CN112253722B - 一种全自动差速传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全自动差速传动装置，包括差速器装置和输出轴组件，所述输出轴组件包括第一输出半轴和第二输出半轴，所述差速器装置包括第一半轴齿轮和第二半轴齿轮，所述差速器装置连接有对称设置的差速锁齿形离合装置，所述差速器装置包括从动齿轮盘，所述从动齿轮盘两端分别设有第一半轴齿轮罩和第二半轴齿轮罩，所述差速锁齿形离合装置包括弹力复位部件和离合部件，所述离合部件包括固定牙盘和活动牙盘，通过输出扭矩自动调节差速锁的工作状态，使两侧轮子同时着地，大大增加了抓地力，并且转换速度快速，避免出现意外，通过差速锁齿形分离装置可以有效地提高扭矩，并且结构简单造价低。

Description

一种全自动差速传动装置
技术领域
本发明涉及汽车配件领域，具体地说，涉及一种全自动差速传动装置。
背景技术
汽车差速器是能够使左右驱动轮实现不同转速转动的机构，主要有左半轴齿轮、右半轴齿轮、两个行星齿轮及轮架组成，传统功能是实现转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同的转速转动，从而保证两侧驱动车轮时刻保持动力输出。但是传统差速器虽然可以允许左右车轮以不同的速度转动，但当左右车轮中的一个车轮空转时，另一个在良好路面上的车轮得不到足够的扭矩，从而汽车就失去了正常行驶的能力，所以遇到这种情况时，差速锁可以将两个车轮连接在一起，动力可以传递到另一侧车轮，使汽车获得正常行驶的能力。
现在使用的主流差速锁是手动机械式差速锁和伊顿式差速锁，手动机械式差速锁虽然可以实现两个半轴的动力完全机械式结合，但是只有在恶劣路况和极限状态下才广泛使用，并且需要手动进行切换，伊顿式差速锁虽然会自动锁止差速器，但是必须等到转速差出现的时候才能起作用，反应速度略慢。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种结构简单、造价低廉，可以自动锁止并提升扭矩的全自动差速传动装置。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
一种全自动差速传动装置，包括差速器装置和输出轴组件，所述输出轴组件包括第一输出半轴和第二输出半轴，所述差速器装置包括第一半轴齿轮和第二半轴齿轮，所述第一输出半轴的一端与第一半轴齿轮传动连接，所述第二输出半轴的一端与第二半轴齿轮传动连接，其特征在于：所述差速器装置连接有对称设置的差速锁齿形离合装置，所述差速器装置包括从动齿轮盘，所述从动齿轮盘两端分别设有第一半轴齿轮罩和第二半轴齿轮罩，所述差速锁齿形离合装置包括弹力复位部件和离合部件，所述离合部件包括固定牙盘和活动牙盘，所述固定牙盘与从动齿轮盘固定连接，所述活动牙盘通过花键与输出轴组件滑动连接，所述弹力复位部件施加活动牙盘朝向固定牙盘方向的复位弹力，所述固定牙盘和活动牙盘通过与输出轴组件长轴方向具有夹角的斜面啮合；
其中，
弹力复位部件的复位弹力通过以下方法确定：
S1：计算活动牙盘与固定牙盘分离的扭矩：
扭矩计算公式如下：
Figure BDA0002771269910000021
式中T为扭矩，P为额定功率，n为额定转速；
S2：计算后备系数TC：
后备系数计算公式如下：TC＝T×C，其中C为调整系数；
S3：计算弹力复位部件的复位弹力：
复位弹力计算公式如下：，
Figure BDA0002771269910000022
式中TC为后备系数，f为摩擦系数，Z为单片斜面的数量，D为离合部件的外径，d为离合部件的内径。
作为一种改进：所述从动齿轮盘内开设有行星齿轮轴套筒，所述行星齿轮轴套筒连接有行星齿轮轴。
作为一种改进：所述行星齿轮轴两端对称设置有两个行星齿轮，任一所述行星齿轮都连接有第一半轴齿轮和第二半轴齿轮。
作为一种改进：所述第一输出半轴前端设有第一花键轴，所述第二输出半轴前端设有第二花键轴，所述第一花键轴与第一半轴齿轮连接，所述第二花键轴与第二半轴齿轮连接，所述第一花键轴与第二花键轴都与活动牙盘连接。
作为一种改进：所述第一半轴齿轮和第二半轴齿轮内开设有齿轮花键滑槽，所述第一半轴齿轮与第一花键轴配合连接，所述第二半轴齿轮与第二花键轴配合连接。
作为一种改进：所述活动牙盘上开设有活动牙盘花键滑槽，所述活动牙盘与第一花键轴、第二花键轴通过活动牙盘配合滑动连接。
作为一种改进：所述第一半轴齿轮罩与第二半轴齿轮罩一侧与从动齿轮盘通过连接部件连接，所述第一半轴齿轮罩与第二半轴齿轮罩另一侧均与固定牙盘固定连接。
作为一种改进：所述固定牙盘与活动牙盘设有碗状齿，所述固定牙盘与活动牙盘通过碗状齿配合连接。
作为一种改进：所述弹力复位部件包括复位弹簧和弹簧顶板，所述复位弹簧与第一输出半轴、第二输出半轴套接，所述复位弹簧一端与活动牙盘接触连接，所述复位弹簧另一端与弹簧顶板接触连接。
作为一种改进：所述弹簧顶板与第一输出半轴、第二输出半轴通过孔固定连接，所述弹簧顶板固定连接在第一花键轴和第二花键轴的末端。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：
正常行驶时差速锁齿形离合装置不会达到扭矩极限，所以差速锁齿形分离装置不会脱离，输出轴组件输出扭矩相同从而达到转速相同，在轻微转向并且不达到扭矩极限的情况下，差速锁齿形分离装置未达到扭矩极限所以不会脱离，从而保证正常直线行驶过程中不会脱离，转弯时会使单侧扭矩达到极限，一侧的差速锁齿形分离装置脱离，在扭矩恢复时，在复位弹簧的作用下使差速锁齿形分离装置恢复，输出轴输出扭矩恢复从而转速恢复，在上坡时避免了因为一侧差速锁脱离另一侧转速提高扭矩下降导致的失控状况出现，通过输出扭矩自动调节差速锁的工作状态，使两侧轮子同时着地，大大增加了抓地力，并且转换速度快速，避免出现意外，通过差速锁齿形分离装置可以有效地提高扭矩，并且结构简单造价低。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明的侧视结构示意图。
附图3是附图1中差速器的结构示意图。
附图4是附图1中输出轴组件的结构示意图。
附图5是附图1中第一半轴齿轮的结构示意图。
附图6是附图1中活动牙盘的结构示意图。
附图7是附图1中差速锁齿形离合装置的结构示意图。
附图8是附图1中从动齿轮盘的结构示意图。
图中：1-差速器装置：2-差速锁齿形离合装置：3-输出轴组件：11-从动齿轮盘：12-行星齿轮轴：13-行星齿轮：14-第一半轴齿轮：15-第二半轴齿轮：16-第一半轴齿轮罩：17-第二半轴齿轮罩：18-行星齿轮轴套筒：19-齿轮花键滑槽：31-第一输出半轴：32-第二输出半轴：33-第一花键轴：34-第二花键轴：21-弹力复位部件：22-离合部件：211-复位弹簧：212-弹簧顶板：221-固定牙盘：222-活动牙盘：23-活动牙盘花键滑槽：24-碗状齿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如附图1至8所示，一种全自动差速传动装置，包括差速器装置1和输出轴组件3，所述输出轴组件3包括第一输出半轴31和第二输出半轴32，所述差速器装置1包括第一半轴齿轮14和第二半轴齿轮15，所述第一输出半轴31的一端与第一半轴齿轮14传动连接，所述第二输出半轴32的一端与第二半轴齿轮15传动连接，所述差速器装置1连接有对称设置的差速锁齿形离合装置2，所述差速器装置1包括从动齿轮盘11，所述从动齿轮盘11两端分别设有第一半轴齿轮罩16和第二半轴齿轮罩17，所述差速锁齿形离合装置2包括弹力复位部件21和离合部件22，所述离合部件22包括固定牙盘221和活动牙盘222，所述固定牙盘221与从动齿轮盘11固定连接，所述活动牙盘222通过花键与输出轴组件3滑动连接，所述弹力复位部件21施加活动牙盘222朝向固定牙盘221方向的复位弹力，所述固定牙盘221和活动牙盘222通过与输出轴组件3长轴方向具有夹角的斜面啮合；
其中，
弹力复位部件21的复位弹力通过以下方法确定：
S1：计算活动牙盘222与固定牙盘221分离的扭矩：
扭矩计算公式如下：
Figure BDA0002771269910000041
式中T为扭矩，P为额定功率，n为额定转速；
S2：计算后备系数TC：
后备系数计算公式如下：TC＝T×C，其中C为调整系数；
S3：计算弹力复位部件21的复位弹力：
复位弹力计算公式如下：；
Figure BDA0002771269910000042
式中TC为后备系数，f为摩擦系数，Z为单片斜面的数量，D为离合部件22的外径，d为离合部件22的内径；
转弯状态下，差速锁分离时转向轴上的当量惯量计算通过当量惯量计算公式，通过计算验证转弯时活动牙盘222和固定牙盘221是否能正常脱离，
所述当量惯量计算公式如下：
Figure BDA0002771269910000043
式中m为车体总质量，rk为驱动轮转弯半径，if为最终的传动比，Ji为转弯行驶时，主传动中的旋转零件和驱动侧同时运动各旋转零件的传动惯量，Σ为车启动时传动系统总的传动比，i为上述各零件到差速锁齿形离合装置2的传动比。
所述从动齿轮盘11内开设有行星齿轮轴套筒18，所述行星齿轮轴套筒18连接有行星齿轮轴12，所述行星齿轮轴套筒18可以固定行星齿轮轴12使行星齿轮轴12不会转动，并带动行星齿轮13随从动齿轮盘11转动，并且行星齿轮轴12可以使行星齿轮13一直保持相对位置。
所述行星齿轮轴12两端对称设置有两个行星齿轮13，任一所述行星齿轮13都连接有第一半轴齿轮14和第二半轴齿轮15，所述行星齿轮13在正常情况下自身不会转动，只有在第一半轴齿轮14或第二半轴齿轮15不能转动时，行星齿轮13才会自转且随从动齿轮11转动，动而达到差速效果。
所述第一输出半轴31前端设有第一花键轴33，所述第二输出半轴32前端设有第二花键轴34，所述第一花键轴33与第一半轴齿轮14连接，所述第二花键轴34与第二半轴齿轮15连接，所述第一花键轴33与第二花键轴34都与活动牙盘222连接，所述第一输出半轴31和第二输出半轴32上采用第一花键轴33和第二花键轴34可以实现更好的传动，花键轴比普通键的传动更加可靠。
所述第一半轴齿轮14和第二半轴齿轮15内开设有齿轮花键滑槽19，所述第一半轴齿轮14与第一花键轴33配合连接，所述第二半轴齿轮15与第二花键轴34配合连接，通过齿轮花键滑槽19配合连接的方式可以更好的将第一半轴齿轮14和第二半轴齿轮15的力传动到第一输出半轴31和第二输出半轴32。
所述活动牙盘222上开设有活动牙盘花键滑槽23，所述活动牙盘222与第一花键轴33、第二花键轴34通过活动牙盘222配合滑动连接，活动牙盘222在扭矩过大时需要与固定牙盘221分离，并且在恢复同步转动时重新与固定牙盘221配合连接，所以活动牙盘222在分离过程中会沿着第一花键轴33或第二花键轴34滑动，在活动牙盘222重新配合连接时再沿着第一花键轴33或第二花键轴34滑动。
所述第一半轴齿轮罩16与第二半轴齿轮罩17一侧与从动齿轮盘11通过连接部件连接，所述第一半轴齿轮罩16与第二半轴齿轮罩17另一侧均与固定牙盘221固定连接，所述第一半轴齿轮罩16与第二半轴齿轮罩17一方面可以阻隔内部齿轮与外界接触，阻隔内部齿轮与外界接触可以防止出现内部齿轮润滑油渗出和妨碍内部齿轮正常工作的现象，另一方面，第一半轴齿轮罩16和第二半轴齿轮罩17均与从动齿轮盘11固定连接，所以第一半轴齿轮罩16和第二半轴齿轮罩17可以随从动齿轮盘11转动。
所述固定牙盘221与活动牙盘222设有碗状齿24，所述固定牙盘221与活动牙盘222通过碗状齿24配合连接，所述固定牙盘221与活动牙盘222的扭矩不同时，所述固定牙盘221上的碗状齿24会与活动牙盘222上的碗状齿24分离，碗状齿24的具有的倾斜面和圆角可以在实现分离且不损伤自身结构，所述碗状齿24的倾斜面的倾斜角度决定了碗状齿24在什么扭矩差下分离，有效地避免了传动差速锁需要人为控制的情况，实现了自动控制差速锁锁止状态。
所述弹力复位部件21包括复位弹簧211和弹簧顶板212，所述复位弹簧211与第一输出半轴31、第二输出半轴32套接，所述复位弹簧211一端与活动牙盘222接触连接，所述复位弹簧211另一端与弹簧顶板212接触连接，当活动牙盘222与固定牙盘221分离后，复位弹簧211可以使活动牙盘222与固定牙盘221重新配合连接，所述活动牙盘222与固定牙盘221重新配合连接条件可以通过选用不同弹性系数的复位弹簧211来改变。
所述弹簧顶板212与第一输出半轴31、第二输出半轴32通过轴孔固定连接，所述弹簧顶板212固定连接在第一花键轴33和第二花键轴34的末端，所述弹簧顶板212可以根据第一输出半轴31和第二输出半轴32的直径随时更换。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种全自动差速传动装置，包括差速器装置(1)和输出轴组件(3)，所述输出轴组件(3)包括第一输出半轴(31)和第二输出半轴(32)，所述差速器装置(1)包括第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(15)，所述第一输出半轴(31)的一端与第一半轴齿轮(14)传动连接，所述第二输出半轴(32)的一端与第二半轴齿轮(15)传动连接，其特征在于：所述差速器装置(1)连接有对称设置的差速锁齿形离合装置(2)，所述差速器装置(1)包括从动齿轮盘(11)，所述从动齿轮盘(11)两端分别设有第一半轴齿轮罩(16)和第二半轴齿轮罩(17)，所述差速锁齿形离合装置(2)包括弹力复位部件(21)和离合部件(22)，所述离合部件(22)包括固定牙盘(221)和活动牙盘(222)，所述固定牙盘(221)与从动齿轮盘(11)固定连接，所述活动牙盘(222)通过花键与输出轴组件(3)滑动连接，所述弹力复位部件(21)施加活动牙盘(222)朝向固定牙盘(221)方向的复位弹力，所述固定牙盘(221)和活动牙盘(222)通过与输出轴组件(3)长轴方向具有夹角的斜面啮合；
其中，
弹力复位部件(21)的复位弹力通过以下方法确定：
S1：计算活动牙盘(222)与固定牙盘(221)分离的扭矩：
扭矩计算公式如下：
Figure FDA0002771269900000011
式中T为扭矩，P为额定功率，n为额定转速；
S2：计算后备系数TC：
后备系数计算公式如下：TC＝T×C，其中C为调整系数；
S3：计算弹力复位部件(21)的复位弹力：
复位弹力计算公式如下：
Figure FDA0002771269900000012
式中TC为后备系数，f为摩擦系数，Z为单片斜面的数量，D为离合部件(22)的外径，d为离合部件(22)的内径。
2.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述从动齿轮盘(11)内开设有行星齿轮轴套筒(18)，所述行星齿轮轴套筒(18)连接有行星齿轮轴(12)。
3.根据权利要求2所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述行星齿轮轴(12)两端对称设置有两个行星齿轮(13)，任一所述行星齿轮(13)都连接有第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(15)。
4.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述第一输出半轴(31)前端设有第一花键轴(33)，所述第二输出半轴(32)前端设有第二花键轴(34)，所述第一花键轴(33)与第一半轴齿轮(14)连接，所述第二花键轴(34)与第二半轴齿轮(15)连接，所述第一花键轴(33)与第二花键轴(34)都与活动牙盘(222)连接。
5.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(15)内开设有齿轮花键滑槽(19)，所述第一半轴齿轮(14)与第一花键轴(33)配合连接，所述第二半轴齿轮(15)与第二花键轴(34)配合连接。
6.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述活动牙盘(222)上开设有活动牙盘花键滑槽(23)，所述活动牙盘(222)与第一花键轴(33)、第二花键轴(34)通过活动牙盘(222)配合滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述第一半轴齿轮罩(16)与第二半轴齿轮罩(17)一侧与从动齿轮盘(11)通过连接部件连接，所述第一半轴齿轮罩(16)与第二半轴齿轮罩(17)另一侧均与固定牙盘(221)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述固定牙盘(221)与活动牙盘(222)设有碗状齿(24)，所述固定牙盘(221)与活动牙盘(222)通过碗状齿(24)配合连接。
9.根据权利要求1所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述弹力复位部件(21)包括复位弹簧(211)和弹簧顶板(212)，所述复位弹簧(211)与第一输出半轴(31)、第二输出半轴(32)套接，所述复位弹簧(211)一端与活动牙盘(222)接触连接，所述复位弹簧(211)另一端与弹簧顶板(212)接触连接。
10.根据权利要求9所述的一种全自动差速传动装置，其特征在于：所述弹簧顶板(212)与第一输出半轴(31)、第二输出半轴(32)通过孔固定连接，所述弹簧顶板(212)固定连接在第一花键轴(33)和第二花键轴(34)的末端。
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