专利名称：牙嵌式自锁防滑差速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种差速器，尤其涉及一种牙嵌式自锁防滑差速器。
背景技术：
目前，越野汽车等多采用传统的普通行星齿轮式差速器和强制锁止式差速 器。其中，前者由于两输出扭矩具有相互依赖关系的特性，极易造成车辆在不 良路面上打滑，失去牵引力；后者如果未及时锁死，则车辆可能失去牵引力， 如果未及时解锁，将造成转弯困难、轮胎加速磨损、传动系统零件过载、功率 循环。因此，随着汽车技术的发展和用户需求的提高，上述两种差速器己经不 能满足越野汽车等车辆的使用要求，必须研发自锁防滑差速器。
牙嵌式自锁防滑差速器自上个世纪30年代发明以来，经过不断改进，已 经具备良好的使用性能，成为自锁防滑差速器的一种主要型式。但其因为结构 复杂、成本高等原因，长期以来一直没有得到广泛应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种差速性能可靠性高、结构简 单、工艺性好、制造成本低的牙嵌式自锁防滑差速器。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种牙嵌式自锁防滑差速器，其特征 在于，包括
壳体；
十字轴，设置在所述壳体内，其纵轴内孔设有第一卡槽，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，其两侧端面上设有正梯形操控
齿；
输出齿套，设置在所述壳体的轴向孔内；
半结合齿套，设置渐开线内花键，其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，半结合齿套的内孔上设有环槽；
弹簧座，设置在半结合齿套的环槽内；
弹簧，设置在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，所述半结合齿套与所述输出齿套通 过花键相联接。
上述的牙嵌式自锁防滑差速器，其中，所述中心环的外圆柱面上设有第二 卡槽，通过安装于所述第一卡槽和所述第二卡槽内的一卡簧轴向定位。
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 在周向呈放射状均匀分布，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，但正梯形操控齿所 在平面凸出于倒梯形传力齿所在平面。
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的径向等高延长齿。
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。
本实用新型的功效在于，壳体的通用性设计拓宽了差速器的应用范围；不 设置消声环确保了差速运动的可靠性，从而简化其内部结构，降低了成本；半
结合齿套的结构型式和工艺性更趋合理，在保证强度的条件下，降低加工难度 和制造成本，提高生产效率；十字轴、半结合齿套、中心环齿形的合理优化加 强了受力均匀性和传递平稳性，同时也保证齿的挤压强度。
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la为牙嵌式自锁防滑差速器一实施方式结构示意图lb为牙嵌式自锁防滑差速器另一实施方式结构示意图2a、图2b、图2c为半结合齿套齿形一实施方式结构图； 图3a、图3b、图3c为半结合齿套齿形另一实施方式结构图; 图4a、图4b为中心环齿形结构图； 图5a、图5b为差速运动分析图。 其中，附图标记
1
2
3
1， 2， 4 51
前壳体 后壳体 中心环
半结合齿套倒梯形传力齿
左壳体 右壳体 十字轴 5 半结合齿套 52 半结合齿套正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿 52'中心环正梯形操控齿 6 输出齿套
61 前输出齿套 62 后输出齿套
7 卡簧 8 弹簧座
9 弹簧 10 自锁螺栓
Y 中心环正梯形操控齿大端圆柱表面和半结合齿套正梯形操控齿大 端圆柱表面或正梯形倒角操控齿大端所在圆柱表面的展开图
Z 十字轴和半结合齿套倒梯形传力齿大端所在圆柱表面的展开图 n0 十字轴、中心环、非差速边半结合齿套、输出齿套转速
W 差速边半结合齿套、输出齿套转速， 〉1lo
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构和工作原理作具体描述
在图la所示的具体实施方案中，本实用新型揭示了一种牙嵌式自锁防滑 差速器包括左壳体l、右壳体2、十字轴3、中心环4、半结合齿套5、输出
齿套6、卡簧7、弹簧座8、弹簧9、自锁螺栓IO。
在图lb所示的具体实施方案中，本实用新型揭示了另一种牙嵌式自锁防 滑差速器包括前壳体l'、后壳体2'、十字轴3、中心环4、半结合齿套5、 前输出齿套61、后输出齿套62、卡簧7、弹簧座8、弹簧9、自锁螺栓IO。
本实用新型壳体可以根据用户需求变型，其接口结构尺寸可以与其它类型 差速器协调相同，具有良好的通用性和互换性，可以广泛应用于越野汽车等车 辆的轮间和桥间。
十字轴3和半结合齿套5的传力齿呈倒梯形是为了防止非差速状态下半结 合齿套5自动脱开，从而提高其嵌合性。倒梯形传力齿均布，齿顶倒角，齿槽 宽足够大，保证差速过程中半结合齿套5倒梯形传力齿从十字轴3倒梯形传力 齿齿槽中顺利地分离出来，十字轴3倒梯形传力齿齿高低于半结合齿套5倒梯 形传力齿齿高。
半结合齿套5的倒梯形传力齿51，齿数与十字轴3单侧倒梯形传力齿齿 数相等，其齿顶倒角必须保证与十字轴3倒梯形传力齿齿根圆角不相干涉。
中心环4安装于十字轴3的纵轴内孔，并通过安装于其卡槽和十字轴3 卡槽内的卡簧7实现其轴向定位，其两侧端面呈放射状均布的正梯形操控齿 52'(如图4a、图4b所示)对称，其齿数与十字轴3倒梯形传力齿齿数相等， 齿顶设圆角。半结合齿套5呈放射状均布的正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿 52，其齿数与其倒梯形传力齿齿数相等且一一对应，其正梯形操控齿或正梯形 倒角操控齿与中心环4正梯形操控齿相啮合。差速运动过程中，半结合齿套5 的轴向分离位移大于十字轴3和半结合齿套5倒梯形传力齿的嵌合高度。
弹簧座8安装于半结合齿套5内花键孔的环槽内；弹簧9安装于输出齿套 6 (或61、 62)和弹簧座8之间。
非差速状态，壳体l、 2 (或l， 、2')通过十字轴3将力传递给半结合 齿套5，再通过其内花键传递给输出齿套6 (或61、 62)，其十字轴3、半结 合齿套5、中心环4转速相同。
差速状态(如图5a、图5b所示)，当一侧输出端相对另一侧输出端转速 较快时，便自动实现差速动作。艮口
转速慢的输出端半结合齿套5倒梯形传力齿始终与十字轴3倒梯形传力齿 处于压紧状态，其转速与十字轴3、中心环4保持一致，且三者之间无相对运
动，而转速较快的输出端半结合齿套5正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿与中
心环4的正梯形操控齿间产生的挤压力的轴向分力推动该侧半结合齿套5向外 移动并使该侧弹簧9进一步压縮，从而使该侧半结合齿套5倒梯形传力齿与十 字轴3倒梯形传力齿自动脱开，终止其扭矩的传递，实现差速过程中的自动脱 离动作(图中Al为半结合齿套5正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿差速运动 的起始位置，Bl为其相对应的倒梯形传力齿位置，A2为半结合齿套5彻底脱 离中心环时其正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿位置，B2为其相对应的倒梯 形传力齿位置)；
当半结合齿套5的正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿跨越中心环4的一个 正梯形操控齿时，通过弹簧9反力推动半结合齿套5向中心环4的齿槽内移动， 此时半结合齿套5的倒梯形传力齿沿着十字轴3的倒梯形传力齿齿面继续转 动，当半结合齿套5的倒梯形传力齿跨越十字轴3的一个倒梯形传力齿时(如 图B3位置，A3为其相对应的正梯形操控齿或正梯形倒角操控齿位置)，在 弹簧9力的作用下，半结合齿套5彻底与中心环4和十字轴3结合；
若此时两侧半结合齿套5转速一致，则其相嵌合的倒梯形传力齿结构实现 了其自动锁止，继续该侧半结合齿套5的扭矩传递，若此时两侧仍存在转速差， 则继续上述差速运动的自动脱离和结合动作直至两侧半结合齿套5转速一致 为止。
本实用新型不设置消声环，为一种有声差速器，这不仅保证其差速运动的 可靠性，而且简化结构，降低成本。
在差速器的内部空间有限的情况下，本实用新型一种实施方式为半结合齿 套5倒梯形传力齿和正梯形操控齿不在同一平面上结构型式(如图2a、图2b、 图2c所示)，即正梯形操控齿凸出于倒梯形传力齿。此外，半结合齿套5倒 梯形传力齿所在平面小端不设置退刀槽，使其倒梯形传力齿小端直接与正梯形 操控齿大端外圆柱面相联接，并在其相交处有大圆弧过渡，这样不仅满足齿的 啮合要求，而且提高倒梯形传力齿的强度。
在差速器内部空间足够的情况下，本实用新型另一种实施方式为半结合齿 套5倒梯形传力齿51和正梯形倒角操控齿52在同一个平面上的结构型式(如 图3a、图3b、图3c所示)，即正梯形倒角操控齿倒角前的基齿为倒梯形传力 齿的径向等高延长齿。这样既简化了结构，又增加了倒梯形传力齿的强度，优
化了半结合齿套的结构。
为了使十字轴3、中心环4、半结合齿套5相互嵌合的齿侧面受力均衡、
传动平稳，合理优化齿形十字轴3倒梯形传力齿的齿根线垂直并通过其内孔
的轴线，其齿顶线与齿根线平行；中心环4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5倒梯形传力齿的齿顶线垂 直并通过其花键孔的轴线，其齿根线与齿顶线平行，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。进而 保证各齿相互嵌合时齿侧接触面积达到90%以上。
本实用新型采用自锁螺栓10联接相配的壳体，自锁螺栓可以防止其自行 松动。
本实用新型揭示的牙嵌式自锁防滑差速器的性能特点由于其具有两输出 扭矩间无相互依赖关系的特性，因此能充分连续地发挥和利用汽车牵引力，可 以广泛应用于越野车辆、工程机机械、农用车辆、林业车辆、矿用车辆、抢险 车辆、多用途车等；可靠性高，使用寿命长，免维护。
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原则及其 实质的情况下，可根据本实用新型做出各种相应的改型，但这些相应的改型都 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；十字轴，设置在所述壳体内，其纵轴内孔设有第一卡槽，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，其两侧端面上设有正梯形操控齿；输出齿套，设置在所述壳体的轴向孔内；半结合齿套，设置渐开线内花键，其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，半结合齿套的内孔上设有环槽；弹簧座，设置在半结合齿套的环槽内；弹簧，设置在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，所述半 结合齿套与所述输出齿套通过花键相联接。
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，所述中 心环的外圆柱面上设有第二卡槽，通过安装于所述第一卡槽和所述第二卡槽内 的一卡簧轴向定位。
4、 根据权利要求l、 2或3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匀分布，相邻两齿齿根间 距大于单个齿顶宽。
5、 根据权利要求4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。
6、 根据权利要求l、 2或3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。
7、 根据权利要求l、 2或3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，但正梯形操控齿所在平面凸出于倒梯形传力齿所在平面。
8、 根据权利要求l、 2或3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的径向等高延长 凶。
9、根据权利要求l、 2或3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。
专利摘要一种牙嵌式自锁防滑差速器，包括壳体；十字轴，设置在壳体内，其纵轴内孔设有卡槽，纵轴两端面设有倒梯形传力齿；中心环，设置在十字轴的纵轴内孔中，其两端面设有正梯形操控齿；输出齿套，设置在壳体的轴向孔内，其上设有渐开线花键；半结合齿套，通过其渐开线内花键套装在输出齿套的外花键上，其与十字轴倒梯形传力齿相对应的端面上设置有倒梯形传力齿，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，其内孔上设有环槽；弹簧座，设置在半结合齿套的环槽内；弹簧，设置在输出齿套与弹簧座之间。本实用新型差速器没有消声环，确保差速运动的可靠性，同时简化了内部结构，降低成本。
文档编号F16H48/00GK201212553SQ20082008028
公开日2009年3月25日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者单红波, 朱学斌, 苏善德, 赵焱明, 陈喜宝 申请人:北京航天发射技术研究所