CN101793317A

CN101793317A - 一种液压限滑差速器

Info

Publication number: CN101793317A
Application number: CN201010139506A
Authority: CN
Inventors: 吴跃成; 季小伟; 谢佩; 傅丽贤
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: CN101793317B

Abstract

本发明公开了一种液压限滑差速器，主要包括壳体、行星轮系和液压限滑机构；液压限滑机构包括限滑摩擦副、液压装置和输油盘，液压限滑机构置于行星轮系的一侧或两侧，行星轮系、限滑摩擦副和液压装置置于壳体内，行星轮系的半轴齿轮的齿背和限滑摩擦副通过壳体分隔；限滑摩擦副的主动摩擦片与壳体通过花键齿联接，限滑摩擦副的从动摩擦片和同侧的半轴齿轮通过花键齿联接；液压装置包括环形油缸和环形活塞，环形油缸和限滑摩擦副由环形活塞分隔；输油盘设于壳体的轴颈上，输油盘设有油槽，该油槽与环形油缸连通。本发明的优点是：工作时，其摩擦副对环形活塞的反作用力只作用于差速器壳体上，不会对外部其他零部件构成影响，工作平稳。

Description

一种液压限滑差速器

技术领域

本发明涉及一种液压限滑差速器，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桥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，当车辆在附着系数分离的非对称路面上行驶时，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，导致附着系数小的一侧车轮原地大幅滑转，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，发生驱动车轮的横向滑移，车辆发生侧滑失控，造成事故。目前技术较先进的车辆大都采用牵引力控制系统(TCS)或称车辆防滑控制系统(ASR)，TCS(或ASR)主要通过降低发动机功率(如减小油门、较少喷油量)和采取适当制动等措施减小驱动力，避免车轮的过度滑转，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。

为了避免上述情况，人们开发了摩擦片式限滑差速器，在差速器内部增加了限滑摩擦副，当两侧车轮出现滑转时，限滑摩擦副被压紧，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。但这种被动的限滑作用有一个缺点，在车辆正常转弯时，摩擦副的限滑作用照样发生，不利于车辆的转弯行驶，差速器不能根据路面状况对锁紧系数进行控制。

最新形式的主动限滑差速器，能够根据车轮滑转情况及时调节限滑摩擦副的压力，避免了限滑摩擦副的无效摩擦。但是，目前出现的摩擦片式主动限滑差速器的限滑摩擦副的压力多是由电机驱动或液力驱动、从差速器壳体外部通过推力轴承施加的，这样无疑会造成振动和异响；同时，限滑摩擦副的压力会对壳体外部的支撑结构产生反作用力，引起支撑结构变形，长期使用会出现疲劳裂纹。因此，需要开发出一种新的限滑差速器，既能实现对其限滑作用进行有效控制，又要避免出现振动、异响和结构疲劳等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的液压限滑差速器。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该液压限滑差速器，其特征是：包括壳体、行星轮系和液压限滑机构；所述液压限滑机构包括限滑摩擦副、液压装置和输油盘，液压限滑机构置于行星轮系的一侧或两侧，行星轮系、限滑摩擦副和液压装置置于壳体内，行星轮系的半轴齿轮的齿背和限滑摩擦副通过壳体分隔；限滑摩擦副的主动摩擦片与壳体通过花键齿联接，限滑摩擦副的从动摩擦片和同侧的半轴齿轮通过花键齿联接；液压装置包括环形油缸和环形活塞，所述环形油缸和限滑摩擦副由环形活塞分隔；所述输油盘设于壳体的轴颈上，所述输油盘设有油槽，该油槽与环形油缸连通。

进一步地，本发明所述壳体设有油道，输油盘的油槽通过该油道与环形油缸连通。

与现有技术相比，本发明的优点是：(1)差速器可以通过液压限滑机构按需要对摩擦副的摩擦力矩进行调节，实现差速器锁紧系数的有效控制，满足车辆不同行驶条件下的动力性和稳定性要求。(2)以液压油压力作为控制量，控制活塞对限滑摩擦副的压紧力、改变限滑摩擦副的摩擦力矩，此种液压控制摩擦力矩的方式适用于各种车辆，为限滑差速器在各种车辆上的应用提供了前提条件。(3)液压油缸置于差速器壳体内部，环形活塞压紧限滑摩擦副时，摩擦副对环形活塞的反作用力只作用于差速器壳体上，不会对外部其他零部件构成影响，因此，这种将限滑摩擦副的压力驱动装置设在壳体内部的结构，既能对限滑摩擦副的限滑作用实现有效控制，又避免出现振动、异响和结构疲劳等缺陷。(4)基于以上优点，本发明可实现扭矩的平稳传递，保证车辆传动系工作平稳、振动小，控制精度高。

附图说明

图1是本发明差速器的结构示意图；

图2是图1中行星轮系的右半轴齿轮的右视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图1中液压装置的环形活塞的右视图；

图5是图4的B-B剖视图；

图6是图1中液压限滑机构的输油盘的左视放大图；

图7是图6的C-C剖视图；

图8是图1中右壳体的左视缩小图；

图9是图8的D-D剖视图；

图10是图1中的中间壳体的右视图；

图11是图10的E-E剖视图；

图12是图1中左壳体的右视缩小图；

图13是图12的F-F剖视图；

图14是图1中限滑摩擦副的从动摩擦片的右视放大图；

图15是图14的G-G剖视图；

图16是图1中限滑摩擦副的主动摩擦片的右视放大图；

图17是图16的H-H剖视图。

其中，1-左壳体，2-中间壳体，3-右壳体，4-螺栓，5-螺栓，6-十字轴，7-行星齿轮，8-左半轴齿轮，9-右半轴齿轮，10-主动摩擦片，11-从动摩擦片，12-环形油缸，13-环形活塞，14-输油盘，15-油槽，16-油道，17-吊耳，18-旋转密封环，19-轴向密封环，20-圆锥滚子轴承，21-右半轴齿轮的花键齿，22-右半轴齿轮的齿背，23-环形活塞的外圈密封环槽，24-环形活塞的内圈密封环槽，25-右壳体的轴颈，26-旋转密封环槽，27-中间壳体的花键齿，28-中间壳体的圆槽，29-左壳体的圆槽，30-从动摩擦片的花键齿，31-主动摩擦片的花键齿。

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。

本发明的液压限滑差速器，主要包括壳体、行星轮系和液压限滑机构。图1至图17示出了本发明的一种实施方式的结构。

如图1所示，为便于组装和拆卸，壳体可以由左壳体1、中间壳体2和右壳体3构成，其中，左壳体1与中间壳体2通过螺栓4固定联接，中间壳体2与右壳体3通过螺栓5固定联接。

行星轮系包括十字轴6、行星齿轮7、左半轴齿轮8和右半轴齿轮9。十字轴6的四个轴端部分置于左壳体1的圆槽30与中间壳体2的圆槽29形成周向均匀分布的孔内，使行星轮系整体位于左壳体1与中间壳体2构成的腔体内。如图1所示，左半轴齿轮8和右半轴齿轮9不相同，左半轴齿轮8是常规的半轴齿轮，而右半轴齿轮9的轴颈相对延长，如图2和图3所示，右半轴齿轮9轴颈上加工有花键齿21。

液压限滑机构包括限滑摩擦副、液压装置和输油盘，如图1所示，液压限滑机构置于行星轮系的右侧，限滑摩擦副和液压装置位于壳体内，限滑摩擦副通过壳体与行星轮系的右半轴齿轮9的齿背22分隔，在限滑摩擦副受到压力作用时，壳体对其起支撑作用，保证其受压时能够平稳传递摩擦力矩，不会因为变形等原因引起振动和异响，从而保证了限滑差速器的控制精度和可靠工作。如图1至图3、图10、图11、图14至图17所示，限滑摩擦副的主动摩擦片10的花键齿31与中间壳体2的花键齿27形成花键联接，限滑摩擦副的从动摩擦片11的花键齿30与右半轴齿轮的花键齿21形成花键联接。作为本发明的另一种实施方式，可以在行星轮系的左、右两侧均设置有液压限滑机构(图中未示出)。

液压装置包括环形油缸12和环形活塞13。其中，如图8和图9所示，在右壳体3上直接加工一环形槽，并由环形活塞13将该环形槽与限滑摩擦副分隔而形成环形油缸12，从而使环形油缸12和限滑摩擦副由环形活塞13分隔，环形油缸12和环形活塞13通过轴向密封环19封闭液压油。输油盘14设于右壳体3的轴颈25上，如图6、图7所示，输油盘14上设有油槽15，该油槽15与环形油缸12通过右壳体3的油道16连通，输油盘14和右壳体3的轴颈25通过旋转密封环18封闭液压油。如图8所示，可在右壳体3内部沿周向均匀分布有三个油道16，三个油道16与完整一圈的圆周油槽15连通时，能够实现快速、大流量的液压油输送和回油，减小了液压系统的响应时间，同时能够避免因油道16的部分堵塞而发生失效，提高了液压系统的可靠性。

输油盘14的主要作用是连通外侧固定的液压油路和旋转的差速器壳体内部的环形油缸12。在差速器工作时，如图6、图7所示，输油盘14上的对称分布的两个吊耳17将输油盘14约束在外部静止的部件上，使输油盘14不会跟随差速器壳体旋转，输油盘14与限滑差速器右壳体3之间通过旋转密封环18封闭液压油。吊耳17对输油盘14的固定作用只是限制其圆周方向的旋转运动，对其在限滑差速器右壳体3的右侧轴颈25上的轴向运动不限制，这样输油盘14在轴颈25上的运动状态就是轴向浮动的，因而可以保证在差速器工作过程中输入扭矩的变化引起的振动、变形，不会伤害旋转密封环18，增加了旋转密封环18的使用寿命。

本发明液压限滑差速器的工作过程是：当车辆正常转弯行驶时，本发明液压限滑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，液压限滑机构开始工作，高压油经过输油盘14沿着油道16进入环形油缸12，推动环形活塞13压紧限滑摩擦副，当压力消除运动间隙并挤出摩擦副中大部分润滑油时，主动摩擦片10和从动摩擦片11之间进入边界润滑状态，开始形成较大的摩擦力矩，这时，摩擦力成为阻止两侧半轴齿轮的相对旋转运动的阻力，使滑转一侧车轮的驱动转矩向另一侧非滑转车轮转移，使路面摩擦系数好的车轮能够获得较大的扭矩，从而增加了非滑转车轮的驱动力，提高了车辆整体的驱动力。

在这一作用过程中，油压的增加带来的环形活塞对摩擦副压力的增加是有一个上限的，也就是说，在改变差速器输入扭矩在两侧车轮上平均分配的状态的同时，必须保证主动摩擦片10和从动摩擦片11不至于因为压力过大而完全锁死，理想的工作点是处于滑磨和锁死的边界线上，这样既可限制一侧车轮的过度滑转，又能保证在车辆转向角变化时及时实现两侧车轮差速作用，避免拖滑。

液压机构中环形油缸12的压力是由电控系统进行调节的，电控系统通过轮速传感器信号判断车辆的行驶状态，当两侧轮胎与路面的摩擦条件大范围改变时，轮速必然大幅变化，电控系统同时参考转向信号，及时通过液压系统调节环形油缸12内的油压，增加或降低环形活塞13对限滑摩擦副的压力，改变限滑差速器对输入扭矩在两侧车轮间的分配比例，改变车辆的驱动状态，保证车辆的动力性和行驶稳定性。

Claims

1.一种液压限滑差速器，其特征是：包括壳体、行星轮系和液压限滑机构；所述液压限滑机构包括限滑摩擦副、液压装置和输油盘，液压限滑机构置于行星轮系的一侧或两侧，行星轮系、限滑摩擦副和液压装置置于壳体内，行星轮系的半轴齿轮的齿背和限滑摩擦副通过壳体分隔；限滑摩擦副的主动摩擦片与壳体通过花键齿联接，限滑摩擦副的从动摩擦片和同侧的半轴齿轮通过花键齿联接；液压装置包括环形油缸和环形活塞，所述环形油缸和限滑摩擦副由环形活塞分隔；所述输油盘设于壳体的轴颈上，所述输油盘设有油槽，该油槽与环形油缸连通。

2.根据权利要求1所述的液压限滑差速器，其特征是：所述壳体设有油道，输油盘的油槽通过该油道与环形油缸连通。