CN109027179B - 一种牙嵌式差速锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了牙嵌式差速锁，它包括主动轮、与主动轮通过齿槽啮合或分离的两从动轮，与两从动轮活动相连的输出管轴，主动轮内活动设置有中心轮，主动轮侧面间隔设置有主动轮传动齿，主动轮内中间设置有内环槽，中心轮侧面间隔设置有中心轮传动齿，中心轮圆周面上间隔固定设置有滑块，主动轮侧面上对称设置有限位齿，从动轮侧面上间隔设置有与主动轮传动齿可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅰ，从动轮侧面上间隔设置有从动轮传动齿Ⅱ，从动轮传动齿Ⅰ和从动轮传动齿Ⅱ之间设置有圆凹槽，圆凹槽深度低于从动轮侧面，本发明从动轮传动齿Ⅱ16不会发生剥离脱落，能满足民用越野车、叉车等特种车辆使用要求；具有结构紧凑，体积小、扭力释放大等特点。

Description

一种牙嵌式差速锁

技术领域

本发明涉及汽车和工程车技术领域，尤其是涉及一种民用越野车、叉车等特种车辆使用的牙嵌式差速锁。

背景技术

差速锁是安装在差速器上的一种锁止机构，用于四轮驱动车，其作用是为了提高汽车在坏路面上的通过能力，即当汽车的一个驱动桥空转时，能迅速锁死差速器，使两驱动桥变为刚性联接。这样就可以把大部分的扭矩甚至全部扭矩传给不滑转的驱动桥，充分利用它的附着力而产生足够牵引力，使汽车能够继续行驶。一般（传统式）民用车辆用的差速锁有托森式和限滑摩擦片式。而坦克、装甲车、军用越野车、军用运输车、运载牵引车等军用车辆大都采用牙嵌式差速锁，牙嵌式差速锁与一般民用车辆差速锁相比具有工作性能稳定、维修成本低、体积小、扭力释放大等优势。无论是托森式和限滑摩擦片式民用差速锁大都开始采用牙嵌式差速锁结构制成民用牙嵌式差速锁，但无论是民用牙嵌式差速锁还是军用牙嵌式差速锁，其中扭力释放都是由主动轮齿和从动轮齿的配合来进行传递的，但民用牙嵌式差速锁在频繁释放的扭力大时（接近或达到军用车辆释放扭力时），其从动轮齿就会容易发生崩裂，导致民用牙嵌式差速锁在要求释放扭力大的民用越野车、叉车等特种车辆上使用受到限期，更不能在军用车辆上使用。

发明内容

针对上述现有技术中民用牙嵌式差速锁与军用牙嵌式差速锁相比所存在的从动轮齿容易发生崩裂的问题，根据原因分析和相应的技术改进，提出了一种在现有民用牙嵌式差速锁的基础上进行结构改进和采用常用的碳氮共渗热处理，就可达到军用牙嵌式差速锁采用氰化处理所能达到的机械性能，满足民用越野车、叉车等特种车辆的使用要求。

一般民用牙嵌式差速锁与军用牙嵌式差速锁相比所存在的从动轮齿容易发生崩裂的问题的原因分析：

1、从动轮齿的材质和热处理：民用和军用牙嵌式差速锁的从动轮齿材质在大都采用20CrMnTi，但民用牙嵌式差速锁从动轮齿采用碳氮共渗处理，而军用牙嵌式差速锁从动轮齿采用氰化处理。

2、同样的民用牙嵌式差速锁和军用牙嵌式差速锁从动轮齿结构基本相同：民用牙嵌式差速锁和军用牙嵌式差速锁从动轮齿周边都设置有一个深度1-2毫米的凹环槽用于固定消声环，也就是说从动轮齿两边支撑面厚度不超过2毫米，而从动轮齿的技术要求是：表面硬度为HRC50-55，民用牙嵌式差速锁从动轮齿采用碳氮共渗时，为确保表面硬度达到HRC50-55，中间硬化（碳氮共渗层）层深度最少应为0.6-0.8毫米，而从动轮齿两边的碳氮共渗层深度却达到了1.2-1.6毫米，两边的硬化层深度与支撑面厚度相比达到甚至超过80%，相当接近从动轮齿两边支撑面最大厚度（2毫米）；而军用差速锁从动轮齿采用的是氰化处理时，在确保表面硬度达到HRC50-55时，军用差速锁的从动轮齿中间硬化层深度只有0.3-0.5毫米（不超过0.5毫米），两边硬化层深度均小于1毫米，两边硬化层深度与支撑面厚度相比小于50%。

3、二者热处理方式的不同：军用牙嵌式差速锁从动轮齿采用氰化处理（碳氮共渗处理），由于氰化处理是剧毒管控化学试剂，国家规定除具备特种作业的大型民营企业外，其它民营企业（包括民用牙嵌式差速锁从动轮齿）不能采用氰化处理。

4、同样的材质和结构，由于热处理方式不同造成从动轮齿两边的硬化层深度与支撑面厚度比例不同：民用从动轮齿的硬化层深度与支撑面厚度相比达到甚至超过80%，相当接近从动轮齿两边支撑面最大厚度（2毫米），这样就会造成民用牙嵌式差速锁从动轮齿在工作时韧性和耐冲击性能大大降低，当释放的扭力大时，从动轮齿就会发生剥离脱落和崩裂；而军用牙嵌式差速锁的从动轮齿两边硬化层深度与支撑面厚度相比小于50%，从动轮齿两边支撑面下部具有高的韧性和耐冲击性，当释放的扭力大时，从动轮齿不会发生剥离脱落，因而确保差速锁正常工作。

本发明根据上述原因分析，采取对从动轮结构上进行改进的技术措施来解决民用牙嵌式差速锁从动轮齿易与从动轮本体发生剥离脱落，导致民用牙嵌式差速锁在民用越野车、叉车等特种车辆上使用受到限期，更不能在军用车辆上使用的问题。

本发明所述牙嵌式差速锁，它包括主动轮、与主动轮通过齿槽对称啮合或分离的两从动轮，与两从动轮通过键齿活动相连的输出管轴，所述主动轮为十字轴形，所述主动轮内活动设置有中心轮，主动轮侧面间隔设置有主动轮传动齿，所述主动轮内中间设置有内环槽，所述中心轮侧面间隔设置有中心轮传动齿，中心轮圆周面上间隔固定设置有圆弧形的滑块，所述滑块上固定设转置有活塞环，所述活塞环具有断口并与内环槽活动相配，在其中一个滑块上设置有开口槽，所述主动轮侧面上对称设置有限位齿，所述限位齿下端伸入到开口槽内并使中心轮在主动轮内作左右摆动；所述从动轮侧面上间隔设置有与主动轮传动齿可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅰ，所述从动轮侧面上间隔设置有与中心轮传动齿可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅱ，在从动轮内孔上设置有从动轮输出齿，所述从动轮传动齿Ⅰ和从动轮传动齿Ⅱ之间设置有圆凹槽，所述圆凹槽内固定设置有带切口的消声环，所述消声环上间隔设置有可伸入到滑块之间的插片，所述圆凹槽横截面呈L形，圆凹槽的深度低于从动轮侧面4-5毫米，所述圆凹槽内侧设置有径向槽，所述从动轮外表面上设置有可使圆凹槽下底面厚度不小于圆凹槽深度二分之一的并与从动轮整体制出的加强体；所述输出管轴内孔设置的驱动轴相啮合的输出管轴传动齿Ⅱ，所述输出管轴外表面设置有与从动轮输出齿相啮合的输出管轴传动齿Ⅰ。

本发明的创新点及有益效果

本发明的创新点：一是为了确保民用牙嵌式差速锁的从动轮齿两边的硬化层深度与支撑面厚度相比不超过50%，增加从动轮齿两边支撑面的厚度，也就是增加从动轮传动齿Ⅰ11和从动轮传动齿Ⅱ16之间圆凹槽的深度，使圆凹槽的深度低于从动轮传动齿Ⅱ16的齿根面4-5毫米，这样既可有利于消声环的安装和定位，又可确保从动轮传动齿Ⅱ16采用碳氮共渗时，表面硬化层既可达到HRC50-55，而从动轮传动齿Ⅱ16根部又有足够的韧性和耐冲击性能低，当释放的扭力大时，从动轮传动齿Ⅱ16与从动轮本体不会发生剥离脱落和崩裂；二是从动轮外表面上设置有可使圆凹槽下底面厚度不小于圆凹槽深度二分之一的并与从动轮整体制出的加强体29，通过设置加强体的设置，使圆凹槽有足够的刚性和强度，有效地防止圆凹槽开裂，确保消声环和从动轮传动齿Ⅱ16正常工作。

本发明与现有技术相比具有的技术效果：

1、采用常规的碳氮共渗处理，通过从动轮上轮齿结构改进，确保从动轮齿表面既有足够的硬度，两侧支撑面又有足够的韧性和耐冲击性，当释放的扭力大时，从动轮传动齿Ⅱ16与从动轮本体不会发生剥离脱落和崩裂，从而可确保民用牙嵌式差速锁能满足民用越野车、叉车等特种车辆使用要求；

2、本发明所述民用牙嵌式差速锁具有结构紧凑，啮合和分离工作性能稳定、维修成本低、体积小、扭力释放大等特点。

附图说明

图1是本发明所述主动轮的主视结构示意图，

图2是图1的A-A剖视结构示意图，

图3是本发明从动轮和输出管轴结合的主视结构示意图，

图4是图3的B-B剖视结构示意图，

图5是主动轮与从动轮和输出管轴结合的使用状态示意图。

在图中，1、十字轴 2、限位齿 3、活塞环 4、中心轮传动齿 5、中心孔 6、中心轮 7、滑块 8、主动轮传动齿 9、主动轮 10、断口 11、从动轮传动齿Ⅰ 12、从动轮输出齿 13、输出管轴传动齿Ⅰ 14、开口槽 15、输出管轴传动齿Ⅱ 16、从动轮传动齿Ⅱ 17、插片 18、消声环 19、切口 20、从动轮 21、台阶环 22、压盖 23、弹簧 24、径向槽 25、凸耳环 26、圆凹槽 27、输出管轴 28、内环槽 29、加强体。

具体实施方式

所述一种牙嵌式差速锁，它包括主动轮9、与主动轮通过齿槽对称啮合或分离的从动轮20，与两从动轮通过键齿活动相连的输出管轴27，在图1和图2中，所述主动轮上设有四根十字轴1，十字轴上设有加工中心孔5，所述主动轮内孔中活动设置有中心轮6，主动轮两侧面上间隔设置有主动轮传动齿8，所述主动轮内孔子中间设置有内环槽28，所述中心轮两侧面间隔设置有中心轮传动齿4，主动轮两侧面与中心轮两侧面为同一个垂直面，中心轮圆周面上间隔固定设置有四块圆弧形的滑块7，滑块与滑块之间形成直通的空腔30，所述滑块上固定（活塞环与滑块上的槽为紧配合）设转置有活塞环3，所述活塞环具有断口10（断口的作用是便于活塞环的配装）并可与内环槽活动相配，在其中一个滑块上设置有开口槽14，所述主动轮每个侧面上下对称固定设置有一个限位齿2（与主动轮整体制成），限位齿呈U形，限位齿下部份活动位于开口槽内，所述限位齿下端伸入到开口槽内并使中心轮只能在主动轮孔内作左右摆动，摆动的间隔为开口槽宽度减去限位齿宽度的二分之一。

在图3和图4中，所述从动轮侧面上间隔设置有与主动轮传动齿9可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅰ11，所述从动轮侧面上间隔设置有与中心轮传动齿4可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅱ16，在从动轮内孔上设置有从动轮输出齿12，所述从动轮传动齿Ⅰ11和从动轮传动齿Ⅱ16之间设置有圆凹槽26，所述圆凹槽内固定设置有带切口19的消声环18，所述消声环上间隔设置有可活动伸入到空腔内的插片17，消声环下部设置有台耳环25（用于固定消声环），插片与空腔形状相配，所述圆凹槽横截面呈L形，圆凹槽的深度低于从动轮侧面（从动轮传动齿Ⅱ16的齿根面）4-5毫米，所述圆凹槽内侧设置有径向槽24，所述台耳环伸入到径向槽24内，所述从动轮外表面上设置有可使圆凹槽下底面厚度不小于圆凹槽深度二分之一并与从动轮整体制出的加强体29；所述输出管轴27内孔设置有与车轮驱动轴（图中未画出）相啮合的输出管轴传动齿Ⅱ15（呈花键齿形），所述输出管轴外表面设置有与从动轮输出齿12相啮合的输出管轴传动齿Ⅰ13。

在图5中，主动轮和从动轮以及输出管轴相啮合的状态图，在输出管轴上设置有弹簧23、台阶环21和压盖22。

Claims (2)

1.一种牙嵌式差速锁，它包括主动轮（9）、与主动轮通过齿槽对称啮合或分离的两从动轮（20），与两从动轮通过键齿活动相连的输出管轴（27），所述主动轮为十字轴形，所述主动轮内活动设置有中心轮（6），主动轮侧面间隔设置有主动轮传动齿（8），所述主动轮内中间设置有内环槽（28），所述中心轮侧面间隔设置有中心轮传动齿（4），中心轮圆周面上间隔固定设置有圆弧形的滑块（7），所述滑块上固定设置有活塞环（3），所述活塞环具有断口（10）并可与内环槽活动相配，其特征是：在滑块上设置有开口槽（14），所述主动轮侧面上对称设置有限位齿（2），所述限位齿下端伸入到开口槽内并使中心轮在主动轮内作左右摆动；所述从动轮侧面上间隔设置有与主动轮传动齿可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅰ（11），所述从动轮侧面上间隔设置有与中心轮传动齿可啮合和分离的从动轮传动齿Ⅱ（16），在从动轮内孔上设置有从动轮输出齿（12），所述从动轮传动齿Ⅰ和从动轮传动齿Ⅱ之间设置有圆凹槽（26），所述圆凹槽内固定设置有带切口（19）的消声环（18），所述消声环上间隔设置有可伸入到滑块之间的插片（17），所述圆凹槽横截面呈L形，圆凹槽的深度低于从动轮侧面4-5毫米，所述从动轮外表面上设置有可使圆凹槽下底面厚度不小于圆凹槽深度二分之一的并与从动轮整体制出的加强体（29）；所述输出管轴内孔设置有与车轮驱动轴相啮合的输出管轴传动齿Ⅱ（15），所述输出管轴外表面上设置有与从动轮输出齿（12）相啮合的输出管轴传动齿Ⅰ（13）。

2.根据权利要求1所述的牙嵌式差速锁，其特征是：所述圆凹槽（26）内侧设置有径向槽（24），所述消声环上的台耳环伸入到径向槽内。

Images