电磁断开式差速器的制作方法

本发明涉及电动汽车驱动领域，特别是电动车差速器领域，具体为一种可以使电动汽车迅速从四驱模式切换到两驱模式、转换方便、能耗低的电磁断开式差速器。

背景技术：

目前，气候污染和能源紧张是当今世界面临的两大挑战，巴黎气候大会上对二氧化碳的每年排放正越来越严格，另一方面世界格局越发紧张，能源危机与国家安全关系越来越紧密，这倒逼出新型动力的发展也越来越被重视，在新能源汽车方面，随着国家有利政策的推陈出新，使得新能源汽车行业在各种好政策支持下蓬勃发展，但由于现在国家对新能源门槛的逐年提高，双积分和补贴措施的调整使整车对续航里程的提升越来越重视。

当前主流车型在suv车型中均采用前后双电机布置，目的是提升百公里加速能力和动力性。由于新能源汽车的电机可调速度范围广，新能源汽车变速箱多采用一个挡位方案，在绝大数整车工况下均为两驱模式。但问题也随之而来，如果采用一个档位方案的话，意味着两驱模式下，会存在一个动力总成不工作，而且是被反拖的情况。动力总成被反拖，随之而来的是能量的损耗，整车效率的降低，极大影响了整车的续航里程。如果被反拖，齿轮箱也极容易产生啸叫等噪音，电机会出现反电势的风险。

当前行业内仅有少数企业会采用两速变速箱或增加离合器方案来使动力中断和结合，但绝大主机厂尚无成熟技术来解决该问题。另外如采用两速变速箱或增加离合器方案，控制、空间布局均是技术难点，难以普及，而且所需布置空间巨大，成本高昂，与减少排放和增加新能源汽车续航里程目标背道而驰。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可以使电动汽车迅速从四驱模式切换到两驱模式、转换方便、能耗低的电磁断开式差速器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁断开式差速器，包括主减速齿轮、行星齿轮、半轴齿轮、差速器外壳和断开连接机构，所述断开连接机构包括从动连接件、主动连接件、用于保持从动连接件与所述主动连接件断开状态的差速器复位弹簧和用于驱动主动连接件向从动连接件方向移动的电磁阀；所述主减速齿轮与所述差速器外壳固定连接，所述主动连接件与所述差速器外壳为沟槽连接；所述从动连接件与所述行星齿轮固定连接；所述主减速齿轮带动所述差速器外壳转动，进而带动所述主动连接件转动，所述主动连接件在所述电磁阀的作用下相对于差速器外壳轴向移动；所述行星齿轮带动所述半轴齿轮转动，所述半轴齿轮带动所述整车半轴转动。

进一步地，所述差速器外壳包括差速器壳体和差速器壳盖，所述主减速齿轮与所述差速器壳体固定连接，所述主动连接件与所述差速器壳体为沟槽连接，所述差速器壳体与所述差速器壳盖为沟槽连接，所述差速器壳盖与所述主减速齿轮为过盈连接。

进一步地，所述主减速齿轮通过多个差速器螺栓与所述差速器壳体固定连接。

进一步地，所述行星齿轮、所述半轴齿轮和所述整车半轴均设有两个，两个行星齿轮通过行星插销固定连接，两个所述行星齿轮分别带动两个所述半轴齿轮转动，两个所述半轴齿轮分别带动两个所述整车半轴转动。

进一步地，所述主动连接件与所述从动连接件均为端面矩形齿轮，所述主动连接件与所述从动连接件为端面齿状啮合连接。

进一步地，所述行星销轴的两端分别与所述从动连接件内侧固定连接，两个所述行星齿轮设置在所述从动连接件内并通过行星销轴与所述从动连接件连接。

进一步地，所述差速器复位弹簧设置在电磁阀与所述主动连接件之间，所述电磁阀推动所述差速器复位弹簧压缩，进而推动所述主动连接件与所述从动连接件连接。

进一步地，所述差速器复位弹簧与所述电磁阀之间还设置有位置挡板。

进一步地，所述位置挡板与所述电磁阀之间还设有调整垫片。

进一步地，所述半轴齿轮与所述差速器壳体之间设有用于减少摩擦的半轴齿轮垫片。本发明为新能耗汽车专用的断开差速器，布置在新能耗汽车的变速箱内，通过与主减速齿轮相连接作为动力输入，通过差速器内部半轴齿轮与整车半轴相连进行动力输出。当需要四驱功能时，整车指令发出，电机调速使主减速齿轮和车轮差速控制在40rpm以内，然电磁阀通电，进而推动主动连接件和从动连接件b8进行结合，动力由变速箱传输到车轮；当不需要四驱功能时，电磁阀断电，差速器复位弹簧使主动连接件和从动连接件b8断开，动力随之而断。本发明具有以下优点：

1、本发明结构紧凑，所需布置空间小，而且控制方便，仅在需要结合时整车提供小于12v的电压，稳态工作时能量损耗仅有7w，断开后不消耗能量。

2、本发明还可提升nvh表现，消除反电势，响应快速（结合时间小于120ms，断开时间小于100ms），使整车更具驾驶乐趣。

3、本发明还具有结构简单、维修方便等优点。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图一；

图2是本发明的立体结构示意图一；

图3是本发明的俯视结构示意图；

图4是本发明的剖视结构示意图二；

图5是本发明的立体结构示意图二；

图6是本发明的侧视结构示意图；

图7是本发明的局部结构示意图一；

图8是本发明中第一轮环的结构示意图；

图9是本发明中第二轮环的结构示意图；

b1-差速器壳盖，b3-主减速齿轮，b4-差速器螺栓，b5-半轴齿轮垫片，b6-半轴齿轮，b7-行星齿轮，b8-从动连接件，b9-行星销轴，b10-主动连接件，b11-差速器壳体，b12-差速器复位弹簧，b13-位置挡板，b14-调整垫片，b15-电磁阀，a1-旋转驱动机构，a2-第二轮环，a21-斜槽，a3-第一轮环，a31-斜齿，a4-第一连接件，a5-齿轮箱复位弹簧，a6-挡板，a7-第二连接件，a8-中间轴大齿轮，a9-齿轮箱螺栓，a10-齿轮箱轴承，a11-中间轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

一种电磁断开式差速器，包括主减速齿轮b3、行星齿轮b7、半轴齿轮b6、差速器外壳和断开连接机构，所述断开连接机构包括从动连接件b8、主动连接件b10、用于保持从动连接件b8与所述主动连接件b10断开状态的差速器复位弹簧b12和用于驱动主动连接件b10向从动连接件b8方向移动的电磁阀b15；

所述主减速齿轮b3与所述差速器外壳固定连接，所述主动连接件b10与所述差速器外壳为沟槽连接；

所述从动连接件b8与所述行星齿轮b7固定连接；

所述主减速齿轮b3带动所述差速器外壳转动，进而带动所述主动连接件b10转动，所述主动连接件b10在所述电磁阀b15的作用下相对于差速器外壳轴向移动；

所述行星齿轮b7带动所述半轴齿轮b6转动，所述半轴齿轮b6带动所述整车半轴转动。

目前，气候污染和能源紧张是当今世界面临的两大挑战，巴黎气候大会上对二氧化碳的每年排放正越来越严格，另一方面世界格局越发紧张，能源危机与国家安全关系越来越紧密，这倒逼出新型动力的发展也越来越被重视，在新能源汽车方面，随着国家有利政策的推陈出新，使得新能源汽车行业在各种好政策支持下蓬勃发展，但由于现在国家对新能源门槛的逐年提高，双积分和补贴措施的调整使整车对续航里程的提升越来越重视。

当前主流车型在suv车型中均采用前后双电机布置，目的是提升百公里加速能力和动力性。由于新能源汽车的电机可调速度范围广，新能源汽车变速箱多采用一个挡位方案，在绝大数整车工况下均为两驱模式。但问题也随之而来，如果采用一个档位方案的话，意味着两驱模式下，会存在一个动力总成不工作，而且是被反拖的情况。动力总成被反拖，随之而来的是能量的损耗，整车效率的降低，极大影响了整车的续航里程。如果被反拖，齿轮箱也极容易产生啸叫等噪音，电机会出现反电势的风险。

当前行业内仅有少数企业会采用两速变速箱或增加离合器方案来使动力中断和结合，但绝大主机厂尚无成熟技术来解决该问题。另外如采用两速变速箱或增加离合器方案，控制、空间布局均是技术难点，难以普及，而且所需布置空间巨大，成本高昂，与减少排放和增加新能源汽车续航里程目标背道而驰。

电磁阀b15（solenoidvalve）是用电磁来控制的一种执行机构，该电磁阀b15工作原理为电能转换为电磁能再转换成机械能。电磁阀b15自身存在一定电阻，通过给定电压后产生电流，电流使线圈产生磁力，磁力推动执行机构进行轴向运动。电磁阀b15主要内部结构包括接口接插件、电线、线圈、冷却壳体、外包络壳体和运动环组成。

在新能源汽车四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。本发明为新能耗汽车专用的断开差速器，布置在新能耗汽车的变速箱内，通过与主减速齿轮b3相连接作为动力输入，通过差速器内部半轴齿轮b6与整车半轴相连进行动力输出。当需要四驱功能时，整车指令发出，电机调速使主减速齿轮b3和车轮差速控制在40rpm以内，然电磁阀b15通电，进而推动主动连接件b10和从动连接件b8进行结合，动力由变速箱传输到车轮；当不需要四驱功能时，电磁阀b15断电，差速器复位弹簧b12使主动连接件b10和从动连接件b8断开，动力随之而断。

实施例二：

在实施例一的基础上，所述实施例二作了进一步改进，所述差速器外壳包括差速器壳体b11和差速器壳盖b1，所述主减速齿轮b3与所述差速器壳体b11固定连接，所述主动连接件b10与所述差速器壳体b11为沟槽连接，所述差速器壳体b11与所述差速器壳盖b1为沟槽连接，所述差速器壳盖b1与所述主减速齿轮b3为过盈连接。

过盈连接是利用零件间的配合过盈来实现连接。这种连接结构简单，定心精度好，可承受转矩，轴向力或两者复合的载荷，而且承载能力高，在冲击振动载荷下也能较可靠的工作；缺点是结合面加工精度要求较高，装配不便，虽然连接零件无键槽削弱，但配合面边缘处应力集中较大。过盈连接主要用在重型机械，起重机械，船舶，机车及通用机械，且多用中等和大尺寸。本发明主要采用圆柱面过盈配合连接，具有结构简单，加工方便的优点。

沟槽连接是通过巧妙结构设计是两个零件通过类似插销的方式连接在一起。这种结构简单，可靠，广泛应用于工业及汽车行业中。

实施例三：

在实施例二的基础上，所述实施例三作了进一步改进，所述主减速齿轮b3通过多个差速器螺栓b4与所述差速器壳体固定连接，本发明采用差速器螺栓b4固定的方式，具有便于拆装、安装后稳固不容易摇晃的优点。

当然，本领域的工作人员也可以想到其他的固定方式，例如焊接、卡扣。这均属于简单的替换，仍然属于本发明的保护范围之内。

实施例四：

在实施例一、实施例二和/或实施例三的基础上，所述实施例四作了进一步改进，所述行星齿轮b7、所述半轴齿轮b6和所述整车半轴均设有两个，两个行星齿轮b7通过行星销轴b9固定连接，两个所述行星齿轮b7分别带动两个所述半轴齿轮b6转动，两个所述半轴齿轮b6分别带动两个所述整车半轴转动，进而实现两驱。

行星销轴普遍应用在差速器行业中，采用两端与行星齿轮内孔间隙配合，然后插入到从动连接件b8中，行星销轴和从动连接件b8再通过弹性销进行固定。行星销轴是一种可靠、应用广泛的设计。

实施例五：

在实施例四的基础上，所述实施例五作了进一步改进，所述主动连接件b10与所述从动连接件b8均为端面矩形齿轮，所述主动连接件b10与所述从动连接件b8为端面矩形齿轮啮合连接，起到连接稳定，不容易磨损的效果。

实施例六：

在实施例五的基础上，所述实施例六作了进一步改进，所述行星销轴b9的两端分别与所述从动连接件b8内侧固定连接，两个所述行星齿轮b7设置在所述从动连接件b8内并通过行星销轴b9与所述从动连接件b8连接。

实施例七：

在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和/或实施例六的基础上，所述实施例七作了进一步改进，所述差速器复位弹簧b12设置在电磁阀b15与所述主动连接件b10之间，所述电磁阀b15推动所述差速器复位弹簧b12压缩，进而推动所述主动连接件b10与所述从动连接件b8连接。当然本领域工作人员也很容易想到，电磁阀b15也可以通过拉长差速器复位弹簧b12，进而推动所述制动连接件与所述从动连接件b8连接，这仅仅属于简单替换，且具有不稳定的缺点，但仍然属于本发明的保护范围之内。

实施例八：

在实施例七的基础上，所述实施例八作了进一步改进，所述差速器复位弹簧b12与所述电磁阀b15之间还设置有差速器复位弹簧b13，定位差速器复位弹簧b12的作用，并可通过传感器时时反馈运动位置，使整车在结合过程中处于闭环控制。

实施例九：

在实施例八的基础上，所述实施例九作了进一步改进，所述差速器复位弹簧b13与所述电磁阀b15之间还设有调整垫片b14，该调整垫片主要作用为1.调整实际加工误差产生的装配间隙，使主动连接件和从动连接件b8在啮合前的距离为设计距离；2.该调整垫片材料为铜，可隔断磁化。

实施例十：

在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八和/或实施例九的基础上，所述实施例十作了进一步改进，所述半轴齿轮b6与所述差速器壳体之间设有用于减少摩擦的半轴齿轮垫片b5，减少半轴齿轮b6与所述差速器壳体磨损程度。

本发明具有以下优点：

1、本发明结构紧凑，所需布置空间小，而且控制方便，仅在需要结合时整车提供小于12v的电压，稳态工作时能量损耗仅有7w，断开后不消耗能量。

2、本发明还可提升nvh表现，消除反电势，响应快速（结合时间小于120ms，断开时间小于100ms），使整车更具驾驶乐趣。

3、本发明还具有结构简单、维修方便等优点。

当然本发明还可以做以下改进：

实施例十一：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九和/或实施例十的基础上，所述实施例十一作了进一步改进，还包括一种断开式齿轮箱，所述断开式齿轮箱包括中间轴a11、中间轴大齿轮a8和齿轮箱轴承a10、第二连接件a7、第一连接件a4、齿轮箱复位弹簧a5、第一轮环a3、第二轮环a2和用于驱动第二轮环a2转动的旋转驱动机构a1，所述第二连接件a7与中间轴a11连接，所述第一连接件a4与所述第一轮环a3连接；

所述第二轮环a2与所述第一轮环a3之一上设有斜齿，另一上设斜槽；

所述第一轮环a3设置在所述第二轮环a2上方，所述齿轮箱复位弹簧a5设置在所述第一轮环a3上方且一端与所述第一轮环a3固定连接，所述齿轮箱复位弹簧a5推动所述第一轮环a3向下运动，并保持所述第一轮环与所述第二轮环相互接触；

所述斜齿落入所述斜槽内时，所述第二连接件a7与所述第一连接件a4连接。当然也可以所述斜齿落入所述斜槽内且所述斜齿最高点与所述斜槽最低点接触时，所述第二连接件a7与所述第一连接件a4连接。

四驱状态时：动力由动力输入机构传到中间轴大齿轮a8，所述中间轴大齿轮a8通过齿轮箱轴承a10与中间轴a11连接，故所述中间轴大齿轮a8不能将动力直接传递到中间轴a11上；中间轴大齿轮a8与第一连接件a4连接，所述中间轴大齿轮a8将动力传输到所述第一连接件a4上；第一连接件a4与第二连接件a7连接，故所述第一连接件a4将动力传输至所述第二连接件a7上；第二连接件a7与中间轴a11连接，所述第二连接件a7将动力传输至所述中间轴a11上，最后所述中间轴a11将动力输出给变速箱上的主减速齿轮b3。

本发明中的第二轮环a2和第一轮环a3起到了连接或分离第一连接件a4和第二连接件a7的作用。二驱状态下，第二连接件a7与所述第一连接件a4分离，第一连接件a4不再带动所述第二连接件a7转动，进而不再带动所述中间轴a11转动，从四驱状态转到二驱状态的过程如下：所述旋转驱动机构a1驱动所述第二轮环a2转动，使斜齿脱离所述斜槽，进而使第一轮环a3与第二轮环a2之间产生间隙，进而使第一连接件a4脱离第二连接件a7。四驱状态下，第二连接件a7与所述第一连接件a4连接，所述第一连接件a4带动所述第二连接件a7转动，进而带动所述中间轴a11转动。从二驱状态转至四驱状态的过程如下：所述旋转驱动机构a1驱动所述第二轮环a2转动，使斜齿进入所述斜槽，进而使第一轮环a3与第二轮环a2靠近，进而使第一连接件a4与第二连接件a7连接。

所述旋转驱动机构a1可以是油缸、气缸、电导轨、电机等中的一种或几种。

实施例十二：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十和/或实施例十一的基础上，所述实施例十二作了进一步改进，所述斜齿设置在在所述第一轮环a3上，所述斜槽设置在所述第二轮环a2上。设有斜齿的第一轮环a3进行转动，不容易磨损。

实施例十三：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一和/或实施例十二的基础上，所述实施例十三作了进一步改进，所述斜齿设有与所述斜槽均设有多个。多个斜齿在转出斜槽时，能更好地支撑，不容易损坏。

实施例十四：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二和/或实施例十三的基础上，所述实施例十四作了进一步改进，所述齿轮箱轴承a10为滚针轴承。

滚针轴承(needlebearing)是带圆柱滚子的滚子轴承，相对其直径，滚子既细又长。这种滚子称为滚针。尽管具有较小的截面，滚针轴承仍具有较高的负荷承受能力，滚针轴承装有细而长的滚子（滚子直径d≤5mm，l/d≥2.5，l为滚子长度），因此径向结构紧凑，其内径尺寸和载荷能力与其它类型轴承相同时，外径最小，特别适用于径向安装尺寸受限制的支承结构。

实施例十五：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三和/或实施例十四的基础上，所述实施例十五作了进一步改进，还包括挡板a6，所述挡板a6，所述齿轮箱复位弹簧a5一端与所述挡板a6连接，另一端与所述第一轮环a3固定连接，挡板a6起到防止齿轮箱复位弹簧a5变形的作用。

实施例十六：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三、实施例十四和/或实施例十五的基础上，所述实施例十六作了进一步改进，所述旋转驱动机构a1为电机，电机具有快速、精确、耐用的优点。

实施例十七：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三、实施例十四、实施例十五和/或实施例十六的基础上，所述实施例十七作了进一步改进，所述第二连接件a7与所述中间轴a11为花键链接，所述第一连接件a4与所述第一轮环a3通过挡肩连接。

花键联接由内花键和外花键组成。内、外花键均为多齿零件，在内圆柱表面上的花键为内花键，在外圆柱表面上的花键为外花键。有下列优点：1、因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽，故联接受力较为均匀；2、因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少；3、齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；4、轴上零件与轴的对中性好，这对高速及精密机器很重要；5、导向性好，这对动联接很重要。

实施例十八：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三、实施例十四、实施例十五、实施例十六和/或实施例十七的基础上，所述实施例十八作了进一步改进，所述第二连接件a7与所述第一连接件a4均为端面矩形齿轮，使第二连接件a7与所述第一连接件a4能更好地连接。

实施例十九：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三、实施例十四、实施例十五、实施例十六、实施例十七和/或实施例十八的基础上，所述实施例十九作了进一步改进，所述斜齿与所述斜槽相互契合，在斜齿落入斜槽内时，基本，没有空隙。

实施例二十：

在所述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六、实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一、实施例十二、实施例十三、实施例十四、实施例十五、实施例十六、实施例十七、实施例十八和/或实施例十九的基础上，所述实施例二十作了进一步改进，所述中间轴大齿轮a8与所述滚针轴承a10通过齿轮箱螺栓a9连接，起到稳固连接，不容易移动的作用。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。