CN114382856A - 具有分离功能的差速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有分离功能的差速器，其包括壳体(H)和安装于所述壳体(H)的多个行星轴(10)，每个所述行星轴(10)上套设有一个行星齿轮(40)，所述行星齿轮(40)能在所述壳体(H)的径向上往复移动，所述行星齿轮(40)能与所述差速器的半轴齿轮(60)啮合，以实现动力的传递，并且所述行星齿轮(40)能在所述径向上彼此远离，从而使所述行星齿轮(40)与所述半轴齿轮(60)分离，实现动力中断。根据本发明的差速器结构简单、能在转动过程中依据转速的快慢自发地实现动力的中断和传递。

Description

具有分离功能的差速器

技术领域

本发明涉及车辆领域，更具体地涉及车辆的具有分离功能的差速器。

背景技术

车辆在不同运行状态切换的过程中，需要传动系统暂时地中断、或者说是传动系统中的传动部件暂时地分离(以下简称传动系统分离)。

以电动车辆为例，例如两挡变速的电桥(eAxle)驱动系统，其在换挡过程中，需要传动系统分离；又例如使用单速比变速箱的电桥驱动系统，其在例如由四驱模式切换至两驱模式的过程中，也需要传动系统分离。

图1示出了一种可能的电动车辆的传动系统分离装置。其包括电机E(例如为无刷直流电机)、丝杠S1、螺母S2、导向柱S3和拨叉F。

电机E的转动通过伞形的齿轮对传递给丝杠S1。丝杠S1上套设有螺母S2，螺母S2受导向柱S3约束而不能绕自身轴线转动、仅在相对于丝杠S1的转动过程中沿丝杠S1的轴向往复移动。拨叉F的中部被销P定位，使得拨叉F能绕销P转动。拨叉F的一端与螺母S2相连、另一端设有用于驱动车辆的传动系统的传动部件接合和分离的拨指F0。

螺母S2的往复移动将带动拨叉F如杠杆撬动般地绕销P转动，并实现拨指F0的往复拨动，以拨动例如同步器或犬牙式离合器的传动部件实现分离或接合。整个动力传递路径为：电机E、伞形齿轮对、丝杠S1、螺母S2、拨叉F至拨指F0。

上述方案存在如下不足：

(i)由于车辆内部空间的限制，伞形齿轮对的传动比通常较小，为保证足够的扭矩，需要使用较大尺寸的电机E，导致成本增加。

(ii)拨叉F、拨指F0和销P所组成的拨叉组件结构复杂、成本高、可靠性低。

(iii)丝杠S1、螺母S2和伞形齿轮的结构复杂，制造成本高。

(iv)整个装置尺寸大、难于布置。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种具有分离功能的差速器。

本发明提供一种具有分离功能的差速器，其特征在于，所述差速器包括壳体和安装于所述壳体的多个行星轴，每个所述行星轴上套设有一个行星齿轮，所述行星齿轮能在所述壳体的径向上往复移动，

所述行星齿轮能与所述差速器的半轴齿轮啮合，以实现动力的传递，并且

所述行星齿轮能在所述径向上彼此远离，从而使所述行星齿轮与所述半轴齿轮分离，实现动力中断。

在至少一个实施方式中，当所述壳体的转速小于临界值时，所述行星齿轮与所述半轴齿轮保持啮合，

当所述壳体的转速等于或大于所述临界值时，多个所述行星齿轮能在离心力的影响下沿所述径向彼此远离并与所述半轴齿轮分离。

在至少一个实施方式中，在所述行星轴的轴向上，每个所述行星齿轮还与一个滑动件不能相对移动地连接，所述滑动件能沿所述轴向往复移动。

在至少一个实施方式中，所述差速器还包括弹性件，所述弹性件产生沿所述行星轴的轴向的、使多个所述行星齿轮彼此靠近的力。

在至少一个实施方式中，所述差速器还包括多个配重，在所述行星轴的轴向上，每个所述行星齿轮与至少一个所述配重不能相对移动地连接。

在至少一个实施方式中，当所述行星齿轮与所述半轴齿轮啮合时，所述多个行星轴彼此抵接。

在至少一个实施方式中，所述差速器还包括电磁铁，所述电磁铁能在通电的状态下产生磁场而使所述行星齿轮在所述径向上彼此远离。

在至少一个实施方式中，所述电磁铁设置在至少一个所述行星轴的轴向外侧。

在至少一个实施方式中，所述电磁铁为一个。

在至少一个实施方式中，所述电磁铁所作用的所述行星轴的至少靠近所述电磁铁的端部经过磁化处理。

根据本发明的差速器结构简单、能在转动过程中依据转速的快慢自发地实现动力的中断和传递。

附图说明

图1是一种可能的传动系统的分离装置的示意图。

图2是根据本发明的第一实施方式的差速器的示意性简图。

图3是根据本发明的第二实施方式的差速器的部分结构的示意性简图。

附图标记说明：

E电机；S1丝杠；S2螺母；S3导向柱；F拨叉；F0拨指；P销；

10行星轴；20滑动件；30配重；40行星齿轮；50输出半轴；60半轴齿轮；70弹性件；80电磁铁；H差速器壳体。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

(第一实施方式)

首先参照图2，介绍根据本发明的第一实施方式的具有分离功能的差速器。

该差速器包括壳体H、两个行星轴10、两个滑动件20、两组配重30、两个行星齿轮40、两个输出半轴50、两个半轴齿轮60和两个弹性件70。

根据本发明的差速器与常规的差速器相比，将套设行星齿轮40的行星轴设置为两个独立的、能相对移动的行星轴10。

具体地，两个行星轴10同轴地设置，两个输出半轴50同轴地设置，行星轴10和输出半轴50相垂直地设置。一个行星齿轮40套设于一个行星轴10、且行星齿轮40相对于行星轴10在行星轴10的轴向上不能相对运动，一个半轴齿轮60与一个输出半轴50抗扭地(不能相对转动地)连接。

两个行星轴10在彼此相对的一端能相互接触，并且能沿行星轴10的轴向彼此分开并远离。当两个行星轴10接触时，行星齿轮40与半轴齿轮60啮合，两个输出半轴50正常工作传递动力；当两个行星轴10彼此分开并远离时，行星齿轮40与半轴齿轮60分离，两个输出半轴50的动力被切断。

每一个行星轴10与一个滑动件20在行星轴10的轴向上不能相对移动地连接。例如，行星轴10与滑动件20通过销钉、卡环等固定。

在行星轴10的轴向上，两个滑动件20位于两个行星齿轮40的彼此相背的一侧，换言之，在壳体H的径向上，两个滑动件20位于两个行星齿轮40的外侧。

每个滑动件20上设有一组配重30，配重30均匀地分布在滑动件20上使得滑动件20与配重30所形成的整体具有较大的质量。

滑动件20能相对于壳体H在行星轴10的轴向上往复移动。例如壳体H的内腔设有沿行星轴10的轴向延伸的导向结构(例如为槽道，图未示)，以限制滑动件20在壳体内的位置。

综上，相连的行星轴10、滑动件20、配重30和行星齿轮40构成一个能沿行星轴10的轴向往复运动的活动单元。差速器的两个活动单元能彼此靠近或远离。

每个活动单元与一个弹性件70相连，弹性件70例如为压缩弹簧。弹性件70设置在两个活动单元彼此相背的一侧，更具体地，在壳体H的径向上，弹性件70位于滑动件20的外侧。当两个活动单元的行星轴10彼此抵接时，弹性件70处于压缩状态并对一个活动单元施加沿行星轴10的轴向指向另一个活动单元的力。例如，弹性件70压靠在一个行星轴10的背离另一个行星轴10的一端。应当理解，这里仅是示意出弹性件70的作用力的方向，而不是具体限定弹性件70的位置。例如，弹性件70还可以套设于行星轴10，特别是在弹性件70为螺旋弹簧的情况下。另外，在壳体H的径向上，弹性件70还可以在滑动件20的外侧设置于滑动件20和壳体H之间。对于每个滑动件20，可以设置一个或多个弹性件。

在壳体H绕两个输出半轴50转动的过程中，活动单元(主要是配重30)受到较大的离心力，离心力的方向指向使两个活动单元彼此分离的方向。

当壳体的转速小于或等于临界值(例如为800rpm)时，活动单元所受的离心力小于或等于弹性件70向活动单元施加的弹力，此时两个活动单元彼此抵接，两个行星轴10不分离，两个输出半轴50能正常输出动力。

当壳体的转速大于临界值时，活动单元所受的离心力大于弹性件70向活动单元施加的弹力，此时两个活动单元沿彼此远离的方向运动，两个行星轴10分离，两个输出半轴50的动力被切断。

综上，在本实施方式中，差速器作为车辆的传动系统中的一个节点，其根据壳体H的转速大小的不同，能自动地触发动力切断动作，而不需要额外的传动分离机构。

(第二实施方式)

参照图3介绍根据本发明的第二实施方式的差速器。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式相同或相似的部分，使用相同的附图标记，并省略具体说明。

图3示意性地突出显示了两个行星轴10及与其相连的滑动件20和配重30，并省略差速器的其它部件。

在本实施方式中，差速器还包括电磁铁80，电磁铁80设置在其中一个行星轴10的在轴向上背离另一个行星轴10的端部附近，换言之，在壳体H的径向上，电磁铁80设置于行星轴10的外侧。

当电磁铁80通电时，其产生的磁场能对与电磁铁80邻近的行星轴10产生吸引力(磁力)。行星轴10所受的磁力与离心力的方向相同，磁力与离心力均能用于帮助两个行星轴10发生分离和彼此远离的运动，或者说，磁力是帮助行星轴10分离的辅助力。

应当理解，当行星齿轮40与半轴齿轮60啮合时，啮合力使得行星齿轮40与半轴齿轮60难于分离，在这种情况下，当一侧的行星轴10受磁力吸引而使该侧的行星齿轮40与半轴齿轮60分离时，另一侧的行星齿轮40和半轴齿轮60便容易分离。因此，为节约成本和空间，可以只在一侧设置电磁铁80。

磁力所发挥的作用在差速器的壳体H转速较低的情况下尤其明显。在该状态下，包括行星轴10的活动单元所受的离心力较小，因此两个行星轴10不容易分离，此时，给电磁铁80通电，电磁铁80产生的磁场吸引行星轴10，从而能促成两个行星轴10的分离。并且，在需要两个行星轴10重新回位到使差速器的输出半轴能输出动力的情况下，可以通过使电磁铁80断电而较快捷地实现。

优选地，与电磁铁80相邻的行星轴10的至少位于端部(靠近电磁铁80的端部)的部分被磁化。

优选地，两个行星轴10的接触面被设置成不平整的表面，两个行星轴的用于彼此抵接的端部中，其中一个具有凸部、另一个具有凹部，从而能保证两个行星轴10的抵接状态更稳固。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本发明的差速器具有分离功能，且分离装置结构简单、成本低、零部件少、可靠性高。

(ii)分离装置集成于差速器内，易于进行模块化的设计。

(iii)包括电磁铁、滑动件和配重的分离装置易于制造。

(iv)由于分离装置集成于差速器内，对差速器的基本传动部件的改变较小，可以不需要在差速器外部设置其它传动装置，易于在车内进行布置且作紧凑的设计。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：

(i)当行星齿轮40和半轴齿轮60啮合时，两个行星轴10之间的距离最近，但这两个行星轴10可以不是彼此抵接的，例如，两个行星轴10之间还夹设有中间抵接件。中间抵接件可以在两个行星轴10相互靠近时起到缓冲作用。另外，还可以在两个行星轴10的彼此相对的端部设置缓冲部件或缓冲材料。

(ii)弹性件70可以不是设置在两个滑动件20的彼此相背的一侧，例如，两个弹性件70也可以设置在两个滑动件20之间、且弹性件70对活动单元施加拉力(使两个活动单元彼此靠近的力)。(iii)虽然在第二实施方式中，只在一个行星轴10的外侧设置了电磁铁80，在成本和空间允许的情况下，也可以在两个行星轴10的外侧均设置电磁铁。

(iv)虽然上述两个实施方式中，差速器只有两个行星齿轮40和两个行星轴10，每个行星齿轮40设置在一个行星轴10上，然而在其它可能的实施方式中，差速器也可以具有多于两个的行星齿轮和行星轴，每个行星齿轮设置在一个行星轴上。

(v)滑动件20、配重30和弹性件70也可以不通过行星轴10而与行星齿轮40相连，而是直接地、或通过其它连接件而作用于行星齿轮40。

(vi)在配重30方便固定的情况下、和/或在行星齿轮40的往复运动足以受导引的情况下，也可以省略滑动件20，例如配重30可以直接固定于行星齿轮40或行星轴10，例如壳体H上可以具有用于导引行星轴10的往复运动的导槽。

Claims (10)

1.一种具有分离功能的差速器，其特征在于，所述差速器包括壳体(H)和安装于所述壳体(H)的多个行星轴(10)，每个所述行星轴(10)上套设有一个行星齿轮(40)，所述行星齿轮(40)能在所述壳体(H)的径向上往复移动，

所述行星齿轮(40)能与所述差速器的半轴齿轮(60)啮合，以实现动力的传递，并且

所述行星齿轮(40)能在所述径向上彼此远离，从而使所述行星齿轮(40)与所述半轴齿轮(60)分离，实现动力中断。

2.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，当所述壳体(H)的转速小于临界值时，所述行星齿轮(40)与所述半轴齿轮(60)保持啮合，

当所述壳体(H)的转速等于或大于所述临界值时，多个所述行星齿轮(40)能在离心力的影响下沿所述径向彼此远离并与所述半轴齿轮(60)分离。

3.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，在所述行星轴(10)的轴向上，每个所述行星齿轮(40)还与一个滑动件(20)不能相对移动地连接，所述滑动件(20)能沿所述轴向往复移动。

4.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述差速器还包括弹性件(70)，所述弹性件(70)产生沿所述行星轴(10)的轴向的、使多个所述行星齿轮(40)彼此靠近的力。

5.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述差速器还包括多个配重(30)，在所述行星轴(10)的轴向上，每个所述行星齿轮(40)与至少一个所述配重(30)不能相对移动地连接。

6.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，当所述行星齿轮(40)与所述半轴齿轮(60)啮合时，所述多个行星轴(10)彼此抵接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的差速器，其特征在于，所述差速器还包括电磁铁(80)，所述电磁铁(80)能在通电的状态下产生磁场而使所述行星齿轮(40)在所述径向上彼此远离。

8.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于，所述电磁铁(80)设置在至少一个所述行星轴(10)的轴向外侧。

9.根据权利要求8所述的差速器，其特征在于，所述电磁铁(80)为一个。

10.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于，所述电磁铁(80)所作用的所述行星轴(10)的至少靠近所述电磁铁(80)的端部经过磁化处理。

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