[发明专利]差速组件

说明书

本申请要求于2012年7月16日提交的序列号为61／672,127的美国专利申请的优先权，该美国专利申请的公开内容以其整体引用于此作为参考。

技术领域

本发明提供一种差速(器)组件，其能增加可实现传动比的数量，以及增大车辆的原动机／发动机的输出轴和车桥半轴之间的总传动比范围。

背景技术

机动车辆的传动系构造成从车辆的原动机向车轮传递动力。传动系通常包括变速器，变速器包括为车辆提供设定数量的可实现速度(也称传动比)的传动组件。例如，六速自动变速器具有一档、二档、三档、四档、五档、六档和倒档。驱动轴(原动机的输出轴)和变速器的输出轴的转速之间的比率对于各个档／速度是不同的。

例如，一档的传动比可能为三比一(3：1)，而六档的传动比可能为零点五比一(0.5：1)。对于上述例子中的变速器来说，当车辆处于一档时发动机的输出轴(即变速器的输入轴)相对于变速器的输出轴的每次转动而言转动三次。该传动比(“低”速档)在车辆从停止起动时使用且用于较低的速度。另一方面，当上述例子中的变速器处于六档时，对于变速器的输出轴的每次转动而言，发动机的输出轴转动半圈。该传动比(“高”速档)在车辆高速行驶时使用。传动系还可包括差速器，其将转矩从变速器传递到与车轮联接的车桥。

发动机的转数和车桥半轴的转数(车轮转数)之间的比率被称为总传动比。该比率是上述的变速器传动比以及由差速器中的齿轮传动装置(例如，最终传动小齿轮和最终传动环形齿轮上的齿数)限定的最终传动比的乘积。例如，如果最终传动比为三比一(3：1)，则根据上述例子的对于一档的总传动比将为九比一(9：1)，其是三(第一传动比)与三(最终传动比)的乘积。该比率将为发动传动比，因为其用于将车辆从停止状态发动起来。

为了使发动机在节气门全开时的性能(例如，马力、转矩、燃料效率)最优化，希望使发动机在其特定的目标速度范围(例如，这样的发动机速度(每分钟转数(RPM))，其大体与峰值转矩到峰值马力附近和之间(通常已知为“功率带”)的RPM相关联)内运转。自动变速器构造成使变速器自动地变速／换档以在节气门全开运转期间将发动机速度保持在该功率带目标范围内。然而，当处于常常在车辆巡航或以小于最大速率加速时出现的“节气门部分开启”或“小节气门”条件下或处于需要小于全开节气门的其它条件下时，期望的目标发动机速度可能低于全开节气门的发动机速度以尽量提高燃料效率和驾驶员舒适性。变速的正时和顺序基于包括车速和期望性能(例如，最大加速度、最高燃料效率等)在内的多个因素，并且通常由一个或多个系统输入(例如，节气门位置、发动机速度和车速、油温等)来控制。例如，为了在以比较恒定的速度巡航时尽量提高燃料效率，通常希望将发动机速度维持在较低但仍高到足以具有充分动力以维持期望行驶速度的速度。

在所有其它因素等同的情况下，具有更多的可实现传动比和更宽的总传动比范围的变速器使得车辆能够更高效地行驶，因为更有可能维持最佳目标发动机速度。例如，特定发动机在与九速变速器配合时通常会比与四速变速器配合的相同发动机具有更高的燃料效率。具有更多的可实现速度的车辆还能更平顺地行驶，因为在轮速变化时能将发动机速度保持得更趋于恒定，从而导致比较一致的感觉。实际的设计约束(例如，对于可供附加的传动装置使用的空间的限制、不希望增加各组件的重量、不希望增加变速控制的复杂性、由于传动系中的额外摩擦引起的能量损失，等等)限制了商售变速器的速度的数量。本领域中需要在应对这些及其它设计约束的同时为车辆提供更多的传动比。

发明内容

本发明提供了一种至少具有第一传动比和第二传动比的差速组件。本发明的差速组件能与自动变速器系统相整合，从而增加可实现传动比的数量。还公开了一种提高发动机效率的变速切换方法。

附图说明

图1是现有技术的单速差速器构型的示意图；

图2是本发明的多速差速器的一个实施例的示意图；

图3是全轮驱动车辆的根据本发明的传动系的剖视图；

图4是图3中的传动系的行星齿轮组和差速器的局部放大剖视图；

图5是图3中的传动系的另选构造的行星齿轮组和差速器的局部放大剖视图；

图6是比较标准车辆与装备有本发明实施例的车辆的传动比和变速顺序的图表；

图7是示出标准六速车辆与装备有本发明实施例的车辆的变速顺序的图表；以及

图8是比较标准六速车辆、装备有已知的九速变速器的车辆和装备有本发明实施例的车辆的传动比范围的图表。