CN103660822A - 一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，属于汽车制造领域。这是一种兼备了车轮、履带及螺旋桨的两栖全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，该车动力总成纵置于车尾部，也可以纵置在车前部，该机构可编程电控，并可有后轮驱动、四轮驱动、四驱加履带驱动、后驱加螺旋桨驱动及四驱加履带加螺旋桨驱动等多种行走模式。

Description

一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构

技术领域

本发明涉及一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，属于汽车制造领域。

背景技术

“ZL00109897.7”号专利文献给出了一种水路两栖且轮、履兼备的全路况汽车的主要结构，该车通过车轮及履带的升降，并配合动力的分动切换来实现车轮驱动或轮、履驱动的转换；但该项专利文献并没有给出动力传动及分动切换的具体结构，事实上，该专利文献所依赖的实验样车是采用了两只四驱车通用的分动箱串联组合后实现轮、履分动切换的。

由于车轮直径与履带驱动轮直径难于相同，在轮、履混驱模式下为实现车轮与履带线速度相等，还需要在分动箱至履带驱动桥之间再串联一个变速箱，由此使得分动切换系统结构复杂且凌乱，加之通用分动箱多为手动，无法电控编程；再有，该车没有配置螺旋桨，而采用车轮划水的方式做水中推进，若要提高航速而加配螺旋桨，则再增加通用分动箱的串联组合是难以实现的。

另据检索发现，“200920267899.8”及“201010543437.1”号专利申请与本项发明有相近之处，其区别特征是：

“200920267899.8”号申请给出的是一个“一带三”的分动箱，其中没有离合分动机构，其目的是拖带多只齿轮泵，再通过液压控制阀实现系统的分动控制，因此，该项申请的发明目的及技术方案均与本项发明有明显区别。

“201010543437.1”号申请给出了一个“一带四”的分动方案，发明目的与本项发明相近，但仍有不同，该方案只能实现“前轴驱动                                               

四轴驱动”即两种模式之间的转换，再有，该系统共使用了6、16、18计三只分动箱，其中16是利用驱动桥改造而成的，其中主分动箱6仅有“一带三”的功能，且不能独立分动切换。

发明内容

本发明提供的是一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，该机构有助于解决现有机构控制不便、无法独立动力输出等问题。

本发明的特征之一在于：一种动力后置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身尾部，发动机头部朝向车尾，其特征在于：动力自变速箱输出后经传动轴（1）与一个分动箱（2）的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥（3）、履带驱动桥（4）、后轮驱动桥（5）、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴（6）、（7）相联接。

其中，所述分动箱内部，输入端联接是齿轮（11），其轴的前端为两个半轴对接结构，两半轴同轴安装但可以相对传动，两半轴上有花键，花键上装有可轴向滑移的齿式离合器（14），离合器上有拨叉（15），转动拨叉可以改变离合器的位置从而实现两半轴的分离或接合，当离合器处于接合位时，该半轴输出端即是齿轮（11）的输出端，再经传动轴与前轮驱动桥（3）相联接；

所述齿轮（11）的左、右两侧有齿轮（12）、（13）与之常啮合，齿轮（12）、（13）是齿轮轴，分置在齿轮（11）的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮（12）、（13）的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴（6）、（7）相联接，在中间传动轴（6）、（7）上分别装有离合器（8）、（9）；

所述齿轮（11）的下方还有一个齿轮（10）与之常啮合，齿轮（10）的输出端经传动轴与后轮驱动桥（5）相联接；

所述齿轮（10）的下面有齿轮（16）与之常啮合，齿轮（16）是履带驱动桥（4）的分动齿轮，齿轮（16）与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器（17），离合器上有拨叉（18）。

本发明的另一特征在于：一种动力前置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身前部，发动机头部朝向车头，其特征在于：动力自变速箱输出后经传动轴（1）与一个分动箱（2）的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥（3）、履带驱动桥（4）、后轮驱动桥（5）、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴（6）、（7）相联接。

其中，输入端联接的是齿轮（11），其轴的另一端即为输出端，并经传动轴与后轮驱动桥（5）相连接；

所述齿轮（11）的左、右两侧有齿轮（12）、（13）与之常啮合，齿轮（12）、（13）是齿轮轴，分置在齿轮（11）的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮（12）、（13）的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴（6）、（7）相联接，在中间传动轴（6）、（7）上分别装有离合器（8）、（9）；

所述齿轮（11）的下方还有一个齿轮（10）与之常啮合，齿轮（10）与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器（14），离合器上有拨叉（15),转动拨叉可使齿式离合器沿轴向移动从而实现齿轮（10）与其所在轴之间的分离与接合，该轴的输出端经传动轴与前轮驱动桥（3）相联接；

所述齿轮（10）的下面有齿轮（16）与之常啮合，齿轮（16）是履带驱动桥（4）的分动齿轮，齿轮（16）与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器（17），离合器上有拨叉（18）。

本发明的优点：本发明的机构可编程电控，并可有后轮驱动、四轮驱动、四驱加履带驱动、后驱加螺旋桨驱动及四驱加履带加螺旋桨驱动等多种行走模式。

附图说明

图1是本发明的动力总成纵置于车尾时的动力系统总布置图；

图2是图1中分动箱的纵剖面图；

图3是图2的的A-A剖面图；

图4是本发明的动力总成纵置于车身前部的动力系统的总布置图；

图5是图4中分动箱改动后的纵剖面图；

图6是图5的B-B剖面图。

具体实施方式

参考图1至图6，本发明涉及一种全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，其包括动力后置型与动力前置型两种类型。

所涉及的一种动力后置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构中，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身尾部，发动机头部朝向车尾，动力自变速箱输出后经传动轴1与一个分动箱2的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥3、履带驱动桥4、后轮驱动桥5、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴6、7相联接。

上述分动箱内部，输入端联接是齿轮11，其轴的前端为两个半轴对接结构，两半轴同轴安装但可以相对传动，两半轴上有花键，花键上装有可轴向滑移的齿式离合器14，离合器上有拨叉15，转动拨叉可以改变离合器的位置从而实现两半轴的分离或接合，当离合器处于接合位时，该半轴输出端即是齿轮11的输出端，再经传动轴与前轮驱动桥3相联接；

所述齿轮11的左、右两侧有齿轮12、13与之常啮合，齿轮12、13是齿轮轴，分置在齿轮11的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮12、13的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴6、7相联接，在中间传动轴6、7上分别装有离合器8、9；

所述齿轮11的下方还有一个齿轮10与之常啮合，齿轮10的输出端经传动轴与后轮驱动桥5相联接；

所述齿轮10的下面有齿轮16与之常啮合，齿轮16是履带驱动桥4的分动齿轮，齿轮16与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器17，离合器上有拨叉18。

所涉及的一种动力前置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构中，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身前部，发动机头部朝向车头，其特征在于：动力自变速箱输出后经传动轴1与一个分动箱2的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥3、履带驱动桥4、后轮驱动桥5、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴6、7相联接。

输入端联接的是齿轮11，其轴的另一端即为输出端，并经传动轴与后轮驱动桥5相连接；

所述齿轮11的左、右两侧有齿轮12、13与之常啮合，齿轮12、13是齿轮轴，分置在齿轮11的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮12、13的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴6、7相联接，在中间传动轴6、7上分别装有离合器8、9；

所述齿轮11的下方还有一个齿轮10与之常啮合，齿轮10与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器14，离合器上有拨叉15,转动拨叉可使齿式离合器沿轴向移动从而实现齿轮10与其所在轴之间的分离与接合，该轴的输出端经传动轴与前轮驱动桥3相联接；

所述齿轮10的下面有齿轮16与之常啮合，齿轮16是履带驱动桥4的分动齿轮，齿轮16与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器17，离合器上有拨叉18。

具体实施过程：

本项发明将给出一种可实现轮、履、桨分动切换，并可编程组合出多种行驶模式的分动切换机构，此机构主要适合发动机及变速箱也即动力总成纵置于车身尾部的车型使用，动力总成纵置于车尾是大多数城市公交车采用的布置方式。

本机构的核心部件是一个分动箱2，动力自变速箱输出后经传动轴1与分动箱2的输入端相联接，该分动箱共有五个输出端，分别与前轮驱动桥3、履带驱动桥4、后轮驱动桥5及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴6、7相联接，见图1；

在分动箱内部，见图2；输入端联接的是齿轮11，其轴的前端为两个半轴对接结构，两个半轴同轴安装但可以相对转动，两半轴之间装有可轴向滑移的齿式离合器14，两半轴的相应位置上有花键齿并与离合器齿套相啮合，在半轴的另一端为齿轮11的输出端，并经传动轴与前轮驱动桥3相联接；对于可四轮驱动的车辆而言，前驱平时是不用的，前轮大多处在自由轮状态，前驱仅在必要时才会接入动力系统，因此这里设置了齿式离合器14。

在齿轮11上还有两个齿轮12、13与之常啮合，齿轮12、13为齿轮轴，分置在齿轮11的两侧，是左、右两侧螺旋桨的分动齿轮，这两个齿轮在分动箱内均不设置离合器，见图3，其输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴6、7相联接；在中间传动轴6、7上则分别装有两个离合器8、9，螺旋桨的离合切换具有两种作用，其一是行走模式的切换，即仅在渡水时才会使用，其二是水中转向时需要单侧切断某一侧的螺旋桨动力而保持另一侧的传动，在转向结束时又要及时恢复双侧传动，由于转向时的单侧切换是在传动轴持有较高转速的工况下实施的，因此不能使用结构简单的齿式离合器，而必须使用摩擦片式离合器，此类离合器体积较大，难以安装在分动箱内，故此将螺旋桨的离合器布置在中间传动轴6、7上。

在齿轮11的下方还有一个齿轮10与之常啮合，齿轮10没有离合器，其输出端经传动轴与后轮驱动桥5相联接；本车的后轮驱动桥为常设驱动桥，该桥在任何行走模式下均处于工作状态，因此在后桥的传动路径上是不设置离合器的。由于前轮与后轮的转动半径相同，因此齿轮11对齿轮10的传动比为1。

齿轮10的下方有齿轮16与之常啮合，齿轮16是履带驱动桥4的分动齿轮，由于履带也仅在必要时才会使用，因此齿轮16是经轴承安装在其所在的轴上，并在齿轮与轴之间装有离合器17，此离合器为齿式离合器。由于车轮直径与履带驱动轮直径大多不同，因此齿轮10与齿轮16的传动比要与车轮直径与履带驱动轮直径的比值相适应，以使车轮与履带有一致的线速度。

由于前轮驱动桥的分动切换及履带驱动桥的分动切换均属于行走模式的转换，这一操做是在车辆静止或车速很低的情况下实施的，因此这两个离合器17、14均使用了结构简单的齿式离合器；齿式离合器的种类较多，大致有轴向齿及端面齿两类，这里给出的是加工工艺性较好的轴向齿离合器。

在上述离合器17、14上，分别装有拨叉18、15，在拨叉轴的外端有摇臂，推、拉摇臂即可使拨叉轴转动并带动拨叉摆动，对于摇臂的推、拉可使用推拉索等手动线控方式，也可以使用微型液压缸或气缸对拨叉轴摇臂实施推拉操做，使用液压缸或气缸的优点在于可以对多只液压缸或气缸进行编程电控；

本车的行走模式大致有：“后轮驱动”、“四轮驱动”、“四驱加履带驱动”、“后驱加螺旋桨驱动”及“四驱加履带加螺旋桨驱动”等计五种行走模式，其中“四驱加履带加螺旋桨驱动”是本车在松软坡岸登岸时所必须采用的行走模式，而通常的两栖车因不具备此项功能，则只能选择硬质坡岸方可下水或登岸。

对两栖车而言，由发动机及变速箱构成的动力总成最好是纵置在车尾，这样进、排风口均可远高于吃水线，可有效避免自风口进水，但某些车型则要求后开门，如此便只能将动力总成纵置在车身前部，见图4，这除了要在进风口处设置防水板外，还要对分动箱内部结构做适当的改动，见图5，输入端联接的齿轮11不再有半轴及离合器机构，而是直接经传动轴与后轮驱动桥5相联接；在齿轮11的两侧依然是左、右两个螺旋桨的分动齿轮12、13；在齿轮11的下方依然是齿轮10与之常啮合，齿轮10与其所在的轴之间装有轴承及可轴间滑移的齿式离合器14，在齿轮10的下方依然有齿轮16与之常啮合，齿轮16上装有离合器17：，如此改动后在其基本原理及实现功能上均与前述分动箱相同。

本文给出的动力系统适合车身长度在7m~12m的大、中型车辆使用，上文虽给出了两种总布置方式，但应该尽量选用动力总成后置的方案；当选择动力总成前置时，则除了要设计进风口的防水板外，还要增大水箱及风扇的散热功率，这是由于两栖车是密闭的车体，仅能由车身两侧的排风口散热，因此采用通常的散热功率是不够的。再有，动力总成前置会使前轮的轴荷偏大，若不采取均载措施会使前轮的载荷系数超过0.7，当采取若干措施后，前轮的载荷系数也要在0.6左右。而若采用动力总成后置方案，则上述难题均可避免。

再有，动力传动又可分为高速传动及中速传动，当所选车轮轮毂内装有轮边减速器时，则本文所述的“动力传动及分动切换机构”为高速传动分动系统，其输入到分动箱2的最高转速在4500rpm以上；高速传动可以选用小型化的分动箱、传动轴及驱动桥，乃至小型化的高速发动机及变速箱，这显然有利于减重及系统布置；高速传动的难点在于系统所需零部件的加工及组装精度要求较高。若选用不含轮边减速器的车轮轮毂；则与之适配的是中速传动方案，中速传动时输入到分动箱2的最高转速大多在3000rpm以下。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种动力后置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身尾部，发动机头部朝向车尾，其特征在于：动力自变速箱输出后经传动轴(1)与一个分动箱(2)的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥(3)、履带驱动桥(4)、后轮驱动桥(5)、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴(6)、(7)相联接。

2.根据权利要求1所述的一种动力后置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，其特征在于：所述分动箱内部，输入端联接是齿轮(11)，其轴的前端为两个半轴对接结构，两半轴同轴安装但可以相对传动，两半轴上有花键，花键上装有可轴向滑移的齿式离合器(14)，离合器上有拨叉(15)，转动拨叉可以改变离合器的位置从而实现两半轴的分离或接合，当离合器处于接合位时，该半轴输出端即是齿轮(11)的输出端，再经传动轴与前轮驱动桥(3)相联接；

所述齿轮(11)的左、右两侧有齿轮(12)、(13)与之常啮合，齿轮(12)、(13)是齿轮轴，分置在齿轮(11)的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮(12)、(13)的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴(6)、(7)相联接，在中间传动轴(6)、(7)上分别装有离合器(8)、(9)；

所述齿轮(11)的下方还有一个齿轮(10)与之常啮合，齿轮(10)的输出端经传动轴与后轮驱动桥(5)相联接；

所述齿轮(10)的下面有齿轮(16)与之常啮合，齿轮(16)是履带驱动桥(4)的分动齿轮，齿轮(16)与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器(17)，离合器上有拨叉(18)。

3.一种动力前置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，所述的全路况汽车是指一种兼有车轮、履带和螺旋桨的两栖全路况汽车，通过车轮及履带的升降并配合动力传动中的分动切换来实现轮、履、桨等行走模式的转换与组合，该车由发动机及变速箱构成的动力总成纵置于车身前部，发动机头部朝向车头，其特征在于：动力自变速箱输出后经传动轴(1)与一个分动箱(2)的输入端相连接，该分动箱共有五个输出端，并经各自的传动轴分别与前轮驱动桥(3)、履带驱动桥(4)、后轮驱动桥(5)、及左、右两侧螺旋桨的中间传动轴(6)、(7)相联接。

4.根据权利要求3所述的一种动力前置的全路况汽车使用的动力传动及分动切换机构，其特征在于：输入端联接的是齿轮(11)，其轴的另一端即为输出端，并经传动轴与后轮驱动桥(5)相连接；

所述齿轮(11)的左、右两侧有齿轮(12)、(13)与之常啮合，齿轮(12)、(13)是齿轮轴，分置在齿轮(11)的两侧，是左、右螺旋桨的分动齿轮，齿轮(12)、(13)的输出端分别经左、右两根传动轴与两个中间传动轴(6)、(7)相联接，在中间传动轴(6)、(7)上分别装有离合器(8)、(9)；

所述齿轮(11)的下方还有一个齿轮(10)与之常啮合，齿轮(10)与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器(14)，离合器上有拨叉(15)，转动拨叉可使齿式离合器沿轴向移动从而实现齿轮(10)与其所在轴之间的分离与接合，该轴的输出端经传动轴与前轮驱动桥(3)相联接；

所述齿轮(10)的下面有齿轮(16)与之常啮合，齿轮(16)是履带驱动桥(4)的分动齿轮，齿轮(16)与其所在的轴之间装有轴承及可轴向滑移的齿式离合器(17)，离合器上有拨叉(18)。

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