调节分动器转矩。分动器转矩从第一输出旋转构件传递至第二输出旋转构件。螺旋机构将电动机的旋转运动转换为直线运动。传递机构将螺旋机构的直线运动力传递至高低切换机构和离合器。，下面是用于车辆的分动器专利的具体信息内容。
1.一种用于车辆(10)的分动器(22)，所述车辆包括第一左右轮(16L、16R)以及第二左右轮(14L、14R)，所述分动器包括：
输入旋转构件(42)；
第一输出旋转构件(44)，其构造为输出动力至所述第一左右轮；
第二输出旋转构件(46)，其构造为输出动力至所述第二左右轮；
高低切换机构(48)，其构造为改变来自所述输入旋转构件的旋转的速度并且将所述旋转的所述速度改变之后的旋转传递至所述第一输出旋转构件；
离合器(50)，其构造为调节分动器转矩，所述分动器转矩从所述第一输出旋转构件传递至所述第二输出旋转构件；
电动机(84)；
螺旋机构(86)，其构造为将所述电动机的旋转运动转换为直线运动；以及传递机构(88)，其构造为将所述螺旋机构的直线运动力传递至所述高低切换机构和所述离合器。
2.根据权利要求1所述的分动器，进一步包括：
牙嵌式离合器(58)，其构造为将所述第一输出旋转构件和所述第二输出旋转构件以一体方式连接在一起，
其中，所述传递机构构造为将所述螺旋机构的所述直线运动力传递至所述牙嵌式离合器。
3.根据权利要求1所述的分动器，其中
所述螺旋机构包括旋转运动构件(92)和直线运动构件(94)，所述旋转运动构件直接地或者间接地连接至所述电动机，所述直线运动构件以响应于所述旋转运动构件的旋转在平行于所述旋转运动构件的轴心的方向上能够移动的方式连接至所述旋转运动构件；
所述高低切换机构包括：高低套筒(62)；高侧齿轮齿(64)，其输出旋转；以及低侧齿轮齿(66)，其输出低于高侧齿轮齿的速度的旋转，所述高低套筒花键接合所述第一输出旋转构件，并且所述高低套筒构造为在平行于所述第一输出旋转构件的所述轴心的方向上移动，使得所述高低套筒分别啮合所述高侧齿轮齿和所述低侧齿轮齿；并且所述传递机构包括挤压构件(82)、拨叉轴(102)和拨叉(104)，所述挤压构件(82)连接至所述直线运动构件，所述挤压构件构造为挤压所述离合器，所述拨叉轴设置为绕着平行于所述旋转运动构件的所述轴心的另一轴心，并且所述拨叉轴连接至所述直线运动构件，并且所述拨叉固定在所述拨叉轴上，并且所述拨叉连接至所述高低套筒。
4.根据权利要求3所述的分动器，进一步包括：
牙嵌式离合器(58)，其包括锁定齿和锁定套筒(70)，所述锁定齿设置在所述第二输出旋转构件上，并且所述锁定套筒(70)花键接合所述第一输出旋转构件，所述锁定套筒构造为在平行于所述第一输出旋转构件的所述轴心的所述方向上移动，使得所述锁定套筒啮合所述锁定齿，
其中，所述传递机构构造为经由所述高低套筒将所述螺旋机构的所述直线运动力传递至所述锁定套筒。
5.根据权利要求4所述的分动器，其中
所述高低套筒设置在所述输入旋转构件的支撑轴承(71)与所述第二输出旋转构件之间；
所述锁定套筒设置为与所述高低套筒分离并且邻近所述高低套筒，在所述高低切换机构和所述第二输出旋转构件之间；并且
所述传递机构包括第一弹簧(72)和第二弹簧(74)，所述第一弹簧推动所述高低套筒和所述锁定套筒朝向相互离开的侧，所述第二弹簧推动所述锁定套筒朝向离开所述锁定齿的一侧。
6.根据权利要求5所述的分动器，其中
所述高低套筒构造为在离开所述锁定套筒的所述一侧啮合所述高侧齿轮齿，并且所述高低套筒构造为在靠近所述锁定套筒的所述一侧啮合所述低侧齿轮齿；
所述锁定套筒构造为当所述拨叉轴处于使所述高低套筒啮合所述低侧齿轮齿的位置时啮合所述锁定齿；
所述离合器在所述第一输出旋转构件的轴向方向上、在所述第二输出旋转构件的与所述高低切换机构相反的一侧的位置处，布置成围绕所述第一输出旋转构件的轴心，所述离合器被朝向所述第二输出旋转构件侧移动的所述挤压构件挤压，当所述拨叉轴处于使所述高低套筒啮合所述高侧齿轮齿的位置时，所述离合器被所述挤压构件挤压，当所述拨叉轴处于使所述高低套筒啮合所述低侧齿轮齿的位置时，所述离合器不被所述挤压构件挤压；
并且
所述传递机构包括连接机构(106)，所述连接机构构造为将所述直线运动构件与所述拨叉轴连接，使得在所述拨叉轴保持处于使所述高低套筒啮合所述高侧齿轮齿的位置的同时，所述直线运动构件在所述离合器被所述挤压构件挤压的位置与所述离合器不被所述挤压构件挤压的位置之间移动。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的分动器，其中
所述旋转运动构件是螺纹轴构件(92)；
所述直线运动构件是螺母构件(94)；并且
所述螺旋机构是滚珠丝杠，在所述滚珠丝杠中所述螺纹轴构件和所述螺母构件经由滚珠操作。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的分动器，其中，所述离合器是多片式离合器。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的分动器，其中，所述离合器是单片式离合器。
用于车辆的分动器
技术领域
背景技术
[0002] US2007/0251345A描述了一种分动器，其包括高低切换机构；以及多盘式离合器，所述多盘式离合器调节传递至辅助驱动轮侧的转矩。也即，US2007/0251345A中描述的分动器是用于车辆的分动器的例子，分动器包括：高低切换机构，其改变来自输入旋转构件的旋转的速度并且将得到的旋转传递至第一输出旋转构件；以及单盘式或者多盘式离合器，其调节从第一输出旋转构件传递至第二输出旋转构件的分动器转矩。通过US2007/0251345A描述的分动器，高低切换机构的切换操作和离合器的转矩调节通过单个电动机执行。因此，通过US2007/0251345A描述的分动器，将电动机的旋转转换为直线运动的转换机构采用用于高低切换机构的切换操作的鼓凸轮式转换机构，并且采用如下转换机构：使用用于离合器的转矩调节的球凸轮以及操作杆。
发明内容
[0003] 利用高低切换机构，可能要求相对长行程。可以使用具有相对短行程的离合器，但是可能要求大推力。另一方面，上述鼓凸轮式转换机构可能不具有用于离合器的转矩调节的足够推力。而且，上述使用球凸轮以及操作杆的转换机构可能不具有用于高低切换机构的切换操作的足够行程。因此，难于采用相同系统(单个系统)，即鼓凸轮式转换机构或者具有球凸轮以及操作杆的转换机构，用于高低切换机构的切换操作和离合器的转矩调节两者。这两种系统(即，鼓凸轮式转换机构和具有球凸轮以及操作杆的转换机构)能够将电动机的旋转转换为直线运动。但是，这两种转换机构都不能既实现长行程又实现大推力，因此需要采用不同的系统，一个系统用于高低切换机构的切换操作，一个用于离合器的转矩调节。这会导致增加部件零件的数量、增加重量、增加成本，以及由于总体长度的增加和轴之间的距离的增加而导致的安装性的恶化。
[0004] 因而本发明提供了一种用于车辆的分动器，能够降低零件的数量、重量、成本以及尺寸。
[0005] 本发明的一个方案涉及一种用于车辆的分动器，所述车辆包括第一左右轮以及第二左右轮。分动器包括：输入旋转构件、第一输出旋转构件、第二输出旋转构件、高低切换机构、离合器、电动机、螺旋机构以及传递机构。第一输出旋转构件构造为输出动力至第一左右轮。第二输出旋转构件构造为输出动力至第二左右轮。高低切换机构构造为改变来自输入旋转构件的旋转的速度并且将所述旋转的所述速度改变之后的旋转传递至第一输出旋转构件。离合器构造为调节分动器转矩。分动器转矩从第一输出旋转构件传递至第二输出旋转构件。螺旋机构构造为将电动机的旋转运动转换为直线运动。传递机构构造为将螺旋机构的直线运动力传递至高低切换机构和离合器。
[0006] 根据该结构，高推力能够通过螺旋机构的高推进功能施加至离合器。而且，操作高低切换机构所需的行程能够通过螺旋机构获得。因此，高低切换机构的切换操作和离合器的转矩调节(即，传递至第二输出旋转构件(即，第二左右轮)的分动器转矩的调节)通过单个电动机、螺旋机构和传递机构成为可能。也即，通过使用螺旋机构作为转换机构以将电动机的旋转运动转换为直线运动，高低切换机构的切换操作和离合器的转矩调节两者都能够通过单个系统(即，相同系统)执行。结果，能够降低用于车辆的分动器的零件数量、重量、成本以及尺寸。
[0007] 分动器可以进一步包括牙嵌式离合器。牙嵌式离合器可以构造为将第一输出旋转构件和第二输出旋转构件以一体方式连接在一起。传递机构可以构造为将螺旋机构的直线运动力传递至牙嵌式离合器。根据该结构，能够通过使用螺旋机构的相同系统能够执行牙嵌式离合器的切换操作(即，动力向第二输出旋转构件的传递以及中断)。
[0008] 在分动器中，螺旋机构可以包括旋转运动构件和直线运动构件。旋转运动构件可以直接地或者间接地连接至电动机。直线运动构件可以以响应于旋转运动构件的旋转在平行于旋转运动构件的轴心的方向上可移动的方式连接至旋转运动构件。高低切换机构可以包括：高低套筒；高侧齿轮齿，其输出旋转；以及低侧齿轮齿，其输出低于高侧齿轮齿的速度的旋转。高低套筒可以花键接合第一输出旋转构件。高低套筒可以构造为在平行于第一输出旋转构件的轴心的方向上移动，使得高低套筒分别啮合高侧齿轮齿和低侧齿轮齿。传递机构可以包括挤压构件、拨叉轴以及拨叉。挤压构件可以连接至直线运动构件。挤压构件可以构造为挤压离合器。拨叉轴可以设置为绕着平行于旋转运动构件的轴心的另一轴心。拨叉轴可以连接至直线运动构件。拨叉可以固定在拨叉轴上。拨叉可以连接至高低套筒。根据该结构，利用单个电动机、螺旋机构和传递机构能够执行高低切换机构的切换操作和离合器的转矩调节。
[0009] 分动器可以进一步包括牙嵌式离合器。牙嵌式离合器可以包括锁定齿以及锁定套筒。锁定齿可以设置在第二输出旋转构件上。锁定套筒可以花键接合第一输出旋转构件。锁定套筒可以构造为在平行于第一输出旋转构件的轴心的方向上移动，使得锁定套筒啮合锁定齿。传递机构可以构造为经由高低套筒将螺旋机构的直线运动力传递至锁定套筒。根据该结构，能够通过使用螺旋机构的相同系统来执行牙嵌式离合器的切换操作。
[0010] 在分动器中，高低套筒可以设置在输入旋转构件的支撑轴承的第二输出旋转构件侧上。锁定套筒可以设置为与高低套筒分离并且邻近高低套筒，在高低切换机构和第二输出旋转构件之间。传递机构可以包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧推动高低套筒和锁定套筒朝向相互离开的侧，第二弹簧推动锁定套筒朝向离开锁定齿的一侧。根据该结构，不管锁定套筒是否能够移动，高低套筒都能够移动。而且，即使高低套筒和锁定套筒分离地设置，如果高低套筒朝向离开锁定套筒的一侧移动，锁定套筒也能够朝向离开锁定齿的一侧移动。
[0011] 在分动器中，高低套筒可以构造为在离开锁定套筒的一侧啮合高侧齿轮齿。高低套筒可以构造为在靠近锁定套筒的一侧啮合低侧齿轮齿。锁定套筒可以构造为当拨叉轴处于使高低套筒啮合低侧齿轮齿的位置时啮合锁定齿。离合器可以在第一输出旋转构件的轴向方向上、在第二输出旋转构件的与高低切换机构相反的一侧处，布置成围绕第一输出旋转构件的轴心。离合器可以被朝向第二输出旋转构件侧移动的挤压构件挤压。当所述拨叉轴处于使所述高低套筒啮合所述高侧齿轮齿的位置时，所述离合器可以被所述挤压构件挤压。当所述拨叉轴处于使所述高低套筒啮合所述低侧齿轮齿的位置时，所述离合器可以不被所述挤压构件挤压。传递机构可以包括连接机构。连接机构可以构造为将所述直线运动构件与所述拨叉轴连接，使得在所述拨叉轴保持处于使所述高低套筒啮合所述高侧齿轮齿的位置的同时，所述直线运动构件在所述离合器被所述挤压构件挤压的位置和所述离合器不被所述挤压构件挤压的位置之间移动。根据该结构，在高低套筒啮合高侧齿轮齿并且因此能够将相对高速旋转传递至第一输出旋转构件(即，第一左右轮)的车辆状态下，已经经由离合器调节的转矩能够传递至第二输出旋转构件(即，第二左右轮)。而且，在该车辆状态下，锁定套筒不会啮合锁定齿，并且离合器不会被挤压构件挤压，因此动力能够仅传递至第一左右轮。另一方面，在高低套筒啮合低侧齿轮齿并且因此能够将相对低速旋转传递至第一输出旋转构件的车辆状态下，锁定套筒啮合锁定齿，并且第一输出旋转构件和第二输出旋转构件通过牙嵌式离合器而置于直接联接状态(直接驱动状态)。
[0012] 在分动器中，旋转运动构件可以是螺纹轴构件。直线运动构件可以是螺母构件。螺旋机构可以是如下的滚珠丝杠：在该滚珠丝杠中螺纹轴构件和螺母构件经由滚珠操作。根据该结构，高推力能够通过滚珠丝杠的高推进功能施加至离合器。而且，能够通过滚珠丝杠获得操作高低切换机构所必要的行程。此外，旋转运动转换为直线运动时的机械效率高于当使用滑动螺旋件(slip screw)作为转换机构以将电动机的旋转运动转换为直线运动时的机械效率。
[0013] 在分动器中，离合器可以是多盘式离合器。
[0015] 下文将参考附图描述本发明的示范实施例特征、优势以及技术及工业重要性，在附图中相同附图标记指代相同元件，并且其中：
[0016] 图1是示意性地示出了可以应用本发明的示例实施例的车辆的结构的视图，并且示出了车辆中的用于各种控制的控制系统的主要部分；
[0017] 图2是示意性地示出了根据示例实施例的分动器的结构的剖视图，并且图示了在高速侧档位中切换至4WD行驶状态的方式；
[0018] 图3是示意性地示出了根据示例实施例的分动器的大体结构的概略图；以及[0019] 图4是示意性地示出了根据示例实施例的分动器的结构的剖视图，并且图示了在低速侧档位中在中心差动锁定状态下切换至4WD行驶状态的方式。
具体实施方式
[0020] 下文，将参考附图详细描述本发明的示例实施例。
[0021] 图1是示意性地示出可以应用实施例的车辆10的结构的视图，并且示出了车辆10中的用于各种控制的控制系统的主要部分。如图1所示，车辆10包括：发动机12，其作为驱动力源；左右前轮14L、14R(简称为“前轮14”，除非另有规定)；左右后轮16L、16R(简称为“后轮16”，除非另有规定)；以及动力传递装置18，其将动力从发动机12传递至前轮14和后轮16等。后轮16是主驱动轮，当以两轮驱动(2WD)和以四轮驱动(4WD)行驶时都是驱动轮。前轮14是辅助驱动轮，当以2WD行驶时是从动轮，并且当以4WD行驶时是驱动轮。因此，车辆10是前置发动机后轮驱动(FR)四轮驱动车辆。
[0022] 动力传递装置18包括：变速器20、车辆分动器22(下文，简称为“分动器22”)、前传动轴24、后传动轴26、前轮差动齿轮单元28、后轮差动单元30、左右前轮轴32L、32R(简称为“前轮轴32”，除非另有规定)以及左右后轮轴34L、34R(简称为“后轮轴34”，除非另有规定)等。变速器20连接至发动机12。分动器22是连接至变速器20的前后轮动力分动器。前传动轴24和后传动轴26都连接至分动器22。前轮差动齿轮单元28连接至前传动轴24。后轮差动单元30连接至后传动轴26。前轮轴32连接至前轮差动齿轮单元28。后轮轴34连接至后轮差动单元30。在动力传递装置18中，来自发动机12的已经经由变速器20传递至分动器22的动力然后经由后轮侧的动力传递路径从分动器22传递至后轮16，后轮侧的动力传递路径按如下顺序包括：后传动轴26、后轮差动单元30以及后轮轴34等。
来自发动机12的将被传递至后轮16侧的一些动力通过分动器22分配至前轮14侧，然后经由前轮侧的动力传递路径传递至前轮14，前轮侧的动力传递路径按如下顺序包括：前传动轴24、前轮差动齿轮单元28以及前轮轴32等。
来自发动机12的将被传递至后轮16侧的一些动力通过分动器22分配至前轮14侧，然后经由前轮侧的动力传递路径传递至前轮14，前轮侧的动力传递路径按如下顺序包括：前传动轴24、前轮差动齿轮单元28以及前轮轴32等。
[0023] 前轮差动齿轮单元28包括在前轮轴32R侧(即，前轮差动齿轮单元28和前轮14R之间)的前侧离合器36。前侧离合器36是牙嵌式离合器(即，啮合式离合器)，其是电(电磁地)控制的并且选择性地建立或者中断前轮差动齿轮单元28和前轮14R之间的动力传递路径。前侧离合器36还可以设置有同步机构。
[0024] 图2和图3是示意性地示出分动器22的结构的视图。图2是分动器22的剖视图，图3是分动器22的概略图。如图2和图3所示，分动器22包括分动器箱40(非旋转构件的一个例子)。分动器22在分动器箱40的内部并且在共用轴心C1上包括：输入轴42(输入旋转构件的一个例子)；后轮侧输出轴44(第一输出旋转构件的一个例子)，其将动力输出至后轮16(第一左右轮的一个例子)；驱动齿轮46(第二输出旋转构件的一个例子)，其将动力输出至前轮14(第二左右轮的一个例子)；高低切换机构48，其作为辅助变速器，改变从输入轴42输入的旋转的速度并且将得到的旋转传递至后轮侧输出轴44；以及前轮驱动离合器50，其作为多盘式离合器，调节从后轮侧输出轴44传递至驱动齿轮46的分动器转矩。分动器22在分动器箱40的内部并且在共用轴心C2上包括：前轮侧输出轴52；以及一体地设置在前轮侧输出轴52上的从动齿轮54。分动器22在分动器箱40的内部还包括：前轮驱动链条56，其将驱动齿轮46和从动齿轮54连接在一起；以及差动锁定机构58(牙嵌式离合器的一个例子)，其一体地将后轮侧输出轴44和驱动齿轮46连接(即，锁定)在一起。
[0025] 输入轴42经由花键联接或类似方式连接至变速器20的输出旋转构件(未示出)，并且通过经由变速器20从发动机12输入的驱动力(转矩)可旋转地驱动。后轮侧输出轴44是连接至后传动轴26的主驱动轴。驱动齿轮46围绕后轮侧输出轴44以能够相对于后轮侧输出轴44旋转的方式设置。前轮侧输出轴52是连接至前传动轴24的辅助驱动轴。
[0026] 以该方式构造的分动器22例如调节传递至驱动齿轮46的转矩，并且将从变速器20传递来的动力仅传递至后轮16，或者传递至前轮14和后轮16两者。而且，分动器22例如在差动状态和非差动状态之间切换，在差动状态，不限制后传动轴26和前传动轴24之间的差动旋转，在非差动状态，限制后传动轴26和前传动轴24之间的差动旋转(所谓的中心差动锁定状态)。而且，分动器22例如建立高速侧档位(高速侧速度)H和低速侧档位(低速侧速度)L中的一个，并且改变从变速器20输入的旋转的速度并且将得到的旋转向下游传递。也即，分动器22经由高低切换机构48将输入轴42的旋转传递至后轮侧输出轴44。
而且，当经由前轮驱动离合器50的分动器转矩为零并且差动锁定机构58被释放时，动力不从后轮侧输出轴44传递至前轮侧输出轴52。另一方面，当经由前轮驱动离合器50传递转矩或者差动锁定机构58被接合时，动力经由驱动齿轮46、前轮驱动链条56和从动齿轮54从后轮侧输出轴44传递至前轮侧输出轴52。
而且，当经由前轮驱动离合器50的分动器转矩为零并且差动锁定机构58被释放时，动力不从后轮侧输出轴44传递至前轮侧输出轴52。另一方面，当经由前轮驱动离合器50传递转矩或者差动锁定机构58被接合时，动力经由驱动齿轮46、前轮驱动链条56和从动齿轮54从后轮侧输出轴44传递至前轮侧输出轴52。
[0027] 更具体来说，高低切换机构48包括单个小齿轮行星齿轮组60以及高低套筒62。行星齿轮组60包括：中心齿轮S，其以不能够相对于输入轴42围绕轴心C1旋转的方式连接至输入轴62；齿圈R，其布置成大致与中心齿轮S同心，并且以不能围绕轴心C1旋转的方式连接至分动器箱40；以及齿轮架CA，其以使小齿轮P能够围绕中心齿轮S旋转的方式可旋转地支撑啮合中心齿轮S和齿圈R的多个小齿轮P。因此，中心齿轮S的转速与输入轴
42的转速相同，并且齿轮架CA的转速低于输入轴42的转速。高侧齿轮齿64固定在该中心齿轮S的内周表面上。具有与高侧齿轮齿64相同直径的低侧齿轮齿66固定在齿轮架CA上。高侧齿轮齿64是如下的花键齿：其输出与输入轴42相同的速度的旋转并且涉及建立高速侧档位H。低侧齿轮齿66是如下的花键齿：其输出低于高侧齿轮齿64的速度的旋转并且涉及建立低速侧档位L。高低套筒62以能够相对于后轮侧输出轴44在平行于轴心C1的方向上移动的方式花键接合后轮侧输出轴44。高低套筒62具有：拨叉连接部分62a；以及外周齿62b，其一体地设置成邻近拨叉连接部分62a并且通过在平行于后轮侧输出轴44的轴心C1的方向上移动的高低套筒62来啮合高侧齿轮齿64和低侧齿轮齿66。当外周齿
62b啮合高侧齿轮齿64时，与输入轴42的旋转相同速度的旋转被传递至后轮侧输出轴44，并且当外周齿62b啮合低侧齿轮齿66时，低于输入轴42的旋转速度的旋转被传递至后轮侧输出轴44。高侧齿轮齿64和高低套筒62的功能为高速侧档位离合器，用于建立高速侧档位H，而低侧齿轮齿66和高低套筒62的功能为低速侧档位离合器，用于建立低速侧档位L。当高低套筒62不啮合高侧齿轮齿64或者低侧齿轮齿66时，高低切换机构48处于动力传递中断状态(即，中立状态)。当在高速侧档位H和低速侧档位L之间切换档位时，高低切换机构48通过该动力传递中断状态。
42的转速相同，并且齿轮架CA的转速低于输入轴42的转速。高侧齿轮齿64固定在该中心齿轮S的内周表面上。具有与高侧齿轮齿64相同直径的低侧齿轮齿66固定在齿轮架CA上。高侧齿轮齿64是如下的花键齿：其输出与输入轴42相同的速度的旋转并且涉及建立高速侧档位H。低侧齿轮齿66是如下的花键齿：其输出低于高侧齿轮齿64的速度的旋转并且涉及建立低速侧档位L。高低套筒62以能够相对于后轮侧输出轴44在平行于轴心C1的方向上移动的方式花键接合后轮侧输出轴44。高低套筒62具有：拨叉连接部分62a；以及外周齿62b，其一体地设置成邻近拨叉连接部分62a并且通过在平行于后轮侧输出轴44的轴心C1的方向上移动的高低套筒62来啮合高侧齿轮齿64和低侧齿轮齿66。当外周齿
62b啮合高侧齿轮齿64时，与输入轴42的旋转相同速度的旋转被传递至后轮侧输出轴44，并且当外周齿62b啮合低侧齿轮齿66时，低于输入轴42的旋转速度的旋转被传递至后轮侧输出轴44。高侧齿轮齿64和高低套筒62的功能为高速侧档位离合器，用于建立高速侧档位H，而低侧齿轮齿66和高低套筒62的功能为低速侧档位离合器，用于建立低速侧档位L。当高低套筒62不啮合高侧齿轮齿64或者低侧齿轮齿66时，高低切换机构48处于动力传递中断状态(即，中立状态)。当在高速侧档位H和低速侧档位L之间切换档位时，高低切换机构48通过该动力传递中断状态。
[0028] 差动锁定机构58具有：锁定齿68，其固定在驱动齿轮46的内周表面上；以及锁定套筒70，其具有固定至其外周表面的外周齿70a，外周齿70a与后轮侧输出轴44花键接合，以便能够相对于后轮侧输出轴44在平行于轴心C1的方向上移动，并且当锁定套筒70在平行于轴心C1的方向上移动时外周齿70a啮合锁定齿68。在分动器22中，当差动锁定机构58处于锁定套筒70的外周齿70a啮合锁定齿68的接合状态时，后轮侧输出轴44和驱动齿轮46作为一个单元一起旋转，使得建立中心差动锁定状态。
[0029] 高低套筒62设置在输入轴42的支撑轴承71的驱动齿轮46侧的空间中(更具体来说，设置在行星齿轮组60的驱动齿轮46侧的空间中)。锁定套筒70设置为与高低套筒62分离并且邻近高低套筒62，在高低切换机构48和驱动齿轮46之间的空间中。分动器22设置有在高低套筒62和锁定套筒70之间的第一弹簧72。该第一弹簧72邻接高低套筒62和锁定套筒70，并且推动高低套筒62和锁定套筒70离开彼此。分动器22还设置有在驱动齿轮46和锁定套筒70之间的第二弹簧74。该第二弹簧74邻接后轮侧输出轴44的突出部分44a和锁定套筒70，并且朝向离开锁定齿68的一侧推动锁定套筒70。突出部分44a是后轮侧输出轴44的凸缘部分，其设置成在驱动齿轮46的径向内侧的空间中在锁定齿68侧突出。当沿平行于轴心C1的方向看时，高侧齿轮齿64设置在比低侧齿轮齿66更远离锁定套筒70的位置。在高低套筒62移开锁定套筒70的一侧上(即，在图2和图3的左侧上)，高低套筒62的外周齿62b啮合高侧齿轮齿64，并且在高低套筒62朝向锁定套筒70移动的一侧上(即，在图2和图3的右侧上)，高低套筒62的外周齿62b啮合低侧齿轮齿66。在锁定套筒70朝向驱动齿轮46移动的一侧上(即，在图2和图3的右侧上)，锁定套筒70的外周齿70a啮合锁定齿68。因此，当高低套筒62处于高低套筒62的外周齿62b啮合低侧齿轮齿66的位置时，锁定套筒70的外周齿70a啮合锁定齿68。
[0030] 前轮驱动离合器50是多盘式摩擦离合器，其包括：离合器毂76，其以不能够相对于后轮侧输出轴44旋转的方式连接至后轮侧输出轴44；离合器鼓78，其以不能够相对于驱动齿轮46旋转的方式连接至驱动齿轮46；摩擦接合元件80，其介于离合器毂76和离合器鼓78之间并且选择性地接合和断开离合器毂76和离合器鼓78；以及活塞82，其挤压摩擦接合元件80。前轮驱动离合器50在后轮侧输出轴44的轴心C1方向上、在驱动齿轮46的与高低切换机构48的相反的一侧处，布置成围绕后轮侧输出轴44的轴心C1。摩擦接合元件80被朝向驱动齿轮46侧移动的活塞82挤压。当活塞82朝向非挤压侧(即，图2和图3的右侧)移动时，前轮驱动离合器50置于释放状态并且不邻接摩擦接合元件80，非挤压侧是沿平行于轴心C1方向离开驱动齿轮46的一侧。另一方面，当活塞82朝向挤压侧(即，图2和图3的左侧)移动时，前轮驱动离合器50通过由活塞82的移动量来调节的分动器转矩(转矩容量)被置于打滑状态或者接合状态并且邻接摩擦接合元件80，挤压侧是沿平行于轴心C1的方向靠近驱动齿轮46的一侧。
[0031] 当前轮驱动离合器50处于释放状态并且差动锁定机构58处于锁定套筒70的外周齿70a不啮合锁定齿68的释放状态时，后轮侧输出轴44和驱动齿轮46之间的动力传递路径中断，使得分动器22仅将从变速器20传递来的动力传递至后轮16。当前轮驱动离合器50处于打滑状态或者接合状态时，分动器22将从变速器20传递来的动力分配至前轮14和后轮16。当前轮驱动离合器50处于打滑状态时，在后轮侧输出轴44和驱动齿轮46之间允许差动旋转，使得在分动器22中建立差动状态(中心差动解锁状态)。当前轮驱动离合器50处于接合状态时，后轮侧输出轴44和驱动齿轮46作为单元一起旋转，使得在分动器22中建立中心差动锁定状态。前轮驱动离合器50能够例如通过控制分动器转矩在0：100和50：50之间连续改变前轮14和后轮16之间的转矩分配。
[0032] 作为操作高低切换机构48、前轮驱动离合器50以及差动锁定机构58的装置，分动器22还包括：电动机84；螺旋机构86，其将电动机84的旋转运动转换为直线运动；以及传递机构88，其将螺旋机构86的直线运动传递至高低切换机构48、前轮驱动离合器50以及差动锁定机构58。
[0033] 螺旋机构86与后轮侧输出轴44布置在相同的轴心C1上，并且包括：螺纹轴构件92(旋转运动构件的一个例子)，其经由设置在分动器22中的蜗杆齿轮90间接连接至电动机84；以及螺母构件94(直线运动构件的一个例子)，其连接至螺纹轴构件92以便当螺纹轴构件92旋转时能够沿平行于轴心C1的方向移动。螺旋机构86是滚珠丝杠，其中螺纹轴构件92和螺母构件94经由多个滚珠96操作。蜗杆齿轮90是齿轮对，其设置有一体地形成在电动机84的电动机轴上的蜗杆98以及蜗轮100，蜗轮100围绕轴心C1布置并且一体地形成在螺纹轴构件92上。例如，电动机84是无刷电动机，来自电动机84的旋转的速度降低，并且经由蜗杆齿轮90传递至螺纹轴构件92。螺旋机构86将传递至螺纹轴构件92的电动机84的旋转转换为螺母构件94的直线运动。
[0034] 传递机构88包括：拨叉轴102，其围绕平行于螺纹轴构件92的轴心C1的不同的轴心C3设置并且连接至螺母构件94；以及拨叉104，其固定在拨叉轴102上并且连接至高低套筒62。传递机构88经由拨叉轴102和拨叉104将螺旋机构86的螺母构件94的直线运动力传递至高低切换机构48的高低套筒62。力经由第一弹簧72施加至高低套筒62和锁定套筒70，而锁定套筒70经由第二弹簧74接收来自后轮侧输出轴44的突出部分44a的力。因此，传递机构88经由高低套筒62将螺旋机构86的螺母构件94的直线运动力传递至差动锁定机构58的锁定套筒70。因此，第一弹簧72和第二弹簧74的功能为形成传递机构88的一部分的构件。
[0035] 螺旋机构86布置在前轮驱动离合器50的与驱动齿轮46相反的一侧处。前轮驱动离合器50的活塞82以不能沿平行于轴心C1的方向相对于螺母构件94移动但是能够相对于螺母构件94围绕轴心C1旋转的方式，连接至螺旋机构86的螺母构件94。因此，螺旋机构86的螺母构件94的直线运动力经由活塞82传递至前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80。因此，活塞82是挤压构件的一个例子，其连接至螺母构件94并且挤压在前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80上，并且其功能为形成传递机构88的一部分的构件。以该方式，传递机构88将螺旋机构86的螺母构件94的直线运动力传递至前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80。
[0036] 传递机构88包括将螺母构件94连接至拨叉轴102的连接机构106。连接机构106包括：两个凸缘圆筒形构件108a和108b、圆筒形间隔件110、第三弹簧112、抓取构件114以及连接构件116。两个凸缘圆筒形构件108a和108b围绕轴心C3布置并且能够沿平行于轴心C3的方向在拨叉轴102上滑动。两个凸缘圆筒形构件108a和108b布置成使得设置在凸缘圆筒形构件108a的一个端部上的凸缘面向设置在凸缘圆筒形构件108b的一个端部上的凸缘。间隔件110介于两个凸缘圆筒形构件108a和108b之间。第三弹簧112布置在间隔件110的外周侧上。抓取构件114以能够沿平行于轴心C3的方向滑动的方式抓取两个凸缘圆筒形构件108a和108b。连接构件116将抓取构件114连接至螺母构件94。抓取构件114通过邻接凸缘圆筒形构件108a和108b的凸缘在拨叉轴102上滑动凸缘圆筒形构件108a和108b。当凸缘圆筒形构件108a和108b的凸缘邻接抓取构件114时凸缘之间的长度长于间隔件110的长度。因此，通过第三弹簧112的推动力产生了凸缘邻接抓取构件114的状态。
[0037] 拨叉轴102在外周表面上具有止挡件118a和118b。这些止挡件118a和118b分别阻止凸缘圆筒形构件108a和108b沿平行于轴心C3的方向滑动。以该方式利用止挡件118a和118b阻止凸缘圆筒形构件108a和108b滑动使得传递机构88经由拨叉轴102和拨叉104将螺母构件94的直线运动动力传递至高低切换机构48。
[0038] 当拨叉轴102处于使高低套筒62的外周齿62b啮合低侧齿轮齿66的位置(该位置将称为“低档位位置”)时，锁定套筒70的外周齿70a啮合锁定齿68。当拨叉轴102处于使高低套筒62的外周齿62b啮合高侧齿轮齿64的位置(该位置将称为“高档位位置”)时，通过活塞82挤压前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80。当拨叉轴102在低档位位置时，不通过活塞82挤压前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80。
[0039] 当拨叉轴102在高档位位置时，凸缘圆筒形构件108a和108b的凸缘之间的长度能够在当凸缘处于邻接抓取构件114的状态时的长度和间隔件110的长度之间改变。因此，连接机构106允许螺母构件94在拨叉轴102保持处于高档位位置的同时，沿平行于轴心C1的方向在前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80被活塞82挤压的位置和前轮驱动离合器50的摩擦接合元件80不被活塞82挤压的位置之间移动。
[0040] 分动器22包括档位位置维持机构120，其维持拨叉轴102的高档位位置，并且维持拨叉轴102的低档位位置。档位位置维持机构120包括壳体孔122、锁定球124、锁定弹簧126以及凹陷部分128h和128l。壳体孔122形成在分动器箱40的内周表面，拨叉轴102沿着分动器箱40滑动。锁定球124收纳在壳体孔122中。锁定弹簧126收纳在壳体孔122中并且朝向拨叉轴102侧推动锁定球124。凹陷部分128h和128l形成在拨叉轴102的外周表面上。当拨叉轴102在高档位位置时，凹陷部分128h接收锁定球124的一部分，当拨叉轴102在低档位位置时，凹陷部分128l接收锁定球124的一部分。通过利用档位位置维持机构120维持拨叉轴102的档位位置(高档位位置或者低档位位置)，即使在该档位位置停止从电动机84输出也依然能够维持拨叉轴102的档位位置。
[0041] 分动器22包括检测拨叉轴102的低档位位置的低档位位置检测开关130。例如，低档位位置检测开关130是球式接触开关。当拨叉轴102已经移至低档位位置时，在接触拨叉轴102的位置，低档位位置检测开关130固定在形成于分动器箱40中的通孔132中。当通过低档位位置检测开关130检测到低档位位置时，点亮如下的指示器：指示器用于例如通知驾驶员：中心差动锁定状态建立在低速侧档位L中。
[0042] 现在返回至图1，电子控制单元(ECU)200设置在车辆10中，电子控制单元(ECU)200包括例如在2WD和4WD之间切换的车辆10的控制装置。ECU200包括所谓的微计算机，微计算机包括：例如，CPU、RAM、ROM以及输入/输出界面等。CPU通过根据提前存储在ROM中的程序、同时使用RAM的暂时存储功能来处理信号，从而实施车辆10的各种控制。例如，ECU200实施控制发动机12的输出的输出控制，以及切换车辆10的驱动状态的切换控制等，并且根据需要形成为分成用于发动机控制以及驱动状态控制等的各个段。如图1所示，基于来自设置在车辆10中的各种传感器的检测信号的各种实际值被供给至ECU200。这种实际值的例子包括：发动机速度Ne；电动机旋转角度θm；前轮14L和14R和后轮16L和
16R的车轮速度Nwfl、Nwfr、Nwrl以及Nwrr；加速器操作量θacc；H档请求Hon，其是指示H档选择器开关210已经操作的信号；4WD请求4WDon，其是指示4WD选择器开关212已经操作的信号；以及LOCKon，其是指示差动锁定选择器开关214已经操作的信号；等等。各种传感器的例子包括：发动机速度传感器202；电动机旋转角度传感器204；车轮速度传感器
206；加速器操作量传感器208；H档选择器开关210，其用于响应于驾驶员的操作而选择高速侧档位H；4WD选择器开关212，其用于响应于驾驶员的操作而选择4WD；以及差动锁定选择器开关214，其用于响应于驾驶员的操作而选择中心差动锁定状态；等等。如图1所示，用于发动机12的输出控制的发动机输出控制命令信号Se，用于切换前侧离合器36的状态的操作命令信号Sd，以及用于控制电动机84的旋转量的电动机驱动命令信号Sm等从ECU200分别输出至发动机12的输出控制装置、前侧离合器36的致动器以及电动机84等。
16R的车轮速度Nwfl、Nwfr、Nwrl以及Nwrr；加速器操作量θacc；H档请求Hon，其是指示H档选择器开关210已经操作的信号；4WD请求4WDon，其是指示4WD选择器开关212已经操作的信号；以及LOCKon，其是指示差动锁定选择器开关214已经操作的信号；等等。各种传感器的例子包括：发动机速度传感器202；电动机旋转角度传感器204；车轮速度传感器
206；加速器操作量传感器208；H档选择器开关210，其用于响应于驾驶员的操作而选择高速侧档位H；4WD选择器开关212，其用于响应于驾驶员的操作而选择4WD；以及差动锁定选择器开关214，其用于响应于驾驶员的操作而选择中心差动锁定状态；等等。如图1所示，用于发动机12的输出控制的发动机输出控制命令信号Se，用于切换前侧离合器36的状态的操作命令信号Sd，以及用于控制电动机84的旋转量的电动机驱动命令信号Sm等从ECU200分别输出至发动机12的输出控制装置、前侧离合器36的致动器以及电动机84等。
[0043] 在如上所述构造的车辆10中，通过控制电动机84的旋转量控制螺母构件94的移动量(即，行程)。当拨叉轴102在高档位位置时，前轮驱动离合器50置于释放状态的位置是将车辆10置于2WD行驶状态的位置(称为“H2位置”)，在2WD行驶状态下在高速侧档位H中仅驱动后轮16，其中通过驱动电动机84预定旋转量以使螺母构件94从活塞82邻接摩擦接合元件80的位置朝向非挤压侧移动预定行程量移动来使前轮驱动离合器50置于释放状态。当在该H2位置前侧离合器36置于释放状态时，当以2WD行驶时，旋转既不从发动机12侧也不从前轮14侧传递至形成从驱动齿轮46至前轮差动齿轮单元28的动力传递路径的旋转元件(例如，驱动齿轮46、前轮驱动链条56、从动齿轮54、前轮侧输出轴52、前传动轴24以及前轮差动齿轮单元28)。因此，当以2WD行驶时，阻止这些旋转元件旋转并且防止这些旋转元件拖曳，因此行驶阻力降低。
[0044] 而且，如图2所示，例如，当拨叉轴102在高档位位置时，前轮驱动离合器50置于打滑状态的位置是将车辆10置于4WD行驶状态的位置(称为“H4位置”)，在4WD行驶状态下在高速侧档位H中动力传递至前轮14和后轮16，其中通过控制电动机84的旋转量使螺母构件94从活塞82邻接摩擦接合元件80的位置朝向挤压侧移动来使前轮驱动离合器50置于打滑状态。在该H4位置，通过控制前轮驱动离合器50的分动器转矩，根据需要来调节前轮14和后轮16之间的转矩分配。
[0045] 而且，如图2所示，例如，通过控制电动机84的旋转量以使螺母构件94从H4位置移动远离挤压侧从而使前轮驱动离合器50置于接合状态的位置是：用于将车辆10置于高速侧档位H下中心差动锁定状态中的4WD运行状态的位置(称为“H4L位置”)。
[0046] 而且，当拨叉轴102在低档位位置时，前轮驱动离合器50在释放状态而差动锁定机构58在接合状态，如图4所示，因此该位置是将车辆10置于低速侧档位L下中心差动锁定状态中的4WD行驶状态的位置(称为“L4位置”)。
[0047] 例如当变速器20在中立状态同时车辆10停止时，执行拨叉轴102的在高档位位置和低档位位置之间的切换。因此，在差动锁定机构58中，如果锁定套筒70的外周齿70a的相位与锁定齿68的相位不匹配，接合和释放之间的移动可能不是平滑的。为了应对这类问题，高低套筒62与锁定套筒70分离设置，因此当拨叉轴102在高档位位置和低档位位置之间切换时即使锁定套筒70不能够移动，高低套筒62也能够移动。因此，当拨叉轴102在高档位位置和低档位位置之间切换时，高低套筒62在使高低切换机构48置于中立状态的位置处不会停止移动，因此能够确保动力至少传递至后轮16侧。
[0048] 如上所述，根据该示例实施例，分动器22设置有电动机84、螺旋机构86以及传递机构88，因此高推力能够通过螺旋机构86的高推进功能施加至前轮驱动离合器50。而且，能够通过螺旋机构86获得操作高低切换机构48所需的行程。因此，高低切换机构48的切换操作和前轮驱动离合器50的转矩调节(即，传递至驱动齿轮46(换句话说，前轮14)的分动器转矩的调节)能够通过一个电动机84、螺旋机构86以及传递机构88而成为可能。也即，通过使用螺旋机构86作为转换机构以将电动机84的旋转运动转换为直线运动，能够利用相同系统执行高低切换机构48的切换操作和前轮驱动离合器50的转矩调节。结果，能够降低分动器22的零件数量、重量、成本和尺寸。
[0049] 而且，根据该示例实施例，传递机构88将螺旋机构86的直线运动力传递至差动锁定机构58，因此能够使用螺旋机构86利用相同系统使差动锁定机构58的切换操作(即，动力向驱动齿轮46的传递以及中断)。
[0050] 此外，根据该示例实施例，锁定套筒70设置为与高低套筒62分离并且邻近高低套筒62，在高低切换机构48和驱动齿轮46之间的空间中，并且传递机构88具有第一弹簧72和第二弹簧74，因此不管锁定套筒70是否能够移动，高低套筒62都能够移动。而且，即使高低套筒62和锁定套筒70分离地设置，如果高低套筒62朝向离开锁定套筒70的一侧移动，锁定套筒70也能够朝向离开锁定齿68的一侧移动。
[0051] 而且，根据该示例实施例中，传递机构88具有连接机构106，因此在高低套筒62啮合高侧齿轮齿64并因此能够将相对高速旋转传递至后轮侧输出轴44(即，后轮16)的车辆状态下，已经经由前轮驱动离合器50调节的转矩能够传递至驱动齿轮46(即，前轮14)。而且，在该车辆状态下，锁定套筒70当然不啮合锁定齿68，并且前轮驱动离合器50不会被活塞82挤压，因此动力能够仅传递至后轮16。另一方面，在高低套筒62啮合低侧齿轮齿66并且因此能够将相对低速旋转传递至后轮侧输出轴44的车辆状态下，锁定套筒70啮合锁定齿68，并且后轮侧输出轴44和驱动齿轮46通过差动锁定机构58而置于直接联接状态(直接驱动状态)。
[0052] 而且，根据该示例实施例，螺旋机构86是滚珠丝杠，因此高推力能够通过滚珠丝杠的高推进功能施加至前轮驱动离合器50。而且，能够通过滚珠丝杠获得操作高低切换机构48所需的行程。此外，将旋转运动转换为直线运动的机械效率高于当使用滑动螺旋件作为转换机构以将电动机84的旋转运动转换为直线运动时的机械效率。
[0053] 在此之前，已经参考附图详细描述了本发明的示例实施例，但本发明还可以以其他形式应用。
[0054] 例如，在上述示范实施例中，给定滚珠丝杠作为螺旋机构86的例子，但是螺旋机构86并不限于此。例如，只要螺旋机构86是将电动机84的旋转运动转换为直线运动的转换机构即可，螺旋机构86还可以是例如简单螺栓的轴与螺母结合的机构。更具体来说，螺旋机构86可以是滑动螺旋件或类似物。当螺旋机构86是滑动螺旋件时，将旋转运动转换为直线运动时的机械效率低于利用滚珠丝杠时的机械效率，但是能够获得特定效果，诸如高推力能够施加至前轮驱动离合器50，能够获得操作高低切换机构48所需的行程。
[0055] 而且，在上述示范实施例中，螺旋机构86经由蜗杆齿轮90间接连接至电动机84，但是螺旋机构86并不限于此。例如，螺旋机构86的螺纹轴构件92和电动机84可以不使用蜗杆齿轮90而直接连接。更具体来说，螺纹轴构件92和电动机84可以直接连接使得设置在电动机84的电动机轴上的小齿轮啮合形成在螺纹轴构件92上的齿轮齿。
[0056] 此外，在上述示范实施例中，给定FR四轮驱动车辆作为应用分动器22的车辆10的例子，但是应用分动器22的车辆10并不限于此。例如，应用分动器22的车辆10还可以是前置发动机前轮驱动(FF)四轮驱动车辆。而且，前轮驱动离合器50被描述为多盘式离合器，但当前轮驱动离合器是单盘式离合器时本发明也可以应用。此外，分动器22不是必须设置有档位位置维持机构120和低档位位置检测开关130。
[0057] 此外，在上述示范实施例中，内燃机(诸如汽油发动机或者柴油发动机)例如可以用作给定作为驱动力源的例子的发动机12。而且，例如，另一原动机(诸如电动机)可以单独使用或者与发动机12组合，作为驱动力源。此外，变速器20是多种自动变速器中的任何一种，诸如行星齿轮式分级变速器、无级分动器(CVT)、或者同步啮合双轴平行轴式自动变速器(包括公知的DCT)、或者公知的手动变速器。而且，前侧离合器36描述为电磁牙嵌式离合器，但是前侧离合器36并不限于此。例如，前侧离合器36还可以是如下的摩擦离合器或者牙嵌式离合器类型：设置有沿轴向方向移动套筒的换挡拨叉，其中换挡拨叉由电控制或者液压控制的致动器或类似物来驱动。
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