一种螺旋齿限滑差速桥的制作方法

1.本实用新型属于车辆传动系技术领域，涉及一种螺旋齿限滑差速桥，特别是一种用于电动汽车的螺旋齿限滑差速桥。


背景技术：

2.近年来，面对能源危机和环境恶化，人们对汽车的节能和环保的要求越来越高，因此电动汽车的开发已成为汽车工业研究和开发的重点。在现有电动汽车中，通常为了简化结构和降低成本，在电动汽车驱动电机与车轮轴之间的动力传递路径中并未设置离合装置，驱动电机始终通过减速器、差速器等与车轮轴保持传动连接。对于四驱电动汽车，从四驱切换至二驱的方式是关闭其中一桥的驱动电机，上述结构就导致该侧车桥车轮轴的转动会反过来带动驱动电机旋转，从而加剧零部件磨损和增加能耗；而无论是二驱还是四驱的电动汽车，在车辆下坡等工况时，驱动电机转速可能会超过最高允许转速，上述结构就会导致电机传动系零部件（例如轴承）的磨损，缩短使用寿命，而且在电机达到一定转速以上时，也很难为车辆提供驱动力，反而被拖转耗能，降低车辆效率和增加燃料消耗。
3.针对上述问题，公开号为cn112503158a的中国专利于2021年3月16日公开了一种带电磁式凸轮离合功能的差速器，包括差速器壳体、转动承设于差速器壳体内的行星齿轮架、轴向可移动周向固定设于差速器壳体内的端齿离合盘，以及致动器，行星齿轮架与端齿离合盘的相对端面上设有相互配合的端齿，致动器包括凹轮盘和螺线管线圈，凹轮盘与端齿离合盘具有相互配合的凹部和凸缘部，螺线管线圈的通电可吸引凹轮盘使其相对端齿离合盘转动，推动端齿离合盘轴向移动与行星齿轮架啮合，从而致使差速器壳体与行星齿轮架结合而传递扭矩。该差速器能在需要时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成零部件磨损和燃料消耗，但是该差速器采用的是开放式差速结构，用于二驱电动汽车，当车辆在湿滑冰雪、凹凸不平路面行驶或陷入泥坑而导致驱动桥一侧车轮打滑时，另一侧在良好路面上的车轮也得不到扭矩，导致车辆失去行驶动力而无法脱困；用于四驱电动汽车，当在一些复杂路面，出现单侧两个车轮打滑时，另一侧两个车轮也得不到扭矩，车辆也无法脱困。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述问题，而提供一种螺旋齿限滑差速桥，用于电动汽车，不仅能在需要时切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成零部件磨损和燃料消耗，而且车轮打滑时能转移分配大部分扭矩到正常车轮，从而提高车辆在湿滑冰雪、凹凸不平路面上的通过性和脱困能力。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种螺旋齿限滑差速桥，包括箱体、转动承设于箱体内的差速器外壳体、固连在差速器外壳体上的传动齿轮，以及穿设于箱体内与所述传动齿轮啮合传动的输入齿轮轴，其
特征在于：所述差速器外壳体内可转动地承设有差速器内壳体，所述差速器内壳体内设置同轴可相对旋转的左半轴齿轮、右半轴齿轮，以及分别与左、右半轴齿轮啮合的三个左行星齿轮、三个右行星齿轮，左、右半轴齿轮和左、右行星齿轮均为螺旋齿轮，三个左行星齿轮平行且环绕左半轴齿轮设置，三个右行星齿轮平行且环绕右半轴齿轮设置，三个左行星齿轮分别与三个右行星齿轮两两啮合；
7.所述差速器外壳体内还周向固定轴向可移动地设有离合盘，所述离合盘同轴设于差速器内壳体的右侧，离合盘的左端面具有一圈端齿一，差速器内壳体的右端面具有与所述端齿一相配合的端齿二，离合盘的右侧设有用于推动离合盘向左移动与差速器内壳体啮合而致使差速器内壳体与差速器外壳体同步旋转的致动器，离合盘与差速器外壳体之间设有复位弹簧。
8.一方面，通过合适地控制致动器，能够使离合盘相对于差速器内壳体轴向移动而相互结合或脱离，其中，在结合状态下，差速器内壳体经由离合盘与差速器外壳体结合并同步旋转，确保输入齿轮轴与螺旋齿差速结构之间的扭矩传递，实现驱动电机到车轮轴的动力传递，而在脱离状态下，扭矩传递中断，车轮轴到驱动电机的动力传递断开，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成零部件磨损和燃料消耗。另一方面，采用了螺旋齿限滑差速结构，能在车轮打滑时转移分配大部分扭矩到正常车轮，从而提高车辆在湿滑冰雪、凹凸不平路面上的通过性和脱困能力。
9.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述离合盘的右端面具有多个沿圆周分布的轴向突起，差速器外壳体右端壁的相应位置开设有相同数量的贯通孔，所述轴向突起穿过所述贯通孔以使离合盘与差速器外壳体轴向固定而随差速器外壳体同步旋转。
10.作为优选的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述致动器包括设于差速器外壳体右侧外的凸轮盘和电磁致动组件，所述凸轮盘以相对于差速器外壳体、箱体可转动的方式被保持在差速器外壳体上，凸轮盘的左端面具有在数量和位置上与离合盘的轴向突起相匹配的多个凹部，所述凹部的轴向深度沿周向方向变化，轴向突起的右端部形成有与凹部形状相配合的凸缘部，凸轮盘相对离合盘转动可致使所述凸缘部沿凹部的周向方向移动爬升，从而带动离合盘向左移动与差速器内壳体啮合；所述电磁致动组件包括螺线管线圈，其相邻设于凸轮盘的右侧并与箱体固定，螺线管线圈的通电可吸引凸轮盘致使凸轮盘相对离合盘转动。致动器采用电磁致动和相对转动致动配合，实现二级传递施力，以较低的用于控制电磁致动组件所必需的功耗获得了较大的推力以克服复位弹簧的作用力，且响应速度快，性能稳定可靠。
11.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述差速器外壳体的右端部轴向延伸形成有套管部，凸轮盘可转动地套设在所述套管部上；电磁致动组件还包括线圈壳体、线圈座，所述线圈座固定套设在套管部上并位于凸轮盘的右侧，线圈座的右侧通过嵌设于套管部外周面的第一卡簧限定轴向位置，线圈座与凸轮盘之间设有平面轴承；所述线圈壳体固定套设在线圈座上，螺线管线圈置于线圈壳体内。
12.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述左半轴齿轮、右半轴齿轮之间设有碟形弹簧，所述碟形弹簧的两端分别抵接在两个弹簧座中，两个弹簧座分别与左半轴齿轮、右半轴齿轮抵接，两个弹簧座外套设有套筒形的中心保持架。
13.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述三个左行星齿轮设置在差速器内
壳体左侧与左半轴齿轮轴线平行的三个左侧行星齿轮孔内，三个右行星齿轮设置在差速器内壳体右侧与右半轴齿轮轴线平行的三个右侧行星齿轮孔内。
14.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述差速器内壳体由左内壳体、右内壳体对接组合而成，左、右内壳体通过若干个螺栓固定连接在一起。
15.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述轴向突起、贯通孔和凸轮盘凹部的数量均为4个。
16.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述凸缘部呈等腰三角形，其顶角的角度为145度，凸轮盘的凹部在形状、角度上与凸缘部相配合。
17.进一步的，在上述的螺旋齿限滑差速桥中，所述差速器外壳体右端壁内侧具有轴向向内突起的凸环，复位弹簧套设在所述凸环的外圆周与离合盘的内圆周之间；凸环外圆周靠左的位置嵌设有第二卡簧，离合盘的轴向突起具有沿着离合盘内周布置的间断的径向突起，复位弹簧的左端抵在所述第二卡簧上，右端抵在所述径向突起上，复位弹簧压缩时对离合盘施加向右远离差速器内壳体的力。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1、用于电动汽车，通过合理的控制致动器，能在车辆下坡等工况时以及四驱切换至二驱时，切断驱动电机与车轮轴之间的传动连接，避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成的电机传动系零部件磨损和燃料消耗，从而延长使用寿命，减少能耗，提高车辆效率；
20.2、采用螺旋齿限滑差速结构，能在车轮打滑时转移分配大部分扭矩到正常车轮，从而提高车辆在湿滑冰雪、凹凸不平路面上的通过性和脱困能力，保证车辆正常行驶；而且结构简单，性能可靠，使用维护成本低，反应迅速。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例的结构示意图。
22.图2为图1的p处放大图。
23.图3为本实用新型实施例中差速器外壳体的剖视图。
24.图4为本实用新型实施例中离合盘的立体结构图。
25.图5为本实用新型实施例中凸轮盘的立体结构图。
26.其中，1、箱体；11、差速器外壳体；12、传动齿轮；13、输入齿轮轴；14、套管部；15、凸环；16、第二卡簧；17、贯通孔；2、差速器内壳体；21、左半轴齿轮；22、右半轴齿轮；23、左行星齿轮；24、右行星齿轮；25、碟形弹簧；26、弹簧座；27、中心保持架；28、端齿二；3、离合盘；31、端齿一；32、轴向突起；33、凸缘部；34、径向突起；4、凸轮盘；41、凹部；51、螺线管线圈；52、线圈壳体；53、线圈座；54、平面轴承；55、第一卡簧；6、复位弹簧。
具体实施方式
27.现结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明：
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，“左”、“右”、“内”、“外”等术语所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限
制。
29.如图1所示，本实施例提供的一种螺旋齿限滑差速桥，用于电动汽车，其包括箱体1、差速器外壳体11、传动齿轮12和输入齿轮轴13，差速器外壳体11的两端通过轴承可转动地承设于箱体1内，传动齿轮12固连在差速器外壳体11上，输入齿轮轴13穿设于箱体1内与传动齿轮12啮合传动，从而带动差速器外壳体11旋转。
30.如图1和图2所示，差速器外壳体11内设有差速器内壳体2，其两端通过轴承可转动地承设在差速器外壳体11内，差速器内壳体2由左内壳体、右内壳体对接组合而成，左、右内壳体通过若干个螺栓固定连接在一起。差速器内壳体2内同轴左右对称地设有左半轴齿轮21、右半轴齿轮22，左、右半轴齿轮可相对旋转。左半轴齿轮21外啮合有三个左行星齿轮23，三个左行星齿轮23平行且环绕左半轴齿轮21设置，右半轴齿轮22外啮合有三个右行星齿轮24，三个右行星齿轮24平行且环绕右半轴齿轮22设置。三个左行星齿轮23设置在差速器内壳体2左侧与左半轴齿轮21轴线平行的三个左侧行星齿轮孔内，三个右行星齿轮24设置在差速器内壳体2右侧与右半轴齿轮22轴线平行的三个右侧行星齿轮孔内。左、右半轴齿轮和三个左、右行星齿轮均为螺旋齿轮，三个左行星齿轮23还分别与三个右行星齿轮24两两啮合。另外，左半轴齿轮21、右半轴齿轮22之间设有碟形弹簧25，碟形弹簧25的两端分别抵接在两个弹簧座26中，两个弹簧座26分别与左半轴齿轮21、右半轴齿轮22抵接，弹簧座26采用的是耐磨材料，两个弹簧座26外套设有套筒形的中心保持架27，中心保持架27限定弹簧座26的径向位置。
31.如图1所示，差速器内壳体2内还设有离合盘3，离合盘3同轴设于差速器内壳体2的右侧，相对于差速器外壳体11周向固定轴向可移动。离合盘3的左端面具有一圈端齿一31，差速器内壳体2的右端面具有与端齿一31相配合的端齿二28，离合盘3的右侧设有用于推动离合盘3向左移动与差速器内壳体2啮合而致使差速器内壳体2与差速器外壳体11同步旋转的致动器。具体的，如图1、图3和图4所示，离合盘3的右端面具有多个沿圆周分布的轴向突起32，差速器外壳体11右端壁的相应位置开设有相同数量的贯通孔17，轴向突起32穿过贯通孔17以使离合盘3与差速器外壳体11轴向固定而随差速器外壳体11同步旋转，因此，离合盘3与差速器内壳体2啮合则差速器内壳体2与差速器外壳体11结合并同步旋转，实现输入齿轮轴13与螺旋齿差速结构之间的扭矩传递。在本实施例中，轴向突起32、贯通孔17的数量均为4个。
32.如图1所示，上述的致动器包括设于差速器外壳体11右侧外的凸轮盘4和电磁致动组件。凸轮盘4以相对于差速器外壳体11、箱体1可转动的方式被保持在差速器外壳体11上，如图5所示，凸轮盘4的左端面具有在数量和位置上与离合盘3的轴向突起32相匹配的多个凹部41，凹部41沿圆周分布，在本实施例中，凹部41的数量为4个。凹部41的轴向深度沿周向方向变化，轴向突起32的右端部形成有与凹部41形状相配合的凸缘部33，在无其他外力影响的情况下，凸轮盘4的凹部41与离合盘3轴向突起32的凸缘部33紧密贴合，凸轮盘4相对离合盘3转动可致使凸缘部33沿凹部41的周向方向移动爬升，从而带动离合盘3向左移动与差速器内壳体2啮合。电磁致动组件包括螺线管线圈51、线圈壳体52和线圈座53，螺线管线圈51相邻设于凸轮盘4的右侧并与箱体1固定，一根导线伸入箱体1内与螺线管线圈51电连接，其通电可吸引凸轮盘4致使凸轮盘4相对离合盘3转动。具体的是：差速器外壳体11的右端部轴向延伸形成有套管部14，凸轮盘4可转动地套设在套管部14上，线圈座53固定套设在套管
部14上并位于凸轮盘4的右侧，线圈壳体52固定套设在线圈座53上，螺线管线圈51置于线圈壳体52内，线圈座53与凸轮盘4之间设有允许两者相对旋转的平面轴承54，线圈座52的右侧通过嵌设于套管部14外周面的第一卡簧55限定轴向位置。
33.如图1所示，离合盘3与差速器外壳体11之间还设有复位弹簧6，复位弹簧6始终处于压缩状态，对离合盘3施加远离差速器内壳体2的力，在致动器不作用时保证离合盘3脱离差速器内壳体2。具体的是，差速器外壳体11右端壁内侧具有轴向向内突起的凸环15（如图3所示），复位弹簧6套设在凸环15的外圆周与离合盘3的内圆周之间，凸环15外圆周靠左的位置嵌设有第二卡簧16，离合盘3的轴向突起32具有沿着离合盘3内周布置的间断的径向突起34（如图4所示），复位弹簧6的左端抵在第二卡簧16上，右端抵在径向突起34上。
34.本实施例的工作原理如下：
35.一、动力离合功能：
36.螺线管线圈51通电时，吸引凸轮盘4致使其相对离合盘3转动，推动离合盘3克服复位弹簧6的作用力向左移动与差速器内壳体2啮合，致使差速器内壳体2与差速器外壳体11结合并同步旋转，此时，驱动电机输出的转矩传递到输入齿轮轴13，经由传动齿轮12、差速器外壳体11、离合盘3、差速器内壳体2传递到螺旋齿差速结构，进而驱动车轮轴，实现驱动电机到车轮轴到动力传递；在车辆下坡等工况时以及四驱切换至二驱时，切断螺线管线圈51的供电，离合盘3在复位弹簧6的作用下向右移动直至脱离差速器内壳体2，扭矩传递中断，驱动电机与车轮轴之间的动力传递断开，从而避免驱动电机因转速过高或被车轮轴反拖而造成的电机传动系零部件磨损和燃料消耗。
37.二、限滑功能：
38.左侧车轮打滑，此时左半轴齿轮21转速明显高于差速器外壳体11，与之啮合的三个左行星齿轮23会产生较高的反向自传，同时驱动两两啮合的三个右行星齿轮24围绕右半轴齿轮22正向自传，由于螺旋齿轮啮合的内摩擦力，轴向力以及齿轮压力角形成的压力共同作用，将限制整个行星齿轮系自转，从而限制左半轴齿轮21转速明显高于差速器外壳体11，并把大部分扭矩转移到附着力较好的右半轴齿轮22上，保证车辆脱困和正常行驶；右侧车轮打滑也同理。
39.可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。