CN107757356B - 一种具有差速锁的车用减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有差速锁的车用减速器，包括减速器壳体、减速装置、差速器及差速锁；差速器包括输出轴齿轮、差速器壳体、两个半轴齿轮及两个相对设置的半轴；差速锁包括执行机构、花键套及与差速器壳体固定连接的空心轴，空心轴的外侧设置有外花键，空心轴套设在两个半轴中的一个上，半轴的中部设置有外花键部，花键套的内侧设置有内花键并且可移动连接在半轴上，执行机构用于驱动花键套沿半轴移动，并实现花键套同时与空心轴和外花键部花键联接或解除联接。本发明的具有差速锁的车用减速器，可实现两侧车轮都获得较大驱动力，能够降低车轮打滑或空转的现象，提高了行车安全，同时降低了能量损失，以便增加汽车的传动效率和续航里程。

Description

一种具有差速锁的车用减速器

技术领域

本发明涉及车用减速器技术领域，特别是涉及一种具有差速锁的车用减速器。

背景技术

共享汽车、车联网、无人驾驶和新能源汽车等公认为当今汽车先进技术的发展趋势。

由于车用驱动电机的输出特性和电动车的行驶工况特性，车用减速器被广泛应用于各类新能源车型上。目前的车用减速器大多为齿轮式减速器，通过单级或多级齿轮的传动实现减速增扭，并集成有开放式行星齿轮差速器，可以实现车辆转弯时左右车轮以不同的速度旋转。

开放式差速器以结构简单，成熟可靠等特点得到广泛应用，但存在一个问题：当一侧车轮处于低附着路面而另一侧车轮处于附着系数较好路面上时，基于开放式差速器平均分配扭矩的特性，附着较好车轮获得的扭矩将受制于附着较低一侧车轮所能利用到的附着力，此时如果车辆增加驱动力，通常会出现车轮打滑或空转的现象，造成能量的流逝，大大降低了新能源汽车的传动效率和续航里程，同时对车辆的行驶安全带来隐患。

因此，如何创设一种具有差速锁的车用减速器，使其能够输出较大的驱动力，可以提高车辆应对对开路面的能力，减少能量损失，提高传动效率和汽车续航里程，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有差速锁的车用减速器，使其能够输出较大的驱动力，可以提高车辆应对对开路面的能力，减少能量损失，提高传动效率和汽车续航里程，以克服现有车用减速器的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有差速锁的车用减速器，包括减速器壳体、减速装置、差速器及差速锁；所述差速器包括输出轴齿轮、差速器壳体、两个半轴齿轮及两个相对设置的半轴，所述减速装置与所述输出轴齿轮传动连接，所述输出轴齿轮与所述差速器壳体的一端固定连接，所述两个半轴的相对端伸入到所述差速器壳体内并且分别与所述两个半轴齿轮固定连接，所述差速器壳体内设置有两个尖端相对的行星锥齿轮，所述两个半轴齿轮均与所述行星锥齿轮啮合；所述差速锁包括执行机构、花键套及与所述差速器壳体固定连接的空心轴，所述空心轴的外侧设置有外花键，所述空心轴套设在所述两个半轴中的一个上，套设有空心轴的半轴的中部设置有外花键部，所述外花键部的外侧设置有外花键，所述花键套的内侧设置有内花键并且可移动连接在所述套设有空心轴的半轴上，所述执行机构用于驱动所述花键套沿所述半轴移动，并实现所述花键套同时与所述空心轴和外花键部花键联接或解除联接。

作为本发明的一种改进，所述执行机构包括执行电机、蜗杆、蜗轮及中间齿轮，所述蜗杆与所述执行电机的输出轴固定连接并与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述中间齿轮啮合，所述花键套的外侧沿轴向设置有齿条，所述中间齿轮与所述花键套上的齿条啮合。

进一步改进，所述外花键部和所述花键套之间设置有回位弹簧。

进一步改进，所述减速装置包括输入轴、输入轴齿轮、中间轴和中间轴齿轮，所述输入轴用于与车辆的驱动装置传动连接，所述输入轴齿轮和中间轴齿轮分别通过所述输入轴和中间轴转动连接在所述减速器壳体内，所述中间轴齿轮为阶梯型齿轮，其大径部分与所述输入轴齿轮啮合，其小径部分与所述输出轴齿轮啮合。

进一步改进，所述输入轴和输入轴齿轮、中间轴和中间轴齿轮均为一体式结构。

进一步改进，所述减速器壳体包括左壳体、右壳体及中间壳体，所述中间壳体与所述左壳体和右壳体中的一个通过螺栓连接并形成容置所述减速装置和差速器的第一密封腔，所述左壳体和右壳体中的另一个通过螺栓连接在所述中间壳体的外侧并形成容置所述差速锁的第二密封腔。

进一步改进，所述输出轴齿轮与差速器壳体为焊接。

进一步改进，所述半轴齿轮与所述半轴为花键联接。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)本发明的具有差速锁的车用减速器，设置有差速锁，通过差速锁能够锁止差速器，将差速器壳体和两个半轴刚性连接，可实现两侧车轮都获得较大驱动力，能够降低车轮打滑或空转的现象，可以提高车辆应对对开路面的能力，提高了行车安全，同时降低了能量损失，从而大大增加了新能源汽车的传动效率和续航里程。

(2)输入轴和输入轴齿轮、中间轴和中间轴齿轮采用一体式结构能够减少由于装配间隙和误差产生的NVH问题。

(3)中间壳体与左壳体和右壳体中的一个通过螺栓连接并形成容置减速装置和差速器的第一密封腔，使用时第一密封腔内注有润滑油，能够提高齿轮的传动效率和散热能力，并且能够降低齿轮噪音和振动，同时还能增加检修和保养的便利性。

(4)输出轴齿轮和差速器壳体焊接为一体，相比传统的螺栓连接，结构更为紧凑，重量更轻。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明具有差速锁的车用减速器的差速器自由状态下的结构示意图；

图2是本发明具有差速锁的车用减速器的差速器锁止状态下的结构示意图；

其中，1.输入轴，2.输入轴齿轮，3.中间轴齿轮，4.中间轴，5.输出轴齿轮，6.差速器壳体，7.蜗杆，8.蜗轮，9.中间齿轮，10.花键套，11.右半轴，12.右壳体，13.回位弹簧，14.空心轴，15.外花键部，16.执行电机，17.右半轴齿轮，18.行星锥齿轮，19.中间壳体，20.螺栓，21.左壳体，22.左半轴齿轮，23.左半轴，24.驱动电机，25.左车轮，26.右车轮。

具体实施方式

本发明提供了一种具有差速锁的车用减速器，包括减速器壳体、减速装置、差速器及差速锁。

差速器包括输出轴齿轮、差速器壳体、两个半轴齿轮及两个相对设置的半轴，减速装置与输出轴齿轮传动连接，输出轴齿轮与差速器壳体的一端固定连接，两个半轴的相对端伸入到差速器壳体内并且分别与两个半轴齿轮固定连接，差速器壳体内设置有两个尖端相对的行星锥齿轮，两个半轴齿轮均与行星锥齿轮啮合；差速锁包括执行机构、花键套及与差速器壳体固定连接的空心轴，空心轴的外侧设置有外花键，空心轴套设在两个半轴中的一个上，套设有空心轴的半轴的中部设置有外花键部，外花键部的外侧设置有外花键，花键套的内侧设置有内花键并且可移动连接在套设有空心轴的半轴上，执行机构用于驱动花键套沿半轴移动，并实现花键套同时与空心轴和外花键部花键联接或解除联接。

采用上述结构的车用减速器，设置有差速锁，通过锁止差速器，将差速器壳体和两个半轴刚性连接，能够克服现有车用减速器输出动力受限于阻力小一侧车轮附着力的问题，提高新能源汽车应对对开路面的能力，进而能够配合驱动电机优化纯电动汽车、混合动力汽车和增程式电动车的行驶安全，提高行驶里程。

参见图1和图2所示，本实施例的具有差速锁的车用减速器，包括减速器壳体和设置在减速器壳体内的减速装置、差速器及差速锁。

本实施例中的减速装置为两级齿轮传动减速装置，包括输入轴1、输入轴齿轮2、中间轴4和中间轴齿轮3。输入轴1用于与车辆的驱动装置的输出轴连接，该中间轴齿轮3为阶梯型齿轮，其大径部分与输入轴齿轮2啮合，其小径部分与输出轴齿轮5啮合。减速装置的作用是将驱动电机24的输出扭矩通过两级齿轮传动实现减速增扭，不仅限于上述结构，也可采用例如行星齿轮减速器等其他类型的减速装置。本实施例以电动汽车为例对本发明的技术方案进行说明，因此该驱动装置为驱动电机24，输入轴1和驱动电机24的输出轴设计为花键连接，当然，该车用减速器不仅限于应用在电动汽车上。为减少NVH问题，输入轴1和输入轴齿轮2、中间轴4和中间轴齿轮3均采用一体式结构。

本实施例中的差速器采用行星齿轮差速器，包括输出轴齿轮5、差速器壳体6、左半轴齿轮22、右半轴齿轮17、左半轴23及右半轴11，输出轴齿轮5与中间轴齿轮3的小径部分啮合，输出轴齿轮5与差速器壳体6的一端通过焊接的方式实现固定连接。左半轴23从输出轴齿轮5的轴心处伸入到差速器壳体6内，右半轴11从差速器壳体6的另一端伸入到差速器壳体6内，左半轴23和右半轴11相对的端部均设置有外花键，左半轴齿轮22和右半轴齿轮17的中心轴孔内设置有内花键，左半轴23和右半轴11分别与左半轴齿轮22和右半轴齿轮17花键联接。差速器壳体6的中部设置有销轴，销轴的两端分别转动连接有行星锥齿轮18，行星锥齿轮18同时与左半轴齿轮22和右半轴齿轮17啮合。

差速器壳体6沿右半轴11向外侧延伸有一空心轴14，空心轴14的外侧设有外花键，右半轴11的中部靠近空心轴14的位置设有外花键部15，外花键部15的外侧也设置有相同尺寸的外花键，一个设置有内花键的花键套10可移动连接在右半轴11上，执行机构用于驱动该花键套10沿右半轴11左、右移动，从而实现花键套10同时与空心轴14和外花键部15花键联接或解除联接。空心轴14、外花键部15、花键套10及执行机构共同构成了差速锁的主要结构。此外，还可在外花键部15和花键套10之间设置回位弹簧13，用于驱动该花键套10实现花键联接后的解除联接动作。需要说明的是差速锁不仅限于设置在右半轴11上，也可设置在左半轴23上。

执行机构包括执行电机16、蜗杆7、蜗轮8、中间齿轮9，蜗杆7固定连接在执行电机16的输出轴上，并与蜗轮8啮合，蜗轮8与中间齿轮9啮合，花键套10的外侧沿轴向设置有齿条，中间齿轮9与花键套10的齿条啮合。差速锁的执行机构采用执行电机16直接驱动蜗杆7和蜗轮8，蜗轮8再驱动中间齿轮9，中间齿轮9通过齿条驱动花键套10沿右半轴11左、右移动。当花键套10在执行机构的驱动下克服回位弹簧13的阻力，同时与空心轴14和外花键部15花键联接时，差速器处于锁止状态；当执行机构不再施加给花键套10作用力时，花键套10在回位弹簧13的作用下回到初始位置，差速器处于自由状态。

为便于检修和保养，该减速器壳体包括左壳体21、中间壳体19及右壳体12，左壳体21和中间壳体19相对设置，通过螺栓20连接，减速装置和差速器设置在左壳体21和中间壳体19形成的第一密封腔内。差速器壳体6上的空心轴14向右侧延伸至中间壳体19的外侧，差速锁设置在中间壳体19外侧靠近右半轴齿轮17的位置，其与中间壳体19通过螺栓20连接并形成容置差速锁的第二密封腔，以便于执行机构的检修和保养。

本实施例中的车用减速器使用时，安装于车辆的驱动电机24和左、右车轮25、26之间，减速器的输入轴1通过花键套10与驱动电机24的输出轴连接，左、右车轮25、26分别通过左、右半轴23、11与差速器内的左、右半轴齿轮22、17连接，动力从驱动电机24传递给减速器，减速器通过内部的两级齿轮减速和扭矩放大后传递给差速器，差速器再通过左、右半轴齿轮22、17将动力传递给左、右半轴23、11，最终驱动两侧的左、右车轮25、26，实现新能源汽车的驱动。当进行制动能量回收时，动力的传递路径正好与上述路径相反。

如图1所示，当左、右车轮25、26均位于高附着路面或高速过弯时，驱动电机24的输出扭矩通过输入轴1和输入轴齿轮2，到中间轴齿轮3和中间轴4，再到输出轴齿轮5传递给差速器壳体6，最终传递到差速器的左、右半轴齿轮22、17，最终传递给左半轴23和右半轴11。此时执行电机16不工作，花键套10在回位弹簧13的作用下位于初始位置，即花键套10既不与右半轴11上的外花键部15啮合，也不与差速器壳体6外的空心轴14啮合，差速器壳体6、右半轴11和左半轴23分别以各自的转速旋转，差速器处于自由状态。

如图2所示，当一侧车轮处于低附着路面而另一侧车轮处于附着较好的路面上时，基于差速器的平均分配扭矩特性，附着较好的车轮获得的扭矩将受制于附着较低一侧车轮所能利用到的附着力。此时，如果车辆增加驱动力，通常会出现车轮打滑或空转的现象。为了避免这一情况，需要将差速器进行锁止：通过执行电机16驱动蜗轮蜗杆和齿轮齿条机构，带动花键套10克服回位弹簧13的阻力向左运动，直至与右半轴11上的外花键部15和差速器壳体6外的空心轴14同时啮合，从而完成差速器壳体6与右半轴11的刚性锁止。根据行星齿轮差速器的原理，当右半轴11与差速器壳体6刚性锁止为一体时，右半轴齿轮17通过行星锥齿轮18也将左半轴齿轮22制动，此时差速器壳体6、右半轴11和左半轴23结合为刚性的一体轴。可以提高车辆应对对开路面的能力，同时减少能量的流逝，提高传动效率和续航里程。

本发明的具有差速锁的车用减速器，设置有差速锁，通过差速锁锁止差速器，将差速器壳体和两个半轴刚性连接，可实现两侧车轮都获得较大驱动力，能够降低车轮打滑或空转的现象，提高了行车安全，同时降低了能量损失，从而大大增加了新能源汽车的传动效率和续航里程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有差速锁的车用减速器，其特征在于，包括减速器壳体、减速装置、差速器及差速锁；

所述差速器包括输出轴齿轮、差速器壳体、两个半轴齿轮及两个相对设置的半轴，所述减速装置与所述输出轴齿轮传动连接，所述输出轴齿轮与所述差速器壳体的一端固定连接，所述两个半轴的相对端伸入到所述差速器壳体内并且分别与所述两个半轴齿轮固定连接，所述差速器壳体内设置有两个尖端相对的行星锥齿轮，所述两个半轴齿轮均与所述行星锥齿轮啮合；

所述差速锁包括执行机构、花键套及与所述差速器壳体固定连接的空心轴，所述空心轴的外侧设置有外花键，所述空心轴套设在所述两个半轴中的一个上，套设有空心轴的半轴的中部设置有外花键部，所述外花键部的外侧设置有外花键，所述花键套的内侧设置有内花键并且可移动连接在所述套设有空心轴的半轴上，所述执行机构用于驱动所述花键套沿所述半轴移动，并实现所述花键套同时与所述空心轴和外花键部花键联接或解除联接；

所述执行机构包括执行电机、蜗杆、蜗轮及中间齿轮，所述蜗杆与所述执行电机的输出轴固定连接并与所述蜗轮啮合，所述蜗轮与所述中间齿轮啮合，所述花键套的外侧沿轴向设置有齿条，所述中间齿轮与所述花键套上的齿条啮合；

所述外花键部和所述花键套之间设置有回位弹簧；

所述减速装置包括输入轴、输入轴齿轮、中间轴和中间轴齿轮，所述输入轴用于与车辆的驱动装置传动连接，所述输入轴齿轮和中间轴齿轮分别通过所述输入轴和中间轴转动连接在所述减速器壳体内，所述中间轴齿轮为阶梯型齿轮，其大径部分与所述输入轴齿轮啮合，其小径部分与所述输出轴齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的具有差速锁的车用减速器，其特征在于，所述输入轴和输入轴齿轮、中间轴和中间轴齿轮均为一体式结构。

3.根据权利要求2所述的具有差速锁的车用减速器，其特征在于，所述减速器壳体包括左壳体、右壳体及中间壳体，所述中间壳体与所述左壳体和右壳体中的一个通过螺栓连接并形成容置所述减速装置和差速器的第一密封腔，所述左壳体和右壳体中的另一个通过螺栓连接在所述中间壳体的外侧并形成容置所述差速锁的第二密封腔。

4.根据权利要求1所述的具有差速锁的车用减速器，其特征在于，所述输出轴齿轮与差速器壳体为焊接。

5.根据权利要求1所述的具有差速锁的车用减速器，其特征在于，所述半轴齿轮与所述半轴为花键联接。