專利名稱：具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于輪間和多橋驅(qū)動(dòng)輪式車輛驅(qū)動(dòng)橋之間的限滑差速器，具體涉及一種雙側(cè)內(nèi)嚙合的非對(duì)稱布局的限滑差速器。
背景技術(shù)：
為了提高車輛的越野性能和通過(guò)能力，許多越野車輛、越野載重車輛和工程車輛都采用不同類型的輪間和/或多軸驅(qū)動(dòng)的布局形式。為了將動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋上，又能適應(yīng)各驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪由于轉(zhuǎn)彎半徑不等和地面不平導(dǎo)致的平均滾動(dòng)距離不相等的實(shí)際情況，各驅(qū)動(dòng)橋之間通常采用差速器來(lái)分配扭矩和動(dòng)力。由于各驅(qū)動(dòng)橋上的載荷不同，為了充分利用各驅(qū)動(dòng)輪上的附著力以獲得最大的驅(qū)動(dòng)力，要求差速器分配到各驅(qū)動(dòng)輪和各驅(qū)動(dòng)橋上的扭矩是不相同的，為此常采用包含各種限滑機(jī)構(gòu)的輪間差速器和/或包含太陽(yáng)輪、行星齒輪和內(nèi)齒圈的行星機(jī)構(gòu)來(lái)構(gòu)成軸間差速器，利用限滑機(jī)構(gòu)來(lái)限制驅(qū)動(dòng)橋上某一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)，并利用太陽(yáng)輪與內(nèi)齒圈的齒數(shù)差來(lái)獲得差速器兩輸出端不同的扭矩分配比例。但裝有普通行星式差速器的車輛在惡劣路面上使用時(shí)，可能會(huì)因?yàn)槟骋或?qū)動(dòng)橋上的附著力急劇減小而使整臺(tái)車失去動(dòng)力。為了防止出現(xiàn)上述現(xiàn)象，有些越野車輛在前驅(qū)動(dòng)橋與后驅(qū)動(dòng)橋之間不裝差速器，而采用牙嵌式離合器來(lái)控制前驅(qū)動(dòng)橋或后驅(qū)動(dòng)橋是否接入動(dòng)力。這種布局的問(wèn)題是，一旦車輛駛回硬路面而輔助驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力又沒(méi)有及時(shí)分離，將產(chǎn)生嚴(yán)重的功率循環(huán)，使耗油量和輪胎磨損激增，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高負(fù)荷下壽命大幅度下降，并有可能使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)突然失效。
輪間差速器的結(jié)構(gòu)形式很多，從其工作特性上可大致分為速度敏感型和扭矩敏感型兩大類。除了屬于扭矩敏感型的變傳動(dòng)比限滑差速器和屬于速度敏感型的具有超越離合器的限滑差速器之外，其余各種限滑差速器的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜。變傳動(dòng)比限滑差速器在單側(cè)車輪高速打滑的特定情況下會(huì)產(chǎn)生一些震動(dòng)，因而不適用于高級(jí)轎車和高檔SUV，而超越離合器的工作平穩(wěn)性也不夠理想。
對(duì)于多軸驅(qū)動(dòng)的輪式車輛，為了提高常時(shí)多軸驅(qū)動(dòng)越野車輛的通過(guò)能力，有些軸間差速器通過(guò)加裝帶有預(yù)載機(jī)構(gòu)或添加了特殊黏性液體的多片式摩擦機(jī)構(gòu)來(lái)限制差速器的滑轉(zhuǎn)。這些限滑機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量大，成本較高，而且存在一些性能上的缺陷，其中帶預(yù)載的摩擦機(jī)構(gòu)的預(yù)載力無(wú)法根據(jù)差速器的輸入扭矩或輸出載荷自動(dòng)調(diào)整，某一預(yù)載扭矩在車輛重載時(shí)可能尚嫌不足，而在車輛空載時(shí)已造成了功率循環(huán)；黏性連軸器限制的是車輪的滑轉(zhuǎn)速度，而不是滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象本身，一旦車輪出現(xiàn)連續(xù)打滑，輪胎與路面的狀態(tài)將呈現(xiàn)液體摩擦的特性，很可能導(dǎo)致車輛因側(cè)滑而失控。
托森(Torson)差速器是一種新型限滑差速器，既可以用于輪間限滑差速器，也可以用于軸間限滑差速器，在奧迪80和奧迪90全輪驅(qū)動(dòng)橋前后軸間的差速器就改用了該種差速器，其工作原理是利用球面蝸輪副的低傳動(dòng)效率產(chǎn)生的內(nèi)摩擦來(lái)限制驅(qū)動(dòng)輪打滑，具有限滑能力與變速箱的輸出扭矩成正比的特性。但托森(Torson)差速器在不考慮內(nèi)摩擦的情況下，其基本扭矩分配比是對(duì)稱的，對(duì)于前后橋的載荷差別很大的載重越野車輛，其前橋分配到的扭矩過(guò)大，將始終處于打滑的臨界狀態(tài)，既容易使前橋的輪胎磨損，又不利于車輛操控的穩(wěn)定性。此外，基于球面蝸輪副的托森(Torson)差速器也存在制造成本高昂的問(wèn)題。
用于輪間和軸間的Truetrac限滑差速器(US5194054)采用具有大螺旋角的圓柱齒輪構(gòu)成行星機(jī)構(gòu)，全部為外圓柱齒輪，利用行星齒輪的外圓面和半軸齒輪的端面作為摩擦面來(lái)限制差動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其限滑能力與差速器的輸入扭矩成正比。由于結(jié)構(gòu)的限制，行星齒輪必須做得比較細(xì)長(zhǎng)，因此必須采用多對(duì)圍繞半軸齒輪均勻分布的行星齒輪以滿足承載能力的需求，因此半軸齒輪受到的徑向力是相互抵消的，對(duì)于限滑功能沒(méi)有任何貢獻(xiàn)。為了提高限滑能力，設(shè)計(jì)者采用了大螺旋角的圓柱齒輪構(gòu)成的行星輪系，利用齒輪在嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的軸向力使半軸齒輪的端面緊貼在差速器殼體的端蓋或隔離環(huán)上，利用端面上的摩擦力矩來(lái)提高限滑能力。細(xì)長(zhǎng)的行星齒輪在熱處理過(guò)程中容易彎曲，行星架上細(xì)長(zhǎng)并局部相交的孔既不便于加工，也難于進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，因此制造成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，該差速器的限滑能力與差速器的輸入扭矩成正比，既適用于驅(qū)動(dòng)輪之間，又適用于驅(qū)動(dòng)橋之間，在不考慮差速器內(nèi)摩擦的情況下，其兩輸出端的輸出扭矩之比與所要求的輸出扭矩之比能基本匹配，并且結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，易于制造。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其包括差速器殼體和固定于該差速器殼體內(nèi)的行星架，其特征在于，該差速器還包括一第一側(cè)內(nèi)齒輪和一第二側(cè)內(nèi)齒輪，其分別設(shè)置在差速器殼體內(nèi)的第一端和第二端，作為差速器的兩個(gè)動(dòng)力輸出端；一第一側(cè)行星齒輪和一第二側(cè)行星齒輪，其設(shè)置在該差速器殼體內(nèi)的行星架上，并相嚙合，其中該第一側(cè)內(nèi)齒輪僅與第一側(cè)行星齒輪相嚙合，第二側(cè)內(nèi)齒輪僅與第二側(cè)行星齒輪相嚙合；一第一內(nèi)孔，其形成于行星架上，所述的第一側(cè)行星齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第一內(nèi)孔中，該第一側(cè)行星齒輪的齒頂圓用作該行星齒輪支撐于第一內(nèi)孔內(nèi)壁上的支撐面，該第一側(cè)行星齒輪的齒頂圓與第一內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副；一第二內(nèi)孔，形成于行星架上，所述第二側(cè)行星齒輪的滑動(dòng)設(shè)置在該第二內(nèi)孔中，該第二側(cè)行星齒輪的齒頂圓用作該行星齒輪支撐于第二內(nèi)孔內(nèi)壁上的支撐面，該第二側(cè)行星齒輪的齒頂圓與第二內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。
在本發(fā)明中，在本發(fā)明的差速器用作左右車輪之間的差速器時(shí)，上述的第一側(cè)、第二側(cè)為沿車行進(jìn)方向的右側(cè)和左側(cè)；在本發(fā)明的差速器用作前后驅(qū)動(dòng)橋之間的差速器時(shí)，上述第一側(cè)、第二側(cè)為沿車行進(jìn)方向的前后側(cè)。
在本發(fā)明中，所述差速器殼體上或行星架上形成有第三內(nèi)孔和第四內(nèi)孔，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪滑動(dòng)設(shè)置在第三內(nèi)孔中，所述第二側(cè)內(nèi)齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第四內(nèi)孔中。這樣，由于第一側(cè)內(nèi)齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪均只與一個(gè)行星齒輪相嚙合，對(duì)于每一個(gè)內(nèi)齒輪與對(duì)應(yīng)的行星齒輪構(gòu)成的齒輪副在結(jié)構(gòu)上是不對(duì)稱的，其承受的切向力和徑向力也是不對(duì)稱的，無(wú)法相互抵消，內(nèi)齒輪的外圓會(huì)被緊緊地壓在行星輪架或差速器殼體的內(nèi)孔壁上，從而該第一側(cè)內(nèi)齒輪的外圓與第三內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副，該第二側(cè)內(nèi)齒輪的外圓與第四內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。
在本發(fā)明中，所述的差速器還包括有分別固定于差速器殼體兩端的兩端蓋。
在本發(fā)明中，所述的差速器殼體可采用與所述的行星架一體設(shè)置或分體的設(shè)置。
在本發(fā)明中，為了降低接觸應(yīng)力，兩個(gè)外圓柱行星齒輪第一側(cè)行星齒輪與第二側(cè)行星齒輪沿軸線方向的嚙合長(zhǎng)度大于第一側(cè)行星齒輪與第一側(cè)內(nèi)齒輪的嚙合長(zhǎng)度及第二側(cè)行星齒輪與第二側(cè)內(nèi)齒輪的嚙合長(zhǎng)度。
在本發(fā)明中，所述第一側(cè)行星齒輪和第二側(cè)行星齒輪采用14.5～17.5度的小壓力角或齒頂高系數(shù)為0.8～0.9的短齒齒形。
在本發(fā)明中，所述第一側(cè)內(nèi)星齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪采用14.5～17.5度的小壓力角或齒頂高系數(shù)為0.8～0.9的短齒齒形。
在本發(fā)明中，行星齒輪系各齒輪齒數(shù)的選擇應(yīng)滿足輸出扭矩的分配比例要求，即兩側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)之比接近于所需的扭矩分配比例，而兩個(gè)行星輪齒數(shù)和變位系數(shù)的選擇只需滿足安裝條件，即雙側(cè)內(nèi)齒輪的軸線重合和不干涉的條件即可。
作為一個(gè)可選的實(shí)施方式，本發(fā)明的差速器可設(shè)置于驅(qū)動(dòng)橋的主減速器內(nèi)，所述的第一側(cè)內(nèi)齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)相同。
作為另一側(cè)可選的實(shí)施方式，本發(fā)明的差速器可設(shè)置于分動(dòng)箱內(nèi)，動(dòng)力通過(guò)差速器殼體輸入，第一側(cè)內(nèi)齒輪的輸出端通過(guò)前橋傳動(dòng)軸連接到前驅(qū)動(dòng)橋上，第二側(cè)內(nèi)齒輪的輸出端通過(guò)后橋傳動(dòng)軸連接到后驅(qū)動(dòng)橋上，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)小于第二側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)。在該例子中，在不發(fā)生干涉的前提下，所述第一側(cè)行星齒輪在軸向方向可從第一側(cè)內(nèi)齒輪延伸到第二側(cè)內(nèi)齒輪，該第一側(cè)行星齒輪與第二側(cè)行星齒輪的全部軸向齒面相嚙合。
在本發(fā)明中，所述行星齒輪的齒頂圓和行星架內(nèi)孔構(gòu)成的摩擦副以及內(nèi)齒輪的外圓與行星架或差速器殼體的內(nèi)孔構(gòu)成的摩擦副，在輸入扭矩的作用下能產(chǎn)生足夠的摩擦力矩來(lái)限制驅(qū)動(dòng)橋的滑轉(zhuǎn)，并且所有摩擦副上的正壓力都與差速器的輸入扭矩成正比。
本發(fā)明的差速器在工作時(shí)，差速器中的行星架將差速器的輸入扭矩轉(zhuǎn)化為壓向一側(cè)行星齒輪的齒頂圓某一側(cè)方向上的正壓力，該正壓力與該行星齒輪分別和另一側(cè)行星齒輪及該側(cè)內(nèi)齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的一對(duì)切向力相平衡。在差速器出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)或產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，該正壓力將產(chǎn)生一個(gè)與差速器的輸入扭矩成正比的摩擦力矩，該摩擦力矩將直接導(dǎo)致行星齒輪分配到兩側(cè)內(nèi)齒輪上的切向力發(fā)生偏移，將使轉(zhuǎn)速較慢的構(gòu)件獲得較大的扭矩，增加高附著力一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的輸入扭矩，而使轉(zhuǎn)速較快的構(gòu)件上的輸出扭矩減小，從而限制了與其相連的驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。
并且由于本發(fā)明的每一個(gè)內(nèi)齒輪僅與一個(gè)行星齒輪相嚙合，內(nèi)齒輪上的切向力和徑向力上是不平衡的，這兩個(gè)力是由內(nèi)齒輪在行星輪架或差速器殼體內(nèi)孔上的正壓力來(lái)平衡的，在差速器出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)或產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，該正壓力將產(chǎn)生一對(duì)與差速器的輸入扭矩成正比的摩擦力矩，該摩擦力矩將進(jìn)一步使轉(zhuǎn)速較慢的構(gòu)件直接從差速器的輸入端獲得部分扭矩，增加高附著力驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的輸入扭矩，而使轉(zhuǎn)速較快的構(gòu)件上的輸出扭矩減小，從而進(jìn)一步限制了與其相連的驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。
并且，由于本發(fā)明中的行星齒輪以及內(nèi)齒輪均是與內(nèi)孔滑動(dòng)配合的，在該差速器里面沒(méi)有任何滾動(dòng)軸承，整個(gè)結(jié)構(gòu)可以排列得非常緊密，從而具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
另外，由于上述各摩擦副上的正壓力均與輸入扭矩成正比，只要設(shè)計(jì)參數(shù)合理，既不會(huì)出現(xiàn)車輛重載時(shí)限滑能力不足，也不會(huì)出現(xiàn)車輛在硬路面上轉(zhuǎn)向或空載行駛時(shí)發(fā)生功率循環(huán)的問(wèn)題。


圖1本發(fā)明的用于輪間或中后驅(qū)動(dòng)橋間的限滑差速器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明圖1的行星架的軸向剖視圖；圖3本發(fā)明圖2的行星架的右視圖；圖4本發(fā)明的用于前后驅(qū)動(dòng)橋間的限滑差速器；圖5本發(fā)明圖4的行星架的軸向剖視圖；圖6本發(fā)明圖4的行星架的右視圖；圖7本發(fā)明圖4的行星架的左視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-7所示，本發(fā)明的適用于驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)橋之間的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)限滑差速器，其包括有差速器殼體1和固定于差速器殼體1內(nèi)并向行星齒輪4和5傳遞輸入扭矩并保持其位置的行星架6；一第一側(cè)內(nèi)齒輪2和一第二側(cè)內(nèi)齒輪3，其設(shè)置在差速器殼體1內(nèi)的第一端和第二端，作為差速器的兩個(gè)動(dòng)力輸出端；一第一側(cè)行星齒輪4和一第二側(cè)行星齒輪5，其設(shè)置在該差速器殼體1內(nèi)的行星架6上，并相嚙合，其中該第一側(cè)內(nèi)齒輪2僅與第一側(cè)行星齒輪4相嚙合，第二側(cè)內(nèi)齒輪3僅與第二側(cè)行星齒輪相嚙合5；一第一內(nèi)孔61，其形成于行星架3上，所述的第一側(cè)行星齒輪4滑動(dòng)設(shè)置在該第一內(nèi)孔61中，該第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41用作該行星齒輪4支撐于第一內(nèi)孔61內(nèi)壁上的支撐面，該第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41與第一內(nèi)孔61的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副；一第二內(nèi)孔62，形成于行星架3上，所述第二側(cè)行星齒輪5滑動(dòng)設(shè)置在該第二內(nèi)孔62中，該第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51用作該行星齒輪5支撐于第二內(nèi)孔62的內(nèi)壁上的支撐面，該第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51與第二內(nèi)孔62的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。該第一側(cè)內(nèi)齒輪2、第二側(cè)內(nèi)齒輪3、與第一側(cè)內(nèi)齒輪2相嚙合的第一側(cè)行星齒輪4、與第二側(cè)內(nèi)齒輪嚙合并同時(shí)又與第一側(cè)行星齒輪3相嚙合的第二側(cè)行星齒輪5構(gòu)成行星齒輪系。
由于所述的第一側(cè)行星齒輪4滑動(dòng)配合地設(shè)置于該第一內(nèi)孔61內(nèi)，所述的第二側(cè)行星齒輪5滑動(dòng)配合地設(shè)置于該第二內(nèi)孔62內(nèi)，第一側(cè)行星齒輪4和第二側(cè)行星齒輪5既沒(méi)有軸頸，也沒(méi)有安裝滾動(dòng)軸承，而是利用第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41與行星架6上第一內(nèi)孔61相配合來(lái)構(gòu)成支承和保持第一側(cè)行星齒輪4的滑動(dòng)軸承，這樣，第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41用作該第一側(cè)行星齒輪4支撐于內(nèi)孔61內(nèi)壁上的支撐面，該行星齒輪4的齒頂圓41與行星架6的內(nèi)孔61內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副，第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51用作該第二側(cè)行星齒輪5支撐于內(nèi)孔62內(nèi)壁上的支撐面，該第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓5 1與行星架6的內(nèi)孔62內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。這樣，本發(fā)明的差速器在工作時(shí)，差速器中的行星架6將差速器的輸入扭矩轉(zhuǎn)化為壓向第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41和第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51一側(cè)方向上的正壓力，該正壓力與第一側(cè)行星齒輪4和第二側(cè)行星齒輪5分別和第一側(cè)內(nèi)齒輪2及第二側(cè)內(nèi)齒輪3嚙合及相互嚙合時(shí)產(chǎn)生的一對(duì)切向力和一對(duì)徑向力相平衡。在差速器出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)或產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，該正壓力將產(chǎn)生一個(gè)與差速器的輸入扭矩成正比的摩擦力矩，該摩擦力矩將直接導(dǎo)致第一側(cè)行星齒輪4和第二側(cè)行星齒輪5分配到第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3上的切向力發(fā)生偏移，將使轉(zhuǎn)速較慢的構(gòu)件直接從差速器的輸入端獲得部分扭矩，增加高附著力驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的輸入扭矩，而使轉(zhuǎn)速較快的構(gòu)件上的輸出扭矩減小，從而限制了與其相連的驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。
與現(xiàn)有差速器結(jié)構(gòu)相同，如圖1、圖4所示，本發(fā)明的差速器還包括有固定于差速器殼體1兩端的端蓋13、14。
在本發(fā)明中，如圖1、圖4所示，所述差速器殼體1或行星架6上分別形成有第三內(nèi)孔11和第四內(nèi)孔12，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪2滑動(dòng)設(shè)置在第三內(nèi)孔11中，所述第二側(cè)內(nèi)齒輪3滑動(dòng)設(shè)置在該第四內(nèi)孔12中。這樣，由于第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3均只與一個(gè)行星齒輪相嚙合，對(duì)于每一個(gè)內(nèi)齒輪與對(duì)應(yīng)的行星齒輪構(gòu)成的齒輪副在結(jié)構(gòu)上是不對(duì)稱的，其承受的切向力和徑向力也是不對(duì)稱的，無(wú)法相互抵消，內(nèi)齒輪的外圓會(huì)被緊緊地壓在行星輪架6或差速器殼體1的內(nèi)孔壁上，從而該第一側(cè)內(nèi)齒輪2的外圓21與第三內(nèi)孔11的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副，該第二側(cè)內(nèi)齒輪3的外圓31與第四內(nèi)孔12的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。
在本發(fā)明中，由于第一側(cè)內(nèi)齒輪2僅與一個(gè)第一側(cè)行星齒輪4相嚙合，同樣，第二側(cè)內(nèi)齒輪3僅與一個(gè)第二側(cè)行星齒輪5相嚙合，每一個(gè)內(nèi)齒輪與其相對(duì)應(yīng)的行星齒輪構(gòu)成的齒輪副在結(jié)構(gòu)上是不對(duì)稱的，內(nèi)齒輪上的切向力和徑向力也是不平衡的，無(wú)法相互抵消，這兩個(gè)力是由第三內(nèi)孔11和第四內(nèi)孔12的內(nèi)壁上的正壓力來(lái)平衡的。在差速器出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)或產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，該正壓力將產(chǎn)生一對(duì)與差速器的輸入扭矩成正比的摩擦力矩，該摩擦力矩將進(jìn)一步使轉(zhuǎn)速較慢的構(gòu)件直接從差速器的輸入端獲得部分扭矩，增加高附著力驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的輸入扭矩，而使轉(zhuǎn)速較快的構(gòu)件上的輸出扭矩減小，從而進(jìn)一步限制了與其相連的驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中，如圖1、圖4所示，所述的第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3上也未安裝滾動(dòng)軸承，該第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3滑動(dòng)配合地設(shè)置在第三內(nèi)孔11和第四內(nèi)孔12中。這樣，由于本發(fā)明的差速器里面沒(méi)有任何滾動(dòng)軸承，各運(yùn)動(dòng)部件間可以排列得非常緊密，從而具有結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
在本發(fā)明中，如圖1所示，所述的第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3、第一側(cè)行星齒輪4和第二側(cè)行星齒輪5可為具有相同螺旋角的斜齒圓柱齒輪或不具有螺旋角的直齒圓柱齒輪，其在分度圓上的螺旋角相等或全部為零。如果采用斜齒圓柱齒輪，其中第一側(cè)行星齒輪4與第二側(cè)行星齒輪5的旋向相反，第一側(cè)行星齒輪4與第一側(cè)內(nèi)齒輪2的旋向相同，第二側(cè)行星齒輪5與第二側(cè)內(nèi)齒輪3的旋向相同。如果采用斜齒圓柱齒輪，第一側(cè)行星齒輪4分別與第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)行星齒輪5嚙合時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)軸向分力基本上是相互抵消的，第二側(cè)行星齒輪5上分別與第二側(cè)內(nèi)齒輪3和第一側(cè)行星齒輪4嚙合時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)軸向分力基本上是相互抵消的，而作用在第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3上的軸向力將會(huì)在第一側(cè)內(nèi)齒輪2及第二側(cè)內(nèi)齒輪3的端面與差速器的端蓋13、14或行星架的端面63、64間產(chǎn)生與切向力成正比的正壓力，在差速器出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)或產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)時(shí)，該正壓力將產(chǎn)生一對(duì)與差速器的輸入扭矩成正比的摩擦力矩，該摩擦力矩將進(jìn)一步使轉(zhuǎn)速較慢的構(gòu)件直接從差速器的輸入端獲得部分扭矩，增加高附著力驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的輸入扭矩，而使轉(zhuǎn)速較快的構(gòu)件上的輸出扭矩減小，從而進(jìn)一步限制了與其相連的驅(qū)動(dòng)輪或驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中，由于滑動(dòng)摩擦面比較多，即使采用直齒齒輪也可以獲得較大的限滑能力，并且直齒內(nèi)齒輪的制造比較簡(jiǎn)單。采用斜齒圓柱齒輪可以使差速器的工作更為平穩(wěn)。
本發(fā)明中的第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41和行星架6的第一內(nèi)孔61構(gòu)成的摩擦副、第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51和行星輪架6的第二內(nèi)孔62構(gòu)成的摩擦副、第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3的外圓面與第三內(nèi)孔11、第四內(nèi)孔12構(gòu)成的摩擦副以及采用斜齒圓柱齒輪時(shí)第一側(cè)內(nèi)齒輪2和第二側(cè)內(nèi)齒輪3的端面與差速器端蓋13、14或行星架端面63、64構(gòu)成的摩擦副在輸入扭矩的作用下能產(chǎn)生足夠的摩擦力矩來(lái)限制某一驅(qū)動(dòng)橋上的驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)。并且由于各摩擦面上的正壓力均與差速器的輸入扭矩成正比，因而差速器的限滑能力與作用在差速器上的輸入扭矩成正比。
在本發(fā)明中，如圖1-7所示，所述的差速器殼體1可采用與所述的行星架6一體設(shè)置。作為另外可選的實(shí)施方式，該差速器殼體1也可與所述的行星架6分體的設(shè)置，然后再固定在一起。
在本發(fā)明中，如圖1、圖4所示，為了降低接觸應(yīng)力，兩個(gè)外圓柱行星齒輪第一側(cè)行星齒輪4與第二側(cè)行星齒輪5沿軸線方向的嚙合長(zhǎng)度分別大于第一側(cè)行星齒輪4與第一側(cè)內(nèi)齒輪2的嚙合長(zhǎng)度及第二側(cè)行星齒輪5與第二側(cè)內(nèi)齒輪3的嚙合長(zhǎng)度。
在本發(fā)明中，行星齒輪系各齒輪齒數(shù)的選擇應(yīng)滿足輸出扭矩的分配比例要求，即第一側(cè)內(nèi)齒輪2與第二側(cè)內(nèi)齒輪3的齒數(shù)之比接近于所需的扭矩分配比例。而兩個(gè)行星輪齒數(shù)和變位系數(shù)的選擇只需滿足安裝條件，即雙側(cè)內(nèi)齒輪的軸線重合和不干涉的條件即可。
具體地，為了使作為滑動(dòng)軸頸的第一側(cè)行星齒輪4的齒頂圓41和第二側(cè)行星齒輪5的齒頂圓51具有較大的支承面積和耐磨性能，在設(shè)計(jì)中采用了增加行星齒輪的長(zhǎng)度，并可采用較小的壓力角或短齒齒形，如采用14.5～17.5度的小壓力角或齒頂高系數(shù)為0.8～0.9的短齒齒形的方法。
作為一個(gè)可選的具體實(shí)施例，如圖1-3所示，本限滑差速器設(shè)置于驅(qū)動(dòng)橋的主減速器內(nèi)，用于將動(dòng)力分配給左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪。在該例子中，其中的第一側(cè)、第二側(cè)形成為沿車行進(jìn)方向的右側(cè)和左側(cè)。動(dòng)力由被動(dòng)齒輪(圖中未畫出)經(jīng)差速器殼體1輸入，要求的理論扭矩分配比為1∶1，第一側(cè)內(nèi)齒輪2(即右側(cè)內(nèi)齒輪)和第二側(cè)內(nèi)齒輪3(即左側(cè)內(nèi)齒輪)的齒數(shù)均為28，第一側(cè)行星齒輪4(即右側(cè)內(nèi)齒輪)和第二側(cè)行星齒輪5(即左側(cè)行星齒輪)的齒數(shù)均為14，內(nèi)齒輪和行星齒輪均為直齒輪。采用20度壓力角和齒頂高系數(shù)為0.9的短齒齒形，以獲得較大的長(zhǎng)度寬和支承面積。當(dāng)兩側(cè)內(nèi)齒輪上的扭矩分配比在1∶3.2～3.2∶1之間時(shí)，差速器不會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)，具有較強(qiáng)的限滑能力，同時(shí)在轉(zhuǎn)向時(shí)外側(cè)驅(qū)動(dòng)輪也不會(huì)產(chǎn)生負(fù)牽引力。
作為第二個(gè)可選的具體實(shí)施例，如圖4-7所示，該差速器設(shè)置于分動(dòng)箱內(nèi)，動(dòng)力通過(guò)差速器殼體輸入，第一側(cè)內(nèi)齒輪2的輸出端通過(guò)前橋傳動(dòng)軸連接到前驅(qū)動(dòng)橋上，第二側(cè)內(nèi)齒輪3的輸出端通過(guò)后橋傳動(dòng)軸連接到后驅(qū)動(dòng)橋上。在該例子中，其中的第一側(cè)、第二側(cè)形成為沿車行進(jìn)方向的前后兩側(cè)。要求的理論扭矩分配比例為1∶1.5，選用的第一側(cè)內(nèi)齒輪2(即前側(cè)內(nèi)齒輪)的齒數(shù)為22，第二側(cè)內(nèi)齒輪3(即后側(cè)內(nèi)齒輪)的齒數(shù)為33，第一側(cè)行星齒輪4(即前側(cè)行星齒輪)的齒數(shù)為13，第二側(cè)行星齒輪5(即后側(cè)行星齒輪)的齒數(shù)為14，理論扭矩分配比與需求值一致。在該例子中，所述第一側(cè)行星齒輪4在軸向方向可從第一側(cè)內(nèi)齒輪2延伸到第二側(cè)內(nèi)齒輪3，并在第二側(cè)行星齒輪5全部軸向齒面上與第二側(cè)行星齒輪5相嚙合，從而增加了兩個(gè)外圓柱行星齒輪間的嚙合長(zhǎng)度，降低了齒面間的接觸應(yīng)力。行星齒輪有少量角度變位，以滿足中心距的要求。為了便于制造，行星齒輪和內(nèi)齒輪均采用正常的20度法向壓力角。采用齒頂高系數(shù)為0.8的短齒齒形，可獲得較大的齒頂寬度和支承面積，以減小行星齒輪齒頂圓41、51和第一內(nèi)孔61、第二內(nèi)孔62的內(nèi)壁的磨損。差速器中的各個(gè)齒輪均為直齒齒輪，差速器能輸出的第一側(cè)內(nèi)齒輪2與第二側(cè)內(nèi)齒輪3之間的扭矩比例范圍為1∶4.8～2.13∶1，既能獲得較高的限滑能力，又能防止功率循環(huán)。
依本實(shí)施例做出的具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其包括差速器殼體和固定于該差速器殼體內(nèi)的行星架，其特征在于，該差速器還包括一第一側(cè)內(nèi)齒輪和一第二側(cè)內(nèi)齒輪，其分別設(shè)置在差速器殼體內(nèi)的第一端和第二端，作為差速器的兩個(gè)動(dòng)力輸出端；一第一側(cè)行星齒輪和一第二側(cè)行星齒輪，其設(shè)置在該差速器殼體內(nèi)的行星架上，該第一側(cè)行星齒輪和第二側(cè)行星齒輪相嚙合，其中該第一側(cè)內(nèi)齒輪僅與第一側(cè)行星齒輪相嚙合，第二側(cè)內(nèi)齒輪僅與第二側(cè)行星齒輪相嚙合；一第一內(nèi)孔，其形成于行星架上，所述的第一側(cè)行星齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第一內(nèi)孔中，該第一側(cè)行星齒輪的齒頂圓用作該行星齒輪支撐于第一內(nèi)孔內(nèi)壁上的支撐面，該第一側(cè)行星齒輪的齒頂圓與第一內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副；一第二內(nèi)孔，形成于行星架上，所述的第二側(cè)行星齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第二內(nèi)孔中，該第二側(cè)行星齒輪的齒頂圓用作該行星齒輪支撐于第二內(nèi)孔內(nèi)壁上的支撐面，該第二側(cè)行星齒輪的齒頂圓與第二內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。
2.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述差速器殼體上或行星架上形成有第三內(nèi)孔和第四內(nèi)孔，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪滑動(dòng)設(shè)置在第三內(nèi)孔中，該第一側(cè)內(nèi)齒輪的外圓與第三內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副，所述第二側(cè)內(nèi)齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第四內(nèi)孔中，該第二側(cè)內(nèi)齒輪的外圓與第四內(nèi)孔的內(nèi)壁相配合構(gòu)成摩擦副。
3.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述的差速器還包括有分別固定于差速器殼體兩端的兩端蓋。
4.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述的差速器殼體與所述的行星架一體設(shè)置或分體的設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述第一側(cè)行星齒輪和第二側(cè)行星齒輪沿軸線方向的嚙合長(zhǎng)度分別大于第一側(cè)行星齒輪與第一側(cè)內(nèi)齒輪的嚙合長(zhǎng)度、第二側(cè)行星齒輪與第二側(cè)內(nèi)齒輪的嚙合長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述第一側(cè)行星齒輪和第二側(cè)行星齒輪采用14.5～17.5度的小壓力角或齒頂高系數(shù)為0.8～0.9的短齒齒形。
7.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪采用14.5～17.5度的小壓力角或齒頂高系數(shù)為0.8～0.9的短齒齒形。
8.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，所述的差速器設(shè)置于驅(qū)動(dòng)橋的主減速器內(nèi)，所述的第一側(cè)內(nèi)齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)相同。
9.如權(quán)利要求1所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，該差速器設(shè)置于分動(dòng)箱內(nèi)，動(dòng)力通過(guò)差速器殼體輸入，第一側(cè)內(nèi)齒輪的輸出端通過(guò)前橋傳動(dòng)軸連接到前驅(qū)動(dòng)橋上，第二側(cè)內(nèi)齒輪的輸出端通過(guò)后橋傳動(dòng)軸連接到后驅(qū)動(dòng)橋上，所述第一側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)少于第二側(cè)內(nèi)齒輪的齒數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，其特征在于，在不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉的情況下，所述第一側(cè)行星齒輪在軸向方向從第一側(cè)內(nèi)齒輪延伸到第二側(cè)內(nèi)齒輪，該第一側(cè)行星齒輪在第二側(cè)行星齒輪全部軸向齒面上與第二側(cè)行星齒輪相嚙合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)的限滑差速器，該差速器包括差速器殼體和固定于該差速器殼體內(nèi)的行星架；第一側(cè)內(nèi)齒輪和第二側(cè)內(nèi)齒輪；設(shè)置在該差速器殼體內(nèi)的行星架上并相嚙合的第一側(cè)行星齒輪和第二側(cè)行星齒輪，該第一側(cè)內(nèi)齒輪僅與第一側(cè)行星齒輪相嚙合，第二側(cè)內(nèi)齒輪僅與第二側(cè)行星齒輪相嚙合；形成于行星架上的第一內(nèi)孔，所述的第一側(cè)行星齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第一內(nèi)孔中；形成于行星架上的第二內(nèi)孔，所述的第二側(cè)行星齒輪滑動(dòng)設(shè)置在該第二內(nèi)孔中。本發(fā)明的差速器的限滑能力與差速器的輸入扭矩成正比，兩輸出端的輸出扭矩之比與所要求的輸出扭矩之比能基本匹配，并且結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，易于制造。
文檔編號(hào)F16H48/06GK101021261SQ20071006404
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者姜虹, 王小椿 申請(qǐng)人:姜虹, 王小椿