锥滚子轴承(3)、右半壳(4)、滚进块(5)、右半轴多相外凸轮(6)、深沟 球轴承(7)、螺钉(8)、深沟球轴承(9)、套筒垫圈（11)、深沟球轴承（12)组成，其特征在于:摒 弃了传统汽车差速器的行星齿轮系统，代之以"外齿内中心轮一一滚进块一一多相外凸轮" 系统，该系统主要包括外齿内中心轮(1)、左半轴架(2)、滚进块(5)、右半轴多相外凸轮(6)， 以此系统实现差速，构成差速器;外齿内中心轮（1)的外部是直齿圆锥齿轮、内部是具有多 个凸出部分的内齿轮，其凸出部分的个数即为外齿内中心轮（1)的齿数，记为Z 1，故外齿内 中心轮（1)既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的内齿轮，外齿内中心轮（1)将 主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内中心轮（1)与右半壳(4)通过螺钉(8)固定连接 成一个整体并由一对圆锥滚子轴承(3)支撑在机架上；左半轴架(2)为套筒结构，该套筒结 构装于外齿内中心轮(1)的内齿轮中，沿该套筒结构的周向开有Z 2个径向导槽，在该导槽内 装有滚进块(5)，左半轴架(2)的左端为左半轴，左半轴架(2)通过左半轴与左边车轮（13)相 固连，左半轴架(2)由一对深沟球轴承（12)支撑在外齿内中心轮（1)中；右半轴多相外凸轮 (6)是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相外凸轮，其自身质量完全平衡， 其轮廓曲线为余弦曲线，右半轴多相外凸轮(6)内嵌于左半轴架(2)的套筒结构内，右半轴 多相外凸轮(6)的右端为右半轴，右半轴多相外凸轮(6)通过右半轴与右边车轮(14)固连在 一起，右半轴多相外凸轮(6)的左端通过深沟球轴承(9)支承于左半轴架(2)之内、右端通过 深沟球轴承(7)支承于右半壳(4)之内；上述滚进块(5)由支架块(15)、销（16)、滚针（17)、滚 针套筒（18)组成，销（16)的两端与支架块（15)两侧的孔之间均为紧配合，四个滚针套筒 (18)均由销（16)支承并通过滚针（17)与支架块（15)组成滚动联接关系;滚进块(5)的中间 两个滚针套筒（18)可在左半轴架(2)的套筒结构的径向导槽内壁上沿径向滚动，从而使滚 进块(5)与左半轴架(2)之间构成滚动联接，滚进块(5)两端的滚针套筒（18)与外齿内中心 轮（1)的内齿轮齿廓和右半轴多相外凸轮(6)的外凸轮轮廓分别相啮合各组成一个纯滚动 高副;外齿内中心轮(1)的内齿轮齿廓曲线是滚进块(5)-方面随左半轴架(2)转动，另一方 面又在左半轴架(2)的径向导槽中移动的过程中，其外端滚针套筒（18)所处一系列位置的 包络线;外齿内中心轮(1)的齿数ZjP滚进块(5)的数目Z 2相差为3。
[0031] 本发明所述差速器的工作原理是：当主减速器的从动锥齿轮即外齿内中心轮（1) 被驱动并以等角速度转动时，由于外齿内中心轮（1)的内齿轮对滚进块(5)产生推力，迫使 滚进块(5)在左半轴架(2)的径向导槽中移动并推动左半轴架(2)转动，与此同时通过滚进 块(5)与右半轴多相外凸轮(6)的高副接触也要推动右半轴多相外凸轮(6)转动，从而构成 一个二自由度差速系统，左半轴架(2)和右半轴多相外凸轮(6)上的运动和动力则分别传给 与其相固连的左、右后车轮。右半轴多相外凸轮(6)和左半轴架(2)在驱动力的作用下分别 转动，但各自的运动状态是不确定的，由左右车轮不同的路面、弯道情况决定。当汽车在平 直路上直线行驶，左半轴架（2)上的车轮和右半轴多相外凸轮(6)上的车轮无转速差时，左 半轴架(2)和右半轴多相外凸轮(6)的转速相同，即差速器没有差速作用。此时，差速器中各 部件保持相对静止，转矩由外齿内中心轮(1)输入，经滚进块(5)平均传给左半轴架(2)和右 半轴多相外凸轮(6)。当汽车转弯或在不平道路上行驶，后面左右两轮出现转速差时，滚进 块(5)受外齿内中心轮（1)的驱使，一方面驱动左半轴架(2)和右半轴多相外凸轮(6)转动， 另一方面在随左半轴架(2)转动的同时在左半轴架(2)的径向导槽中做径向移动，保证左半 轴架（2)和右半轴多相外凸轮(6)得以在不脱离传动的情况下实现差速。而且由于滚进块 (5)对左半轴架(2)和右半轴多相外凸轮(6)的作用力产生的力矩的作用，使转速慢的驱动 轮上可以得到比转速快的驱动轮更大的转矩。
[0032] 为说明本发明差速器的差速特性，设汽车后面左、右轮转速分别为n2、n6,外齿内中 心轮(1)的转速为m，则由图9可得：
式中，Z2-滚进块(5)的个数;Zi-外齿内中心轮⑴的齿数。
[0033] 如设汽车要左转弯，汽车的两前轮在转向机构（图10)的作用下，其轴线与汽车两 后轮的轴线汇交于P点，此时可视为整个汽车是绕P点回转。在车轮与地面不打滑的情况下， 两后轮的转速应与弯道半径成正比，由图10可得：
式中，r 一弯道平均半径;L 一后轮距之半。
[0034] 联立求解式（1)、式(2)，得：
[0035]在确定的车辆参数及行驶条件下，111、21、22丄均为已知。因此，11 2与116只随转弯半径 r而变。故本发明差速器具备差速功能，装备该差速器的车辆能够通过任意半径弯道。
[0036]本发明可广泛适用于所有需要差速器的轮式车辆，如汽车、工程车辆等。
【主权项】
1. 任意齿差内齿轮驱动滚进块式汽车差速器，主要由外齿内中心轮（1)、左半轴架(2)、 圆锥滚子轴承（3)、右半壳(4)、滚进块(5)、右半轴多相外凸轮(6)、深沟球轴承（7)、螺钉 (8)、深沟球轴承(9)、套筒垫圈（11)、深沟球轴承（12)组成，其特征在于:摒弃了传统汽车差 速器的行星齿轮系统，代之以"外齿内中心轮一一滚进块一一多相外凸轮"系统，该系统主 要包括外齿内中心轮（1)、左半轴架(2)、滚进块(5)、右半轴多相外凸轮(6)，以此系统实现 差速，构成差速器;外齿内中心轮（1)的外部是直齿圆锥齿轮、内部是具有多个凸出部分的 内齿轮，其凸出部分的个数即为外齿内中心轮(1)的齿数，记为Zi，故外齿内中心轮（1)既是 主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的内齿轮，外齿内中心轮（1)将主减速器和差速 器有机地合为一体，外齿内中心轮（1)与右半壳(4)通过螺钉(8)固定连接成一个整体并由 一对圆锥滚子轴承(3)支撑在机架上；左半轴架(2)为套筒结构，该套筒结构装于外齿内中 心轮（1)的内齿轮中，沿该套筒结构的周向开有Z2个径向导槽，在该导槽内装有滚进块(5)， 左半轴架(2)的左端为左半轴，左半轴架（2)通过左半轴与左边车轮（13)相固连，左半轴架 (2)由一对深沟球轴承（12)支撑在外齿内中心轮（1)中；右半轴多相外凸轮(6)是具有三个 互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相外凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为 余弦曲线，右半轴多相外凸轮(6)内嵌于左半轴架(2)的套筒结构内，右半轴多相外凸轮(6) 的右端为右半轴，右半轴多相外凸轮(6)通过右半轴与右边车轮(14)固连在一起，右半轴多 相外凸轮(6)的左端通过深沟球轴承(9)支承于左半轴架(2)之内、右端通过深沟球轴承(7) 支承于右半壳(4)之内；上述滚进块(5)由支架块（15)、销（16)、滚针（17)、滚针套筒（18)组 成，销（16)的两端与支架块（15)两侧的孔之间均为紧配合，四个滚针套筒（18)均由销（16) 支承并通过滚针（17)与支架块（15)组成滚动联接关系；滚进块（5)的中间两个滚针套筒 (18)可在左半轴架(2)的套筒结构的径向导槽内壁上沿径向滚动，从而使滚进块(5)与左半 轴架(2)之间构成滚动联接，滚进块(5)两端的滚针套筒（18)与外齿内中心轮（1)的内齿轮 齿廓和右半轴多相外凸轮(6)的外凸轮轮廓分别相啮合各组成一个纯滚动高副；外齿内中 心轮（1)的内齿轮齿廓曲线是滚进块(5)-方面随左半轴架(2)转动，另一方面又在左半轴 架(2)的径向导槽中移动的过程中，其外端滚针套筒（18)所处一系列位置的包络线;外齿内 中心轮(1)的齿数Z4P滚进块(5)的数目Z2相差为3。2. 根据权利要求1所述的任意齿差内齿轮驱动滚进块式汽车差速器，其特征在于:滚进 块与右半轴多相外凸轮、外齿内中心轮、左半轴架之间均同时实现多对齿嗤合，最多可以有 50%的滚进块同时参与啮合工作，重合度高，承载能力高，可实现大功率、大扭矩差速传动。3. 根据权利要求1所述的任意齿差内齿轮驱动滚进块式汽车差速器，其特征在于:滚进 块与左半轴架、外齿内中心轮及右半轴多相外凸轮之间均为纯滚动啮合，故本发明差速器 传动效率高。
【专利摘要】任意齿差内齿轮驱动滚进块式汽车差速器，属于机械传动技术领域。本发明提供一种新型汽车差速器，其外齿内中心轮的外部是直齿圆锥齿轮、内部是内齿轮，其滚进块与外齿内中心轮、左半轴架及右半轴多相外凸轮之间均为多齿啮合、均为纯滚动摩擦接触。动力由外齿内中心轮外部的锥齿轮输入，经外齿内中心轮的内齿轮传给滚进块，滚进块再将动力传给与左车轮固连的左半轴架和与右车轮固连的右半轴多相外凸轮，从而使左、右车轮实现差速。该汽车差速器省去了传统汽车差速器中的行星齿轮系统。故该汽车差速器结构紧凑，体积小，重量轻，多齿啮合，重合度大，承载能力强，传动效率高，可广泛应用于需要差速器的各种轮式车辆，如汽车、工程车辆等。
【IPC分类】F16H48/38, F16H48/14
【公开号】CN105465321
【申请号】CN201610008606
【发明人】梁尚明, 徐毅, 陈飞宇, 李华
【申请人】四川大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月5日