CN113483073A - 一种瞬时同步差速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种瞬时同步差速器，包括同轴固定连接的单向轴承和主动锥齿轮，单向轴承的内圈或者外圈与主动锥齿轮固定连接；还包括圆盘外圈，所述圆盘外圈上转动连接有传动锥齿轮；还包括与主动锥齿轮同轴设置的从动锥齿轮，主动锥齿轮与传动锥齿轮啮合、传动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，还包括用以限制圆盘外圈做回转的锁止机构，该锁止机构为离合器、刹车器、摩擦片中任意一种或组合。该瞬时同步差速器采用了全机械的结构能够适应各种负责工况环境，故障率低，并且能够具备目前市面上大多数差速器的功能，市场前景广泛。

Description

一种瞬时同步差速器
技术领域
本发明属于车辆差速器技术领域，具体涉及一种瞬时同步差速器。
背景技术
汽车、摩托车、残疾人轮椅车以及各种特种车辆，或者说机器人等，多采用轮式或者履带式底盘。这种车辆底盘一般至少具有两个以上的车轮或驱动轮以对底盘进行驱动。对于采用上述两种驱动方式的车辆，当车辆在跨越鸿沟、凹凸路面、山地或者楼梯时，则易出现车辆底盘过大颠簸、车轮打滑、车身倾斜、车轮卡死、车轮过度磨损甚至翻车的现象或事故。
究其原因在于：由于车辆底盘上每一个车轮所接触的地形不同，在路面湿滑或者其它工况下，每一个车轮的瞬时速度是不同的。但是一般车辆或者机器人等，均只有一套驱动装置，也不可能为每一个车轮单独安装一台发动机，因此针对每一个车轮来讲，就需要安装一个差速器以避免底盘由于车轮的瞬时速度不同而出现磨损、卡死或者倾斜等。
目前在高档的四驱轿车应用中，较多的采用了差速器结构，以分配力矩、减小对变速器的冲击以及防止单个的车轮打滑。或者采用由电机独立驱动的动力系统。但是目前这些改进以及提升均集中在轿车领域，但是其他领域采用这种独立悬挂的底盘则并不适用，尤其是小型的残疾人轮椅、小孩子的玩具车或者重型机车、卡车以及履带式驱动底盘等。而且，现有的开放式差速器在实际应用过程中，会将所有动力分配给阻力较小的车轮，车辆在打滑路面脱困能力限制降低甚至没有脱困的可能。而目前的限滑差速器，脱困能力增强但是增加了弹簧亚盘和离合器组件等结构，不能单成本增加而且结构复杂，同时在一定程度上故障率提升。
目前还有常用的托森式差速器，当某一车轮失去牵引力，同轴连接的另一个车轮也会失去牵引力。无论是哪一种差速器，其始终无法在同一驱动输入的情况下独立对单个车轮进行友好并且完全的驱动。二采用单独点击驱动的情况下，可以解决上述问题，但是电机驱动的情况下首先去使用工况如冰雪天气、泥浆、水下或者高温等情况，点击驱动的车轮就会故常频发甚至直接损坏，无法做到机械的可靠性。
发明内容
本发明提供一种瞬时同步差速器，能够对圆柱的横截面的曲率进行测量，简单易于实施，以解决背景技术中的问题。
本发明的技术方案如下：一种瞬时同步差速器，包括同轴固定连接的单向轴承和主动锥齿轮，单向轴承的内圈或者外圈与主动锥齿轮固定连接；
还包括圆盘外圈，所述圆盘外圈上转动连接有传动锥齿轮；
还包括与主动锥齿轮同轴设置的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与传动锥齿轮啮合、所述传动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，由所述主动锥齿轮通过传动锥齿轮将动力传递至从动锥齿轮上；
还包括用以限制圆盘外圈做回转的锁止机构，该锁止机构为离合器、刹车器、摩擦片中任意一种或组合。
进一步：单向轴承的内圈通过输入轴与所述主动锥齿轮同轴固定连接，所述单向轴承的外圈上同轴固定套设有皮带轮、链轮或者传动齿轮；所述输入轴上转动连接有支架，所述锁止机构固定安装在支架上；所述支架远离输入轴的端部安装有车轮，所述从动锥齿轮通过皮带传输机构、链条传输机构或者齿轮传输机构与车轮连接，由所述从动锥齿轮直接驱动车轮旋转。
进一步：所述单向轴承的内圈通过输入轴与所述主动锥齿轮同轴固定连接，所述单向轴承的外圈上同轴固定套设有链轮；所述输入轴上转动连接有支架，所述锁止机构固定安装在支架上；所述从动锥齿轮上同轴固定有主动动力齿轮；还包括输出动力轴，该输出动力轴的两端分别同轴固定有第一动力齿轮和第二动力齿轮，所述第一动力齿轮与所述主动动力齿轮啮合。
有益效果：本方案提供了一种瞬时同步差速器，该瞬时同步差速器应用广泛，具体到某一车轮上面时，可以消除车轮因为爬坡或者下坡等对车辆外部动力或者说整个传动系统带来的冲击，维持车辆底盘稳定。采用了全机械的结构能够适应各种负责工况环境，故障率低，并且能够具备目前市面上大多数差速器的功能，市场前景广泛。
附图说明
图1为本发明中瞬时同步差速器应用于车轮时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明公开了一种瞬时同步差速器，包括同轴设置的单向轴承3和主动锥齿轮5。单向轴承3的外圈或者内圈与主动锥齿轮5固定连接，也可以认为单向轴承3的外圈或者内圈与主动锥齿轮5是一个整体的结构。外部动力通过单向轴承3只能单向驱动主动锥齿轮5负载荷旋转，而反方向则促使主动锥齿轮5空转。一般情况下，我们可以将单向轴承3的内圈与主动锥齿轮5固定，并在单向轴承3的外圈上面套设链轮2、皮带轮或者其它传动部件，以促使外部动力能够作用于单向轴承3上并用以驱动主动锥齿轮5单向旋转。
具体如图1所示，还包括圆盘外圈6和从动锥齿轮8，圆盘外圈6并非一定要圆盘的形状，也可以是其它的形状，但是厚度最好一致。在圆盘外圈6上面转动连接有传动锥齿轮7。传动锥齿轮7与主动锥齿轮5啮合。从动锥齿轮8与主动锥齿轮5同轴设置，从动锥齿轮8与传动锥齿轮7啮合。主动锥齿轮5通过传动锥齿轮7以驱动从动锥齿轮8旋转。请注意，在单向轴承3的作用下，外部动力只能从单向驱动单向轴承3→主动锥齿轮5→传动锥齿轮7→从动锥齿轮8。在具体的实施过程中，圆盘外圈6由于是无外部限制的，因此实际中我们还需要对圆盘外圈6进行适当的锁止。
因此，在基础的实施例中，我们在使用本方案中的同步差速器的车辆底盘或者其它如轮椅等结构上，安装了锁止机构4，该锁止机构4可以是离合器、刹车器或者摩擦片中的任意一种或组合。具体的实施过程如下：当外部动力通过单向轴承3驱动从动锥齿轮8旋转，此时从动锥齿轮8为动力输出的部件。圆盘外圈6也会由于没有外部限制了旋转，这就直接导致了主动锥齿轮5无法有效的将动力单向传递至从动锥齿轮8上。我们增加锁止机构4，这是需要利用锁止机构4将圆盘外圈6锁定，防止圆盘外圈6旋转，进而促使主动锥齿轮5能够将动力有效地传递至从动锥齿轮8上。这是必要的，否则本方案的锁止机构4在进行动力传递时很容易失效。
实质上，本方案种的瞬时同步器在进行动力传递时，是属于单向传递的，如果需要驱动整个车辆底盘时，若车辆底盘需要前进和倒退的功能，那么可能需要至少设置两套本方案中的同步差速器。
如图1所示，单向轴承3的内圈通过输入轴与主动锥齿轮5同轴固定，并在单向轴承3的外圈上面我们固定套装了链轮2。外部动力如汽油机、柴油机、电动机或者减速机等均可通过链轮2将动力传递至单向轴承3的外圈。我们还在输入轴上面转动连接了支架1，并将刹车器安装在了支架1上。刹车器通过刹车片沿水平方向伸出以后，刹车片与圆盘外圈6接触，可通过摩擦力对圆盘外圈6进行锁止。支架1远离输入轴的端部安装有车轮10。从动锥齿轮8通过皮带传输机构9、链条传输机构或者齿轮传输机构与车轮10连接，由所述从动锥齿轮8直接驱动车轮10旋转。在本方案中，我们选取了皮带传输机构9以对同步差速器的工作原理加以说明。
首先，当外部动力以恒定的速度驱动单向轴承3旋转。单向轴承3也同样的以恒定的速度通过主动锥齿轮5、传动锥齿轮7驱动从动锥齿轮8旋转。从动锥齿轮8通过皮带传输机构9直接驱动车轮10旋转。当车轮10由于遇到障碍比如处于爬坡状态时，车轮10的转速会瞬间下降。但是如果果一个车辆底盘同时有比如四个车轮10，而另外的车轮10依旧按照原速度在运行，此时车轮10就会反向影响单向轴承3。单向轴承3由于和外部动力采用刚性连接，就会对外部动力产生瞬时冲击。如果车辆底盘采用一套外部动力系统，那么势必会影响其它车轮10从而导致车辆底盘不平衡、打滑或者卡死。然而，支架1与单向轴承3是处于相互未锁定的状态，此时通过支架1抬起以消除车轮10对从动锥齿轮8的反向冲击，进而消除影响，以维持车辆底盘的平稳性。
如果车轮10在经历凹坑、处于下坡加速的过程中：由于单向轴承3是单向打滑的，那么自单向轴承3的内圈→主动锥齿轮5→从动锥齿轮8→皮带传输机构9→车轮10处于瞬时加速的状态，但是这种加速状态通过单向轴承3自身的特性进行消除。因此，我们可以认为：通过支架1牵引车轮10抬起以消除车轮10瞬时减速对车辆底盘带来的影响；通过单向轴承3自身的特性或者支架1牵引车轮10下降并且配合单向轴承3，可以消除车轮10瞬时加速对车辆底盘带来的冲击。由此，我们认为在同一外部动力通过本案中的瞬时同步差速器单独驱动每一个车轮10时，每一个车轮10都能够各自通过配套的同步差速器消除对同一外部动力的反作用，促使车辆底盘在遇到爬坡、下坡、凹坑或其它障碍路面时能够维持车辆底盘的平稳，并且不会出现磨损、卡死或倾斜等。
因此，我们可以认为，在车辆底盘上安装了多套本案中的同步差速器，每一套同步差速器对应安装一个车轮10，所有的车轮10均用于驱动该车辆底盘。当其中任意一个车轮10在遇到障碍或者下坡的过程中，在其他车轮10的驱动作用下，为了继续维持车辆底盘稳定，遇到障碍或者下坡的车轮10均处于加速的状态(因其行走轨迹为非直线)。但是在同步差速器作用下，我们允许任意一个车轮10均可以随时处于加速状态，因此，可以实现整个车辆底盘的平稳运行。
需要说明的是，本方案的同步差速器不但可以应用于上述领域如车辆底盘，还可以应用在轮椅、履带式机构、农用机械、机器人、特种设备以及非其它非常用设备的工况中，应用的范围广，具体的使用领域还有待本领域技术人员进一步开发。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种瞬时同步差速器，其特征在于：包括同轴固定连接的单向轴承(3)和主动锥齿轮(5)，单向轴承(3)的内圈或者外圈与主动锥齿轮(5)固定连接；
还包括圆盘外圈(6)，所述圆盘外圈(6)上转动连接有传动锥齿轮(7)；
还包括与主动锥齿轮(5)同轴设置的从动锥齿轮(8)，所述主动锥齿轮(5)与传动锥齿轮(7)啮合、所述传动锥齿轮(7)与从动锥齿轮(8)啮合，由所述主动锥齿轮(5)通过传动锥齿轮(7)将动力传递至从动锥齿轮(8)上；
还包括用以限制圆盘外圈(6)做回转的锁止机构(4)，该锁止机构(4)为离合器、刹车器、摩擦片中任意一种或组合。
2.根据权利要求1所述的一种瞬时同步差速器，其特征在于：所述单向轴承(3)的内圈通过输入轴与所述主动锥齿轮(5)同轴固定连接，所述单向轴承(3)的外圈上同轴固定套设有皮带轮、链轮(2)或者传动齿轮；所述输入轴上转动连接有支架(1)，所述锁止机构(4)固定安装在支架(1)上；所述支架(1)远离输入轴的端部安装有车轮(10)，所述从动锥齿轮(8)通过皮带传输机构(9)、链条传输机构或者齿轮传输机构与车轮(10)连接，由所述从动锥齿轮(8)直接驱动车轮(10)旋转。
3.根据权利要求1所述的一种瞬时同步差速器，其特征在于：所述单向轴承(3)的内圈通过输入轴与所述主动锥齿轮(5)同轴固定连接，所述单向轴承(3)的外圈上同轴固定套设有链轮(2)；所述输入轴上转动连接有支架(1)，所述锁止机构(4)固定安装在支架(1)上；所述从动锥齿轮(8)上同轴固定有主动动力齿轮；还包括输出动力轴，该输出动力轴的两端分别同轴固定有第一动力齿轮和第二动力齿轮，所述第一动力齿轮与所述主动动力齿轮啮合。
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