CN115447376A - 一种适用于多工况的差速器装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多工况的差速器装置及车辆，其包括差速器壳体、输出半轴、传动半轴、连接套以及执行机构，所述差速器壳体两侧分别设有一组输出半轴，所述传动半轴同轴设置于一组输出半轴的端部侧方，所述连接套两端分别套接于传动半轴端部与输出半轴端部，所述连接套外侧面连接有执行机构，通过所述执行机构拨动连接套沿轴向移动，驱使差速器装置在断开状态、锁止状态及普通运行状态进行切换，该差速器装置解决了现有分时四驱车辆中差速器装置无法完全断开的问题，提高了车辆四驱切换为两驱时动力传递效率，且通用性高；同时增加锁止状态，解决了，高低辅、转弯路面车轮打滑的问题，提高了整车的动力性、稳定性、操纵性等。

Description

一种适用于多工况的差速器装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆传动装置技术领域，特别是涉及一种适用于多工况的差速器装置及车辆。

背景技术

汽车驱动方式一般可分为两轮驱动和四轮驱动，两轮驱动是车辆在整个行驶过程中只有两个车轮是驱动轮，四轮驱动则是车辆在整个行驶过程中始终保持四个轮驱动；其中两轮驱动方式动力传递效率较高，但通行能力和操控能力较弱，而四轮驱动动力传递效率较低，但操控和通行能力大幅提升。为兼顾两驱与四驱的优点，目前现有的四驱车辆中多采用四驱与两驱兼顾替换的方式，即分时四驱。分时四驱是指由驾驶者根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或是四轮驱动模式，从而实现两驱和四驱自由转换的驱动方式。分时四驱平常只利用前轮或是后轮的两轮驱动来行驶，以提高动力传输效率，降低能耗；而在积雪、石砾等崎岖路面上则切换成四轮驱动来行使，提高通行能力。

目前采用分时四驱的车辆多通过在前后桥位置分别设置一组差速器，并在车辆中部设置分动器，通过将发动机动力传输至分动器，由分动器分别输送至前后桥位置的差速器，从而实现四轮驱动，当切换为两轮驱动时，根据驱动轮位置分别接通或断开分动器与对应差速器的输出轴，但在两驱状态下，未接通分动器的差速器仍会受到车轮运行时反向输送的旋转力，进而驱动对应的差速器及输出轴转动，该过程中差速器及输出轴会浪费掉一部分驱动轮的运动推力，造成能量损耗。为此需要设计一款既满足差速器传统功能，还可完全断开差速器与车轮动力连接的差速器装置。

由此可见，上述现有的差速器在动力传递效率上，显然仍存在有一定缺陷，而亟待加以进一步改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于多工况的差速器装置及车辆，其解决了现有分时四驱车辆中差速器装置无法完全断开的问题，该差速器装置提高了车辆四驱切换为两驱时动力传递效率，从而克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于多工况的差速器装置，其包括差速器壳体、输出半轴、传动半轴、连接套以及执行机构，

所述差速器壳体内部设有差速器齿轮组，所述差速器壳体两侧分别设有轴套，所述轴套内分别活动连接有一组输出半轴，且所述输出半轴的一端部连接至差速器齿轮组，通过差速器齿轮组驱动输出半轴旋转；

所述传动半轴同轴设置于一组输出半轴的端部侧方，所述连接套两端分别套接于传动半轴端部与输出半轴端部，且所述传动半轴的套接位置设有第一外连接部，所述输出半轴的套接位置设有第二外连接部；所述连接套上位于两端的内壁分别设有第一内连接部和第二内连接部，所述连接套上至少一端的外表面设有第三外连接部；所述差速器壳体中靠近传动半轴一侧的轴套内表面设有第三内连接部；

所述连接套外侧面连接有执行机构，通过所述执行机构拨动连接套沿轴向移动，驱使差速器装置在断开状态、锁止状态及普通运行状态进行切换。

作为本发明的一种改进，当差速器处于锁止状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部配合，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部配合，在差速器锁止状态下，差速器壳体与差速器齿轮组无相对位移，动力持续传递至两侧输出半轴上，两侧的输出半轴保持同步旋转。

作为本发明的进一步改进，当差速器处于断开状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部断开，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部断开，在差速器断开状态下，差速器壳体无动力输入，两侧输出半轴之间无动力传输。

作为本发明的一种改进，当差速器处于正常运行状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部配合，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部断开，在差速器正常运行状态下，差速器壳体与差速器齿轮组处于自由状态，动力经差速器齿轮组分别传递至两侧输出半轴上，两侧的输出半轴保持同步或异步旋转。

作为本发明的进一步改进，所述差速器齿轮组包括第一半轴齿轮、第二半轴齿轮及至少一组行星齿轮，所述第一半轴齿轮和第二半轴齿轮相对设置，且第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的中心孔分别固定连接一组输出半轴，所述行星齿轮位于第一半轴齿轮和第二半轴齿轮中间位置，且所述行星齿轮分别啮合第一半轴齿轮与第二半轴齿轮，所述行星齿轮的中部位置活动连接有齿轮轴，所述齿轮轴固定连接于差速器壳体内壁。

作为本发明的一种改进，所述差速器壳体外部表面沿周向设有第一啮合齿，所述第一啮合齿连接至动力源。

作为本发明的进一步改进，所述第一内连接部、第二内连接部、第三内连接部、第一外连接部、第二外连接部及第三外连接部均采用花键连接结构。

作为本发明的进一步改进，所述执行机构包括执行电机、拨叉机构及连动轴套，所述连动轴套连接于执行电机的驱动轴上，所述拨叉机构嵌合于连动轴套，当执行电机旋转时，所述连动轴套将执行电机的旋转运动转换为拨叉机构的直线位移动作。

作为本发明的进一步改进，所述拨叉机构包括横向支撑体、拔叉杆及连动杆，所述横向支撑体平行于连接套的中心轴线设置，且所述横向支撑体在长度方向滑动连接；所述拨叉杆一端垂直连接于横向支撑体，另一端卡接连接套；所述连动杆一端垂直连接于横向支撑体，另一端连接至连动轴套上，当执行电机旋转时，所述连动轴套驱动连动杆进行横向移动，随之横向支撑体及拨叉杆均横向位移，进而所述拨叉杆拨动连接套进行直线移动，实现差速器状态切换。

此外本发明还进一步公开了一种适用于多工况的车辆，该车辆中采用了上述的差速器装置。

采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

本发明中差速器装置通过拨动连接套，使连接套内外连接部与输出半轴、差速器壳体配合，该差速器集成了断开、锁止以及普通运行三种功能于一体，当普通路面运行时，差速器切换为普通运行状态，实现车轮同步或异步旋转；当遇到崎岖路面时，差速器切换为锁止状态，使车轮之间刚性连接，车轮进行同步旋转；当车辆进行两驱或四驱切替时，车辆中前后轮位置的任一差速器切换为断开状态，可使对应车轮均处于自由旋转状态，车辆可选择两轮前驱或两轮后驱方式运行，降低整车能耗，从而可根据道路状况针对性切换不同差速器状态，该差速器具有适应性强，适用场合广泛的优点。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明中差速器装置的结构原理示意图。

图2是本发明中差速器装置在正常运行状态下的内部连接示意图。

图3是本发明中正常运行状态下连接套的连接示意图。

图4是本发明中差速器装置在锁止状态下的内部连接示意图。

图5是本发明中锁止状态下连接套的连接示意图。

图6是本发明中差速器装置在断开状态下的内部连接示意图。

图7是本发明中断开状态下连接套的连接示意图。

附图中附图标记具体为：，

1-动力源、2-差速器壳体、201-第三内连接部、3-差速器齿轮组、4-第一啮合齿、5-右输出半轴、6-左输出半轴、601-第二外连接部、7-传动半轴、701-第一外连接部、8-连接套、801-第一内连接部、802-第二内连接部、803-第三外连接部、9-拨叉杆、10-横向支撑体；11-执行电机、12-驱动轴、13-连动轴套、14-连动杆、15-轴承。

具体实施方式

本发明提供一种适用于多工况的差速器装置及车辆，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的联通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例：

参考图1所示，本实施例中具体公开有一种适用于多工况的差速器装置，其包括差速器壳体2、输出半轴、传动半轴7、连接套8以及执行机构。

其中所述差速器壳体2外部表面沿周向设有第一啮合齿4，所述第一啮合齿4连接至动力源1。本实施例中所述差速器壳体2两侧分别设有轴套，且每一侧的轴套内分别活动连接有一组输出半轴，该输出半轴与轴套在周向方向活动，而轴向方向相对位置固定，且所述输出半轴的一端部连接至差速器齿轮组3，具体的所述输出半轴的一端部连接至对应侧的半轴齿轮上，通过差速器齿轮组3驱动输出半轴旋转。

具体的所述差速器壳体2内部设有差速器齿轮组3，所述差速器齿轮组3包括第一半轴齿轮、第二半轴齿轮及至少一组行星齿轮，所述第一半轴齿轮和第二半轴齿轮相对设置，且第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的中心孔分别固定连接一组输出半轴，所述行星齿轮位于第一半轴齿轮和第二半轴齿轮中间位置，且所述行星齿轮分别啮合第一半轴齿轮与第二半轴齿轮，所述行星齿轮的中部位置活动连接有齿轮轴，所述齿轮轴固定连接于差速器壳体2内壁。当动力源1提供动力时，可通过第一啮合齿4驱动差速器壳体2旋转，进而差速器壳体2带动内部的第一半轴齿轮及第二半轴齿轮旋转，并且当第一半轴齿轮与第二半轴齿轮转速不一致时，可通过中部位置的行星齿轮旋转改变第一半轴齿轮与第二半轴齿轮的动力传输比例。为实现差速器壳体2旋转动作，本实施例中在差速器壳体2两侧的轴套外表面分别设有轴承15，通过轴承15可将差速器壳体2在轴向上固定，且保持差速器壳体2在周向旋转。

本实施例中所述传动半轴7同轴设置于一组输出半轴的端部侧方，所述连接套8两端分别套接于传动半轴7端部与输出半轴端部，结合图1所示，本实施例中差速器壳体2左侧连接有左输出半轴6，右侧连接有右输出半轴5,且左输出半轴的左侧设置传动半轴7，左输出半轴与传动半轴7之间设置连接套8。

同时所述传动半轴7的套接位置设有第一外连接部701，所述输出半轴的套接位置设有第二外连接部601；所述连接套8上位于两端的内壁分别设有第一内连接部801和第二内连接部802，所述连接套8上至少一端的外表面设有第三外连接部803；所述差速器壳体2中靠近传动半轴7一侧的轴套内表面设有第三内连接部201；本实施例中优选的所述第一内连接部801、第二内连接部802、第三内连接部201、第一外连接部701、第二外连接部601及第三外连接部803均采用花键连接结构，但也可采用啮合结构，例如齿轮结构，进行替代。

进一步的，所述连接套8外侧面连接有执行机构，通过所述执行机构拨动连接套8沿轴向移动，使得差速器壳体2、传动半轴7及输出半轴之间连接关系改变，进而驱使差速器装置在断开状态、锁止状态及普通运行状态进行切换。

具体的，当差速器处于锁止状态时，如图4和图5所示，所述连接套8的第一内连接部801与传动半轴7的第一外连接部701配合，即本实施例中连接套8左端的内花键与传动半轴7右端的外花键连接；所述连接套8的第二内连接部802与输出半轴的第二外连接部601配合，即本实施例中连接套8右端的内花键与左输出半轴6左端的外花键连接；所述连接套8的第三外连接部803与差速器壳体2的第三内连接部201配合，即本实施例中连接套8右端的外花键与差速器壳体2左侧轴套的内花键连接。在差速器锁止状态下，传动半轴7与同侧的输出半轴之间刚性连接，此时动力由差速器壳体2直接传输差速器齿轮组3，而差速器齿轮组3各齿轮之间无相对位移，且差速器齿轮组3与差速器壳体2无相对位移，即差速器齿轮组3随差速器壳体2一同旋转，动力将均匀传递至两侧的输出半轴上，两侧的输出半轴始终保持同步旋转，而传动半轴7则随输出半轴同步旋转，在差速器锁止状态下，对应车轮之间刚性连接。

而当差速器处于断开状态时，如图6和图7所示，所述连接套8的第一内连接部801与传动半轴7的第一外连接部701断开，即本实施例中连接套8左端的内花键与传动半轴7右端的外花键断开连接，无动力传递；所述连接套8的第二内连接部802与输出半轴的第二外连接部601配合，即本实施例中连接套8右端的内花键与左输出半轴6左端的外花键连接；所述连接套8的第三外连接部803与差速器壳体2的第三内连接部201断开，即本实施例中连接套8右端的外花键与差速器壳体2左侧轴套的内花键断开连接，无动力传递；在差速器断开状态下，传动半轴7与同侧的输出半轴之间无连接关系，当差速器壳体2断开动力输入后，传动半轴7与输出半轴之间无动力传输过程，即该断开状态下，两侧所连接的车轮分别自由旋转，两者不会相互影响。

更具体的，当差速器处于正常运行状态时，如图2和图3所示，所述连接套8的第一内连接部801与传动半轴7的第一外连接部701配合，即本实施例中连接套8左端的内花键与传动半轴7右端的外花键连接；所述连接套8的第二内连接部802与输出半轴的第二外连接部601配合，即本实施例中连接套8左端的内花键与左输出半轴6左端的外花键连接；所述连接套8的第三外连接部803与差速器壳体2的第三内连接部201断开，即本实施例中连接套8右端的外花键与差速器壳体2左侧的内花键断开连接。在差速器正常运行状态下，传动半轴7与同侧的输出半轴刚性连接，但差速器壳体2两侧的输出半轴之间可同步或异步旋转，此时差速器壳体2与差速器齿轮组3处于自由状态，动力经差速器齿轮组3分别传递至两侧输出半轴上，当直线行驶时，两侧的输出半轴保持同步旋转，当转弯行驶时，内圈与外圈的输出半轴产生转速差，此时两侧的输出半轴异步旋转。

其中需说明的是，本实施例中所述第三内连接部201设置于差速器壳体2上轴套的中部位置，且所述第三内连接部201与轴套的外侧端面之间设有平滑的过渡面。

更进一步的是，本实施例中所述执行机构作为驱动连接套8轴向移动的动力源1，其具体包括执行电机11、拨叉机构及连动轴套13，所述连动轴套13连接于执行电机11的驱动轴12上，所述拨叉机构嵌合于连动轴套13，当执行电机11旋转时，所述连动轴套13将执行电机11的旋转运动转换为拨叉机构的直线位移动作。具体的，该连动轴套13可通过表面设置螺纹槽，利用螺纹槽旋转驱动拨叉机构横移，又或者将连动轴套13与执行电机11的驱动轴12设置为丝杠结构，即执行电机11的驱动轴设为丝杠，而连动轴套13中心设置螺纹结构，当执行电机11旋转时连动轴套13在螺纹作用下沿驱动轴轴向移动，进而驱动拨叉机构移动。而所述拨叉机构包括横向支撑体10、拔叉杆9及连动杆14，所述横向支撑体10平行于连接套8的中心轴线设置，且所述横向支撑体10在长度方向滑动连接；所述拨叉杆9一端垂直连接于横向支撑体10，另一端卡接连接套8；所述连动杆14一端垂直连接于横向支撑体10，另一端连接至连动轴套13上，当执行电机11旋转时，所述连动轴套13驱动连动杆14进行横向移动，随之横向支撑体10及拨叉杆9均横向位移，进而所述拨叉杆9拨动连接套8进行直线移动，实现差速器状态切换。

需说明是，本实施例中的差速器装置可适用于分时四驱的车辆中，当车辆切换为四驱时，可将前轮、后轮位置的差速器分别保持锁止状态，此时动力将均匀分布给四个轮体，在崎岖路面上可增强车体通过性能；而当需要切换两驱时，可将前轮或后轮任一侧的差速器设为断开状态，而另一侧差速器则保持正常运行状态；同时现有两驱车辆中分有前驱和后驱两种模式，前驱靠近动力源1，动力损耗相对较少，但前驱车由于既承担驱动还承担转向，操控性不好，且轮胎易磨损；而后驱操控性较好，行驶更稳定平顺，且上坡能力较好，采用本实施例差速器的车辆，可更具实际路况，针对性选择车辆为前驱或后驱，从而可适应更多路况，其通用性更好。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于多工况的差速器装置，其特征在于，包括差速器壳体、输出半轴、传动半轴、连接套以及执行机构，

所述差速器壳体内部设有差速器齿轮组，所述差速器壳体两侧分别设有轴套，所述轴套内分别活动连接有一组输出半轴，且所述输出半轴的一端部连接至差速器齿轮组，通过差速器齿轮组驱动输出半轴旋转；

所述传动半轴同轴设置于一组输出半轴的端部侧方，所述连接套两端分别套接于传动半轴端部与输出半轴端部，且所述传动半轴的套接位置设有第一外连接部，所述输出半轴的套接位置设有第二外连接部；所述连接套上位于两端的内壁分别设有第一内连接部和第二内连接部，所述连接套上至少一端的外表面设有第三外连接部；所述差速器壳体中靠近传动半轴一侧的轴套内表面设有第三内连接部；

所述连接套外侧面连接有执行机构，通过所述执行机构拨动连接套沿轴向移动，驱使差速器装置在断开状态、锁止状态及普通运行状态进行切换。

2.根据权利要求1所述的差速器装置，其特征在于，当差速器处于锁止状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部配合，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部配合，在差速器锁止状态下，传动半轴与对应侧的输出半轴刚性连接，差速器壳体与差速器齿轮组无相对位移，动力持续传递至两侧输出半轴上，差速器壳体两侧的输出半轴及传动半轴均保持同步旋转。

3.根据权利要求1所述的差速器装置，其特征在于，当差速器处于断开状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部断开，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部断开，在差速器断开状态下，传动半轴与对应侧的输出半轴之间无连接，差速器壳体无动力输入，传动半轴及输出半轴均自由旋转。

4.根据权利要求1所述的差速器装置，其特征在于，当差速器处于正常运行状态时，所述连接套的第一内连接部与传动半轴的第一外连接部配合，所述连接套的第二内连接部与输出半轴的第二外连接部配合，所述连接套的第三外连接部与差速器壳体的第三内连接部断开，在差速器正常运行状态下，传动半轴与对应侧的输出半轴之间刚性连接，差速器壳体与差速器齿轮组处于自由状态，动力经差速器齿轮组分别传递至两侧输出半轴上，两侧的输出半轴保持同步或异步旋转。

5.根据权利要求1-4任一项所述的差速器装置，其特征在于，所述差速器齿轮组包括第一半轴齿轮、第二半轴齿轮及至少一组行星齿轮，所述第一半轴齿轮和第二半轴齿轮相对设置，且第一半轴齿轮和第二半轴齿轮的中心孔分别固定连接一组输出半轴，所述行星齿轮位于第一半轴齿轮和第二半轴齿轮中间位置，且所述行星齿轮分别啮合第一半轴齿轮与第二半轴齿轮，所述行星齿轮的中部位置活动连接有齿轮轴，所述齿轮轴固定连接于差速器壳体内壁。

6.根据权利要求1-4任一项所述的差速器装置，其特征在于，所述差速器壳体外部表面沿周向设有第一啮合齿，所述第一啮合齿连接至动力源。

7.根据权利要求1-4任一项所述的差速器装置，其特征在于，所述第一内连接部、第二内连接部、第三内连接部、第一外连接部、第二外连接部及第三外连接部均采用花键连接结构。

8.根据权利要求1-4任一项所述的差速器装置，其特征在于，所述执行机构包括执行电机、拨叉机构及连动轴套，所述连动轴套连接于执行电机的驱动轴上，所述拨叉机构嵌合于连动轴套，当执行电机旋转时，所述连动轴套将执行电机的旋转运动转换为拨叉机构的直线位移动作。

9.根据权利要求8所述的差速器装置，其特征在于，所述拨叉机构包括横向支撑体、拔叉杆及连动杆，所述横向支撑体平行于连接套的中心轴线设置，且所述横向支撑体在长度方向滑动连接；所述拨叉杆一端垂直连接于横向支撑体，另一端卡接连接套；所述连动杆一端垂直连接于横向支撑体，另一端连接至连动轴套上，当执行电机旋转时，所述连动轴套驱动连动杆进行横向移动，随之横向支撑体及拨叉杆均横向位移，进而所述拨叉杆拨动连接套进行直线移动，实现差速器状态切换。

10.一种适用于多工况的车辆，其特征在于，该车辆中采用了如权利要求1-9任一项所述的差速器装置。

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