CN105946564A - 短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车短轴局分时全驱的分动箱系统，特别是一种短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，其结构要点在于，还包括有前置副变速器，变速器总成壳体的前端面与前置副变速器的壳体以同一轴承定位，并固定连接在一起，变速器总成壳体的后端面与分动箱总成的壳体固定连接，固定连接在一起的前置副变速器、变速器总成和分动箱总成为同轴传动，同轴的轴线向汽车后桥延伸方向为下倾3度夹角，并与汽车的发动机位于同一轴线上。优点在于，有效地减小后驱传动轴与分动箱组合装置的轴线夹角，降低摩擦损失，减小因传动轴扭转振动产生的交变载荷，优化了分动箱传动运行环境，提高各部件寿命乃至整车寿命，提高了传动效率。

Description

短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置

技术领域

本发明涉及一种汽车短轴距分时全驱的分动箱系统，特别是一种短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置。

背景技术

越野汽车一般为发动机前置，在变速器后面装有分动箱将动力传递到全部车轮上，形成全轮驱动。全轮驱动可使整车重力都成为附着力加以利用，以提高其对各种路面和地面的适应性、通过性及安全性。二轴越野汽车采用 4×4 驱动形式，可分为全时四驱汽车、分时四驱汽车。全时四驱汽车，只能选择四驱行驶，在不需要四驱的时候，这样的方式显然不经济;而越野汽车采用的分时四驱，在平时行驶时可切断对前轮的动力传递，而仅由后轮驱动；在越野路况行驶时可联结对前轮的动力传递，实现全轮驱动。对于三轴或四轴越野汽车，轴距缩短，一般采用 6×6 或 8×8 驱动形式。

普通汽车的传动系统，扭矩一般从发动机经变速器、传动轴到后桥，传动轴的两轴夹角在10°以下；越野汽车一般还需要在变速器后端经传动轴连接分动箱，分动箱将扭矩向前、后端分配，经传动轴分别传到前轮和后轮。附图1所示为一种常用的4×4驱动越野车底盘结构，所述的分动箱组合装置包括有变速器20、分动传动轴9和分动箱10，变速器和分动箱安装于底盘的弹性悬架91上，并通过分动传动轴进行连接，分动箱包括有驱动输入轴、后驱传动接口和前驱总成，驱动输入轴一端连接来自变速器的分动传动轴，另一端为后桥驱动输出端用于连接后驱传动轴，并通过后驱传动轴连接到后桥的输入端；分动箱的前驱总成与驱动输入轴通过内部齿轮传动连接，其传动输出端连接前驱传动轴，并通过前驱传动轴连接到前桥。

上述的分动箱组合装置存在如下不足之处：因为变速器和分动箱因同安装于弹性悬架上而均处于同一水平高度，此时分动传动轴、驱动输入轴与后驱传动轴为共轴传动，均位于分动箱的上部位置，因此分动箱的后桥驱动输出端与后桥输入端高度落差大。另外前后桥的距离固定，而分动传动轴本身就占据了一定的距离，使得分动箱与后桥的距离变得极为有限，这样，较大的高度落差和较短的距离导致了共轴传动的后桥驱动输出端与后桥输入端之间的后驱传动轴的两轴夹角就比较大，甚至超过20°。由此产生如下问题：

1、将使后驱传动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命，导致车辆运行时容易出现故障。

2、由于弹性悬架会随着汽车行驶产生振动，驱动输入轴与分动箱输出轴（后驱传动轴）的相对位置不断变化，连接处的万向节在工作过程中内部各零件之间就有相对运动，因而导致摩擦损失，降低传动效率，交角越大，则效率越低。

3、无法适用于短轴距全轮驱动形式。为适应不同越野路况行驶要求，以提高其对各种路面和地面的适应性、通过性，需要采用6×4、 6×6 或 8×8 驱动形式，轴距变短了，受整车前后空间的限制，分动传动轴和后驱传动轴两轴夹角太大无法布置。发动机、车架不变，为达到大的牵引力诉求，需要增加一个副箱，整车空间不够用，无法布置。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够提高部件寿命、降低故障率，提升传动效率，并有效使用短轴距全驱的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，包括有变速器总成和分动箱总成，其结构要点在于，还包括有前置副变速器，变速器总成壳体的前端面与前置副变速器的壳体以同一轴承定位，并固定连接在一起，变速器总成壳体的后端面与分动箱总成的壳体固定连接，固定连接在一起的前置副变速器、变速器总成和分动箱总成为同轴传动，同轴的轴线向汽车后桥延伸方向为下倾3度夹角，并与汽车的发动机位于同一轴线上。

本发明将分动箱总成与变速器总成、前置副变速器进行整合，所述的分动箱总成壳体与变速器总成的壳体直接连接，形成一个整体的分动箱组合，取消了原有的分动传动轴，延长了分动箱与后桥之间的距离，同时，将分动箱组合装置的轴线向后向下倾斜3度左右，从而有效地减小后驱传动轴与分动箱组合装置的轴线夹角，解决汽车运行时零部件容易出现故障、降低摩擦损失的问题，减小因传动轴扭转振动产生的交变载荷，优化了传动轴及与之相连的变速器、分动箱、驱动桥的工作环境，提高各部件寿命乃至整车寿命；避免了各传动轴内部各零件之间的摩擦损失，提高了传动效率。另外，分动箱总成后置并直联于变速器总成的设计，既增大了传递扭矩，又节省了汽车底盘的分布空间，便于安装和维护，还能够增强整个组合装置的机械强度，从而满足高强度的作业和使用。

本发明进一步可以具体为：

所述的分动箱总成包括有输入轴总成、中间轴总成、后驱总成和前驱总成，输入轴总成与变速器同轴分布，中间轴总成为过渡传动机构，分别连接输入轴总成、和后驱总成和前驱总成，将输入轴总成的扭矩、转速分别传送给后驱总成和前驱总成，所述中间轴总成和后驱总成则位于输入轴的下方，位于分动箱总成的中间位置，而前驱总成则位于分动箱总成的最下方。

本发明取消分动传动轴，将分动箱总成向前移动与变速箱总成进行组合，从而延长分动箱总成与后桥的距离，却缩短了分动箱总成与前桥的距离，可能导致前驱传动轴的夹角增大。由此，本发明设计将后驱传动部分从驱动输入部分独立出来，另外设置为后驱总成，其通过中间轴总成与输入轴总成传动连接，然后在分动箱总成上降低其分布位置，低于输入轴总成，而轴距较短的前驱传动轴所连接的前驱总成则位于分动箱总成的最下方，即最低位置。这样将达到以下两个技术效果：

首先是降低后驱总成在分动箱总成的分布位置，减小了分动箱总成后驱输出端与后桥之间的高度落差，进一步减小后驱传动轴的两轴夹角，各万向节的两轴交角，空载时设计目标是水平方向控制在3°以内，竖直方向控制3°～7°之间，从而优化汽车整个传动系统的工作环境，提高传动部件的使用寿命。另外，在缩小前驱传送扭矩的情况下，有效降低分动箱总成前驱输出端与前桥之间的高度落差，从而减小前驱传动轴的两轴夹角，减小传动部件之间的摩擦损失，提高传动效率。

输入轴总成包括有连接轴和输入齿轮，连接轴的内花键连接变速器总成的输出轴二轴；中间轴总成包括中间轴、中间轴齿轮和中间轴锁片，中间轴锁片套接在中间轴上，使中间轴固定不动，中间轴齿轮套置在中间轴上，能够绕中间轴转动，并与输入轴总成的输入齿轮啮合连接；后驱总成包括有后驱轴和后驱轴齿轮，前驱总成包括有前驱轴和前驱轴齿轮，其中后驱轴齿轮和前驱轴齿轮分别与中间轴齿轮啮合连接；后驱轴通过万向节连接后驱传动轴，并经由后驱传动轴连接到后桥，前驱轴通过万向节连接前驱传动轴，并经由前驱传动轴连接到前桥。

事实上，分动箱总成的传动系统包括输入齿轮、中间轴齿轮、前驱轴齿轮和后驱轴齿轮，输入齿轮为主动轮，中间轴齿轮是过渡轮，而前驱轴齿轮和后驱轴齿轮均与中间轴齿轮啮合，为从动轮。本发明除了改变分动箱的传动系统结构，满足了上述前、后驱动轴两轴夹角的可靠性需求外，还带来了如下意料之外的技术效果：即本发明所述分动箱总成预留了两个驱动输出端，其一为输入轴总成后端，称为输入轴取力端；其二为前驱总成后端，称为前驱轴取力端；只要汽车行驶，就可以为其他设备提供动力。两者转速、方向一致，驱动来源不同。输入轴取力端始终靠输入轴驱动。前驱轴取力端在分动箱挂接合档时，靠前驱轴驱动；在分动箱挂分离档时，靠中、后轮驱动反拖前轮旋转产生的动力驱动。

所述中间轴齿轮与前驱轴齿轮以及中间轴齿轮与后驱轴齿轮的速比一致。

也就是说分动箱总成的前驱、后驱的速比要一致，以保证汽车行驶各轮的转速一致性，故后驱轴齿轮、前驱轴齿轮齿轮参数一样。分动箱的速比通常为1，即输入齿轮、后驱轴齿轮、前驱轴齿轮的齿数都相同；也可以根据需要，改变分动箱的速比，改变汽车的行驶速度和牵引力范围，以满足特殊设计的扭矩、速度要求。

还包括有取力器总成，其固定安装在变速器总成上。

变速器总成挂空档，取力器总成可以在在汽车静止时，为其他设备提供动力。

分动箱总成的壳体上方设置有通气塞，连通壳体内外。

设置通气塞能够保证行驶时分动箱总成内外压力的平衡，防止渗油。

综上所述，本发明的有益效果在于 ：

1、传动轴的两轴夹角小，提高整车寿命。

各万向节的两轴交角，空载时设计目标是水平方向控制在3°以内，竖直方向控制3°～7°之间。采用本发明所述短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，可以使各传动轴的两轴交角达到此范围。减小因传动轴扭转振动产生的交变载荷，优化了传动轴及与之相连的变速器、分动箱、驱动桥的工作环境，提高各部件寿命。

2、方便实用，组合性强。

本发明所述分动箱后置直联于变速器壳体的设计，不仅传递扭矩大，既节省了空间，也不容易与其他部件产生冲突。同时方便安装和修理，而且增强整个分动装置的机械强度，满足高强度的作业和使用。与变速器组合起来使用，也可增加前置副箱、取力器的组合。分动箱上预留的接口可为其他设备提供动力，方便实用，组合性强。

3、摩擦损失小、能源利用率高。

其一，由于各传动轴的两轴交角减小很多，行驶过程中弹性悬架的振动引起的各传动轴内部各零件之间的相对运动减小很多，避免了摩擦损失，提高了传动效率。其二，不管车辆运行还是停止，气动换挡装置均可进行平稳换挡，减少了车辆油耗。其三，适应各种路况，随时可在分驱、全驱之间转换。在平时行驶时可切断对前轮的动力传递，在越野路况行驶时可联结对前轮的动力传递，实现全轮驱动。保证车辆的动力性和通过性，同时也减少了车辆油耗。

4、输出端口多，产品扩展性好。

整个组合装置以多种形式为其他设备提供动力，适应多种特种车辆需求。变速器总成装有取力器总成，分动箱总成又预留了两个驱动输出端，能在驱动前桥和后桥的同时，为其他设备例如油泵提供动力。节省了其他零件的布置，实现了发动机动力的更优分配，提高了工作效率，降低了生产成本。能满足更广泛的使用需求，产品扩展性好。

附图说明

图1为本发明背景技术所述的一种常用的4×4驱动越野车底盘的结构示意图；

图2为本发明最佳实施例所述的短轴距6X6分时全驱底盘的结构示意图；

图3所示为本发明所述的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置的结构示意图；

图4所示为图3的左视图；

图5所示为分动箱总成的内部传动结构示意图，为图4的沿A-A线的剖视图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述，其中图中的标号说明如下：

1—分动箱组合装置，2—发动机，3—中桥，4—后桥，5—前桥，6—前驱传动轴，7—中后驱传动轴，8—后驱传动轴，10—分动箱总成，11—箱体，12—侧盖，13—螺塞，14—上盖，15—通气塞，20—变速器总成，21—二轴，22—二轴后轴承，30—前置副变速器，40—取力器总成，100—输入轴总成，101—连接轴，102—输入齿轮，103—输入端后轴承盖，104—里程表传动装置，105—输入轴后盖，200—中间轴总成，201—中间轴，202—中间轴齿轮，203—中间轴滚针轴承，204—中间轴锁片，300—后驱总成，301—后驱轴，302—后驱轴齿轮，303—后驱前闷盖，304—后驱轴承座，305—后驱轴承盖，306—后驱凸缘，400—前驱总成，401—前驱轴，402—前驱轴齿轮，403—前驱前轴承盖，404—前驱凸缘，405—滑动齿套，406—前驱轴承后盖，407—前驱轴滚针轴承，500—前驱气动换挡装置，501—换挡轴，502—换挡轴端盖，503—换挡轴端盖，504—换挡拨叉，505—换挡气缸，506—气缸活塞，507—气缸端盖。

具体实施方式

最佳实施例：

如图2所示，一种短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，将分动箱与变速器、前置副箱组合在一起。分动箱箱体与变速器直接连接，分动箱的前桥驱动输出轴和后桥驱动输出轴均在箱体下方，减小传动轴的两轴夹角，解决汽车运行时零部件容易出现故障、降低摩擦损失、适用短轴距驱动形式的问题。平时行驶时可切断对前轮的动力传递，而仅由中轮、后轮驱动；在越野路况行驶时可通过气缸换挡，联结对前轮的动力传递，实现全轮驱动。同时，变速器可以装取力器，分动箱预留了两个驱动输出端，能在驱动前桥和后桥的同时，也可以为其他设备提供动力。前置副箱为2档，变速器5档，对于越野车动力经济性都能满足了，分动箱优选为不带高低档的直驱或固定速比。对比附图1时，可将中轮部分删除，直接连接到后轮。

如图3、图4所示，本发明所述分时全驱汽车的分动箱及其组合装置，由分动箱总成10、变速器总成20、前置副变速器30、取力器总成40构成。变速器总成20由二轴21、二轴后轴承22、壳体及其他零部件组成。变速器总成20壳体与前置副变速器30壳体以同一轴承定位，用螺栓连接在一起。以变速器总成20的二轴后轴承22定位在两个壳体上，将变速器总成20壳体与分动箱总成10壳体用螺栓连接在一起。取力器总成40装置在变速器总成上。

在图4基础上参见图5，分动箱总成10包括箱体11 、侧盖12、螺塞13、上盖14、通气塞15、输入轴总成100、中间轴总成200、后驱总成300、前驱总成400、前驱气动换挡装置500等。箱体11为整体式，各零部件通过侧盖孔、上盖孔、轴孔装入。螺塞13用来堵住为装配与变速器壳体连接螺栓而开设的螺纹孔。整个装置同发动机同轴线，在整车上布置有下倾3度夹角，分动箱总成前驱总成400又下沉很多，需要单独添加润滑油，设置通气塞15以保证行驶时分动箱总成10内外压力的平衡，防止渗油。

输入轴总成100包含连接轴101、输入齿轮102、输入端后轴承盖103、里程表传动装置104、输入轴后盖105及其他零件等。变速器总成20的二轴21与连接轴101的内花键连接，输入齿轮102靠连接轴101外花键及其他零件固定在连接轴101上，输入齿轮102随二轴21一起旋转或停止。

中间轴总成200包含中间轴201、中间轴齿轮202、中间轴滚针轴承203、中间轴锁片204等。中间轴锁片204使中间轴201固定不动，中间轴齿轮202可以绕中间轴201轴线自由旋转，中间轴齿轮202是过渡轮，靠输入齿轮102驱动。

后驱总成300包含后驱轴301、后驱轴齿轮302、后驱前闷盖303、后驱轴承座304、后驱轴承盖305、后驱凸缘306及其他零件等。后驱前闷盖303前端紧靠变速器壳体，其上设有O型圈密封。后驱轴承座304、后驱轴承盖305间设有锥轴承调整垫片。

前驱总成400包含前驱轴401、前驱轴齿轮402、前驱前轴承盖403、前驱凸缘404、滑动齿套405、前驱轴承后盖406、前驱轴滚针轴承407及其他零件等。前驱轴401、前驱轴齿轮402上设置有与滑动齿套405内花键配合的外花键，滑动齿套405可以将两者连成一起。前驱轴齿轮402的外花键与滑动齿套405内花键齿侧设有倒锥，两者可以很好的接合。前驱前轴承盖403、箱体11间设有锥轴承调整垫片。

前驱气动换挡装置500包含换挡轴501、换挡轴端盖502、止动螺栓503、换挡拨叉504、换挡气缸505、气缸活塞506、气缸端盖507、自锁装置及其他零件等。换挡拨叉504由止动螺栓503固定在换挡轴501上，气缸活塞506与换挡轴501也连成一起，换挡气缸505上设置有分离档进气孔，气缸端盖507设置有接合档进气孔。换挡气缸505、气缸活塞506上都设置有O型密封圈，防止串气。换挡轴501上有自锁装置，防止跳档。

本发明的工作原理 ：

发动机2将扭矩、转速经过前置副箱30扩大范围后传递到变速器总成20，再从变速器总成20扩大范围后传递到二轴21输入到分动箱总成。经由分动箱齿轮传动装置分别传递到前驱传动轴6、中后驱传动轴7；前驱传动轴6的扭矩经过前桥5驱动前轮旋转，中后驱传动轴7将一部分扭矩传给中桥3驱动中轮旋转，将其余部分扭矩传给后驱传动轴8，经过后桥4驱动后轮旋转，此时为全轮驱动。平时在平坦非越野路面行驶时，不需要前轮驱动，将分动箱总成10中的前驱气动换挡装置500挂分离档，前轮无驱动作用，此时为中后轮驱动。

分动箱齿轮传动装置由输入齿轮102、中间轴齿轮202、后驱轴齿轮302、前驱轴齿轮402组成。输入齿轮102是主动轮，中间轴齿轮202是过渡轮，后驱轴齿轮302、前驱轴齿轮402都与中间轴齿轮202常啮合，都是从动轮；前驱、后驱速比要一样，以保证汽车行驶各轮的转速一致性，故后驱轴齿轮302、前驱轴齿轮402齿轮参数一样。分动箱的速比通常为1，即输入齿轮102、后驱轴齿轮302、前驱轴齿轮402的齿数都相同；也可以根据需要，改变分动箱的速比，改变汽车的行驶速度和牵引力范围，以满足特殊设计的扭矩、速度要求。

分动箱前驱气动换挡装置500有两个档位，分离档和接合档，用来控制前驱动力的断开和接通，能实现分驱、全驱形式间的转换。图4所示当前状态为分离档，主动轮输入齿轮102将动力传递到过渡轮中间轴齿轮202，与中间轴齿轮202常啮合的前驱轴齿轮402随之旋转，此时气缸活塞506在最右侧位置，没有将前驱轴401、前驱轴齿轮402连成一起，前驱轴齿轮402在前驱轴401上空转，动力传递不到前驱轴401、前桥传动轴6、前桥5及前轮上，为分驱形式。需要挂接合档时，从气缸端盖507接合档进气孔通入气压，气缸活塞506将移动到最左侧位置，在这个过程中，换挡拨叉504推动滑动齿套405与前驱轴齿轮402结合，此时前驱轴401、前驱轴齿轮402连成一起，前驱轴齿轮402的动力将依次传递到前驱轴401、前桥传动轴6、前桥5及前轮上，为全驱形式。

本发明所述最佳实施例的短轴距6X6分时全驱底盘安装结构，可以使各传动轴的两轴夹角达到理想的范围内，同样适用于短轴距4X4分时全驱底盘安装结构。在不需要这么多档位或条件受限的情况下，可以去掉前副，传动轴的两轴夹角也不会增加多少。在水平方向夹角不大的情况下，后驱凸缘可以与前驱同轴，进行结构简化。

同时，整个组合装置可以多种形式为其他设备提供动力，适应多种特种车辆需求。变速器总成20装有取力器总成40，分动箱总成10又预留了两个驱动输出端，其一为输入轴总成100后端，称为输入轴取力端；其二为前驱总成400后端，称为前驱轴取力端。分别进行结构变动，设置油封、输出凸缘可以实现。只要汽车行驶，就可以为其他设备提供动力。两者转速、方向一致，驱动来源不同。输入轴取力端始终靠输入轴驱动。前驱轴取力端在分动箱挂接合档时，靠前驱轴驱动；在分动箱挂分离档时，靠中、后轮驱动反拖前轮旋转产生的动力驱动。变速器总成20挂空档，取力器总成40可以在在汽车静止时，为其他设备提供动力。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (5)

1.短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，包括有变速器总成和分动箱总成，其特征在于，还包括有前置副变速器，变速器总成壳体的前端面与前置副变速器的壳体以同一轴承定位，并固定连接在一起，变速器总成壳体的后端面与分动箱总成的壳体固定连接，固定连接在一起的前置副变速器、变速器总成和分动箱总成为同轴传动，同轴的轴线向汽车后桥延伸方向为下倾3度夹角，并与汽车的发动机位于同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，其特征在于，所述的分动箱总成包括有输入轴总成、中间轴总成、后驱总成和前驱总成，输入轴总成与变速器同轴分布，中间轴总成为过渡传动机构，分别连接输入轴总成、和后驱总成和前驱总成，将输入轴总成的扭矩、转速分别传送给后驱总成和前驱总成，所述中间轴总成和后驱总成则位于输入轴的下方，位于分动箱总成的中间位置，而前驱总成则位于分动箱总成的最下方。

3.根据权利要求2所述的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，其特征在于，输入轴总成包括有连接轴和输入齿轮，连接轴的内花键连接变速器总成的输出轴二轴；中间轴总成包括中间轴、中间轴齿轮和中间轴锁片，中间轴锁片套接在中间轴上，使中间轴固定不动，中间轴齿轮套置在中间轴上，能够绕中间轴转动，并与输入轴总成的输入齿轮啮合连接；后驱总成包括有后驱轴和后驱轴齿轮，前驱总成包括有前驱轴和前驱轴齿轮，其中后驱轴齿轮和前驱轴齿轮分别与中间轴齿轮啮合连接；后驱轴通过万向节连接后驱传动轴，并经由后驱传动轴连接到后桥，前驱轴通过万向节连接前驱传动轴，并经由前驱传动轴连接到前桥。

4.根据权利要求3所述的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，其特征在于，所述中间轴齿轮与前驱轴齿轮以及中间轴齿轮与后驱轴齿轮的速比一致。

5.根据权利要求1所述的短轴距分时全驱汽车的分动箱组合装置，其特征在于，还包括有取力器总成，其固定安装在变速器总成上。