CN116357714B - 新型差速器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种新型差速器及其控制方法，所述差速器包括第一输出轴、第二输出轴、输入轴，第一输出轴上设有可转动的第一从动齿轮，第一从动齿轮上设有框架，框架上装有行星齿轮组，第一输出轴、第二输出轴末端上均设有与行星齿轮组相啮合的太阳齿轮，所述差速器还包括换向机构和驱动第二输出轴转动的传动副，输入轴上设有可转动的第一主动轮，第一主动轮和第一从动齿轮啮合，换向机构将输入轴动力传递到第一主动轮和/或传动副上。本发明能够使车辆通过不良路况；可以使左右车轮转动方向相反，实现车辆的原地转向。

Description

新型差速器及其控制方法

技术领域

本发明涉及轮式车辆领域，尤其涉及一种新型差速器及其控制方法。

背景技术

目前轮式底盘车辆通常采用的驱动车桥形式是动力输入到差速器，差速器将动力分配到左右两侧车轮，在转弯过程中差速器起到自动调节车辆两侧车轮轮速的作用，差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。为了驱动左右两个车轮，必须将左右两个车轮连接起来，如果将2个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入差速器用以调整左右轮的转速差。汽车差速器主要是消除汽车在转弯时左右轮转速不一致而造成的机械干涉现象，如果没有差速器，就会因左右轮转速不一致而导致机械性损坏，在一般的人力三轮车在转弯时因为没有安装差速器设备，因此只能采用单边驱动。

差速器伴随汽车行业发展多年，这种结构成熟稳定，适应性较好，被绝大多数轮式车辆所使用。但是前轮转向结构在新能源电动汽车、无人驾驶和机器人领域使用的最大困难就是存在一个较大转弯半径，转弯半径造成这种底盘不能原地旋转，限制了它在狭小空间的使用，而且对无人驾驶导航的路径规划和运动控制要求很高。

请参照图1～图2，传统差速器由行星齿轮、行星轮架(差速器壳)、左右两条输出轴、太阳齿轮等零件组成。发动机的动力经输入轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条输出轴，分别驱动左、右车轮。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种新型差速器及其控制方法，以提升车辆在不良路况的通过性以及实现原地旋转。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种新型差速器，包括第一输出轴、第二输出轴、输入轴，第一输出轴上设有可转动的第一从动齿轮，第一从动齿轮上设有框架，框架上装有行星齿轮组，第一输出轴、第二输出轴末端上均设有与行星齿轮组相啮合的太阳齿轮，所述差速器还包括换向机构和驱动第二输出轴转动的传动副，输入轴上设有可转动的第一主动轮，第一主动轮和第一从动齿轮啮合，换向机构将输入轴动力传递到第一主动轮和/或传动副上。

进一步地，所述传动副包括可转动的设于输入轴上的第二主动轮以及固连在第二输出轴上的第二从动齿轮，第二主动轮与第二从动齿轮啮合。

进一步地，换向机构包括拨叉以及设于输入轴上的同步器；拨叉拨动差速器，将输入轴动力传递到第一主动轮和/或第二主动轮上。

进一步地，所述拨叉拨动差速器将输入轴动力传递到第二主动轮上时，拨叉锁止第一主动轮。

进一步地，同步器设于第一主动轮和第二主动轮之间，第一主动轮和第二主动轮上均设有插槽，同步器两端均设有对应的插销。

进一步地，同步器中部设有环形槽，拨叉的一端位于环形槽中，拨叉另一端对应设有用于锁止第一主动轮的锁止销。

进一步地，第一从动齿轮和第二从动齿轮规格相同，第一主动轮和第二主动轮规格相同。

进一步地，所述换向机构由多个离合器组成。

相应地，本发明实施例还提供了一种新型差速器的控制方法，包括：

正常模式步骤：驱动拨叉位于朝第一主动轮的一侧，拨叉拨动同步器连接第一主动轮，并将输入轴的动力传递给第一主动轮，第二主动轮处于空转状态；

锁定模式步骤：驱动拨叉位于中间位置，拨叉拨动同步器至第一主动轮和第二主动轮中间，同步器两端分别连接第一主动轮和第二主动轮，并将输入轴的动力传递给第一主动轮和第二主动轮，第一输出轴和第二输出轴转速相同；

反转模式步骤：驱动拨叉位于朝第二主动轮的一侧并锁定第一主动轮，拨叉拨动同步器连接第二主动轮，第一输出轴和第二输出轴转向相反输出。

本发明的有益效果为：发明具有三种工作模式：1，正常差速器工作模式，和现有的普通差速器没有差别；2，差速锁模式，锁定左右车轮轮速，能够使车辆通过不良路况；3，反转模式，可以使左右车轮转动方向相反，实现车辆的原地转向，这样就可以使车辆更加灵活，应用更加广泛，尤其适合新能源电动车，轮式机器人底盘，无人驾驶轮式车辆等对控制要求更加灵活的产品应用。

附图说明

图1是现有的差速器的结构图。

图2是现有的差速器的原理图。

图3是本发明实施例的新型差速器在第一种工作模式下的主视图。

图4是本发明实施例的新型差速器在第一种工作模式下的立体图。

图5是本发明实施例的新型差速器在第二种工作模式下的主视图。

图6是本发明实施例的新型差速器在第二种工作模式下的立体图。

图7是本发明实施例的新型差速器在第三种工作模式下的主视图。

图8是本发明实施例的新型差速器在第三种工作模式下的立体图。

图9是本发明实施例的新型差速器的原理图。

图10是本发明实施例的车辆原地旋转的原理图。

附图标号说明

第一输出轴1、第二输出轴2、输入轴3，第一从动齿轮4，太阳齿轮5，行星齿轮组6，框架7，第一主动轮8，第二主动轮9，第二从动齿轮10，拨叉11，同步器12，插销13，环形槽14，锁止销15，行星齿轮轴16，插槽17。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图3～图9，本发明实施例的新型差速器包括第一输出轴1、第二输出轴2、输入轴3、传动副、换向机构。

第一输出轴1上设有可相对第一输出轴1转动的第一从动齿轮4。第一从动齿轮4上设有框架7，框架7上装有行星齿轮组6。第一输出轴1、第二输出轴2末端上均设有与行星齿轮组6相啮合的太阳齿轮5。行星齿轮组6一般由上下2个行星齿轮和行星齿轮轴16组成。

差速器还包括换向机构和驱动第二输出轴2转动的传动副，输入轴3上设有可转动的第一主动轮8，第一主动轮8和第一从动齿轮4啮合，换向机构将输入轴3动力传递到第一主动轮8和/或传动副上。

传动副第二主动轮9以及第二从动齿轮10。换向机构包括拨叉11以及同步器12。输入轴3上设有相对输入轴3可移动的同步器12以及可相对输入轴3转动的第一主动轮8和第二主动轮9。第一主动轮8和第二主动轮9可以采用常规齿轮也可以采用锥齿轮。本发明的输入轴3可以非常方便的通过平行于输入轴3布置的电机和发动机进行动力输入，也可以通过锥齿轮使用传动轴进行动力输入。

第二输出轴2上固连有第二从动齿轮10，第一主动轮8和第二主动轮9分别与第一从动齿轮4和第二从动齿轮10啮合。拨叉11拨动差速器，将输入轴3动力传递到第一主动轮8和/或第二主动轮9上。拨叉11拨动差速器将输入轴3动力传递到第二主动轮9上时，拨叉11锁止第一主动轮8。

同步器12设于第一主动轮8和第二主动轮9之间，第一主动轮8和第二主动轮9上均设有插槽17，同步器12两端均设有对应的插销13。

作为一种实施方式，同步器12中部设有环形槽14，拨叉11的一端位于环形槽14中，左右移动的时候带动同步器12左右移动。拨叉11另一端对应设有用于锁止第一主动轮8的锁止销15。拨叉11位于最左侧，即朝向第一主动轮8的一侧时，锁止销15插入第一主动轮8，锁止第一主动轮8。

作为一种实施方式，第一从动齿轮4和第二从动齿轮10规格相同，第一主动轮8和第二主动轮9规格相同，即齿轮模数相同。第一从动齿轮4与第一主动轮8的齿比和第二从动齿轮10与第二主动轮9的齿比相同。

本发明中的新型差速器不同于目前常见的差速器，在动力输入轴3上增加了第二主动轮9，在动力输入轴3上增加了一个同步器12和拨叉11用于分配输入轴3的动力到两个主动轮上。在第二输出轴2上增加了一个和第一从动齿轮4一样齿数的第二从动齿轮10，左侧第二输出轴2上的太阳齿轮5和第二从动齿轮10是固定在第二输出轴2的。

本发明拨叉11左右移动三个位置可以实现三种工作模式。

请参照图3～图4，第一种工作模式为正常差速器模式，用于车辆正常前进后退转弯。拨叉11在最右侧时候，即位于朝向第一主动轮8的一侧时，同步器12连接第一主动轮8，并将输入轴3的动力传递给第一主动轮8，第二主动轮9处于空转状态，不起作用。此时本发明的新型差速器和现有的普通差速器没有区别。

请参照图5～图6，第二种工作模式为差速器锁定模式，锁定左右车轮轮速，能够通过不良路况，拨叉11移动到中间，同步器12同时带动第一主动轮8和第二主动轮9两个主动齿轮，这时候左右两边的第一输出轴1和第二输出轴2的转速完全一样，本发明的新型差速器的行星齿轮组6不起作用。这个时候不会发生单侧打滑的情况，可以用于通过不良路面。

请参照图7～图8，第三种工作模式为反转模式（正反转输出），拨叉11移动到最左侧，动力完全输入到第二主动轮9上，拨叉11将第一主动轮8锁定，第一主动轮8和第一从动齿轮4都被锁定，行星齿轮组6也处于固定，动力从第二主动轮9传递到第二从动齿轮10，经过行星齿轮组6反转之后传动到右侧的第一输出轴1的太阳齿轮5，造成左右两侧输出轴是转向相反的输出。请参照图10，整个车辆底盘因为左右两侧轮子转动方向相反，从而可以进行原地旋转。

本发明可以使车辆获得更好的通过性，结构更紧凑，更灵活的控制和操纵。本发明的新型差速器可以在每个车桥上布置一个，比如两个车桥的四轮车辆，在前后两个车桥各布置一个本发明的新型差速器，实现四轮驱动。

作为一种实施方式，换向机构可由多个离合器实现，例如3个离合器。

本发明实施例的新型差速器的控制方法包括：

正常模式步骤：驱动拨叉11位于朝第一主动轮8的一侧，拨叉11拨动同步器12连接第一主动轮8，并将输入轴3的动力传递给第一主动轮8，第二主动轮9处于空转状态；

锁定模式步骤：驱动拨叉11位于中间位置，拨叉11拨动同步器12至第一主动轮8和第二主动轮9中间，同步器12两端分别连接第一主动轮8和第二主动轮9，并将输入轴3的动力传递给第一主动轮8和第二主动轮9，第一输出轴1和第二输出轴2转速相同；

反转模式步骤：驱动拨叉11位于朝第二主动轮9的一侧并锁定第一主动轮8，拨叉11拨动同步器12连接第二主动轮9，第一输出轴1和第二输出轴2转向相反输出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (4)

1.一种新型差速器，包括第一输出轴（1）、第二输出轴（2）、输入轴（3），第一输出轴（1）上设有可转动的第一从动齿轮（4），第一从动齿轮（4）上设有框架（7），框架（7）上装有行星齿轮组（6），第一输出轴（1）、第二输出轴（2）末端上均设有与行星齿轮组（6）相啮合的太阳齿轮（5），其特征在于，所述差速器还包括换向机构和驱动第二输出轴（2）转动的传动副，输入轴（3）上设有可转动的第一主动轮（8），第一主动轮（8）和第一从动齿轮（4）啮合，换向机构将输入轴（3）动力传递到第一主动轮（8）和/或传动副上；

所述传动副包括可转动的设于输入轴（3）上的第二主动轮（9）以及固连在第二输出轴（2）上的第二从动齿轮（10），第二主动轮（9）与第二从动齿轮（10）啮合；

换向机构包括拨叉（11）以及设于输入轴（3）上的同步器（12）；拨叉（11）拨动差速器，将输入轴（3）动力传递到第一主动轮（8）和/或第二主动轮（9）上；

所述拨叉（11）拨动差速器将输入轴（3）动力传递到第二主动轮（9）上时，拨叉（11）锁止第一主动轮（8）；

同步器（12）设于第一主动轮（8）和第二主动轮（9）之间，第一主动轮（8）和第二主动轮（9）上均设有插槽（17），同步器（12）两端均设有对应的插销（13）；

同步器（12）中部设有环形槽（14），拨叉（11）的一端位于环形槽（14）中，拨叉（11）另一端对应设有用于锁止第一主动轮（8）的锁止销（15）；

拨叉（11）在最右侧时，同步器（12）连接第一主动轮（8），并将输入轴（3）的动力传递给第一主动轮（8），第二主动轮（9）处于空转状态；拨叉（11）移动到中间时，同步器（12）同时连接第一主动轮（8）和第二主动轮（9）；拨叉（11）位于最左侧时，锁止销（15）插入第一主动轮（8），锁止第一主动轮（8），同步器（12）连接第二主动轮（9）。

2.如权利要求1所述的新型差速器，其特征在于，第一从动齿轮（4）和第二从动齿轮（10）规格相同，第一主动轮（8）和第二主动轮（9）规格相同。

3.如权利要求1所述的新型差速器，其特征在于，所述换向机构由多个离合器组成。

4.一种新型差速器的控制方法，其特征在于，所述新型差速器的控制方法是根据权利要求1至3中任一项所述的新型差速器来实施的，所述新型差速器的控制方法包括：

正常模式步骤：驱动拨叉（11）位于朝第一主动轮（8）的一侧，拨叉（11）拨动同步器（12）连接第一主动轮（8），并将输入轴（3）的动力传递给第一主动轮（8），第二主动轮（9）处于空转状态；

锁定模式步骤：驱动拨叉（11）位于中间位置，拨叉（11）拨动同步器（12）至第一主动轮（8）和第二主动轮（9）中间，同步器（12）两端分别连接第一主动轮（8）和第二主动轮（9），并将输入轴（3）的动力传递给第一主动轮（8）和第二主动轮（9），第一输出轴（1）和第二输出轴（2）转速相同；

反转模式步骤：驱动拨叉（11）位于朝第二主动轮（9）的一侧并锁定第一主动轮（8），拨叉（11）拨动同步器（12）连接第二主动轮（9），第一输出轴（1）和第二输出轴（2）转向相反输出。