CN1340429A - 螺旋齿轮型防滑差动装置 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋齿轮型防滑差动装置(LSD),包括一差动齿轮箱,该差动齿轮箱与一由来自变速器的动力输出旋转的环形齿轮整体联接,一与驱动轴花键连接的侧齿轮,驱动轴插入该差动齿轮箱的两侧,将动力传动到驱动轴上,及多个小齿轮,该多个小齿轮通过螺旋齿轮与侧齿轮的外侧啮合,用于保持与驱动轴的平行位置,其中每个小齿轮不对称地设置在该差动齿轮箱中,从而只有安装在差动齿轮箱中的小齿轮在其设置上进行了结构上的改变,以提高扭矩差动率,在不改变总体结构件的情况下确定差动限制功能,即使对于卸载车辆也能够应用这样的结构。

Description

螺旋齿轮型防滑差动装置
本发明涉及一种差速限制器，用于暂时停止差动机构的操作，从而使车辆  能够转向而正常行驶，更特别地涉及螺旋齿轮型止滑差动装置，该止滑差动装置适于用螺旋型齿轮产生的摩擦力来限制差动操作。
一般地，车辆使用离合器和变速器来正确地将发动机产生的动力传动到车轮，并使用一差动机构将来自变速器的动力适当地向车轮分配。差动机构与一变速器联接，其中变速器的输出直接传递到前轮驱动车辆中的差动机构，同时变速器的输出通过位于后轮驱动车辆的驱动轴传递到差动机构。
这样描述的差动机构用于当车辆转向时在内外轮之间产生一速度差，从而平稳改变方向，并在凹凸不平的路面上获得安全行驶。
换句话说，当车辆转向时，外轮比内轮产生更多的旋转，使车辆转向。因此差动机构对于在凹凸不平路面上的安全行驶来讲是一重要的机构。
但在装有差动机构的车辆中，当两驱动轮在路面上接触的摩擦力差别很大时，就会在两驱动轮之间进行传动。由此，具有较小摩擦力的一个驱动轮空转，而具有较大摩擦力的一个驱动轮停止，使车辆难以驱动。换句话说，当一个驱动轮坠入沟内时，只有沟中的驱动轮旋转，而另一驱动轮不旋转，使车辆处于一种可怕的状态，车辆靠自身的力量不能从沟中拉出来。
在解决上述问题的努力中，对在凹凸不平路面上行驶的掉下路面的车辆采用了一种止滑差动装置(下面简称为LSD)，且后来几乎所有车辆都装配了LSD。LSD按照形状和结构有多种类型。本发明涉及众多LSD中的一种螺旋型LSD。
图1、2和3是螺旋齿轮型LSD的示意性视图，其中LSD包括一差动齿轮箱51，该差动齿轮箱51整体联接到一由来自变速器的动力驱动的环形齿轮上，插入该差动齿轮箱51两侧的驱动轴52，与驱动轴52花键连接的一侧齿轮53，多个小齿轮55，该多个小齿轮55通过螺旋齿轮与该侧齿轮53的外侧啮合，并安装在设置于差动齿轮箱51内侧、用于保持与驱动轴52的平行位置的多个齿轮槽54处，两个限制板56，该两个限制板56安装在差动齿轮箱51中，用于通过限制该多个小齿轮55的侧部而限定一预定的空间尺寸，及两个安装在差动齿轮箱51外侧的侧盖57。
具有这样结构的螺旋齿轮型LSD用于根据施加在两车轮上的阻力而进行差动操作，并用小齿轮与差动齿轮箱之间的摩擦力来限制差动操作。
在由驱动轴52传动的两轮的阻力相等的情况下，差动齿轮箱51和侧齿轮53整体旋转。与侧齿轮53花键连接的两驱动轴55以相同的速度旋转，使车辆稳定地前后驱动。
如果车辆转向，内轮上施加的阻力大于外轮，从而使位于差动齿轮箱51中的小齿轮55旋转，同时在其轴线上旋转，而内轮的动力传动到外轮，使外轮以高于内轮的速度旋转。这样描述的功能称为差动操作，其中小齿轮55通过施加在两轮上的阻力之差而在其轴线上回转，因而一个轮的旋转速度大于差动齿轮箱51，另一个车轮的回转速度小于差动齿轮箱51。
此时，对小齿轮55的旋转进行进一步描述。首先应该注意的是，随着小齿轮55的回转沿轴线方向产生推力。换句话说，小齿轮55和侧齿轮53通过螺旋齿轮相互啮合，从而当小齿轮55旋转时沿平行于旋转轴的轴线方向产生推力。侧齿轮53和小齿轮55均由限制板56和侧盖57限制朝轴向的运动，从而当小齿轮55在其轴上旋转时，在侧齿轮53的截面、限制板56和小齿轮55及差动齿轮箱51的截面之间产生摩擦力。另外，还在位于小齿轮55和差动齿轮箱51处的齿轮槽54上产生了摩擦力。摩擦力还产生在螺旋齿轮上。这样产生的摩擦力限制了差动操作，当两驱动轴52之间的转速差增加时摩擦力变大，从而防止发生差动操作。
换句话说，当施加在两轮上的阻力差增大时，小齿轮55的旋转速度增大，从而在差动齿轮箱51中产生的摩擦力增加。
当差动齿轮箱中的摩擦力增加时，小齿轮的旋转被制动，从而防止发生多余的差动操作。由此，LSD使用差动齿轮箱51中产生的摩擦力来防止差动齿轮箱51与驱动轴52的转速差不超过一预定范围，从而防止空转。
这样描述的螺旋齿轮型LSD结构简单，且具有快速响应，非常适于普通客车或运动车辆，且与其它方法相比具有成本和重量上的优势。但有一个问题，根据使用螺旋齿轮的摩擦力的系统原理来获得最大驱动力受到了限制，这使螺旋齿轮型LSD难以应用到要求高性能差动限制功能的掉下路面车辆上。
本发明的公开是为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种适于提高扭矩差动率(TBR)的螺旋齿轮型止滑差动装置，用于简单地通过改变安装在差动齿轮箱内部的小齿轮的结构设置而确定差动限制功能，从而能够将其应用在掉下路面的车辆上。
根据本发明，提供了一种螺旋齿轮型防滑差动装置(LSD)，该LSD包括一差动齿轮箱，该差动齿轮箱与一由来自变速器的动力输出旋转的环形齿轮整体联接，一与驱动轴花键连接的侧齿轮，驱动轴插入该差动齿轮箱的两侧，将动力传动到驱动轴上，及多个小齿轮，该多个小齿轮通过螺旋齿轮与侧齿轮的外侧啮合，用于保持与驱动轴的平行位置，其中每个小齿轮不对称地设置在该差动齿轮箱中。
为了更全面地理解本发明的本质和目的，应参照下面结合附图进行的详细说明，其中：
图1是一分解透视图，用于表示根据现有技术的螺旋齿轮型止滑差动装置；
图2是一螺旋齿轮型止滑差动装置的剖视图；
图3是沿图2中A-A线的剖视图；
图4是一剖视图，用于表示根据现有技术的螺旋齿轮型止滑差动装置；
图5是一示意图，其中示出了根据小齿轮角度设置的扭矩差动率；及
图6是一图表，其中示出了根据小齿轮的角度设置的扭矩差动率。
发明详述
现在结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
如图5中所示，根据本发明的一螺旋齿轮型止滑差动装置包括一差动齿轮箱11，该差动齿轮箱11通过来自一变速器的动力输出整体联接到一环形齿轮上，一花键连接到驱动轴上的侧齿轮13，该驱动轴插入该差动齿轮箱11的两侧将动力传动到驱动轴12上，及多个小齿轮15，该多个小齿轮15通过螺旋齿轮与侧齿轮13的外侧啮合，用于保持与驱动轴12的平行位置。
此时，小齿轮15成对设置，且其间设置的角度为75度。小齿轮15因此不对称地设置在差动齿轮箱11中。小齿轮15处的角度设置可根据所需性能而改变，但为了实现不对称，当小齿轮设置成四对时，所设置的角度应该不等于90度。
这样描述的螺旋齿轮型LSD具有与现有技术中相同的功能，但相对于侧齿轮朝径向方向的载荷增加了，从而由于小齿轮的不对称设置而提高了差动限制性能。
换句话说，根据本发明的螺旋齿轮型LSD基本上由与现有技术中相同的部件组成，并执行相同的功能，不同之处在于，小齿轮偏斜地安装在一侧，从而与现有技术中不对称的设置相比较，形成不对称。
如图中所示，当小齿轮15制成四对时，每一对以75度的间隔分开，形成本发明中的225度的总角度，而现有技术中为90度，总角度为270度。
现在对与本发明直接相关的差动限制功能进行描述，而差动限制功能的基本操作原理将省略。LSD中用于实现差动限制功能的摩擦力的种类及用于产生摩擦力的主要元件将参照图5进行描述。
小齿轮15与差动齿轮箱11之间的第一摩擦力是根据小齿轮15的压力角度由齿轮反作用力产生的。因此第一摩擦扭矩相对于驱动轴12径向反作用。
作为取决于小齿轮15和侧齿轮13的形状的元素，一第二摩擦力是由取决于小齿轮15旋转时产生的推力的侧齿轮13与限制板16之间及小齿轮15与差动齿轮箱11的截面之间的摩擦力产生的。因此该第二摩擦力是由取决于小齿轮15和侧齿轮13的螺旋形状的扭矩角确定的。
上述两个扭矩是确定现有技术中LSD的差动限制性能的主要元素，因而小齿轮15的压力角度，扭矩角以及每个摩擦元件的摩擦系数已经改变，以提高差动限制性能。但由于螺旋齿轮型LSD的基本结构和原理，高水平的TBR性能不能控制。
换句话说，如果小齿轮15的压力角和扭矩角大，则LSD的性能会提高，但由于螺旋齿轮自身的限制，在数值项中所需的齿轮元件不能改变。
因此，以对称形式分布的成对小齿轮在本发明中设置成不对称，以提高小齿轮15与差动齿轮箱11的齿轮槽14之间的摩擦力，从而提高差动限制性能。此时，这样产生的摩擦力正如根据压力角的摩擦力那样在径向方向作用。
图6是一图表，用于表示扭矩差动率随小齿轮15的改变的角度设置而改变。
当成对的小齿轮给定为四对时，在根据现有技术的LSD的情况下，根据LSD的各种操作元件的TBR约为2.0，其中从第一小齿轮对至最后小齿轮对的总角度为270度，但总角度为225度的本发明的LSD由于螺旋小齿轮的偏心动作而增加了差动限制功能，从而将TBR提高到约3.0。此时，作为偏心率的差动限制动力可以提高，从而当小齿轮之间的设置角度变窄时能够开发具有高TBR的LSD。
从前述中可以清楚，这样描述的本发明螺旋齿轮型防滑差动装置具有以下优点，即只有安装在差动齿轮箱中的小齿轮在其设置上进行了结构上的改变，从而不改变全部结构件而确定了差动限制功能，从而即使对于卸载车辆也能够应用这种结构。

Claims (3)

1.一种螺旋齿轮型防滑差动装置(LSD)，该LSD包括一差动齿轮箱，该差动齿轮箱与一由来自变速器的动力输出旋转的环形齿轮整体联接，一与驱动轴花键连接的侧齿轮，驱动轴插入该差动齿轮箱的两侧，将动力传动到驱动轴上，及多个小齿轮，该多个小齿轮通过螺旋齿轮与侧齿轮的外侧啮合，用于保持与驱动轴的平行位置，其中每个小齿轮不对称地设置在该差动齿轮箱中。
2.如权利要求1所述的LSD，其中该小齿轮成对设置，小齿轮之间的角度小于90度。
3.如权利要求2所述的LSD，其中小齿轮的设置角度是75度。
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