CN104154207B - 一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器 - Google Patents

Abstract

一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，属于传动装置技术领域，它包括差速器本体、扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述差速器本体设有与输入轴齿轮啮合的齿圈，在差速器本体的壳体内壁与车辆一侧驱动半轴之间安装扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构串联连接。本发明具有结构紧凑、便于车辆整体布置、制造及维修成本低的特点，不仅提高了汽车的通过性和可靠性，而且改善了车辆的NVH性能。

Description

一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器

技术领域

本发明涉及一种汽车差速器，尤其是一种具有扭矩矢量控制和机械差速锁止功能的汽车差速器，属于汽车技术领域。

背景技术

随着社会的进步和人们生活水平的日益提高，汽车已经成为人类出行的重要代步工具。消费者在选购车辆时，不仅考虑车辆的安全性、舒适性和经济性，而且也更加注重车辆的操控性与通过性，而差速器控制装置对于提高车辆的操控性与通过性有着至关重要的作用。

汽车差速器是驱动桥的主要部件之一，它的作用是在向两侧半轴传递动力的同时，允许两侧半轴以不同的转速旋转，汽车转弯时，内侧车轮和外侧车轮的转弯半径不同，外侧车轮的转弯半径要大于内侧车轮的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于内侧车轮的转速，差速器满足了汽车转弯时两侧车轮转速不同的要求。但是当车辆在凸凹不平的路面上行驶时，当其中一个车轮被困入凹坑中空转时，另一个在平坦地面上的车轮也得不到扭矩，汽车就失去了行驶的动力，在这种情况下，需要将差速器锁止，使两侧车轮连在一起，动力至少可以传递到另一侧车轮，使汽车得到行驶的动力，从而摆脱困境。因此，在差速器上还设有锁止机构。

现有的汽车差速器主要包括扭矩矢量控制差速器和机械差速锁止差速器，其中具有扭矩矢量控制功能的差速器可使发动机动力更合理地分配到两个驱动轮上，例如申请号为201310211479.9的专利申请文件公开了一种具有集成的扭矩矢量控制的差速器，它包括具有从变速器输出驱动的公共的行星齿轮架的一对行星齿轮组件。每一行星齿轮组件包括可以通过摩擦制动器单独地并且有选择地接壳连接（制动）至固定的壳体的环形齿轮以及通过轴连接至相应的驱动轮的太阳齿轮。制动器选择起动控制分配，即，扭矩至每一驱动轮的矢量控制。每个行星齿轮组件包括伸长的行星齿轮，其不仅与它们相应的太阳和环形齿轮啮合，而且与另一行星齿轮组件的行星齿轮啮合。在该专利申请的技术方案中，虽然通过摩擦制动器控制分配至两侧驱动轮上的扭矩，提升了车辆转弯时的性能，但因其结构复杂、零部件数量多，既不利于车辆整车的布置，也增加了差速器制造和维修的成本。

机械差速锁止差速器的作用是通过机械结构将差速器锁死，达到防止发动机扭矩丧失在空转的车轮上导致车辆丧失牵引力的目的，适用于长时间高强度越野工况。申请号为201310208387.5的专利申请文件公开了一种差速器及具有该差速器的汽车。该差速器包括差速器壳体、两个半轴齿轮、行星齿轮轴、锁止齿轮、锁止销和驱动组件。在锁止位置时锁止销配合在锁止槽内，在解锁位置时锁止销与锁止槽脱离配合，驱动组件用于驱动锁止销移动。虽然该专利申请技术方案中的差速器具有强制锁止功能，但其功能单一，不能兼具扭矩矢量控制的作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种既能实现扭矩矢量控制，同时又具有机械差速锁止功能的扭矩矢量控制机械差速锁止差速器。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，包括差速器本体、扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述差速器本体设有与输入轴齿轮啮合的齿圈，在差速器本体的壳体内壁与车辆一侧驱动半轴之间安装扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构串联连接。

上述扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，所述扭矩矢量控制机构包括伺服电机、齿形带传动组件、滚珠丝杠组件和摩擦片组，所述伺服电机安装在车辆驱动桥壳上，其输出轴与齿形带传动组件的主动齿轮装配，所述齿形带传动组件还包括齿形传动带和从动齿轮，所述从动齿轮套装在滚珠丝杠组件的外面，所述滚珠丝杠组件的丝杠空套在驱动半轴上，所述摩擦片组包括固定在差速器本体壳体内壁上的第一摩擦片组和固定在驱动半轴上的第二摩擦片组，所述第一摩擦片组和第二摩擦片组交错布置。

上述扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，所述扭矩矢量控制机构还设有推力轴承和限滑锁止组件，所述推力轴承布置在滚珠丝杠组件和摩擦片组之间，所述限滑锁止组件布置在摩擦片组和机械差速锁止机构之间，它们均以间隙配合方式套装在驱动半轴上。

上述扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，所述机械差速锁止机构包括锁止齿圈和接合套，所述锁止齿圈固定在扭矩矢量控制机构的限滑锁止组件外侧壁上，在锁止齿圈上设有锁止齿，所述锁止齿与接合套上设置的接合齿相匹配，所述接合套固定在差速器本体壳体的内壁上。

上述扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，所述机械差速锁止机构还包括止推摩擦片和复位弹簧，所述止推摩擦片以间隙配合方式套装在驱动半轴上，在止推摩擦片与差速器本体的壳体之间设置复位弹簧，所述复位弹簧套装在驱动半轴上。

本发明在汽车差速器本体上集成了扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，它通过滚珠丝杠组件与摩擦片组配合，控制固定在差速器本体壳体内壁上的第一摩擦片组和固定在驱动半轴上的第二摩擦片组的压紧度，实现扭矩矢量控制功能，达到精确控制左右驱动轮扭矩分配，提高车辆操控性、通过性、燃油经济性的目的；本发明通过锁止齿圈和接合套的配合，实现机械差速锁止功能，避免了现有的多片离合器式限滑差速器在长时间高强度越野工况下出现的摩擦片过热情况，延长摩擦片的使用寿命，并且减少了车辆在锁止过程中产生的噪声；本发明以伺服电机作为动力源，可实现电脑控制自动锁止、解锁过程，减轻了驾驶员操作复杂性。总之，本发明具有结构紧凑、便于车辆整体布置、制造及维修成本低的特点，不仅提高了汽车的通过性和可靠性，而且改善了车辆的NVH性能（NVH是噪声Noise、振动Vibration、声振粗糙度Harshness的英文缩写，它是衡量汽车舒适性的一个综合性指标）。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是图1中A-A剖面结构示意图；

图3是摩擦片组结构及装配关系示意图；

图4、图5是扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构工作过程示意图；

图6是图5中B-B剖面结构示意图。

图中各标号清单为：1、差速器本体，2、接合套，2-1、接合齿 ，3、限滑锁止组件，4、锁止齿圈，4-1、锁止齿，5、摩擦片组，5-1、第一摩擦片组，5-2、第二摩擦片组，6、从动齿轮，7、滚珠丝杠组件，8、驱动半轴，9、齿形传动带，10、伺服电机，11、主动齿轮，12、推力轴承，13、止推摩擦片，14、复位弹簧，15、齿圈，16、驱动桥壳。

具体实施方式

参看图 1，本发明包括差速器本体1、扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述差速器本体1设有与输入轴齿轮啮合的齿圈15，在差速器本体1的壳体内壁与车辆一侧驱动半轴8之间安装扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构串联连接。

参看图1、图3，本发明的扭矩矢量控制机构包括伺服电机10、齿形带传动组件、滚珠丝杠组件7和摩擦片组5，所述伺服电机10安装在车辆驱动桥壳16上，其输出轴与齿形带传动组件的主动齿轮11装配，所述齿形带传动组件还包括齿形传动带9和从动齿轮6，所述从动齿轮6套装在滚珠丝杠组件7的外面，所述滚珠丝杠组件7的丝杠空套在驱动半轴8上，所述摩擦片组5包括固定在差速器本体1的壳体内壁上的第一摩擦片组5-1和固定在驱动半轴8上的第二摩擦片组5-2，所述第一摩擦片组5-1和第二摩擦片组5-2交错布置；本发明的扭矩矢量控制机构还设有推力轴承12和限滑锁止组件3，所述推力轴承12优选推力滚针轴承，它布置在滚珠丝杠组件7和摩擦片组5之间，所述限滑锁止组件3布置在摩擦片组5和机械差速锁止机构之间，推力轴承12和限滑锁止组件3均以间隙配合方式套装在驱动半轴8上。

参看图1、图2，本发明的机械差速锁止机构包括锁止齿圈4和接合套2，所述锁止齿圈4固定在扭矩矢量控制机构的限滑锁止组件3外侧壁上，在锁止齿圈4上设有锁止齿4-1，所述锁止齿4-1与接合套2上设置的接合齿2-1相匹配，所述接合套2固定在差速器本体1的壳体内壁上；本发明的机械差速锁止机构还包括止推摩擦片13和复位弹簧14，所述止推摩擦片13以间隙配合方式套装在驱动半轴8上，在止推摩擦片13与差速器本体1的壳体之间设置复位弹簧14，所述复位弹簧14套装在驱动半轴8上。

参看图4、图5、图6，本发明的工作过程为：车辆控制系统将动作指令传递给伺服电机10，伺服电机10通过齿形带传动组件将动力传递给滚珠丝杠组件7，进而精确地控制丝杠组件7的移动距离。由于在丝杠组件7与摩擦片组5之间装有推力轴承12，可防止丝杠组件7阻碍安装于驱动半轴8上的第二摩擦片组转动；本发明中摩擦片组5、限滑锁止组件3（左右两侧为摩擦表面，相当于一片厚摩擦片）、止推摩擦片13分别与差速器本体1的壳体、驱动半轴8花键连接，可以左右自由移动。该扭矩矢量控制机械差速锁止差速器在工作时，丝杠组件7向左移动，依次压紧推力轴承12、摩擦片组5、限滑锁止组件3、止推摩擦片13、复位弹簧14。随着丝杠组件7移动距离的增大，各摩擦件间的摩擦力也随之增大，限制驱动半轴8与差速器本体1的壳体相对转动，进而增加高附着力一侧车轮的扭矩，实现矢量控制扭矩的大小。当丝杠组件7向左移动距离达到一定值时，套装在限滑锁止组件3外面的锁止齿圈4锁止齿4-1与接合套2接合齿2-1相接合，驱动半轴8与差速器本体1的壳体被机械锁止。此时，丝杠组件7停止动作，差速器处于机械锁止状态。当需要解锁时，丝杠组件7向右移动，在复位弹簧14弹力的作用下，限滑锁止组件3向右移动，锁止齿圈4锁止齿4-1与接合套2接合齿2-1分离，实现解锁过程。

Claims (3)

1.一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，包括差速器本体（1）、扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述差速器本体（1）设有与输入轴齿轮啮合的齿圈（15），在差速器本体（1）的壳体内壁与车辆一侧驱动半轴（8）之间安装扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构，所述扭矩矢量控制机构和机械差速锁止机构串联连接，其特征是，

所述扭矩矢量控制机构包括伺服电机（10）、齿形带传动组件、滚珠丝杠组件（7）和摩擦片组（5），所述伺服电机（10）安装在车辆驱动桥壳（16）上，其输出轴与齿形带传动组件的主动齿轮（11）装配，所述齿形带传动组件还包括齿形传动带（9）和从动齿轮（6），所述从动齿轮（6）套装在滚珠丝杠组件（7）的外面；所述滚珠丝杠组件（7）的丝杠空套在驱动半轴（8）上，所述摩擦片组（5）包括固定在差速器本体（1）的壳体内壁上的第一摩擦片组（5-1）和固定在驱动半轴（8）上的第二摩擦片组（5-2），所述第一摩擦片组（5-1）和第二摩擦片组（5-2）交错布置；

所述扭矩矢量控制机构还设有推力轴承（12）和限滑锁止组件（3），所述推力轴承（12）布置在滚珠丝杠组件（7）和摩擦片组（5）之间，所述限滑锁止组件（3）布置在摩擦片组（5）和机械差速锁止机构之间，滚珠丝杠组件（7）和摩擦片组（5）均以间隙配合方式套装在驱动半轴（8）上。

2.根据权利要求1所述的一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，其特征是，所述机械差速锁止机构包括锁止齿圈（4）和接合套（2），所述锁止齿圈（4）固定在扭矩矢量控制机构的限滑锁止组件（3）外侧壁上，锁止齿圈（4）上设有锁止齿（4-1），所述锁止齿（4-1）与接合套（2）上设置的接合齿（2-1）相匹配，所述接合套（2）固定在差速器本体（1）的壳体内壁上。

3.根据权利要求2所述的一种扭矩矢量控制机械差速锁止差速器，其特征是，所述机械差速锁止机构还包括止推摩擦片（13）和复位弹簧（14），所述止推摩擦片（13）以间隙配合方式套装在驱动半轴（8）上，在止推摩擦片（13）与差速器本体（1）的壳体之间设置复位弹簧（14），所述复位弹簧（14）套装在驱动半轴（8）上。