CN100526684C

CN100526684C - 液力式齿轮差速器、***及对输出扭矩进行补偿的方法

Info

Publication number: CN100526684C
Application number: CNB2006100211050A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 沈岳
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: CN101082371A

Abstract

本发明公开了一种液力式齿轮差速器，它包括差速器外壳、行星齿轮、具有齿轮的左半轴、具有齿轮的右半轴及左、右液压泵，该行星齿轮通过其齿轮轴固定在该差速器外壳上，该左、右半轴的齿轮均与该行星齿轮啮合，该左、右液压泵的定子为固定设置，该左、右液压泵的转子分别与左、右半轴固连。由于采用了液压机构，可以充分利用车辆***固有的制动管路，有利于实现整车设计、布置的一体化；由于液压机构的动作平稳，所以此差速器的整体平顺性能和适应性；通过执行器控制制动液的流量大小，可以对制动力矩进行动态调节，可控性强。

Description

液力式齿轮差速器、***及对输出扭矩进行补偿的方法

技术领域

本发明涉及齿轮差速器领域。

背景技术

现有的轮间差速器是行星齿轮的一种变形机构，一般而言，动力机(发动机或者电动机等)的动力都是经由行星架输入的，左、右半轴连接于行星排的太阳轮轴和齿圈轴，根据行星排的固有特性，使得输入和输出端的转速有着下列的关系：

2N_输入＝N_左+N_右；

相应的扭矩关系(不考虑正负)为：

T_输入：T_左：T_右＝2：1：1

当左、右车轮轮速相差不大，即没有任何一侧车轮打滑时候，车辆可以实现正常的扭矩输出，实现期望的驱动状态；但是，一旦一侧车轮发生打滑，其对应半轴的负载扭矩下降，直接导致了另一侧半轴的输出能力下降，动力不能由路况较好的轮端最大化输出，车辆的驱动力就大大降低了，相应的车辆的行驶通过性能就产生下降。此时在车轮上产生的总牵引力最大值可以达到：F_tmax＝2F_Φmin+T_f/r_r，即：最大牵引力为2倍的附着小车轮的牵引力F_Φmin和差速器内摩擦产生的力T_f/r_r，此时发动机的功率发挥不出来，造成能力浪费，所以现有的锁止差速器是通过在左、右半轴间增加一套摩擦机构来实现驱动扭矩的分配关系，实现车轮左右侧车轮打滑时候的轮间锁止，使得发动机的功率可以由附着状况较好的轮端输出，增加动力性。但是，这种利用摩擦机构存在如下缺点：1)不能实现差速器的可控锁止；2)灵敏度和锁止效率低；3)不能进行动态调节，可控性较低；4)能量损失大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能进行动态调节、可控性强、适应性强的齿轮差速器、***及对输出扭矩进行补偿的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该液力式齿轮差速器包括差速器外壳、行星齿轮、具有齿轮的左半轴及具有齿轮的右半轴，该行星齿轮通过其齿轮轴固定在该差速器外壳上，该左、右半轴的齿轮均与该行星齿轮啮合，其特征在于：还包括左、右液压泵，该左、右液压泵的定子为固定设置，该左、右液压泵的转子分别与左、右半轴固连。

所述的左、右液压泵的转子均具有轴向贯穿的空腔，左、右半轴分别穿过左、右液压泵的空腔并与空腔的腔壁紧配合。

该液力式齿轮差速***包括差速器外壳、行星齿轮、具有齿轮的左半轴、具有齿轮的右半轴、左液压泵、右液压泵及执行器，该行星齿轮通过其齿轮轴固定在差速器外壳上，该左、右半轴的齿轮均与该行星齿轮啮合，该左、右液压泵的定子为固定设置，该左、右液压泵的转子分别与左、右半轴固连，该各液压泵的进口均与制动液存储罐连通，其出口均分别通过第一、第二管路与回油腔和车轮制动器连接，该执行器与控制单元的输出端连接并对第一、第二管路的制动液流量进行分配，该控制单元的输入端与轮速传感器连接。

所述的执行器为三通阀，该三通阀的三个接口分别与液压泵的出口、回油腔和车轮制动器连通。所述的回油腔为高压蓄能器。

该对液力式齿轮差速器的输出扭矩进行补偿的方法，包括如下步骤：

a)将制动液存储罐与左、右液压泵的进口连通，并使左、右液压泵分别与执行器及车轮制动器形成第二制动液路；

b)获取车轮的转速并计算出该车轮的滑移率；

c)控制单元判断该滑移率是否处于设定的滑移率范围之内，如果该滑移率处于该设定的滑移率范围之外，则控制单元使第二制动液液路导通，高压制动液输入车轮制动器，车轮制动器产生制动力矩而对对应半轴的输出力矩进行补偿。

所述的步骤a)还包括：将制动液存储罐与左、右液压泵的进口连通，并使左、右液压泵分别与执行器及回油腔形成第一制动液液路，所述步骤c)还包括：在如果该滑移率处于设定的滑移率范围之内，则第一制动液液路导通，高压制动液输入回油腔。

所述的控制单元根据车轮滑移率大小通过执行器实时调整输入到回油腔和车轮制动器的高压制动液的流量。

本发明的有益效果是，由于采用了液压机构，可以充分利用车辆***固有的制动管路，有利于实现整车设计、布置的一体化；由于液压机构的动作平稳，所以此差速器的整体平顺性能和适应性；通过执行器控制制动液的流量大小，可以对制动力矩进行动态调节，可控性强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖视图。

图3是本发明的制动液液路原理图。

图4是本发明的电路框图。

图5是本发明的一个执行周期的流程框图。

具体实施方式

请参阅图1至图5，本发明液力式齿轮差速器为一种轮间差速器，其包括行星齿轮1、具有齿轮51的左半轴5、具有齿轮41的右半轴4、左液压泵6及右液压泵3，该行星齿轮1固套在齿轮轴11上，该齿轮轴11固定在差速器外壳8上，该差速器外壳8接受动力机传递来的动力。该左半轴5传动左侧车轮转动，其齿轮51与该行星齿轮1啮合。该右半轴4传动右侧车轮转动，其齿轮41与该行星齿轮1啮合。该左液压泵6包括左液压泵定子60和左液压泵转子61，该左液压泵定子60固定设置(如固定在车身上)，该左液压泵转子61具有轴向贯穿的空腔611，该左半轴5与该空腔611腔壁通过齿轮花键的配合而固连一体。该右液压泵3包括右液压泵定子30和右液压泵转子31，该右液压泵定子30固定设置(如固定在车身上)，该右液压泵转子31具有轴向贯穿的空腔311，该右半轴4与该空腔311腔壁通过齿轮花键的配合而固连一体。当差速器外壳8接收到动力输入时，行星齿轮轴11和行星齿轮1同步旋转，则行星齿轮1将动力分别传递到左、右半轴5、4。

该左、右液压泵6、3的进口均通过管路与制动液存储罐7连接，其出口通过补偿制动管路11与执行器8连接，该执行器8为一个可控三通阀，该可控三通阀的进口通过补偿管路11与液压泵出口连通，其一个出口通过常规管路13与回油腔9连通，其另一个出口通过制动管路12与车轮制动器10连通，从而可以形成第一、第二制动液液路，该第一制动液液路为：制动液存储罐→液压泵→执行器→回油腔，该第二制动液液路为：制动液存储罐→液压泵→执行器→车轮制动器。该回油腔9如车载辅助***的高压蓄能器9，该车载辅助***如自动防抱死***(ABS)、液压助力转向***(HPS)或液压助力制动***(EHB)。该车轮制动器如车辆现有的常规制动器，如碟式制动器和毂式制动器。该执行器与控制单元连接，该控制单元控制执行器实现第一、第二制动液液路之间的切换及通向高压蓄能器和车轮制动器的制动液的流量大小。本实施方式中，该制动液存储罐、高压蓄能器及车轮制动器的油路均可与车辆现有的油路连通，从而可以实现循环使用。

当左、右车轮的差速在正常范围内，即单侧车轮无打滑状态时候，液压泵旋转所产生的高压制动液可以补充到高压蓄能器，此时该液力式齿轮差速器的状态和普通的差速器相类似，该高压制动液的液路为：制动液存储罐→液压泵→补偿制动管路→常规管路→高压蓄能器，进而进行整车分配。该整车分配是指：由于车辆行驶速度的不同，在前、后轮上需求的制动力大小会时刻变化，该差速器***根据当前车辆的行驶状态对前、后轮的制动力进行分配。

当单侧车轮发生打滑时候，通过串接在半轴上的液压泵的的旋转，将产生的高压制动液通过补偿制动管路、执行器及制动管路输入到车轮制动器，从而通过该车轮制动器对车轮施加一个制动力矩。根据车轮打滑程度的大小，通过控制单元调整执行器中通向车轮制动器中高压制动液的流量大小，产生期望的制动力矩。当右侧车轮打滑时，作用在右半轴4上的扭矩T₄就是地面提供的附着力矩T_轮端、车轮制动器力矩T_b和右液压泵3对该右半轴4产生的阻力矩T₃三者之和，即：

T₄＝T_轮端+T_b+T₃ (a)

按照前面介绍的理论，参考此结构元件编号，相应的公式为：

2N₈＝N₄+N₅； T₈∶T₄∶T₅＝2∶1∶1

其中，T8为差速器外壳输入的扭矩，T5为左半轴的输出扭矩，T4为右半轴的输出扭矩。根据行星排固有特性，由(a)式可以看出：随着右侧车轮打滑，虽然输送到右侧车轮的扭矩T_轮端变小，但是通过调整液压泵的阻力矩T₃和车轮制动器的扭矩T_b大小，可以在有限的范围内对右半轴4的输出扭矩T4进行补充，从而保证未打滑的左半轴5的输出扭矩T₅依然具有相当的驱动能力，这样对整车的动力性会有所补偿，增强车辆的通过性。

同样的，若左侧车轮打滑，***也可以进行如此的补偿动作。

该齿轮差速器的控制方法包括如下步骤：1)位于车轮处的轮速传感器检测车轮的转速信号并计算出车轮的滑移率；2)控制单元判断该滑移率是否处于设定的滑移率范围之外，如果当前滑移率处于设定的滑移率范围之外，则判断该车轮打滑，控制单元控制执行器使第二制动液液路导通，高压制动液通过执行器和制动管路传递到车轮制动器，车轮制动器产生制动力矩而实现对半轴输出扭矩的补偿；如果当前滑移率处于设定的滑移率范围之内，则判断车辆未打滑而处于正常行驶状态，第一制动液液路导通，高压制动液通过执行器和常规管路传递到高压蓄能器。本实施方式中，通过调整执行器的流量可以控制车轮制动器的制动力矩；在车轮打滑时，第一、第二制动液液路均导通，通过执行器来分别控制流入到高压蓄能器和车轮制动器的制动液的流量大小，当车轮滑移率较大时，则分配到车轮制动器的制动液的流量较大，当车轮滑移率较小时，分配到车轮制动器的制动液的流量较小，当然，在打滑时也可仅使第二制动液液路导通；该轮速传感器实时检测车轮的转速并计算滑移率，一旦滑移率进入到允许的范围值内，则认为车辆处于正常行驶状态，第二制动液液路断开，车轮制动器不工作。

当需要车轮制动器制动时，根据前期的测试数据积累(即为根据积累数据得出的滑移率和流入车轮制动器的制动液流量的对应关系)，执行器根据积累数据按照初始的流量输出到制动管路，然后利用对车轮滑移率的反馈来调整此流量的变化，使得车轮的滑移率处于允许范围。

在相同的半轴转速、相同的滑移率下，不同的路面下需要补偿的制动力会有所不同，这时候可以采用变量泵来对补偿动力的波动进行补偿，可以保障在不同的附着条件下，进行动力补偿分配。

对于双轴驱动的车辆，也可利用上述结构的液力式齿轮差速器，其只需要将左、右半轴变成前、后轴的动力输入端，从而实现前、后轴之间的差速补偿，然后对于单个的前轴和后轴，则可利用本发明液力式齿轮差速器进行左、右间的差速补偿。

本发明由于采用了液压机构，可以充分利用车辆***固有的制动管路，有利于实现整车设计、布置的一体化。另外，由于液压机构的动作平稳，控制技术成熟，所以此机构的整体平顺性能好，相应的，适应性也要强于传统的锁止差速器。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种液力式齿轮差速器，包括差速器外壳、行星齿轮、具有齿轮的左半轴及具有齿轮的右半轴，该行星齿轮通过其齿轮轴固定在该差速器外壳上，该左、右半轴的齿轮均与该行星齿轮啮合，其特征在于：还包括左、右液压泵，该左、右液压泵的定子为固定设置，该左、右液压泵的转子分别与左、右半轴固连。

2.按照权利要求1所述的液力式齿轮差速器，其特征在于：所述的左、右液压泵的转子均具有轴向贯穿的空腔，左、右半轴分别穿过左、右液压泵的空腔并与空腔的腔壁紧配合。

3.一种液力式齿轮差速***，包括差速器外壳、行星齿轮、具有齿轮的左半轴及具有齿轮的右半轴，该行星齿轮通过其齿轮轴固定在差速器外壳上，该左、右半轴的齿轮均与该行星齿轮啮合，其特征在于：还包括左、右液压泵及执行器，该左、右液压泵的定子为固定设置，该左、右液压泵的转子分别与左、右半轴固连，该各液压泵的进口均与制动液存储罐连通，其出口均分别通过第一、第二管路与回油腔和车轮制动器连接，该执行器与控制单元的输出端连接并对第一、第二管路的制动液流量进行分配，该控制单元的输入端与轮速传感器连接。

4.按照权利要求3所述的液力式齿轮差速***，其特征在于：所述的执行器为三通阀，该三通阀的三个接口分别与液压泵的出口、回油腔和车轮制动器连通。

5.按照权利要求4所述的液力式齿轮差速***，其特征在于：所述的回油腔为高压蓄能器。

6.一种对液力式齿轮差速器的输出扭矩进行补偿的方法，其特征在于：包括如下步骤：

a)将制动液存储罐与左、右液压泵的进口连通，并使左、右液压泵分别与执行器及车轮制动器形成第二制动液液路；

b)获取车轮的转速并计算出该车轮的滑移率；

7.按照权利要求6所述的一种对齿轮差速器的输出扭矩进行补偿的方法，其特征在于：所述的步骤a)还包括：将制动液存储罐与左、右液压泵的进口连通，并使左、右液压泵分别与执行器及回油腔形成第一制动液液路，所述步骤c)还包括：在如果该滑移率处于设定的滑移率范围之内，则第一制动液液路导通，高压制动液输入回油腔。

8.按照权利要求7所述的一种对齿轮差速器的输出扭矩进行补偿的方法，其特征在于：所述的控制单元根据车轮滑移率大小通过执行器实时调整输入到回油腔和车轮制动器的高压制动液的流量。