紧凑的全齿轮式全牵引差速器包括配对啮合的半轴蜗杆和蜗轮平衡齿轮，它们采用了“混合”型的设计。优选地是，各个半轴蜗杆的轮齿采用渐开线的型廓，但仅是由横向进刀的方式切削成的，而平衡齿轮的蜗轮部分的轮齿是螺旋蜗杆，其顶部和根部被凹形铣刀进行了改造。半轴蜗杆齿的螺旋角等于或大于４５°，且具有大倒角的端部，齿轮被设计成提供了在１．５∶１－２．５∶１之间的大齿比。各个平衡齿轮上直齿部分的齿数和蜗轮部分的齿数、以及各个半轴蜗杆上的齿数都可被２或３整除，优选地是都可被２和３整除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全齿轮式的差速器，这种类型的差速器通常被称 为"限滑式"差速器，这种设计主要被用在汽车上，更具体来讲，本 专利技术涉及被用在对效率、空间、成本、以及重量等指标看重的车辆上 的此类差速器。
技术介绍
尽管目前有很多种限滑式差速器，但其中在商业上最为成功的那些差速器都是基于Vernon E. Gleasman设计的全齿轮差速器，且其中 效率最高的那些差速器是基于Vernon E. Gleasman的交叉轴设计形 式，在市场上，这种差速器被称为Torsen⑧-Type 1差速器。在第 6783476号美国专利(与本专利技术具有相同的受让人，且名称为"紧凑的 全牵引差速器"，商标"IsoTorque"代表了该专利的技术)中公开了 关于这种采用交叉轴行星齿轮系的现有限滑差速器的最近的改进方 案，该专利被结合到文中作为参考。上述专利中公开的这种改进型差 速器无论在尺寸方面、还是在重量方面都小于交叉轴差速器其它已有 的i先设计方案，且制造成本更低，同时还满足同等的载荷承载指标。 所有的传统Gleasman交叉轴(crossed-axis)差速器都包括成对 的非常规平衡齿轮(齿轮组)一例如图IA和图IB中的齿轮131、 132 和131a、 132a，它们(a)通过制在两端的直齿轮部分133相互啮合； 以及(b)并通过制在沙漏形蜗轮部分134处的螺旋齿与半轴蜗杆141、 142相啮合，其中，蜗轮部分134被制在两直齿轮端之间。Gleasman 型全齿式交叉轴差速器(包括旧款设计，例如Torsen —Type 1)的 关键特征是起到"蜗杆"作用的各个半轴齿轮与各个差速器的平衡齿 轮中间部分上的"蜗轮"齿之间的关系。"蜗杆"通常是圆柱形的齿轮，且其轮齿为螺纹的形式，其与通 常被称为"蜗齿轮"或"蜗轮"的较大齿轮相啮合，文中使用了后一 名称。但是，当使用在Gleasman型差速器中时，半轴蜗杆是两齿轮中 的大者。在普通的蜗轮/蜗杆齿轮机构中，能量从蜗杆传递给蜗轮在机 械上是有利的，而与此伴随的是，当能量从蜗轮传递给蜗杆时在机械 上则是不利的。对于上文讨论的差速器、以及文中公开的Gleasman型 差速器，在半轴蜗杆与平衡齿轮蜗轮之间传递能量的方面同样存在相 同的机械有利/不利关系。在常规的差速器中，当车辆的其中一个驱动轮丧失牵引时，发动 机的大部分扭矩将立即输送给该打滑车辆。对于Gleasman型差速器， 发动机与车轮之间蜗轮/蜗杆的连接关系所带来的机械缺点可限制低 牵引力车轮的过度滑转。同样是该连接结构，当其工作在蜗杆/蜗轮方 向上时，可增强差速器对驱动轮速度改变的响应性，其中，当车辆转 弯时，在相同的时间内，外侧车轮所行经的距离要大于内侧车轮所行 经的距离，从而在此时使驱动轮的速度发生变化。为使齿轮实现平滑滚动啮合所需的几何关系通常会限制实际蜗杆 /蜗轮副的齿比(即齿轮副中一个构件上的齿数与另一构件上齿数的比 值)，该比值被限制到至少为3.5:1，且通常为这种类型的齿轮副设计 了很高的齿数比。对于齿侧面为直线的螺纹型蜗杆、以及的母线型 (generated)的渐开线螺旋面蜗杆，该齿比限制条件是正确的。任何 试图将蜗杆/蜗轮副的齿比设计为小于3. 5:1的努力通常都会带来很多几何上的干涉。但是，考虑到交叉轴差速器中齿轮构件相对较小的尺寸以及对强度的较高要求，最佳的蜗杆/蜗轮齿比最好能落在1. 5:1到2. 5:1的范 围内，但现有技术中没有一种齿轮机构能满足这样的齿比。因而，在 实际工作中，现有交叉轴差速器中半轴"蜗杆"的轮齿和"蜗轮"的 轮齿并未采用真正蜗杆/蜗轮的设计形式，而是被设计成交叉轴斜齿轮 组的形式，且两个元件都采用简单斜齿轮的几何结构。这种方案的诸多限制条件在于交叉轴斜齿轮副为瞬态的"点"接触模式，而不是宽广的面接触模式，因而易于受到载荷限制，且会使磨损加速。现有技术中交叉轴斜齿轮的几何结构还在摩擦作用分量方面受到 很大的限制，原因在于它们在工作时主要是在非常有限的接触区域内 滚动接触。由于向大牵引力的车轮传递扭矩的效率取决于该摩擦分量， 所以希望能增大半轴齿轮/平衡齿轮这种关键啮合关系中的摩擦力。该摩擦力的增大对传动系总效率的影响很小，原因在于在实际工作中， 该齿轮组相对较低的旋转速度表现在车轮速度上的差异通常仅落在0—20rpm的范围内。在上述的专利文件US 6783476中公开了对传统螺旋形结构的局部 改进。该专利公开了具有"s叩raenveloping"接触模式的螺旋形蜗杆 /蜗轮齿。也就是说，平衡齿轮的蜗轮部分仍然为传统的斜齿轮形状(被 常规的直边滚刀切削出的渐开线螺旋面形式)，同时，相啮合的蜗杆(即 半轴齿轮)具有由渐开线滚刀切需出的"逆渐开线"轮齿。该专利以 及其它的现有技术还建议采用"封闭端"的半轴齿轮。普通的交叉轴斜齿轮是由直边齿的滚刀切削而成的，对转动着的 滚刀组合地执行横向进给和轴向进刀。普通的蜗轮也是由带有直边齿 的滚刀切削而成的，但滚刀在转动时只有横向进给，而没有轴向进给。如上文提到的那样，全齿轮式交叉轴差速器包括非常规的平衡齿轮，其(a)通过制在两端的直齿相互啮合；以及(b)通过制在两直 齿端之间的螺旋齿与半轴齿轮啮合。在组装过程中，非常规齿必须要 被定位在正确的啮合关系和定向上，以确保分担相同的载荷。该定向 正过程被称为"正时"。在所有的现有设计中，齿轮的齿数都是奇数与偶数的混合形式。 下面是一种典型的现有实例在平衡齿轮的两端上的直齿的数目是18， 各个平衡齿轮上蜗轮齿的数目是7，且各个半轴齿轮的齿数是13。这 些奇异的现有齿数并不是随意确定的，而是特别选定的，以便于部分 地克服齿轮副特定的磨损问题，其中，该磨损问题与交叉轴齿轮副的 点接触特性或线接触特性有关。但是，这些不同的齿轮构件带来了复 杂的正时问题。例如，现有技术中的所有设计都需要在各个齿轮组合 体上设置正时标记，并在组装过程中小心地留意指令流程。对于每个 齿轮，齿轮组装的次序都要被指明，且还要指明在组装时必须要将标 记转过的各个不同的距离，如此等等。现有技术中的提示例如是这样 的"……内部载荷将不会在齿轮之间均匀地实现平衡，某些齿轮将 严重过载。这将导致最终的失效，这将是灾难性的"，这样的提示警告 了不正确的正时可能带来的危险结果。
技术实现思路
紧凑的全齿轮式全牵引差速器包括配对啮合的半轴蜗杆和蜗轮平 衡齿轮，它们采用了 "混合"型的设计，这使得半轴齿轮与平衡齿轮 的中间部分之间的轮齿接触模式得以改善，从而更为接近真正的蜗杆/ 蜗轮的特性，这必然会增大向大牵引力的车轮传送扭矩的效率、增大 抗冲击能力，并使得差速器所有齿轮之间的正时关系能显著地简化组装操作。优选地是，各个半轴蜗杆的轮齿采用渐开线的型廓，但仅是 由横向进刀的方式切削成的，而平衡齿轮的蜗轮部分的轮齿是螺旋蜗 杆，其顶部和根部被凹形刀具进行了改造。半轴蜗杆齿的螺旋角等于或大于45°，且具有大倒角的端部，齿轮被设计成提供了在1.5:1— 2.5:1之间的大齿比。各个平衡齿轮的直齿部分(a)的齿数和蜗轮部 分(b)的齿数、以及各个半轴蜗杆(c)上的齿数都可被2或3整除， 优选地是都可被2和3整除。另外，任何定位不正的平衡齿轮都将无 法对正壳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全牵引差速器，其将旋转力从外部动力源传递给齿轮组合体中的一对半轴蜗杆，其中的齿轮组合体被支撑在由外部动力源驱动而转动的壳体中，每一半轴蜗杆都包括多个半轴齿轮轮齿，且齿轮组合体包括：绕第一轴线转动的半轴蜗杆，每个半轴蜗杆都被固定到两输出轴的对应一个轴上，两输出轴被安装在壳体中；至少两组成对的平衡齿轮，每组中的每个平衡齿轮都被安装成绕基本上垂直于第一轴线的轴线转动，每个平衡齿轮都具有一对包括多个直齿的直齿轮部分，两直齿轮部分被蜗轮部分分隔开，蜗轮部分包括多个蜗轮轮齿，每对平衡齿轮中的每个平衡齿轮都通过直齿轮部分与另一个平衡齿轮进行啮合，且通过蜗轮部分与半轴蜗杆的对应一个相啮合，其中的改进包括：对于每一对具有啮合关系的半轴齿轮轮齿和蜗轮轮齿，半轴齿轮的轮齿或蜗轮轮齿是渐开线的型廓，但仅是由横向进刀的方式切削成的，而半轴齿轮的轮齿或蜗轮轮齿的另一轮齿是螺旋蜗杆，其被凹形刀具作了多处顶部和根部改造；其中，半轴蜗杆的螺旋角等于或大于４５°；以及半轴蜗杆和蜗轮部分提供在１．５∶１－２．５∶１之间的齿比。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：基思E格里斯曼，詹姆斯Y格里斯曼，保罗W苏维金，
申请(专利权)人：托维克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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