CN101292098B - 用于运输装置的自动-锁定差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车工业，并且可以用于运输装置的差速传动装置中，其可以按照这样一种方式实现，即使得车轮能够自动地锁定。本发明的目的在于简化结构设计，以降低尺寸并且提高自动-锁定差速器的生产率、强度和效率。用于运输装置的本发明的自动-锁定差速器包括设有半轴元件的从动体，半轴元件相互共轴布置在其中并且其外表面设有具有相反螺旋方向的螺旋沟槽。滚动体采用滚珠形式，它们按照链方式填充在至少一条封闭通道中。封闭通道形成在从动体中并且其一部分按照使得滚珠段能够深入到螺旋沟槽中的方式打开。根据本发明，封闭通道的纵向截面呈矩形形式，其外角圆化并且其部分剖面等于滚珠直径，并且在通道中的滚珠数目为奇数。

Description

用于运输装置的自动-锁定差速器

本发明涉及汽车工业，并且可用于具有自动车轮锁定能力的车辆的差速器齿轮传动装置中。

申请人选择作为范例的自动-锁定车辆差速器是公知的。它包括带有共轴的半轴构件的传动装置外壳，这些半轴构件连接到半轴上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋沟槽；以及呈滚珠形式的滚动元件，滚动元件呈一直线填充在至少一条形成在传动装置外壳中的封闭环形通道中。形成工作支腿的封闭环形通道部分是打开的，以便将滚珠段插入到半轴构件的螺旋沟槽中。工作支腿通过通道的侧螺旋形部分连接到纵向回转支腿上。另外，通道回转支腿也形成为螺旋形，并且其宽度大于1个滚珠直径但是小于两个滚珠直径(参见1987年11月17日申请的1989年9月15日公开的发明SU Ns1507603说明书，B60K17/20，B.-.A.Lyusi)。

该范例的缺点在于由于通道的螺旋形状所以其结构复杂。在工作支腿中滚珠布置呈一排。但是其横截面尺寸更大(宽度大于1个滚珠直径但是小于2个滚珠直径)，因此能够将滚珠按照交错方式安放在那里的回转支腿与其螺旋形状组合，使得整个封闭环形螺旋形通道的结构复杂，并且明显地增大了差速器的整体尺寸。此外，封闭环形通道的平滑螺旋形状阻止了滚珠排有效的自动制动，这对于在车辆滑动时使得自动差速器完全锁定来说是需要的。自动制动被理解为是在封闭环形通道中对滚珠排运动进行反作用的力。在具有平滑螺旋形弯曲的通道中，用于使滚珠排自动制动所需的力非常弱。因此，为了增大在滚珠运动期间滚珠排的自动制动力，迫使范例的创始者增大回转通道直径。在这种通道中，在直径大约一个滚珠直径但是小于两个滚珠直径的情况下，滚动构件是交错的。当这种滚珠排移动时，滚珠被推开(被楔出)，并且滚珠相对于通道壁的摩擦力增大。该差速器的实施例的特征在于，因为自动-锁定主要出现在车辆加速期间，所以装置自动-锁定的效率较低并且在低速下的作用有限。该范例的说明书(发明SU Na 1507603，说明书最后一段)指出“...滚珠从一个半轴齿轮(半轴构件)传送到另一个的力，在具有根据所需的锁定系数基于设计考虑事项所选的通道截面曲率以及宽度的环形通道部分中减小，并且在发动机制动和向后运动期间，自动-锁定作用降低，实际上取决于从一个驱动轴齿轮到滚珠的力传递效率以及从滚珠到另一个驱动轴齿轮的力传递效率...”。另外，在车辆运动期间从交错型式到直线的重新排列(运动)需要高精度地制造整个封闭环形通道，这增大了滚珠数量和整个装置的整体尺寸，并且还降低了其强度。

所要求保护的技术方案的工程问题在于简化设计、降低整体尺寸、改善可制造性、提高强度以及提高自动-锁定效率。

所提出的问题由于以下事实得到解决。根据本发明，在已知的自动-锁定车辆差速器中包括具有共轴的半轴构件的传动装置外壳，这些半轴构件连接到半轴上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋沟槽；以及呈滚珠形式的滚动元件，它们呈一直线填充在至少一条形成在传动装置外壳中的封闭环形通道中，部分通道是打开的以便将滚珠段装载入螺旋沟槽中，封闭环形通道具有带圆化外角的矩形纵向截面，纵向封闭环形通道支腿(leg)的横截面等于滚珠直径，并且在通道中的滚珠数量为奇数。通道纵向截面为矩形并且直径与滚珠相同，确保了差速器结构简化并且改善了其可制造性，因为提出了通过在直角处具有相同直径的笔直部分来连接工作和回转支腿，同时只是圆化最终的规则矩形的外角。所提出的技术方案使其能够将通道的工作和回转支腿彼此尽可能地靠近。从具有交错滚珠型式和具有可变横截面的螺旋形连接部分的通道的宽支腿改变呈垂直的笔直部分，使得矩形封闭环形通道更加紧凑，并且使其能够明显减少在滚珠排中的滚珠数量。所提出的装置的整体尺寸不会超过当前所使用的标准经典差速器的尺寸。通过简单地用自动锁定装置来替换标准非锁定差速器，这就解决了将差速器安装在机动车中的问题。

由于滚珠运动穿过封闭环形通道直角部分，所以矩形通道使其能够进行更有效的滚珠排的自动制动。这就能够使自动差速器具有最大的锁定效率(接近10 100％)和最大的差速效率，因为滚珠在通道支腿侧壁上没有任何可变负载(楔出)，这提高了系统的整体效率。在不利的道路条件下的锁定系数在向前和向后运动期间变为最佳。差速器在任何机动车速度下自动工作。并且，因为从车辆在上行驶的道路中改善了装置反馈，所以装置的锁定和差速过程不会相互干扰。可转向性和安全性也改善了。这使得机动车在任何复杂的道路上都是稳定的并且是可驾驶的。而且在发动机制动情况下，该装置自动-锁定特征改善了安全车辆制动的效率。

由于有最大锁定系数所以差速器更加坚固，这使滚珠在车辆滑动时能够在通道内移动，其避免了机构的过热和磨损。

所进行的专利检索没有发现类似的技术方案，这使得所要求保护的技术方案具有新颖性和创造性。

国内工业具有制造该差速器的所需要的全部手段(材料、设备和技术)并且将它广泛用于车辆中。在附图中说明了本发明的实质：图1为自动-锁定紧差速器的纵向截面图；图2为设置在差速器的矩形封闭环形通道中的奇数个滚珠的封闭环形排；图3为当矩形通道角部的顶点位于两个相邻滚珠之间时滚珠排的片段；图4为当一个滚珠位于矩形通道角部的顶点处的滚珠排的片段。

自动-锁定车辆差速器包括具有共轴半轴构件4和5的传动装置外壳1，这些半轴构件连接到半轴2和3上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋沟槽6和7；以及呈滚珠8形式的滚动元件，它们呈一直线9填充在至少一条形成在传动装置外壳1中的封闭环形通道10中。部分封闭环形通道10(工作支腿II)是打开的，用于将滚珠8的部分插入(进入)到半轴构件4和5的螺旋沟槽6和7中。封闭环形通道10具有带有圆化外角12的矩形纵向截面。通道的工作支腿11和回转支腿部13通过笔直部分(支腿)14和15呈直角连接，并且最终的规则矩形只有外角12被圆化。封闭环形通道10的所有支腿的横截面等于滚珠8的直径，并在通道10中的滚珠8的数量为奇数。封闭环形通道10位于传动装置外壳1的切向(参见Ns 1507603的说明书，图2)或者径向横截面中。可以有一条以上的封闭环形矩形通道10。通道10的工作支腿11和回转支腿可以彼此靠近设置。通道10的支腿的横截面可以具有任何几何外形，其中可以标记出滚珠8的直径：例如可以为圆形、多边形、方形、三角形等。在半轴构件4和5的表面上的螺旋沟槽6和7也可以具有任意几何外形，其中可以标记出滚珠段腔室：例如可以为圆形、多边形、方形、三角形等。在封闭环形通道10中的滚珠排可以相互独立(彼此不相关)，或者对于任何数量的矩形通道它们可以组成单个共同封闭通道(如在IIM(没有扩展)Jys 38871上的RF(俄罗斯联邦)专利，图3和4)。并且，在传动装置外壳1中的矩形通道10的数量为偶数，在每条通道10中的滚珠8数量为奇数，这使得在差速器中的滚珠总数为偶数。

该差速器如下进行工作。当车辆在良好道路上直线运动期间，来自传动装置外壳1的转动通过与半轴构件4和5的螺旋沟槽6和7接触的滚珠8传递给车辆半轴2和3，然后传递给驱动轮，从而确保它们具有相同的角速度。当车辆转弯时或者在其中一个车辆驱动轮撞击路面不规则处(凹坑或凸起)时，车轮以及因此具有半轴构件4和5的半轴2和3趋向于以不同的角速度转动。在这种情况出现时，滚珠8开始沿着矩形通道10运动，并且不会妨碍车辆转弯。在驱动轮撞击道路的光滑部分时，其抓持道路的力迅速下降。半轴构件4和5在装置中楔出滚珠8，差速器变为锁定，并且将动力自动地传递给具有更好抓持道路的车轮。机动车继续着没有滑动地运动。

根据差速器的工况，位于矩形封闭环形通道10中的滚珠8的排9必须在它和通道10的壁之间保持最小的间隙。由于滚珠8在操作期间运动穿过通道10的直角部分16，所以这种滚珠8的排9将具有最大的自动制动效果。

在矩形封闭环形通道10中的滚珠8的数量为奇数，这确保了滚珠8的排的自由运动并在滚珠8之间具有恒定的最小的间隙。滚珠8在矩形通道9中的运动导致封闭环形排9的长度出现周期性变化。当滚珠8到达通道10的角部16的顶端处时，滚珠8的封闭环形排9的这个部分的长度逐渐开始变短，同时排9的其它部分的长度逐渐增大，因为在这时通道10的另一个角部16的顶端在滚珠8之间。三个滚珠8的排9的片段(图3和图4)显示出在滚珠8相互接触的这些点处弦长如何改变。滚珠8的弦长(用虚线显示)的总和在图3中是12-14％较大并且在图4中较小。在接下来的滚珠8接近矩形通道10的角部时，将重复该循环。因此，当具有奇数的滚珠8的封闭环形滚珠排运动穿过矩形通道10的角部16时，运动穿过通道10的两个角部的滚珠排9的那部分变得更长，而运动穿过两个其它角部的滚珠排9的另一部分变得更短。这种现象同时发生。在这种情况下，保持了封闭环形排的总长度以及因此保持了在滚珠8之间的最小间隙。

但是，在矩形封闭环形通道中滚珠的数量为偶数的情况下，整排而不是一部分排将在运动期间在所有四个角部处同时变长或变短，从而使这些滚珠卡塞或者急剧增大了它们之间的间隙。在滚珠排长度出现这种不稳定性的情况下差速器变得不可操作。

申请人已经开发、制造并且测试了十二种用于各种机动车类型的差速器达四年之久。在各种气候条件下的基准试验和车辆测试中，所有差速器具有证实的良好结果。

在车辆向前和向后运动期间，该装置作为常规经典型式差速器完美地工作，它不会妨碍车辆的驾驶。改善了越野能力，并且具有在恶劣天气中驾驶的可靠性。改善了在雨雪中驾驶时的机动车稳定性尤其在转弯期间的稳定性。在测试期间，通过从初学者到有经验的每一个驾驶员都具有资格来驾驶车辆。所有人都注意到车辆的运行特性得到了改进。

Claims (1)

1.一种自动-锁定车辆差速器，包括带有共轴的半轴构件的传动装置外壳，半轴构件连接到半轴上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋沟槽；以及呈滚珠形式的滚动元件，滚动元件呈一直线填充在至少一条形成在传动装置外壳中的封闭环形通道中，部分通道是打开的以便将滚珠段插入到螺旋沟槽中，其特征在于，封闭环形通道的纵向截面形成为具有圆化外角和非圆化内角的矩形，矩形封闭环形通道支腿的横截面等于滚珠直径，并且在通道中的滚珠数量为奇数。

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