本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種汽車及其差速器及TCU。

背景技術(shù)：

目前，汽車普遍使用的自動(dòng)變速器是液力自動(dòng)變速器(Automatic Transmission，AT)。液力自動(dòng)變速器是由液力變矩器、行星輪系和液壓操縱機(jī)構(gòu)(如離合器)組成。其中，液力自動(dòng)變速器通過(guò)復(fù)雜的多組行星輪系配合多個(gè)離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降檔，因此液力自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造成升降檔的控制策略復(fù)雜。

例如，現(xiàn)有的一種應(yīng)用于寶馬和奧迪車的八速液力自動(dòng)變速器，該自動(dòng)變速器包括液力變矩器，該液力變矩器具有傳遞扭矩和離合的作用，但目前還無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)。該八速液力自動(dòng)變速器的變速是通過(guò)四組行星輪系傳遞扭矩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加工工藝要求極高。為了配合換檔，該八速液力自動(dòng)變速器裝有6組離合器，這也使得換檔變速的控制要求極高。

因此，目前多通過(guò)對(duì)自動(dòng)變速器本身進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)汽車在較多個(gè)檔位之間進(jìn)行切換，自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是，目前汽車多采用自動(dòng)變速器來(lái)獲取較多檔位，自動(dòng)變速器通過(guò)復(fù)雜的多組行星輪系配合多個(gè)離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降檔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種差速器，所述差速器包括：

差速器殼體；

位于所述差速器殼體內(nèi)的行星齒輪軸及兩個(gè)行星齒輪，所述行星齒輪軸可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至所述差速器殼體，兩個(gè)所述行星齒輪分別可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至行星齒輪軸的兩端；

兩個(gè)半軸，所述半軸的一端固定有半軸齒輪，所述半軸齒輪在所述差速器殼體內(nèi)與兩個(gè)所述行星齒輪嚙合，兩個(gè)所述半軸的另一端分別伸出所述差速器殼體外以用于分別連接至兩個(gè)汽車驅(qū)動(dòng)輪；

位于所述差速器殼體外的行星輪系，包括齒圈、行星架、太陽(yáng)輪及行星輪，所述太陽(yáng)輪用于可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至變速器輸出齒輪，所述行星架固定連接至差速器殼體；

第一離合器，用于可選擇地連接所述變速器輸出齒輪和所述行星架；

第二離合器，用于可選擇地連接所述齒圈和變速器殼體。

可選地，所述變速器輸出齒輪和太陽(yáng)輪構(gòu)成了雙聯(lián)齒輪。

可選地，所述變速器輸出齒輪和太陽(yáng)輪為同一個(gè)齒輪。

本發(fā)明還提供一種與上述任一所述的差速器相配合的TCU，所述TCU和所述差速器的配合方式為：

所述TCU用于根據(jù)待掛檔控制所述第一離合器和第二離合器分離或結(jié)合，其中所述待掛檔包括待掛前進(jìn)檔，所述待掛前進(jìn)檔的數(shù)量為2m，m為變速器的前進(jìn)檔的數(shù)量；

在所述待掛前進(jìn)檔為小于等于m的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器分離且第二離合器結(jié)合；

在所述待掛前進(jìn)檔為大于m的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器結(jié)合且第二離合器分離。

可選地，所述待掛檔還包括：待掛倒檔，所述待掛倒檔的數(shù)量為2n，n為變速器的倒檔的數(shù)量；

在所述待掛倒檔為小于等于n的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器分離且第二離合器結(jié)合；

在所述待掛倒檔為大于n的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器結(jié)合且第二離合器分離。

可選地，所述TCU包括：

接收單元，用于接收待掛檔信號(hào)；

存儲(chǔ)信號(hào)，用于存儲(chǔ)所述待掛檔信號(hào)及對(duì)應(yīng)所述待掛檔信號(hào)的所述第一離合器和第二離合器的結(jié)合狀態(tài)或分離狀態(tài)；

指令單元，用于獲取所述接收單元接收到的所述待掛檔信號(hào)和所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)該待掛檔信號(hào)的所述第一離合器和第二離合器的結(jié)合狀態(tài)或分離狀態(tài)，之后向所述第一離合器和第二離合器發(fā)送結(jié)合指令或分離指令。

本發(fā)明還提供一種汽車，包括：，具有變速器殼體和變速器輸出齒輪；

上述任一所述的差速器；

上述任一所述的TCU；

所述太陽(yáng)輪連接至所述變速器輸出齒輪，所述第一離合器可選擇地連接變速器輸出齒輪和所述行星架，所述第二離合器可選擇地連接所述齒圈和變速器殼體。

可選地，所述變速器輸出齒輪為所述變速器的主減速?gòu)膭?dòng)齒輪。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本技術(shù)方案的差速器中，第一離合器分離且第二離合器結(jié)合時(shí)，齒圈鎖死，太陽(yáng)輪主動(dòng)且行星架被動(dòng)，差速器具有減速比K₁；第一離合器結(jié)合且第二離合器分離時(shí)，太陽(yáng)輪和行星架連接起來(lái)，差速器具有減速比K₂。其中，K₂不等于K₁。這樣，汽車的變速器的任一檔位經(jīng)差速器傳遞至車輪時(shí)，對(duì)應(yīng)差速器的兩個(gè)減速比K₁和K₂，可使車輪獲得兩個(gè)轉(zhuǎn)速，因此，對(duì)應(yīng)變速器檔位的數(shù)量，汽車所具有的檔位數(shù)量可翻倍。

應(yīng)當(dāng)理解的是，此處“變速器檔位”是指變速器的前進(jìn)檔和倒檔，不包括空擋和駐停檔。

本技術(shù)方案無(wú)需對(duì)變速器本身進(jìn)行任何改進(jìn)，而在差速器中增加一個(gè)行星輪系及兩個(gè)離合器就能夠?qū)崿F(xiàn)汽車在較多檔位之間進(jìn)行切換。因此，變速器的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，降低產(chǎn)品成本。而且，相比于傳統(tǒng)的變速器檔位的設(shè)計(jì)方案，本技術(shù)方案的差速器的結(jié)構(gòu)緊湊，使用零部件較少，且檔位切換的控制簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本均較低，與傳統(tǒng)的多檔位變速器相比，產(chǎn)品重量也 較輕。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的差速器與變速器之間、差速器中各個(gè)部件之間的相對(duì)位置關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的差速器與變速器配合關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例的與圖1所示差速器相配合的TCU示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說(shuō)明。

需要說(shuō)明的是，差速器是用于調(diào)節(jié)左、右(或前、后)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速差的機(jī)構(gòu)。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，差速器控制其連接的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以不同轉(zhuǎn)速滾動(dòng)，保證兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，避免出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)汽車直行時(shí)，差速器控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同轉(zhuǎn)速滾動(dòng)。

本技術(shù)方案提出一種新的差速器，用于增加汽車的檔位數(shù)并實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)檔位之間進(jìn)行升降檔控制。

參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種差速器1，差速器1包括：差速器殼體10；

位于差速器殼體10內(nèi)的行星齒輪軸13及兩個(gè)行星齒輪14，行星齒輪軸13可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至差速器殼體10，兩個(gè)行星齒輪14分別可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至行星齒輪軸13的兩端；

兩個(gè)半軸11、12，半軸11、12的一端固定有半軸齒輪110、120，半軸齒輪110固定在半軸11的一端且半軸齒輪120固定在半軸12的一端，半軸齒輪110、120在差速器殼體10內(nèi)與兩個(gè)行星齒輪14嚙合，兩個(gè)半軸11、12的另一端分別伸出差速器殼體10外以用于分別連接至兩個(gè)汽車驅(qū)動(dòng)輪；

位于差速器殼體10外的行星輪系P，包括齒圈P1、行星架P2、太陽(yáng)輪P3及行星輪P4，太陽(yáng)輪P3用于連接至變速器輸出齒輪4，行星架P2固定連接至差速器殼體10；

第一離合器C1，可選擇地連接行星架P2和變速器輸出齒輪4；

第二離合器C2，可選擇地連接齒圈P1和變速器殼體3。

第一離合器C1和第二離合器C2控制差速器1的減速比，進(jìn)而控制差速器1的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，控制方式為：

第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合，行星架P2和變速器輸出齒輪4之間的連接斷開(kāi)，且齒圈P1和變速器殼體3固定連接。此時(shí)，太陽(yáng)輪P3主動(dòng)且行星架P2被動(dòng)，變速器輸出齒輪4輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩依次傳遞給太陽(yáng)輪P3、行星架P2，行星架P2帶動(dòng)差速器殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)，差速器1輸出轉(zhuǎn)速和扭矩。此時(shí)，差速器1中的太陽(yáng)輪P3到行星架P2實(shí)現(xiàn)了減速傳動(dòng)，差速器1的減速比相比于未設(shè)有行星輪系P時(shí)的差速器的減速比增大，設(shè)為K₁。

第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離，太陽(yáng)輪P3和行星架P2連接在一起，變速器輸出齒輪4通過(guò)太陽(yáng)輪P3和行星架P2帶動(dòng)整個(gè)行星輪系P同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)行星架P2帶動(dòng)差速器殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，行星輪系P到差速器殼體10實(shí)現(xiàn)了同步傳動(dòng)，差速器1的減速比相比于未設(shè)有行星輪系P時(shí)的差速器的減速比未有變化，設(shè)為K₂。

因此，K₁>K₂，本技術(shù)方案的差速器1能夠在減速比K₁和K₂之間進(jìn)行切換，這樣，在變速器可實(shí)現(xiàn)的檔位數(shù)量的前提下，汽車所具有的檔位數(shù)量翻倍。例如當(dāng)變速器為四速變速器時(shí)，使用本技術(shù)方案的差速器1，汽車具有8個(gè)前進(jìn)檔及2個(gè)倒檔。

需要說(shuō)明的是，變速器2為自動(dòng)變速器，通常變速器2包括主減速齒輪副20，主減速齒輪副20包括主減速主動(dòng)齒輪21、和可同步轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至太陽(yáng)輪P3的主減速?gòu)膭?dòng)齒輪22，其中主減速主動(dòng)齒輪21作為變速器輸入齒輪，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪22作為變速器輸出齒輪4，該主減速齒輪副20實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器2輸出的轉(zhuǎn)速進(jìn)行進(jìn)一步減速傳動(dòng)，減速比設(shè)為K；

結(jié)合參照?qǐng)D2，以變速器2選擇四速自動(dòng)變速器為例，闡述本技術(shù)方案差速器1與變速器2的配合方式：

1檔：變速器2通過(guò)液壓控制系統(tǒng)掛入S1檔，此時(shí)變速器2的齒軸系統(tǒng)通過(guò)自身的離合器控制，與差速器1中第一、二離合器C1、C2無(wú)關(guān)。同時(shí)， 在差速器1中，通過(guò)液壓控制第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合，此時(shí)主減速?gòu)膭?dòng)齒輪22受主減速主動(dòng)齒輪21的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)太陽(yáng)輪P3轉(zhuǎn)動(dòng)，而齒圈P1在第二離合器C2結(jié)合的作用下與變速器殼體3固定鏈接，故行星輪系P為從太陽(yáng)輪P3輸入轉(zhuǎn)速和扭矩且從行星架P2輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，行星架P2帶動(dòng)差速器殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將扭矩和速度傳遞到半軸齒輪110、120，并分別傳遞至相應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪，使車輛行駛，減速比為R1×K×(1+K')，R1為變速器2在1檔時(shí)輸出至主減速主動(dòng)齒輪21的減速比，(1+K')為太陽(yáng)輪P3到行星架P2的減速比。

2檔～4檔：對(duì)于2檔～4檔中的任一檔位，可參考前述1檔工作原理的相關(guān)內(nèi)容，變速器2通過(guò)液壓控制系統(tǒng)掛入相應(yīng)檔位S2、S3、或S4，同時(shí)控制第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合。此時(shí)，在2檔時(shí)，減速比為R2×K×(1+K')，R2為變速器2在2檔時(shí)的減速比，R2為變速器在2檔時(shí)輸出至主減速主動(dòng)齒輪21的減速比，；在3檔時(shí)，減速比為R3×K×(1+K')，R3為變速器2在3檔時(shí)輸出至主減速主動(dòng)齒輪21的減速比；在4檔時(shí)，減速比為R4×K×(1+K')，R4為變速器2在4檔時(shí)輸出至主減速主動(dòng)齒輪21的減速比。

5檔：變速器2掛入S1檔，此時(shí)變速器2的齒軸系統(tǒng)通過(guò)自身的離合器控制，與在差速器1中第一、二離合器C1、C2無(wú)關(guān)。同時(shí)，在差速器1中，通過(guò)液壓控制第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。此時(shí)，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪22受主減速主動(dòng)齒輪21驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)行星輪系P同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并直接通過(guò)行星架P2帶動(dòng)差速器殼體10轉(zhuǎn)動(dòng)，遂將扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞到半軸齒輪110、120，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛，減速比為R1×K。

6檔：變速器2掛入S2檔，同時(shí)，控制第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。此時(shí)，車輛行駛時(shí)，減速比為R2×K。

7檔：變速器2掛入S3檔，同時(shí)，控制第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。此時(shí)，車輛行駛時(shí)，減速比為R3×K。

8檔：變速器2掛入S4檔，同時(shí)，控制第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。此時(shí)，車輛行駛時(shí)，減速比為R4×K。

倒檔1：變速器2掛入倒檔，此時(shí)變速器2的齒軸系統(tǒng)通過(guò)自身的離合器 控制，與在差速器1中第一、二離合器C1、C2無(wú)關(guān)。同時(shí)，在差速器1中，通過(guò)液壓控制第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合。此時(shí)車輛行駛時(shí)減速比為R5×K×(1+K')，R5為變速器2在倒檔時(shí)輸出至主減速主動(dòng)齒輪21的減速比。

倒檔2：變速器2掛入倒檔，同時(shí)控制第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。此時(shí)，車輛行駛時(shí)的減速比為R5×K，小于倒檔1時(shí)的減速比R5×K×(1+K')，車輛行駛速度要大于倒檔1時(shí)的車輛行駛速度，倒檔2時(shí)車輛行駛速度較快。因此，在具體倒檔行駛場(chǎng)合，可根據(jù)需要切換第一離合器C1和第二離合器C2的結(jié)合狀態(tài)或分離狀態(tài)。

因此，在變速器2為四速自動(dòng)傳動(dòng)器時(shí)，配合差速器1，汽車具有了八個(gè)前進(jìn)檔位和二個(gè)倒檔檔位，檔位翻倍。

參照?qǐng)D1和圖2，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21與太陽(yáng)輪P3連接，連接方式為：主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21與太陽(yáng)輪P2構(gòu)成了雙聯(lián)齒輪，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21的中軸線與太陽(yáng)輪P2的中軸線重合，且主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21和太陽(yáng)輪P2沿軸向連接在一起，例如焊接或一體成型。

作為一種變形例，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21與太陽(yáng)輪P3的連接方式還可以是：在不阻擋半軸120從差速器殼體10中伸出的路徑時(shí)，主減速?gòu)膭?dòng)齒輪21與太陽(yáng)輪P3可共用一個(gè)齒輪。

行星輪系P是一種先進(jìn)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、承載能力大、傳遞功率范圍及傳動(dòng)范圍大。其中太陽(yáng)輪P3位于齒圈P1內(nèi)且兩者同軸，行星輪P4位于太陽(yáng)輪P3和齒圈P1之間并分別與齒圈P1和太陽(yáng)輪P3嚙合，行星輪P4的數(shù)量為至少一個(gè)。行星架P2連接起所有行星輪P4的轉(zhuǎn)軸并連接至太陽(yáng)輪P3。太陽(yáng)輪P3主動(dòng)自轉(zhuǎn)以帶動(dòng)行星架P2被動(dòng)公轉(zhuǎn)，同時(shí)行星輪P4既受太陽(yáng)輪P3驅(qū)動(dòng)而自轉(zhuǎn)，又受行星架P2驅(qū)動(dòng)而公轉(zhuǎn)，受行星輪P4自轉(zhuǎn)的影響，行星架P2輸出的轉(zhuǎn)速相比輸入的轉(zhuǎn)速減小。

其中行星架P2和差速器殼體10之間的連接方式是：螺栓連接、鉚接或焊接。

另外，在差速器1內(nèi)，在車輪直行時(shí)，兩個(gè)半軸11、12所連接的兩個(gè)車 輪轉(zhuǎn)速與差速器殼體10的轉(zhuǎn)速相同，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者轉(zhuǎn)速不再相同，行星齒輪軸13將來(lái)自差速器殼體10的轉(zhuǎn)矩傳給兩個(gè)行星齒輪14，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩分配，從而使車輪實(shí)現(xiàn)差速運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。

在本技術(shù)方案的差速器1中，第一離合器C1和第二離合器C2的液壓控制原理可參考變速器2的離合器的液壓控制原理，在此不再贅述。

參照?qǐng)D1和圖3，本技術(shù)方案還提供一種與差速器1相配合的變速器控制單元(Transmission Control Unit，TCU)，TCU和差速器1的配合方式為：

TCU用于根據(jù)待掛檔控制第一離合器C1和第二離合器C2分離或結(jié)合，其中待掛檔包括待掛前進(jìn)檔，所述待掛前進(jìn)檔的數(shù)量為2m，m為變速器2的前進(jìn)檔的數(shù)量；

在待掛前進(jìn)檔為小于等于m的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合；

在待掛前進(jìn)檔為大于m的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。

其中，根據(jù)汽車要實(shí)現(xiàn)的前進(jìn)檔數(shù)量，m可為2、3、4、5或更多。

進(jìn)一步地，待掛檔還包括待掛倒檔，待掛倒檔的數(shù)量為2n，n為變速器2的倒檔的數(shù)量；

在待掛倒檔為小于等于n的檔位時(shí)，所述TCU控制第一離合器C1分離且第二離合器C2結(jié)合；

在待掛倒檔為大于n的檔位時(shí)，所述TCU控制所述第一離合器C1結(jié)合且第二離合器C2分離。

一般情況下，變速器2具有1個(gè)倒檔，此時(shí)配合差速器1，汽車具有2個(gè)倒檔。在其他技術(shù)方案中，不排除變速器2具有多個(gè)倒檔。

為實(shí)現(xiàn)上述配合方式，TCU包括：

接收單元6，用于接收待掛檔信號(hào)；

存儲(chǔ)信號(hào)7，用于存儲(chǔ)待掛檔信號(hào)及對(duì)應(yīng)待掛檔信號(hào)的第一離合器C1和 第二離合器C2的結(jié)合狀態(tài)或分離狀態(tài)；

指令單元8，用于獲取接收單元6接收到的待掛檔信號(hào)和存儲(chǔ)單元7存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)該待掛檔信號(hào)的第一離合器C1和第二離合器C2的結(jié)合狀態(tài)或分離狀態(tài)，之后向第一離合器C1和第二離合器C2發(fā)送結(jié)合指令或分離指令。之后，第一離合器C1和第二離合器C2進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。