CN111043274B - 双路径耦合传动差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双路径耦合传动差速器，包括相向设置的两根半轴和设于两根半轴之间的差速机构，两根半轴上均设有行星齿轮组，行星齿轮组包含内齿圈、第一行星架、太阳轮、摩擦环、双向超越离合器以及第一行星齿轮，双向超越离合器的内座圈与半轴刚性连接，双向超越离合器的外座圈与第一行星架刚性连接，所述第一行星架上安装有第一行星齿轮；内齿圈与太阳轮分别设于第一行星架的两侧且均可转动安装在半轴上，内齿圈、第一行星齿轮以及太阳轮依次相啮合，摩擦环固定在太阳轮靠近双向超越离合器的一端面，用于与双向超越离合器的拨块保持架摩擦接触。本发明结构设计合理，不仅实现了纯机械差速与限滑功能，而且运行平顺无顿挫，冲击小。

Description

双路径耦合传动差速器

技术领域：

本发明涉及一种双路径耦合传动差速器。

背景技术：

汽车在转弯时，外侧轮转速大于内侧轮转速，存在一定的转速差，如果把驱动轮用一根轴刚性连接在一起的话，驱动轮的转速必然相同，会导致汽车在转弯的时候产生滑动摩擦，甚至侧翻。为了能让汽车正常转弯，这时需要加入差速器，用以调整两半轴上车轮的转速差。

现在汽车上差速器已经是一个不可缺少的部件，没有它汽车将无法实现转弯，但有了它之后车辆又容易打滑。由于差速器允许两半轴自由转动的特性，在车辆行驶中，当一侧车轮行驶在湿滑路面上时，附着力变小，差速器则会按照较小的力矩驱动该侧车轮空转，出现打滑；另一侧的车轮附着力较大，差速器输出力矩不足以驱动该侧车轮转动，出现静止，那么输入差速器的所有动力都将被分配到阻力较小的打滑车轮上，差速器只能驱动打滑车轮高速空转，而导致车辆停滞在路面上无法前进。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种双路径耦合传动差速器，结构设计合理，不仅满足正常差速功能，而且可有效避免车轮出现打滑现象。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种双路径耦合传动差速器，包括相向设置的两根半轴和设于两根半轴之间的差速机构，两根半轴上均设有行星齿轮组，所述行星齿轮组包含内齿圈、第一行星架、太阳轮、摩擦环、双向超越离合器以及第一行星齿轮，所述双向超越离合器的内座圈与半轴刚性连接，双向超越离合器的外座圈与第一行星架刚性连接，所述第一行星架上安装有第一行星齿轮；所述内齿圈与太阳轮分别设于第一行星架的两侧且均可转动安装在半轴上，内齿圈、第一行星齿轮以及太阳轮依次相啮合，所述摩擦环固定在太阳轮靠近双向超越离合器的一端面，用于与双向超越离合器的拨块保持架摩擦接触。

进一步的，两根半轴分别为左半轴和右半轴；所述差速机构包括差速器壳体、传动齿轮、左半轴齿轮、右半轴齿轮、第二行星架以及两个第二行星齿轮，所述传动齿轮可转动安装在左半轴上，所述左半轴齿轮固联在左半轴上，所述右半轴齿轮固联在右半轴上，两个第二行星齿轮相对设置且均可转动安装在第二行星架，两个第二行星齿轮、左半轴齿轮以及右半轴齿轮依次交替设置，并两两相啮合。

进一步的，设置在左半轴的行星齿轮组的内齿圈与传动齿轮刚性连接。

进一步的，设置在右半轴的行星齿轮组的内齿圈与差速器壳体刚性连接。

进一步的，所述第二行星架的两端分别通过轴承设于差速器壳体上。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计合理，不仅实现了纯机械差速与限滑功能，而且运行平顺无顿挫，冲击小。

附图说明：

图1是本发明实施例的构造示意图；

图2是本发明实施例中双向超越离合器的构造示意图；

图3是图2中的A-A剖面示意图。

图中：

1-差速机构；2-行星齿轮组；3-内齿圈；4-第一行星架；5-太阳轮；6-摩擦环；7-双向超越离合器；8-第一行星齿轮；9-差速器壳体；10-传动齿轮；11-左半轴齿轮；12-右半轴齿轮；13-第二行星架；14-第二行星齿轮；15-右滚柱；16-外座圈；17-拨块；18-螺栓；19-拨块保持架；20-左滚柱；21-滚柱运动空腔；22-左弹簧；23-内座圈；24-右弹簧；25-左半轴；26-右半轴；R-拨块转动右边界线；M-拨块转动中位线；L-拨块转动左边界线。

具体实施方式:

为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。

如图1所示，本发明一种双路径耦合传动差速器，包括相向设置的两根半轴和设于两根半轴之间的差速机构1，两根半轴上均设有行星齿轮组2，所述行星齿轮组2包含内齿圈3、第一行星架4、太阳轮5、摩擦环6、双向超越离合器7以及第一行星齿轮8，所述双向超越离合器7的内座圈23与半轴刚性连接，双向超越离合器7的外座圈16与第一行星架4刚性连接，所述第一行星架4位于内齿圈3的内侧，第一行星架4上安装有第一行星齿轮8，所述第一行星齿轮8与内齿圈3相啮合；所述内齿圈3与太阳轮5分别设于第一行星架4的两侧且均可转动安装在半轴上，所述太阳轮5位于第一行星架4的内侧，太阳轮5与第一行星齿轮8相啮合；所述摩擦环6固定在太阳轮5靠近双向超越离合器7的一端面，用于与双向超越离合器7的拨块保持架19摩擦接触。

本实施例中，所述内齿圈3位于双向超越离合器4靠近差速机构1的一侧，所述第一行星齿轮8位于双向超越离合器7远离差速机构1的一侧。

本实施例中，两根半轴分别为左半轴25和右半轴26，左半轴用于连接左车轮，右半轴用于连接右车轮。

本实施例中，所述差速机构1包括差速器壳体9、传动齿轮10、左半轴齿轮11、右半轴齿轮12、第二行星架13以及两个第二行星齿轮14，所述传动齿轮10可转动安装在左半轴25上，用于与连接在输入轴的主动齿轮相啮合，所述左半轴齿轮11固联在左半轴25上，所述右半轴齿轮12固联在右半轴26上，两个第二行星齿轮14相对设置且均可转动安装在第二行星架13，两个第二行星齿轮14、左半轴齿轮11以及右半轴齿轮12依次交替设置，并两两相啮合。优选的，所述传动齿轮、左半轴齿轮、右半轴齿轮、以及两个行星齿轮均为锥齿轮。

本实施例中，设置在左半轴25的行星齿轮组2的内齿圈3与传动齿轮10刚性连接。

本实施例中，设置在右半轴26的行星齿轮组2的内齿圈3与差速器壳体9刚性连接。

本实施例中，所述第二行星架13的两端分别通过轴承设于差速器壳体9上。

本实施例中，所述内齿圈3和太阳轮5均通过轴承设于半轴上，实现可转动安装；所述第一行星齿轮8也通过轴承设于第一行星架4上。

本实施例中，该差速器既可以让车辆自由转弯又可以克服车辆的打滑现象。该差速器在车辆转弯时具备正常的差速功能，允许两个半轴之间存在一定转速差，从而使车辆能够顺利过弯；但是，当车轮间的转速差超过最大转弯需要的差速值时，其差速功能会被限制，强制转速差被限定在最大转弯所需差速值内，从而避免车辆出现打滑现象。具体原理描述如下：

车辆行驶时，以右半轴26为例（左半轴25为对称安装，工作原理相同；为例方便描述，将右半轴26上行星齿轮组2的各个部件名称分别定义为：右双向超越离合器7、右摩擦环6、右太阳轮5、右第一行星架4、右内齿圈3以及右第一行星齿轮8），右双向超越离合器7与右摩擦环6相互作用，成为右视顺时针接合单向离合器，右半轴26的转速高于右第一行星架4的转速，对右双向超越离合器7成超越状态，可以正常左转弯。右第一行星架4的转速设计为右转弯时右半轴26的最低转速，在车辆正常右转弯时，左半轴25的转速升高、右半轴26的转速降低，当右半轴26的转速降低到右第一行星架4的转速时，右双向超越离合器7接合，此时动力按照右内齿圈3→右第一行星架4→右双向超越离合器7→右半轴26的路径方向传递，此时右半轴26与右第一行星架4同速联动，既满足了右车轮的正常转弯又避免了右车轮的打滑现象。同理也可以满足左车轮正常转弯和避免左车轮的打滑现象。

车辆倒车时，以右半轴26为例(左半轴对称安装，原理相同)，右双向超越离合器4与右摩擦环3相互作用，成为右视逆时针接合单向离合器，其运动过程与前进时相同。

本实施例中，所述双向超越离合器为现有成熟产品，是对目前单向离合器功能的拓展与延伸，是专为实现车辆前进与后退时，协同离合器的结合与超越的方向而设计的。为了清楚的描述清楚本实施例中双向超越离合器的工作特点，在此处参照附图2、3对一种双向超越离合器的工作原理进行描述，具体为：双向超越离合器7包括右滚柱15、外座圈16、拨块17、螺栓18、拨块保持架19、左滚柱20、滚柱运动空腔21、左弹簧22、内座圈23、右弹簧24组成，其中内座圈设于外座圈的内部，外座圈上设有四个呈圆周分布的滚柱运动空腔21，左、右滚柱分别设置在滚柱运动空腔的左右两端，左滚柱与滚柱运动空腔的左端之间抵接有左弹簧，右滚柱与滚柱运动空腔的右端之间抵接有右弹簧，左、右滚柱之间具有拨块，拨块通过螺栓安装在拨块保持架上。拨块17与外座圈16及内座圈23均保持一定间隙，可以自由相对运动而不发生摩擦；滚柱运动空腔21如图2中所示两端宽，中间窄，拨块17所占的空间高度均小于右滚柱15与左滚柱20的直径；设计调整左弹簧22与右弹簧24弹力之和，使拨块在静止时保持在中位线M处。

车辆向前行驶时，以右双向超越离合器7为例（左侧的双向超越离合器原理相同）：外座圈16与图2中右第一行星架4刚性连接并顺时针转动（含以下均为右视图），内座圈23与图1中右半轴26刚性连接并顺时针转动；拨块保持架19在左弹簧22的支撑下，随拨块17顺时针转动，此时拨块保持架19与图1中右摩擦环6发生摩擦，且设计的摩擦力大于4个左弹簧22弹力之和，左弹簧22被压缩，拨块17从线M处运动到线L处，右双向超越离合器7成为顺时针接合单向离合器。当内座圈23转速下降到与外座圈16转速相同时，右滚柱15在滚柱运动空腔21内可以向左发生移动，使外座圈16与内座圈23接合。

车辆倒车时，以右双向超越离合器为例（左侧的双向超越离合器原理相同）：外座圈16与图1中右第一行星架4刚性连接并逆时针转动（含以下均为右视图），内座圈23与图1中右半轴26刚性连接并逆时针转动。拨块保持架19在右弹簧24的支撑下，随拨块17逆时针转动，此时拨块保持架19与图1中的右摩擦环6发生摩擦，设计的摩擦力大于4个右弹簧24弹力之和，右弹簧24被压缩，拨块17从线M处运动到线R处，右双向超越离合器7成为逆时针接合单向离合器。当内座圈23转速下降到与外座圈16转速相同时，左滚柱20在滚柱运动空腔21内可以向右发生移动，使外座圈16与内座圈23接合。

具体的实施例：以常用轿车轮间宽为1.8米，车长为5米，最小转弯半径为8米为例，对本发明原理及应用进行阐述。假定差速器壳体的转速为n，则该车最小半径转弯时内轮半轴最小转速为0.8n，外轮半轴最大转速为1.2n。当半轴的转速低于0.8n或高于1.2n时，就可以判断其轮胎出现打滑现象。太阳轮5固定，内齿圈3与第一行星架4的传动比设计为1：0.8，则内齿圈3齿数/太阳轮5齿数=4。分三种情况说明：1.向前直线行驶时，左、右轮转速均为n，左、右半轴超越左、右双向超越离合器转动；2.最小半径右转弯时(左转弯同理)，右半轴26的转速为0.8n，左半轴25的转速为1.2n，右半轴26与双向超越离合器7处于超越与接合的临界点；3.左轮打滑时(右轮打滑同理) ，左半轴25转速升高，右半轴26转速下降，当右半轴26转速下降至0.8n时，与双向超越离合器7接合，此时动力按照右内齿圈3→右第一行星架4→右双向超越离合器7→右半轴26的路径方向传递到右车轮，此时右半轴26与右第一行星架4同速联动，右半轴以0.8n的转速转动，此时车辆可正常行驶及转弯，并且不会出现打滑。

本发明的优点在于：（1）传统的差速器均为单路径传动，本发明使用双路径偶合传动，可以实现高低两个转速对同一轴进行动力输入，使该轴以高于低转速转动，实现了纯机械差速与限滑功能，弥补了开放差速器的天然缺陷。（2）不仅可以用于左右半轴，同样可以用于前后半轴之间，全程均在无人工干预的情况下自动完成轴间速度差的限制，而且是在任意速度下均可介入，离合器的超越与接合临界点是线性速度接近，故而运行平顺无顿挫，冲击小。（3）结构简单，易于制造，应用前景广泛，具有较高的商业应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种双路径耦合传动差速器，包括相向设置的两根半轴和设于两根半轴之间的差速机构，其特征在于：两根半轴上均设有行星齿轮组，所述行星齿轮组包含内齿圈、第一行星架、太阳轮、摩擦环、双向超越离合器以及第一行星齿轮，所述双向超越离合器的内座圈与半轴刚性连接，双向超越离合器的外座圈与第一行星架刚性连接，所述第一行星架上安装有第一行星齿轮；所述内齿圈与太阳轮分别设于第一行星架的两侧且均可转动安装在半轴上，内齿圈、第一行星齿轮以及太阳轮依次相啮合，所述摩擦环固定在太阳轮靠近双向超越离合器的一端面，用于与双向超越离合器的拨块保持架摩擦接触；双向超越离合器包括右滚柱、外座圈、拨块、螺栓、拨块保持架、左滚柱、滚柱运动空腔、左弹簧、内座圈、右弹簧组成，其中内座圈设于外座圈的内部，外座圈上设有四个呈圆周分布的滚柱运动空腔，左、右滚柱分别设置在滚柱运动空腔的左右两端，左滚柱与滚柱运动空腔的左端之间抵接有左弹簧，右滚柱与滚柱运动空腔的右端之间抵接有右弹簧，左、右滚柱之间具有拨块，拨块通过螺栓安装在拨块保持架上；拨块与外座圈及内座圈均保持间隙；滚柱运动空腔两端宽、中间窄，拨块所占的空间高度均小于右滚柱与左滚柱的直径，拨块在静止时保持在中位线处。

2.根据权利要求1所述的一种双路径耦合传动差速器，其特征在于：两根半轴分别为左半轴和右半轴；所述差速机构包括差速器壳体、传动齿轮、左半轴齿轮、右半轴齿轮、第二行星架以及两个第二行星齿轮，所述传动齿轮可转动安装在左半轴上，所述左半轴齿轮固联在左半轴上，所述右半轴齿轮固联在右半轴上，两个第二行星齿轮相对设置且均可转动安装在第二行星架，两个第二行星齿轮、左半轴齿轮以及右半轴齿轮依次交替设置，并两两相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种双路径耦合传动差速器，其特征在于：设置在左半轴的行星齿轮组的内齿圈与传动齿轮刚性连接。

4.根据权利要求2所述的一种双路径耦合传动差速器，其特征在于：设置在右半轴的行星齿轮组的内齿圈与差速器壳体刚性连接。

5.根据权利要求2所述的一种双路径耦合传动差速器，其特征在于：所述第二行星架的两端分别通过轴承设于差速器壳体上。

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