5)、右半轴中心轮 (6)、深沟球轴承(7)、螺钉(8)、深沟球轴承(9)、滚针（10)、套筒垫片（12)、深沟球轴承（13) 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"外齿内保持架一滚针 滚子块一左半轴双相外凸轮一右半轴中心轮"系统，该系统主要包括外齿内保持架（1)、滚 针滚子块(5)、左半轴双相外凸轮(2)、右半轴中心轮(6)，以此系统实现差速，构成差速器； 外齿内保持架（1)的外部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，沿该套筒结构 周向开有2:个径向导槽，在该导槽内装有滚针滚子块(5)，故外齿内保持架（1)既是主减速 器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的一个构件，外齿内保持架（1)将主减速器和差速器有 机地合为一体，外齿内保持架（1)与右半壳(4)通过螺钉(8)固定联接成一个整体并由一对 圆锥滚子轴承(3)支撑在机架上;上述滚针滚子块(5)由支架块（16)、销（17)、滚针（18)、滚 针套筒（19)组成，销（17)的两端与支架块（16)两侧的孔之间均为紧配合，安装在支架块 (16)两端的滚针套筒（19)由销（17)支承并通过滚针（18)与支架块（16)组成滚动联接关系； 在外齿内保持架（1)的套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针（10)的沟槽，在 该沟槽内装有若干根滚针（10 )，滚针滚子块(5)装在外齿内保持架（1)的套筒结构的径向导 槽内并可在该导槽中径向移动，滚针滚子块（5)的支架块（16)通过导槽内的若干根滚针 (10)与外齿内保持架（1)的径向导槽组成滚动联接关系，即滚针（10)使滚针滚子块(5)与外 齿内保持架（1)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦;左半轴双相外凸轮（2)为双相外凸 轮，该两相外凸轮自身形状呈180度中心对称，自身质量完全平衡，其轮廓曲线为标准椭圆 曲线，左半轴双相外凸轮(2)内嵌于外齿内保持架（1)的套筒结构内，左半轴双相外凸轮(2) 的左端为左半轴，左半轴双相外凸轮(2)通过左半轴与左边后车轮（14)相固联，左半轴双相 外凸轮(2)的右端通过深沟球轴承(9)支承于右半轴中心轮(6)之内，左端通过深沟球轴承 (13)支承于外齿内保持架（1)之内；右半轴中心轮(6)是具有多个外凸部分的内齿轮，其外 凸部分的个数称为右半轴中心轮(6)的齿数，记为Z6,右半轴中心轮(6)的内齿轮齿廓曲线 是滚针滚子块(5) -方面随外齿内保持架（1)转动，另一方面又在外齿内保持架（1)的径向 导槽中移动的过程中，其外端滚针套筒（19)所处一系列位置的包络线，右半轴中心轮(6)的 右端为右半轴，右半轴中心轮(6)通过右半轴与右边后车轮(15)固联在一起，外齿内保持架 (1)的套筒结构装于右半轴中心轮(6)的内齿轮中，右半轴中心轮(6)由一对深沟球轴承(7) 支撑在右半壳(4)中；滚针滚子块(5)两端的滚针套筒（19)分别与左半轴双相外凸轮(2)的 双相外凸轮轮廓和右半轴中心轮(6)的内齿轮齿廓相啮合各组成一个纯滚动高副；右半轴 中心轮(6)的齿数Z 6和滚针滚子块(5)的数目&相差为2。
[0030] 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保持架（1) 被驱动并以等角速度转动时，外齿内保持架（1)的径向导槽对滚针滚子块(5)产生推力，滚 针滚子块(5)同时与左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中心轮(6)高副接触啮合并推动它们转 动，与此同时滚针滚子块(5)还在外齿内保持架（1)的径向导槽中移动，从而构成一个二自 由度差速系统，左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中心轮(6)上的运动和动力则分别传给与其 相联的左、右后车轮。右半轴中心轮(6)和左半轴双相外凸轮(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，由左右后车轮不同的路面、弯道情况决定。当汽车在平 直路上直线行驶，左半轴双相外凸轮（2)上的车轮和右半轴中心轮(6)上的车轮无转速差 时，左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中心轮(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，转矩由外齿内保持架（1)输入，经滚针滚子块(5)平均传给 左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中心轮(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，滚针滚子块(5)受外齿内保持架（1)的驱使，一方面驱动左半轴双相外凸 轮(2)和右半轴中心轮(6)转动，另一方面在随外齿内保持架（1)转动的同时在外齿内保持 架（1)的径向导槽中做径向移动，保证左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中心轮(6)得以在不 脱离传动的情况下实现差速。而且由于滚针滚子块(5)对左半轴双相外凸轮(2)和右半轴中 心轮(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。
[0031] 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,外齿内保 持架(1)的转速为m，则由图9可得：
式中，Zi-滚针滚子块的个数;Z6-右半轴中心轮的齿数。
[0032] 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。
[0033] 联立求解式（1)、式(2)，得：
[0034]在确定的车辆参数及行驶条件下，瓜^丄均为已知通此^与加只随转弯半径 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。
[0035]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. 两相外凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，主要由外齿内保持架（1)、左半轴双相外 凸轮（2)、圆锥滚子轴承（3)、右半壳(4)、滚针滚子块（5)、右半轴中心轮(6)、深沟球轴承 (7)、螺钉(8)、深沟球轴承(9)、滚针（10)、套筒垫片（12)、深沟球轴承（13)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"外齿内保持架-滚针滚子块-左半轴双 相外凸轮-右半轴中心轮"系统，该系统主要包括外齿内保持架（1)、滚针滚子块(5)、左半轴 双相外凸轮(2)、右半轴中心轮(6)，以此系统实现差速，构成差速器;外齿内保持架（1)的外 部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，沿该套筒结构周向开有Zif径向导 槽，在该导槽内装有滚针滚子块(5)，故外齿内保持架（1)既是主减速器的一个锥齿轮，又是 差速器机构中的一个构件，外齿内保持架（1)将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内 保持架（1)与右半壳(4)通过螺钉(8)固定联接成一个整体并由一对圆锥滚子轴承(3)支撑 在机架上；上述滚针滚子块(5)由支架块（16 )、销（17 )、滚针（18 )、滚针套筒（19)组成，销 (17)的两端与支架块（16)两侧的孔之间均为紧配合，安装在支架块（16)两端的滚针套筒 (19)由销（17)支承并通过滚针（18)与支架块（16)组成滚动联接关系;在外齿内保持架（1) 的套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针（10)的沟槽，在该沟槽内装有若干根 滚针（10)，滚针滚子块(5)装在外齿内保持架（1)的套筒结构的径向导槽内并可在该导槽中 径向移动，滚针滚子块(5)的支架块(16)通过导槽内的若干根滚针（10)与外齿内保持架（1) 的径向导槽组成滚动联接关系，即滚针（10)使滚针滚子块(5)与外齿内保持架（1)之间的接 触由滑动摩擦变为滚动摩擦;左半轴双相外凸轮(2)为双相外凸轮，该两相外凸轮自身形状 呈180度中心对称，自身质量完全平衡，其轮廓曲线为标准椭圆曲线，或为双相余弦曲线，或 为双偏心圆弧曲线，左半轴双相外凸轮(2)内嵌于外齿内保持架（1)的套筒结构内，左半轴 双相外凸轮(2)的左端为左半轴，左半轴双相外凸轮(2)通过左半轴与左边后车轮（14)相固 联，左半轴双相外凸轮(2)的右端通过深沟球轴承(9)支承于右半轴中心轮(6)之内，左端通 过深沟球轴承（13)支承于外齿内保持架（1)之内；右半轴中心轮(6)是具有多个外凸部分的 内齿轮，其外凸部分的个数称为右半轴中心轮(6)的齿数，记为Z6，右半轴中心轮(6)的内齿 轮齿廓曲线是滚针滚子块(5) -方面随外齿内保持架（1)转动，另一方面又在外齿内保持架 (1)的径向导槽中移动的过程中，其外端滚针套筒（19)所处一系列位置的包络线，右半轴中 心轮(6)的右端为右半轴，右半轴中心轮(6)通过右半轴与右边后车轮（15)固联在一起，外 齿内保持架（1)的套筒结构装于右半轴中心轮(6)的内齿轮中，右半轴中心轮(6)由一对深 沟球轴承(7)支撑在右半壳(4)中；滚针滚子块(5)两端的滚针套筒（19)分别与左半轴双相 外凸轮(2)的双相外凸轮轮廓和右半轴中心轮(6)的内齿轮齿廓相啮合各组成一个纯滚动 高副;右半轴中心轮(6)的齿数Z 6和滚针滚子块(5)的数目&相差为2。2. 根据权利要求1所述的两相外凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，其特征在于:滚针 滚子块与左半轴双相外凸轮的外凸轮轮廓、外齿内保持架及右半轴中心轮的内齿轮齿廓之 间均为多齿啮合，最多可以有50%的滚针滚子块同时参与啮合工作，重合度大，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所述的两相外凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，其特征在于:滚针 滚子块与外齿内保持架、左半轴双相外凸轮和右半轴中心轮之间均为纯滚动摩擦联接，故 本发明差速器的传动效率高。
【专利摘要】两相外凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，属于机械传动技术领域。本发明提供一种新型的汽车差速器，其外齿内保持架的外部是锥齿轮，内部是套筒结构，动力由外齿内保持架外部的锥齿轮输入，经外齿内保持架的套筒结构传给滚针滚子块，滚针滚子块再将动力传给与左车轮固联的左半轴双相外凸轮和与右车轮固联的右半轴中心轮，从而使左、右车轮实现差速。该差速器省去了传统汽车差速器中的行星齿轮系统，其滚针滚子块与外齿内保持架、左半轴双相外凸轮和右半轴中心轮之间均为多齿啮合，且均为纯滚动接触啮合。故本发明差速器结构紧凑，体积小，重量轻，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】F16H48/14, F16H49/00
【公开号】CN105546086
【申请号】CN201610043956
【发明人】梁尚明, 陈飞宇, 徐毅, 李华, 林光春
【申请人】四川大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日