CN102900824B - 机械锁止防滑差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械锁止防滑差速器，其结构是在壳体中设置中心挡块，在壳体的两侧端盖与中心挡块上分别支撑连接有左半轴和右半轴；在左半轴上滑动连接有第一旋齿轮，在右半轴上滑动连接有第二旋齿轮；在壳体的左侧接有与第一旋齿轮相啮合的第一旋齿杆，在壳体的右侧接有与第二旋齿轮相啮合的第二旋齿杆，两侧相邻的第一旋齿杆与第二旋齿杆的重叠端相啮合；在第一旋齿轮和第二旋齿轮两侧均布有动啮合齿，在壳体端盖内侧和中心挡块的两侧分别设有定啮合齿。本发明防滑差速器能够实现完全锁止，没有转速局限，也无需其他锁止器的辅助，其结构简单，反应速度快，动作无噪声，防滑效果好，通用性强，容易制造。

Description

机械锁止防滑差速器

技术领域

本发明涉及一种抑制或影响差动作用的差速传动装置，具体地说是一种机械锁止防滑差速器。

背景技术

差速器是汽车上的关键部件之一，尤其是防滑差速器的性能好坏直接关系到汽车越野性能的高低。随着越野车的不断发展，锁止防滑差速器的作用也就显得至关重要。当前应用在越野车上的锁止差速器主要包括有摩擦片式防滑差速器、电子感应防滑差速器、托森差速器和伊顿差速器等，而其中性能较好的托森差速器和伊顿差速器仍存在有一些使用缺陷。例如：托森差速器的体积大，分量重，价格高，结构复杂，并且不能百分之百地锁止，只有在电子锁止器的辅助下才能完全锁止动作，这样就增加了差速机构工作的繁琐性。伊顿机械锁止差速器是在车轮和离心轮达到一定转速的情况下，锁止机构才投入工作，并且在车速超过一定限值后，锁止机构自行退出工作。因而，伊顿机械锁止差速器的锁止作用实际上只是在一定车速范围内有效。另外，这种差速锁止器还存在反应速度慢和容易造成轮胎磨损大等缺陷，并且在锁止时，离心轮的碰撞动作还会产生较大的工作噪音。

发明内容

本发明的目的就是提供一种机械锁止防滑差速器，以解决现有差速器存在的结构复杂和不能完全锁止的问题。

本发明是这样实现的：一种机械锁止防滑差速器，包括有：

带有轴向圆柱形通孔内腔的壳体，在所述壳体的两侧分别开有若干轴向穿接孔，所述穿接孔的侧壁与所述壳体内腔的侧壁有相交的通口，所述壳体两侧的所述轴向穿接孔的数量相同，所述壳体左右两侧相邻的两个所述穿接孔的内端头具有侧壁相通的重叠段；

设置在所述壳体内腔中部的中心挡块，所述壳体内腔被分隔成左腔室和右腔室，在所述中心挡块上开有轴向芯孔，在所述中心挡块的两侧分别设置有圆环形的定啮合齿；

穿接在所述壳体左侧所述穿接孔中的第一旋齿杆，在所述第一旋齿杆上设有反旋旋齿线；

穿接在所述壳体右侧所述穿接孔中的第二旋齿杆，在所述第二旋齿杆上设有正旋旋齿线；所述壳体两侧穿接孔的重叠段为所述第一旋齿杆与所述第二旋齿杆相互啮合的啮合段；

封接在所述壳体两端的端盖，在所述端盖上开有轴向贯通的芯孔，在所述端盖的内侧设置有圆环形的定啮合齿；

设置在所述壳体左腔室中的第一旋齿轮，在其轮面上设有正旋旋齿线；所述第一旋齿轮通过所述壳体内腔侧壁上的所述通口与所述第一旋齿杆相啮合；在所述第一旋齿轮的两侧端面上分别设置圆环形的动啮合齿，所述动啮合齿分别与所述端盖内侧的所述定啮合齿和所述中心挡块上的所述定啮合齿相啮合；

穿接在所述第一旋齿轮中的左半轴，所述左半轴与所述第一旋齿轮通过反旋的花键和花键槽相配合；所述左半轴的内侧端支撑在所述中心挡块的芯孔中，所述左半轴的外侧端从左侧的所述端盖的芯孔中穿出；

设置在所述壳体右腔室中的第二旋齿轮，在其轮面上设有反旋旋齿线；所述第二旋齿轮通过所述壳体内腔侧壁上的所述通口与所述第二旋齿杆相啮合；在所述第二旋齿轮的两侧端面上分别设置圆环形的动啮合齿，所述动啮合齿分别与所述端盖内侧的所述定啮合齿和所述中心挡块上的所述定啮合齿相啮合；以及

穿接在所述第二旋齿轮中的右半轴，所述右半轴与所述第二旋齿轮通过正旋的花键和花键槽相配合；所述右半轴的内侧端支撑在所述中心挡块的芯孔中，所述右半轴的外侧端从右侧的所述端盖的芯孔中穿出。

设置在壳体两侧中的第一和第二旋齿杆，在壳体中的位置相对固定，但均能转动，壳体两侧相邻的一组旋齿杆在壳体内的轴向重叠端沿轴向相互平行啮合，第一和第二旋齿杆与壳体左、右腔室中的第一或第二旋齿轮轴向平行啮合。在车轮行驶过程中，当某侧车轮因空转滑动而使差速器的壳体受到扭力时，相互啮合的第一和第二旋齿杆即对各自对应的第一或第二旋齿轮产生轴向推力，推动第一和第二旋齿轮沿轴向相向或相背移动，使两个旋齿轮端面上的动啮合齿与壳体端盖上的定啮合齿或者中心挡块上的定啮合齿相互啮合，从而阻止两个旋齿轮的旋转，并最终达到差速器壳体与穿接在两个旋齿轮中心轴孔中的左、右半轴的锁止。

本发明在所述壳体的外侧面上还设置有连接法兰。

本发明中的所述第一旋齿轮两侧的所述动啮合齿分别与所述中心挡块和左侧所述端盖上的所述定啮合齿的齿数、齿形和分布半径对应相同。

本发明中的所述第二旋齿轮两侧的所述动啮合齿分别与所述中心挡块和右侧所述端盖上的所述定啮合齿的齿数、齿形和分布半径对应相同。

本发明中的所述第一旋齿轮两侧的所述动啮合齿的齿数相同，分布半径相同；所述第二旋齿轮两侧的所述动啮合齿的齿数、齿形相同，分布半径相同。

本发明中的所述第一旋齿杆有2—5个，均布在所述第一旋齿轮的轮面周边，并均与所述第一旋齿轮相啮合；所述第二旋齿杆与所述第一旋齿杆的数量相同，均布在所述第二旋齿轮的轮面周边，并均与所述第二旋齿轮相啮合。

在所述端盖的外端面制有与端盖芯孔同心的套管，在所述套管中设置有穿接在半轴上的摩擦片。

本发明是由壳体、旋齿杆、旋齿轮和左右半轴组成的一种纯机械式的锁止防滑差速器，其特点是能够实现完全锁止，没有转速局限，也无需其他锁止器的辅助，其结构简单，反应速度快，动作无噪声，防滑效果好，通用性强，容易制造。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是第一旋齿轮与第一旋齿杆在壳体中的啮合形式示意图。

图3是第一旋齿轮的结构示意图。

图4是第二旋齿杆的结构示意图。

图中：1、动啮合齿，2、第一旋齿轮，3、第一旋齿杆，4、第二旋齿轮，5、第二旋齿杆，6、右半轴，7、左半轴，8、定啮合齿，9、壳体，10、中心挡块，11、螺孔，12、端盖，13、法兰盘，14、螺栓，15、摩擦片，16、套管，17、穿接孔，21、旋齿线，22、花键槽，61、粗径段，62、花键。

具体实施方式

如图1所示，壳体9呈圆柱形，内开圆柱形轴向通孔，形成圆柱形内腔。在壳体9的外圆面上设置有与汽车驱动桥固定连接用的法兰盘13。在壳体9的内腔中部封堵并固定有中心挡块10，将壳体内腔分隔成左腔室和右腔室。在中心挡块10上开有轴向芯孔，用以支撑左、右半轴。中心挡块10可以是整体结构。为简化制作，也可分成背面相对的对称两体结构，分别从壳体两侧的内腔端口中嵌入并固定在内腔的中部。在中心挡块10的两侧分别设置有圆环形的定啮合齿8。定啮合齿上各齿尖和齿根均为半径相同的圆弧面，齿尖与齿根的圆弧面之间通过过渡平面连接。

如图2所示，在壳体9的左端侧沿内腔的周边开有三个轴向的穿接孔17，在壳体9的右端侧也开有三个同样的穿接孔（以虚线的圆圈表示）。壳体两侧的穿接孔17在轴向上具有一定的偏转角度，在壳体中就形成了两两一组的相邻穿接孔。每个穿接孔17的外侧端开口在壳体9的端侧面，穿接孔的内侧端超过了壳体的中心对称线（图1），从而使壳体左右两侧相邻的两个穿接孔的内端头具有一段轴向重叠段。由于壳体两侧的穿接孔17在轴向上有相交的部分（图2所示），因而，在相邻的一组穿接孔的上述轴向重叠段就形成一个侧壁相通的通口。另外，壳体9两侧所有的穿接孔17均与壳体内腔在轴向上有相交的部分，因而，每个穿接孔17的侧壁均与壳体9的其中一个腔室的侧壁形成相通的条形通口。壳体9每侧的穿接孔最少有2个，最多不宜超过5个；可沿壳体的内腔圆周均布，也可采用非均布的分布状态。

图1中，在壳体9左侧的每个穿接孔17中均穿接一根第一旋齿杆3，在第一旋齿杆3上设有反旋旋齿线。在壳体9右侧的每个穿接孔中均穿接一根第二旋齿杆5，在第二旋齿杆5上设有正旋旋齿线。第一旋齿杆3和第二旋齿杆5的杆径略小于穿接孔17的孔径，第一旋齿杆和第二旋齿杆的长度略小于穿接孔的长度，以使第一旋齿杆和第二旋齿杆可在穿接孔中自由转动。第一旋齿杆3上的反旋旋齿线与第二旋齿杆5的正旋旋齿线在壳体9中部的相邻穿接孔的内部通口处形成相互搭接、轴向平行啮合的啮合部；相互啮合的两根第一旋齿杆3和第二旋齿杆5构成一个啮合传动连动组。

本发明所说的正旋旋齿线和反旋旋齿线是在工件外圆柱面上螺旋缠绕的滚齿式齿形线；其中，正旋旋齿线为正旋的螺旋齿形线；反旋旋齿线为反旋的螺旋齿形线。为使正旋旋齿线和反旋旋齿线实现轴向平行啮合，螺旋齿形线的螺旋角度应为45°。

图1中，在壳体9的两端分别封接有端盖12。在壳体9的端面开有六个圆周分布的螺孔11（图2），通过螺栓14与螺孔11的连接，将端盖12封接在壳体9的两端。在每个端盖12上开有轴向贯通的芯孔，在端盖12的外侧面制有与端盖芯孔同心的套管16，在套管16中放置摩擦片15，摩擦片15可套接在左、右半轴的伸出端上，用以提供辅助的初始锁止动力。在端盖12的内侧设置有圆环形的定啮合齿8。端盖12上的定啮合齿的结构和形状与中心挡块10两侧的定啮合齿8的结构和形状相同，但齿数、齿高和分布半径等可有所不同。为简化制作工艺和安装成本，最好将端盖12上的定啮合齿和中心挡块10两侧的定啮合齿制成结构、形状及尺寸等均完全一致的定啮合齿。

如图1所示，在壳体9的左腔室中设置有第一旋齿轮2，第一旋齿轮2通过壳体内腔与各穿接孔之间的侧壁通口，与壳体左侧各穿接孔中的第一旋齿杆3相啮合。

如图3所示，在第一旋齿轮2的轮面上设有正旋旋齿线21，在第一旋齿轮2的两侧端面上分别设置圆环形的动啮合齿1。两侧的动啮合齿1分别与中心挡块10和壳体左侧端盖12上的定啮合齿8的齿数、齿形和分布半径对应相同，以实现第一旋齿轮2与中心挡块10或壳体端盖的稳定啮合。在第一旋齿轮2上开有轴向的中心轴孔，在中心轴孔的孔壁上开有反旋的花键槽22。在第一旋齿轮2的中心轴孔中穿接左半轴7，左半轴7与第一旋齿轮2通过反旋花键和反旋花键槽相配合。

图1中，左半轴7的内侧端支撑在壳体中心挡块10的左侧芯孔中，左半轴7的外侧端从壳体左侧端盖12的芯孔中穿出。当第一旋齿轮2被推动左移时，其左侧的动啮合齿1即与壳体左侧端盖12上的定啮合齿相啮合；当第一旋齿轮2被推动右移时，其右侧的动啮合齿1即与中心挡块10左侧的定啮合齿8相啮合。

如图1所示，在壳体9的右腔室中设置有第二旋齿轮4，第二旋齿轮4通过壳体内腔与各穿接孔之间的侧壁通口，与壳体右侧穿接孔17中的第二旋齿杆5相啮合。在第二旋齿轮4的轮面上设有反旋旋齿线，在第二旋齿轮4的两侧端面上分别设置有圆环形的动啮合齿1。两侧的动啮合齿1分别与中心挡块10和壳体左侧端盖12上的定啮合齿的齿数、齿形和分布半径对应相同，以实现第二旋齿轮4与中心挡块10或壳体端盖的稳定啮合。在第二旋齿轮4上开有中心轴孔，在中心轴孔的孔壁上开有正旋的花键槽。在第二旋齿轮4的中心轴孔中穿接右半轴6，右半轴6与第二旋齿轮4通过正旋花键和正旋花键槽相配合。图4中，在右半轴6上设有一段粗径段61，在该粗径段上制有正旋的花键62。

图1中，右半轴6的内侧端支撑在壳体中心挡块10的右侧芯孔中，右半轴6的外侧端从壳体右侧端盖12的芯孔中穿出。当第二旋齿轮4被推动左移时，其左侧的动啮合齿1即与中心挡块10右侧的定啮合齿8相啮合；当第二旋齿轮4被推动右移时，其右侧的动啮合齿1即与壳体右侧端盖12上的定啮合齿相啮合。

为简化制作工艺，第一旋齿轮2两侧的动啮合齿1的齿数、齿形相同，分布半径相同；第二旋齿轮4两侧的动啮合齿1的齿数、齿形相同，分布半径相同。更进一步的，第一旋齿轮2和第二旋齿轮4上的动啮合齿均设计成相同的齿数、齿形和分布半径。

本发明的工作过程是：当车辆向前行驶时，牵引扭矩使差速器壳体9产生旋转运动，此时第一旋齿轮2受到第一旋齿杆3的啮合推力，向右移动，使第一旋齿轮2右端的动啮合齿1与中心挡块10左侧的定啮合齿8相互啮合。第二旋齿轮4受到第二旋齿杆5的啮合推力，向左移动，使第二旋齿轮4左端的动啮合齿与中心挡块10右侧的定啮合齿相啮合。

当车辆的左侧车轮着实，右侧车轮悬空或打滑时，壳体9旋转的角速度有快于左半轴7的倾向。这时，左半轴7上的反旋花键产生向右的推力，再加上第一旋齿杆3产生的右向的推力，即可将第一旋齿轮2与壳体9锁紧；同时，第二旋齿轮4也与壳体9相锁，以辅助第一旋齿轮2与壳体9的锁止。端盖12上的摩擦片15所提供的摩擦力，可以辅助第二旋齿轮4与壳体9相锁。由于摩擦片15提供的摩擦动力不需多大，所以对摩擦片基本无损坏。

当汽车在左转弯道行驶时（右转的原理相同），此时汽车的右侧车轮在外、左侧车轮在内，右侧车轮在车身惯性力的作用下，使右半轴6得到外来扭力。由于右半轴6上的正旋花键的作用，使第二旋齿轮4受到的作用力与锁制力相反，由此消除了锁制力，第一旋齿轮2与壳体9的互锁也就失去了辅助力，第一旋齿轮2、壳体9和第二旋齿轮4进行相互传动，即可实现内、外侧车轮的差速行驶。

Claims (5)

1.一种机械锁止防滑差速器，其特征是，包括有：

带有轴向圆柱形通孔内腔的壳体，在所述壳体的两侧分别开有若干轴向穿接孔，所述穿接孔的侧壁与所述壳体内腔的侧壁有相交的通口，所述壳体两侧的所述轴向穿接孔的数量相同，所述壳体左右两侧相邻的两个所述穿接孔的内端头具有侧壁相通的重叠段；

设置在所述壳体内腔中部的中心挡块，所述壳体内腔被分隔成左腔室和右腔室，在所述中心挡块上开有轴向芯孔，在所述中心挡块的两侧分别设置有圆环形的定啮合齿；

穿接在所述壳体左侧所述穿接孔中的第一旋齿杆，在所述第一旋齿杆上设有反旋旋齿线；

穿接在所述壳体右侧所述穿接孔中的第二旋齿杆，在所述第二旋齿杆上设有正旋旋齿线；所述壳体两侧穿接孔的重叠段为所述第一旋齿杆与所述第二旋齿杆相互啮合的啮合段；

封接在所述壳体两端的端盖，在所述端盖上开有轴向贯通的芯孔，在所述端盖的内侧设置有圆环形的定啮合齿；

设置在所述壳体左腔室中的第一旋齿轮，在其轮面上设有正旋旋齿线；所述第一旋齿轮通过所述壳体内腔侧壁上的所述通口与所述第一旋齿杆相啮合；在所述第一旋齿轮的两侧端面上分别设置圆环形的动啮合齿；当所述第一旋齿轮被推动左移时，其左侧的动啮合齿即与所述壳体左侧所述端盖上的定啮合齿相啮合；当所述第一旋齿轮被推动右移时，其右侧的动啮合齿即与所述中心挡块左侧的定啮合齿相啮合；所述第一旋齿轮两侧的所述动啮合齿分别与所述中心挡块和左侧所述端盖上的所述定啮合齿的齿数、齿形和分布半径对应相同；

穿接在所述第一旋齿轮中的左半轴，所述左半轴与所述第一旋齿轮通过反旋的花键和花键槽相配合；所述左半轴的内侧端支撑在所述中心挡块的芯孔中，所述左半轴的外侧端从左侧的所述端盖的芯孔中穿出；

设置在所述壳体右腔室中的第二旋齿轮，在其轮面上设有反旋旋齿线；所述第二旋齿轮通过所述壳体内腔侧壁上的所述通口与所述第二旋齿杆相啮合；在所述第二旋齿轮的两侧端面上分别设置圆环形的动啮合齿；当所述第二旋齿轮被推动左移时，其左侧的动啮合齿即与所述中心挡块右侧的定啮合齿相啮合；当所述第二旋齿轮被推动右移时，其右侧的动啮合齿即与所述壳体右侧所述端盖上的定啮合齿相啮合；所述第二旋齿轮两侧的所述动啮合齿分别与所述中心挡块和右侧所述端盖上的所述定啮合齿的齿数、齿形和分布半径对应相同；以及

穿接在所述第二旋齿轮中的右半轴，所述右半轴与所述第二旋齿轮通过正旋的花键和花键槽相配合；所述右半轴的内侧端支撑在所述中心挡块的芯孔中，所述右半轴的外侧端从右侧的所述端盖的芯孔中穿出。

2.根据权利要求1所述的机械锁止防滑差速器，其特征是，在所述壳体的外侧面上设置有连接法兰。

3.根据权利要求1所述的机械锁止防滑差速器，其特征是，所述第一旋齿轮两侧的所述动啮合齿的齿数相同，分布半径相同；所述第二旋齿轮两侧的所述动啮合齿的齿数、齿形相同，分布半径相同。

4.根据权利要求1、2或3所述的机械锁止防滑差速器，其特征是，所述第一旋齿杆有2—5个，均布在所述第一旋齿轮的轮面周边，并均与所述第一旋齿轮相啮合；所述第二旋齿杆与所述第一旋齿杆的数量相同，均布在所述第二旋齿轮的轮面周边，并均与所述第二旋齿轮相啮合。

5.根据权利要求1、2或3所述的机械锁止防滑差速器，其特征是，在所述端盖的外端面制有与端盖芯孔同心的套管，在所述套管中设置有穿接在半轴上的摩擦片。