CN102943860B - 一种滑动齿轮式差速器 - Google Patents
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Abstract
一种滑动齿轮式差速器，包括滑动齿轮、滚轮、滚轮轴、滚轮架、弹簧、滚轮轴卡箍、支撑轴、动力输出轴，支撑轴通过动力输出轴内端的圆孔定位和支撑，滑动齿轮安装在支撑轴上，滚轮通过滚轮轴安装在滚轮架上组成滚轮传动组件，滚轮传动组件相对滑动齿轮对称布置；所述的滑动齿轮两端圆周方向均布凸台，滚轮安装在凸台的凹槽一半位置处，当动力输出轴两端阻力矩相同时，滑动齿轮位于两滚轮架的中间，动力输出轴同向等速旋转，当动力输出轴两端助力矩不同时，滑动齿轮向力矩小的一端移动，小力矩端驱动转速加快，大力矩断转速降低，当两端助力矩相差在一定程度时，大力矩端动力中断，小力矩端保持动力传递，实现差速。
Description
技术领域
本发明属于农业机械变速器用差速器，具体涉及一种滑动齿轮式差速器。
背景技术
汽车行驶时左右车轮在同一时间内所滚过的路程通常不等，如果驱动桥的左右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或滑转，不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操作性能恶化，所以为防止这些现象发生，汽车左右轮间都装有轮间差速器。但是当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，其驱动转矩也随之减小，无法发挥潜在的牵引力，以致使得汽车停驶。为了保证汽车行驶，越野汽车通常采用差速锁和防滑差速器，这些结构通常比较复杂，不适合用于农业机械做差速使用。
在农业机械驱动系统中，通常不安装差速器，所以在转向时比较困难，对于轮距窄的开沟机、田园管理机等，转向时利用人力强行扭转机械使得机械的左右轮在地面出现相对滑动基本可以实现转向，但对于轮距相对较宽的移栽机、插秧机等，靠人力扭转机械基本不能转向。所以通常在驱动系统中采用牙嵌式转向离合器，转向时通过分离该侧的牙嵌式离合器，切断该侧的动力传递，而另外一侧的动力没有被切断而继续行驶，实现了大轮距农业机械转向。牙嵌式离合器转向虽然可以满足上述要求，但该机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击。
发明内容
本发明针对现有牙嵌式离合器转向机构操作复杂，转向灵活性差，牙嵌齿轮有冲击，汽车上用的非限滑差速器不能满足农业机械差速后传递动力要求，限滑差速器又结构复杂，价格昂贵，不适合农业机械采用，提供了一种滑动齿轮式差速器，该差速器在差速的同时会保证至少有一只动力输出轴在运动，从而可以可靠的传递驱动力矩，该机构结构简单，无需单独操作，使用方便，实用性强。
本发明采用如下技术方案实现：一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴、滚轮架、端盖、轴承、箱体、支撑轴、弹簧、滑套和与动力输入轴的动力输入齿轮啮合的滑动齿轮，所述滑动齿轮空套在支撑轴的中部，所述滑动齿轮可以沿所述支撑轴的轴向移动，所述支撑轴的两侧分别固定有所述滚轮架，所述支撑轴的两端通过所述滑套安装在所述动力输出轴的内孔中，所述动力输出轴通过轴承定位在所述端盖上，所述端盖固定在箱体上，所述动力输出轴的一端为输出动力端，另一端与所述滚轮架相连，所述滑动齿轮的两侧面对称设置有绕所述滑动齿轮轴心均匀分布的多个凸台，所述滚轮架上安装有与所述滑动齿轮上的凸台对应的滚轮体组件，所述滑动齿轮通过所述滚轮体组件带动所述滚轮架旋转，所述支撑轴在所述滚轮架和滑动齿轮之间套装有弹簧，所述滚轮体组件在所述动力输出轴两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮上的凸台，使得所述滑动齿轮向扭力小的方向滑动。
所述滚轮体组件包括滚轮轴、滚轮和滚轮轴卡箍，所述滚轮通过滚轮轴安装在滚轮架上，所述滚轮轴卡箍卡装在滚轮轴外，所述滚轮可绕所述滚轮轴旋转，所述滚轮设置在所述滑动齿轮的凸台工作面上。
所述动力输出轴在所述滑套位置处设有可以润滑滑套的导油孔。
油封安装在所述端盖上轴承的外端。
所述动力输出轴与所述滚轮架通过花键相连。
所述滚轮体组件在所述滚轮架圆周方向均匀布置六处。
所述滑动齿轮上设有凹陷的弹簧座，所述弹簧安装在所述弹簧座内。
由于采用上述结构，本发明应用于低速车辆和农业机械动力上，采用滚轮体组件和滑动齿轮上的凸台配合，由于滑动齿轮的转速不高，因此利用滚轮体组件上的滚轮挤压凸台，当动力输出轴两端阻力矩相同时，滑动齿轮位于两滚轮架的中间，动力输出轴同向等速旋转，当动力输出轴两端助力矩不同时，滑动齿轮向力矩小的一端移动，小力矩端驱动转速加快，大力矩断转速降低，当两端助力矩相差在一定程度时，大力矩端动力中断，小力矩端保持动力传递，实现差速，这样使得转向机构操作简单，转向灵活，传递驱动力矩可靠，无需单独操作，使用方便，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明动力输出轴安装示意图；
图3为本发明的组件示意图；
图4为滑动齿轮上凸台的结构示意图；
图5为滚轮架与凸台的传力示意图；
图6为本发明左侧结构爆炸图；
图7为本发明直线行驶时滑动齿轮的位置示意图；
图8（a）为本发明左转行驶时滑动齿轮的位置示意和受力分析图；
图8（b）为本发明左转行驶时滑动齿轮进一步的位置示意和受力分析图；
图9（a）为本发明右转行驶时滑动齿轮的位置示意和受力分析图；
图9（b）为本发明右转行驶时滑动齿轮进一步的位置示意和受力分析图。
具体实施方式
下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。
参见图1，一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴1、滚轮架2、滚轮轴卡箍3、滚轮轴4、滚轮5、支撑轴6、螺栓7、端盖8、油封9、轴承10、箱体11、动力输入轴12、动力输入齿轮13、滑动齿轮14、弹簧15、滑套16；
参见图1和图2，所述端盖8通过螺栓7固定在箱体11上，动力输出轴1通过轴承10定位在端盖8上，油封9安装在端盖8的外端；动力输出轴1上设计有台阶a-3和a-6，其宽度与端盖8上的台阶a-4和a-5相等，轴承10一个安装在台阶a-3和台阶a-4，另一个安装在台阶a-5和台阶a-6处，此结构能将动力输出轴1在轴向上固定在一定的位置，而在圆周方向可以自由的转动；所述动力输出轴1设计有和滚轮架2外花键啮合的内花键a-1和为加工内花键a-1的退刀槽a-2；所述动力输出轴1设计有导油孔a-7，其润滑安装在支撑孔a-8上的滑套16的作用；所述的动力输出轴1通过轴承10定位在端盖8上，在轴向上不能移动，动力输出轴1一端做输出动力，另一端通过内花键与滚轮架2的外花键相连，做动力输入；油封9安装在端盖8的外端，密封变速器中的润滑油；
参见图1、2、3、5，所述支撑轴6两端通过滑套16安装在动力输出轴1的支撑孔a-8上，滑动齿轮14安装在支撑轴6上，弹簧15安装在滑动齿轮14的弹簧座b-4与滚轮架2之间，弹簧座b-4其固定弹簧周向位置和防止弹簧在工作跳动的作用；所述的支撑轴6通过两端的动力输出轴1定位，支撑轴6不能在轴向和径向方向移动，但在圆周方向可以自由转动，滑动齿轮14安装在支撑轴6上，在不需要差速时，在两端弹簧15的作用下，滑动齿轮14位于两滚轮架2中心位置处，在差速时滑动齿轮14可在两滚轮架2之间任意位置移动；所述滚轮5通过滚轮轴4安装在滚轮架2上，滚轮5和滚轮轴4组成滚轮体组件，在滚轮架2圆周方向均匀布置6处，滚轮轴卡箍3卡在滚轮架2与滚轮轴4中心位置处，防止滚轮轴4在重力或旋转离心力的作用下从滚轮架2中滑落；所述的滚轮架2一端由动力输出轴1定位，另一端被弹簧15压紧，不能轴向移动；所述的滚轮5传递动力时压在滑动齿轮14的凸台b-3的一半位置处，凸台b-3给滚轮架2提供旋转动力；所述的滚轮架2上设计有和动力输出轴1内花键啮合的外花键b-1和为加工外花键b-1的退刀槽b-2；
参见图1至图6；所述的凸台b-3由内台面c-1、前进档工作面c-2、凸台顶面c-3、倒档工作面c-4、凸台底面c-5和外台面c-6组成。在机械前进行驶不差速时滚轮5压紧前进档工作面c-2的凸台顶面c-3至凸台底面c-5一半位置处，由于左右两侧驱动轮的阻力矩相同，在两端弹簧15的作用下，滑动齿轮14位于两滚轮架2中心位置处；在机械前进行驶差速时，转向内侧滚轮5从前进档工作面c-2的凸台顶面c-3至凸台底面c-5一半位置处移动到凸台顶面c-3并继续沿着倒档工作面c-4滑到凸台底面c-5，内侧驱动轮转速略有下降或打滑现象，转向外侧滚轮5从前进档工作面c-2的凸台顶面c-3至凸台底面c-5一半位置处向前移动到凸台底面c-3，外侧驱动轮出现转速略有上升并持续传递该侧动力，机械完成前进档位的差速驱动并转向；同理当汽车倒车行驶不差速时和差速时与上述原理相同，动力传递面由前进档工作面c-2转移到倒档工作面c-4。
参见图1至图9，以机械差速前进为例详细介绍滑动齿轮式差速器的工作过程。设滑动齿轮14的轴向中心线距滚轮5边界的距离为L。在初始安装时滑动齿轮14被两端的弹簧15定位在最中心位置，此时滚轮5的边界距凸台底面c-5为x/2，在直线非差速行驶时，在滚轮5在前进档工作面c-2的轴向分力和弹簧弹力的作用下，始终保持在上述位置。在左转向时，根据汽车转向理论，转向内轮走过的距离比外轮短。在左转向时，如驾驶员小扭矩扭转机械，相当于在滑动齿轮14中心作用一个扭矩M1。由于扭矩M1的作用左侧滚轮5-a作用在前进档工作面c-2的轴向分力大于右侧滚轮5-b作用在前进档工作面c-2的轴向分力，设此分力为F1，当F1的分力小于右侧弹簧在x/2位置变相的胡克力F2时，在F1的作用下滑动齿轮14开始向左侧滑动一个小于x/2的位置t，同时使得左侧滚轮5-a向后移动一段距离b，右侧滚轮5-b向前移动一段相同距离b，从而出现了两轮的走过的路程差，实现了小幅度转向差速；当驾驶员大扭矩扭转机械，扭矩M1增大，分力F1增加。当分力F1大于右侧弹簧在x/2位置变相的胡克力F2时，滑动齿轮14滑动到右侧极限位置，同时使得左侧滚轮5-a向后移动了距离b1到凸台顶面c-3并向下继续移动至下一个凸台的前进档工作面c-2，左侧滚轮5-a向后移动，左侧驱动力在此位置打滑，直至分力F1小于右侧弹簧在x/2位置变相的胡克力F2时，停止打滑，同时右侧滚轮5-b向前移动了距离b2，右侧滚轮5-b继续保持直线行驶，两侧动力轮的走过的路程差加大，实现了大幅度转向差速或原地掉头，F2即为该差速器的锁紧力。同理可实现向右转向。
Claims (7)
1.一种滑动齿轮式差速器，包括动力输出轴(1)、滚轮架(2)、端盖 (8)、轴承 (10)、箱体(11)、支撑轴（6）、弹簧(15)、滑套(16) 和与动力输入轴（12）的动力输入齿轮（13）啮合的滑动齿轮(14)，其特征在于：所述滑动齿轮(14)空套在支撑轴(6)的中部，所述滑动齿轮(14)可以在所述支撑轴(6)上沿轴向方向移动，所述支撑轴(6)的两侧分别安装有所述滚轮架（2），所述支撑轴（6）的两端通过所述滑套(16)安装在所述动力输出轴(1)的内孔中，所述动力输出轴(1)通过轴承(10)定位在所述端盖 (8)上，所述端盖(8)固定在箱体(11)上，所述动力输出轴(1)的一端为输出动力端，另一端与所述滚轮架(2)相连，所述滑动齿轮(14)的两侧面对称设置有绕所述滑动齿轮(14)轴心均匀分布的多个凸台，所述滚轮架（2）上安装有与所述滑动齿轮(14)上的凸台对应的滚轮体组件，所述滑动齿轮(14)通过所述滚轮体组件带动所述滚轮架(2)旋转，所述支撑轴（6）在所述滚轮架(2)和滑动齿轮(14)之间套装有弹簧(15)，所述滚轮体组件在所述动力输出轴(1)两端的阻力矩发生变化时，挤压所述滑动齿轮(14)上的凸台，使得所述滑动齿轮(14)向扭力小的方向滑动。
2.根据权利要求1所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：所述滚轮体组件包括滚轮轴（4）、滚轮（5）和滚轮轴卡箍(3)，所述滚轮(5)通过滚轮轴(4)安装在滚轮架(2)上，所述滚轮轴卡箍(3)卡装在滚轮轴(4)外，所述滚轮（5）可绕所述滚轮轴（4）旋转，所述滚轮（5）传递动力时压在所述滑动齿轮(14)的凸台。
3.根据权利要求2所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：所述动力输出轴(1)在所述滑套(16)位置处设有可以润滑滑套(16)的导油孔。
4.根据权利要求2所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：油封(9)安装在所述端盖(8)上轴承的外端。
5.根据权利要求2所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：所述动力输出轴（1）与所述滚轮架(2)通过花键相连。
6.根据权利要求2所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：所述滚轮体组件在所述滚轮架(2)圆周方向均匀布置六处。
7.根据权利要求1所述的滑动齿轮式差速器，其特征在于：所述滑动齿轮（14）上设有凹陷的弹簧座，所述弹簧（15）安装在所述弹簧座内。
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