CN118128404A - 差速驱动组件及包含其的汽车摆门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通工具的车门系统，具体为差速驱动组件及包含其的汽车摆门，该汽车具有可枢转摆动地连接到车身的车门，车门能沿着在打开位置和关闭位置之间的摆动路径运动，差速驱动组件包括与所述车门连接的动力操作驱动器，差速驱动组件被构造成响应于所述动力操作指令，并利用导向轨道实现车门公转和自转的复合旋转运动，而差速驱动组件其不但能够完成可靠的传动，还可以消除车门因复杂运动姿态给传动系统带来的卡滞的风险。

Description

差速驱动组件及包含其的汽车摆门

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车自动摆门和用于驱动该自动摆门的差速驱动组件。

背景技术

随着汽车行业的不断发展进步，汽车的使用率和需求不断增加，因此，汽车的使用方便性是所有人越来越关注的。汽车侧门的打开方式有很多种，如顺开式车门，这是最常见的车门开启方式，车门沿着与汽车前进方向相同的方向向外打开。这种设计简单方便，且在汽车行驶时可以利用气流压力帮助关闭车门；侧滑门：这种开启方式的车门在开启时会沿着车身侧面滑动，而不是向外翻折。侧滑门常用于MPV车型，因为它在开启时占用的空间小，便于乘客上下车和物品装卸；对开式车门：通常配备于豪华汽车上，后门的开启方式与前门相同，但方向相反。这种设计可以提供更加优雅的上下车体验，并且在视觉上给人一种高贵的感觉；摆门：通常指的是车门通过特定的铰链和驱动机构向外摆出开启的方式，这种设计在很多车型中都有应用，尤其是在一些豪华车型或者具有特殊设计的车辆中较为常见，目前新能源汽车上出现了电动摆门，其可以通过按钮控制，自动向外摆动开启，关闭时则自动吸合，占用空间小，但成本相对较高，而且由于驱动系统复杂，可靠性低。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种差速驱动组件，其不但能够完成可靠的传动，还可以消除车门因复杂运动姿态给传动系统带来的卡滞的风险。

本发明提供差速驱动组件包括：驱动器，该驱动器包括电机及由该电机驱动的驱动器输出轴；差速器壳体组件,其包括差速器上壳和差速器下壳及两者之间形成的安装腔，差速器下壳具有下轴套；差速组件，其依次包括上半轴齿轮、行星齿轮、下半轴齿轮和差速器输出轴；驱动器输出轴与上半轴齿轮传动连接；行星齿轮通过行星齿轮轴安装在差速器壳体组件内并与上半轴齿轮和下半轴齿轮啮合；差速器输出轴位于差速器下壳的下轴套内；安装架，其设有导向轨道；下摆臂组件，其包括下摆臂套和固定设置在下摆臂套内的齿条；还包括衬套，衬套插入端可滑动地位于下摆臂套内，转动端可转动的安装在安装架上，其中，差速器输出轴伸入衬套内并与齿条传动啮合，差速器下壳的下轴套与衬套传动啮合；通过改变差速器输出轴与齿条的位置关系来调整下摆臂套与衬套位置关系，在调整过程中，下摆臂套相对安装架运动并被导向轨道限位约束，衬套相对安装架转动。

优选的，安装架还包括本体，本体包括上安装板、侧板和下安装板，导向轨道为在上安装板的上导轨和下安装板的下导轨，

优选的，衬套为套筒结构，套筒结构的转动端上方具有凸边，凸边可转动的被定位在上安装板的安装孔内，凸边内侧具有传动齿或传动键与差速器下壳的下轴套传动配合；齿条从套筒结构的插入端进入在转动端与差速器输出轴传动连接。

优选的，下摆臂套上下设有滚轮，上下滚轮分别位于上导轨和下导轨内。差速器壳体组件，还包括上罩体、下罩体；差速器上壳通过上轴承安装在上罩体内，差速器下壳的下轴套通过下轴套安装在下罩体内。

优选的，差速组件的上半轴齿轮、下半轴齿轮为锥齿轮，行星齿轮为锥齿轮且数量为至少两个，通过行星齿轮轴安装在上半轴齿轮、下半轴齿轮之间，在上半轴齿轮和下半轴齿轮同速转动时，行星齿轮进行自转；在上半轴齿轮和下半轴齿轮差速转动时，行星齿轮进行公转和自转复合运动。

汽车摆门，其包括门体，使用前述的差速驱动组件，差速驱动组件的下摆臂组件与车身铰接，下摆臂组件的安装架固定在门体上，差速驱动组件驱动齿条做直线往复运动从而驱动下摆臂套相对安装架运动并被导向轨道限位约束，门体以向外摆出的形式打开和关闭。

还包括上摆臂组件；上摆臂组件的上摆臂主体通过第一安装块和第二安装块分别铰接在车身和车门上。

上述技术方案有益效果在于：

本发明中，电动摆门的运行轨迹由上摆臂组件和下摆臂组件限定，由于下摆臂组件在安装架的导向轨道的约束下其伸出长度可变，电动摆门从而在运动过程中呈现复杂的转动姿态。本申请提出了差速驱动组件，用于消除驱动器输出轴与差速器输出轴的差速对车门运动的影响，其中行星齿轮在做上述自转运动的同时，由还绕驱动器输出轴轴线转动--公转，上下半轴齿轮以不同转速转动。即，消除了齿条的运动卡滞的风险。

本发明的其他有益效果将在后面具体实施例中逐一描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的汽车自动摆门的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的汽车自动摆门在打开过程中差速驱动组件的工作状态图；

图3为本发明实施例所述的汽车自动摆门打开过程中俯视车身与摆门的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的差速驱动组件的立体总装配示意图；

图5为本发明实施例所述的差速驱动组件的局部剖视示意图；

图6为本发明实施例所述的差速驱动组件第一爆炸图；

图7为本发明实施例所述的差速驱动组件第二爆炸图。

图中：10驱动器；11电机；12驱动器输出轴；20差速组件；21上半轴齿轮；22下半轴齿轮；23行星齿轮；24行星齿轮轴；25上齿段；26输出轴；27驱动轮安装位；28驱动轮；30差速器壳体组件；31上轴承；32差速器上壳；33差速器下壳；34上罩体；35下罩体；36下轴承；37下轴套；40安装架；41本体；42安装孔；43上导轨；44下导轨；50下摆臂组件；51衬套；52齿条；53固定块；54下摆臂套；55滚轮；56下转轴；60上摆臂组件；61上摆臂主体；62第一安装块；63第二安装块。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容特点与功效，在以下配合参考附图1至7对实施例进行详细说明。

车辆及电动摆门

如图1所示，示例性给出汽车涉及车门的车身局部，包括前一个后乘客门车通过上摆臂组件60和下摆臂组件50安装在车身上，从而形成摆杆铰链结构，电动摆门的驱动装置集成在后乘客门上。

根据图1与图2，摆门包括内、外金属板以及限定内腔，电动摆门驱动装置可安装在内腔中。电动摆门运行在开启位置和关闭位置之间时，向车身外侧悬空摆出，电动摆门的运行轨迹由上摆臂组件60和下摆臂组件50限定，由于下摆臂组件50在安装架40的导向轨道的约束下，其伸出长度可变，电动摆门从而在运动过程中呈现复杂的转动姿态，比如通过向前运动复合门体自身转动运动达到向前进给并旋转插入前门与车身之间的间隙，完成后乘客门车的关闭动作。也就是说在启闭车门时可以对车身上的密封件、结构件等进行避让。

车身近端，上摆臂组件60和下摆臂组件50枢转地安装在车体上，例如通过安装支架连接到A柱和/或B柱。此时，上摆臂组件60和下摆臂组件50以悬臂方式水平地或大致水平地延伸(意指相对于垂直轴线横向地或大致横向地延伸，基本横向地表示支架略微倾斜相对于垂直轴的例如5度或被认为在预期的范围内角度)。远离车身的，未支撑的自由的第二端，也被称作远端，上摆臂组件60和下摆臂组件50示例性地延伸通过端口设置在车门本体关闭面上，连接内外金属板。

驱动器10作为电动摆门的动力源，其与汽车控制单元通信相连，驱动器10并不是本发明的创造性贡献内容，例如可选但不限于申请人在先申请的2024202178686一种车门驱动器及汽车，以响应于控制单元的的选择性致动及电机旋转方向。自动摆门驱动器10构造不需要修改，因为本申请的发明目的是利用差速结构解决车门在复杂运动中齿条卡滞的问题，而不是让驱动器10变频输出。传统的驱动器可以直接结合到现有摆门结构中，而不需要很大的变更设计努力和成本，特别是门结构，其最初被设置用于具有纯机械的齿条和齿轮系统的门可以直接调用或使用。

驱动器10控制齿条52的往复直线运动，旋转上摆臂组件60和下摆臂组件50，驱动器10在第一方向上使车门打开，即从关闭位置向打开位置在打开方向上移动，相反，在第二方向上使车门在关闭方向上从打开位置向关闭位置移动。

差速驱动组件

正如前文所述，电动摆门的运行轨迹由上摆臂组件和下摆臂组件限定，由于下摆臂组件在安装架的导向轨道的约束下其伸出长度可变，电动摆门从而在运动过程中呈现复杂的转动姿态。

从另一个角度阐述，电动摆门在运动过程中，不但有周向的转动，还复合有径向的运动或者自身的转动，这由下摆臂组件50的滚轮55在复杂曲线的导轨中运动而实现，如果不设置差速驱动组件，则驱动器10输出的持续的恒速转动导致滚轮55在复杂曲线的导轨中运行时被卡死，或者滚轮55在复杂曲线的导轨中运动无法正常移动。

对此，本申请提出了差速驱动组件，用于消除驱动器输出轴12与差速器输出轴26的差速对车门运动的影响。参见图5-7，其是对现有技术中的差速结构在车门驱动中的具体应用。具体为，差速驱动组件包括驱动器10，该驱动器10包括电机及由该电机驱动的驱动器输出轴12；差速器壳体组件30,其包括差速器上壳32和差速器下壳33及两者之间形成的安装腔，差速器下壳33具有下轴套；差速组件20，其依次包括上半轴齿轮21、行星齿轮23、下半轴齿轮22和差速器输出轴26；驱动器输出轴12与上半轴齿轮21传动连接；行星齿轮23通过行星齿轮轴24安装在差速器壳体组件30内并与上半轴齿轮21和下半轴齿轮22啮合；差速器输出轴26位于差速器下壳33的下轴套内；安装架40，其设有导向轨道；下摆臂组件50，其包括下摆臂套54和固定设置在下摆臂套54内的齿条52；还包括衬套51，衬套51插入端可滑动地位于下摆臂套54内，转动端可转动的安装在安装架40上，其中，差速器输出轴26伸入衬套51内并与齿条52传动啮合，差速器下壳33的下轴套与衬套51传动啮合；通过改变差速器输出轴26与齿条52的位置关系来调整下摆臂套54与衬套51位置关系，在调整过程中，下摆臂套54相对安装架40运动并被导向轨道限位约束，衬套51相对安装架40转动。

优选的是，安装架40还包括本体41，本体41包括上安装板、侧板和下安装板，导向轨道为在上安装板的上导轨43和下安装板的下导轨44，衬套51为套筒结构，套筒结构的转动端上方具有凸边，凸边可转动的被定位在上安装板的安装孔42内，凸边内侧具有传动齿或传动键与差速器下壳33的下轴套传动配合；齿条52从套筒结构的插入端进入在转动端与差速器输出轴26传动连接。下摆臂套54上下设有滚轮55，上下滚轮55分别位于上导轨43和下导轨44内，从而辅助下摆臂套与安装架40之间的运动。

差速驱动的执行

现有技术中，两个半轴齿轮均为驱动轴对外输出，比如车辆的驱动桥之间消除车轮的速度差。但与现有技术中不同的是，在本实施例中，采用的是机械设计中的对称式锥齿轮差速器，但在本实施中，驱动器输出轴12是差速驱动组件动力输入元件，而差速器输出轴26是动力输出元件。驱动器输出轴12与差速器输出轴26之间的速度差最终是由下轴套37向上输入到行星齿轮轴24，从而让行星齿轮23发生自转和公转来消除的。

差速组件20的上半轴齿轮21、下半轴齿轮22为锥齿轮，行星齿轮23为锥齿轮且数量为至少两个，通过行星齿轮轴24安装在上半轴齿轮21、下半轴齿轮22之间，在上半轴齿轮21和下半轴齿轮22同速转动时，行星齿轮23进行自转；在上半轴齿轮21和下半轴齿轮22差速转动时，行星齿轮23进行公转和自转复合运动。

本实施例中，差速器壳由用螺栓固紧的差速器上壳32、差速器下壳33组成。装合时，行星齿轮轴24两个轴颈上分别套着一个直齿圆锥行星齿轮23，它们均与上下两个直齿圆锥半轴齿轮啮合。上半轴齿轮21通过花键与驱动器输出轴12相连，下半轴齿轮22通过花键与差速器输出轴26相连，驱动器输出轴12和差速器输出轴26分别支承在差速器壳相应的上下座孔中。

动力自驱动器10经速器后，从驱动器输出轴12依次经上半轴齿轮21、行星齿轮23、下半轴齿轮22、差速器输出轴26、驱动轮28输出给齿条52。

差速驱动的传动路线

当驱动器输出轴12与差速器输出轴26以相同的转速转动时，行星齿轮绕自身轴线转动--自转。即，驱动器输出轴12，行星齿轮23与差速器输出轴26三者之间形成平衡状态。

由于下摆臂套54与齿条52固定连接，当下摆臂套54在延导轨运动被卡滞时，齿条52的运动也发生卡滞，此时驱动器输出轴12与差速器输出轴26之间形成差速，由衬套51通过花键带动下轴套37、进一步带动差速器壳转动，差速器壳与行星齿轮轴24是固定连接，因此，行星齿轮在做上述自转运动的同时，由还绕驱动器输出轴12轴线转动--公转，上下半轴齿轮以不同转速转动。即，消除了齿条52的运动卡滞的风险。

差速驱动组件在车门系统中的固定

差速器壳体组件30，还包括上罩体34、下罩体35；差速器上壳32通过上轴承31安装在上罩体34内，差速器下壳33的下轴套通过下轴套37安装在下罩体35内。在该系统中，上罩体34、下罩体35是外部壳体，其为静止不动的，因此可以固定在驱动器10与安装架40之间。

而差速器壳由用螺栓固紧的差速器上壳32、差速器下壳33组成。其根据同速和差速的状态，相应的保持静止和转动。

汽车摆门的括门体使用差速驱动组件，在安装中，差速驱动组件的下摆臂组件50与车身铰接，下摆臂组件50的安装架40固定在门体上，差速驱动组件驱动齿条做直线往复运动从而驱动下摆臂套54相对安装架40运动并被导向轨道限位约束，门体以向外摆出的形式打开和关闭。

汽车车身包括A柱、B柱和C柱，这三者是车身结构中的重要组成部分，它们各自承担着保护乘员安全和车身稳定性的重要角色。A柱是指前风挡玻璃两侧的立柱，位于发动机舱与乘员舱之间。A柱的主要作用是连接车顶与车身，并在汽车发生正面碰撞时首当其冲，防止车轮和悬架等侵入乘员舱。A柱的质量对于保护驾驶员和前排乘客的安全至关重要。B柱位于驾驶舱的前座和后座之间，是连接汽车前后门的立柱。它不仅作为车顶和底盘的连接部分，而且在侧面撞击中起到承上启下的作用，保护车内乘员免受伤害。B柱的质量直接影响到车辆在侧面碰撞中的安全性能。C柱位于后排侧窗玻璃与后风挡玻璃之间的立柱。它的主要作用是支撑车顶和车身的结构，同时也有助于提高车辆的整体刚性。C柱的设计和倾角会影响到后视视野和车辆的空气动力学性能。

优选的是，上摆臂组件与下摆臂组件连接在车身的C柱和摆门之间。

优选的是，还包括上摆臂组件60；上摆臂组件60的上摆臂主体61通过第一安装块62和第二安装块63分别铰接在车身和车门上。

自动摆门的控制

自动摆门由电子控制模块控制，电子控制模块可以包括微处理器和具有存储在其上的可执行计算机可读指令的存储器。电子控制模块可以与远程钥匙扣和/或与用于接收来自用户的打开或关闭车门的请求的内部/外部把手开关通信；换一种方式，电子控制模块可接收来自遥控钥匙扣和/或内/外把手开关的指令信号，启动车门的开启或关闭，在接收到命令时，电子控制模块继续向驱动器10提供信号以接通电动机11并启动车门的枢转摆动。

优选的是，在提供信号的同时，电子控制模块还从电机的霍尔效应传感器获得反馈确保不发生接触障碍。如果没有障碍物，会继续产生旋转力来驱动齿条从而实现转动。

电子控制模块还可以接收来自接近传感器的附加输入，所述接近传感器例如是定位在车门的超声波或雷达传感器,超声波传感器评估障碍物，例如另一辆汽车，树或柱子是否接近或非常接近车门,如果存在这样的障碍物，超声波传感器将向电子控制模块发送信号以及电子控制模块将继续关闭电动机阻止车门移动从而防止车门避免撞击障碍物。或者可选地，接触障碍避免系统可放置在车辆中包括安装在门上的接触传感器,并且可操作以向电子控制模块发送信号。

而在自动摆门打开时，将使用如前述的差速驱动组件防止传动系统卡滞。

上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.差速驱动组件，其特征在于，包括：

驱动器(10)，该驱动器(10)包括电机(11)及由该电机驱动的驱动器输出轴(12)；

差速器壳体组件(30),其包括差速器上壳(32)和差速器下壳(33)及两者之间形成的安装腔，差速器下壳(33)具有下轴套；

差速组件(20)，其依次包括上半轴齿轮(21)、行星齿轮(23)、下半轴齿轮(22)和差速器输出轴(26)；驱动器输出轴(12)与上半轴齿轮(21)传动连接；行星齿轮(23)通过行星齿轮轴(24)安装在差速器壳体组件(30)内并与上半轴齿轮(21)和下半轴齿轮(22)啮合；差速器输出轴(26)位于差速器下壳(33)的下轴套内；

安装架(40)，其设有导向轨道；

下摆臂组件(50)，其包括下摆臂套(54)和固定设置在下摆臂套(54)内的齿条(52)；还包括衬套(51)，衬套(51)插入端可滑动地位于下摆臂套(54)内，转动端可转动的安装在安装架(40)上，

其中，差速器输出轴(26)伸入衬套(51)内并与齿条(52)传动啮合，差速器下壳(33)的下轴套与衬套(51)传动啮合；通过改变差速器输出轴(26)与齿条(52)的位置关系来调整下摆臂套(54)与衬套(51)位置关系和下摆臂组件(50)整体长度，在调整过程中，下摆臂套(54)相对安装架(40)运动并被导向轨道限位约束，衬套(51)相对安装架(40)转动。

2.根据权利要求1所述的差速驱动组件，其特征在于：安装架(40)还包括本体(41)，本体(41)包括上安装板、侧板和下安装板，导向轨道为在上安装板的上导轨(43)和下安装板的下导轨(44)；

衬套(51)为套筒结构，套筒结构的转动端上方具有凸边，凸边可转动的被定位在上安装板的安装孔(42)内，凸边内侧具有传动齿或传动键与差速器下壳(33)的下轴套传动配合；齿条(52)从套筒结构的插入端进入在转动端与差速器输出轴(26)传动连接。

3.根据权利要求2所述的差速驱动组件，其特征在于：下摆臂套(54)上下设有滚轮(55)，上下滚轮(55)分别位于上导轨(43)和下导轨(44)内。

4.根据权利要求3所述的差速驱动组件，其特征在于：差速器壳体组件(30)，还包括上罩体(34)、下罩体(35)；差速器上壳(32)通过上轴承(31)安装在上罩体(34)内，差速器下壳(33)的下轴套通过下轴套(37)安装在下罩体(35)内。

5.根据权利要求4所述的差速驱动组件，其特征在于：

差速组件(20)的上半轴齿轮(21)、下半轴齿轮(22)为锥齿轮，行星齿轮(23)为锥齿轮且数量为至少两个，通过行星齿轮轴(24)安装在上半轴齿轮(21)、下半轴齿轮(22)之间，在上半轴齿轮(21)和下半轴齿轮(22)同速转动时，行星齿轮(23)进行自转；在上半轴齿轮(21)和下半轴齿轮(22)差速转动时，行星齿轮(23)进行公转和自转复合运动。

6.汽车摆门，其包括门体，其特征在于：使用如权利要求1-5任一项的差速驱动组件，差速驱动组件的下摆臂组件(50)与车身铰接，下摆臂组件(50)的安装架(40)固定在门体上，差速驱动组件驱动齿条做直线往复运动从而驱动下摆臂套(54)相对安装架(40)运动并被导向轨道限位约束，门体以向外摆出的形式打开和关闭。

7.根据权利要求6所述的汽车摆门，其特征在于，上摆臂组件与下摆臂组件连接在车身的C柱和摆门之间。