一种车辆及其可变速比驱动桥的制作方法

1.本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种可变速比驱动桥。本发明还涉及一种车辆。


背景技术：

2.在乘用车领域，对于采用发动机前置前桥驱动形式的汽车，一般将变速器和驱动桥两个动力总成合为一体，布置在一个壳体内，变速器输出轴也就是主减速器的输入轴，此种车桥称为变速驱动桥。
3.传统商用中重型卡车用驱动桥在运输场景中存在重载低速及空载高速工况需求。其中，在重载爬坡或道路条件较差工况下，需要更大的车桥速比来满足整车的动力扭矩输出，提高车辆的动力性和驾驶性能；比如，部分工程车为应对超载、复杂道路工况，选用大速比驱动桥，采用双机减速机构驱动桥，从而满足车辆的通过性、大扭矩爬坡、车辆动力性需求。在标准、空载或道路条件较好的工况下，需要更小的车桥速比来满足车辆的最高车速和经济性需求；比如，部分公路车为应对标载、运输时效性，选用小速比驱动桥，采用单级减速，从而满足车辆的最高车速、高效节油和经济性需求。
4.在现有技术中，目前的中重型商用车用驱动桥普遍采用固定减速比结构，在车辆复杂综合运输的场景下，固定减速比的驱动桥无法同时满足不同的工况速比选型的需求。
5.因此，如何使车辆驱动桥的减速比可调，以通过可变减速比适应不同的工况需求，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种可变速比驱动桥，能够使减速比可调，以通过可变减速比适应不同的工况需求。本发明的另一目的是提供一种车辆。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种可变速比驱动桥，包括主减速器、行星齿轮传动机构、差速器、换挡机构；
8.所述行星齿轮传动机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；
9.所述差速器包括半轴齿轮和差速齿轮；
10.所述主减速器的输入端与传动轴相连，所述主减速器的输出端与所述太阳轮的转轴相连；
11.所述行星架的一端与所述差速齿轮的转轴相连；
12.所述换挡机构工作于第一档位时，用于将所述齿圈固定；
13.所述换挡机构工作于第二档位时，用于将所述齿圈与所述行星架的另一端相连。
14.优选地，所述主减速器包括啮合的小齿轮和大齿轮，所述小齿轮的转轴与所述传动轴末端设置的凸缘相连，所述大齿轮的转轴与所述太阳轮的转轴相连。
15.优选地，还包括半轴；
16.所述半轴的内端与所述半轴齿轮的转轴相连，且所述太阳轮的转轴为空心轴，所
述半轴穿过所述太阳轮的转轴。
17.优选地，所述大齿轮的内缘与所述太阳轮的转轴外缘形成键传动连接。
18.优选地，还包括固定于车体内的固定传动件；
19.所述换挡机构工作于第一档位时，所述齿圈通过所述换挡机构与所述固定传动件相连。
20.优选地，所述固定传动件上设置有固定外花键；
21.所述换挡机构工作于第一档位时，所述齿圈通过所述换挡机构与所述固定外花键相连。
22.优选地，所述齿圈上连接有内花键，所述行星架的另一端连接有活动外花键；
23.所述换挡机构工作于第二档位时，所述内花键通过所述换挡机构与所述活动外花键相连。
24.优选地，所述换挡机构包括可滑动地设置于所述车体内的滑动拨叉，所述滑动拨叉与所述内花键形成常啮合传动；
25.所述滑动拨叉滑动至第一档位位置时，所述滑动拨叉的一端与所述固定外花键啮合；
26.所述滑动拨叉滑动至第二档位位置时，所述滑动拨叉的另一端与所述活动外花键形成啮合传动。
27.优选地，所述差速齿轮设置有两个，所述行星轮与所述行星架均至少设置有两个；其中两个所述行星架的一端分别与对应的所述差速齿轮的转轴相连，且两个所述差速齿轮的转轴通过中间轴连接为一体。
28.本发明还提供一种车辆，包括车体和设置于所述车体内的驱动桥，其中，所述驱动桥具体为上述任一项所述的可变速比驱动桥。
29.本发明所提供的可变速比驱动桥，主要包括主减速器、行星齿轮传动机构、差速器和换挡机构。其中，行星齿轮传动机构主要包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈四个核心部件。差速器主要包括啮合的半轴齿轮和差速齿轮，其中半轴齿轮用于将动力输出至半轴上。主减速器的输入端与传动轴相连，且主减速器的输出端与太阳轮的转轴相连，以将传动轴的动力传递至内太阳轮上，驱动太阳轮进行旋转。太阳轮与行星轮保持啮合，行星轮套设在行星架上，并与齿圈形成啮合，而行星架的一端向外延伸至与差速器中的差速齿轮的转轴相连，使行星架的输出作为差速器的输入，从而通过行星架的旋转运动(公转)带动差速齿轮进行同步旋转运动。换挡机构为核心部件，具有至少两个档位，主要用于控制齿圈的连接状态和运动状态。其中，当换挡机构工作于第一档位时，换挡机构用于将齿圈固定，使得齿圈无法进行旋转运动；此时，对于行星齿轮传动机构而言，太阳轮作为输入，齿圈固定，仅行星架作为输出，太阳轮与行星架的速比大于1，行星齿轮传动机构起到减速增扭的作用，在主减速器的减速基础上，相当于实现二级减速，增大了减速比。当换挡机构工作于第二档位时，换挡机构用于将齿圈与行星架的另一端相连，使得齿圈与行星架保持相同转速；此时，根据行星齿轮传动机构的传动特性，当太阳轮、行星架和齿圈三者中任意两个部件连接为一体时，则各部件间均无相对运动，整个行星齿轮传动机构将作为一个整体而同步旋转，相当于直接档传动，太阳轮与行星架的速比等于1，行星齿轮传动机构不参与减速作用，仅通过主减速器进行减速，减速比较小。综上所述，本发明所提供的可变速比驱动桥，通过换挡
机构对齿圈的连接状态及运动状态的控制，调整行星齿轮传动机构的速比在大于1和等于1两种情况进行切换，从而联合主减速器实现速比较大的二级减速，或者仅通过主减速器实现速比较小的单级减速，因此能够使驱动桥的减速比可调，以通过可变减速比适应不同的工况需求。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本发明所提供的一种具体实施方式中换挡机构工作于第一档位状态的传动原理示意图。
32.图2为本发明所提供的一种具体实施方式中换挡机构工作于第二档位状态的传动原理示意图。
33.图3为主减速器的符号结构示意图。
34.图4为太阳轮的符号结构示意图。
35.图5为行星轮及行星架的符号结构示意图。
36.图6为齿圈的符号结构示意图。
37.图7为差速器的符号结构示意图。
38.图8为换挡机构的符号结构示意图。
39.其中，图1—图8中：
40.主减速器—1，行星齿轮传动机构—2，差速器—3，换挡机构—4，凸缘—5，半轴—6，固定传动件—7，中间轴—8；
41.小齿轮—11，大齿轮—12；
42.太阳轮—21，行星轮—22，行星架—23，齿圈—24；
43.半轴齿轮—31，差速齿轮—32；
44.固定外花键—71；
45.活动外花键—231，内花键—241。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.请参考图1、图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式中换挡机构4工作于第一档位状态的传动原理示意图，图2为本发明所提供的一种具体实施方式中换挡机构4工作于第二档位状态的传动原理示意图。
48.在本发明所提供的一种具体实施方式中，可变速比驱动桥主要包括主减速器1、行星齿轮传动机构2、差速器3和换挡机构4。
49.其中，行星齿轮传动机构2主要包括太阳轮21、行星轮22、行星架23和齿圈24四个核心部件。
50.差速器3主要包括啮合的半轴齿轮31和差速齿轮32，其中半轴齿轮31用于将动力输出至半轴6上，且半轴齿轮31同时设置有两个，以分别与车体内的左右两个半轴6相连，以将动力分别传递至左车轮和右车轮。至于差速齿轮32，可以仅设置一个，也可以设置两个。为了提高传动效率，优选采用两个半轴齿轮31和两个差速齿轮32的十字轴啮合结构。
51.主减速器1的输入端与传动轴相连，且主减速器1的输出端与太阳轮21的转轴相连，以将传动轴的动力传递至内太阳轮21上，驱动太阳轮21进行旋转。
52.太阳轮21与行星轮22保持啮合，行星轮22套设在行星架23上，并与齿圈24形成啮合，而行星架23的一端向外延伸至与差速器3中的差速齿轮32的转轴相连，使行星架23的输出作为差速器3的输入，从而通过行星架23的旋转运动(公转)带动差速齿轮32进行同步旋转运动。
53.换挡机构4为核心部件，具有至少两个档位，主要用于控制齿圈24的连接状态和运动状态。
54.其中，当换挡机构4工作于第一档位时，换挡机构4用于将齿圈24固定，使得齿圈24无法进行旋转运动；此时，对于行星齿轮传动机构2而言，太阳轮21作为输入，齿圈24固定，仅行星架23作为输出，太阳轮21与行星架23的速比大于1，行星齿轮传动机构2起到减速增扭的作用，在主减速器1的减速基础上，相当于实现二级减速，增大了减速比。
55.当换挡机构4工作于第二档位时，换挡机构4用于将齿圈24与行星架23的另一端相连，使得齿圈24与行星架23保持相同转速；此时，根据行星齿轮传动机构2的传动特性，当太阳轮21、行星架23和齿圈24三者中任意两个部件连接为一体时，则各部件间均无相对运动，整个行星齿轮传动机构2将作为一个整体而同步旋转，相当于直接档传动，太阳轮21与行星架23的速比等于1，行星齿轮传动机构2不参与减速作用，仅通过主减速器1进行减速，减速比较小。
56.综上所述，本实施例所提供的可变速比驱动桥，通过换挡机构4对齿圈24的连接状态及运动状态的控制，调整行星齿轮传动机构2的速比在大于1和等于1两种情况进行切换，从而联合主减速器1实现速比较大的二级减速，或者仅通过主减速器1实现速比较小的单级减速，因此能够使驱动桥的减速比可调，以通过可变减速比适应不同的工况需求。
57.如图3所示，图3为主减速器1的符号结构示意图。
58.在关于主减速器1的一种可选实施例中，该主减速器1主要包括小齿轮11和大齿轮12。其中，小齿轮11的转轴与传动轴末端设置的凸缘5相连，而大齿轮12的转轴与行星齿轮传动机构2中的太阳轮21的转轴相连。如此设置，传动轴的动力通过末端的凸缘5传递到小齿轮11上，再通过小齿轮11与大齿轮12之间的啮合实现一级减速，之后再将动力输出到太阳轮21上，驱动太阳轮21进行旋转。
59.为便于实现驱动桥的动力输出，本实施例中，差速器3与车轮之间通过半轴6相连。具体的，半轴6同时设置有两个，分别为左半轴6和右半轴6。其中，两个半轴6的内端分别与差速器3中的两个半轴齿轮31的转轴相连，而两个半轴齿轮31同时与一个或两个差速齿轮32啮合。如此设置，当行星架23将动力输出至差速器3的差速齿轮32后，将通过两个半轴齿轮31分别输出至两个半轴6上。
60.如图4所示，图4为太阳轮21的符号结构示意图。
61.进一步的，为尽量缩小体积，使得结构更加紧凑，本实施例中，太阳轮21的转轴具体为空心轴，而其中一个半轴6穿过太阳轮21的转轴后与车轮相连。如此设置，当主减速器1与行星齿轮传动机构2均位于差速器3的其中一侧时，差速器3的其中一个半轴6即可直接穿过行星齿轮传动机构2而与对应侧车轮相连，无需绕路也无需设置额外转接件。
62.相应的，大齿轮12的内缘套设在太阳轮21的空心转轴上，并通过平键、花键等部件形成键传动连接。一般的，键传动部件设置在空心转轴的轴向一端位置，而大齿轮12的内缘通过相应键槽结构与该键传动部件配合，同时，太阳轮21固定在空心转轴的轴向另一端位置。
63.如图6、图8所示，图6为齿圈24的符号结构示意图，图8为换挡机构4的符号结构示意图。
64.在关于换挡机构4的一种可选实施例中，考虑到换挡机构4无论工作于第一档位还是第二档位，换挡机构4始终与齿圈24之间存在连接关系，为便于实现两者之间的常连状态，本实施例中，在齿圈24上设置有内花键241。一般的，内花键241固定在齿圈24的端面上。相应的，换挡机构4则通过外花键与齿圈24上的内花键241形成内外键连接配合，且无论换挡机构4处于何种工作位置，换挡机构4始终与内花键241保持配合。具体的，该换挡机构4主要包括滑动拨叉，该滑动拨叉能够在车体内沿着预定方向进行往复滑动运动，而在其单程滑动运动过程中，至少经过第一档位位置和第二档位位置。同时，该滑动拨叉本身可相当于一个轴向长度较大的外花键，从而能够在滑动过程中，始终与齿圈24上的内花键241保持啮合传动。
65.为便于将齿圈24固定，以使行星齿轮传动机构2形成太阳轮21输入、行星架23输出的减速比传动模式，本实施例中增设了固定传动件7。具体的，该固定传动件7固定连接在车体内的预设位置处，而换挡机构4在工作于第一档位时，用于将固定传动件7与齿圈24相连，从而将齿圈24与固定传动件7均固定。
66.在关于固定传动件7的一种可选实施例中，该固定传动件7包括固定支撑臂和固定外花键71。其中，固定支撑臂的一端连接在车体内的减速箱的壳体上，固定支撑臂的另一端沿预设方向延伸。固定外花键71设置在固定传动件7上，由于固定外花键71与固定传动件7固定连接，因此固定外花键71无法进行旋转。
67.如此设置，当滑动拨叉定向(沿图1所示向左)滑动至第一档位位置(如图1所示a点)时，滑动拨叉的左端与固定传动件7上的固定外花键71形成啮合，使得整个滑动拨叉无法进行旋转，而滑动拨叉始终与齿圈24上的内花键241保持啮合状态，因此造成齿圈24无法进行旋转，保持固定。此时，太阳轮21输入，行星架23输出，且速比大于1。
68.如图5所示，图5为行星轮22及行星架23的符号结构示意图。
69.为便于实现齿圈24与行星架23的连接，以使行星齿轮传动机构2形成速比等于1的直接档传动模式，本实施例中，在行星架23的另一端设置有活动外花键231。与固定外花键71类似，该活动外花键231能够与滑动拨叉形成啮合传动。
70.如此设置，当滑动拨叉定向(沿图2所示向右)滑动至第二档位位置(如图2所示b点)时，滑动拨叉的右端与行星架23上的活动外花键231形成啮合传动，而滑动拨叉始终与齿圈24上的内花键241保持啮合状态，因此齿圈24通过滑动拨叉与行星架23间接相连，根据
行星齿轮传动机构2的传动特性，当太阳轮21、行星架23和齿圈24三者中任意两个部件连接为一体时，则各部件间均无相对运动，整个行星齿轮传动机构2将作为一个整体而同步旋转，相当于直接档传动，太阳轮21与行星架23的速比等于1。
71.如图7所示，图7为差速器3的符号结构示意图。
72.在关于行星齿轮传动机构2的一种可选实施例中，考虑到差速器3中的差速齿轮32一般设置有两个，因此，行星轮22与行星架23均至少设置两个，以确保其中两个在同一径向分布的行星架23能够分别与两个差速齿轮32的转轴相连。同时，两个差速齿轮32的转轴之间还可通过中间轴8连接为一体，从而相当于将两个行星架23连接为一体，有利于提高齿轮传动协同性。
73.本实施例还提供一种车辆，主要包括车体和设置于车体内的驱动桥，其中，该驱动桥具体为可变速比驱动桥，其具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。需要说明的是，本实施例所提供的可变速比驱动桥，尤其适用于中重型商用车辆，同时也能够适用于其余类型的车辆。
74.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种可变速比驱动桥，其特征在于，包括主减速器(1)、行星齿轮传动机构(2)、差速器(3)、换挡机构(4)；所述行星齿轮传动机构(2)包括太阳轮(21)、行星轮(22)、行星架(23)和齿圈(24)；所述差速器(3)包括半轴齿轮(31)和差速齿轮(32)；所述主减速器(1)的输入端与传动轴相连，所述主减速器(1)的输出端与所述太阳轮(21)的转轴相连；所述行星架(23)的一端与所述差速齿轮(32)的转轴相连；所述换挡机构(4)工作于第一档位时，用于将所述齿圈(24)固定；所述换挡机构(4)工作于第二档位时，用于将所述齿圈(24)与所述行星架(23)的另一端相连。2.根据权利要求1所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述主减速器(1)包括啮合的小齿轮(11)和大齿轮(12)，所述小齿轮(11)的转轴与所述传动轴末端设置的凸缘(5)相连，所述大齿轮(12)的转轴与所述太阳轮(21)的转轴相连。3.根据权利要求2所述的可变速比驱动桥，其特征在于，还包括半轴(6)；所述半轴(6)的内端与所述半轴齿轮(31)的转轴相连，且所述太阳轮(21)的转轴为空心轴，所述半轴(6)穿过所述太阳轮(21)的转轴。4.根据权利要求3所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述大齿轮(12)的内缘与所述太阳轮(21)的转轴外缘形成键传动连接。5.根据权利要求1-4任一项所述的可变速比驱动桥，其特征在于，还包括固定于车体内的固定传动件(7)；所述换挡机构(4)工作于第一档位时，所述齿圈(24)通过所述换挡机构(4)与所述固定传动件(7)相连。6.根据权利要求5所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述固定传动件(7)上设置有固定外花键(71)；所述换挡机构(4)工作于第一档位时，所述齿圈(24)通过所述换挡机构(4)与所述固定外花键(71)相连。7.根据权利要求6所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述齿圈(24)上连接有内花键(241)，所述行星架(23)的另一端连接有活动外花键(231)；所述换挡机构(4)工作于第二档位时，所述内花键(241)通过所述换挡机构(4)与所述活动外花键(231)相连。8.根据权利要求7所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述换挡机构(4)包括可滑动地设置于所述车体内的滑动拨叉，所述滑动拨叉与所述内花键(241)形成常啮合传动；所述滑动拨叉滑动至第一档位位置时，所述滑动拨叉的一端与所述固定外花键(71)啮合；所述滑动拨叉滑动至第二档位位置时，所述滑动拨叉的另一端与所述活动外花键(231)形成啮合传动。9.根据权利要求1所述的可变速比驱动桥，其特征在于，所述差速齿轮(32)设置有两个，所述行星轮(22)与所述行星架(23)均至少设置有两个；其中两个所述行星架(23)的一端分别与对应的所述差速齿轮(32)的转轴相连，且两个所述差速齿轮(32)的转轴通过中间
轴(8)连接为一体。10.一种车辆，包括车体和设置于所述车体内的驱动桥，其特征在于，所述驱动桥具体为权利要求1-9任一项所述的可变速比驱动桥。

技术总结
本发明公开一种可变速比驱动桥，包括主减速器、行星齿轮传动机构、差速器、换挡机构；行星齿轮传动机构包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈；差速器包括半轴齿轮和差速齿轮；主减速器的输入端与传动轴相连，主减速器的输出端与太阳轮的转轴相连；行星架的一端与差速齿轮的转轴相连；换挡机构工作于第一档位时，用于将齿圈固定；换挡机构工作于第二档位时，用于将齿圈与行星架的另一端相连。如此，通过换挡机构对齿圈的运动状态控制，调整行星齿轮传动机构的速比在大于1和等于1两种情况进行切换，从而联合主减速器实现二级减速，或仅通过主减速器实现单级减速，以通过可变减速比适应不同的工况需求。本发明还公开一种车辆，其有益效果如上所述。如上所述。如上所述。


技术研发人员：叶毅贤
受保护的技术使用者：安徽华菱汽车有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/9/6