CN1215946C - 变传动比限滑差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变传动比限滑差速器。目的是提供一种变速比大且具有较高锁紧系数，在行进时越野能力大幅度增强的新型防滑差速器。其技术解决方案是：包括差速器壳、其内设置的行星齿轮和半轴齿轮，半轴齿轮外设置有平垫片，所述行星齿轮和半轴齿轮上对应的齿为三齿一组的变传动比齿形结构，三齿的齿形依次为高齿和两个等高的低齿或两个等高的高齿和低齿；所述半轴齿轮外侧平垫片与差速器壳之间装配有碟形弹簧片。本发明特别适用于越野汽车及自卸汽车、轮式装载机、推土机等各种轮式工程机械。

Description

变传动比限滑差速器

所属技术领域：

本发明涉及一种车辆用防滑差速器，具体涉及一种变传动比限滑差速器。

背景技术：

目前防滑差速器的结构有多种形式，工作原理可归纳为内摩擦式、超越式、与ABs刹车系统相结合的电子制动防滑差速系统和势垒式几种，它们各自存在着不同的缺点，如内摩擦中的高摩擦式的价格昂贵，转向阻力较大，轮胎磨损较快；超越式的可靠性差，运行不平稳；制动防滑系统动力消耗较大；势垒式高性能变传动比差速器具有结构简单、性能可靠的优点，但由于其变速比周期为一个周节，虽然通过参数优化可以在一定程度上提高其速比波动范围，但效果有限，进一步提高变速比范围将使齿面间的相对曲率迅速增大，甚至在齿面上产生棱线，按传统的设计方法，行星齿轮为7齿，半轴齿轮为12齿的变传动比差速器两半轴轮间的变速比范围只有1∶1.38，行星齿轮为9齿，半轴齿轮为12齿的差速器仅能到1∶1.3 1，对于越野汽车仍嫌不足。

发明内容：

本发明的目的是提供一种变速比大且具有较高锁紧系数，在单侧驱动轮悬空或在冰雪路面行进时越野能力大幅度增强的变传动比限滑差速器。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是，一种变传动比限滑差速器，包括差速器壳1、其内设置的行星齿轮5和半轴齿轮2，半轴齿轮2外设置有平垫片3，其特殊之处在于：所述行星齿轮5和半轴齿轮2上对应的齿为三齿一组的齿形结构；三齿的齿形依次为高齿和两个等高的低齿，高齿与低齿之间为浅槽，两个低齿之间为深槽或三齿的齿形依次为两个等高的高齿和低齿，两个高齿之间为浅槽，高齿与低齿之间为深槽。

上述半轴齿轮2外侧的平垫片3与差速器壳1间加装有碟形弹簧片4。

上述齿轮副的速比变化规律为：

$\frac{{\mathrm{d\φ}}^{\left(1\right)}}{d{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)}}=\frac{z_2}{z_1}[1-C*\mathrm{rat}*\sin (z_2{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)}/3)+C*(1-\mathrm{rat})*\sin (z_2*{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)})]$

式中Z₁为半轴轮齿数，Z₂为行星齿轮齿数，Φ⁽¹⁾为半轴轮转角，Φ⁽²⁾为行星轮转角，所述参数中Z₁的取值范围为9、12、15或18；Z₂的取值范围为9、15；C的取值范围为0.2～0.4；rat的取值范围为0.7～1.0。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、该差速器为一种三周节变传动比差速器，其行星齿轮与半轴齿轮做变传动比传动，传动比的变化周期为三个周节。由于将速比周期改为三个周节，从而大幅度降低了行星齿轮与半轴齿轮间的相对角加速度，使两半轴轮间的速比达到1∶1.85仍不发生齿面变尖的现象，大幅度提高了差速器的锁紧系数。

2、在半轴齿轮外侧的平垫片与差速器壳间加装碟形弹簧片向心加载，将半轴齿轮压向行星齿轮，使车辆在单侧驱动轮悬空或单侧驱动轮在冰雪路面上时另一侧车轮仍有一定的输出扭矩，从而大幅度地增强车辆的越野能力。若不采用预载弹簧，尽管新设计的齿形可使慢转轮扭矩达到快转轮的数倍，但当快转轮悬空或位于冰雪路面上时，其摩擦阻力矩为零或几乎为零。即使被变传动比差速器放大几倍，慢转轮上分配到的扭矩仍不足以驱动车辆，加大油门只能使打滑的快转轮飞转。增加碟形弹簧片后，在半轴齿轮与差速器壳之间所产生的摩擦力矩被变传动比差速器齿轮放大几倍后，仍可维持慢转轮上一定的驱动力矩，推动车辆行进。当桥载增大时，半轴轮上的轴向力将克服弹簧推力，压扁碟形弹簧片，保持必要的齿面侧隙，防止齿面早期磨损。

附图图面说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明齿轮副中半轴齿轮的结构示意图；

图3是本发明齿轮副中行星齿轮的结构示意图。

附图标记说明如下：

1—差速器壳，2—半轴齿轮，3—平垫片，4—碟形弹簧片，5—行星齿轮，6—十字轴，7—球面垫片，8—高齿，9—低齿，10—浅槽，11—深槽，12—深槽，13—浅槽，14—高齿，15—低齿。

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明作进一步详述：

一种变传动比限滑差速器，包括差速器壳1、在差速器壳1内设置于十字轴6上的行星齿轮5和半轴齿轮2，行星齿轮5外设置有球面垫片7，半轴齿轮2外设置有平垫片3，所说的行星齿轮5和半轴齿轮2构成齿轮副，齿轮副上对应的齿为三齿一组的齿形结构，三齿的齿形依次为高齿和两个等高的低齿，半轴齿轮2上高齿8与低齿9之间为浅槽10，两个低齿9之间为深槽11，行星齿轮5上高齿14与低齿15之间为浅槽13，两个低齿1 5之间为深槽12。

本例中齿轮副的速比变化规律为：

$\frac{{\mathrm{d\φ}}^{\left(1\right)}}{d{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)}}=\frac{z_2}{z_1}[1-C*\mathrm{rat}*\sin (z_2{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)}/3)+C*(1-\mathrm{rat})*\sin (z_2*{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)})]$

式中Z₁为半轴轮齿数，Z₂为行星齿轮齿数，Φ⁽¹⁾为半轴轮转角，Φ⁽²⁾为行星轮转角，所说的半轴齿轮2外侧的平垫片3与差速器壳1之间装配有碟形弹簧片4。上述参数中Z₁的取值范围为9、12、15或18；Z₂的取值范围为9、15；C的取值范围为0.2～0.4；rat的取值范围为0.7～1.0时，左右两侧半轴轮的速比变化范围为0.5～2.0，差速器的锁紧系数为2.7～4.1，具体实例如下：

实施例	Z1	Z2	C	Rat	速比变化范围	锁紧系数
							1	12	9	0.32	0.92	0.515～1.941	3.0～3.8
2	12	9	0.3	0.88	0.538～1.857	2.9～3.7
							3	18	15	0.2	0.95	0.667～1.500	2.7～3.0

其变化规律与Z₁、Z₂、C和rat的取值相关，还与碟形弹簧片的预紧力相关，预紧力增大，锁紧系数也随之上升，但转向时有可能使外侧车轮产生拖刮，造成轮胎磨损加快及燃油消耗增加。

本设计方案的设计思路是利用了行星轮与半轴轮齿数有公约数3的特点，将速比周期设计为3个周节。

本发明的工作原理如下：利用两侧半轴轮之间周期性的传动比波动给差动运动造成一个势垒，只有当两侧半轴轮的扭矩差大于传动比的势垒与摩擦力矩之和时，差速器齿轮方能越过势垒连续差动运转，否则只能在一个传动比波动周期内摆动。

Claims (3)

1、一种变传动比限滑差速器，包括差速器壳(1)、其内设置的行星齿轮(5)和半轴齿轮(2)，半轴齿轮(2)外设置有平垫片(3)，其特征在于：所述行星齿轮(5)和半轴齿轮(2)上对应的齿为三齿一组的齿形结构；三齿的齿形依次为高齿和两个等高的低齿，高齿与低齿之间为浅槽，两个低齿之间为深槽或三齿的齿形依次为两个等高的高齿和低齿，两个高齿之间为浅槽，高齿与低齿之间为深槽。

2、如权利要求1所述的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述半轴齿轮(2)外侧的平垫片(3)与差速器壳(1)间装配有碟形弹簧片(4)。

3、如权利要求2所述的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述齿轮副的速比变化规律为： $\frac{{\mathrm{d\φ}}^{\left(1\right)}}{{\mathrm{d\φ}}^{\left(2\right)}}=\frac{z_2}{z_1}[1-C*\mathrm{rat}*\sin ({z_2\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)}/3)+C*(1-\mathrm{rat})*\sin (z_2*{\mathrm{\φ}}^{\left(2\right)})]$

式中Z₁为半轴轮齿数，Z₂为行星齿轮齿数，Ф⁽¹⁾为半轴轮转角，Ф⁽²⁾为行星轮转角，所述参数中Z1的取值范围为9、12、15或18；Z2的取值范围为9、15；C的取值范围为0.2～0.4；rat的取值范围为0.7～1.0。

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