差速器以及车辆的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种差速器以及具有该差速器的车辆。

背景技术：

相关技术中，新能源汽车采用了分布式驱动方式，由两个电机分别驱动两侧车轮，左、右车轮的转速、扭矩可以由控制器分别独立调节，这样取消了差速器，但是在某些易打滑路况下仍然需要锁止左、右半轴以提高车辆通过性。如果将传统的电动锁止式差速器应用于分布式驱动的新能源汽车，则浪费了差速器的差速功能，而且传统的电动锁止式差速器结构复杂，零部件较多，占用空间较多。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种差速器，该差速器可以锁止两个半轴，可以提升车辆的脱困能力。

本发明进一步地提出了一种车辆。

根据本发明的差速器，包括：壳体；第一行星架、第一行星轮和第一太阳轮，所述第一行星轮设置在所述第一行星架上，所述第一行星轮与所述第一太阳轮啮合；第二行星架、第二行星轮和第二太阳轮，所述第二行星轮设置在所述第二行星架上，所述第二行星轮与所述第二太阳轮啮合且所述第二行星轮还与所述第一行星轮啮合；其中，所述第一太阳轮和所述第二太阳轮构成所述差速器的两个动力输出端，所述第一行星架和所述第二行星架构成所述差速器的动力输入端并与所述壳体同步转动，且所述第一行星轮与所述第二行星轮的公转半径不同；动力接合装置，所述动力接合装置包括第一接合部和第二接合部，所述第一接合部与所述第一太阳轮和第二太阳轮中的一个相连，所述第二接合部随所述壳体转动且相对所述壳体可轴向移动；接合部驱动装置，所述接合部驱动装置包括：驱动针和驱动部，所述驱动针设置成可随所述第一行星架和所述第二行星架绕所述第一太阳轮和所述第二太阳轮的中心轴线转动且可相对第一行星架和所述第二行星架轴向移动，所述驱动针的两端分别与所述驱动部和所述第二接合部配合，所述驱动部设置成用于驱动所述驱动针带动所述第二接合部沿所述轴向向靠近所述第一接合部的方向移动，从而使所述第二接合部接合所述第一接合部。

根据本发明的差速器，当接合部驱动装置驱动第二接合部与第一接合部接合后，第一齿圈和第二齿圈的输出转速相同，从而可以实现两个半轴的同步锁止，可以有利于提升车辆的脱困能力。

根据本发明的车辆，包括上述的差速器。

附图说明

图1是根据本发明实施例的差速器的示意图；

图2是差速器的结构示意图；

图3是差速器的剖视图；

图4是第一行星架和第二行星架配合的示意图；

图5是第一接合部和第二接合部的配合示意图；

图6是第一行星轮和第二行星轮的配合示意图；

图7根据本发明实施例的动力驱动系统的示意图；

图8是根据本发明实施例的车辆的示意图；

图9是随动部的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1-图6对根据本发明实施例的差速器100进行详细描述，该差速器100可以用于轮间差速或轴间差速，以用于轮间差速为例，该差速器100能够使左右驱动车轮在车辆转弯行驶或在不平路面行驶时以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动轮与地面间作纯滚动运动。

如图1所示，根据本发明一些实施例的差速器100可以包括第一行星架11、第一行星轮12和第一太阳轮13以及第二行星架21、第二行星轮22和第二太阳轮23。

结合图3-图5的实施例，第一行星架11和第二行星架21均可以构造为圆形的板状结构，这样可以在一定程度上减少差速器100的轴向尺寸。在一些实施例中，第一行星架11和第二行星架21可为分体式结构，由于单独小部件成型相对容易，因此将第一行星架11和第二行星架21分别单独加工可以简化制造工艺、提高加工精度。

第一行星轮12设置在第一行星架11上，例如，每个第一行星轮12配置有一个第一行星轮轴，第一行星轮轴的两个端部分别可转动地支承在第一行星架11和第二行星架21上，如第一行星轮轴的两个端部可通过轴承而可转动地支承在第一行星架11和第二行星架21上彼此对应的轴孔内，此时第一行星轮12可固定于对应的第一行星轮轴上。由此，通过第一行星轮轴可以实现连接第一行星架11和第二行星架21的目的，从而使得第一行星架11和第二行星架21保持同速、同向运动(即第一行星架11和第二行星架21联动)。而且采用这种连接方式，第一行星架11和第二行星架21可以很好地对第一行星轮轴进行支承，防止第一行星轮轴与单个行星架脱离连接而导致差速器100失效。

第一行星轮12与第一太阳轮13啮合，作为一种优选的实施方式，第一行星轮12可为三个，并且任意相邻的两个第一行星轮12之间间隔角度为120°。

类似地，第二行星轮22设置在第二行星架21上，例如，每个第二行星轮22配置有一个第二行星轮轴，如第二行星轮轴的两个端部可通过轴承而可转动地支承在第一行星架11和第二行星架21上彼此对应的轴孔内，此时第二行星轮22可固定于对应的第二行星轮轴上。由此，通过第二行星轮轴可以实现连接第一行星架11和第二行星架21的目的，从而使得第一行星架11和第二行星架21保持同速、同向运动。而且采用这种连接方式，第一行星架11和第二行星架21可以很好地对第二行星轮轴进行支承，防止第二行星轮轴与单个行星架脱离连接而导致差速器100失效。

此外，在本发明的另一些实施例中，为了保持第一行星架11和第二行星架21能够同速、同向运动，也可以通过中间部件将第一行星架11和第二行星架21直接固定连接，也就是说，上面实施例中第一行星架11和第二行星架21的同速、同向运动可以是通过第一行星轮轴和第二行星轮轴来实现的，而该实施例可以直接通过设置中间部件实现第一行星架11和第二行星架21的同速、同向运动。

第二行星轮22与第二太阳轮23啮合，例如，作为一种优选的实施方式，第二行星轮22可为三个，并且任意相邻的两个第二行星轮22之间间隔角度为120°。

在第一行星轮12和第二行星轮22均为多个的实施例中，优选地，多个第一行星轮12和多个第二行星轮22分别对应地啮合。例如，如图4和图6所示，第一行星轮12和第二行星轮22均为三个，则第一个第一行星轮12可与对应的第一个第二行星轮22啮合，第二个第一行星轮12可与对应的第二个第二行星轮22啮合，第三个第一行星轮12可与对应的第三个第二行星轮22啮合，这样存在多组彼此啮合的第一行星轮12和第二行星轮22，在差速器100传输动力时，动力在多组彼此对应啮合的第一行星轮12与第二行星轮22之间传递将更加稳定、可靠。

此外，在第一行星轮12和第二行星轮22均为多个的另一个实施例，多个第一行星轮12和多个第二行星轮22沿周向交替布置，并且任意相邻的第一行星轮12和第二行星轮22啮合。也就是说，在该实施例中，多个第一行星轮12和多个第二行星轮22沿周向交替布置并形成一个环形，每一个第一行星轮12都与其相邻的两个第二行星轮22啮合，同样地，每一个第二行星轮22都与其相邻的两个第一行星轮12啮合。

其中，第一行星轮12的公转轴线与第二行星轮22的公转轴线重合。

如图3所示，第一太阳轮13和第二太阳轮23可以构成差速器100的两个动力输出端，第一行星架11和第二行星架21则对应构成差速器100的动力输入端(例如，此时第一行星架11和第二行星架21可以刚性连接在一起)，差速器100还可以包括壳体600，壳体600分别与第一行星架11和第二行星架21相连，例如固定连接，这样壳体600分别与第一行星架11和第二行星架21同步转动。

这样外部动力源输出的动力可从第一行星架11和第二行星架21输入，经过差速器100的差速作用后可分别从第一太阳轮13和第二太阳轮23输出。此时，作为可选的实施方式，第一行星架11和第二行星架21可连接诸如发动机、电机等动力源，第一太阳轮13和第二太阳轮23可通过齿轮传动结构与对应的半轴相连，半轴再与对应的车轮相连，但不限于此。

下面以该差速器100应用于轮间差速，第一太阳轮13和第二太阳轮23构成差速器100的动力输出端，第一行星架11和第二行星架21构成差速器100的动力输入端为例简单说明差速器100的工作原理，其中此时第一太阳轮13可通过诸如齿轮传动结构与左半轴相连，左半轴可与左侧车轮相连，第二太阳轮23可通过诸如齿轮传动结构与右半轴相连，右半轴可与右侧车轮相连，动力源如发动机和/或电机输出的动力可通过主减速器的减速作用后输出至第一行星架11和第二行星架21。若此时车辆行驶在平整的路面且没有转弯，左侧车轮和右侧车轮理论上转速相同，此时差速器100不起差速作用，第一行星架11和第二行星架21同速、同向转动，第一太阳轮13和第二太阳轮23同速、同向转动，第一行星轮12和第二行星轮22只公转、不自转。若此时车辆行驶在不平整的路面或者车辆转弯行驶，左侧车轮和右侧车轮理论上转速不同，第一太阳轮13和第二太阳轮23的转速也不同，即存在转速差，此时第一行星轮12和第二行星轮22在公转的同时也自转，第一行星轮12和第二行星轮22的自转会使得第一太阳轮13和第二太阳轮23中的一个增速、另一个减速，增速的太阳轮与减速的太阳轮的转速差即为左右车轮的转速差，从而实现差速作用。

由此，根据本发明实施例的差速器100利用行星差速原理，在结构和连接形式上空间利用率更高，轴向尺寸更小，并且在生产和装配上更具有优势。这样的结构形式不但可以避免锥形齿轮轴向以及径向上的尺寸缺陷，附加地还可以更好地利用主减从动齿轮内部中空的空间，实现更好地空间利用率，极大地方便了差速器100总成的整车布置以及对重量大小的限制，同时也具备了更高的可靠性和更佳的传动效率，有利于提高动力传动链的可靠性和过弯时的动力输出流畅性，这相对于对称式锥齿轮差速器而言更具有实用性。

特别地，第一行星轮12与第二行星轮22的公转半径不同，即，第一行星轮12和第二行星轮22的公转轨迹在径向上是错开的。在本发明的示例中，第一行星轮12的公转半径相对较小，第二行星轮22的公转半径相对较大。

由于第一行星轮12和第二行星轮22的公转半径不同，因此在一些实施例中，第一太阳轮13的内径尺寸和第二太阳轮23的内径尺寸也是不同的，公转半径小的行星轮(例如第一行星轮12)对应的太阳轮的内径尺寸较小，即对应半径相对较小的小太阳轮(如第一太阳轮13)，公转半径较大的行星轮(例如第二行星轮22)对应的太阳轮的径向尺寸较大，即对应半径较大的大太阳轮(如第二太阳轮23)，这使得大太阳轮23和小太阳轮13在径向上错开，避免太阳轮与行星轮等运动部件之间发生运动干涉，从而有效减小第一太阳轮12和第二太阳轮22的轴向间隙，从而使得差速器100的轴向尺寸更小，结构更紧凑。

下面对第一太阳轮13和第二太阳轮23的构造结合具体的实施例进行详细描述。

整体而言，根据本发明实施例的差速器100，能够有效节省空间，且降低了重量，具体而言，这种行星齿轮式差速器100相比传统锥齿轮式差速器而言，重量可以减少大约30％，同时轴向尺寸大约减少70％，不仅能够降低轴承的摩擦力，而且能够实现左右车轮的扭矩分配，使差速器100的载荷分布更加合理，差速器100刚性更好，此外由于采用圆柱齿轮，传动效率也得到一定提高，例如6级精度和7级精度的传统圆锥齿轮传动效率约为0.97～0.98，而6级精度和7级精度的圆柱齿轮传动效率约为0.98～0.99，此外采用圆柱齿轮，还降低了差速器100的工作噪音，同时降低了发热量，大大提高了差速器100的寿命。简言之，根据本发明实施例的差速器100具有轻量化、小尺寸、成本低、传动效率高、噪音低、发热小、寿命高等诸多优点。

下面再结合图1进一步地描述差速器100的具体结构。

如图1所示，差速器100还可以包括：动力接合装置400和接合部驱动装置500。

动力接合装置400可以包括第一接合部410和第二接合部420，第一接合部410与第一太阳轮13和第二太阳轮23中的一个相连，第二接合部420随壳体600转动，而且第二接合部420相对壳体600能够轴向移动。第一接合部410和第二接合部420可以选择性地接合，由于壳体600可以与输入部相连以便于差速器100的动力输入，第一太阳轮13和第二太阳轮23为差速器100的动力输出端，第一接合部410可以随着第一太阳轮13和第二太阳轮23中的一个同步转动。当第一接合部410和第二接合部420接合时，动力可以直接传递到第一太阳轮13或者第二太阳轮23内，从而可以使得第一太阳轮13和第二太阳轮23的输出动力相同。

如图1和图3所示，接合部驱动装置500包括：驱动针510和驱动部，驱动针510设置成可以随第一行星架11和第二行星架21绕第一太阳轮13和第二太阳轮23的中心轴线转动转动，而且驱动针510可以相对第一行星架11和第二行星架21轴向移动，驱动针510的两端分别与驱动部和第二接合部420配合，驱动部设置成用于驱动驱动针510带动第二接合部420沿轴向向靠近第一接合部410的方向移动，从而使第二接合部420接合第一接合部410。也就是说，驱动部可以用于驱动驱动针510轴向移动，轴向移动的驱动针510可以促使第二接合部420轴向移动，以使得第二接合部420和第一接合部410接合。

第一电动发电机设置成与第一太阳轮13动力耦合连接，而且耦合后的动力输出至一对车轮中的一个，第二电动发电机设置成与第二太阳轮23动力耦合连接，而且耦合后的动力输出至一对车轮中的另一个。该对车轮可以为一组前轮，也可以为一组后轮。

传统的电动锁止式差速器是在普通开放式差速器的基础上加入电动致动锁止机构，从而差速器具有锁止功能，通过电气控制差速器锁止。这是一种通常应用于集中驱动式燃油汽车的电动锁止差速器，即动力经过主减速器、差速器后分别分配给左、右半轴，由差速器调节左、右轮速差。但是不能直接应用在电动车辆上，此种电动锁止差速器体积大，而且电动车辆没有发动机。

由此，本发明的差速器100从结构和实现方式上明显区别于传统的电动锁止式差速器，而且，通过布置接合部驱动装置50和动力接合装置40，可以实现第一驱动轴20和第二驱动轴30的锁止，这样可以使得驱动轴锁止装置100结构简单，功能实现可靠，零部件少，体积小，成本低。

由此，当接合部驱动装置500驱动第二接合部420与第一接合部410接合后，第一太阳轮13和第二太阳轮23的输出转速相同，从而可以实现两个半轴的同步锁止，可以有利于提升车辆的脱困能力。

根据本发明的一个优选实施例，第一行星轮轴和/或第二行星轮轴可以构成驱动针510。也就是说，第一行星轮轴可以作为驱动针510使用，或者第二行星轮轴可以作为驱动针510使用，或者第一行星轮轴和第二行星轮轴同时作为驱动针510使用。

根据本发明的另一个优选实施例，驱动针510与第一行星轮轴和第二行星轮轴间隔开设置。换言之，驱动针510为单独布置的部件，这样可以减小对第一行星轮轴和第二行星轮轴的改动，可以使得第一行星轮轴和第二行星轮轴保持适当的长度，可以有利于差速器的设计制造。

根据本发明的再一个优选实施例，如图1所示，壳体600上还可以设置有壳体轴向槽610，第二接合部420上设置有第二接合部凸起，第二接合部凸起设置在壳体轴向槽610内，以使得第二接合部420能够随壳体600转动且相对壳体600可轴向移动。通过第二接合部凸起和壳体轴向槽610的配合，可以使得壳体600和第二接合部420能够同步转动，可以保证差速器100的工作可靠性。

进一步地，如图1所示，动力驱动系统1000还可以包括：弹性装置700，弹性装置700弹性地设置在第一接合部410与第二接合部420之间以使第二接合部420具有向远离第一接合部410的方向运动的趋势。在第二接合部420需要与第一接合部410断开时，弹性装置700可以提供给第二接合部420弹性力，以促使第二接合部420向远离第一接合部410的方向移动。

优选地，弹性装置700可以收纳在壳体600内。这样弹性装置700可以设置在壳体600内，壳体600可以起到保护弹性装置700的作用，从而可以降低弹性装置700失效的风险。

而且，动力接合装置400内置在壳体600内，这样壳体600可以起到保护动力接合装置400的作用，从而可以提高动力接合装置400工作的可靠性。

进一步地，差速器100包括：第一半轴和第二半轴，第一半轴与第一太阳轮同轴固定，第二半轴与第二太阳轮同轴固定，第一接合部410与第二半轴固定，第二接合部420空套在第二半轴上。第一半轴可以为左半轴，第二半轴可以为右半轴，通过将第一接合部410与第二半轴固定，可以使得第一接合部410和第二太阳轮同步转动。

优选地，第一行星架11和第二行星架21可以为同一部件。这样可以有效简化差速器100的结构，而且可以使得差速器100成本降低，第一行星轮12和第二行星轮22布置方便。

其中，如图1所示，驱动部可以包括：随动部520，随动部520能够随驱动针510转动，并且随动部520能够被制动，随动部520上设置有驱动面530，随动部520被制动时通过驱动针510在驱动面530上的滑动以改变驱动针510与驱动面530的接触配合位置，进而使驱动面530驱动驱动针510沿轴向移动，以使第二接合部420接合第一接合部410。可以理解的是，在随动部520未被制动之前，随动部520和驱动针510可以为同步转动关系，但是在随动部520被制动之后，随动部520的转速减小，随动部520和驱动针510之间将出现转速差，这样驱动针510可以在随动部520的驱动面530上滑动，滑动之后的驱动针510可以相对第一行星架11和第二行星架21轴向移动，从而驱动针510可以带动第二接合部420逐渐靠近第一接合部410，直至第二接合部420与第一接合部410接合。

进一步地，驱动部还可以包括：制动部，制动部设置成用于制动随动部520。也就是说，制动部可以起到制动随动部520的作用，当需要第一接合部410和第二接合部420接合时，制动部可以制动随动部520。

优选地，制动部可以设置成利用电磁力制动随动部520。电磁力控制精确且可靠，从而可以提高驱动轴锁止装置的工作可靠性，可以延长驱动轴锁止装置的使用寿命。例如，驱动部可以为电磁制动器，随动部520构成电磁制动器的制动件，制动部构成电磁制动器的制动架。

根据本发明的一个具体实施例，如图9所示，驱动面530可以为斜面或者曲面。通过将驱动面530设置成斜面或者曲面，可以有利于驱动针510在驱动面530上滑动，而且可以促使驱动针510在轴向方向上移动。

进一步地，驱动面530可以包括：第一段530a和第二段530b，第一段530a和第二段530b相连，第一段530a和第二段530b的连接处为最低点，第一段530a和第二段530b的远离连接处的另一端为最高点。由此，当驱动针510的一端处于最低点时，第一接合部410和第二接合部420处于分离状态，当驱动针510的一端处于最高点或邻近最高点时，第一接合部410和第二接合部420处于接合状态。这样通过合理布置驱动面530，可以有利于驱动针510在最低点和最高点之间滑动，这样可以有利于第一接合部410和第二接合部420的接合，可以有利于提升驱动轴锁止装置的工作可靠性。

优选地，第一段530a和第二段530b中的每一段均可以为圆弧形。圆弧形状的第一段530a和第二段530b可以有利于驱动针510的一端在驱动面530上的滑动，可以减小驱动针510的移动阻力。

可选地，第一段530a和第二段530b中的每一段对应的圆心角度相同。这样第一段530a和第二段530b基本相同，从而可以更加有利于驱动针510在驱动面530上的滑动。

可选地，驱动面530可以为多段，而且多段驱动面530沿周向间隔开分布。由此，驱动针510的数量可以与驱动面530的数量相对应，这样可以增加驱动针510的数量，从而可以使得多个驱动针510和第二接合部420配合可靠，可以使得第二接合部420轴向移动可靠，可以使得驱动轴锁止装置工作更可靠。

其中，多段驱动面530之间可以通过连接平面相连，连接平面与最高点平齐。这样可以至少一定程度上提高随动部520在驱动面530的表面的结构可靠性，可以提升驱动轴锁止装置的结构可靠性。

根据本发明的一个可选实施例，如图9所示，随动部520可以包括：随动部本体520a和设置在随动部本体520a上的环形的随动部凸缘520b，随动部凸缘520b的朝向驱动针510的端面上设置有驱动面530。这样随动部本体520a可以有效增强随动部520的结构可靠性，而且可以在随动部凸缘520b的端面上设置驱动面530，从而可以降低驱动面530的设计难度，可以提高驱动面530的结构可靠性。

进一步地，如图9所示，驱动面530上可以设置有驱动面限位槽530c，驱动针510的一端位于驱动面限位槽530c内。由此，通过设置驱动面限位槽530c，可以使得驱动针510的一端配合在驱动面限位槽530c内，这样可以至少一定程度上防止驱动针510的一端从驱动面530中脱离，可以提高驱动针510在驱动面530的移动可靠性和稳定性。

下面详细描述根据本发明实施例的动力驱动系统的工作原理。

当车辆受困打滑时，驾驶员控制电磁制动器通电工作，制动架制动制动件，这样制动件的转速受到抑制，驱动针510和制动件之间产生转速差，驱动针510在制动件的驱动面530上滑动，驱动针510可以从驱动面530的最低点滑动至最高点或者邻近最高点的位置，驱动针510向第二接合部420的一侧轴向移动，从而驱动针510还可以驱动第二接合部420逐渐靠近第一接合部410，直至第一接合部410和第二接合部420接合，此时，左半轴和右半轴同步转动，左车轮z1和右车轮z2同速，从而可以提高车辆的脱困能力。

当车辆脱困后，驾驶员可以再次按动电磁制动器，电磁制动器断电，弹性装置推动第二接合部420向远离第一接合部410的方向轴向移动，在此过程中，驱动针510随第二接合部420轴向移动，驱动针510与驱动面530配合的一端可以从最高点或者邻近最高点的位置逐渐滑动至最低点，此时，第二接合部420和第一接合部410完全分离，车辆可以按照车辆正常直线行驶和车辆正常转弯行驶方式继续行驶。

下面简单描述根据本发明实施例的动力驱动系统1000，该动力驱动系统1000包括上述实施例中的差速器100。结合图7所示，动力驱动系统1000包括差速器100、变速器200和动力源300，动力源300输出的动力通过变速器200的变速作用后输出给差速器100，再由差速器100分配给两侧的驱动轮。可以理解的是，图7示出的动力驱动系统1000仅是一种示例，并不是对本发明保护范围的一种限制。此外，应当理解的是，根据本发明实施例的动力驱动系统的其它构造例如发动机、变速器等均已为现有技术，且为本领域技术人员所熟知，因此这里不再一一赘述。

参见图8所示，下面简单描述根据本发明实施例的车辆10000，该车辆10000包括上述实施例中的动力驱动系统1000，该动力驱动系统1000可以用于前驱，当然也可以用于后驱，本发明对此不作特殊限定。应当理解的是，根据本发明实施例的车辆的其它构造例如制动系统、行驶系统、转向系统等均已为现有技术，且为本领域技术人员所熟知，因此这里不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。