CN103072479A - 四驱车差速机构及应用其的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了四驱车差速机构及应用其的汽车，涉及汽车部件，为了解决四驱车差速机构布置时所占用空间较大、难度较大、整车的重量也比较大的问题。该四驱车变速驱动机构及应用其的汽车，包括：分动器、后轮间差速器，还包括前轮间差速器；前轮间差速器设置在车辆的两个前轮之间的前轴上，且与变速器的动力输出端连接，还与分动器的动力输入端连接，分动器的动力输出端与后轮间差速器的动力输入端连接，后轮间差速器设置在车辆的两个后轴之间的后轴上。

Description

四驱车差速机构及应用其的汽车

技术领域

本发明涉及汽车部件，尤其涉及四驱车差速机构及应用其的汽车。

背景技术

四驱车就是有前后差速联动四轮驱动的汽车。因为车辆的发动机将动力传至四个车轮，所以四个车轮都可发力。两驱车在其一只驱动车轮打滑时，另外的一只驱动车轮也会失去牵引动力，这时，车子便不能行驶了。四驱车在其一只驱动车轮打滑时，其他的驱动车轮仍然能发挥牵引动力，车子仍能行驶。因此，四驱车越野性能优越，在野外山坡、滩涂、泥地、沙漠也可以应付自如。

当前，绝大多数四驱车的差速机构通过多个差速器的相互配合来实现各个车轮之间的差速。该四驱车差速机构通常为两个轮间差速器和一个轴间差速器。两个前轮之间的前轴上设有前轮间差速器，两个后轮之间的后轴上设有后轮间差速器。前、后轴之间设有轴间差速器，为了实现前、后轴的扭矩分配，还需要增加额外的控制装置。

由于四驱车差速机构包括控制装置以及多个差速器，因此布置时所占用空间较大、难度较大，整车的重量也比较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种四驱车差速机构及应用其的汽车，解决了四驱车差速机构布置时所占用空间较大、难度较大、整车的重量也比较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种四驱车差速机构，包括：分动器、后轮间差速器，还包括前轮间差速器；所述前轮间差速器设置在车辆的两个前轮之间的前轴上，且与变速器的动力输出端连接，还与分动器的动力输入端连接，所述分动器的动力输出端与所述后轮间差速器的动力输入端连接，所述后轮间差速器设置在车辆的两个后轮之间的后轴上。

优选地，所述前轴包括第一输出轴和第二输出轴，所述前轮间差速器设置在第一输出轴和第二输出轴之间；所述前轮间差速器包括：与所述变速器的动力输出端连接的传动单元、与传动单元固定连接的外壳体、空套在所述外壳体上的中间齿轮、与所述中间齿轮啮合的外齿轮和内齿轮、与所述内齿轮固定连接的内壳体、与内壳体连接的差速单元；所述差速单元与所述第一输出轴和所述第二输出轴连接，用于向所述第一输出轴和所述第二输出轴传递不同的动力；所述外齿轮与所述分动器的动力输入端齿轮连接。

其中，所述差速单元由空套在内壳体上的第一行星圆柱齿轮和第二行星圆柱齿轮、与第一行星轮啮合的第一驱动齿轮、与第二行星轮啮合的第二驱动齿轮组成；所述第一行星圆柱齿轮与所述第二行星圆柱齿轮啮合；所述第一驱动齿轮与第一输出轴连接，第二驱动齿轮与所述第二输出轴连接。

优选地，所述差速单元由与内壳体连接的第一锥齿轮和第四锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮、第三锥齿轮组成；所述第二锥齿轮、第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合；四个所述锥齿轮组成一个矩形；所述第二锥齿轮与所述第一输出轴连接，所述第三锥齿轮与所述第二输出轴连接。

其中，所述传动单元为外齿圈。

优选地，所述内齿轮与所述内壳体键连接。

其中，所述第一驱动齿轮与所述第一输出轴键连接。

优选地，所述第二驱动齿轮与所述第二输出轴键连接。

其中，所述第一输出轴与汽车左前轮的动力输入端连接，所述第二输出轴与汽车右前轮的动力输入端连接。

一种汽车，包括上述的四驱车差速机构。

本发明实施例提供的四驱车差速机构及应用其的汽车中，由于前轮间差速器与变速器的动力输出端连接、还与分动器的动力输入端连接，分动器的动力输出端与后轮间差速器的动力输入端连接，从而能够实现车辆的四轮驱动。并且，该四驱车差速机构仅包括两个差速器，分别为前轮间差速器和后轮间差速器，省略了轴间差速器和控制装置，因此布置该四驱车差速机构时所占用空间较小、难度较低，整车的重量也比较轻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种四驱车差速机构的方框图；

图2为本发明实施例提供的一种四驱车差速机构的示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种四驱车差速机构的示意图；

图4为本发明实施例提供的再一种四驱车差速机构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供了一种四驱车差速机构，如图1所示，包括：分动器11、后轮间差速器12，还包括前轮间差速器13；前轮间差速器13设置在车辆的两个前轮之间，且与变速器14的动力输出端141连接、还与分动器11的动力输入端111连接，分动器11的动力输出端112与后轮间差速器12的动力输入端121连接，后轮间差速器12设置在车辆的两个后轮之间的后轴上。

由于前轮间差速器13与变速器14的动力输出端141连接、还与分动器11的动力输入端111连接，使得变速器14将动力由动力输出端141传递到前轮间差速器13，前轮间差速器13还与分动器11的动力输入端111连接，从而前轮间差速器13可以将部分动力传递给分动器11。

采用本实施例提供的四驱车差速机构，能够实现车辆的四轮驱动。具体地，前轮间差速器13设置在车辆的两个前轮之间的前轴上，从而前轮间差速器13能够将动力分配给左前轮和右前轮，以实现左右车轮的动力输出；分动器11的动力输出端112与后轮间差速器12的动力输入端121连接，后轮间差速器12设置在车辆的两个后轮之间的后轴上，从而后轮间差速器12能将动力分配给左右两个后车轮，以实现后部两车轮的动力输出。

本发明实施例提供的四驱车差速机构中，由于前轮间差速器与变速器的动力输出端连接、还与分动器的动力输入端连接，分动器的动力输出端与后轮间差速器的动力输入端连接，从而能够实现车辆的四轮驱动。并且，该四驱车差速机构仅包括两个差速器，分别为前轮间差速器和后轮间差速器，省略了轴间差速器和控制装置，因此布置该四驱车差速机构时所占用空间较小、难度较低，整车的重量也比较轻。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，参见图2，前轴可以包括第一输出轴28和第二输出轴29，前轮间差速器13设置在第一输出轴28和第二输出轴29之间。前轮间差速器13可以包括与变速器14的动力输出端141连接的传动单元21、与传动单元21固定连接的外壳体22、空套在外壳体22上的中间齿轮23、与中间齿轮23啮合的外齿轮24和内齿轮25、与内齿轮25固定连接的内壳体26、与内壳体26连接的差速单元27。

该差速单元27与第一输出轴28和第二输出轴29连接；用于向第一输出轴28和第二输出轴29传递不同的动力；外齿轮24与分动器11的动力输入端111齿轮201连接。

动力由变速器14的动力输出端141传递到传动单元21，在经外壳体22传递到中间齿轮23，与中间齿轮23啮合的外齿轮24可以将中间齿轮23传递的一部分动力经外齿轮24传递给与外齿轮24啮合的分动器11的动力输入端111齿轮201，从而将动力传递到后轮间差速器12，后轮间差速器12将动力分配给车辆的后部两个车轮，使得两个后部车轮具有动力输出。

与中间齿轮23啮合的内齿轮25可以将中间齿轮23传递的另一部分动力传递给内壳体26，在由内壳体26传递给差速单元27，差速单元27能够将动力按照一定的传动比，分别传递给第一输出轴28和第二输出轴29，使得与第一输出轴28和第二输出轴29连接的车辆前部的两个车轮，从而使两个前部车轮具有动力输出。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，参见图3，上述前轴包括第一输出轴28和第二输出轴29，该前轮间差速器设置在第一输出轴28和第二输出轴29之间，差速单元27可以由空套在内壳体26上的第一行星圆柱齿轮31和第二行星圆柱齿轮32、与第一行星轮31啮合的第一驱动齿轮33、与第二行星轮32啮合的第二驱动齿轮34组成；第一行星圆柱齿轮31与第二行星圆柱齿轮32啮合；第一驱动齿轮33与第一输出轴28连接，第二驱动齿轮34与第二输出轴29连接。

上述四驱车差速机构可以工作于以下四种方式：一、车轮无差速的工作方式；二、左右车轮差速的工作方式；三、前后车轮差速的工作方式；四、四轮差速的工作方式。下面参照图3对上述四驱车差速机构的各种工作方式进行详细说明。

一、车轮无差速的工作方式

当四驱车行驶在平整的良好路面时，认为四个车轮与路面接触的附着系数相等。此时，动力由变速器14的动力输出端141传递给与其连接的传动单元21，传动单元21将带动与其固定连接的外壳体22转动。由于外壳体22上设置有可自由转动的中间齿轮23，即中间齿轮23既可以随外壳体22公转，也可以自转。因此，外壳体22转动将使得中间齿轮23具有与外壳体22一样的转速。然而，外齿轮24和内齿轮25都与中间齿轮23啮合，从而内齿轮25和外齿轮24都转动。

外齿轮24转动，将动力传递给分动器11的动力输入端111上齿轮201，实现后部两车轮的动力输出。此时，中间齿轮23不自转，内齿轮25转动将带动与其固定连接的内壳体26转动，从而空套在内壳体26上的第一行星圆柱齿轮27和第二行星圆柱齿轮28转动，此时，第一行星圆柱齿轮31和第二行星圆柱齿轮32不自转，两行星圆柱齿轮随内壳体26公转。第一行星圆柱齿轮31将动力经过第一驱动齿轮33传递给第一输出轴28，第二行星圆柱齿轮32将动力经过第二驱动齿轮34传递给第二输出轴29。能够实现前部两车轮的动力输出。

因为四个车轮与路面接触的附着系数相等，也就是说车轮所受到的阻力矩相同，此时不存在前、后轴动力输出不一致的问题，因此，无差速过程。

二、左右车轮差速的工作方式

当四驱车行驶在左右车轮与路面接触的附着系数不相等的路面时，导致左右车轮的输出力不相等。此时，动力由变速器14的动力输出端141传递给与其连接的传动单元21，传动单元21将带动与其固定连接的外壳体22转动。由于外壳体22上设置有可自由转动的中间齿轮23，即中间齿轮23既可以随外壳体22公转，也可以自转。因此，外壳体22转动将使得中间齿轮23具有与外壳体22一样的转速。然而，外齿轮24和内齿轮25都与中间齿轮23啮合，从而内齿轮25和外齿轮24都转动。

外齿轮24转动，将动力传递给分动器11的动力输入端111齿轮201，实现后部两车轮的动力输出。此时，中间齿轮23不自转，内齿轮25转动将带动与其固定连接的内壳体26转动。

假设前部左侧车轮与路面的附着力矩小于前部右侧车轮与路面的附着力矩、第一输出轴28与前部左侧车轮连接，第二输出轴29与前部右侧车轮连接，那么第一行星圆柱齿轮31用较小的力就可以驱动第一驱动齿轮33转动，而第二行星圆柱齿轮32则需要较大的力矩才能克服其阻力矩。由于第一行星圆柱齿轮31与第二行星圆柱齿轮32啮合，第二行星圆柱齿轮32限制第一行星圆柱齿轮31的旋转，这样，第一行星圆柱齿轮31为了转动，将把部分动力传递给第二行星圆柱齿轮32，直到第一驱动齿轮33和第二驱动齿轮34同时开始转动。从而实现了差动功能。

此时，第一行星圆柱齿轮31绕第一驱动齿轮33公转同时自转，第二行星圆柱齿轮32绕第二驱动齿轮34公转同时自转。应当清楚，左车轮与路面的附着力矩大于右车轮与路面的附着力矩时，工作过程同理。

三、前后车轮差速的工作方式

当四驱车行驶在前后车轮与路面接触的附着系数不相等的路面时，导致前后轴的输出力不相等。即第一驱动轴28和第二驱动轴29转速相同，但是与后轴的转速不相同。此时，动力依然是由变速器14的动力输出端141传递给与其连接的传动单元21，传动单元21将带动与其固定连接的外壳体22转动。

假设四驱车的前轮的路面附着力矩小于后轮的路面附着力矩，动力由中间齿轮23传递到内齿轮25，再由内齿轮25传递给第一输出轴28和第二输出轴29，那么，内齿轮25只需传递较小的力矩就可以驱动第一输出轴28和第二输出轴29旋转，且该时刻第一输出轴28和第二输出轴29的转速相同。

然而，后轮的路面附着力矩较大，因此后轴则需要较大的力矩才能克服其上阻力矩。并且，由于中间齿轮23空套在外壳体22中，由于前轴和后轴的受力不均匀，使得内齿轮25和外齿轮24都发生倾斜，且与外壳体22产生的摩擦力增大。从而外齿轮24限制内齿轮25旋转，这样内齿轮25为了自身能够转动，会将部分力矩传递给外齿轮24，直至内齿轮25和外齿轮24同时转动，从而实现了差动功能。

这个过程中内齿轮25随外壳体22公转的同时，也自转。显而易见地，当四驱车的前轮的路面附着力矩大于后轮的路面附着力矩，工作原理同上。

四、四轮差速的工作方式

当路面极度恶劣的情况下，四个车轮与地面接触的附着系数都不相同，导致第一输出轴、第二输出轴、后轴的输出动力都不相等，此时，为上述第二和第三工作方式的结合。在此，不再赘述。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，如图4所示，差速单元27还可以由与内壳体26连接的第一锥齿轮41和第四锥齿轮44、与第一锥齿轮41啮合的第二锥齿轮42、第三锥齿轮43组成。第二锥齿轮42、第三锥齿轮43与第四锥齿轮44啮合；四个锥齿轮组成一个矩形；第二锥齿轮42与第一输出轴28连接，第三锥齿轮43与第二输出轴29连接。

上述四驱车差速机构也可以工作于四种方式：五、车轮无差速的工作方式；六、左右车轮差速的工作方式；七、前后车轮差速的工作方式；八、四轮差速的工作方式。下面参照图4对该四驱车差速机构的各种工作方式进行详细说明。

五、车轮无差速的工作方式

当四驱车行驶在平整的良好路面时，认为四个车轮与路面接触的附着系数相等。此时，动力传递过程中无差速过程。

动力由变速器14的动力输出端141传递到外壳体22的过程与上述实施例中描述第一个工作方式中的动力传递过程一样。外壳体转动从而使得中间齿轮23具有与外壳体22一样的转速。然而，外齿轮24和内齿轮25都与中间齿轮23啮合，从而内齿轮25和外齿轮24都转动。

参见图4，外齿轮24转动，将动力传递给分动器11的动力输入端111上齿轮201，实现后部两车轮的动力输出。此时，中间齿轮23不自转，内齿轮25转动将带动与其固定连接的内壳体26转动，从而与内壳，26连接的第一锥齿轮41和第四锥齿轮44转动，与第四锥齿轮44啮合的第二锥齿轮42和第三锥齿轮43都转动，第二锥齿轮42将动力传递给第一输出轴28，第三锥齿轮43将动力传递给第二输出轴29。能够实现前部两车轮的动力输出。

六、左右车轮差速的工作方式

当四驱车行驶在左右车轮与路面接触的附着系数不相等的路面时，导致左右车轮的输出力不相等。此时，动力由变速器14的动力输出端141传递给外壳体22，外壳体22转动。由于外壳体22上设置有可自由转动的中间齿轮23，即中间齿轮23既可以随外壳体22公转，也可以自转。因此，外壳体22转动将使得中间齿轮23具有与外壳体22一样的转速。然而，外齿轮24和内齿轮25都与中间齿轮23啮合，从而内齿轮25和外齿轮24都转动。

外齿轮24转动，将动力传递给分动器11的动力输入端111齿轮201，实现后部两车轮的动力输出。此时，中间齿轮23不自转，内齿轮25转动将带动与其固定连接的内壳体26转动。

假设前部左侧车轮与路面的附着力矩小于前部右侧车轮与路面的附着力矩、第一输出轴28与前部左侧车轮连接，第二输出轴29与前部右侧车轮连接，那么用较小的力就可以驱动第二锥齿轮42转动，而第三锥齿轮43则需要较大的力矩才能克服其阻力矩。

由于四个锥齿轮啮合关系形成了一个矩形，第三锥齿轮43将限制与其啮合的其他锥齿轮的旋转，这样，这时，第一锥齿轮41和第四锥齿轮44开始进行自转，由于齿轮运转过程中产生的摩擦力，齿轮之间会产生一定的传递扭矩，直到第二锥齿轮42和第三锥齿轮43同时开始转动。从而实现了差动功能。应当清楚，左车轮与路面的附着力矩大于右车轮与路面的附着力矩时，工作过程同理。

七、前后车轮差速的工作方式

该工作过程与上述实施例描述的第三个工作方式完全相同。

八、四轮差速的工作方式

当路面极度恶劣的情况下，四个车轮与地面接触的附着系数都不相同，导致第一输出轴28、第二输出轴、后轴的输出动力都不相等，此时，为上述第六和第七个工作方式的结合。在此，不再赘述。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，传动单元21可以为外齿圈。外齿圈可以直接与变速器中的齿轮啮合，传递动力平稳可靠。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，内齿轮25与内壳体26可以键连接。键连接的方式简单、易行，能够实现周向固定，使得内齿轮25与内壳体26直接动力传递更加平稳、可靠。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，第一驱动齿轮33与第一输出轴28也可以键连接。第二驱动齿轮34与第二输出轴29可以键连接。当然，也可以采用其他的固定连接方式。

上述实施例提供的四驱车差速机构中，第一输出轴28与汽车左前轮的动力输入端连接，第二输出轴29与汽车右前轮的动力输入端连接。或者也可以使汽车的左前轮的动力输入端与第二输出轴29连接，第一输出轴28与汽车的前轮的动力输入端连。总之，汽车的前部两个车轮的动力输入端分别对应地连接有一个动力输出轴。

本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的四驱车差速机构，由于该差速机构仅包括两个差速器，分别为前轮间差速器和后轮间差速器，省略了轴间差速器和控制装置，因此布置该四驱车差速机构时所占用空间较小、难度较低，整车的重量也比较轻，从而使得整车的质量也比较轻。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种四驱车差速机构，其特征在于，包括：分动器、后轮间差速器，还包括前轮间差速器；

所述前轮间差速器设置在车辆的两个前轮之间的前轴上，且与变速器的动力输出端连接，还与分动器的动力输入端连接，所述分动器的动力输出端与所述后轮间差速器的动力输入端连接，所述后轮间差速器设置在车辆的两个后轮之间的后轴上。

2.根据权利要求1所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述前轴包括第一输出轴和第二输出轴，所述前轮间差速器设置在第一输出轴和第二输出轴之间；

所述前轮间差速器包括：与所述变速器的动力输出端连接的传动单元、与传动单元固定连接的外壳体、空套在所述外壳体上的中间齿轮、与所述中间齿轮啮合的外齿轮和内齿轮、与所述内齿轮固定连接的内壳体、与内壳体连接的差速单元；

所述差速单元与所述第一输出轴和所述第二输出轴连接，用于向所述第一输出轴和所述第二输出轴传递不同的动力；所述外齿轮与所述分动器的动力输入端齿轮连接。

3.根据权利要求2所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述差速单元由空套在内壳体上的第一行星圆柱齿轮和第二行星圆柱齿轮、与第一行星轮啮合的第一驱动齿轮、与第二行星轮啮合的第二驱动齿轮组成；所述第一行星圆柱齿轮与所述第二行星圆柱齿轮啮合；所述第一驱动齿轮与第一输出轴连接，第二驱动齿轮与所述第二输出轴连接。

4.根据权利要求2所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述差速单元由与内壳体连接的第一锥齿轮和第四锥齿轮、与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮、第三锥齿轮组成；所述第二锥齿轮、第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合；四个所述锥齿轮组成一个矩形；所述第二锥齿轮与所述第一输出轴连接，所述第三锥齿轮与所述第二输出轴连接。

5.根据权利要求2所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述传动单元为外齿圈。

6.根据权利要求2-4任一项所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述内齿轮与所述内壳体键连接。

7.根据权利要求2所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述第一驱动齿轮与所述第一输出轴键连接。

8.根据权利要求2所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述第二驱动齿轮与所述第二输出轴键连接。

9.根据权利要求3或4所述的四驱车差速机构，其特征在于，所述第一输出轴与汽车左前轮的动力输入端连接，所述第二输出轴与汽车右前轮的动力输入端连接。

10.一种汽车，包括权利要求1-9任一项所述的四驱车差速机构。

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