CN111002823A - 采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，传动轴上转动套装有第一层传动套，第一层传动套上转动套装有高速传动套、输出部件和低速传动套，其中输出部件的两端分别与高速传动套和低速传动套固定连接，且输出部件通过第一减速机构动力连接有差速器，差速器的两端安装有的半轴，半轴的端部均安装有轮毂；高速传动套在左端位置通过防自锁套连接有增速传动套，该防自锁套与增速传动套滑动配合，传动轴在左端位置安装有凸轮离合机构；第一层传动套在右端位置与低速传动套之间设有第二减速轴，第二减速轴的中间位置活套有倒车齿轮，并配置有可左右滑动的倒挡器，低速传动套上设有超越离合器。

Description

采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成

技术领域

本发明属于车辆驱动技术领域，具体涉及一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成。

背景技术

近年来，新能源车辆越来越多地受到关注。作为与传统内燃机汽车的区别之一，诸如电动三轮车、低速电动汽车等新能源车辆的驱动技术可以采用集成化电驱动技术。这种技术的最大特点是将动力装置、传动装置和变速装置以集成化的方式组装在车内，从而简化车辆动力系统的机械结构。

其中，动力装置通常采用电驱动方式；传动装置多采用齿轮传动的形式；变速装置也普遍是通过改变齿轮的传动比来实现的；然而对于变速装置的应用，除开市场上较为常见的电控液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、电控机械无级自动变速器(CVT)以外，申请人近年来自主研发了一种AAT变速器，即一种智能化的自动变速器，其结构可参照公开号为：CN105151216A的国内专利申请文件，该AAT变速器主要利用凸轮副进行自适应换挡，通过负载反向驱动凸轮，使凸轮发生轴线位移，从而达到换挡的目的。

上述利用凸轮副进行换挡的自动变速器，其传动比的改变依然是借助传统减速机构实现的，即改变各齿轮间的传动比。但是，对于传统减速机构与动力装置的装配结合，目前普遍采用并排方式布置，即各个动力传递轴之间是非同轴平行安装的，这样存在的缺陷是整个变速系统的结构过于庞大，导致传动系统是以偏置的方式布置在车身骨架上的，影响车辆整体受力的平衡性。

同时，自动变速器可以包括前进高低速两档和倒车档，其中高低速两档根据负载自适应切换，倒挡则采用手动切换。但是在现有的变速系统中，如果进入倒挡后继续让高速和低速两条传动路线随动，由于两条路线拥有不同的传动比，所以会导致变速系统自锁，从而致使变速系统不能正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，能够防止倒车自锁，且在传动系统的中间进行动力输出，结构平衡性好，能够尽可能的保证传动系统的质心处于车辆的对称中心上。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其关键在于：包括由电机驱动的传动轴，传动轴上转动套装有第一层传动套，第一层传动套上转动套装有高速传动套、输出部件和低速传动套，其中输出部件的两端分别与高速传动套和低速传动套固定连接，且输出部件通过第一减速机构动力连接有差速器，差速器通过两个半轴与轮毂动力连接；

所述高速传动套在左端位置通过防自锁套连接有增速传动套，该防自锁套与增速传动套滑动配合，所述传动轴在左端位置安装有凸轮离合机构，其包括套装在传动轴上的摩擦传动部件，该摩擦传动部件内侧通过嵌设有第二滚珠的内螺旋槽与传动轴滑动连接，外侧通过锥形型面以摩擦配合的方式与所述增速传动套连接；摩擦传动部件左端通过弹性元件支撑在传动轴上，右端端部设有弧形外凸结构，所述第一层传动套左端端部设有与弧形外凸结构相匹配的弧形内凹结构，传动轴转动时，能够通过弧形外凸结构与弧形内凹结构的相互作用对摩擦传动部件施加与弹性元件弹力方向相反的推力；

所述第一层传动套在右端位置与低速传动套之间设有第二减速轴，第二减速轴的两端分别固套有第二齿轮和第三齿轮，第二减速轴的中间位置活套有倒车齿轮，并配置有可左右滑动的倒挡器，所述第一层传动套右端设有与第二齿轮啮合的第一齿轮，低速传动套上设有超越离合器和第四齿轮，其中超越离合器的外圈设有外齿，并与第三齿轮啮合，第四齿轮与倒车齿轮啮合。

采用上述结构，车辆前进挡模式下，防自锁套与高速传动套动力连接，即增速传动套能够将动力传递给高速传动套。由于摩擦传动部件与第一层传动套之间是通过弧形外凸结构和弧形内凹结构摩擦配合的，所以在低速传动时，驱动系统承受的负载较大，摩擦传动部件与增速传动套分离，即凸轮离合机构处于分离状态，其低速传动过程为：电机驱动传动轴转动，传动轴经凸轮离合机构带动第一层传动套转动，第一层传动套依次经第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、超越离合器带动低速传动套转动，从而形成输出部件的低速转动；反之在高速传动时，摩擦传动部件与增速传动套结合，即凸轮离合机构处于结合状态，其动力传动过程为：电机驱动传动轴转动，传动轴经凸轮离合机构直接带动增速传动套和高速传动套转动，从而形成输出部件的高速转动。

当需要进行倒挡工作时，拨动上述倒挡器使其与倒车齿轮动力连接，然后电机反转即可驱动输出部件反向转动，由于在输出部件反向转动时，低速和高速两条传动路径都在传递动力，如果任其随动会导致整个驱动系统自锁，不能正常工作，所以通过在高速传动路线上设置防自锁套，并在输出部件反向转动时，让防自锁套向左移开，使增速传动套与高速传动套之间的动力中断，即切断高速传动路线的动力传递，以确保驱动系统在理论上都不会进入自锁状态，从而保证系统传动的可靠性。

传动轴、第一层传动套、高速传动套、低速传动套、凸轮离合机构以及电机采用同轴多层多级式结构布置，使得变速系统整体结构十分紧凑，提升了机械传动效率，缩减了制造成本，通过自适应变速机构使电机始终工作在高效工作区间，能够提高车辆的负重及爬坡能力，并且输出部件在中间位置动力输出，离合机构与电机对称设置在输出部件的左右两侧，使得系统整体结构受力更加均衡，能够尽可能的保证传动系统的质心处于车辆的对称中心上，有利于车辆的整体布局。

作为优选：所述高速传动套和低速传动套与输出部件固定连接的端面上均设有沿周向分布的矩形槽，输出部件的两端端面上设有与矩形槽相适应的矩形凸块。采用上述结构，能够使高速传动套和低速传动套均与输出部件的端面固定连接，并且便于安装。

作为优选：所述电机的转子为空心结构，所述传动轴的右端以花键连接方式固定在该空心结构内部。

作为优选：所述传动轴上设有与内螺旋槽匹配的外螺旋槽，外螺旋槽与内螺旋槽合围形成容纳所述第二滚珠的滚动通道。采用上述结构，能够满足第二滚珠安装的需求，使摩擦传动部件与传动轴之间形成滚珠丝杆连接的原理，以保证摩擦传动部件受负载时其能够在传动轴上做轴向移动。

作为优选：还包括通过螺栓固定连接的箱体和桥壳，所述箱体和桥壳内部连通。

作为优选：所述第一减速机构包括转动安装在桥壳上的第一减速轴，第一减速轴的两端固套有第六齿轮和第七齿轮，其中第六齿轮与所述输出部件上的外圆齿啮合，第七齿轮与差速器内的第八齿轮啮合。采用上述结构，能够在输出部件与差速器之间提供两级减速。

作为优选：所述倒挡器的端部设有左啮合齿，倒车齿轮的端部设有与左啮合齿相适应的右啮合齿，倒挡器通过滑动花键可移动地安装在第二减速轴上。采用上述结构，便于倒车时，倒挡器与倒车齿轮动力衔接。

作为优选：所述增速传动套右端通过第一轴承转动支承在箱体内，左端通过第二轴承转动安装在传动轴上。采用上述结构，能够使增速传动套有效地转动安装在箱体内。

作为优选：所述增速传动套右端超出所述第一轴承，并在超出部分的外壁上设有外直滚道，所述防自锁套的内壁上设有与外直滚道相匹配的内直滚道，内直滚道与外直滚道围成的通道内分布有第一滚珠。采用上述结构，能够使防自锁套既能随增速传动套同步转动，又能在增速传动套上左右滑动。

作为优选：所述防自锁套的右端设有右连接结构，所述高速传动套左端设有与右连接结构相适应的左连接结构。采用上述结构，便于防自锁套与高速传动套分离和结合，即切断和衔接增速传动套与高速传动套之间的动力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，当需要进行倒挡工作时，拨动上述倒挡器使其与倒车齿轮动力连接，然后电机反转即可驱动输出部件反向转动，由于在输出部件反向转动时，低速和高速两条传动路径都在传递动力，如果任其随动会导致整个驱动系统自锁，不能正常工作，所以通过在高速传动路线上设置防自锁套，输出部件反向转动时，能够使增速传动套与高速传动套之间的动力中断，即切断高速传动路线的动力传递，以确保驱动系统在理论上都不会进入自锁状态，从而保证系统传动的可靠性。

传动轴、第一层传动套、高速传动套、低速传动套、凸轮离合机构以及电机采用同轴多层多级式结构布置，使得变速系统整体结构十分紧凑，提升了机械传动效率，缩减了制造成本。通过自适应变速机构使电机始终工作在高效工作区间，能够提高车辆的负重及爬坡能力，并且输出部件在中间位置动力输出，离合机构与电机对称设置在输出部件的左右两侧，使得系统整体结构受力更加均衡，能够尽可能的保证传动系统的质心处于车辆的对称中心上，有利于车辆的整体布局。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为传动系统中在差速器之前的传动示意图；

图3为图2中左半部分的放大示意图；

图4为图2中右半部分的放大示意图；

图5为输出部件端部与低速传动套端部固定连接的示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

本实施例以智能传动系统应用在电动三轮车后桥上为例进行说明，本领域技术人员可以理解，该方案可以在没有技术障碍的前提下，应用到低速电动车或其他类似的电驱动车辆中。

如图1至4所示，一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，包括通过螺栓s固定连接的箱体A和桥壳1，箱体A与桥壳1的内部连通，桥壳1内设置有差速器2，差速器2的两端安装有的半轴3，半轴3的端部均安装有轮毂3a，智能传动系统的传动轴11由电机10驱动，电机10设置在传动轴11的右端，电机10的转子10a为空心结构，且传动轴11的右端以花键连接方式固定在该空心结构内部，传动轴11上转动套装有第一层传动套4，第一层传动套4上从左至右依次转动套装有高速传动套5、输出部件6和低速传动套7，其中输出部件6的两端分别与高速传动套5和低速传动套7固定连接，且输出部件6与差速器2之间布置有第一减速机构8，第一减速机构8包括转动安装在桥壳1内的第一减速轴8a，第一减速轴8a的两端固套有第六齿轮8b和第七齿轮8c，其中第六齿轮8b与输出部件6的外圆啮合，第七齿轮8c与差速器2内的第八齿轮8e啮合。

如图4所示，第一层传动套4在右端位置与低速传动套7之间设有第二减速轴7a，第二减速轴7a的两端分别固套有第二齿轮7c和第三齿轮7b，第二减速轴7a的中间位置活套有倒车齿轮7d，并配置有可左右滑动的倒挡器7e，第一层传动套4右端设有与第二齿轮7c啮合的第一齿轮7f，低速传动套7上设有超越离合器7h和第四齿轮7i，其中超越离合器7h的外圈设有外齿，并与第三齿轮7b啮合，第四齿轮7i与倒车齿轮7d啮合，超越离合器7h的内圈与低速传动套7一体成型，倒挡器7e的左端部设有左啮合齿7e1，倒车齿轮7d的右端部设有与左啮合齿7e1相适应的右啮合齿7d1，倒挡器7e通过滑动花键7e2可移动地安装在第二减速轴7a上，三轮车前进挡模式下，左啮合齿7e1与右啮合齿7d1分离，倒挡模式下，左啮合齿7e1与右啮合齿7d1啮合。

如图3所示，高速传动套5的左端位置通过防自锁套5a连接有增速传动套5b，增速传动套5b左端通过第二轴承a2转动安装在传动轴11上，右端通过第一轴承a1转动支承在箱体A内，且增速传动套5b右端超出该第一轴承a1，并在超出部分的外壁上设有外直滚道5c，防自锁套5a的内壁上设有与外直滚道5c相匹配的内直滚道5d，内直滚道5d与外直滚道5c围成的通道内分布有第一滚珠5e，这样设置能够使防自锁套5a既能随增速传动套5b同步转动，又能在增速传动套5b上左右滑动。防自锁套5a的右端设有右连接结构5a1，高速传动套5左端设有与右连接结构5a1相适应的左连接结构5a2，三轮车前进挡模式下，防自锁套5a向右滑动，左连接结构5a2与右连接结构5a1固定连接，三轮车倒挡模式下，防自锁套5a向左滑动，左连接结构5a2与右连接结构5a1分开。

增速传动套5b与传动轴11之间具有装配空间k，传动轴11在左端位置对应装配空间k的内部安装有凸轮离合机构9，凸轮离合机构9的结构包括套装在传动轴11上的弹性元件9g和摩擦传动部件9a，其中摩擦传动部件9a远离弹性元件9g的一端端部设有弧形外凸结构9h，第一层传动套4端部设有与弧形外凸结构9h相匹配的弧形内凹结构9i，传动轴11转动时，能够通过弧形外凸结构9h与弧形内凹结构9i的相互作用对摩擦传动部件9a施加与弹性元件9g弹力方向相反的推力。

摩擦传动部件9a内侧设有内螺旋槽9d，传动轴11上设有与内螺旋槽9d匹配的外螺旋槽9j，外螺旋槽9j与内螺旋槽9d之间嵌设有第二滚珠9c；摩擦传动部件9a外侧通过锥形型面9e以摩擦配合的方式与上述增速传动套5b连接。

在三轮车低速启动时，驱动负载较大，由于摩擦传动部件9a与第一层传动套4之间是通过弧形外凸结构9h和弧形内凹结构9i摩擦配合的，所以在车辆刚启动时，摩擦传动部件9a能够在弧形内凹结构9i的推动下，在传动轴11上克服弹性元件9g的弹性阻力向左移动，并使得摩擦传动部件9a与增速传动套5b在锥形型面9e的位置分离，从而保证动力是依次经过摩擦传动部件9a、第一层传动套4、第一齿轮7f、第二齿轮7c、第三齿轮7b、超越离合器7h传递给输出部件6，从而形成低速传动。

因此，三轮车前进挡的低速传动路线为：电机10→传动轴11→摩擦传动部件9a→第一层传动套4→第一齿轮7f→第二齿轮7c→第二减速轴7a→第三齿轮7b→超越离合器7h→低速传动套7→输出部件6→第六齿轮8b→第一减速轴8a→第七齿轮8c→第八齿轮8e→差速器2→半轴3→轮毂3a。

随着三轮车逐步启动后，驱动负载逐渐减小，然后摩擦传动部件9a在弹性元件9g的弹力推动作用下向右复位，并使得摩擦传动部件9a与增速传动套5b在锥形型面9e的位置重新结合，此时由于低速路线上设有超越离合器7h，第三齿轮7b与低速传动套7之间中断动力传递，输出动力直接依次经增速传动套5b、防自锁套5a、高速传动套5高速传递给输出部件6。

因此，三轮车前进挡的高速传动路线为：电机10→传动轴11→摩擦传动部件9a→增速传动套5b→防自锁套5a→高速传动套5→输出部件6→第六齿轮8b→第一减速轴8a→第七齿轮8c→第八齿轮8e→差速器2→半轴3→轮毂3a。

三轮车倒挡时，拨动倒挡器7e使左啮合齿7e1与右啮合齿7d1啮合，即倒挡器7e与倒车齿轮7d动力连接，然后电机10反转即可驱动输出部件6反向转动，从而形成倒车状态，由于在输出部件6反向转动时，第二滚珠9c在外螺旋槽9j与内螺旋槽9d合围形成滚动通道内处于极限位置，所以倒车时即便是负载较大，摩擦传动部件9a也不会在传动轴11上做轴向移动，即摩擦传动部件9a与增速传动套5b动力结合，使得低速和高速两条传动路线的传动比同时作用在输出部件6上，如果任其随动会导致整个驱动系统自锁，不能正常工作，所以通过在高速传动路线上滑动设置防自锁套5a，输出部件6反向转动时，能够使增速传动套5b与高速传动套5之间动力中断，即切断高速传动路线的动力传递，以确保驱动系统在理论上都不会进入自锁状态，从而保证系统传动的可靠性。

因此，三轮车倒挡传动路线的动力传递路径为：电机10→传动轴11→摩擦传动部件9a→第一层传动套4→第一齿轮7f→第二齿轮7c→第二减速轴7a→倒挡器7e→倒车齿轮7d→第四齿轮7i→低速传动套7→输出部件6→第六齿轮8b→第一减速轴8a→第七齿轮8c→第八齿轮8e→差速器2→半轴3→轮毂3a。

如图5所示，为能够使高速传动套5和低速传动套7均与输出部件6的端面固定连接，并且便于安装，高速传动套5和低速传动套7与输出部件6固接的端面上均设有沿周向分布的矩形槽m，输出部件6的两端端面上设有与矩形槽m相适应的矩形凸块n。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：包括由电机(10)驱动的传动轴(11)，传动轴(11)上转动套装有第一层传动套(4)，第一层传动套(4)上转动套装有高速传动套(5)、输出部件(6)和低速传动套(7)，其中输出部件(6)的两端分别与高速传动套(5)和低速传动套(7)固定连接，且输出部件(6)通过第一减速机构(8)动力连接有差速器(2)，差速器(2)通过两个半轴(3)与轮毂(3a)动力连接；

所述高速传动套(5)在左端位置通过防自锁套(5a)连接有增速传动套(5b)，该防自锁套(5a)与增速传动套(5b)滑动配合，所述传动轴(11)在左端位置安装有凸轮离合机构(9)，其包括套装在传动轴(11)上的摩擦传动部件(9a)，该摩擦传动部件(9a)内侧通过嵌设有第二滚珠(9c)的内螺旋槽(9d)与传动轴(11)滑动连接，外侧通过锥形型面(9e)以摩擦配合的方式与所述增速传动套(5b)连接；摩擦传动部件(9a)左端通过弹性元件(9g)支撑在传动轴(11)上，右端端部设有弧形外凸结构(9h)，所述第一层传动套(4)左端端部设有与弧形外凸结构(9h)相匹配的弧形内凹结构(9i)，传动轴(11)转动时，能够通过弧形外凸结构(9h)与弧形内凹结构(9i)的相互作用对摩擦传动部件(9a)施加与弹性元件(9g)弹力方向相反的推力；

所述第一层传动套(4)在右端位置与低速传动套(7)之间设有第二减速轴(7a)，第二减速轴(7a)的两端分别固套有第二齿轮(7c)和第三齿轮(7b)，第二减速轴(7a)的中间位置活套有倒车齿轮(7d)，并配置有可左右滑动的倒挡器(7e)，所述第一层传动套(4)右端设有与第二齿轮(7c)啮合的第一齿轮(7f)，低速传动套(7)上设有超越离合器(7h)和第四齿轮(7i)，其中超越离合器(7h)的外圈设有外齿，并与第三齿轮(7b)啮合，第四齿轮(7i)与倒车齿轮(7d)啮合。

2.根据权利要求1所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述高速传动套(5)和低速传动套(7)与输出部件(6)固定连接的端面上均设有沿周向分布的矩形槽(m)，输出部件(6)的两端端面上设有与矩形槽(m)相适应的矩形凸块(n)。

3.根据权利要求2所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述电机(10)的转子(10a)为空心结构，所述传动轴(11)的右端以花键连接方式固定在该空心结构内部。

4.根据权利要求3所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述传动轴(11)上设有与内螺旋槽(9d)匹配的外螺旋槽(9j)，外螺旋槽(9j)与内螺旋槽(9d)合围形成容纳所述第二滚珠(9c)的滚动通道。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：还包括通过螺栓(s)固定连接的箱体(A)和桥壳(1)，所述箱体(A)和桥壳(1)内部连通。

6.根据权利要求5所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述第一减速机构(8)包括转动安装在桥壳(1)上的第一减速轴(8a)，第一减速轴(8a)的两端固套有第六齿轮(8b)和第七齿轮(8c)，其中第六齿轮(8b)与所述输出部件(6)上的外圆齿啮合，第七齿轮(8c)与差速器(2)内的第八齿轮(8e)啮合。

7.根据权利要求6所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述倒挡器(7e)的端部设有左啮合齿(7e1)，倒车齿轮(7d)的端部设有与左啮合齿(7e1)相适应的右啮合齿(7d1)，倒挡器(7e)通过滑动花键(7e2)可移动地安装在第二减速轴(7a)上。

8.根据权利要求5所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述增速传动套(5b)右端通过第一轴承(a1)转动支承在箱体(A)内，左端通过第二轴承(a2)转动安装在传动轴(11)上。

9.根据权利要求8所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述增速传动套(5b)右端超出所述第一轴承(a1)，并在超出部分的外壁上设有外直滚道(5c)，所述防自锁套(5a)的内壁上设有与外直滚道(5c)相匹配的内直滚道(5d)，内直滚道(5d)与外直滚道(5c)围成的通道内分布有第一滚珠(5e)。

10.根据权利要求9所述的采用锥度离合器的机动车中央驱动后桥总成，其特征在于：所述防自锁套(5a)的右端设有右连接结构(5a1)，所述高速传动套(5)左端设有与右连接结构(5a1)相适应的左连接结构(5a2)。

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