[发明专利]液压扭矩矢量化差速器的电液控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机动车差速器结构的液压控制系统，该系统为车轴扭矩矢量化(vectoring)装置提供超速能力。

背景技术

传统的后轮驱动机动车辆通过一个传动轴提供车轮驱动扭矩，该扭矩通过差速器耦合到左右车轴。前轮驱动的车辆通过差速器耦合至前轮驱动轴，由驱动桥进行驱动。四轮驱动以及所谓的全轮驱动车辆也使用差速器驱动前、后车轴。差速器允许在左右侧驱动轴之间(和某些应用中前后轴之间)产生车轮转速差。差速器最早最基本的设计被称为开式差速器，因为其在两车轴间提供常扭矩，并且不对驱动轴的相对转速进行操作控制。当驱动轮之一与具有低附着系数(μ)的路面接触，而另一车轮与具有高附着系数μ的路面接触时，开式差速器的一个为人熟知的缺陷就会产生。在这种情况下，在低附着系数μ接触表面产生的低牵引力阻止了另一车轴产生更大的扭矩。由于两车轴之间的扭矩相对恒定，因此产生的驱动汽车起步行进的总的牵引力就更少。当行驶时，尤其是在低附着系数μ或所谓的对开驱动条件下，相似的缺陷在动态工况下也会产生。

开式差速器的上述局限众所周知，大量的设计方法已经被采纳用来克服这些缺陷。一种方法被称为锁止差速器。典型的，这些系统采用机械或液压操作或者使用其它策略使得两驱动轴耦合在一起，并以几乎相同的速度进行转动。结果，在此工况下，这两个车轴不会相互限制扭矩。典型的机械锁止差速器使用一个离合器组或摩擦材料接触面，在车轴之间显著的速度差被检测到时将两个车轴锁止在一起。其它系统是合并车轴之间的液力联轴节，其提供一定程度的速度耦合性。

尽管以上所述的锁止差速系统在许多工况下提供了超越开式差速器的显著优势，然而其仍具有很大的局限。可靠性及保修问题在许多锁止差速器设计中将会出现。使用机械摩擦接触面的锁止差速器容易磨损摩擦材料。

锁止差速器的另一个主要缺点是它们基本上仅能提供起着减小驱动轴之间车轮转速差的作用的扭矩。而通过一个车轴到另一车轴的扭矩变换来获得一个车轴相对于另一个车轴的超速能力是不可能的。

汽车传动系统和悬架系统设计人员考虑了作用在轮胎接地部分的力来获得期望的车辆牵引，制动，操纵和转向的行为能力。作用在轮胎接地部分的合力能够被分解为纵向与横向的矢量分量。汽车设计人员经常期望管理这些轮胎力矢量来提供期望的操纵特性，尤其是那些有关过多转向和不足转向条件的操纵特性。众所周知在进行圆周运动操纵时使用制动力矩来提供车轮接触矢量以防止过多转向和不足转向状况。已知的这类电子控制制动系统有着各种名称和缩写，包括动态稳定性控制(DSC)，以及电子稳定性程序(ESP)。然而这些系统仅仅在能量抑制(也就是说，制动)模式下工作。因此高度期望能通过一个可管理的对每个车轮的扭矩再分配系统来提供车轮接触面的矢量控制。上述的锁止差速器不允许对车轮牵引力矢量的广泛控制。而差速器的设计具有高度期望的特性，此设计通过可控条件下的扭矩矢量化允许一个车轮能够超速，换句话说，能够比另一车轮更快的驱动。

发明内容

本发明涉及一种用于机动车辆的电液扭矩矢量化差速器的控制系统。本发明的系统采用了被差速器支座驱动的液压泵。液压马达耦合到与带有驱动轴之一的差速器支座相连的行星齿轮副上。这一耦合连接通过差速器齿轮连接提供了对于两个轴的控制。液压马达能在两个方向上被正向驱动，以便以高度可控的方式产生车轴间的相对速度差。在大规模生产的机动车产品中，伴随功能属性的成本与可靠性也是基本的要求。本发明的电液控制系统利用了相对低成本的阀体与电路元件。这些特征部分是通过低压伺服控制液压管路的使用而获得的。

本发明的系统中与差速器耦合的液压马达可以由不同类型的变量泵驱动，例如所谓的曲轴型泵，它能工作在在一个或两个旋转方向上。液压流体通过一个电液控制换向控制阀在某一方向被提供给马达，产生预先提到的期望控制。液压管路也可以被用来液力地锁止液压马达，以便在需要进行这种操作时，该系统能够在像上文提到的锁止差速器的锁止模式下工作。

根据相关附图在阅读了本发明下面的详细描述之后，本发明的这些以及其它方面和优点将会变得显而易见。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的液压扭矩矢量化系统的原理图。

具体实施方式

液压扭矩矢量化差速系统示意性地如图1所示，通常用附图标记10表示。系统10的基本组成部件包括液压泵12、液压马达14、差速齿轮组件16、行星齿轮副32以及液压管路18。下面通过液压控制系统以及控制策略的描述对本发明的基本机械特性进行阐述。