CN101737478B - 一种驱动限滑差速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动限滑差速器，包括外壳体、内壳体、行星轮系、限滑摩擦副和液压推力机构，行星轮系的十字轴置于内壳体的左、右半壳的十字圆形凹槽内并与左、右半壳固定联接；外壳体内有与液压推力机构的压环和推力轴承的座圈相匹配的第一空腔；压环在第一空腔内，压环的一侧端面与限滑摩擦副相邻，另一侧端面上设有推杆，回位弹簧套在推杆上；差速器托架内设有油道和与液压推力机构的圆环形液压缸、推力轴承的座圈相匹配的第二空腔，圆环形液压缸在第二空腔内，推力轴承的两个座圈分置于第一和第二空腔内，第一空腔内的座圈与回位弹簧和推杆的头部紧密接触，第二空腔内的座圈与圆环形液压缸的活塞紧密接触；油道与圆环形液压缸的缸体连通。

Description

一种驱动限滑差速器

技术领域

本发明涉及一种驱动限滑差速器，主要应用在汽车、农用运输车、轮式工程机械以及其它轮式机械，属于机械工程和车辆工程领域。

背景技术

车辆驱动桥的差速器，是车辆动力传动系统的重要组成部分，普通型差速器主要由行星齿轮、十字轴、半轴齿轮和壳体组成。差速器的作用是当驱动轴两侧车轮转速不一致(如车辆转弯)时，实现差速作用，避免车轮发生拖滑，减小行驶阻力和轮胎磨损。但这种普通差速器的缺点是差速不差扭，如果忽略差速器内部的摩擦力，左右两侧驱动车轮的驱动力是相等的，当两侧车轮与地面的附着系数不一致时，车辆的驱动力被附着系数小的一侧路面所限制，常常发生一侧车轮原地打转，而另一侧车轮停止不动，发动机的牵引力无法正常发挥，车辆无法前进，甚至由于车轮滑转，地面的横向附着力减小，发生驱动轴横向滑移，车辆发生侧滑失控，造成严重的事故。目前技术较先进的车辆大都采用牵引力控制系统(TCS)或车辆防滑控制系统(ASR)，TCS主要通过降低发动机功率(如减小油门、较少喷油量)等措施减小驱动力，避免车轮的滑转，ASR通过对滑转车轮采取适当制动等措施防止车轮驱动过程中滑转，但这些方法降低了车轮的驱动力，可能出现车辆无法前进的情况。有些大型货车和工程机械则在差速器上安装差速锁，必要时将差速器锁住，让两侧驱动轮同速旋转，提高了车辆的驱动能力，机械式完全自锁的差速器需要人工在停车状态下操作，一旦忘记解除自锁，就会增加行驶阻力、增加油耗、轮胎磨损严重。近年也出现了摩擦片式限滑差速器和牙嵌式限滑差速器，前者在差速器内部增加了限滑摩擦副，当两侧车轮出现滑转时，摩擦副被压紧，产生阻止滑转的摩擦力，将滑转一侧的车轮驱动力部分转移到另一侧不滑转的车轮上，从而提高了整车的驱动力，但当车辆正常转弯时，摩擦副的限滑作用照样发生，不利于车辆的转弯行驶，而且，差速器不能根据路面状况对锁紧系数进行控制。后者是当两侧车轮出现滑转时，较快的一侧车轮浮动，整车的驱动力完全由另一侧车轮承担，这使总的驱动力，不受打滑车轮的限制，一定程度上提高了驱动力，但当车辆正常转弯行驶时，较快一侧的车轮同样脱离传动，总的驱动力下降，不能完全适合车辆的各种工况，而且结构复杂，精度要求高，噪声大。上述两种差速器在汽车和工程机械上有一些应用，但数量不多，而且，其技术均从国外引进，国内开发的产品尚属研究阶段。

发明内容

本发明提所要解决的技术问题是提供一种可对锁紧系数进行控制的驱动限滑差速器。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该驱动限滑差速器主要包括外壳体、置于外壳体内的内壳体、行星轮系和限滑摩擦副，所述限滑摩擦副位于外壳体和内壳体的轴向间隙之间，分置于内壳体外侧端面的两侧，也可以放置于内壳体外侧端面的一侧，限滑摩擦副的主动摩擦片与外壳体通过花键齿联接，限滑摩擦副的从动摩擦片与行星轮系的半轴齿轮通过花键齿联接，其中，所述行星轮系的十字轴置于内壳体的左半壳和右半壳的十字圆形凹槽内，所述十字轴、内壳体的左半壳和右半壳由螺栓固定联接在一起；所述差速器还包括液压推力机构，该液压推力机构包括圆环形液压缸、推力轴承、压环和回位弹簧；所述外壳体内设有与压环和推力轴承的座圈相匹配的第一空腔；所述压环置于该第一空腔内，压环的一侧端面与限滑摩擦副相邻，该压环的另一侧端面上设有推杆，回位弹簧套在推杆上；所述差速器的托架内设有油道和与圆环形液压缸、推力轴承的座圈相匹配的第二空腔，圆环形液压缸置于该第二空腔内，推力轴承的两个座圈分别置于第一空腔和第二空腔内，位于第一空腔内的座圈与回位弹簧和推杆的头部紧密接触，位于第二空腔内的座圈与圆环形液压缸的活塞紧密接触；油道与圆环形液压缸的缸体连通。

进一步地，本发明所述差速器的外壳体由相互固定联接在一起的外壳体端盖和壳本体组成，所述第一空腔设于所述端盖内。

与现有技术相比，本发明的优点是：(1)差速器可以通过液压推力机构按需要实现差速和锁紧的自动控制，车辆在正常行驶时差速器没有限滑作用，锁紧系数为零，保证车辆的转向灵活性和稳定性，当车辆出现某侧驱动轮滑转时，差速器自动锁紧，提高了车辆的驱动能力。(2)不论车辆在直线行驶还是在转弯行驶状态下，均能在车轮发生滑转时起到限滑作用，提高了车辆的行驶稳定性和安全性；(3)推力机构采用液压控制，锁紧力大，工作稳定，容易实现电子控制。

本发明的差速器可以实现差速和锁紧的自动控制，且锁紧系数能按路面状况需求做适当的调节，同时能与现有车辆的其他防滑控制系统进行整合，对车辆的防滑控制将达到理想的状态。

附图说明

图1是本发明差速器的总体结构装配示意图；

图2是本发明的半轴齿轮的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明内壳体的右半壳的结构示意图；

图5是图4的B-B剖视图；

图6是本发明内壳体的左半壳的结构示意图；

图7是图6的C-C剖视图；

图8是本发明中压环的结构示意图；

图9是图8的D-D剖视图；

图10是本发明中外壳体的结构示意图；

图11是图10的E-E剖视图；

图12是本发明外壳体中设有第一空腔的端盖部分的结构示意图；

图13是图12的F-F剖视图；

图14是本发明中从动摩擦片的结构示意图；

图15是图14的G-G剖视图；

图16是本发明中主动摩擦片的结构示意图；

图17是图16的H-H剖视图。

其中，1-行星齿轮，2-半轴齿轮，3-十字轴，4-内壳体的左半壳，5-内壳体的右半壳，6-内壳体螺栓，7-内壳体的径向外侧，8-内壳体外侧花键齿，9-内壳体的轴向外侧，10-外壳体，11-外壳体的齿槽，12-主动摩擦片，13-从动摩擦片，14-主动摩擦片的花键齿，15-从动摩擦片的花键齿，16-半轴齿轮的花键齿，17-圆环形液压缸，18-推力轴承，19-压环，20-回位弹簧，21-圆环形液压缸的缸体，22-油道，23-托架，24-圆环形液压缸的活塞，25-推杆，26-调整螺母，27-圆锥滚子轴承，28-十字圆形凹槽，29-密封圈，30-十字轴的轴头，31-外壳体的壳本体，32-外壳体端盖，33-外壳体螺栓，34-外壳体端盖凹槽，35-通孔，36-托架凹槽，37-推力轴承的座圈

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的差速器由行星轮系、限滑摩擦副、外壳体、内壳体和液压推力机构等组成。其中，行星轮系由行星齿轮1、半轴齿轮2和十字轴3组成。四个行星齿轮1安装在十字轴3的四个轴上，两个半轴齿轮3分置于十字轴3两侧并与四个行星齿轮1啮合，组成行星轮系，行星轮系置于内壳体内，组成差速机构。如图1所示，内壳体由左半壳4和右半壳5组成，十字轴3、内壳体的左半壳4和右半壳5通过内壳体螺栓6固定联接成为一体，其作用是使外壳体带动内壳体和十字轴同步旋转，外壳体的旋转力矩经内壳体传递到十字轴上，而且，内壳体连同其内部的行星轮系作为一个整体可在内壳体内左右滑动。如图1、图4至图7所示，左半壳4和右半壳5的对接面上分别设有四个十字圆形凹槽28，十字轴3的四个轴头30分置于四个十字圆形凹槽28内。内壳体的径向外侧7上有四个均布的外齿8，外壳体10的内侧有四个均布的齿槽11，内壳体的外齿8与外壳体的齿槽11相配合，其作用是内壳体随外壳体同步旋转，且当液压推力机构起作用时，内壳体可以沿着外壳体内侧的齿槽11在左右方向做少量滑动。内壳体轴向外侧端面9光滑平整，便于与限滑摩擦副的从动摩擦片13接触。

如图1所示，限滑差速器的限滑摩擦副由主动摩擦片12和从动摩擦片13组成，限滑摩擦副位于外壳体和内壳体的轴向间隙之间，在内壳体的外端面两侧分别放置有一副限滑摩擦副。作为本发明的另一种实施方式，也可以仅在内壳体的外端面一侧放置一副限滑摩擦副。参看图1至图17，主动摩擦片12与外壳体10的齿槽11通过花键齿14相联接，外壳体10带动主动摩擦片12一起转动；从动摩擦片13通过其内侧的花键齿15与半轴齿轮2背对的花键齿16相联接，从动摩擦片13与半轴齿轮2一起转动。而且，当液压推力机构起作用时，限滑摩擦副、内壳体在外壳体内侧做少量滑动，以便压紧限滑摩擦副。

如图1所示，作为本发明的一种实施方式，差速器的外壳体可由壳本体31和外壳体端盖32组成，壳本体31和外壳体端盖32通过外壳体螺栓33固定联接在一起。外壳体10通过一对圆锥滚子轴承27安装在差速器托架23上，并由调整螺母26定位。

如图1所示，差速器的液压推力机构包括圆环形液压缸17、推力轴承18、压环19、回位弹簧20和密封圈29。

如图1、图12和图13所示，外壳体端盖32的两侧各开有一个圆环形的外壳体端盖凹槽34，在这两个外壳体端盖凹槽34之间还设有与压环19的推杆25数量相同的通孔35，从而使这两个外壳体端盖凹槽34和各通孔35共同构成与压环19和推力轴承18的座圈37相匹配的第一空腔。压环19安装在其中一个外壳体端盖凹槽34内，并使压环19一侧端面上的各推杆25对应地插入到各通孔35中，同时压环19的另一侧端面与限滑摩擦副相邻；另一个外壳体端盖凹槽34则用于安装推力轴承18的其中一个座圈37。此外，各通孔35内安装有回位弹簧20，回位弹簧20套在推杆25上。

在差速器托架23内开有与圆环形液压缸17、推力轴承18的座圈37相匹配的第二空腔，该第二空腔由圆环形的通道和托架凹槽36构成。其中，圆环形的通道可作为圆环形液压缸17的缸体21，缸体21内安装有圆环形液压缸17的环形活塞24，在环形活塞24与缸体21之间还安装有密封圈29。圆环形的托架凹槽36则用于安装推力轴承18的另一个座圈37，由此，如图1所示，推力轴承18的两个座圈37分别置于外壳体端盖凹槽34和托架凹槽36内。

如图1所示，安装在外壳体端盖凹槽34内的座圈37与回位弹簧20和推杆25的头部紧密接触，安装在托架凹槽36内的座圈37则与活塞24紧密接触。

差速器的托架23内设有油道22，油道22的一端与圆环形液压缸17的缸体21连通，油道22的另一端可通至差速器托架23外。

本发明中的行星轮系的作用是当车辆正常行驶左右车轮行程不等时实现差速作用，限滑摩擦副的作用是当某侧驱动车轮出现滑转时在推力机构的作用下产生摩擦阻力，实现差扭作用。主动摩擦片12与从动摩擦片13相间叠放但有微量间隙，当无外力作用时，主动摩擦片12与从动摩擦片13间不产生摩擦力，当有外力作用时，主动摩擦片12与从动摩擦片13相互压紧产生摩擦阻力，阻碍了两个半轴齿轮2的相对转动，从而使差速器锁紧，其锁紧的程度即锁紧系数可由压紧力的大小决定，当压紧力足够大时半轴齿轮2与差速器外壳体10一起旋转，达到差速器完全锁死。产生压紧力的装置是液压推力机构，液压缸17内的油压超过回位弹簧20的弹力时，液压缸17内的活塞24通过推力轴承18压在压环19上，压环19压紧摩擦副，使其产生摩擦阻力。

本发明差速器的工作过程是，当车辆正常转弯行驶时，本发明差速器与普通差速器的工作方式相同，由于限滑摩擦副未被压紧结合，差速器只起差速作用而不起限滑作用，主减速器传给差速器壳的扭矩在两侧半轴之间平均分配。当车辆直线行驶或转弯行驶过程中由于左右两侧路面附着条件不对称使一侧车轮发生过度滑转时，液压推力机构开始工作，高压液压油沿着油道22进入圆环形液压缸17，推动活塞24压紧推力轴承18，当推力克服回位弹簧20的张力时，推力轴承18推动压环19向左移动。由于压紧力的作用，内壳体和外壳体之间的限滑摩擦副产生摩擦力，随着圆环形液压缸17缸内油压的升高，压紧力随之增大，限滑摩擦副产生的摩擦力也随之增大。这一摩擦力成为阻止两侧半轴齿轮2的相对运动的阻力，使滑转一侧车轮的驱动转矩向另一侧非滑转车轮转移，从而增加了非滑转车轮的驱动力，提高了车辆的驱动能力，当油压达到一定值以后，两侧半轴齿轮2完全锁死，差速器完全失去差速作用，相当于两侧半轴锁在一起同步旋转，车辆驱动力达到最大。当左右两侧路面附着条件趋于对称时，液压缸内的压力降低，限滑摩擦副所受到的压力减小，产生的摩擦力也随之减小，两侧车轮可以相对转动，当油缸压力降低到一定值后，在回位弹簧20的作用下，圆环形液压缸17内的活塞24回到原位，限滑摩擦副完全放松，摩擦力消失，主减速器传给差速器壳的扭矩重新在两侧半轴之间平均分配。液压推力机构中圆环形液压缸内的压力可以由电控系统进行控制，实现差速器锁紧系数按路面状况自动调节。

Claims (2)

1.一种驱动限滑差速器，包括外壳体、置于外壳体内的内壳体、行星轮系和限滑摩擦副，所述限滑摩擦副位于外壳体和内壳体的轴向间隙之间，所述限滑摩擦副分置在内壳体的两侧或者放置在内壳体的一侧，所述限滑摩擦副的主动摩擦片与外壳体通过花键齿联接，限滑摩擦副的从动摩擦片与行星轮系的半轴齿轮通过花键齿联接，其特征是：所述行星轮系的十字轴置于内壳体的左半壳和右半壳的十字圆形凹槽内，所述十字轴、内壳体的左半壳和右半壳固定联接为一体，以使内壳体和十字轴能够同步旋转；所述差速器还包括液压推力机构，该液压推力机构包括圆环形液压缸、推力轴承、压环和回位弹簧；所述外壳体内设有与压环和推力轴承的座圈相匹配的第一空腔；所述压环置于该第一空腔内，压环的一侧端面与限滑摩擦副相邻，该压环的另一侧端面上设有推杆，回位弹簧套在推杆上；所述差速器的托架内设有油道和与圆环形液压缸、推力轴承的座圈相匹配的第二空腔，圆环形液压缸置于该第二空腔内，推力轴承的两个座圈分别置于第一空腔和第二空腔内，位于第一空腔内的座圈与回位弹簧和推杆的头部紧密接触，位于第二空腔内的座圈与圆环形液压缸的活塞紧密接触；油道与圆环形液压缸的缸体连通。

2.根据权利要求1所述的一种驱动限滑差速器，其特征是：所述差速器的外壳体由相互固定联接在一起的外壳体端盖和壳本体组成，所述第一空腔设于所述端盖内。

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