CN109798345A - 行星复合销轴输出摆线差速器 - Google Patents

Abstract

行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：由壳体、曲轴、曲轴齿轮、至少一个行星齿轮、至少一个摆动齿轮、输出轮A和输出轮B组成；所述曲轴、曲轴齿轮、输出轮A、输出轮B和壳体的自转轴心同轴；所述壳体包括与壳体周向固定的与每个摆动齿轮啮合的内齿圈，所述壳体还包括与壳体周向固定的与每个行星齿轮啮合的内齿圈；曲轴和曲轴齿轮周向固定，曲轴的每级曲拐分别穿过每个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有销轴，输出轮A的销轴穿过每个摆动齿轮上相应的销轴孔；行星齿轮的自转轴与输出轮B周向固定并径向固定，所述行星齿轮与曲轴齿轮啮合；壳体、输出轮A和输出轮B分别设有用于与差速器外界零件传递扭矩的齿形结构或孔形结构。

Description

行星复合销轴输出摆线差速器

技术领域

本发明涉及一种差速器，属于机械传动部件技术领域，特别涉及一种可用于汽车的行星复合销轴输出摆线差速器。

背景技术

差速器是一种机械传动部件，多用于将汽车变速箱输出的动力传动给两个或四个驱动车轮，由于路面不平和车辆转弯等原因造成驱动车轮压过的轨迹不同，如果保持同速旋转就会造成车轮与路面的摩擦增大，增加车辆行驶阻力，所以差速器需要根据每个驱动车轮的不同运转情况向车轮输出转速，传统的差速器多为斜齿轮或冠状齿轮结构。

限滑差速器，英文名为Limited Slip Differential，简称LSD。限滑差速器，顾名思义就是限制车轮滑动的一种改进型差速器，指驱动轮转速差值被允许在一定范围内，以保证正常的转弯等行驶性能的类差速器，但当某一驱动轮打滑或悬空时又能限制差速器不将全部动力输出给打滑或悬空车轮，有助于车辆脱困和激烈驾驶时的操控，譬如说当车辆一轮掉入坑洞中，此车轮就毫无任何摩擦力可言，着地车轮相对却有着极大的阻力，此时普通的差速器的作用会让所有动力回馈到低摩擦的轮子。掉入坑洞的车轮会不停转动，而着地轮反而完全无动作，如此车辆就无法行驶，这时如果车辆装配的是限滑差速器就不会出现这种情况。目前的限滑差速器有使用电控多片离合器来实现锁定的，但反应速度相对较慢，也有通过纯机械式的蜗轮蜗杆来实现的，造价成本相对较高，作为中央差速器时也不便于设定前后轮的输出扭矩不等比分配。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了行星复合销轴输出摆线差速器，具体技术方案如下。

行星复合销轴输出摆线差速器，由壳体、曲轴、曲轴齿轮、至少一个行星齿轮、至少一个摆动齿轮、输出轮A和输出轮B组成；所述曲轴、曲轴齿轮、输出轮A、输出轮B和壳体的自转轴心同轴；所述壳体包括与壳体周向固定的与每个摆动齿轮啮合的内齿圈，所述壳体还包括与壳体周向固定的与每个行星齿轮啮合的内齿圈；曲轴和曲轴齿轮周向固定，曲轴的每级曲拐分别穿过每个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有销轴，输出轮A的销轴穿过每个摆动齿轮上相应的销轴孔；行星齿轮的自转轴与输出轮B周向固定并径向固定，所述行星齿轮与曲轴齿轮啮合；壳体、输出轮A和输出轮B分别设有用于与差速器外界零件传递扭矩的齿形结构或孔形结构。本发明的行星复合销轴输出摆线差速器的扭矩通常状态通过壳体输入，从输出轮A和输出轮B输出，本发明的结构目的是为了实现转速的差数输出，差数输出情况与输出轮A和输出轮B的阻转负载情况有关，当然也可以既然是差数传动机构其本质是可以实现扭矩从壳体、输出轮A和输出轮B的任何一处或两处输入，然后从没有输入处输出的机械传动机构；虽然一个摆动齿轮也可以实现差速器的功能，但其力学平衡不够好，一个销轴的限位也可能有一定的回差；当采用多个摆动齿轮时所有摆动齿轮与壳体上相啮合的齿圈组成的齿轮副齿比相同；曲轴设有与摆动齿轮数相同的曲拐；摆动齿轮受限于与输出轮A的销轴相对于输出轮A公转，其与壳体上相啮合的内齿圈之间的齿比决定了输出轮A相对于壳体自转一定角度摆动齿轮向相反方向的公转角度，摆动齿轮的公转角度和方向等于曲轴的自转角度和方向也就等同于曲轴齿轮的自转角度和方向，所述曲轴齿轮与行星齿轮啮合并且行星齿轮与壳体上对应的内齿圈相啮合，保证曲轴齿轮和作为行星架的输出轮B只能按一定比例向相同方向转动，使得输出轮A和输出轮B只能相对于壳体向相反方向按一定转速比例转动；所述齿轮或齿圈可以是由针齿壳和针齿组成的针轮,所述针齿还可以包括针齿套，所述销轴也可以包括轴套，曲拐是指曲轴的一级偏心轴，其连杆轴颈较粗时可以在主轴颈上直接加工出偏心轴省略曲柄，也可以通过在主轴颈上周向固定偏心轴套实现，曲轴的轴颈上可以包括轴承或轴套，所述销轴的直径等于摆动齿轮上销轴孔的直径减去摆动齿轮的摆动直径；差速器的壳体通过齿或孔与外界零件传递扭矩，在作为中央差速器时壳体通常通过周向面的齿与变速箱输出轴上的齿啮合或牙嵌连接输入扭矩，输出轮A和输出轮B通常通过周向面的齿形结构形成花键与输出给前后轴差速器的传动轴连接；上述组成行星复合销轴输出摆线差速器的零件或构件可以选用一体加工成型的零件或一体运动的构件。

所述曲轴齿轮为斜齿轮。与曲轴齿轮啮合的行星齿轮自然也就是对应的螺旋角相反的斜齿轮，斜齿轮副传递扭矩时可以产生有轴向分量的应力，该应力可以加大齿轮间的摩擦力或加大齿轮轴向压紧的其他零件间的摩擦力，从而增大齿轮和其他转动零件的转动阻力，这个转动阻力会形成差速器的差数传动阻力，产生差速器限滑效果；在输入轮A和输出轮B没有被外界零件轴向限位固定的时候，所述壳体结构要对差速器内部零件有轴向限位，所述轴向限位保证差速器内部零件在被斜齿轮传递扭矩时产生的轴向分量力向轴向两侧压紧时的向内支撑力。

所述壳体上与行星齿轮啮合的内齿圈为斜齿轮。与该内齿圈啮合的行星齿轮自然也就是对应的螺旋角相反的斜齿轮，斜齿轮副传递扭矩时可以产生有轴向分量的应力，该应力可以加大齿轮间的摩擦力或加大齿轮轴向压紧的其他零件间的摩擦力，从而增大齿轮和其他转动零件的转动阻力，这个转动阻力会形成差速器的差数传动阻力，产生差速器限滑效果；在输入轮A和输出轮B没有被外界零件轴向限位固定的时候，所述壳体结构要对差速器内部零件有轴向限位，所述轴向限位保证差速器内部零件在被斜齿轮传递扭矩时产生的轴向分量力向轴向两侧压紧时的向内支撑力。

所述的行星复合销轴输出摆线差速器包含2个摆动齿轮，曲轴带有2级曲拐且2级曲拐相位相差180度，曲轴的2级曲拐分别穿过2个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有至少2个销轴，输出轮A的销轴同时穿过两个摆动齿轮上相应的销轴孔，2个摆动齿轮齿数相等。作为优选方案可以选用两个摆动齿轮和两级曲拐相位相差180度的曲轴配合，曲轴上的两级偏心轴相位相差180度造成其穿过的两个摆动齿轮的公转相位差相差180度，这两个摆动齿轮与同一个内齿圈啮合时180度的相位差保证了这两个摆动齿轮对壳体造成的径向压力抵消，同时两个摆动齿轮上的孔重叠区域刚好穿过销轴，中心对称设置2个以上销轴有利于更好的传递扭矩以及消除传动回差，销轴通过这两个摆动齿轮上的销轴孔的侧壁与摆动齿轮传递扭矩，这两个摆动齿轮同时还保证了其相对差速器自转轴心的公转不会影响差速器整体转动的重心，所述摆动齿轮转动时，销轴始终保持与销轴孔侧壁接触。

所述差速器内还设有至少一片摩擦片。摩擦片可以选用摩擦系数较高的材料或表面工艺制成，所述摩擦片可以加在摆动齿轮与其他零件之间，也可以加在曲轴齿轮A或曲轴齿轮B与其他零件之间，为了进一步增加摩擦阻力，摩擦片可以通过内齿与曲轴A或曲轴B周向固定，摩擦片还可以通过外齿与壳体周向固定，并将与不同转动状态的零件周向固定的多片摩擦片穿插设置。

所述行星齿轮为双联齿轮。曲轴齿轮和壳体上的内齿圈的齿轮形态并不需要相同，只需要分别能与组成行星齿轮的双联齿轮的两个齿轮啮合皆可实现联动效果。

所述差速器还包括与输出轮B周向固定的行星齿轮副架，所述行星齿轮的轴固定在行星齿轮副架上。所述行星齿轮副架可以在轴向力的作用下做微量移动，并传动轴向力给差速器其他零件，这样在差速器曲轴齿轮和行星齿轮之间因扭矩传递产生啮合力的轴向分量时，轴向力首先推动行星齿轮副架，行星齿轮副架再压向差速器其他零件，使差速器内部零件间压力加大，摩擦力加大，差速器的差数转动阻力加大；换向齿轮副架还可以与输出轮B直接固定，分担行星齿轮的转轴与输出轮B连接处的倾覆力，而且可以将曲轴自转主轴通过轴承或油润滑固定在行星齿轮副架上，增加曲轴或行星齿轮的结构稳定性。

所述差速器在曲轴和曲轴齿轮之间设有联轴器，所述联轴器在传递扭矩时可以产生轴向分量的力。在曲轴和曲轴齿轮之间传递扭矩的联动路径上设置联轴器，并通过联轴器传递扭矩时产生轴向分量的力，并以此轴向分量的力向两边压紧差速器差数传动时的运动零件，产生限滑效果，这样就可以不使用斜齿轮实现差速器的限滑效果。

所述联轴器为包含压力角大于0度的接触面的牙嵌式联轴器。所述牙嵌式联轴器的形式包括端面牙嵌式联轴器、周面牙嵌式联轴器和锥面牙嵌式联轴器，所述牙嵌式联轴器至少包括与曲轴周向固定的联轴器零件A和与曲轴齿轮周向固定的联轴器零件B，所述联轴器零件A和联轴器零件B通过所述凸凹造型结构相互周向限位实现牙嵌式扭矩传递，所述周面牙嵌式联轴器可以理解成外齿轮和同齿数的内齿圈嵌套，为了实现限滑效果所述联轴器零件A和联轴器零件B可以在传递扭矩时的轴向分量应力作用下相对轴向少量移动；所述联轴器零件A与曲轴或联轴器零件B与曲轴齿轮可以是一体加工的零件或一体运动的构件。

所述联轴器为滚珠坡道或滑块坡道式联轴器；所述联轴器为具有滚珠坡道或滑块坡道联动机构的联轴器，滚珠坡道或滑块坡道联动机构是通过滚珠或滑块在扭矩传递零件两端凹槽中的限位来实现扭矩传递的同时可产生轴向力的分量的传动机构，其本质是通过一侧带有可容纳部分滚珠或滑块的凹槽的零件将扭矩传递给滚珠或滑块，然后滚珠或滑块将扭矩传递到另一侧带有可容纳部分滚珠或滑块的凹槽的零件，使用滚珠坡道或滑块坡道的机构传递扭矩的好处是零件便于加工出设定的压力角。

本发明的行星复合销轴输出摆线差速器可以通过设置摆动齿轮与壳体上内齿圈的齿比和曲轴齿轮与壳体上的内齿圈的齿比的差异来实现扭矩输出的分配趋势差异。这是本发明的差速器的一个重要进步优点，通过设置上述两处可调节输出扭矩分配趋势的齿轮比，解决了现有技术中各种差速器调节扭矩分配的范围局限性，相比现有技术也降低了差速器为调节扭矩分配而设计的造型的加工难度和加工成本，相比于现有技术的某些差速器更提高了同样尺寸下的扭矩承载能力，或者说减小相同载荷能力下的差速器体积，降低传动机构的转动惯量能够有效提升传动效率。

本发明的行星复合销轴输出摆线差速器主要用于车辆的发动机动力经过变速箱之后向车轮输出，作为中央差速器时，通常是变速箱将扭矩输出给壳体，输出轮A和输出轮B分别通过传动轴将扭矩输出给前后轴差速器。

附图说明

图1实施例1的行星复合销轴输出摆线差速器结构示意图（剖视图）。

图2实施例1的行星复合销轴输出摆线差速器零件爆炸图。

图3实施例1的行星复合销轴输出摆线差速器立体图。

图中：1，壳体；2，曲轴；3，曲轴齿轮；4，输出轮A；5，输出轮B； 6，行星齿轮；7，行星齿轮副架；8，摆动齿轮。

具体实施方式

实施例1，如图1~图3所示，行星复合销轴输入中央摆线差速器，由壳体、曲轴、两个摆动齿轮、输出轮A、4个行星齿轮、输出轮B、曲轴齿轮和行星齿轮副架组成；所述曲轴、输出轮A、输出轮B、曲轴齿轮、行星齿轮副架和壳体的自转轴心同轴，曲轴通过扁圆轴穿过曲轴齿轮的中心轴孔实现同轴和周向固定，曲轴两端分别通过轴套嵌入输出轮A和输出轮B；曲轴齿轮A和4个行星齿轮都选用相同模数的渐开线外齿直齿轮，曲轴齿轮为16齿，行星齿轮为9齿，曲轴齿轮作为太阳轮同时分别与4个行星齿轮啮合；所述壳体包括壳体内加工出的与摆动齿轮啮合的齿圈；曲轴带有两级曲拐且两级曲拐相位相差180度，曲轴的两级曲拐分别穿过两个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有8个销轴每个销轴都同时穿过两个摆动齿轮相应的销轴孔，两个摆动齿轮齿数相等都是17齿，壳体上与摆动齿轮啮合的齿圈为18齿；输出轮B作为行星架，其上加工有4个圆周阵列分布的轴孔，4个行星齿轮的轴一端分别插入输出轮B上的轴孔，另一端分别插入行星齿轮副架的轴孔上，壳体内还加工有与曲轴齿轮A同样模数的渐开线36齿内齿齿圈，上述齿圈同时分别与4个行星齿轮啮合；壳体加工有齿形结构用于与变速箱输出轴联动，输出轮A设有内花键用于通过传动轴连接前轴差速器，输出轮B设有内花键用于通过传动轴连接后轴差速器；本实施例摆动齿轮和与之相啮合的齿圈都选用了圆摆线齿廓，本实施例中零件均选用铬钼钢为材料加工而成。

Claims (10)

1.行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：由壳体、曲轴、曲轴齿轮、至少一个行星齿轮、至少一个摆动齿轮、输出轮A和输出轮B组成；所述曲轴、曲轴齿轮、输出轮A、输出轮B和壳体的自转轴心同轴；所述壳体包括与壳体周向固定的与每个摆动齿轮啮合的内齿圈，所述壳体还包括与壳体周向固定的与每个行星齿轮啮合的内齿圈；曲轴和曲轴齿轮周向固定，曲轴的每级曲拐分别穿过每个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有销轴，输出轮A的销轴穿过每个摆动齿轮上相应的销轴孔；行星齿轮的自转轴与输出轮B周向固定并径向固定，所述行星齿轮与曲轴齿轮啮合；壳体、输出轮A和输出轮B分别设有用于与差速器外界零件传递扭矩的齿形结构或孔形结构。

2.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述曲轴齿轮为斜齿轮。

3.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述壳体上与行星齿轮啮合的内齿圈为斜齿轮。

4.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述的行星复合销轴输出摆线差速器包含2个摆动齿轮，曲轴带有2级曲拐且2级曲拐相位相差180度，曲轴的2级曲拐分别穿过2个摆动齿轮的中心轴孔，输出轮A上设有至少2个销轴，输出轮A的销轴同时穿过两个摆动齿轮上相应的销轴孔，2个摆动齿轮齿数相等。

5.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述差速器内还设有至少一片摩擦片。

6.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述行星齿轮为双联齿轮。

7.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述差速器还包括与输出轮B周向固定的行星齿轮副架，所述行星齿轮的轴固定在行星齿轮副架上。

8.根据权利要求1所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述差速器在曲轴和曲轴齿轮之间设有联轴器，所述联轴器在传递扭矩时可以产生轴向分量的力。

9.根据权利要求8所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述联轴器为包含压力角大于0度的接触面的牙嵌式联轴器。

10.根据权利要求8所述的行星复合销轴输出摆线差速器，其特征是：所述联轴器为滚珠坡道或滑块坡道式联轴器。