CN107128175A - 一种分扭比低于2的大载荷分动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分扭比低于2的大载荷分动器，包括箱体以及设置于箱体中的动力输入机构、中间轴传动机构和轴间差速分扭机构，轴间差速分扭机构包括壳体、十字轴、行星齿轮、前输出齿轮、前输出轴、后输出齿轮和后输出轴，十字轴包括至少三个呈中心对称分布的十字轴杆，且使十字轴杆的轴线与十字轴的中垂面之间设有夹角，行星齿轮安装在十字轴杆上，前输出齿轮和后输出齿轮与行星齿轮在不同的径向位置啮合，前输出轴和后输出轴对应与前输出齿轮和后输出齿轮连接。本发明具有结构紧凑、使用方便、功能性强、可靠性高、输入扭矩大的优点，其轴间差速分扭机构可实现分扭比低于2的技术目的，能有效提高车辆的动力性和安全性。

Description

一种分扭比低于2的大载荷分动器

技术领域

本发明涉及一种汽车零部件，具体涉及一种用于多轴驱动重型车辆底盘且分扭比可实现低于2的大载荷分动器。

背景技术

随着军用车辆及工程机械的不断发展，车辆的自重及载重都在不断增大，这对车辆底盘的承载能力及动力性能提出了更高要求。为了保障车辆行驶能力的可靠性，提升其牵引性能，重型车辆多采用多轴式传动系统，这就需要匹配大载荷的分动器装置。作为多轴驱动车辆底盘传动系统实现动力分配功能的分动器，其对提高车辆的整体性能起着至关重要的作用。分动器的工作性能及可靠性直接影响着多轴驱动车辆底盘的动力性和安全性，是一种典型的多挡位齿轮箱系统。

由于多轴驱动车辆的载荷大，输入扭矩高，要求分动器的前后输出端都不止驱动一个驱动桥，又由于驱动桥布置于传动系统的不同位置，如要充分利用车辆的承载能力，就需要分动器的轴间差速机构具备实现分扭比低于2的工作能力。同时，为满足多轴驱动车辆的转向半径要求，一般需要设置4个以上的转向桥，这就要求分动器需提供安装2个应急转向泵的功能，以满足行车工况连续取力的需要。但现有的分动器均无法同时满足以上功能需求，尤其是其分扭比普遍大于2，这对多轴驱动车辆的动力性发挥、使用功能及性能实现都产生了较大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种分扭比低于2的大载荷分动器，其具有结构紧凑、使用方便、功能性强、可靠性高、输入扭矩大的优点，其轴间差速分扭机构可实现分扭比低于2的技术目的，能有效提高车辆的动力性和安全性，且提供了两个应急转向泵连接功能，可满足行车工况连续取力的需求。

为解决现有技术中的分动器其功能单一，无法同时满足大输入扭矩、低分扭比、连续取力的技术问题，本发明提供了一种分扭比低于2的大载荷分动器，包括箱体以及设置于箱体中的动力输入机构、中间轴传动机构和轴间差速分扭机构，所述动力输入机构包括输入轴和分别套设在输入轴上的高挡齿轮和低挡齿轮，输入轴的前后两端分别通过第一轴承和第二轴承架设在箱体的前后侧壁上，高挡齿轮和低挡齿轮之间设有换挡啮合套，换挡啮合套与换挡气缸内置于箱体中的换挡机构连接；所述中间轴传动机构包括中间轴和集成在中间轴上的大齿轮和小齿轮，中间轴的前后两端分别通过第三轴承和第四轴承架设在箱体的前后侧壁上，并使大齿轮和小齿轮对应与高挡齿轮和低挡齿轮啮合；所述轴间差速分扭机构包括壳体、十字轴、行星齿轮、前输出齿轮、前输出轴、后输出齿轮和后输出轴，壳体的前后两端分别通过第五轴承和第六轴承架设在箱体中的安装支架上，壳体的周壁上设有输出齿轮且使输出齿轮与大齿轮啮合，十字轴包括至少三个呈中心对称分布的十字轴杆，且使十字轴杆的轴线与十字轴的中垂面之间设有夹角，行星齿轮与十字轴杆设有相同的个数并对应安装在十字轴杆上，壳体沿周向开设有与十字轴杆对应的十字轴杆安装孔，十字轴和行星齿轮设置于壳体中且使十字轴杆的外端对应置于十字轴杆安装孔中，前输出齿轮设置于十字轴前侧的壳体中并与行星齿轮啮合，前输出轴的后端与前输出齿轮连接，前输出轴的前端依次穿过壳体和箱体，并在前输出轴和箱体之间设有第七轴承，后输出齿轮设置于十字轴后侧的壳体中并与行星齿轮啮合，后输出轴的前端与后输出齿轮连接，后输出轴的后端依次穿过壳体和箱体，并在后输出轴和箱体之间设有第八轴承；轴间差速分扭机构还设有差速锁装置。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述差速锁装置包括太阳轮和安装在太阳轮上的差速锁滑动啮合套，太阳轮固定在壳体和箱体之间的前输出轴上，差速锁滑动啮合套与设置在箱体上的差速锁气缸连接，差速锁滑动啮合套与壳体相对的端面上设有相互配合的接合齿。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述行星齿轮、前输出齿轮和后输出齿轮均采用直齿锥齿轮结构。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述行星齿轮和十字轴杆之间套设有行星齿轮衬套，行星齿轮和壳体之间设有行星齿轮垫片；前输出齿轮的前端面与壳体之间设有前输出垫片；后输出齿轮的后端面与壳体之间设有后输出垫片。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述壳体包括前壳体和后壳体且使前壳体和后壳体通过螺栓固定连接，所述十字轴杆安装孔设置在前壳体和后壳体的连接处。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述中间轴的前后两端分别连接有过渡轴，并在使用中通过过渡轴对应与两个应急转向泵连接。

进一步的，本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器，其中，所述箱体包括前箱体总体和后箱体总成，前箱体总体和后箱体总成中设有润滑油道。

本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置箱体以及设置于箱体中的动力输入机构、中间轴传动机构和轴间差速分扭机构，让动力输入机构包括输入轴和分别套设在输入轴上的高挡齿轮和低挡齿轮，让输入轴的前后两端分别通过第一轴承和第二轴承架设在箱体的前后侧壁上，在高挡齿轮和低挡齿轮之间设置换挡啮合套，使换挡啮合套与换挡气缸内置于箱体中的换挡机构连接。让中间轴传动机构包括中间轴和集成在中间轴上的大齿轮和小齿轮，让中间轴的前后两端分别通过第三轴承和第四轴承架设在箱体的前后侧壁上，并使大齿轮和小齿轮对应与高挡齿轮和低挡齿轮啮合。让轴间差速分扭机构包括壳体、十字轴、行星齿轮、前输出齿轮、前输出轴、后输出齿轮和后输出轴。让壳体的前后两端分别通过第五轴承和第六轴承架设在箱体中的安装支架上，在壳体的周壁上设置输出齿轮且使输出齿轮与大齿轮啮合。让十字轴设置至少三个呈中心对称分布的十字轴杆，且使十字轴杆的轴线与十字轴的中垂面之间设有夹角，让行星齿轮与十字轴杆设置相同的个数并对应安装在十字轴杆上，让壳体沿周向开设与十字轴杆对应的十字轴杆安装孔，把十字轴和行星齿轮设置于壳体中且使十字轴杆的外端对应置于十字轴杆安装孔中。让前输出齿轮设置于十字轴前侧的壳体中并与行星齿轮啮合，让前输出轴的后端与前输出齿轮连接，让前输出轴的前端依次穿过壳体和箱体，并在前输出轴和箱体之间设置第七轴承。让后输出齿轮设置于十字轴后侧的壳体中并与行星齿轮啮合，让后输出轴的前端与后输出齿轮连接，让后输出轴的后端依次穿过壳体和箱体，并在后输出轴和箱体之间设置第八轴承。同时让轴间差速分扭机构还设置差速锁装置。通过以上结构设置就构成了一种结构紧凑、使用方便、功能性强、可靠性高、输入扭矩大的分扭比低于2的大载荷分动器。在实际应用中，让前输入端与输入轴的前端连接，让前输出端与前输出轴的前端连接，让后输出端与后输出轴的后端连接，即可实现输入动力分配功能。本发明通过在输入轴上套设高挡齿轮和低挡齿轮，在高挡齿轮和低挡齿轮之间设置换挡啮合套，并使换挡啮合套与换挡气缸内置于箱体中的换挡机构连接，可实现高挡和低挡行车以及空档停车三种工况。同时，本发明通过让轴间差速分扭机构中的十字轴杆轴线与十字轴的中垂面之间成一定的夹角，就使安装在十字轴杆上的行星齿轮与水平面成一定的角度进行转动，实现了前输出齿轮和后输出齿轮与行星齿轮在不同的径向位置啮合，通过利用行星齿轮传动等臂杠杆原理调整后输出齿轮和前输出齿轮的齿数比，就相当于调整后输出轴和前输出轴的作用力臂长度，实现了调整载荷输出比例的目的，这一结构很容易实现分扭比低于2，可完全满足多轴驱动车辆对分扭比低于2的使用需要，能充分利用多轴驱动车辆各驱动桥的地面附着力，有效提高车辆的动力性和可靠性。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器作进一步详细说明：

附图说明

图1为本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器的结构示意图；

图2为本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器中轴间差速分扭机构位置的局部剖视图；

图3为本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器的轴间差速分扭机构中壳体、十字轴、行星齿轮、前输出齿轮和后输出齿轮的组合图；

图4为图3中的A-A向视图；

图5为本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器的轴间差速分扭机构中壳体、十字轴、行星齿轮、前输出齿轮和后输出齿轮的分解图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的前、后、左、右、上、下等方位词只是为方便理解并根据附图进行的描述，并非对本发明的技术方案进行的限制，本领域技术人员应根据实际使用情况进行对应的转换和理解。

如图1至图5所示本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器的具体实施方式，包括箱体1以及设置于箱体1中的动力输入机构2、中间轴传动机构3和轴间差速分扭机构4。动力输入机构2具体包括输入轴21和分别套设在输入轴21上的高挡齿轮22和低挡齿轮23，让输入轴21的前后两端分别通过第一轴承和第二轴承架设在箱体1的前后侧壁上，在高挡齿轮22和低挡齿轮23之间设置换挡啮合套24，让换挡啮合套24与换挡气缸内置于箱体1中的换挡机构连接。中间轴传动机构3具体包括中间轴31和集成在中间轴31上的大齿轮32和小齿轮33，让中间轴31的前后两端分别通过第三轴承和第四轴承架设在箱体1的前后侧壁上，并使大齿轮32和小齿轮33对应与高挡齿轮22和低挡齿轮23啮合。轴间差速分扭机构4具体包括壳体41、十字轴42、行星齿轮43、前输出齿轮44、前输出轴45、后输出齿轮46和后输出轴47。让壳体41的前后两端分别通过第五轴承和第六轴承架设在箱体1中的安装支架上，在壳体41的周壁上设置输出齿轮48且使输出齿轮48与大齿轮32啮合。让十字轴42设置四个呈中心对称分布的十字轴杆421，且使十字轴杆421的轴线与十字轴42的中垂面之间设置一定的夹角。让行星齿轮43与十字轴杆421设置相同的个数并对应安装在十字轴杆421上。让壳体41沿周向开设与十字轴杆421对应的十字轴杆安装孔。把十字轴42和行星齿轮43设置在壳体41中且使十字轴杆421的外端对应置于十字轴杆安装孔中。把前输出齿轮44设置在十字轴42前侧的壳体41中并使其与行星齿轮43啮合。让前输出轴45的后端与前输出齿轮44连接，让前输出轴45的前端依次穿过壳体41和箱体1，并在前输出轴45和箱体1之间设置第七轴承。反后输出齿轮46设置在十字轴42后侧的壳体41中并使其与行星齿轮43啮合。让后输出轴47的前端与后输出齿轮46连接，让后输出轴47的后端依次穿过壳体41和箱体1，并在后输出轴47和箱体1之间设置第八轴承。同时让轴间差速分扭机构4设置差速锁装置。

通过以上结构设置就构成了一种结构紧凑、使用方便、功能性强、可靠性高、输入扭矩大的分扭比低于2的大载荷分动器。在实际应用中，让输入轴21前端与动力源连接，让前输出轴45的前端和后输出轴47的后端分别与各自的驱动桥连接，即可实现输入动力分配功能。本发明通过在输入轴21上套设高挡齿轮22和低挡齿轮23，在高挡齿轮22和低挡齿轮23之间设置换挡啮合套24，并使换挡啮合套24与换挡气缸内置于箱体中的换挡机构连接，可实现高挡和低挡行车以及空档停车三种工况。同时，本发明通过让轴间差速分扭机构4中的十字轴杆421的轴线与十字轴42的中垂面之间设置一定的夹角，就使安装在十字轴杆421上的行星齿轮43与水平面成一定的角度进行转动，实现了前输出齿轮44和后输出齿轮46与行星齿轮43在不同的径向位置啮合，通过利用行星齿轮传动等臂杠杆原理调整后输出齿轮46和前输出齿轮44的齿数比，就相当于调整后输出轴47和前输出轴45的作用力臂长度，实现了调整载荷输出比例的目的，这一结构很容易实现分扭比低于2，可完全满足多轴驱动车辆对分扭比低于2的使用需要，能充分利用多轴驱动车辆各驱动桥的地面附着力，有效提高车辆的动力性和可靠性。需要指出的是，十字轴42的十字轴杆421不限于设置四个，也可以设置三个或四个以上，只要使十字轴杆421呈中心对称分布即可实现本发明的技术目的。

作为具体实施方式，本发明让差速锁装置具体包括太阳轮451和安装在太阳轮451上的差速锁滑动啮合套452，把太阳轮451固定在壳体41和箱体1之间的前输出轴45上，让差速锁滑动啮合套452与设置在箱体1上的差速锁气缸453连接，并在差速锁滑动啮合套452与壳体41相对的端面上设有相互配合的接合齿。在实际应用中，通过差速锁气缸453推动差速锁滑动啮合套452并使其接合齿与壳体41上的接合齿接合，即可实现前输出轴45、壳体41和后输出轴47等速运转，从而达到差速锁止目的，此时行星齿轮43只随壳体41公转而不自转。而当通过差速锁气缸453推动差速锁滑动啮合套452反向移动并与壳体41分离时，即要实现轴间差速分扭功能，此时，行星齿轮43既随壳体41公转又自转。需要说明的是，差速锁装置不限于采用上述列举结构，还可以将差速锁装置设置在后输出轴47上，同样可实现差速锁止目的。

作为优化方案，本具体实施方式让行星齿轮43、前输出齿轮44和后输出齿轮46均采用直齿锥齿轮结构，在保证实现本发明技术目的的同时，可简化制备工艺，使实施更为容易。需要指出的是，上述三种齿轮不限于采用直齿锥齿轮结构，采用斜齿锥齿轮同样可实现本发明的目的。为保证结构的稳定性和运行的平滑性，本具体实施方式在行星齿轮43和十字轴杆421之间套设行星齿轮衬套431，并在行星齿轮43和壳体41之间设置行星齿轮垫片432，在前输出齿轮44的前端面与壳体41之间设置前输出垫片441，在后输出齿轮46的后端面与壳体41之间设置后输出垫片461。同时，本具体实施方式让壳体41采用包括前壳体411和后壳体412的分体式结构形式，让前壳体411和后壳体412通过螺栓固定连接，并让十字轴杆安装孔设置在前壳体411和后壳体412的连接处。这一结构形式的壳体41可有效提高拆装操作的便利性，以方便维护、检修，提高工作效率。

另外，为实现应急转向泵双接口，本发明在中间轴31的两端均设置了连接接头，并在实际应用中通过过渡轴连接应急转向泵，以满足行车工况连续取力的需要。通过过渡轴，降低了内花键加工难度，同时使中间轴31有效减重，有利于提高分动器的整机性能。需要指出的是，本发明中的箱体1在实际应用中设有前箱体总体和后箱体总成，并在前箱体总体和后箱体总成中设置了润滑油道。

经实际应用表明，本发明提供的一种分扭比低于2的大载荷分动器突破了现有分动器的局限，具有功能性强、可靠性高的优势，将其用于多轴驱动车辆底盘的驱动系统可有效解决现有分动器可靠性不高，扭矩分配比不理想问题。

为帮助本领域技术人员理解本发明，下面对本发明一种分扭比低于2的大载荷分动器的几种典型工作方式作简略说明：

1、行车——高挡工况：当道路情况良好时，通过换挡机构，使换挡啮合套24与高挡齿轮22啮合，高挡齿轮22带动大齿轮32运转，大齿轮32将动力传递给输出齿轮48，再通过轴间差速分扭机构4依据动力按扭矩分配比特性将动力按比例分配给前输出轴45和后输出轴47。由于小齿轮33和大齿轮32与中间轴31集成为一体，此时低挡齿轮23随动。

2、行车——低挡工况：当道路情况较差或爬陡坡时，通过换挡机构，使换挡啮合套24与低挡齿轮23啮合，低挡齿轮23带动小齿轮33运转，由于小齿轮33和大齿轮32与中间轴31集成为一体，大齿轮32将动力传递给输出齿轮48，再通过轴间差速分扭机构4依据动力按扭矩分配比特性将动力按比例分配给前输出轴45和后输出轴47。此时高挡齿轮22随动。

3、行车——差速及差速锁锁止工况：常规情况下，差速锁滑动啮合套452与壳体41断开接合，此时行星齿轮43同时带动前输出齿轮44和后输出齿轮46转动，并通过前输出轴45和后输出轴47将动力输出，当行星齿轮43发生自转时，分动器前后输出实现差速；当出现车轮打滑时，通过控制差速锁气缸453使差速锁滑动啮合套452的接合齿与壳体41的接合齿接合，使前输出轴45、壳体41和后输出轴47等速，实现了差速器锁止，从而提高了车辆底盘的道路适应能力。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种分扭比低于2的大载荷分动器，包括箱体(1)以及设置于箱体(1)中的动力输入机构(2)、中间轴传动机构(3)和轴间差速分扭机构(4)，其特征在于，所述动力输入机构(2)包括输入轴(21)和分别套设在输入轴(21)上的高挡齿轮(22)和低挡齿轮(23)，输入轴(21)的前后两端分别通过第一轴承和第二轴承架设在箱体(1)的前后侧壁上，高挡齿轮(22)和低挡齿轮(23)之间设有换挡啮合套(24)，换挡啮合套(24)与换挡气缸内置于箱体(1)中的换挡机构连接；所述中间轴传动机构(3)包括中间轴(31)和集成在中间轴(31)上的大齿轮(32)和小齿轮(33)，中间轴(31)的前后两端分别通过第三轴承和第四轴承架设在箱体(1)的前后侧壁上，并使大齿轮(32)和小齿轮(33)对应与高挡齿轮(22)和低挡齿轮(23)啮合；所述轴间差速分扭机构(4)包括壳体(41)、十字轴(42)、行星齿轮(43)、前输出齿轮(44)、前输出轴(45)、后输出齿轮(46)和后输出轴(47)，壳体(41)的前后两端分别通过第五轴承和第六轴承架设在箱体(1)中的安装支架上，壳体(41)的周壁上设有输出齿轮(48)且使输出齿轮(48)与大齿轮(32)啮合，十字轴(42)包括至少三个呈中心对称分布的十字轴杆(421)，且使十字轴杆(421)的轴线与十字轴(42)的中垂面之间设有夹角，行星齿轮(43)与十字轴杆(421)设有相同的个数并对应安装在十字轴杆(421)上，壳体(41)沿周向开设有与十字轴杆(421)对应的十字轴杆安装孔，十字轴(42)和行星齿轮(43)设置于壳体(41)中且使十字轴杆(421)的外端对应置于十字轴杆安装孔中，前输出齿轮(44)设置于十字轴(42)前侧的壳体(41)中并与行星齿轮(43)啮合，前输出轴(45)的后端与前输出齿轮(44)连接，前输出轴(45)的前端依次穿过壳体(41)和箱体(1)，并在前输出轴(45)和箱体(1)之间设有第七轴承，后输出齿轮(46)设置于十字轴(42)后侧的壳体(41)中并与行星齿轮(43)啮合，后输出轴(47)的前端与后输出齿轮(46)连接，后输出轴(47)的后端依次穿过壳体(41)和箱体(1)，并在后输出轴(47)和箱体(1)之间设有第八轴承；轴间差速分扭机构(4)还设有差速锁装置。

2.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的大载荷分动器，其特征在于，所述差速锁装置包括太阳轮(451)和安装在太阳轮(451)上的差速锁滑动啮合套(452)，太阳轮(451)固定在壳体(41)和箱体(1)之间的前输出轴(45)上，差速锁滑动啮合套(452)与设置在箱体(1)上的差速锁气缸(453)连接，差速锁滑动啮合套(452)与壳体(41)相对的端面上设有相互配合的接合齿。

3.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的分动器差速器机构，其特征在于，所述行星齿轮(43)、前输出齿轮(44)和后输出齿轮(46)均采用直齿锥齿轮结构。

4.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的分动器差速器机构，其特征在于，所述行星齿轮(43)和十字轴杆(421)之间套设有行星齿轮衬套(431)，行星齿轮(43)和壳体(41)之间设有行星齿轮垫片(432)；前输出齿轮(44)的前端面与壳体(41)之间设有前输出垫片(441)；后输出齿轮(46)的后端面与壳体(41)之间设有后输出垫片(461)。

5.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的大载荷分动器，其特征在于，所述壳体(41)包括前壳体(411)和后壳体(412)且使前壳体(411)和后壳体(412)通过螺栓固定连接，所述十字轴杆安装孔设置在前壳体(411)和后壳体(412)的连接处。

6.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的大载荷分动器，其特征在于，所述中间轴(31)的前后两端分别连接有过渡轴，并在使用中通过过渡轴对应与两个应急转向泵连接。

7.按照权利要求1所述的一种分扭比低于2的大载荷分动器，其特征在于，所述箱体(1)包括前箱体总体和后箱体总成，前箱体总体和后箱体总成中设有润滑油道。