一种极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统的制作方法

本发明涉及车辆传动及底盘总成，尤其涉及一种极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统。

背景技术：

1、极地科考、冰雪运输和高寒地区工程作业车辆长期处于低温、冰雪、泥水和冲击载荷共同作用的环境。驱动前桥及轮边系统既承担动力传递、转向和制动功能，又属于承受路面冲击和密封污染风险较高的底盘部件，其低温可靠性直接影响车辆的启动、行驶和脱困能力。

2、现有驱动前桥通常采用整体铸造或钢板焊接的圆形或方形桥壳，主减速器采用单级或双级锥齿轮传动，差速器采用开式结构或停车后手动锁止的机械锁止结构，轮边部分采用铸铁或铸钢轮毂、常规行星轮边减速机构和单骨架油封，制动部分多采用气压鼓式制动或气压盘式制动。上述结构通常依据常温工况设置材料、轴承预紧度、齿轮间隙和密封形式。

3、在极地低温工况下，普通碳素钢、灰铸铁和常规橡胶件的冲击韧性或弹性下降，承力件存在脆性开裂风险，油封唇口易硬化并产生润滑油泄漏；未经低温匹配的齿轮和轴承可能因热收缩及组织变化产生游隙减小、摩擦力矩增大和啮合冲击；传统桥壳及轮毂重量较大，增加车辆在松软雪面的下陷量；开式差速器不能将扭矩有效传递至有附着力的车轮，机械锁止机构又可能在低温下卡滞；气压制动系统中的水分还可能结冰并造成制动响应延迟。因此，需要对桥壳结构、主减速器及差速器、轮边减速及密封、材料与配合参数以及制动方式进行协同设计。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，用以克服现有技术中在降低总成重量和提高离地间隙的同时，改善关键承力件低温脆断、密封件低温失效、传动副冷启动阻力大、差速器脱困响应慢以及制动系统低温可靠性不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，包括桥壳、主减速器总成、电子锁式差速器、左半轴、右半轴、设置在桥壳两端的两个轮边总成以及分别与两个轮边总成对应的液压制动组件。桥壳包括正六边形主体、左半轴套管、右半轴套管、制动钳安装板和支承板，各部分通过拼焊形成整体承力结构。主减速器总成设置在正六边形主体内，电子锁式差速器设置在主减速器总成内，并通过左右半轴分别与两侧轮边总成传动连接。

3、每个轮边总成包括转向节、轮毂、轮边减速单元、前盖和输出轴。轮边减速单元采用由太阳轮、行星轮和行星架构成的行星齿轮结构，半轴输入的动力经轮边减速单元减速增扭后由输出轴传递至轮毂。液压制动组件包括液压制动钳和制动盘，液压制动钳安装在桥壳的制动钳安装板上，制动盘与轮毂同步转动。

4、在车辆处于正常承载状态时，桥壳最低点相对于车轮支承面的离地高度为车轮半径的0.4倍～0.6倍，从而形成门式高通过性轮廓。桥壳总长可为423.2mm。

5、主减速器壳的中部设有容纳主动锥齿轮和从动锥齿轮的腔体，两端设有轴承安装座，内部设有轴承润滑油路。主减速器壳设有用于电子锁式差速器线束密封引出的密封线束窗口以及用于保证装配精度的定位销孔。密封线束窗口的安装孔直径可为23.5mm，上偏差为+0.1mm、下偏差为0，并与线束接头过盈配合。

6、主减输入法兰采用非圆形减重结构，并设有四个直径为11.2mm的螺栓安装孔，螺栓安装孔的分度圆直径为92mm。左半轴和右半轴根据差速器偏置设置为不同长度，优选分别为341mm和316mm；半轴两端设置花键，朝向轮边总成的一端设置用于螺母紧固的螺纹。

7、电子锁式差速器两侧的轴承安装直径优选为50mm，适配扭矩可为4500n·m。轮边总成还可设置充放气接头，转向节设置大端直径为32mm且公差带为h7的锥孔，轮毂的轮胎螺栓安装孔分度圆直径可为340mm，轮边减速单元的传动比优选为3.8。

8、桥壳可采用q355ne低合金高强度结构钢，主减速器壳可采用qt400-18l球墨铸铁，转向节可采用zg25mncrnimo-e铸钢，轮毂可采用2a50锻造铝合金，前盖和后盖可采用zl101a铝合金，主动锥齿轮、从动锥齿轮、太阳轮和行星轮可采用20cr2ni4a渗碳钢，太阳轮轴和主减输入法兰可采用42crmo，轴承可采用经低温回火处理的gcr15钢，紧固件可采用35crmo并设置端齿防松结构。

9、主减速器输入轴处以及左右半轴处分别设置单唇带弹簧的tc型骨架油封，tc型骨架油封的主唇外侧设置防尘副唇；轮边总成设置双tc型骨架油封。油封可采用氢化丁腈橡胶，静密封用o型圈可采用氟硅橡胶。

10、主减速器轴承预紧度优选为0.05mm～0.08mm，主动锥齿轮和从动锥齿轮的齿侧间隙优选为0.25mm～0.28mm，主减速器总成在不带盘齿轮状态下的启动力矩优选为2n·m～3.5n·m。液压制动钳的单侧制动力矩优选不小于1719n·m。

11、作为可选的低温脱困控制方案，系统还包括低温脱困控制组件。低温脱困控制组件包括控制器、环境温度传感器、左轮速传感器和右轮速传感器，控制器还接收车辆速度信号并与电子锁式差速器电连接。控制器在环境温度不高于温度阈值且车辆速度不高于速度阈值时，根据左右轮速计算相对轮速差；当相对轮速差达到锁止条件时控制电子锁式差速器锁止，当相对轮速差达到解除条件或车辆速度超过速度阈值时解除锁止。解除阈值小于锁止阈值，以形成控制回差。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，桥壳采用正六边形主体与分段拼焊结构，并形成门式高通过性轮廓，在保证抗弯承载能力的同时减少材料用量，提高桥下离地间隙，有利于减小车辆在松软雪面的下陷和碰撞风险；

13、尤其，针对桥壳、主减速器壳、转向节、齿轮、轴承及密封件分别选择低温适用材料，并对轴承预紧度和齿轮间隙进行低温匹配，使关键承力件在低温冲击下保持韧性，使传动副在冷启动时保持合理游隙和较低启动力矩；

14、尤其，带防尘副唇的氢化丁腈橡胶油封、双tc型轮边密封和氟硅橡胶o型圈能够在低温下保持密封唇贴合，并阻挡细雪、冰尘和泥水进入主唇区域，从而提高润滑和制动部件的清洁度；

15、尤其，电子锁式差速器能够在车辆行驶过程中实施锁止，配合低温脱困判断逻辑，可在低温且左右轮速差达到设定条件时自动或辅助锁止，并通过回差判断避免频繁切换，提高冰雪路面的脱困响应；

16、尤其，轮边行星减速结构在轮端实现减速增扭，配合锻造铝合金轮毂、铝合金前后盖及非圆形减重法兰，可降低非簧载质量和低温转动惯量；

17、尤其，液压制动组件避免气路水分结冰造成的管路堵塞风险，并通过较大的单侧制动力矩为极地重载工况提供制动储备。

1.一种极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，包括：桥壳、主减速器总成、电子锁式差速器、左半轴、右半轴、设置在所述桥壳两端的两个轮边总成以及分别与两个所述轮边总成对应的液压制动组件；

2.根据权利要求1所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，响应于安装于车辆且车轮处于正常承载状态，所述桥壳最低点相对于车轮支承面的离地高度为车轮半径的0.4倍～0.6倍，所述桥壳的总长为423.2mm。

3.根据权利要求1所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述主减速器总成包括主减速器壳、主动锥齿轮、从动锥齿轮和主减输入法兰；

4.根据权利要求1所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述左半轴和所述右半轴的长度分别为341mm和316mm，且所述左半轴与所述右半轴的两端均设有花键；

5.根据权利要求1所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述轮边总成还包括充放气接头；

6.根据权利要求3所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述桥壳采用q355ne低合金高强度结构钢，所述主减速器壳采用qt400-18l球墨铸铁，所述转向节采用zg25mncrnimo-e铸钢，所述轮毂采用2a50锻造铝合金；

7.根据权利要求3所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述主减速器总成还包括与所述主减输入法兰连接的输入轴，所述输入轴处、所述左半轴处和所述右半轴处分别设置单唇带弹簧的tc型骨架油封，所述tc型骨架油封的主唇外侧设置防尘副唇；

8.根据权利要求3所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述主减速器总成中的轴承采用经低温回火处理的gcr15钢，轴承预紧度为0.05mm～0.08mm，所述主动锥齿轮和所述从动锥齿轮的齿侧间隙为0.25mm～0.28mm，所述主减速器总成在不带盘齿轮状态下的启动力矩为2-3.5n·m。

9.根据权利要求1所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，还包括低温脱困控制组件；

10.根据权利要求9所述的极地低温环境用集成式高通过性驱动前桥及轮边系统，其特征在于，所述控制器被配置为：