CN101169181A - 带有混合齿轮装置的全牵引差速器 - Google Patents

Abstract

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。

Description

带有混合齿轮装置的全牵引差速器

技术领域

本发明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，本发明涉及被用在对效率、空间、成本、以及重量等指标看重的车辆上的此类差速器。

背景技术

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Torsen

-Type 1差速器。在第6783476号美国专利(与本发明具有相同的受让人，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早先设计方案，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)-例如图1A和图1B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“supraenveloping”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“……[T]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。

发明内容

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体上的对应孔洞，仅通过将对位不正的平衡齿轮在任一方向上转过一个齿，就能实现正确的对位和齿轮正时。

附图说明

图1A中的示意性局部剖视图表示了一种现有的紧凑型全牵引差速器，本发明对这种类型的差速器进行了改进；

图1B是图1A所示差速器的示意性局部剖视图，该视图是沿图1A中的1B-1B平面作出的；

图2是与图1A类似的示意性局部剖视图，但转过了90°，其表示了根据本发明的双组式差速器，图中为了清楚起见，去掉了某些部分和某些交叉阴影线；

图3是与图1B类似的示意性局部剖视图，其表示了根据本发明的三组式差速器，同样，图中为了清楚起见而去掉了某些部分和某些交叉阴影线；

图4中的局部示意图表示了根据本发明的平衡齿轮上蜗轮部分的轮齿，该轮齿是由改造后的滚刀刀具切削而成的；

图5是图4所示蜗轮轮齿以及改型滚刀刀具上某些部分的放大示意图；

图6中的局部示意图表示了根据本发明的半轴蜗杆，该蜗杆是由普通的滚刀按照制造普通蜗轮轮齿的方式切削而成的；以及

图7中的透视图表示了根据本发明的平衡齿轮和半轴齿轮，且在执行图6所示的滚铣过程之前，对半轴齿轮的坯件执行了大倒角处理。

具体实施方式

优选地是，各个半轴蜗杆的轮齿采用了渐开线的型廓，但仅是由横向进给的方式切削成的，而平衡齿轮上蜗轮部分的轮齿是是螺旋蜗轮，其顶部和根部被凹形铣刀进行了改造。半轴蜗杆轮齿的螺旋角等于或大于45°，且具有大倒角的端部，齿轮被设计成实现了1.5∶1-2.5∶1的大齿比。各个平衡齿轮上的直齿部分(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体上的对应安装孔洞，仅通过将对位不正的平衡齿轮在任一方向上转过一个齿，就能实现正确的对位和齿轮正时。

本发明中所公开的新型轮齿设计最好被看作是标准蜗杆/蜗轮齿轮机构与形成“框形”宽齿接触模式(即不同于点接触模式或线接触模式)的螺旋齿轮机构之间的“混合”类型。这种新的半轴蜗杆不再被切削成普通的交叉轴螺旋齿轮。而是被按照与普通蜗轮一样的方式进行切削，也就是说，只有横向进给，而没有轴向进给。另外，半轴蜗杆的径向螺旋角被设置成大于45°，从而在与平衡齿轮蜗轮的关系方面，其实质上起到了蜗杆的作用。与现有技术中交叉轴斜齿轮副相比，本发明中描述的混合型蜗杆/蜗轮副具有如下的优点：显著增宽并加长了轮齿的接触模式，这能减小啮合轮齿上某些特定部分的单位载荷。由于半轴蜗杆具有真正的沙漏形几何结构(横向进给法制成)，所以，这些新型半轴轮齿两端部处的齿横截面(beam section)也变厚了，从而相比于现有的半轴交叉轴斜齿轮设计更为坚强。

就其本质而言，处于啮合动作中的蜗杆/蜗轮副比螺旋齿轮副具有更高的滑动分量，这对应着在啮合时具有更大的摩擦力分量。如果平衡齿轮蜗轮试图反向驱动半轴蜗杆，则真正的蜗杆/蜗轮副会造成更大的机械缺陷。因而，对于真正的蜗杆/蜗轮副，交叉轴差速器在向大牵引力的车轮传递扭矩的效率固有地高于通常基于交叉斜齿轮啮合原理的现有差速器。

与现有技术相反，本发明各个平衡齿轮的中间蜗轮部分是被按照与普通斜齿轮相同的方式切割制成的，也就是说：既轴向进给又存在转动。但是，被用于切削斜齿轮齿的普通直边滚刀刀具被改造成具有略微的“凹入”形式，从而使得各个蜗轮轮齿的型廓相比于普通的渐开线形状具有特别的改变，以避免齿顶干涉和齿根干涉，所以，在齿比异常低的蜗轮/蜗杆副中，其实际上起到了蜗轮的作用。

如上所述，普通的蜗轮/蜗杆设计需要齿比至少必须为3.5∶1，而现有Gleasman型差速器的设计已小于1.5∶1。在这些现有设计的另一种主要改型中，本发明各个混合型齿轮副中半轴蜗杆和平衡齿轮蜗轮构件的齿比仅是在1.5∶1-2.5∶1之间。

这种新的混合型蜗杆/蜗轮设计所带来的显著改进在于：不论是两齿轮组式差速器，还是三齿轮组式差速器，对载荷的承载特性和扭矩的传递效率都得到了改善。宽且较长的齿接触模式带来了平稳的操作，且具有优异的抗冲击特性。

相比于现有技术中的交叉轴斜齿轮副，本发明的这种新混合型蜗杆/蜗轮设计在啮合时具有更高的滑动分量，该滑动发生在更大的接触面积内，而在现有设计中则主要是在非常有限的区域内滚动接触。因而，本发明中的混合型齿轮副从根本上增大了向大牵引力车轮传递扭矩的效率。对于平衡齿轮与半轴齿轮之间任何给定的螺旋角组合形式，与该摩擦力分量的增加成比例，平衡齿轮对半轴齿轮的反向驱动变得更为困难。但是，齿轮啮合摩擦的增加对驱动系效率的影响是非常小的，原因在于：半轴齿轮/平衡齿轮副非常低的典型旋转速度只等于从动车轮的差动旋转速度。类似地，齿轮副磨损量的增加也非常小，这不仅是由于很低的工作速度，而且由于磨损被平摊在啮合构件之间很大的接触面积内。

另外，差速器中齿轮之间的比值已被在整体上进行了有理化处理，以便于显著地优化组装过程。现有设计中采用了奇数比值，以部分地消除与交叉轴斜齿轮组的点接触或线接触特性相关的、特别的齿轮副磨损问题。本发明简化了相关的齿数比，从而解决了上述的“正时”问题，在组装过程中，在对各个齿轮进行正确定向方面，上述的“正时”问题一直困扰着现有的差速器。本发明中各个相关的齿轮是简单的，且能被快速地组装起来，在所有的工况下，它们都能正确地啮合，并均衡地分担载荷。

在本发明公开的优选的平衡齿轮上，两端处各组直齿的齿数是平衡齿轮中间部分的齿数精确的两倍。因而，无需在齿轮上作任何的正时标记，半轴齿轮与平衡齿轮之间不正确的定向就将使得平衡齿轮明显不适配于壳体上为其设置的安装孔，且在任何情况下，仅通过将平衡齿轮的直齿在任意方向上转动一个齿就能实现正确的组装。

在一种优选的实施方式中，半轴齿轮与平衡齿轮的直齿部分具有相同的齿数(例如，直齿数＝12；蜗轮齿数＝6；半轴蜗杆齿数＝12)。如上文讨论的那样，由于所有的齿数都可以被2和3整除，所以通过将直齿转过一个齿就能完成正确的组装，这与上文描述的具有两组或三组平衡齿轮的差速器的工作情况相同。通过与上文提到的现有齿轮齿数(例如，直齿数＝18；蜗轮齿数＝7；半轴蜗杆齿数＝13)进行比较，就能理解在正时调整方面的该显著简化。

最后，在所有齿轮上都使用偶数齿的设计实现了如下结果：能以任何次序将任何平衡齿轮组装到两组式差速器或三组式差速器中。

本发明对第6783476号美国专利中所公开的紧凑型全牵引差速器进行了改进，并与这种现有的差速器具有类似的基本结构。因而，首先应参见图1A和图1B，这两个视图表示了作为现有差速器一种实例的、只采用了两组平衡齿轮的完整的蜗杆/蜗轮组合齿轮。

壳体120优选地是用成型金属或铸造金属制成的，且只具有三个开孔。也就是说，第一组合适的开孔121、122是沿着第一轴线125对齐的，它们用于接纳输出轴(图中未视出)的内侧端；另外一个单独的开孔126是矩形的，其直接延伸穿透壳体120，该开孔以轴线125为中心并与其垂直。

两对联合齿轮131、132和131a、132a都具有各自的直齿轮部分133，这些直齿轮部分被沙漏形的蜗轮部分134分隔开。每对齿轮的直齿轮部分133相互啮合，且所有这些联合齿轮都可转动地支撑在各组成对的毂心136、137上，这些毂心与一对相对的安装板138、139制成一体。联合齿轮对131、132中的相应蜗轮部分134与一对半轴蜗杆141、142中的对应一个蜗杆相啮合，同时联合齿轮对131a、132a中的相应蜗轮部分134分别与同一对半轴蜗杆141、142类似地啮合。

在半轴蜗杆141、142内侧端的中间设置了止推板150，其具有对应的支承表面152和153、安装凸片156和157、以及可减轻重量的润滑孔。安装凸片156、157被设计用来与制在两相同安装板138、139中间部分的槽口160、161相配接。槽口160、161不仅将止推板150定位在半轴蜗杆141、142内侧端的中间，而且可防止止推板150产生横向运动。因而，具体参见图1A，当施加到半轴蜗杆141、142上的驱动扭矩带来向左的推力时，蜗杆142将运动而抵住止推板150的固定支承表面152，而蜗杆141的运动将远离止推板150的固定支承表面153，并抵压到壳体120上(或者抵压到通常位于蜗杆141和壳体120之间的合适垫圈上)。所产生的、阻碍蜗杆141转动的摩擦力不会受到作用在蜗杆142上的推力的影响。类似地，当施加到半轴蜗杆141、142上的驱动扭矩带来向右的推力时，蜗杆141将运动而抵住止推板150的固定支承表面153，而蜗杆142的运动将远离止推板150的固定支承表面152，并抵压到壳体120上(同样，或者抵压到通常位于蜗杆142和壳体120之间的合适垫圈上)。类似地，所产生的、阻碍蜗杆142转动的摩擦力不会受到作用在蜗杆141上的推力的影响。因而，不论驱动扭矩是在何方向上，阻碍各半轴蜗杆转动的摩擦力都不会受到作用在另一半轴蜗轮上的推力的影响。由于差速器的扭矩偏差受到摩擦力的影响，所以，这种阻止附加推力的设计有助于减小车辆在不同转向方向时的扭矩不平衡-即不同转向时的扭矩差异。

基本结构

图2表示了一种根据本发明的紧凑型全牵引差速器。但是，该视图是绕轴线25转过90°后的情形。壳体20是用类似的方式制成的，优选地是用成型金属或铸造金属制成的，且仅具有三个开孔。也就是说，第一组合适的开孔沿着第一轴线25对齐，它们用于接纳输出轴21、22的内侧端。另外一个单独的开孔26是矩形的，其直接延伸穿透壳体20，该开孔以轴线25为中心并与其垂直。

两对平衡齿轮31、32(图中只表示出了其中的一对)都具有各自的直齿轮部分33，这些直齿轮部分被蜗轮部分34分隔开。应当指出的是：对于本发明公开的混合型齿轮机构设计，各个平衡齿轮的该中间部分并不是现有技术中的沙漏形。尽管各对齿轮的相应直齿轮部分33相互啮合着，但现有技术中安装板被制在壳体20上的通孔38取代，且各个平衡齿轮都可转动地支撑在各个轴颈销36上，这些轴颈销装配到对应的合适安装通孔39中，这些通孔在轴向上对准各个平衡齿轮的中心。在最初的组装之后，将各个止动销44压装到对应的止动销孔46中，这些孔46也被制在壳体20上，并与对应的通孔38垂直，以保持各对平衡齿轮31、32的轴颈销36的位置。

图3表示了根据本发明另一实施方式的三齿轮组式的差速器，该示意性的剖视图是沿着与轴线25′垂直的方向作出的。本领域技术人员将能理解到：这种三齿轮组式差速器将被用在高性能车辆上应对额外的扭矩需求。该实施方式包括三对平衡齿轮，但在该图中只能看到每组齿轮中的一个平衡齿轮31′。壳体20′包括三个相对的安装部分27′、28′、29′，每个安装部分的形状都被设计成扇形段的形式，其具有两个构成安装表面的内表面，它们之间的角度为240°，且各个内表面都具有安装通孔38′。为了向各个平衡齿轮31′提供可转动的支撑作用，将多个轴颈销36′配接安装到对应的轴颈孔39′中，这些轴颈孔被制成穿过各个平衡齿轮31′，且各个轴颈销36′反过来被容纳在对应的一组对正通孔38′中，通孔38′被制在壳体20′各对安装部分27′、28′、29′相对的安装表面上。

与图2所示差速器的设计类似，优选地是，使用了多个止动销44′来防止任意一个轴颈销36′出现意外移位。各个止动销被压装到各个尺寸合适的止动销孔46′中，这些孔46′被制在对应的安装部分26′、28′、29′上，并与对应的通孔38′垂直。

混合型齿轮机构

本发明的主要特征在于对半轴蜗杆与各个平衡齿轮蜗轮部分之间齿轮结构的设计。如上文提到的那样，现有技术中的全牵引交叉轴齿轮差速器将两半轴蜗杆上的轮齿、以及平衡齿轮上蜗轮部分的轮齿设计成圆柱螺旋齿轮的传统渐开螺旋面齿形式。本发明对两类轮齿的设计进行了改进，以形成一种混合型的齿轮机构，其更接近普通蜗轮/蜗杆组合体的特性，同时实现了“框形”的宽齿接触模式(即不同于点接触模式或线接触模式)。优选地是，这样的混合型轮齿特性被按照如下的方式应用到每对齿轮的各个齿轮上。

针对平衡齿轮上蜗轮部分轮齿的改动，图4表示了在切削平衡齿轮55上蜗轮部分56的轮齿的过程中、滚刀54的相对运动。滚刀54的初始运动是向深度方向的横向进刀(PF)92，随后是相对于平衡齿轮55的轴向进给(AF)94，与此同时，滚刀和齿轮都在旋转。本领域技术人员将认识到：该方式与切削普通斜齿轮所用的工艺是相同的。但是，对于普通的工艺，滚刀切削刀具是直边的，所形成的螺旋齿为渐开线的型廓。

本发明通过改变齿轮滚刀的形状而对传统工艺进行了改动。图5示意性地表示了该改动方案，其放大地表示了滚刀54的切削刀具57以及平衡齿轮55上蜗轮部分56的两个混合型齿58、59。滚刀的切削刀具57并不是直边形的(如图中的虚线所示)，而是如实线所示的略微凹形。凹形的刀具改变了轮齿58、59的渐开线形状(如图中虚线放大地表示)，以便于如实线所示那样增大了各个轮齿顶部62和根部63的切削深度。

如上文指出的那样，半轴蜗杆的设计也经过了改进。这种新的半轴蜗杆不再被切削成普通横轴螺旋齿的形式。而是按照与普通蜗轮相同的切削方式进行制造，也就是说，按照图6示意性表示的方式来制造。半轴蜗杆65的轮齿66是由普通的渐开线螺旋面滚刀67切削而成的，该滚刀67是普通的直边形切削刀具。但是，随着半轴蜗杆65和滚刀67的转动，滚刀67并未采用通常切削圆柱螺旋齿所采用的常规横向进给和轴向进给的方式(如图4所示)，而是只向深度方向作横向进给(PF)92。如上文指出的那样，轮齿66被设置成具有一定的径向螺旋角(即大于45°)，且半轴齿轮的坯件在被滚切加工之前，被设置了大的倒角，从而使得半轴齿轮的轮齿不会被切削成具有“封闭”端。本文所称的倒角是通过切去半轴蜗杆的边缘而形成的平直面。在本文的环境中，大的倒角是指这样的倒角：其宽度至少是半轴蜗杆半径的5％，以区别于常规的倒角，其中，常规的倒角仅被用来形成平直的非常尖锐的边缘。优选地是，大倒角的宽度至少为半轴蜗杆半径的10％。

尽管半轴齿轮的轮齿优选地是仅由横向进给所形成的渐开线型廓，但蜗杆的轮齿优选地是顶部和根部经过改进的螺旋形蜗杆，该蜗杆是由凹形刀具制成的-就如上文介绍的那样，在一种备选实施方式中：蜗轮轮齿的渐开线型廓仅是由横向进给形成，且蜗轮的轮齿是螺旋形的蜗杆，其顶部和根部由具有类似形状的凹形刀具作了改型。

上述的改动方案形成了图7所示的半轴蜗杆65和平衡齿轮55的优选形式。从该最后一个视图可最为清楚地看出，对半轴蜗杆65的倒角处理使得半轴蜗杆65的轮齿就有大的倒角70，其通过防止了齿轮对的各个轮齿之间发生挤夹而改善了机构的工作。这种经过改进的齿轮对的工作特性更为接近真正的蜗杆/蜗轮副，并在啮合动作中所产生的滑动分量远大于普通的斜齿轮组结构。滑动分量的增加导致啮合时的摩擦力分量增大。如上文指出的那样，增大的摩擦力分量将导致差动蜗轮试图反向驱动半轴蜗杆时的机械缺陷加剧，从而提高了本发明的交叉轴差速器向大牵引力的车轮传递扭矩时的效率。

另外，本发明齿轮之间的啮合在更宽大的半轴齿轮齿面上实现了宽大的“框形”接触模式，从而可避免齿顶干涉和根部干涉，使得每对齿轮实际上都能按照蜗轮/蜗杆组合体的形式工作，并实现了特别低的齿数比1.5∶1-2.5∶1。本发明的新蜗杆/蜗轮组在不损失效率的情况下实现了所有这些优点。

对齿轮机构的正时调校

这种有效的新型设计带来了另外一个重要优点。这样的齿轮设计确保了每个齿轮组在任何时候都有多于一个轮齿在啮合，且所有的齿轮组始终处于啮合状态。在图7所示的优选设计中，各个平衡齿轮上的直齿轮组68具有十二(12)个齿，而蜗轮部分56只具有六个齿，它们与工作蜗杆65的十二个齿66相啮合。

由于这些齿数都能被2或3整除，所以，在任何时候，所有的轮齿都等量地负担着载荷。另外，将齿轮以错误的正时关系组装起来是不可能的。也就是说，任何一个定位不正确的平衡齿轮都将无法正确地对正相应壳体20、20′上的安装孔38、38′。另外，只需要将该定位不正的平衡齿轮在任一方向上转过一个齿，就能实现正确的对位和齿轮正时。

另外，在图7所采用的12-6-12的优选设计的情况下，任何平衡齿轮都可被用在任意两齿轮组差速器(例如图2所示的设计)的啮合机构中，或者该平衡齿轮可被应用在例如如图3所示高性能车辆的三齿轮组式差速器的啮合机构中。这一重要的特性确保了组装工作的工时和成本有了显著的减少，并减少了零部件的备货库存。

因此，应当理解：文中介绍的本发明实施方式仅是本发明原理应用的示例。此处对图示实施方式中细节内容的参考并不对权利要求的范围造成限定，权利要求本身陈述了那些被认为是本发明必需的技术特征。

Claims (10)

1.一种全牵引差速器，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。

2.根据权利要求1所述的全牵引差速器，其特征在于：半轴齿轮轮齿具有仅由横向进给所形成的渐开线型廓，而蜗轮轮齿是具有顶部和根部改造的螺旋蜗杆。

3.根据权利要求2所述的全牵引差速器，其特征在于：半轴蜗杆和平衡齿轮的蜗轮部分在啮合时产生的滑动分量将降低从外部动力源向对应输出轴传送扭矩时的效率，但增大了从输出轴向外部动力源传递扭矩的效率。

4.根据权利要求2所述的全牵引差速器，其特征在于：半轴蜗杆的每个渐开线轮齿的两端被进行了大倒角处理。

5.根据权利要求1所述的全牵引差速器，其特征在于：蜗轮轮齿具有仅由横向进给所形成的渐开线型廓，而半轴齿轮轮齿是具有顶部和根部改造的螺旋蜗杆。

6.根据权利要求1所述的全牵引差速器，其特征在于：直齿轮的齿数、蜗轮的齿数、以及半轴齿轮的齿数都可被2整除。

7.根据权利要求1所述的全牵引差速器，其特征在于：直齿轮的齿数、蜗轮的齿数、以及半轴齿轮的齿数都可被3整除。

8.根据权利要求7所述的全牵引差速器，其特征在于：直齿轮的齿数、蜗轮的齿数、以及半轴齿轮的齿数都可被2整除。

9.根据权利要求1所述的全牵引差速器，其特征在于：各个平衡齿轮的直齿轮的齿数是同一平衡齿轮的蜗轮齿数的两倍。

10.根据权利要求9所述的全牵引差速器，其特征在于：每个直齿轮部分具有十二个直齿轮齿，每个蜗轮部分具有六个蜗轮轮齿，每个半轴蜗杆具有十二个半轴齿轮轮齿。

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