一种半轴脱开装置、车辆传动系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆领域，特别是涉及一种半轴脱开装置、车辆传动系统及车辆。


背景技术：

2.半轴又称驱动轴，是将差速器与驱动轮连接起来的轴，在实际应用中，半轴通常是变速箱行星变速器与驱动轮之间传递扭矩的轴，半轴用来在差速器与驱动轮之间传递动力。在三合一集成电驱系统的四驱车辆中，若永磁同步电机不主动进行旋转，而是被外力带动旋转，则会生成一定的阻力矩，进而造成一定的能量损耗，不利于三合一集成电驱系统的四驱车辆的续航，所以如果采用永磁同步电机作为电驱产品的动力源，一般需要配备一套专用的脱开机构来脱开电机与车轮，防止车轮带动电机空转。
3.目前市面上主流的行星排结构辅驱三合一集成电驱系统产品，普遍性地采用脱开齿圈或者脱开差速器锥齿轮轴的方式来脱开电机与车轮，以防止车辆在两驱高速行驶的情况下带动辅驱电机的旋转，其中脱开差速器锥齿轮轴的方案不利于产品的集成与共用，同时，因为需要对差速器中齿轮进行特殊处理，该种方案成本较高。此外，通过脱开齿圈的方式进而实现电机与车轮脱开的方案脱开程度不够完全，差速器仍会进行旋转，进而电机可能会继续旋转产生阻力矩，故脱开性能较差，同时该种方案过于依赖电驱系统本身，不能实现在电驱系统出现故障时断开电机与车轮之间连接的功能。
4.现有技术中，存在一种利用车辆混合动力系统及车辆，其车辆混合动力系统在纯电动驱动模式下实现1档动力传递时，第二电机工作，制动器结合，第二离合器断开，第一同步器脱开，第一离合器分开，第二电机输出的动力通过行星排传递至第二输入轴、输出轴和差速器，然而该种方案中，第一同步器无自主脱开的功能，也不能单独控制第一同步器。


技术实现要素：

5.本实用新型第一方面的一个目的是要提供一种半轴脱开装置，结构简单并且脱开性能良好，无需对差速器中齿轮进行特殊处理，降低脱开半轴所需系统的制造成本，且利于将其集成中车辆传动系统中。
6.本实用新型的一个进一步的目的是提供一种能够在电驱系统出现故障时脱开电机与车轮之间连接的装置。
7.本实用新型第二方面的一个目的是要提供一种能够脱开半轴的车辆传动系统，结构简单并且脱开性能良好，具有较长的使用寿命。
8.本实用新型第三方面的一个目的是要提供一种能够防止车轮带动电机空转的车辆。
9.特别地，本实用新型提供了一种半轴脱开装置，包括第一同步器和驱动机构，所述第一同步器设于半轴与车辆动力装置之间，和/或半轴与差速器之间，所述驱动机构能够拨动所述第一同步器以通过所述第一同步器驱动所述半轴接近或远离所述差速器。
10.进一步地，还包括复位装置，所述复位装置设于所述第一同步器内以在所述拨叉
失效时带动所述第一同步器运动，进而带动所述半轴远离所述差速器。
11.进一步地，所述复位装置为板簧、碟簧、弹簧中的任意一种。
12.进一步地，所述驱动机构包括拨叉，拨叉动力源通过传动机构连接所述拨叉。
13.进一步地，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、扇形板、滚子和换挡鼓，所述拨叉动力源连接所述第一齿轮，所述扇形板同轴连接所述第二齿轮和所述换挡鼓，所述换挡鼓的侧面设有凹槽，所述拨叉的拨叉轴的前端设有凸起，所述凸起嵌于所述凹槽中并能够沿着所述凹槽运动。
14.进一步地，所述拨叉动力源为电机。
15.进一步地，所述驱动机构为电磁铁。
16.特别地，本实用新型提供了一种车辆传动系统，包括行星变速器、差速器和所述的半轴脱开装置，所述行星变速器的输入轴呈空心状且连接车辆动力装置，所述行星变速器的输出轴通过所述差速器连接两根半轴，一根半轴穿过行星变速器输入轴与车辆动力装置；穿过行星变速器的半轴与车辆动力装置之间和/或远离行星变速器的半轴与差速器之间设有半轴脱开装置。
17.进一步地，两根所述半轴分别为第一半轴和第二半轴，所述第一半轴穿过所述行星变速器输入轴和车辆动力装置，所述第一同步器安装于第一半轴和车辆动力装置之间。
18.进一步地，两根所述半轴分别为第一半轴和第二半轴，所述第一同步器安装于第二半轴和所述差速器之间。
19.特别地，本实用新型还提供了一种车辆，包括所述的车辆传动系统。
20.根据本实用新型的方案，正常使用时通过拨叉拨动第一同步器，以通过该第一同步器驱动半轴接近或远离差速器，在紧急情况时通过复位装置驱动第一同步器，以通过该第一同步器带动半轴远离差速器。在第一同步器带动半轴远离差速器时可以使差速器锥齿轮在差速器中进行空转，实现脱开车轮与车辆动力装置的目的。并且，该半轴脱开装置的脱开性能良好，且无需对差速器中齿轮进行特殊处理，降低脱开半轴所需系统的制造成本。而且第一同步器作为执行脱开动作的机构无需与差速器集成，同时也无需布置在齿圈上，结构紧凑，可以与半轴进行同轴布置，有利于将该装置集成到动力系统中。
21.进一步地，本实用新型中除了使用传统的换挡机构带动第一同步器外，还可以使用电磁铁作为拨叉动力源，并使用弹簧销作为传动机构，使得电磁铁通过弹簧销连接所述拨叉以驱动拨叉运动，如此能够进一步简化换挡结构，降低成本。
22.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
23.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
24.图1是根据本实用新型一个或多个实施例的半轴脱开装置的示意性结构图；
25.图2是根据本实用新型一个或多个实施例的车辆传动系统的示意性结构图；
26.图3是根据本实用新型一个实施例的换挡机构的示意性结构图；
27.图4是根据本实用新型另一个实施例的换挡机构的示意性结构图；
28.图5是根据本实用新型另一个实施例的换挡机构的示意性结构图。
29.附图标记：
30.1-拨叉动力源；
31.2-齿轮对；
32.3-扇形板轴；
33.4-扇形板；
34.5-滚子；
35.6-换挡鼓；
36.7-拨叉轴；
37.8-拨叉；
38.9-第一同步器；
39.10-电磁铁；
40.11-电磁铁移动端；
41.12-弹簧销；
42.13-丝杠；
43.14-丝杠轴承；
44.15-换挡套；
45.201-第一轴承；
46.202-定子；
47.203-转子；
48.204-输入轴；
49.205-第二轴承；
50.206-第三轴承；
51.207-离合器；
52.209-第一行星齿轮组；
53.210-行星轮转动轴；
54.211-太阳轮；
55.212-差速器；
56.213-第四轴承；
57.214-第二半轴；
58.215-第一安装位；
59.216-第二安装位；
60.217-输出轴；
61.218-第一齿圈；
62.219-第二行星齿轮组；
63.300-第一半轴；
64.301-第一结合齿；
65.302-第二结合齿；
66.303-复位装置。
具体实施方式
67.图1是根据本实用新型一个或多个实施例的半轴脱开装置示意性结构图。结合参见图1和图3，该半轴脱开装置包括第一同步器9、拨叉8和复位装置 303。该第一同步器9设于半轴(图中未示出)与车辆动力装置(图中未示出)，以及半轴和差速器(图中未示出)之间，拨叉8能够拨动第一同步器9以通过第一同步器9驱动半轴接近或远离差速器，复位装置303设于第一同步器内以在拨叉失效时驱动第一同步器9带动半轴远离差速器。该实施例中，该复位装置303为碟簧。在其他实施例中，该复位装置303还可以为弹簧或板簧，还可以为板簧、碟簧、弹簧中的任意几种的组合；在又一实施例中，该第一同步器 9设于半轴(图中未示出)与车辆动力装置(图中未示出)，或半轴和差速器 (图中未示出)之间。
68.更加具体地，本实施例中的半轴包括第一半轴300和第二半轴214，第一半轴300上设有第一结合齿301，第二结合齿302通过间隙配合的花键与第二半轴214相连，可以通过驱动第二结合齿302沿第二半轴214滑动的方式的改变第一半轴300和第二半轴214的结合状态。
69.根据本实用新型的方案，正常使用时通过拨叉拨动第一同步器，以通过该第一同步器驱动半轴接近或远离差速器，在紧急情况时通过复位装置303驱动第一同步器，以通过该第一同步器带动半轴远离差速器。可以理解的是，半轴和差速器是可拆卸式相连的，一般地半轴的一端与差速器里的半轴齿轮连接，因此在第一同步器带动半轴远离差速器时可以使差速器锥齿轮在差速器中进行空转，实现脱开车轮与车辆动力装置的目的。并且，该半轴脱开装置的脱开性能良好，且无需对差速器中齿轮进行特殊处理，降低脱开半轴所需系统的制造成本。而且第一同步器作为执行脱开动作的机构无需与差速器集成，同时也无需布置在齿圈上，结构紧凑，可以与半轴进行同轴布置，有利于将该装置集成到动力系统中。
70.为了进一步介绍本实施例中对半轴进行脱开的结构，需要对第一同步器9 进行进一步的介绍。请结合参见图1和图2，该第一同步器9是用于对半轴进行位置调节的，具体包括同轴设置的第一结合齿301和第二结合齿302，不设同步环，第一结合齿301固定连接于第一半轴300，第二结合齿302固定连接于或者传动连接于车辆的两个半轴中的另一个半轴，即第二半轴214。该第二半轴214位于差速器212朝向输入轴204一侧的半轴。第一半轴214与车辆动力装置之间设有第二安装位216
71.为了对上述第一同步器9进行操作，该实施例中设置了用于拨叉8在断电后执行解除换挡的复位装置303，在拨叉正常工作时，由于换挡机构的存在使得该复位装置303不起作用，而当车辆发生故障时，换挡机构失效导致拨叉失效，该复位装置303即处于工作状态而驱动第一同步器；在采用碟簧的情况下，该复位装置303的能够沿着碟簧高度方向运动，根据一般性的运动规则，将碟簧的面积较大的一端命名为固定端，将碟簧面积较小的一端命名为移动端。
72.在该实施例中，当第一同步器9连接于半轴时，该实施例中作为复位装置 303的碟簧移动端与第一结合齿所连接的轴承相抵，碟簧固定端与同步器的第二结合齿302相抵。
73.在又一实施例中，第一结合齿301固定连接于差速器212的外壳，第二结合齿302固定连接于第二半轴214，碟簧移动端与第一轴承201相抵，碟簧固定端与第一同步器的第二
结合齿302相抵。
74.图3示出了根据一个实施例的传动机构的示意性结构图。在该实施例中，传动机构为现有的换挡机构中使用的传动机构，包括拨叉动力源1、第一齿轮、第二齿轮、扇形板4、滚子5和换挡鼓6，其中第一齿轮、第二齿轮、扇形板4、滚子5和换挡鼓6组合后作为传动机构，拨叉动力源1连接第一齿轮，第二齿轮同轴连接扇形板4，扇形板4还同轴连接换挡鼓6，换挡鼓6的侧面设有凹槽，拨叉轴7的前端设有凸起，凸起嵌于换挡鼓6的凹槽中并能够沿着凹槽运动。拨叉动力源1可以为换挡电机。
75.更加具体的，第一齿轮为直齿轮，换挡电机能够带动第一齿轮转动，第二齿轮为不完全齿轮，第二齿轮位于扇形板4的边缘，与第一齿轮啮合形成齿轮对2，当第一齿轮转动时，第二齿轮和第一齿轮同步转动，通过扇形板4的扇形板轴3，将转动传递至滚子5，滚子5带动换挡鼓6转动，换挡鼓6在转动时其侧面的凹槽与拨叉轴7之间形成凸起的约束，进而凸起只能在凹槽内运动，而凸起的运动带动拨叉轴7按照凹槽所限定的轨迹运动。拨叉8与第一同步器 9的结合套外侧相嵌合。
76.其中拨叉8为现有的行星变速器中常见的一种零件，通过其自身的运动将运动结合齿移动至的目标结合齿附近，在这个的过程中，动力源连接并驱动拨叉8沿第一同步器9轴向往复运动从而拨叉8带动第一同步器9执行换挡动作。
77.图4示出了根据本实用新型另一个实施例的传动机构示意性结构图。请参考图1和图4，在该实施例中，电磁铁10位于第二结合齿302一侧，电磁铁10 呈环形，电磁铁10可以驱动第二结合齿302在轴向上运动。若电磁铁10或者其他部分出现故障，导致电磁铁10未上电，可以自动断开。在该实施例中，以弹簧销12作为传动机构。
78.更加具体的，电磁铁10的移动端11连接弹簧销12的一端，弹簧销12的另一端固定连接拨叉8。
79.在又一实施例中，第一同步器9设于半轴与车辆动力装置之间，或半轴与差速器之间，在这两个位置中可以根据需要任选其一即可。
80.在又一实施例中，还可以采用狗齿离合器或者摩擦片式离合器来脱开电驱系统的半轴。在该实施例中，狗齿离合器或者摩擦片式离合器安装于第一半轴 214或车辆的两个半轴中的第二半轴217，实际上第一半轴214或第二半轴217 分为两段。第二半轴217为差速器212连接的另一个半轴，该第二半轴217与差速器之间设有第二安装位216。
81.图5,示出了根据本实用新型另一个实施例的传动机构示意性结构图。请参考图1、图3和图5，拨齿动力源1的动力输出端连接丝杠13，丝杠13设有滑块(图中未示出)，丝杠13远离拨齿动力源1的一端插接丝杠轴承14，滑块连接拨叉8，丝杠12和滑块构成一丝杠滑块机构，把旋转运动转化为直线运动，从而电机通过丝杠滑块机构驱动拨叉8，拨叉8驱动第二结合齿302，第二结合齿302带动换挡套15换挡。需要注意的是，使用拨叉9驱动第二结合齿302 时，不再设置回位弹簧303，因为丝杠会自锁，回位弹簧303不起作用。
82.可以理解的是，拨叉和电磁铁均属于用于驱动第一同步器的驱动机构的一种。
83.图2是根据本实用新型一个实施例的一种车辆传动系统，该车辆传动系统一般性地可包括电机、变速器、差速器212、同步器和半轴，变速器可以为行星变速器，电机通过行星变速器、差速器212连接半轴，半轴上设有同步器，同步器能够用于执行换挡动作的同时对半轴进行脱开操作，进而使差速器212 锥齿轮在差速器212中进行空转，进而实现脱开车
轮与车辆动力装置的目的。此处需要说明的是，本实施例中的行星变速器为三合一集成电驱系统中的行星变速器，该种行星变速器的输入轴204和输出轴217位于同一轴线。可以理解的是，本实施例中的所提及的第一同步器9是现有的车辆行星变速器中常见的部件，其主要起到换档、传递扭矩的作用。本实施例中的第一同步器9具体可以采用目前电动车辆中广泛使用的同步器。
84.本实施例中，上述的输入轴204与电机相连，电机包括定子202和转子203；行星变速器具体包括太阳轮211、第一行星齿轮组209、行星轮支架208、第一齿圈219、第二行星齿轮组218，第二同步器(图中未示出)设置于第一行星齿轮组209与第二行星齿轮组218之间，输出轴217与差速器212连接，半轴设置于差速器212的两侧，输入轴204呈空心结构，位于所述差速器212朝向输入轴204一侧的半轴穿设于输入轴204内，并与该输入轴204同轴设置。行星变速器箱体和驱动半轴之间通过轴承连接。除了第二同步器以外，本实施例中还具有第一同步器9，第一同步器9能够连接第一半轴214或第二半轴，其中在本实施例中第二半轴为输出轴217。
85.可以理解的是，本实施例中除了第一轴承201和的第四轴承213外，还设有第二轴承205和第三轴承206，在此不再赘述。
86.在该实施例中，当第一同步器9连接于第二半轴217时，该实施例中作为复位装置303的碟簧移动端与第四轴承213相抵，碟簧固定端与第一同步器的第二结合齿302相抵。
87.本实用新型还提供了一种车辆，包括前述的半轴脱开装置。
88.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。