专利名称：差速器及整体式差速动力耦合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在车辆上的耦合装置，更具体地说，本发明涉及用在混联式混合动力电动汽车上的差速器及整体式差速动力耦合装置。
背景技术：
混合动力电动汽车(HEV-Hybrid Electric Vehicle，一般指的是油电混合动力汽 车)作为传统燃油汽车和纯电动汽车之间的过渡产物在解决环保和能源问题方面的潜力 在世界范围内受到广泛的认可，不仅成为汽车动力研究中的热点，也成为很多汽车厂家目 前和未来发展的重点。当前比较普遍的混合动力电动汽车方案是采用发动机和电动机与发 电机进行组合。如何实现混合动力电动汽车发动机和电动机与发电机之间的动力分配，是 发展混合动力汽车必须解决的关键问题之一。其中的动力耦合形式与结构决定HEV动力系 统研究开发的难度和方向，关系到产品开发的进度和水平，是HEV开发中关键的一步。而要 完成HEV的这种动力之间分配是要通过一种动力耦合装置来实现。利用差速器作为混合动力电动汽车的动力耦合装置，能够实现混合动力电动汽车 连续型串并联驱动形式，通过调节发电机的转速、转矩可使发动机工作在最佳效率点，彻底 解决了传统发动机由于与车轮的机械连接造成的工作点效率低下的问题，从而实现电动无 级连续变速(ECVT)的控制性能。利用高转矩特性的电动机实现传统变速器的增加转矩功 能，可消除变速器、离合器等机构，使整车动力传动系统得到极大简化。通过合理控制发电 机输出功率，可实现行车过程中实时调节电池S0C(电量状态)的功能。由于汽车传统差速器的行星齿轮自转转速较小，且运动时间较短，因此汽车传统 差速器的行星齿轮与行星齿轮轴之间无任何连接部件，仅靠两者之间的驱动桥润滑油改善 其相对运动时的滑磨。目前所提出的润滑方法包括适当增加差速器零部件的配合间隙，增 大孔与轴接触线上的压力角，形成有效楔形间隙，促进油磨形成；在半轴齿轮、行星齿轮和 行星轴上增加油道，使飞溅的油滴迅速进入摩擦表面，构成较好的润滑环境；对齿轮轴进行 磷化处理，保证初始的润滑磨合；加装流体输送装置，利用可控压力调节机构对差速器进行 润滑；设置润滑油池，保证润滑。但当传统差速器用作混合动力汽车动力耦合装置时，其左、右输出半轴始终存在 较大转速差，差速器行星齿轮及行星齿轮轴依靠上述润滑方法只能维持短时间的相对转 动，否则会出现两者之间的严重滑磨，导致差速器行星齿轮与半轴齿轮的不正确啮合，甚至 出现轮齿损坏，不但大大降低了差速器的寿命，而且影响汽车的正常动力传递。同时，当传统差速器用于混合动力汽车动力耦合装置时，由于传统差速器前端具 有一个较大速比的主减速器，因此发动机的输出转速到差速器壳体与左、右半轴的输出转 速降低很高，使得其输出的车速较低，很难满足其直接应用于整车全范围车速要求。目前的 专利文献中均没有提出一种整体式的差速耦合装置，使它即可以解决上述润滑问题，还能 在全车速范围内直接应用到混联式HEV当中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了传统差速器中行星齿轮与行星齿轮轴之间、 行星齿轮背面与差速器壳体之间以及左、右半轴齿轮的背面与差速器壳体之间的严重滑磨 和发动机的输出转速到差速器壳体与左、右半轴的输出转速降低很高问题，既提供了一种 采用滚动轴承等措施的用作混联式混合动力电动汽车动力耦合装置的差速器，也提供了一 种整体式差速动力耦合装置。为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的所述的差速器包括差 速器壳体、左半轴齿轮、1号上轴承、1号上调整垫片、2号上轴承、右半轴、左半轴、右半轴齿 轮、1号下轴承、1号下调整垫片、2号下轴承、左半轴轴承、上套筒、上轴承座、2号上调整垫 片、整体式上行星齿轮轴、右半轴轴承、上定位套筒、上定位垫片、上定位螺母、整体式下行 星齿轮轴、下轴承座、下套筒、2号下调整垫片、下定位套筒、下定位垫片和下定位螺母。整体式上行星齿轮轴通过1号上轴承与2号上轴承装在上轴承座的中心孔内，1号 上轴承外轴承环的上端面与2号上轴承外轴承环的下端面和上轴承座中心孔壁上的环形 体的下端面与上端面相接触，1号上轴承内轴承环的下端面与整体式上行星齿轮轴上的轴 肩相接触，1号上轴承内轴承环与2号上轴承内轴承环之间设置有2号上调整垫片和上套筒 并依次为接触连接，2号上轴承内轴承环的上端面依次安装上定位套筒、上定位垫片与上定 位螺母，上轴承座与1号上调整垫片通过螺钉固定在差速器壳体上端孔的端面上。整体式下行星齿轮轴通过1号下轴承与2号下轴承安装在下轴承座的中心孔内， 1号下轴承外轴承环的下端面与2号下轴承外轴承环的上端面和下轴承座中心孔壁上的环 形体的上端面与下端面接触连接，1号下轴承内轴承环的下端面与2号下轴承内轴承环的 上端面之间设置有2号下调整垫片和下套筒并依次为接触连接，2号下轴承内轴承环的下 端面依次安装下定位套筒、下定位垫片与下定位螺母，下轴承座与1号下调整垫片通过螺 钉固定在差速器壳体下端孔的端面上。安装在差速器壳体上端孔内的整体式上行星齿轮轴 的回转轴线与安装在差速器壳体下端孔内的整体式下行星齿轮轴的回转轴线共线。左半轴齿轮通过左半轴轴承安装在差速器壳体的左端孔内，右半轴齿轮通过右半 轴轴承安装在差速器壳体的右端孔内，左半轴齿轮与右半轴齿轮的背面分别和左半轴轴承 内环的右端面与右半轴轴承内环的左端面接触连接，使得左半轴齿轮与右半轴齿轮的背面 分别和差速器壳体的内壁脱离。左半轴齿轮与右半轴齿轮分别套装在左半轴与右半轴的里 端，并通过键与左半轴与右半轴连接。左半轴与右半轴的回转轴线要共线，并和整体式上行 星齿轮轴与整体式下行星齿轮轴的回转轴线垂直相交，左半轴齿轮与右半轴齿轮的上端与 整体式上行星齿轮轴上的行星齿轮相啮合，左半轴齿轮与右半轴齿轮的下端与整体式下行 星齿轮轴上的行星齿轮相啮合。技术方案中所述的整体式上行星齿轮轴由轴即行星齿轮轴和锥齿轮即行星齿轮 组成。锥齿轮设置在轴的一端，锥齿轮和轴加工成一体，锥齿轮的回转轴线与轴的回转轴线 共线，锥齿轮的小端向外，轴的另一端设置成阶梯轴，阶梯轴的端部设置有外螺纹；所述的 上轴承座由圆筒体和法兰盘组成，法兰盘设置在圆筒体的一端，法兰盘和圆筒体的端面共 面，法兰盘和圆筒体的回转轴线共线。法兰盘上均布有螺栓通孔，螺栓通孔的回转轴线与圆 筒体的回转轴线平行。圆筒体内壁的中间位置设置一个横截面为矩形的环形体，环形体的 对称回转轴线与圆筒体的回转轴线共线；所述的左半轴轴承与右半轴轴承、左半轴齿轮与右半轴齿轮、1号上轴承与1号下轴承、上套筒与下套筒、上轴承座与下轴承座、1号上调整 垫片与1号下调整垫片、2号上轴承与2号下轴承、2号上调整垫片与2号下调整垫片、整体 式上行星齿轮轴与整体式下行星齿轮轴、上定位套筒与下定位套筒、上定位垫片与下定位 垫片和上定位螺母与下定位螺母为结构完全相同的零件。所述的整体式差速动力耦合装置包括输入轴、发电机、箱体、发电机输出齿轮、输 入轴主动齿轮、驱动电机、输入轴从动齿轮、发电机输入齿轮和差速器。输入轴通过轴承安装在箱体的一侧，输入轴的左侧套装有发电机与发电机输出齿 轮成转动连接，发电机输出齿轮与发电机(15)固定连接，发电机输出齿轮右侧的输入轴上 固定安装输入轴主动齿轮，输入轴主动齿轮与输入轴从动齿轮啮合连接，输入轴从动齿轮 的内孔通过花键套装在差速器壳体的左端成固定连接，输入轴从动齿轮同时套装在差速器 中的左半轴上成转动连接，差速器中的左半轴的左端通过轴承安装在箱体左端箱壁上，左 半轴的回转轴线与输入轴的回转轴线平行，在输入轴从动齿轮左侧的左半轴上固定安装有 发电机输入齿轮，发电机输入齿轮与发电机输出齿轮啮合连接，差速器壳体的两端通过两 对圆锥滚子轴承安装在箱体内，驱动电机套装在差速器中的右半轴上为键连接。技术方案中所述的输入轴主动齿轮与输入轴从动齿轮的速比为1 1。与现有技术相比本发明的有益效果是1.本发明所述的差速器及整体式差速动力耦合装置采用将传统的行星齿轮轴与 行星齿轮做成整体式零件一整体式上行星齿轮轴与整体式下行星齿轮轴，并通过1号上轴 承与2号上轴承和1号下轴承与2号下轴承等零件安装在差速器壳体上的对称设置的上、 下端孔内；采用左半轴轴承和右半轴轴承将左半轴齿轮和右半轴齿轮安装在差速器壳体上 的对称设置的左、右端孔内，使左半轴齿轮和右半轴齿轮的背面分别与差速器壳体的内壁 之间留有5_间隙；即可解决传统差速器用作混合动力汽车动力耦合装置时出现的行星齿 轮与行星齿轮轴之间、行星齿轮背面与差速器壳体之间以及左、右半轴齿轮的背面与差速 器壳体之间的严重滑磨问题，避免了汽车动力传动效率的降低及差速器使用寿命的减少。 大大简化了混合动力汽车动力耦合装置的全新设计与试制，节省时间，节约开销。2.本发明所述的整体式差速动力耦合装置采用一对速比为1 1的(输入轴主动 齿轮与输入轴从动齿轮)齿轮副连接，使差速器壳的转速与发动机转速一样，保证了整体 式差速动力耦合装置在全转速范围内满足在混合动力汽车上的应用。3.本发明所述的整体式差速动力耦合装置把驱动电机与发电机均设置在箱体内， 保留输入轴直接与主动力源一发动机相连接，驱动电机输出轴(右半轴)直接与整车主减 速器相连，使整个系统的集成度得到提高，整个装置结构紧凑，可直接应用于对空间安装要 求严格的结构紧凑型的小型车辆上。
下面结合附图对本发明作进一步的说明图1是表示本发明所述的整体式差速动力耦合装置中差速器结构的主视图上的 半剖视图；图2是表示本发明所述的整体式差速动力耦合装置结构原理的示意框图；图中1.差速器壳体，2.左半轴轴承，3.左半轴齿轮，4. 1号上轴承，5.上套筒，6.上连接螺钉，7.上轴承座，8. 1号上调整垫片，9. 2号上轴承，10. 2号上调整垫片，11.整 体式上行星齿轮轴，12.右半轴，13.左半轴，14.输入轴，15.发电机，16.箱体，17.发电机 输出齿轮，18.输入轴主动齿轮，19.驱动电机，20.输入轴从动齿轮，21.发电机输入齿轮， 22.差速器，23.右半轴轴承，24.右半轴齿轮，25.上定位套筒，26.上定位垫片，27.上定位 螺母。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细的描述本发明所解决的技术问题一是解决了传统差速器中的行星齿轮(锥齿轮)与行星 齿轮轴之间、行星齿轮的背面与差速器壳体的内壁之间和左半轴齿轮3 (锥齿轮)、右半轴 齿轮24(锥齿轮)的背面与差速器壳内壁之间的滑磨问题；二是解决了(现有技术中)发 动机的输出转速到差速器壳体1和左半轴13与右半轴12的输出转速降低很高的问题，从 而既提供了一种用作混联式混合动力电动汽车动力耦合装置的差速器，又提供了一种整体 式差速动力耦合装置。参阅图1，所述的差速器22包括有差速器壳体1、左半轴轴承2、左半轴齿轮3、1 号上轴承4、上套筒5、上连接螺钉6、上轴承座7、1号上调整垫片8、2号上轴承9、2号上调 整垫片10、整体式上行星齿轮轴11、右半轴12、左半轴13、右半轴轴承23、右半轴齿轮24、 上定位套筒25、上定位垫片26、上定位螺母27、1号下轴承、下套筒、下连接螺钉、下轴承座、 1号下调整垫片、2号下轴承、2号下调整垫片、整体式下行星齿轮轴、下定位套筒、下定位垫 片和下定位螺母。其中1号上轴承4与1号下轴承、上连接螺钉6与下连接螺钉、2号上轴 承9与2号下轴承、左半轴轴承2与右半轴轴承23和上定位螺母27与下定位螺母属于标 准件，而且是成对地选用相同型号的标准件。上套筒5与下套筒、上轴承座7与下轴承座、 1号上调整垫片8与1号下调整垫片、2号上调整垫片10与2号下调整垫片、整体式上行星 齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴、左半轴齿轮3与右半轴齿轮24、上定位套筒25与下定位 套筒和上定位垫片26与下定位垫片属于非标准件，而且是成对地设计成结构完全相同的 零件。为解决传统差速器中行星齿轮上的轴孔与行星齿轮轴之间的滑磨问题，中国发明 专利公开号为CN 101482166A，
公开日为2009年7月15日，发明创造名称为“用作混合动 力汽车动力耦合装置的差速器”，该案中对传统差速器进行了局部结构改造，在差速器的行 星齿轮上的轴孔与行星齿轮轴之间(行星齿轮与行星齿轮轴是设置成两个独立的零件)装 配有滚针以改善两者相对高速运转时的摩擦关系。但所述的发明专利只是改善了差速器中 行星齿轮的轴孔与行星齿轮轴之间的摩擦关系，并没有涉及到行星齿轮背面与差速器壳体 内壁之间摩擦关系的改善。在实际实验过程中，行星齿轮背面与差速器壳体内壁之间的摩 擦产生大量热量并出现滑磨现象。同时，所述的发明专利的技术方案并没有对左、右半轴齿 轮背面与差速器壳内壁之间的滑动摩擦进行改进，左、右半轴齿轮背面与差速器壳内壁之 间同样存在严重的滑磨现象。为解决所述的发明专利存在的问题，本发明所述的差速器及整体式差速动力耦合 装置将现有技术中两套独立的行星齿轮轴与行星齿轮做成两个一体的零件一整体式上行 星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴。所述的整体式上行星齿轮轴11和整体式下行星齿轮轴皆是由一根轴(行星齿轮轴)和一个锥齿轮(行星齿轮)组成，锥齿轮(行星齿轮)设置 在轴(行星齿轮轴)的一端，锥齿轮(行星齿轮)和轴(行星齿轮轴)设置(加工)成一 体，锥齿轮(行星齿轮)的回转轴线与轴(行星齿轮轴)的回转轴线共线，锥齿轮(行星齿 轮)的小端向外，轴(行星齿轮轴)的另一端设置成阶梯轴，阶梯轴的端部加工有外螺纹。 将轴(行星齿轮轴)与行星齿轮(锥齿轮)做成一体的零件，使整体式上行星齿轮轴11与 整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮的背面分别与差速器壳体1的内壁脱离开，避免了两行 星齿轮的背面分别与差速器壳体1的内壁之间的接触摩擦，避免了两行星齿轮由于分体时 的轴向移动而导致和左半轴齿轮3与右半轴齿轮24的不正确啮合。成阶梯轴形式的行星齿 轮轴的另一端用于安装1号上轴承4和2号上轴承9或者是1号下轴承和2号下轴承，就 是说结构完全相同的整体式上行星齿轮轴11和整体式下行星齿轮轴通过一对1号上轴承4 与2号上轴承9和一对1号下轴承与2号下轴承安装在上轴承座7与下轴承座上的中心孔 内，上轴承座7与下轴承座再通过上连接螺钉6与下连接螺钉安装在差速器壳体1上、下端 孔内，安装在差速器壳体1上、下端孔内的整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴 的回转轴线要共线。实施例中1号上轴承4和2号上轴承9的型号分别为33005和30204， 1号下轴承和2号下轴承的型号分别也为33005和30204，两对轴承在差速器壳体1上的孔 内是“背对背”设置。采用上轴承座7与下轴承座来限制1号上轴承4与2号上轴承9和1 号下轴承与2号下轴承的轴向移动，尤其是限制整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿 轮轴向上轴承座7与下轴承座方向的移动，避免了整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星 齿轮轴上的行星齿轮的背面分别与差速器壳体1的内壁之间产生相对高速运转时的摩擦。 通过左半轴轴承2和右半轴轴承23将左半轴齿轮3和右半轴齿轮24安装在差速器壳体1 上的对称设置的左、右端孔内，实施例中左半轴轴承2和右半轴轴承23的型号皆为30208， 使左半轴齿轮3和右半轴齿轮24背面分别与差速器壳体1的内壁脱离，两者之间一般留有 5mm间隙，避免了左半轴齿轮3和右半轴齿轮24的背面分别与差速器壳体1的内壁之间产 生相对高速运转时的摩擦。所述的上轴承座7是由一个圆筒体和一个法兰盘组成。法兰盘设置在圆筒体的一 端，并使法兰盘和圆筒体的端面共面，法兰盘和圆筒体的回转轴线共线。法兰盘上均布有穿 过螺栓的通孔，穿过螺栓的通孔的回转轴线与圆筒体的回转轴线平行。圆筒体(中心孔) 内壁的中间位置设置一个横截面为矩形的环形体，环形体的对称回转轴线与圆筒体的回转 轴线共线。环形体对1号上轴承4和2号上轴承9起定位作用。整体式上行星齿轮轴11的一端(阶梯轴端)通过“背对背”设置的1号上轴承4 和2号上轴承9垂直地安装在上轴承座7的中心孔内，1号上轴承4外轴承环的上端面与 2号上轴承9外轴承环的下端面和上轴承座7中心孔壁上的环形体的下端面与上端面接触 连接。1号上轴承4内轴承环的上端面与2号上轴承9内轴承环的下端面之间设置有2号 上调整垫片10和上套筒5，1号上轴承4内轴承环的上端面、2号上调整垫片10的下端面、 2号上调整垫片10的上端面、上套筒5的下端面、上套筒5的上端面和2号上轴承9的内 轴承环的下端面依次接触连接。1号上轴承4内轴承环的下端面和整体式上行星齿轮轴11 上的(距行星齿轮最近的)轴肩相接触，1号上轴承4和2号上轴承9的内轴承环和整体式 上行星齿轮轴11的阶梯轴端为小过盈配合连接，为安装方便，将与1号上轴承4和2号上 轴承9配合的上轴承座7的中心孔的公差带代号设成G，即使之成间隙配合。1号上调整垫片8与上轴承座7通过上连接螺钉6固定在差速器壳体1的上端孔的端面上并依次是接触 连接，上轴承座7和差速器壳体1上端都开有油孔，有助于差速器壳体1中各零件的润滑。 2号上轴承9的内轴承环的上端面依次安装上定位套筒25与上定位垫片26，再用上定位螺 母27旋紧定位。1号上轴承4依靠整体式上行星齿轮轴11上的轴肩和上轴承座7中心孔 壁上的环形体(下端面)实现定位。2号上轴承9由轴承座7中心孔壁上的环形体(上端 面)、2号上调整垫片10、上套筒5、上定位套筒25、上定位垫片26和旋紧上定位螺母27定 位。左半轴齿轮3和右半轴齿轮24分别通过型号皆为30208的左半轴轴承2和右半轴轴 承23安装在差速器壳体1上的对称设置的左、右端孔内，左半轴齿轮3和右半轴齿轮24的 背面分别与型号皆为30208的左半轴轴承2和右半轴轴承23内轴承环的右、左端面接触连 接，使得左半轴齿轮3和右半轴齿轮24的(与左半轴轴承2和右半轴轴承23内轴承环的 右、左端面非接触连接的)背面分别与差速器壳体1的内壁脱离，两者之间一般留有5mm间 隙。左半轴齿轮3和右半轴齿轮24分别套装在左半轴13和右半轴12的里端，并通过渐开 线花键与左半轴13和右半轴12连接。左半轴13和右半轴12的回转轴线要共线，并和共 线的整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴的回转轴线垂直相交。左半轴齿轮3 和右半轴齿轮24的上端同时与整体式上行星齿轮轴11上的行星齿轮相啮合，左半轴齿轮 3和右半轴齿轮24的下端同时与整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮相啮合。差速器22是一个上下呈对称结构的部件。整体式下行星齿轮轴的一端(阶梯轴 端)通过“背对背”设置的1号下轴承和2号下轴承垂直地安装在下轴承座的中心孔内，1 号下轴承外轴承环的下端面与2号下轴承外轴承环的上端面和下轴承座中心孔壁上的环 形体的上端面与下端面接触连接。1号下轴承内轴承环的下端面与2号下轴承内轴承环的 上端面之间设置有2号下调整垫片和下套筒，1号下轴承内轴承环的下端面、2号下调整垫 片的上端面、2号下调整垫片的下端面、下套筒的上端面、下套筒的下端面和2号下轴承的 内轴承环的上端面依次接触连接。1号下轴承和2号下轴承的内轴承环和整体式下行星齿 轮轴的一端(阶梯轴端)小过盈配合连接，同样为安装方便，将与1号下轴承和2号下轴承 配合的下轴承座的中心孔的公差带代号设成G，即使之成间隙配合。1号下调整垫片与下轴 承座通过下连接螺钉固定在差速器壳体1上的下端孔的端面上并依次是接触连接，下轴承 座和差速器壳体1下端都开有油孔，有助于差速器壳体1中各零件的润滑。2号下轴承的内 轴承环的下端面依次安装下定位套筒与下定位垫片，再用下定位螺母旋紧定位。1号下轴承 依靠整体式上下行星齿轮轴上的轴肩和下轴承座中心孔壁上的环形体上端面实现定位。2 号下轴承依靠下轴承座中心孔壁上的环形体(下端面)、2号下调整垫片、下套筒、下定位套 筒、下定位垫片与旋紧下定位螺母实现定位。整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮与左半轴 齿轮3和右半轴齿轮24的下端同时相啮合。1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承选择及布置由于左半轴齿轮3与右半轴齿轮24和整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿 轮轴上的行星齿轮(锥齿轮)传动中，1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号 下轴承除受径向力外，还须承受很大的轴向力。因此，1号上轴承4与2号上轴承9和1号 下轴承与2号下轴承都采用圆锥滚子轴承。考虑到拆装的方便，整体式上行星齿轮轴11与 整体式下行星齿轮轴上的1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承内径不 同，外径一样。轴承外径和上轴承座7与下轴承座中心孔之间选择间隙配合。1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承在布置上对轴的弯曲变形也有影响。对于悬臂 式布置的1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承，应尽量加大1号上轴 承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承间的距离，故将1号上轴承4与2号上轴 承9和1号下轴承与2号下轴承布置成“背对背”式的反装。1号上轴承4与2号上轴承9或者1号下轴承与2号下轴承预紧度的调整为提 高支承结构的刚度，减少锥齿轮(行星齿轮)在轴向力作用下1号上轴承4与2号上轴承 9或者1号下轴承与2号下轴承的轴向变形以及整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星 齿轮轴的轴向位移，安装时应使1号上轴承4与2号上轴承9或者1号下轴承与2号下轴 承具有一定的预紧度，这可以通过调整1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号 下轴承之间的适当厚度的2号上调整垫片10与2号下调整垫片和上套筒5与下套筒的长 度来实现。其中2号上调整垫片10与2号下调整垫片的厚度是可以调整的，增大2号上调 整垫片10与2号下调整垫片的厚度，1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承与2号下 轴承预紧度随之增大；减小2号上调整垫片10与2号下调整垫片的厚度，1号上轴承4与 2号上轴承9和1号下轴承与2号下轴承预紧度随之减小。调整后轴承预紧度应能使差速 器22在1. 5-2. 5N. m的力矩下能被转动。左半轴齿轮3与右半轴齿轮24和整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴 上的行星齿轮啮合间隙的调整由于传统差速器中的行星齿轮自转的机会很少，且转速也不高，故不须考虑行星 齿轮与左、右半轴齿轮之间的啮合间隙。而在本发明所述的整体式差速动力耦合装置中，整 体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮一般是处于自转当中，且转速 较高，当左半轴齿轮3与右半轴齿轮24和整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴 上的行星齿轮啮合间隙过小时可能导致润滑不良，甚至相啮合的齿轮产生卡死等情况。正 确的齿轮啮合传动，可降低齿轮传动噪声以及提高齿轮传动的润滑质量、可靠性和使用寿 命。而锥齿轮传动，由于制造上的原因，齿轮间的正常啮合不能一步到位，需要通过调整解 决。在本发明所述的整体式差速动力耦合装置中，采用固定调整法装配，通过1号上调整垫 片8和1号下调整垫片的厚度来保证整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上的 行星齿轮和左半轴齿轮3与右半轴齿轮24的啮合间隙。增大1号上调整垫片8和1号下 调整垫片的厚度，整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮和左半轴 齿轮3与右半轴齿轮24啮合间隙增大；减小1号上调整垫片8和1号下调整垫片的厚度， 整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮和左半轴齿轮3与右半轴齿 轮24啮合间隙减小。首先调整1号上轴承4与2号上轴承9、1号下轴承与2号下轴承的预紧度，即选 择合适厚度的2号上调整垫片10和2号下调整垫片；然后将整体式上行星齿轮轴11和1 号上轴承4、2号上调整垫片10、上套筒5、2号上轴承9、上定位套筒25、上定位垫片26与上 定位螺母27装配好；将整体式下行星齿轮轴和1号下轴承、2号下调整垫片、下套筒、2号下 轴承、下定位套筒、下定位垫片与下定位螺母装配好；再通过选择合适厚度的1号上调整垫 片8与1号下调整垫片来调整整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上的行星齿 轮和左半轴齿轮3与右半轴齿轮24的轴向(啮合)间隙。参阅图2，中国专利公告号为100421979，公告日为2008年10月1日，专利号为ZL200710055306. 7，发明创造名称为“混合动力汽车用的动力耦合装置”。该案中由于当发动 机直接输入并通过主减速器减速后，其转速不能满足整车全车速范围要求。为解决此问题， 本发明提出了整体式差速动力耦合装置。目的是将所述的整体式差速动力耦合装置用于混 联式混合动力车辆上，整体式差速动力耦合装置采用了经过结构改进的差速器22，差速器 22根据转速差速、转矩平均分配的原理，使整体式差速动力耦合装置的输入轴14连接发动 机，发动机的一半转矩由输出轴(右半轴12)与驱动电机19直接输出到整车的主减速器而 驱动车轮，发动机动力的另一半转矩输出给发电机15发电，实现混合动力汽车的连续型串 并联驱动形式。本发明所述的整体式差速动力耦合装置包括有输入轴14、发电机15、箱体16、发 电机输出齿轮17、输入轴主动齿轮18、驱动电机19、输入轴从动齿轮20、发电机输入齿轮21 和差速器22。输入轴14通过轴承安装在箱体16 —侧，输入轴14的左侧套装有发电机15与发 电机输出齿轮17，更具体地说，发电机输出齿轮17固定在发电机15的输入轴上，发电机输 出齿轮17与发电机15的输入轴一起套装在输入轴14上成转动连接。发电机输出齿轮17 的右侧安装有与输入轴14呈固定连接的输入轴主动齿轮18，输入轴主动齿轮18与输入轴 从动齿轮20啮合连接，输入轴主动齿轮18与输入轴从动齿轮20的速比为1 1，输入轴从 动齿轮20的内孔通过花键套装在差速器壳体1的左端成固定连接，同时输入轴从动齿轮20 套装在差速器22中的左半轴13上成转动连接。差速器22中的左半轴13的左端通过轴承 安装在箱体16左端箱壁上，左半轴13的回转轴线与输入轴14的回转轴线平行。在输入轴 从动齿轮20左侧的左半轴13上固定安装有发电机输入齿轮21，发电机输入齿轮21与发电 机输出齿轮17啮合连接。差速器壳体1的两端通过两对对置(背对背)的圆锥滚子轴承 安装在箱体16内，差速器22中的右半轴12输出端与整车的主减速器的输入端固定连接而 驱动车轮。驱动电机19套装在右半轴12上，并通过键与右半轴12连接，发动机和驱动电 机19可以同时驱动车轮转动。综上所述，发动机输出的动力首先通过一对速比为1的输入轴主动齿轮18与输入 轴从动齿轮20传到差速器壳体1上，然后再通过1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴 承与2号下轴承传到整体式上行星齿轮轴11与整体式下行星齿轮轴上，最后将发动机输出 的动力分配给左半轴齿轮3与左半轴13和右半轴齿轮24和右半轴12。分配给左半轴13 的动力带动发电机15发电，分配给右半轴12的动力和驱动电机19 一起经主减速器驱动车 轮。本发明所述的整体式差速动力耦合装置采用了整体式上行星齿轮轴11与整体式下行 星齿轮轴；在整体式上行星齿轮轴11与差速器壳体1上的上端内孔之间和整体式下行星齿 轮轴和差速器壳体1上的下端内孔之间采用了 1号上轴承4与2号上轴承9和1号下轴承 与2号下轴承；在左半轴齿轮3与差速器壳体1左端内孔之间和右半轴齿轮24与差速器壳 体1右端内孔之间采用了左半轴轴承2和右半轴轴承23 ；即以轴承的滚动摩擦代替了传统 差速器的行星齿轮与行星齿轮轴、行星齿轮的背面与差速器壳体内壁和左、右半轴齿轮的 背面与差速器壳体内壁之间的滑动摩擦，并使其满足混合动力汽车动力耦合系统行星齿轮 两端存在较大转速差的需求。
权利要求
一种差速器，包括差速器壳体(1)、左半轴齿轮(3)、1号上轴承(4)、1号上调整垫片(8)、2号上轴承(9)、右半轴(12)、左半轴(13)、右半轴齿轮(24)、1号下轴承、1号下调整垫片和2号下轴承，其特征在于，所述的差速器还包括左半轴轴承(2)、上套筒(5)、上轴承座(7)、2号上调整垫片(10)、整体式上行星齿轮轴(11)、右半轴轴承(23)、上定位套筒(25)、上定位垫片(26)、上定位螺母(27)、整体式下行星齿轮轴、下轴承座、下套筒、2号下调整垫片、下定位套筒、下定位垫片和下定位螺母；整体式上行星齿轮轴(11)通过1号上轴承(4)与2号上轴承(9)安装在上轴承座(7)的中心孔内，1号上轴承(4)外轴承环的上端面与2号上轴承(9)外轴承环的下端面和上轴承座(7)中心孔壁上的环形体的下端面与上端面相接触，1号上轴承(4)内轴承环的下端面与整体式上行星齿轮轴(11)上的轴肩相接触，1号上轴承(4)内轴承环与2号上轴承(9)内轴承环之间设置有2号上调整垫片(10)和上套筒(5)并依次为接触连接，2号上轴承(9)内轴承环的上端面依次安装上定位套筒(25)、上定位垫片(26)与上定位螺母(27)，上轴承座(7)与1号上调整垫片(8)通过螺钉固定在差速器壳体(1)上端孔的端面上；整体式下行星齿轮轴通过1号下轴承与2号下轴承安装在下轴承座的中心孔内，1号下轴承外轴承环的下端面与2号下轴承外轴承环的上端面和下轴承座中心孔壁上的环形体的上端面与下端面接触连接，1号下轴承内轴承环的下端面与2号下轴承内轴承环的上端面之间设置有2号下调整垫片和下套筒并依次为接触连接，2号下轴承内轴承环的下端面依次安装下定位套筒、下定位垫片与下定位螺母，下轴承座与1号下调整垫片用螺钉固定在差速器壳体(1)下端孔的端面上；安装在差速器壳体(1)上端孔内的整体式上行星齿轮轴(11)的回转轴线与安装在差速器壳体(1)下端孔内的整体式下行星齿轮轴的回转轴线共线；左半轴齿轮(3)通过左半轴轴承(2)安装在差速器壳体(1)的左端孔内，右半轴齿轮(24)通过右半轴轴承(23)安装在差速器壳体(1)的右端孔内，左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)的背面分别和左半轴轴承(2)内环的右端面与右半轴轴承(23)内环的左端面接触连接，使得左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)的背面分别和差速器壳体(1)的内壁脱离，左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)分别套装在左半轴(13)与右半轴(12)的里端，并通过键与左半轴(13)与右半轴(12)连接，左半轴(13)与右半轴(12)的回转轴线要共线，并和整体式上行星齿轮轴(11)与整体式下行星齿轮轴的回转轴线垂直相交，左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)的上端与整体式上行星齿轮轴(11)上的行星齿轮相啮合，左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)的下端与整体式下行星齿轮轴上的行星齿轮相啮合。
2.按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述的整体式上行星齿轮轴(11)由轴 即行星齿轮轴和锥齿轮即行星齿轮组成，锥齿轮设置在轴的一端，锥齿轮和轴加工成一体， 锥齿轮的回转轴线与轴的回转轴线共线，锥齿轮的小端向外，轴的另一端设置成阶梯轴，阶 梯轴的端部设置有外螺纹。
3.按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述的上轴承座(7)由圆筒体和法兰盘 组成，法兰盘设置在圆筒体的一端，法兰盘和圆筒体的端面共面，法兰盘和圆筒体的回转轴 线共线，法兰盘上均布有螺栓通孔，螺栓通孔的回转轴线与圆筒体的回转轴线平行。圆筒体 内壁的中间位置设置一个横截面为矩形的环形体，环形体的对称回转轴线与圆筒体的回转 轴线共线。
4.按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述的左半轴轴承(2)与右半轴轴承 (23)、左半轴齿轮(3)与右半轴齿轮(24)、1号上轴承(4)与1号下轴承、上套筒(5)与下 套筒、上轴承座(7)与下轴承座、1号上调整垫片(8)与1号下调整垫片、2号上轴承(9)与 2号下轴承、2号上调整垫片(10)与2号下调整垫片、整体式上行星齿轮轴(11)与整体式 下行星齿轮轴、上定位套筒(25)与下定位套筒、上定位垫片(26)与下定位垫片和上定位螺 母(27)与下定位螺母为结构完全相同的零件。
5.一种整体式差速动力耦合装置，其特征在于，所述 的整体式差速动力耦合装置包括 输入轴(14)、发电机(15)、箱体(16)、发电机输出齿轮(17)、输入轴主动齿轮(18)、驱动电 机(19)、输入轴从动齿轮(20)、发电机输入齿轮(21)和差速器(22)；输入轴(14)通过轴承安装在箱体(16)的一侧，输入轴(14)的左侧套装有发电机(15) 与发电机输出齿轮(17)成转动连接，发电机输出齿轮(17)与发电机(15)固定连接，发电 机输出齿轮(17)右侧的输入轴(14)上固定安装输入轴主动齿轮(18)，输入轴主动齿轮 (18)与输入轴从动齿轮(20)啮合连接，输入轴从动齿轮(20)的内孔通过花键套装在差速 器壳体(1)的左端成固定连接，输入轴从动齿轮(20)同时套装在差速器(22)中的左半轴 (13)上成转动连接，差速器(22)中的左半轴(13)的左端通过轴承安装在箱体16左端箱壁 上，左半轴(13)的回转轴线与输入轴(14)的回转轴线平行，在输入轴从动齿轮(20)左侧 的左半轴(13)上固定安装有发电机输入齿轮(21)，发电机输入齿轮(21)与发电机输出齿 轮(17)啮合连接，差速器壳体(1)的两端通过两对圆锥滚子轴承安装在箱体(16)内，驱动 电机(19)套装在差速器(22)中的右半轴(12)上为键连接。
6.按照权利要求5所述的整体式差速动力耦合装置，其特征在于，所述的输入轴主动 齿轮(18)与输入轴从动齿轮(20)的速比为1 1。
全文摘要
本发明公开了一种差速器及整体式差速动力耦合装置，旨在解决传统差速器的严重滑磨等问题。差速器包括左半轴轴承、右半轴轴承、右半轴、左半轴、上套筒、下套筒、整体式上行星齿轮轴和整体式下行星齿轮轴等零件。整体式差速动力耦合装置包括发电机、箱体、发电机输出齿轮、输入轴主动齿轮、驱动电机、输入轴从动齿轮、发电机输入齿轮和差速器。发电机与发电机输出齿轮固连后转动连接在输入轴左侧，与输入轴从动齿轮啮合的输入轴主动齿轮固定在输入轴右侧。差速器安装在箱体内，差速器中左半轴的左端安装在左端箱壁上并与输入轴平行，发电机输入齿轮、和差速器壳体左端面固定连接的输入轴从动齿轮安装在左半轴上，驱动电机套装在右半轴上为键连接。
文档编号F16H48/08GK101886696SQ20101021436
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者于永涛, 宋大凤, 曾小华, 王伟, 王庆年, 聂利卫, 苏天晨, 赵祥磊, 郑帅, 陈学平 申请人:吉林大学