技术领域
[0001] 本
发明涉及汽车差速器技术领域，特别涉及一种锁止差速器及汽车。
背景技术
[0002] 汽车
发动机的动
力经
传动轴最后传送到
驱动桥(车桥)中，并在驱动桥中分配给左、右半轴以驱动
车轮，其中，驱动桥的主要部件包括差速器。
[0003] 差速器用于汽车的
传动系统中，其能够允许安装在车桥两端的轮胎以不同的速度旋转。例如在车辆转弯工况下，外轮胎必须以比内轮胎快的速度旋转以补偿其经过的较大距离，从而减少轮胎与地面的摩擦，此时通过差速器的作用，可以满足汽车在良好路面上正常行驶时的转速分配特性，因此差速器具有“差速不差扭”的传扭特性。
[0004] 然而，汽车在路况较差的路面上行驶时，例如当汽车的一个车轮陷入泥泞路面，由于
附着力不足，会发生打滑；另一个车轮在良好路面上，但因差速器平均分配转矩的特点，使这一车轮只能分到与滑转车轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车无法前进。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明旨在提出一种锁止差速器，解决了汽车在较差路面上行驶，易发生打滑，无法前进的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 一种锁止差速器，包括固定连接的差速器左壳体(11)和差速器右壳体(12)，所述锁止差速器中设有连接左右车轮的左半轴(13)、右半轴(14)，所述左半轴(13)、右半轴(14)相对端均固定连接有半轴
齿轮(15)，所述锁止差速器内设有销轴(16)，所述销轴(16)上、下套设固定有与所述半轴齿轮(15)
啮合的行星
锥齿轮(17)，所述锁止差速器还包括内嵌设在所述差速器左壳体(11)中的差速锁(18)，所述差速锁(18)包括：内犬齿圈(21)，所述内犬齿圈(21)与所述左半轴(13)固定连接，且所述内犬齿圈(21)上设有犬
齿槽(211)；外犬齿圈(22)，所述外犬齿圈(22)套设在所述内犬齿圈(21)上，且所述外犬齿圈(22)能够在所述内犬齿圈(21)上轴向滑动；所述外犬齿圈(22)上设有与所述犬齿槽(211)匹配的犬齿(221)；所述外犬齿圈(22)与所述差速器左壳体(11)周向固定连接，所述外犬齿圈(22)和内犬齿圈(21)之间设有第一
弹簧环(23)；液压执行器(24)，所述液压执行器(24)通过
轴承套设固定在所述内犬齿圈(21)上，且所述液压执行器(24)内设有容积可变的油腔(55)，所述油腔(55)连通有油液供给装置；所述液压执行器(24)能够推动所述外犬齿圈(22)轴向运动，压缩所述第一弹簧环(23)，以使所述犬齿(221)与犬齿槽(211)咬合。
[0008] 进一步的，所述内犬齿圈(21)的外表面设有第一阶梯结构和第二阶梯结构，所述液压执行器(24)设在所述第一阶梯结构的
水平表面，所述外犬齿圈(22)设在所述第二阶梯结构的水平表面；所述内犬齿圈(21)内壁设有与所述左半轴(13)啮合的
花键，所述犬齿槽(211)设在所述第二阶梯结构的竖直面上。
[0009] 进一步的，所述外犬齿圈(22)的一侧面边缘设有环状凸台(222)；所述环状凸台(222)外表面设有与所述差速器左壳体(11)啮合的花键，所述犬齿(221)设在所述环状凸台(222)的侧表面；所述第一弹簧环(23)固定在所述环状凸台(222)侧表面和所述第二阶梯结构的竖直面之间；所述环状凸台(222)的内表面轴向设有滑槽(223)，所述滑槽(223)内设有
同步环(25)；所述同步环(25)套设在所述内犬齿圈(21)上，且与所述内犬齿圈(21)之间存在间隙；所述内犬齿圈(21)上还套设有环状膜
片弹簧(26)，所述
膜片弹簧(26)
支撑在所述外犬齿圈(22)和同步环(25)之间；所述内犬齿圈(21)第二阶梯结构的拐
角处设有对应同步环(25)的凸起(212)；所述液压执行器(24)推动所述外犬齿圈(22)轴向运动，带动所述膜片弹簧(26)和同步环(25)运动，压缩所述第一弹簧环(23)，所述同步环(25)首先与所述凸起(212)
接触抵靠；所述液压执行器(24)继续推动所述外犬齿圈(22)轴向运动，所述同步环(25)相对所述外犬齿圈(22)在所述滑槽(223)中滑动，压缩所述膜片弹簧(26)并继续压缩所述第一弹簧环(23)，直至所述犬齿(221)与犬齿槽(211)咬合。
[0010] 进一步的，所述凸起(212)表面为第一倾斜环面，所述同步环(25)与所述凸起(212)相对的表面设有匹配的第二倾斜环面。
[0011] 进一步的，所述第一倾斜环面和所述第二倾斜环面的表面均涂有
摩擦材料。
[0012] 进一步的，所述同步环(25)包括环状本体(251)，所述环状本体(251)外表面上等距、间隔设有多个
凸块(252)，所述凸块(252)位于所述滑槽(223)中；所述膜片弹簧(26)处于初始状态时，所述同步环(25)的凸块(252)与所述滑槽(223)一端相抵；所述膜片弹簧(26)处于压缩状态且所述犬齿(221)与犬齿槽(211)咬合时，所述同步环(25)的凸块(252)与所述滑槽(223)另一端相抵。
[0013] 进一步的，所述液压执行器(24)包括与所述内犬齿圈(21)轴承固定连接的圆柱状内套(51)，所述内套(51)一端设有环形延伸面(52)；所述内套(51)上套设有环状推块(53)，且所述环状推块(53)能够在所述内套(51)上沿轴向方向滑动；所述环状推块(53)上套设有外套(54)，所述外套(54)还与所述内套(51)的环形延伸面(52)固定连接；所述液压执行器(24)还包括有第二弹簧环(56)，所述第二弹簧环(56)套设在所述环状推块(53)和外套(54)上，且所述第二弹簧环(56)一端固定在所述环状推块(53)上、另一端固定在所述外套(54)上；所述内套(51)、环状推块(53)以及外套(54)共同构成所述油腔(55)。
[0014] 进一步的，所述差速器左壳体(11)上设有与油道(111)，所述油道(111)一端与所述油腔(55)连通、另一端连通所述油液供给装置。
[0015] 相对于
现有技术，本发明所述的锁止差速器具有以下优势：驾驶员驾驶汽车在正常路面上行驶时，发动机的动力通过从动齿轮传递给差速器左壳体和差速器右壳体上，差速器右壳体转动并依次通过其内的销轴、行星锥齿轮和半轴齿轮，将动力传递到左半轴和右半轴上，从而完成动力的传递以及差速的控制，此时差速器左壳体中的差速锁不起作用，与现有技术中的差速器作用相同，此时左半轴转动带动其上的内犬齿圈转动，但是内犬齿圈的犬齿槽未与外犬齿圈的犬齿咬合，因此外全齿圈仅随差速器左壳体转动；当汽车在较差路面行驶时，以汽车打滑或陷入泥坑为例，此时油液供给装置向油腔中供给油液(液压油)，从而是使容腔体积变大，以使液压执行器能够推动外犬齿圈在内犬齿圈上轴向运动，并压缩第一弹簧环，当外犬齿圈上的犬齿进入内犬齿圈上的犬齿槽时，即犬齿和犬齿槽相咬合，从而差速器左壳体转动带动外犬齿圈转动，并将动力直接传递给内犬齿圈上，并通过内犬齿圈将动力直接传递给左半轴，使差速器失去差速作用，提高输出
扭矩，起到防止打滑的作用，保证车辆正常运行。
[0016] 当汽车越过打滑泥泞路面时，油液供给装置停止工作，在第一弹簧环压缩产生的弹性力的作用下，推动外犬齿圈恢复至初始
位置，即犬齿从犬齿槽中脱离出来，差速器恢复差速功能，方便行驶及后续操作。
[0017] 本发明的另一目的在于提出一种汽车，包括上述所述的锁止差速器。
[0018] 所述汽车与上述锁止差速器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
[0019] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1为本发明实施例所述的锁止差速器整体结构示意图；
[0021] 图2为本发明实施例所述的锁止差速器的差速锁初始状态时的示意图；
[0022] 图3为本发明实施例所述的锁止差速器的同步环结构示意图；
[0023] 图4为本发明实施例所述的锁止差速器的差速锁最终状态时的示意图；
[0024] 图5为本发明实施例所述的锁止差速器的液压执行器结构的示意图。
[0025] 附图标记说明：
[0026] 11-差速器左壳体，111-油道，12-差速器右壳体，13-左半轴，14-右半轴，15-半轴齿轮，16-销轴，17-行星锥齿轮，18-差速锁，19-
变速器壳体，21-內犬齿圈，211-犬齿槽，212-凸起，22-外犬齿圈，221-犬齿，222-环状凸台，223-滑槽，23-第一弹簧环，24-液压执行器，25-同步环，251-环状本体，252-凸块，26-膜片弹簧，51-内套，52-环状延伸面，53-环状推块，54-外套，55-油腔，56-第二弹簧环。
具体实施方式
[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0029] 本发明实施例提供一种锁止差速器，如图1和图2所示，包括固定连接的差速器左壳体11和差速器右壳体12，锁止差速器中设有连接左右车轮的左半轴13和右半轴14，左半轴13和右半轴14相对端均通过花键固定连接有半轴齿轮15，锁止差速器内设有销轴16，销轴16上、下套设固定有与半轴齿轮15啮合的行星锥齿轮17，其中，锁止差速器还包括内嵌设在差速器左壳体11中的差速锁18，差速锁18包括：内犬齿圈21，内犬齿圈21与所述左半轴13固定连接，且内犬齿圈21上设有犬齿槽211；外犬齿圈22，外犬齿圈22套设在内犬齿圈21上，且外犬齿圈22能够在内犬齿圈21上轴向滑动；外犬齿圈22上设有与犬齿槽211匹配的犬齿221；外犬齿圈22与差速器左壳体11周向固定连接，外犬齿圈22和内犬齿圈21之间设有第一弹簧环23；液压执行器24，液压执行器24通过轴承套设固定在内犬齿圈21上，且液压执行器24内设有容积可变的油腔(图1和图2中未示出)，油腔连通有油液供给装置；液压执行器24能够推动外犬齿圈22轴向运动，压缩第一弹簧环23，以使犬齿221与犬齿槽211咬合。
[0030] 本发明实施例提供的锁止差速器中，驾驶员驾驶汽车在正常路面上行驶时，发动机的动力通过从动齿轮传递给差速器左壳体和差速器右壳体上，差速器右壳体转动并依次通过其内的销轴、行星锥齿轮和半轴齿轮，将动力传递到左半轴和右半轴上，从而完成动力的传递以及差速的控制，此时差速器左壳体中的差速锁不起作用，与现有技术中的差速器作用相同，此时左半轴转动带动其上的内犬齿圈转动，但是内犬齿圈的犬齿槽未与外犬齿圈的犬齿咬合，因此外犬齿圈仅随差速器左壳体转动；当汽车在较差路面行驶时，以汽车打滑或陷入泥坑为例，此时油液供给装置向油腔中供给油液(液压油)，从而是使容腔体积变大，以使液压执行器能够推动外犬齿圈在内犬齿圈上轴向运动，并压缩第一弹簧环，当外犬齿圈上的犬齿进入内犬齿圈上的犬齿槽时，即犬齿和犬齿槽相咬合，从而差速器左壳体转动带动外犬齿圈转动，并将动力直接传递给内全齿圈上，并通过内犬齿圈将动力直接传递给左半轴，使差速器失去差速作用，提高输出扭矩，起到防止打滑的作用，保证车辆正常运行。
[0031] 当汽车越过打滑泥泞路面时，油液供给装置停止工作，在第一弹簧环压缩产生的弹性力的作用下，推动外犬齿圈恢复至初始位置，即犬齿从犬齿槽中脱离出来，差速器恢复差速功能，方便行驶及后续操作。
[0032] 此处需要说明，由于差速锁内嵌在差速器左壳体中，因此需要在差速器左壳体加工出安装槽，相应的内犬齿圈与安装槽中的安装面相贴合，即安装槽的结构与內犬齿圈的结构相符。而且，在差速器中，其差速器左壳体、差速器右壳体和从动齿轮为固定连接，可以通过
螺栓固定连接，从而保证传递到从动齿轮的动力能够顺利传递到半轴上，以保证车轮正常驱动。本
申请中的示意图主要为了说明锁止差速器的结构，未示出从动齿轮。
[0033] 而且差速器根据汽车驱动类型可以设在不同的驱动桥(车桥)中，例如设在后桥或前桥中，本申请文件以设在汽车前桥中为例，此时左半轴上还套设有变速器壳体。
[0034] 为了方便对本实施例中的锁止差速器的结构原理进行说明，本实施例中将锁止差速器起差速作用时，差速锁所处的状态定为初始状态，其各零部件所处的位置定为初始位置；将差速器不起差速作用时，差速锁所处的状态定为最终状态，其各零部件所处的位置定为最终位置，弹簧的状态定为压缩状态。
[0035] 具体地，如图1和图2所示，内犬齿圈21的外表面设有第一阶梯结构和第二阶梯结构，且第二阶梯结构的竖直面为环状平
板面，从而方便将多个等距间隔设置的犬齿槽211设在该第二阶梯结构的竖直面上，在图2中，犬齿槽211位于竖直面的边缘端。结合图2，液压执行器24可以设在第一阶梯结构的水平表面，从而由于阶梯的存在，对液压执行器24具有
定位和限位的双重作用，保证液压执行器24不易发生窜动。同样，将外犬齿圈22设在第二阶梯结构的水平表面，限制外犬齿圈22在第二阶梯结构水平表面滑动，便于犬齿221与第二阶梯结构竖直面上的犬齿槽211咬合。
[0036] 其中，内犬齿圈21与左半轴13的固定连接，可以为啮合连接，例如內犬齿圈21内壁设有与左半轴13啮合的花键，从而保证两者之间轴向限位，同步运转。此时，由于半轴齿轮15与左半轴13之间固定连接，因此可以理解为内犬齿圈21通过半轴与半轴齿轮15一体连接，保证力传递的
稳定性。在图1和图2中，在内犬齿圈21上还设有容纳半轴齿轮15部分结构的凹槽，保证整体结构的紧凑性。
[0037] 在实际操作过程中，正常行驶状态下，由于内犬齿圈21与左半轴13固定连接，两者转速相同；外犬齿圈22与差速器左壳体11固定连接，两者转速相同。但是前者的转速是通过差速器的差速作用得到的，则使内犬齿圈21与外犬齿圈22的转速不同，外犬齿圈22的转速较快，则液压执行器24推动外犬齿圈22滑动，使犬齿221与犬齿槽211咬合时，转速不同增加咬合难度，且易发生卡齿等危险，因此可以采用先提高内犬齿圈21的转速，在完成犬齿221与犬齿槽211的咬合操作。
[0038] 具体设计可以为，在外犬齿圈22与内犬齿圈21的犬齿槽211相对的一侧面设置环状凸台222，该环状凸台222位于外犬齿圈22的边缘端，此时环状凸台222外表面设有与差速器左壳体11啮合的花键，犬齿221设在环状凸台222的侧表面，与犬齿槽211位置相对。
[0039] 在图2中，在外犬齿圈22的环状凸台222内表面轴向设有滑槽223，滑槽223内设有同步环25，该同步环25支撑固定在滑槽223中，同时套设在内犬齿圈21上，同步环25与内犬齿圈21之间存在间隙，从而同步环25能够随外犬齿圈22同步转动，与内犬齿圈21彼此独立转动。其中，外犬齿圈22与同步环25的同步转动主要通过滑槽223
侧壁与同步环25之间的相抵靠，即滑槽223能够保证同步环25轴向运动的同时，对其具有周向限位作用。
[0040] 本申请中设置同步环25的目的主要是为了在液压执行器24推动外犬齿圈22滑动时，使外犬齿圈22带动同步环25轴向运动，同时使同步环25首先与内犬齿圈21相互接触并抵靠，即两者之间产生
摩擦力，通过摩擦力的作用使同步环25与内犬齿圈21同步转动，从而实现外犬齿圈22与内犬齿圈21的同步转动，以实现犬齿221与犬齿槽21之间的顺利咬合。
[0041] 由此可知，为了方便外犬齿圈22轴向滑
动能够带动同步环25运动，同时在犬齿221与犬齿槽211脱离后，使同步环25恢复至初始位置，方便下次操作，可以在内犬齿圈21上套设环状膜片弹簧26，该膜片弹簧26支撑在外犬齿圈22和同步环25之间。从而在初始状态时，膜片弹簧26一端抵靠外犬齿圈22、另一端将同步环25抵靠在初始位置，当外犬齿圈22运动时，带动膜片弹簧26和同步环25一起运动。
[0042] 同时，同步环25需要首先与内犬齿圈21接触抵靠，因此可以通过在内犬齿圈21第二阶梯结构的拐角处设置凸起212，从而保证同步环25在与凸起212接触抵靠时，外犬齿圈22的犬齿221与内犬齿圈21的犬齿槽211未咬合，且外犬齿圈22还能够继续滑动，并继续压缩第一弹簧环23。
[0043] 当同步环25在与凸起212接触抵靠时，液压执行器24继续推动外犬齿圈22滑动，此时在凸起212阻挡的作用下，同步环25无法继续与外犬齿圈22一起运动，外犬齿圈22继续运动时，同步环25在滑槽223中相对外犬齿圈22运动，同时压缩膜片弹簧26。从而在犬齿221与犬齿槽211脱离时，在膜片弹簧26的作用下，同步环25能够恢复到初始位置。
[0044] 具体地，结合图2和图3所示，同步环25包括环状本体251，在环状本体251外表面上等距、间隔设有多个凸块252，从而通过将凸块252设在滑槽223中，完成外犬齿圈22与同步环25的连接。
[0045] 同步环25位于初始位置时，膜片弹簧26未压缩，且将同步环25抵在滑槽223的一端，即图2中所示的状态，为滑槽223的外侧端。当同步环25处于最终位置时，膜片弹簧26压缩，同时在凸起212的作用下将同步环25抵在滑槽的另一端，即图4中所示的状态，为滑槽223的内侧端。
[0046] 图4中，犬齿221与犬齿槽211相咬合，同步环25与内犬齿圈21的凸起212接触抵靠，膜片弹簧26和第一弹簧环23均处于压缩状态。
[0047] 其中，图2和图4中相同的部件具有相同的附图标记。
[0048] 为了使同步环25与凸起212接触抵靠产生的摩擦力足够大，同步环25与内犬齿圈21尽可能同步转动，可以将凸起212表面设为第一倾斜环面，将同步环25与凸起212相对的表面设为与第一倾斜环面匹配的第二倾斜环面，从而增大两者之间的作用力，优选倾斜角度均为30-60度，具体可以为45度。
[0049] 其中，可以在第一倾斜环面和第二倾斜环面的表面均涂有摩擦材料或设为磨砂面等，例如涂敷包含有
橡胶、
树脂和
纤维的
复合材料等。
[0050] 液压执行器24的一种优选实施例可以为，如图5所示，该液压执行器24包括圆柱状内套51，内套51的一端设有环形延伸面52。在内套51上套设有环状推块53，环状推块53用于推动外犬齿圈22滑动，因此环状推块53需要能够在内套51上沿轴向方向滑动。在环状推块53上套设有外套54，外套54还与内套51的环形延伸面52固定连接，从而外套
54内表面与内套51外表面之间存在间隙(间隙的大小与环状推块53的厚度相符)，从而通过内套51、环状推块53和外套54共同构成油腔55。其中，由于环状推块53的滑动，需要在环状推块53内壁与内套51外壁之间、环状推块53外壁与外套54内壁之间、内套51的环形延伸面52与外套54端面之设置密封结构，例如密封
垫圈等，保证容腔55的
密封性。
其中，内套51的环形延伸面52上对应容腔55的位置设有通孔521，该通孔521用于与油液供给装置连通。
[0051] 具体地，当通过油液供给装置向油腔55中供给液压油时，由于容腔55的容积变大，则推动环状推块53向外运动，从而推动外犬齿圈22运动。当需要犬齿221与犬齿槽211脱离时，可以通过控制油液供给装置进行油液的
抽取操作，从而由于油腔为密封设置，能够使环状推块53向内运动，恢复至初始位置。也可以为了操作方便，在环状推块53和外套54上共同套设第二弹簧环56，第二弹簧环56的一端与环状推块53连接、另一端与外套54连接。当环状推块53向外运动时，拉伸第二弹簧环56，使第二弹簧环56蓄能；当油液供给装置不在供给液压油时，在第二弹簧环56弹性力的作用下，环状推块53会自动向内运动，并恢复至初始位置。
[0052] 由图1可知，为了方便油腔55与油液供给装置连接，可以通过在差速器左壳体11上设置油道111，该油道111与油腔55通过上述通孔连通。由于油道111位于差速器左壳体11中，因此油道111会与差速器左壳体11一起转动，因此将内套51与内犬齿圈21之间轴承固定连接，即内犬齿圈21转动不带动内套51转动，使液压执行器24与外犬齿圈22和/或差速器左壳体11同步转动，保证油道111与油腔55一直平稳连通。
[0053] 在实际应用时，例如本实施例中的锁止差速器应用在汽车前桥中时，如图1所示，在左半轴13上还套设有变速器壳体19，从而进一步地可以在变速器壳体19上设置与将差速器左壳体11中的油道111连通的液压油入口。
[0054] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
