CN104832620B - 自适应牵引力自控分动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应牵引力自控分动器，该分动器包括动力输入齿轮副、差速器及控滑器；该控滑器装设于该差速器内，且该差速器和控滑器分别设有单向离合结构。本发明的自适应牵引力自控分动器，不发生内部速差干涉，驱动效率高，节省燃油。不受电磁波、盐雾、温差的干扰，适应面广；不用电子和人工控制，可自动调整各车轮的附着条件所需要的扭矩驱动汽车行走，各轮驱动力可达到最佳状态，大大提高了动力的利用率和全地形全天候工作条件；可适用于各类4×4以上的大型载重车和小型轿车。

Description

自适应牵引力自控分动器

技术领域

本发明属于轮式车辆传动技术领域，涉及一种自适应牵引力自控分动器，为自适应牵引力自控分动器，本技术核心是发明了一种新式理念的有效分配发动机动力差速装置，用纯机械式不用人工或电子操控，而是用旋转齿轮构成全闭环回路来解决车轮空滑转和扭矩互调的问题。

背景技术

轮式车辆行驶过程中会出现车轮打滑现象，影响行车安全性和通过性。而车辆打滑，不外乎是由于驱动轮的一端驱动力过大致使转速为零，相对的另一端驱动力小转速为2倍公转速，导致打滑车辆不能行走。因此，要实现对车辆打滑的控制，就必须控制驱动轮任意一端的转速无论在任何条件下都不为零。目前控制车辆打滑的方式有电子控制和机械锁止两种，这两种方式都存在有一定的弊端：

电子控制车轮打滑能力只能达到左右两轮附着之差的30%左右，所以只能用于小型车辆，不能用于大型车辆，并且扭矩二者差距过大时不论是大型车辆还是小型车辆都完全不适用；

机械锁止是采用差速机械锁，一般用于载重车等大型车辆；机械锁在锁止差速器时，其驱动通过能力为100%，但重要的是锁止差速器不能导向，方向盘操作失灵，汽车只能走直线，这对行走路线有一定限定条件，机动性很差。

第ZL98100725.2号复合式高通过性差速传动装置和第ZL2006200963024号一种全时四驱差速传动装置的专利中，由四驱车常时四驱改进到前轮和后轮不能分离的全时四驱，解决汽车对角车轮不打滑和前后车轮不打滑问题；在第200610019528.9号防滑分动器的复合差速扭矩分为左、右车轮防滑及扭矩分配问题。但是它只能在4×4、6×6、8×8、6×4车上应用，且在另行设计新车底盘时才能使用，在现有车上推广4×4、6×6、8×8、6×4不行。

因此，研发出一种能够有效分配发动机动力的差速装置，以解决车轮空滑转和扭矩互调的问题并在现有汽车底盘构造的条件直接应用的新技术实有必要。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，而提出一种有效分配发动机动力和差速装置，用纯机械式不用人工或电子操控，而是用旋转齿轮构成闭环回路来解决车轮空滑转和扭矩互调的问题，可以达到自适应牵引力自控技术的分动器。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的自适应牵引力自控分动器，包括动力输入齿轮副、差速器及控滑器；所述差速器包括差速器壳体、行星齿轮支架、行星齿轮、前半轴空心齿轮、后半轴空心齿轮、前驱动半轴、后驱动半轴及第一离合组件；所述行星齿轮支架固定在所述差速器壳体内；所述行星齿轮支架中空，形成一个容置空间，靠近前半轴空心齿轮与前驱动半轴同轴的内径孔壁设有一对棘爪槽；所述行星齿轮套装在所述行星齿轮支架上，分别与所述前半轴空心齿轮和后半轴空心齿轮啮合；所述前半轴空心齿轮内孔设有内花键，套设在所述前驱动半轴驱动汽车前桥；所述前半轴空心齿轮与所述行星齿轮支架相配合的内径尾部内孔设有沿汽车前进方向逐渐向轴心内凹形成的对称的两个牙齿；所述后半轴空心齿轮内孔设有内花键，套设在后驱动半轴驱动汽车后桥；所述第一离合件为两个单向离合棘爪，装在所述前半轴空心齿轮的两个牙齿与所述行星齿轮支架的棘爪槽之间，所述的单向棘爪与棘爪槽之间装有回位弹簧；

所述控滑器装设于差速器内的容置空间中，包括控滑器支撑架、控滑主销、控滑器外行星齿轮、控滑器内行星齿轮、控滑器内半轴齿轮、控滑器传力管外半轴齿轮及第二离合件；所述控滑器支撑架设有中央通孔、沿所述中央通孔周向均布的两个以上梯形装配孔以及与所述梯形装配孔相匹配的控滑主销装配孔，所述中央通孔与所述后驱动半轴装配连接，所述控滑主销装配孔沿所述梯形装配孔的中部自所述中央通孔向外穿设形成；所述的控滑器外行星齿轮和控滑器内行星齿轮固连一体，具有与所述梯形装配孔相匹配的两组以上，分别装设在所述梯形装配孔内；所述控滑主销与所述控滑主销装配孔相匹配，装在所述控滑主销装配孔内并穿过所述控滑器外行星齿轮和控滑器内行星齿轮的中部通孔进行定位；所述控滑器内行星齿轮与所述控滑器内半轴齿轮啮合，所述控滑器内半轴齿轮用花键固连在所述差速器的行星齿轮支架，所述的控滑器外行星齿轮与控滑器传力管外半轴齿轮啮合；所述控滑器传力管外半轴齿轮的传力管一端联接所述前驱动半轴，靠近所述前半轴空心齿轮的端面设有单向离合齿；所述第二离合件为单向离合器环，位于所述的前半轴空心齿轮与控滑器传力管外半轴齿轮之间，并通过花键装配连接所述前驱动半轴；该单向离合器环靠近所述控滑器传力管外半轴齿轮的一端设有单向离合齿，与所述控滑器传力管外半轴齿轮的单向离合齿相匹配离合连接，另一端通过压缩弹簧装配固定在所述前半轴空心齿轮内端面，所述控滑器的控滑器支架内径孔的花键与后驱动半轴固连为一体。

所述的自适应牵引力自控分动器，其中：所述动力输入齿轮副包括相互啮合的动力输入主动齿轮和动力输入被动齿轮，所述动力输入主动齿轮联接动力输入端；所述差速器壳体与所述动力输入被动齿轮固连在一起。

所述的自适应牵引力自控分动器，其中：所述棘爪槽是沿内径孔的孔壁向沿汽车前进方向的反向逐步向内凹陷形成，该逐步内凹陷的底部截面呈弧形。

所述的自适应牵引力自控分动器，其中：所述牙齿为对称设置的一对，与与轴壁之间形成一个容置槽，该容置槽径向截面呈月牙形，与所述行星齿轮支架的棘爪槽的位置相匹配。

所述的自适应牵引力自控分动器，其中：所述压缩弹簧套在所述单向离合器环外径上，两端分别连接所述的前半轴空心齿轮和单向离合器环。

所述的自适应牵引力自控分动器，其中：所述前半轴空心齿轮模数小于后半轴空心齿轮模数齿数相。

有益效果：

本发明的自适应牵引力自控分动器，在任何极差地面无路处行走轮子不打滑，通过能力极强；在差速防滑过程中自动将扭矩在各轮之间互调，驱动效率最高，能节油；

试验结果在冰雪弯曲下坡道路上30Km/h制动时，汽车不甩尾，安全性好；试验结果是使用本技术的传动装置装在四轮以上全时全轮全驱车上，汽车在行驶中如果掉了一个轮子的情况下，本车仍能向前行驶一段路程不翻车、安全性好；自动控制车轮不打滑的同时，车辆行驶转弯操纵稳定性不受影响，仍保持方向操纵的灵活性，与4×2汽车转向性能相同；

本发明的自适应牵引力自控分动器，不发生内部速差干涉，驱动效率高，节省燃油。不受电磁波、盐雾、温差的干扰，适应面广。自适应牵引力自控分动器，不用电子和人工控制，可自动调整各车轮的附着条件所需要的扭矩驱动汽车行走，各轮驱动力可达到最佳状态，大大提高了动力的利用率和全地形全天候工作条件。造价比普通分时前后驱动的汽车造价略高，但比目前世界上汽车行业用的电子控制技术的汽车造价低很多，其性能比电子技术高很多。本技术的自适应控制能力达100％，可适用于各类4×4以上大型载重车和小型轿车；本技术与现用载重车上的差速机械锁相比，汽车导向转弯十分灵活自如。

附图说明

图1是本发明的自适应牵引力自控分动器结构示意图；

图2为本发明自适应牵引力自控分动器的图1中A区域的放大图；

图3为本发明自适应牵引力自控分动器的控滑器支撑架的截面图；

图4为本发明自适应牵引力自控分动器的图2中B-B方向的剖视图；

图5为本发明自适应牵引力自控分动器的单向离合器环与控滑器传力管外半轴齿轮的啮合状态示意图；

图6为本发明自适应牵引力自控分动器的结构原理图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本发明的自适应牵引力自控分动器包括动力输入齿轮副1、差速器2及控滑器3；差速器2联接动力输入齿轮副1，控滑器3位于差速器内，对差速器2的动力输出端进行牵引力控制。

动力输入齿轮副1包括相互啮合的动力输入主动齿轮11和动力输入被动齿轮12，动力输入主动齿轮11联接动力输入端。

差速器2包括差速器壳体21、行星齿轮支架22、行星齿轮23、前半轴空心齿轮24、后半轴空心齿轮25、前驱动半轴26、后驱动半轴27及第一离合组件28；

其中差速器壳体21与动力输入被动齿轮12通过紧固件装配固连在一起；

行星齿轮支架22固定在差速器壳体21内；行星齿轮支架22中空，形成一个容置空间221，靠近前半轴空心齿轮24与前驱动半轴26同轴的内径孔壁设有一对棘爪槽222，该单向咬合牙齿222是沿内径孔的孔壁向沿汽车前进方向的反向逐步向内凹陷形成，该逐步内凹陷的底部截面呈弧形；

行星齿轮23套装在行星齿轮支架22上，分别与前半轴空心齿轮24和后半轴空心齿轮25啮合；

前半轴空心齿轮24内孔设有内花键，套设在前驱动半轴26，通过内花键咬合前驱动半轴26，驱动汽车前桥；前半轴空心齿轮24的一端与行星齿轮支架22的内径孔相匹配，内端部外圆设有沿汽车前进方向逐渐向轴心内凹形成的牙齿241；该牙齿241为对称设置的一对，与轴壁之间形成一个容置槽242，该容置槽242径向截面呈月牙形，与行星齿轮支架22的棘爪槽222的位置相匹配；

后半轴空心齿轮25内孔设有内花键，套设在后驱动半轴27，通过内花键咬合后驱动半轴27，驱动汽车后桥；

前驱动半轴26和后驱动半轴27输出动力，自差速器壳体21内向外分别伸出；

第一离合件28为单向离合棘爪，装在前半轴空心齿轮24的牙齿241处的容置槽242与行星齿轮支架22的棘爪槽222之间；该单向离合棘爪28一端铰接铰接容置槽242，另一端与棘爪槽222之间通过回位弹簧281连接。

控滑器3装设于差速器2内的容置空间221中，包括控滑器支撑架31、控滑主销32、控滑器外行星齿轮33、控滑器内行星齿轮34、控滑器内半轴齿轮35、控滑器传力管外半轴齿轮36及第二离合件37；

其中控滑器支撑架31设有中央通孔311、沿中央通孔311周向均布的两个以上梯形装配孔312以及与该梯形装配孔312相匹配的控滑主销装配孔313；该中央通孔311与后驱动半轴27装配连接；控滑主销装配孔313沿梯形装配孔312的中部自该中央通孔311向外穿设形成；

控滑主销32与控滑主销装配孔313相匹配，装在该控滑主销装配孔313内并贯穿梯形装配孔312；

控滑器外行星齿轮33和控滑器内行星齿轮34固连一体，设有中部通孔，具有与梯形装配孔312相匹配的两组以上，分别装设在该梯形装配孔312内；

控滑器外行星齿轮33通过花键固连在控滑器内行星齿轮34上形成一体；装配时，先将控滑器外行星齿轮33用花键固连在控滑器内行星齿轮34上成一体装进控滑器主销32上，再将该控滑器主销32装在控滑器支撑架31的控滑主销装配孔313；

在本实施例中梯形装配孔312具有均匀分布的四个，与该梯形装配孔312相匹配的四个控滑主销装配孔313贯穿该梯形装配孔312，控滑主销32具有与控滑主销装配孔313相匹配的四根，穿设在控滑主销装配孔313；控滑器外行星齿轮33和控滑器内行星齿轮34具有四组，与梯形装配孔312相匹配，通过自中部通孔穿设的控滑主销23定位；

控滑器内行星齿轮34与控滑器内半轴齿轮35啮合，控滑器内半轴齿轮35用花键固连在差速器2的行星齿轮支架22上成为一体，控滑器外行星齿轮33与控滑器传力管外半轴齿轮36啮合；控滑器传力管外半轴齿轮36的传力管一端联接前驱动半轴26，靠近前半轴空心齿轮24的端面设有单向离合齿361；

第二离合件37为单向离合器环，位于前半轴空心齿轮24与控滑器传力管外半轴齿轮36之间，并通过花键装配连接前驱动半轴26，该单向离合器环37靠近控滑器传力管外半轴齿轮36的一端设有单向离合齿371，与控滑器传力管外半轴齿轮36的单向离合齿361啮合，另一端通过压缩弹簧372装配固定在前半轴空心齿轮24；压缩弹簧372套在单向离合器环37外径上，两端分别连接前半轴空心齿轮24和单向离合器环37。

工作过程：

动力输入主动齿轮11----动力输入被动齿轮12----差速器壳体21---行星齿轮支架22----行星齿轮23----前后半轴空心齿轮24、25----前后驱动半轴26、27----后驱动半轴27----控滑器支撑架31---控滑器主销32----控滑器内行星齿轮34---控滑器内半轴齿轮35---差速器行星齿轮支架22---控滑器外行星齿轮33----控滑器传力管外半轴齿轮36---单向离合器环37---压缩弹簧371—前驱动半轴26—行星齿轮支架22---单向离合棘爪28----前半轴空心齿轮24—前驱动半轴26。

工作原理：

由变速器中输出扭矩，通过动力输入齿轮副1的动力输入主动齿轮11传递给被动齿轮12，传递给差速器2，通过与动力输入被动齿轮12固连的差速器壳体21，扭矩传递至行星齿轮支架22，带动行星齿轮23，再由行星齿轮23的一侧传扭矩给前半轴空心齿轮24到前驱动半轴26，由行星齿轮23的另一侧传扭矩给后半轴空心齿轮25到后驱动半轴27，分别驱动前桥和后桥。

前半轴空心齿轮24模数小于后半轴空心齿轮25模数齿数相，故二者传递扭矩半径不同，输出扭矩前小后大且转速相同达到汽车上坡时后驱扭矩大于前驱。

控滑工作原理：

控滑器内半轴齿轮35设计转速为n，与行星齿轮支架22转速相同；控滑器传力管外半轴齿轮36设计转速为公转速加汽车转弯前驱动半轴最高转速增量为△n，即前轴转速为n＋△n。

当汽车正常行驶转弯时其前驱动半轴26的转速为n＋△n′一直处于n＋△n＞n＋n′＞n范围内。

当汽车前轴轮打滑时，其前驱动半轴26转速为2n，后驱动半轴27转速为零；由于控滑器外行星齿轮33、控滑器内行星齿轮34、控滑器内半轴齿轮35、控滑器传力管外半轴齿轮36、单向离合器环37作用使控滑器传力管外半轴齿轮36转速永处在n＋△n，即n＋△n＜2n不能越过去，故前驱动半轴26最高转速只能等于n＋△n；后驱动轮由差速器原理可得n－△n不等于零，保证了足够驱动力；当前驱动半轴26转速n＋△n′＜n＋△n时自动脱离单向离合器环37。

在后驱动轴转速为2n，前驱动轴转速为零时，有控滑器内半轴齿轮35、行星齿轮支架22作用控制单向离合器棘轮28带动前半轴空心齿轮24和前驱动半轴26使n≠0，即前驱动半轴26转速为n，保证了汽车有驱动力，该分动器能自动调整驱动力和差转速。

本发明的特点：

1、在任何极差地面无路处行走轮子不打滑，通过能力极强；在差速防滑过程中自动将扭矩在各轮之间互调，驱动效率最高，能节油；

2、试验结果在冰雪弯曲下坡道路上30Km/h制动时，汽车不甩尾，安全性好；试验结果是使用本技术的传动装置装在四轮以上全时全轮全驱车上，汽车在行驶中如果掉了一个轮子的情况下，本车仍能向前行驶一段路程不翻车、安全性好；

3、自动控制车轮不打滑的同时，车辆行驶转弯操纵稳定性不受影响，仍保持方向操纵的灵活性，与4×2汽车转向性能相同；

4、本技术与电子控制技术相比，分动器控制能力为100%，可适用与各类大型载重车和小型轿车；本技术与现用载重车上的差速机械锁相比，分动器使汽车导向转弯十分灵活自如；

本技术的分动器可以推广到现有所有4×2、4×4、6×6和8×8常规汽车上使用且造价不高，不改变原车底盘结构，只是换掉分动器和驱动桥即可。此技术用途广泛，市场巨大，可大大提高汽车的牵引效能并节油。但这种用法只能解决防滑和牵引力效率问题，没有全面解决整车降低高度和底盘离地高度问题；若彻底改变原车底盘结构，设计全新分动变速器一体化，其底盘优势巨大。

自适应牵引力自控分动器不发生内部速差干涉，驱动效率高，节省燃油。不受电磁波、盐雾、温差的干扰，适应面广。自适应牵引力自控分动器，不用电子和人工控制，可自动调整各车轮的附着条件所需要的扭矩驱动汽车行走，各轮驱动力可达到最佳状态，大大提高了动力的利用率和全地形全天候工作条件。造价比普通分时前后驱动的汽车造价略高，但比目前世界上汽车行业用的电子控制技术的汽车造价低很多，其性能比电子技术高很多。汽车无驱动桥，节省了汽车的造价和减轻汽车自重。

Claims (5)

1.一种自适应牵引力自控分动器，其特征在于：所述分动器包括动力输入齿轮副、差速器及控滑器；

所述差速器包括差速器壳体、行星齿轮支架、行星齿轮、前半轴空心齿轮、后半轴空心齿轮、前驱动半轴、后驱动半轴及第一离合组件；

所述行星齿轮支架固定在所述差速器壳体内；所述行星齿轮支架中空，形成一个容置空间，靠近前半轴空心齿轮与前驱动半轴同轴的内径孔壁设有一对棘爪槽；所述行星齿轮套装在所述行星齿轮支架上，分别与所述前半轴空心齿轮和后半轴空心齿轮啮合；所述前半轴空心齿轮内孔设有内花键，套设在所述前驱动半轴驱动汽车前桥；所述前半轴空心齿轮与所述行星齿轮支架相配合的内径尾部内孔设有沿汽车前进方向逐渐向轴心内凹形成的对称的两个牙齿；所述后半轴空心齿轮内孔设有内花键，套设在后驱动半轴驱动汽车后桥；所述第一离合件为两个单向离合棘爪，装在所述前半轴空心齿轮的两个牙齿与所述行星齿轮支架的棘爪槽之间，所述的单向棘爪与棘爪槽之间装有回位弹簧；

所述控滑器装设于差速器内的容置空间中，包括控滑器支撑架、控滑主销、控滑器外行星齿轮、控滑器内行星齿轮、控滑器内半轴齿轮、控滑器传力管外半轴齿轮及第二离合件；

所述控滑器支撑架设有中央通孔、沿所述中央通孔周向均布的两个以上梯形装配孔以及与所述梯形装配孔相匹配的控滑主销装配孔，所述中央通孔与所述后驱动半轴装配连接，所述控滑主销装配孔沿所述梯形装配孔的中部自所述中央通孔向外穿设形成；

所述的控滑器外行星齿轮和控滑器内行星齿轮固连一体，具有与所述梯形装配孔相匹配的两组以上，分别装设在所述梯形装配孔内；

所述控滑主销与所述控滑主销装配孔相匹配，装在所述控滑主销装配孔内并穿过所述控滑器外行星齿轮和控滑器内行星齿轮的中部通孔进行定位；

所述控滑器内行星齿轮与所述控滑器内半轴齿轮啮合，所述控滑器内半轴齿轮用花键固连在所述差速器的行星齿轮支架，所述的控滑器外行星齿轮与控滑器传力管外半轴齿轮啮合；

所述控滑器传力管外半轴齿轮的传力管一端联接所述前驱动半轴，靠近所述前半轴空心齿轮的端面设有单向离合齿；

所述第二离合件为单向离合器环，位于所述的前半轴空心齿轮与控滑器传力管外半轴齿轮之间，并通过花键装配连接所述前驱动半轴；该单向离合器环靠近所述控滑器传力管外半轴齿轮的一端设有单向离合齿，与所述控滑器传力管外半轴齿轮的单向离合齿相匹配离合连接，另一端通过压缩弹簧装配固定在所述前半轴空心齿轮内端面，所述控滑器的控滑器支架内径孔的花键与后驱动半轴固连为一体。

2.如权利要求1所述的自适应牵引力自控分动器，其特征在于：所述动力输入齿轮副包括相互啮合的动力输入主动齿轮和动力输入被动齿轮，所述动力输入主动齿轮联接动力输入端；

所述差速器壳体与所述动力输入被动齿轮固连在一起。

3.如权利要求1所述的自适应牵引力自控分动器，其特征在于：所述棘爪槽是沿内径孔的孔壁向沿汽车前进方向的反向逐步向内凹陷形成，该逐步内凹陷的底部截面呈弧形。

4.如权利要求1所述的自适应牵引力自控分动器，其特征在于：所述牙齿为对称设置的一对，与轴壁之间形成一个容置槽，该容置槽径向截面呈月牙形，与所述行星齿轮支架的棘爪槽的位置相匹配。

5.如权利要求1所述的自适应牵引力自控分动器，其特征在于：所述压缩弹簧套在所述单向离合器环外径上，两端分别连接所述的前半轴空心齿轮和单向离合器环。