CN104088979B - 行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器 - Google Patents

行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器 Download PDF

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Abstract

行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上，前驱齿轮与齿轮式齿圈啮合；控制轴安装在箱体内，控制锥齿轮安装于控制轴上，安装在主动轴上的前驱齿圈与前驱锥齿圈、后驱锥齿圈与后驱齿圈关于控制轴对称；前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构相同，前驱集成太阳轮与后驱集成太阳轮集成于主动轴上，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于齿轮式齿圈上，且前驱行星轮同时与前驱齿圈、前驱集成太阳轮啮合；采用行星齿轮传动机构作为轴间差速兼具减速功能，有效减小了驱动桥尺寸，有利于提高车辆底盘离地间隙，增强附着力。

Description

行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器
技术领域
本发明涉及汽车变速技术领域，尤其涉及一种行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器。
背景技术
目前车辆四轮驱动主要有全时四驱、适时四驱和分时四驱三种；其中，全时四驱主要以采用托森轴间差速器为主，而由于托森差速器不能使连接轴两端分开，安装该差速器的车辆只能一直处于四驱状态，虽然车辆的通过性能好，但燃油经济性差，且由于该机构兼有防滑差速功能，因而被豪华越野汽车广泛采用；而适时四驱采用电脑控制，可根据路面状况适时调节四驱方式，实现全时四驱的功能，但该机构系统复杂，响应滞后，广泛应用于中级越野汽车；分时四驱需要人工切换，已逐步被淘汰。近年来，随着电控技术的发展，许多豪华越野汽车品牌正在逐步加大对电控技术应用，然而在目前的全时四驱、适时四驱和分时四驱中，轴间差速器仅仅只有差速作用，主减速功能仍然在驱动桥中实现，而越野汽车对底盘离地间隙有较高的要求。因此在减小主减速器尺寸的基础上，提高车辆底盘离地间隙、增强附着力，提高车辆通过性已经成为本领域技术人员亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，包括箱体，其中，箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，且齿轮式齿圈安装于箱体内，后驱动力轴安装于端盖内，前驱动力轴安装于箱体内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上，而前驱齿轮与齿轮式齿圈的外部齿轮啮合，将齿轮式齿圈的动力传递给前驱齿轮，前驱齿轮再通过花键带动前驱动力轴旋转将动力输出至前驱动桥；箱体内安装有前驱骨架油封，前驱骨架油封套装于前驱动力轴上，用于前驱动力轴的动态旋转密封，同时在端盖内设置有用于后驱动力轴动态旋转密封的后驱骨架油封，后驱骨架油封套装于后驱动力轴上；控制轴安装在箱体内，控制锥齿轮安装于控制轴上，而安装在主动轴上的前驱齿圈与前驱锥齿圈、后驱锥齿圈与后驱齿圈关于控制轴对称，且控制锥齿轮同时与前驱锥齿圈、后驱锥齿圈啮合；此外，前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构相同，前驱集成太阳轮与后驱集成太阳轮集成于主动轴上，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于齿轮式齿圈上，且前驱行星轮同时与前驱齿圈的内圈齿轮、前驱集成太阳轮啮合，后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件周向均布安装于后驱动力轴上，且后驱行星轮同时与后驱齿圈的内圈齿轮、后驱集成太阳轮啮合。
在本发明中，主动轴与齿轮式齿圈之间安装有轴承九，主动轴与后驱动力轴之间安装有轴承十，而轴承九、轴承十均用于卸载轴向作用力。
在本发明中，前驱齿圈与前驱锥齿圈铆接为一体，并通过轴承安装于主动轴上，后驱锥齿圈和后驱齿圈铆接为一体，并通过轴承安装于主动轴上。
在本发明中，控制轴通过轴承安装于箱体内，并通过控制端盖限位密封。
在本发明中，端盖内安装有用于轴向限位的卡环五。
在本发明中，箱体内安装有骨架油封，同时套装于主动轴上，用于主动轴的动态旋转密封。
在本发明中，端盖与箱体配合安装并通过端盖紧固螺栓连接紧固。
在本发明中，前驱动力轴上设置有用于对前驱齿轮进行限位的卡环二。
在本发明中，前驱行星轮支撑组件包括组件滑动轴承、组件螺钉及组件挡圈，组件滑动轴承过盈配合安装于前驱行星轮内，前驱行星轮通过组件滑动轴承套装于组件螺钉上空转，组件螺钉一端通过螺纹紧固安装于控制轴上，另一端套装有组件挡圈，用于对前驱行星轮的轴向限位。
在本发明中，无外部行驶阻力的作用下车辆正常行驶，主动轴在外部动力的驱动下逆时针旋转，并通过前驱集成太阳轮带动前驱行星轮旋转，通过后驱集成太阳轮带动后驱行星轮旋转；而在有外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮通过铆接部分对控制锥齿轮有一定的作用趋势，而后驱行星轮通过铆接部分对控制锥齿轮也有一定的作用趋势，此时，两个作用趋势相反，当作用大小相等时，控制锥齿轮保持相对静止，前驱行星轮与后驱行星轮无差速动力输出，当作用大小不等时，控制锥齿轮产生相对运动，将一端的动力输送给另一端，以实现轴间差速。
轴间差速具体运动方式是：动力经主动轴输入后一部分经前驱行星轮驱动齿轮式齿圈，并通过前驱齿轮将动力传递给前驱动桥部分，另一部分经后驱行星轮驱动后驱动力轴，并通过后驱动力轴上的花键将动力传递给后驱动桥部分；当主动轴以额定转速通过前驱行星轮驱动齿轮式齿圈的角速度大于齿轮式齿圈端外部行驶反馈给差速器前驱动力轴的角速度时，前驱行驶轮将通过前驱行星轮支撑组件带动控制锥齿轮旋转，而控制锥齿轮的旋转将加速后驱行星轮对后驱动力轴的驱动，即主动轴以额定转速驱动后驱动力轴的角速度增大，以增加对后驱行驶轮的驱动；反之，主动轴以额定转速通过后驱行星轮驱动后驱动力轴的角速度大于后驱动力轴端外部行驶反馈给差速器后驱动力轴的角速度时，后驱行驶轮将动力传递给控制锥齿轮，控制锥齿轮的旋转加速前驱行星轮对齿轮式齿圈的驱动，即主动轴以额定转速驱动齿轮式齿圈的角速度增大，以增加对前驱行驶轮的驱动，进而实现前驱行驶轮与后驱行驶轮的动力驱动轴间差速。
有益效果：本发明采用行星齿轮传动机构作为轴间差速，行星齿轮机构兼具减速功能，且同等尺寸下减速比大，在传动系统总减速比不变的情况下，减小驱动桥尺寸，有利于提高车辆底盘离地间隙、增强附着力，提高通过性。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的右视图。
图4为图1中A-A处剖视图。
图5为本发明的较佳实施例中前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构示意图。
图6为本发明的较佳实施例的具体使用示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1～图5的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，包括前驱行星轮支撑组件1、端盖紧固螺栓2、端盖3、卡环一4、前驱骨架油封5、前驱齿轮6、卡环二7、骨架油封8、主动轴9、齿轮式齿圈10、轴承一11、轴承二12、控制轴13、后驱行星轮14、后驱行星轮支撑组件15、轴承三16、轴承四17、后驱动力轴18、后驱骨架油封19、箱体20、紧固螺钉21、轴承五22、前驱行星轮23、前驱集成太阳轮24、卡环三25、轴承六26、轴承七27、卡环四28、后驱集成太阳轮29、控制端盖30、卡环五31、卡环六32、轴承八33、前驱动力轴34、轴承九35、轴承十36、前驱齿圈37、铆钉一38、前驱锥齿圈39、后驱锥齿圈40、后驱齿圈41、铆钉二42、控制锥齿轮43、组件滑动轴承1-1、组件螺钉1-2、组件挡圈1-3。
在本实施例中，主动轴9一端通过轴承二12安装于齿轮式齿圈10内，另一端通过轴承三16安装于后驱动力轴18内，齿轮式齿圈10通过轴承一11安装于箱体20内，后驱动力轴18通过轴承四17安装于端盖3内，主动轴9与齿轮式齿圈10之间安装有轴承九35，主动轴9与后驱动力轴18之间安装有轴承十36，而轴承九35、轴承十36均用于卸载轴向作用力，端盖3与箱体20配合安装并通过端盖紧固螺栓2连接紧固，前驱动力轴34通过轴承八33安装于箱体20内，前驱齿轮6套装于前驱动力轴34上并通过卡环二7限位，且前驱齿轮6与齿轮式齿圈10的外部齿轮啮合，将齿轮式齿圈10的动力传递给前驱齿轮6，前驱齿轮6再通过花键带动前驱动力轴34旋转将动力输出给前驱动桥；端盖3内安装有卡环五31、卡环二7安装于前驱动力轴34上、卡环一4安装于箱体20内，均用于轴向限位，骨架油封8安装于箱体20内，同时套装于主动轴9上，用于主动轴9的动态旋转密封，前驱骨架油封5安装于箱体20内，同时套装于前驱动力轴34上，用于前驱动力轴34的动态旋转密封，后驱骨架油封19安装于端盖3内，同时套装于后驱动力轴18上，用于后驱动力轴18的动态旋转密封；
前驱齿圈37与前驱锥齿圈39通过铆钉一38铆接为一体，并通过轴承六26安装于主动轴9上，后驱锥齿圈40和后驱齿圈41通过铆钉二42铆接为一体，并通过轴承七27安装于主动轴9上，控制锥齿轮43安装于控制轴13上，控制轴13通过轴承五22安装于箱体20内，并通过由紧固螺钉21紧固安装于箱体20上的控制端盖30限位密封，铆接为一体的前驱齿圈37、前驱锥齿圈39和后驱锥齿圈40、后驱齿圈41关于控制轴13对称安装，且安装于控制轴13上的控制锥齿轮43同时与前驱锥齿圈39、后驱锥齿圈40啮合，安装于主动轴9上的轴承六26左侧通过卡环三25限位，安装于主动轴9上的轴承七27右侧通过卡环四28限位。
前驱集成太阳轮24与后驱集成太阳轮29集成于主动轴9上，前驱行星轮23通过前驱行星轮支撑组件1周向均布安装于齿轮式齿圈10上，且前驱行星轮23同时与前驱齿圈37的内圈齿轮、前驱集成太阳轮24啮合，后驱行星轮14通过后驱行星轮支撑组件15周向均布安装于后驱动力轴18上，且后驱行星轮14同时与后驱齿圈41的内圈齿轮、后驱集成太阳轮29啮合。
前驱行星轮支撑组件1中，组件滑动轴承1-1过盈配合安装于前驱行星轮23内，前驱行星轮23通过组件滑动轴承1-1套装于组件螺钉1-2上空转，组件螺钉1-2一端通过螺纹紧固安装于控制轴13上，另一端套装有组件挡圈1-3用于对前驱行星轮23的轴向限位；后驱行星轮支撑组件15结构与前驱行星轮支撑组件1一致。
参见图6所示，前驱动桥与后驱动桥结构一致，而前驱行驶轮小于后驱行驶轮，差速器在前驱动桥与后驱动桥正常驱动行驶轮时正常行驶无需差速具有匹配的传动比；如图1中按C方向所示，主动轴9在外部动力的驱动下逆时针旋转，通过前驱集成太阳轮24带动前驱行星轮23旋转，通过后驱集成太阳轮29带动后驱行星轮14旋转，在有外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮23通过铆接部分对控制锥齿轮43有一定的作用趋势，而后驱行星轮14通过铆接部分对控制锥齿轮43也有一定的作用趋势，且此两个作用趋势相反，如此当车辆正常行驶时，动力经主动轴9输入后一部分经前驱行星轮23驱动齿轮式齿圈10，并通过前驱齿轮6带动前驱动力轴34旋转将动力传递给前驱动桥部分，另一部分经后驱行星轮14驱动后驱动力轴18，并通过后驱动力轴18上的内花键将动力传递给后驱动桥部分；具体运行状态如下：假设
控制锥齿轮43相对静止，主动轴9以额定转速通过前驱行星轮23驱动齿轮式齿圈10的角速度：ω1；
齿轮式齿圈10端外部行驶反馈回差速器的齿轮式齿圈10的角速度为：ω2；
控制锥齿轮43相对静止，主动轴9以额定转速通过后驱行星轮14驱动后驱动力轴18的角速度：ω3；
后驱动力轴18端外部行驶反馈回差速器的后驱动力轴18的角速度为：ω4；
当前驱行驶轮受到外界作用而促使ω2＜ω1时，前驱行星轮23将动力通过前驱行星轮支撑组件1带动控制锥齿轮43旋转，控制锥齿轮43的旋转将加速后驱行星轮14对后驱动力轴18的驱动，即ω3变大，以增加对后驱行驶轮的驱动；反之，当后驱行驶轮受到外界作用而促使ω4＜ω3时，后驱行星轮14势必将动力传递给控制锥齿轮43，控制锥齿轮43的旋转将加速前驱行星轮23对齿轮式齿圈10的驱动，即ω1变大，以增加对前驱行驶轮的驱动，从实现前后动力驱动轴间差速。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，包括箱体，其特征在于，箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，且齿轮式齿圈安装于箱体内，后驱动力轴安装于端盖内，前驱动力轴安装于箱体内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上，而前驱齿轮与齿轮式齿圈的外部齿轮啮合，将齿轮式齿圈的动力传递给前驱齿轮，前驱齿轮再通过花键带动前驱动力轴旋转将动力输出至前驱动桥；控制轴安装在箱体内，控制锥齿轮安装于控制轴上，而安装在主动轴上的前驱齿圈与前驱锥齿圈、后驱锥齿圈与后驱齿圈关于控制轴对称，且控制锥齿轮同时与前驱锥齿圈、后驱锥齿圈啮合；此外，前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构相同，前驱集成太阳轮与后驱集成太阳轮集成于主动轴上，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于齿轮式齿圈上，且前驱行星轮同时与前驱齿圈的内圈齿轮、前驱集成太阳轮啮合，后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件周向均布安装于后驱动力轴上，且后驱行星轮同时与后驱齿圈的内圈齿轮、后驱集成太阳轮啮合。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，箱体内安装有骨架油封，骨架油封套装于主动轴上。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，箱体内安装有前驱骨架油封，前驱骨架油封套装于前驱动力轴上。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，端盖内设置有用于后驱动力轴动态旋转密封的后驱骨架油封，后驱骨架油封套装于后驱动力轴上。
5.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，前驱动力轴上设置有用于对前驱齿轮进行限位的卡环。
6.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，前驱行星轮支撑组件包括组件滑动轴承、组件螺钉及组件挡圈，组件滑动轴承过盈配合安装于前驱行星轮内，前驱行星轮通过组件滑动轴承套装于组件螺钉上，组件螺钉一端通过螺纹紧固安装于控制轴上，另一端套装有组件挡圈。
7.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，前驱齿圈与前驱锥齿圈铆接为一体，并通过轴承安装于主动轴上。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，后驱锥齿圈和后驱齿圈铆接为一体，并通过轴承安装于主动轴上。
9.根据权利要求1～8所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，无外部行驶阻力的作用下车辆正常行驶，主动轴在外部动力的驱动下逆时针旋转，并通过前驱集成太阳轮带动前驱行星轮旋转，通过后驱集成太阳轮带动后驱行星轮旋转；而在有外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮通过铆接部分对控制锥齿轮有一定的作用趋势，而后驱行星轮通过铆接部分对控制锥齿轮也有一定的作用趋势，此时，两个作用趋势相反，当作用大小相等时，控制锥齿轮保持相对静止，前驱行星轮与后驱行星轮无差速动力输出，当作用大小不等时，控制锥齿轮产生相对运动，将一端的动力输送给另一端，以实现轴间差速。
10.根据权利要求9所述的行星齿轮式四轮驱动车辆用轴间差速器，其特征在于，轴间差速具体运动方式是：动力经主动轴输入后一部分经前驱行星轮驱动齿轮式齿圈，并通过前驱齿轮将动力传递给前驱动桥部分，另一部分经后驱行星轮驱动后驱动力轴，并通过后驱动力轴上的花键将动力传递给后驱动桥部分；当主动轴以额定转速通过前驱行星轮驱动齿轮式齿圈的角速度大于齿轮式齿圈端外部行驶反馈给差速器前驱动力轴的角速度时，前驱行驶轮将通过前驱行星轮支撑组件带动控制锥齿轮旋转，而控制锥齿轮的旋转将加速后驱行星轮对后驱动力轴的驱动，即主动轴以额定转速驱动后驱动力轴的角速度增大，以增加对后驱行驶轮的驱动；反之，主动轴以额定转速通过后驱行星轮驱动后驱动力轴的角速度大于后驱动力轴端外部行驶反馈给差速器后驱动力轴的角速度时，后驱行驶轮将动力传递给控制锥齿轮，控制锥齿轮的旋转加速前驱行星轮对齿轮式齿圈的驱动，即主动轴以额定转速驱动齿轮式齿圈的角速度增大，以增加对前驱行驶轮的驱动，进而实现前驱行驶轮与后驱行驶轮的动力驱动轴间差速。
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