CN101900194A - 差速器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种差速器，包括内部具有蜗轮、蜗杆传动的限滑差速器，蜗轮、蜗杆安装在由驱动部件驱动转动的支架上，该限滑差速器的两侧具有输出半轴，其特征在于：该差速器还包括一个具有两个太阳齿轮和与之啮合的行星齿轮的行星齿轮差速器，其中行星齿轮轴安装在支架上，两个太阳齿轮分别与限滑差速器两侧的输出半轴联动，太阳齿轮上固定有差速器的输出半轴。该差速器可以提供一种与现有技术思路完全不同的纯机械方式的，既能差速又不打滑的差速装置，同时解决限滑差速器内部蜗轮蜗杆使用寿命的问题。
Description
技术领域
本发明属于一种机械传动差速机构，具体涉及一种利用机械单向传动实现自锁的差速器。
背景技术
差速器主要用于汽车的传动系统中，当左右驱动轮存在转速差时，差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。通常的差速器分为齿轮差速器和限滑差速器（Limited Slip Differential，简称LSD）。
齿轮差速器可以满足汽车在良好路面上正常行驶时的转矩分配特性。但当汽车在坏路上行驶时，却严重影响通过能力，例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，但因齿轮差速器平均分配转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进。
为了解决上述问题，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器，防滑差速器可以使得当一侧驱动轮在坏路上滑转时，能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮，以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺利起步或继续行驶。
现有的防限滑差速器的结构如美国专利US2859641中有所描述，如图1所示，该差速器包括一个可以由源动力驱动的箱体，一对动力输出齿轮可旋转的安装于壳体内，并设置的将动力传递至不同的点，一对直径小于或等于动力输出齿轮的传送齿轮安装于壳体内，并设计与动力输出齿轮作用，平衡齿轮与各传送齿轮和相互直径啮合，动力输出齿是蜗杆，动力传送齿是蜗轮。这种差速器中齿轮在制造和组装时会产生轻微的位置变动，而这回导致齿轮组合在啮合时的轻微失调，这种轻微失调可能会危及这个负载侧齿轮最佳平衡，并可能导致足以负荷不平衡产生不良的磨损和/或噪音问题。
对上述技术的改进的差速器如美国专利US5112284A中所描述，一种差速器组件，包括差速器齿轮箱，差速器齿轮箱中有一装置用于安装一对半轴，每个半轴上分别安装有一侧齿轮并随之同轴旋转，该齿轮箱内还具有一个至少支撑一对齿轮组的装置，使得一个齿轮组单独的啮合作用于一个相应的边齿轮，并且这对齿轮组相互啮合用于联接所述的边齿轮和他们对应的半轴形成相互作用的关系，其特征在于，所述的用于所述齿轮组中每边的支持一个齿轮组合的支持装置还包括圆柱状的安装装置，该装置允许齿轮组关于与之啮合的侧齿轮在平行于侧齿轮轴的轴向上关于安装装置进行位置调整。
上述差速器利用蜗杆和蜗轮传动，属于摩擦传动，在传动过程中蜗轮和蜗杆间的磨损较大，使用寿命较短，而且在装配过程中对蜗轮、蜗杆布置方式，生产工艺均有较高的要求；并且上述专利中的蜗杆直接连接在半轴上，在蜗杆周围布置有多个蜗轮，导致蜗轮和蜗杆的制造工艺要求非常高和装配难度较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种制造成本低、互锁效果好的差速器。
本发明的技术方案如下：
一种差速器，包括内部具有蜗轮、蜗杆传动的限滑差速器，蜗轮、蜗杆安装在由驱动部件驱动转动的支架上，该限滑差速器的两侧具有输出半轴，其特征在于：该差速器还包括一个具有两个太阳齿轮和与之啮合的行星齿轮的行星齿轮差速器，其中行星齿轮轴安装在支架上，两个太阳齿轮分别与限滑差速器两侧的输出半轴联动，太阳齿轮上固定有差速器的输出半轴。
本发明的附加技术方案如下：
优选地，所述的行星齿轮差速器包括4个锥齿轮，这4个锥齿轮布置为矩形，并且每个锥齿轮和相邻的锥齿轮啮合，其中一对锥齿轮是行星齿轮，行星齿轮的轴分别沿与限滑差速器的输出半轴相垂直的方向固定在限滑差速器的支架上，且驱动部件通过该行星齿轮的轴驱动支架转动；另一对锥齿轮为太阳齿轮，太阳齿轮通过传动部件分别与限滑差速器的两侧输出半轴联动，在该对太阳齿轮的外侧分别固定有差速器的动力输出半轴。
优选地，所述的限滑差速器两侧的输出半轴是N对，N为大于等于1的整数。
优选地，N为大于等2的整数，并且限滑差速器两侧的输出半轴均匀分布在以动力输出半轴为圆心的圆周上。
优选地，所述的传动部件包括设置在太阳齿轮内侧的内齿圈，和安装在限滑差速器两侧输出半轴上与太阳齿轮内齿圈啮合的齿轮。
优选地，所述的行星齿轮差速器包括左右两侧具有内齿圈的太阳齿轮，两侧的太阳齿轮上分别固定有差速器的左、右输出半轴，太阳齿轮的内齿圈分别与两侧的行星齿轮啮合，行星齿轮安装在限滑差速器的支架上，每侧的行星齿轮数量为M，M是大于等于1的整数，其中一侧太阳齿轮的内齿圈与该侧的行星齿轮啮合，行星齿轮再与一个第一中心齿轮啮合，第一中心齿轮固定在另一侧太阳齿轮的中心轴上，该中心轴穿过位于两个太阳齿轮之间的限滑差速器，每侧的行星齿轮中至少有一个与限滑差速器对应侧的输出半轴联动。
优选地，行星齿轮数量M是大于等于4的偶数，对应的在限滑差速器内部设有M个蜗杆和蜗轮，每两个相邻的蜗杆之间安装有蜗轮，且该蜗轮与相邻的两个蜗杆相啮合，蜗轮轴和蜗杆轴安装在限滑差速器的支架上，相邻的蜗杆轴朝向异侧、相隔的蜗杆轴朝向同一侧延伸出支架作为限滑差速器的输出半轴，与输出半轴联动的行星齿轮直接固定安装在输出半轴上。
优选地，蜗杆轴的两端均延伸出机架，作为输出半轴的一端上固定安装有行星齿轮，另一端上可旋转地安装有行星齿轮。
优选地，还包括一个可旋转地安装在中心轴上的第二中心齿轮，该第二中心齿轮设置在第一中心齿轮对侧的太阳齿轮一侧，并与该侧的行星齿轮啮合。
本发明的有益效果如下：在车辆正常行驶和转弯时，动力由驱动部件输入驱动限滑差速器支架转动，并带动行星齿轮公转，由行星齿轮差速器承受扭矩输出，当一侧车轮悬空或与地面的摩擦力降低时，行星齿轮组失去互锁的功能，与太阳齿轮啮合的限滑差速器的互锁功能激活，使得太阳齿轮上的差速器输出半轴可以正常输出扭矩。
再进一步的，可以增加限滑差速器的输出半轴，以减少每个半轴上联动的蜗轮、蜗杆的受力和磨损。
更进一步的，本发明提供的一种技术方案可以使得差速器的结构更为紧凑，可以有效的减小差速器的体积，并且将输出扭矩分布到四个蜗轮蜗杆上，使得单个蜗轮蜗杆的受力和摩擦减轻，延迟了整个差速器的寿命。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是现有技术中限滑差速器的示意图。
图2是本发明差速器实施例1的示意图。
图3是本发明差速器实施例2的示意图。
图4是本发明差速器实施例3的组装图。。
图5是图4所示差速器的局部剖视图。
图6是图4所示差速器的剖视图。
具体实施方式
本发明的具体实施例1，如图2所示，一种差速器，包括一个限滑差速器的支架29，支架中安装有4个蜗杆26，处于对角线上的两个蜗杆26为一组，同一组内的蜗杆26的轴向同一方向延伸并伸出支架29，另一组蜗杆的轴伸出支架29的另一侧，并在蜗杆26的轴位于支架外的一端上固定有齿轮24，在支架29中还安装有两个蜗轮25，两个蜗轮25上下平行布置，并分别与相邻的两个蜗杆26啮合，形成利用蜗轮蜗杆互锁传动的限滑差速器；在支架29外侧还固定有两个行星齿轮23的轴，行星齿轮23可转动地安装在轴上，具有内齿圈的太阳齿轮22和太阳齿轮27分布在限滑差速器两侧，与行星齿轮23啮合，并且太阳齿轮中的内齿圈与齿轮24啮合，太阳齿轮22上固定有差速器的左输出半轴21，太阳齿轮27上固定有差速器的右输出半轴28。
结合本实施例说明本发明的工作原理，当动力输入驱动限滑差速器支架29转动时，带动行星齿轮23的轴公转，行星齿轮23与左侧太阳齿轮27和右侧太阳齿轮22啮合，在左右两侧的输出半轴21和28以相同速度转动并受到阻力矩时，行星齿轮组互锁不相对转动，动力由行星齿轮组传递至左右输出半轴，当左右输出半轴转速不一致，车辆转弯时，由于存在转速差，行星齿轮组相对转动，自动补偿左右输出半轴21和28的转速差，当一端输出半轴打滑时，行星齿轮组失去了向另一端半轴输出扭矩的作用，这时与太阳齿轮啮合的限滑差速器的输出半轴上的齿轮24开始承担扭矩，限滑差速器的蜗轮蜗杆单向传动的特性开始体现，实现了防止打滑的目的。由于行星齿轮差速器和限滑差速器的啮合关系和工作原理都是现有技术，在此不再详述。
本发明的具体实施例2，如图3所示的一种差速器，包括一个限滑差速器支架39，支架39中安装有4个蜗杆36，处于对角线上的两个蜗杆36为一组，同一组内的蜗杆36的轴向同一方向延伸并伸出支架39，另一组蜗杆的轴伸出支架39的另一侧，并在蜗杆36的轴位于支架外的一端上固定有齿轮33，在支架39中还安装有4个蜗轮35，4个蜗轮35布置成四边形，并且每个蜗轮35分别与相邻的两个蜗杆26啮合，形成利用蜗轮蜗杆互锁传动的限滑差速器；在支架39外侧还固定有4个行星齿轮34的轴，行星齿轮34可转动地安装在轴上，具有内齿圈的太阳齿轮32和太阳齿轮37分布在限滑差速器两侧，与行星齿轮34啮合，并且太阳齿轮中的内齿圈与齿轮33啮合，太阳齿轮32上固定有差速器的左输出半轴31，太阳齿轮37上固定有差速器的右输出半轴38。
本实施例与实施例1相比增加了行星齿轮和蜗轮的数量，虽然结构上比较复杂，但是可以将扭矩分布到更多的部件上，减小了每个部件的承担扭矩，增加了差速器总共可以承担的扭矩。
上述实施例中的限滑差速器也可以由如美国专利US2859641中描述的限滑差速器代替，将限滑差速器的输出半轴与行星齿轮差速器中的太阳齿轮联动即可；或者将多个美国专利US2859641中描述的限滑差速器并联固定在一起，多个限滑差速器的输出半轴上固定齿轮与太阳齿轮啮合，可以形成类似于上述实施例中限滑差速器输出半轴上的齿轮与太阳齿轮的啮合关系。
本发明的具体实施例3，如图4、图5和图6所示，一种差速器，包括一个行星齿轮差速器，该行星齿轮差速器包括左右两侧具有内齿圈的太阳齿轮5和太阳齿轮11，两侧的太阳齿轮外侧分别固定有差速器的左、右输出半轴，太阳齿轮的内齿圈分别与两侧的行星齿轮啮合，行星齿轮安装在限滑差速器的支架1上，每侧的行星齿轮数量为4或大于1的整数，图中左侧太阳齿轮5的内齿圈与该侧的行星齿轮8啮合，行星齿轮8再与一个第一中心齿轮6啮合，第一中心齿轮6固定在右侧太阳齿轮11的中心轴4上，该中心轴4穿过位于两个太阳齿轮之间的限滑差速器，在限滑差速器的右侧还有一个第二中心齿轮7可转动的套在中心轴4上，并与周围的行星齿轮9啮合，行星齿轮9与右侧太阳齿轮11的内齿圈啮合；行星齿轮数量为4时，对应的在限滑差速器内部设有4个蜗杆2，如图4所示，每两个相邻的蜗杆2都之间安装有蜗轮3，且该蜗轮3与相邻的两个蜗杆2相啮合，蜗轮轴和蜗杆轴安装在限滑差速器的支架1上，相邻的蜗杆轴朝向异侧、相隔的蜗杆轴朝向同一侧延伸出支架作为限滑差速器的输出半轴，位于限滑差速器两侧的行星齿轮8和行星齿轮9分为两类：一类是用于将扭矩传递到蜗杆轴的，该类行星齿轮8和行星齿轮9分别固定在限滑差速器两侧的输出半轴上，另一类是仅与太阳齿轮啮合，不传递扭矩至蜗杆，该类行星齿轮8和9则之间安装在行星齿轮轴上；为了安装方便也可以将蜗杆轴的另一端延伸出机架1外侧，将行星齿轮可转动的套在这端上，并不传递扭矩给蜗杆，如果不采用此方案，也可以在机架1上另行设置行星齿轮轴，用于安装那些不与蜗杆轴联动的行星齿轮。
上述实施例中的第二中心齿轮7是为了改善行星齿轮的受力状况而设置，也可以为了简化结构而省略。
在实施例3中，由于驱动差速器转动的驱动部件是由固定在支架39上的锥10齿轮，在传动过程中为产生沿差速器半轴方向的推力，为了减少这一推力对差速器内部配合磨损的影响，可以在差速器内部适当位置增加推力轴承以解决这一问题，例如在本例中在中心轴上，位于左侧太阳齿轮5和第一中心齿轮6之间的位置上安装推力轴承。
在实施例1、2和3中，蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当蜗杆头数为1时，能够达到100%的自锁效果。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种差速器，包括内部具有蜗轮、蜗杆传动的限滑差速器，蜗轮、蜗杆安装在由驱动部件驱动转动的支架上，该限滑差速器的两侧具有输出半轴，其特征在于：该差速器还包括一个具有两个太阳齿轮和与之啮合的行星齿轮的行星齿轮差速器，其中行星齿轮轴安装在支架上，两个太阳齿轮分别与限滑差速器两侧的输出半轴联动，太阳齿轮上固定有差速器的输出半轴。
2.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于：所述的行星齿轮差速器包括4个锥齿轮，这4个锥齿轮布置为矩形，并且每个锥齿轮和相邻的锥齿轮啮合，其中一对锥齿轮是行星齿轮，行星齿轮的轴分别沿与限滑差速器的输出半轴相垂直的方向固定在限滑差速器的支架上，且驱动部件通过该行星齿轮的轴驱动支架转动；另一对锥齿轮为太阳齿轮，太阳齿轮通过传动部件分别与限滑差速器的两侧输出半轴联动，在该对太阳齿轮的外侧分别固定有差速器的动力输出半轴。
3.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于：所述的限滑差速器两侧的输出半轴是N对，N为大于等于1的整数。
4.根据权利要求3所述的差速器，其特征在于：N为大于等2的整数，并且限滑差速器两侧的输出半轴均匀分布在以动力输出半轴为圆心的圆周上。
5.根据权利要求1或4所述的差速器，其特征在于：所述的传动部件包括设置在太阳齿轮内侧的内齿圈，和安装在限滑差速器两侧输出半轴上与太阳齿轮内齿圈啮合的齿轮。
6.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于：所述的行星齿轮差速器包括左右两侧具有内齿圈的太阳齿轮，两侧的太阳齿轮上分别固定有差速器的左、右输出半轴，太阳齿轮的内齿圈分别与两侧的行星齿轮啮合，行星齿轮安装在限滑差速器的支架上，每侧的行星齿轮数量为M，M是大于等于1的整数，其中一侧太阳齿轮的内齿圈与该侧的行星齿轮啮合，行星齿轮再与一个第一中心齿轮啮合，第一中心齿轮固定在另一侧太阳齿轮的中心轴上，该中心轴穿过位于两个太阳齿轮之间的限滑差速器，每侧的行星齿轮中至少有一个与限滑差速器对应侧的输出半轴联动。
7.根据权利要求6所述的差速器，其特征在于行星齿轮数量M是大于等于4的偶数，对应的在限滑差速器内部设有M个蜗杆和蜗轮，每两个相邻的蜗杆之间安装有蜗轮，且该蜗轮与相邻的两个蜗杆相啮合，蜗轮轴和蜗杆轴安装在限滑差速器的支架上，相邻的蜗杆轴朝向异侧、相隔的蜗杆轴朝向同一侧延伸出支架作为限滑差速器的输出半轴，与输出半轴联动的行星齿轮直接固定安装在输出半轴上。
8.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于：蜗杆轴的两端均延伸出机架，作为输出半轴的一端上固定安装有行星齿轮，另一端上可旋转地安装有行星齿轮。
9.根据权利要求6至8之一所述的差速器，其特征在于：还包括一个可旋转地安装在中心轴上的第二中心齿轮，该第二中心齿轮设置在第一中心齿轮对侧的太阳齿轮一侧，并与该侧的行星齿轮啮合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130424 Termination date: 20140827 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |