7)、套筒垫片（18)等组成，其特征在于：摒弃了传统汽 车差速器的行星齿轮系统，代之以"外齿内中心轮--滚柱--多相外凸轮"系统，该系统 主要包括外齿内中心轮（1)、左半轴架（2)、移动式套筒滚柱（5)、右半轴多相外凸轮（6)，以 此系统实现差速；外齿内中心轮（1)的外部是直齿圆锥齿轮、内部是具有多个凸出部分的 内齿轮，其凸出部分的个数即为外齿内中心轮（1)的齿数，记为Zi，故外齿内中心轮（1)既 是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的内齿轮，外齿内中心轮（1)将主减速器和 差速器有机地合为一体，外齿内中心轮（1)与右半壳（4)通过螺钉（8)固定连接成一个整 体并由一对圆锥滚子轴承（3)支撑在机架上；左半轴架（2)的左端为左半轴，左半轴架（2) 的左端与左边车轮（19)相固连、右端装于外齿内中心轮（1)的内齿轮中，左半轴架（2)的 右端为套筒结构，沿该套筒周向开有Z2个径向导槽，该导槽内装有移动式套筒滚柱（5)，左 半轴架⑵由一对深沟球轴承（17)支撑在外齿内中心轮⑴中；外齿内中心轮⑴的内齿 轮齿廓曲线是移动式套筒滚柱（5) -方面随左半轴架（2)转动，另一方面又在左半轴架（2) 的径向导槽中移动的过程中所处一系列位置的包络线；右半轴多相外凸轮（6)是具有三个 互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余 弦曲线，右半轴多相外凸轮（6)内嵌于左半轴架（2)的右端套筒结构内，右半轴多相外凸轮 (6)的右端为右半轴，右半轴多相外凸轮（6)的右端与右边车轮（20)固连在一起，右半轴 多相外凸轮（6)的左端通过深沟球轴承（9)支承于左半轴架（2)之内、右端通过深沟球轴 承（7)支承于右半壳（4)之内；移动式套筒滚柱（5)由端块（12)、销（13)、滚针套筒（14)、 滚针（15)、销轴（16)组成，端块（12)和销轴（16)的大端均为长方块结构，销（13)的作用 是使端块（12)和销轴（16)在轴向不能相对运动，滚针套筒（14)被端块（12)和销轴（16) 的大端限制在销轴（16)上，并与销轴（16)通过滚针（15)组成转动副；在左半轴架（2)的 右端套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针（10)的沟槽，在该沟槽内装有若 干根滚针（10)，移动式套筒滚柱（5)装在左半轴架（2)的右端套筒的径向导槽内，其端块 (12)和销轴（16)的大端通过导槽内的若干根滚针（10)与左半轴架⑵的径向导槽组成滚 动连接关系；也就是说，在左半轴架（2)的导槽内壁与移动式套筒滚柱（5)之间装有若干根 滚针（10)，滚针（10)使移动式套筒滚柱（5)与左半轴架⑵导槽之间的接触由滑动摩擦变 为滚动摩擦，使移动式套筒滚柱（5)可在左半轴架（2)导槽内沿径向自由地滚动前行或后 退；移动式套筒滚柱（5)的滚针套筒（14)的外圆柱表面与外齿内中心轮（1)的内齿轮齿廓 和右半轴多相外凸轮（6)的外轮廓分别相啮合各组成一个滚动高副；外齿内中心轮（1)的 齿数Zi和移动式套筒滚柱（5)的数目Z2之差为3。
[0030] 本发明所述差速器的工作原理是：当主减速器的从动锥齿轮即外齿内中心轮（1) 被驱动并以等角速度转动时，由于外齿内中心轮（1)的内齿轮对移动式套筒滚柱（5)产生 推力，迫使移动式套筒滚柱（5)在左半轴架（2)的径向导槽中移动并推动左半轴架（2)转 动，与此同时通过移动式套筒滚柱（5)与右半轴多相外凸轮（6)的高副接触也要推动右半 轴多相外凸轮（6)转动，从而构成一个二自由度差速系统，左半轴架（2)和右半轴多相外凸 轮（6)上的运动和动力则分别传给与其相固连的左、右车轮。右半轴多相外凸轮（6)和左 半轴架（2)在驱动力的作用下分别转动，但各自的运动状态是不确定的，由左右车轮不同 的路面、弯道情况决定。当汽车在平直路上直线行驶，左半轴架（2)上的车轮和右半轴多相 外凸轮（6)上的车轮无转速差时，左半轴架（2)和右半轴多相外凸轮（6)的转速相同，即差 速器没有差速作用。此时，差速器中各部件保持相对静止，转矩由外齿内中心轮（1)输入， 经移动式套筒滚柱（5)平均传给左半轴架（2)和右半轴多相外凸轮（6)。当汽车转弯或在 不平道路上行驶，后面左右两轮出现转速差时，移动式套筒滚柱（5)受外齿内中心轮（1)的 驱使，一方面驱动左半轴架（2)和右半轴多相外凸轮（6)转动，另一方面在随左半轴架（2) 转动的同时在左半轴架（2)的径向导槽中做径向移动，保证左半轴架（2)和右半轴多相外 凸轮（6)得以在不脱离传动的情况下实现差速。而且由于移动式套筒滚柱（5)对左半轴架 (2)和右半轴多相外凸轮(6)的作用力产生的力矩的作用，使转速慢的驱动轮上可以得到 比转速快的驱动轮更大的转矩。
[0031] 为说明本发明差速器的差速特性，设汽车后面左、右轮转速分别为n2、n6，外齿内中 心轮⑴的转速为叫，则由图7可得：
式中，Z2-移动式套筒滚柱的个数；Zi-外齿内中心轮的齿数。
[0032] 如设汽车要左转弯，汽车的两前轮在转向机构（图8)的作用下，其轴线与汽车两 后轮的轴线汇交于P点，此时可视为整个汽车是绕P点回转。在车轮与地面不打滑的情况 下，两后轮的转速应与弯道半径成正比，由图8可得：
式中，r一弯道平均半径；L一后轮距之半。
[0033] 联立求解式（1)、式（2)，得：
[0034] 在确定的车辆参数及行驶条件下，叫、Zp Z2、L均为已知。因此，叫与η 6只随转弯 半径r而变。故本发明差速器具备差速功能，装备该差速器的车辆能够通过任意半径弯道。
[0035] 本发明可广泛适用于所有需要差速器的轮式车辆，如汽车、工程车辆等。
【主权项】
1. 内齿轮驱动式任意齿差纯滚动汽车差速器，主要由外齿内中心轮（1)、左半轴架 (2) 、圆锥滚子轴承（3)、右半壳（4)、移动式套筒滚柱（5)、右半轴多相外凸轮(6)、深沟球轴 承（7)、螺钉（8)、深沟球轴承（9)、滚针（10)、端块（12)、销（13)、滚针套筒（14)、滚针（15)、 销轴（16)、深沟球轴承（17)、套筒垫片（18)组成，其特征在于：摒弃了传统汽车差速器的行 星齿轮系统，代之以"外齿内中心轮--滚柱--多相外凸轮"系统，该系统主要包括外齿 内中心轮（1)、左半轴架（2)、移动式套筒滚柱（5)、右半轴多相外凸轮（6)，以此系统实现差 速；外齿内中心轮（1)的外部是直齿圆锥齿轮、内部是具有多个凸出部分的内齿轮，其凸出 部分的个数即为外齿内中心轮（1)的齿数，故外齿内中心轮（1)既是主减速器的一个锥齿 轮，又是差速器机构中的内齿轮，外齿内中心轮（1)将主减速器和差速器有机地合为一体， 外齿内中心轮（1)与右半壳（4)通过螺钉（8)固定连接成一个整体并由一对圆锥滚子轴承 (3) 支撑在机架上；左半轴架（2)的左端为左半轴，左半轴架（2)的左端与左边车轮（19) 相固连、右端装于外齿内中心轮（1)的内齿轮中，左半轴架（2)的右端为套筒结构，沿该套 筒周向开有Z2个径向导槽，该导槽内装有移动式套筒滚柱（5)，左半轴架（2)由一对深沟 球轴承（17)支撑在外齿内中心轮（1)中；外齿内中心轮（1)的内齿轮齿廓曲线是移动式 套筒滚柱（5) -方面随左半轴架（2)转动，另一方面又在左半轴架（2)的径向导槽中移动 的过程中所处一系列位置的包络线；右半轴多相外凸轮（6)是具有三个互成120°夹角且 轴心对称的凸出部分的三相凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线，右半轴多 相外凸轮（6)内嵌于左半轴架（2)的右端套筒结构内，右半轴多相外凸轮（6)的右端为右 半轴，右半轴多相外凸轮(6)的右端与右边车轮（20)固连在一起，右半轴多相外凸轮（6) 的左端通过深沟球轴承（9)支承于左半轴架（2)之内、右端通过深沟球轴承（7)支承于右 半壳（4)之内；移动式套筒滚柱（5)由端块（12)、销（13)、滚针套筒（14)、滚针（15)、销轴 (16)组成，端块（12)和销轴（16)的大端均为长方块结构，滚针套筒（14)被端块（12)和销 轴（16)的大端限制在销轴（16)上，并与销轴（16)通过滚针（15)组成转动副；在左半轴架 (2)的右端套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装滚针（10)的沟槽，在该沟槽内装 有若干根滚针（10)，移动式套筒滚柱（5)装在左半轴架（2)的右端套筒的径向导槽内，其端 块（12)和销轴（16)的大端可在左半轴架（2)的径向导槽中径向移动并通过导槽内的若干 根滚针（10)与左半轴架（2)的径向导槽组成滚动连接关系，使移动式套筒滚柱（5)与左半 轴架⑵之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦；移动式套筒滚柱（5)的滚针套筒（14)的外 圆柱表面与外齿内中心轮（1)的内齿轮齿廓和右半轴多相外凸轮（6)的外轮廓分别相嗤合 各组成一个滚动高副；外齿内中心轮（1)的齿数Zi和移动式套筒滚柱（5)的数目Z2相差为 3〇2. 根据权利要求1所述的内齿轮驱动式任意齿差纯滚动汽车差速器，其特征在于：外 齿内中心轮与移动式套筒滚柱、移动式套筒滚柱与右半轴多相外凸轮均为多齿啮合，故重 合度大，承载能力大，可实现大功率、大扭矩差速传动。
【专利摘要】内齿轮驱动式任意齿差纯滚动汽车差速器，属于机械传动技术领域。本发明提供一种新型汽车差速器，其外齿内中心轮的外部是直齿圆锥齿轮、内部是内齿轮，动力由外齿内中心轮外部的锥齿轮输入，经外齿内中心轮的内齿轮传给移动式套筒滚柱，移动式套筒滚柱再将动力传给与左车轮固连的左半轴架和与右车轮固连的右半轴多相外凸轮，从而使左、右车轮实现差速。该汽车差速器省去了传统汽车差速器中的行星齿轮系统，且其移动式套筒滚柱与左半轴架、外齿内中心轮及右半轴多相外凸轮均为滚动接触连接，故结构更加紧凑，体积小，重量轻，多齿啮合，重合度大，承载能力强，传动效率高，可广泛应用于需要差速器的各种轮式车辆，如一般的汽车、工程车辆等。
【IPC分类】F16H48/42, F16H48/14
【公开号】CN105257802
【申请号】CN201510738578
【发明人】梁尚明, 徐毅, 陈飞宇
【申请人】四川大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月4日