CN112503157A - 带电磁推力离合功能的差速器 - Google Patents

带电磁推力离合功能的差速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带电磁推力离合功能的差速器，属于差速器技术领域，其包括差速器壳体、可旋转地承设于差速器壳体内的行星齿轮架和轴向可移动地承设于差速器壳体内的端齿离合盘；端齿离合盘的右端面具有多个周向分布的轴向突起，所述轴向突起穿过设于差速器壳体相应位置上的贯通孔以使端齿离合盘随差速器壳体同步旋转；行星齿轮架与端齿离合盘的相对端面上设有相互配合的端齿，端齿离合盘的右侧设有用于推动其移动与行星齿轮架啮合的致动器；轴向突起与贯通孔在周向方向上的接触配合面为斜面。该差速器能在需要时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成零部件磨损和燃料消耗。

Description

带电磁推力离合功能的差速器
技术领域
本发明涉及差速器技术领域，特别是一种用于电动汽车的带电磁推力离合功能的差速器。
背景技术
近年来，面对能源危机和环境恶化，人们对汽车的节能和环保的要求越来越高，因此电动汽车的开发已成为汽车工业研究和开发的重点。在现有电动汽车中，通常为了简化结构和降低成本，在电动汽车驱动电机与车轮轴之间的动力传递路径中并未设置离合装置，驱动电机始终通过减速器、差速器等与车轮轴保持传动连接。对于这种电动汽车，在车辆下坡等工况时，驱动电机转速可能会超过最高允许转速，导致电机传动系零部件（例如轴承）的磨损，缩短使用寿命，而且在电机达到一定转速以上时，也很难为车辆提供驱动力，反而被拖转耗能，降低车辆效率和增加燃料消耗。而对于电动四驱汽车，从四驱切换至二驱的方式是关闭其中一桥的驱动电机，上述结构的电动四驱汽车在切换至二驱后车轮轴的转动会反过来带动驱动电机旋转，同样会加剧零部件磨损和增加能耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述问题，而提供一种用于电动汽车的带电磁推力离合功能的差速器，能在需要时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成零部件磨损和燃料消耗。
本发明的技术方案是：
带电磁推力离合功能的差速器，包括差速器壳体和设于差速器壳体内的左半轴齿轮、右半轴齿轮、行星齿轮、行星轮轴，所述差速器壳体可转动的承设于车桥减速箱内，差速器壳体外固连有传动齿轮，与穿设于车桥减速箱内的输入齿轮轴啮合传动，其特征在于：差速器壳体内还设有环形的行星齿轮架和环形的端齿离合盘；所述行星齿轮架可旋转的承设于差速器壳体的内周壁，行星轮轴和行星齿轮置于行星齿轮架内，行星轮轴与行星齿轮架固定；所述端齿离合盘位于行星齿轮架的右侧，以轴向可移动的方式承设于差速器壳体的内周，端齿离合盘的右端面具有多个周向分布的轴向突起，差速器壳体右端壁的相应位置开设有相同数量的贯通孔，所述轴向突起穿过所述贯通孔以使端齿离合盘随差速器壳体同步旋转；所述行星齿轮架的右端面具有一圈端齿一，端齿离合盘的左端面具有与所述端齿一相配合的端齿二，端齿离合盘的右侧设有用于推动端齿离合盘向左移动与行星齿轮架啮合的致动器，端齿离合盘与差速器壳体之间设有复位弹簧；所述轴向突起呈基部宽端部窄的正梯形形状，其周向方向的两个侧面为斜面一，所述贯通孔周向方向的两个孔壁上形成有与所述斜面一相配合的斜面二。
通过合适地控制致动器，能够使端齿离合盘相对于行星齿轮架轴向移动，从而相互啮合或脱离，其中，在啮合状态下，行星齿轮架经由端齿离合盘与差速器壳体联接并同步旋转，确保输入齿轮轴与行星轮系之间的扭矩传递，实现驱动电机到车轮轴的动力传递，而在脱离状态下，扭矩传递中断，车轮轴到驱动电机的动力传递断开。
在端齿离合盘的轴向突起和差速器壳体的贯通孔之间采用斜面配合设计，则差速器壳体在带动端齿离合盘旋转的同时，旋转扭力在轴向方向上对端齿离合盘施加有一定的推力分力，该推力分力能够在扭矩传递后防止端齿离合盘与行星齿轮架脱开。
优选的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述斜面一、斜面二与中心转轴的夹角为15度。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述致动器为电磁推力组件，包括与车桥减速箱固定的电磁体和可轴向移动的活塞套，所述活塞套至少间接地连接到端齿离合盘，所述电磁体的通电可致动活塞套轴向移动以推动端齿离合盘向左移动与行星齿轮架啮合。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述致动器与端齿离合盘之间还设有助推卡簧，以在两者之间传递力矩。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述助推卡簧包括环形盘和由环形盘的径向内侧向轴向方向延伸弯折形成的多个周向分布的弹性连接部，所述环形盘与致动器的活塞套抵接，所述弹性连接部的分布与端齿离合盘的轴向突起相对应，弹性连接部与环形盘的夹角为锐角，端齿离合盘的轴向突起具有沿着端齿离合盘内周布置的间断的卡槽，弹性连接部伸入轴向突起的径向内侧且其端部嵌入所述卡槽中以将助推卡簧与轴向突起固定。助推卡簧具有弹性连接部，能使致动器与端齿离合盘之间实现挠性连接，从而避免在推动端齿离合盘轴向移动与行星齿轮架啮合时出现打齿现象，延长机械的使用寿命。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，端齿离合盘与差速器壳体之间设有复位弹簧，所述复位弹簧压缩时对端齿离合盘施加远离行星齿轮架的力。复位弹簧的作用是在致动器不作用时使端齿离合盘脱离行星齿轮架并回复到初始位置。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述差速器壳体右端内侧壁具有轴向向内突起的凸环，复位弹簧套设在所述凸环的外周壁与端齿离合盘的内周壁之间；凸环外周壁靠左的位置固设有弹簧挡圈，端齿离合盘的轴向突起具有沿着端齿离合盘内周布置的间断的径向突起，复位弹簧的左端抵在所述弹簧挡圈上，右端抵在所述径向突起上，复位弹簧压缩时对端齿离合盘施加远离行星齿轮架的力。
进一步的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述轴向突起和贯通孔的数量均为至少2个。
优选的，在上述带电磁推力离合功能的差速器中，所述轴向突起和贯通孔的数量均为4个。
本发明的有益效果是：
1、利用行星齿轮架、端齿离合盘和致动器，能在车辆下坡等工况时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成的电机传动系零部件（例如轴承）磨损和燃料消耗，从而延长其使用寿命并减少能耗；用于电动四驱汽车，能够在四驱切换二驱时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，同样减轻电机零部件磨损，降低能耗，提高车辆效率；
2、在端齿离合盘与差速器壳体的配合处采用斜面设计，使得差速器壳体在带动端齿离合盘旋转时，旋转扭力在轴向方向上对端齿离合盘施加一定的推力分力，该推力分力能够在扭矩传递后防止端齿离合盘与行星齿轮架脱开，从而保证车辆运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例中差速器壳体的剖视图。
图3为本发明实施例中差速器壳体的立体结构图。
图4为本发明实施例中端齿离合盘的剖视图。
图5为本发明实施例中端齿离合盘的立体结构图。
图6为本发明实施例中助推卡簧的剖视图。
图7为本发明实施例中助推卡簧的立体结构图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
在本发明的描述中，需要理解的是，“左”、“右”、“内”、“外”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本实施例提供的带电磁推力离合功能的差速器用于电动汽车的车桥中，其包括差速器壳体1和设于差速器壳体1内的左半轴齿轮11、右半轴齿轮12、行星齿轮13、行星轮轴14，差速器壳体1可转动的承设于车桥减速箱（图中未画出）内，差速器壳体1外固连有传动齿轮2，与穿设于车桥减速箱内的输入齿轮轴（图中未画出）啮合传动。差速器壳体1内还设有环形的行星齿轮架3和环形的端齿离合盘4。
其中，行星齿轮架3可旋转的承设于差速器壳体1的内周壁，行星轮轴14和行星齿轮13置于行星齿轮架3内，行星轮轴14为十字轴，四个行星齿轮13分别可旋转地套设在行星轮轴14的四个轴颈上，行星齿轮架3上开设有四个孔，行星轮轴14四个轴颈的端部对应穿入四个孔内并与行星齿轮架3固定，四个行星齿轮13同时啮合左半轴齿轮11、右半轴齿轮12，行星齿轮架3的右端面还具有一圈端齿一31。
端齿离合盘4位于行星齿轮架3的右侧，以轴向可移动的方式承设于差速器壳体1的内周，端齿离合盘4的左端面具有与上述端齿一31相配合的端齿二41，端齿离合盘4的右侧设有用于推动端齿离合盘4向左移动与行星齿轮架3啮合的致动器5。如图1、图3、图6和图7所示，端齿离合盘4的右端面具有多个周向分布的轴向突起42，差速器壳体1的相应位置开设有相同数量的贯通孔15，轴向突起42穿过贯通孔15以使端齿离合盘4随差速器壳体1同步旋转，因此，端齿离合盘4与行星齿轮架3啮合则行星齿轮架3与差速器壳体1联接并同步旋转，实现输入齿轮轴与行星轮系之间的扭矩传递。轴向突起42和贯通孔15的数量均为至少2个，在本实施例中，轴向突起42和贯通孔15的数量均为4个。为了在扭矩传递后防止端齿离合盘4与行星齿轮架3脱开，轴向突起42与贯通孔15之间采用了斜面配合设计，具体是：轴向突起42呈基部宽端部窄的正梯形形状，其周向方向的两个侧面为斜面一43，而贯通孔15周向方向的两个孔壁上形成有与斜面一43相配合的斜面二16，斜面一43、斜面二16与中心转轴的夹角为15度，采用这样的结构后，差速器壳体1在带动端齿离合盘4旋转的同时，旋转扭力在轴向方向上对端齿离合盘4施加有一定的推力分力，该推力分力能够防止端齿离合盘4与行星齿轮架3脱开。
如图1所示，上述的致动器5为电磁推力组件，包括与车桥减速箱固定的电磁体和可轴向移动的活塞套51，活塞套51至少间接地连接到端齿离合盘4，电磁体的通电可致动活塞套51轴向移动以推动端齿离合盘4向左移动与行星齿轮架3啮合。具体的是，电磁体包括环形壳体52、置于环形壳体52内部的电磁线圈53和设于环形壳体52径向内侧的环形支撑套54，一根导线伸入车桥减速箱内与电磁线圈53电连接，活塞套51可轴向移动地设于环形壳体52与环形支撑套54之间。差速器壳体1的右端部轴向延伸形成有套管部17，环形壳体52通过环形支撑套54套设于套管部17上。
致动器5与端齿离合盘4之间设有助推卡簧6，以在两者之间传递力矩。如图6和图7所示，助推卡簧6包括环形盘61和多个周向分布的弹性连接部62，弹性连接部62由环形盘61的径向内侧向轴向方向延伸弯折形成，其与环形盘61的夹角为锐角，在本实施例中，夹角为80度。环形盘61套设在差速器壳体1的套管部17上，其右侧与致动器5的活塞套51抵接，弹性连接部62的分布与端齿离合盘4的轴向突起42相对应，端齿离合盘4的轴向突起42具有沿着端齿离合盘内周布置的间断的卡槽44（参照图4和图5），弹性连接部62伸入轴向突起42的径向内侧且其端部嵌入卡槽44中以将助推卡簧6与轴向突起42固定。助推卡簧6能使致动器5与端齿离合盘4之间实现挠性连接，避免在推动端齿离合盘4与行星齿轮架3啮合时出现打齿现象。
端齿离合盘4与差速器壳体1之间还设有复位弹簧7，复位弹簧7压缩时对端齿离合盘4施加远离行星齿轮架3的力，在致动器5不作用时推动端齿离合盘4脱离行星齿轮架3以回复到初始位置。具体的是：差速器壳体1右端内侧壁具有轴向向内突起的凸环18（参照图2和图3），复位弹簧套7设在凸环18的外周 壁与端齿离合盘4的内周壁之间，凸环18外周壁靠左的位置固设有弹簧挡圈19，端齿离合盘4的轴向突起42具有沿着端齿离合盘4内周布置的间断的径向突起45（参照图4和图5），复位弹簧7的左端抵在弹簧挡圈19上，右端抵在径向突起上45。
本发明的工作原理如下：
当致动器5的电磁线圈53不通电时，端齿离合盘4与行星齿轮架3为分离状态，差速器壳体1与行星轮系之间没有扭矩传递，即驱动电机与车轮轴之间没有动力传递；
当电磁线圈53通电时，产生轴向指向端齿离合盘4的磁场力，致使活塞套51轴向向左移动，再通过助推卡簧6带动端齿离合盘4克服复位弹簧7的作用力向行星齿轮架3轴向移动，直到端齿离合盘4的端齿二41与行星齿轮架3的端齿一31啮合，端齿离合盘4与行星齿轮架3结合，由于端齿离合盘4随差速器壳体1同步旋转，因此行星齿轮架3与差速器壳体1联接并同步旋转，此时，驱动电机输出的转矩传递到输入齿轮轴，经由传动齿轮2、差速器壳体1、端齿离合盘4、行星齿轮架3传递到行星轮系，进而驱动车轮轴，实现驱动电机到车轮轴到动力传递；
切断电磁线圈53的供电后，磁场力消失，端齿离合盘4在复位弹簧7的作用下脱离行星齿轮架3，扭矩传递中断，驱动电机与车轮轴之间的动力传递断开。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.带电磁推力离合功能的差速器，包括差速器壳体和设于差速器壳体内的左半轴齿轮、右半轴齿轮、行星齿轮、行星轮轴，所述差速器壳体可转动的承设于车桥减速箱内，差速器壳体外固连有传动齿轮，与穿设于车桥减速箱内的输入齿轮轴啮合传动，其特征在于：差速器壳体内还设有环形的行星齿轮架和环形的端齿离合盘；所述行星齿轮架可旋转的承设于差速器壳体的内周壁，行星轮轴和行星齿轮置于行星齿轮架内，行星轮轴与行星齿轮架固定；所述端齿离合盘位于行星齿轮架的右侧，以轴向可移动的方式承设于差速器壳体的内周，端齿离合盘的右端面具有多个周向分布的轴向突起，差速器壳体右端壁的相应位置开设有相同数量的贯通孔，所述轴向突起穿过所述贯通孔以使端齿离合盘随差速器壳体同步旋转；
所述行星齿轮架的右端面具有一圈端齿一，端齿离合盘的左端面具有与所述端齿一相配合的端齿二，端齿离合盘的右侧设有用于推动端齿离合盘向左移动与行星齿轮架啮合的致动器，端齿离合盘与差速器壳体之间设有复位弹簧；
所述轴向突起呈基部宽端部窄的正梯形形状，其周向方向的两个侧面为斜面一，所述贯通孔周向方向的两个孔壁上形成有与所述斜面一相配合的斜面二。
2.根据权利要求1所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述斜面一、斜面二与中心转轴的夹角为15度。
3.根据权利要求1或2所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述致动器为电磁推力组件，包括与车桥减速箱固定的电磁体和可轴向移动的活塞套，所述活塞套至少间接地连接到端齿离合盘，所述电磁体的通电可致动活塞套轴向移动以推动端齿离合盘向左移动与行星齿轮架啮合。
4.根据权利要求3所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述致动器与端齿离合盘之间还设有助推卡簧，以在两者之间传递力矩。
5.根据权利要求4所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述助推卡簧包括环形盘和由环形盘的径向内侧向轴向方向延伸弯折形成的多个周向分布的弹性连接部，所述环形盘与致动器的活塞套抵接，所述弹性连接部的分布与端齿离合盘的轴向突起相对应，弹性连接部与环形盘的夹角为锐角，端齿离合盘的轴向突起具有沿着端齿离合盘内周布置的间断的卡槽，弹性连接部伸入轴向突起的径向内侧且其端部嵌入所述卡槽中以将助推卡簧与轴向突起固定。
6.根据权利要求1或2所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述差速器壳体右端内侧壁具有轴向向内突起的凸环，复位弹簧套设在所述凸环的外周壁与端齿离合盘的内周壁之间；凸环外周壁靠左的位置固设有弹簧挡圈，端齿离合盘的轴向突起具有沿着端齿离合盘内周布置的间断的径向突起，复位弹簧的左端抵在所述弹簧挡圈上，右端抵在所述径向突起上，复位弹簧压缩时对端齿离合盘施加远离行星齿轮架的力。
7.根据权利要求1或2所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述轴向突起和贯通孔的数量均为至少2个。
8.根据权利要求7所述的带电磁推力离合功能的差速器，其特征在于：所述轴向突起和贯通孔的数量均为4个。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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