具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的制造方法
【专利摘要】一种具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，包括壳体，壳体内左右对称设置有左半轴齿轮和右半轴齿轮；左半轴齿轮和右半轴齿轮分别与行星齿轮啮合；壳体设置有锁止装置。本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，弥补了锁止式差速器在非极限情况下等同于普通开式差速器，不能限制车轮滑动的缺点。其螺旋齿限滑功能部分，能自动工作，无需人为干预，实时转移扭矩，在冰雪、泥泞、湿滑、砂砾路面，能很好的抑制车轮滑动，保证车辆安全行驶。该差速器还具备了在车辆一侧车轮悬空，彻底失去附着力的极限状态下，锁止车轮的功能。
【专利说明】具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车零部件，具体的说，是涉及一种具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器。
【背景技术】
[0002]车辆行驶时，左右车轮在同一时间内，滚动的行程往往不相同，即两侧车轮存在转速差，尤其是车辆转弯时，两侧车轮转速差更明显，差速器应用在各种车辆上，目的就是允许两侧车轮转速不一致。
[0003]现在普遍使用的普通开式差速器，主要由壳体、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮组成，半轴齿轮通过半轴和驱动车轮联接，在良好的路面上行驶时，其性能完全能满足车辆行驶要求，但当车辆行驶在不良路面上时，尤其是在冰雪、泥泞、湿滑、砂砾、崎岖不平的恶劣路面上，两侧车轮的附着力会出现很大区别，往往附着力小的一侧会出现打滑、空转，导致车辆不能行驶，甚至出现甩尾失控。目前一些汽车厂家的部分车型，选装了进口的锁止式差速器，虽然解决了车辆一侧车轮悬空，彻底失去附着力的极限情况下，车辆行驶的问题，却不能解决在非极限情况下，这种差速器等同于普通开式差速器，会出现滑差，传动效率不高，甚至甩尾失控的问题。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种防止车轮打滑、空转的具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器。
[0005]本发明所采取的技术方案是:
一种具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，包括壳体，壳体内左右对称设置有左半轴齿轮和右半轴齿轮；左半轴齿轮与三个左行星齿轮啮合；三个左行星齿轮设置在壳体左侧与壳体轴线平行的三个左侧行星齿轮孔内；右半轴齿轮与三个右行星齿轮啮合；三个右行星齿轮设置在壳体右侧与壳体轴线平行的三个右侧行星齿轮孔内；三个左行星齿轮分别与三个右行星齿轮两两啮合，壳体设置有锁止装置。
[0006]所述锁止装置包括设置在壳体右端外侧的连接板和右端盖；连接板和右端盖形成的空腔内设置有带外花键的右半轴齿轮延长端，右半轴齿轮延长端上设置有带内花键的内凸轮，内凸轮右侧端面设置三个内凸轮螺旋形凸起；内凸轮的右侧设置有外凸轮，外凸轮左侧设置有三个外凸轮螺旋形凸起；内凸轮螺旋形凸起与外凸轮螺旋形凸起相配合；外凸轮内孔套装在内凸轮右侧外圆上。
[0007]外凸轮的右侧设置有锁止摩擦片组件，锁止摩擦片组件包括带内花键的内齿摩擦片和带外突起的外齿摩擦片；所述内齿摩擦片和外齿摩擦片交替设置；所述内齿摩擦片和外齿摩擦片分别与右半轴齿轮的延长端及右端盖的内部凹槽相配合，右端盖压装在连接板上。
[0008]所述壳体表面沿壳体轴向设置有锁止触发机构和锁止解除机构。[0009]所述触发机构包括离心齿轮轴，以及设置在离心齿轮轴上的上离心块和下离心块，上离心块和下离心块两侧设置有左离心端盖和右离心端盖；左离心端盖和右离心端盖内侧离心齿轮轴上套装有压缩弹簧；左端盖和右端盖以及上离心块和下离心块通过销钉相连接；销钉中部套装有用于限定上离心块和下离心块位置的扭簧；所述锁止解除机构包括解除甩块轴以及套装在解除甩块轴上的解除甩块和甩块扭簧。
[0010]所述离心齿轮轴左端设置在壳体左侧支撑孔内，离心齿轮轴右端设置在右端盖右侧支撑孔内。
[0011]所述左离心端盖和右离心端盖均设置有锥形孔，锥形孔分别和压装在齿轮轴上的楔套及离心齿轮轴上的锥形部配合。
[0012]所述解除甩块轴平行于离心齿轮轴；解除甩块轴左端设置在壳体左侧定位孔内，右端设置在壳体右端定位孔内。
[0013]本发明相对现有技术的有益效果:
本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，弥补了锁止式差速器在非极限情况下等同于普通开式差速器，不能限制车轮滑动的缺点。其螺旋齿限滑功能部分，能自动工作，无需人为干预，实时转移扭矩，在冰雪、泥泞、湿滑、砂砾路面，能很好的抑制车轮滑动，保证车辆安全行驶。该差速器还具备了在车辆一侧车轮悬空，彻底失去附着力的极限状态下，锁止车轮的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器分解结构示意图；
图2是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的壳体左侧立体结构示意图；
图3是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的壳体右侧立体结构示意图；
图4是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的解除甩块的立体结构示意图；图5是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的锁止触发机构和锁止解除机构处于未锁止状态的结构示意图；
图6是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的锁止触发机构和锁止解除机构的离心块逆时针旋转时的锁止解除机构处于锁止状态的结构示意图；
图7是本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器的锁止触发机构和锁止解除机构的离心块顺时针旋转时的锁止解除机构处于锁止状态的结构示意图；
图8是图1的局部放大示意图。
[0015]附图中主要部件符号说明:
图中:
1、壳体2、连接板
3、左端盖4、左半轴齿轮
5、右半轴齿轮6、左行星齿轮
7、右行星齿轮8、内凸轮
9、外凸轮10、内齿摩擦片
11、光面摩擦片12、外齿摩擦片
13、离心端盖14、离心块 15、扭簧16、尚心齿轮轴
17、销钉18、楔套
19、压缩弹簧20、解除甩块
21、甩块扭簧22、解除甩块轴
23、E型挡圈24、右端盖
25、波形垫26、螺栓
27、左侧行星齿轮孔28、右侧行星齿轮孔。
【具体实施方式】
[0016]以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明:
附图1至7可知，一种具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，包括壳体1，壳体I内左右对称设置有左半轴齿轮4和右半轴齿轮5 ;左半轴齿轮4与三f左行星齿轮6啮合；三个左行星齿轮6设置在壳体I左侧与壳体轴线平行的三个左侧行星齿轮孔27内；右半轴齿轮5与三个右行星齿轮7啮合；三个右行星齿轮7设置在壳体I右侧与壳体轴线平行的三个右侧行星齿轮孔28内；三个左行星齿轮6分别与三个右行星齿轮7两两啮合，壳体I设置有锁止装置。
[0017]所述锁止装置包括设置在壳体I右端外侧的连接板2和右端盖24 ;连接板2和右端盖24形成的空腔内设置有带外花键的右半轴齿轮5延长端，右半轴齿轮5延长端上设置有带内花键的内凸轮8，内凸轮8右侧端面设置三个内凸轮螺旋形凸起；内凸轮的右侧设置有外凸轮9，外凸轮9左侧设置有三个外凸轮螺旋形凸起；内凸轮8螺旋形凸起与外凸轮9螺旋形凸起相配合；外凸轮9内孔套装在内凸轮8右侧外圆上。
[0018]外凸轮9的右侧设置有锁止摩擦片组件，锁止摩擦片组件包括带内花键的内齿摩擦片10和带外突起的外齿摩擦片12 ;所述内齿摩擦片10和外齿摩擦片12交替设置；所述内齿摩擦片10和外齿摩擦片12分别与右半轴齿轮5的延长端及右端盖24的内部凹槽相配合，右端盖24压装在连接板2上。
[0019]所述壳体I表面沿壳体轴向设置有锁止触发机构和锁止解除机构。
[0020]所述触发机构包括离心齿轮轴16，以及设置在离心齿轮轴16上的上离心块14和下离心块14，上离心块14和下离心块14两侧设置有左离心端盖13和右离心端盖13 ;左离心端盖13和右离心端盖13内侧离心齿轮轴16上套装有压缩弹簧19 ;左离心端盖13和右离心端盖13以及上离心块14和下离心块14通过销钉17相连接；销钉17中部套装有用于限定上离心块14和下离心块14位置的扭簧15 ;所述锁止解除机构包括解除甩块轴22以及套装在解除甩块轴22上的解除甩块20和甩块扭簧21。
[0021]所述离心齿轮轴16左端设置在壳体I左侧支撑孔内，离心齿轮轴16右端设置在右端盖右侧支撑孔内。
[0022]所述左离心端盖13和右离心端盖13均设置有锥形孔，锥形孔分别和压装在齿轮轴上的楔套18及离心齿轮轴16上的锥形部配合。
[0023]所述解除甩块轴22平行于离心齿轮轴16 ;解除甩块轴22左端设置在壳体I左侧定位孔内，右端设置在壳体I右端定位孔内。
[0024]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，弥补了锁止式差速器在非极限情况下等同于普通开式差速器，不能限制车轮滑动的缺点。其螺旋齿限滑功能部分，能自动工作，无需人为干预，实时转移扭矩，在冰雪、泥泞、湿滑、砂砾路面，能很好的抑制车轮滑动，保证车辆安全行驶。该差速器还具备了在车辆一侧车轮悬空，彻底失去附着力的极限状态下，锁止车轮的功能。
[0025]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器结构布置说明:
该差速器由左端盖、壳体以及连接板在左侧形成螺旋齿限滑功能区，功能区内部，延壳体中心轴线，左右对称布置左半轴齿轮和右半轴齿轮，三个左行星齿轮围绕左半轴齿轮，被布置在壳体左侧的三个与壳体轴线平行的行星齿轮孔内，并与左半轴齿轮啮合，三个右行星齿轮围绕右半轴齿轮，被布置在壳体右侧的三个与壳体轴线平行的行星齿轮孔内，并与右半轴齿轮啮合，同时三个左行星齿轮与三个右行星齿轮两两啮合长度为轴向尺寸的一半。
[0026]该差速器由连接板和右端盖构成锁止功能区，功能区形成的空腔内，布置有带外花键的右半轴齿轮的延长端，延长端上装有带内花键的内凸轮，内凸轮可在右半轴齿轮延长端上滑动，内凸轮右侧端面分布三个螺旋形凸起，外凸轮左侧的三个螺旋形凸起和内凸轮右侧的螺旋形凸起相配合，外凸轮内孔套在内凸轮右侧小端外圆上，外凸轮可在内凸轮上左右滑动，锁止摩擦片组件包括带内花键的内齿摩擦片和带外突起的外齿摩擦片，被交替布置在外凸轮的右侧，分别和右半轴齿轮的延长端及右端盖的内部凹槽配合，右端盖压在连接板上，用螺栓和壳体进行紧固。
[0027]壳体中部设置有容纳锁止触发机构和锁止解除机构的凹槽。
[0028]该差速器的锁止触发机构和锁止解除机构，沿壳体轴向布置，贯穿两个功能区，触发机构包括离心齿轮轴、上下两个离心块、左右两个离心机构端盖以及压缩弹簧、扭簧和铆钉。离心齿轮轴左端支撑在壳体左侧的小孔内，右端支撑在右端盖右侧的小孔内，并能自由转动。
[0029]在离心齿轮轴的中部，左右两个离心机构端盖之间装有一个套在齿轮轴上的压缩弹簧，上下两个离心块也安装左右两个离心机构端盖之间，对称抱住压缩弹簧，并通过左右两个离心机构端盖、销钉和扭簧夹持。左右两个离心端盖均有锥形内孔，分别和压装在齿轮轴上的楔套及齿轮轴上的锥形部分配合，由压缩弹簧把两个离心端盖顶紧在各自配合的锥面上，使离心机构同离心齿轮轴固定，并能和离心齿轮轴一起转动，高速转动时上下两个离心块克服扭簧弹力后可以张开。离心齿轮轴右侧的齿轮与外凸轮外圆的齿轮相啮合。
[0030]锁止解除机构包括解除甩块轴、解除甩块和甩块扭簧。解除甩块轴平行于离心齿轮轴布置，左端支撑在壳体左侧的小孔内，右端支撑在壳体右端的小孔内，中间安装解除甩块和扭簧，壳体静态和低转速时扭簧把甩块压向壳体中心，壳体转速达到设定值时，甩块离心力克服扭簧弹力，可以沿壳体径向甩出一定距离。
[0031]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器工作原理:
一、车辆直线行驶:
后桥盆齿带动壳体I转动，壳体I内的三个左行星齿轮6和三个右行星齿轮7随同壳体I公转，无自转，这样分别带动左半轴齿轮4和右半轴齿轮5随差速器壳体I旋转，驱动车辆前进或者后退。
[0032]二、车辆转弯: 1、左转弯:右半轴齿轮5转速超过壳体I，和右半轴齿轮5啮合的三个右行星齿轮7，在随壳体I公转的同时，出现反向自转，带动与之两两啮合的三个左行星齿轮6在随同壳体I做公转的同时，产生正向自转，它们正向的自转导致左半轴齿轮4转速低于差速器壳体1，从而实现车辆的转弯。
[0033]2、右转弯:情况与左转弯相同，上述左右齿轮对调。
[0034]3、倒车转弯:与上述两种情况相同，壳体I和各齿轮旋转方向对调。
[0035]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器具有和普通开式差速器一样的驱动和差速功能。
[0036]三、限滑功能:
车辆在泥泞、冰雪、湿滑的路面行驶，两驱动轮与路面的附着力会有很大差别，使用普通开式差速器的车辆，附着力小的一侧车轮将首先打滑空转，导致车辆不能继续行驶，甚至甩尾失控，使用螺旋齿限滑差速器的车辆，将自动减少分配给打滑车轮的的扭矩，把减少的扭矩转移到附着力较好的一侧，实现车辆脱困，保证行驶安全。
[0037]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，锁紧系数可以稳定在0.45-0.47之间，远远大于普通开式差速器0.03左右的锁紧系数。也就是附着力好的一侧能实现分配70%的扭矩，驱动车辆脱困。
[0038]本发明具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，限滑功能工作过程:
1、左侧打滑:此时左半轴齿轮4转速明显高于差速器壳体1，与之啮合的三个左行星齿轮6会产生较高的反向自传，同时驱动两两啮合的三个右行星齿轮7围绕右半轴齿轮5正向自传，因大螺旋角的齿轮啮合副，具有很大的内摩擦力；齿轮较大的压力角在啮合过程中也迫使行星齿轮压向行星齿轮孔的外壁，螺旋齿轮啮合还会有很大的轴向力，啮合系内8个齿轮，都会有一个端面压向左端盖3、壳体I或者连接板2，这些力的合力，将限制整个行星齿轮系的自转，从而限制左半轴齿轮4转速明显高于差速器壳体1，并把扭矩转移到右半轴齿轮5上，从而达到限制左侧车轮滑动，并向右侧车轮转移扭矩的目的。
[0039]2、右侧打滑:上述左右齿轮对调。
[0040]3、倒车打滑:上述两种情况齿轮旋转方向对调。
[0041]螺旋齿限滑差速器因其结构特性，为保证工件的使用寿命，锁紧系数不能设定太高，这导致车辆在一侧车轮彻底失去附着力的极限状态下(例如一侧车轮悬空)，将失去限滑功能，会像开式差速器一样，彻底失去附着力的车轮也会产生空转，虽然这时人为的拉手刹，或者轻踩制动，可以给予空转车轮施加阻力，使扭矩向附着力好的一侧转移，单轮驱动使车辆脱困，但需要驾驶员动作熟练，操作得当，难度较大。
[0042]目前很多车辆装有车辆稳定控制系统，在其感知两驱动轮出现较大非正常的转速差时，会主动对高转速车轮进行制动，螺旋齿限滑差速器在其配合下完全可以实现任何情况下扭矩转移作用，实现限滑功能。但制动会消耗动力，牺牲车辆性能，在越野发烧友的眼中，只有带锁的差速器，才是真正的硬汉标志。
[0043]四、锁止功能:
差速器的锁止机构会在一侧车轮彻底失去附着力的极限状态下，限滑功能失效时，(设定为两侧车轮出现100转/分钟以上转速差)，自动锁止，当车速高于20公里/小时自动解锁，工作过程完全自动，无需人为控制和干预。下面分别介绍左、右车轮悬空打滑的锁止过程。
[0044]1、左侧打滑空转:
左侧车轮空转时，右半轴齿轮5处于静止状态，通过花键与之连结的内凸轮8也处于静止状态，与内凸轮8通过凸起配合在一起的外凸轮9，同样处于静止状态，此时壳体I在旋转，带动装配在壳体I上面的离心齿轮轴16，围绕外凸轮9旋转，因外凸轮9上面的齿轮和离心齿轮轴16上的齿轮相啮合，且二者齿轮速比很大，离心齿轮轴16产生高速正向自转，达到设定转速时，上下两个锁止离心块14克服离心扭簧15的弹力被甩开，上锁止离心块14顶在解除甩块20的闭锁支点上，离心齿轮轴16被制动，外凸轮9被离心齿轮轴16带动，随壳体I旋转，并沿着端面凸轮的螺旋导程向右移动，依次压紧内齿摩擦片10、光面摩擦片
11、外齿摩擦片12，压紧到右端盖24上，此时动力通过壳体I至右端盖24至摩擦片12、光面摩擦片11、内齿摩擦片10然后至右半轴齿轮5进行传递，迫使右半轴齿轮5升速，并和壳体I同步，使用右侧车轮脱困。
[0045]2、右侧空转:
右侧车轮空转时，左半轴齿轮4处于静止状态，右半轴齿轮5处于旋转状态，且转速高于壳体I两倍，右半轴齿轮5带动内凸轮8和外凸轮9同速转动，外凸轮9上的齿轮驱动离心齿轮轴16反向自转，达到设定转速时，上下两个锁止离心块14克服离心扭簧15的弹力被甩开，下锁止离心块顶在解除甩块20的另一个闭锁支撑点上，离心齿轮轴16被制动，夕卜凸轮9被离心齿轮轴16制动，并沿着端面凸轮的螺旋导程向右移动，依次压紧内齿摩擦片
10、光面摩擦片11、外齿摩擦片12，压紧到右端盖24上，此时动力通过壳体I至右端盖24至摩擦片12、光面摩擦片11、内齿摩擦片10然后至右半轴齿轮5进行传递，迫使右半轴齿轮5降速，并和壳体I同步，三个左行星齿轮6和三个右行星齿轮7停止自传，左半轴齿轮4升速，并和壳体I同步，使用左侧车轮脱困。
[0046]锁止触发机构中的左右离心机构端盖13，依靠压缩弹簧19的弹力顶紧在楔套18和离心齿轮轴16上，在离心齿轮轴16超扭矩转动时，可以产生相对滑转，以保护机构零件的安全。
[0047]五、解锁功能:
该差速器在锁止后，当车速高于20公里/小时，解除甩块20，在离心力的作用下，克服甩块扭簧21的扭力，离开一段距离，锁止离心块14在离心扭簧15的作用下复位，离心齿轮轴16回复自由转动，外凸轮9在波形垫25的作用下，重新向左复位，锁止解除，等待下一次工作循环。
[0048]通过解锁功能的介绍可以知道，如果车辆速度高于20公里/小时，解除甩块20，在离心力的作用下，克服扭簧21的扭力，离开锁止离心块14 一段距离，无论产生多大的转速差，锁止离心块14永远不会碰到解除甩块20的闭锁支点，差速器永远不会被锁止，保证车辆高速运行时的安全性。
【权利要求】
1.一种具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，包括壳体，壳体内左右对称设置有左半轴齿轮和右半轴齿轮；左半轴齿轮与三个左行星齿轮啮合；三个左行星齿轮设置在壳体左侧与壳体轴线平行的三个左侧行星齿轮孔内；右半轴齿轮与三个右行星齿轮啮合；三个右行星齿轮设置在壳体右侧与壳体轴线平行的三个右侧行星齿轮孔内；三个左行星齿轮分别与三个右行星齿轮两两啮合，其特征在于:壳体设置有锁止装置。
2.根据权利要求书I所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述锁止装置包括设置在壳体右端外侧的连接板和右端盖；连接板和右端盖形成的空腔内设置有带外花键的右半轴齿轮延长端，右半轴齿轮延长端上设置有带内花键的内凸轮，内凸轮右侧端面设置三个内凸轮螺旋形凸起；内凸轮的右侧设置有外凸轮，外凸轮左侧设置有三个外凸轮螺旋形凸起；内凸轮螺旋形凸起与外凸轮螺旋形凸起相配合；外凸轮内孔套装在内凸轮右侧外圆上； 外凸轮的右侧设置有锁止摩擦片组件，锁止摩擦片组件包括带内花键的内齿摩擦片和带外突起的外齿摩擦片；所述内齿摩擦片和外齿摩擦片交替设置；所述内齿摩擦片和外齿摩擦片分别与右半轴齿轮的延长端及右端盖的内部凹槽相配合，右端盖压装在连接板上。
3.根据权利要求书2所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述壳体表面沿壳体轴向设置有锁止触发机构和锁止解除机构。
4.根据权利要求书3所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述触发机构包括离心齿轮轴，以及设置在离心齿轮轴上的上离心块和下离心块，上离心块和下离心块两侧设置有左离心端盖和右离心端盖；左离心端盖和右离心端盖内侧离心齿轮轴上套装有压缩弹簧；左离心端盖和右离心端盖以及上离心块和下离心块通过销钉相连接；销钉中部套装有用于限定上离心块和下离心块位置的扭簧；所述锁止解除机构包括解除甩块轴以及套装在解除甩块轴上的解除甩块和甩块扭簧。
5.根据权利要求书4所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述离心齿轮轴左端设置在壳体左侧支撑孔内，离心齿轮轴右端设置在右端盖右侧支撑孔内。
6.根据权利要求书4所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述左离心端盖和右离心端盖均设置有锥形孔，锥形孔分别和压装在齿轮轴上的楔套及离心齿轮轴上的锥形部配合。
7.根据权利要求书4所述具有自动锁止功能的螺旋齿限滑差速器，其特征在于:所述解除甩块轴平行于离心齿轮轴；解除甩块轴左端设置在壳体左侧定位孔内，右端设置在壳体右端定位孔内。
【文档编号】F16H48/06GK103807405SQ201410078917
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】杨国新, 张向维, 贺燕兵, 杨健 申请人:唐山爱特精密机器制造有限公司