CN108045224A - 一种防过载变扭矩分动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防过载变扭矩分动器，输入轴驱动后输出轴转动，第一齿轮通过摩擦片式离合器安装在输入轴上，主动压盘可移动地安装在后输出轴上，被动压盘固定设置，主动压盘和被动压盘上分别设有第一轮齿和第二轮齿，第一轮齿齿顶面或第二轮齿齿顶面为弧形面，行星架可转动地安装在后输出轴上，行星架上行星齿轮分别与第一轮齿和第二轮齿啮合，第一齿轮通过第二齿轮驱动前输出轴转动；在行星架转动下，行星齿轮与第一轮齿和第二轮齿啮合传动，由于轮齿齿顶面为弧形面，主动压盘沿后输出轴轴向做与摩擦片式离合器抵靠和分离运动，摩擦片和对偶钢片重复做压紧和分离运动，摩擦片不会始终与对偶钢片挤压，因此不会产生摩擦片烧蚀和过载工况。

Description

一种防过载变扭矩分动器
技术领域
本发明涉及分动器领域，尤其涉及一种防过载变扭矩分动器。
背景技术
目前应用较为广泛的四轮驱动汽车，主要有全时四驱、分时四驱和适时四驱等类型，适时分动器通常使用很大的球凸轮滚珠滑道接合旋转机构实现对力矩放大控制，通过滚珠球道装置将轴向力施加在摩擦片式离合器上，该滚珠球道装置包括可旋转并且能够轴向移动的球凸轮主动盘，球凸轮被动盘以及在主被动盘上相对于球道进行滚动的中间滚球，球凸轮主动盘主要通过电动机由小齿轮来啮合转动，电动机安装在分动器外壳上，并通过减速齿轮组和蜗杆来驱动该轴，减速齿轮是包括作用于滚球滑道装置的球凸轮主动盘上的扇形齿轮机构，蜗杆传动装置是通过电动机来驱动的；通过分析我们发现凸轮滚珠滑道机构主要是通过力矩放大机构推动离合器摩擦片组，根据摩擦片组结合程度控制扭矩的传递，由于球凸轮装置动力传动时间较长，导致机构响应速度和效率降低，同时由于保证滚球同时滚动到同意位置比较困难，导致压盘的受力不均匀，以及摩擦片不适合长时间处于大扭矩的传递条件，容易产生摩擦片烧蚀和过载等工况。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种防过载变扭矩分动器。
本发明提出的一种防过载变扭矩分动器，包括壳体、输入轴、摩擦片式离合器、第一齿轮、后输出轴、第二齿轮、前输出轴和机械压紧机构；
输入轴和后输出轴同轴设置且可转动地安装在壳体上，输入轴驱动后输出轴转动，第一齿轮可转动地安装在后输出轴上；前输出轴可转动的安装在壳体上，第二齿轮固定在前输出轴上，第二齿轮通过高速传动链与第一齿轮连接；
摩擦片式离合器包括多片摩擦片和多片对偶钢片，第一齿轮为中空结构，多片摩擦片同轴安装在第一齿轮内周与第一齿轮同步转动，多片对偶钢片安装在输入轴上与输入轴同步转动，任意相邻摩擦片之间设有对偶钢片；机械压紧机构安装在后输出轴上并位于摩擦片式离合器远离输入轴的一侧，机械压紧机构可沿后输出轴轴向移动做与摩擦片式离合器抵靠和脱离运动；
摩擦片式离合器至少包括两个工作状态，其中：
第一工作状态下，机械压紧机构抵靠在摩擦片式离合器上，任意相邻摩擦片和对偶钢片压紧，输入轴通过摩擦片式离合器带动第一齿轮转动，第一齿轮通过高速传动链带动第二齿轮转动；
第二工作状态下，机械压紧机构脱离摩擦片式离合器，任意相邻摩擦片和对偶钢片分离，输入轴带动对偶钢片空转，第一齿轮无动力供应停止转动。
优选地，机械压紧机构包括主动压盘、行星架和被动压盘，主动压盘安装在后输出轴上，并沿后输出轴轴向移动，被动压盘固定在壳体上且与主动压盘同轴设置，主动压盘靠近被动压盘一侧周向设有第一轮齿，第一轮齿轮齿指向主动压盘圆心，被动压盘靠近靠近主动压盘一侧周向设有第二轮齿，第二轮齿指向被动压盘圆心，第一轮齿齿顶面和第二轮齿齿顶面至少有一个为弧形面，行星架可转动地安装在后输出轴上并位于主动压盘和被动压盘之间，行星架周向设有多个行星齿轮，行星齿轮转轴指向被动压盘圆心，行星齿轮两侧分别与第一轮齿和第二轮齿啮合；第一工作状态下，行星齿轮与弧形轮齿最高点啮合，主动压盘抵靠在摩擦片式离合器上，第二工作状态下，行星齿轮与弧形轮齿最低点啮合，主动压盘脱离摩擦片式离合器。
优选地，主动压盘和摩擦片式离合器之间设有止推轴承，止推轴承一侧固定在摩擦片上，主动压盘与止推轴承另一侧做抵靠和分离运动。
优选地，第一轮齿齿顶面为弧形面，第二轮齿齿顶面为平面，
优选地，第一轮齿齿顶面为平面，第二轮齿齿顶面为弧形面，
优选地，第一轮齿齿顶面为弧形面，第二轮齿齿顶面为弧形面。
优选地，第一轮齿齿顶面的最大倾斜角为11°-17°。
优选地，第二轮齿齿顶面的最大倾斜角为11°-17°。
优选地，多个行星齿轮同时到达弧形齿顶面的最高点，同时到达弧形齿顶面的最低点。
优选地，行星架外周设有第三轮齿，蜗杆与第三轮齿啮合驱动行星架转动。
本发明中，所提出的防过载变扭矩分动器，在行星架转动下，行星齿轮与第一轮齿和第二轮齿啮合传动，由于轮齿齿顶面为弧形面，主动压盘沿后输出轴轴向做与摩擦片式离合器抵靠和分离运动，当行星齿轮由弧形齿顶面的最低点向最高点运动过程中，主动压盘逐渐挤压摩擦片式离合器上的摩擦片，使摩擦片与对偶钢片逐渐压紧，由于对偶钢片固定在输入轴上与输入轴同步转动，摩擦片安装在第一齿轮上，摩擦片与对偶钢片压紧后输入轴通过对偶钢片带动摩擦片转动，摩擦片进而带动第一齿轮转动，第一齿轮再驱动第二齿轮转动，当行星齿轮与第一轮齿和第二轮齿啮合超过最高点后，行星齿轮开始由弧形齿顶面的最高点向最低点运动，主动压盘逐渐脱离摩擦片式离合器，摩擦片和对偶钢片逐渐分离，对偶钢片不再带动摩擦片转动，进而第一齿轮和第二齿轮都不转动；循环重复上述过程，主动压盘重复做与摩擦片式离合器抵靠和分离运动，摩擦片和对偶钢片重复做压紧和分离运动，摩擦片不会始终与对偶钢片挤压，因此不会产生摩擦片烧蚀和过载工况。
附图说明
图1为本发明提出的一种防过载变扭矩分动器的结构示意图；
图2为本发明提出的一种防过载变扭矩分动器的爆炸示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，图1为本发明提出的一种防过载变扭矩分动器的结构示意图，图2为本发明提出的一种防过载变扭矩分动器的爆炸示意图。
参照图1-2，本发明提出的一种防过载变扭矩分动器，包括壳体、输入轴1、摩擦片式离合器2、第一齿轮3、主动压盘4、行星架5、被动压盘6、后输出轴7、高速传动链、第二齿轮8、前输出轴9；
输入轴1和后输出轴7同轴设置且通过圆锥滚子轴承可转动地安装在壳体上，车辆变速器的输出轴与输入轴1连接驱动输入轴1转动，输入轴1驱动后输出轴7转动，后输出轴7与车辆后桥连接；
摩擦片式离合器2包括摩擦片21和对偶钢片22，摩擦片21外周设有花键，摩擦片21通过花键安装在第一齿轮3内周，且摩擦片21在第一齿轮3内周可沿第一齿轮3轴向移动，第一齿轮3与摩擦片21同步转动，对偶钢片22内周设有花键，对偶钢片22通过花键安装在输入轴1上与输入轴1同步转动，摩擦片21和对偶钢片22交错布置；
主动压盘4可移动地安装在后输出轴7上，但不能绕后输出轴7轴向转动，被动压盘6固定在壳体上且与主动压盘4同轴设置，后输出轴7穿过被动压盘6中心，主动压盘4靠近被动压盘6一侧周向均匀设有四组第一轮齿41，被动压盘6靠近主动压盘4一侧周向均匀设有四组第二轮齿61，第一轮齿41齿顶面和第二轮齿61齿顶面均为弧形面，行星架5可转动地安装在后输出轴7上并位于主动压盘4和被动压盘6之间，行星架5周向均匀设有四个行星齿轮51，行星齿轮51两侧分别与第一轮齿41和第二轮齿61啮合；
前输出轴9通过圆锥滚子轴承可转动的安装在壳体上且与输入轴1平行，第二齿轮8固定在前输出轴9上，第一齿轮3驱动通过高速传动链带动第二齿轮8转动，前输出轴9与车辆前桥连接。
主动压盘4和摩擦片式离合器2之间设有止推轴承，止推轴承一侧固定在摩擦片21上，主动压盘4与止推轴承另一侧做抵靠和分离运动，当主动压盘4与止推轴承抵靠且摩擦片21与对偶钢片22压紧后，因为止推轴承在摩擦片21和主动压盘4之间，摩擦片21转动不会引起主动压盘4产生轴向转动的趋势，避免造成行星架5无法控制主动压盘4。
在行星架5的外周设有第三轮齿52，蜗杆与第三轮齿52啮合，蜗杆由电机驱动，电机通过蜗杆驱动行星架5转动。
本实施例的防过载变扭矩分动器的具体工作过程中，输入轴1由变速器驱动，输入轴1再驱动后输出轴7转动，后输出轴7与车辆后桥连接驱动后轮转动；
当汽车ECU经过判断需要车辆四轮同时驱动时，ECU发出控制信号驱动电机转动，电机带动蜗杆转动，蜗杆再带动行星架5转动，行星架5转动驱动其上的行星齿轮51啮合第一轮齿41和第二轮齿61转动，由于第一轮齿41齿顶面和第二轮齿61齿顶面为弧形面，第一轮齿41和第二轮齿61齿顶面存在最高点和最低点，当行星齿轮51由齿顶面的最低点向最高点运动时，主动压盘4被行星齿轮51挤压，主动压盘4沿后输出轴7轴向移动逐渐挤压摩擦片式离合器2上的摩擦片21，使摩擦片21与对偶钢片22逐渐压紧，由于对偶钢片22固定在输入轴1上与输入轴1同步转动，摩擦片21安装在第一齿轮3上，摩擦片21与对偶钢片22压紧后输入轴1通过对偶钢片22带动摩擦片21转动，摩擦片21进而带动第一齿轮3转动，第一齿轮3再驱动第二齿轮8转动，当行星齿轮51到达齿顶面最高点时，此时主动压盘4移动至最远距离，摩擦片21和对偶钢片22之间的压力最大，摩擦片21和对偶钢片22压得最紧，前输出轴9输出的扭矩最大，当行星齿轮51与第一轮齿41和第二轮齿61啮合超过最高点后，行星齿轮51开始由弧形齿顶面的最高点向最低点运动，主动压盘4沿后输出轴7轴向移动逐渐远离摩擦片式离合器2，摩擦片21和对偶钢片22逐渐分离，对偶钢片22不再带动对摩擦片21转动，进而第一齿轮3和第二齿轮8都不转动；循环重复上述过程，主动压盘4重复做与摩擦片式离合器2抵靠和分离运动，摩擦片21和对偶钢片22重复做压紧和分离运动，对偶钢片22间歇式地带动摩擦片21转动，摩擦片21不会始终与对偶钢片22挤压，因此不会产生摩擦片21烧蚀和过载工况。
为了实现分动器能够以固定扭矩驱动第二齿轮8转动，可以通过蜗杆将行星架5固定在某一位置，此时行星轮挤压主动压盘4至某一位置固定不动，主动压盘4挤压摩擦片式离合器2，摩擦片21和对偶钢片22处于某一固定的压紧状态，输入轴1连续的通过摩擦片式离合器2驱动第一齿轮3转动，保持分动器的前输出轴9输出固定的扭矩，根据车辆行驶情况调节蜗杆使行星架5处在不同的位置可以使分动器的前输出轴9输出多种不同的扭矩；同时，通过更换蜗杆来改变蜗杆与行星架5的传动比。
在具体实施方式中，第一轮齿41齿顶面的最大倾斜角为11°，当然，在其他的设计方式中，第一轮齿41齿顶面的最大倾斜角可以为12°，13°，14°，15°，16°或17°；第二轮齿61齿顶面的最大倾斜角为11°，当然，在其他的设计方式中，第二轮齿61齿顶面的最大倾斜角可以为12°，13°，14°，15°，16°或17°；倾斜角越大，主动压盘4挤压摩擦片21和对偶钢片22越紧，扭矩输出的最大值越大。
本实施例中的第一轮齿41齿顶面和第二轮齿61齿顶面不平行，且第一轮齿41齿顶面的最高点与第二轮齿61齿顶面的最高点相对设置，第一轮齿41齿顶面的最低点与第二轮齿61齿顶面的最低点相对设置，四个行星齿轮51同时到达弧形齿顶面的最高点，同时到达弧形齿顶面的最低点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防过载变扭矩分动器，其特征在于，包括壳体、输入轴(1)、摩擦片式离合器(2)、第一齿轮(3)、后输出轴(7)、第二齿轮(8)、前输出轴(9)和机械压紧机构；
输入轴(1)和后输出轴(7)同轴设置且可转动地安装在壳体上，输入轴(1)驱动后输出轴(7)转动，第一齿轮(3)可转动地安装在后输出轴(7)上；前输出轴(9)可转动的安装在壳体上，第二齿轮(8)固定在前输出轴(9)上，第二齿轮(8)通过高速传动链与第一齿轮(3)连接；
摩擦片式离合器(2)包括多片摩擦片(21)和多片对偶钢片(22)，第一齿轮(3)为中空结构，多片摩擦片(21)同轴安装在第一齿轮(3)内周与第一齿轮(3)同步转动，多片对偶钢片(22)安装在输入轴(1)上与输入轴(1)同步转动，任意相邻摩擦片(21)之间设有对偶钢片(22)；机械压紧机构安装在后输出轴上(7)并位于摩擦片式离合器(2)远离输入轴(1)的一侧，机械压紧机构可沿后输出轴(7)轴向移动做与摩擦片式离合器(2)抵靠和脱离运动；
摩擦片式离合器(2)至少包括两个工作状态，其中：
第一工作状态下，机械压紧机构抵靠在摩擦片式离合器(2)上，任意相邻摩擦片(21)和对偶钢片(22)压紧，输入轴(1)通过摩擦片式离合器(2)带动第一齿轮(3)转动，第一齿轮(3)通过高速传动链带动第二齿轮(8)转动；
第二工作状态下，机械压紧机构脱离摩擦片式离合器(2)，任意相邻摩擦片(21)和对偶钢片(22)分离，输入轴(1)带动对偶钢片(22)空转，第一齿轮(3)无动力供应停止转动。
2.根据权利要求1所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，机械压紧机构包括主动压盘(4)、行星架(5)和被动压盘(6)，主动压盘(4)安装在后输出轴(7)上，并沿后输出轴(7)轴向移动，被动压盘(6)固定在壳体上且与主动压盘(4)同轴设置，主动压盘(4)靠近被动压盘(6)一侧周向设有第一轮齿(41)，第一轮齿(41)轮齿指向主动压盘(4)圆心，被动压盘(6)靠近靠近主动压盘(4)一侧周向设有第二轮齿(61)，第二轮齿(61)指向被动压盘(6)圆心，第一轮齿(41)齿顶面和第二轮齿(61)齿顶面至少有一个为弧形面，行星架(5)可转动地安装在后输出轴(7)上并位于主动压盘(4)和被动压盘(6)之间，行星架(5)周向设有多个行星齿轮(51)，行星齿轮(51)转轴指向被动压盘圆心，行星齿轮(51)两侧分别与第一轮齿(41)和第二轮齿(61)啮合；第一工作状态下，行星齿轮(51)与弧形轮齿最高点啮合，主动压盘(4)抵靠在摩擦片式离合器(2)上，第二工作状态下，行星齿轮(51)与弧形轮齿最低点啮合，主动压盘(4)脱离摩擦片式离合器(2)。
3.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，主动压盘(4)和摩擦片式离合器(2)之间设有止推轴承，止推轴承一侧固定在摩擦片(21)上，主动压盘(4)与止推轴承另一侧做抵靠和分离运动。
4.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，第一轮齿(41)齿顶面为弧形面，第二轮齿(61)齿顶面为平面。
5.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，第一轮齿(41)齿顶面为平面，第二轮齿(61)齿顶面为弧形面。
6.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，第一轮齿(41)齿顶面为弧形面，第二轮齿(61)齿顶面为弧形面。
7.根据权利要求4或6任一项所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，第一轮齿(41)齿顶面的最大倾斜角为11°-17°。
8.根据权利要求5或6任一项所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，第二轮齿(61)齿顶面的最大倾斜角为11°-17°。
9.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，多个行星齿轮(51)同时到达弧形齿顶面的最高点，同时到达弧形齿顶面的最低点。
10.根据权利要求2所述的防过载变扭矩分动器，其特征在于，行星架(5)外周设有第三轮齿(52)，蜗杆与第三轮齿(52)啮合驱动行星架(5)转动。
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