CN207111876U - 一种限滑差速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种限滑差速器，特别涉及一种可用于汽车的限滑差速器，由壳体、摆动齿轮A和输出齿轮A组成的内齿轮副、摆动齿轮B和输出齿轮B组成的内齿轮副、至少两个A型中间齿轮、至少两个B型中间齿轮和至少两个摩擦片组成；每个A型中间齿轮的径向与壳体固定并且自转轴线与壳体自转轴线平行，每个A型中间齿轮至少与一个B型中间齿轮啮合，且每个由A型中间齿轮和B型中间齿轮组成的齿轮副齿轮比相同，每个A型中间齿轮上设有轴线与其自转轴线平行的偏心轴，每个A型中间齿轮上的偏心轴相对齿轮自转轴距离相同，所有A型中间齿轮上的偏心轴相位相同，每个A型中间齿轮上的偏心轴径向分别与摆动齿轮A固定，输出齿轮A与壳体自转转轴同轴。

Description

一种限滑差速器

技术领域

本发明涉及一种限滑差速器，特别涉及一种可用于汽车的限滑差速器，属于机械传动部件技术领域。

背景技术

差速器是一种机械传动部件，多用于将汽车变速箱输出的动力传动给两个或四个驱动车轮，由于路面不平和车辆转弯等原因造成驱动车轮压过的轨迹不同，如果保持同速旋转就会造成车轮与路面的摩擦增大，增加车辆行驶阻力，所以差速器需要根据每个驱动车轮的不同运转情况向车轮输出转速，传统的差速器多为斜齿轮或冠状齿轮结构。

限滑差速器，英文名为Limited Slip Differential，简称LSD。限滑差速器，顾名思义就是限制车轮滑动的一种改进型差速器，指驱动轮转速差值被允许在一定范围内，以保证正常的转弯等行驶性能的类差速器，但当某一驱动轮打滑或悬空时又能限制差速器不将全部动力输出给打滑或悬空车轮，有助于车辆脱困和激烈驾驶时的操控。譬如说当车辆一轮掉入坑洞中，此车轮就毫无任何摩擦力可言，着地车轮相对却有着极大的阻力，此时普通的差速器的作用会让所有动力回馈到低摩擦的轮子。掉入坑洞的车轮会不停转动，而着地轮反而完全无动作，如此车轮就无法行驶，这时如果车辆装配的是限滑差速器就不会出现这种情况。目前的限滑差速器有使用电控多片离合器来实现锁定的，但反应速度相对较慢，也有通过纯机械式的蜗轮蜗杆来实现的，造价成本相对较高，作为中央差速器时也不便于设定前后轮的输出扭矩分配。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种限滑差速器，具体技术方案如下。

一种限滑差速器，由壳体、摆动齿轮A和输出齿轮A组成的内齿轮副、摆动齿轮B和输出齿轮B组成的内齿轮副、至少两个A型中间齿轮、至少两个B型中间齿轮和至少两个摩擦片组成；每个A型中间齿轮的径向与壳体固定并且自转轴线与壳体自转轴线平行，每个A型中间齿轮至少与一个B型中间齿轮啮合，且每个由A型中间齿轮和B型中间齿轮组成的齿轮副齿轮比相同，每个A型中间齿轮上设有轴线与其自转轴线平行的偏心轴，每个A型中间齿轮上的偏心轴相对齿轮自转轴距离相同，所有A型中间齿轮上的偏心轴相位相同，每个A型中间齿轮上的偏心轴径向分别与摆动齿轮A固定，输出齿轮A与壳体自转转轴同轴，在A型中间齿轮与摆动齿轮A或壳体之间设有一片摩擦片；每个B型中间齿轮的径向与壳体固定并且自转轴线与壳体自转轴线平行，每个B型中间齿轮至少与一个A型中间齿轮啮合，每个B型中间齿轮上设有轴线与其自转轴线平行的偏心轴，每个B型中间齿轮上的偏心轴相对其自转轴距离相同，所有B型中间齿轮上的偏心轴相位相同，每个B型中间齿轮上的偏心轴径向分别与摆动齿轮B固定，输出齿轮B与壳体自转转轴同轴，在B型中间齿轮与摆动齿轮B或壳体之间设有一片摩擦片。上述空间位置关系限定的描述是限定零件之间直接或间接的连接和接触的一种更为严谨的描述方法，本领域一般技术人员可以根据上述空间位置关系的描述理解零件之间的连接关系和本发明技术方案的整体结构；壳体可以是一个零件也可以是由多个零件组成的一个构件，该壳体构件不一定要完全包裹所有零件，只需要使上述零件满足空间位置关系和力学连接关系； A型中间齿轮和B型中间齿轮相对于壳体的径向固定更确切的空间关系的解释就是每个中间齿轮的自转轴线都被固定在通过壳体径向截面上的一个点上，或因为中间齿轮与壳体之间要有轴承或者油润滑需要给自转留有间隙自转轴线被限制在通过一个壳体径向截面上很小的固定区域内，壳体与所有中间齿轮的关系可以理解为行星架与行星齿轮的关系，摆动齿轮A和所有A型中间齿轮的偏心轴之间的径向固定关系也符合上述描述，摆动齿轮B和所有B型中间齿轮的偏心轴之间的径向固定关系也符合上述描述；A型中间齿轮和B型中间齿轮可以是同样的齿轮，也可以是齿数不同但能组成外齿轮副的齿轮; 上述的所有A型中间齿轮上的偏心轴相位相同的空间位置关系可以理解为任何两个A型中间齿轮的每个A型中间齿轮的偏心轴的轴心线与齿轮自转轴心线确定的平面始终保持平行;差速时摆动齿轮A以壳体自转轴线为轴与每个A型中间齿轮的自转同步公转，摆动齿轮B以壳体自转轴线为轴与每个B型中间齿轮的自转同步公转，差速器运转时扭矩从壳体输入，分别从输出齿轮A和输出齿轮B输出，外力通过何种结构输入又通过何种结构输出并不需要包含在差速器的技术方案内，但通常是通常齿轮或者转轴输出的，差速器的零件或构件上可以再加工有齿轮或加工有连接轴的花键，摩擦片是增加零件之间摩擦力的零件，本发明中使用摩擦片来增加中间齿轮和摆动齿轮的转动摩擦力来达到限滑的作用。

上述的一种限滑差速器差速器，壳体受外力自转带动每个A型中间齿轮和每个B型中间齿轮随着壳体绕壳体自转轴公转，每个A型中间齿轮上的偏心轴带动摆动齿轮A随壳体转动，摆动齿轮A带动输出齿轮A转动，每个B型中间齿轮上的偏心轴带动摆动齿轮B随壳体转动，摆动齿轮B带动输出齿轮B转动，输出齿轮A和输出齿轮B分别输出转动；当输出齿轮A和输出齿轮B转速相同时差速器内所有零件相对壳体静止不动；当输出齿轮A和输出齿轮B的输出负载不同造成转速不同时，输出齿轮A和输出齿轮B发生相对转动，既输出齿轮A和输出齿轮B分别与壳体发生方向相反的相对转动，造成摆动齿轮A和摆动齿轮B都与壳体发生相对于壳体自转轴线的方向相反的公转，摆动齿轮A和摆动齿轮B相对于壳体自转轴线的公转通过偏心轴带动每个A型中间齿轮和每个B型中间齿轮向相反方向自转，受限于A型中间齿轮和B型中间齿轮的啮合，输出齿轮A和输出齿轮B只能以一个固定的转速比关系相对于壳体发生方向相反的相对旋转。上述是本发明的差速器转动运动的传递关系或者说扭矩的传递关系和差速输出的实现原理；进一步解释本发明的差速器潜在的限滑机制的实现原理是:输出齿轮A和摆动齿轮A的齿数决定输出齿轮A相对壳体自转带动的摆动齿轮A以壳体自转轴线为轴相对于壳体公转与输出齿轮A相对壳体自转的转速比，摆动齿轮A的公转转速与每个A型中间齿轮的自转转速相同，输出齿轮B和摆动齿轮B的齿数决定输出齿轮B相对壳体自转带动的摆动齿轮B以壳体自转轴线为轴相对于壳体公转与输出齿轮B相对壳体自转的转速比，摆动齿轮B的公转转速与每个B型中间齿轮的自转转速相同，当这两个转速比较高时，由于摩擦力和润滑油流体阻力的存在，尤其是摩擦片对零件间摩擦移动造成的较大阻力，输出齿轮A和输出齿轮B的相对旋转时的差速器内部负载会根据相对旋转转速成比例放大，同时这个差速器内部负载也在造成输出齿轮A与摆动齿轮A之间和输出齿轮B与摆动齿轮B之间的啮合面压力增大，造成输出齿轮A与摆动齿轮A之间和输出齿轮B与摆动齿轮B之间齿轮副传动阻力增大，进一步加大输出齿轮A和输出齿轮B相对转动的负载，这些负载的增大都在平衡造成输出齿轮A和输出齿轮B转速差异的外界输出负载差异，使输出齿轮A和输出齿轮B趋于同速输出，也就是起到限滑作用；具体能否在打滑时实现锁定，取决于差速器内部负载增大的最大值，理论上当输出齿轮A和输出齿轮B的相对扭矩或相对转速造成的差速器内部负载大于等于输入到壳体的扭矩时可以实现输出齿轮A和输出齿轮B之间的相对锁定。

上述摆动齿轮A和输出齿轮A组成的齿轮副或摆动齿轮B和输出齿轮B组成的齿轮副为摆线齿轮副。摆线齿轮副包括摆线针轮齿轮副，当摆线齿轮副较少齿差时，两个齿轮相对自转一周会对应一个齿轮绕另外一个齿轮的自转轴心线公转多周，可以放大自转时的阻力，而且摆线齿轮可以选择齿数较少的齿轮，在有限的空间内增大齿轮承受力，另外通过调整摆线齿轮的齿形还可以调节齿轮啮合的转动阻力和扭矩负载之间的关系，更有利于实施出不同限滑能力的差速器。

上述的一种限滑差速器，其特征是包括至少3个A型中间齿轮和至少3个B型中间齿轮。3个以上A型中间齿轮和3个以上B型中间齿轮就有3个偏心轴与摆动齿轮A和摆动齿轮B连接，更有利于摆动齿轮绕壳体自转轴心线公转的稳定性，3个偏心轴也更有利于壳体旋转带动摆动齿轮与壳体同步旋转的扭矩载荷能力。

上述输出齿轮A和输出齿轮B为外齿齿轮。这时输出齿轮的自转带动齿轮副中的摆动齿轮向与输出齿轮自转方向相反的方向公转，这是输出齿轮与摆动齿轮之间的齿轮传动阻力更大，更有利于应用于限滑差速器，或在传动扭矩增大到某个固定值后造成转动阻力大于输入扭矩，造成齿轮锁定实现差速锁的效果。

上述输出齿轮A和输出齿轮B为内齿齿轮。这时输出齿轮的自转带动齿轮副中的摆动齿轮向与输出齿轮自转方向相同的方向公转，这时输出齿轮与摆动齿轮之间的齿轮传动阻力较小，更有利于差速器差速输出时减少阻力和扭矩损耗。

上述A型中间齿轮和B型中间齿轮均为斜齿轮或蜗杆。斜齿轮组成的齿轮副在相对旋转时能够产生轴向应力，这个轴向应力有利于增大齿轮与轴向其他零件的摩擦压力，也就是增大齿轮的自转阻力；蜗杆属于一种齿轮，蜗杆和蜗杆组成的齿轮副在相对旋转时产生轴向应力，这个轴向应力增大蜗杆齿轮副中蜗杆和蜗杆之间的摩擦力，增加蜗杆自转阻力，同时这个轴向应力有利于增大蜗杆与轴向其他零件的摩擦压力，也增大蜗杆的自转阻力；在中间齿轮自转的阻力增加到某个固定值后会造成中间齿轮A和中间齿轮B的啮合转动阻力超过造成中间齿轮A和中间齿轮B相对转动的扭矩，实现差速器的锁定。

上述输出齿轮A、输出齿轮B、摆动齿轮A和摆动齿轮B分别相对于壳体轴向固定。相对于壳体轴向固定的空间关系进一步解释就是与壳体空间位置关系中沿壳体轴向的分量保持不变，或因需要有相对壳体的径向或周向运动与壳体之间要有轴承或者油润滑需要留有间隙，转动零件与壳体空间位置关系中沿壳体轴向的分量被限制在一个相对小的固定范围内也算是一种固定形式，比如附图中所示，壳体从两端限制了输出齿轮A和输出齿轮B的远离壳体的轴向运动，其他零件在壳体内的空间占位又限制了输出齿轮A和输出齿轮B向壳体中心的移动，摆动齿轮A和摆动齿轮B同理，无论哪种轴向固定方式都要保留其他方向可以移动受工艺的影响会有一定的间隙，但是在空间的位置描述上使用“固定”一词是可以补充说明本发明的技术方案供本领域一般技术人员理解的，因为只要满足本发明内容第一段描述的技术方案而且所有零件在轴向不可能是无限长的，就必须把齿轮限制在一个一定量的相对轴向移动范围内，才能满足所述的空间位置关系的连接，这个限制是第一段描述的技术方案已经作为充要条件的隐含限定，本段的技术方案中更进一步添加以固定为限制的条件。

上述的A型中间齿轮和B型中间齿轮轴向相对于壳体固定。相对于壳体轴向固定的空间关系进一步解释就是与壳体空间位置关系中沿壳体轴向的分量保持不变，或因需要有相对壳体的周向运动与壳体之间要有轴承或者油润滑需要给自转留有间隙，转动零件与壳体空间位置关系中沿壳体轴向的分量被限制在一个相对小的固定范围内也算是一种固定形式，无论哪种轴向固定方式都是受工艺的影响会有一定的可移动范围，但是在空间的位置描述上使用“固定”一词是可以补充说明本发明的技术方案供本领域一般技术人员理解的，因为只要满足本发明内容第一段描述的技术方案而且所有零件在轴向不可能是无限长的，就必须把齿轮限制在一个一定量的相对轴向移动范围内，才能满足所述的连接关系，这个限制是第一段描述的技术方案已经作为充要条件的隐含限定，而且第一段描述的技术方案实施时可以为中间齿轮留有相对较大的轴向移动空间以满足中间齿轮选用斜齿轮和蜗杆时啮合的轴向应力造成轴向位移并增加限滑阻力的技术方案，本段特别强调的技术方案中更进一步添加以固定为限制条件的技术方案。

上述的差速器的壳体还包含有用于与扭矩输入零件力学连接的齿轮或花键或螺丝孔；所述输出齿轮A和输出齿轮B分别还包含有用于与扭矩输出负载力学连接的齿轮或花键。在本发明以上技术方案的描述中旨在于描述差速器本身的结构和力学传递关系，差速器与外界零件的力学连接结构并不是差速器实现差数效果的结构的一部分所以并没有在上述技术方案中熬述，但是显然在差速器工作时差速器和所有的自身没有动力源的部件一样需要与外界力学连接，本发明提出的差速器应用于设备时差速器的扭矩的输入可以是在壳体外部设有与壳体周向固定的齿轮，齿轮与扭矩输入齿轮啮合，也可以是壳体通过花键与输入轴连接并同轴同步旋转；扭矩的输出可以选用输出齿轮A和输出齿轮B通过花键分别与两个输出轴连接并同轴同步旋转，也可以选用在输出齿轮A和输出齿轮B上设置与外部扭矩负载相啮合的齿轮来实现输出。

本发明的差速器可以通过设置A型中间齿轮和B型中间齿轮的齿轮比例实现扭矩输出的分配设置；还可以通过摆动齿轮A和输出齿轮A的齿轮比与摆动齿轮B和输出齿轮B齿轮比的差异来实现扭矩输出的分配设置，这是本发明的差数器的一个重要进步优点，通过设置上述两处可调节输出扭矩分配的齿轮比，解决了现有技术中各种差速器调节扭矩分配的范围局限性，相比现有技术也降低了差速器为调节扭矩分配而设计的造型的加工难度和加工成本，相比于现有技术的某些差速器更提高了同样尺寸下的扭矩承载能力。

本发明的差速器主要用于车辆的发动机动力经过变速箱之后向车轮输出，作为中央差速器时，变速箱将扭矩输出给差速器壳体，输出齿轮A和输出齿轮B分别将扭矩输出给前后差速器，作为前差速器或后差速器时，中央差速器输出的扭矩通过转轴或齿轮输出到差速器壳体，差速器的输出齿轮A和输出齿轮B分别将扭矩输出到左右车轮。

本发明技术方案中提到的负载是机械负载，指转动时需要带动的零件或因需要带动其他零件转动产生的阻力，当应用于汽车时，负载就是指差速器需要带动转动车轴和车轮，和带动车轮转动承受的阻力；扭矩有时在转动零件传递转动时也称为转矩，本发明技术方案描述中使用的或为逻辑或关系描述。

附图说明

图1实施例1的限滑差速器结构示意图（剖视图）。

图2实施例1的限滑差速器零件爆炸图。

图3实施例1的限滑差速器立体图。

图中：1，壳体；2，A型中间齿轮；3，B型中间齿轮；4，摆动齿轮A；5，摆动齿轮B；6，输出齿轮A；7，输出齿轮B；8，摩擦片。

具体实施方式

实施例1，如图1~图3所示，本实施例中选用的A型中间齿轮为3个相同的渐开线直齿轮，B型中间齿轮也是3个相同的渐开线直齿轮，A型中间齿轮和B型中间齿轮的齿数都相等，3个A型中间齿轮和与3个B型中间齿轮相互啮合组成3个齿轮副，摆动齿轮A和输出齿轮A选用了一对齿差为2的摆线内齿轮副，其中输出齿轮A为外齿轮，A型中间齿轮两端加工有轴并在一端上加工有轴向伸出的偏心轴，3个A型中间齿轮上的偏心轴分别插入摆动齿轮A端面上的轴孔，摆动齿轮B和输出齿轮B选用一对与摆动齿轮A和输出齿轮A齿形和齿数完全相同的摆线内齿轮副，其中输出齿轮B为外齿轮，B型中间齿轮两端加工有轴并在一端上加工有轴向伸出的偏心轴，3个B型中间齿轮上的偏心轴分别插入摆动齿轮B端面上的轴孔，输出齿轮A和输出齿轮B的中心设有带花键的轴孔，两片铜基粉末冶金材料制成的摩擦片分别置于摆动齿轮A与A型中间齿轮之间和摆动齿轮B与B型中间齿轮之间，壳体如图所示选用了一个由4个零件组成的构件并用螺丝组装固定，壳体上加工有连接中间齿轮两端轴的轴孔，壳体上还设有用于安装外接齿轮的安装孔。

Claims (10)

1.一种限滑差速器，其特征是：由壳体、摆动齿轮A和输出齿轮A组成的内齿轮副、摆动齿轮B和输出齿轮B组成的内齿轮副、至少两个A型中间齿轮、至少两个B型中间齿轮和至少两个摩擦片组成；每个A型中间齿轮的径向与壳体固定并且自转轴线与壳体自转轴线平行，每个A型中间齿轮至少与一个B型中间齿轮啮合，且每个由A型中间齿轮和B型中间齿轮组成的齿轮副齿轮比相同，每个A型中间齿轮上设有轴线与其自转轴线平行的偏心轴，每个A型中间齿轮上的偏心轴相对齿轮自转轴距离相同，所有A型中间齿轮上的偏心轴相位相同，每个A型中间齿轮上的偏心轴径向分别与摆动齿轮A固定，输出齿轮A与壳体自转转轴同轴，在A型中间齿轮与摆动齿轮A或壳体之间设有一片摩擦片；每个B型中间齿轮的径向与壳体固定并且自转轴线与壳体自转轴线平行，每个B型中间齿轮至少与一个A型中间齿轮啮合，每个B型中间齿轮上设有轴线与其自转轴线平行的偏心轴，每个B型中间齿轮上的偏心轴相对其自转轴距离相同，所有B型中间齿轮上的偏心轴相位相同，每个B型中间齿轮上的偏心轴径向分别与摆动齿轮B固定，输出齿轮B与壳体自转转轴同轴，在B型中间齿轮与摆动齿轮B或壳体之间设有一片摩擦片。

2.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述壳体受外力自转带动每个A型中间齿轮和每个B型中间齿轮随着壳体绕壳体自转轴公转，每个A型中间齿轮上的偏心轴带动摆动齿轮A随壳体转动，摆动齿轮A带动输出齿轮A转动，每个B型中间齿轮上的偏心轴带动摆动齿轮B随壳体转动，摆动齿轮B带动输出齿轮B转动，输出齿轮A和输出齿轮B分别输出转动；当输出齿轮A和输出齿轮B转速相同时差速器内所有零件相对壳体静止不动；当输出齿轮A和输出齿轮B的输出负载不同造成转速不同时，输出齿轮A和输出齿轮B发生相对转动，既输出齿轮A和输出齿轮B分别与壳体发生方向相反的相对转动，造成摆动齿轮A和摆动齿轮B都与壳体发生相对于壳体自转轴线的方向相反的公转，摆动齿轮A和摆动齿轮B相对于壳体自转轴线的公转通过偏心轴带动每个A型中间齿轮和每个B型中间齿轮向相反方向自转，受限于A型中间齿轮和B型中间齿轮的啮合，输出齿轮A和输出齿轮B只能以一个固定的转速比关系相对于壳体发生方向相反的相对旋转。

3.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述摆动齿轮A和输出齿轮A组成的齿轮副或摆动齿轮B和输出齿轮B组成的齿轮副为摆线齿轮副。

4.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述差速器包括至少3个A型中间齿轮和至少3个B型中间齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述输出齿轮A和输出齿轮B为外齿齿轮。

6.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述输出齿轮A和输出齿轮B为内齿齿轮。

7.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述A型中间齿轮和B型中间齿轮均为斜齿轮或蜗杆。

8.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述输出齿轮A、输出齿轮B、摆动齿轮A和摆动齿轮B分别相对于壳体轴向固定。

9.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述的A型中间齿轮和B型中间齿轮轴向相对于壳体固定。

10.根据权利要求1所述的一种限滑差速器，其特征是：所述差速器的壳体还包含有用于与扭矩输入零件力学连接的齿轮或花键或螺丝孔；所述输出齿轮A和输出齿轮B分别还包含有用于与扭矩输出负载力学连接的齿轮或花键。