一种气动离合转向桥轮边减速器

技术领域

本发明涉及轮边减速器技术领域，具体为一种气动离合转向桥轮边减速器。

背景技术

轮边减速器是汽车传动系中最后一级减速增扭装置，其广泛应用于越野车辆上。目前市面上常见的越野车辆的前桥转向桥越来越多的选择使用轮毂轴承单元设计方式，其通过整合优化悬架轮毂轴承结构设计，达到免维护，拆装方便，结构简单的目的，但是也因此丧失了安装轴头锁的前提结构条件，由于轴头锁是越野车辆在低速大扭矩转弯工况下发挥作用，通过人工手动启闭轴头锁的方式来达到与前轮的连接或断开的目的，以满足越野车辆在该复合场景下使用。由于目前的越野车辆缺少轴头锁后则无法自主断开前桥半轴与轮胎的连接，而安装于越野车辆上的轮边减速器仅能通过提高底盘离地间隙来提高通过性，同时起到增加轮端扭矩的作用，而对于越野车辆在低速档转弯工况使用时，却难以做出灵活的应对方案，因而容易导致在低速挡位下的四驱传动系统的损坏。

同时市面上的轮边减速器大多采用开式直齿轮的传动结构设计，如专利公开号为CN 109236953 A的一种分布式驱动电动汽车高耐久轻量化轮边减速器及专利公开号为CN107719100 A的一种电动汽车轮边减速器总成结构及其控制方法，其为了降低制造成本、设计难度及装配难度，故采用输入轴、中间轴及输出轴上分别套装齿轮啮合的方式设计，然而采用该种不对称的结构方式，则输出轴上易存在受力不均匀的情况，易导致传动平稳性差，冲击大，磨损严重，尤其对于越野车辆在低速扭矩放大的工况下，其承载力也较差。

发明内容

针对现有的轮边减速器在越野车辆处于在低速档转弯工况使用时，无法自动断开前桥半轴与轮胎的连接，易导致四驱传动系统出现损坏，同时其采用开式直齿轮传动结构设计，导致传动平稳性差，冲击大，磨损严重及承载力较差的问题，本发明提供了一种气动离合转向桥轮边减速器，其可以使得越野车辆在低速档转弯工况使用时，能够断开车辆转向轮的传动硬连接，避免损坏四驱传动系统，同时正常工作时拥有良好的传动效率，耐冲击，高速，重载。

其技术方案是这样的：一种气动离合转向桥轮边减速器，其包括减速器箱体，所述减速器箱体内部设有输入轴、中间轴和输出轴，所述输入轴、输出轴向外延伸并分别从所述减速器箱体的后侧和前侧伸出，所述输入轴、中间轴及输出轴通过齿轮传动机构啮合连接，其特征在于：所述输入轴与所述输出轴的轴线互相平行，所述中间轴包括两个、对称设置于所述输入轴与所述输出轴之间，所述齿轮传动机构包括输入斜齿轮、过桥斜齿轮、输出斜齿轮，所述输入斜齿轮与所述输出斜齿轮分别套装于所述输入轴与所述输出轴，所述过桥斜齿轮包括两个、分别套装于两个所述中间轴，所述输入斜齿轮同时通过两过桥斜齿轮与所述输出斜齿轮啮合驱动连接；

所述输入轴与所述输入斜齿轮之间还设有牙嵌式离合结构，通过所述牙嵌式离合结构可以使得所述输入轴与所述输入斜齿轮的连接断开。

其进一步特征在于：所述输入轴的外部靠近所述输入斜齿轮处设有花键齿，所述花键齿外部设有滑动配合的输入传动花键套，所述牙嵌式离合结构包括设于所述输入传动花键套外部的牙嵌式离合齿，所述输入斜齿轮上设有与所述牙嵌式离合齿相互配合的离合齿槽，所述输入传动花键套外部套装有固定连接的拔叉套，所述拔叉套的两端设有连接块，两个所述连接块的前端分别与拔叉动力机构连接，通过所述拔叉动力机构带动所述输入传动花键套相对所述输入轴滑移，使得所述输入传动花键套上的牙嵌式离合齿与所述输入斜齿轮上的离合齿槽连接断开，所述连接块的后端与所述减速器箱体的内壁之间设有复位弹簧，所述复位弹簧推动所述输入传动花键套上的牙嵌式离合齿与所述输入斜齿轮上的离合齿槽连接；

所述拔叉动力机构包括设于所述输入斜齿轮两侧的气缸，两个所述气缸的输出端与所述拔叉套两端的连接块连接，其中一个所述气缸的进气端连接二通气端接头的输出口，所述二通气端接头的输入口通过气管连接三通气端接头的一端，所述三通气端接头的另外两端分别连接另一个所述气缸的进气端及外部气源；

所述输入轴、中间轴及输出轴上分别对应所述输入斜齿轮、过桥斜齿轮、输出斜齿轮的两端分别设有轴承，所示输入轴、中间轴及输出轴通过轴承与所述减速器箱体连接，所述轴承为圆锥滚子轴承；

所述输入轴与所述输入斜齿轮之间还套装有铜套，所述铜套与所述输入斜齿轮间隙配合；

所述减速器箱体采用7075航空铝合金制成。

采用了上述结构后，由于减速器箱体内部的输入轴上的输入斜齿轮通过两侧对称设置的过桥斜齿轮与输出轴上的输出斜齿轮啮合驱动连接，则输入轴上的传动力矩分成两路传递至输出轴上，使得输出轴上通过两个受力点各承受一半的受力承载，则受力更加均匀，使本发明的对称式的齿轮传动结构具有耐冲击，高速，重载的优点，且采用斜齿轮比直齿轮拥有更好的静音效果及传动平稳性，确保了传动机构的耐冲击性；同时通过牙嵌式离合结构可以使得输入轴与输入斜齿轮的连接断开，在低速档转弯工况使用时，也能保持转向能力，保证了传动的平稳性，避免损坏车辆的四驱传动系统。

输入轴外部设有滑动配合的传动花键套，拔叉动力机构通过拔叉套带动传动花键套上的牙嵌式离合齿与输入斜齿轮上的离合齿槽断开连接，从而断开输入轴与输出斜齿轮的连接，进一步来实现离合功能，从而使得车辆在低速档转弯工况下使用时可以灵活应对，更进一步保证了传动的平稳，避免车辆损坏；同时由于传动花键套与输入轴的花键齿滑动连接，则可以保证传动花键套的滑移行程的精度，保证了传动花键套与输入斜齿轮在连接状态下的稳定性，进一步保证了本发明齿轮传动系统的传动平稳性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明去掉减速器箱体的内部结构示意图；

图3为本发明图2的另一方向的结构示意图；

图4为本发明输入轴及输入斜齿轮的局部结构示意图；

图5为本发明图4的端面结构示意图；

图6为本发明图5的A-A向剖视图；

图7为本发明输入轴的局部结构示意图；

其中：减速器箱体1；输入轴2；中间轴3；输出轴4；花键齿41；输入传动花键套42；牙嵌式离合齿421；输入斜齿轮5；离合齿槽51；过桥斜齿轮6；输出斜齿轮7；轴承8；拔叉套9；连接块91；复位弹簧10；气缸11；二通气端接头12；气管13；三通气端接头14；铜套15。

具体实施方式

如图1至3所示，一种气动离合转向桥轮边减速器，包括减速器箱体1，减速器箱体1由两个半箱体对接连接构成，且其采用7075航空铝合金材料制成，相比市面上的铸铁产品，则具有高强度的同时，可以进一步降低车辆悬架以下的行走机构重量，提高车辆的操控性。减速器箱体1内部设有输入轴2、中间轴3和输出轴4，输入轴2、输出轴4分别向外延伸并从减速器箱体1的后侧和前侧伸出，其中输入轴2为半轴、且与车辆的四驱传动系统连接，而输出轴4则与车辆的车轮轮毂连接，具体的，输入轴2与输出轴4的轴线互相平行，而中间轴3则包括两个、对称设置于输入轴2与输出轴4之间，齿轮传动机构包括输入斜齿轮5、过桥斜齿轮6、输出斜齿轮7，输入斜齿轮5与输出斜齿轮7分别套装于输入轴2与输出轴4，过桥斜齿轮6包括两个、分别套装于两个中间轴3，输入斜齿轮5同时通过两过桥斜齿轮6与输出斜齿轮7啮合驱动连接。本发明由于采用的是斜齿轮啮合结构，则对比直齿轮具有更好的静音效果和传动平稳性，同时在低速扭矩放大工况下，也具有更好的载荷能力；同时本发明的斜齿轮传动机构采用对称结构设计，则输入斜齿轮5通过两个对称设置的过桥斜齿轮6综合传送给输出斜齿轮7，输出斜齿轮7的传动力矩路径分为两路各自承担一半的受力，从而受力更加均匀，大幅度提升传动载荷能力，因而可以降低扭矩过大而产生的崩起、断裂等强度不足的情况，则本发明的减速器具备耐冲击，高速，重载等优点。

同时，输入轴2、中间轴3及输出轴4上分别对应输入斜齿轮5、过桥斜齿轮6、输出斜齿轮7的两端分别设有轴承8，输入轴2、中间轴3及输出轴4通过轴承8与减速器箱体1连接，该轴承8为圆锥滚子轴承。

如图4至图7所示，输入轴2与输入斜齿轮5之间还设有牙嵌式离合结构，通过牙嵌式离合结构可以使得输入轴2与输入斜齿轮5的连接断开，由于应用时，越野车辆采用双A臂独立悬架，因而整体桥式均可安装本发明的减速器，本发明的减速器安装在车辆前桥转向节上，则当断开输入轴2与输入斜齿轮5之间的连接时，即将车辆前轮与前桥传动系统断开，实现动力传输的离合功能，让车辆转向轮可以处于自由旋转状态，满足车辆在低速扭矩放大工况下使用。具体的，输入轴2的外部靠近输入斜齿轮处设有花键齿41，花键齿41外部设有滑动配合的输入传动花键套42，牙嵌式离合结构包括设于输入传动花键套42外部的牙嵌式离合齿421，输入斜齿轮5上设有与牙嵌式离合齿421相互配合的离合齿槽51，输入传动花键套42外部套装有固定连接的拔叉套9，拔叉套9的两端设有连接块91，两个连接块91的前端分别与拔叉动力机构连接，通过拔叉动力机构带动拔叉套9及与其相连的输入传动花键套42相对输入轴2的花键齿41滑移，使得输入传动花键套42上的牙嵌式离合齿421与输入斜齿轮5上的离合齿槽51连接断开，即将输入轴2与输入斜齿轮5的连接断开，从而实现离合功能，使得车辆在低速档转弯、即低速扭矩放大工况下使用时可以灵活应对，避免车辆损坏。

而连接块91的后端与减速器箱体1的内壁之间设有复位弹簧10，连接块91的后端对应该复位弹簧10处设有容纳凹槽，复位弹簧10的端部伸入该容纳凹槽内部并与其底壁连接，复位弹簧10推动输入传动花键套42相对输入轴2的花键齿41滑动，则其上的牙嵌式离合齿421与输入斜齿轮5上的离合齿槽51配合连接，从而可以恢复输入轴2与输入斜齿轮5的联动连接，即本发明的减速器可以恢复连接使用。

具体的，拔叉动力机构包括设于输入斜齿轮5两侧的气缸11，两个气缸11的输出端与拔叉套9两端的连接块91连接，其中一个气缸11的进气端连接二通气端接头12的输出口，二通气端接头12的输入口通过气管13连接三通气端接头14的一端，三通气端接头14的另外两端分别连接另一个气缸11的进气端及外部气源。通过气动控制气缸11带动拔叉套9的移动，则对于外部恶劣的潮湿、过水等应用环境来说，则动力源更加稳定，提高了稳定性和可靠性。

同时，输入轴2与输入斜齿轮5之间还套装有铜套15，铜套15与输入斜齿轮5间隙配合，则当输入轴2与输入斜齿轮5断开连接后，车轮空转时，由于铜套15的原因，则输入轴2与输入斜齿轮5之间可以降低磨损。

本发明的轮边减速器离合功能的工作原理如下：

当需要断开车辆前桥动力与车轮之间的连接时，即牙嵌式离合齿421的轴向移动，由车辆配置的气泵提供移动动力，当开启气阀开关，气体注入，减速器箱体1内的气缸11顶杆顶出推动拔叉套9及与其相连的输入传动花键套42向后移动，则牙嵌式离合齿421与输入斜齿轮5的离合齿槽51断开连接，如图4的显示状态，此时轮边减速器的齿轮则可自由旋转，以自动抵消转向时前后桥转速差；当需要车辆前桥动力与车轮之间的连接时，则断开气路，此时复位弹簧10将推动拔叉套9及与其相连的输入传动花键套42向前移动，则其上的牙嵌离合齿421嵌入输入斜齿轮5的离合齿槽51后，半轴动力则正常传递到轮胎，使得车辆重新恢复到四驱硬连接状态。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。