专利名称:复合式自锁差速系统的制作方法
本发明属于多轴驱动轮式车辆传动系统中的差速传动装置。
在已有的多轴驱动差速传动装置中，通常每个驱动桥都有一个(轮间)差速器，以协调其左右两边车轮的速差。这些差速器都是各自单独发挥作用的，相互之间没有联系。每一个差速器只能协调两个运动件(一对车轮或一组车桥)之间的速度差。若要实现轴间差速，则需在每两个驱动桥之间增加一个(轴间)差速器。因此，在多轴驱动车上有时要装多个轴间差速器。
此外，传统的行星齿轮式差速器，虽然能很好地协调轮间或轴间速差，然而它却严重影响汽车的通过能力。如果轮间及轴间差速器全都采用它，那末只要有任何一个车轮掉入泥坑打滑，整车就将被陷住而不能自拔。因此，设置轴间差速器一定要解决防止车轮打滑的问题。
为此，国外有过一些利用自由轮机构原理，在两轴转差达到一定数值时，将轴间差速器锁死的做法以避免车轮空转。如美国伊登公司的设计结构及GKN福格逊全轮控制装置(见“汽车技术”1983.4.四轮驱动车辆轴间连接的某些理论和设计问题(下))。不过这些结构或装置也都只是针对单个差速器而言。在多轴驱动车上使用这种装置，会使结构变得过于复杂。
牙嵌式自锁差速器能有效地防止车轮打滑。不过它作为传统差速器的一种，也是只能协调两个运动件之间的速差，要想得到全轮差速，就需装置多个轴间自锁差速器，结构还是很复杂，并且成本也比较高。
因此，现在有些多轴驱动车不装轴间差速器。在一般情况行驶时，摘除前桥，仅用中、后桥驱动行驶，只在进入坏路难以通行时，才接合前桥。但是，这样做并不是理想的解决办法。因为中、后桥之间的速差未解决仍可能产生寄生功率。而且汽车在坏路地区行驶，接合前桥若不及时，一旦被陷住以后再接前桥，有时也难以通过，使汽车通过性受到影响。
由此可见，使用上述传统方法来布置多轴驱动车的轴间差速传动，都会使结构变得很复杂，成本增高并且性能不理想。
本发明的目的是利用各驱动桥上已有的轮间差速器，通过一定的方式，使它们相互之间联系起来协同工作。也就是将原来分散单独发挥作用的各个差速器联合成为一个统一的差速系统。这个新的差速系统除完成原有的各桥轮间差速作用以外，还能实现所有驱动桥之间的轴间差速作用。并且可以自动防止任何一个车轮打滑。这就是说，在无需装置轴间差速器的情况下，用一个统一的复合式差速系统来实现轮间及轴间复合差速作用。
本发明的构成，是在牙嵌式差速器基本结构的基础上，增加限位滑块，滑套及换档拨叉等几种另件，并通过气动操纵系统将各驱动桥中差速器的中心环相互联系起来，使之能达到“同步”运转，从而实现轮间及轴间复合差速作用，并且还可自动防止车轮打滑。
下面结合附图具体加以说明。
对附图的说明附图1、为本发明的一个实施例中的复合式差速器总成;
附图2、为当复合差速器呈正向自由轮时，牙嵌齿的啮合关系;
附图3、为当复合差速器呈反向自由轮时，牙嵌齿的啮合关系;
附图4、为气动操纵系统回路及其控制电路;
附图5、为对复合差速器工况进行控制的另一个实施例-利用扭矩方向进行控制。
由附图可见，在大齿盘〔1〕上装有两组方向不同的限位滑块〔2〕和〔3〕，用以分别使中心环〔4〕相对于大齿盘〔1〕固定在两个特定的位置上。差速器的外园柱面上装有滑套〔5〕，它可沿轴向自由滑动，但不能相对转动。当滑套沿轴向滑动时，释放一组限位滑块而压下另一组。
滑套〔5〕的轴向位置由气动拨叉(图上未画出)控制，图上实线所示位置表明限位滑块〔2〕被压下，将中心环〔4〕(相对于大齿盘〔1〕)固定在一定位置上。这时，大齿盘〔1〕、中心环〔4〕及左、右半(轴)离合套〔6〕等另件牙嵌齿的啮合关系如附图2。由于大齿盘〔1〕与中心环〔4〕相对固定，二者可看作一体。在这种情况下，大齿盘〔1〕就分别与左、右半离合套〔6〕组成两个可传递发动机驱动扭矩的正向自由轮系统。
齿面A起着传递扭矩的作用，只要不移动滑套〔5〕，则中心环〔4〕的相对位置也不会改变，齿面B在这种情况下不起任何作用。
如果由于车轮运动几何学的关系，有一个，或者左右两个车轮同时，超越大齿盘〔1〕快速旋转，那末由于与其固为一体的中心环〔4〕斜齿面的作用，会使那些超越旋转的半离合套沿斜齿面(附图二中箭头所示方向)分离出去，实现自由超速旋转。从而也就实现了轮间(在仅有一边车轮分离时)或轴间(在两边车轮同时分离时)复合差速作用。
当汽车倒退时，或者在前进时需要实现发动机制动，必须及时地将差速器转变为反向自由轮系统。此时通过气动操纵系统的控制，将滑套〔5〕沿轴向移至另一端，释放滑块〔2〕而压下滑块〔3〕，于是中心环〔4〕相对于大齿盘〔1〕被固定在另一位置上，牙嵌齿啮合关系如附图3所示。这时差速器变为反向自由轮，通过齿面B的啮合可传递倒车驱动力矩，或在前进时传递发动机的制动力矩。
在利用发动机制动行驶的过程中，若发生轮间或轴间速差，这时是慢转车轮与中心环发生相对运动，从而分离出去滞后旋转，实现差速作用。
因此，只要将各个驱动桥差速器的中心环都固定在其大齿盘相同的对应位置上，则全部的半离合套都与它们的大齿盘构成相同方向的自由轮，整个系统就能够实现轮间及轴间复合差速作用。
为了使差速器的工作状态(呈正向自由轮或反向自由轮)随着汽车行驶工况的改变而自动转换，可以有各种不同的技术方案。下面是本发明中气动操纵系统的两个最佳实施例。
在附图4所示的实施例中，操纵系统受油门位置及变速器档位的控制。图中D1，D2是两个普通的电控通，断气伐，它们的电磁线圈分别接在控制电路中。J1是12伏直流接触器，它的常开、常闭触点。分别控制D1，D2电路的通、断。
微动开关K1与油门踏板联动，当油门全放松时，触动K1使下触点闭合，上触点断开。踩下油门时K1复位，图中所示为复位状态。
微动开关K2与挂倒档动作相关联，当变速器挂入倒档时，触动K2使上触点闭合而下触点断开。退出倒档则K2复位。
转换开关K3与A点接通时，操纵系统能够根据汽车行驶需要自动变换差速器状态，使它成为正向自由轮或反向自由轮。对此，可举出下述几种工况加以说明当汽车驱动前进时，变速器挂前进档，K2复位，下触点闭合;驾驶员踩下油门踏板，K1复位，上触点合闭。于是接触器J1断电，从而D1断电D2通电(见附图4)。由气伐D1所控制的空气回路呈断路，前、后桥差速器的控制气室放气。在弹簧力作用下，拨叉又使滑套复位，一、三桥差速器呈正向自由轮状态。而气伐D2呈通路，中桥气室推动拨叉移动滑套，使二桥差速器也呈正向自由轮状态。于是全部驱动桥都可传递驱动力矩并实现全轮差速作用。
当汽车利用发动机制动前进时，变速器挂前进档，K2下触点闭合;油门踏板全松触动K1，使它的下触点闭合。于是全部驱动桥都可将发动机的制动力矩传递到车轮上，并实现全轮差速作用。
当发动机驱动倒车时，变速器挂入倒档，触动K2使上触点闭合;驾驶员踩油门，K1复位上触点闭合。于是接触器J1通电，与上一条情况相同，一、二、三桥差速器全部成为反向自由轮系统可完成倒车驱动及差速作用。
汽车在倒退时利用发动机制动(倒退下坡)，变速器挂倒档，K2上触点闭合;油门踏板全松，K1下触点闭合。于是接触器J1断电，与第一种工况驱动前进的情况相同，全部差速器构成正向自由轮系统，可传递倒车时发动机的制动力矩并实现复合差速作用。
如果汽车在平原地区良好道路行驶，也可以由驾驶员直接控制差速器的工作状态。这时只要将K3转至F点，接触器J1断电，差速器呈正向自由轮系统，可传递发动机扭矩驱动汽车前进。在行驶中，若驾驶员希望延长汽车滑行距离，可放松油门而不去改变差速器状态，此时全部车轮都可超越大齿盘〔1〕自由旋转，从而大大降低汽车的滑行阻力，可以节省燃料。
在滑行过程中，若需转入发动机制动状态，只要踩下油门使发动机达到与车轮同步转速，并及时将K3转R点上，接触器J1通电，差速器变为反向自由轮系统，此时再松油门，汽车即进入发动机制动状态。
气动操纵系统的控制电路，与发动机点火线圈并联。因此，只要发动机熄火，控制电路即断电，也就是D1，D2都断电。这时由气伐D1控制的一、三桥成正向自由轮;由气伐D2控制的二桥成反向自由轮。所以不管汽车是在上坡道还是在下坡道停车，都可保证手刹车正常发挥作用。
当然，这只是针对装有中央手制动器的汽车而言。如果汽车以弹簧刹车作为停车制动器，则整个操纵系统方案可以大为简化。
操纵控制系统的另一个实施例如附图5所示，在这里差速器的状态根据发动机输出扭矩的方向进行控制。在变速器输出轴〔7〕的末端装有扭矩方向感受器。该装置由带牙嵌齿的小滑套〔8〕和万向节叉〔9〕组成。小滑套〔8〕与轴〔7〕通过花键配合，并可沿轴向滑动。万向节叉〔9〕可在轴〔7〕上自由转动。发动机扭矩由变速器输出轴〔7〕通过花键传给小滑套〔8〕，再由牙嵌齿传到万向节叉〔9〕。
当变速器输出正扭矩时(相当于发动机驱动汽车前进，或者利用发动机制动倒车下坡)，牙嵌齿处于全齿高啮合，(见局部视图E)，拨叉〔10〕带动摇臂触动开关K4使它的触点断开。于是接触器J2断电，全部差速器成正向自由轮，以传递发动机输出的正向扭矩。
当变速器输出负扭矩时(相当于驱动倒车，或前进时利用发动机制动)，牙嵌齿处于半齿高啮合(见局部视图H)，滑套〔8〕克服弹簧力沿轴向滑动，使拨叉〔10〕带动摇臂放松K4使它的触点闭合。于是接触器J2通电，所有的差速器都成为反向自由轮系统。
本发明的效果可从以下分析对比中看出使用传统方法来布置多轴驱动车辆的轴间差速传动，其复杂程度随驱动轴数增多而显著增加。例如三轴车需两个轴间自锁差速器;四轴车需三个轴间自锁差速器等等。而使用统一的复合式差速系统取代原来分散的差速器，可同时解决轮间差速及轴间差速问题，并可自动防止车轮打滑。这样，在省去全部轴间自锁差速器的情况下，较好地解决了多轴驱动车辆的轴间差速问题。而这种统一的差速系统，其复杂程度和制造成本，随驱动轴数的增加变化不大。因此，就更加适合于用在三轴、四轴等多轴驱动的高越野性车辆上。
与不装轴间差速器的越野车相比，采用本发明可完全消除寄生功率，减少燃料消耗及轮胎和传动系的磨损。此外，由于有了全轮自锁差速系统，就可以在进入坏路地段以前，较早接合前桥，这样可进一步提高汽车的通过能力，而又不致损坏传动系统。
权利要求
1.一种复合式自锁差速系统，用于多轴驱动车辆同时起轮间和轴间差速器的作用。该系统由构造相同，总数与驱动桥数相等的几个类似于牙嵌式自由轮差速器的所谓复合式差速器构成。其特征在于各差速器中相当于分离元件的中心环[4]由设计结构保证其相对于主动元件大齿盘[1]有二种不同的固定位置，同时借助于一定的操纵系统，各差速器中的中心环可同步改变其位置从而协同工作。
2.如权利要求
1所述的差速系统，其特征在于各差速器中的中心环〔4〕的位置是由二组装在大齿盘〔1〕的径向槽中的滑块〔2〕和〔3〕锁定的。中心环〔4〕的外缘有楔形槽，滑块〔2〕〔3〕工作部份为对应的楔。滑块〔2〕或〔3〕的压入或退出，由套装在差速器外园的滑套〔5〕决定，滑套〔5〕的轴向位移受所述的操纵系统的控制。
3.如权利要求
2所述的复合式差速系统，其特征在于其操纵系统由接触器J1、电动阀D1和D2以及相应的压缩空气管路，控制气室及其执行机构拨叉等组成。电动阀D1和D2与压缩空气管路相连，拨叉用于拨动滑套〔5〕。接触器J1，电动阀D1和D2的电磁线圈均接在一个包含有多个开关的控制电路中。其中，微动开关K1与油门踏板联动，微动开关K2与挂倒档动作联动。故而整个操纵系统为受油门位置及变速器档位自动控制的气动操纵系统。
4.如权利要求
2所述的复合式差速系统，其特征在于其操纵系统是受变速器输出扭矩的方向控制的。该操纵系统包括接触器J2电动阀D1和D2以及相应的压缩空气管路，控制气室及其执行机构拨叉等组成。电动阀D1和D2与压缩空气管路相连，拨叉用于拨动滑套〔5〕。接触器J2和电动阀D1及D2的电磁线圈接在一个带有开关K4的控制电路中。K4的接通与断开则由变速器输出扭矩的方向决定。
5.如权利要求
4所述的复合式差速系统，其特征在于对变速器输出扭矩方向的检测由所谓扭矩方向感受器来进行。该装置由小滑套〔8〕、万向节叉〔9〕以及拨叉〔10〕组成，滑套〔8〕与变速器输出轴〔7〕通过花健配合。并可沿轴向滑动;万向节叉〔9〕套装在轴〔7〕上可自由转动。滑套〔8〕与万向节叉〔9〕相邻的端面上各有特殊形状的牙嵌齿。变速器轴出扭矩的方向不同时，牙嵌齿的啮合状态不同，滑套〔8〕的轴向位置就不同，从而通过拨叉〔10〕使开关K4处于不同的状态。
专利摘要
一种用以解决多轴驱动车辆轮间及轴间差速问题的复合式自锁差速系统，由总数与驱动桥数相等的几个同样的差速器，和使这些差速器协同工作的操纵系统构成，各差速器中作为分离元件的中心环，相对于主动元件大齿盘有两个不同的固定位置，并可借助气动操纵系统加以转换，气动操纵系统与油门位置及变速器挡位联动，或者受变速器输出扭矩方向的控制，以适应汽车不同的行驶工况。
文档编号F16H48/32GK85101984SQ85101984
公开日1986年9月17日 申请日期1985年4月1日
发明者伍德荣 申请人:第二汽车制造厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan