一种无极变速型差速器及其控制方法与流程

本发明属于一种差速器及其控制方法。

背景技术：

普通差速器由行星齿轮、行星轮架(差速器壳)、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：(左半轴转速)+(右半轴转速)＝2(行星轮架转速)。普通差速器只能使轮胎的在转弯时的滑移减少，但不能避免。并且，当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进(俗称打滑)。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却静止不动。

技术实现要素：

本发明提供一种无极变速型差速器及其控制方法，以解决现有技术中汽车转弯时的轮胎滑移及打滑问题。

本发明采取的技术方案是：动力输入轴与主动锥齿轮通过花键连接，主动锥齿轮与从动锥齿轮相啮合，从动锥齿轮通过花键与左半轴固定连接，传动齿轮Ⅰ通过键连接在左半轴上，传动齿轮Ⅰ与传动齿轮Ⅱ相啮合，传动齿轮Ⅱ通过键连接在中间轴上，电动三爪卡盘通过花键连接在中间轴上，每个卡爪上分别固定一个1/3主动带轮，从动带轮通过键与右半轴连接，V型带连接在主动带轮和从动带轮上。

一种无极变速型差速器的控制方法，包括如下步骤：

通过控制每个卡爪沿半径方向上的位移来控制主动带轮的半径，由此来控制相应的传动比，最终控制右轮的角速度；当汽车转向时，系统自动测量获得左右两轮胎的转角θ₁及θ₂，控制主动带轮半径使其满足：

其中：k为传动齿轮Ⅰ8与传动齿轮Ⅱ11的传动比，R_从为从动轮半径，θ₁为左侧轮转角，θ₂为右侧轮转角，使右轮的轮速正好达到轮胎无滑移所需的速度，从而使汽车转向时轮胎无滑移。

本发明的优点在于：结构新颖，整车在转弯时，保证两侧车轮速度能实现自适应匹配，没有滑动现象；当任意一侧轮空转时，另一侧轮仍有输入转矩，避免了整车“打滑”，增加了汽车的通过性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明主动带轮的结构示意图；

图3是本发明阿克曼结构示意图；

图4是本发明传动示意图。

具体实施方式

动力输入轴1与主动锥齿轮2通过花键连接，主动锥齿轮2与从动锥齿轮10相啮合，从动锥齿轮10通过花键与左半轴9固定连接，传动齿轮Ⅰ8通过键连接在左半轴9上，传动齿轮Ⅰ8与传动齿轮Ⅱ11相啮合，传动齿轮Ⅱ11通过键连接在中间轴5上，电动三爪卡盘7通过花键连接在中间轴5上，每个卡爪上分别固定一个1/3主动带轮6，从动带轮3通过键与右半轴4连接，V型带12连接在主动带轮和从动带轮上。

经变速箱输出的动力经动力输入轴1传递给主动锥齿轮2，主动锥齿轮2通过齿的啮合将动力传递给从动锥齿轮10，从动锥齿轮10的转矩一部分经左半轴9传递给左侧轮，另一部分通过齿轮对(传动齿轮Ⅰ8、传动齿轮Ⅱ11)传递给中间轴5，中间轴5的转矩传递给电动三爪卡盘7，由于主动带轮(由3个1/3主动带轮6组成)通过螺栓连接在电动三爪卡盘7上，而使主动带轮获得动力。主动带轮通过V型带12将动力传递给从动带轮3，从动带轮3通过键连接在左半轴9，从而使右轮获得动力。

无级变速实现方案：3个1/3主动带轮6分别通过螺栓连接在电动三爪卡盘7的卡爪上，只要控制卡爪沿半径方向上的位移即可控制主动带轮的半径，由此来控制相应的传动比。

转向时轮胎无滑移的实现：当汽车转向时，分别测量左右两轮胎的转角，控制主动带轮与从动带轮的传动比，使右轮的轮速正好达到轮胎无滑移所需的速度，从而使汽车转向时轮胎无滑移，减小轮胎的磨损。同时，由于带轮靠V型带12侧面的摩擦力传递扭矩，所以当任意一侧轮空转时，另一侧轮仍有输入转矩，避免了整车“打滑”，增加了汽车的通过性。

一种无极变速型差速器的控制方法，包括如下步骤：

通过控制每个卡爪沿半径方向上的位移来控制主动带轮的半径，由此来控制相应的传动比，最终控制右轮的角速度；当汽车转向时，系统自动测量获得左右两轮胎的转角θ₁及θ₂，控制主动带轮半径使其满足：

其中：k为传动齿轮Ⅰ8与传动齿轮Ⅱ11的传动比，R_从为从动轮半径，θ₁为左侧轮转角，θ₂为右侧轮转角，使右轮的轮速正好达到轮胎无滑移所需的速度，从而使汽车转向时轮胎无滑移。

假设转弯的角速度为ω，左轮的旋转角速度为ω_左，右轮的旋转角速度为ω_右，左轮轮心处的线速度为v_左，右轮轮心处的线速度为v_右。

如图3，由阿克曼几何可知，前轮左右两轮的轮心处速度的速度瞬心在两后轮轮心的连线上，前后轮心距离为L，所以：

假设轮胎半径均为R，当轮胎在地面上纯滚动时：

v_左＝ω_左*R

v_右＝ω_右*R

所以

如图4，假设带轮半径分别为R_主、R_从，k＝ω₁/ω₂

因为带速v＝ω₂*R_主＝ω₃*R_从、ω₁＝ω_左、ω₃＝ω_右

带入(1)式所以

所以只需保证即可保证轮胎在转弯时无滑移。