CN212690742U - 一种差速器球垫及行星齿轮结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种差速器球垫及行星齿轮结构，通过将球垫外球面与差速器壳体内球面贴合，以增大球垫与差速器壳体之间的接触面积，以减小差速器壳体与球垫外球面之间的压应力，来减小差速器壳体磨损量；通过使球垫内球面与行星齿轮线接触，使得行星齿轮相对于差速器壳体的转动主要发生在球垫与行星齿轮之间，从而实现将差速器的主磨损区限定在行星齿轮和球垫之间，以减少或避免差速器壳体磨损，延长差速器的使用寿命。

Description

一种差速器球垫及行星齿轮结构

技术领域

本实用新型涉及一种车辆用差速装置，具体涉及一种差速器球垫及行星齿轮结构。

背景技术

在差速器总成中，差速器壳体与行星齿轮之间设置有球垫，差速器壳体与球垫之间、以及球垫与行星齿轮之间相互接触，发生相对滑动，产生能量损失和磨损。由于差速器壳体材料常用铸铁、球垫和锥齿轮材料常用钢，相同条件下铸铁比钢的磨损量要大很多，即差速器壳体的磨损量比球垫和锥齿轮的磨损量大很多，容易造成锥齿轮外移，锥齿轮和半轴齿轮间隙增大，传动不稳定，进而导致差速性能下降，传动功能下降，甚至造成差速器损坏，引起失效，降低总成寿命。需要把减速器总成拆解，更换差速器壳体和更换专门配制的垫片，费时费工、成本高。

因此避免或减少差速器壳体的磨损能够延长差速器的使用寿命。

经专利检索，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下专利：

1、申请号为“201510468122.8”、申请日为“2015.08.03”、公开号为“CN 106402325A”、公开日为“2017.02.15”、名称为“车桥差速器球面垫片”、申请人为“陕西汉德车桥有限公司”的中国发明专利，该发明提供提供一种车桥差速器中的球面垫片，该球面垫片的背面为与差速器壳接触的外凸球面，正面为与行星齿轮接触的内凹球面，球面垫片设有凹坑。凹坑不采用均匀分布的形式，内凹球面上划分为光面区域、凹坑区域，凹坑区域设有凹坑，光面区域上不设凹坑。放射状凹坑点阵呈扇形与光面间隔分布于球面垫片的凹面。扇形凹坑区域份数优选为1 ～ 30份，单份扇形凹坑区域中凹坑周向排列个数为1 ～ 30个，凹坑周向列与列之间的夹角相等，夹角为1°～ 20°；单份扇形区域中凹坑径向排列个数优选为1～ 30个，其径向间距为0.1mm ～ 10mm。凹坑的截面呈圆形，其坑口直径优选为0.1mm ～5mm，凹坑深度为0.01mm ～ -5mm。以减轻行星轮与球面垫的磨损和提高运行效率。

2、申请号为“CN201020626555.4”、申请日为“2010.11.26”、公开号为“CN201866213U”、公开日为“2011.06.15”、名称为“一种新型差速器垫片”、申请人为“青特集团有限公司”的实用新型专利，该实用新型公开了一种新型差速器垫片，所述差速器垫片表面均布有多个凹坑，差速器垫片采用PA1010合金材料。本实用新型提高了差速器的工作可靠性与稳定性，将差速器垫片材料改为PA1010合金材料，表面许多微小的凹坑，可有效吸附油膜，配合面摩擦力减小30％左右，相对于以前的差速器垫片，耐磨损效果提高非常明显；通过改变差速器垫片的结构和材料，改善差速器润滑效果，提高了耐磨性，接合面形成一层油膜，减小了集合面阻力，且使垫片与差速器壳之间不能接触，有效的避免了垫片磨损；可直接通过模具冲压形成，一次成型，工艺简单，制造成本降低；润滑效果好。

3、申请号为“CN201320058643.2”、申请日为“2013.02.02”、公开号为“CN203098786U”、公开日为“2013.07.31”、名称为“带限滑结构的差速器总成”、申请人为“东风德纳车桥有限公司”的实用新型专利，该一种带限滑结构的差速器总成，用于汽车车桥差速器制造。差速器左、右壳通过连接螺栓固定，行星齿轮通过十字轴与差速器右壳连接，半轴齿轮与行星齿轮相啮合，行星齿轮轴向装有带有凸台的球面垫片，差速器壳体上设有对应的凹槽，半轴齿轮的轴向装有平面垫片，所述平面垫片与差速器壳体之间增设有碟簧，半轴齿轮在碟簧的作用下始终压在行星齿轮上。减少了冲击噪音；并且碟簧变形可以弥补各部件之间磨损量，延长维护周期。

上述专利均没有涉及差速器壳体比球垫及行星齿轮更容易磨损的技术问题，也没有给出减少或避免差速器壳体磨损的技术方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种差速器球垫及行星齿轮结构，包括：差速器壳体、球垫及行星齿轮，所述差速器壳体包括差速器壳体内球面，所述行星齿轮包括行星齿轮球面，所述球垫包括：球垫外球面和球垫内球面,所述球垫设置在差速器壳体内球面与星齿轮球面之间，所述球垫外球面与差速器壳体内球面贴合。以增大球垫与差速器壳体之间的接触面积，以减小差速器壳体与球垫外球面之间的压应力，以减小差速器壳体磨损量。

进一步地，所述差速器壳体内球面的曲率半径为差速器壳体内球面曲率半径，所述球垫外球面的曲率半径为球垫外球面曲率半径，所述球垫外球面曲率半径与差速器壳体内球面曲率半径相同，以保证球垫外球面贴合差速器壳体内球面。

进一步地，所述球垫内球面与行星齿轮球面线接触，以减小球垫与行星齿轮之间的接触面积，使得行星齿轮相对于差速器壳体的转动主要发生在球垫与行星齿轮之间。

进一步地，行星齿轮球面曲率半径与球垫内球面曲率半径相同，行星齿轮球面球心偏离球垫内球面球心，球垫内球面的外圈与行星齿轮球面线接触。

进一步地，行星齿轮球面曲率半径大于球垫内球面曲率半径，球垫内球面的外圈与行星齿轮球面线接触。

进一步地，行星齿轮球面曲率半径为球垫内球面曲率半径的1至1.4倍。

进一步地，行星齿轮球面曲率半径小于球垫内球面曲率半径，球垫内球面的内圈与行星齿轮球面线接触。

进一步地，行星齿轮球面曲率半径为球垫内球面曲率半径的0.7至1倍。

进一步地，所述球垫内球面与行星齿轮球面倾斜接触，使球垫内球面52即使磨损后，接触面积也不至于太大。

进一步地，球垫内球面与行星齿轮球面倾斜接触面的开口处的距离0~1mm，以保证球垫有足够的磨损余量。

本实用新型的有益效果为：由于行星齿轮材料为低碳钢，壳体材料为铸铁，壳体的耐磨性能要弱于行星齿轮。通过将球垫外球面曲率半径设置得与差速器壳体内球面曲率半径相同，使球垫外球面与差速器壳体内球面贴合，以增大球垫与差速器壳体之间的接触面积，以减小差速器壳体与球垫外球面之间的压应力，来减小差速器壳体磨损量；同时通过将球垫内球面曲率半径设置得与行星齿轮球面曲率半径不相同，使球垫内球面与行星齿轮线接触，以减小球垫与行星齿轮之间的接触面积，使得行星齿轮相对于差速器壳体的转动主要发生在球垫与行星齿轮之间，从而实现将差速器的主磨损区限定在行星齿轮和球垫之间，以减少或避免差速器壳体磨损，延长差速器的使用寿命。

附图说明

图1为差速器结构示意图，

图2为差速器壳体结构示意图，

图3为行星齿轮结构示意图，

图4为球垫结构示意图，

图5为实施例一示意图，

图6为实施例二示意图，

图7为实施例三示意图，

图中：1—差速器壳体、11—差速器壳体内球面、R11—差速器壳体内球面曲率半径、12—卡口、2—平垫、3—半轴齿轮、4—行星齿轮、41—行星齿轮球面、O41—行星齿轮球面球心、R41—行星齿轮球面曲率半径、5—球垫、51—球垫外球面、R51—球垫外球面曲率半径、52—球垫内球面、O52—球垫内球面球心、R52—球垫内球面曲率半径、A—球垫内球面内圈、B—球垫内球面外圈、C—行星齿轮球面与球垫内球面内圈接触点、D—行星齿轮球面与球垫内球面外圈接触点、h—行星齿轮球面与球垫内球面之间的最大间隙、6—行星齿轮轴。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示：差速器包括：差速器壳体1、平垫2、半轴齿轮3、行星齿轮4、球垫5及行星齿轮轴6，两个半轴齿轮3同轴转动连接在差速器壳体1上，在半轴齿轮3与差速器壳体1之间分别设置有平垫2，平垫2用来调节半轴齿轮3与差速器壳体1之间的间隙，减少半轴齿轮3与差速器壳体1之间的摩擦。行星齿轮4安装在行星齿轮轴6上，行星齿轮轴6固定安装在差速器壳体1上，行星齿轮4能够相对于差速器壳体1转动，在行星齿轮4与差速器壳体1之间设置有球垫5，球垫5用来调节行星齿轮4与差速器壳体1之间的间隙，减少行星齿轮4与差速器壳体1之间的摩擦。行星齿轮4与半轴齿轮3啮合既传递扭矩，又能够使两个半轴齿轮3产生转速差，以便车辆顺利转弯。

如图2所示：差速器壳体1的内腔为球形，差速器壳体内球面11与球垫5接触部位的曲率半径为R11，在差速器壳体内球面11的边缘设有卡口12。

如图3所示：行星齿轮4为锥体与球面结合体，在锥面设有与半轴齿轮3啮合伞齿轮，底面为球面41或弧面。球面41的球心为O41, 球面41的曲率半径为R41。

如图4所示：球垫5设置在差速器壳体1与行星齿轮4之间，既可用来调节差速器壳体1与行星齿轮4之间的间隙，又可以将差速器壳体1与行星齿轮4隔离，降低对差速器壳体1的加工要求，减少差速器壳体1与行星齿轮4之间的摩擦力及磨损。

由于差速器壳体1材料常用铸铁，球垫5和行星齿轮4材料常用钢，相同条件下铸铁比钢的磨损量要大很多，即差速器壳体1的磨损量比球垫5和行星齿轮4的磨损量大很多，容易造成半轴齿轮3与行星齿轮4之间的间隙增大，传动不稳定，引起失效，降低总成寿命。因此有必要采取措施，以减少或避免差速器壳体1出现磨损。

本实用新型的一种差速器球垫及行星齿轮结构是：将差速器的主磨损区限定在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损。是通过使球垫5相对于差速器壳体1静止或低速转动，而球垫5相对于行星齿轮4高速转动来实现的。为此在球垫5与差速器壳体1之间设置防转装置，来使得球垫5相对于差速器壳体1静止；或增大球垫5与差速器壳体1之间的摩擦力，使球垫5相对于差速器壳体1低速转动，来减少差速器壳体1的磨损；或增大球垫5与差速器壳体1之间的接触面积，以减小球垫5与差速器壳体1之间的压应力，来减少差速器壳体1的磨损。同时减小球垫5与差速器壳体1之间的接触面积，使得球垫5相对于行星齿轮4高速转动。从而实现将差速器的主磨损区限定在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损，延长差速器的使用寿命。

实施例一如图5所示：球垫外球面51的曲率半径为R51，球垫内球面52的曲率半径为R52，球心为O52。由于摩擦面的磨损与压应力有关，当摩擦面的压应力减小时，磨损会显著减小。因此通过将球垫外球面曲率半径R51设置与差速器壳体内球面曲率半径R11相同，使得球垫外球面51贴合在差速器壳体内球面11上，以增大球垫5与差速器壳体1之间的接触面积，来减小球垫5与差速器壳体1之间的压应力，以减少差速器壳体1的磨损。

行星齿轮球面41截面轨迹为椭圆、渐开线、双曲线等圆滑过渡的曲线。在弧CB范围内的曲率半径与球垫内球面曲率半径R52相同。通过将行星齿轮球面球心O41设置在偏离球垫内球面球心O52的位置，使得球垫5与行星齿轮4之间线接触，以减小球垫5与行星齿轮4之间的接触面积，使得行星齿轮4相对于差速器壳体1的转动，主要发生在球垫5与行星齿轮4之间，以实现差速器的主磨损区设置在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损。此时球垫内球面52的内圈A与行星齿轮球面41上C的距离为，所述h范围为0～1mm，使得球垫5与行星齿轮4倾斜接触，使球垫内球面52的外圈B即使磨损后，接触面积也不至于太大。

实施例二如图6所示：球垫外球面曲率半径R51与差速器壳体内球面曲率半径R11相同，使得球垫外球面51贴合在差速器壳体内球面11上，以增大球垫5与差速器壳体1之间的接触面积，来减小球垫5与差速器壳体1之间的压应力。

同时行星齿轮球面41截面轨迹为椭圆、渐开线、双曲线等圆滑过渡的曲线。在弧CB范围内的曲率半径大于球垫内球面曲率半径R52，为球垫内球面曲率半径R52的1至1.4倍。此时球垫内球面52的外圈B将会与行星齿轮球面41线接触，这样就减小了球垫5与行星齿轮4之间的接触面积。使得行星齿轮4相对于差速器壳体1的转动，主要发生在球垫5与行星齿轮4之间，以实现差速器的主磨损区发生在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损。此时球垫内球面52的内圈A与行星齿轮球面41上C的距离为h，所述h范围为0～1mm，使得球垫5与行星齿轮4倾斜接触，使球垫内球面52的外圈B即使磨损后，接触面积也不至于太大。

实施例三如图7所示：球垫外球面曲率半径R51与差速器壳体内球面曲率半径R11相同，使得球垫外球面51贴合在差速器壳体内球面11上，以增大球垫5与差速器壳体1之间的接触面积，来减小球垫5与差速器壳体1之间的压应力。

同时行星齿轮球面41截面轨迹为椭圆、渐开线、双曲线等圆滑过渡的曲线。在弧AD范围内的曲率半径小于球垫内球面曲率半径R52，为球垫内球面曲率半径R52的0.7至1倍。此时球垫内球面52的内圈A将会与行星齿轮球面41线接触，这样就能够减小球垫5与行星齿轮4之间的接触面积。使得行星齿轮4相对于差速器壳体1的转动，主要发生在球垫5与行星齿轮4之间，以实现差速器的主磨损区发生在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损。此时球垫内球面52的外圈B与行星齿轮球面41上D的距离为h，所述h范围为0～1mm，使得球垫5与行星齿轮4倾斜接触，使球垫内球面52的内圈A即使磨损后，接触面积也不至于太大。

球垫内球面52与行星齿轮球面41线接触的位置可以如实施例三和实施例四那样，在球垫内球面52的外圈线接触；也可以如实施例五那样在球垫内球面52的内圈线接触；也可以在球垫内球面52的中间区域线接触，使线接触部位两侧的间隙在0～1mm范围内。此时行星齿轮球面41截面轨迹为满足两端间隙要求的椭圆、抛物线、渐开线、双曲线等圆滑过渡曲线。这样就能够减小球垫5与行星齿轮4之间的接触面积。使得行星齿轮4相对于差速器壳体1的转动，主要发生在球垫5与行星齿轮4之间，以实现差速器的主磨损区发生在行星齿轮4和球垫5之间，以减少或避免差速器壳体1的磨损。

综上所述：本实用新型的有益效果为：由于行星齿轮材料为低碳钢，壳体材料为铸铁，壳体的耐磨性能要弱于行星齿轮。通过将球垫外球面曲率半径设置得与差速器壳体内球面曲率半径相同，使球垫外球面与差速器壳体内球面贴合，以增大球垫与差速器壳体之间的接触面积，以减小差速器壳体与球垫外球面之间的压应力，来减小差速器壳体磨损量；同时通过将球垫内球面曲率半径设置得与行星齿轮球面曲率半径不相同，使球垫内球面与行星齿轮线接触，以减小球垫与行星齿轮之间的接触面积，使得行星齿轮相对于差速器壳体的转动主要发生在球垫与行星齿轮之间，从而实现将差速器的主磨损区限定在行星齿轮和球垫之间，以减少或避免差速器壳体磨损，延长差速器的使用寿命。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种差速器球垫及行星齿轮结构，包括：差速器壳体（1）、球垫（5）及行星齿轮（4），所述差速器壳体（1）包括差速器壳体内球面（11），所述行星齿轮（4）包括行星齿轮球面（41），所述球垫（5）包括：球垫外球面（51）和球垫内球面（52）,所述球垫（5）设置在差速器壳体内球面（11）与行星齿轮球面（41）之间，其特征在于：所述球垫外球面（51）与差速器壳体内球面（11）贴合。

2.根据权利要求1所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：所述差速器壳体内球面（11）的曲率半径为差速器壳体内球面曲率半径（R11），所述球垫外球面（51）的曲率半径为球垫外球面曲率半径（R51），所述球垫外球面曲率半径（R51）与差速器壳体内球面曲率半径（R11）相同。

3.根据权利要求2所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：所述球垫内球面（52）与行星齿轮球面（41）线接触。

4.根据权利要求3所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：

行星齿轮球面曲率半径（R41）与球垫内球面曲率半径（R52）相同，行星齿轮球面球心（O41）偏离球垫内球面球心（O52），球垫内球面（52）的外圈（A）与行星齿轮球面（41）线接触。

5.根据权利要求3所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：行星齿轮球面曲率半径（R41）大于球垫内球面曲率半径（R52），球垫内球面（52）的外圈（A）与行星齿轮球面（41）线接触。

6.根据权利要求5所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：行星齿轮球面曲率半径（R41）为球垫内球面曲率半径（R52）的1至1.4倍。

7.根据权利要求3所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：行星齿轮球面曲率半径（R41）小于球垫内球面曲率半径（R52），球垫内球面（52）的内圈（B）与行星齿轮球面（41）线接触。

8.根据权利要求7所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：行星齿轮球面曲率半径（R41）为球垫内球面曲率半径（R52）的0.7至1倍。

9.根据权利要求4至8任意一项所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：所述球垫内球面（52）与行星齿轮球面（41）倾斜接触。

10.根据权利要求9所述的差速器球垫及行星齿轮结构，其特征在于：球垫内球面（52）与行星齿轮球面（41）倾斜接触面的开口处的距离（h）为0～1mm。

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