CN103398155B - 双离合差速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合差速器，包括同轴设置的主动轴和被动套，主动轴侧壁上设有缺口，主动轴上套装有插装在被动套内的主动盘，主动盘包括通过拉紧件抱紧在主动轴上的左半盘和右半盘，左半盘和右半盘的对接处设有口部朝向主动盘圆心的楔口，楔口和对应的缺口内设有在主动轴转动挤压下能滑入楔口并将左半盘和右半盘撑开压紧到被动套内壁上的挤压件。采用这种结构的双离合差速器，结构合理，能够自动调整左右车轮的差速配合，能够根据动力输出情况自动离合，且能节约车辆惯性、避免传动磨损，适合在各种车辆上使用，特别适合在电动车上使用。

Description

双离合差速器

技术领域

本发明涉及一种双离合差速器。

背景技术

目前，几乎所有的机动车辆都使用差速器来解决车辆转弯时两侧车轮的不同转速问题。普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。

传统差速器虽然科学地解决了两侧车轮转弯时的差速问题，但是，传统差速器的不足之处在于：1、行星齿和半轴齿在任何条件下均不能脱离，因此所有传动件即使在车辆失去动力的条件下仍被动随动，这不但增加了车辆的行驶阻力，也加剧了机械部件磨损和行驶噪音，特别在下坡或依靠惯性滑行时，差速器反而成了消耗势能和惯性的主要消耗部件，不但不利于节能，而且增大了差速器及其相关传动部件的磨损；对于电动汽车而言，这种缺陷更加明显，因为电动汽车的较短续航力决定了下坡或惯性滑行的重要性；2、没有自动离合功能，必须配合离合器使用，这样不但增加了车辆成本，而且故障率也大大提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，能够自动调整左右车轮的差速配合，能够根据动力输出情况自动离合，且能节约车辆惯性、避免传动磨损的双离合差速器。

为解决上述技术问题，本双离合差速器包括同轴设置的主动轴和被动套，主动轴侧壁上设有缺口，主动轴上套装有插装在被动套内的主动盘，主动盘包括通过拉紧件抱紧在主动轴上的左半盘和右半盘，左半盘和右半盘的对接处设有口部朝向主动盘圆心的楔口，楔口和对应的缺口内设有在主动轴转动挤压下能滑入楔口并将左半盘和右半盘撑开压紧到被动套内壁上的挤压件。

本双离合差速器是通过膨胀式双向超越离合结构来实现能够自动调整左右车轮的差速配合，能够根据动力输出情况自动离合，且能节约车辆惯性、避免传动磨损的。

膨胀式双向超越离合结构主要包括套装在一起的主动轴和被动套，两者同轴设置。主动轴外周直径比被动套内周直径要小得多，因此，在主动轴外壁和被动套内壁之间就形成一个环形空隙。主动轴上套装有主动盘，主动盘位于所述环形空隙内。在本双离合差速器中，主动盘为分体结构，可以是两体结构，也可以是三体结构，还可以是多体结构。下面以两体结构进行说明，其他结构类似，在此不再细述。在两体结构中，主动盘由左半盘和右半盘构成，两者通过拉紧件弹性抱紧在主动轴上。为方便叙述，将此状态称为抱紧状态或收缩状态。当左半盘和右半盘抱紧在主动轴上时，主动盘外周与被动套内壁之间留有一个环形间隙，为方便叙述，将该环形间隙称为滑动间隙或转动间隙。主动轴上设有轴向延伸的缺口，缺口的位置与左半盘和右半盘的对接处对应设置。左半盘和右半盘的对接处设有楔口，楔口为楔形开口或槽，也就是一端大一端小的开口或槽。为方便叙述，将楔口较大的一端称为口部，将楔口较小的一端称为尖部。在本双离合差速器中，楔口的口部朝向主动盘的圆心设置。也就是说，楔口的尖部朝向主动盘外周设置，楔口的口部朝向主动盘的内周设置。因为主动轴上的缺口和主动盘上的楔口是对应设置的，因此两者共同构成一个更大的腔体，也可以说，这样腔体是由主动轴、左半盘和右半盘共同围绕成的。为方便叙述，将缺口和楔口位置对应的状态称为对位状态。为方便叙述，将该腔体称为驱动腔。在驱动腔中设置有挤压件，挤压件也是沿主动轴轴向设置的。挤压件的体积要比驱动腔的体积小，因此挤压件在腔体内是可以活动的。为方便叙述，将挤压件可以自由活动的状态称为活动状态。

当主动轴转动时，缺口和楔口会错位，为方便叙述，将两者的此状态称为错位状态。错位状态下，挤压件会被缺口内壁向楔口内推动，此时左半盘和右半盘会因为挤压件的挤入而逐渐撑开，滑动间隙也会逐渐缩小。当左半盘和右半盘被完全撑开或胀开时，左半盘和右半盘外壁与被动套内壁完全压紧在一起，滑动间隙完全消失或几乎完全消失，此时称为撑开状态或膨胀状态。此时，挤压件的大部分位于楔口内，小部分依然位于主动轴的缺口内。为方便叙述，将挤压件的这种状态称为挤压状态。由于主动盘外壁已完全压紧在被动盘内壁上，因此挤压件不能再继续深入楔口内。此时，主动轴通过挤压件与主动盘沿转动方向驱动连接或推动连接，而主动盘外壁因与被动套内壁压紧在一起也形成驱动连接或推动连接，所以，主动轴和被动套也构成了沿转动方向上的驱动连接或推动连接，主动轴将开始驱动被动套同步转动。

当下坡或滑行时，切断主动轴的动力输入，主动轴因失去动力而停止转动或转速低于被动套的转速，主动盘将相对于主动轴反向转动。此时缺口和楔口将由错位状态向对位状态恢复，挤压件也将由挤压状态向活动状态恢复，主动盘也会有膨胀状态向抱紧状态恢复。在抱紧状态下，滑动间隙出现主动盘和被动套之间不存在动力连接关系，主动轴和被动套完全脱离，此时，汽车将在势能或惯性作用下自由滑行，不但有效利用了下坡势能或行车惯性，而且本双离合差速器及相关传动部件都处于静止状态或自由惯性转动状态，大大减少了机械磨损。

在倒车时，主动轴的转动方向反向，主动轴也会通过挤压件、主动盘驱动被动套反转，工作过程与上述过程类似，在此不再细述。

综上所述，本双离合差速器的离合动作是根据主动轴和被动套车速的不同而自动调整的，也就是说，在主动轴转速高于被动盘转速时，本双离合差速器处于撑开状态，主动轴驱动被动套转动；在被动套的转速高于主动轴的转速时，本双离合差速器处于抱紧状态，主动轴和被动套之间没有动力关系。换句话说，主动轴通过本双离合差速器后，只能驱动比自己转速低的被动套。在转弯时，由于车架的拐弯需要外侧车轮车速高于内侧车轮车速，所以此时内侧车轮上的双离合差速器是处于撑开状态，而外侧车轮上的双离合差速器是处于抱紧状态的，也就是说，内侧车轮上的双离合差速器起驱动作用，而外侧车轮上的双离合差速器则不起驱动作用。此时，内侧车轮较低的速度由发动机通过内侧双离合差速器提供，外侧车轮较高的速度由车轮原来的惯性及车架的摆动力提供，从而实现自动调整差速的功能。

作为一种实现方式，所述拉紧件为拉簧，左半盘和右半盘的对接处设有对应的配合孔，拉簧安装在配合孔内。

通过在左半盘和右半盘的配合孔内设置拉簧，可以使左半盘和右半盘抱紧在主动轴上，而且可以对拉簧起到保护作用，保证了拉簧可靠使用。

作为改进，被动套上设有压紧孔，压紧孔内通过弹性件安装有弹性压紧主动盘外壁且能在受到主动盘的挤压时能缩进压紧孔内的滚动件。

压紧孔内的滚动件受弹性件的弹性作用，会弹性压紧在主动盘外壁上，这样可以给主动盘一个弹性夹紧力，也就相当于对主动盘进行了定位。定位后，在主动轴驱动主动盘的瞬间，可以保证主动轴将挤压件顺利压入楔口内从而将主动盘撑开压紧在被动套上，避免了特殊情况下主动轴通过挤压件驱动主动盘未压紧被动套而沿被动套内壁打滑的现象，大大提高了本双离合差速器自动离合的可靠性。滚动件不但可以在弹性件作用下弹性压紧在主动盘上，而且可以绕主动盘外周滚动，这样可以减少两者的摩擦，有助于本双离合差速器长期稳定运行。

作为一种实现方式，所述弹性件包括螺接在压紧孔外端的螺柱，滑动插装在压紧孔内的滑座，还包括弹性压紧在螺柱和滑座之间的弹簧，所述滚动件包括设置在滑座上的滚珠或滚轮。

在压紧孔内依次安装螺柱、弹簧、滑座和滚珠或滚轮，可以通过弹簧在螺柱支撑下获得的弹力通过滑座将滚珠或滚轮弹性压紧在主动盘外周上并可以在本双离合差速器的抱紧状态和撑开状态切换时能沿压紧孔自由伸缩，既实现了对主动盘的定位作用，又保证了滚珠或滚轮的伸缩自如，也就保证了本双离合差速器的可靠工作。在压紧孔外端设置螺柱，不但可以为弹簧提供支撑点，而且可以很方便地拆卸，这样在检修时也就更加方便。

作为改进，主动盘的侧壁上均布有轴向延伸的凹槽，凹槽底面固设有轴向延伸且尖部向外的楔形筋，凹槽内盛装有轴向延伸的滚柱，滚柱露出主动盘的外周圆轨迹。

因为滚柱的外周是突出主动盘外圆周轨迹的，所以主动盘膨胀状态时，是通过滚柱与被动套内壁压紧在一起的。这样主动盘和被动套之间的传动配合就是由滚柱和被动套内壁构成的点挤压摩擦配合或线挤压摩擦配合，传动更加可靠稳定，不易打滑。在主动盘的凹槽内设置尖部向外的楔形筋，可以在主动盘转动时，将凹槽内的滚柱顺着楔形筋斜面引入凹槽底面和侧壁构成的夹持腔内，这样可以使滚柱在主动盘和被动套之间越转越紧，有效杜绝了滚柱持续滚动而导致主动盘和被动套传动打滑的现象。

综上所述，采用这种结构的双离合差速器，结构合理，能够自动调整左右车轮的差速配合，能够根据动力输出情况自动离合，且能节约车辆惯性、避免传动磨损，适合在各种车辆上使用，特别适合在电动车上使用。

附图说明

结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明滚柱部分的结构示意图。

图中：1为输出轴，2为主动轴，3为被动套，4为缺口，5为主动盘，6为左半盘，7为右半盘，8为拉紧件，9为楔口，10为挤压件，11为配合孔，12为压紧孔，13为弹性件，14为滚动件，15为螺柱，16为滑座，17为弹簧，18为滚珠，19为凹槽，20为滚柱，21为楔形筋。

具体实施方式

如图所示，该双离合差速器包括套装在一起的主动轴2和被动套3，两者同轴设置。主动轴2外周直径比被动套3内周直径要小得多，因此，在主动轴2外壁和被动套3内壁之间就形成一个环形空隙。主动轴2上套装有主动盘5，主动盘5位于所述环形空隙内。主动盘5为分体结构，既可以是两体结构，也可以是三体结构，还可以是多体结构。在本实施例中以两体结构进行说明，其他结构类似，在此不再细述。在两体结构中，主动盘5由左半盘6和右半盘7构成，两者通过拉紧件8弹性抱紧在主动轴2上。为方便叙述，将此状态称为抱紧状态或收缩状态。

当左半盘6和右半盘7抱紧在主动轴2上时，主动盘5外周与被动套3内壁之间留有一个环形间隙，为方便叙述，将该环形间隙称为滑动间隙或转动间隙。主动轴2上设有轴向延伸的缺口4，缺口4的位置与左半盘6和右半盘7的对接处对应设置。左半盘6和右半盘7的对接处设有楔口9，楔口9为楔形开口或槽，也就是一端大一端小的开口或槽。为方便叙述，将楔口9较大的一端称为口部，将楔口9较小的一端称为尖部。在本双离合差速器中，楔口9的口部朝向主动盘5的圆心设置。也就是说，楔口9的尖部朝向主动盘5外周设置，楔口9的口部朝向主动盘5的内周设置。

因为主动轴2上的缺口4和主动盘5上的楔口9是对应设置的，因此两者共同构成一个更大的腔体，也可以说，这样腔体是由主动轴2、左半盘6和右半盘7共同围绕成的。为方便叙述，将缺口4和楔口9位置对应的状态称为对位状态。为方便叙述，将该腔体称为驱动腔。在驱动腔中设置有挤压件10，挤压件10也是沿主动轴2轴向设置的。挤压件10的体积要比驱动腔的体积小，因此挤压件10在腔体内是可以活动的。为方便叙述，将挤压件10可以自由活动的状态称为活动状态。

当主动轴2转动时，缺口4和楔口9会错位，为方便叙述，将两者的此状态称为错位状态。错位状态下，挤压件10会被缺口4内壁向楔口9内推动，此时左半盘6和右半盘7会因为挤压件10的挤入而逐渐撑开，滑动间隙也会逐渐缩小。当左半盘6和右半盘7被完全撑开或胀开时，左半盘6和右半盘7外壁与被动套3内壁完全压紧在一起，滑动间隙完全消失或几乎完全消失，此时称为撑开状态或膨胀状态。此时，挤压件10的大部分位于楔口9内，小部分依然位于主动轴2的缺口4内。为方便叙述，将挤压件10的这种状态称为挤压状态。由于主动盘5外壁已完全压紧在被动盘内壁上，因此挤压件10不能再继续深入楔口9内。此时，主动轴2通过挤压件10与主动盘5沿转动方向驱动连接或推动连接，而主动盘5外壁因与被动套3内壁压紧在一起也形成驱动连接或推动连接，所以，主动轴2和被动套3也构成了沿转动方向上的驱动连接或推动连接，主动轴2将开始驱动被动套3同步转动。在本实施例中，被动套3上同轴传动插装有输出轴1，被动套3通过输出轴1输出动力。

当下坡或滑行时，切断主动轴2的动力输入，主动轴2因失去动力而停止转动或转速低于被动套3的转速，主动盘5将相对于主动轴2反向转动。此时缺口4和楔口9将由错位状态向对位状态恢复，挤压件10也将由挤压状态向活动状态恢复，主动盘5也会有膨胀状态向抱紧状态恢复。在抱紧状态下，滑动间隙出现主动盘5和被动套3之间不存在动力连接关系，主动轴2和被动套3完全脱离，此时，汽车将在势能或惯性作用下自由滑行，不但有效利用了下坡势能或行车惯性，而且本双离合差速器及相关传动部件都处于静止状态或自由惯性转动状态，大大减少了机械磨损。

在倒车时，主动轴2的转动方向反向，主动轴2也会通过挤压件10、主动盘5驱动被动套3反转，工作过程与上述过程类似，在此不再细述。

综上所述，本双离合差速器的离合动作是根据主动轴2和被动套3车速的不同而自动调整的，也就是说，在主动轴2转速高于被动盘转速时，本双离合差速器处于撑开状态，主动轴2驱动被动套3转动；在被动套3的转速高于主动轴2的转速时，本双离合差速器处于抱紧状态，主动轴2和被动套3之间没有动力关系。换句话说，主动轴2通过本双离合差速器后，只能驱动比自己转速低的被动套3。在转弯时，由于车架的拐弯需要外侧车轮车速高于内侧车轮车速，所以此时内侧车轮上的双离合差速器是处于撑开状态，而外侧车轮上的双离合差速器是处于抱紧状态的，也就是说，内侧车轮上的双离合差速器起驱动作用，而外侧车轮上的双离合差速器则不起驱动作用。此时，内侧车轮较低的速度由发动机通过内侧双离合差速器提供，外侧车轮较高的速度由车轮原来的惯性及车架的摆动力提供，从而实现自动调整差速的功能。

在本实施例中，所述拉紧件8为拉簧，左半盘6和右半盘7的对接处设有对应的配合孔11，拉簧安装在配合孔11内。通过在左半盘6和右半盘7的配合孔11内设置拉簧，可以使左半盘6和右半盘7抱紧在主动轴2上，而且可以对拉簧起到保护作用，保证了拉簧可靠使用。

在该双离合差速器中，被动套3上设有压紧孔12，压紧孔12内通过弹性件13安装有弹性压紧主动盘5外壁且能在受到主动盘5的挤压时能缩进压紧孔12内的滚动件14。压紧孔12内的滚动件14受弹性件13的弹性作用，会弹性压紧在主动盘5外壁上，这样可以给主动盘5一个弹性夹紧力，也就相当于对主动盘5进行了定位。定位后，在主动轴2驱动主动盘5的瞬间，可以保证主动轴2将挤压件10顺利压入楔口9内从而将主动盘5撑开压紧在被动套3上，避免了特殊情况下主动轴2通过挤压件10驱动主动盘5未压紧被动套3而沿被动套3内壁打滑的现象，大大提高了本双离合差速器自动离合的可靠性。滚动件14不但可以在弹性件13作用下弹性压紧在主动盘5上，而且可以绕主动盘5外周滚动，这样可以减少两者的摩擦，有助于本双离合差速器长期稳定运行。

在本实施例中，所述弹性件13包括螺接在压紧孔12外端的螺柱15，滑动插装在压紧孔12内的滑座16，还包括弹性压紧在螺柱15和滑座16之间的弹簧17，所述滚动件14包括设置在滑座16上的滚珠18或滚轮。在压紧孔12内依次安装螺柱15、弹簧17、滑座16和滚珠18或滚轮，可以通过弹簧17在螺柱15支撑下获得的弹力通过滑座16将滚珠18或滚轮弹性压紧在主动盘5外周上并可以在本双离合差速器的抱紧状态和撑开状态切换时能沿压紧孔12自由伸缩，既实现了对主动盘5的定位作用，又保证了滚珠18或滚轮的伸缩自如，也就保证了本双离合差速器的可靠工作。在压紧孔12外端设置螺柱15，不但可以为弹簧17提供支撑点，而且可以很方便地拆卸，这样在检修时也就更加方便。

主动盘5的侧壁上均布有轴向延伸的凹槽19，凹槽19底面固设有轴向延伸且尖部向外的楔形筋21，凹槽19内盛装有轴向延伸的滚柱20，滚柱20露出主动盘5的外周圆轨迹。因为滚柱20的外周是突出主动盘5外圆周轨迹的，所以主动盘5膨胀状态时，是通过滚柱20与被动套3内壁压紧在一起的。这样主动盘5和被动套3之间的传动配合就是由滚柱20和被动套3内壁构成的点挤压摩擦配合或线挤压摩擦配合，传动更加可靠稳定，不易打滑。在主动盘5的凹槽19内设置尖部向外的楔形筋21，可以在主动盘5转动时，将凹槽19内的滚柱20顺着楔形筋21斜面引入凹槽19底面和侧壁构成的夹持腔内，这样可以使滚柱20在主动盘5和被动套3之间越转越紧，有效杜绝了滚柱20持续滚动而导致主动盘5和被动套3传动打滑的现象。

Claims (3)

1.一种双离合差速器，其特征是：包括同轴设置的主动轴（2）和被动套（3），主动轴（2）侧壁上设有缺口（4），主动轴（2）上套装有插装在被动套（3）内的主动盘（5），主动盘（5）包括通过拉紧件（8）抱紧在主动轴（2）上的左半盘（6）和右半盘（7），左半盘（6）和右半盘（7）的对接处设有口部朝向主动盘（5）圆心的楔口（9），楔口（9）和对应的缺口（4）内设有在主动轴（2）转动挤压下能滑入楔口（9）并将左半盘（6）和右半盘（7）撑开压紧到被动套（3）内壁上的挤压件（10）；所述拉紧件（8）为拉簧，左半盘（6）和右半盘（7）的对接处设有对应的配合孔（11），拉簧安装在配合孔（11）内；被动套（3）上设有压紧孔（12），压紧孔（12）内通过弹性件（13）安装有弹性压紧主动盘（5）外壁且能在受到主动盘（5）的挤压时能缩进压紧孔（12）内的滚动件（14）。

2.如权利要求1所述的双离合差速器，其特征是：所述弹性件（13）包括螺接在压紧孔（12）外端的螺柱（15），滑动插装在压紧孔（12）内的滑座（16），还包括弹性压紧在螺柱（15）和滑座（16）之间的弹簧（17），所述滚动件（14）包括设置在滑座（16）上的滚珠（18）或滚轮。

3.如权利要求2所述的双离合差速器，其特征是：主动盘（5）的侧壁上均布有轴向延伸的凹槽（19），凹槽（19）底面固设有轴向延伸且尖部向外的楔形筋（21），凹槽（19）内盛装有轴向延伸的滚柱（20），滚柱（20）露出主动盘（5）的外周圆轨迹。