CN104006136A - 弹簧阻尼滑块内凸轮限速器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，它有内凸轮、滑块和槽轮，内凸轮是一个有凸轮腔的轮子，滑块一部分在内凸轮内另一部分在槽轮的滑槽内，滑块由凸轮曲面推动在滑槽内来回移动，内凸轮与槽轮间有相对运动，内凸轮或槽轮与受控转动机件连接固定，滑块由两个互偶部分组成，两部分间有阻尼器件将滑块始终抵贴于内凸轮的凸轮曲面间进行无冲击运动。本发明结构精简，受力合理，特别是互偶式滑块加弹簧阻尼的结构使得滑块在凸轮腔内的运动成为无冲击运动，有效清消除了撞击噪声，减少机件磨损，延长使用寿命，限速防滑功能更强。

Description

弹簧阻尼滑块内凸轮限速器

技术领域

 本发明属于一种限速装置，特别指一种弹簧阻尼滑块内凸轮限速器。

背景技术

目前的限速器大致可分为电子设备控制和机械设备控制两种。

电子控制的限速器一般都受电子器件和环境影响，且效率不高。机械式限速器具有节能，效率较高，以及运行稳定等特点。

普通限速器可限制机构的转速在可控范围内，如汽车的机械限速器可保证车辆在合适的速度范围内安全行驶；电梯的限速器能保证安全运行等等。

限速器最显著的一个运用是汽车限滑差速器。

汽车限滑差速器可以分解为差速器部分和限速器两部分，而这样的限速器又可以认为是一种超越离合器，当左右轮的转速差或转矩差达到一定值时就能从分离状态转为连接状态，从而实现限滑功能。

普通差速器，又称开放式差速器在在一侧车轮打滑或者离地的情况下，会把所有的驱动力传送至空转轮，车辆不但无法行进，大量的动力也会消耗掉，而限滑差速器则能避免这种情况。按其类型分述工作原理及特点如下：

扭矩感应型，包括齿轮式、螺旋齿轮式、直齿式和凸轮滑块式等，以及锥型离合式。通过限滑元件的位置、离心力等来限滑扭矩与差速器的输入扭矩，增加差速器的内摩擦系数，从而实现限滑的作用，其限滑扭矩随差速器的输入扭矩的增加而呈递增函数关系，其限滑效果最好。

转速感应型，基于车轮左右转速，会在限滑的过程中消耗掉一部分动力，这种类型的限鼓掌器效率不高，效果不理想。

电控机械型，基于电脑对轮速差或扭矩差对车轮限滑。这种类型限速器运行不够可靠，不稳定。这样的限滑差速器都有其合适的限速范围，特别适合对速度范围要求比较大的场合，比如箱式电梯的限速可以其保证安全稳定运行；汽车限速能保证安全运行，汽车左右轮的相对转速差限限制来保证车辆在遇到单侧轮胎悬空或打滑时另一侧车轮能够有足够的动力输出，可以防止车辆打滑时，提高越野性能和车辆的通过性。

滑块凸轮式限速器的使用性能很好，但存在一个致命缺点是使用寿命短，滑块凸轮式限速器在普通状态下的滑块与凸轮总是有间隙的，在滑块的每一次往返运动都带来冲击，速度差越大，冲击就比较大，滑块磨损就越大。

上述滑块凸轮式扭矩感应型限速器存在的一个突出缺陷是噪声大，内部机件磨损快，使用寿命短，不仅噪声污染环境，也无谓增加了动力消耗。

发明内容

本发明的目的是针对扭矩感应型限速器存在的使用寿命问题提出一种弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，该限速器能够有效降低噪声，减少内部机件磨损，延长使用寿命，并让其结构更加合理，限速防滑功能更强，以此来解决现有技术的不足。

本发明提出的这种弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，它有内凸轮、滑块和槽轮，其特征在于内凸轮是一个有凸轮腔的轮子，滑块一部分在内凸轮内作径向移动，另一部分在槽轮的滑槽内，滑块由凸轮曲面推动在滑槽内来回移动，内凸轮与槽轮间有相对运动，内凸轮或槽轮与受控转动机件连接固定。

滑块由两个互偶的部分组成，两部分间有弹簧阻尼元件将滑块始终抵贴于内凸轮的凸轮曲面间，让滑块在凸轮腔内进行无冲击运动。

内凸轮的凸轮曲面为三凸点等径凸轮曲面。

内凸轮的凸轮曲线（即任何一个垂直于内凸轮轴心线的平面与凸轮曲面相交的曲线）根据限速对象的不同而变，力矩大但转速低时选用冲击较大能承受大力矩的低次多项式加速度凸轮曲线如1次、2次加速度凸轮曲线，转速高力矩较小时选择优选冲击较小的高次多项式凸轮曲线如3次、5次、余弦、正弦加速度等凸轮曲线。

滑块行程即由凸轮曲面推动，在滑槽内称移动的行程度，也可称为内凸轮凸轮曲面或凸轮曲线的偏心率，偏心率范围为0～1。当偏心率为0时，凸轮曲面为一圆柱面，此时滑块行程为零，限速器无限速作用。偏心率越大，限速力也越大，反之则越小。因滑块有一定体积，偏心率不会等于1，正常的限速器的偏心率总是大于0而小于1。

本发明的工作原理如下：

将内凸轮或者槽轮固定于受控的转动机件上并与之同轴线转动，让内凸轮与槽轮间保持相对转动，如当内凸轮固定于受控的转动机件上转动，槽轮不动时，凸轮曲面推动滑块在凸轮腔内作径向运动，同时在槽轮的滑槽内来回移动。内凸轮转动得越快，滑块的径向往复运动离心力越大，滑块与凸轮曲面间的摩擦力越大。径向运动加速度越大，往复运动越激烈，转动的阻力就越大，从而能够限制转速的提高。

利用高速旋转时内凸轮对滑块的径向推动使滑块做往复运动，依靠滑块的往复运动快慢来控制内凸轮与滑块的转动扭矩差，从而限制受控转动机件转矩差的增加。这是基于离心和共振双作用的原理。

本发明结构精简，受力合理，特别是互偶式滑块加弹簧阻尼结构使得滑块在凸轮腔内的运动成为无冲击运动，从而有效清消除了撞击噪声，减少内部机件磨损，延长使用寿命，并让其结构更加合理，限速防滑功能更强。

本发明普遍适用于汽车差速器一侧车轮打滑空转时的限速，以及电梯等需要限速的场合。

附图说明

图1是本发明主视图（局部剖视）。

图2是A-A剖面图。

图3是槽轮立体图。

图4是本发明应用于汽车差速器上的结构关系示意图。

图1-4中，各零部件的与如下：

1-内凸轮；2-凸轮曲线；3-内凸轮安装孔；4-弹簧阻尼元件；5-滑块；6-槽轮；7-槽轮安装孔；8-滑槽；9-凸轮腔；10-传动轴；11-传动轴齿轮；12-大齿轮；13-差速器壳体；14-差速器十字轴；15-行星齿轮；16-半轴齿轮（太阳轮）；17-半轴。

具体实施方式

如图1-4所示，下面用实例进一步说明本发明。

一、普通限速器，用于一面要限制转速的场合。

方式1：槽轮6固定，内凸轮1与需要限速的转动机件连接。内凸轮由动力机构带动，滑块5在滑槽8内随凸轮曲面往复运动，此时内凸轮转动得越快，滑块由于凸轮曲面的作用往复运动的频率越高，阻力越大，从而限制内凸轮转速的提高，与之连接在一起的转动机件就跟着被限制了转速。

 方式2：凸轮1固定，槽轮6与需要限速的转动机件连接。槽轮由动力机构带动，滑块在滑槽内往复移动并随槽轮转动，此时滑块在凸轮曲面推动下在槽轮滑槽内往复运动，槽轮转动的越快，滑块往复运动的频率越高，滑块在滑槽内移动的阻力越大，而达到限速目的。

二、汽车差速器中防滑限滑差速器，首先需要解释的是目前的汽车驱动桥是采用半轴连接的，这样的连接方便汽车转向不至转弯时的甩尾，这是本领域众所周知的原理。

如图4所示，将内凸轮1安装在现有的差速器十字轴14内并能够与半轴17同轴心线，可以转动，内凸轮1内同时安装左右两个独立的滑块5，两个槽轮6分别固定在差速器左右两边的半轴齿轮16上转动，左右两个滑块5的一部分分别装在各自的槽轮6的滑槽8中。这相当于两个滑块5共用一个内凸轮，来限制左右半轴齿轮的转速，无论哪边的半轴齿轮悬空打滑都能起到限速的作用。

当汽车车轮遇到打滑路面时，打滑的车轮高速旋转，打滑一侧的滑块在滑槽内高速往复运动，滑块将一部分动力传递给内凸轮，内凸轮再将动力传递到另一侧的滑块，该滑块传递给相应槽轮，进而将动力传递给另一边的的半轴，从而驱动无打滑一侧车轮转动。这样就不至将动力全部输送到阻力小的打滑车轮上，让车子可以行进。

从能量输送的角度来看是阻力小的车轮上的动力通过限滑差速器将多余的动力传递到阻力大的车轮，这样的设计不至低速时将半轴锁死导致无法转向，汽车高速行驶时左右半轴转速比较小也不会影响其转向性能。

未提及的零部件及与如上所述。

 本发明的这种限速器结构简单，运行可靠，方便在现有的汽车上改装运用，能大幅提高汽车的越野性能，特别是提高崎岖路面的通过性。并大幅度提高限滑差速器的使用寿命。

Claims (5)

1.一种弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，它有内凸轮、滑块和槽轮，其特征在于内凸轮是一个有凸轮腔的轮子，滑块一部分在内凸轮内另一部分在槽轮的滑槽内，滑块由凸轮曲面推动在滑槽内来回移动，内凸轮与槽轮间有相对运动，内凸轮或槽轮与受控转动机件连接固定。

2.根据权利要求1所述弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，其特征在于滑块由两个互偶的部分组成，两部分间有阻尼元件将滑块始终抵贴于内凸轮的凸轮曲面间，进行无冲击运动。

3.根据权利要求1所述弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，其特征在于内凸轮的凸轮曲面优选为为三凸点等径凸轮曲面。

4.根据权利要求1所述弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，其特征在于内凸轮的凸轮曲线根据限速对象的不同而变，力矩大但转速低时选用冲击较大能承受大力矩的低次多项式加速度凸轮曲线如1次、2次加速度凸轮曲线，转速高力矩较小时选择优选冲击较小的高次多项式凸轮曲线如3次、5次、余弦、正弦加速度等凸轮曲线。

5.根据权利要求1所述弹簧阻尼滑块内凸轮限速器，其特征在于用于差速器作为限滑差速器时，可采用两槽轮两端面与半轴齿轮固并有一凸轮中间放置方式或者两凸轮两端面与半轴齿轮固定一槽轮中间固定方式，其中差速器十字轴(行星齿轮轴)可由其等效的机件来代替。