CN112503158A - 带电磁式凸轮离合功能的差速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带电磁式凸轮离合功能的差速器，属于差速器技术领域，其包括差速器壳体，设于差速器壳体内的行星齿轮架、端齿离合盘，以及致动器，行星齿轮架可相对差速器壳体旋转，端齿离合盘轴向可移动、周向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，致动器包括凹轮盘和螺线管线圈，凹轮盘与端齿离合盘具有相互配合的凹部和凸缘部，螺线管线圈的通电可吸引凹轮盘使其相对端齿离合盘转动，从而致使端齿离合盘轴向移动与行星齿轮架啮合。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

带电磁式凸轮离合功能的差速器

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式凸轮离合功能的差速器。

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式凸轮离合功能的差速器，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：

带电磁式凸轮离合功能的差速器，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，轴向突起的端部形成有中间高周向两侧渐低的凸缘部；

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；

所述致动器包括凹轮盘和电磁致动组件；所述凹轮盘以相对于差速器壳体、车桥减速箱可转动的方式被保持在差速器壳体上，凹轮盘的左端面具有与轴向突起的凸缘部相配合的凹部，凹轮盘相对端齿离合盘转动致使端齿离合盘轴向向左移动与行星齿轮架啮合；所述电磁致动组件包括螺线管线圈，其相邻设于凹轮盘的右侧并与车桥减速箱固定，螺线管线圈的通电可吸引凹轮盘致使凹轮盘相对端齿离合盘转动。

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。

同时，致动器采用电磁致动和相对转动致动配合，实现二级传递施力，以较低的用于控制电磁致动组件所必需的功耗获得了较大的推力以克服复位弹簧的作用力，且响应速度快，性能稳定可靠。

优选的，在上述带电磁式凸轮离合功能的差速器中，所述凸缘部呈等腰三角形，其顶角的角度为145度，凹轮盘的凹部在形状、角度上与所述凸缘部相配合。

进一步的，在上述带电磁式凸轮离合功能的差速器中，所述轴向突起、贯通孔和凹轮盘凹部的数量均为至少2个。

优选的，在上述带电磁式凸轮离合功能的差速器中，所述轴向突起、贯通孔和凹轮盘凹部的数量均为4个。

进一步的，在上述带电磁式凸轮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。

优选的，在上述带电磁式凸轮离合功能的差速器中，所述轴向突起包括突起本体和所述凸缘部，凸缘部形成于所述突起本体的端部，突起本体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。在轴向突起和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进一步防止端齿离合盘与行星齿轮架脱开。

优选的，在上述带电磁式凸轮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。

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、通过电磁致动和相对转动致动配合实现的二级传递施力来达到端齿离合盘与行星齿轮架的结合，以较低的用于控制电磁致动组件所必需的功耗获得了较大的推力以克服复位弹簧的作用力，且响应速度快，性能稳定可靠。

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为本发明实施例中端齿离合盘的剖视图。

图4为本发明实施例中端齿离合盘的立体结构图。

图5为本发明实施例中凹轮盘的立体结构图。

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式凸轮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。如图1、图2、图3和图4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的端部还形成有中间高周向两侧渐低的凸缘部43，凸缘部43伸出到差速器壳体1的外部，其呈等腰三角形，顶角的角度为145度。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。

上述的致动器包括凹轮盘5和电磁致动组件。如图1所示，凹轮盘5以相对于差速器壳体1、车桥减速箱可转动的方式被保持在差速器壳体1上，凹轮盘5的左端面具有至少2个沿圆周分布的凹部51（参照图5），凹部51在数量、位置、形状、角度上均与轴向突起42的凸缘部43相配合，在本实施例中，凹部51的数量为4个。在无其他外力影响的情况下，凹轮盘5的凹部51与端齿离合盘4轴向突起42的凸缘部43紧密贴合，凹轮盘5随端齿离合盘4同步旋转，而凹轮盘5相对端齿离合盘4转动可致使凸缘部43沿凹部51的周向方向移动爬升，从而带动端齿离合盘4轴向向左移动与行星齿轮架3啮合。电磁致动组件包括螺线管线圈61和线圈座62，螺线管线圈61相邻设于凹轮盘5的右侧并与车桥减速箱固定，一根导线伸入箱座内与螺线管线圈61电连接，其通电可吸引凹轮盘5致使凹轮盘5相对端齿离合盘4转动。具体的是：差速器壳体1的右端部轴向延伸形成有套管部16，凹轮盘5套设在该套管部16上，螺线管线圈61也借助于线圈座62布置在套管部16上，凹轮盘5与线圈座62之间设有允许两者相对旋转的平面轴承63，线圈座62的右侧还设有弹性挡圈64，其嵌设于套管部16的外周面，用于限制线圈座62、凹轮盘5在套管部16上的轴向位置。

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17（参照图2），复位弹簧套7设在凸环17的外周壁与端齿离合盘4的内周壁之间，凸环17外周壁靠左的位置固设有弹簧挡圈18，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44（参照图3和图4），复位弹簧7的左端抵在弹簧挡圈18上，右端抵在径向突起上44。

本实施例的工作原理如下：

当螺线管线圈61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；

当螺线管线圈61通电时，吸引凹轮盘5致使其相对端齿离合盘4转动，端齿离合盘4轴向突起42的凸缘部43沿凹轮盘5凹部51的周向方向移动爬升，从而带动端齿离合盘4克服复位弹簧7的作用力轴向向行星齿轮架3的方向移动，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；

切断螺线管线圈61的供电后，凹轮盘5失去吸引力，在复位弹簧7的作用下，轴向突起42的凸缘部43回复到与凹轮盘5的凹部51紧密贴合的状态，同时端齿离合盘4轴向向右移动直至脱离行星齿轮架3，扭矩传递中断，驱动电机与车轮轴之间的动力传递断开。

作为另一个优选的实施例（图中未画出），端齿离合盘的轴向突起与差速器壳体的贯通孔之间可以采用斜面配合设计，具体的是：轴向突起包括突起本体和凸缘部，凸缘部形成于突起本体的端部，突起本体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，而贯通孔周向方向的两个孔壁上形成有与斜面一相配合的斜面二，斜面一、斜面二与中心转轴的夹角为15度。采用这样的结构后，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进一步防止端齿离合盘与行星齿轮架脱开。

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 (7)

1.带电磁式凸轮离合功能的差速器，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，轴向突起的端部形成有中间高周向两侧渐低的凸缘部；

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；

所述致动器包括凹轮盘和电磁致动组件；所述凹轮盘以相对于差速器壳体、车桥减速箱可转动的方式被保持在差速器壳体上，凹轮盘的左端面具有与轴向突起的凸缘部相配合的凹部，凹轮盘相对端齿离合盘转动致使端齿离合盘轴向向左移动与行星齿轮架啮合；所述电磁致动组件包括螺线管线圈，其相邻设于凹轮盘的右侧并与车桥减速箱固定，螺线管线圈的通电可吸引凹轮盘致使凹轮盘相对端齿离合盘转动。

2.根据权利要求1所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，其特征在于：所述凸缘部呈等腰三角形，其顶角的角度为145度，凹轮盘的凹部在形状、角度上与所述凸缘部相配合。

3.根据权利要求1或2所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，其特征在于：所述轴向突起、贯通孔和凹轮盘凹部的数量均为至少2个。

4.根据权利要求3所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，其特征在于：所述轴向突起、贯通孔和凹轮盘凹部的数量均为4个。

5.根据权利要求1或2所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，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。

6.根据权利要求1或2所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，其特征在于：所述轴向突起包括突起本体和所述凸缘部，凸缘部形成于所述突起本体的端部，突起本体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。

7.根据权利要求6所述的带电磁式凸轮离合功能的差速器，其特征在于：所述斜面一、斜面二与中心转轴的夹角为15度。

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