CN204729581U - 车桥及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车桥，包括主减速器盖、桥壳、制动鼓、轮毂、第一半轴、第二半轴和防滑差速器，主减速器盖与桥壳固定，制动鼓和轮毂固定，轮毂通过轮毂轴承与桥壳转动配合，防滑差速器包括第一输出轴、第二输出轴，第一半轴与第一输出轴固定，第二半轴与第二输出轴固定，其特征在于，第一输出轴上套装第一螺旋弹簧，第二输出轴上套装第二螺旋弹簧，第一螺旋弹簧的两端分别作用于第一输出轴的半轴连接端和第一差速器壳上，第二螺旋弹簧的两端分别作用于第二输出轴的半轴连接端和第二差速器壳上。上述防滑差速器能够传递更大的扭矩，同时其能够提高汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。本实用新型还公开了一种汽车。

Description

车桥及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车结构设计技术领域，尤其涉及一种车桥。本实用新型还涉及一种汽车。

背景技术

差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是使驱动桥的左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速，并将动力分配给左、右驱动轮。但普通差速器的“差速不差扭”即等转矩分配性能，却严重影响了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。

大多数汽车都行驶在附着条件比较好的路面上，几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、可靠性好的普通对称式圆锥行星齿轮差速器；而对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车或货车来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车就要采用防滑差速器。一般采用强制锁止式差速器和防滑差速器来改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性，而强制锁止式差速器虽然简单但操作不便，使用较少，一般使用于少数重型货车上。

当汽车左、右驱动轮在附着条件不同的地面上行驶时，防滑差速器可以设法(自动或通过控制)使大部分转矩甚至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮，从而改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。防滑差速器有很多种，摩擦盘式圆锥齿轮差速器和预压摩擦盘式圆锥齿轮差速器是其中的两种，由于两者具有结构简单、工作平稳、工艺继承性好等优点，所以在防滑差速器中属于使用范围比较广的。

设T₁为差速器旋转较快的半轴齿轮上的转矩，ω₁为旋转较快的半轴齿轮的转速，T₂为旋转较慢的半轴齿轮上的转矩，ω₂为旋转较慢的半轴齿轮的转速。差速器的效率η_D是指差速器壳不转时，一个半轴驱动另一个半轴时输出功率与输入功率之比，由于此时两半轴的转速相等，即ω₁＝ω₂，所以

${\mathrm{\η}}_D=\frac{T_1{\mathrm{\ω}}_1}{T_2{\mathrm{\ω}}_2}=\frac{T_1}{T_2}=\frac{1}{K}---\left(1\right)$

其中，K为锁紧系数，表示两侧驱动车轮的转矩可能相差的最大倍数，K＝T₂/T₁，也就是说差速器的效率η_D为其锁紧系数的倒数。由上式可知，差速器的锁紧系数K与差速器效率η_D成反比。

差速器的内摩擦力矩愈大，其锁紧系数也就愈大，将使差速器的效率η_D愈低，则愈有利于两侧驱动车轮转矩的重新分配，愈有利于提高汽车的通过性。虽然差速器的效率低表明有大的内摩擦损失，但是这种情况仅在左、右车轮有显著转速差时才发生，在一般情况下这种转速差不大，因此差速器的摩擦损失功率并不显著。当左右驱动车轮转速相等时，差速器的摩擦损失功率为零。汽车以最小转弯半径转弯时，差速器的摩擦损失功率达到最大值。

根据差速器理论，差速器的传动效率η_DT为：

${\mathrm{\η}}_{DT}=1-\frac{B}{2R}\×\frac{1-{\mathrm{\η}}_D}{1+{\mathrm{\η}}_D}---\left(2\right)$

其中，B为轮距，R为转弯半径。由公式(2)可知，差速器的传动效率η_DT区别于差速器的效率η_D，后者仅与差速器的结构有关，而前者还与汽车后驱动桥中间点的转弯半径R及轮距B有关，并随R的变化而改变。从公式(2)可看出，即使差速器的效率η_D很低，差速器的传动效率η_DT仍然比较高，基本上在0.9以上。这就是为什么有些高摩擦式自锁差速器的效率η_D虽然很低，但仍然被采用的原因。

传统技术中带有摩擦盘或摩擦片的圆锥行星齿轮防滑差速器中，当汽车转弯或一侧车轮在路面上滑转时，行星齿轮自转，起差速作用，左、右半轴齿轮的转速不等。由于转速差的存在和轴向力的作用，主、从动摩擦片间在滑转同时产生摩擦力矩，其数值大小与差速器传递的转矩和摩擦片数量成正比，而其方向与快转半轴的旋向相反，与慢转半轴的旋向相同。较大数值的内摩擦力矩作用的结果，使慢转半轴传递的转矩明显增加。摩擦片式差速器结构简单，工作平稳，锁紧系数K可达0.6～0.7或更高。

然而，摩擦片之间或滑块凸轮之间所能承受的转矩相对较小，不能传递大扭矩。而预压摩擦盘式圆锥齿轮差速器则将螺旋弹簧设置于两个半轴齿轮之间，导致螺旋弹簧的设置空间比较有限，导致汽车的通过性、牵引性和行驶安全性仍然不是很理想。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车桥，该车桥能够传递更大的扭矩，同时其能够提高汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。本实用新型的另一目的是提供一种包含上述车桥的汽车。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种车桥，包括主减速器盖、桥壳、制动鼓、轮毂、第一半轴、第二半轴和防滑差速器，所述主减速器盖与所述桥壳固定，所述制动鼓和所述轮毂固定，所述轮毂通过轮毂轴承与所述桥壳转动配合，所述防滑差速器包括第一输出轴、第二输出轴，所述第一半轴与所述第一输出轴固定，所述第二半轴与所述第二输出轴固定，所述第一输出轴上套装第一螺旋弹簧，所述第二输出轴上套装第二螺旋弹簧，所述第一螺旋弹簧的两端分别作用于所述第一输出轴的半轴连接端和所述第一差速器壳上，所述第二螺旋弹簧的两端分别作用于所述第二输出轴的半轴连接端和所述第二差速器壳上。

优选的，在上述车桥中，所述防滑差速器还包括套装于所述第一输出轴上的第一弹簧座，所述第一弹簧座为盘状结构，所述第一螺旋弹簧通过所述第一弹簧座作用于所述第一差速器壳上。

优选的，在上述车桥中，所述防滑差速器还包括套装于所述第二输出轴上的第二弹簧座，所述第二弹簧座为盘状结构，所述第二螺旋弹簧通过所述第二弹簧座作用于所述第二差速器壳上。

优选的，在上述车桥中，所述防滑差速器还包括与所述第一弹簧座形成一体式结构的第一摩擦锥环，所述第一摩擦锥环上具有与所述第一差速器壳的内表面相贴合的第一锥形面，相对于所述第一输出轴的表面，所述第一锥形面上靠近所述第一差速器壳的一侧向靠近所述第一输出轴的表面的方向倾斜。

优选的，在上述车桥中，所述防滑差速器还包括与所述第二弹簧座形成一体式结构的第二摩擦锥环，所述第二摩擦锥环上具有与所述第二差速器壳的内表面相贴合的第二锥形面，相对于所述第二输出轴的表面，所述第二锥形面上靠近所述第二差速器壳的一侧向靠近所述第二输出轴的表面的方向倾斜。

优选的，在上述车桥中，所述第一锥形面和/或所述第二锥形面为平面。

优选的，在上述车桥中，所述第一弹簧座上朝向所述第一螺旋弹簧的一侧具有第一限位环，所述第一螺旋弹簧位于所述第一限位环的内侧。

优选的，在上述车桥中，所述第二弹簧座上朝向所述第二螺旋弹簧的一侧具有第二限位环，所述第二螺旋弹簧位于所述第二限位环的内侧。

优选的，在上述车桥中：

所述第一输出轴的半轴连接端包括与所述第一半轴固定连接的第一安装筒以及与所述第一安装筒固定的第一突出部，所述第一突出部与所述第一螺旋弹簧相挡接；

和/或，所述第二输出轴的半轴连接端包括与所述第二半轴固定连接的第二安装筒以及与所述第二安装筒固定的第二突出部，所述第二突出部与所述第二螺旋弹簧相挡接。

一种汽车，包括车桥，所述车桥为上述任一项所述的车桥。

在上述技术方案中，本实用新型提供的车桥中，防滑差速器包括第一输出轴、第二输出轴、第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，第一螺旋弹簧的两端分别作用于第一输出轴的半轴连接端和第一差速器壳上，第二螺旋弹簧的两端分别作用于第二输出轴的半轴连接端和第二差速器壳上。相比于背景技术中所描述的内容，上述防滑差速器采用第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧实现防滑功能，相比于摩擦盘式圆锥齿轮差速器，第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧能够传递的力矩更大；同时，上述第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧均设置于防滑差速器的半轴齿轮之外，因此可根据需求灵活设置第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧的刚度和尺寸，使得防滑差速器的防滑性能更好，以此提高汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。

由于上述车桥具有上述技术效果，包含该车桥的汽车也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的车桥的部分结构示意图；

图2为图1所示结构的A-A向剖视图；

图3为图2所示结构的C部分放大图；

图4为图2所示结构的B-B向剖视图；

图5为图2所示结构的E-E向剖视图；

图6为采用本实用新型实施例提供的车桥后，防滑差速器的效率η_D与防滑差速器的传动效率η_DT之间的关系图。

附图标记说明：

11-第一输出轴、12-第一轴承、13-第一差速器壳、14-第一螺旋弹簧、15-第一齿轮、16-第一端盖，17-第一弹簧座、18-第一摩擦锥环、21-第二输出轴、22-第二轴承、23-第二差速器壳、24-第二螺旋弹簧、25-第二齿轮、26-第二端盖、27-第二弹簧座、28-第二摩擦锥环、31-十字轴、32-行星齿轮、33-主减从动锥齿轮、41-主减速器盖、42-桥壳、43-制动鼓、44-轮毂、45-第一半轴、46-轮毂轴承。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1-5所示，本实用新型实施例提供一种车桥，该车桥包括主减速器盖41、桥壳42、制动鼓43、轮毂44、第一半轴45、第二半轴和防滑差速器，主减速器盖41与桥壳42固定，制动鼓43和轮毂44固定，轮毂44通过轮毂轴承46与桥壳42转动配合，防滑差速器包括第一输出轴11、第一轴承12、第一差速器壳13、第一螺旋弹簧14、第一齿轮15、第二输出轴21、第二轴承22、第二差速器壳23、第二螺旋弹簧24、第二齿轮25、十字轴31、行星齿轮32和主减从动锥齿轮33，其中：

第一输出轴11和第二输出轴21分别用于与第一半轴45和第二半轴相固定，以此通过制动鼓43和轮毂44驱动左侧车轮和右侧车轮转动；第一轴承12和第二轴承22分别安装于第一差速器壳13和第二差速器壳23上；第一差速器壳13与第二差速器壳23可通过螺栓固定连接，第一差速器壳13与主减从动锥齿轮33相固定；第一齿轮15和第二齿轮25分别通过第一端盖16和第二端盖26固定于第一输出轴11和第二输出轴21的末端；十字轴31用于安装四个行星齿轮32，各行星齿轮32与第一齿轮15和第二齿轮25均啮合，而主减从动锥齿轮33则固定于第一差速器壳13上，以此通过主减从动锥齿轮33驱动第一差速器壳13转动。

第一螺旋弹簧14套装于第一输出轴11上，第二螺旋弹簧24套装于第二输出轴21上，第一螺旋弹簧14的两端分别作用于第一输出轴11的半轴连接端和第一差速器壳13上，第二螺旋弹簧24的两端分别作用于第二输出轴21的半轴连接端和第二差速器壳23上。具体地，第一螺旋弹簧14的一端与第一输出轴11的半轴连接端相抵接，另一端与第一差速器壳13相抵接；第二螺旋弹簧24的一端与第二输出轴21的半轴连接端相抵接，另一端与第二差速器壳23相抵接。

需要说明的是，上述车桥可为左右对称结构，因此本实用新型实施例的上文及下文中提供的各技术方案均可采用左右对称结构。

当汽车转弯或其某一侧的驱动车轮陷入附着系数较小的路面并达到附着极限而打滑时，左、右驱动车轮产生转速差。此时第一差速器壳13的转速n₀与第一齿轮15的转速n₂、第二齿轮25的转速n₁都不相等，当n₁＞n₂时，有n₁＞n₀＞n₂的转速关系。由于转速差的存在以及第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24分别压紧第一差速器壳13和第二差速器壳23使得第一差速器壳13与第一螺旋弹簧14之间、第二差速器壳23与第二螺旋弹簧24之间产生摩擦力矩，该摩擦力矩的大小与摩擦元件之间的摩擦系数及第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24的压紧力的大小有关，摩擦力矩的方向与n₁和n₀或n₂和n₀之间的相对转速有关，根据n₁、n₂、n₀三者的转速关系得到：转速较快的半轴齿轮(限滑差速器中安装于第一输出轴11和第二输出轴21上的齿轮)一侧的摩擦力矩，其方向与转速较快的半轴齿轮的旋转方向相反，值为负；转速较慢的半轴齿轮一侧的摩擦力矩，其方向与转速较慢的半轴齿轮的旋转方向相同，值为正。此时犹如部分驱动力矩由转速较慢的半轴齿轮一侧转移到转速较慢的半轴齿轮一侧。因此转速较慢的半轴齿轮的驱动力矩将大于转速较快的半轴齿轮的驱动力矩。如此，只要存在转速差，本实用新型实施例提供的防滑差速器就可以使大部分转矩甚至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮，从而改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。

综上，采用上述防滑差速器后，即可增大第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24的刚度，进而增大防滑差速器内的摩擦力，继而提高锁紧系数，实现车辆行驶时的防滑功能。相比于摩擦盘式圆锥齿轮差速器，第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24能够传递的力矩更大；同时，上述第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24均设置于防滑差速器的半轴齿轮之外，因此可根据需求灵活设置第一螺旋弹簧14和第二螺旋弹簧24的刚度和尺寸，使得防滑差速器的防滑性能更好，以此提高汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。

上述防滑差速器中，如若仅由第一螺旋弹簧14与第一差速器壳13之间的压紧而产生摩擦力矩，则由于两者之间的接触面积较小，所产生的摩擦力矩相对较小。据此，本实用新型实施例提供的防滑差速器还包括套装于第一输出轴11上的第一弹簧座17，该第一弹簧座17为盘状结构，第一螺旋弹簧14通过第一弹簧座17作用于第一差速器壳13上。此时，第一螺旋弹簧14直接压紧第一弹簧座17，而第一弹簧座17与第一差速器壳13之间的接触面积更大，使得第一弹簧座17与第一差速器壳13之间产生更大的摩擦力矩。

同理地，本实用新型实施例提供的防滑差速器还可进一步包括套装于第二输出轴21上的第二弹簧座27，该第二弹簧座27为盘状结构，第二螺旋弹簧24通过第二弹簧座27作用于第二差速器壳23上。

在具体结构中，由于第一差速器壳13上与第一弹簧座17接触的一端较小，使得第一弹簧座17与第一差速器壳13之间的接触面积还是不够大，因此，本实用新型实施例中，防滑差速器还包括与第一弹簧座17形成一体式结构的第一摩擦锥环18，该第一摩擦锥环18上具有与第一差速器壳13的内表面相贴合的第一锥形面，相对于第一输出轴11的表面，前述第一锥形面上靠近第一差速器壳13的一侧向靠近第一输出轴11的表面的方向倾斜。第一差速器壳13的内表面指的是第一差速器壳13上与第一输出轴11相对的表面，第一输出轴11的表面则指的是第一输出轴11的环形外表面。

采用此种结构后，第一螺旋弹簧14通过第一弹簧座17将作用力传递至第一摩擦锥环18上，使得第一摩擦锥环18压紧第一差速器壳13。因此，可以合理地设计第一摩擦锥环18的锥度，使得第一摩擦锥环18与第一差速器壳13之间的接触面积可以大幅度增加。另外，第一弹簧座17与第一摩擦锥环18一体加工，使得作用力的传递具有更高的效率。

同理地，为了强化前述技术效果，上述防滑差速器还可进一步包括与第二弹簧座27形成一体式结构的第二摩擦锥环28，该第二摩擦锥环28上具有与第二差速器壳23的内表面相贴合的第二锥形面，相对于第二输出轴21的表面，第二锥形面上靠近第二差速器壳23的一侧向靠近第二输出轴21的表面倾斜。第二差速器壳23的内表面指的是第二差速器壳23上与第二输出轴21相对的表面，第二输出轴21的表面则指的是第二输出轴21的环形外表面。

前述的第一锥面和第二锥面均可设置为曲面，但为了便于加工，第一锥面和第二锥面中的一者可设置为平面，或者两者均设置为平面。另外，当第一锥面和/或第二锥面为锥面时，随着第一摩擦锥环18与第一差速器壳13、第二摩擦锥环28与第二差速器壳23之间的磨损，第一摩擦锥环18和第二摩擦锥环28可以分别相对于第一输出轴11和第二输出轴21移动，使得两者即使发生磨损仍旧可分别与第一差速器壳13和第二差速器壳23可靠接触，继而更好地传递摩擦力矩。

可选地，第一弹簧座17上朝向第一螺旋弹簧14的一侧具有第一限位环，第一螺旋弹簧14位于该第一限位环的内侧。由于第一螺旋弹簧14套装于第一输出轴11上后，其会相对于第一输出轴11出现晃动，而第一限位环则可限制第一螺旋弹簧14的晃动，使得第一螺旋弹簧14能够更可靠地传递作用力。具体地，上述第一限位环可与第一弹簧座17一体加工，两者相互垂直。同理地，第二弹簧座27上朝向第二螺旋弹簧24的一侧具有第二限位环，第二螺旋弹簧24位于第二限位环的内侧。

具体实施例中，第一输出轴11的半轴连接端可包括与第一半轴45固定连接的第一安装筒以及与该第一安装筒固定的第一突出部，该第一突出部与第一螺旋弹簧14相挡接。此时，第一突出部可限制第一螺旋弹簧14在第一输出轴11上的位置，以此更好地防止第一螺旋弹簧14从第一输出轴11上脱落。同理地，第二输出轴21的半轴连接端包括与第二半轴固定连接的第二安装筒以及与该第二安装筒固定的第二突出部，该第二突出部与第二螺旋弹簧24相挡接。

采用上述各技术方案后，当车辆直行时，根据背景技术中所述的公式(2)，转弯半径R为无穷大，差速器的传动效率η_DT为1，第一齿轮15和第二齿轮25之间没有相对转动，由螺旋弹簧产生的摩擦力没有造成损耗。当车辆以最小转弯半径转弯时，根据公式(2)可以看出，即使防滑差速器的效率很低，防滑差速器的传递效率仍然得到较高的数值，如图6所示，因此本实用新型实施例提供的防滑差速器在车辆转弯时对动力传递的影响不大。

基于上述结构，本实用新型实施例还提供一种汽车，该汽车包括上述任一技术方案所描述的车桥。由于上述车桥具有上述技术效果，包含该车桥的汽车也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种车桥，包括主减速器盖、桥壳、制动鼓、轮毂、第一半轴、第二半轴和防滑差速器，所述主减速器盖与所述桥壳固定，所述制动鼓和所述轮毂固定，所述轮毂通过轮毂轴承与所述桥壳转动配合，所述防滑差速器包括第一输出轴、第二输出轴，所述第一半轴与所述第一输出轴固定，所述第二半轴与所述第二输出轴固定，其特征在于，所述第一输出轴上套装第一螺旋弹簧，所述第二输出轴上套装第二螺旋弹簧，所述第一螺旋弹簧的两端分别作用于所述第一输出轴的半轴连接端和第一差速器壳上，所述第二螺旋弹簧的两端分别作用于所述第二输出轴的半轴连接端和第二差速器壳上。

2.根据权利要求1所述的车桥，其特征在于，所述防滑差速器还包括套装于所述第一输出轴上的第一弹簧座，所述第一弹簧座为盘状结构，所述第一螺旋弹簧通过所述第一弹簧座作用于所述第一差速器壳上。

3.根据权利要求2所述的车桥，其特征在于，所述防滑差速器还包括套装于所述第二输出轴上的第二弹簧座，所述第二弹簧座为盘状结构，所述第二螺旋弹簧通过所述第二弹簧座作用于所述第二差速器壳上。

4.根据权利要求3所述的车桥，其特征在于，所述防滑差速器还包括与所述第一弹簧座形成一体式结构的第一摩擦锥环，所述第一摩擦锥环上具有与所述第一差速器壳的内表面相贴合的第一锥形面，相对于所述第一输出轴的表面，所述第一锥形面上靠近所述第一差速器壳的一侧向靠近所述第一输出轴的表面的方向倾斜。

5.根据权利要求4所述的车桥，其特征在于，所述防滑差速器还包括与所述第二弹簧座形成一体式结构的第二摩擦锥环，所述第二摩擦锥环上具有与所述第二差速器壳的内表面相贴合的第二锥形面，相对于所述第二输出轴的表面，所述第二锥形面上靠近所述第二差速器壳的一侧向靠近所述第二输出轴的表面的方向倾斜。

6.根据权利要求5所述的车桥，其特征在于，所述第一锥形面和/或所述第二锥形面为平面。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的车桥，其特征在于，所述第一弹 簧座上朝向所述第一螺旋弹簧的一侧具有第一限位环，所述第一螺旋弹簧位于所述第一限位环的内侧。

8.根据权利要求3-6中任一项所述的车桥，其特征在于，所述第二弹簧座上朝向所述第二螺旋弹簧的一侧具有第二限位环，所述第二螺旋弹簧位于所述第二限位环的内侧。

9.根据权利要求3-6中任一项所述的车桥，其特征在于：

所述第一输出轴的半轴连接端包括与所述第一半轴固定连接的第一安装筒以及与所述第一安装筒固定的第一突出部，所述第一突出部与所述第一螺旋弹簧相挡接；

和/或，所述第二输出轴的半轴连接端包括与所述第二半轴固定连接的第二安装筒以及与所述第二安装筒固定的第二突出部，所述第二突出部与所述第二螺旋弹簧相挡接。

10.一种汽车，包括车桥，其特征在于，所述车桥为权利要求1-9中任一项所述的车桥。