CN104006139B - 一种电子限滑差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及差速器技术领域，特别涉及一种电子限滑差速器，包括差速器端盖、滚针轴承、电磁离合器支架、电磁离合器、磁铁、磁铁支架、大活塞、小活塞、内摩擦片、外摩擦片、排气旋塞和推力单元。电磁离合器设置在电磁离合器支架上；电磁离合器支架通过滚针轴承安装在差速器端盖上；电磁离合器支架通过推力轴承安装在差速器端盖上。磁铁与电磁离合器相对设置，磁铁通过磁铁支架与小活塞连接；大活塞设置在小活塞的右侧；推力单元设置在大活塞的左侧。大活塞的右端面与外摩擦片抵接，外摩擦片与内摩擦片交叉排列在差速器左壳中；排气旋塞设置在差速器端盖中。本发明提供的电子限滑差速器，结构简单，限滑效果好、限滑响应时间较短。

Description

一种电子限滑差速器

技术领域

本发明涉及差速器技术领域，特别涉及一种电子限滑差速器。

背景技术

在车辆传动系统中通常会采用差速机构，使得动力能够传递到车辆同一轴两侧的驱动车轮上或者前后相邻的两个车轴上，前者称为轮间差速器，后者称为轴间差速器。差速机构一般由外壳带动的四个行星齿轮和两个半轴齿轮组成，两个半轴齿轮分别连接车辆的左、右半轴或前、后轴。一般情况下，差速器左右半轴与输入齿轮一起旋转。但是在一些特殊情况下，一个轴可能要比另外一个轴旋转得快。例如，在车辆拐弯时，外侧车轮和轴要比内侧车轮转动得快，导致外侧半轴齿轮转速快于内侧半轴齿轮。同样，当一个轴位于非常滑的路面上时，例如雪地或冰面上，此侧轮胎由于摩擦力很小导致车轮旋转得很快，差速器内打滑侧半轴齿轮转速要快于未打滑一侧，动力绝大部分输出在打滑一侧，未打滑一侧无法得到动力，车辆失去驱动力，车辆无法驶出打滑区域。现在有许多形式差速器可以控制车辆打滑，这种差速器被称为限滑差速器，但现有的电子限滑差速器存在锁止响应时间滞后，限滑机构较复杂、产品可靠性不高的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、响应时间短、限滑效果好以及产品可靠性高的电子限滑差速器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电子限滑差速器，包括差速器端盖、差速器左壳及半轴齿轮构成的差速器结构、滚针轴承、电磁离合器支架、电磁离合器、磁铁、磁铁支架、大活塞、至少两个小活塞、第一密封圈、内摩擦片、外摩擦片、两个排气旋塞和至少两个推力单元。所述电磁离合器设置在所述电磁离合器支架上，通过所述电磁离合器支架将所述电磁离合器支撑；所述电磁离合器支架的内侧通过所述滚针轴承安装在所述差速器端盖上；所述电磁离合器支架的右端通过所述推力轴承安装在所述差速器端盖上；所述磁铁与所述电磁离合器相对设置，所述磁铁通过所述磁铁支架与所述小活塞连接；所述小活塞和所述大活塞设置在所述差速器端盖内部，且所述大活塞设置在所述小活塞的右侧，所述大活塞和所述小活塞上设置有所述第一密封圈，以保证气密性；所述推力单元设置在所述差速器端盖中，且所述推力单元设置在所述大活塞的左侧；所述大活塞、差速器端盖及所述小活塞所形成的封闭区域为液压腔。所述推力单元包括：单向阀基体、锥塞、螺塞、第一弹簧、挡板、第二密封圈及推力单元活塞；所述推力单元活塞上设置有充油孔，且所述充油孔通过所述螺塞密封；所述推力单元活塞上套有所述第二密封圈，以保证气密性；所述单向阀基体设置在所述推力单元活塞的右侧；所述单向阀基体内部设置有安装槽，且所述安装槽左右贯穿所述单向阀基体，所述挡板固定在所述安装槽右端的所述单向阀基体上；所述锥塞设置在所述安装槽中，且所述锥塞的左侧与所述安装槽内壁抵接；所述第一弹簧设置在所述锥塞右侧的所述安装槽中，所述第一弹簧的两端分别与所述锥塞和所述挡板抵接；所述推力单元活塞、差速器端盖、单向阀基体以及锥塞封闭形成的区域为补油腔；所述大活塞设置在所述单向阀基体右侧。所述大活塞的右端面与所述外摩擦片抵接，所述外摩擦片与所述内摩擦片交叉排列在所述差速器左壳中；所述外摩擦片与所述差速器左壳相吻合，使得所述外摩擦片只能轴向运动；所述内摩擦片通过花键与所述半轴齿轮啮合，使得所述内摩擦片与所述半轴齿轮只能轴向运动。所述排气旋塞设置在所述差速器端盖中，所述排气旋塞的前端通过气孔与所述液压腔连通。

进一步地，所述推力单元还包括卡簧；所述卡簧设置在所述推力单元活塞的左侧，并与所述推力单元活塞抵接，且所述卡簧与所述差速器左壳连接。

进一步地，所述排气旋塞的前端为锥面结构；所述排气旋塞的后端设置有十字槽；所述排气旋塞通过螺接的方式与所述差速器端盖连接。

进一步地，还包括第二弹簧；所述第二弹簧的两端分别与所述大活塞的内壁以及所述差速器端盖抵接。

进一步地，所述第二弹簧为三个。

进一步地，所述推力单元为三个。

进一步地，所述小活塞为三个。

本发明提供的电子限滑差速器，通过大活塞、小活塞工作面积的不同可将电磁离合器的推力放大几十倍，限滑效果好；此外，通过合理布置使得小活塞行程小，液压腔建压迅速，使得差速器的限滑响应时间较短。本发明提供的电子限滑差速器还设计有排气旋塞，可将液压腔内的空气有效排净，也避免了液压腔进入空气。本发明提供的电子限滑差速器，由于增力机构增力倍数较大，适当减少了摩擦片的数量，且电子限滑差速器中的零部件大部分为回转体结构，结构简单，便于生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的差速器安装结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电子限滑差速器结构示意图；

图3为本发明实施例提供的推力单元结构示意图；

图4为本发明实施例提供的排气旋塞安装位置示意图；

图5为本发明实施例提供的排气旋塞结构示意图。

具体实施方式

参见图1-图5，本发明实施例提供了一种电子限滑差速器，包括差速器端盖7、差速器左壳9、半轴齿轮10、滚针轴承15、电磁离合器支架16、电磁离合器6、磁铁17、磁铁支架18、大活塞24、小活塞28、第一密封圈23、内摩擦片25、外摩擦片26、第二弹簧30、两个排气旋塞35和至少两个推力单元(本发明实施例采用三个推力单元)。

参见图1和图2，电磁离合器6设置在电磁离合器支架16上，通过电磁离合器支架16将电磁离合器6支撑，且电磁离合器6通过定位螺栓固定在差速器桥壳1上。电磁离合器支架16为环状结构，电磁离合器支架16的内侧通过滚针轴承15安装在差速器端盖7上。电磁离合器支架16的右端通过推力轴承27安装在差速器端盖7上。磁铁17与电磁离合器6相对设置(如在左右方向上正对设置)，磁铁17通过磁铁支架18与小活塞28连接。参见图2和图3，小活塞28和大活塞24设置在差速器端盖7内部，大活塞24为圆环状结构，且大活塞24设置在小活塞28的右侧，大活塞24和小活塞28上设置有第一密封圈23，以保证气密性。大活塞24、差速器端盖7及小活塞28所形成的封闭区域为液压腔。推力单元设置在差速器端盖7内部，且推力单元设置在大活塞24的左侧。

参见图1-图3，推力单元包括：单向阀基体22、锥塞32、螺塞31、第一弹簧33、挡板34、第二密封圈20、卡簧19及推力单元活塞21。推力单元活塞21上设置有充油孔，且充油孔通过螺塞31密封；推力单元活塞21上套有第二密封圈20，以保证气密性。单向阀基体22设置在推力单元活塞21的右侧；单向阀基体22内部设置有安装槽，且安装槽左右贯穿单向阀基体22，挡板34固定在安装槽右端的单向阀基体22上；锥塞32设置在安装槽中，且锥塞32的左侧与安装槽内壁抵接。第一弹簧33设置在锥塞32右侧的安装槽中，第一弹簧33的两端分别与锥塞32和挡板34抵接。卡簧19设置在推力单元活塞21的左侧，并与推力单元活塞21抵接，且卡簧19与差速器左壳9连接。推力单元活塞21、差速器端盖7、单向阀基体22以及锥塞32封闭形成的区域为补油腔；大活塞24设置在单向阀基体22右侧。参见图2，大活塞24的右端面与外摩擦片26抵接，外摩擦片26与内摩擦片25交叉排列在差速器左壳9中；外摩擦片26与差速器左壳9相吻合，使得外摩擦片26只能轴向运动；内摩擦片25通过花键与半轴齿轮10啮合，使得内摩擦片25与半轴齿轮10只能轴向运动。第二弹簧30(本发明实施例采用三个)的两端分别与大活塞24的内壁以及差速器端盖7抵接，使大活塞24始终压紧内摩擦片25和外摩擦片26，保证内摩擦片25和外摩擦片26之间无间隙。参见图4和图5，排气旋塞35设置在差速器端盖7中，排气旋塞35的前端通过气孔38与液压腔连通；排气旋塞35的前端为锥面结构39，通过锥面结构39密封防止液压腔漏油，同时也防止液压腔进入空气；排气旋塞35的后端设置有十字槽36，便于拆卸和安装。排气旋塞35上设置有螺纹37，通过螺接的方式与差速器端盖7连接。

本发明实施例提供的电子限滑差速器的工作原理如下：电子限滑差速器在断电状态下仅有差速器机构工作，差速器机构与车辆中普通的差速器结构相同，其工作原理如下：参见图1，差速器结构是一个独立总成，通过轴承5安装在差速器桥壳1上，并通过调整螺母4对轴承5的间隙进行调整。差速器结构通过安装在差速器左壳9上的被动螺旋锥齿轮获得传动扭矩，并通过差速器左壳9将扭矩传递给十字轴12。在十字轴12上安装有四个行星齿轮11和两个半轴齿轮10，十字轴12将扭矩传递给行星齿轮11，继而再传递给半轴齿轮10。半轴齿轮10可将扭矩传递给与之配合的内半轴总成一和内半轴总成二14，内半轴总成(包括内半轴总成一和内半轴总成二14)则将动力传递给车轮，此时差速器的行星齿轮11和半轴齿轮10可以自由啮合转动，差速器可自由差速，但无限滑能力。参见图2和图3，电子限滑差速器在通电状态下，电磁离合器6在接收到电信号后产生磁感线，与磁铁17产生排斥力。电磁离合器6是与差速器桥壳1固定连接无法移动，但排斥力可推动磁铁17和磁铁支架18向右移动，推动小活塞28轴向运动。此时大活塞24已无法向右轴向运动，液压腔中建立压力。因为小活塞28和大活塞24的活塞面积差别巨大，使得该处形成一个增力机构，可将较小的排斥力增大数十倍，在大活塞24处形成较大的轴向推力。受到挤压的内摩擦片25和外摩擦片26之间产生摩擦力，限制差速器左壳9和半轴齿轮10之间的相对滑转，从而实现差速器限滑功能。

参见图2和图3，内摩擦片25和外摩擦片26在使用过程中会有磨损，磨损后内摩擦片25和外摩擦片26的轴向厚度变薄，产生间隙，间隙会导致小活塞28行程过大，电磁离合器6与磁铁17之间距离越来越远，无法产生足够的推力，最终影响限滑力矩。为消除内摩擦片25和外摩擦片26磨损对电子限滑差速器的影响，需要对液压腔补油。液压油补偿动作工作原理如下：当内摩擦片25和外摩擦片26磨损后，若将电磁离合器6的电路输入正、负极反接，电磁离合器6的磁极反转，其与磁铁相互吸引。此时磁铁支架18带动小活塞28向左轴向运动，而大活塞24由于受到第二弹簧30推力仍在原位，导致液压腔内压力下降为负压，而此时补油腔油压为零，补油腔内的液压油会通过单向阀基体22流入液压腔，降低了液压腔内压力，增加了液压腔内的液压油体积，抵消内摩擦片25和外摩擦片26磨损的影响。当断开电磁离合器6后，电磁离合器6与磁铁17之间无相互作用力，借助第二密封圈20的回弹力以及液压腔的残余负压力推动小活塞28及磁铁支架18向右运动极小的距离，使得电磁离合器6与磁铁17之间距离恢复到初始值，电子限滑差速器完成液压油补偿动作。因此，内摩擦片25和外摩擦片26在寿命期内正常的磨损不会影响电子限滑差速器的限滑能力，差速器性能稳定。

在初始装配及维修的过程中，需要首先将补油腔内的液压油补满，其过程如下：参见图2-图5，首先将卡簧19、推力单元活塞21以及单向阀基体22极其附属零部件安装在差速器端盖7上，将单向阀基体22朝上放置，利用活塞21的锥面密封将液压油注入液压腔，空气则从挡板34孔中排出。当挡板34孔中排出液压油时，说明液压腔腔内空气已排尽，此时将单向阀基体22朝下放置，并拧紧螺塞31，补油腔补油结束。如图3所示，在初始装配及维修的过程中，液压腔内也不允许有空气，差速器端盖7中安装有两个排气旋塞35，排气过程如下：排气时梁个排气旋塞35均不拧紧，往其中一个排气旋塞35注入液压油，液压油通过气孔38流入到液压腔内；另一个排气旋塞35位于液压腔的最顶端，随着液压油的注入排出空气。当液压油注满溢出后，将两个排气旋塞35均拧紧，通过锥面结构39实现液压腔密封，此时液压腔腔内无空气，排气过程结束。排气旋塞35的设计杜绝了液压腔内留有空气带来响应时间迟滞的问题，差速器响应时间较短，性能较稳定。

电子限滑差速器可以产生巨大的限滑力矩，增力系数及限滑力矩计算如下：参见图2和图3，假设电磁离合器6对磁铁17产生推力为F₁，小活塞28的工作面积为S₁，大活塞24的工作面积为S₂。对于小活塞28，其受到的液压压力为对于大活塞24，其受到的液压压力为由于液压腔内的压力处处相等，则满足：所以有此时内摩擦片25、外摩擦片26有n片，摩擦系数为μ，摩擦半径为r，则电子限滑差速器产生的限滑力矩为由于大活塞24、小活塞28的工作面积相差很大，导致值较大，可以将推力增加到数十倍，有效产生足够的限滑力矩，限滑效果较好。

本发明实施例提供的电子限滑差速器，通过大活塞、小活塞工作面积的不同可将电磁离合器的推力放大几十倍，限滑效果好；此外，通过合理布置使得小活塞行程小，液压腔建压迅速，使得差速器的限滑响应时间较短。本发明实施例提供的电子限滑差速器，通过液压油补偿解决了内摩擦片、外摩擦片磨损后间隙自动补偿问题，使得电子限滑差速器在寿命期内限滑性能稳定。本发明实施例提供的电子限滑差速器还设计有排气旋塞，可将液压腔内的空气有效排净，排气旋塞的前端采用锥面结构，气密性好，避免了液压腔进入空气。本发明实施例提供的电子限滑差速器，由于增力机构增力倍数较大，适当减少了摩擦片的数量，且电子限滑差速器中的零部件大部分为回转体结构，结构紧凑、简单，便于生产。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电子限滑差速器，包括差速器端盖、差速器左壳及半轴齿轮构成的差速器结构；其特征在于，还包括：滚针轴承、电磁离合器支架、电磁离合器、磁铁、磁铁支架、大活塞、至少两个小活塞、第一密封圈、内摩擦片、外摩擦片、两个排气旋塞和至少两个推力单元；

所述电磁离合器设置在所述电磁离合器支架上，通过所述电磁离合器支架将所述电磁离合器支撑；所述电磁离合器支架的内侧通过所述滚针轴承安装在所述差速器端盖上；所述电磁离合器支架的右端通过推力轴承安装在所述差速器端盖上；所述磁铁与所述电磁离合器相对设置，所述磁铁通过所述磁铁支架与所述小活塞连接；所述小活塞和所述大活塞设置在所述差速器端盖内部，且所述大活塞设置在所述小活塞的右侧，所述大活塞和所述小活塞上设置有所述第一密封圈，以保证密封性；所述推力单元设置在所述差速器端盖中，且所述推力单元设置在所述大活塞的左侧；所述大活塞、差速器端盖及所述小活塞所形成的封闭区域为液压腔；

所述推力单元包括：单向阀基体、锥塞、螺塞、第一弹簧、挡板、第二密封圈及推力单元活塞；所述推力单元活塞上设置有充油孔，且所述充油孔通过所述螺塞密封；所述推力单元活塞上套有所述第二密封圈，以保证气密性；所述单向阀基体设置在所述推力单元活塞的右侧；所述单向阀基体内部设置有安装槽，且所述安装槽左右贯穿所述单向阀基体，所述挡板固定在所述安装槽右端的所述单向阀基体上；所述锥塞设置在所述安装槽中，且所述锥塞的左侧与所述安装槽内壁抵接；所述第一弹簧设置在所述锥塞右侧的所述安装槽中，所述第一弹簧的两端分别与所述锥塞和所述挡板抵接；所述推力单元活塞、差速器端盖、单向阀基体以及锥塞封闭形成的区域为补油腔；所述大活塞设置在所述单向阀基体右侧；

所述大活塞的右端面与所述外摩擦片抵接，所述外摩擦片与所述内摩擦片交叉排列在所述差速器左壳中；所述外摩擦片与所述差速器左壳相吻合，使得所述外摩擦片只能轴向运动；所述内摩擦片通过花键与所述半轴齿轮啮合，使得所述内摩擦片与所述半轴齿轮只能轴向运动；

所述排气旋塞设置在所述差速器端盖中，所述排气旋塞的前端通过气孔与所述液压腔连通。

2.根据权利要求1所述的电子限滑差速器，其特征在于，所述推力单元还包括卡簧；所述卡簧设置在所述推力单元活塞的左侧，并与所述推力单元活塞抵接，且所述卡簧与所述差速器左壳连接。

3.根据权利要求1或2所述的电子限滑差速器，其特征在于，所述排气旋塞的前端为锥面结构；所述排气旋塞的后端设置有十字槽；

所述排气旋塞通过螺接的方式与所述差速器端盖连接。

4.根据权利要求1或2所述的电子限滑差速器，其特征在于，还包括第二弹簧；所述第二弹簧的两端分别与所述大活塞的内壁以及所述差速器端盖抵接。

5.根据权利要求4所述的电子限滑差速器，其特征在于，所述第二弹簧为三个。

6.根据权利要求1所述的电子限滑差速器，其特征在于，所述推力单元为三个。

7.根据权利要求1或2所述的电子限滑差速器，其特征在于，所述小活塞为三个。