有限差速比差速器制造技术

一种纯机械的有限差速比差速器，包括差速器壳体、两个输出转动构件，以及对该两个构件间的差速比的变化范围给与限制的限差速比传动机构，其特征在于：限差速比传动机构中包括有牙嵌超越离合器或空间楔合式摩擦超越离合器。无滑转时，超越离合器恒定地处于超工况态中，差速器工作如开式差速器，而一旦开始滑转，超越离合器将立即接合以限制住差速比，并使差速器随即工作似自由轮自锁差速器，以具有对应于无穷大锁紧系数的防滑转能力并可任意转向。其间，无滑转工况与滑转工况相互转换的一切动作，均于车辆连续行驶过程中由超越离合器自适应地完成，无需任何人为或系统的干涉，且与行驶速度无关。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械传动领域中的一种差速传动装置，特别涉及但不仅仅涉及用于轮式机动车辆的具有防滑转功能的差速器。
技术介绍
自1825年法国人贝格列尔专利技术差速器至今，差速器的防滑转问题就一直困扰着人们，成为提升车辆性能和实现全轮驱动等的一大技术障碍。《四轮驱动汽车构造图解》 ([日]庄野欣司著，刘茵等译，吉林科学技术出版社，1995，pl43 159)及《汽车车桥设计》 (刘惟信，清华大学出版社，2004，p214 283)对此均有详细描述。长久以来，由于改进的 主要方向一直局限在如何直接或持久地限制差速转动这一自我否定的技术目标上，因此， 不懈的努力无法换来一个比较理想的结果。比如，强制锁止式差速器的代价是操纵麻烦、转 向困难且危险、不可用于转向轴、轮间滑转干涉导致轮胎过度磨损、抗侧滑能力下降及驱动 力的浪费，其中可自锁的伊顿差速锁的承载能力过低且冲击过大。自由轮自锁差速器(滚柱式和牙嵌式)的代价是传动装置上动载荷较大，差速器单侧交替工作不连续不均衡，车 辆转向沉重且轮胎磨损过快，但其中的牙嵌式换来了锁紧系数无穷大且与磨损无关的可贵 优点。变传动比差速器的缺点是工艺性差，成本高，锁紧系数过低，一旦开始滑转便无能为 力。而高摩擦式差速器(摩擦片式、凸轮滑块式、涡轮式)的共同缺点是锁紧系数有限，车 辆转向性能变差，不适用于转向轴，摩擦部位寿命过短，效率较低，尤其以涡轮式的工艺性 为差，装配麻烦，造价昂贵，过于娇贵且磨损过快。上述结果不理想的主要原因在于，限制无滑转工况中差速转动的实质就是约束了 差速器的双自由度，是对差速器存在意义和价值的直接否定。约束差速器的双自由度以迫 使其发挥出单自由度的功能，注定只能得到某种程度的折衷结果。而以整个寿命周期内牺 牲差速器双自由度的基本特性为代价，去换取短瞬的但却并不理想的单自由度特性，显得 很不经济。高摩擦式差速器这种折衷的产物，兼得却也兼失。自由轮自锁差速器是个理论 上不折不扣的单自由度机构，基本不具备双自由度的力学特性，但其交替的单自由度特性， 却令其运动特性胜过仅具有固定单自由度特性的强制锁止式差速器。另外，其它替代差速器也都由于不同程度地使用了离合器、电磁元件、液/气压元 件、传感元器件、微处理器、传输管线、运算软件等而或多或少地存在着诸如承载能力不高， 响应性较差，防滑能力过小，不能持久动作，功率损耗大，不易维护，造价昂贵，过于复杂且 不可靠，以及过多地占用或分散车辆操纵者的有限精力的缺点。
技术实现思路
本专利技术致力于解决上述问题。理想差速器的活动度取值，应该可在2和1之间，也就是纯粹的双自由度和单自由 度间随实际需要自适应地改变，如此方可消除上述不足。本专利技术的目的，就是达到理想差速器的活动度要求，提供一种无滑转工况中工作如双自由度的普通差速器，滑转工况中又自动地工作如单自由度的自由轮自锁差速器的全 机械的有限差速比差速器。达成本专利技术目的技术思想，就是利用超越离合器的仅可单向传递转矩和超越转动 的特性，在无滑转工况中，致其处于超越工况以使差速器不受限制地任意差速，在滑转工况 中，致其自动接合以刚性地制止住差速器差速比的继续变化的趋势，将该差速比维持在不 等于零或无穷大的合理数值上，从而实现差速器单自由度驱动的目的。具体技术方案如 下一种有限差速比差速器，包括差速传动机构，其具有差速器壳、两个转动输出构 件，以及直接驱动该两个转动输出构件转动的至少一个转动构件，还包括具有牙嵌超越离 合器或空间楔合式摩擦超越离合器，用以对上述两个转动输出构件间的差速比的变化范围 给与限制的限差速比传动机构。优选地，上述超越离合器是双向超越离合器。最佳地，在超越离合器接合时具有确定传动比的齿轮式限差速比传动机构，连接 在两个转动输出构件之间、转动输出构件与差速器壳之间、或者转动输出构件、差速器壳、 机架中的一个与转动构件之间。本专利技术的更多的优良改进方案由其它从属权利要求给出。需要特别说明的是，本申请文件所用的相关名词的含义如下差速比R 差速器的两个转动输出构件之间的转速之比值。设计差速比无滑转工况中的差速比的变化范围，即，轮式车辆以设计许可的任意 转向半径纯滚动/无滑转地行驶时，其上差速器的差速比所对应的变化范围。该范围记为 闭区间[a，0]，a为其下界端值，0为其上界端值。显然，对于轮间差速器，a与日互 为倒数。许用差速比限差速比传动机构所限定的差速比的实际变化范围。差速器壳指差速器中与主动转动构件不可旋转地相连接的任一构件或其任意部 分，包括但不仅仅包括差速器封装壳。转动输出构件指差速器的直接对外传递转矩的任一构件或其任意部分，可以是 半轴，半轴齿轮，齿轮，或者行星齿轮的行星架等。无滑转工况轮式车辆的常态行驶工况，即，与差速器耦合的全部车轮相对地面做 无滑移转动时的行驶状况，与滑转工况相对。本专利技术中，以包含有牙嵌超越离合器或空间楔合式摩擦超越离合器的限差速比传 动机构对差速器中两个转动输出构件间的差速比进行限制，很好地实现了本专利技术所提出的 专利技术目的。即，利用超越离合器的超越转动和可以传递大转矩的特性，在无滑转工况中，使 差速器工作如开式差速器，以具有完美的二自由度，在进入滑转工况伊始，超越离合器将立 即接合，使差速器随即工作似自由轮自锁差速器，以具备完美的单自由度并可任意转向，进 而消除了现有技术的上述缺点。相对于现有技术的防滑转差速器，作为纯机械装置的本专利技术，具有原理简单、承载 能力高、可靠性高、性能优异、效率高、工艺性好、自动化、通用化、无需额外维护、对轮式车 辆性能无任何不良影响的优点。借助下述实施例的说明和附图，本专利技术的目的和优点将显 得更为清楚和明了。附图说明 图1是非嵌合状态中的双联导向式牙嵌双向超越离合器的简化的轴向剖面图。 图2是图1中固定环的示意图，(a)是右视图的轴向半剖图，(b)是主视图。 图3是以图2(b)中的局部剖视图视角表示的放大的棘爪安装示意图。 图4是图1中控制环的示意图，(a)是主视图，(b)是右视图。 图5是以图4(b)的视图角度表示的图1中可选的控制环的示意图。 图6是图1中的工作嵌合机构、定点导入机构和控制机构的相关齿廓，在同一内圆 柱面上的径向投影的局部系列展开图，以及对应的定点导入机构的假想齿廓在棘爪所处轴 截面的轴向投影的局部展开图，其中，(a)对应于准备嵌合复位时的临界状态，(b)对应于 传力工况，图中箭头表示相对转动方向。 图7是以图6所示的视图方式表示的具有完全相同含义的系列展开图，唯一的不 同在于，所对应的图1使用了图5所示的控制环。图8是本专利技术所用双向超越离合器的原理性简化图形符号, 图9是本专利技术之实施例一的简化原理图。 图10是本专利技术之实施例二的简化原理图。 图11是本专利技术之实施例三的简化原理图。 图12是本专利技术之实施例四的简化原理图。 图13是本专利技术之实施例五的简化原理图。 图14是本专利技术之实施例六的简化原理图。 图15是本专利技术之实施例七的简化原理图。 图16是本专利技术之实施例八的简化原理图。 图17是本专利技术之实施例九的简化原理图。 其中，附图标记列表如下50-大齿环 52-差速器壳 54-行星齿轮轴 56-行星齿轮 58-半轴齿轮 80-输出齿轮 82-端齿轮 84-中间传递齿轮 86-中间传递齿轮 88本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有限差速比差速器，包括：差速传动机构，其具有差速器壳，两个转动输出构件，直接驱动该两个转动输出构件转动的至少一个转动构件，以及限差速比传动机构，其用于限制所述两个转动输出构件间的差速比的变化范围；其特征在于：所述限差速比传动机构中包括有超越离合器，该超越离合器是牙嵌超越离合器和空间楔合式摩擦超越离合器中的一个。

【技术特征摘要】
1. 一种有限差速比差速器，包括差速传动机构，其具有差速器壳，两个转动输出构件，直接驱动该两个转动输出构件转 动的至少一个转动构件，以及限差速比传动机构，其用于限制所述两个转动输出构件间的差速比的变化范围；其特 征在于所述限差速比传动机构中包括有超越离合器，该超越离合器是牙嵌超越离合器和空间 楔合式摩擦超越离合器中的一个。2.按权利要求1所述的差速器，其特征在于所述牙嵌超越离合器是压合式牙嵌超越 离合器，自支撑压合式牙嵌超越离合器，导向式牙嵌超越离合器，以及转矩激励的转动导向 式牙嵌超越离合器中的一个。3.按权利要求1 2任一项所述的差速器，其特征在于所述限差速比传动机构连接在两个所述转动输出构件之间、所述转动输出构件与所述 差速器壳之间，所述转动构件与所述差速器壳之间、所述转动构件与机架之间、或者所述转 动构件与所述转动输出构件之间；以及所述限差速比传动机构是齿轮传动机构，当其中的所述超越离合器接合时，该限差速 比传动机构具有确定的传动比，所述差速比被单向限制住。4.按权利要求3所述的差速器，其特征在于所述限差速比传动机构的数量为两个，以 将所述差速比的实际变化范围，也就是许用差速...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪涛，
申请(专利权)人：洪涛，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]