CN108662112A - 一种配置单向器的汽车止滑差速机构 - Google Patents

一种配置单向器的汽车止滑差速机构 Download PDF

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Abstract

一种配置有单向器的汽车止滑差速机构，包括有动力输入轴、从动轴、换向轴套和动力输出轴，动力输入轴上的啮齿与从动轴上的从动齿轮啮合；换向轴套位置与从动轴位置相对应，换向轴套上设有让换向轴套沿轴向位移的行走机构；在换向轴套与动力输出轴之间有分布排列的反向单向器和正向单向器。本发明的有益效果：通过从动轴和换向轴套的径向同步转动和轴向相对位移，以及换向轴套与动力输出轴之间的单向器结构，实现了动力输入轴到动力输出轴之间的力的传递，既解决了因车辆转弯时，两侧车轮轮速不同对轮胎的磨损，又解决了在泥泞道路上车轮打滑时，车辆不能行驶的问题，同时降低了车辆因配置差速锁或限滑差速器而产生的成本。

Description

一种配置单向器的汽车止滑差速机构
技术领域
本发明涉及汽车驱动领域，特别是配置有单向器的汽车止滑差速机构。
背景技术
现有的汽车在行驶过程中，经常需要转弯，由于左、右轮的转弯半径不同，两侧车轮轮速不同，从而造成对轮胎的磨损及传动机构的损伤，为了解决该问题，一般是使用开放式差速器，该差速器是由锥型齿轮及框架驱动，内部包含太阳齿轮及行星齿轮。当车辆转弯时，由于内、外车轮阻力不一样，太阳齿轮组因阻力的作用迫使行星齿轮产生自转，从而产生差速，进而调整左、右输出轴转速。而当车辆直行时，太阳齿轮、行星齿轮及框架整个会随着锥形齿轮公转，此时无差速产生。它虽然解决了前述轮胎磨损等问题；但当某侧车轮因摩擦力过小，使得锥形齿轮的转速等于该端太阳齿轮的转速时，没有摩擦力一侧的车轮就会获得锥形齿轮的全部动力及转速，造成该侧车轮打滑，而另一侧的车轮由于失去动力而停止转动，造成车辆就无法行驶。具体的，其结构如图10所示。
为了解决前述车轮打滑不能行驶的现象，目前常采用以下几种方式解决：
1、限滑差速器,在一侧车轮发生打滑时，电子传感器收集两侧车轮转速差，当电脑发现转速差超过设定值时，ABS启动打滑轮侧的刹车工作，从而强制降低打滑车轮转速，使锥形齿轮的转速大于打滑端太阳齿轮转速，通过行星齿轮可将剩余转速传递给静止车轮，从而使车辆脱困。但由于系统检测到一侧车轮打滑，再通过ABS系统对该侧车轮制动，而打滑时车辆的不确定因素又较多，如：坡度、整车负重及路面摩擦系数不尽相同，因此电脑只能动态调整制动力矩，易造成制动力矩不足或滞后，使得车辆脱困困难。这种结构的差速器需要ABS刹车工作，是以牺牲动力为代价，同时，由于控制系统需要频繁调整工作状态，长时间制动会造成刹车系统过热失效。
2、差速锁,差速锁指的是当一个驱动轮打滑时，将差速器壳与两侧半轴锁紧成一体，使差速器失去差速作用，让两侧车轮同时获得相同的扭矩及转速，帮助车辆前进或后退。但在车辆转弯时，由于外侧车轮转速大于内侧车轮转速，而差速锁又使得车轮间没有差速，因此车辆就无法在铺装路面行驶，否则过大的摩擦力会损伤传动机构及车轮。
综上可知，现有的汽车在行驶过程中由于结构原因存在对轮胎的磨损及传动机构的损伤的问题，而现有的解决此类问题的技术也因其本身构造原因存在着打滑或者磨损的问题，且成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种配置有单向器的汽车止滑差速机构，其不仅解决了因车辆转弯时，两侧车轮轮速不同对轮胎的磨损，还解决了在泥泞道路上车轮打滑时，车辆不能行驶的问题，同时降低了车辆因配置差速锁或限滑差速器而产生的成本。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种配置有单向器的汽车止滑差速机构，包括有动力输入轴、从动轴、换向轴套和动力输出轴，动力输入轴上的啮齿与从动轴上的从动齿轮啮合；换向轴套位置与从动轴位置相对应，换向轴套上设有让换向轴套沿轴向位移的行走机构；在换向轴套与动力输出轴之间有分布排列的反向单向器和正向单向器。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：通过从动轴和换向轴套的径向同步转动和轴向相对位移，以及换向轴套与动力输出轴之间的单向器结构，实现了动力输入轴到动力输出轴之间的力的传递，既解决了因车辆转弯时，两侧车轮轮速不同对轮胎的磨损，又解决了在泥泞道路上车轮打滑时，车辆不能行驶的问题，同时降低了车辆因配置差速锁或限滑差速器而产生的成本。
附图说明
图1为本发明实施例车辆倒车状态结构示意图。
图2为图1车辆由前进到倒车或倒车到前进过程中的过渡工况示意图。
图3为图1车辆前进状态结构示意图。
图4为本发明另一实施例车辆倒车状态结构示意图。
图5为图4车辆由前进到倒车或倒车到前进过程中的过渡工况示意图。
图6为图4车辆前进状态结构示意图。
图7为本发明又一实施例车辆倒车或前进状态结构示意图。
图8为图7车辆由前进到倒车或倒车到前进过程中的过渡工况示意图。
图9为图7车辆前进或倒车状态结构示意图。
图10为现有技术之开放式差速器结构示意图。
图中：1.动力输入轴；2.从动轴；3.换向主齿；4.换向从齿；5.换向轴套；6.反向单向器；7.正向单向器；8.动力输出轴；9.工作凸环；10.车轮；11.啮齿；12.锥形齿轮；13.框架；14.太阳齿轮；15.行星齿轮；16.输入轴；17.输出轴；21.从动齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1至图9所示，一种配置单向器的汽车止滑差速机构，包括有动力输入轴1、从动轴2、换向轴套5和动力输出轴8，动力输入轴1上的啮齿11与从动轴2上的从动齿轮21啮合；换向轴套5位置与从动轴2位置相对应，换向轴套5上设有让换向轴套5沿轴向位移的行走机构；在换向轴套5与动力输出轴8之间有分布排列的反向单向器6和正向单向器7。
本发明工作原理为：驱动动力由动力输入轴1直接传递到从动轴2，再传递到换向轴套5，从而实现从动轴2与换向轴套5转速及转向一致。在前进或倒车逻辑控制下，换向主齿3正转或反转，相应的换向从齿4就可在水平方向带动换向轴套5左右移动。当换向轴套5处于图1所示位置时，其工作凸环9与反向单向器6直接连接。由于单向器具有在同一转向下，内圈转速大于外圈转速时，单向器就会锁止，从而使内圈带动外圈同步旋转；如外圈转速大于内圈转速时，则单向器就会处于自由状态的特点；当内圈反向旋转时，可理解为外圈转速大于内圈同向转速。此时如换向轴套5的反向转速大于车轮10的反向转速，则反向单向器6处于锁死状态，动力由从动轴2同步传递到车轮10上。如因外力，如：下坡、转向等，导致车轮10的反向转速大于换向轴套5的反向转速时，则反向单向器6处于自由状态，即可实现差速，差速即车轮10以不小于换向轴套5的转速反转。同理，当换向轴套5处于图3所示位置时，车轮10就只能以不小于换向轴套5的转速正转。由于左右两个动力输出结构完全相同，因此在前进或倒车逻辑控制下，其对应的车轮均以不小于从动轴2的转速前进或后退，这样既实现了差速，也能保证每一个车轮都能获得从动轴2的动力。为防止换向轴套5在换向过程中同时连接反转单向器6和正转单向器7，造成正反转锁死，从而导致左右两车轮与从动轴2之间没有形成差速，因此在图2中增加过渡工况，让换向轴套5在运行中形成一个空挡位。
进一步地，行走机构包括有换向轴套5外侧上的换向从齿4和与换向从齿4相啮合的换向主齿3。
如图1至图3所示，换向轴套5设置在从动轴2上，在换向轴套5上设有与反向单向器6和正向单向器7相配合的工作凸环9，反向单向器6和正向单向器7间隔布置固定在动力输出轴8内壁，反向单向器6和正向单向器7的端面之间的最小距离大于或等于工作凸环9的宽度，反向单向器6和正向单向器7的中心距离等于换向轴套5的行走距离。其工作原理同上。
如图4至图6所示，换向轴套5设置在从动轴2上，在动力输出轴8上有与反向单向器6和正向单向器7配合的工作凸环9，反向单向器6和正向单向器7间隔布置固定在换向轴套5内壁，反向单向器6与正向单向器7的端面之间的最小距离大于或等于工作凸环9的宽度，反向单向器6和正向单向器7的中心距离等于换向轴套5的行走距离。其工作原理如下：
驱动动力由动力输入轴1直接传递到从动轴2，再传递到换向轴套5，从而实现从动轴2与换向轴套5转速及转向一致。在前进或倒车逻辑控制下，换向主齿3正转或反转，相应的换向从齿4就可在水平方向带动换向轴套5左右移动。当换向轴套5处于图6或图4所示位置时，其与反向单向器6或正向单向器7直接连接。由于单向器具有在同一转向下，内圈转速大于外圈转速时，单向器就会锁止，从而使内圈带动外圈同步旋转；如外圈转速大于内圈转速时，则单向器就会处于自由状态的特点；当内圈反向旋转时，可理解为外圈转速大于内圈同向转速。此时如换向轴套5的反向转速大于车轮10的反向转速，即正向单向器7的内圈正向转速（由从动轴端看）大于其外圈正向转速，则反6或正向单向器7处于锁死状态，动力由从动轴2同步传递到车轮10上。如因外力，如：下坡、转向等，导致车轮10的反向转速大于换向轴套5的反向转速时，则反6或正向单向器7处于自由状态，即可实现差速，差速即车轮10以不小于换向轴套5的转速反转。同理，当换向轴套5处于图4或图6所示位置时，车轮10就只能以不小于换向轴套5的转速正转。由于左右两个动力输出结构完全相同，因此在前进或倒车逻辑控制下，其对应的车轮均以不小于从动轴2的转速前进或后退，这样既实现了差速，也能保证每一个车轮都能获得从动轴2的动力。为防止换向轴套5在换向过程中同时连接反转单向器6和正转单向器7，造成正反转锁死，从而导致左右两车轮与从动轴2之间没有形成差速，因此在图5中增加过渡工况，让换向轴套5在运行中形成一个空挡位。
如图7至图9所示，在换向轴套5内壁并排布置有反向单向器6和正向单向器7，且单向器布置方式为相邻单向器互为反向，在从动轴2和动力输出轴8上分别有与单向器配合的工作凸环9，工作凸环9的宽度大于1个单向器宽度，且小于或等于2个单向器宽度，单向器的宽度小于或等于换向轴套5的行走距离。其工作原理如下：
驱动动力由动力输入轴1直接传递到从动轴2，通过从动轴2端的工作凸环9与从动轴2端的单向器连接，在前进或倒车逻辑控制下，换向主齿3正转或反转，相应的换向从齿4就可在水平方向带动换向轴套5左右移动。当换向轴套5处于图7所示位置时，从动轴2端的工作凸环9分别与反向单向器6和正向单向器7连接。同前述单向器原理一样，此时从动轴2端的工作凸环9无论正转或反转，总会锁止一个单向器，而正向单向器7与反向单向器6外壁通过换向轴套5连接在一起，因此从动轴2通过工作凸环9就与换向轴套5形成啮合，最后再由动力输出轴8端的工作凸环9与动力输出轴8端的反向单向器6连接。根据单向器的特性，此时换向轴套上的单向器6就会正向带动输出轴8端的工作凸环9作正向锁止旋转，其原理同上，从而带动车轮10以不小于从动轴2的正向驱动速度前进。同理，当换向轴套5处于图9所示位置时，输出轴8与换向轴套5形成啮合，从动轴2端的工作凸环9与从动轴2端的反向单向器6相连，因此车轮10就只能以不小于从动轴2的反向驱动速度倒车。由于左右两个动力输出结构完全相同，因此在前进或倒车逻辑控制下，其对应的车轮10均以不小于从动轴2的转速前进或后退，这样既实现了差速，也能保证每一个车轮10都能获得从动轴2的动力。此结构在换向过程中会形成图8所示的过渡工况，会造成从动轴2与动力输出轴8直接啮合。但在实际的操作过程中，需要换向时，车辆离合器都会断开，否则车辆无法进档，因此此结构在实际使用时也无影响。

Claims (5)

1.一种配置单向器的汽车止滑差速机构，包括有动力输入轴（1）、从动轴（2）、换向轴套（5）和动力输出轴（8），其特征在于：动力输入轴（1）上的啮齿（11）与从动轴（2）上的从动齿轮（21）啮合；换向轴套（5）位置与从动轴（2）位置对应，换向轴套（5）上设有让换向轴套（5）沿轴向位移的行走机构；在换向轴套（5）与动力输出轴（8）之间有分布排列的反向单向器（6）和正向单向器（7）。
2.如权利要求1所述的配置单向器的汽车止滑差速机构，其特征在于：行走机构包括有换向轴套（5）外侧上的换向从齿（4）和与换向从齿（4）相啮合的换向主齿（3）。
3.如权利要求1或2所述的配置单向器的汽车止滑差速机构，其特征在于：换向轴套（5）设置在从动轴（2）上,在换向轴套（5）上设有与反向单向器（6）和正向单向器（7）相配合的工作凸环（9），反向单向器（6）和正向单向器（7）间隔布置固定在动力输出轴（8）内壁，反向单向器（6）和正向单向器（7）的端面之间的最小距离大于或等于工作凸环（9）的宽度，反向单向器（6）和正向单向器（7）的中心距离等于换向轴套（5）的行走距离。
4.如权利要求1或2所述的配置单向器的汽车止滑差速机构，其特征在于：换向轴套（5）设置在从动轴（2）上,在动力输出轴（8）上有与反向单向器（6）和正向单向器（7）配合的工作凸环（9），反向单向器（6）和正向单向器（7）间隔布置固定在换向轴套（5）内壁，反向单向器6与正向单向器7的端面之间的最小距离大于或等于工作凸环（9）的宽度，反向单向器（6）和正向单向器（7）的中心距离等于换向轴套（5）的行走距离。
5.如权利要求1或2所述的配置单向器的汽车止滑差速机构，其特征在于：在换向轴套（5）内壁并排布置有反向单向器（6）和正向单向器（7），且单向器布置方式为相邻单向器互为反向，在从动轴（2）和动力输出轴（8）上分别有与单向器配合的工作凸环（9），工作凸环（9）的宽度大于1个单向器宽度，且小于或等于2个单向器宽度，单向器的宽度小于或等于换向轴套（5）的行走距离。
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