一种分动器的执行机构的制作方法

1.本发明涉及分动器技术领域，特别涉及一种分动器的执行机构。


背景技术：

2.随着消费者对汽车操控性能和越野性能要求越来越高，汽车工业得到了迅速发展，随之带动车辆的四驱技术不断进步。目前高端车型及有越野需求的车辆都采用四驱结构，以将变速器输出的动力通过分动器按所需比例分配给前桥和后桥，使四个车轮与地面都有驱动力，改善了车辆的操控性能及通过性能。
3.在现有的车辆传动系统中，通常利用分动器实现高低挡切换及离合器的转矩调节功能，但是，高低挡切换功能与离合器的转矩调节功能需要分别通过不同的系统实现，从而导致增加了零部件的数量，使成本较高。
4.因此，如何通过一个系统来实现高低挡切换与离合器的转矩调节两种功能，是目前本领技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种分动器的执行机构，能够利用结合套接合不同的零部件，以通过单个系统控制高低挡切换与离合器的转矩调节。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种分动器的执行机构，包括换挡轴组件、转毂组件和凸轮机构驱动齿轮，所述换挡轴组件包括换挡轴和固定设置在所述换挡轴上的第一换挡轴齿轮，所述转毂组件和所述凸轮机构驱动齿轮依次空套在所述换挡轴上，所述第一换挡轴齿轮位于所述转毂组件和所述凸轮机构驱动齿轮之间，所述换挡轴上还套设有与所述第一换挡轴齿轮啮合连接的结合套，所述结合套能够沿所述换挡轴的轴向移动，以能够使所述结合套选择性地与所述转毂组件或所述凸轮机构驱动齿轮接合；所述转毂组件上传动连接有2h/4h拨叉和锁止拨叉，所述2h/4h拨叉能够在所述转毂组件的驱动下平行于所述换挡轴的轴向移动以实现高低挡切换，所述锁止拨叉能够在所述转毂组件的驱动下平行于所述换挡轴的轴向移动以实现前输出轴与后输出轴锁止；所述凸轮机构驱动齿轮通过凸轮机构控制离合器总成的接合程度，以能够控制所述前输出轴与所述后输出轴之间的转矩分配。
8.进一步的，所述结合套上连接有能够驱动所述结合套沿所述换挡轴的轴向移动的挡位分离装置，所述挡位分离装置包括电磁阀开关和与所述结合套连接的摇臂支架，所述电磁阀开关能够推动所述摇臂支架绕其上的旋转支点转动，以能够驱动所述结合套沿所述换挡轴的轴向移动。
9.进一步的，所述摇臂支架与所述结合套铰接。
10.进一步的，所述凸轮机构驱动齿轮为扇形齿轮，所述扇形齿轮上形成有扇形槽，所述扇形槽的圆心与所述扇形齿轮的圆心重合。
11.进一步的，所述2h/4h拨叉和所述锁止拨叉空套在拨叉轴上，所述拨叉轴贯穿所述
扇形槽而与所述扇形齿轮形成十字相交结构，且所述拨叉轴与所述分动器的壳体固定连接。
12.更进一步的，所述转毂组件设有两道轨迹槽，所述2h/4h拨叉的拨头和所述锁止拨叉的拨头分别与对应的所述轨迹槽间隙配合；所述2h/4h拨叉的拨头和所述锁止拨叉的拨头均为菱形结构，与对应的所述轨迹槽的接触面为圆弧接触；或者，所述2h/4h拨叉的拨头和所述锁止拨叉的拨头均为滚动套筒。
13.更进一步的，所述凸轮机构包括上凸轮盘和下凸轮盘，所述上凸轮盘和所述下凸轮盘相邻表面上均形成有多个火球式的沟槽，所述沟槽为深度渐变式沟槽，且各所述沟槽环绕所述上凸轮盘的旋转中心布置，所述上凸轮盘和所述下凸轮盘之间设有多个滚动珠，各所述滚动珠分别位于对应的所述沟槽内；所述上凸轮盘与相配轴间隙配合，所述下凸轮盘与所述分动器的壳体固定连接。
14.进一步的，所述上凸轮盘与所述凸轮机构驱动齿轮传动连接，所述转毂组件上设有第一联齿轮，以能够通过所述结合套使得所述转毂组件与所述第一换挡轴齿轮传动连接，所述凸轮机构驱动齿轮上设有第二联齿轮，以能够通过所述结合套使得所述凸轮机构驱动齿轮与所述第一换挡轴齿轮传动连接。
15.进一步的，所述上凸轮盘与所述离合器总成之间设有复位弹簧，所述凸轮机构驱动齿轮通过周向限位弹簧与所述分动器的壳体连接。
16.进一步的，所述换挡轴组件还包括固定设置在所述换挡轴上的第二换挡轴齿轮，所述第二换挡轴齿轮通过减速齿轮组件与换挡电机传动连接；所述减速齿轮组件包括相互啮合连接的一级减速齿轮和二级减速齿轮，所述二级减速齿轮与所述第二换挡轴齿轮传动连接；所述换挡电机上设有用于监控挡位的第一检测装置，和/或，所述转毂组件和所述凸轮机构驱动齿轮均设有用于监控挡位的第二检测装置。
17.相对于现有技术，本发明所述的分动器的执行机构具有以下优势：
18.(1)本发明所述的分动器的执行机构中，在结合套与转毂组件接合时，即转毂组件与换挡轴上的第一换挡轴齿轮传动连接，此时，动力由换挡轴输入，驱动转毂组件旋转，带动2h/4h拨叉和锁止拨叉移动，通过2h/4h拨叉能够实现车辆的高低挡切换，通过锁止拨叉能够使前输出轴与后输出轴之间锁止，使前输出轴与后输出轴同步转动，实现车辆二驱与四驱的切换；当车辆处于四驱低速行使中，可以使结合套与凸轮机构驱动齿轮接合，即凸轮机构驱动齿轮与换挡轴上的第一换挡轴齿轮传动连接，此时，动力由换挡轴输入，驱动凸轮机构驱动齿轮旋转，凸轮机构驱动齿轮通过凸轮机构能够控制离合器总成中摩擦片的压紧程度，从而控制转矩在前输出轴与后输出轴之间的分配比例；可见，通过上述执行机构一个系统就可以对高低挡切换和锁止功能以及离合器的转矩分配的控制，减少了零部件的数量，减低了重量，降低成本，简化了结构。
19.(2)本发明所述的分动器的执行机构中，在挡位分离装置结构中，摇臂支架与结合套铰接，可以使结合套不产生歪斜的情况下完成切换动作。
20.(3)本发明所述的分动器的执行机构中，凸轮机构驱动齿轮设计为扇形齿轮，扇形齿轮上设置有扇形槽，2h/4h拨叉和锁止拨叉空套在拨叉轴上，拨叉轴贯穿扇形槽，使得结构布置紧凑。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.在附图中：
24.图1为本发明实施方式所述的一种分动器的执行机构的原理示意图；
25.图2为本发明实施方式所述的一种分动器的执行机构的立体结构示意图；
26.图3为本发明实施方式所述的挡位分离装置的原理示意图；
27.图4为本发明实施方式所述的转毂组件及一种2h/4h拨叉的拨头和锁止拨叉的拨头的结构示意图；
28.图5为本发明实施方式所述的另一种2h/4h拨叉的拨头和锁止拨叉的拨头的结构示意图；
29.图6为本发明实施方式所述的凸轮机构的结构示意图；
30.图7为本发明实施方式所述的一种分动器的剖视图。
31.附图标记说明：
32.1转毂组件
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11轨道槽
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12第一联齿轮
33.21换挡轴
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22第一换挡轴齿轮
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23第二换挡轴齿轮
34.3结合套
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41 2h/4h拨叉
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42锁止拨叉
35.43拨叉轴
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44菱形结构
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45滚动套筒
36.46铆钉
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5前输出轴
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6后输出轴
37.61啮合毂
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62锁止内毂
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71电磁阀开关
38.72摇臂支架
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73旋转支点
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74活动铰链
39.8扇形齿轮
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81扇形槽
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82第二联齿轮
40.91上凸轮盘
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92下凸轮盘
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93沟槽
41.94滚动珠
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100复位弹簧
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101周向限位弹簧
42.102换挡电机
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103一级减速齿轮
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104二级减速齿轮
43.105第一检测装置
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106第二检测装置
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107减摩衬套
44.200输入轴
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201第一动力切换件
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202第二动力切换件
45.301行星架
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302行星齿轮
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303太阳轮
46.401离合器压板
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402外毂
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403外摩擦片
47.404内毂
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405内摩擦片
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501主动链轮
48.502链条
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503从动链轮
具体实施方式
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
50.另外，在本发明的实施方式中所提到的转毂组件1驱动2h/4h拨叉41和锁止拨叉42移动的说明中，为了便于简化描述，基于图4所示的方位或位置关系，将2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头在轨迹槽11内所处的位置分为“左侧”、“中间”及“右侧”，但是，不能理解为对本发明的限制；而且，对于本发明的方位术语，应当结合实际安装状态进行理解。
51.下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
52.图1为本发明实施例所述的一种分动器的执行机构的原理示意图。参照图1所示，本发明的基本实施方式的分动器的执行机构包括换挡轴组件、转毂组件1和凸轮机构驱动齿轮，换挡轴组件包括换挡轴21和固定设置在换挡轴21上的第一换挡轴齿轮22，转毂组件1和凸轮机构驱动齿轮依次空套在换挡轴21上，第一换挡轴齿轮22位于转毂组件1和凸轮机构驱动齿轮之间，换挡轴21上还套设有与第一换挡轴齿轮22啮合连接的结合套3，结合套3能够沿换挡轴21的轴向移动，以能够使结合套3选择性地与转毂组件1或凸轮机构驱动齿轮接合；转毂组件1上传动连接有2h/4h拨叉41和锁止拨叉42，2h/4h拨叉41能够在转毂组件1的驱动下平行于换挡轴21的轴向移动以实现高低挡切换，锁止拨叉42能够在转毂组件1的驱动下平行于换挡轴21的轴向移动以实现前输出轴5与后输出轴6锁止；凸轮机构驱动齿轮通过凸轮机构控制离合器总成的接合程度，以能够控制前输出轴5与后输出轴6之间的转矩分配。
53.现有技术的分动器利用高低切换机构进行高低挡位切换，要求相对长行程，而要求短行程的离合器，要求大推力；通常，现有技术的分动器需要通过不同的系统对高低切换机构的切换动作和离合器的扭矩调节进行控制；因此，难于采用单个系统用于高低切换机构的切换动作和离合器的扭矩调节。
54.由上述基本实施方式的技术方案可知，本发明的分动器的执行机构能够解决上述技术问题。结合套3能够将通过换挡轴21输入的动力传递至转毂组件1或凸轮机构驱动齿轮；具体地，在结合套3与转毂组件1接合时，结合套3使转毂组件1与换挡轴21上的第一换挡轴齿轮22传动连接，此时，动力由换挡轴21输入，经由第一换挡轴齿轮22和结合套3传递给转毂组件1，参照图4，转毂组件1旋转带动2h/4h拨叉41和锁止拨叉42移动，随着2h/4h拨叉41和锁止拨叉42处于转鼓组件1上不同的位置，实现不同的驱动模式，参照图7，2h/4h拨叉41能够使分动器的输入轴200向后输出轴6进行低挡位动力输出或高挡位动力输出，锁止拨叉42能够使前输出轴5与后输出轴6同步转动，实现车辆二驱向四驱的切换；在车辆处于四驱低速行使的模式时，可以使结合套3与凸轮机构驱动齿轮接合，此时，动力由换挡轴21输入，经由第一换挡轴齿轮22和结合套3传递给凸轮机构驱动齿轮，凸轮机构驱动齿轮旋转通过凸轮机构对离合器总成作用，控制离合器总成的接合程度，所述“接合程度”是指离合器中摩擦片之间的压紧的程度，从而调整前输出轴5与后输出轴6之间扭矩的分配比例；可见，通过本发明的分动器的执行机构这样一个操控系统，可以很好地用于高低挡切换和离合器的扭矩调节，减少了整体上的零部件数量，减轻了重量，降低了成本。
55.如上所述，结合套3能够移动，在一种优选结构中，参照图2和图3，结合套3上连接有挡位分离装置，挡位分离装置采用电磁阀开关71通电推动摇臂支架72，摇臂支架72与结合套3连接，而且摇臂支架72上设计有旋转支点73，电磁阀开关71能够推动摇臂支架72绕其上的旋转支点73转动，从而驱动结合套3沿换挡轴21的轴向移动；为了使结合套3平顺实现换挡动作，结合套3通过活动铰链74与摇臂支架72铰接，这样，在结合套3移动过程中不会出现歪斜，从而平顺移动。
56.进一步地，为了便于结合套3与转毂组件1或凸轮机构驱动齿轮接合，可以在转毂组件1上固定连接有第一联齿轮12，使结合套3能够与第一联齿轮12啮合，从而使第一联齿轮12与第一换挡轴齿轮22传动连接；同样地，可以在凸轮机构驱动齿轮上固定连接第二联
齿轮82，使结合套3能够与第二联齿轮82啮合，从而使第二联齿轮82与第一换挡轴齿轮22传动连接；以达到换挡切换的目的。
57.作为凸轮机构驱动齿轮的具体结构的一种实施例，参照图2，凸轮机构驱动齿轮为扇形齿轮8；为了使结构设计更加紧凑，可以使用于支撑2h/4h拨叉41和锁止拨叉42的拨叉轴43穿过扇形齿轮8，具体地，扇形齿轮8上可以形成扇形槽81，使拨叉轴43贯穿扇形槽81而与扇形齿轮8形成十字相交结构；其中，扇形槽81的圆心与扇形齿轮8的圆心重合，这样，不影响扇形齿轮8的旋转动作，使扇形齿轮8能够在扇形槽81尺寸范围内转动。
58.而且，由于离合器需要具有相对较短的行程，扇形齿轮8只需要在与凸轮机构作用的区域内形成啮合齿即可，一定程度上，降低了加工的成本；当然，也可以用一般的圆形齿轮替换扇形齿轮8，从扇形齿轮8形状可以看出，参照图2，相对于一般的圆形齿轮，扇形齿轮8不存在两侧部分，具有更小的形状，可以减轻重量，而且，节约了装配空间，便于集成化设计，提高集成度。
59.具体地，图6示出了一种凸轮机构的具体结构的实施例，凸轮机构包括上凸轮盘91和下凸轮盘92上下两部分结构，上凸轮盘91的下表面上设置有多个沟槽93，对应地，下凸轮盘92的上表面上设置有多个的沟槽93，沟槽93整体上呈现类似移动的火球形状，各沟槽93环绕上凸轮盘91的旋转中心布置，在每个沟槽93内对应地放置有一个滚动珠94，在将上凸轮盘91和下凸轮盘92上下配合后，各滚动珠94被限制在对应的沟槽93内；由于沟槽93为深度渐变式沟槽，当上凸轮盘91和下凸轮盘92之间具有相对旋转移动时，滚动珠94会由沟槽93较深位置向较浅位置移动，增大上凸轮盘91和下凸轮盘92之间的距离，或者，滚动珠94会由沟槽93较浅位置向较深位置移动，减小上凸轮盘91和下凸轮盘92之间的距离；凸轮机构用于对离合器总成进行压紧或分离的作用，上凸轮盘91与离合器总成连接，为了保证位置的稳定性，上凸轮盘91与离合器总成之间可以设置复位弹簧，优选地，复位弹簧为波形弹簧，使波形弹簧产生一定预紧力，避免上凸轮盘91产生非预期的旋转运动而造成位置不稳；其中，上凸轮盘91与相配轴间隙配合，参照图7，与分动器相适应，这里，相配轴为后输出轴6，下凸轮盘92可以分动器的壳体过盈配合或通过花键进行连接，轴向采用卡环固定。
60.作为一种驱动上凸轮盘91的具体实施例，上凸轮盘91外周面上形成有啮合齿，能够与扇形齿轮8啮合，使两者形成传动连接，从而控制凸轮机构对离合器总成的压紧作用。为了保证能够较为平稳地带动上凸轮盘91旋转，扇形齿轮8与分动器的壳体之间可以设置周向限位弹簧101，优选地，周向限位弹簧101为卡扭簧，防止在产生旋转运动时造成上凸轮盘91的位置稳定性变差。
61.作为一种驱动2h/4h拨叉41和锁止拨叉42的具体实施方式，如图2、图4和图5所示，转毂组件1上形成有两道轨迹槽11，2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头分别伸入对应的轨迹槽11内并与对应的轨迹槽11间隙配合；2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头存在各种具体结构形式，图4示出了一种拨头为菱形结构44的示例，菱形结构44主要应用于换挡力较大的场合，2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉43的拨头与对应的轨迹槽11的接触面为圆弧接触，圆弧半径为150mm-200mm，优选为180mm；根据转毂组件1上的两道轨迹槽11的具体轨道形式，可以设计各种驱动模式；例如，当2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头均处于右侧位置时，车辆处于四驱低速模式，且前输出轴5与后输出轴6处于锁止状态，随着转毂组件1旋转，当2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头均处于中间位置时，车辆处于二
驱高速模式，当2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头均处于左侧位置时，车辆处于四驱高速模式；或者，若所需的换挡力相对较小时，可以采用图5所示的拨头为滚动套筒45的结构形式，即采用滚动套筒45通过铆钉46与2h/4h拨叉41的端部和锁止拨叉42的端部连接，且与转毂组件1接触区域为圆弧形式，圆弧半径为35mm-40mm,优选为38.5mm。如此，由于2h/4h拨叉41和锁止拨叉42空套在拨叉轴43上，随着转毂组件1旋转，在对应的轨迹槽11内，2h/4h拨叉41的拨头和锁止拨叉42的拨头随着轨道形状而移动，使2h/4h拨叉41和锁止拨叉42沿着拨叉轴43的轴向移动，从而带动2h/4h拨叉齿套和锁止拨叉齿套沿后输出轴6的轴向移动，实现各种车辆驱动模式的切换。
62.需要说明的是，为了保证动力传递性能，转毂组件1与换挡轴21之间为间隙配合，且配合区域设计有用减摩材料制成的减摩衬套107，消除运转过程中的摩擦损失；扇形齿轮8与换挡轴21为间隙配合，且配合区域设计有用减摩材料制成的减摩衬套107，消除运转过程中的摩擦损失；周向限位弹簧的一端固定在扇形齿轮8上，另外一端固定在分动器壳体上，均采用间隙配合；2h/4h拨叉41与拨叉轴43之间采用间隙配合，且配合区域设计有用减摩材料制成的减摩衬套107，锁止拨叉42与拨叉轴43之间采用间隙配合，且配合区域设计有用减摩材料制成的减摩衬套107，减小运动过程中的磨损。
63.一般地，采用换挡电机102驱动换挡轴组件；具体地，如图1所示，换挡电机102通过减速齿轮组件与换挡轴21传动连接，减速齿轮组件由相互啮合连接的一级减速齿轮103和二级减速齿轮104构成，一级减速齿轮103与换挡电机102传动连接，二级减速齿轮104与换挡轴21上的第二换挡轴齿轮23传动连接；这样，通过减速齿轮组件固定传动比，使换挡轴组件处于其较佳的动力性能状态。为了监控挡位的位置或角度，可通过换挡电机102位置设置第一检测装置105，或者，在转毂组件1上和扇形齿轮8上设置第二检测装置106，第一检测装置105和第二检测装置106优选为现有的角度传感器，通过角度传感器检测信息计算得出挡位的位置或角度；在转毂组件1上和扇形齿轮8上设置角度传感器，可以计算得到相对准确位置信息。
64.以下结合图7所示的将本发明的分动器的执行机构应用于具体分动器的具体示例，通过对本发明的分动器的执行机构的工作原理的说明，更好地了解本发明的分动器的执行机构的技术效果。
65.具体地，输入轴200上设置有行星齿轮机构，输入轴200上形成有沿其周向布置的啮合齿，该啮合齿与行星齿轮机构的太阳轮303传动连接，太阳轮303与行星齿轮302传动连接，行星齿轮302与行星架301传动连接，后输出轴6与输入轴200为同轴式，后输出轴6上依次固定设置有啮合毂61和锁止内毂62、套设有主动链轮501、离合器总成和凸轮机构，啮合毂61与第一动力切换件201传动连接，第一动力切换件201为2h/4h拨叉齿套，锁止内毂62与第二动力切换件202传动连接，第二动力切换件202为锁止拨叉齿套，主动链轮501一端与离合器总成的外毂402连接，另一端可以通过第二动力切换件202与锁止内毂62传动连接，凸轮机构的上凸轮盘91通过离合器压板401与内毂404上内摩擦片405连接，且上凸轮盘91与内毂404之间设有复位弹簧100；主动链轮501通过链条502与前输出轴5上的从动链轮503传动连接；这样，启动换挡电机102，将动力由换挡轴21输入，当结合套3与转毂组件1传动连接后，转毂组件1随之旋转，带动2h/4h拨叉41和锁止拨叉42沿换挡轴21的轴向移动，2h/4h拨叉和锁止拨叉42分别驱动第一动力切换件201和第二动力切换件202沿后输出轴6的轴向移
动；分为几种驱动模式：当第一动力切换件201使输入轴200与啮合毂61传动连接时，输入轴200将动力传递给后输出轴6，实现车辆的二驱高速模式；第二动力切换件202移动，当第二动力切换件202使锁止内毂62与主动链轮501传动连接时，将前输出轴5与后输出轴6锁止，前输出轴5与后输出轴6同步旋转，实现车辆的四驱高速模式；第一动力切换件201继续移动，当第一动力切换件201使行星架301与啮合毂61传动连接时，输入轴200通过行星齿轮机构将动力传递给后输出轴6，实现车辆的四驱低速模式，此时，可以切换结合套3，使结构套3与扇形齿轮8传动连接，扇形齿轮8驱动凸轮机构，使上凸轮盘91挤压离合器压板401，使离合器的外毂402上的外摩擦片403与内毂404上的内摩擦片405压紧，通过调节不同的压紧程度，对前输出轴5与后输出轴6之间的扭矩进行分配。
66.由上可见，本发明的分动器的执行机构能够分别对车辆的高低挡切换及离合器的扭矩分配进行控制，结构较为简单，便于装配，减少了零部件的数量及重量，降低了成本；结构布置较为紧凑。
67.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。