联轴顺向摆线差速器的制作方法

本发明涉及一种差速器，属于机械传动部件技术领域，特别涉及一种可用于汽车的联轴顺向摆线差速器。

背景技术：

差速器是一种机械传动部件，多用于将汽车变速箱输出的动力传动给两个或四个驱动车轮，由于路面不平和车辆转弯等原因造成驱动车轮压过的轨迹不同，如果保持同速旋转就会造成车轮与路面的摩擦增大，增加车辆行驶阻力，所以差速器需要根据每个驱动车轮的不同运转情况向车轮输出转速，传统的差速器多为斜齿轮或冠状齿轮结构。

限滑差速器，英文名为limitedslipdifferential，简称lsd。限滑差速器，顾名思义就是限制车轮滑动的一种改进型差速器，指驱动轮转速差值被允许在一定范围内，以保证正常的转弯等行驶性能的类差速器，但当某一驱动轮打滑或悬空时又能限制差速器不将全部动力输出给打滑或悬空车轮，有助于车辆脱困和激烈驾驶时的操控，譬如说当车辆一轮掉入坑洞中，此车轮就毫无任何摩擦力可言，着地车轮相对却有着极大的阻力，此时普通的差速器的作用会让所有动力回馈到低摩擦的轮子。掉入坑洞的车轮会不停转动，而着地轮反而完全无动作，如此车轮就无法行驶，这时如果车辆装配的是限滑差速器就不会出现这种情况。目前的限滑差速器有使用电控多片离合器来实现锁定的，但反应速度相对较慢，也有通过纯机械式的蜗轮蜗杆来实现的，造价成本相对较高，作为中央差速器时也不便于设定前后轮的输出扭矩不等比分配。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了联轴顺向摆线差速器，具体技术方案如下。

联轴顺向摆线差速器，由壳体、曲轴a、曲轴b、至少一个a型摆动齿轮、输出轮a、至少一个b型摆动齿轮、输出轮b和联轴器组成；所述曲轴a、曲轴b、输出轮a、输出轮b和壳体的自转轴心同轴，曲轴a和曲轴b通过联轴器联动；所述壳体包括与壳体周向固定的穿过每个a型摆动齿轮上相应的销轴孔的销轴，所述壳体还包括与壳体周向固定的与每个b型摆动齿轮啮合的内齿圈；曲轴a的每级曲拐分别穿过每个a型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮a上设有内齿圈，输出轮a与每个a型摆动齿轮啮合组成内齿轮副；曲轴b的每级曲拐分别穿过每个b型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮b上设有销轴，输出轮b的销轴穿过每个b型摆动齿轮上相应的销轴孔；壳体、输出轮a和输出轮b分别设有用于与差速器外界零件传递扭矩的齿形结构或孔形结构。本发明的联轴顺向摆线差速器的扭矩通常状态通过壳体输入，从输出轮a和输出轮b输出，本发明的结构目的是为了实现转速的差数输出，差数输出情况与输出轮a和输出轮b的阻转负载情况有关，当然也可以既然是差数传动机构其本质是可以实现扭矩从壳体、输出轮a和输出轮b的任何一处或两处输入，然后从没有输入处输出的机械传动机构；虽然一个a型摆动齿轮也可以实现差速器的功能，但其力学平衡不够好，只使用一个销轴的限位也可能有一定的回差，所述销轴可以直接加工在壳体零件上，也壳体加工在其他零件上，然后该零件与壳体周向固定，这样销轴自然就是在径向上也是与壳体固定的；更为优选的可以选用两个a型摆动齿轮和两级曲拐相位相差180度的曲轴a配合，同时选用两个b型摆动齿轮和两级曲拐相位相差180度的曲轴b配合，曲轴上的两级偏心轴相位相差180度造成其穿过的两个摆动齿轮的公转相位相差180度，这两个摆动齿轮与同一个齿圈轮啮合时180度的相位差保证了这两个摆动齿轮对齿圈造成的径向压力抵消，同时两个摆动齿轮上的孔重叠区域刚好穿过销轴，中心对称设置2个以上销轴有利于更好的传递扭矩以及消除传动回差，销轴通过这两个摆线齿轮上的孔的限位与摆线齿轮传递扭矩，这两个摆线齿轮同时还保证了其相对差速器自转轴心的公转不会影响差速器整体转动的重心；当采用多个a型摆动齿轮时所有a型摆动齿轮与输出轮a上的齿圈组成的齿轮副齿比相同，当采用多个b型摆动齿轮时所有b型摆动齿轮与壳体上的齿圈组成的齿轮副齿比相同；曲轴a设有与a型摆动齿轮数相同的曲拐，曲轴b设有与b型摆动齿轮数相同的曲拐;a型摆动齿轮受限于与壳体周向固定的销轴相对于壳体公转，其与输出轮a上的内齿圈之间的齿比决定了输出轮a相对于壳体自转一定角度a型摆动齿轮向相同方向的公转角度，a型摆动齿轮的公转角度和方向等于曲轴a的自转角度和方向，b型摆动齿轮受限于输出轮b上的销轴只能相对于输出轮b公转不能自转，其与壳体上的内齿圈之间的齿比决定了输出轮b相对于壳体自转一定角度b型摆动齿轮相对于壳体向相反方向的公转角度，b型摆动齿轮相对于壳体的公转角度和方向等于曲轴b的自转角度和方向，所述曲轴a和曲轴b通过联轴器联动，使得输出轮a和输出轮b只能相对于壳体向相反方向相对转动，且其相对于壳体的转动角度比例固定；所述齿轮或齿圈可以是由针齿壳和针齿组成的针轮,所述针齿还可以包括针齿套，所述销轴也可以包括轴套，曲拐是指曲轴的一级偏心轴，其连杆轴颈较粗时可以在主轴颈上直接加工出偏心轴省略曲柄，也可以通过在主轴颈上周向固定偏心轴套实现，曲轴的轴颈上可以包括轴承或轴套，所述销轴的直径等于摆动齿轮上销轴孔的直径减去摆动齿轮的摆动半径；差速器的壳体通过齿或孔与外界零件传递扭矩，在作为汽车后桥差速器时通常通过孔连接后桥齿盘，在作为中央差速器时通常通过周向面的齿与变速箱输出轴上的齿啮合或牙嵌连接输入扭矩，输出轮a和输出轮b通常通过周向面的齿形结构形成花键与两个输出轴连接；上述组成联轴顺向摆线差速器的零件或构件可以选用一体加工成型的零件或一体运动的构件；不需要限滑功能时所述联轴器可以选用刚性联轴器，所述刚性联轴器就是将曲轴a和曲轴b刚性连接，等同于将曲轴a和曲轴b连接成一个构件。

所述联轴器至少包括与曲轴a周向固定的联轴器零件a和与曲轴b周向固定的联轴器零件b，所述联轴器在曲轴a和曲轴b之间传递扭矩时联轴器零件a和联轴器零件因相对周向受力可产生相对轴向力。联轴器零件a和联轴器零件由于分别与曲轴a和曲轴b周向固定，当联轴器传递曲轴a和曲轴b之间的扭矩时，等同于联轴器零件a和联轴器零件b相互传递扭矩，联轴器零件a和联轴器零件b之间通过非垂直于轴线的受力面接触产生轴向分量的力，所述轴向分量的力能使联轴器零件a或联轴器零件b对差速器内摆动齿轮、输出轮或壳体之间产生一定的零件间轴向压力，这个压力造成零件间摩擦力增加，实现了输出轮a或输出轮b的相对壳体的转动阻力增加，扭矩有一部分通过差速器壳体传递，达到一定的限滑效果，其限滑效果的程度部分取决于联轴器将扭矩转化成联轴器零件a和联轴器零件b之间轴向分量力的比例，还有一部取决于差速器内零件间的摩擦系数；在具体实施时可以选择将联轴器零件a和联轴器零件b加工成与曲轴a或曲轴b一体的零件，也可以考虑将联轴器零件a和曲轴a完全固定，或将联轴器零件b与曲轴零件b完全固定。

所述联轴器为牙嵌式联轴器，所述牙嵌式联轴器至少包括与曲轴a周向固定的联轴器零件a和与曲轴b周向固定的联轴器零件b。所述牙嵌式联轴器的形式包括端面牙嵌式联轴器、周面牙嵌式联轴器和锥面牙嵌式联轴器，所述联轴器零件a和联轴器零件b分别设有凸凹造型结构，所述联轴器零件a和联轴器零件b通过所述凸凹造型结构相互周向限位实现牙嵌式扭矩传递，所述周面牙嵌式联轴器可以理解成外齿轮和同齿数的内齿圈嵌套，为了实现限滑效果所述联轴器零件a和联轴器零件b可以在传递扭矩时的轴向分量应力作用下相对轴向少量移动；所述联轴器零件a或联轴器零件b可以是一体加工的零件或一体移动的构件。

所述牙嵌式联轴器的联轴器零件a和联轴器零件b间的扭力传递接触面压力角大于1度。为了实现限滑效果将所述联轴器零件a和联轴器零件b可以在传递扭矩时产生轴向分量应力，并在相对轴向力的作用下相对轴向微量移动对差速器内其他零件产生压力，该压力增大差速器内零件间的转动摩擦阻力，实现限滑效果；传递扭矩时大于0度的接触面压力角使联轴器零件a和联轴器零件b产生相对推力，两个零件间距因相对推力微量变大，压力角绝对值越大扭矩产生的轴向应力越大。

所述牙嵌式联轴器的联轴器零件a和联轴器零件b间传递正向扭力时接触面压力角大于1度，传动反相扭矩时接触面压力角小于1度。为了实现限滑效果将所述联轴器零件a和联轴器零件b可以在传递扭矩时产生轴向分量应力，并在相对轴向力的作用下相对轴向微量移动对差速器内其他零件产生压力，该压力增大差速器内零件间的转动摩擦阻力，实现限滑效果；传递扭矩时大于0度的压力角使联轴器零件a和联轴器零件b产生相对推力，传递扭矩时小于0度的压力角使联轴器零件a和联轴器零件b产生相对拉力，为了实现联轴器零件a和联轴器零件b间距无论变大还是变小都可以对差速器其他零件造成压力变化，联轴零件a和联轴器零件b上设有相互穿插的结构造型，压力角绝对值越大扭矩产生的轴向应力越大，所述正转和所述反转是相对定义不是绝对定义，可以定义任何一转动方向为正则相逆的转动方向为反。

所述的联轴顺向摆线差速器，所述壳体包括的与壳体周向固定的销轴固定在销轴架上，所述销轴架与壳体周向固定。所述销轴架可以通过边缘花键与壳体主体周向固定，但是销轴架可以在轴向力的作用下微量轴向移动，便于传递联轴器传递扭矩时产生的轴向应力，这样有助于增加差速器零件间的摩擦面，增大摩擦阻力造成的差数转动阻力，增强限滑效果。

所述的联轴顺向摆线差速器，所述壳体结构对差速器内部零件有轴向限位。所述轴向限位保证差速器内部零件在被联轴器传递扭矩时产生的轴向分量力向轴向两侧压紧时的向内支撑力。

所述的联轴顺向摆线差速器，所述联轴器为具有滚珠坡道或滑块坡道联动机构的联轴器。滚珠坡道或滑块坡道联动机构是通过滚珠或滑块在扭矩传递零件两端凹槽中的限位来实现扭矩传递的同时可产生轴向力的分量的传动机构，其本质是通过一侧带有可容纳部分滚珠或滑块的凹槽的零件将扭矩传递给滚珠或滑块，然后滚珠或滑块将扭矩传递到另一侧带有可容纳部分滚珠或滑块的凹槽的零件，使用滚珠坡道或滑块坡道的机构传递扭矩的好处是零件便于加工出设定的压力角。

所述的联轴顺向摆线差速器包含两个a型摆动齿轮，曲轴a带有两级曲拐且两级曲拐相位相差180度，曲轴a的两级曲拐分别穿过两个a型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮a的内齿圈同时分别与两个a型摆动齿轮啮合组成内齿轮副，两个a型摆动齿轮齿数相等；所述的联轴顺向摆线差速器包含两个b型摆动齿轮，曲轴b带有两级曲拐且两级曲拐相位相差180度，曲轴b的两级曲拐分别穿过两个b型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮b上设有至少2个销轴，输出轮b的销轴同时穿过两个b型摆动齿轮上的销轴孔，两个b型摆动齿轮齿数相等；所述壳体包括与壳体周向固定的穿过a型摆动齿轮上的销轴孔的至少2个销轴，所述壳体还包括与壳体周向固定的与两个b型摆动齿轮分别啮合的内齿圈。虽然一个a型摆动齿轮也可以实现差速器的功能，但其力学平衡不够好，销轴的限位额可能有一定的回差；更为优选的可以选用两个a型摆动齿轮和两级曲拐相位相差180度的曲轴a配合，同时选用两个b型摆动齿轮和两级曲拐相位相差180度的曲轴b配合，曲轴上的两级偏心轴相位相差180度造成其穿过的两个摆动齿轮的公转相位相差180度，这两个摆动齿轮与同一个输出齿轮啮合时180度的相位差保证了这两个摆动齿轮对输出轮造成的径向压力抵消，同时两个摆动齿轮上的孔重叠区域刚好穿过销轴，中心对称设置2个以上销轴有利于更好的传递扭矩以及消除传动回差，销轴通过这两个摆线齿轮上的销轴孔的侧壁与摆线齿轮传递扭矩，这两个摆线齿轮同时还保证了其相对差速器自转轴心的公转不会影响差速器整体转动的重心。

所述差速器内还设有至少一片摩擦片。摩擦片可以选用摩擦系数较高的材料或表面工艺制成，所述摩擦片可以加在摆动齿轮与其他零件之间，也可以加在联轴器零件a或联轴器零件b与其他零件之间，为了进一步增加摩擦阻力，摩擦片可以通过内齿与曲轴a或曲轴b周向固定，摩擦片还可以通过外齿与壳体周向固定，并将与不同转动状态的零件周向固定的多片摩擦片穿插设置。

本发明的联轴顺向摆线差速器可以通过设置a型摆动齿轮与输出轮a上内齿圈的齿比和b型摆动齿轮与壳体上的内齿圈的齿比的差异来实现扭矩输出的分配趋势差异，这是本发明的差速器的一个重要进步优点，通过设置上述两处可调节输出扭矩分配趋势的齿轮比，解决了现有技术中各种差速器调节扭矩分配的范围局限性，相比现有技术也降低了差速器为调节扭矩分配而设计的造型的加工难度和加工成本，相比于现有技术的某些差速器更提高了同样尺寸下的扭矩承载能力，或者说减小相同载荷能力下的差速器体积，降低传动机构的转动惯量能够有效提升传动效率。

本发明的联轴顺向摆线差速器主要用于车辆的发动机动力经过变速箱之后向车轮输出，作为中央差速器时，通常是变速箱将扭矩输出给壳体，输出轮a和输出轮b分别将扭矩输出给前后差速器，作为前差速器或后差速器时，通常中央差速器输出的扭矩通过转轴或齿轮输出到联轴顺向摆线差速器壳体，差速器的输出轮a和输出轮b分别将扭矩输出到左右车轮。

附图说明

图1实施例1的联轴顺向摆线差速器结构示意图（剖视图）。

图2实施例1的联轴顺向摆线差速器零件爆炸图。

图3实施例1的联轴顺向摆线差速器立体图。

图4实施例1的联轴顺向摆线差速器的联轴器零件b立体图。

图5联轴顺向摆线差速器的一种可行的联轴器零件b立体图。

图6联轴顺向摆线差速器的一种可行的联轴器零件a和联轴器零件b立体图。

图中：1，壳体；2，曲轴a；3，曲轴b；4，曲轴a的偏心轴套；5，曲轴b的偏心轴套；6，输出轮a；7，输出轮b；8，与壳体周向固定的销轴架和销轴；9，a型摆动齿轮；10,b型摆动齿轮；11，联轴器零件a，12联轴器零件b。

具体实施方式

实施例1，如图1~图4所示，联轴顺向摆线差速器，由壳体、曲轴a、曲轴b、两个a型摆动齿轮、输出轮a、两个b型摆动齿轮、输出轮b和联轴器组成；所述曲轴a、曲轴b、输出轮a、输出轮b和壳体的自转轴心同轴，曲轴a和曲轴b通过联轴器联动；所述曲轴选用扁圆轴上套两个偏心轴套的形式实现；所述壳体包括与壳体周向固定的销轴架和销轴架上的穿过两个a型摆动齿轮上的孔的6个销轴，所述壳体还包括与壳体周向固定的同时与两个b型摆动齿轮分别啮合的内齿圈；每个曲轴a带有两级曲拐且两级曲拐相位相差180度，曲轴a的两级曲拐分别穿过两个a型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮a上设有内齿圈，输出轮a同时分别与两个a型摆动齿轮啮合组成内齿轮副，两个a型摆动齿轮齿数相等；每个曲轴b带有两级曲拐且两级曲拐相位相差180度，曲轴b的两级曲拐分别穿过两个b型摆动齿轮的中心轴孔，输出轮b上设有6个销轴，输出轮b的销轴同时穿过两个b型摆动齿轮上的孔，两个b型摆动齿轮齿数相等；壳体设有用于与差速器外界零件传递扭矩的孔形结构用于连接扭矩输入齿轮，输出轮a和输出轮b分别设有内花键用于连接输出轴；本实施例摆动齿轮和与之相啮合的齿圈都选用了圆摆线齿廓，本实施例中除偏心轴套选用锡青铜合金为材料制成以外，其他零件均选用铬钼钢为材料加工而成。