CN104309477A - 分动器、动力传动系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分动器、动力传动系统和车辆，分动器包括壳体、第一轴和第二轴，两轴的轴线垂直相交；第一轴依次设有行星轮系、接合器和主动锥齿轮；行星轮系的内齿圈与壳体连接，太阳轮固设在第一轴上，行星架和主动锥齿轮均空套在第一轴上；接合器包括第一接合体与第二接合体，第一接合体固设在行星架上，第二接合体套设在主动锥齿轮上，第二接合体上设有拨叉，拨叉与变速器控制单元联接；第二轴的输入端设有被动锥齿轮。在分动器中，由变速器控制单元适时控制拨叉拨动两接合体紧密连接，实现行星架与主动锥齿轮的自动连接，进而将前驱动桥上的动力分配到后驱动桥上，实现四驱驱动模式，增强了分动器、动力传动系统和车辆的可靠性和功能性。

Description

分动器、动力传动系统和车辆

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种分动器、动力传动系统和车辆。

背景技术

现有车辆中，具备四驱动力传动系统通常设置有分动器，而与横置变速器相连接的分动器一般为常规齿轮分动器，常规齿轮分动器主要是用于连接前、后驱动桥的锥齿轮传动装置，主要有单级和双级结构形式，其中双级结构通常是在单级的基础上增加一个平行轴及圆柱齿轮来实现的，通常采用刚性连接方式，如花键连接，直接将前驱动桥的动力传输到后驱动桥，此种分动器结构尺寸大、不紧凑，且一般不具备适时分配动力的功能，故无法实现汽车的适时切换四驱驱动模式的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种分动器、动力传动系统与车辆，以实现汽车两驱驱动与四驱驱动模式的适时智能控制切换。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种分动器，包括壳体、第一轴和第二轴，所述第一轴与所述第二轴均空套在所述壳体上，且两轴的轴线垂直相交；

所述壳体内，自所述第一轴的输入端至其输出端，依次设有行星轮系、接合器和主动锥齿轮，所述行星轮系包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈，所述内齿圈与所述壳体连接，所述太阳轮固设在所述第一轴上，所述行星架和所述主动锥齿轮均空套在所述第一轴上；

所述接合器包括可相互紧密配合连接的第一接合体与第二接合体，所述第一接合体固设在所述行星架上，所述第二接合体套设在所述主动锥齿轮上，所述第二接合体上设有能够拨动其沿所述主动锥齿轮的轴向滑动运动的拨叉，所述拨叉与变速器控制单元联接；

所述第二轴的输入端设有与所述主动锥齿轮相啮合运转的被动锥齿轮。

进一步的，所述第一接合体与所述第二接合体的接合端均设有能够紧密配合咬合的犬齿。

进一步的，所述第一接合体焊接在所述行星架上。

进一步的，所述第二接合体通过键周向固定，且空套在所述主动锥齿轮上。

进一步的，所述内齿圈的外圆周与所述壳体之间设有用来控制所述内齿圈转/停的制动器，所述制动器与所述变速器控制单元联接。

进一步的，所述主动锥齿轮为分体结构，包括固定连接在一起的齿毂与外锥齿圈，所述第二接合体套设在所述齿毂的外圆周上。

进一步的，所述第二轴的输出端与输出法兰盘之间设有扭矩管理装置，沿所述第二轴的动力输出方向，所述扭矩管理装置包括依次紧密叠放的液压推力轴承、液压推力轴承活塞、摩擦片组和压片毂，所述压片毂与所述输出法兰盘通过锁紧螺母紧密压装在一起，所述液压推力轴承与变速器控制单元联接，所述压片毂将所述摩擦片组包裹。

进一步的，所述摩擦片组为多个主动摩擦片与被动摩擦片间隔紧密贴合安装，所述压片毂的内圆周面设有第一键槽，所述主动摩擦片设有用来嵌入第一键槽的第一凸起；所述第二轴的输出端部位设有第二键槽，所述被动摩擦片设有用来嵌入所述第二键槽的第二凸起。

相对于现有技术，本发明所述的分动器具有以下优势：

本发明所述的分动器中，接合器与汽车变速器控制单元联接，由此控制单元控制接合器上的拨叉来拨动第二接合体向第一接合体靠近贴合，并紧密连接，适时的实现行星架与主动锥齿轮的自动固定连接，进而将前驱动桥上的动力分配到后驱动桥上，最终实现两驱驱动模式与四驱驱动模式的自动切换，此种结构能够适时的智能控制传递动力，不仅增强了分动器的可靠性和功能性，还能提供整车的连通性。第一轴输入端的行星轮系的设置，替代了传统的平行轴两级分动器结构，有效的减小了分动器的结构尺寸，使整车的结构更加紧凑，减少了安装空间，使汽车在有限的空间内能够实现两级分动器的传动形式。

本发明还提供一种包括上述分动器的动力传动系统。

本发明还提供一种包括上述动力传动系统的车辆。

由于上述分动器的设置，从而能够实现动力传动系统及车辆的两驱驱动与四驱驱动的适时智能切换。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的分动器的剖面结构示意图；

图2为图1中所述接合器的立体结构示意图；

图3为图1中所述的扭矩管理装置的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-第一轴，2-壳体，3-第二轴，4-行星轮系，5-接合器，6-主动锥齿轮，

7-被动锥齿轮，8-扭矩管理装置，9-输出法兰盘，10-锁紧螺母；

41-太阳轮，42-行星轮，43-行星架，44-内齿圈，45-制动器；

51-第一接合体，52-第二接合体，53-拨叉，54-被动犬齿，55-主动犬齿；

61-齿毂，62-外锥齿圈；

81-液压推力轴承，82-液压推力轴承活塞，83-摩擦片组，84-压片毂，

85-油液入口；

831-主动摩擦片，832-被动摩擦片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了能够适时的实现汽车两驱驱动模式与四驱驱动模式的切换，本发明实施例以横置分动器为例，主要是在前驱输入轴上设有行星轮系和主动锥齿轮，并在行星轮系与主动锥齿轮上设有能够根据路况适时的将两者接合与断开的接合器，并通过变速器控制单元(图中未示出)来适时的控制此接合器的开合动作，其具体的技术方案如下所述。

实施例一

本实施例是一种分动器，如图1所示，包括壳体2、第一轴1和第二轴3，第一轴1与第二轴3均空套在壳体2上，且两轴的轴线垂直相交；壳体2内，自第一轴1的输入端至其输出端，依次设有行星轮系4、接合器5和主动锥齿轮6。

其中，行星轮系4包括太阳轮41、行星轮42、行星架43和内齿圈44，内齿圈44与壳体2连接，太阳轮41固设在第一轴1上，行星架43和主动锥齿轮6均空套在第一轴1上。

另外，接合器5包括可相互紧密配合连接的第一接合体51与第二接合体52，第一接合体51固设在行星架43上，第二接合体52套设在主动锥齿轮6上，第二接合体52上设有能够拨动其沿主动锥齿轮6的轴向滑动运动的拨叉53，拨叉53与变速器控制单元联接。

此外，第二轴3的输入端设有与主动锥齿轮6相啮合运转的被动锥齿轮7。

本实施例所述的分动器的工作原理为：在汽车的行驶过程中，当前驱动桥的驱动力不足，需要后驱动桥提供驱动力时，变速器控制单元(TCU)将自动向接合器5下达将第一接合体51与第二接合体52紧密连接的控制命令，接合器5接到此控制命令后，固定在行星架43上的第一接合体51与套设在主动锥齿轮6上的第二接合体52紧密连接在一起，使得行星架43通过此接合器5与主动锥齿轮6固定连接在一起，此后，主动锥齿轮6将随行星架43绕第一轴1旋转运动，主动锥齿轮6带动被动锥齿轮7旋转运动，被动锥齿轮7带动第二轴3旋转运动，第二轴3将动力或扭矩输出到后驱动桥上。

本实施例所述的分动器中，接合器5将行星架43与主动锥齿轮6接合后，变速器传递到第一轴1上的动力，一部分动力传递给前驱动桥，另一部分动力传递给后驱动桥。其中，将动力传递给前驱动桥的路径为：变速器→第一轴1→前驱动桥；将动力传递到后驱动桥的路径为：变速器→第一轴1→太阳轮41→行星轮42→行星架43→主动锥齿轮6→被动锥齿轮7→第二轴3→后驱动桥。

当路况较好，不需要后驱动桥提供驱动力时，变速器控制系统将给接合器5下达将两个接合体自动分开的指令，两个接合体分开后，行星架43与主动锥齿轮6将分开，此时，只有第一轴1将驱动力传递给前驱动桥；由于主动锥齿轮6空套在第一轴1上，主动锥齿轮6将无任何动力传递过来，又重新实现两驱驱动模式。由此可知，通过变速器控制单元适时地控制接合器5的两个接合体的分合动作，进而适时的控制汽车的两驱驱动模式与四驱驱动模式的自动转换。

由上述可知，本发明实施例中，接合器5与汽车变速器控制单元联接，由此控制单元控制接合器5上的拨叉53来拨动第二接合体52向第一接合体51靠近贴合并紧密配合连接，从而实现行星架43与主动锥齿轮6的自动固定连接，进而将前驱动桥上的动力分配到后驱动桥上，最终实现四驱驱动模式的切换，此种结构能够适时地智能控制传递动力，不仅增强了分动器的可靠性和功能性，还提高了整车的连通性。

另外，第一轴1输入端的行星轮系4的设置，替代了传统的平行轴两级分动器结构，有效减小了分动器的结构尺寸，使整车的结构更加紧凑，并减少了安装空间，能够使汽车在有限的空间内实现两级分动器的传动形式。

为了保证接合器5的接合可靠性，如图2所示，本发明实施例中，可在第一接合体51与第二接合体52的接合端均设有能够紧密咬合的犬齿，其中，第一接合体51上的犬齿为被动犬齿54，第二接合体52上的犬齿为主动犬齿55；其中，第一接合体51焊接在行星架43上；第二接合体52通过键连接周向固定，且空套在主动锥齿轮6上。此种结构设置，当主动犬齿55与被动犬齿54紧密的合咬合在一起时，能够安全可靠地将两个接合体轴向固定在一起。

在接合器5的两个接合体相互咬合的过程中，如果主动犬齿55与被动犬齿54的相对位置没有正好对应时，容易出现碰齿现象，使咬合不平稳，故在内齿圈44的外圆周与壳体2之间设有用来控制内齿圈44转/停的制动器45，制动器45与变速器控制单元联接。汽车在行驶过程中，当前驱动桥的驱动力不足，需要后驱动桥同时驱动时，变速器控制单元给接合器5发送接合指令的同时，会给制动器45发送指令，使制动器45释放内齿圈44，此时内齿圈44能够绕其轴线自由自转，当接合器5的两个接合体接合过程中，如果主动犬齿55与被动犬齿54没有对应好时，内齿圈44与太阳轮41共同作用使得行星架43自由调整其上的被动犬齿54的旋转状况，能够快速将主动犬齿55与被动犬齿54的牙型完美对应，平稳顺畅地将主、被动犬齿稳定咬合，当主动犬齿55与被动犬齿54紧密咬合完毕后，变速器控制单元将给制动器45发送与阻止内齿圈44旋转的信号，此时制动器45将内齿圈44锁紧不动，即内齿圈44将静止不动。

为了降低主动锥齿轮6的制造成本，可将主动锥齿轮6设为分体结构，如图1所示，包括固定连接在一起的齿毂61与外锥齿圈62，第二接合体52套设在齿毂61的外圆周上。其中，齿毂61的材料可以采用成本低的一般材质，很明显，其成本得到了有效的降低。

本发明实施例中，可被动锥齿轮7与第二轴3为一体结构，形成一锥齿轮轴，一体结构设置的锥齿轮轴具有高强度、刚性及其他优良的机械性能。

为了控制后驱动桥上的传递扭矩，避免由于过载而损坏后驱动桥，本发明实施例中，可在第二轴3的输出端与后驱动桥(本发明实施例中，第二轴3通过输出法兰盘9与后驱动桥连接)之间设有扭矩管理装置8，沿第二轴3的动力输出方向，扭矩管理装置8包括依次紧密叠放的液压推力轴承81、液压推力轴承活塞82、摩擦片组83和压片毂84，压片毂84与输出法兰盘9通过锁紧螺母10紧密压装在一起，液压推力轴承81与变速器控制单元联接，压片毂84将摩擦片组83包裹；摩擦片组83为多个主动摩擦片831与被动摩擦片832间隔紧密贴合，如此设置，可以通过改变液压推力的大小来控制主、被动摩擦片之间的摩擦力；压片毂84的内圆周面设有第一键槽，主动摩擦片831设有用来嵌入第一键槽的第一凸起；第二轴3的输出端部位设有第二键槽，被动摩擦片832设有用来嵌入第二键槽的第二凸起，如图3所示。

其中，主动摩擦片831上的第一凸起嵌入到压片毂84的第一键槽内，两者之间形成了周向相互制约关系，即两者可以同步旋转；同理，被动摩擦片832的第二凸起嵌入到第二轴3输出端部的第二键槽内，两者之间形成了周向相互制约关系，即两者可以同步旋转。如此，当推力轴承活塞82推动主动摩擦片831压紧被动摩擦片832，使两者之间产生足够大的摩擦力而不能相对滑移；第二轴3利用主动摩擦片831与被动摩擦片832之间的摩擦力，将动力或扭矩传递给压片毂84，带动压片毂84旋转，压片毂84再带动输出法兰盘9旋转，即，由压片毂84最终将动力或扭矩传递给输出法兰盘9。

在扭矩管理装置8中，通过控制主动摩擦片831与被动摩擦片832之间的摩擦力的大小，来控制第二轴传递动力或扭矩的大小。

扭矩管理器8的工作原理：变速器控制单元通过控制油液压力来推动液压推力轴承活塞82，液压推力轴承活塞82压紧位于压片毂84内的主动摩擦片831，然后，主动摩擦片831将压紧力传递给被动摩擦片832。同时，第二轴3旋转带动被动摩擦片832旋转，被动摩擦片832带动主动摩擦片831旋转，主动摩擦片831带动压片毂84旋转，压片毂84带动输出法兰盘9旋转，这样就将第二轴3上的动力及旋转扭矩传递给了压片毂84上，由于压片毂84通过锁紧螺母10与输出法兰盘9固定连接，则压片毂84将进一步将扭矩传递到输出法兰盘9上，如图1和图3所示。由此可知，扭矩管理装置8的设置，可以通过控制液压推力轴承活塞82的压力来控制主动摩擦片831与被动摩擦片832之间的动力或扭矩的传动，进而控制输出法兰盘9上的运动状态，由于第二轴3与输出法兰盘9之间是通过摩擦片组83连接到一起的，不是绝对的固定连接，只有驱动力及扭矩在一定的范围内，在摩擦片组83提供的摩擦力作用下，才能保证第二轴3与输出法兰盘9同步旋转运动；当驱动力或扭矩超过此范围，超过摩擦片组83所提供的摩擦力所能承受的范围时，主动摩擦片831与被动摩擦片832之间将相对滑动，从而使第二轴3与输出法兰盘9之间将出现相对转动现象，有效限制传递到后驱动桥上的动力或扭矩，避免后驱动桥因过载而受到损坏。

实施例二

本实施例是一种动力传动系统(图中未示出)，包括上述实施例一中的分动器。

实施例三

本实施例是一种车辆(图中未示出)，包括上述实施例二中的动力传动系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分动器，其特征在于，包括壳体(2)、第一轴(1)和第二轴(3)，所述第一轴(1)与所述第二轴(3)均空套在所述壳体上(2)，且两轴的轴线垂直相交；

所述壳体(2)内，自所述第一轴(1)的输入端至其输出端，依次设有行星轮系(4)、接合器(5)和主动锥齿轮(6)，所述行星轮系(4)包括太阳轮(41)、行星轮(42)、行星架(43)和内齿圈(44)，所述内齿圈(44)与所述壳体(2)连接，所述太阳轮(41)固设在所述第一轴(1)上，所述行星架(43)和所述主动锥齿轮(6)均空套在所述第一轴(1)上；

所述接合器(5)包括可相互紧密配合连接的第一接合体(51)与第二接合体(52)，所述第一接合体(51)固设在所述行星架(43)上，所述第二接合体(52)套设在所述主动锥齿轮(6)上，所述第二接合体(52)上设有能够拨动其沿所述主动锥齿轮(6)的轴向滑动运动的拨叉(53)，所述拨叉(53)与变速器控制单元联接；

所述第二轴(3)的输入端设有与所述主动锥齿轮(6)相啮合运转的被动锥齿轮(7)。

2.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第一接合体(51)与所述第二接合体(52)的接合端均设有能够紧密咬合的犬齿。

3.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第一接合体(51)焊接在所述行星架(43)上。

4.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第二接合体(52)通过键周向固定，且空套在所述主动锥齿轮(6)上。

5.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述内齿圈(44)的外圆周与所述壳体(2)之间设有用来控制所述内齿圈(44)转/停的制动器(45)，所述制动器(45)与所述变速器控制单元联接。

6.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述主动锥齿轮(6)为分体结构，包括固定连接在一起的齿毂(61)与外锥齿圈(62)，所述第二接合体(52)套设在所述齿毂(61)的外圆周上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的分动器，其特征在于，所述第二轴(3)的输出端与输出法兰盘(9)之间设有扭矩管理装置(8)，沿所述第二轴(3)的动力输出方向，所述扭矩管理装置(8)包括依次紧密叠放的液压推力轴承(81)、液压推力轴承活塞(82)、摩擦片组(83)和压片毂(84)，所述压片毂(84)与所述输出法兰盘(9)通过锁紧螺母(10)紧密压装在一起，所述液压推力轴承(81)与变速器控制单元联接，所述压片毂(84)将所述摩擦片组(83)包裹。

8.根据权利要求7所述的分动器，其特征在于，所述摩擦片组(83)为多个主动摩擦片(831)与被动摩擦片(832)间隔紧密贴合安装；所述压片毂(84)的内圆周面设有第一键槽，所述主动摩擦片(831)设有用来嵌入第一键槽的第一凸起；所述第二轴(3)的输出端部位设有第二键槽，所述被动摩擦片(832)设有用来嵌入所述第二键槽的第二凸起。

9.一种包括如权利要求1-8任意一项所述的分动器的动力传动系统。

10.一种包括如权利要求9所述的动力传动系统的车辆。