CN107499122B - 一种分动器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种分动器，包括扭力自动分配三组合差速器、左复合控滑器、右复合控滑器、左前扭力输出装置、右前扭力输出装置、分动器箱体，通过扭力自动分配三组合差速器（左差速器、中央差速器、右差速器），实现前左、前右、后左、后右的扭力随机按各车轮需求全自动实适分配；左复合控滑器、右复合控滑器分别设置在左差速器、右差速器的内腔，实现防滑率达100%的物理通过能力，各车轮驱动力时实达到最大值，节油效果好；另外，方向操纵稳定性在100%防滑能力下转向灵活自如，不需要驱动桥，减轻整车自重和造价。

Description

一种分动器

技术领域

本发明属于全时多轮式车辆的传统领域，涉及一种不影响转向和制动条件下的四轮或多轮式自动实适高效分配驱动力的纯机械分动器，在四驱、六驱、八驱车辆底盘上只用一个分动器，分动器多输出端的扭矩直接传递到各轮边减速器并自动按需分配调整转速和扭力。

背景技术

目前的汽车四轮驱动或多轮驱动形式将动力传输给车轮，传输过程中必须有动力分配器和前后驱动桥来实现。国内外目前先进的防滑差速器进行比较，柱式螺旋行星齿轮差速器的防滑系数在20-30%之间；对称式锥齿轮差速器的防滑系数在1.1-1.2%之间；用电子技术和硅油技术差速器其控制车轮防滑系数在25-30%之间。由此原因使车辆在很差的路面和冰雪、泥泞情况下容易失去驱动力。

在公开号为CN101905650A的发明专利公开了防滑分动器, 它是在现有对称式圆锥行星齿轮差速器驱动后轮的基础上，在对称式圆锥行星齿轮差速器的两侧对称设置有结构相同的左复合差速器、右复合差速器，通过左复合差速器、右复合差速器把驱动力传递到两个前轮，通过左复合差速器、右复合差速器内部结构作用，使前轮、后轮的驱动联系起来，达到防滑、差速传动和正常转向的目的。但是，这种防滑分动器不能完成扭力自动合理随机分配到多个车轮上，无法实现每个车轮各自按路面附着力高效率的自动按需分配扭矩。

发明内容

为了用纯机械的方法实现在各类不同工况下车辆动力扭矩自动按需分配给各车轮，实现车辆多轮驱动的条件下分动器能在无驱动桥条件下完成扭力差速直接输送到各车轮；在各种工况下车轮的物理防滑转率达100%，同时方向操纵稳定性、灵活性达到最佳状态；取消驱动桥，减轻整车自重和造价，减少油耗量，并可使发动机的安装位置下降250-350毫米，本发明提出一种分动器。

本发明的技术方案为：一种分动器，其特征在于：包括扭力自动分配三组合差速器、左复合控滑器、右复合控滑器、左前扭力输出装置、右前扭力输出装置、分动器箱体，左前扭力输出装置包括左前主动齿轮、左前被动齿轮，右前扭力输出装置包括右前主动齿轮、右前被动齿轮，

（1）、扭力自动分配三组合差速器的结构：动力输入主动齿轮与被动齿轮啮合，被动齿轮固定在扭力自动分配三组合差速器壳体上为刚体，扭力自动分配三组合差速器壳体的内腔中由三组差速器并列布置；中央差速器由中行星齿轮套装在中销轴外圆上，中行星齿轮的齿的对称两侧分别与左双面齿轮、右双面齿轮常啮合，右双面齿轮兼做圆柱行星齿轮的支架，右双面齿轮上设有沿圆周均布的安装孔，安装孔内套装圆柱行星齿轮，圆柱行星齿轮的左端与左双面齿轮上的太阳齿常啮合，圆柱行星齿轮的右端与右环套太阳轮常啮合, 右环套太阳轮的内花键与右驱动后轴固连，使左侧的左双面齿轮扭力输入给右驱动后轴,带动右中、后车轮行走；右双面齿轮的内花键与左驱动后轴固连，将右双面齿轮的扭力输入给左驱动后轴，带动左中、后车轮行走；形成左、右交叉形式扭力输出；

扭力自动分配三组合差速器壳体中的中央差速器的左右两侧对称布置有左差速器、右差速器；左差速器，多个左销轴径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体上，多个左行星轮分别套装在多个左销轴上，左行星轮的一侧与左双面齿轮常啮合，左行星轮的另一侧与左前传扭半轴齿轮常啮合，左前传扭半轴齿轮尾部内腔设有花键，与左前主动齿轮固连为刚体，左前主动齿轮与左前被动齿轮常啮合，传力给左前车轮行走；右差速器，多个右销轴径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体上，多个右行星轮分别套装在多个右销轴上，右行星轮的一侧与右双面齿轮常啮合，右行星轮的另一侧与右前传扭半轴齿轮常啮合，右前传扭半轴齿轮尾部内腔设有花键，与右前主动齿轮固连为刚体，右前主动齿轮与右前被动齿轮常啮合，传力给右前车轮行走；

（2）、左复合控滑器设置在左差速器的内腔，左复合控滑器的结构：在左塔轮行星支架中设有圆周均布的塔轮孔，塔轮孔内装有多个左塔齿轮，左塔齿轮固定在左塔轮销轴上，左塔轮销轴与左塔轮行星支架固连，左塔齿轮的内层齿轮的一侧齿面与左双面齿轮常啮合，左塔轮行星支架内孔花键与左驱动后轴外圆花键固连为一体；左复合控滑器的输入扭矩由左双面齿轮、左驱动后轴提供；

左塔齿轮的外层齿轮的一侧齿面与左环齿轮常啮合；左环齿轮空套在左塔轮行星支架外圆上，左环齿轮的尾端设有单向牙齿与左外超越离合器的端面牙齿咬合或脱离，左塔齿轮的外层齿轮的另一侧齿面与左防滑半轴齿轮常啮合，左防滑半轴齿轮的尾端设有单向牙齿与左内超越离合器的端面牙齿咬合或脱离；

咬合与脱离的实现结构：左气推管空套在左驱动后轴上，左气推管的外圆上设有花键与左前传力半轴齿轮的内花键滑动咬合实现传动连接，左气推管的内端面上设有环形槽，环形槽的内环壁外圆上设有花键与左内超越离合器滑动咬合，左内超越离合器的端部上设有环形凹台，环形凹台内压装有左内压缩弹簧，左内压缩弹簧的外端顶压在左气推管的环形槽内；左外压缩弹簧压装在左外超越离合器的端面部凹台上，左外压缩弹簧的外端顶压在左气推管的环形槽内；左外超越离合器设有外花键与左前传力半轴齿轮的内花键滑动咬合；在左内、外超越离合器的中间位置径向开设有对称长形通孔，对称长形通孔内安装有左离合销轴，左离合销轴的一侧与左气推管固连；在左气推管的尾部设置左气缸，左气缸活塞与左气推管固连，左气缸体固定在分动器箱体上；

（3）、右复合控滑器与左复合控滑器的结构、功能相同，并且呈左右两侧对称布置。

有益效果：所述一种分动器用纯机械的多轮驱动，实现前左、前右、后左、后右的扭力随机按各车轮需求全自动实适分配，实现防滑率达100%的物理通过能力，各车轮驱动力时实达到最大值，节油效果好；另外，方向操纵稳定性在100%防滑能力下转向灵活自如，不需要驱动桥，减轻整车自重和造价。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中左防滑半轴齿轮的单向牙齿示意图。

图3是本发明中左内超越离合器的单向牙齿示意图。

图4是本发明中左塔轮行星支架的剖面图。

图5是本发明中的结构简图。

实施方式

结合图1-图4所示，进一步描述本发明如下：一种分动器，其特征在于：包括扭力自动分配三组合差速器1、左复合控滑器2、右复合控滑器3、左前扭力输出装置4、右前扭力输出装置5、分动器箱体6，左前扭力输出装置4包括左前主动齿轮4-1、左前被动齿轮4-2，右前扭力输出装置5包括右前主动齿轮4-1、右前被动齿轮4-2，

（1）、扭力自动分配三组合差速器1的结构：动力输入主动齿轮1-1与被动齿轮1-2啮合，被动齿轮1-2固定在扭力自动分配三组合差速器壳体1-3上为刚体，扭力自动分配三组合差速器壳体1-3的内腔中由三组差速器并列布置；中央差速器由中行星齿轮1-6套装在中销轴1-4外圆上，中行星齿轮1-6的齿的对称两侧分别与左双面齿轮1-8、右双面齿轮1-5常啮合，右双面齿轮1-5兼做圆柱行星齿轮1-17的支架，右双面齿轮1-5上设有沿圆周均布的安装孔，安装孔内套装圆柱行星齿轮1-17，圆柱行星齿轮1-17的左端与左双面齿轮1-8上的太阳齿常啮合（标记A处），圆柱行星齿轮1-17的右端与右环套太阳轮1-15常啮合（标记C处）, 右环套太阳轮1-15的内花键与右驱动后轴1-18固连，使左侧的左双面齿轮1-8扭力输入给右驱动后轴1-18,带动右中、后车轮行走；右双面齿轮1-5的内花键（标记B处）与左驱动后轴1-16固连，将右双面齿轮1-5的扭力输入给左驱动后轴1-16，带动左中、后车轮行走；形成左、右交叉形式扭力输出；

扭力自动分配三组合差速器壳体1-3中的中央差速器的左右两侧对称布置有左差速器、右差速器；左差速器，多个左销轴1-12径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体1-3上，多个左行星轮1-10分别套装在多个左销轴1-12上，左行星轮1-10的一侧与左双面齿轮1-8常啮合，左行星轮1-10的另一侧与左前传扭半轴齿轮1-14常啮合，左前传扭半轴齿轮1-14尾部内腔设有花键，与左前主动齿轮4-1固连为刚体，左前主动齿轮4-1与左前被动齿轮4-2常啮合，传力给左前车轮行走；右差速器，多个右销轴1-9径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体1-3上，多个右行星轮1-11分别套装在多个右销轴1-9上，右行星轮1-11的一侧与右双面齿轮1-5常啮合，右行星轮1-11的另一侧与右前传扭半轴齿轮1-13常啮合，右前传扭半轴齿轮1-13尾部内腔设有花键，与右前主动齿轮5-1固连为刚体，右前主动齿轮5-1与右前被动齿轮5-2常啮合，传力给右前车轮行走；

（2）、左复合控滑器2设置在左差速器的内腔，左复合控滑器2的结构：在左塔轮行星支架2-1中设有圆周均布的塔轮孔，塔轮孔内装有多个左塔齿轮2-2，左塔齿轮2-2固定在左塔轮销轴2-3上，左塔轮销轴2-3与左塔轮行星支架固连，左塔齿轮2-2的内层齿轮的一侧齿面与左双面齿轮1-8常啮合（标记D处），左塔轮行星支架2-1内孔花键与左驱动后轴1-16外圆花键固连为一体；左复合控滑器2的输入扭矩由左双面齿轮1-8、左驱动后轴1-16提供；

左塔齿轮2-2的外层齿轮的一侧齿面与左环齿轮2-4常啮合；左环齿轮2-4空套在左塔轮行星支架2-1外圆上，左环齿轮2-4的尾端设有单向牙齿与左外超越离合器2-7的端面牙齿咬合或脱离，左塔齿轮2-2的外层齿轮的另一侧齿面与左防滑半轴齿轮2-5常啮合，左防滑半轴齿轮2-5的尾端设有单向牙齿与左内超越离合器2-7的端面牙齿咬合或脱离；

咬合与脱离的实现结构：左气推管2-12空套在左驱动后轴1-16上，左气推管2-12的外圆上设有花键与左前传力半轴齿轮1-14的内花键滑动咬合实现传动连接，左气推管2-12的内端面上设有环形槽，环形槽的内环壁外圆上设有花键与左内超越离合器2-7滑动咬合，左内超越离合器2-7的端部上设有环形凹台，环形凹台内压装有左内压缩弹簧2-10，左内压缩弹簧2-10的外端顶压在左气推管2-12的环形槽内；左外压缩弹簧2-9压装在左外超越离合器2-6的端面部凹台上，左外压缩弹簧2-9的外端顶压在左气推管2-12的环形槽内；左外超越离合器2-6设有外花键与左前传力半轴齿轮1-14的内花键滑动咬合；在左内、外超越离合器2-7、2-6的中间位置径向开设有对称长形通孔（标记E处），对称长形通孔内安装有左离合销轴2-8，左离合销轴2-8的一侧与左气推管2-12固连；在左气推管2-12的尾部设置左气缸，左气缸活塞2-14与左气推管2-12固连，左气缸体2-13固定在分动器箱体6上；在左驱动后轴1-16与左气推管2-12之间设有使左气推管2-12回位的左回位弹簧2-13；

（3）、右复合控滑器3与左复合控滑器2的结构、功能相同，并且呈左右两侧对称布置。

1、所述一种分动器的传扭工作顺序：

a、输入主动齿轮——输入被动齿轮——扭力自动分配三组合差速器（中央差速器——左、右差速器）；

b-1、中央差速器——左双面齿轮——圆柱行星齿轮——右驱动后轴——右中、后车轮；

b-2、中央差速器——右双面齿轮——左驱动后轴——左中、后车轮；

c-1、左差速器——左行星轮——左传扭半轴齿轮——左前扭力输出装置——左前车轮；

c-2、左差速器——左行星轮——左双面齿轮——圆柱行星齿轮——右驱动后轴——右中、后车轮；

d-1、右差速器——右行星轮——右传扭半轴齿轮——右前扭力输出装置——右前车轮；

d-2、右差速器——右行星轮——右双面齿轮——左驱动后轴——左中、后车轮。

2、所述一种分动器中左、右复合控滑器的工作顺序：

a、左复合控滑器的工作顺序：

a-1、左中、后车轮——左驱动后轴——左行星支架——左塔齿轮——左塔齿轮的内层齿——左双面齿轮；

a-2、左中、后车轮——左驱动后轴——左行星支架——左塔齿轮——左塔齿轮的内层齿——同时递到左环齿轮和左前传力半轴齿轮——左环齿轮传递到左外超越离合器，左前传力半轴齿轮传递到左内超越离合器——左外压缩弹簧、左内压缩弹簧——左气推管——左传扭半轴齿轮——左前扭力输出装置——左前车轮；

b、右复合控滑器的结构、功能与左复合控滑器相同，呈对称设置；

c、左超越离合器的工作顺序：

左环齿轮、左前传力半轴齿轮分别到左外超越离合器、左内超越离合器——左外压缩弹簧、左内压缩弹簧———左气推管——左气缸（左气缸活塞、左气缸体）；

d、右超越离合器的结构、功能与左超越离合器相同，呈对称设置。

3、所述一种分动器的扭力按需分配工作原理：

3.1、设以6*6汽车总传力扭矩为M值；扭力自动分配三组合差速器有三组并联差速器接收扭力，在各车轮对地面附着力相同时，各差速器收到的扭力为M/3值，这是中央差速器自然有M/3值分配到中、后车轮；

左、右差速器分配扭力为M/3+ M/3=2M/3值，由于中央差速器半轴齿轮取名为左、右双面齿轮，而它们有1/2的作用力在左、右差速器上，代替半轴齿轮，故有左M/6值输送到左前车轮，右M/6值输送到右前车轮；其余，左M/6值输送带左中、后车轮，右M/6值输送带右中、后车轮，即：

M/6+ M/6+ M/3=4M/6，所以，每个中、后车轮的驱动扭矩为4M/6÷4=M/6值；

当6*6汽车的各车轮扭力需求不同时，由于三组差速器并联，它们的取力点在同一个壳体上，故有扭力互调功能；如果是两前车轮无驱动力时，由中央差速器全部承担扭力，即中、后车轮的驱动力为M值；如果六个车轮驱动力不同时，并联的三个差速器互相调整扭力分配，总扭力M值总是落实到并联的三个差速器中的一个之中；

3.2、用于4*4汽车上，4个车轮在道路条件相同时各车轮需求扭力相同，即有M/2值分配到左、右差速器，这时中央差速器的扭力为零；如果后车轮需求大于前车轮的扭力时，由中央差速器补充；

3.3、用于8*8汽车上，各车轮在附着力相同条件下分配扭矩各为M/8值, 左、右两前轮的扭力为M/4值，左、右差速器另分别有M/4值分配到其它车轮，也就是左、右差速器分别接收到扭力M/2值，推算出中央差速器承担扭力为M/2值；在各车轮需求不同扭力时，由三个并联差速器互调。

4、结合图5所示，描述差速运动工作原理：

设汽车左转弯，则有：

n₃＝n+Δn+Δn′，

n₂＝n―Δn―Δn′，

n₁＝n―Δn+Δn′，

n₄＝n+Δn―Δn′；

其中，Δn为轮间速差，Δn′为轴间速差；

进而，右前传力半轴齿轮n₃＝n+Δn+Δn′——右行星轮——右双面齿轮n₂＝n―Δn―Δn′——圆柱行星齿轮——左双面齿轮n₄＝n+Δn―Δn′——左行星轮——左前传力半轴齿轮n₁＝n―Δn+Δn′，满足汽车导向差速要求。

5、结合图5所示，描述控滑器的工作原理：

5.1、左侧：左双面齿轮常啮合左塔齿轮的内层齿，由右驱动后轴控制转速和扭力，在左塔齿轮的外层齿两侧分别与左环齿轮、左防滑半轴齿轮常啮合，它们尾部都设有单向牙齿与各自的超越离合器常咬合，左复合控滑器复合差速控制车轮的侧边打滑；

如n₁=0,、n₄=2n时，则n₂=0、n₃=2n，左侧车轮转速为0，右侧车轮转速为2n；打滑时，由n₄=2n迫使n₆带动n₁有转速，即n_1≠0，则n_2≠0，车轮不能打滑；

如n₁=2n、n₄=0时，则n₂=2n、n₃=0，由差速器性质可知2n=n₁+n₂，得：

2n=2（2 n₂）；令n₄/n₆=k（2＞k＞1），4n₂=n₄+n₅k，4n₂=0+n₅k，n₅=4n₂/k＞n₁=2n，n₁与n₅的速差通过超越离合器控制迫使转速达到正常，即，n_1≠2n、n_4≠0，车轮不能打滑；

5.2、右侧：右侧控滑器与左侧控滑器的作用相同；

5.3、在正常工作状态下，左边n₄、n₂、n₁正常导向差速，转大圈时n₄＜n₅＜n₁＝n+Δn+Δn′,转小圈时n₄＞n₆＜n₁＝n―Δn―Δn′，在n₅＜n₁、n₆＜n₁时，左外、内超越离合器（单向牙齿为锯齿形）可以通过左外、内压缩弹簧控制左外、内超越离合器单向牙齿斜面滑出，n₁为无干涉运动，故不影响正常转弯差速。

6、咬合与脱离控滑器的工作原理：

倒车转急弯时，解除左、右复合控滑器工作；解除左复合控滑器的过程：在左气缸中充气将左气推管向外拉，压缩左回位弹簧，由左滑动销轴向外拉动左内、外超越离合器，使其单向牙齿脱离左复合控滑器中的左环齿轮和左防滑半轴齿轮的单向牙齿；解除右复合控滑器与左复合控滑器相同；从而，成为全时全轮驱动汽车传动；

在汽车正常行驶和直线倒车时，将左气缸、右气缸中的气体放出，左气推管及右气推管在回位弹簧的作用下回位，左、右两侧的超越离合器咬合，使汽车成为全时全轮、防滑、正常导向的强通过能力汽车。

Claims (1)

1.一种分动器，其特征在于：包括扭力自动分配三组合差速器、左复合控滑器、右复合控滑器、左前扭力输出装置、右前扭力输出装置、分动器箱体，左前扭力输出装置包括左前主动齿轮、左前被动齿轮，右前扭力输出装置包括右前主动齿轮、右前被动齿轮，

（1）、扭力自动分配三组合差速器的结构：动力输入主动齿轮与被动齿轮啮合，被动齿轮固定在扭力自动分配三组合差速器壳体上为刚体，扭力自动分配三组合差速器壳体的内腔中由三组差速器并列布置；中央差速器由中行星齿轮套装在中销轴外圆上，中行星齿轮的齿的对称两侧分别与左双面齿轮、右双面齿轮常啮合，右双面齿轮兼做圆柱行星齿轮的支架，右双面齿轮上设有沿圆周均布的安装孔，安装孔内套装圆柱行星齿轮，圆柱行星齿轮的左端与左双面齿轮上的太阳齿常啮合，圆柱行星齿轮的右端与右环套太阳轮常啮合, 右环套太阳轮的内花键与右驱动后轴固连，使左侧的左双面齿轮扭力输入给右驱动后轴,带动右中、后车轮行走；右双面齿轮的内花键与左驱动后轴固连，将右双面齿轮的扭力输入给左驱动后轴，带动左中、后车轮行走；形成左、右交叉形式扭力输出；

扭力自动分配三组合差速器壳体中的中央差速器的左右两侧对称布置有左差速器、右差速器；左差速器，多个左销轴径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体上，多个左行星轮分别套装在多个左销轴上，左行星轮的一侧与左双面齿轮常啮合，左行星轮的另一侧与左前传扭半轴齿轮常啮合，左前传扭半轴齿轮尾部内腔设有花键，与左前主动齿轮固连为刚体，左前主动齿轮与左前被动齿轮常啮合，传力给左前车轮行走；右差速器，多个右销轴径向圆周均布在扭力自动分配三组合差速器壳体上，多个右行星轮分别套装在多个右销轴上，右行星轮的一侧与右双面齿轮常啮合，右行星轮的另一侧与右前传扭半轴齿轮常啮合，右前传扭半轴齿轮尾部内腔设有花键，与右前主动齿轮固连为刚体，右前主动齿轮与右前被动齿轮常啮合，传力给右前车轮行走；

（2）、左复合控滑器设置在左差速器的内腔，左复合控滑器的结构：在左塔轮行星支架中设有圆周均布的塔轮孔，塔轮孔内装有多个左塔齿轮，左塔齿轮固定在左塔轮销轴上，左塔轮销轴与左塔轮行星支架固连，左塔齿轮的内层齿轮的一侧齿面与左双面齿轮常啮合，左塔轮行星支架内孔花键与左驱动后轴外圆花键固连为一体；左复合控滑器的输入扭矩由左双面齿轮、左驱动后轴提供；

左塔齿轮的外层齿轮的一侧齿面与左环齿轮常啮合；左环齿轮空套在左塔轮行星支架外圆上，左环齿轮的尾端设有单向牙齿与左外超越离合器的端面牙齿咬合或脱离，左塔齿轮的外层齿轮的另一侧齿面与左防滑半轴齿轮常啮合，左防滑半轴齿轮的尾端设有单向牙齿与左内超越离合器的端面牙齿咬合或脱离；

咬合与脱离的实现结构：左气推管空套在左驱动后轴上，左气推管的外圆上设有花键与左前传力半轴齿轮的内花键滑动咬合实现传动连接，左气推管的内端面上设有环形槽，环形槽的内环壁外圆上设有花键与左内超越离合器滑动咬合，左内超越离合器的端部上设有环形凹台，环形凹台内压装有左内压缩弹簧，左内压缩弹簧的外端顶压在左气推管的环形槽内；左外压缩弹簧压装在左外超越离合器的端面部凹台上，左外压缩弹簧的外端顶压在左气推管的环形槽内；左外超越离合器设有外花键与左前传力半轴齿轮的内花键滑动咬合；在左内、外超越离合器的中间位置径向开设有对称长形通孔，对称长形通孔内安装有左离合销轴，左离合销轴的一侧与左气推管固连；在左气推管的尾部设置左气缸，左气缸活塞与左气推管固连，左气缸体固定在分动器箱体上；

（3）、右复合控滑器与左复合控滑器的结构、功能相同，并且呈左右两侧对称布置。