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技术领域

本实用新型涉及工程车辆领域，具体而言，涉及一种车辆及其动力分配装置。

背景技术

随着国内外载货汽车市场的进一步细分，常年多雨的东南亚、南美等区域市场对全 轮驱动的载货汽车需求日趋旺盛。

目前，民用载货汽车发动机动力经变速器变速变扭矩后，没有合理的动力分配装置 继续将动力分配并传递到驱动桥。如图1所示，现阶段用的国外越野车用分动器，因其 前输出轴1和后输出轴2不在同一根轴线上，动力经变速后需经过不同的齿轮副分别向 前、后输出，啮合齿轮数量多，造成动力传递不顺畅、传动效率低。

另外，输入轴3和后输出轴2之间用内嵌轴承支撑，支撑刚度差，齿轮啮合精度无 法保证，动力系统、传动系统受扭力冲击，故障频发；其次，整车震动及噪声大，乘坐 舒适性差；另外，分动器需要倾斜安装，前传动轴从发动机一侧通过，造成整车布置困 难，底盘传动系统重心较高整车姿态不协调，行驶稳定性差。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种车辆及其动力分配装置，以解决现有技术中的 动力分配装置的结构复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种动力分配装置，包括 输入轴、前输出轴和后输出轴，输入轴与前输出轴和后输出轴传动连接，前输出轴的轴 线和后输出轴的轴线在一条直线上，且前输出轴的端部和后输出轴的端部可拆卸地连接。

进一步地，动力分配装置还包括：中间轴，中间轴设置在输入轴与后输出轴之间， 且输入轴和后输出轴均与中间轴传动连接，使输入轴上的动力传递到后输出轴上。

进一步地，输入轴上设置有输入齿轮，且中间轴上设置有高档主动齿轮和低档主动 齿轮，后输出轴上设置有与高档主动齿轮相配合连接的高档从动齿轮和与低档主动齿轮 相配合连接的低档从动齿轮；其中，输入齿轮与高档主动齿轮或低档主动齿轮相啮合， 使输入轴将其上的动力传递到后输出轴上。

进一步地，高档从动齿轮和低档从动齿轮套设在后输出轴上，且动力分配装置还包 括高低档啮合套，高低档啮合套可移动地安装到后输出轴上，使后输出轴通过高低档啮 合套与高档从动齿轮或低档从动齿轮固定连接。

进一步地，动力分配装置还包括第一活塞缸和第一拨叉，第一拨叉的一端安装在第 一活塞缸的活塞杆上，且第一拨叉的另一端与高低档啮合套连接，驱动高低档啮合套沿 后输出轴的轴向移动。

进一步地，动力分配装置还包括输出轴啮合套，输出轴啮合套可移动地安装在前输 出轴上，使前输出轴通过输出轴啮合套与后输出轴固定连接。

进一步地，动力分配装置还包括第二活塞缸和第二拨叉，第二拨叉的一端安装在第 二活塞缸的活塞杆上，且第二拨叉的另一端与输出轴啮合套连接，驱动输出轴啮合套沿 前输出轴的轴向移动。

进一步地，输入轴的两端分别通过第一轴承安装在动力分配装置的前壳体和后壳体 上；后输出轴的两端分别通过第二轴承安装在前壳体和后壳体上；前输出轴通过第三轴 承和前输出轴承座安装到前壳体上。

进一步地，输入轴上安装有输入法兰，前输出轴安装有前输出法兰，后输出轴上安 装有后输出法兰。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，包括前桥、后桥和动力分配装置， 动力分配装置为上述的动力分配装置，且前桥与动力分配装置的前输出轴连接，后桥与 动力分配装置的后输出轴连接。

本实用新型中的动力分配装置的前输出轴与后输出轴的轴线在一条直线上，且前输 出轴的端部和后输出轴的端部可拆卸地连接，进而可以实现后输出轴与前输出轴之间的 动力传递。

本实用新型中的动力分配装置实现了前、后输出轴的同轴布置，降低了后输出轴的 位置以适应载货汽车动力、传动系统总体布置，使动力传递更加顺畅，提高传动效率和 整车的舒适性；本实用新型总的传动零件数量减少，总成重量降低，传动效率和可靠性 提高，且能够将动力1:1分配到前、后驱动桥，且能按照驾驶需求随时实现双向/单向输 出变换。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新 型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。 在附图中：

图1示出了现有技术中的动力分配装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型的动力分配装置的内部结构示意图；

图3示出了图2中的具有第一活塞缸的结构示意图；

图4示出了本实用新型中的动力分配装置的外部结构示意图；

图5示出了图4的侧视图；

图6示出了本实用新型的动力分配装置中的后壳体的外侧结构示意图；

图7示出了动力分配装置中的后壳体的内侧结构示意图；

图8示出了动力分配装置中的前壳体的内侧结构示意图；

图9示出了动力分配装置中的前壳体的外侧结构示意图；以及

图10示出了动力分配装置中的前输出轴承座的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、输入轴；11、输入齿轮；12、输入法兰；20、前输出轴；21、前输出法兰；30、 后输出轴；31、高档从动齿轮；32、低档从动齿轮；33、后输出法兰；40、中间轴；41、 高档主动齿轮；42、低档主动齿轮；51、高低档啮合套；52、输出轴啮合套；61、第一 活塞缸；62、第一拨叉；63、第二活塞缸；64、第二拨叉；71、第一轴承；72、第二轴 承；73、第三轴承；81、前壳体；82、后壳体；83、前输出轴承座；91、环形加强筋； 92、第一轴承孔凸台；93、轴承孔；94、高低档气缸安装座；95、侧壁加强筋；96、第 一加强筋；97、第二加强筋；98、第二轴承孔凸台；99、悬置安装点；101、活塞推杆 安装座；102、前输出控制气缸安装座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型的一个方面，提供了一种动力分配装置，请参考图2至图10，该动力分 配装置包括输入轴10、前输出轴20和后输出轴30，输入轴10与前输出轴20和后输出 轴30传动连接，前输出轴20的轴线和后输出轴30的轴线在一条直线上，且前输出轴 20的端部和后输出轴30的端部可拆卸地连接。

本实用新型中的动力分配装置的前输出轴20与后输出轴30的轴线在一条直线上， 且前输出轴20的端部和后输出轴30的端部可拆卸地连接，进而可以实现后输出轴30 与前输出轴20之间的动力传递。

本实用新型中的动力分配装置实现了前、后输出轴的同轴布置，降低了后输出轴的 位置以适应载货汽车动力、传动系统总体布置，使动力传递更加顺畅，提高传动效率和 整车的舒适性；本实用新型总的传动零件数量减少，总成重量降低，传动效率和可靠性 提高，且能够将动力1:1分配到前、后驱动桥，且能按照驾驶需求随时实现双向/单向输 出变换。

优选地，动力分配装置还包括：中间轴40，中间轴40设置在输入轴10与后输出轴 30之间，且输入轴10和后输出轴30均与中间轴40传动连接，使输入轴10上的动力传 递到后输出轴30上。

优选地，输入轴10上设置有输入齿轮11，且中间轴40上设置有高档主动齿轮41 和低档主动齿轮42，后输出轴30上设置有与高档主动齿轮41相配合连接的高档从动齿 轮31和与低档主动齿轮42相配合连接的低档从动齿轮32；其中，输入齿轮11与高档 主动齿轮41或低档主动齿轮42相啮合，使输入轴10将其上的动力传递到后输出轴30 上。

优选地，高档从动齿轮31和低档从动齿轮32套设在后输出轴30上，且动力分配 装置还包括高低档啮合套51，高低档啮合套51可移动地安装到后输出轴30上，使后输 出轴30通过高低档啮合套51与高档从动齿轮31或低档从动齿轮32固定连接。

优选地，动力分配装置还包括第一活塞缸61和第一拨叉62，第一拨叉62的一端安 装在第一活塞缸61的活塞杆上，且第一拨叉62的另一端与高低档啮合套51连接，驱 动高低档啮合套51沿后输出轴30的轴向移动。

优选地，高低档啮合套的内壁上设置有第一啮合齿，高档从动齿轮、低档从动齿轮 和后输出轴的外壁上均设置有与第一啮合齿相配合的第二啮合齿，高低档啮合套通过第 一啮合齿和第二啮合齿的啮合使输出轴与高低从动齿轮或低档从动齿轮固定连接。

优选地，动力分配装置还包括输出轴啮合套52，输出轴啮合套52可移动地安装在 前输出轴20上，使前输出轴20通过输出轴啮合套52与后输出轴30固定连接。

优选地，动力分配装置还包括第二活塞缸63和第二拨叉64，第二拨叉64的一端安 装在第二活塞缸63的活塞杆上，且第二拨叉64的另一端与输出轴啮合套52连接，驱 动输出轴啮合套52沿前输出轴20的轴向移动。

优选地，输入轴10的两端分别通过第一轴承71安装在动力分配装置的前壳体81 和后壳体82上；后输出轴30的两端分别通过第二轴承72安装在前壳体81和后壳体82 上；前输出轴20通过第三轴承73和前输出轴承座83安装到前壳体81上。

优选地，输入轴10上安装有输入法兰12，前输出轴20安装有前输出法兰21，后 输出轴30上安装有后输出法兰33。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种车辆，包括前桥、后桥和动力分配装置， 动力分配装置为上述的动力分配装置，且前桥与动力分配装置的前输出轴20连接，后 桥与动力分配装置的后输出轴30连接。

本申请创造了一种动力分配传递路线并将其应用于载货汽车的动力分配装置，动力 经输入轴进入装置，通过高低档齿轮副变速后传递到输出轴，在输出轴上无需齿轮传动 直接实现前、后输出的动力分配；该动力分配传递路线采用三轴竖排结构，实现前、后 输出点同轴布置，降低输出轴位置以适应载货汽车动力、传动系统总体布置，使动力传 递更加顺畅，提高传动效率和整车的舒适性；其前输出和后输出的传动系统齿轮及轴等 传动零件完全共享，各种工作状态下仅需三个齿轮参与传动，零件数量减少，总成重量 降低，传动效率和可靠性提高；能够将动力1:1分配到前、后驱动桥，且能按照驾驶需 求随时实现双向/单向输出变换；应用该动力分配传递路线的装置兼具变速传动作用， 高低档操控与双向/单向输出操控完全独立，双向/单项输出状态下，均可以实现高档或 者低档运转，不需先挂前输出再接入低档；该装置在研发过程结合必要的CAE手段， 开发重量轻、结构合理的总成壳体，使悬置装置结构简化，装配方便可靠。

该双向输出动力分配传递路线的动力经输入法兰12进入装置，通过高低档齿轮副 变速后传递到输出轴，在输出轴上无需齿轮传动，直接实现前、后输出动力分配，应用 该路线的动力分配装置具有前后两个动力输出端，当处于双向输出状态时，动力经过高 低档齿轮变速传动，按照相同转速和扭矩平均分配到前后前输出法兰21和后输出法兰 33，同时驱动前、后车轮转动；当处于单向输出状态时，全部动力经过高低档齿轮变速 传动后，通过后输出轴30从后输出法兰33输出。

该动力分配装置的传动路线中仅有五个齿轮，能够实现高档、低档、双向输出、单 向输出四种工况运转，且双向、单项输出操控与高、低档操控完全独立，不需先挂前输 出再接低档，四种工况下都只需三个齿轮参与传动，传动效率高；应用该路线的动力分 配装置中输入齿轮11与输入轴10、高低档主动齿轮41、42与中间轴40为齿轮轴，结 构紧凑，材料利用率高；其高低档从动齿轮31、32端面带有换挡花键，通过滚针轴承 空套在后输出轴30上。

该动力分配装置传递路线仅需四根轴，输入轴10、中间轴40、后输出轴30采用三 轴并列竖排结构，分别用两个圆锥滚子轴承支撑到壳体两端，支撑高度好，齿轮啮合良 好，参与传动的零件可靠性得到保证。

该动力分配装置的传递路线的后输出轴30位于最下端，前后输出在同一轴线上。 降低了动力输出点位置，利于轴距较小的载货汽车传动系统布置，降低整车重心；动力 传动系统夹角下降到2°以内，动力输出更顺畅，传动系统振动机噪声小，舒适性提高。

应用该传递路线的动力分配装置，其高低档操纵、双向/单向输出操纵采用气压直 推式结构，仅有气缸、活塞推杆、拨叉和啮合套组成，零件数量少，换挡动作高效、直 接，支撑、安装简便。

应用该动力分配传递路线的动力分配装置，其前壳体81、后壳体82、前输出轴承 座83采用等应力、轻量化设计，合理布置加强筋和凸台，并将高低档操纵装置中的气 缸座与后壳体82集成一体，将前输出操纵装置中的气缸安装座、活塞推杆安装座与前 输出轴承座83集成一体，壳体结构科学，空间和材料利用率高。

应用该动力分配传递路线的动力分配装置，其悬置点分布在整个装置中心两侧，相 互对称，使该装置在汽车上的安装位置处于整车对称中心上，重量分布均匀，悬置稳固 可靠。

如图2所示，发动机动力经变速器后由输入法兰12传递给输入轴10和输入齿轮11， 输入齿轮11驱动高档主动齿轮41旋转，高档主动齿轮41、低档主动齿轮42及中间轴 40为齿轮轴结构，三者将共同旋转，同时驱动高档从动齿轮31、低档从动齿轮32在后 输出轴30上旋转，高低档啮合套51在驾驶者控制下联接后输出轴30和高档从动齿轮 31或者低档从动齿轮32，将动力传递到后输出轴30上，后输出轴30的后端通过后输 出法兰33将动力输出。根据驾驶者意愿，后输出轴30的前端与高低档啮合套51被控 制结合或者分离，若结合则动力通过啮合套传递到前输出轴20上，进而通过前输出法 兰21输出动力，此时向前和向后输出的动力大小相等，方向相同。若高低档啮合套51 分离，则前输出轴20不能获得动力，所有动力将通过后输出法兰33向后驱动桥输出

为方便传动部件的装配及维修保养，壳体采用两段分体式结构，由前壳体81和后 壳体82通过螺栓连接组成，如图6至图10所示：壳体采用等应力、轻量化设计，其主 要受力部位是轴承孔93部位，故该装置前壳体81和后壳体82上的3个轴承孔93通过 一体贯通的第一轴承孔凸台92相连接，贯通第一轴承孔凸台92内侧通过辐射状加强筋 (第一加强筋96和第二加强筋97)连接到壳体侧壁加强筋95上，侧壁加强筋95既起 到加强侧壁作用，同时作为前后壳体联接螺栓安装用。通过螺栓联接后，前壳体81的 第二轴承孔凸台98、后壳体82的第一轴承孔凸台92、辐射状加强筋、侧壁加强筋95 相互连通，形成一个坚固的网格状箱体，既保证了壳体的强度、刚度，同时减少了材料 浪费。后壳体82外侧集成了高低档气缸安装座，为进一步提高后壳体82上轴承孔93 及高低档气缸安装座94的支撑刚度，其外侧采用环形加强筋91进行补强。因该装置采 用三轴竖排，为充分润滑最上面的轴承，在后壳体82的内侧增加了集油板和相应的导 油槽。箱体的悬置安装点99对称分布有后壳体82的外侧中部，各螺栓固定孔通过中间 的X形加强筋联接，在该处布置悬置点，能保证该动力分配装置安装后呈竖直状态，重 心居中，牢固稳定。前输出轴承座83同样也采用轻量化设计，其前输出控制前输出控 制气缸安装座102和活塞推杆安装座101与前输出轴承座83集成式设计。采用集成式 设计后，高低档操纵机构和前输出操纵机构的运动空间全部位于壳体内部，有效利用了 内部空间，同时有利于机构的防尘和密封。

该装置的传动部件主要由输入法兰12、输入轴10、输入齿轮11、高档主动齿轮41、 低档主动齿轮42、中间轴40、高档从动齿轮31、低档从动齿轮32、后输出轴30和前 输出轴20、前输出法兰21、后输出法兰33组成。其中输入法兰12、前输出法兰21、 后输出法兰33通过花键联接到相应的轴上；输入轴10与输入轴齿轮采用一体齿轮轴设 计，两端通过圆锥滚子轴承分别支撑到前壳体81和后壳体82上；高档主动齿轮41、低 档从动齿轮32和中间轴40为齿轮轴结构，两端通过圆锥滚子轴承分别支撑到前壳体81 和后壳体82上，齿轮轴结构的利用减少了齿轮、轴的加工量，避免了零件之间的装配， 位置精度高，结构强度、刚度大，工作更可靠；高档从动齿轮31、低档从动齿轮32端 面带有高低档选档花键，通过滚针轴承支撑到后输出轴30上，后输出轴30在两齿轮中 间加工滑动花键，两端通过圆锥滚子轴承分别支撑到前壳体81和后壳体82上，该装置 输入轴10、中间轴40、后输出轴30全部采用两端支撑结构，直接支撑于壳体上，增加 了各轴的支撑刚度，保证了各齿轮啮合精度，提高总成运转可靠性；前输出轴20上没 有齿轮，不受径向、轴向载荷，故采用两个深沟球轴承支撑到前输出轴承座内，末端加 工有滑动花键，通过输出轴啮合套52控制与输出轴联接或断开，用来传递输出轴传来 的扭矩。

该动力分配装置的控制装置由高低档操纵机构和前输出操纵机构组成，高低档操纵 机构由第一活塞缸61、活塞推杆、第一拨叉62、高低档啮合套51构成，前输出操纵机 构由第二活塞缸63、活塞推杆、第二拨叉64、输出轴啮合套52构成；该两套操纵机构 结构和原理基本相同，第一活塞缸61安装在后壳体82上，第二活塞缸63安装在前输 出轴承座83上，活塞推杆套在气缸内，拨叉靠螺钉与活塞推杆联接一体，拨叉的叉口 空套在啮合套上，其控制过程为：双作用气缸获得控制气压后，推动活塞推杆，连带拨 叉一起轴向运动，拨叉控制啮合套进入正确啮合位置，传递动力。该操纵机构的结构零 件数量少，运动间隙小，运动空间防尘、密封效果良好，动作过程干净利落，行程快速 高效，控制到位后，在强大气压的控制下，不会出现窜动脱档现象。

该双向输出动力分配传递路线采用三轴式动力分配传递结构，三轴竖排，前后输出 端在同一轴线上，且位于箱体最下方，该结构产生如下有益效果：

(1)该动力分配传递路线利用5个齿轮，四根轴实现高档、低档、双向输出、单 向输出四种工作方式，且双向/单向输出操控与高低档操控完全独立，不需先挂前输出 再接低档。输出扭矩及高低档速比可以根据整车配置灵活设计，当中心距为135mm时 输出扭矩达到3200Nm，高档速比可在0.7-1.2之间选择，低档速比可在1.8-2.12之间选 择。

(2)应用该动力分配传递路线的装置，其输入轴10、中间轴40、后输出轴30全 部采用两端支撑结构，直接支撑于壳体上，增加了各轴的支撑刚度，保证了各齿轮啮合 位置精度，提高总成运转可靠性；

(3)应用该动力分配传递路线的装置，其后输出点与前输出点共同位于箱体最下 方，降低车辆传动系统高度270mm以上，前传动轴可以直接从发动机、变速器下方通 过，动力传动系统夹角下降到2°以内，动力输出顺畅，传动效率高；

(4)应用该动力分配传递路线的装置，其输入轴10、中间轴40为齿轮轴结构，尺 寸紧凑，加工、装配量减小，结构强度刚度大，工作可靠性高。

(5)应用该动力分配传递路线的装置，其壳体采用等应力、轻量化设计，在壳体 上集成了气缸及活塞推杆的安装座，提高材料利用率，利于车辆轻量化发展趋势。

结合整车开发过程，设计该发明所述壳体、传动部件、操纵装置工程图，制作壳体、 齿轮、轴等零部件的铸造、锻造模具，制造壳体、传动部件、操纵装置的全部零件，完 成该动力分配装置的装配并进行台架试验，搭载整车进行道路可靠性试验，最终完成本 实用新型的实物应用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领 域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。