CN102345719A

CN102345719A - 全齿轮机械差速锁

Info

Publication number: CN102345719A
Application number: CN2011103241330A
Authority: CN
Inventors: 黄炜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: CN102345719B

Abstract

全齿轮机械差速锁，包括有端盖、左输出轴、差速器外壳、行星圆锥齿轮，差速器外壳左端盖（1）和差速器外壳右端盖（9）固定连接在差速器外壳（3）两外端，机械差速锁左右两侧以水平中心线（24）与垂直中心线（27）交叉点作点对称，由两组左右相互对称的行星齿轮机构组成，行星齿轮机构左右分别以左轴线（25）和右轴线（26）作线对称。本发明可以满足各种实际使用中对扭距分配和锁止条件的需要，可应用于车辆的中央、前后桥差速锁，而不需要对车辆的其它结构和电传上的结构进行改动。

Description

全齿轮机械差速锁

技术领域

本发明涉及一种汽车传动部件自锁的装置，特别是一种全齿轮机械差速锁。

背景技术

从汽车驱动类型上分，主要有部分车轮驱动车型和全部车轮驱动车型，从安全性角度出发，全部车轮驱动车型具有更高的安全性；以我们常见的四轮车辆为例，可分为两轮驱动车，简称为两驱车，全轮驱动车，简称为全驱车，当条件相同的情况下，如：车重、路面情况、以及轮胎类型、行驶状态等，两驱车的单个驱动轮所需摩擦力的平均值，要达到两倍于四驱车单个驱动轮所需摩擦力的平均值，用于驱动车辆行驶，而车轮与地面的最大摩擦力是相等的，因此当两驱车轮胎与地面的摩擦力达到最大摩擦力并出现甩尾、侧滑、转向不足、转向过度等危险情况时，全驱车仍能正常行驶；但车辆行驶时会面临另外一个问题，当驱动轮打滑，比如：冰雪路面、沙地、驱动轮悬空等情况时，车辆将无法将驱动力传递给有附着力的驱动轮上，而造成车辆无法行驶，这在比较差的道路状况或野外时经常发生，而此时，全驱车的四个驱动轮中的任何一个出现打滑现象，车辆都无法正常行驶，而两驱车在两个驱动轮中的任何一个出现打滑时，车辆也无法正常行驶，但两驱车的两个随动轮打滑却并不影响车辆的正常行驶，这样看来，全驱车出现车辆打滑的机率是两驱车的一倍，因此考虑给车辆配置差速锁，将打滑的驱动轮锁止，防止其空转，将动力传递到有附着力的驱动轮上，使车辆摆脱困境，所以，当全驱车配置有差速锁时，相对于两驱车，将具有最大的安全性和通过性。现在的差速锁主要分为纯机械结构的机械差速锁和利用电子设备监控车轮转速差，并利用机械结构锁止打滑驱动轮的电子差速锁，纯机械结构的机械差速锁中比较有代表性的是Tosen差速锁和粘性耦合差速器，Tosen差速锁具有线性锁止，反应灵敏等特点，但生产成本高，功率传递效率低，主要应用于高档车辆，而且一般不在桥差速锁使用；粘性耦合差速锁，具有生产成本低、燃油经济性高等特点，但反应迟钝。电子差速锁通过摩擦片锁止打滑车轮，具有生产成本低、线性锁止等优点，但燃油经济性差；而现在大量使用的电子离合式差速锁，存在燃油经济性差，反应时间仍相对较长，电子设备隐患等问题，不适用于前后桥差速锁，一般配合刹车系统使用。

后轮驱动的汽车，其差速器左右半轴的转速在正常路面直线行驶的情况下与差速器壳体的转速是一致的，但当汽车转弯行驶、在不平路面行驶或低附着力路面行驶时，驱动轮在附着力不足，两侧车轮在同一时间内移动的距离不同，出现单边打滑，使汽车行驶及转向困难，动力消耗增加，增大了传动系统中一些零件及车轮的磨损。该问题现在是通过差速分别驱动汽车的两个半轴及车轮而解决的，现有的差速器种类很多，如传统的行星锥齿轮和直齿轮式，扭矩感应差速器反应快，可实现真正的全时四驱，但成本高，功耗大。黏性耦合式差速器成本低，体积小，但是分时四驱，平时和两驱一样，按大多采用的前驱加黏性耦合式差速锁驱动后轮的模式，当前轮打滑时，最大只能向后轴传输50%功率的。电子离合式差速器锁止，价格较高。主动电子离合式差速器的4WD是当今最成熟的四驱技术，是一个多片式离合器通过电脑探测到轮胎打滑及抓地的情况将扭矩分配到前后轴上。

发明内容

本发明的目的是提出一种全齿轮机械差速锁的技术方案，本发明为纯机械式的差速锁，通过多组齿轮的相互啮合结构实现锁止。

本发明的技术方案为：全齿轮机械差速锁，包括有端盖、左输出轴、差速器外壳、行星圆锥齿轮，其特征在于：差速器外壳左端盖和差速器外壳右端盖固定连接在差速器外壳两外端，机械差速锁左右两侧以水平中心线与垂直中心线交叉点作点对称，由两组左右相互对称的行星齿轮机构组成，行星齿轮机构左右分别以左轴线和右轴线作线对称，左侧的行星齿轮机构的具体结构为:在差速锁外壳左端盖中心的孔中可转动的连接左输出轴, 左输出轴右侧为圆锥齿轮,在外壳上下对称可转动的连接1号行星齿轮架轴和2号行星齿轮架轴的外端，1号行星齿轮架轴可转动的连接1号行星圆锥齿轮，其内端固定连接有小内齿轮套，1号行星圆锥齿轮与左输出轴右侧的圆锥齿轮啮合，在1号行星齿轮架轴内端固定连接有行星齿轮架端盖，行星齿轮架端盖内端面与1号行星齿轮架的上部台阶可拆卸连接；2号行星齿轮架轴上可转动的连接2号行星圆锥齿轮，2号行星圆锥齿轮内端固定连接有大内齿轮套，在2号行星齿轮架轴内端固定连接有行星齿轮架端盖，行星齿轮架端盖内端面与1号行星齿轮架的下部台阶可拆卸连接；1 号行星齿轮架外圆为齿轮，端盖上可转动的连接1号行星齿轮和2号行星齿轮，1号行星齿轮和2号行星齿轮均为内外两级；2号行星齿轮架轴的行星齿轮架端盖与1 号行星齿轮架可拆卸连接，端盖上可转动的连接3号行星齿轮和4号行星齿轮，3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级； 1号行星齿轮、2号行星齿轮、3号行星齿轮和4号行星齿轮的中心线相互平行，且与垂直中心线平行，1号行星齿轮和2号行星齿轮的外级齿轮与1号行星圆锥齿轮上的内齿轮套啮合，3号行星齿轮和4号行星齿轮的外级齿轮与2号行星圆锥齿轮上的大内齿轮套啮合；1号行星齿轮和2号行星齿轮的内级齿轮与3号行星齿轮和4号行星齿轮的内级齿轮啮合；外壳右侧设有右侧行星齿轮机构，右侧行星齿轮机构的具体结构与左侧的行星齿轮机构相同，1 号行星齿轮架外圆的齿轮与2号行星齿轮架外圆的齿轮啮合。

所述的1 号行星齿轮架和2 号行星齿轮架外圆为齿轮的齿轮为直齿或斜齿。

所述的右侧行星齿轮机构的具体结构为: 在差速锁外壳右端盖中心的孔中可转动的连接右输出轴, 右输出轴左侧为圆锥齿轮,在壳体上下对称可转动的连接3号行星齿轮架轴和4号行星齿轮架轴的外端，3号行星齿轮架轴可转动的连接3号行星圆锥齿轮，3号行星圆锥齿轮内端固定连接有大内齿轮套，在3号行星齿轮架轴内端固定连接有行星齿轮架端盖，行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架的上部台阶可拆卸连接；4号行星齿轮架轴上可转动的连接4号行星圆锥齿轮，4号行星圆锥齿轮内端固定连接有小内齿轮套，在4号行星齿轮架轴内端固定连接有行星齿轮架端盖，行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架的下部台阶可拆卸连接；2 号行星齿轮架外圆为齿轮，3号行星齿轮架轴的行星齿轮架端盖与2 号行星齿轮架可拆卸连接，端盖上可转动的连接1号行星齿轮和2号行星齿轮，1号行星齿轮和2号行星齿轮均为上下两级；4号行星齿轮架轴的行星齿轮架端盖与2 号行星齿轮架可拆卸连接，端盖上可以转动的连接 3号行星齿轮和4号行星齿轮，3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级；1号行星齿轮、2号行星齿轮、3号行星齿轮和4号行星齿轮的中心线相互平行，且与垂直中心线平行，1号行星齿轮和2号行星齿轮的外级齿轮与3号行星圆锥齿轮上的大内齿轮套啮合，3号行星齿轮和4号行星齿轮的外级齿轮与4号行星圆锥齿轮上的小内齿轮套啮合；1号行星齿轮和2号行星齿轮的内级齿轮与3号行星齿轮和4号行星齿轮的内级齿轮啮合。

所述 1号行星圆锥齿轮到1号行星齿轮架的传动比，与4号行星圆锥齿轮到2号行星齿轮架的传动比相等，设为i--1;2号行星圆锥齿轮到1号行星齿轮架的传动比，与3号行星圆锥齿轮到2号行星齿轮架的传动比相等，设为i2，i1≠i2。

当车辆直线行驶时，两端无转速差，差速锁内机构无传动，差速器内部功率损失为零；当车辆转弯，两端有转速差，转弯内侧车轮转速慢，为实际驱动轮，有反向转动趋势，外侧车轮转速快，为被动驱动轮，被车辆以高于差速锁的速度转动，此时差速锁内部的转动为减速转动，相互之间的差速，通过可转动差速器的行星齿轮架之间的相互转动实现；

当左端车轮打滑，差速锁推动右半轴有反向转动的趋势，通过与其啮合的行星齿轮组传递到与左端打滑车轮啮合的行星齿轮组，由于此方向传递时，与左端车轮啮合的行星齿轮组的自锁，而无法转动，实现锁止，两端可看作一个整体，以与差速锁相同转速转动。

本发明可以满足各种实际使用中对扭距分配和锁止条件的需要，可应用于车辆的中央、前后桥差速锁，而不需要对车辆的其它结构和电传上的结构进行改动。

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，但不局限于本发明的范围。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为本发明去除差速器外壳（3）的立体结构示意图，

图3为本发明1号行星齿轮架（13）和2号行星齿轮架（10）的立体结构示意图，

图4为本发明1号行星齿轮（19）、2号行星齿轮（17）、3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）立体结构示意图。

图中：（1）是差速锁外壳左端盖、（2）是左输出轴、（3）是差速器外壳、（4）是1号行星圆锥齿轮、（5）是1号行星齿轮架轴、（6）是3号行星圆锥齿轮、（7）是3号行星齿轮架轴、（8）是右输出轴、（9）是差速锁外壳右端盖、（10）是2号行星齿轮架、（11）是4号行星齿轮、（12）是3号行星齿轮、（13）是1号行星齿轮架、（14）是4号行星齿轮架轴、（15）是4号圆锥齿轮、（16）是2号行星齿轮架轴、（17）是2号行星齿轮、（18）是2号行星圆锥齿轮、（19）是1号行星齿轮、（20）是行星齿轮架齿轮、（21）小内齿套、（22）是行星齿轮架端盖、（23）是大内齿套、（24）是水平中心线、（25）是左中心线、（26）是右中心线、（27）是垂直中心线。

具体实施方式

全齿轮机械差速锁的结构为：差速器外壳左端盖（1）和差速器外壳右端盖（9）固定连接在差速器外壳（3）两外端，机械差速锁左右两侧以水平中心线（24）与垂直中心线（27）交叉点作点对称，由两组左右相互对称的行星齿轮机构组成，行星齿轮机构左右分别以左轴线（25）和右轴线（26）作线对称，左侧的行星齿轮机构的具体结构为:在差速锁外壳左端盖(1)中心的孔中通过轴承可转动的连接左输出轴(2), 左输出轴右侧为28齿的圆锥齿轮,在壳体上下对称通过轴承可转动的连接1号行星齿轮架轴（5）和2号行星齿轮架轴（16）的外端，1号行星齿轮架轴通过轴承可转动的连接14齿的1号行星圆锥齿轮（4），1号行星圆锥齿轮内端固定连接有39齿的小齿轮套（21），在1号行星齿轮架轴（5）内端固定连接有行星齿轮架端盖（22），行星齿轮架端盖（22）的端面与1号行星齿轮架（13）的上部台阶键或螺钉连接；2号行星齿轮架轴（16）上通过轴承可转动的连接14齿的2号行星圆锥齿轮（18），2号行星圆锥齿轮内端设有与其制为一体的、41齿的大内齿轮套（23），在2号行星齿轮架轴（16）内端设有与其制为一体的行星齿轮架端盖（22），行星齿轮架端盖（22）端面与1号行星齿轮架（13）的下部台阶键或螺钉连接；1 号行星齿轮架（13）外圆为33齿的齿轮（20），1号行星齿轮架轴（5）的行星齿轮架端盖（22）与1 号行星齿轮架（13）的上部台阶键或螺钉连接，端盖上通过轴承可转动的连接中心线相互平行且与1号行星齿轮架轴中心线平行的1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17），1号行星齿轮和2号行星齿轮均为内外两级，外级为17齿，内级为16齿；2号行星齿轮架轴（16）的行星齿轮架端盖与1 号行星齿轮架（13）下部台阶键或螺钉连接，端盖上由轴承连接与2号行星齿轮架轴中心线平行的的3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11），3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级，外级为17齿，内级为16齿； 1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的外级齿轮与1号行星圆锥齿轮（4）上的内齿轮套（21）啮合，3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的外级齿轮与2号行星圆锥齿轮（18）上的左内齿轮套（24）啮合；1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的内级齿轮与3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的内级齿轮啮合；

外壳右侧设有右侧的行星齿轮机构，右侧行星齿轮机构的具体结构与左侧的行星齿轮机构相同，右侧行星齿轮机构的具体结构为: 在差速锁外壳右端盖(9)中心的孔中通过轴承可转动的连接右输出轴(8), 右输出轴左侧为28齿的圆锥齿轮,在壳体上下对称通过轴承可转动的连接3号行星齿轮架轴（7）和4号行星齿轮架轴（14）的外端，3号行星齿轮架轴通过轴承可转动的连接14齿的3号行星圆锥齿轮（6），3号行星圆锥齿轮内端设有与其制为一体的、41齿的大内齿轮套（23），在3号行星齿轮架轴（7）内端设有与其制为一体的行星齿轮架端盖(22)，行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架（10）的上部台阶键或螺钉可拆卸连接；4号行星齿轮架轴（14）上通过轴承可转动的连接14齿的4号行星圆锥齿轮（15），4号行星圆锥齿轮内端设有与其制为一体的、39齿的小内齿轮套（21），在4号行星齿轮架轴（14）内端设有与其制为一体的行星齿轮架端盖（22），行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架（10）的下部台阶键或螺钉可拆卸连接；2 号行星齿轮架（10）外圆为33齿的齿轮（20），3号行星齿轮架轴（7）的行星齿轮架端盖（22）与2 号行星齿轮架（10）台阶键或螺钉可拆卸连接，端盖上通过轴承与1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）连接，1号行星齿轮和2号行星齿轮均为内外两级，外级为17齿，内级为16齿；4号行星齿轮架轴（14）的行星齿轮架端盖（22）与2 号行星齿轮架（10）台阶键或螺钉可拆卸连接，端盖通过轴承与3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）连接，3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级，外级为17齿，内级为16齿； 1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的外级齿轮与3号行星圆锥齿轮（6）上的内齿轮套（23）啮合，3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的外级齿轮与4号行星圆锥齿轮（15）上的内齿轮套（21）啮合；1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的内级齿轮与3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的内级齿轮啮合。1 号行星齿轮架（13）和2 号行星齿轮架（20）外圆为齿轮的齿轮为直齿或斜齿。

1号行星圆锥齿轮（4）到1号行星齿轮架（13）的传动比，与4号行星圆锥齿轮（15）到2号行星齿轮架（20）的传动比相等，设为i--1;2号行星圆锥齿轮（18）到1号行星齿轮架（13）的传动比，与3号行星圆锥齿轮（6）到2号行星齿轮架（20）的传动比相等，设为i2，i1≠i2。

Claims

1.全齿轮机械差速锁，包括有端盖、左输出轴、差速器外壳、行星圆锥齿轮，其特征在于：差速器外壳左端盖（1）和差速器外壳右端盖（9）固定连接在差速器外壳（3）两外端，机械差速锁左右两侧以水平中心线（24）与垂直中心线（27）交叉点作点对称，由两组左右相互对称的行星齿轮机构组成，行星齿轮机构左右分别以左轴线（25）和右轴线（26）作线对称，左侧的行星齿轮机构的具体结构为:在差速锁外壳左端盖(1)中心的孔中可转动的连接左输出轴(2), 左输出轴（2）右侧为圆锥齿轮,在外壳上下对称可转动的连接1号行星齿轮架轴（5）和2号行星齿轮架轴（16）的外端，1号行星齿轮架轴可转动的连接1号行星圆锥齿轮（4），其内端固定连接有小内齿轮套（21），1号行星圆锥齿轮（4）与左输出轴（2）右侧的圆锥齿轮啮合，在1号行星齿轮架轴（5）内端固定连接有行星齿轮架端盖(22)，行星齿轮架端盖内端面与1号行星齿轮架（13）的上部台阶可拆卸连接；2号行星齿轮架轴（16）上可转动的连接2号行星圆锥齿轮（18），2号行星圆锥齿轮内端固定连接有大内齿轮套（23），在2号行星齿轮架轴（16）内端固定连接有行星齿轮架端盖（22），行星齿轮架端盖内端面与1号行星齿轮架（13）的下部台阶可拆卸连接；1 号行星齿轮架（13）外圆为齿轮（20），端盖上可转动的连接1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17），1号行星齿轮和2号行星齿轮均为内外两级；2号行星齿轮架轴（16）的行星齿轮架端盖与1 号行星齿轮架（13）可拆卸连接，端盖上可转动的连接3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11），3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级； 1号行星齿轮（19）、2号行星齿轮（17）、3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的中心线相互平行，且与垂直中心线平行，1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的外级齿轮与1号行星圆锥齿轮（4）上的内齿轮套（21）啮合，3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的外级齿轮与2号行星圆锥齿轮（18）上的大内齿轮套（23）啮合；1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的内级齿轮与3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的内级齿轮啮合；外壳右侧设有右侧行星齿轮机构，右侧行星齿轮机构的具体结构与左侧的行星齿轮机构相同，1 号行星齿轮架（13）外圆的齿轮（20）与2号行星齿轮架（10）外圆的齿轮（20）啮合。

2.如权利要求1所述的全齿轮机械差速锁，其特征在于，所述的1 号行星齿轮架（13）和2 号行星齿轮架（10）外圆为齿轮（20）的齿轮为直齿或斜齿。

3.如权利要求1所述的全齿轮机械差速锁，其特征在于，所述的右侧行星齿轮机构的具体结构为: 在差速锁外壳右端盖(9)中心的孔中可转动的连接右输出轴(8), 右输出轴左侧为圆锥齿轮,在壳体上下对称可转动的连接3号行星齿轮架轴（7）和4号行星齿轮架轴（14）的外端，3号行星齿轮架轴可转动的连接3号行星圆锥齿轮（6），3号行星圆锥齿轮内端固定连接有大内齿轮套（23），在3号行星齿轮架轴（7）内端固定连接有行星齿轮架端盖(22)，行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架（10）的上部台阶可拆卸连接；4号行星齿轮架轴（14）上可转动的连接4号行星圆锥齿轮（15），4号行星圆锥齿轮内端固定连接有小内齿轮套（21），在4号行星齿轮架轴（14）内端固定连接有行星齿轮架端盖（22），行星齿轮架端盖内端面与2号行星齿轮架（10）的下部台阶可拆卸连接；2 号行星齿轮架（10）外圆为齿轮（20），3号行星齿轮架轴（7）的行星齿轮架端盖（22）与2 号行星齿轮架（10）可拆卸连接，端盖上可转动的连接1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17），1号行星齿轮和2号行星齿轮均为上下两级；4号行星齿轮架轴（14）的行星齿轮架端盖（22）与2 号行星齿轮架（10）可拆卸连接，端盖上可以转动的连接 3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11），3号行星齿轮和4号行星齿轮均为内外两级； 1号行星齿轮（19）、2号行星齿轮（17）、3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的中心线相互平行，且与垂直中心线平行，1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的外级齿轮与3号行星圆锥齿轮（6）上的大内齿轮套（23）啮合，3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的外级齿轮与4号行星圆锥齿轮（15）上的小内齿轮套（21）啮合；1号行星齿轮（19）和2号行星齿轮（17）的内级齿轮与3号行星齿轮（12）和4号行星齿轮（11）的内级齿轮啮合。

4.如权利要求1所述的全齿轮机械差速锁，其特征在于，所述的 1号行星圆锥齿轮（4）到1号行星齿轮架（13）的传动比，与4号行星圆锥齿轮（15）到2号行星齿轮架（10）的传动比相等，设为i--1;2号行星圆锥齿轮（18）到1号行星齿轮架（13）的传动比，与3号行星圆锥齿轮（6）到2号行星齿轮架（10）的传动比相等，设为i2，i1≠i2。