一種車用自動自由輪轂裝置及汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車行駛系統(tǒng)，特別涉及一種實現(xiàn)半軸與輪轂的分離和結(jié)合的新型的車用自動自由輪轂及汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]自由輪轂又稱為軸頭離合器或輪邊鎖止器，其主要作用是根據(jù)汽車的實際工況，能夠自由地實現(xiàn)四輪驅(qū)動和二輪驅(qū)動的切換，減少不必要的磨損，從而節(jié)省燃料。二輪驅(qū)動的燃油經(jīng)濟性較好，四輪驅(qū)動的通過性強，穩(wěn)定性好。目前，四輪驅(qū)動較多的應(yīng)用于SUV、越野車等車型，而絕大部分的普通乘用車仍采用二輪驅(qū)動的方式，因此，自由輪轂更多的應(yīng)用于越野車等車型，而普通乘用車應(yīng)用較少。傳統(tǒng)的自由輪轂多為手動自由輪轂，安裝在前軸上，想要實現(xiàn)二輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動的切換需要手動進行控制，如AVM軸頭離合器，通過轉(zhuǎn)動手柄將自由輪轂設(shè)置到相應(yīng)位置:當自由輪轂在自由位置時，可使前輪的動力傳動系統(tǒng)的驅(qū)動力脫開，這時是后輪驅(qū)動；當自由輪轂在鎖止位置時，就能把前傳動系統(tǒng)的驅(qū)動力傳送給前輪，從而實現(xiàn)四輪驅(qū)動。手動自由輪轂操作比較繁瑣，便利性不高。而現(xiàn)有的自動自由輪轂，將機械式的操作桿改為了電控旋鈕，使得四驅(qū)與二驅(qū)之間的切換不像以前那么繁瑣，便利性大大提高，但是，當汽車由二驅(qū)切換為四驅(qū)時，自由輪轂自動鎖止，當再切換為二驅(qū)時，必須通過倒車才能把自由輪轂解開，如新款的陸風X6、X8和X9，當由四驅(qū)切換為二驅(qū)時，至少需要倒車才能實現(xiàn)。因此，其便利性仍存在不足之處。
[0003]此外，新能源四驅(qū)車輛也存在節(jié)省燃油或電耗的訴求，以四輪驅(qū)動的純電動汽車為例，雖然四輪獨立驅(qū)動能帶來諸多動力學控制的優(yōu)勢，但也存在著電耗高、續(xù)駛里程短的缺點，而這正是在當今充電設(shè)施配套不完整的大背景下，限制純電動汽車發(fā)展的主要瓶頸。為此進一步提高四輪驅(qū)動電動汽車經(jīng)濟性、續(xù)駛里程的相關(guān)技術(shù)逐漸成為新的關(guān)注點和研究熱點。現(xiàn)階段，四輪驅(qū)動電動汽車，尤其是四輪獨立輪邊或輪轂電機驅(qū)動的電動汽車往往在中等負荷巡航時采用單軸雙電機驅(qū)動，另外兩個電機隨動的驅(qū)動控制策略來節(jié)省電耗，但是這對于驅(qū)動效率比較高的永磁電機而言，將導(dǎo)致感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生，在漏電流的作用下相比較異步勵磁電機將增加無功損耗和電磁負荷，在降低電機逆變器電子元器件壽命的同時，增加了額外驅(qū)動能量損失。為此減少從動輪輪轂或輪邊電機無功損耗顯得非常有價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的自由輪轂需要手動解鎖或倒車解鎖的缺陷，提供了一種自動實現(xiàn)鎖止和解鎖的車用自動自由輪轂裝置以及安裝有該輪轂裝置的汽車，能自動識別四驅(qū)和兩驅(qū)模式并自動切換。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0006]一種車用自動自由輪轂裝置，包括:
[0007]半軸，其用于接收汽車動力，所述半軸一端設(shè)置有螺旋花鍵；
[0008]內(nèi)殼，其與所述半軸同軸固定連接，所述內(nèi)殼側(cè)壁上設(shè)置有內(nèi)殼銷軸孔；
[0009]傳動套，沿其軸線設(shè)置有螺旋鍵槽，所述螺旋鍵槽與半軸一端的螺旋花鍵配合，所述半軸旋轉(zhuǎn)能夠帶動所述傳動套左右移動，所述傳動套一端設(shè)置成圓錐形，所述圓錐形靠近半軸一端的直徑大于遠離半軸一端的直徑；
[0010]變位銷，其設(shè)置于所述內(nèi)殼上的銷軸孔內(nèi)，所述變位銷與內(nèi)殼之間設(shè)置有彈簧，所述變位銷一端與所述傳動套呈圓錐形的表面相配合，所述傳動套左右移動能夠帶動所述變位銷相對于所述內(nèi)殼徑向移動；
[0011 ] 單向離合器，其包括內(nèi)座圈和外座圈，所述內(nèi)座圈與所述傳動套通過移動副連接，以使所述傳動套旋轉(zhuǎn)時帶動所述內(nèi)座圈旋轉(zhuǎn)；
[0012]輪轂，其與所述外座圈固定連接，并且所述輪轂套設(shè)在所述內(nèi)殼外側(cè)，所述輪轂上與內(nèi)殼銷軸孔相對應(yīng)處設(shè)置有輪轂銷軸孔，所述變位銷向外側(cè)移動時能夠插入到所述輪轂銷軸孔中，從而固定所述內(nèi)殼和輪轂。
[0013]優(yōu)選的是，所述傳動套中部設(shè)置成圓柱形，右端設(shè)置成圓錐形，所述圓錐形最小截面直徑小于圓柱形直徑，使在圓柱形和圓錐形結(jié)合處形成軸肩，所述變位銷能夠卡在軸肩處以限制所述傳動套向右移動。
[0014]優(yōu)選的是，所述變位銷前端設(shè)置有鋼珠，通過所述鋼珠與所述傳動套呈圓錐形的一端相配合，以減小相互之間的摩擦。
[0015]優(yōu)選的是，所述單向離合器外座圈和內(nèi)座圈之間均布設(shè)置有三個楔型空隙，所述楔型空隙中設(shè)置有圓柱滾子，所述圓柱滾子通過彈簧與外套件連接，當內(nèi)座圈相對外座圈向空隙變小的方向轉(zhuǎn)動時，圓柱滾子也向空隙變小的方向移動，通過摩擦實現(xiàn)外座圈和內(nèi)座圈的接合，當內(nèi)座圈相對外座圈向空隙變大的方向轉(zhuǎn)動時，外座圈和內(nèi)座圈分離。
[0016]優(yōu)選的是，所述單向離合器外座圈通過花鍵與輪轂同軸固定連接，所述單向離合器內(nèi)座圈通過花鍵與傳動套左端移動副連接。
[0017]優(yōu)選的是，還包括轉(zhuǎn)向節(jié)，所述轉(zhuǎn)向節(jié)通過一對圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)。
[0018]優(yōu)選的是，所述圓錐滾子軸承通過卡環(huán)和軸承套進行軸線限位。
[0019]—種汽車，包括上述的車用自動自由輪轂裝置。
[0020]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0021]本發(fā)明提供的自動自由輪轂裝置在傳統(tǒng)自由輪轂的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增添新的結(jié)構(gòu)與機械配合進行設(shè)計的，加工改造過程比較簡單，改造成本相對較低，工藝流程繼承性好，依靠花鍵螺桿傳動套之間的配合以及單向離合器的單方向傳遞動力的特性來實現(xiàn)四驅(qū)與二驅(qū)之間的切換，可以自動實現(xiàn)四驅(qū)與二驅(qū)之間的切換，不需要手動控制操作桿或電控旋鈕，實現(xiàn)分時四驅(qū)，且只有在汽車加速的過程中是四驅(qū)的，四驅(qū)模式的啟動符合應(yīng)用工況要求，最大程度的減少了驅(qū)動能耗，且操作方便簡單，降低了駕駛員的勞動強度。同時，本發(fā)明既可應(yīng)用于傳統(tǒng)四驅(qū)乘用車，亦可應(yīng)用于新能源純電動四驅(qū)車，在保證上述汽車的通過性和穩(wěn)定性的同時，保證汽車的燃油經(jīng)濟性或耗電經(jīng)濟性，使汽車的綜合性能得以提升，應(yīng)用市場廣闊。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明所述的車用自動自由輪轂裝置總體結(jié)構(gòu)分解示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所述的半軸和傳動套安裝位置分解示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明所述的傳動套與變位銷安裝位置分解示意圖。
[0025]圖4為本發(fā)明所述的單向離合器安裝位置示意圖。
[0026]圖5為本發(fā)明所述的單向離合器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7為本發(fā)明所述的車用自動自由輪轂裝置兩驅(qū)模式工作狀態(tài)示意圖。
[0029]圖8為本發(fā)明所述的車用自動自由輪轂裝置四驅(qū)模式工作狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種車用自動自由輪轂裝置，該車用自動自由輪轂裝置主要由三大傳動部分組成，分別為半軸傳動部分、變位銷傳動部分和單向離合器傳動部分，包括半軸103、內(nèi)殼203、傳動套102、變位銷202、單向離合器301以及輪轂201。
[0032]如圖2所示，半軸103由三段軸頸組成，分別是最左端光軸、中間螺旋形花鍵螺桿和右端花鍵軸組成，軸頸從左到右依次增大。半軸103通過軸承101與其最左端光軸相配合，起到支撐半軸103的作用。半軸103右端大徑部分與內(nèi)殼203通過花鍵同軸固定連接在一起，半軸103用于接收汽車的動力，輸出扭矩，并帶動內(nèi)殼203 —起旋轉(zhuǎn)。
[0033]傳動套102呈紡錘形，其左端是花鍵，中間小軸頸圓柱體，右端為一個圓錐體，圓錐體最小截面小于中間圓柱體軸頸，已形成一個軸肩，該軸肩起到限制變位銷202位移的作用。傳動套102中部設(shè)置有一個螺旋形花鍵槽，該螺旋形花鍵槽與半軸103上的螺旋形花鍵螺桿相配合，當半軸103相對于傳動套102轉(zhuǎn)動時，傳動套102會沿著半軸103的軸線直線移動。單向離合器301包括包括外座圈305和內(nèi)座圈306，內(nèi)座圈306上設(shè)置有內(nèi)鍵槽，傳動套102左端的花鍵始終與內(nèi)座圈306的內(nèi)鍵槽連接，外座圈305通過花鍵與輪轂201同軸固定連接。這樣一來，當半軸103相對輪轂201有相對轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)致傳動套102與半軸103之間也有相對轉(zhuǎn)動，就可以將相對回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃犹?02沿著半軸103的軸線方向水平移動，最終完全插入單向離合器301與輪轂201軸端接觸限位。半軸103上的花鍵螺桿與傳動套102內(nèi)孔的螺旋形花鍵槽方向均為左旋。
[0034]如圖3所示，變位銷202上部為圓柱銷，頂端為半球體，便于和輪轂201圓周分布的徑向孔鉆入配合，在變位銷202下部是一個錐底直徑大一些的圓錐體，彈簧204套入變位銷202圓柱部分，彈簧204下端面支撐在圓錐體上端面上，彈簧204上端面頂靠在內(nèi)殼203內(nèi)壁上。變位銷202的圓錐體頭部有一球缺形內(nèi)孔，里面壓裝嵌入一鋼球，并涂以潤滑脂，通過其鋼球205在球缺中的自轉(zhuǎn)運動起到變位銷202沿傳動套102圓錐面移動時減磨的作用。內(nèi)殼203圓周方向與變位銷202對應(yīng)處開有圓通孔，可以使變位銷202通過，同時，內(nèi)殼203右端內(nèi)孔與半軸103半徑較大的一端以花鍵的形式配合固連在一起，兩者之間保持相對靜止。在內(nèi)殼203外面套的是輪轂201，同樣，輪轂201在和變位銷202頂部相對應(yīng)的地方也開有圓孔，目的也是為了讓變位銷202可以插入，通過變位銷202將輪轂201和內(nèi)殼203及半軸103連接在一起。在汽車靜止狀態(tài)下，變位銷202在彈簧的作用下回位，其頂部退回于內(nèi)殼203內(nèi)，與輪轂201脫開聯(lián)系，實現(xiàn)上述零件的分離。
[0035]如圖4所示，單向離合器301的內(nèi)表面和外表面均是花鍵，傳動套102的左端部分外表面也是花鍵，單向離合器301外花鍵與輪轂201內(nèi)花鍵過盈配合，單向離合器301內(nèi)花鍵與傳動套102左端外花鍵間隙配合。單向離合器301與傳動套102之間可沿軸線方向產(chǎn)生相對移動。
[0036]如圖5所示，單向離合器301有內(nèi)外兩個套件，分別是外座圈305和內(nèi)座圈306。兩個套件之間可以相對轉(zhuǎn)動。在兩個套件之間，均布著三個楔型空隙。在空隙中，各放置有一個圓柱滾子308，每個圓柱滾子308與外套件305之間通過兩個彈簧307連接在一起，彈簧307 —端頂靠在外套件305楔型內(nèi)孔端面，另一端頂靠在圓柱滾子308外圓柱上。當內(nèi)套件30