四轮驱动车辆
阅读：905发布：2020-05-11
专利汇可以提供四轮驱动车辆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且四轮驱动 车辆包括：一对主 驱动轮 ，驱动 力 源的动力通常被传递到主驱动轮；一对从动轮，根据行驶状态，驱动力源的动力被传递到从动轮；动力传递轴，其将驱动力源的动力传递到从动轮；差速 齿轮 ，其被连接到从动轮的车轴；齿圈，其设置在动力传递轴和差速齿轮之间；切换机构，其在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换，在四轮驱动状态中，动力从驱动力源被传递到动力传递轴，而在两轮驱动状态中，动力从驱动力源到动力传递轴的传递被中断；和双向 离合器 ，其设置在齿圈和差速齿轮之间，双向离合器在传递状态和中断状态之间切换，在传递状态中，动力在动力传递轴和从动轮之间传递，而在中断状态中，动力在动力传递轴和从动轮之间的传递被中断。，下面是四轮驱动车辆专利的具体信息内容。
1.一种四轮驱动车辆，其特征在于包括：
一对主驱动轮（9L、9R），驱动力源的动力被传递到所述主驱动轮；
一对从动轮（10L、10R），根据所述四轮驱动车辆的行驶状态，所述驱动力源的动力被传递到所述从动轮；
动力传递轴（5），所述动力传递轴将所述驱动力源的动力传递到所述从动轮（10L、
10R）；
差速齿轮（7），所述差速齿轮被连接到所述从动轮（10L、10R）的车轴；
齿圈，所述齿圈设置在所述动力传递轴（5）和所述差速齿轮（7）之间；
切换机构（43），所述切换机构在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换，在所述四轮驱动状态中，动力从所述驱动力源被传递到所述动力传递轴（5），而在所述两轮驱动状态中，动力从所述驱动力源到所述动力传递轴（5）的传递被中断；以及
双向离合器（12），所述双向离合器设置在所述齿圈和所述差速齿轮（7）之间，所述双向离合器（12）在传递状态和中断状态之间切换，在所述传递状态中，动力在所述动力传递轴（5）和所述从动轮（10L、10R）之间传递，而在所述中断状态中，动力在所述动力传递轴（5）和所述从动轮（10L、10R）之间的传递被中断。
2.根据权利要求1所述的四轮驱动车辆，其中：
所述主驱动轮（9L、9R）是后轮；
所述从动轮（10L、10R）是前轮；并且
与所述齿圈啮合的所述动力传递轴（5）的齿轮的齿数比小于设置在所述动力传递轴（5）的后轮侧端部上的齿轮的齿数比。
四轮驱动车辆
技术领域
[0001] 本发明涉及一种能够根据车辆的行驶状态在两轮驱动和四轮驱动之间切换的四轮驱动车辆。
背景技术
[0002] 日本专利申请公报No.2011-255846（JP2011-255846A）描述了一种这样的四轮驱动车辆，该四轮驱动车辆通过使设置在传动轴的输入侧上的接合中的离合器分离并且释放设置在传动轴的输出侧上的扭矩联接器的连接而使传动轴停止旋转，以便减小当在两轮驱动中时由于传动轴的旋转引起的驱动损失。
发明内容
[0004] 关于在JP2011-255846A中描述的四轮驱动车辆，扭矩联接器具有多个盘形离合器或者电磁离合器和凸轮机构等，从而整个设备最终成为复杂的结构。
[0005] 用于允许/中断动力传递（即，连接/断开动力）的两种已知的设备是所谓的双向离合器和所谓的单向离合器。通过替代扭矩联接器地使用这些离合器，整个设备能够是更加紧凑的，并且使用机械离合器还消除了对于复杂的控制的需要。
[0006] 然而，当双向离合器替代扭矩联接器设置在驱动轴上时，例如，由于在驱动轴和后差速器之间的转速差，双向离合器暂时地将会转变到动力传递中断状态中。此时，因为不再存在任何负载，所以后差速器的在双向离合器侧上的旋转元件将关于车轮反向旋转。结果，双向离合器将最终转变回动力传递允许状态中，从而在后轮和传动轴之间的动力传递可能是不能够被中断的。
[0007] 因此，本发明提供一种四轮驱动车辆，该四轮驱动车辆即使当在两轮驱动中时中断动力传递的结构是简单并且紧凑的时、也能够适当地中断动力传递。
[0008] 本发明的一方面涉及一种四轮驱动车辆，该四轮驱动车辆包括一对主驱动轮、一对从动轮、动力传递轴、差速齿轮、齿圈、切换机构和双向离合器。该一对主驱动轮是驱动力源的动力所传递到的轮子。该一对从动轮是根据四轮驱动车辆的行驶状态、驱动力源的动力所传递到的轮子。动力传递轴将驱动力源的动力传递到从动轮。差速齿轮被连接到从动轮的车轴。齿圈设置在动力传递轴和差速齿轮之间。切换机构在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换。在四轮驱动状态中，动力从驱动力源被传递到动力传递轴。在两轮驱动状态中，动力从驱动力源到动力传递轴的传递被中断。双向离合器设置在齿圈和差速齿轮之间。双向离合器在传递状态和中断状态之间切换。在传递状态中，动力在动力传递轴和从动轮之间传递。在中断状态中，动力在动力传递轴和从动轮之间的传递被中断。
[0009] 根据该结构，在根据本发明的该方面的四轮驱动车辆中，连接/断开机构由双向离合器形成，从而当在两轮驱动中时用于中断动力传递的结构能够是简单和紧凑的。
[0010] 而且，在根据本发明的上述方面的四轮驱动车辆中，连接/断开机构设置在齿圈和从动轮侧上的差速齿轮之间，从而与双向离合器设置在车轴上时相比，在动力传递被中断时，动力传递能够被更加适当地中断而没有将反向旋转从差速齿轮输入到双向离合器。
[0011] 在上述四轮驱动车辆中，主驱动轮可以是后轮，并且从动轮可以是前轮。而且，与齿圈啮合的动力传递轴的齿轮的齿数比可以小于设置在动力传递轴的后轮侧端部上的齿轮的齿数比。
[0013] 将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
[0014] 图1是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的四轮驱动车辆的框图；
[0015] 图2是根据本发明的示例性实施例的双向离合器的局部截面视图；
[0016] 图3是示意根据本发明的示例性实施例的双向离合器的操作的视图，其中图3A是示出中断状态的视图、图3B是示出向前驱动状态的视图，而图3C是示出反向驱动状态的视图；
[0017] 图4是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的双向离合器与后驱动齿轮和差速器箱的连接结构的视图；
[0018] 图5是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的四轮驱动车辆的变型实例的框图；
[0019] 图6是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的四轮驱动车辆的另一个变型实例的框图；并且
具体实施方式
[0021] 在下文中，将参考附图描述根据本发明的实例实施例的四轮驱动车辆。
[0022] 如在图1中所示，四轮驱动车辆1是基于前发动机前驱动型车辆的四轮驱动车辆，并且能够根据行驶状态、在前轮两轮驱动和四轮驱动之间切换。四轮驱动车辆1包括用作驱动力源的发动机2、变速驱动桥3、传输机构4、传动轴5、后驱动齿轮6、后差速齿轮7、一对即左和右前轮9L和9R、一对即左和右后轮10L和10R，和双向离合器12。
[0024] 变速驱动桥3包括具有差速器箱31a的前差速器31，和未示出的传动机构。前差速器31经由未示出的传动机构连接到发动机2，并且还连接到前轮9L和9R与传输机构4。
[0025] 变速驱动桥3根据四轮驱动车辆1的行驶状态、基于速度比改变由发动机2产生的旋转速度和动力（在下文中被称作“扭矩”）。已经由变速驱动桥3改变的发动机2的旋转速度和扭矩然后经由前差速器31传递到前轮9L和9R与传输机构4。
[0026] 前轮9L和9R被连接到前差速器31并且形成发动机2的扭矩通常被传递到的主驱动轮。前轮9L和9R被从发动机2经由前差速器31传递的扭矩驱动。
[0027] 传输机构4包括：输出部件41，该输出部件以能够与差速器箱31a一起地旋转的方式连接到该差速器箱31a；传输齿圈42，该传输齿圈连接到输出部件41；和切换装置43，该切换装置43切换输出部件41与传输齿圈42的连接状态。
[0028] 传输齿圈42与传动轴5的准双曲面齿轮5a啮合。输出部件41经由前差速器31连接到发动机2。
[0029] 切换装置43是被构造成能够在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换的两轮驱动/四轮驱动切换机构，在该四轮驱动状态中，扭矩从发动机2被传递到传动轴5，而在该两轮驱动状态中，该扭矩传递被中断。
[0030] 控制离合器诸如湿式多片式离合器例如可以被用作切换装置43。在该示例性实施例中，能够通过电子控制改变在输出部件41和传输齿圈42之间传递的扭矩的所谓的电子控制联接装置被用作切换装置43。
[0031] 通过响应于来自ECU100的命令信号驱动致动器，切换装置43切换输出部件41和传输齿圈42的连接状态，从而在四轮驱动状态和两轮驱动状态之间切换。在该示例性实施例中的切换装置43能够被视为本发明的切换机构的实例。
[0032] 以该方式构造的传输机构4以直角改变从变速驱动桥3输出的扭矩，并且将该扭矩传递到传动轴5。
[0033] 传动轴5被构造成将发动机2的扭矩传递到后轮10L和10R的动力传递轴。传动轴5包括固定到前端部分的准双曲面齿轮5a和固定到后端部分的驱动小齿轮5b。驱动小齿轮5b与后驱动齿轮6啮合。
[0034] 后轮10L和10R是从动轮，该从动轮被连接到后驱动齿轮6，并且根据四轮驱动车辆1的行驶状态发动机2的扭矩被传递到该从动轮。从传输机构4传递到传动轴5的扭矩经由后驱动齿轮6和后差速齿轮7被传递到后轮10L和10R。
[0035] 后驱动齿轮6由齿圈形成并且设置在传动轴5和后差速齿轮7之间。后驱动齿轮6与驱动小齿轮5b啮合。
[0036] 后差速齿轮7连接到后轮10L和10R的驱动轴8L和8R。而且，后差速齿轮7经由双向离合器12连接到后驱动齿轮6。在该示例性实施例中的后差速齿轮7能够被视为本发明的差速齿轮的实例，并且驱动轴8L和8R能够被视为本发明的车轴的一个实例。
[0037] 双向离合器12设置在后驱动齿轮6和后差速齿轮7之间。双向离合器12被构造成能够在传递状态和中断状态之间切换，在该传递状态中，扭矩在传动轴5与后轮10L和10R之间传递，在该中断状态中，扭矩传递被中断。在该示例性实施例中的双向离合器12能够被视为本发明的连接/中断机构的实例。将在以后详细描述该双向离合器12。
[0038] ECU100包括CPU（中央处理单元）、存储固定数据的ROM（只读存储器）、暂时存储数据的RAM（随机访问存储器）、由可再写非易失存储器形成的EEPROM（注册商标：电可擦写和可编程只读存储器）和输入/输出接口电路（I/F）。该ECU100全面地控制四轮驱动车辆1。
[0040] 例如，当基于来自各种传感器的检测结果确定需要四轮驱动行驶时，诸如当在笔直地行进时要求加速时或者当起步时，ECU100驱动致动器从而将切换装置43置于四轮驱动状态中。
[0041] 在另一方面，当基于各种传感器的检测结果确定不需要四轮驱动行驶时，诸如当行驶通过城市区域等时以稳态速度行进时，或者当以相对小的加速度起步时（即，当以缓慢的加速度起步时），ECU100停止驱动致动器从而将切换装置43置于两轮驱动状态中。
[0043] 接着，将参考图2和图3描述双向离合器12的详细结构和操作。
[0044] 如在图2中所示，双向离合器12是简单的机械双向离合器，该双向离合器被构造成能够在怠速旋转或者沿着向前和反向方向这两个方向驱动之间切换，并且能够选择三个状态，即，中断状态、向前驱动状态和反向驱动状态中的任何一个状态。该双向离合器12具有大扭矩容量，尺寸紧凑，并且还不要求专门的控制。
[0046] 内圈13被连接到后驱动齿轮6（见图1），并且多个凸轮表面13a形成在内圈13的外周边表面上。外圈14沿径向布置在内圈13外部，并且被连接到后差速齿轮7的差速器箱7a（见图1）。多个辊子15沿着周向方向设置在内圈13和外圈14之间。
[0047] 保持器16沿着周向方向以等距的间隔保持该多个辊子15。更具体地，保持器16利用设置在保持器凹座16a中的板簧16b将每个辊子15保持在保持器凹座16a中。
[0048] 切换板17在一端处固定到设置在车辆主体上的静止部件1a。而且，切换板17被未示出的波形弹簧朝着保持器16推动。因此，切换板17沿着与内圈13的旋转方向相反的方向向保持器16施加阻力。容纳后差速齿轮7等的差速器载体是静止部件1a的一个实例。
[0049] 如在图3A中所示，关于双向离合器12，当旋转不被施加到内圈13时，每个辊子15被板簧16b保持在对应的凸轮表面13a的沿着周向方向的中心。
[0050] 此时，因为辊子15的直径小于在凸轮表面13a的沿着周向方向的中心和外圈14的内周边表面之间的间隔，所以辊子15并不接触外圈14。因此，双向离合器12被置于内圈13和外圈14独立地旋转（怠速地旋转）的中断状态中，从而扭矩不在内圈13和外圈14之间传递。
[0051] 同时，如在图3B中所示，关于双向离合器12，当旋转被施加到内圈13时，在内圈13和保持器16之间出现相位差，从而辊子15移动到由凸轮表面13a的周向端部部分和外圈14的内周边表面两者形成的楔形体之一中。
[0052] 此时，如果内圈13的旋转速度Ni比外圈14的旋转速度No快（即，Ni＞No），则辊子15将嵌入（即，楔入）楔形体中，因此使得扭矩能够在内圈13和外圈14之间传递。当四轮驱动车辆1反向行驶时，辊子15沿着相反方向移动并且楔入另一个楔形体中，如在图3C中所示，因此类似地使得扭矩能够在内圈13和外圈14之间传递。
[0053] 而且，关于双向离合器12，当在图3B和3C所示状态中，即，在传递状态中内圈13的旋转速度Ni低于外圈14的旋转速度No（即，Ni＜No）时，辊子15从楔形体离开并且进入图3A所示状态中，使得内圈13和外圈14独立地旋转（怠速地旋转），即，双向离合器12被置于中断状态中。
[0054] 接着，将参考图4描述双向离合器12和后驱动齿轮6与差速器箱7a的连接结构。
[0055] 如在图4中所示，关于双向离合器12，外圈14（见图2）经由连接部件7b一体地固定到差速器箱7a。而且，内圈13（见图2）经由连接部件6a和6b一体地固定到后驱动齿轮6。连接部件6a和连接部件6b在凸缘部分处连接到一起。而且，连接部件6a和6b被在后驱动齿轮6的两侧上（即，夹持后驱动齿轮6）的一对轴承支撑。因此，即使利用双向离合器12设置在后驱动齿轮6和后差速齿轮7之间的结构，后驱动齿轮6也能够被稳定地支撑。连接部件6a和连接部件6b是分离体，但是它们还可以被形成为一体。
[0056] 以该方式，关于根据该示例性实施例的双向离合器12，外圈14（见图2）被固定到差速器箱7a，而内圈13（见图2）被固定到后驱动齿轮6，从而外圈14与差速器箱7a一起旋转，并且内圈13与后驱动齿轮6一起旋转。
[0057] 接着，将描述根据该示例性实施例的双向离合器12的操作。
[0058] 首先，当四轮驱动车辆1处于四轮驱动状态中时，由于传动轴5的旋转，内圈13的旋转速度比外圈14的旋转速度快（即，Ni＞No）。因此，如在图3B中所示，双向离合器12被置于辊子15嵌入（即，楔入）在楔形体中的传递状态中，并且扭矩从内圈13被传递到外圈14。即，传动轴5的旋转被传递到后轮10L和10R并且四轮驱动状态得以维持。差速齿轮传动比和在驱动小齿轮5b和后驱动齿轮6之间的齿数比等被设为适当的最大值，使得在四轮驱动状态中后驱动齿轮6的旋转速度将比差速器箱7a的旋转速度快。结果，Ni大于No（即，Ni＞No）的状态在四轮驱动状态中得以维持。
[0059] 继续地，当切换装置43使得输出部件41和传输齿圈42的连接状态是脱离状态从而两轮驱动状态得以建立时，在输出部件41和传输齿圈42之间的动力传递被中断，从而在此之前一直旋转的传动轴5的旋转速度降低。
[0060] 结果，随着传动轴5的旋转速度降低，内圈13的旋转速度变得低于外圈14的旋转速度（即，Ni＜No）。因此，双向离合器12转变到辊子15从楔形体离开的中断状态。即，传动轴5从后轮10L和10R被断开。因此，因为传动轴5完全从后轮10L和10R与发动机2侧两者断开，所以传动轴5停止旋转。
[0061] 以该方式，在该示例性实施例中，只是通过将切换装置43切换到中断状态，双向离合器12的操作就能够使得在两轮驱动状态中传动轴5的旋转停止。当在两轮驱动中时停止传动轴5的旋转能够提高燃料效率。
[0062] 如上所述，在根据该示例性实施例的四轮驱动车辆1中，能够根据在内圈13和外圈14之间的旋转速度差在中断状态和传递状态之间自动地切换的双向离合器12被用作当在两轮驱动中时用于使旋转元件诸如传动轴5停止的装置，从而当在两轮驱动中时用于中断动力传递的结构能够是简单和紧凑的。
[0063] 而且，关于根据该示例性实施例的四轮驱动车辆1，双向离合器12设置在后驱动齿轮6和后差速齿轮7之间，从而与当双向离合器12设置在驱动轴上时相比较，在动力传递被中断时动力传递能够被更适当地中断而没有将反向旋转从后差速齿轮7输入到双向离合器12。
[0064] 而且，四轮驱动车辆1不是与滑移相关联的传统的控制离合器设置在驱动轴上的结构，从而诸如根据当控制离合器设置在驱动轴上时发生的后差速齿轮的扭矩偏置比率（TBR）的前后扭矩分配量的变化的问题将不发生。
[0065] 在该示例性实施例中，描述了双向离合器12被用作本发明的连接/断开机构的实例，但是本发明不限于此。例如，制轮杆型或者凸轮型单向离合器等还可以被用作连接/断开机构的一部分。
[0066] 而且，在该示例性实施例中，简单的机械双向离合器被用作双向离合器12，但是本发明不限于此。例如，还可以使用机械滚柱离合器已经与电磁体组合的双向离合器。在该情形中，能够通过利用ECU100控制电磁体的开和关而控制在驱动状态和怠速旋转状态之间的切换。
[0067] 而且，在该示例性实施例中，描述了本发明被应用于使用由电子控制联接装置形成的切换装置43作为两轮驱动/四轮驱动切换机构的四轮驱动车辆1的实例，但是本发明不限于此。例如，如在图5中所示，本发明还可以被应用于包括由同步器机构形成的切换装置53作为两轮驱动/四轮驱动切换机构的四轮驱动车辆50。
[0068] 在该情形中，利用套筒进行两轮驱动状态和四轮驱动状态之间的切换，该套筒响应于来自ECU100的命令信号通过致动器的驱动移动。而且，在该四轮驱动车辆50中，控制离合器54设置在传动轴5上。能够通过响应于来自ECU100的命令信号驱动电磁致动器55来调节分配到后轮10L和10R的扭矩量的电子控制联接装置可以被用作控制离合器54。
[0069] 当在传输机构4中不存在用于安装控制离合器的空间时，四轮驱动车辆50的这种结构是有用的。
[0070] 而且，在该示例性实施例中，描述了本发明被应用于前发动机前驱动型四轮驱动车辆1的实例，但是本发明不限于此。例如，本发明还可以被应用于诸如图6所示前发动机后驱动型四轮驱动车辆60。
[0071] 如在图6中所示，关于四轮驱动车辆60，传动轴5的旋转经由传动机构61被传递到前传动轴62。传递到前传动轴62的旋转从准双曲面齿轮62a经由前驱动齿轮（齿圈）63、前差速齿轮64和驱动轴11L和11R被传递到前轮9L和9R。而且，控制离合器65在传动机构61上被设置成两轮驱动/四轮驱动切换机构。能够通过响应于来自ECU100的命令信号驱动电磁致动器66来调节分配到前轮9L和9R的扭矩量分的电子控制联接装置可以被用作控制离合器65。在四轮驱动车辆60中，前轮9L和9R形成从动轮而后轮10L和10R形成主驱动轮。
[0072] 而且，在图6所示四轮驱动车辆60中，双向离合器12设置在前驱动齿轮63和前差速齿轮64之间。连接结构和双向离合器12等的结构与它们在示例性实施例中的相同，从而将省略其说明。
[0073] 而且，关于四轮驱动车辆60，由于与当在四轮驱动状态中转动时具有较小转动半径的后轮10L和10R侧相结合地驱动的前传动轴62的操作，可以存在前差速齿轮64侧的旋转比在前驱动齿轮63侧上的旋转更快的时间。在该情形中，存在出现由于双向离合器12的操作扭矩不能够从前驱动齿轮63被传递到前差速齿轮64的问题的可能性。因此，关于四轮驱动车辆60，为了消除该问题，使得准双曲面齿轮62a的齿数比小于驱动小齿轮5b的齿数比。结果，前驱动齿轮63的旋转变得更快，并且扭矩能够被传递到前差速齿轮64。
[0074] 而且，在上述示例性实施例和变型实例中，描述了电子控制联接作为控制离合器被采用的实例，但是只要控制离合器能够由ECU电子地控制，控制离合器便可以具有各种结构中的任何一种结构。例如，控制离合器可以使用致动器诸如电动机施加挤压扭矩，或者控制离合器可以通过电磁或者液压施加挤压扭矩。
[0075] 而且，在该示例性实施例中，双向离合器12与后驱动齿轮6和差速器箱7a被图4所示结构连接，但是本发明不限于此。例如，还可以采用诸如图7所示连接结构。
[0076] 即，如在图7中所示，差速器箱7a沿着驱动轴8L和8R的轴向方向被设置成在后轮10L侧上以预定距离从靠近后驱动齿轮6的区域分离。而且，正如在示例性实施例中那样，外圈14（见图2）经由连接部件7b被一体地固定到差速器箱7a。而且，内圈13（见图2）经由连接部件6a被一体地固定到后驱动齿轮6。连接部件6a不同于示例性实施例的之处在于，连接部件6a是由单一部件形成的。显然，如在示例性实施例中那样，连接部件6a还可以由多个部件形成。
[0077] 如上所述，根据本发明的四轮驱动车辆作为如下的四轮驱动车辆是有用的，该四轮驱动车辆即使当在两轮驱动中时用于中断动力传递的结构是简单和紧凑的时、也能够适当地中断动力传递，并且能够根据车辆的行驶状态、在两轮驱动和四轮驱动之间切换。
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