CN104074947B - 一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆 - Google Patents

一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆，所述机构包括第一转轴、传动单元、差速产生单元以及第二转轴；所述传动单元，套设于所述第一转轴上且与差速产生单元连接，用于带动所述差速产生单元转动；所述差速产生单元，套设于所述第一转轴上且与第二转轴固定连接，用于当所述传动单元带动差速产生单元转动时，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差。该机构、***和车辆能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。

Description

一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆
技术领域
本发明涉及车辆的动力传输***领域，尤其涉及一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆。
背景技术
随着技术的日新月异，用户对车辆性能的要求也就越来越来。目前根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互关系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内滚过的行程往往是由差别的。例如，转弯时外侧车轮的行程总要比内侧车轮的长。左右车轮在运动学上的不协调会导致轮胎过早磨损、无益地消耗功率和燃料，还会因不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其是在转弯时有大的滑移或滑转，易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。差速器被用于左右驱动轮，使得汽车两侧车轮在行程不等时具有以不同速度旋转的特性，从而满足汽车行驶运动学的要求。
在现有技术众，汽车差速器的结构型式很多，用得最广泛的是对称式圆锥行星齿轮差速器，主要通过圆锥齿轮组成行星轮系，由行星轮的自转与公转来实现左右轮的差速运动。但该类型差速器结构复杂，零部件较多，且为差速动作是被动产生的，不能主动对于左右轮的转速差进行干预及协调。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，从而提供了一种主动差速机构、具有该机构的控制***及车辆，能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种主动差速机构，所述机构包括第一转轴、传动单元、差速产生单元以及第二转轴；
所述传动单元，套设于所述第一转轴上且与差速产生单元连接，用于带动所述差速产生单元转动；
所述差速产生单元，套设于所述第一转轴上且与第二转轴固定连接，用于当所述传动单元带动差速产生单元转动时，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差。
优选的，所述差速产生单元包括波动发生器、第一刚性齿轮、柔性齿轮以及第二刚性齿轮，所述柔性齿轮与波动发生器连接且分别与第一刚性齿轮和第二刚性齿轮啮合连接，第一刚性齿轮与第一转轴固定连接，第二刚性齿轮与第二转轴固定连接，所述第一刚性齿轮与第二刚性齿轮的齿数不同，所述柔性齿轮的齿数与第一刚性齿轮或第二刚性齿轮的齿数相同；
波动发生器，与所述传动单元连接，用于在所述传动单元带动下转动，以带动所述柔性齿轮转动。
优选的，所述波动发生器包括具有中心孔的底座、支柱和滚轮，所述滚轮位于所述支柱上且可沿所述支柱的轴线转动，所述滚轮与柔性齿轮啮合连接，所述支柱位于底座上，所述中心孔与所述第一转轴配合。
优选的，所述传动单元包括第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮，第二齿轮与所述差速产生单元固定连接。
优选的，所述***还包括离合单元；
所述第一转轴，还用于带动所述离合单元转动；
所述离合单元，套设于所述第一转轴上且可与传动单元分离或贴合，用于根据控制单元的控制信号，沿着第一转轴的轴向方向移动以与传动单元分离。
优选的，所述离合单元包括电磁铁、弹性件和滑块，所述弹性件在所述电磁铁的磁场作用下带动所述滑块沿着第一转轴的轴向方向移动以使与传动单元分离，所述弹性件设置在所述电磁铁和滑块之间，所述滑块套设于所述第一转轴上且随着第一转轴的转动。
优选的，所述***还包括用于使所述滑块可沿着第一转轴的轴向方向移动且随着第一转轴的转动的导向单元，所述导向单元设置在所述滑块和第一转轴之间。
优选的，所述导向单元包括设置在所述滑块和第一转轴两者之一上的导向槽和设置在所述滑块和第一转轴两者的另外之一上导向件，所述导向件位于导向槽中且可沿着所述导向槽移动，所述导向槽的设置方向与第一转轴的轴向方向一致。
优选的，所述滑块与传动单元的贴合面为倾斜面。
本发明还提供一种主动差速控制***，包括上述的主动差速机构，驱动单元以及控制单元；
所述控制单元，用于根据转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，输出控制信号和控制所述驱动单元的转速信号；
所述驱动单元，与控制单元电连接且与所述传动单元连接，用于根据控制单元的控制信号开始工作，以及根据控制单元的转速信号进行转动以带动所述传动单元转动。
优选的，所述驱动单元具体为电机。
本发明还提供一种车辆，包括上述的主动差速控制***，主动差速控制***的第一转轴与左车轮和右车轮两者的其中一个车轮连接，主动差速控制***的第二转轴与左车轮和右车轮两者的另一个车轮连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：主动差速机构在传动单元转动时能带动差速产生单元转动，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差，能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。通过主动产生转速差，使得车轮能适时差速，以改善车辆转弯过程中状况。而主动差速控制***当所述控制单元根据转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，判断出车辆需要实现转速差时，输出控制所述驱动单元的转速信号，使驱动单元通过带动传动单元转动，从而带动差速产生单元转动，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差，能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。通过主动产生转速差，使得车轮能适时差速，以改善车辆转弯过程中状况。
附图说明
图1为本发明主动差速控制***一种实施例的结构示意图。
图2为本发明主动差速控制***一种实施例的***结构示意图。
图3为本发明波动发生器一种实施例的主视图。
图4为本发明波动发生器一种实施例的左视图。
图5为本发明差速产生单元一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种实施例的主动差速机构，如图1和图2所示，所述机构包括第一转轴1、传动单元、差速产生单元以及第二转轴12；
所述传动单元，套设于所述第一转轴1上且与差速产生单元连接，用于带动所述差速产生单元转动；
所述差速产生单元，套设于所述第一转轴1上且与第二转轴12固定连接，用于当所述传动单元带动差速产生单元转动时，使得所述第一转轴1与第二转轴12之间产生转速差。所述主动差速机构在传动单元转动时能带动差速产生单元转动，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差，能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。通过主动产生转速差，使得车轮能适时差速，以改善车辆转弯过程中状况。
本发明还提供一种实施例的主动差速控制***，如图1和图2所示，所述***包括第一转轴1、驱动单元、传动单元、控制单元8、差速产生单元以及第二转轴12；
所述驱动单元，与控制单元8电连接且与所述传动单元连接，用于根据控制单元8的控制信号开始工作，以及根据控制单元8的转速信号进行转动在具体实施中，所述驱动单元为电机7。
所述传动单元，套设于所述第一转轴1上且与差速产生单元连接，用于当驱动单元工作时，带动所述差速产生单元转动；
所述差速产生单元，套设于所述第一转轴1上且与第二转轴12固定连接，用于当所述传动单元带动差速产生单元转动时，使得所述第一转轴1与第二转轴12之间产生转速差，在具体实施中，所述第一转轴1与左轮和右轮两者的其中一个连接，那么所述第二转轴12便于左轮和右轮两者的另一个车轮连接；
所述控制单元8，用于根据转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，输出控制信号和控制所述驱动单元的转速信号，即控制电机7的转速。
从上述方案可以看出，当所述控制单元8根据转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，判断出车辆需要实现转速差时，输出控制所述驱动单元的转速信号，使驱动单元通过带动传动单元转动，从而带动差速产生单元转动，使得所述第一转轴1与第二转轴12之间产生转速差，能主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。通过主动产生转速差，使得车轮能适时差速，以改善车辆转弯过程中状况。
在本发明的一个实施例中，所述差速产生单元包括波动发生器10、第一刚性齿轮13、柔性齿轮11以及第二刚性齿轮9，所述柔性齿轮11与波动发生器10连接且分别与第一刚性齿轮13和第二刚性齿轮9啮合连接，第一刚性齿轮13与第一转轴1固定连接，第二刚性齿轮9与第二转轴12固定连接，所述第一刚性齿轮13与第二刚性齿轮9的齿数不同，所述柔性齿轮11的齿数与第一刚性齿轮13或第二刚性齿轮9的齿数相同，波动发生器10与所述传动单元连接，用于在所述传动单元带动下转动，以带动所述柔性齿轮11转动。如图1所示，所述柔性齿轮11的齿数与第一刚性齿轮13的齿数相同，那么，所述柔性齿轮11的齿数与第二刚性齿轮9的齿数也就不同了。在具体实施中，如图2、图3和图4所示，所述波动发生器10包括具有中心孔101的底座102、支柱103和滚轮104，所述滚轮104位于所述支柱103上且可沿所述支柱103的轴线转动。如图5所示，所述滚轮104与柔性齿轮11抵顶连接，通过两者之间摩擦力以带动柔性齿轮11随着所述滚轮104转动。所述支柱103位于底座102上，所述中心孔101与所述第一转轴1配合。底座102上设置了两个支柱103，每个支柱103上均设置一个滚轮104，通过滚轮104带动柔性齿轮11转动，可以减小摩擦。所述波动发生器10和第二齿轮5之间还设置连接柱16，通过连接柱16使得波动发生器10和第二齿轮5固定连接，连接柱16与底座102的中心孔101配合，连接柱16再套设于第一转轴1上。
在本发明的一个实施例中，所述传动单元包括第一齿轮6和与第一齿轮啮合的第二齿轮5，第一齿轮6与电机7的转动轴连接，第二齿轮5与所述差速产生单元固定连接，即第二齿轮5与波动发生器10固定连接，当电机7在控制单元8的控制下进行转动时，带动第一齿轮6转动，第一齿轮6与第二齿轮5啮合连接，那么同时带动第二齿轮5转动，而波动发生器10与第二齿轮5固定连接，波动发生器10也就随着第二齿轮5转动，柔性齿轮11的变形部位也随之转动，使柔性齿轮11依次进入啮合再退出啮合，实现与第二刚性齿轮9的啮合传动。在波动发生器10作用下产生啮合运动，由于第一刚性齿轮13与第二刚性齿轮9的齿数不同，使得第一刚性齿轮13与第二刚性齿轮9的转速不相同，而第一转轴1与柔性齿轮11通过第一刚性齿轮13连接，第二转轴12与第二刚性齿轮9连接，从而在第一转轴1及第二转轴12之间产生转速差，实现变差速传动，两者转速差的大小由波动发生器10的转速决定，即第一转轴1的转速+波动发生器的转速=第二转轴12的转速，波动发生器的转动方向代表转速的正负，因此可以使左右两个车轮转速的不一致。因此当波动发生器10随着电机7在控制单元8的控制下的转动时，使得第一转轴1及第二转轴12之间产生转速差，主动实现对车轮的转速差进行干预及协调。
在本发明的一个实施例中，所述***还包括离合单元；所述第一转轴1，还用于带动所述离合单元转动；所述离合单元，套设于所述第一转轴1上且可与传动单元分离或贴合，用于根据控制单元8的控制信号，沿着第一转轴1的轴向方向移动以与传动单元分离。在具体实施中，所述离合单元包括依次连接的电磁铁2、弹性件和滑块4，所述弹性件在所述电磁铁的磁场作用下带动所述滑块沿着第一转轴1的轴向方向移动以使与传动单元分离，所述滑块4套设于所述第一转轴1上，且随着第一转轴1的转动。所述弹性件具体为弹簧3，滑块4可与所述第二齿轮5分离或贴合。优选的，所述滑块与传动单元的贴合面为倾斜面，使得滑块4与所述第二齿轮5的贴合更加顺利和更加牢固。控制单元8检测转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，根据检测转角信号、车速信号和车轮的轮速信号判断左右的车轮之间不需要产生转速差时，控制单元8不会输出控制信号，电磁铁2也不会就产生磁场作用，那么滑块4在所述弹簧3的作用下，使得滑块4与所述第二齿轮5贴合，所述弹簧3恢复到原始状态即不被压缩状态，又由于所述滑块套设于所述第一转轴1上且随着第一转轴1的转动，那么所述第二齿轮5也随着所述滑块4转动，车辆在正常行驶的过程中，所述第一转轴1和第二转轴12的转速相同，因此即使第二齿轮5随着第一转轴1转动，但是波动发生器10的转速也是和第一转轴1、第二转轴12的转速相同，因此波动发生器10不会带动柔性齿轮11、第一刚性齿轮13和第二刚性齿轮9产生差速作用。如图1所示，当控制单元8根据检测转角信号、车速信号和车轮的轮速信号判断左右的车轮之间需要产生转速差时，控制单元8输出控制信号至电磁铁2以及输出转速信号至电机7，电磁铁2接收到控制信号产生电磁场，所述弹簧3在电磁场的作用下，带着滑块4移动，此时所述弹簧3处于压缩状态，使得所述滑块4与所述第二齿轮5分离，此时第二齿轮5通过电机7来带动，那么第二齿轮5的转速便于所述第一转轴1的转速不同了。接着，第二齿轮5转动，而波动发生器10与第二齿轮5固定连接，波动发生器10也就随着第二齿轮5转动，柔性齿轮11的变形部位也随之转动，使柔性齿轮11依次进入啮合再退出啮合，实现与第二刚性齿轮9的啮合传动。在波动发生器10作用下产生啮合运动，由于第一刚性齿轮13与第二刚性齿轮9的齿数不同，使得第一刚性齿轮13与第二刚性齿轮9的转速不相同，而第一转轴1与柔性齿轮11通过第一刚性齿轮13连接，第二转轴12与第二刚性齿轮9连接，从而在第一转轴1及第二转轴12之间产生转速差，实现变差速传动。
在本发明的一个实施例中，所述***还包括用于使所述滑块4可沿着第一转轴1的轴向方向移动且随着第一转轴1的转动的导向单元，所述导向单元设置在所述滑块4和第一转轴1之间。在具体实施中，如图1和图2所示，所述导向单元包括设置在所述滑块4和第一转轴1两者之一上的导向槽（图上未示出）以及设置在所述滑块4和第一转轴1两者的另外之一上导向件106，所述导向件106位于导向槽中且可沿着所述导向槽移动，所述导向槽的设置方向与第一转轴1的轴向方向一致。如图1和图2所示，所述导向槽设置在所述滑块4上，所述导向件106设置在第一转轴1上，所述导向件106位于所述导向槽内，当弹簧3推动所述滑块4时，所述滑块4沿着所述第一转轴1的轴向方向移动。
本发明还提供一种实施例的车辆，包括上述的主动差速控制***，主动差速控制***的第一转轴1与左车轮和右车轮两者的其中一个车轮连接，主动差速控制***的第二转轴12与左车轮和右车轮两者的另一个车轮连接。如图1所示，第一转轴1与左车轮连接，第二转轴12与右车轮连接。优选的，为了方便主动差速控制***安装在车辆上，如图1所示，主动差速控制***还包括壳体15和端盖14，电磁铁2为一圆环结构并与壳体15固定连接，壳体15与端盖14固定连接形成一个中空结构，中空结构内布置有第一转轴1、离合单元、传动单元、差速产生单元以及第二转轴12，第一转轴1和第二转轴12穿出所述中空结构分别与左车轮、右车轮对应连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种主动差速机构，其特征在于：所述机构包括第一转轴、传动单元、差速产生单元以及第二转轴；
所述传动单元，套设于所述第一转轴上且与差速产生单元连接，用于带动所述差速产生单元转动；
所述差速产生单元，套设于所述第一转轴上且与第二转轴固定连接，用于当所述传动单元带动差速产生单元转动时，使得所述第一转轴与第二转轴之间产生转速差；
所述机构还包括离合单元，
所述第一转轴，还用于带动所述离合单元转动，
所述离合单元，套设于所述第一转轴上且可与传动单元分离或贴合，用于沿着第一转轴的轴向方向移动以与传动单元分离。
2.如权利要求1所述的主动差速机构，其特征在于：所述差速产生单元包括波动发生器、第一刚性齿轮、柔性齿轮以及第二刚性齿轮，所述柔性齿轮与波动发生器连接且分别与第一刚性齿轮和第二刚性齿轮啮合连接，第一刚性齿轮与第一转轴固定连接，第二刚性齿轮与第二转轴固定连接，所述第一刚性齿轮与第二刚性齿轮的齿数不同，所述柔性齿轮的齿数与第一刚性齿轮或第二刚性齿轮的齿数相同；
波动发生器，与所述传动单元连接，用于在所述传动单元带动下转动，以带动所述柔性齿轮转动。
3.如权利要求2所述的主动差速机构，其特征在于：所述波动发生器包括具有中心孔的底座、支柱和滚轮，所述滚轮位于所述支柱上且可沿所述支柱的轴线转动，所述滚轮与柔性齿轮啮合连接，所述支柱位于底座上，所述中心孔与所述第一转轴配合。
4.如权利要求1所述的主动差速机构，其特征在于：所述传动单元包括第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮，第二齿轮与所述差速产生单元固定连接。
5.如权利要求1所述的主动差速机构，其特征在于：所述离合单元包括电磁铁、弹性件和滑块，所述弹性件在所述电磁铁的磁场作用下带动所述滑块沿着第一转轴的轴向方向移动以使与传动单元分离，所述弹性件设置在所述电磁铁和滑块之间，所述滑块套设于所述第一转轴上且随着第一转轴的转动。
6.如权利要求5所述的主动差速机构，其特征在于：所述机构还包括用于使所述滑块可沿着第一转轴的轴向方向移动且随着第一转轴的转动的导向单元，所述导向单元设置在所述滑块和第一转轴之间。
7.如权利要求6所述的主动差速机构，其特征在于：所述导向单元包括设置在所述滑块和第一转轴两者之一上的导向槽和设置在所述滑块和第一转轴两者的另外之一上的导向件，所述导向件位于导向槽中且可沿着所述导向槽移动，所述导向槽的设置方向与第一转轴的轴向方向一致。
8.如权利要求5所述的主动差速机构，其特征在于：所述滑块与传动单元的贴合面为倾斜面。
9.一种主动差速控制***，其特征在于：所述***包括如权利要求1-8任意一项所述的主动差速机构，驱动单元以及控制单元；
所述控制单元，用于根据转角信号、车速信号和车轮的轮速信号，输出控制信号和控制所述驱动单元的转速信号；
所述驱动单元，与控制单元电连接且与所述传动单元连接，用于根据控制单元的控制信号开始工作，以及根据控制单元的转速信号进行转动以带动所述传动单元转动。
10.如权利要求9所述的主动差速控制***，其特征在于：所述驱动单元具体为电机。
11.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求9-10任意一项所述的主动差速控制***，所述主动差速控制***的第一转轴与左车轮和右车轮两者的其中一个车轮连接，主动差速控制***的第二转轴与左车轮和右车轮两者的另一个车轮连接。
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