针滚子块一一中心轮"系统，该系统主要包括外齿内多相内凸轮（1)、左半轴架 (2)、滚针滚子块(5)、右半轴中心轮(6)，以此系统实现差速，构成差速器;外齿内多相内凸 轮（1)的外部是直齿圆锥齿轮、内部是多相内凸轮，即内部是具有三个互成120度夹角且轴 心对称的凸出部分的三相内凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线，故外齿内 多相内凸轮(1)既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的多相内凸轮，外齿内多相 内凸轮（1)将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内多相内凸轮（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)通过左半轴与左边后车轮（14)相固连，左半轴架(2)的右端为套 筒结构，该套筒结构装于外齿内多相内凸轮(1)的多相内凸轮中，沿该套筒结构的周向开有 Z2个径向导槽，在该导槽内装有滚针滚子块(5)，左半轴架（2)由一对深沟球轴承（13)支撑 在外齿内多相内凸轮（1)中；右半轴中心轮(6)是具有多个外凸部分的外凸轮，其凸出部分 的个数称为右半轴中心轮(6)的齿数，记为Z 6，右半轴中心轮(6)内嵌于左半轴架(2)的右端 套筒结构内，右半轴中心轮(6)的右端为右半轴，右半轴中心轮(6)通过右半轴与右边后车 轮(15)固连在一起，右半轴中心轮(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；上述滚针滚子块（5)由支架块（16)、销 (17)、滚针（18)、滚针套筒（19)组成，销（17)的两端与支架块（16)两侧的孔之间均为紧配 合，安装在支架块（16)两端的滚针套筒（19)由销（17)支承并通过滚针（18)与支架块（16)组 成滚动联接关系；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（1 〇 )，滚针滚子块(5)装在左半轴架(2)的右端 套筒的径向导槽内，其可在左半轴架(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联接关系，即滚针（10)使滚针滚子块(5)与左半 轴架(2)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦;滚针滚子块(5)两端的滚针套筒（19)分别与 外齿内多相内凸轮（1)的多相内凸轮轮廓和右半轴中心轮(6)的外凸轮轮廓分别相啮合各 组成一个纯滚动高副;右半轴中心轮(6)的外凸轮轮廓曲线是滚针滚子块(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，其内端滚针套筒 (19)所处一系列位置的包络线;右半轴中心轮(6)的齿数Z6和滚针滚子块(5)的数目Z2之差 为3〇
[0032]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多相内凸轮 (1)被驱动并以等角速度转动时，由于外齿内多相内凸轮(1)的多相内凸轮的向径变化而对 滚针滚子块(5)产生推力，迫使滚针滚子块(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，与此同时通过滚针滚子块(5)与右半轴中心轮(6)的高副接触也要推动右 半轴中心轮(6)转动，从而构成一个二自由度差速系统，左半轴架(2)和右半轴中心轮(6)上 的运动和动力则分别传给与其相连的左、右后车轮。右半轴中心轮(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，由左右后车轮不同的路面、弯道情 况决定。当汽车在平直路上直线行驶，左半轴架(2)上的车轮和右半轴中心轮(6)上的车轮 无转速差时，左半轴架（2)和右半轴中心轮(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，转矩由外齿内多相内凸轮（1)输入，经滚针滚子块(5)平均 传给左半轴架(2)和右半轴中心轮(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，滚针滚子块(5)受外齿内多相内凸轮(1)的驱使，一方面驱动左半轴架(2)和右 半轴中心轮(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)和右半轴中心轮(6)得以在不脱离传动的情况下实现差速。 而且由于滚针滚子块(5)对左半轴架(2)和右半轴中心轮(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。
[0033] 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,外齿内多 相内凸轮(1)的转速为m，则由图9可得：
式中，Z2--滚针滚子块的个数;Z6--右半轴中心轮的齿数。
[0034] 如设汽车要左转弯，汽车的两前轮在转向机构（图10)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10可得：
式中，r 一一弯道平均半径;L 一一后轮距之半。
[0035] 联立求解式（1)、式(2)，并设
，则可得：
[0036]在确定的车辆参数及行驶条件下，m、s、L均为已知。因此，112与116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。
[0037]考察装备本发明差速器的车辆两侧车轮的平均转速： ΠΜ=0·5(η6+η2) (5)
[0038] 直线行驶时，Π 6 = η2 = ηι，得： nM=ni (6)
[0039] 转向行驶时，将式(3)、式(4)代入式(5)得：
[0040] 令
则式(7)变为： nM=ffm (8)
[0041 ] 通常s>l，由式(8)知W〈l，故有： nM<ni (9)
[0042] 且ΠΜ随r增大而增大，当r-0时，πμ-Ο ;当时，ηΜ-ηι，即当转弯半径r趋近于 0时，车速亦趋近于0;转弯半径趋近于无穷大时(直线行驶），车速趋近于m。可见，本发明差 速器具有弯道自动减速的功能，且减速效果与弯道缓急程度直接相关，车辆行驶更加安全。
[0043] 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. 任意齿差内凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，主要由外齿内多相内凸轮（1)、左半 轴架（2)、圆锥滚子轴承（3)、右半壳(4)、滚针滚子块（5)、右半轴中心轮(6)、深沟球轴承 (7)、螺钉(8)、深沟球轴承(9)、滚针（10)、套筒垫片（12)、深沟球轴承（13)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"外齿内多相内凸轮一一滚针滚子 块一一中心轮"系统，该系统主要包括外齿内多相内凸轮（1)、左半轴架（2)、滚针滚子块 (5)、右半轴中心轮(6)，以此系统实现差速，构成差速器;外齿内多相内凸轮(1)的外部是直 齿圆锥齿轮、内部是多相内凸轮，即内部是具有三个互成120度夹角且轴心对称的凸出部分 的三相内凸轮，其自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线，故外齿内多相内凸轮（1)既 是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的多相内凸轮，外齿内多相内凸轮(1)将主减 速器和差速器有机地合为一体，外齿内多相内凸轮（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)通过左半轴与左边后车轮（14)相固连，左半轴架(2)的右端为套筒结构，该套筒结 构装于外齿内多相内凸轮(1)的多相内凸轮中，沿该套筒结构的周向开有Z2个径向导槽，在 该导槽内装有滚针滚子块(5)，左半轴架(2)由一对深沟球轴承（13)支撑在外齿内多相内凸 轮（1)中；右半轴中心轮(6)是具有多个外凸部分的外凸轮，其凸出部分的个数称为右半轴 中心轮(6)的齿数，记为Z6,右半轴中心轮(6)内嵌于左半轴架(2)的右端套筒结构内，右半 轴中心轮(6)的右端为右半轴，右半轴中心轮(6)通过右半轴与右边后车轮（15)固连在一 起，右半轴中心轮(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；上述滚针滚子块(5)由支架块(16)、销（17)、滚针（18)、滚针 套筒（19)组成，销（17)的两端与支架块（16)两侧的孔之间均为紧配合，安装在支架块（16) 两端的滚针套筒（19)由销（17)支承并通过滚针（18)与支架块(16)组成滚动联接关系;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)，滚针滚子块(5)装在左半轴架(2)的右端套筒的径向导槽内，其 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联接关系，即滚针（10)使滚针滚子块(5)与左半轴架(2)之间的接触由 滑动摩擦变为滚动摩擦;滚针滚子块(5)两端的滚针套筒（19)分别与外齿内多相内凸轮(1) 的多相内凸轮轮廓和右半轴中心轮(6)的外凸轮轮廓分别相啮合各组成一个纯滚动高副； 右半轴中心轮(6)的外凸轮轮廓曲线是滚针滚子块(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，其内端滚针套筒（19)所处一系列位置的 包络线;右半轴中心轮(6)的齿数Z6和滚针滚子块(5)的数目Z2之差为3。2. 根据权利要求1所述的任意齿差内凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，其特征在于： 滚针滚子块与外齿内多相内凸轮、左半轴架及右半轴中心轮之间均为多齿啮合，最多可以 有50%的滚针滚子块同时参与啮合工作，故重合度高，承载能力高，可实现大功率、大扭矩 差速传动。
【专利摘要】任意齿差内凸轮激波滚针滚子块式汽车差速器，属于机械传动技术领域。本发明提供一种新型汽车差速器，其外齿内多相内凸轮的外部是直齿圆锥齿轮、内部是多相内凸轮，其滚针滚子块与外齿内多相内凸轮、左半轴架及右半轴中心轮之间均为多齿啮合，且各啮合处均为滚动接触连接。动力由外齿内多相内凸轮外部的锥齿轮输入，经外齿内多相内凸轮传给滚针滚子块，滚针滚子块再将动力传给与左边车轮固连的左半轴架和与右边车轮固连的右半轴中心轮，从而使左、右车轮实现差速。该差速器省去了传统汽车差速器中的行星齿轮系统，结构紧凑，体积小，重量轻，多齿啮合，重合度大，承载能力强，传动效率高，可广泛用于需差速器的各种轮式车辆，如汽车、工程车辆等。
【IPC分类】F16H48/14
【公开号】CN105485296
【申请号】CN201610044139
【发明人】梁尚明, 徐毅, 陈飞宇, 李华, 林光春
【申请人】四川大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月22日