CN110578783B - 一种防滑差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防滑差速器，在普通差速器壳的一侧设置有随差速器壳同步转动的机箱，机箱内设置有随半轴同步转动的控速轮，机箱的内壁面和控速轮的外轮面之间形成储油腔；机箱的内壁面和控速轮的外轮面的其中一个面上具有朝向另一个面延伸的推油段，另一个面上活动设置有抵顶至推油段所在的面或推油段上而将储油腔分隔成两部分的滑动体，滑动体上设有将储油腔的两部分相互连通的限流孔；在机箱与控速轮相对转动时，滑动体沿推油段所在的面或推油段滑移，以挤压推油段与滑动体之间的液压油通过所述限流孔流向储油腔的另一部分内；所述滑动体后端设有弹性件，弹性件可使滑动体前端始终抵顶至推油段所在的面或推油段上，能够有效防止车辆打滑。

Description

一种防滑差速器

技术领域

本发明涉及差速器技术领域，尤其涉及一种防滑差速器。

背景技术

目前，行星锥齿轮差速器结构由于其结构紧凑、扭矩大及力矩分配均匀的优点，被广泛应用于各种轮式车辆上，当车辆转弯时，行星锥齿轮差速器允许左、右半轴以不同的转速旋转，从而减少轮胎与地面的摩擦，保护轮胎。但当两侧驱动轮的摩擦力相差较大，比如车辆陷入泥坑时，由于陷入泥坑的一侧车轮的附着力不够，导致发生车轮打滑，这时另一车轮的驱动力不但不会增加，反而会减少到与打滑车轮一样，致使整机的牵引力大大减少。如果牵引力不能克服行驶阻力，打滑的车轮将以两倍于差速器壳的转速在原地空转，另一侧车轮则不转动，此时整机将停留在原地无法前进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防滑差速器，以解决现有技术中两侧驱动轮的摩擦力矩差别较大使车轮打滑不能前进的问题，该防滑差速器在普通行星锥齿轮差速器的基础上增加控速轮滑块结构，通过该结构的限流作用将液压油被允许流通的速度控制在一定范围内，从而反作用将控速轮转速与机箱的转速差控制在一定范围内，进而保证半轴不会静止或高速空转，这样当两侧驱动轮的摩擦力相差较大时，摩擦力较大的驱动轮能够获得一定的转速，为车轮提供牵引力使车辆顺利行驶。

为了解决上述问题，本发明所涉及的防滑差速器采用以下技术方案：

一种防滑差速器，包括差速器壳、动力输入侧齿轮、行星齿轮以及半轴齿轮，半轴齿轮分别套固于左、右两个半轴的轴头，所述差速器壳的一侧设置有随差速器壳同步转动的机箱，机箱内设置有套装于半轴上随半轴同步转动的控速轮，机箱的内壁面和控速轮的外轮面之间形成环形密封的储油腔；机箱的内壁面和控速轮的外轮面的其中一个面上具有朝向另一个面延伸的推油段，另一个面上活动设置有抵顶至推油段所在的面或推油段上而将储油腔分隔成两部分的滑动体，滑动体上设有将储油腔的两部分相互连通的限流孔；在机箱与控速轮相对转动时，所述滑动体沿推油段所在的面或推油段滑移，以挤压推油段与滑动体之间的液压油通过所述限流孔流向储油腔的另一部分内；所述滑动体后端设有弹性件，所述弹性件具有使滑动体前端始终抵顶至推油段所在的面或推油段上的弹力。

优选的，上述的控速轮具有三个凸轮齿，三个凸轮齿沿环形均匀分布于控速轮的外轮面，各个凸轮齿的齿面与控速轮的外轮面之间为柱面一体式连接，各个凸轮齿分别为所述的推油段，凸轮齿的齿宽与储油腔的宽度相等；在控速轮与机箱相对转动时，各个凸轮齿的齿面沿机箱的内壁面滑移，同时所述滑动体沿控速轮的外轮面或凸轮齿的齿面向反方向滑移。

优选的，在上述的控速轮的两侧面上分别开有密封环槽，且密封环槽的位置靠近凸轮齿，所述密封环槽内套固有密封圈。

优选的，上述的机箱内设置有滑道，所述滑动体为卡装于滑道内可沿滑道移动的滑块，滑块的宽度与储油腔的宽度相等，所述弹性件为与滑块连接的弹簧，弹簧的另一端与滑道内底固定连接，所述弹簧具有使滑块外端始终与控速轮的外轮面或凸轮齿的齿面保持密封压触的弹力。

优选的，上述的滑块的下端面为外凸的柱面。

优选的，上述的滑道沿控速轮的径向设置，滑块在滑道内沿控速轮的径向滑动；并且所述滑块的长度小于滑道的滑程。

优选的，上述的滑块上开设有弹簧限位槽，弹簧限位槽与滑道平行，所述弹簧的一端固设于弹簧限位槽的槽底，弹簧的另一端与滑道内底固定连接。

优选的，上述的弹簧限位槽的槽底开设有油孔，所述油孔与限流孔的侧壁连通，从而将储油腔与滑道连通，在弹簧伸长时，液压油从储油腔流入至滑道中，在弹簧压缩时，液压油从滑道流入至储油腔中。

本发明的有益效果如下：本发明的防滑差速器，在普通行星锥齿轮差速器的基础上增加机箱和控速轮，机箱随差速器壳同步转动，控速轮随半轴同步转动，同时通过该结构对液压油的限流作用，将控速轮转速与机箱的转速差控制在一定范围以内，在两侧驱动轮的摩擦力相差较大时，能够防止摩擦力较小一侧的驱动轮出现高速空转，同时保证摩擦力较大一侧的驱动轮具有相应的转速，为整车提供前进驱动力，顺利向前行驶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为现有的差速器的结构示意图。

图3为机箱内部的结构示意图。

图4为图3中沿A-A的剖视图。

图中附图标记说明：1-差速器壳，2-动力输入侧齿轮，3-行星齿轮，4-半轴齿轮，51-左半轴，52-右半轴，6-机箱，7-控速轮，71-凸轮齿，8-储油腔，9-滑块，10-限流孔，11-滑道，12-弹簧，13-密封环槽，14-密封圈，15-弹簧限位槽，16-油孔。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。

实施例1：一种防滑差速器，如图1-4所示，包括差速器壳1、动力输入侧齿轮2、行星齿轮3以及半轴齿轮4，半轴齿轮4分别套固于左、右两个半轴的轴头，车辆发动机的动力经输出锥齿轮将动力传递至动力输入侧齿轮2，与动力输入侧齿轮连接的差速器壳1同步转动，安装在差速器壳内壁的行星齿轮3与半轴齿轮4啮合从而将动力分别传递至左右两个半轴齿轮上，进而带动左半轴51、右半轴52转动，驱动车轮前进；以上是现有普通行星锥齿轮差速器的结构和原理。本实施例的防滑差速器，在原有的差速器壳的左侧固定安装有机箱6，机箱6随差速器壳1同步转动，机箱的两侧开有轴孔，机箱6内部开有与轴孔共轴的柱形腔体，左半轴51从机箱两侧的轴孔中横穿，控速轮7套固在左半轴51上且正好位于机箱6的柱形腔体中，控速轮7随左半轴51同步转动。控速轮7的两侧与机箱6内壁贴触，使机箱6的内壁面和控速轮7的外轮面之间形成密封的储油腔8，为了保证密封性，在控速轮7的两侧面上分别开有密封环槽13，且密封环槽13的位置靠近控速轮外侧的凸轮齿71，在密封环槽内套固密封圈14，保证储油腔8良好的密封性。

控速轮7为具有三个凸轮齿71的凸轮，三个凸轮齿71沿环形均匀分布于控速轮7的外轮面，凸轮齿71的最大直径与机箱6的内壁面直径相等，即控速轮7与机箱6发生相对转动时，凸轮齿71的外端沿机箱6的内壁面滑移。相邻两凸轮齿71之间的控速轮外轮面与凸轮齿齿面之间均采用平滑的柱面一体式连接，平滑的柱面是为了保证滑块9在其上能够实现平稳滑移，同时滑块9的末端也设计为柱面，保证滑块9在控速轮7的外轮面、凸轮齿71的齿面以及二者的连接处滑移时，滑块9末端能够抵顶在相应的柱面上，确保抵顶面无漏缝，保证控速轮7与机箱6发生相对转动时，液压油只能从限流孔10内流向另一侧的储油腔；另外，凸轮齿71的齿宽、滑块9的宽度均与机箱内储油腔8的宽度相等，即凸轮齿71、滑块9的两侧面与机箱6的两侧内壁密封贴触，同样是保证控速轮7与机箱6发生相对转动时，液压油只能从限流孔10中流通。

在机箱6内开设有滑道11，滑道11的开口端位于机箱6的内壁面上，即开口方向朝向控速轮7，滑块9卡装在滑道11内可沿滑道移动；其中，滑道的滑行路线可设计为任一方向的，本实施例中，滑道11沿控速轮7的径向设置，即滑块9在滑道11内沿控速轮的径向滑动；并且滑块9的长度小于滑道11的滑程，以保证在凸轮齿71沿机箱的内壁面滑移并触碰到滑块9时，滑块9能够被顶推至完全收回滑道11内，不影响凸轮齿71的转动。在滑块9的后端连接有弹簧12，弹簧12的另一端与滑道11内底固定连接，弹簧12具有使滑块9外端始终与控速轮7的外轮面或凸轮齿71的齿面保持密封压触的弹力，即弹簧始终处于被压缩状态，但当凸轮齿71顶推滑块9时，弹簧12被进一步压缩，以保证滑块9始终与控速轮7的外轮面压触保证二者压触面的密封性。在滑块9上靠近控速轮7的位置开设有限流孔10，位于滑块两侧的储油腔8通过限流孔10相互连通，在控速轮7与机箱6相对转动时，各个凸轮齿71的齿面沿机箱6的内壁面滑移，同时滑块9沿控速轮7的外轮面或凸轮齿71的齿面向反方向滑移，即滑块9与凸轮齿71产生相对转动，并与其中一个相邻的凸轮齿71相互靠近，此时滑块9与该凸轮齿71之间的液压油将受到挤压，被迫从滑块9一侧的储油腔经限流孔流10向滑块另一侧的储油腔中。通过控制限流孔10的孔径以及凸轮齿71的齿高、齿宽来控制滑块9与凸轮齿71的最大相对转速，即控制机箱6与控速轮7的最大相对转速，由于机箱6的转速始终与差速器壳1转速相等，因此能够防止控速轮7高速空转或不转，有效避免在两侧驱动轮的摩擦力相差较大时，车轮出现一侧打滑现象。

下面结合车辆的行驶状态对本实施例的工作原理进行说明：

在差速器工作时，发动机动力经动力输出锥齿轮、动力输入侧齿轮2传递至差速器壳1，差速器壳1旋转分别经行星齿轮3带动左、右两个半轴齿轮4转动，左、右两个半轴齿轮4分别带动左、右半轴旋转，控速轮7与左半轴51同步转动，机箱6与差速器壳1同步转动。

其中：差速器壳1的角速度记为ω；左半轴51的角速度记为ω_左；右半轴52的角速度记为ω_右；控速轮7的角速度记为 ω_轮；机箱6的角速度差记为 ω_箱；控速轮7与机箱6的角速度差记为 ∆ω；

则存在：ω_轮=ω_左；ω_箱=ω；

并且现有技术中，差速器结构设计要求始终满足：ω_左+ω_右=2ω。

当车辆直线行驶时，由于是直线行驶，ω_左=ω_右=ω，即ω_轮=ω_左=ω_箱=ω，即∆ω=0，控速轮7与机箱6不发生相对转动，控速轮与机箱同步空转。

车辆在转弯时，内侧车轮的转速小于外侧车轮的转速，即左、右车轮存在转速差。实际车辆在转弯时，车速不可能很高，转弯半径不可能很小，所以左右车轮的转速差被限定在一定范围内。根据车辆转弯时的安全限制，结合实际中转弯半径及转弯速度进行分析，通常左、右车轮的转速差被限定在60r/min以下，可以顺利完成转弯动作，即左、右半轴分别相对于差速器壳1的转速差被限定在30r/min以下，也即控速轮7与机箱6的转速差被限定在30r/min以下，车辆便可以正常转弯。

在本发明中，机箱6与控速轮7的最大转速差取决于液压油通过限流孔10的速度，而液压油通过限流孔10的速度由限流孔10的截面积、凸轮齿71的截面积（轮宽、轮高）和转速决定，因此，设计时通过力学计算及试验验证来确定限流孔的直径、凸轮齿的轮宽、轮高，使机箱6与控速轮7的最大转速差达到30rpm即可。在试验时，由于液压油种类不同，其浓稠度不同，流动性不同，因此在凸轮齿71的轮宽、轮高不变的条件下，通常以1kg·m的扭矩旋转控速轮，去调整限流孔10的直径，直到机箱6与控速轮7的最大转速差达到30rpm即可。

本实施例中，以机箱与控速轮的最大转速差为30rpm为例进行说明。

当车辆正常左转时，ω_左＜ω＜ω_右，即ω_轮=ω_左＜ω_箱=ω ，控速轮7与机箱6发生相对转动，滑块9与其一侧凸轮齿71之间的液压油受挤压，液压油从限流孔10中流向滑块9另一侧的储油腔8中；由于正常转弯时左半轴51与差速器壳1的转速差不超过30rpm，而本发明中机箱6与控速轮7被允许的最大转速差为30rpm，因此在车辆正常转弯时，从限流孔10中通过的液压油的体积足以保证滑块9两侧的油压一致，即液压油的通过速度足以使控速轮7与液压油之间维持动态平衡的状态，控速轮7的转速不受油压的影响。右转与左转的情况一致，不再赘述。

上面讨论了正常转弯时控速轮与机箱的工作情况，下面来讨论当车轮打滑时，控速轮与机箱配合使车轮不再打滑的工作原理。

当车轮打滑时，一侧位于高摩擦路面的车轮不转动，另一侧位于低摩擦路面的车轮疯狂地原地旋转，车辆不会行走。以右轮打滑为例，即右轮位于低摩擦路面，左轮位于高摩擦地面，即ω_左=0,ω_右=2ω，即ω_轮=ω_左＜ω_箱=ω，控速轮7与机箱6发生相对转动，滑块9与其一侧凸轮齿71之间的液压油受挤压，液压油从限流孔10中流向滑块9另一侧的储油腔8中，滑块9一侧的油压增大，另一侧的油压减小，由于车轮打滑时左半轴51与差速器壳1的转速差大大超过了30rpm，而机箱6与控速轮7被允许的最大转速差仍旧为30rpm，于是，油压较大的一侧会对滑块9产生一个阻止其相对机箱6转动的阻力，进而维持控速轮7与机箱6的转速差始终控制在30rpm以内，此时ω_轮=ω_左=ω-30，从而左轮的转速为ω-30，不会为0，这时车辆就会顺利行走。

同理，若左轮打滑，即左轮位于低摩擦路面，右轮位于高摩擦地面，即ω_左=2ω,ω_右=0，即ω_轮=ω_左＞ω_箱=ω，那么左轮的转速为ω+30，根据差速器原理ω_左+ω_右=2ω，ω_右=ω-30，即右轮的转速为ω-30，不会为0，车辆顺利行走。

实施例2：本实施例的一种防滑差速器以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，在滑块9上开设有弹簧限位槽15，弹簧限位槽与滑道11平行，弹簧12的一端置于弹簧限位槽15中，弹簧12的另一端在弹簧限位槽的压力作用下被压设于滑道11内底，保证弹簧沿弹簧限位槽15进行伸缩，防止弹簧发生扭曲，保证滑块9能够被快速弹出滑道11。

在弹簧限位槽15的槽底开设有油孔16，油孔16与限流孔10的侧壁连通，从而将储油腔8与滑道11的上腔连通，在弹簧12伸长时，液压油从储油腔8流入至滑道11中，在弹簧压缩时，液压油从滑道11流入至储油腔8中。液压油的流动有利于平衡油孔16两侧的压强，保证滑块9能够轻松被推回或推出滑道11。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种防滑差速器，包括差速器壳、动力输入侧齿轮、行星齿轮以及半轴齿轮，半轴齿轮分别套固于左、右两个半轴的轴头，其特征在于：所述差速器壳的一侧设置有随差速器壳同步转动的机箱，机箱内设置有套装于半轴上随半轴同步转动的控速轮，机箱的内壁面和控速轮的外轮面之间形成环形密封的储油腔；控速轮的外轮面上具有朝向机箱的内壁面延伸的推油段，机箱的内壁面上活动设置有抵顶至推油段所在的面或推油段上而将储油腔分隔成两部分的滑动体，滑动体上设有将储油腔的两部分相互连通的限流孔；在机箱与控速轮相对转动时，所述滑动体沿推油段所在的面或推油段滑移，以挤压推油段与滑动体之间的液压油通过所述限流孔流向储油腔的另一部分内；所述滑动体后端设有弹性件，所述弹性件具有使滑动体前端始终抵顶至推油段所在的面或推油段上的弹力。

2.根据权利要求1所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述控速轮具有三个凸轮齿，三个凸轮齿沿环形均匀分布于控速轮的外轮面，各个凸轮齿的齿面与控速轮的外轮面之间为柱面一体式连接，各个凸轮齿分别为所述的推油段，凸轮齿的齿宽与储油腔的宽度相等；在控速轮与机箱相对转动时，各个凸轮齿的齿面沿机箱的内壁面滑移，同时所述滑动体沿控速轮的外轮面或凸轮齿的齿面向反方向滑移。

3.根据权利要求2所述的一种防滑差速器，其特征在于：在所述控速轮的两侧面上分别开有密封环槽，且密封环槽的位置靠近凸轮齿，所述密封环槽内套固有密封圈。

4.根据权利要求2所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述机箱内设置有滑道，所述滑动体为卡装于滑道内可沿滑道移动的滑块，滑块的宽度与储油腔的宽度相等，所述弹性件为与滑块连接的弹簧，弹簧的另一端与滑道内底固定连接，所述弹簧具有使滑块外端始终与控速轮的外轮面或凸轮齿的齿面保持密封压触的弹力。

5.根据权利要求4所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述滑块的下端面为外凸的柱面。

6.根据权利要求4所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述滑道沿控速轮的径向设置，滑块在滑道内沿控速轮的径向滑动；并且所述滑块的长度小于滑道的滑程。

7.根据权利要求4所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述滑块上开设有弹簧限位槽，弹簧限位槽与滑道平行，所述弹簧的一端固设于弹簧限位槽的槽底，弹簧的另一端与滑道内底固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种防滑差速器，其特征在于：所述弹簧限位槽的槽底开设有油孔，所述油孔与限流孔的侧壁连通，从而将储油腔与滑道连通，在弹簧伸长时，液压油从储油腔流入至滑道中，在弹簧压缩时，液压油从滑道流入至储油腔中。

Images