專利名稱：組合制動器離合器單元,帶偏航制動器的單元及操作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及組合制動器和離合器單元，帶偏航制動器的組合制動器和離合器單元 及其操作方法。
背景技術：
為了使車輪減速，當前使用盤式制動器和鼓式制動器。過去，盤式制動器被用于前 輪而鼓式制動器被用于后輪，但是現(xiàn)在盤式制動器更普遍地被使用。致動器可以被認為是 一種特定類型的離合器用于將移動部件與非移動部件接合或脫離接合。通常，用于使變速 箱，傳動系和車輪與車輛的發(fā)動機接合或脫離接合，在發(fā)動機和變速箱之間，啟動離合器被 設置用于手動變速器且扭矩轉換器被設置用于自動變速器。離合器是啟動車輛和在不同檔 位之間切換所必須的。不同檔位對于內(nèi)燃機而言尤其是必要的，內(nèi)燃機僅可以有效工作在 一定回轉速度范圍，其高于輪子的回轉速度。除了提供速度降低，變速箱還增加發(fā)動機的扭 矩。還存在沒有啟動離合器的車輛，例如具有無級變速器或具有電馬達的車輛，其提供較大 的彈性。然而，當前應用并不應用到雙離合器變速器。除了變速箱，還有其它齒輪通常用于傳輸發(fā)動機扭矩到輪子，譬如錐齒輪、差動或 其他行星齒輪組。計算機技術的使用允許純機械部件被機電一體化部件所替代并增加額外 的安全功能，譬如ABS，ESP，主動轉向等等。特別地，車輛操作和安全可以通過分析車輛動力學并根據(jù)車輛動力學改進輪子的 扭矩分布而得到增強。由此，過度轉向和轉向不足情況可以被避免或至少最小化。相應產(chǎn)品 已經(jīng)被引入到市場，其名稱為“主動偏航(active yaw)”或“扭矩引導(torque vectoring)" 系統(tǒng)。在四輪驅動中，其可以通過使用可控離合器改進在前輪和后輪之間的扭矩分配而降 低不期望的偏航。例如，合器，可控粘滯聯(lián)接和電磁多盤離合器已經(jīng)被用于該目 的。在前輪或后輪驅動車輛中，必須提供主動橫向扭矩分布裝置來實現(xiàn)主動偏航控 制，例如通過受控首要驅動(controlled overriding drives) 0受控首要驅動的一個實例 (其已經(jīng)在履帶式車輛中廣泛使用)是Cietrac (Cleveland tractor)系統(tǒng)，其使用圓柱齒 輪式差速器，其嵌套在錐齒輪差速器中，并且其中外部差速器的輸出軸被連接到偏航制動 器。另一個改進使用兩級不完全行星齒輪，其中第一級的太陽齒輪被連接到差速器殼體且 第二級的太陽齒輪被連接到輪軸以提供替代的扭矩路徑。行星齒輪的行星架被連接到偏航 制動器。此外，存在其他相似但是不對稱的方案其僅在一側上具有多級行星齒輪。又一改進在差速器的一側使用圓柱齒輪。圓柱齒輪的第一齒輪被差速器的差速器 殼體的旋轉所驅動。與第一齒輪在相同的軸上的具有不同尺寸的齒輪驅動包圍輪軸的中空 軸。中空軸的旋轉可以經(jīng)由可控離合器被連接到輪軸，該可控離合器具有固定到輪軸的殼 體且可以以可變的程度接合。還已知通過在左側和右側從動輪(driven wheel)處設置可控離合器而實現(xiàn)橫向 扭矩分布。該方案使得可以完全避免使用標準差速器，且還能夠仿效差速鎖。
此外，已知通過使用車輛制動器的受控促動或通過在從動輪處設置額外的制動器 (譬如電磁制動器，其還可以用于能量回收)而實現(xiàn)主動偏航控制。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的一個目的是提供一種在改進的傳動系中使用的組合制動器和離合器單 元(combined brake and clutch unit)，且本申請的另一目的是提供一種在改進的主動偏 航控制中使用的組合制動器和離合器單元。更特別地，本申請公開了一種用于道路車輛的傳動系的組合制動器和離合器單 元。制動環(huán)設置在離合器的殼體處。例如，制動環(huán)形成為離合器殼體的一部分，或它是連接 到離合器殼體的獨立部分。制動器促動器，譬如鉗或鼓式制動器，施加制動力到制動環(huán)上。 離合器的殼體連接到車輛的輪軸而離合器表面被連接到車輛的軸。離合器表面例如被設置 為板狀或環(huán)狀或一疊互連的板或環(huán)。在另一實施例中，組合制動器和離合器單元包括不完全行星齒輪組(incomplete planetary gearset)0在又一實施例中，組合制動器和離合器單元包括完全行星齒輪組，且離合器表面 形成為離合器環(huán)，其設置在完全行星齒輪組的環(huán)形齒輪處。在又一實施例中，組合制動器和離合器單元包括完全行星齒輪組，且偏航制動器 的制動環(huán)被設置在完全行星齒輪組的環(huán)形齒輪處。本發(fā)明還公開了一種兩個或多個組合制動器和離合器單元的配置。在該配置中， 該配置的組合制動器和離合器單元的離合器的離合器促動器連接到電子控制單元。該連接 還可以是間接的，對于通過液壓管線連接到離合器的液壓促動器而言，該促動器連接到電 子控制單元。此外，制動器和離合器單元的配置被公開，其中該配置的偏航制動器的制動驅 動器被連接到電子控制單元。此外，一種道路車輛的多盤離合器(multiplate clutch)被公開，多盤離合器被特 別增強以被用作軸間差速器和用作用于該道路車輛后輪的啟動離合器。例如，多盤離合器 的離合器盤由耐用陶瓷材料制成。優(yōu)選地，公開的多盤離合器是四輪驅動車輛的傳動系的 一部分。為了允許在前輪和后輪之間的可變傳動比，有利的是將多盤離合器形成為扭矩敏 感的離合器。特別有利的是將根據(jù)本申請的在四輪驅動車輛的前輪處的制動器和離合器單 元與多盤離合器一起使用。由此，可以省略四輪驅動的啟動離合器。本申請還公開了一種用于操作根據(jù)本申請的道路車輛的至少兩個組合制動器和 離合器單元的配置的方法。該方法包括步驟測量在道路車輛的兩個輪子的每一個處的扭 矩；使用電子控制單元計算組合制動器和離合器單元的離合器的接合程度，使得在輪子處 的扭矩基本相等；以及根據(jù)計算的接合程度，應用組合制動器和離合器單元的離合器促動 器。該計算從力參考值獲得接合程度的參考值。接合程度可以例如通過使用查找表、物理 模型和/或來自傳感器的輸入值，根據(jù)力參考值獲得。本申請還公開了一種用于操作具有偏航制動器的至少兩個組合制動器和離合器 單元的配置的方法。其中，道路車輛的運動根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)獲得，且對每一個偏航制動器， 計算偏航制動器的接合的參考值。根據(jù)接合的參考值，偏航制動器的制動促動器被促動。


圖1示出了在前部設置有兩個組合制動器和離合器單元的車輛；圖2示出了第一組合的制動器和離合器單元；圖3示出了具有不完全行星齒輪組的第二組合制動器和離合器單元；圖4示出了具有不完全行星齒輪組的第三組合制動器和離合器單元；圖5示出了具有行星齒輪組和偏航制動器的第四組合制動器和離合器單元；圖6示出了在前部具有組合制動器和離合器單元的四輪驅動車輛；圖7示出了在前部具有組合制動器和離合器單元且在后部具有帶行星齒輪組的 組合制動器和離合器單元的四輪驅動車輛；圖8示出了在前部和后部具有組合制動器和離合器單元的四輪驅動車輛；圖9示出了在前部和后部具有組合制動器和離合器單元且在前部具有托森離合 器(torsen clutch)的四輪驅動車輛；圖10示出了用于組合制動器和離合器單元中的多盤濕式離合器；圖11示出了用于替代差速器的構造的扭矩流；圖12示出了離合器和偏航制動器的相對接合。參考標號5輸出小齒輪6環(huán)形齒輪7變速箱8前齒輪9輸出軸10 車輛11內(nèi)燃機12差速器架13前橫向差速器14變速器15連接齒輪16輸入軸17側齒輪18環(huán)形齒輪19 前軸20左車軸21 輪軸22左前輪23組合制動器和離合器單元23’組合制動器和離合器單元23”組合制動器和離合器單元23”’組合制動器和離合器單元25 輪軸頁26右前輪27組合制動器和離合器單元28前軸左端29前軸右端30左離合器盤30’連接環(huán)30”制動環(huán)31右尚合器盤32殼體33殼體34制動環(huán)35制動鉗36制動環(huán)37右盤式制動器38制動鉗39左盤式制動器40軸41軸42左后輪43右后輪44盤式制動器45盤式制動器47輪胎50’完全行星齒輪組 51行星架 52盤 53行星軸 討太陽齒輪 55行星齒輪 56太陽齒輪軸段 57外部部分 58內(nèi)部部分 60偏航制動器 61制動鉗 72錐齒輪 73傳動軸 75多盤分動離合器 77側齒輪 78側齒輪
79錐齒輪80 車軸82 后軸83后左組合制動器和離合器單元84后右組合制動器和離合器單元85橫向錐齒輪86縱向錐齒輪90多盤離合器91活塞架92離合器組93 外盤94支架鍵% 端盤96 內(nèi)盤97內(nèi)盤架鍵98內(nèi)部空間99液壓紅體100 活塞101 供油口102 放油口103 夾子104 閥球105杯狀彈簧106外部距離107內(nèi)部距離108外部距離109內(nèi)部距離130離合器盤131離合器盤132 殼體133 殼體1；34 制動環(huán)135制動鉗136制動環(huán)138制動鉗
具體實施例方式在隨后的描述中，細節(jié)將被提供以描述本申請的實施例。對于本領域技術人員而 言明顯的是，這些實施例可以在沒有這些細節(jié)的情況下實施。例如，特定前輪和四輪驅動配置被示出，盡管根據(jù)本申請的組合制動器和離合器單元也可以用于不同類型的配置，還可 用于包括后輪驅動的配置。圖1示出了車輛10。內(nèi)燃機11橫向安裝在車輛10的引擎艙中。內(nèi)燃機11的曲 軸9經(jīng)由變速器14和連接齒輪15而被連接到前齒輪8。前齒輪8設置在前軸19上且與一 個連接齒輪15嚙合。曲軸9與變速器14的輸入軸16永久連接，使得當變速器14的齒輪 接合時變速器14的齒輪、連接齒輪15、前齒輪8和前軸19隨著曲軸9旋轉。為了簡化，變 速器14和連接齒輪15僅示意性地示出。對于自動變速器，輸入軸由此聯(lián)接到發(fā)動機曲軸而沒有聯(lián)接到傳統(tǒng)扭矩變換器的 渦輪軸。該連接齒輪包括輸出小齒輪5，其布置在變速器的副軸上，和環(huán)形齒輪6。環(huán)形齒 輪6與前齒輪8嚙合。在圖1的實施例中，輸出小齒輪和環(huán)形齒輪6構成變速器的最終驅 動器。替代的實施例，其例如用于帶驅動和行星差速器，也是可能的。前軸19的左車軸20經(jīng)由左組合制動器和離合器單元23被連接左前輪22的輪軸 21，而前軸19的右車軸M經(jīng)由右組合制動器和離合器單元27被連接左前輪沈的輪軸25。 前軸19的左端觀和右端四被分別連接到左組合制動器和離合器單元23和右組合制動器 和離合器單元27的左和右離合器盤30，31。在組合制動器和離合器單元23，27的內(nèi)側和齒 輪箱7的外側，等速(CV)接頭連接前軸19的不同區(qū)段。這些CV接頭為了簡化起見并沒有 示出。輪軸21，25在其外端處包括輪轂，其并沒示出。端板被設置在輪轂的外端部處用 于將輪子22J6經(jīng)由螺紋連接固定到輪轂。輪軸21，25的內(nèi)端部每一個都連接到相應組合 制動器和離合器單元23，27的殼體32，33。左盤式制動器39的左制動環(huán)34被形成為左組 合制動器和離合器單元23的離合器殼體的一部分。左制動鉗35包封左制動環(huán)34。相似 地，右盤式制動器37的右制動環(huán)36被形成為右組合制動器和離合器單元27的離合器殼體 的一部分，且右制動鉗38包封右制動環(huán)36。左后輪42和右后輪43的軸40，41被以公知的方式連接到后左和后右盤式制動器 44,450左和右扭矩感應裝置被分別設置在左和右前輪22，26附近。扭矩感應裝置被連接 到電子控制單元(ECU)。ECU的輸出被分別連接到組合制動器和離合器單元23，27的離合 器促動器。ECU評估車輛運動數(shù)據(jù)并控制組合制動器和離合器單元23，27的離合器，使得它 們提供前橫向差速器的作用。圖2到5示出了組合制動器和離合器單元，其中組合制動器和離合器單元的離合 器殼體被固定到輪子的輪軸。制動環(huán)被形成為離合器殼體的一部分并且被制動鉗所包封。 一個或多個摩擦表面被離合器殼體所包封。摩擦表面，其也被稱為離合器表面，被連接到車 輛的軸使得摩擦表面相對車輛的軸以預定速度比旋轉。圖3到5包括行星齒輪組，其降低 了在組合制動器和離合器單元的離合器處要被傳遞的扭矩。圖5示出了具有偏航制動器的 組合制動器和離合器單元。圖2示出了圖1的放大截面，包括左前輪22和左組合制動器和離合器單元23。左 前輪22的輪胎47被示出為具有陰影背景?，F(xiàn)在針對圖1和2說明組合制動器和離合器單元23的功能。當車軸20被驅動時，組合制動器和離合器單元23的離合器被接合，且盤式制動器35被脫離接合，從而引擎11的扭矩被經(jīng)由離合器殼體32傳遞到輪軸21。當盤式制動器35被促動，且組合制動器和離合器單元23的離合器被接合時，制動 扭矩從盤式制動器35經(jīng)由離合器殼體32傳遞到輪軸21。在車軸20比輪軸21更慢時，發(fā) 動機制動扭矩經(jīng)由離合器和離合器殼體32傳遞到輪軸21。當盤式制動器34被促動且組合制動器和離合器單元23的離合器被脫離接合時， 制動扭矩經(jīng)由離合器殼體32從盤式制動器35傳遞到輪軸21。沒有發(fā)動機制動扭矩被傳遞 到輪軸21。圖3通過左組合制動器和離合器單元23’的實例示出了組合制動器和離合器單元 的第二實施例。相似的部件具有相同或主要的參考標號。與圖2的組合制動器和離合器 單元23相比，圖3的組合制動器和離合器單元23’包括行沒有環(huán)形齒輪的行星齒輪組50， 其也被稱為不完全行星齒輪組，而還包括外部環(huán)形齒輪的行星齒輪組被稱為完全行星齒輪組。前軸19的端部28被連接到不完全行星齒輪組50的行星架51。行星架包括盤52， 幾個行星軸53和連接環(huán)30’，該連接環(huán)設置在行星軸53的外端部處。不完全行星齒輪組包 括太陽齒輪M和幾個行星齒輪陽。太陽齒輪M被固定到左前輪22的輪軸21的太陽齒輪 軸段56。太陽齒輪軸段是輪軸21定位在左組合制動器和離合器單元的殼體和太陽齒輪M 之間的段。行星齒輪陽被安裝在行星軸53上使得它們可以自由的繞行星軸53旋轉。在驅動和制動期間組合制動器和離合器單元23’的功能將參考圖3進行描述。在 圖5的組合制動器和離合器單元23”’在偏航制動器打開時具有相同的考慮。當軸19被驅動且組合制動器和離合器單元23’被完全接合時，太陽齒輪固定地帶 著行星齒輪繞輪軸21旋轉。來自引擎11的扭矩經(jīng)由行星架53和離合器殼體32被傳遞到 輪軸21。當軸19被驅動且組合制動器和離合器單元23’的離合器脫離接合時，行星齒輪以 一旋轉速度在太陽齒輪上滾動，該旋轉速度為前軸和輪軸之間的旋轉速度之差。如果前軸 19和輪軸21之間的旋轉速度不同，殘余扭矩仍經(jīng)由太陽齒輪軸傳遞到輪軸。當軸19被驅動，且組合制動器和離合器單元23’的離合器被部分接合時，來自引 擎11的扭矩通過第一和第二扭矩路徑被分布在行星軸53和太陽齒輪軸之間。在圖3中， 第一和第二扭矩路徑通過箭頭示出。通過太陽齒輪傳遞的扭矩的量取決于行星齒輪的慣量 和行星齒輪在行星軸上的摩擦。在制動期間，當盤式制動器39被促動且組合制動器和離合器單元被完全接合，制 動扭矩被從盤式制動器經(jīng)由離合器殼體32傳遞到輪軸21。只要盤式制動器39在滑動而 車軸20比輪軸21更慢，發(fā)動機制動扭矩經(jīng)由行星架53和離合器殼體32而被傳遞到輪軸 21。當盤式制動器被促動而組合制動器和離合器單元被脫離接合，制動扭矩經(jīng)由離合 器殼體32而被傳遞到輪軸。此外，殘余發(fā)動機制動扭矩經(jīng)由行星齒輪55和太陽齒輪M而 被傳遞。當盤式制動器39被促動且組合制動器和離合器單元被部分地接合時，來自制動 鉗的制動扭矩的第一分量經(jīng)由離合器殼體32傳遞。只要盤式制動器39在滑動且車軸 20 比輪軸21更慢，發(fā)動機制動扭矩經(jīng)由行星架53和離合器殼體以及還經(jīng)由行星齒輪55和太陽齒輪M傳遞到輪軸21。圖4通過左組合制動器和離合器單元23”的實例示出了組合制動器和離合器單元 的第三實施例。類似于圖3的部件具有與圖3相同或主要相似的參考標號。不同于圖3的 部件將在下文說明。圖4的實施例包括完全行星齒輪組50’。前軸19的端部觀被固定到 完全行星齒輪組50’的行星架51。行星齒輪55被安裝在行星軸53上從而它們可以繞行星 軸53自由旋轉。行星軸并沒有如圖3那樣固定到連接環(huán)31’。相反，在圖4中，行星齒輪組 50’的環(huán)形齒輪56的外部部件30”形成為離合器環(huán)。組合制動器和離合器單元的殼體32包括外部部分57和內(nèi)部部分58，其相對于輪 軸21同心。外部部分具有比內(nèi)部部分更小的直徑。左制動環(huán)34被固定到內(nèi)部部分57的 外側。外部部分58包封完全行星齒輪組50’并且在組合制動器和離合器單元23”被接合 時與制動環(huán)30”機械接觸?，F(xiàn)在將參考圖4說明在驅動和制動期間組合制動器和離合器單元23”的功能。當軸19被驅動而組合制動器和離合器單元23"的離合器被完全接合時，完全行 星齒輪組50'隨著離合器殼體剛性地旋轉。扭矩作用在行星齒輪56和太陽齒輪M的齒 上，其中行星齒輪和太陽齒輪彼此鎖定。與圖3的實施例不同的是，扭矩流均勻地分布在太 陽齒輪M和離合器殼體32之間。在制動器和離合器單元23"的離合器僅部分地接合時， 到輪軸21的扭矩流被降低且較小比例的扭矩流經(jīng)由離合器殼體32傳遞。當離合器被完全 脫離接合時，僅有殘余扭矩流經(jīng)由太陽齒輪M傳遞，其原因為行星齒輪陽在太陽齒輪上M 滾動，沒有扭矩流經(jīng)由殼體32傳遞。當在制動期間，盤式制動器39被促動且組合制動器和離合器單元50'的離合器 被完全接合時，制動扭矩經(jīng)由離合器殼體從盤式制動器傳遞到輪軸21。只要盤式制動器39 在滑動且車軸20慢于輪軸21，則附加的發(fā)動機制動扭矩被傳遞到輪軸21。發(fā)動機制動扭 矩的扭矩流與前面說明的來自引擎11的扭矩流相同，僅扭矩的方向被反向。圖5通過左組合制動器和離合器單元23"‘的實例示出了組合制動器和離合器 單元的第四實施例。類似于圖3或4的部件具有相同或相近的參考標號。圖5的實施例類 似于圖3的實施例，但是額外包括電控偏航制動器60，其具有作用在完全行星齒輪組50' 的制動環(huán)30"‘上的制動鉗61。圖5的制動環(huán)30"‘形成為圖5的完全行星齒輪組50' 的環(huán)形齒輪56的一部分，以類似于圖4的方式，圖4的離合器環(huán)30"被形成為圖4的環(huán)形 齒輪56的一部分。左扭矩感應裝置(用于感應在左輪22處的扭矩)的輸出被設置在輪和制動鉗之 間的位置處。該左扭矩感應裝置的輸出被連接到電子控制單元。相似地，用于感應在右輪 沈處的扭矩的右扭矩感應裝置的輸出被連接到電子控制單元。電子控制單元的控制輸出被 連接到電控偏航制動器60。圖5的其他部件類似于圖3的實施例。因為，盤式制動器和組合制動器和離合器 單元23"‘的功能類似于圖3。只有偏航制動器61的功能將在下文說明。當偏航制動器60被完全接合而組合制動器和離合器單元23"‘的離合器被完全 脫離接合時，從左車軸20到左輪軸21的傳動比等于帶從動行星架和固定環(huán)形齒輪的完全 行星齒輪組的傳動比。從輸入到輸出的傳動比由R = l/(l+n_R/n_S)給出，其中n_R和n_S分別是環(huán)形齒輪和太陽齒輪的齒數(shù)。如果n_R > n_S,則R < 0. 5，則由此輪軸21轉速至 少為相應車軸20的兩倍。在另一方面，當偏航制動器60脫離接合且組合制動器和離合器 單元23"‘的離合器完全接合時，傳動比等于1且輪軸21以與車軸20相同的速度旋轉。 通過部分地接合偏航制動器60的離合器，傳動比可以在R和1之間連續(xù)地變化。如果，例 如，環(huán)形齒輪56的半徑是太陽齒輪M的兩倍，則可以提供1/3到1的傳動比。當偏航制動器60被接合時，牽引力的一部分由于制動過程而損失。使用電磁制動 器作為偏航制動器60，制動能量可以被部分回收。電子控制單元被用于控制偏航制動器的接合。由此，電子控制單元提供扭矩引導 和橫向差速的功能。電子控制單元經(jīng)由在輪軸處的扭矩感應裝置確定從車軸傳遞到輪軸的 扭矩量。此外，電子控制單元評估關于車輛運動的信息，譬如轉向角，以確定車輛的當前轉 動角度?；谂ぞ馗袘b置的扭矩信號和車輛運動數(shù)據(jù)，電子控制單元計算在左和右輪軸 之間期望的扭矩傳送比。根據(jù)期望的扭矩傳輸比，電子控制單元控制偏航制動器的與左右 組合制動器和離合器單元23"‘的離合器的接合程度。根據(jù)另一方法，電子控制單元并不確定轉向角而是確定是否轉向發(fā)生且輪子沒有 滑移，且在該情況下控制左右偏航制動器和左右組合制動器和離合器單元的離合器來在兩 側提供相等的扭矩。根據(jù)又一方法，對道路摩擦系數(shù)的評估被使用來確定輪子是否要滑移。在控制離合器和偏航制動器的接合的上述控制方法中，偏航制動器的接合是離合 器接合的遞減函數(shù)，偏航制動器在離合器完全脫離接合時總是完全接合，而離合器在偏航 制動器完全脫離接合時總是完全接合。這在圖12中示出。圖6示出了四輪驅動車輛10'，其中兩個組合制動器和離合器單元23，27被設置 在車輛10'的兩個前輪22，沈處，如圖1所示。在圖6中所示的具體四輪驅動源自前輪驅 動，但是源自后輪驅動也是可能的。前橫向差速器13的側齒輪以已知的方式被連接到車輛 的前軸19和環(huán)形齒輪18。此外，差速器13的支架被連接到一對錐齒輪72，其又連接到傳 動軸73。傳動軸73連接到多盤式分動離合器(multi-plate transfer clutch) 75，其被設 置用于調(diào)整在前軸19和后軸之間的扭矩比。多盤式分動離合器75是扭矩感應離合器，其 也被稱為“托森離合器”。由于四輪驅動車輛10'的變速器14不包括啟動離合器，托森離合器75被用作后 輪42，43的啟動離合器。由此，托森離合器75被建立為比常規(guī)托森離合器更加結實，例如 通過使用諸如陶瓷離合器盤或具有陶瓷表面的離合器盤這樣的耐磨蝕材料。用作啟動離合器，托森離合器75以及在前部的組合制動器和離合器單元23，27經(jīng) 由液壓管線被液壓促動器所促動，例如活塞。在具有手動變速器的車輛中，液壓管線連接到 駕駛員的離合器踏板，而在具有自動變速器的車輛中，液壓管線被連接到液壓控制單元。液 壓管線并沒有在圖中示出。在替代實施例中，氣動管線或促動器，其具有相應纜線連接到在 聯(lián)接踏板處的傳感器，可以被使用。多盤式分動離合器75經(jīng)由一組錐齒輪79被連接到后橫向差速器76。后差速器 76的側齒輪77，78被連接到左后車軸80和右后車軸81。左盤式制動器44和右盤式制動 器45被分別設置在左右車軸80和右后車軸81處。圖7到9示出了組合制動器和離合器單元被設置在后輪處替代后橫向差速器的實 施例。然而，它們也可以同等地用于替代前橫向差速器。當組合制動器和離合器單元被用于替代后橫向差速器時，托森離合器57并不需要如圖7的實施例那樣牢固，因為在后部的 組合制動器和離合器單元的離合器已經(jīng)用作啟動離合器。圖7示出了在后輪處具有根據(jù)圖5的偏航制動器的組合制動器和離合器單元的四 輪驅動車輛10"的替代實施例。與前圖相比，錐齒輪組的第二錐齒輪沒有連接到后差速器 的殼體而是安裝到后軸上。后軸形成為單件。盡管它也可以形成為兩個相互連接的車軸。 具有根據(jù)圖5的偏航制動器的左組合制動器和離合器單元被設置在后軸的左側，而具有根 據(jù)圖5的偏航制動器的右組合制動器和離合器單元被設置在后軸的右側。左右扭矩感應裝置被設置在左右后輪42，43附近。扭矩感應裝置被連接到電子控 制單元。電子控制單元的輸出被分別連接到組合制動器和離合器單元83，84的離合器促動 器和組合制動器和離合器單元83，84的偏航制動器。電子控制單元控制組合制動器和離合 器單元83，84的離合器以提供后橫向差速器的功能。圖8示出了另一四輪驅動車輛10"‘，其中前橫向差速器和后橫向差速器被圖2 中所示的組合制動器和離合器單元所替代。后軸82上的部件從左到右是帶殼體132，制 動鉗135，制動環(huán)136和離合器盤130的后左組合制動器和離合器單元83，具有橫向錐齒輪 85和縱向錐齒輪86的一對錐齒輪79，以及具有殼體133，制動鉗138，制動環(huán)136和離合器 盤131的后右組合制動器和離合器單元84。圖9示出了另一四輪驅動車輛10"“。與圖8相比，托森離合器75，其用作軸間 差速器，被集成到變速箱7，其覆蓋前齒輪8和錐齒輪72。如前面所描述的，托森離合器75 必須構造為足夠強以起到啟動離合器的作用，以便于將加速力傳遞到后軸82。圖10示出了用于前述實施例的組合制動器和離合器單元的濕式多盤離合器90。 根據(jù)本發(fā)明的組合制動器和離合器單元必須承受比常規(guī)啟動離合器更高的扭矩。此外，其 還可以用于“滑動模式”，其中離合器沒有完全接合。如圖10所示的多盤離合器90在這方 面特別有用。它具有多個接合表面用于傳遞扭矩和用于排出產(chǎn)生的熱量。在濕式多盤離合 器中，熱量還通過在離合器盤之間的潤滑油排出。多盤離合器90包括活塞架91，其連接到外盤93的第一離合器組92。外盤93設 置在外盤架鍵(outer disk carrier spline)94處。活塞100連接到外盤93。交錯的內(nèi) 盤96設置在內(nèi)盤架鍵(inner disc carrier spline)97處。離合器盤93，96還被稱為離 合器片。處于與活塞100相對位置處的外盤95也被稱為端盤95。端盤95被夾子103固 定而不能橫向運動?；钊?1和外盤93相對于繞輪軸的旋轉靜止。內(nèi)盤96和內(nèi)盤架鍵 97，另一方面，隨著輪軸旋轉。液壓缸體99的內(nèi)部空間98被活塞100和活塞架91所界定。內(nèi)部空間98通過供 油口 101供應有油。放油口 102被設置在內(nèi)部空間98的底部以吸收多余的油。放油口 102 包括帶閥球104的腔體。優(yōu)選地，多盤離合器90被取向為使得供油孔101和放油口 102被 定位在內(nèi)側，朝向車輛。杯狀彈簧105被設置在活塞架91和活塞的外側之間用于將多盤離 合器90返回到脫離接合位置。腔室的橫向高度，其中活塞100在其中移動，通過外部距離106和內(nèi)部距離107示 出。內(nèi)盤96和外盤93重疊的橫向距離通過第二外部距離108和第二內(nèi)部距離109示出。 距離106，107，108，109從輪軸的軸線測量。圖10的多盤離合器90被示出為常開的離合器，其被杯狀彈簧105推向打開，如果沒有油壓施加到活塞100的話。油腔室98和杯狀彈簧105的配置可以被顛倒。在顛倒的 配置中，油壓和杯狀彈簧105的力沿相對于圖10的配置相反的方向作用。兩個配置都可以 構建為常開或常閉的離合器，且可以用于根據(jù)前述圖的組合制動器和離合器單元23，23'， 23"，23"‘。根據(jù)圖10的離合器，其被特別的增強，還可以用作用于圖7的實施例中的后輪的 啟動離合器。為此，機架鍵94和97被分別連接到輸入軸和輸出軸。為了提供軸間差速器的 功能，該離合器的修改版本被稱為HaldeX 離合器可以被使用。在Haldex 離合器中，旋轉斜 盤(swash plate)控制作用在活塞100上的油壓。當滑移發(fā)生在支架鍵94和97的離合器 盤之間時，旋轉斜盤轉動并由此液壓活塞泵被促動且在活塞100上的壓力增大。在前后軸 之間的壓力由此扭矩分布可以進一步通過電控節(jié)流閥和/或電控活塞泵而被進一步調(diào)節(jié)。 用于產(chǎn)生液壓的裝置并沒有在圖10中示出。為了用作用于四輪驅動車輛的后輪的啟動離合器，差速器鎖可以被激活以禁用扭 矩感應機構。例如，電子控制可以不考慮電控離合器的扭矩感應機構并且通過打開節(jié)流閥 和/或經(jīng)由液壓泵供應最大壓力而控制離合器完全接合。相同的功能還可以通過機械機構 來提供，該機械機構在離合器踏板被釋放以啟動車輛時被促動。圖11示出了根據(jù)圖5的兩個組合制動器和離合器單元被設置在車輛的后部以代 替后橫向差速器的配置。左右制動器和離合器單元23"‘在結構上相同，從而使用了相同 的參考標號。一種情形被示出，其中車輛被向左轉。右偏航制動器60被部分地接合且右離 合器部分地釋放以加速右側的外輪43。由此，到右側的總扭矩流被降低且通過太陽齒輪的 扭矩流相對于通過殼體的扭矩流被增大。在左側，離合器接合且偏航制動器60脫離接合。 由此，僅有較小的扭矩流通過太陽齒輪，行星架隨著太陽齒輪旋轉，且左輪42并沒有相對 于左后車軸加速。在圖6和7的車輛中，CV接頭被設置在傳動軸73的端部，后橫向差速器76的外 側和制動器44，45和制動器和離合器單元83，84的內(nèi)側。這些CV接頭連接取向為不同角 度且為了簡潔未在圖6和7中示出的軸。圖12示出了離合器和偏航制動器的接合程度與傳動比的關系?！敖雍铣潭取痹诒疚?中指實際扭矩傳輸與在完全接合的情況下最高可實現(xiàn)扭矩傳輸?shù)谋?。對于施加力的依賴?其可以通過電子控制單元控制，通常是非線性的而且隨著磨損和破裂而變化。這可以通過 帶扭矩測量的閉環(huán)控制和/或校準來解決。在1的傳送比下，離合器接合到100%且偏航制 動器脫離接合。另一方面，在1 (l+n_R/n_S)的傳動比下，偏航制動器60結合到100%而 組合制動器和離合器單元23"‘的離合器脫離接合。這些情況分別對應于圖12的左側和 右側。根據(jù)本申請的組合制動器和離合器單元可以被用于替代在車輛的發(fā)動機-變速 器單元中的啟動離合器或扭矩轉換器。這對于具有內(nèi)燃機的車輛是可行的，而且對于具有 混合驅動和基于摩擦的起動設備(譬如輕度混合動力車輛)和使用內(nèi)燃機和電機來起動車 輛的車輛也是可行的。組合制動器和離合器單元使得可以建立更加緊湊和維修友好的發(fā)動 機-變速器單元。此外，橫向差速器可以被根據(jù)本發(fā)明的電控組合制動器和離合器單元所代替。盡 管額外的離合器帶來額外重量和摩擦損失，其相對于差速器齒輪節(jié)約了成本、重量和組裝空間。這對于需要輕質(zhì)和小型化的混合動力車輛也是一個重要方面。此外，通過使用具有 偏航制動器的組合制動器和離合器單元，摩擦損失與差速器相比可以被顯著地降低。上述實施例的其他變式是可能的。例如，在組合制動器和離合器單元中，鼓式制動 器可以被使用代替盤式制動器。盡管組合制動器和離合器單元被示出為具有單個制動環(huán)和 單個離合器表面，它們可以以各種方式被實現(xiàn)。離合器和制動器還可以被實現(xiàn)為多盤式設 計，且它們可以具有空氣冷卻及基于油的冷。為了提供停車鎖定的功能，車輛的至少兩個制動器可以設置有鎖定功能。使得即 使制動器或供應到制動器的壓力失效，車輛仍然被鎖住。停車鎖定提供額外的防盜安全，類 似于車輪固定夾。替代地，組合制動器和離合器單元的至少兩個離合器可以設置有鎖定功 能。為了避免在車輛不動且發(fā)動機空閑的情況下，殘余扭矩被傳遞到輪軸，相應制動 器和離合器單元的制動器可以被輕微接合。另一機構可以被提供，其在車輛不動或當車輛 的回轉速度降低到預定回轉速度以下時打開組合制動器和離合器單元的離合器以避免發(fā) 動機停轉。連同閉環(huán)控制，組合制動器和離合器單元可以通過控制組合制動器和離合器單元 而被用于支持防鎖死制動系統(tǒng)(ABS)或電子穩(wěn)定程序(ESP)。ESP可以通過提供如圖5所 示的偏航制動器而被進一步改進。使用在輪軸處的扭矩感應裝置的閉環(huán)控制可以進一步 補償摩擦襯片的磨損，并在制動塊或離合器盤需要更換時警告駕駛員。電子控制偏航制動器通過提供附加轉向機構而校正不期望的現(xiàn)象，譬如過轉向和 轉向不足。圖5的實施例是模塊式解決方案，在于圖5的部件可以被安裝到具有現(xiàn)有差速 器的現(xiàn)有傳動系中。組合制動器和離合器單元可以代替常規(guī)橫向差速器或限滑差速器的功能，如圖1， 6，7，8，9，11所示。扭矩感應限滑差速器可以使用在輪處的扭矩感應裝置來實現(xiàn)，回轉速度 感應限滑差速器可以通過輪子回轉速度感應裝置來實現(xiàn)，而兩者的組合可以通過使用扭矩 感應裝置和輪子回轉速度感應裝置兩者來實現(xiàn)。差速器鎖通過接合左右離合器而非常容易 地實現(xiàn)。圖5的偏航制動器提供了對傳送扭矩和回轉速度的更好控制。盡管沒有偏航控制 器的電控組合制動器和離合器單元可以被使用以提供差速器和主動偏航功能，偏航控制器 允許對轉送扭矩和輪子回轉速度更好的控制。雖然根據(jù)本申請的組合制動器和離合器單元的離合器被用于降低相鄰輪的輪子 回轉速度，根據(jù)本申請的偏航制動器被用于加速相鄰輪的回轉速度，其中“相鄰”意味著緊 鄰于組合制動器和離合器單元。電子控制可以進一步評估車輛的運動并保持車輛可控，即使在機械差速器將失效 的情況下。由圖5的實施例提供的主動偏航功能是相對經(jīng)濟的方案。不需要復雜的部件，譬 如用于每個輪子的額外差速器。由此，主動偏航控制的增加安全性可以被提供，不僅用于豪 華車輛，還可以用于中型車輛。盡管上面的說明包括很多細節(jié)，這些細節(jié)不應該構成對實施例范圍的限定，而僅 僅是提供了對可預知實施例的描述。特別地，上面提出的實施例的優(yōu)點不應該構成對實施例范圍的限定，而僅僅說明如果描述的實施例應用于實踐可能的效果。由此，實施例的范圍 應該由權利要求及其等價物所確定，而不是給出的這些實例。
權利要求
1.一種用于道路車輛的傳動系的組合制動器和離合器單元， 其特征在于，制動環(huán)被設置在離合器的殼體處，制動環(huán)被制動促動器所包封，且進一步特征在于，離 合器的殼體連接到輪軸而離合器表面被連接到車輛的軸。
2.如權利要求1所述的組合制動器和離合器單元， 其特征在于，該組合制動器和離合器單元包括不完全行星齒輪組。
3.如權利要求1所述的組合制動器和離合器單元， 其特征在于，該組合制動器和離合器單元包括完全行星齒輪組，且離合器表面形成為離合器環(huán)，該 離合器環(huán)設置在完全行星齒輪組的環(huán)形齒輪處。
4.如權利要求1所述的組合制動器和離合器單元， 其特征在于，該組合制動器和離合器單元包括完全行星齒輪組且偏航制動器的制動環(huán)被設置在完 全行星齒輪組的環(huán)形齒輪處。
5.一種兩個如前述權利要求中任一項所述的組合制動器和離合器單元的配置， 其特征在于，該配置的組合制動器和離合器單元的離合器的離合器促動器連接到電子控制單元。
6.一種兩個如權利要求4所述的組合制動器和離合器單元的配置， 其特征在于，該配置的組合制動器和離合器單元的離合器的離合器促動器被連接到電子控制單元 且該配置的偏航制動器的制動促動器被連接到電子控制單元。
7.—種道路車輛的多盤離合器，該多盤離合器被用作軸間差速器，其特征在于， 該多盤離合器被增強以用作用于該道路車輛的后輪的啟動離合器。
8.如權利要求7所述的多盤離合器，其特征在于，多盤離合器的離合器盤包括陶瓷材料。
9.一種用于操作道路車輛的至少兩個組合制動器和離合器單元的配置的方法，包括步驟測量在道路車輛的兩個輪子的每一個處的扭矩；使用電子控制單元計算組合制動器和離合器單元的離合器的接合程度，使得在輪子處 的扭矩基本相等；根據(jù)計算的接合程度，應用組合制動器和離合器單元的離合器促動器。
10.如權利要求9所述的方法，還包括步驟 根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)獲得道路車輛的運動；計算該配置的組合制動器和離合器單元的偏航制動器的接合； 根據(jù)接合程度促動偏航制動器的制動促動器。
11.一種計算機可讀取程序，用于執(zhí)行根據(jù)權利要求9或10所述的方法。
12.一種微控制器，包括如權利要求11所述的計算機可讀取程序。
13.—種道路車輛，包括具有如權利要求13所述的計算機可讀取程序的車輛控制系統(tǒng)。
14. 一種道路車輛，包括根據(jù)權利要求1到4任一項所述的組合制動器和離合器單元。
全文摘要
本申請公開了一種用于道路車輛的傳動系的組合制動器和離合器單元和及其操作方法。制動環(huán)被設置在離合器的殼體處，其被制動促動器所包封。離合器的殼體連接到輪軸而離合器表面被連接到車輛的軸。此外，還公開了用作軸間差速器的多盤離合器。
文檔編號B60W10/18GK102050020SQ20101051739
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權日2009年10月19日
發(fā)明者?？斯隆た驴思{, 米凱爾·韋斯特伯格 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司