CN109891130B - 非锥齿轮差速器 - Google Patents

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Abstract

非锥齿轮差速器，其有两种结构形式，结构形式一：设置两个单层行星排，各不设置内齿圈；行星排之间为星连接，以二号行星排太阳轮作为输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮作为第一输出连接端，以行星架作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接一个输出端；结构形式二：设置一个双层行星排、一个单层行星排，各不设置内齿圈；行星排之间为星连接，以行星架作输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮作为第一输出连接端，以二号行星排太阳轮作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接一个输出端。

Description

非锥齿轮差速器
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮差速器，具体为两种结构形式的非锥齿轮行星排结构的差速器。
背景技术
机动车辆在行驶过程中，由于转弯的原因、由于路面的差异、由于车轮的差异，各驱动轮的转速不会完全相同。为避免造成车轮滑移、滑转。传统方法是安装差速器来适应这种转速的不同。差速器通常用锥齿轮行星排差速器。锥齿轮行星排差速器体积较大、加工复杂。机动车辆需要新的行星齿轮差速器。
普通圆柱齿轮行星排一般由两个中心轮(一个太阳轮、一个内齿圈)与一个带行星轮的行星架三个部件组成，三个部件的啮合排列关系决定行星排种类。行星轮对内与太阳轮啮合，行星轮对外与内齿圈啮合，一般情况下行星架带单层行星轮的是单层星行星排，行星架带相互啮合的两层行星轮的是双层星行星排。当结构需要时，行星排可以省略不设置一个中心轮(太阳轮或者内齿圈)。多排行星排相互连接构成行星排结构。
发明内容
本发明所要解决的就是现有机动车辆的差速器为锥齿轮行星排差速器，体积较大、加工复杂的问题，提供一种采用行星排结构、体积较小、加工简单的非锥齿轮差速器。
本发明的非锥齿轮差速器，与输入端和输出端连接，其特征在于该差速器包括两个行星排，每个行星排包括一个太阳轮和一个带有行星轮的行星架，不设置内齿圈；两个行星排之间的连接方式为星连接，星连接即对多个行星排，使各行星排的行星轮组数目相同，调整各行星排尺寸大小，有的等比放大、有的等比缩小，直至各行星排中某一层行星轮轴心到行星排轴心的距离都相等；把一排行星排的某一层行星轮与相邻行星排的某一层行星轮轴心对齐相连接，这样的连接使参与连接的各某一层行星轮拥有相同的转速，参与连接的各个行星架拥有另一相同的转速；这样的行星排间连接，称为行星排的星连接。
本发明有以下两种结构形式：
结构形式一：设置两个行星排，一号行星排、二号行星排均为单层星行星排，两个行星排中的齿轮模数不必须相等；每个行星排包括一个太阳轮、一个带行星轮的行星架，不设置内齿圈，太阳轮与行星轮啮合；使两个行星排的行星轮组数目相等，调节两个行星排的尺寸大小，直至两个行星排单层行星轮轴心到行星排轴心的距离相等；在两个行星排的行星轮之间设置星连接，两个行星排就构成结构形式一的行星排结构。设一号行星排中太阳轮转速为Nz,太阳轮齿数为Zz,与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xz；设二号行星排中太阳轮转速为Ny,太阳轮齿数为Zy，与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xy，两个行星排的行星架转速均为Nj。解方程组可知，该结构形式一行星排结构服从运动方程Nz-Zy*Xz/(Zz*Xy)*Ny＝(1-Zy*Xz/(Zz*Xy))*Nj，本发明非锥齿轮差速器的结构形式一的特征为：一号行星排太阳轮齿数、一号行星排单层行星轮齿数与二号行星排太阳轮齿数、一号行星排单层行星轮齿数的取值使得Zy*Xz/(Zz*Xy)＝2.0，使其运动方程为Nz-2*Ny＝(1-2)*Nj,即Nz+Nj＝2*Ny。以二号行星排太阳轮作为输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮作为第一输出连接端，以行星架作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接两个输出端，就形成非锥齿轮差速器结构形式一，参见图1。
结构形式二为：设置两个行星排，一号行星排为双层星行星排、二号行星排为单层星行星排，两个行星排中的齿轮模数不必须相等；每个行星排包括一个太阳轮、一个带行星轮的行星架，不设置内齿圈，太阳轮与行星轮啮合；使两个行星排的行星轮组数目相等，调节两个行星排的尺寸大小，直至一号行星排外层行星轮轴心到行星排轴心的距离与二号行星排单层行星轮轴心到行星排轴心的距离相等；在一号行星排外层行星轮与二号行星排单层行星轮之间设置星连接，两个行星排就构成结构形式二的行星排结构。设一号行星排中太阳轮转速为Nz,太阳轮齿数为Zz,通过内层行星轮与太阳轮间接啮合的外层行星轮齿数为Xz；设二号行星排中太阳轮转速为Ny,太阳轮齿数为Zy，与太阳轮啮合的单层行星轮齿数为Xy，两个行星排的行星架转速均为Nj。解方程组可知，该结构形式二行星排结构服从运动方程Nz+Zy*Xz/(Zz*Xy)*Ny＝(1+Zy*Xz/(Zz*Xy))*Nj，该非锥齿轮差速器的结构形式二的特征为：一号行星排太阳轮齿数、一号行星排外层行星轮齿数与二号行星排太阳轮齿数、二号行星排单层行星轮齿数的取值使得Zy*Xz/(Zz*Xy)＝1.0，使其运动方程为Nz+1*Ny＝(1+1)*Nj,即Nz+Ny＝2*Nj。以行星架作为输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮作为第一输出连接端，以二号行星排太阳轮作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接两个输出端；就形成非锥齿轮差速器结构形式二，参见图2。
所述输入端为动力源或动力源之后的传动轴、传动齿轮、传动锥齿轮等，所述输出端为左右驱动轮或驱动轮之前的传动轴、传动半轴、万向节等。
本发明非锥齿轮差速器的传动过程与锥齿轮行星排差速器的传动过程类似，一个输入连接端与两个输出连接端在分配动力、提供差速时的转速特性、转矩特性也类似。当两个输出端的负载转矩均衡时，输入连接端转速与两个输出连接端转速相等。当两个输出端的负载转矩不均衡时，输入连接端转速无变化，一个输出连接端转速的增量，对应另一个输出连接端转速的相同大小值的负增量。
行星排差速器，在行星轮组数目不变的条件下，当需要扩大额定转矩时，通常通过增大部件的齿轮模数和增加齿宽这两种方法。增加齿轮模数的调节范围有限，扩大额定转矩主要依靠增加齿宽的方法。传统锥齿轮行星排差速器增加齿宽就意味着在x、y、z轴三个方向同时加大直径尺寸，因而扩大同样的额定转矩时体积增加较大。且锥齿轮行星排加工复杂。本发明非锥齿轮差速器为非锥齿轮行星排结构，其行星排结构中的齿轮采用平行齿轮，例如普通圆柱齿轮、圆柱斜齿轮、普通圆弧齿轮、圆弧斜齿轮等。非锥齿轮行星排差速器增加齿宽只是在平行于输出轴方向增加长度尺寸，扩大同样的额定转矩时体积增加较小。且非锥齿轮行星排加工相对简单。所以本发明有益之处是非锥齿轮差速器体积较小、加工简单。
附图说明
图1为本发明非锥齿轮差速器的结构形式一非锥齿轮差速器结构简图，也是本发明实施例1示意图。图中1为二号行星排太阳轮，2为行星架，3为一号行星排太阳轮，4为输入锥齿轮。
图2为本发明非锥齿轮差速器的结构形式二非锥齿轮差速器结构简图，也是本发明实施例2示意图。图中1为行星架，2为一号行星排太阳轮，3为二号行星排太阳轮，4为输入锥齿轮。
图中行星排、输入锥齿轮按行业惯例以半幅结构简图示意，输入端以输入箭头示意，输出端以输出箭头示意。图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。
具体实施方式
实施例1：本发明非锥齿轮差速器的结构形式一非锥齿轮差速器，也是本发明实施例1。设置两个行星排，一号行星排、二号行星排均为单层星行星排，两个行星排中的齿轮模数不必须相等；每个行星排包括一个太阳轮、一个带行星轮的行星架，不设置内齿圈，太阳轮与行星轮啮合；使两个行星排的行星轮组数目相等，调节两个行星排的尺寸大小，直至两个行星排单层行星轮轴心到行星排轴心的距离相等；在两个行星排的单层行星轮之间设置星连接，两个行星排就构成结构形式一的行星排结构。设一号行星排中太阳轮(3)转速为Nz,二号行星排中太阳轮(1)转速为Ny，两个行星排的行星架转速均为Nj。设置一号行星排太阳轮(3)齿数为Zz＝20,与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xz＝24；设置二号行星排太阳轮(1)齿数为Zy＝30，与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xy＝18。本实施例1非锥齿轮差速器的特征为：一号行星排太阳轮齿数、一号行星排单层行星轮齿数与二号行星排太阳轮齿数、一号行星排单层行星轮齿数的取值使得Zy*Xz/(Zz*Xy)＝30*24/(20*18)＝2.0，其运动方程为Nz+Nj＝2*Ny。以二号行星排太阳轮(1)作为输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮(3)作为第一输出连接端，以行星架(2)作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接两个输出端，就形成本实施例1非锥齿轮差速器结构形式一。参见图1，图中输入端示意为纵向输入箭头，输入端与输入连接端通过输入锥齿轮(4)连接。如果输入端输入轴为横向，输入端与输入连接端就改为通过输入平齿轮连接，当发动机为横置前驱时通常如此。按照其运动方程，当两个输出连接端的负载转矩均衡时，输入连接端转速与两个输出连接端转速相等。当两个输出端的负载转矩不均衡时，输入连接端二号行星排太阳轮(1)转速不变时，输出连接端一号行星排太阳轮(3)少转一个角度，对应输出连接端行星架(2)多转同样角度；输出连接端行星架(2)少转一个角度，对应输出连接端一号行星排太阳轮(3)多转同样角度；两种情况都形成两个输出连接端之间的转速差。这就是本实施例1差速器的工作过程。
实施例2：本发明非锥齿轮差速器的结构形式二非锥齿轮差速器，也是本发明实施例2。设置两个行星排，一号行星排为双层星行星排、二号行星排为单层星行星排，两个行星排中的齿轮模数不必须相等；每个行星排包括一个太阳轮、一个带行星轮的行星架，不设置内齿圈，太阳轮与行星轮啮合；使两个行星排的行星轮组数目相等，调节两个行星排的尺寸大小(其中双层星行星排还可以调节其太阳轮分度圆圆周与外层行星轮分度圆圆周的距离)，直至一号行星排外层行星轮轴心到行星排轴心的距离与二号行星排单层行星轮轴心到行星排轴心的距离相等；在一号行星排外层行星轮与二号行星排单层行星轮之间设置星连接，两个行星排就构成结构形式二的行星排结构。设一号行星排中太阳轮(2)转速为Nz,二号行星排中太阳轮(3)转速为Ny，两个行星排的行星架(1)转速均为Nj。设置一号行星排太阳轮(2)齿数为Zz＝18,通过内层行星轮与太阳轮间接啮合的外层行星轮齿数为Xz＝18；设置二号行星排太阳轮(3)齿数为Zy＝22，与太阳轮啮合的单层行星轮齿数为Xy＝22。解方程组可知，该结构形式二行星排结构服从运动方程Nz+Zy*Xz/(Zz*Xy)*Ny＝(1+Zy*Xz/(Zz*Xy))*Nj，该非锥齿轮差速器的结构形式二的特征为：一号行星排太阳轮齿数、一号行星排外层行星轮齿数与二号行星排太阳轮齿数、二号行星排单层行星轮齿数的取值使得Zy*Xz/(Zz*Xy)＝22*18/(18*22)＝1.0，其运动方程为Nz+Ny＝2*Nj。以行星架(1)作为输入连接端连接输入端；以一号行星排太阳轮(2)作为第一输出连接端，以二号行星排太阳轮(3)作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接两个输出端，就形成非锥齿轮差速器结构形式二。参见图2，图中输入端示意为纵向输入箭头，输入端与输入连接端通过输入锥齿轮(4)连接。如果输入端输入轴为横向，输入端与输入连接端就改为通过输入平齿轮连接，当发动机为横置前驱时通常如此。按照其运动方程，当两个输出连接端的负载转矩均衡时，输入连接端转速与两个输出连接端转速相等。当两个输出端的负载转矩不均衡时，输入连接端行星架(1)转速转速不变时，输出连接端一号行星排太阳轮(2)少转一个角度，对应输出连接端二号行星排太阳轮(3)多转同样角度；输出连接端二号行星排太阳轮(3)少转一个角度，对应输出连接端一号行星排太阳轮(2)多转同样角度；两种情况都形成两个输出连接端之间的转速差。这就是本实施例2差速器的工作过程。
上述各实施例仅为本发明的部分实施方式。

Claims (1)

1.非锥齿轮差速器，与输入端和输出端连接，该差速器包括两个行星排，两个行星排之间的连接方式为星连接，星连接即对两个行星排，使各行星排的行星轮组数目相同，调整各行星排尺寸大小，等比放大或等比缩小，直至各行星排中某一层行星轮轴心到行星排轴心的距离都相等；把一排行星排的某一层行星轮与相邻行星排的某一层行星轮轴心对齐相连接，使参与连接的各某一层行星轮拥有相同的转速，参与连接的各个行星架拥有另一相同的转速，这种行星排间连接为行星排的星连接；其中一个行星排的太阳轮构成一个旋转构件，另一个行星排的太阳轮构成另一个旋转构件，两个行星排转速相同的行星架构成第三个旋转构件；
结构形式为：设置两个行星排，一号行星排为双层星行星排、二号行星排为单层星行星排，两个行星排中的齿轮模数不必须相等；每个行星排包括一个太阳轮、一个带行星轮的行星架，不设置内齿圈，太阳轮与行星轮啮合；使两个行星排的行星轮组数目相等，调节两个行星排的尺寸大小，直至一号行星排外层行星轮轴心到行星排轴心的距离与二号行星排单层行星轮轴心到行星排轴心的距离相等；在一号行星排外层行星轮与二号行星排单层行星轮之间设置星连接，非锥齿轮差速器的特征为：一号行星排太阳轮齿数、一号行星排外层行星轮齿数与二号行星排太阳轮齿数、二号行星排单层行星轮齿数的取值使得Zy*Xz/(Zz*Xy)=1.0，使行星排结构的运动方程为Nz+Ny=2*Nj；以行星架作为输入连接端连接输入端，以一号行星排太阳轮作为第一输出连接端，以二号行星排太阳轮作为第二输出连接端，两个输出连接端各连接两个输出端；
其中，一号行星排中太阳轮转速为Nz,二号行星排中太阳轮转速为Ny，两个行星排的行星架转速均为Nj，一号行星排太阳轮齿数为Zz,与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xz，二号行星排太阳轮齿数为Zy，与太阳轮啮合的行星轮齿数为Xy。
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