CN111225815B - 挡位分离差速器传动装置和四轮驱动变速器 - Google Patents

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Abstract

披露了一种被定位在车辆的多传动比变速箱和两个驱动轮之间的挡位分离差速器传动装置，该差速器传动装置包括外壳(10)，该外壳接收变速箱扭矩并通过内部机构将该变速箱扭矩分配到两个车轮驱动轴之间；该外壳(10)进一步容纳内壳(14)，该内壳与该外壳(10)、一组中间行星齿轮(19)、以及控制元件(30)一起形成两位置行星齿轮组(100)，从而使得能够获得用于驱动驱动轮的两个传动比范围的独立变速箱，其特征在于，该内壳(14)具有用于引导该行星齿轮组(100)的侧齿轮(23)的中央圆柱形突起(14h)。

Description

挡位分离差速器传动装置和四轮驱动变速器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的范围改变机构和传动装置，从而使得可以将车辆的传动比的范围加倍。
更具体地，本发明涉及一种在多传动比变速箱和两个车辆驱动轮之间的差速器传动装置，该差速器传动装置包括接收变速箱扭矩的外壳，并且通过内部机构将变速箱扭矩分配在两个轮驱动轴之间。
本发明优选地但不排他地适用于四轮驱动车辆，四轮驱动车辆设置有横向布置在车辆前部的动力传动系。
本发明还涉及这种四轮驱动变速器、以及包含这种变速器的车辆。
背景技术
四轮驱动变速器对于所谓的“全地带”车辆特别有益，即，全地带车辆比普通公路车辆具有更大的越野能力，但仍然可以从生产车辆中获得。
有时，这类车辆的缺陷会表现在驾驶性能差或难以以非常低的速度行驶。在这种情况下，期望能够具有较短的齿轮传动比范围，以补偿这种缺乏驾驶性能的情况。
获得此附加挡位范围的第一种方法包括提供附加的双速变速箱，通常称为“分动箱”。
然而，这种类型的布置总是复杂、成本高且过重。还需要的是，可以将具有完全不同的占用空间的常规变速箱或此组件安装在同一车辆上。
第二种方法是将范围改变单元布置在变速箱的输入处。然后，当选择短范围时，必须加强变速箱以接受更高的扭矩，这使其更专业、更重且成本也更高。
因此，似乎该机构(使得其可以在不显著改变变速箱的情况下以较小的占用空间获得两个齿轮传动比范围)的最佳布置是使其与变速箱差速器相关联。在四轮驱动车辆的情况下，优选地应在车辆的前桥和后桥之间分享动力之前将其定位。
FR 2 700 302、EP 658 705和EP 91 406披露了用于四轮驱动车辆的变速器，这些变速器具有挡位分离机构并且布置在此位置。但是，对这些架构的检查揭示出了引导装置(比如轴向轴承)中的弱点，这些引导装置在差速器转速下受到很大的力。
发明内容
本发明的目的是生产一种布置在差速器中的挡位分离机构。该挡位分离机构必须坚固，同时是紧凑的并保持轴和挡位控制的完整性。
为此，提出了差速器的外壳还容纳有内壳，该内壳与外壳、一组中间行星齿轮、以及控制元件一起形成两位置行星齿轮组，使得可以获得用于驱动驱动轮的两个传动比范围的独立变速箱。
优选地，外壳是两部分壳，该两部分壳支撑差速器环形齿轮，并且该差速器环形齿轮进而由布置在变速箱壳体中的两个轴承支撑。
在本发明的四轮驱动变速器中，在该车辆的前轿和后桥之间共享动力之前，差速器传动装置使齿轮传动比的范围加倍。
根据其他特征：
-该外壳分为两部分、支撑所谓的差速器环形齿轮，该差速器环形齿轮进而由布置在每个变速箱壳体中的两个轴承支撑，
-左手壳半部的内端具有齿，这些齿用作该行星齿轮组的环形齿轮，
-左手壳半部的外端具有花键，这些花键与接合套筒接合、以建立长挡位范围，
-该外壳包含第二前差速器壳，该第二前差速器壳进而包含用于将扭矩分配给这些车轮的侧齿轮和行星齿轮机构，
-该壳在该外壳中居中，并由推力滚针轴承轴向地保持，
-该内壳在左侧具有圆柱形突起，该圆柱形突起使得可以接纳该行星齿轮组的侧齿轮，
-侧齿轮通过推力滚针轴承轴向地保持在右侧，并通过推力滚针轴承以及垫圈和固位环组件轴向地保持在左侧，
-该内壳充当行星架，并包括：
-多个(在所述实施例中为六个)径向均匀分布的圆柱形孔，用作这些行星齿轮的直线轴承，
-多个(在所述实施例中为六个)径向均匀分布的突起，用于接纳圆柱形环，该圆柱形环支撑相反端部的行星齿轮，
-封闭该行星架的圆柱形环具有多个(在所述实施例中为六个)径向定向的V形凹部，这些凹部在属于该内壳的每个突起的端部上与匹配形状件接合，并且
-这些行星齿轮轴承位于这些齿的任一侧，并由冲压外圈滚针轴承引导。
附图说明
通过阅读以下对本发明的非限制性实施例的描述并参考附图，将更清楚地理解本发明，在附图中：
-图1A和图1B示出了装置的相同的纵向截面，
-图2是符合行星齿轮组的横截面，
-图3是内壳的截面视图，
-图4展示了接合在短挡位的装置中的扭矩传递，并且
-图5展示了接合在长挡位的装置中的扭矩传递，以图解方式示出了扭矩传递。
具体实施方式
图中所示的零件的术语如下：
1 离合器壳体，
2 机构壳体，
3 离合器系统的体积，
4 变速箱副轴，
5 第一传动比惰轮，
6 第二传动比惰轮，
7 第一-第二滑动套筒，
8 第三传动比惰轮，
9 差速器环形齿轮，
10 支撑差速器环形齿轮的外壳：
10a 右手壳半部，
10b 左手壳半部，
10c 行星齿轮组环形齿轮齿，
10d 用于与滑动套筒30接合以便连接侧齿轮23的花键，
11 右手外壳支撑(圆锥形)轴承，
12 左手外壳支撑(圆锥形)轴承，
13 差速器环形齿轮紧固螺钉，
14 前差速器内壳，
14a 右手侧齿轮，
14b 左手侧齿轮，
14c 行星齿轮(四个)，
14d 行星齿轮轴，
14e 行星齿轮半轴，
14f 行星齿轮半轴固位套筒，
14g 用于驱动闭合套筒15的凸耳，
14h 用于引导侧齿轮的中央圆柱形突起，
14i 用于行星齿轮的圆柱形座(六个)，
14j 内壳的突起(六个)与支撑行星齿轮的环形成桥接部，
14k 锥形桥接部端部，
15 内壳14的封闭套筒，
15a 套筒侧壁，
15b 中央圆柱形部分，
15c 后变速器驱动花键，
16 夹子，
17 支撑内壳的右手推力滚针轴承，
18 支撑内壳的左手推力滚针轴承，
19 行星齿轮(六个)，
20 行星齿轮推力滚针轴承(十二个)，
21 行星架封闭环，
21a 环21中的V型凹部，
22 行星架环紧固螺钉，
23 侧齿轮，
24 侧齿轮右手推力滚针轴承，
25 用于侧齿轮的左手轴向轴承的右手推力垫圈，
26 用于侧齿轮的左手推力滚针轴承，
27 用于侧齿轮的左手轴向轴承的左手推力垫圈，
28 固位环，
29 侧齿轮扭矩毂，
30 用于连接侧齿轮的滑动套筒，
31 滑动套筒滚珠和弹簧系统(放大三倍)，
32 侧齿轮控制板，
32a 用于滑动套筒30的控制凸耳，
33 侧齿轮控制板紧固，
34 垫片盖，
35 盖卡环，
36 动态垫片。
提出的挡位分离机构被并入横向布置的变速箱的原始差速器中。通过其离合器壳体1和其机构壳体2以简化的方式部分地示出了该机构。在壳体1中，阴影区域3示出了离合器系统的旋转体积。此体积是安装挡位分离装置的体积限制。
简要示出了形成体积约束的变速箱的其他元件：副轴4、第一传动比惰轮5、第二传动比惰轮6、用于使第一传动比和第二传动比与外侧的倒挡齿轮齿啮合的滑动套筒7、最后是第三传动比惰轮8。
差速器包括由右手壳半部10a和左手壳半部10b组成的外壳10。差速器保持差速器环形齿轮9，例如通过螺钉13连接。差速器接收变速箱扭矩，并通过内部机构将该扭矩分配到两个车轮驱动轴之间。
外壳通过例如圆锥形的轴承11支撑在壳体1中。外壳通过轴承12支撑在壳体2中。因此，差速器环形齿轮9被完全固定。
外壳10包括形成挡位分离器的元件中的一些元件。在左手壳半部10b的内端，齿10c形成行星齿轮组100的环形齿轮。在外壳半部10b的内端制作齿。行星齿轮组100的行星架由内壳14形成。
在同一半壳的外端制作花键10d。花键与接合套筒30接合，以建立长挡位范围。
外壳10容纳内壳14，外壳与内壳、与一组中间行星齿轮19、以及与控制元件30一起形成两位置行星齿轮组100，从而可以获得两个传动比范围的独立变速箱，以驱动这些驱动轮。
外壳10分为两部分10a、10b。外壳支撑差速器环形齿轮9。进而，差速器环形齿轮由布置在变速箱的壳体1、2中的两个轴承11、12支撑。
内壳14被包围在外壳10中。内壳容纳差速器机构，该差速器机构具有侧齿轮14a、14b和行星齿轮14c、以用于将扭矩分配到车轮。在由附图展示的本发明的非限制性实施例中，此机构是前差速器。前差速器由具有球形座的右手侧齿轮14a、左手侧齿轮14b和行星齿轮14c组成。
在由附图展示的非限制性示例性实施例中，存在有定位在小直径上的四个行星齿轮14c。行星齿轮由行星齿轮轴14d和两个行星齿轮半轴14e引导。最后，套筒14f支撑行星齿轮半轴14e。
内壳14在右手侧通过由夹子16保持的套筒15封闭。内壳通过一系列凸耳14g驱动套筒。套筒15具有平坦的侧壁15a，侧壁周边上具有凸耳。这些凸耳与内壳的凸耳14g接合。套筒还具有中空的圆柱形部分15b，该圆柱形部分在外壳10a中居中、并且在内花键15c中终止，用于驱动传递模块朝着通向后桥的纵向变速器。
内壳14的右手侧具有中空的圆柱形中央突起14h，图2和图3所示。内壳在内侧接收左手侧向变速器(未示出)，并且在外侧接收行星齿轮组100的侧齿轮23。突起14h用作侧齿轮23的引导件。内壳14还具有用于行星齿轮19的六个均匀径向分布的圆柱形座14i。圆柱形座14i形成用于行星齿轮组100的行星齿轮19的直线轴承。
内壳14具有均匀径向分布的突起14j，这些突起用于接收圆柱形环21，该圆柱形环用于封闭行星架、支撑行星齿轮19的端部。突起14j(在所描述的示例中为六个)充当环21的桥接部，这些桥接部用于闭合行星架并用于支撑行星齿轮。
内壳14接收来自侧齿轮23的螺旋齿的轴向力。内壳通过右手推力滚针轴承17和左手推力滚针轴承18安置在差速器环形齿轮外壳10上。
六个行星齿轮19在中心齿的任一侧上具有座14i。通过在内壳14中右侧上和在用于封闭行星架的环21中左侧上的冲压外圈滚针轴承20，两个座在其齿的任一侧上被引导。
封闭行星架的环21具有六个径向定向的V形凹部21a。凹部21a在属于内壳14的每个突起14j的端部处与匹配形状件14k接合。环21由六个螺钉22保持，这确保了环21的稳健的驱动和稳定的固位。
侧齿轮23由内壳14径向地引导。由于径向力是平衡的，因此无需为此座提供特定的布置。相反地，由于齿为螺旋形，所以侧齿轮23经受轴向力，其转移至左侧或右侧。因此，侧齿轮必须在外壳10中居中。为此，侧齿轮通过推力滚针轴承24、26被轴向地保持。更具体地，侧齿轮通过推力滚针轴承24保持在右侧，并且通过垫圈25保持在左侧、压在第二推力滚针轴承26上。第二推力滚针轴承进而被垫圈27止动，垫圈由固位环28止动。
范围变化包括将侧齿轮23：
-连接到变速箱的固定元件，以使侧齿轮保持不动，并且根据由齿轮传动比定义的减速比获得短挡位范围，
-或连接到外壳10，以便使行星齿轮组失效并获得长挡位范围(不减速)。
为此，侧齿轮扭矩毂29在花键的端部处安装在花键上。可以轴向滑动的接合套筒30安装在毂29的外花键上。通过使用未示出的叉将套筒30向左移动，套筒与控制板32的凸耳32a接合。控制板在壳体2中居中，并通过螺钉33固定。接合套筒由滚珠和弹簧系统31保持就位，滚珠和弹簧系统与套筒30的倾斜端接合。
根据齿轮传动比建立短挡位范围。具体地，如果把Nr看作环形齿轮上的齿数，并且把Ns看作侧齿轮上的齿数，则减速比由比率R＝(Nr+Ns)/Ns给出。通过使套筒30向右移动，套筒与外壳10的端部处的凸耳10d接合。由于齿轮组的侧齿轮和环形齿轮相连接，侧齿轮被保持不动。两个壳10和14刚性地连接。它们以相同的速度旋转。建立了长挡位范围。
图4示出了短挡位上的扭矩路径。来自副轴4的扭矩被传递至差速器环形齿轮9，然后被传递至外壳10。这个扭矩全部传递至行星齿轮组的齿10c。保持不动的侧齿轮23提供由齿轮传动比限定的承载扭矩和反扭矩。如果Tr是环形齿轮处的扭矩，则侧齿轮处的扭矩值为Ts＝Tr x Ns/Nr。扭矩与齿数成比例。行星架处的扭矩(其为侧齿轮处的扭矩和环形齿轮处的扭矩之和)以减速比R增大。内壳14处的扭矩等于外壳10处的扭矩x R。
图5示出了长挡位上的扭矩路径。通过接合套筒30和毂29，在齿轮组的环形齿轮10c和侧齿轮23之间共享外壳10处的扭矩。扭矩连续地返回到行星架上。内壳14处的扭矩与外壳10处的扭矩相同。
本发明还涉及一种用于在其前部具有横向布置的动力传动系的机动车辆的四轮驱动变速器，该四轮驱动变速器包括如上所述的差速器传动装置，该差速器传动装置在车辆的前桥和后桥之间共享动力之前将齿轮传动比的范围加倍。提出的四轮驱动车辆设有这种装置。

Claims (13)

1.一种被定位在车辆的具有多个传动比的变速箱和两个驱动轮之间的挡位分离式差速器传动装置，该差速器传动装置包括外壳(10)，该外壳接收该变速箱的扭矩并通过内部机构将该变速箱的扭矩分配到两个车轮驱动轴之间，该外壳(10)还容纳内壳(14)，该内壳与该外壳(10)、一组中间行星齿轮(19)、以及控制元件(30)一起形成具有两个位置的行星齿轮组(100)，这使得能够获得用于驱动驱动轮的两个独立的变速箱传动比范围，其特征在于，该内壳(14)具有用于引导该行星齿轮组(100)的侧齿轮(23)的中央圆柱形突起(14h)。
2.如权利要求1所述的差速器传动装置，其特征在于，该外壳(10)是包括右手壳半部(10a)和左手壳半部(10b)的两部分壳，该两部分壳支撑差速器环形齿轮(9)，并且该差速器环形齿轮进而由布置在变速箱壳体(1，2)中的两个轴承(11，12)支撑。
3.如权利要求2所述的差速器传动装置，其特征在于，形成该行星齿轮组(100)的环形齿轮的齿(10c)制作在左手壳半部(10b)的内端。
4.如权利要求3所述的差速器传动装置，其特征在于，制作在该左手壳半部(10b)的外端处的花键(10d)与接合套筒(30)接合，以建立长挡位范围。
5.如前述权利要求之一所述的差速器传动装置，其特征在于，该内壳(14)容纳差速器机构，该差速器机构具有侧齿轮(14a，14b)和行星齿轮(14c)、以用于将扭矩分配到这些驱动轮。
6.如权利要求5所述的差速器传动装置，其特征在于，该内壳(14)在该外壳(10)中居中，并通过推力滚针轴承(24，26)轴向地保持。
7.如权利要求1-4之一所述的差速器传动装置，其特征在于，该行星齿轮组(100)的行星架由该内壳(14)形成。
8.如权利要求7所述的差速器传动装置，其特征在于，该内壳(14)具有径向均匀分布的圆柱形座(14i)，这些圆柱形座形成用于该行星齿轮组(100)的行星齿轮(19)的直线轴承。
9.如权利要求7所述的差速器传动装置，其特征在于，该内壳(14)具有均匀径向分布的突起(14j)，这些突起用于接纳圆柱形环(21)，该圆柱形环用于封闭该行星架、支撑这些行星齿轮(19)的端部。
10.如权利要求9所述的差速器传动装置，其特征在于，封闭该行星架的所述圆柱形环(21)具有径向定向的V形凹部(21a)，这些凹部在属于该内壳(14)的每个突起(14j)的端部处与匹配形状件(14k)接合。
11.如权利要求10所述的差速器传动装置，其特征在于，这些行星齿轮(19)在其齿的任一侧在推力滚针轴承(20)中被引导。
12.一种用于在其前部具有横向布置的动力传动系的机动车辆的四轮驱动变速器，其特征在于，该四轮驱动变速器包括如前述权利要求之一所述的差速器传动装置，从而在该车辆的前桥和后桥之间共享动力之前，将齿轮传动比的范围加倍。
13.一种四轮驱动车辆，其特征在于，它包括如权利要求12所述的四轮驱动变速器。
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