一种用于后置转向梯形的小型全地形车全时四驱传动系统

技术领域

本发明涉及全地形越野车辆技术领域，具体涉及一种用于后置转向梯形的小型全地形车全时四驱传动系统。

背景技术

在现如今各种类型的车辆快速发展的今天，车辆早已渗入到各行各业当中，为工业发展、交通运输以及出行带来了极大的益处；其中全地形越野车以其独特的结构以及强悍的越野性能也逐渐得到广泛应用，主要用于森林巡逻、边境巡逻、沙漠出行以及各种越野俱乐部。

全地形越野车辆一般应用于山地、森林、沙漠等工作环境相对恶劣的环境当中，主要通行路况为沙地、山坡、坑洼、泥泞等路面，这便使得其行驶速度不会太高，一般低于50km/h；则一般全地形车辆具有以下特征：

(1)且普通小型全地形车辆采用后驱驱动，这便限制了车辆的越野能力，而且也会导致车辆转向性能有所不足；

(2)虽然部分全地形车辆也有采用四驱驱动形式的，但是基本都采用传动轴中间直传的方式，这便要求转向布置尽量为前置转向梯形的布置形式，容易导致该部分部件受损；

(3)大部分四驱中大型全地形车辆前后均设置有差速器，但是面对坑洼路面如果没有差速器锁的帮助，很容易导致单侧动力不足。

(4)传统应用于中大型全地形车辆的四驱传动系统，其系统过于复杂、笨重，难以直接应用于小型全地形车辆。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种传动效率高、动力传递好、复杂路况下后轮动力充足、轻量化以及可靠性高的用于后置转向梯形的小型全地形车全时四驱传动系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于后置转向梯形的小型全地形车全时四驱传动系统，该系统包括主动力单元和从动力单元，所述的主动力单元通过分动单元与从动力单元相连；

所述的主动力单元包括后半轴和主减速器，所述的主减速器通过CVT与发动机相连；所述分动单元的一端与主减速器相连；

所述的从动力单元包括前半轴和前减速器，所述分动单元的另一端与前减速器相连。

后轴动力直接由主减速器输出，前轴动力经由分动单元、前减速器传递至前轴，以实现全时四驱。

进一步地，所述的主减速器包括内部相互啮合的第一轴、第二轴和第三轴，还包括主减速器壳体；

所述的第一轴一端通过CVT与发动机相连，另一端设有换挡机构，中间光滑面通过滑动轴承连接，设有第一轴齿轮；

主减速器第一轴连接CVT的一端有内螺纹与键槽，其通过平键连接动力，通过内螺纹连接螺栓与CVT进行固定，另一端设有花键与换挡机构连接；

所述的第二轴上设有与第一轴齿轮啮合的第二轴大小齿轮组，所述的第一轴齿轮与大齿轮啮合；

所述的第三轴上设有与第二轴大小齿轮组啮合的第三轴齿轮，第三轴两侧设有球笼，该球笼通过后半轴端部设有的球销式万向节与后半轴相连。

第三轴通过表面花键与卡簧槽与第三轴齿轮实现固定；第三轴左右两侧球笼与第三轴通过内花键配合，且通过一根贯通左右球笼的长螺栓实现其固定连接；其通过球销式万向节连接至后半轴进行动力输出。

进一步地，所述的换挡机构包括结合套和固设有拨叉的拨叉轴；

所述的结合套设置在第一轴端部，所述的结合套与第一轴齿轮上设有相互匹配的狗牙齿；结合套上设有用于放置拨叉的周向滑槽。

拨叉轴一侧贯穿于主减速器壳体，在贯穿一侧的拨叉轴上安装有O型圈用于对于拨叉轴来回运动过程进行密封；当拨叉轴向左推动时，通过固定于拨叉轴上的拨叉带动结合套向左滑动，进而使结合套上狗牙与齿轮上狗牙进行啮合，从而实现挂挡。

进一步地，所述的换挡机构还包括用于防脱档的波子螺丝，所述拨叉轴远离结合套的一端设有用于卡接波子螺丝的三角形凹槽。

拨叉轴设有两三角形凹槽，拨叉轴正上方的主减速器壳体上设有螺纹孔，波子螺丝固定于螺纹孔内。当结合套与第一轴齿轮的狗牙完全啮合时，拧下波子螺丝，使波子螺丝卡进拨叉轴的三角形凹槽内，实现前进挡位固定；相同的，当狗牙完全脱离到一定距离时，再次拧入波子螺丝实现空档位固定。

进一步地，所述的分动单元包括传动轴和传动轴两端分别设有的主分动器和从分动器；

所述的主分动器包括分动器壳体和装填在分动器壳体内相互啮合的分动器主动锥齿轮和分动器从动锥齿轮；所述的分动器主动锥齿轮插设在第二轴上，所述的分动器从动锥齿轮通过十字万向节与传动轴相连。

第二轴进行动力均匀分配，此轴为阶梯通孔轴，采用直径13mm的通孔进行减重且轴上具有两段花键，分别为27齿、18齿，27齿花键处与主减速器第二轴大小齿轮组相连接，18齿花键出与分动器主动锥齿轮相连接实现分动。

分动器主动锥齿轮、分动器从动锥齿轮均进行了轴向定位，其中分动器主动锥齿轮在第二轴上将套筒置于第二轴阶梯与锥齿轮背锥面之间，将卡簧至于前锥面进行轴向定位；分动器从动锥齿轮通过轴承一端外圈顶住分动器壳体，轴承内圈另一端用卡簧固定其位置，外圈接触与分动器盖固定于分动器上进行轴向定位。

分动器壳体通过定位螺丝安装于主减速器右侧，通过螺纹连接。

传动轴两端均安装有十字万向节，以保证在安装精度较低时也可保证系统可靠以及减少附加力。

进一步地，所述的前减速器包括内部的输出轴和差速器，以及外部的前减速器壳体；

所述的从分动器包括相互啮合的前减速器主动锥齿轮和前减速器从动锥齿轮，所述的前减速器主动锥齿轮通过十字万向节与传动轴相连，所述的前减速器从动锥齿轮位于输出轴上；

输出轴的两端设有球笼，该球笼通过前半轴端部设有的球销式万向节与前半轴相连。

前减速器主动锥齿轮端面平键将动力引入，啮合传递至前减速器从动锥齿轮；差速器为行星锥齿轮差速器。差速器的壳体与前减速器从动锥齿轮盘面通过6个高强度螺栓进行固定，差速器壳体与行星架相连接，使得行星架与壳体具有相同转速，行星架上有行星齿轮与之连接，行星齿轮与太阳轮相啮合，太阳轮上有内花键与两侧输出轴连接将动力输出至球笼，进而通过前半轴输出至前轴。

前半轴和后半轴所采用万向节为球销式万向节，具有大角度传动特点，且易于与悬架上下跳动之间的横向滑动配合。

进一步地，所述的传动轴下方设有至少两个支撑座。

传动轴下方安装有至少两个支撑座，包括轴承座、轴承座钣金件、圆柱滚子轴承，轴承座与外接套连接至钣金件中间固定，钣金件焊接与车架上实现径向支撑。所述外接套除了对轴承进行固定与防尘以外，还被用于连接传动轴外部保护套管，所述套管可以直接套在外界套外圈，无需其他固定，简化了拆装。

进一步地，所述的主减速器壳体和前减速器壳体上设置有通气孔，通气孔上设有通气螺丝。

通气孔具有加注润滑油和调节减速器内部压力作用。通气螺丝通过M8螺纹实现与主减速器壳体或前减速器壳体的连接，用于调节内外部压力；所述通气螺丝为防止车辆运行过程当中有污染物进入减速器内部，通过长软管将通气螺丝进行外接。

进一步地，主减速器、分动器、前减速器壳体采用高强度铝合金制作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用传动轴侧面的布置形式相较于其他中间布置形式，更适用于后置转向梯形的布置，具有更大的活动空间，能够有效解决干涉问题；

(2)本发明前差速器采用结构简单的行星锥齿轮差速器，不仅提高了整体传动效率和整体动力响应速度，而且利于整体装配，同时降低了整车的造价成本；

(3)本发明在前轴使用了差速器，去除了后轴的差速器，对于小型全地形车辆是适用的，它不仅可以有效保证前轮转向的正常运行，而且可以解决通过坑洼路面时车轮抬起时的动力不足，保证任何情况下后轮均有充沛动力；

(4)本发明在整体结构设计上面大量采用轻量化设计，降低了整车重量，提升了车辆动态性能，且降低整车功耗。

附图说明

图1为实施例中系统整体结构示意图；

图2为实施例中主减速器内部结构示意图；

图3为实施例中前减速器内部结构示意图；

图4为实施例中分动器内部结构示意图；

图5为实施例中传动轴总成侧视图；

图6为实施例中换挡机构结构示意图；

图7为实施例中主减速器壳体示意图；

图8为实施例中半轴等速万向节侧视图；

图9为实施例中转向总成侧视图；

图中标号所示：主减速器101、主减速器壳体102、结合套103、第一轴齿轮104、第一轴105、第二轴大小齿轮组106、第二轴107、第三轴齿轮108、第三轴109、拨叉110、拨叉轴111、通气螺丝112、波子螺丝113、O型圈114、前减速器201、前减速器壳体202、前减速器主动锥齿轮203、前减速器从动锥齿轮204、差速器205、输出轴206、主分动器301、分动器壳体302、分动器主动锥齿轮303、分动器从动锥齿轮304、传动轴401、支撑座402、十字万向节403、前半轴501、后半轴502、万向节503、球笼504、转向总成601，转向机602，转向横拉杆603。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1-8图所示，一种用于后置转向梯形的小型全地形车全时四驱传动系统，系统包括主减速器101、前减速器201、主分动器301、传动轴401、前半轴501、后半轴502；主减速器101通过CVT与发动机相连接，通过主减速器第三轴109连接后半轴502，对后轴进行动力输出；主减速器101通过主减速器第二轴107连接分动器301，主分动器301通过传动轴401连接至前减速器201，前减速器201连接前半轴501将动力输出至前轴；以此实现全时四驱效果。

其中，如图2所示，主减速器101包括通过CVT与发动机连接的主减速器第一轴105，主减速器第一轴105连接CVT的一端有内螺纹与键槽，其通过平键连接动力，通过内螺纹连接螺栓与CVT进行固定，另一端设有花键与结合套103连接，中部光滑面通过滑动轴承连接主减速器第一轴齿轮104；与第一轴105相连接的主减速器第二轴107进行动力均匀分配，第二轴107为阶梯通孔轴，采用直径13mm的通孔进行减重且轴上具有两段花键，分别为27齿、18齿，27齿花键处与主减速器第二轴大小齿轮组106相连接，18齿花键处与分动器主动锥齿轮303相连接实现分动；第二轴大小齿轮组106的小齿轮与主减速器第三轴齿轮108连接，主减速器第三轴109通过表面花键与卡簧槽与第三轴齿轮108实现固定；两侧球笼504通过与主减速器第三轴109内花键配合，且通过一根贯通左右球笼504的长螺栓实现其固定连接；球笼504通过球销式万向节503连接至后半轴502进行动力输出。

其中，如图4-5所示，主分动器301通过将主减速器第二轴107传递至分动器主动锥齿轮303的动力传递至分动器从动锥齿轮304；从动锥齿轮端面开有键槽，通过平键连接至十字万向节403，十字万向节403同样通过平键连接至传动轴401；传动轴401通过另外一个十字万向节连接至前减速器主动锥齿轮203。

其中，如图3所示，前减速器201通过前减速器主动锥齿轮203端面平键将动力引入，啮合传递至前减速器从动锥齿轮204；差速器205的壳体与从动锥齿轮盘面通过6个高强度螺栓进行固定，差速器205的壳体与行星架相连接，使得行星架与差速器205的壳体具有相同转速，行星架上有行星齿轮与之连接，行星齿轮与太阳轮相啮合，太阳轮上有内花键与两侧前减速器输出轴206连接将动力输出至球笼504，进而通过前半轴501输出至前轴。

其中，如图1、9所示，图中表达了整个四驱系统布置形式，在主减速器101右侧进行分动，使得传动轴401布置于右侧，则前减速器201也将置于整体右侧，这样，这样的空间布置让出了车辆前部中间位置，便于进行后置转向梯形布置。转向总成601由转向机602和转向横拉杆603所组成，通过转动转向机602内部齿轮带动转向横拉杆603进行左右横向移动，进而带动轮胎转动，产生转向操作；由于全地形车辆长期行驶于崎岖不平的山地道路上，时常经过炮弹坑形式的路面，当转向横拉杆603置于前面时容易受损，而后置转向梯形可以将横拉杆置于悬架后部，降低了受损风险，提高了安全性和可靠性。

其中，如图6所示，换挡机构具体结构是，将结合套103连接于主减速器第一轴105花键上，使结合套103可以在花键上左右滑动，结合套103与主减速器第一轴齿轮104接近一侧设计有狗牙齿，且齿轮与结合套103接近一侧同样设计有狗牙齿，结合套103上还设计有周向滑槽用于放置拨叉110，拨叉110连接至拨叉轴111上，且在拨叉轴111上有两个卡簧槽，用于固定拨110叉；拨叉轴一侧贯穿于主减速器壳体102，在贯穿一侧的拨叉轴111上安装有O型圈114用于对于拨叉轴111来回运动过程进行密封；当拨叉轴111向左推动时，通过固定于拨叉轴111上的拨叉110带动结合套103向左滑动，进而使结合套上狗牙与齿轮上狗牙进行啮合，从而实现挂挡。

本实施例换挡机构设有防脱档装置，拨叉轴111左端有两个三角形凹槽，在主减速器壳体102上设有波子螺丝113，当结合套103与齿轮104的狗牙完全啮合时，拧下波子螺丝113，使波子螺丝113卡进拨叉轴111三角形凹槽内实现前进挡位固定；相同的，当狗牙完全脱离到一定距离时再次拧入波子螺丝113实现空档位固定。

本实施例中，全时四驱系统仅在前减速器201设有差速器205，主减速器101未设置有差速器，这便直接简化了主减速器结构，且提高了整车传动效率，在实现前轴动力合理分配的同时使得转向性能与后驱车辆一致。

本实施例后轴未设计有差速器，能够保证在车辆通过炮弹坑等相似路面时由于一侧车轮离地后后轴仍具有整体动力输出，进而使车辆具有更加优秀的路面通用过能力。

本实施例中，在前后减速器壳体上均设计有通气螺丝112，通过M8螺纹实现与减速器壳体102的连接，用于调节内外部压力；通气螺丝112为防止车辆运行过程当中有污染物进入减速器内部，通过长软管将通气螺丝112进行外接。

本实施例中，主减速器壳体102和前减速器壳体202均采用高强度铝合金制造。

如图7所示，本实施例中，减速器壳体结构设计思路为：通过主体框架结构对总成进行支撑，以承受主要载荷，通过薄壁形式对框架进行封闭，以构成整体形式；具体框架即通过加强肋形式表现，考虑到总成受力以后设计加强肋横截面尺寸为10×12mm，薄壁为2mm厚度，使前后壳体总重量仅为2.4kg。

本实施例中，分动器主动锥齿轮303、分动器从动锥齿轮304均进行了轴向定位，其中主动锥齿轮在主减速器第二轴107上将套筒置于第二轴阶梯与锥齿轮背锥面之间，将卡簧至于前锥面进行轴向定位；从动锥齿轮通过轴承一端外圈顶住分动壳体，轴承内圈另一端用卡簧固定其位置，外圈接触与分动器盖固定于分动器上进行轴向定位。

本实施例中，如图5所示，由于传动轴401太长，所以至少有两个传动轴支撑座402对传动轴401进行支撑，轴承座与外接套连接至钣金件中间固定，钣金件焊接与车架上实现径向支撑。

外接套除了对轴承进行固定与防尘以外，还被用于连接传动轴外部保护套管，套管可以直接套在外界套外圈，无需其他固定，简化了拆装。

前半轴501、后半轴502所采用万向节为球销式万向节503，具有大角度传动特点，且易于与悬架上下跳动之间的横向滑动配合。

球笼504采用轻量化设计，采用40Cr为原材料，将与球销式万向节503的球销接触面壁厚设计为4mm，其他壁厚设计为2mm，以达到轻量化目的。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。