CN117267336A - 集中矢量控制差速器 - Google Patents

Abstract

集中矢量控制差速器，由两个输入端、三个套筒轴、两个差速器、一个穿心差速器、和两个输出端组成；从互反差速器输入的动力转速与从穿心差速器输入的动力转速相互独立不干涉，从互反差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的差速转动，从穿心差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的同速转动。

Description

集中矢量控制差速器

技术领域

本发明涉及一种差速器，具体为由两个输入端、两个传统差速器、一个穿心差速器、三个套筒轴和两个输出端构成的，两个输出端的差速转动和同速转动分别被主动控制的差速器。

背景技术

在传统机动车传动系统中，对左右主动轮转速主动控制的系统称为矢量控制系统。传统矢量控制系统一是给左主动轮和右主动轮分别设置左电机和右电机，分别控制左电机转速和右电机转速，两者同步形成同速转动使机动车前行后行，两者差动形成差速转动使机动车左转右转。这是分散矢量控制系统，左电机与右电机需要在各速度范围和各转矩范围都具有极高的一致性，需要复杂的协同传感器和复杂的协同控制电路，系统结构复杂、成本高。传统矢量控制系统二是采用两个动力源的转速输入双流波箱，利用左右两个行星排整合两个动力源的转速形成左右主动轮的转速，其中一个动力源的转速控制左右主动轮的同速转动，另一个动力源的转速控制左右主动轮的差速转动。这是集中主动矢量控制系统，常用于履带车辆动力系统；但双流波箱系统机械结构复杂、传动效率低。传统还有一种动力系统是一个动力源的转速通过差速器传动到左右主动轮，差速器被动地分配左主动轮转速和右主动轮转速的增量减量；差速器例如冠状差速器、行星排差速器或托森差速器，都是被动差速器。这本质上属于集中矢量被动分配系统，而不是主动的矢量控制系统。此前本人申报发明的《同向分动差速传动器》与双流波箱一样也属于集中矢量控制系统，其机械结构比双流波箱系统的机械结构简单、传动效率较高，但还不够。本发明提出新的集中矢量控制差速器，功能与同向分动差速传动器类似，但结构更简化、传动效率更高。

传动行业需要集中矢量控制差速器来改进集中主动矢量控制系统。

发明内容

本发明集中矢量控制差速器由两个输入端、三个套筒轴、两个差速器、一个穿心差速器、和两个输出端组成。

两个输入端分为左输入端和右输入端。左输入端，通过左锥齿轮副输入一种动力转速，左锥齿轮副与左套筒轴外轴连接。右输入端，通过右锥齿轮副输入另一种动力转速，右锥齿轮副与右套筒轴外轴连接。如果动力转速横置则锥齿轮副改为齿轮副，类似图6中横置的右输入端14通过右齿轮副35输入一种动力转速。

三个套筒轴采用成熟技术，分为左套筒轴、中套筒轴和右套筒轴。每个套筒轴由套筒轴外轴和套筒轴内轴组成，套筒轴外轴和套筒轴内轴之间可以相对转动，不可以相对轴向滑动。

两个差速器，各选择采用锥齿轮差速器、双太阳轮差速器和双内齿圈差速器三者之一作为差速器。所述锥齿轮差速器，设置左半轴锥齿轮的齿数=右半轴锥齿轮的齿数；所述双太阳轮差速器，设置大齿数太阳轮的齿数*大行星轮的齿数=2*小齿数太阳轮的齿数*小行星轮的齿数；所述双内齿圈差速器，设置2*小齿数内齿圈的齿数*大行星轮的齿数=大齿数内齿圈的齿数*小行星轮的齿数；三者均为成熟技术。两个差速器，一个是互反差速器，另一个是换向差速器。互反差速器，选择采用锥齿轮差速器时，行星架与左套筒轴外轴连接，左半轴锥齿轮与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴连接，参见图3；选择采用双太阳轮差速器时，大齿数太阳轮与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴外轴连接，参见图1；选择采用双内齿圈行星排时，小齿数内齿圈与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴外轴连接，参见图2。换向差速器，选择采用锥齿轮差速器时，在行星架锁止时，左半轴锥齿轮转速和右半轴锥齿轮转速相等、转动方向相反，参见图1，图中锥齿轮差速器设置在中套筒轴外轴上，左半轴锥齿轮与中套筒轴外轴左端连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴右端连接；选择采用双太阳轮差速器时，在大齿数太阳轮锁止时，行星架转速和小齿数太阳轮转速相等、转动方向相反，参见图4，图中双太阳轮差速器设置在中套筒轴外轴上，行星架与中套筒轴外轴左端连接，小齿数太阳轮与中套筒轴外右端连接；选择采用双内齿圈差速器时，在小齿数内齿圈锁止时，行星架转速和大齿数内齿圈转速相等、转动方向相反，参见图5，图中双内齿圈差速器设置在中套筒轴外轴上，行星架与中套筒轴外轴左端连接，大齿数内齿圈与中套筒轴外轴右端连接。中套筒轴外轴左端与中套筒轴右端，转速相等、转动方向相反。

穿心差速器，选择采用双太阳轮差速器和双内齿圈差速器两者之一作为穿心差速器。选择采用双太阳轮差速器时，大齿数太阳轮与右套筒轴外轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接，参见图1；选择采用双内齿圈差速器时，小齿数内齿圈与右套筒轴外轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接，参见图2。

两个输出端，分为左输出端和右输出端。左输出端与左套筒轴内轴连接，对外与左传动轴或左主动轮等动力使用装置连接。右输出端与右套筒轴内轴连接，对外与右传动轴或右主动轮等动力使用装置连接。所述动力转速，源于燃油发动机、电动机等发动机，或发动机后的变速器、减速器、离合器、传动轴等传动装置。所述连接是以机械连接的方法使参与连接的各部件转速相同。

通过左锥齿轮副（或左齿轮副）向互反差速器输入动力转速，左输出端获得同向转速，右输出端获得反向转速；左输出端和右输出端从互反差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相反，这两个转速分量与从穿心差速器输入的动力转速的综合影响为零。通过右锥齿轮副（或右齿轮副）向穿心差速器输入动力转速，左输出端和右输出端均获得同向转速；左输出端和右输出端从穿心差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相同，这两个转速分量与从互反差速器输入的动力转速的综合影响为零。从互反差速器输入的动力转速与从穿心差速器输入的动力转速相互独立不干涉，从互反差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的差速转动，从穿心差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的同速转动。

传统集中矢量控制系统是双流波箱，常用于履带车辆动力系统；采用两个动力源的转速输入双流波箱，利用左右两个行星排整合两个动力源的转速形成左右主动轮的转速，其中一个动力源的转速控制左右主动轮的同速转动，另一个动力源的转速控制左右主动轮的差速转动。但双流波箱机械结构复杂、传动效率低。此前本人申报发明的《同向分动差速传动器》与双流波箱一样也属于集中矢量控制系统，其机械结构比双流波箱系统的机械结构简单、传动效率较高。参见图6，图中12、13和14为全幅结构简图，其余部件为半幅结构简图，半幅结构简图是变速器行业惯例。同向分动差速传动器与本发明功能类似，同样有两个输入端、三个套筒轴，两个差速器、一个穿心差速器和两个输出端，工作原理基本一致；但其结构较复杂，一是三个套筒轴中有一个是三重套筒轴，三重套筒轴由外轴、中轴和内轴组成；二是机械结构中输入端多了一个旁轴齿轮副；结构复杂，传动效率低。本发明提出集中矢量控制差速器，有益之处在于：功能和工作原理与同向分动差速传动器基本一致，但结构更简化、传动效率更高。此前没有与此结构相同的差速器。与同向分动差速传动器一样，集中矢量控制差速器也可以作为被动控制差速的差速器。

所述锥齿轮副、齿轮副、锁止、转速分量、同速和差速为成熟技术。

附图说明

图1为集中矢量控制差速器示意图一，也是实施例1示意图。

图2为集中矢量控制差速器示意图二，也是实施例2示意图。

图3为互反差速器采用锥齿轮差速器示意图。

图4为换向差速器采用双太阳轮差速器示意图。

图5为换向差速器采用双内齿圈差速器示意图。

图6为同向分动差速传动器示意图。

图1和图2中，1和14为全幅结构简图，其余部件为半幅结构简图。图6中，12、13和14为全幅结构简图，其余部件为半幅结构简图。各图中，1为左输入端，2为左锥齿轮副，3为大齿数太阳轮，4为小齿数太阳轮，5为小行星轮，6为大行星轮，7为行星架，8为左半轴锥齿轮，9为右半轴锥齿轮，12为右输出端，13为左输出端，14为右输入端，15为右锥齿轮副，16为左套筒轴，17为中套筒轴，18为右套筒轴，23为小齿数内齿圈，24为大齿数内齿圈，35为右齿轮副。各图中输入端和输出端以箭头示意，某部件锁止以连接接地符号示意。各图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。

具体实施方式

实施例1：集中矢量控制差速器一，由两个输入端、三个套筒轴、两个差速器、一个穿心差速器、和两个输出端组成。

两个输入端分为左输入端和右输入端。左输入端，通过左锥齿轮副输入一种动力转速，左锥齿轮副与左套筒轴外轴连接。右输入端，通过右锥齿轮副输入另一种动力转速，右锥齿轮副与右套筒轴外轴连接。

三个套筒轴采用成熟技术，分为左套筒轴、中套筒轴和右套筒轴。每个套筒轴由套筒轴外轴和套筒轴内轴组成，套筒轴外轴和套筒轴内轴之间可以相对转动，不可以相对轴向滑动。

两个差速器，各选择采用锥齿轮差速器、双太阳轮差速器和双内齿圈差速器三者之一作为差速器。锥齿轮差速器，设置左半轴锥齿轮的齿数17=右半轴锥齿轮的齿数17；双太阳轮差速器，设置大齿数太阳轮的齿数24*大行星轮的齿数27=2*小齿数太阳轮的齿数18*小行星轮的齿数18；均为成熟技术。两个差速器，一个是互反差速器，另一个是换向差速器。互反差速器，选择采用双太阳轮差速器，大齿数太阳轮与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴外轴连接，参见图1。换向差速器，选择采用锥齿轮差速器，在行星架锁止时，左半轴锥齿轮转速和右半轴锥齿轮转速相等、转动方向相反，参见图1，图中锥齿轮差速器设置在中套筒轴外轴上，左半轴锥齿轮与中套筒轴外轴左端连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴右端连接；中套筒轴外轴左端与中套筒轴右端，转速相等、转动方向相反。

穿心差速器，选择采用双太阳轮差速器，各齿数设置同上述双太阳轮差速器互反差速器。大齿数太阳轮与右套筒轴外轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接，参见图1。

两个输出端，分为左输出端和右输出端。左输出端与左套筒轴内轴连接，对外与左传动轴或左主动轮等动力使用装置连接。右输出端与右套筒轴内轴连接，对外与右传动轴或右主动轮等动力使用装置连接。所述动力转速源于电动机。

向互反差速器输入动力转速，左输出端获得同向转速，右输出端获得反向转速；左输出端和右输出端从互反差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相反，这两个转速分量与从穿心差速器输入的动力转速的综合影响为零。向穿心差速器输入动力转速，左输出端和右输出端均获得同向转速；左输出端和右输出端从穿心差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相同，这两个转速分量与从互反差速器输入的动力转速的综合影响为零。从互反差速器输入的动力转速与从穿心差速器输入的动力转速相互独立不干涉，从互反差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的差速转动，从穿心差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的同速转动。

实施例2：集中矢量控制差速器二，由两个输入端、三个套筒轴、两个差速器、一个穿心差速器、和两个输出端组成。

两个输入端分为左输入端和右输入端。左输入端，通过左锥齿轮副输入一种动力转速，左锥齿轮副与左套筒轴外轴连接。右输入端，通过右锥齿轮副输入另一种动力转速，右锥齿轮副与右套筒轴外轴连接。

三个套筒轴采用成熟技术，分为左套筒轴、中套筒轴和右套筒轴。每个套筒轴由套筒轴外轴和套筒轴内轴组成，套筒轴外轴和套筒轴内轴之间可以相对转动，不可以相对轴向滑动。

两个差速器，各选择采用锥齿轮差速器、双太阳轮差速器和双内齿圈差速器三者之一作为差速器。锥齿轮差速器，设置左半轴锥齿轮的齿数17=右半轴锥齿轮的齿数17；双内齿圈差速器，设置2*小齿数内齿圈的齿数50*大行星轮的齿数17=大齿数内齿圈的齿数100*小行星轮的齿数17；均为成熟技术。两个差速器，一个是互反差速器，另一个是换向差速器。互反差速器，选择采用双内齿圈差速器，小齿数内齿圈与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴外轴连接，参见图2。换向差速器，选择采用锥齿轮差速器，在行星架锁止时，左半轴锥齿轮转速和右半轴锥齿轮转速相等、转动方向相反，参见图2，图中锥齿轮差速器设置在中套筒轴外轴上，左半轴锥齿轮与中套筒轴外轴左端连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴右端连接；中套筒轴外轴左端与中套筒轴右端，转速相等、转动方向相反。

穿心差速器，选择采用双内齿圈差速器，各齿数设置同上述双内齿圈差速器互反差速器。小齿数内齿圈与右套筒轴外轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接，参见图2。

两个输出端，分为左输出端和右输出端。左输出端与左套筒轴内轴连接，对外与左传动轴或左主动轮等动力使用装置连接。右输出端与右套筒轴内轴连接，对外与右传动轴或右主动轮等动力使用装置连接。所述动力转速源于电动机。

向互反差速器输入动力转速，左输出端获得同向转速，右输出端获得反向转速；左输出端和右输出端从互反差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相反，这两个转速分量对从穿心差速器输入的动力转速的综合影响为零。向穿心差速器输入动力转速，左输出端和右输出端均获得同向转速；左输出端和右输出端从穿心差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相同，这两个转速分量对从互反差速器输入的动力转速的综合影响为零。从互反差速器输入的动力转速与从穿心差速器输入的动力转速相互独立不干涉，从互反差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的差速转动，从穿心差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的同速转动。

Claims (6)

1.集中矢量控制差速器，由两个输入端、三个套筒轴、两个差速器、一个穿心差速器、和两个输出端组成；

两个输入端分为左输入端和右输入端，左输入端，通过左锥齿轮副输入一种动力转速，左锥齿轮副与左套筒轴外轴连接，右输入端，通过右锥齿轮副输入另一种动力转速，右锥齿轮副与右套筒轴外轴连接；

三个套筒轴分为左套筒轴、中套筒轴和右套筒轴，每个套筒轴由套筒轴外轴和套筒轴内轴组成，套筒轴外轴和套筒轴内轴之间可以相对转动，不可以相对轴向滑动；

两个差速器，各选择采用锥齿轮差速器、双太阳轮差速器和双内齿圈差速器三者之一作为差速器，锥齿轮差速器，设置左半轴锥齿轮的齿数=右半轴锥齿轮的齿数，双太阳轮差速器，设置大齿数太阳轮的齿数*大行星轮的齿数=2*小齿数太阳轮的齿数*小行星轮的齿数，双内齿圈差速器，设置2*小齿数内齿圈的齿数*大行星轮的齿数=大齿数内齿圈的齿数*小行星轮的齿数；两个差速器，一个是互反差速器，另一个是换向差速器，互反差速器，选择采用锥齿轮差速器时，行星架与左套筒轴外轴连接，左半轴锥齿轮与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴连接；换向差速器，选择采用锥齿轮差速器时，在行星架锁止时，左半轴锥齿轮转速和右半轴锥齿轮转速相等、转动方向相反，左半轴锥齿轮与中套筒轴外轴左端连接，右半轴锥齿轮与中套筒轴外轴右端连接；中套筒轴外轴左端与中套筒轴右端，转速相等、转动方向相反；

穿心差速器，选择采用双太阳轮差速器和双内齿圈差速器两者之一作为穿心差速器，选择采用双太阳轮差速器时，大齿数太阳轮与右套筒轴外轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接；

两个输出端，分为左输出端和右输出端，左输出端与左套筒轴内轴连接，对外与左传动轴等动力使用装置连接，右输出端与右套筒轴内轴连接，对外与右传动轴等动力使用装置连接；

向互反差速器输入动力转速，左输出端获得同向转速，右输出端获得反向转速；左输出端和右输出端从互反差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相反，这两个转速分量与从穿心差速器输入的动力转速的综合影响为零；向穿心差速器输入动力转速，左输出端和右输出端均获得同向转速；左输出端和右输出端从穿心差速器获得的转速分量绝对值相等、方向相同，这两个转速分量与从互反差速器输入的动力转速的综合影响为零；从互反差速器输入的动力转速与从穿心差速器输入的动力转速相互独立不干涉，从互反差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的差速转动，从穿心差速器输入的动力转速集中控制两个输出端的同速转动。

2.如权利要求1所述的集中矢量控制差速器，互反差速器替换为选择采用双太阳轮差速器时，大齿数太阳轮与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，小齿数太阳轮与中套筒轴外轴连接。

3.如权利要求1所述的集中矢量控制差速器，互反差速器替换为选择采用双内齿圈差速器时，小齿数内齿圈与左套筒轴外轴连接，行星架与左套筒轴内轴连接且与中套筒轴内轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴外轴连接。

4.如权利要求1所述的集中矢量控制差速器，换向差速器替换为选择采用双太阳轮差速器时，在大齿数太阳轮锁止时，行星架转速和小齿数太阳轮转速相等、转动方向相反，行星架与中套筒轴外轴左端连接，小齿数太阳轮与中套筒轴外轴右端连接。

5.如权利要求1所述的集中矢量控制差速器，换向差速器替换为选择采用双内齿圈差速器时，在小齿数内齿圈锁止时，行星架转速和大齿数内齿圈转速相等、转动方向相反，行星架与中套筒轴外轴左端连接，大齿数内齿圈与中套筒轴外轴右端连接。

6.如权利要求1所述的集中矢量控制差速器，穿心差速器替换为选择采用双内齿圈差速器时，小齿数内齿圈与右套筒轴外轴连接，大齿数内齿圈与中套筒轴内轴连接，行星架与中套筒轴外轴连接且与右套筒轴内轴连接。