CN1587753A - 全能分动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用纯机械组合的构思原理所设计的全能分动装置,主要由一级主减速器主动齿轮、被动齿轮、内行星差速器、一套外行星传力器和一套行星控滑器构成。该全能分动装置解决了动力分配的及时差速、及时自锁问题;尤其是需要差速时灵活差速,当车轮空转时不需要外加条件就能及时锁止(全轮差速时其功率循环为零,锁止系数为无穷大)。该装置不仅适合于多桥全时全轮驱动车,例如轮式装甲车、轮式坦克、越野车,也适用于现有车辆的分动器,还适用于单桥驱动车辆。

Description

全能分动装置
技术领域
本发明涉及一种用纯机械的构思原理解决了动力分配的及时差速、及时互锁问题的动力分配装置,尤其是需要差速时灵活差速、当车轮空转时不需要任何外加条件及时锁止(锁止系数是无穷大)的全能分动装置,属于多桥及单桥驱动车的动力分配防滑、差速、差扭的传动技术领域。
背景技术
到目前为止,世界上的车辆控制车轮打滑有多种办法。即:液压技术、硅油技术、电子技术、机械式高摩擦技术。它们存在共同的缺点:需要差速时存在着锁止系数的影响,导致转向不灵活,锁止系数大的时候,明显影响转向容易翻车;锁止系数过小,车轮容易打滑;造价高,工艺性差,易出故障。
常规四轮驱动车干涉率较大,如:在一辆轴距为3.4米、轮距为1.774米的越野车上,由设计值最小转弯半径计算,其差速干涉率为10.1%。而转弯半径越小,干涉率越大。
在专利号ZL 98100725.2的发明专利差速传动装置中提出了一种解决方案,在专利号ZL99208786.4的实用新型专利差速传动装置中提出了另一种解决方案,它们在工作过程中能明显的体现防滑效果,转向干涉率也明显好转,但仍存在着有0.75%的干涉率的问题,但仍没达到干涉率为零的目标,差速的干涉直接影响汽车转向,对车辆高速行驶转向时的安全性有一定的影响;另一方面,存在的问题是在一边车轮的附着系数接近为零,另一边车轮附着系数在0.8以上时,单边车轮有空转现象,达不到在导向灵活时,锁止系数无穷大的目标。
发明内容
为了解决现有的差速传动装置全轮差速时存在干涉、锁止系数小的缺点,本发明提出全能分动装置。
为此,本发明的技术方案如下:全能分动装置,主要由一级主减速器主动齿轮、被动齿轮、内行星差速器、外行星传力器和行星控滑器构成;其特征是:
内行星差速器由多个圆柱齿轮通过转轴支承在行星架上,圆柱齿轮常啮合在一起,行星架与内行星差速器外壳体为一个刚体;
外行星传力器对称布置在内行星差速器的两端,它至少由内齿圈、多个行星齿轮、太阳轮组成,行星齿轮与内行星差速器中的圆柱齿轮共用一个行星架,多个行星齿轮左右交错布置,行星齿轮通过支承圆柱齿轮的转轴与内行星差速器的圆柱齿轮固连为一体,左、右布置的行星齿轮分别与相应的内齿圈内啮合,行星齿轮同时与太阳轮外啮合,内齿圈分别与左、右传动轴固定连接;
行星控滑器由左、右两个对称的结构单元组成,每个结构单元由外行星传力器的内齿圈作为行星控滑器的壳体,壳体的圆周分布沿径向装有两排销轴,销轴上套装有圆锥行星齿轮和圆锥介轮,分别与控滑齿轮I、控滑齿轮II常啮合;控滑齿轮I装在行星架的轴上,其转动受行星架的控制,控滑齿轮II通过控滑轴与太阳轮连接为刚体;
或者,行星控滑器与内行星差速器不对称布置时,固定架与行星架固接,控滑齿轮I与固定架连接为刚体;控滑齿轮I通过空套在销轴上的圆锥行星齿轮与控滑齿轮II常啮合,所述销轴固定在内齿圈的壳体上;内围控滑齿轮III通过空套在内围销轴上的内围行星锥齿轮与内围控滑齿轮IV啮合,所述内围销轴固定在固定架上,控滑齿轮II和内围控滑齿轮IV固连为刚体,控滑齿轮II和内围控滑齿轮IV并通过控滑轴与相对于内行星差速器对称的外行星传力器太阳轮固接为刚体;内围控滑齿轮III与相邻外行星传力器的太阳轮连接为刚体,所述控滑轴从内围控滑齿轮III的空腔穿过。
上述技术方案中,在所述支承外行星传力器的行星齿轮的转轴的另一端空套有自由齿轮,自由齿轮同时与相同方向上的内齿圈、太阳轮啮合。空套自由齿轮的目的是改善转轴的受力状况,使转轴两端受力均衡,提高外行星传力器的结构稳定性。
本发明三全分动装置,采用上述结构,其功能可达到在多驱动轮上使用。能保证轴间、轮间、对角轮与对角轮之间差速时,速差和扭矩干涉为零,可以实现全方位车轮差速,完全适合高速全轮全时驱动使用条件,车轮与地面之间的速差与扭矩得到很好协调,安全性好,制动性能大大增强;在差速的同时又利用齿轮的速比差控制了传动轴的空转,差速与锁止是在同一时刻进行的,无时间的超前和滞后,在差速的同时其锁止系数为无穷大。在单驱动桥上可以简化为防滑差速器使用,差速灵活,锁止系数无穷大。本产品易造、好修、造价较低。
附图说明
图1是本发明主视简图。
图2是图1中沿A-A剖视图。
图3是图1中沿A-A剖视展开图。
图4是本发明主视剖视图。
图5是本发明中行星控滑器不对称布置的主视剖视图。
图6是图4中沿B-B的剖面图。
图7是图4中沿C-C另一端外行星差速器剖面图。
图8是图4中沿D-D另一端外行星差速器剖面图。
图9是本发明在全轮驱动车上应用的实施例剖面图。
具体实施方式
如图1、2、3所示是本发明的结构简图。
如图4、5、6、7、8所示的全能分动装置,主减速器主动齿轮1、被动齿轮2、内行星差速器3、外行星传力器4、行星控滑器5组成。内行星差速器3由多个圆柱齿轮6常时相互啮合装在行星架内;外行星传力器4由内齿圈9、多个行星齿轮10、太阳轮11组成,行星齿轮10相互啮合,行星齿轮10并与内齿圈9内啮合,行星齿轮10同时与太阳轮11外啮合;行星齿轮10、圆柱齿轮6固连在转轴8上成为一个刚体,转轴8的一端套装自由轮18,行星齿轮10、圆柱齿轮6、转轴8共用一个行星架7,通过内齿圈9与传动轴连接驱动车轮行走;行星控滑器5以外行星传力器中的内齿圈9作为壳体,壳体的圆周装有两排销轴14,销轴14上分别套装圆锥行星齿轮13和圆锥介轮15,它们分别与控滑齿轮I12、控滑齿轮II16常啮合,其中一个控滑齿轮I12与转轴8的轴端连接,它的转动受行星架7的控制,另一个控滑齿轮II16与太阳轮11通过控滑轴17固连为一个刚体,它的转动受太阳轮的制约。
所述自由轮18的作用是改善转轴的受力状况,使转轴两端受力均衡,提高外行星传力器的结构稳定性。在外行星传力器的刚性许可的情况下,也可以不设置自由轮18。
行星控滑器与内行星差速器不对称布置时,如图5所示,固定架19与行星架7固接,控滑齿轮I12与固定架19连接为刚体;控滑齿轮I12通过空套在销轴14上的圆锥行星齿轮13与控滑齿轮II16相互啮合,销轴14固定在内齿圈9的壳体上,内围控滑齿轮III20通过空套在内围销轴23上的内围行星锥齿轮21与内围控滑齿轮IV22啮合,内围销轴23固定在固定架19上,控滑齿轮II16和内围控滑齿轮IV22与其控滑轴17三者固连为刚体,并与内行星差速器3对称的太阳轮12固接为刚体;内围控滑齿轮III20与相邻外行星传力器4的太阳轮11固连为刚体,控滑轴17从内围控滑齿轮III20的空腔穿过。
当汽车直线行驶时,全能分动装置的内差速齿轮及转轴、行星传力器、行星控滑器没有自转,只有随行星架公转。
当汽车转弯差速时,内行星差速器中的一半圆柱齿轮的转向为正,另一半转向相反,而转向相同的一半各自分别固连外行星传力器的行星齿轮,从而啮合内齿圈,并与传动轴连接完成差速和驱动。
当汽车车轮打滑时,内行星差速器与外行星传力器共用一个行星架,所以有一个车轮打滑,另一个车轮不转时,且内齿圈转速为零,此时动力仍带动行星架旋转,其转速与太阳轮的速比关系为:
                    i=1+Z/Z
式中:Z-内齿圈齿数;Z-太阳轮齿数。
装在行星架上的控滑齿轮I的转速与行星架的转速相同,其销轴的位置不发生变化,因而行星锥齿轮啮合圆锥介轮各自绕销轴旋转,带动另一个控滑齿轮II转动,其转速与行星架的转速相同,当行星架的转速为一圈时,控滑齿轮II相应为一圈,而太阳轮转速是i=1+Z/Z,因此,1(圈)<1+Z/Z(圈),使行星传力器产生互锁,在常啮合的多个圆柱齿轮中有一半齿轮不转,也就控制了内行星差速器与行星传力器的行星齿轮的自转,自然另外另外几个圆柱齿轮不转由此控制了车辆的打滑,锁止系数为无穷大。
下面论述本发明对差速运动的干涉:
由于直线行驶的车辆差速为零,所以全能分动装置内的差速齿轮转速为零,只有公转。可以将公转定义为零转速,将差速作为起点分析差速运动,当行星架公转速度为零时,内齿圈在差速旋转时,行星齿轮的转向与其相同,太阳轮旋转方向与其相反。内齿圈齿数与太阳轮齿数之比与控滑齿轮II的转速相同;控滑齿轮I与行星架结合一起,其转速为零,由于圆锥行星齿轮差速器的特点所在:在控滑齿轮I转速为零时,控滑齿轮II的转速与控滑齿轮I转速之间是倍数关系,且此倍数一定与内齿圈齿数与太阳轮齿数的比值相等。因此,差速时不发生干涉,且干涉率为零。
实现动力分配的工作顺序:主减速器主动齿轮—被动齿轮—行星架—内行星差速器—外行星传力器—行星控滑器—传动轴。
实现差速的工作顺序:圆柱齿轮—转轴—外行星齿轮—内齿圈—传动轴。
行星控滑器对称布置时实现控滑的工作顺序:圆柱齿轮—转轴—内齿圈—销轴—控滑齿轮I—圆锥行星齿轮—圆锥介轮—控滑齿轮II-控滑轴—太阳轮。
行星控滑器不对称布置时实现控滑的工作顺序:圆柱齿轮—转轴—内齿圈—销轴—控滑齿轮I—圆锥行星齿轮—控滑齿轮II—内围空滑齿轮IV—控滑轴—(与内行星差速器对称布置的)太阳轮—内围圆锥齿轮—内围控滑齿轮III—(相邻的)太阳轮。
本发明可以单独放置在原四轮驱动车的分动器位置,更换掉分动器,就可以实现前、后车轮不打滑;没有前、后驱动的分离与联接操作等优点,并在其它通过性能不变的情况下,实现全差速全轮驱动。
如图9所示,将本发明全能分动装置,三套联用,放置在汽车中部,用传动轴连接车轮,不需要原有的驱动桥,可以达到全轮差速防滑,可以彻底解决全时全轮驱动汽车的物理通过性能和几何越障通过能力。
本发明适合于多桥、全时全轮驱动汽车、拖拉机、装甲车、轮式坦克、轮式工程机械及工程车;适合于单桥驱动车辆。

Claims (3)

1、全能分动装置,主要由一级主减速器主动齿轮、被动齿轮、内行星差速器、外行星传力器和行星控滑器构成;其特征是:
内行星差速器由多个圆柱齿轮通过转轴支承在行星架上,圆柱齿轮常啮合在一起,行星架与内行星差速器外壳体为一个刚体;
外行星传力器对称布置在内行星差速器的两端,它至少由内齿圈、多个行星齿轮、太阳轮组成,行星齿轮与内行星差速器中的圆柱齿轮共用一个行星架,多个行星齿轮左右交错布置,行星齿轮通过支承圆柱齿轮的转轴与内行星差速器的圆柱齿轮固连为一体,左、右布置的行星齿轮分别与相应的内齿圈内啮合,行星齿轮同时与太阳轮外啮合,内齿圈分别与左、右传动轴固定连接;
行星控滑器由左、右两个对称的结构单元组成,每个结构单元由外行星传力器的内齿圈作为行星控滑器的壳体,壳体的圆周分布沿径向装有两排销轴,销轴上套装有圆锥行星齿轮和圆锥介轮,分别与控滑齿轮I、控滑齿轮II常啮合;控滑齿轮I装在行星架的轴上,其转动受行星架的控制,控滑齿轮II通过控滑轴与太阳轮连接为刚体;
或者,行星控滑器与内行星差速器不对称布置时,固定架与行星架固接,控滑齿轮I与固定架连接为刚体;控滑齿轮I通过空套在销轴上的圆锥行星齿轮与控滑齿轮II常啮合,所述销轴固定在其中一个内齿圈的壳体上;内围控滑齿轮III通过空套在内围销轴上的内围行星锥齿轮与内围控滑齿轮IV啮合,所述内围销轴固定在固定架上,控滑齿轮II和内围控滑齿轮IV固连为刚体,控滑齿轮II和内围控滑齿轮IV并通过控滑轴与相对于内行星差速器对称的外行星传力器太阳轮固接为刚体;内围控滑齿轮III与相邻外行星传力器的太阳轮连接为刚体,所述控滑轴从内围控滑齿轮III的空腔穿过。
2、根据权利要求1所述的全能分动装置,其特征是:在控滑齿轮I只有公转时,控滑齿轮II的转速与控滑齿轮I转速之间是倍数关系,且此倍数一定与内齿圈齿数与太阳轮齿数的比值相等。
3、根据权利要求1所述的全能分动装置,其特征是:在所述支承外行星传力器的行星齿轮的转轴的另一端空套有自由齿轮,自由齿轮同时与相应的内齿圈、太阳轮啮合。
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