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CN119013488A - 差动齿轮装置 - Google Patents

差动齿轮装置 Download PDF

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CN119013488A
CN119013488A CN202380034070.6A CN202380034070A CN119013488A CN 119013488 A CN119013488 A CN 119013488A CN 202380034070 A CN202380034070 A CN 202380034070A CN 119013488 A CN119013488 A CN 119013488A
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CN
China
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gear
carrier
output shaft
spindle
ring gear
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Application number
CN202380034070.6A
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Inventor
E·巴里恩托斯·布兰克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
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Publication date
Application filed by Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd, Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd filed Critical Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的差动齿轮装置(3)。差动齿轮装置包括齿圈(7)、主轴齿轮(8)、主轴齿轮架(10)、侧齿轮(11)和输出轴(13)。主轴齿轮由主轴齿轮架承载，并且能够相对于主轴齿轮架旋转。主轴齿轮和侧齿轮彼此啮合。侧齿轮旋转地连接至输出轴。齿圈(7)被布置成当齿圈和主轴齿轮架旋转地连接至彼此时，通过旋转主轴齿轮架(10)来驱动输出轴(13)。齿圈(7)和主轴齿轮架(10)能够通过主轴齿轮架(10)相对于齿圈(7)和输出轴(13)的轴向移位而彼此断开旋转连接。

Description

差动齿轮装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的差动齿轮装置。
背景技术
现在用于车辆的变速器通常具有全轮驱动功能。此种AWD(All Wheel Drive:全轮驱动)车辆提供高功率，但是也具有高燃料消耗。为了在不需要AWD时减少燃料消耗，使用变速器的断开连接系统。为了以有效的方式减少损失，断开连接装置需要在靠近车轮的位置处使车轮与变速器断开连接，因此，一种方法是使用布置在差速器和相应车轮之间的断开连接装置。
此种解决方案能够减少车辆上的阻力和能量消耗，但是也将导致部件数量增加、复杂度增加以及用于差速器的空间减少。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车辆的差动齿轮装置，该差动齿轮装置使得车辆的车轮能够与车辆的变速器断开连接。
这一目的通过用于车辆的差动齿轮装置来实现，其中，差动齿轮装置包括齿圈、主轴齿轮、主轴齿轮架、侧齿轮和输出轴，主轴齿轮由主轴齿轮架承载，并且能够相对于主轴齿轮架旋转，主轴齿轮和侧齿轮彼此啮合，侧齿轮旋转地连接至输出轴，齿圈被布置成当齿圈和主轴齿轮架能够旋转地彼此连接时，通过旋转主轴齿轮架来驱动输出轴，并且其中，齿圈和主轴齿轮架能够通过主轴齿轮架相对于齿圈和输出轴的轴向移位而可旋转地彼此断开连接。
本发明基于以下认识，即，通过此种差动齿轮装置，可以在不使用单独的断开连接装置的情况下,使车辆的变速器和当前车轮之间的连接断开。这可以实现更紧凑的设计并且能够减少构件数量。
优选地，齿圈和主轴齿轮架能够通过犬齿式离合器而能够旋转地彼此连接以及可旋转地彼此断开连接，但是其他解决方案也是可能的，例如使用磁性离合器来使齿圈和主轴齿轮架彼此旋转地连接和断开连接。
主轴齿轮架能够通过由马达或螺线管驱动的换档拨叉或者直接地连接至该主轴齿轮架的线性马达来移位。可替代地，换档拨叉或线性马达可以被布置成使沿轴向锁定于主轴齿轮架的另一构件移位。
根据差动齿轮装置的一个实施方式，齿圈由输出轴支撑，并且通过轴承相对于输出轴以轴承方式支撑(journal)，以实现齿圈和输出轴之间的相互转动。由此，能够实现齿圈和主轴齿轮架靠近彼此布置的紧凑设计。
根据差动齿轮装置的另一实施方式，侧齿轮布置于轴延伸部上，该轴延伸部旋转地连接至输出轴，并且能够通过花键而相对于输出轴沿轴向移位。由此，能够传递动力并且能够使主轴齿轮架移位。
根据差动齿轮装置的另一实施方式，输出轴的端部是中空的，并且侧齿轮轴延伸部布置于输出轴的内侧。由此，能够实现输出轴和侧齿轮轴延伸部之间的节省空间的连接。
根据差动齿轮装置的另一实施方式，侧齿轮被锁定以防止相对于主轴齿轮架的轴向移位。由此，当主轴齿轮架或侧齿轮移位时，侧齿轮和主轴齿轮架将一起移动。
根据差动齿轮装置的另一实施方式，主轴齿轮架构成壳体，该壳体包围主轴齿轮和侧齿轮。由此，主轴齿轮和侧齿轮受到保护。
根据另一实施方式，差动齿轮装置包括旋转地连接至另一输出轴的另一侧齿轮，其中，主轴齿轮和该另一侧齿轮彼此啮合，该侧齿轮和该另一侧齿轮彼此相对地布置，主轴齿轮架能够相对于该另一输出轴沿轴向移位，并且其中，输出轴和该另一输出轴构成轮轴的两个半轴。由此，可以通过使主轴齿轮架的移位来使轮轴的左轮和右轮与变速器断开连接。
根据另一实施方式，差动齿轮装置包括齿圈架，其中，齿圈和齿圈架附接于彼此，并且优选地，齿圈架和主轴齿轮架能够相对于彼此旋转地连接和断开连接。由此，齿圈可以由齿圈架支撑，并且与主轴齿轮架的连接可以经由齿圈架来进行，连接位置的选择更为自由。
根据差动齿轮装置的另一实施方式，齿圈架由该另一输出轴支撑，并且通过轴承相对于该另一输出轴以轴承方式支撑，以实现齿圈架和该另一输出轴之间的相互转动。由此，能够提高强度和稳定性。
根据另一实施方式，差动齿轮装置包括另一主轴齿轮，其中，该另一主轴齿轮由主轴齿轮架承载，并且能够相对于主轴齿轮架旋转，并且该另一主轴齿轮和侧齿轮彼此啮合。由此，能够通过差动齿轮装置传递更大的动力。
根据另一方面，本发明涉及一种包括差动齿轮装置的车辆变速器，并且涉及一种具有全轮驱动功能(AWD：all-wheel drive function)的车辆，该车辆包括设有如本文所述的差动齿轮装置的轮轴。该车辆变速器和该车辆的优点与参照差动齿轮装置的不同实施方式已说明的优点基本相同。
在下面的说明书和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参照附图，下面将对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。
在附图中：
图1是包括根据本发明的差动齿轮装置的车辆变速器的示意图，
图2A是当齿圈和主轴齿轮架连接至彼此时的图1中的差动齿轮装置的放大视图，
图2B是当齿圈和主轴齿轮架与彼此断开连接时的图1中的差动齿轮装置的放大视图，
图3A示出设有换挡拨叉的图1中的差动齿轮装置，
图3B示出设有线性马达的图1中的差动齿轮装置，以及
图4是差动齿轮变速器的一个变型的示意图。
具体实施方式
图1是车辆变速器1的示意图。变速器1包括齿轮箱2和差动齿轮装置3。动力可以通过变速器1从电马达4(电机)向车辆车轮轴6的车轮5传递。
如图1所示，差动齿轮装置3包括齿圈7、(下)主轴齿轮8和另一(上)主轴齿轮9、主轴齿轮架10、(左)侧齿轮11和另一(右)侧齿轮12、以及(左)输出轴13和另一(右)输出轴14。主轴齿轮8、9由主轴齿轮架10承载，并且能够相对于主轴齿轮架10旋转。各主轴齿轮8、9与左侧齿轮11以及右侧齿轮12啮合。左侧齿轮11和右侧齿轮12彼此相对地布置，并且分别旋转地连接至左输出轴13和右输出轴14，以用于向车轮5传递动力。主轴齿轮架10适当地构成包围主轴齿轮8、9和侧齿轮11、12的壳体。
由电马达4经由齿轮箱2驱动的齿圈7被布置成当齿圈7和主轴齿轮架10旋转地连接至彼此时，通过旋转主轴齿轮架10来驱动左输出轴13和右输出轴14。
图2A和图2B是图1中的差动齿轮装置3的放大视图。
在图2A和2B所示的示例性实施例中，齿圈7和主轴齿轮架10能够通过犬齿式离合器15而旋转地连接(以不能相对旋转的方式连接)至彼此和彼此断开旋转连接(彼此断开该不能相对旋转的连接)。因此，齿圈7具有一组犬齿式离合器齿16，并且主轴齿轮架10具有一组犬齿式离合器齿17，这两组齿16、17在图2A中彼此啮合以用于传递动力。
该状态在齿圈7和主轴齿轮架10旋转地连接至彼此时可以代表车辆的全轮驱动功能被使用的状态。左输出轴13和右输出轴14都被驱动，该左输出轴13和右输出轴14构成车辆车轮轴6的所谓半轴。此外，车辆的主轮轴(未示出)也可以被驱动。
如图2B所示，齿圈7和主轴齿轮架10能够通过主轴齿轮架10相对于齿圈7以及相对于左输出轴13和右输出轴14的轴向移位而彼此断开旋转连接。在图2B中，与图2A中的主轴齿轮架10的位置相比，主轴齿轮架10已经沿轴向方向18向右移位。该状态在齿圈7和主轴齿轮架10彼此断开旋转连接时可以代表车辆的全轮驱动功能不被使用，即断开连接的状态。左输出轴13和右输出轴14都不被驱动。
进一步参考图2A和图2B，齿圈7由左输出轴13支撑，并且通过轴承19相对于左输出轴13以轴承方式(被)支撑，以实现齿圈7和左输出轴13之间的相互转动。
各个侧齿轮11、12被适当地布置在轴延伸部20、21上，该轴延伸部旋转地连接至对应的输出轴13、14，并且能够通过花键24而相对于输出轴13、14沿轴向移位。例如，各个输出轴13、14最靠近主轴齿轮架10布置的端部22、23是中空的，并且侧齿轮轴延伸部20、21布置于输出轴13、14的内侧。
各个侧齿轮11、12被锁定以防止相对于主轴齿轮架10的轴向移位，但是能够相对于主轴齿轮架10旋转。换言之，当主轴齿轮架10沿轴向方向18朝向和远离齿圈7移位时，带有左侧齿轮轴延伸部20的左侧齿轮11和带有右侧齿轮轴延伸部21的右侧齿轮12以及主轴齿轮8、9将跟随主轴齿轮架10的直线运动。
在图3A和图3B中，示意性地示出了用于控制差动齿轮装置3的致动装置的一些示例。
如图3A所示，主轴齿轮架10能够通过沿轴向方向18移动的换档拨叉25来移位。通过换档拨叉25，能够实现差动齿轮装置3的如图2A所示的连接状态以及如图2B所示的断开连接状态。换档拨叉25可以由例如与差动齿轮装置3的壳体附接的马达(未示出)或螺线管驱动。换档拨叉25适当地与套筒26接合，从而允许套筒26相对于换档拨叉25旋转。套筒26能够与主轴齿轮架10附接或者构成主轴齿轮架10的一部分。可选地，套筒可以改为与另一构件连接或者是该构件的一部分，该构件沿轴向锁定于主轴齿轮架10，例如右侧齿轮轴延伸部21。
可替代地，如图3B所示，主轴齿轮架10能够通过线性马达27(例如步进马达)来移位，该线性马达直接地连接至主轴齿轮架10。马达的定子部分与差动齿轮装置3的壳体附接。通过线性马达27，能够实现差动齿轮装置3的如图2A所示的连接状态以及如图2B所示的断开连接状态。线性马达27可以被布置成沿轴向方向18驱动主轴齿轮架10。可选地，线性马达可以被布置成驱动沿轴向锁定于主轴齿轮架10的另一构件，例如右侧齿轮轴延伸部21。
图4示出差动齿轮装置的一种变型3'。在下文中，将主要描述该实施例特有的特征和构件，而针对相同或相应的构件，则可参考上文描述的示例性实施例。差动齿轮装置3'包括齿圈架30。齿圈7'和齿圈架30附接至彼此。齿圈架30和主轴齿轮架10’能够例如通过犬齿式离合器15’相对于彼此旋转地连接和断开连接。因此，齿圈7'和主轴齿轮架10'可以直接地旋转地连接至彼此以及彼此断开旋转连接，或者可以如图4所示地经由齿圈架30而旋转地连接至彼此以及彼此断开旋转连接。
在图4所示的示例性实施例中，齿圈架30由另一输出轴14'(即右输出轴)支撑，并且通过轴承31相对于右输出轴14'以轴承方式支撑，以实现齿圈架30(齿圈7')和右输出轴14'之间的相互转动。如前所述，齿圈7'或齿圈架30可以由左侧输出轴13'支撑，并且通过轴承19'相对于左输出轴13以轴承方式支撑，以实现齿圈架30(齿圈7')和左输出轴13'之间的相互转动。
应当理解的是，本发明不限于以上说明以及附图中例示的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以做出许多变更和修改。

Claims (15)

1.一种用于车辆的差动齿轮装置(3)，包括齿圈(7)、主轴齿轮(8)、主轴齿轮架(10)、侧齿轮(11)以及输出轴(13)，所述主轴齿轮由所述主轴齿轮架承载，并且能够相对于所述主轴齿轮架旋转，所述主轴齿轮和所述侧齿轮彼此啮合，所述侧齿轮能够旋转地连接至所述输出轴，所述齿圈(7)被布置成当所述齿圈和所述主轴齿轮架能够旋转地彼此连接时，通过旋转所述主轴齿轮架(10)来驱动所述输出轴(13)，其特征在于，所述齿圈(7)和所述主轴齿轮架(10)能够通过所述主轴齿轮架相对于所述齿圈和所述输出轴的轴向移位而可旋转地彼此断开连接。
2.根据权利要求1所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述齿圈(7)由所述输出轴(13)支撑，并且相对于所述输出轴由轴承(19)支撑，以实现所述齿圈和所述输出轴之间的相互转动。
3.根据权利要求1或2所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述侧齿轮(11)布置于轴延伸部(20)上，所述轴延伸部(20)可旋转地连接至所述输出轴(13)，并且能够通过花键(24)而相对于所述输出轴(13)沿轴向移位。
4.根据权利要求3所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述输出轴(13)的端部(22)是中空的，并且所述侧齿轮轴延伸部(20)布置于所述输出轴(13)的内侧。
5.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述侧齿轮(11)被锁定，不能相对于所述主轴齿轮架(10)轴向移位。
6.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述齿圈(7)和所述主轴齿轮架(10)能够通过犬齿式离合器(15)可旋转地彼此连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述主轴齿轮架(10)构成包围所述主轴齿轮(8)和所述侧齿轮(11)的壳体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述差动齿轮装置(3)包括可旋转地连接至另一输出轴(14)的另一侧齿轮(12)，所述主轴齿轮(8)和所述另一侧齿轮(12)彼此啮合，所述侧齿轮(11)和所述另一侧齿轮(12)彼此相对地布置，所述主轴齿轮架(10)能够相对于所述另一输出轴(14)沿轴向移位，所述输出轴(13)和所述另一输出轴(14)构成车辆车轮轴(6)的两个半轴。
9.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3’)，其特征在于，所述差动齿轮装置(3’)包括齿圈架(30)，并且所述齿圈(7’)和所述齿圈架(30)附接于彼此。
10.根据权利要求9所述的差动齿轮装置(3’)，其特征在于，所述齿圈架(30)和所述主轴齿轮架(10’)能够可旋转地相对于彼此连接和断开连接。
11.根据权利要求8和权利要求9或10所述的差动齿轮装置，其特征在于，所述齿圈架(30)由所述另一输出轴(14)支撑，并且相对于所述另一输出轴(14)由轴承(31)支撑，以实现所述齿圈架(30)和所述另一输出轴(14)之间的相互转动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置(3)，其特征在于，所述差动齿轮装置(3)包括另一主轴齿轮(9)，所述另一主轴齿轮(9)由所述主轴齿轮架(10)承载，并且能够相对于所述主轴齿轮架旋转，所述另一主轴齿轮(9)和所述侧齿轮(11)彼此啮合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的差动齿轮装置，其特征在于，所述主轴齿轮架(10)能够通过换档拨叉(25)或直接地连接至所述主轴齿轮架的线性马达(27)移位。
14.一种车辆变速器(1)，包括根据权利要求1-13中的任一项所述的差动齿轮装置(3)。
15.一种具有全轮驱动功能(AWD)的车辆，包括轮轴(6)，所述轮轴(6)设有根据权利要求1-13中的任一项所述的差动齿轮装置(3)。
CN202380034070.6A 2022-04-19 2023-03-30 差动齿轮装置 Pending CN119013488A (zh)

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EP22168916.9A EP4265938A1 (en) 2022-04-19 2022-04-19 A differential gear arrangement
EP22168916.9 2022-04-19
PCT/CN2023/085134 WO2023202347A1 (en) 2022-04-19 2023-03-30 A differential gear arrangement

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