CN105042026A - 内置摩擦式汽车差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车差速器。一种内置摩擦式汽车差速器，包括行星轮架和两个设置于行星轮架两端的半轴齿轮，行星轮架连接有行星齿轮和驱动行星轮架转动的从动齿轮，行星齿轮同半轴齿轮啮合在一起，行星齿轮通过行星轮轴同行星轮架连接在一起，行星轮架连接有定摩擦片，行星轮轴的周面上设有滑杆，滑杆上滑动连接有同定摩擦片配合的通过行星轮轴转动时产生的离心力滑动的动摩擦片，定摩擦片和动摩擦片位于两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域内。本发明提供了一种当两个半轴的差速大于设定值时能够使两个半轴同步转动的内置摩擦式汽车差速器，解决了现有的差速器当汽车在坏路上行驶时会严重影响通过能力的问题。

Description

内置摩擦式汽车差速器

技术领域

本发明涉及汽车差速器，尤其涉及一种内置摩擦式汽车差速器。

背景技术

差速器是一种能使旋转运动自一根轴传至两根轴，并使后者相互间能以不同转速旋转的差动机构。在中国专利申请号2011800533570、公开日为2013年8月21日、名称为“电气触发的锁止式差速器”的专利文件中即公开了一现有结构的汽车差速器，汽车差速器包括行星轮架和位于行星轮架内的两个半轴齿轮。使用时汽车的左右半轴（当为中间差速器时则为前后轴）穿过半轴安装孔而伸入行星轮架内后一一对应地同两个半轴齿轮连接在一起，通过半轴齿轮驱动而进行转动。使用过程中，需要注入润滑油以对差速器进行润滑以延长寿命。

现有的差数器存在以下不足：当汽车在坏路上行驶时，会严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进（俗称打滑）。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器分配给此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大，但因平均分配转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而浪费燃油，加速机件磨损，尤其使轮胎磨损加剧。

发明内容

本发明提供了一种当两个半轴的差速大于设定值时能够使两个半轴同步转动的内置摩擦式汽车差速器，解决了现有的差速器当汽车在坏路上行驶时会严重影响通过能力的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种内置摩擦式汽车差速器，包括行星轮架和两个设置于行星轮架两端的半轴齿轮，所述行星轮架连接有行星齿轮和驱动行星轮架转动的从动齿轮，所述行星齿轮同所述半轴齿轮啮合在一起，所述行星齿轮通过行星轮轴同行星轮架连接在一起，所述行星轮架连接有定摩擦片，所述行星轮轴的周面上设有滑杆，所述滑杆上滑动连接有同所述定摩擦片配合的通过所述行星轮轴转动时产生的离心力滑动的动摩擦片，所述定摩擦片和动摩擦片位于所述两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域内。使用过程中，当产生打滑现象时，两个半轴之间的速度差会导致行星轮轴的转速较大，行星轮轴转动时产生的离心力使得动摩擦片沿着滑杆滑出而导致动摩擦片和定摩擦片抵接在一起、从而实现两个半轴固接在一起而同步转动，同步转动后行星轮轴不能够转动、此时定摩擦片会失去离心力而同动摩擦片分开，如此开合开合而实现将两个半轴齿轮的转速差控制在设定范围内以提高汽车的通过能力（也即防止产生打滑现象）。

作为优选，所述行星齿轮内设有加油机构，所述加油机构包括出油口、补气口、密封头、驱动密封头密封住出油口的第一弹簧、缸体和滑动密封连接于缸体的活塞，所述活塞将所述缸体分割为气腔和油腔，所述活塞设有朝向气腔开启的单向阀，所述活塞通过连杆同所述密封头连接在一起，所述出油口通过油道同所述油腔相连通，所述补气口通过气道同所述气腔相连通，所述出油口设置于所述行星齿轮的齿顶，所述密封头伸出所述行星齿轮的齿顶的距离大于所述行星齿轮与半轴齿轮之间的齿顶隙。使用时，在油腔内装上润滑油，行星轮轴转动时带动行星齿轮转动，当行星齿轮转动到设有出油口的齿同半轴齿轮啮合在一起时，行星齿轮的齿槽驱动密封头缩进齿轮内，密封条内缩时使第一弹簧储能的同时还通过连杆驱动活塞朝向油腔移动而驱动油腔内润滑油经油道流向出油口而流到加油腔从而实现对齿轮的润滑；当密封头同齿槽错开时，在第一弹簧的作用下密封头重新密封住出油口，密封头移动的过程驱动活塞朝向气腔移动，此时由于油腔中的油已经部分流出、故油腔内的压力小于气腔的压力，单向阀开启而使得空气补充到油腔中和将加油腔中多余的有回收进油腔中，使得下一次活塞挤压油腔时润滑油能够可靠地流出。实现了自动润滑。能够克服现有技术中润滑时会产生飞溅现象而导致润滑效果下降的不足。

作为优选，所述行星轮架为壳体结构，所述行星轮架和半轴齿轮围成密封腔，所述密封腔内填充有惰性气体，所述密封腔内的气压大于一个标准大气压。能够及时将行星齿轮转动时产生的热量散失掉，防止温度上升过高而影响摩擦片的摩擦效果。

作为优选，所述行星齿轮有一对，所述一对行星齿轮通过同一根所述行星轮轴同所述行星轮架连接在一起，所述行星轮轴内可转动地穿设有圆形内杆，所述内杆的外周面设有第一摩擦层，所述行星轮轴的内表面设有第二摩擦层，所述内杆和行星轮轴通过所述第一摩擦层和第二摩擦层抵接在一起。当两个行星齿轮的转速不一致而导致行星轮轴产生扭曲时，行星轮轴会相对于内杆产生转动，转动时外摩擦层和第二摩擦层产生摩擦吸能而消除扭矩力，从而起到提高行星轮轴的抗扭曲能力的作用。

作为优选，所述内杆包括左杆和右杆，所述左杆的左端通过左吸能弹簧同所述行星轮轴连接在一起，所述左杆的右端面设有若干沿左杆周向分布的第一换向齿，所述右杆的右端通过右吸能弹簧同所述行星轮轴连接在一起，所述右杆的左端面设有若干沿右杆周向分布的第二换向齿，所述第一换向齿和第二换向齿啮合在一起。当行星轮轴扭曲而带动内杆也产生扭曲时，在第一换向齿和第二换向齿的作用下会驱动右杆和左杆沿周向分开，分开时会导致吸能弹簧变形而吸能。进一步通过了行星轮轴抗扭曲能力。

作为优选，所述行星轮轴和内杆之间填充有摩擦剂。使用过程中第一摩擦层和第二摩擦层产生磨损而导致摩擦吸能效果下降时摩擦剂能够填充到第一摩擦层和第二摩擦层之间而使得第一摩擦层和第二摩擦层仍旧保持良好的摩擦吸能效果，从而解决了摩擦力下降而不能够方便地调整第一摩擦层和第二摩擦层之间的抵接力而调整摩擦力的问题。

作为优选，所述动摩擦片设有缓冲垫，所述缓冲垫为环形结构，所述动摩擦片的摩擦面位于所述缓冲垫所围成的区域内。能够优选防止动摩擦片和定摩擦片合拢过程中产生过大的冲击而导致摩擦片损伤。

作为优选，所述缓冲垫设有破真空通道和沿缓冲垫延伸方向延伸的第一吸附环，所述第一吸附环内设有沿缓冲垫延伸方向延伸的第二吸附环，所述第一吸附环和第二吸附环之间形成吸附槽，所述吸尘槽和第二吸附环的内部空间二者都通过所述破真空通道同第一吸附环的外部空间相连通，所述破真空通道内设有沿所述行星齿轮轴的切线方向延伸的平直段，所述平直段内设有通过所述行星轮轴转动时产生的离心力移动而封堵住所述破真空通道的堵头和使堵头开启的开阀弹簧。动定摩擦片合拢时除了正常的摩擦力进行固定外，还同时挤压第一吸附环和第二吸附环，使得第一吸附环的内部空间和吸附槽中都形成负压，也即通过第一吸附环和第二吸附环一起进行吸附而进行固定。当受到振动或瞬间冲击力而使第一吸附环的吸附处产生瞬间局部脱开时，在第二吸附环的作用下、当瞬间冲击力消失后第一吸附环会重新恢复而进行吸附，使得吸附环受到瞬间冲击而产生局部瞬间断开时不会产生脱落现象，且吸附力的下降量会较小即仍旧保持良好的吸附作用，因此固定时的可靠性好，摩擦片之间不容易打滑分开。能够提高摩擦片合拢在一起时的抗振动能力和可靠性。该技术方案当摩擦片需要分开时吸盘能够及时自动破真空，从而不会干涉差速器的正常差速作用。

作为优选，所述吸附槽内设有将第一吸附环和第二吸附环连接在一起的若干弹性连接条，所述弹性连接条沿第一吸附环延伸方向分布。当第一吸附环和第二吸附环都吸附上时，弹性连接条被拉长而储能，该能量产生促使第一吸附环朝向被吸附物运动的趋势，使得当第一吸附环产生瞬间断开时、加速第一吸附环恢复到吸附状态。也即进一步降低了收到瞬间冲击时摩擦片分开的可能性，换而言之也即提高了摩擦片合拢在一起时的抗瞬间冲击能力。

作为优选，所述第二吸附环的吸附端伸出所述第一吸附环的吸附端。吸附时的可靠性更好。

本发明具有下述优点：能够将两个半轴齿轮的转速差限制在设定差值范围内，当超过设定值而导致行星齿轮转速过快时两个半轴能够同步转动，提高了汽车的通过能力及能够防打滑；动摩擦片和动摩擦片位于两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域的内，结构紧凑性好。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的示意图。

图3为本发明实施例三中的动摩擦片的正视示意图。

图4为图3的C—C剖视示意图。

图5为图4的D处的局部放大示意图。

图6为本发明实施例四中的行星齿轮和半轴齿轮啮合在一起时的示意图。

图7为图6的A处的局部放大示意图。

图8为图6的B处的局部放大示意图。

图9为本发明实本发明施例五中的行星轮轴的示意图。

图中：行星轮架1、从动齿轮2、定摩擦片3、定摩擦片的摩擦面31、动摩擦片4、滑套41、动摩擦片的摩擦面42、行星轮轴5、内杆51、左杆511、右杆512、外摩擦层513、第一换向齿514、第二换向齿515、内摩擦层52、左吸能弹簧53、右吸能弹簧54、滑杆55、行星齿轮6、齿顶61、半轴齿轮7、轴颈71、内花键72、密封盖73、加油机构8、出油口81、补气口82、密封头83、第一弹簧84、缸体85、气腔851、油腔852、活塞86、单向阀861、连杆862、油道87、气道88、缓冲垫9、第一吸附环91、第一吸附环的吸附端911、第二吸附环92、第二吸附环的吸附端921、吸附槽93、弹性连接条94、破真空通道95、平直段951、堵头96、开阀弹簧97、密封头伸出行星齿轮的齿顶的距离L1、行星齿轮与半轴齿轮之间的齿顶隙L2、两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域S1、密封腔S2。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种内置摩擦式汽车差速器，包括行星轮架1。行星轮架1为壳体结构。行星轮架1的左右两端各转动连接有一个半轴齿轮7。半轴齿轮7设有轴颈71。半轴齿轮7通过轴颈71转动连接于行星轮架1。轴颈71为管状结构。轴颈71内设有内花键72。行星轮架1的外部连接有从动齿轮2。从动齿轮2为齿圈。行星轮架1还转动连接有行星轮轴5。行星轮轴5的两端各连接有一个行星齿轮6。行星齿轮6都同时同两个半轴齿轮7啮合在一起。行星轮架1还固接有定摩擦片3。定摩擦片3位于两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域S1内。定摩擦片3为球形壳体结构。行星轮轴51上设有若干滑杆55。滑杆55沿行星轮轴5的周向分布。滑杆55沿行星轮轴5的径向延伸（为了能够更好的利用离心力实现滑出，滑杆55沿行星轮轴5的切线方向延伸则效果最佳）。滑杆55套设有滑套41。滑套41设置于动摩擦片4。动摩擦片4位于两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域S1内。动摩擦片的摩擦面42为球面。动摩擦片的摩擦面42的曲率同定摩擦片的摩擦面31的曲率相同。

使用时，两根半轴（为左右半轴或前后轴）伸入轴颈71内同内花键72啮合在一起而同本发明连接在一起。动力输入轴上的主动齿轮同从动齿轮2啮合在一起而驱动行星轮架1一轴颈71为轴转动，行星轮架1通过行星齿轮6扳动半轴齿轮7以轴颈71为轴转动。半轴齿轮7驱动两个半轴转动，当两个半轴齿轮产生转速不一致时，行星齿轮6公转的同时还以行星轮轴5为轴进行自转而实现差速。当差速大于设定值即打滑时，行星轮轴5转动时产生的离心力使得动摩擦片4抵接在定摩擦片3上，从而实现将两个半轴齿轮7抱紧在一起（即同步转动）、使得打滑不能够产生。打滑消除后，行星轮轴5转速下降使得动摩擦片4受到的离心力下降，动摩擦片的摩擦面42和定摩擦片3不能够摩擦在一起，差速器恢复正常的差速作用。

实施例二，同实施例一的不同之处为：

参见图2，轴颈71的内端设有密封盖73。行星轮架1和半轴齿轮7围成密封腔S2。密封腔S2内填充有惰性气体。密封腔S2内的气压大于一个标准大气压。密封腔S2还填充有润滑油。

实施例三，同实施例二的不同之处为：

参见图3，动摩擦片4设有缓冲垫9。缓冲垫9为环形结构。动摩擦片的摩擦面42位于缓冲垫9所围成的区域内。缓冲垫9设有第一吸附环91。第一吸附环91沿缓冲垫9延伸方向延伸。第一吸附环91内设有第二吸附环92。第二吸附环92沿缓冲垫延伸方向延伸。第一吸附环91和第二吸附环92之间形成两条环形吸附槽93。两条吸附槽93位于第二吸附环92宽度方向的两侧。吸附槽93内设有在一起的若干弹性连接条94。弹性连接条94将第一吸附环91和第二吸附环92连接在一起。弹性连接条94沿第一吸附环91延伸方向分布。

参见图4，缓冲垫9设有破真空通道95。吸附槽93和第二吸附环92的内部空间二者都通过破真空通道95同第一吸附环91的外部空间相连通、具体为连体到套管41内。这样吸附时排出的气体能够起到加速动摩擦片4和定摩擦片合上的作用。

破真空通道95内设有平直段951。平直段951沿行星齿轮轴5的切线方向延伸。破真空通道95内设有堵头96。堵头96位于平直段951内。第二吸附环的吸附端921伸出第一吸附环的吸附端911。第一吸附环的吸附端911超出动摩擦片的摩擦面42。

参见图5，破真空通道95内还设有开阀弹簧97。开阀弹簧97用于使堵头96不封堵住破真空通道95。弹性连接条94和第一吸附环91以一体结构的方式连接在一起。弹性连接条94和第二吸附环92以一体结构的方式连接在一起。

使用过程中，在动摩擦片4在离心力的作用下同定摩擦片3（参见图1）摩擦结合在一起前，第一吸附环91和第二吸附环92先吸附着定摩擦片而起到缓解撞击力和加固连接效果的作用。离心力克服开阀弹簧97的弹力使得堵头96能够保持在封闭住破真空通道95的状态。当离心力下降而需要差速器恢复正常状态时，开阀弹簧97克服离心力而使得堵头96开启，从而使得吸附力不影响动摩擦片4和定摩擦片的正常分离。

实施例四，同实施例三的不同之处为：

参见图6，行星齿轮6内设有加油机构8。加油机构8的个数同行星齿轮6的齿数相等。

参见图7，加油机构8包括出油口81、补气口82、密封头83、第一弹簧84、缸体85和活塞86。同一个加油机构的出油口81和补气口82设置于行星齿轮6的同一个齿的齿顶61上、同一个齿的齿顶只设置一个加油机构的出油口和补气口，即本实施例中加油机构和行星齿轮6的齿是一一对应地设置的。密封头83和第一弹簧84设置在出油口81内，在第一弹簧84的作用下密封头83伸出齿顶61且密封住出油口。密封头伸出行星齿轮的齿顶的距离L1大于行星齿轮与半轴齿轮之间的齿顶隙L2（参见图8）。缸体85以一体结构的方式形成于行星齿轮6内，即为行星齿轮6内的腔。活塞86滑动密封连接于缸体85。活塞86将缸体85分割为气腔851和油腔852。活塞86设有朝向气腔851开启的单向阀861。活塞86通过连杆862同密封头83连接在一起。连杆862同行星齿轮6之间滑动密封连接在一起，使得出油口81同气腔851断开。出油口81通过油道87同油腔852相连通。补气口82通过气道88同气腔851相连通。油道87和气道88都是以一体结构的方式形成于行星齿轮6内，即为行星齿轮6内的孔。

本发明润滑的过程为：

参见图6和图8，行星齿轮6转动的过程中，半轴齿轮7的齿槽的底面挤压密封头83向行星齿轮6内收缩，密封头83收缩而使得出油口81开启并使得第一弹簧84储能。

参见图7，密封头83收缩时还通过连杆862驱动活塞86朝向油腔852移动，油腔852内的压力上升使得单向阀861关闭且油腔852内的润滑油经油道87流向出油口81而从出油口81中流出而实现润滑。

当半轴齿轮失去对密封头83的挤压作用时，在第一弹簧84的作用下密封头83外移而将出油口81密封住，密封头83伸出时通过连杆862驱动活塞86朝向气腔851移动，油腔852内的压力下降而气腔851内的压力上升，使得单向阀861开启，空气和加油腔56内多余的油经补气口82、气道88和单向阀861而流向油腔852，使得油腔852内的压力能够维持在同齿轮外部内的气压相等，以便活塞86下一次朝向油腔852移动时能够将润滑油挤压出。

因此本实施例中不需要在行星轮架内添加润滑油，实现了摩擦片的干式工作、摩擦吸合时的可靠性好。

实施例五，同实施例四的不同之处为：

参见图9，行星轮轴5内穿设有圆形的内杆51。内杆51为管状结构。行星轮轴5的内表面设有内摩擦层52。内杆51包括左杆511和右杆512。左杆511和右杆512的外周面都设有外摩擦层513。外摩擦层513沿内杆51的周向布满内杆51。左杆511的左端通过左吸能弹簧53同行星轮轴5连接在一起。左杆511的右端面设有若干沿左杆周向分布的第一换向齿514。右杆512的右端通过右吸能弹簧54同行星轮轴5连接在一起。右杆512的左端面设有若干沿右杆周向分布的第二换向齿515。第一换向齿514和第二换向齿515啮合在一起。左杆511和右杆512还都通过外摩擦层513同内摩擦层52抵接在一起而同行星轮轴5可转动连接在一起。行星轮轴5内填充有液态的摩擦剂。

当行星轮轴5产生扭曲时，行星轮轴5会相对于内杆51产生相对转动，运动过程中外摩擦层513和内摩擦层52摩擦而消耗掉能量而起到阻止扭动的作用。如果行星轮轴5的扭矩而导致了内杆51也一起产生扭动时，此时左杆511和右杆512会在第一换向齿514和第二换向齿515的导向作用下而沿轴向分开，分开过程不但能够使得外摩擦层513同内摩擦层52产生摩擦而吸能、还能够促使左吸能弹簧53及右吸能弹簧54变形而吸能，起到吸能而防止扭转产生的作用，从而实现提高行星轮轴的抗扭曲能力。且右吸能弹簧54和左吸能弹簧53还能够起到修复行星轮轴5的作。

Claims (10)

1.一种内置摩擦式汽车差速器，包括行星轮架和两个设置于行星轮架两端的半轴齿轮，所述行星轮架连接有行星齿轮和驱动行星轮架转动的从动齿轮，所述行星齿轮同所述半轴齿轮啮合在一起，所述行星齿轮通过行星轮轴同行星轮架连接在一起，其特征在于，所述行星轮架连接有定摩擦片，所述行星轮轴的周面上设有滑杆，所述滑杆上滑动连接有同所述定摩擦片配合的通过所述行星轮轴转动时产生的离心力滑动的动摩擦片，所述定摩擦片和动摩擦片位于所述两个半轴齿轮和行星齿轮所围成的区域内。

2.根据权利要求1所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述行星齿轮内设有加油机构，所述加油机构包括出油口、补气口、密封头、驱动密封头密封住出油口的第一弹簧、缸体和滑动密封连接于缸体的活塞，所述活塞将所述缸体分割为气腔和油腔，所述活塞设有朝向气腔开启的单向阀，所述活塞通过连杆同所述密封头连接在一起，所述出油口通过油道同所述油腔相连通，所述补气口通过气道同所述气腔相连通，所述出油口设置于所述行星齿轮的齿顶，所述密封头伸出所述行星齿轮的齿顶的距离大于所述行星齿轮与半轴齿轮之间的齿顶隙。

3.根据权利要求1或2所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述行星轮架为壳体结构，所述行星轮架和半轴齿轮围成密封腔，所述密封腔内填充有惰性气体，所述密封腔内的气压大于一个标准大气压。

4.根据权利要求1或2所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述行星齿轮有一对，所述一对行星齿轮通过同一根所述行星轮轴同所述行星轮架连接在一起，所述行星轮轴内可转动地穿设有圆形内杆，所述内杆的外周面设有第一摩擦层，所述行星轮轴的内表面设有第二摩擦层，所述内杆和行星轮轴通过所述第一摩擦层和第二摩擦层抵接在一起。

5.根据权利要求4所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述内杆包括左杆和右杆，所述左杆的左端通过左吸能弹簧同所述行星轮轴连接在一起，所述左杆的右端面设有若干沿左杆周向分布的第一换向齿，所述右杆的右端通过右吸能弹簧同所述行星轮轴连接在一起，所述右杆的左端面设有若干沿右杆周向分布的第二换向齿，所述第一换向齿和第二换向齿啮合在一起。

6.根据权利要求4所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述行星轮轴和内杆之间填充有摩擦剂。

7.根据权利要求1或2所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述动摩擦片设有缓冲垫，所述缓冲垫为环形结构，所述动摩擦片的摩擦面位于所述缓冲垫所围成的区域内。

8.根据权利要求7所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述缓冲垫设有破真空通道和沿缓冲垫延伸方向延伸的第一吸附环，所述第一吸附环内设有沿缓冲垫延伸方向延伸的第二吸附环，所述第一吸附环和第二吸附环之间形成吸附槽，所述吸尘槽和第二吸附环的内部空间二者都通过所述破真空通道同第一吸附环的外部空间相连通，所述破真空通道内设有沿所述行星齿轮轴的切线方向延伸的平直段，所述平直段内设有通过所述行星轮轴转动时产生的离心力移动而封堵住所述破真空通道的堵头和使堵头开启的开阀弹簧。

9.根据权利要求8所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述吸附槽内设有将第一吸附环和第二吸附环连接在一起的若干弹性连接条，所述弹性连接条沿第一吸附环延伸方向分布。

10.根据权利要求8所述的内置摩擦式汽车差速器，其特征在于，所述第二吸附环的吸附端伸出所述第一吸附环的吸附端。