专利名称：牙嵌式自锁防滑差速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械传动领域，尤其涉及一种车用牙嵌式差速器。
背景技术：
目前，国内在差速器的使用上多采用传统的行星齿轮式差速器和强制锁止式差速器。两者结构简单，但使用寿命低，其前者极易造成车辆打滑，失去牵引力；后者操作不便， 需驾驶员严格按要求停车操控，否则将造成转弯困难、轮胎加速磨损、传动系统零件过载、 消耗过多功率等负面影响。随着科技的发展和用户需求的提高，行星齿轮差速器已经不能满足用户的使用要求，替代行星齿轮差速器的技术改造工作，已经被国内各大汽车厂提到工作日程当中。目前，随着牙嵌式差速器应用和推广领域的不断扩大，用户对差速器可靠性及车辆的环保性提出更高要求，因此带消音结构的差速器成为各厂家争相研究的热点。但现有的牙嵌式自锁差速器消音结构相对复杂，精度难于控制，甚至在差速过程中容易出现卡滞现象。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构相对简单、工艺性好、易于制造和维护，输出扭矩分配比随机自动可调，差速传动及锁止性能稳定、可靠，噪音低的牙嵌式自锁防滑差速器，以满足客户对差速器易制造、高可靠性、便于维护、噪音低等使用性的需求。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于， 包括壳体，包括相连的左壳体和右壳体；十字轴，连接在所述左壳体与右壳体之间，包括环形体及呈十字设置在环形体外圆上的圆柱体，所述十字轴的内孔设有一环形卡槽及一凸键，两侧端面上设有倒梯形传力齿；中心环，设置在所述十字轴的纵轴内孔中，所述中心环的两侧端面上设有正梯形操控齿，所述中心环的外圆柱面上设有三个矩形齿，其中之一上设有对应所述凸键的一开口槽；输出齿套，设置在所述左壳体及右壳体的轴向孔内，将输入端的动力从输出端传递出去；半结合齿套，通过内花键分别与所述输出齿套连接，所述半结合齿套与所述十字轴倒梯形传力齿相对应的端面上设有倒梯形传力齿，与所述中心环正梯形操控齿相对应的端面上设有正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿，所述半结合齿套的内孔设有第一环槽，所述半结合齿套上倒梯形传力齿与正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿之间设有第二环槽； 消声环，为C型开口环，设置在所述第二环槽内，所述消声环的一第一侧端面上设置有与所述中心环的矩形槽相对应的三个矩形齿，其中之一上设有对应所述凸键的开口 ；弹簧座，设置在所述半结合齿套的第一环槽内；弹簧，设置在所述输出齿套与弹簧座之间。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述中心环外圆中心设有一与所述十字轴内孔的环形卡槽相应的环形卡槽，所述中心环通过同时安装于所述十字轴内孔的环形卡槽及中心环外圆中心环的相应卡槽内的一卡簧进行轴向限位。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，还包括设置在所述输出齿套的外圆柱面上的挡环，用于限位所述输出齿套的轴向移动。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述消声环的外缘向所述第一侧端面延伸有一凸环，所述半结合齿套的第二环槽内又设有卡置所述凸环的凹槽。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，十字轴纵轴端面上的倒梯形传力齿在周向呈放射状均勻分布，相邻两齿齿根间距大于单个齿顶宽。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述十字轴倒梯形传力齿齿高小于半结合齿套倒梯形传力齿齿高。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，中心环正梯形操控齿齿数与十字轴倒梯形传力齿齿数相等且周向均布。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述半结合齿套上，正梯形操控齿与倒梯形传力齿一一对应，且相对应齿的中心线相互平行，所述正梯形操控齿所在平面凸出于倒梯形传力齿所在平面或所述正梯形操控齿所在平面与所述倒梯形传力齿所在平面为同一平面。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述半结合齿套上，正梯形倒角操控齿的基齿为倒梯形传力齿齿基的径向延长齿。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，十字轴倒梯形传力齿齿根线垂直并通过其内孔的轴线，其齿顶线与齿根线平行；半结合齿套的倒梯形传力齿齿顶线垂直并通过其花键孔的轴线，其齿根线与齿顶线平行；中心环正梯形操控齿齿顶线垂直并通过其外圆的轴线，其齿根线与齿顶线平行；半结合齿套正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿的齿顶线垂直并通过其花键孔的轴线，其齿根线与齿顶线平行。上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述左壳体和右壳体的连接采用自锁螺栓。本实用新型的技术效果在于壳体的通用性设计拓宽了差速器的应用范围；消声环结构设计大大降低了差速器的噪音，提高了可靠性，简化其结构，在降本增效方面效果显著；半结合齿套的设计使其结构和加工工艺性更趋合理，在保证了强度要求的情况下，进一步降低了加工难度和制造成本，大大提高了生产效率；相应端面齿齿形的合理优化增强了受力的均勻性和传递的平稳性，同时也保证了齿面足够的挤压强度，使其结构和力学分布更趋合理。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
图1为本实用新型结构示意图；[0027]图Ia为图1中X部分放大图；图2、图2a、图2b为本实用新型中心环齿形结构示意图；图3为本实用新型十字轴、中心环安装图；图4、图4a、图4b为本实用新型半结合齿套齿形第一种实施方式结构图；图5、图5^图恥为本实用新型半结合齿套齿形第二种实施方式结构图；图6、图6a为消声环齿形结构图；图7为本实用新型自锁螺栓示意图；图7a为图7自锁螺栓的齿形展开示意图(B向)。其中，附图标记1左壳体2右壳体3十字轴31十字轴倒梯形传力齿32十字轴凸键4中心环41中心环矩形齿411中心环矩形齿开口42中心环矩形槽43中心环环形卡槽5半结合齿套51,51'半结合齿套倒梯形传力齿52,52'半结合齿套正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿53,53'第二环槽6输出齿套7消声环71消声环矩形齿72消声环矩形槽721消声环矩形齿开口73消声环外缘凸环74消声环第一侧端面8 卡簧9弹簧座10压缩弹簧11自锁螺栓12 挡圈
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述在图1所示的具体实施例中，本实用新型揭示一种牙嵌式自锁防滑差速器，包括左壳体1、右壳体2、十字轴3、中心环4、半结合齿套5、输出齿套6、消声环7、卡簧8、弹簧座 9、压缩弹簧10、自锁螺栓11、挡圈12。壳体可以根据用户需求进行设计，其接口可以设计成与现有其它种类差速器相同结构，具有良好的通用性和互换性，使用范围广，适用于各种轮式驱动车辆轮间、桥间差速， 同时可应用于分动器输出轴的结构中。输出齿套6，设置在左壳体1及右壳体2的轴向孔内，通过内花键分别连接输入轴及输出轴，将输入端的动力从输出端传递出去。半结合齿套5，通过内花键分别与所述输出齿套连接。参阅图1本实用新型结构示意图、图3本实用新型十字轴、中心环安装图。十字轴 3是环形零件，连接在左壳体1与右壳体2之间，包括环形体及呈十字设置在环形体外圆上的圆柱体，环形两侧端面均布呈放射状倒梯形传力齿31，防止非差速状态下与半结合齿套自动脱开，从而提高其嵌合性；两侧齿对称，齿顶倒角，齿底间距大于齿顶宽，且能保证差速过程中半结合齿套倒梯形顺利脱离出十字轴端面齿齿槽，齿高低于半结合齿套倒梯形齿51 的齿高；十字轴内孔设有一凸键32，该凸键32与十字轴的一个端面齿相对应；十字轴内孔中心还设有一环形卡槽，凸键32在轴向被环形卡槽从中间断开。请参阅图2、图2a、图2b本实用新型中心环齿形结构图。中心环4外圆中心也设有一相应环形卡槽43 ；—卡簧8同时嵌入十字轴内孔中心环形卡槽及中心环外圆中心的相应卡槽43内，将中心环安装于十字轴内孔中心，并对中心环进行轴向限位；中心环断面呈 “凸，，字形，两侧端面均布呈放射状的正梯形操控齿，齿数与十字轴端面齿齿数相同，且两侧齿对称，齿顶倒圆角；中心环外圆柱面均布三个矩形齿41，其中一个矩形齿中间有一开口槽411，装配时将其对准十字轴的凸键32 (如图3所示)。请参阅图1本实用新型结构示意图，图4、图如、图4b本实用新型半结合齿套齿形第一种实施方式结构图，图5、图fe、图恥本实用新型半结合齿套齿形第二种实施方式结构图。十字轴的两侧各设有一个半结合齿套5，半结合齿套5与十字轴3相嵌合的大端端面均布呈放射状的倒梯形传力齿51、51’，其齿数与十字轴3单侧传力齿31齿数相同，齿顶倒角，且与十字轴齿根倒角不相干涉；半结合齿套5与中心环7之间相对应的齿为均布的呈放射状的正梯形操控齿或倒角操控齿52、52’，其齿数与倒梯形51、51’齿数相同且一一对应， 正梯形操控齿或倒角操控齿52、52’与中心环上相应端面齿与之相配合的部分互补，但存在稍许间隙；半结合齿套5的内孔设有第一环槽，半结合齿套5上倒梯形传力齿51、51’与正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿52、52’之间设有第二环槽53、53’ ；弹簧座9设置在半结合齿套的第一环槽内，弹簧10设置在输出齿套5与弹簧座9之间。请参阅图1本实用新型结构示意图，图Ia为图1中X部分放大图(其中显示为十字轴、中心环、半结合齿套、消声环配合关系)及图6、图6a消声环齿形结构图。消声环7是镶嵌在半结合齿套倒梯形传力齿和正梯形操控齿之间的第二环槽53内呈“C”形的零件，消声环7的第一侧端面74上设置有与中心环4的矩形槽42相对应的三个矩形齿71，其中之一上设有对应凸键32的开口 721通过外缘向第一侧端面74延伸有凸环73与半结合齿套第二环槽53相配，装配时将开口 721对准十字轴的凸键32，消声环端面矩形齿71与中心环外圆矩形槽42相对应。非差速状态下，消声环矩形齿齿顶至中心环外圆柱同侧相应端面的距离Sl小于半结合齿套和中心环之间端面齿的配合高度S3，大于十字轴和半结合齿套传力齿的嵌合高度S2(如图Ia所示)，确保差速过程中消声环起到消声作用(矩形齿能从中心环矩形槽中顺利脱离)，差速动作可顺利进行(半结合齿套倒梯形齿可从十字轴倒梯形齿槽中顺利脱离)。弹簧座9设置在半结合齿套的第一环槽内，弹簧10设置在输出齿套 5与弹簧座9之间。非差速状态，壳体通过十字轴将力传递给半结合齿套后，再通过其内花键传递给两侧输出轴。差速状态，转速较快的输出端半结合齿套正梯形操控齿或倒角操控齿与中心环的正梯形操控齿间产生轴向力推动该侧半结合齿套沿中心环齿侧向外移动，从而与十字轴脱开，失去驱动力，实现差速过程中的脱离动作；同时，消声环随半结合齿套同步地从中心环矩形齿槽中轴向分离出来，并随半结合齿套周向运动至其C型开口端面与十字轴凸键相应端面接触而卡住，此时消声环齿顶与中心环矩形齿相应端面接触或存在稍许间隙(即消声环在此位置无法轴向回至中心环矩形槽内)；之后，消声环将相对于十字轴在周向静止、轴向有稍许运动，半结合齿套将继续向差速方向转动，并在消声环的轴向支撑作用下，半结合齿套相对中心环进行稍许的轴向结合和分离动作，将大大降低其离合时的旋转噪音。牙嵌式自锁防滑差速器在车轮驶入平坦路面或变为直线行驶的过程中，其差速边半结合齿套因失去动力传递相对于非差速边半结合齿套有慢转趋势，同时带动消声环一起向差速相反方向转动，当消声环向差速相反方向转动量在一定范围内时，其矩形齿始终对应中心环的矩形槽，而消声环最大转动量恰好在此范围内，说明只要消声环向差速相反方向转动量大于等于该范围的最小值，其齿即与中心环矩形槽对应，此后消声环将不会对半结合齿套产生轴向力，而在弹簧力的作用下差速边半结合齿套的正梯形操控齿将嵌入中心环的正梯形齿槽，同时其倒梯形传力齿也嵌入十字轴的倒梯形传力齿槽，于是牙嵌式自锁防滑差速器变为非差速状态。在差速器的内部空间有限、半结合齿套倒梯形传力齿结构强度不足的情况下，将半结合齿套与十字轴倒梯形传力齿及中心环正梯形操控齿相配合的端面齿做成分体错层机构(如图4、图4a、图4b所示)，即与中心环相配合部分端面齿凸出倒梯形部分，做成正梯形齿，且与中心环正梯形齿互补，以满足其空间、结构强度和工艺性要求。同时，保证两层齿齿数相同且一一对应。在差速器的内部空间足够、结构强度满足要求的情况下，将半结合齿套的倒梯形传力齿和正梯形倒角操控齿设计在同一平面，且基齿可以同时加工成型(如图5、图如、图 5b)，即倒角齿在倒角前的基齿为倒梯形齿的延长齿，之后在延长齿部分加工倒角齿，使其倒角齿与中心环正梯形齿相应部分互补。这样既简化了结构，使其结构更趋合理和简单、显著改善了半结合齿套的工艺性、降低了加工难度和生产成本，使得产品的质量和生产进度明显提高。为了使相互嵌合的齿侧面间接触面积足够、受力均衡、挤压应力均勻分布，从而保证其足够的挤压强度和运行的平稳性，对十字轴、中心环、半结合齿套各端面齿的齿形进行合理优化，保证其嵌合时齿侧接触面积达到90%以上。即十字轴倒梯形传力齿的齿根线垂直并通过其中心圆的轴线，齿顶线与齿根线平行；半结合齿套倒梯形的齿顶线垂直并通过其中心圆的轴线，其齿根线与齿顶线平行，其正梯形齿或倒角齿的齿顶线垂直并通过其中心圆的轴线，其齿根线与齿顶线平行；中心环正梯形齿的齿顶线垂直并通过其中心圆的轴线，齿根线与齿顶线平行。请参阅图1本实用新型结构示意图。为了避免差速器在车桥上的装配过程中，因输入、输出轴与差速器左/右输出齿套矩形花键配合过紧而导致左/右输出齿套产生轴向位移，从而将弹簧进一步压缩，本实用新型在左/右输出齿套的外圆柱面上各安装一挡圈 12，从而可以起到轴向限位的作用。本实用新型采用自锁螺栓11连接相配的左右壳体，该自锁螺栓的连接平面采用三角形锯齿结构如图7及图7a所示，可以防止其自行松动。当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，包括壳体，包括相连的左壳体和右壳体；十字轴，连接在所述左壳体与右壳体之间，包括环形体及呈十字设置在环形体外圆上的圆柱体，所述十字轴的内孔设有一环形卡槽及一凸键，两侧端面上设有倒梯形传力齿；中心环，设置在所述十字轴的纵轴内孔中，所述中心环的两侧端面上设有正梯形操控齿，所述中心环的外圆柱面上设有三个矩形齿，其中之一上设有对应所述凸键的一开口槽；输出齿套，设置在所述左壳体及右壳体的轴向孔内，将输入端的动力从输出端传递出去；半结合齿套，通过内花键分别与所述输出齿套连接，所述半结合齿套与所述十字轴倒梯形传力齿相对应的端面上设有倒梯形传力齿，与所述中心环正梯形操控齿相对应的端面上设有正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿，所述半结合齿套的内孔设有第一环槽，所述半结合齿套上倒梯形传力齿与正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿之间设有第二环槽；消声环，为C型开口环，设置在所述第二环槽内，所述消声环的一第一侧端面上设置有与所述中心环的矩形槽相对应的三个矩形齿，其中之一上设有对应所述凸键的开口 ；弹簧座，设置在所述半结合齿套的第一环槽内；弹簧，设置在所述输出齿套与弹簧座之间。
2.根据权利要求1所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述中心环外圆中心设有一与所述十字轴内孔的环形卡槽相应的环形卡槽，所述中心环通过同时安装于所述十字轴内孔的环形卡槽及中心环外圆中心环的相应卡槽内的一卡簧进行轴向限位。
3.根据权利要求1所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，还包括设置在所述输出齿套的外圆柱面上的挡环，用于限位所述输出齿套的轴向移动。
4.根据权利要求1所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述消声环的外缘向所述第一侧端面延伸有一凸环，所述半结合齿套的第二环槽内又设有卡置所述凸环的凹槽。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，十字轴纵轴端面上的倒梯形传力齿在周向呈放射状均勻分布，相邻两齿齿根间距大于单个齿顶宽。
6.根据权利要求5所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述十字轴倒梯形传力齿齿高小于半结合齿套倒梯形传力齿齿高。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，中心环正梯形操控齿齿数与十字轴倒梯形传力齿齿数相等且周向均布。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述半结合齿套上，正梯形操控齿与倒梯形传力齿一一对应，且相对应齿的中心线相互平行，所述正梯形操控齿所在平面凸出于倒梯形传力齿所在平面或所述正梯形操控齿所在平面与所述倒梯形传力齿所在平面为同一平面。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述半结合齿套上，正梯形倒角操控齿的基齿为倒梯形传力齿齿基的径向延长齿。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，十字轴倒梯形传力齿齿根线垂直并通过其内孔的轴线，其齿顶线与齿根线平行；半结合齿套的倒梯形传力齿齿顶线垂直并通过其花键孔的轴线，其齿根线与齿顶线平行；中心环正梯形操控齿齿顶线垂直并通过其外圆的轴线，其齿根线与齿顶线平行；半结合齿套正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿的齿顶线垂直并通过其花键孔的轴线，其齿根线与齿顶线平行。
11.根据权利要求1、2、3或4所述的牙嵌式自锁防滑差速器，其特征在于，所述左壳体和右壳体的连接采用自锁螺栓。
专利摘要一种牙嵌式自锁防滑差速器，包括壳体、十字轴、中心环、半结合齿套、输出齿套、消声环、弹簧座及弹簧，十字轴连接在左右壳体之间，两侧端面上设有倒梯形传力齿；中心环设置在十字轴的纵轴内孔中，两侧端面上设有正梯形操控齿，输出齿套设置在左右壳体的轴向孔内，半结合齿套通过内花键分别连接输出齿套，半结合齿套与十字轴倒梯形传力齿相对应的端面上设有倒梯形传力齿，与中心环正梯形操控齿相对应的端面上设有正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿，半结合齿套的内孔设有第一环槽，半结合齿套上倒梯形传力齿与正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿之间设有第二环槽；消声环设置在第二环槽内，弹簧座设置在第一环槽内，弹簧设置在输出齿套与弹簧座之间。
文档编号F16H48/12GK202108956SQ20112001974
公开日2012年1月11日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者单红波, 吴学雷, 苏善德, 赵焱明, 陈喜宝 申请人:北京航天发射技术研究所