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具有自锁功能的变传动比限滑 差速器

阅读：1021发布：2020-05-21

专利汇可以提供具有自锁功能的变传动比限滑差速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器。包括差速器壳 (1)，其内设置的变传动比行星齿轮 (2)和半轴齿轮(3)，半轴齿轮后端面(4)与差速器壳后端面(6)间有凸轮环(5)、锁止环(7)、复位弹簧 (8)及弹簧罩(9)，半轴齿轮(3)外设有摩擦片 (10)，差速器中间设有一个中央方块 (11)及十字轴(12)，它们组成一个自锁机构。本发明提供了一种在极端的路面情况下实现自锁，在脱离极端路面时迅速自动解锁的限滑差速器，提高了车辆的通过性和安全性。本发明特别适用于越野汽车及自卸汽车、轮式装载机、推土机等各种轮式工程机械。，下面是具有自锁功能的变传动比限滑差速器专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器，包括差速器壳(1)，其内设置的变传动比行星齿轮(2)和半轴齿轮(3)，半轴齿轮(3)外设有摩擦片(10)，差速器中间设有一个中央方块(11)及十字轴(12)，其特征在于：所述的半轴齿轮(3)后端面(4)是一个周期性波动曲面；所述的半轴齿轮(3)后端面(4)外有凸轮环(5)，半轴齿轮(3)和凸轮环(5)组成一个凸轮运动机构；所述的凸轮环(5)与差速器壳(1)后端面(6)间有锁止环(7)和复位弹簧(8)及弹簧罩(9)；所述的凸轮环(5)的一个端面均匀分布着圆柱面凸台(13)，凸轮环(5)的另一个端面由锯齿形内环面(14)和平面外环面(15)两部分组成，凸轮环(5)的圆柱面凸台(13)与半轴齿轮(3)后端面(4)接触；所述的锁止环(7)的一个端面由锯齿形内环面(16)和平面外环面(17)两部分组成，另一个端面为平面，在外环面(17)周向均匀分布着定位孔(18)和弹簧罩孔(19)，并用螺栓通过定位孔(18)将锁止环(7)固定在差速器壳(1)的后端面(6)上，锁止环(7)的平面端面与差速器壳(1)的后端面(6)接触，锁止环(7)的锯齿内环面(16)和凸轮环(5)的锯齿内环面(14)相对放置，凸轮环(5)与半轴齿轮(3)处于轴向尺寸之和最小的相对相位角时，凸轮环(5)的锯齿形内环面(14)的齿槽底面(20)和锁止环(7)锯齿形内环面(16)的齿槽底面(21)间有间隙(C)；所述的复位弹簧(8)放置在弹簧罩(9)中，并且弹簧罩(9)的开口端放置在差速器壳(1)后端面(6)均匀分布的盲孔(22)内，弹簧罩(9)另一端通过锁止环(7)外环面(17)的弹簧罩孔(19)与凸轮环(5)的外环面(15)接触。
2. 根据权利要求l所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述的半轴齿轮（3)的周期性波动曲面是一个圓柱面的单参数包络面。
3. 根据权利要求l所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述的半轴齿轮（3)和凸轮环（5)组成的一个凸轮运动机构的运动曲线为周期性函数Z-f(n6),式中Z表示凸轮环（5)沿其轴线方向的移动距离，n为一个正整数，表示半轴齿轮（3)相对于差速器壳（1)旋转一周中所包含的凸轮环（5)往复行程次数，6为半轴齿轮（3)相对于差速器壳（1)的转角。
4. 根据权利要求1所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述的凸轮环（5)的圓柱面凸台（13)的个数为大于等于2的正整数，凸轮环 (5)的外环面（15)低于内环面（14)锯齿槽底平面（20)，凸轮环（5)的圆柱凸台 (13)的半径（R)大于等于凸轮环（5)在凸轮机构中相对半轴齿轮（3)的最大行程 (L)，即R > L。
5. 根据权利要求l所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述的锁止环（7)的锯齿形内环面（16)与凸轮环（5)的锯齿形内环面（14)为(21) 。
6. 根据权利要求l所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述的差速器壳（1)后端面（6)均匀分布的盲孔（22)，其数目、孔径大小和分布位置均与锁止环（7)外环面（17)上的弹簧罩孔（19)相同，弹簧罩（9)与盲孔(22) 内壁之间为滑动配合。
7. 根据权利要求l所述的具有自锁功能的变传动比限滑差速器，其特征在于：所述凸轮环（5)的锯齿形内环面（14)的齿槽底面（20)和锁止环（7)锯齿形内环面（16)的齿槽底面（21)间的间隙（C)是在凸轮环（5)处于最小行程时设置的，间隙（C)的值小于凸轮环（5)在凸轮机构中相对半轴齿轮（3)的最大行程（L),即 C〈L。

说明书全文

具有自锁功能的变传动比限滑差速器技术领域本发明涉及一种限滑差速器，具体涉及一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器。背景技术为了克服汽车在不良路面上个别驱动轮出现的打滑现象，限滑差速器应运而生。按工作原理可将限滑差速器归纳为内摩擦式、超越式、电子自动差速锁及与ABS 刹车系统相结合的电子制动限滑差速系统和变传动比式等几种。其中，变传动比限滑差速器具有结构简单、性能可靠并且不会产生负牵引力的优点，因此得到了广泛的应用。然而，变传动比限滑差速器却存在锁紧系数受速比变化范围限制的缺点。具体来说，变传动比限滑差速器的工作原理为：行星齿轮与半轴齿轮作周期性的变速比传动，并且行星齿轮上的速比变化周期为奇数次，故当行星齿轮与一側半轴轮的传动比达到最大值时，与另一侧半轴齿轮的传动比达到最小值，从而实现两侧半轴齿轮上不相等的扭矩分配。行星齿轮转过半个速比周期后两侧半轴齿轮上的扭矩分配将对调过来，这种周期性的扭矩分配变化形成了两个势垒。如果两侧半轴轮上的扭矩之比不超过差速器的最大扭矩分配，差速器就不能连续差动，限制了车轮滑转，然而如果反之，则还会出现车轮打滑现象。可见，变传动比限滑差速器的锁紧性能受到了速比变化范围的限制。在公告号为CN1418784的专利中，提出了三周节变传动比限滑差速器。相比于以往的单周节变传动比限滑差速器，这种三周节的变传动比限滑差速器提高了差速器的锁紧性能，但依然没有从根本上摆脱锁紧性能受到速比变化范围限制的缺点。因而面对极端的路面情况时，三周节变传动比限滑差速器的锁紧性能还是显得比较有限。如何在继承现有变传动比限滑差速器结构筒单、制造成本低等优点的同时，获得更好的限滑效果和更高的可靠性能，从而彻底摆脱变传动比限滑差速器受到速比变化范围限制的缺点，已经成为变传动比限滑差速器发展的一个重要方向。发明内容本发明的目的是提供一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器，该差速器是在变传动比差速器基础上，通过增加一些简单的机械结构来实现在极端情况下差速器自锁的功能，以才是高车辆的通过性和安全性。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器，包括差速器壳，其内设置的变传动比行星齿轮和半轴齿轮，半轴齿轮后端面外有凸轮环，凸轮环与差速器壳后端面间有锁止环和复位弹簧及弹簧罩，半轴齿轮外设有摩4寮片，差速器中间设有一个中央方块及十字轴。与一般变传动比差速器相比，本发明的特殊之处在于：所述的半轴齿轮后端面是一个周期性波动曲面；所述的半轴齿轮后端面外有凸轮环，半轴齿轮和凸轮环组成一个凸轮运动机构；所述的凸轮环与差速器壳后端面间有锁止环和复位弹簧及弹簧罩；所述的凸轮环的一个端面均匀分布着圆柱面凸台，凸轮环的另一个端面由锯齿形内环面和平面外环面两部分组成，凸轮环的圆柱面凸台与半轴齿轮后端面接触；所述的锁止环的一个端面由锯齿形内环面和平面外环面两部分组成，另一个端面为平面，在外环面周向均匀分布着定位孔和弹簧罩孔，并用螺栓通过定位孔将锁止环固定在差速器壳的后端面上，锁止环的平面端面与差速器壳的后端面接触，锁止环的锯齿内环面和凸轮环的锯齿内环面相对放置，凸轮环与半轴齿轮处于轴向尺寸之和最小的相对相位角时，凸轮环的锯齿形内环面的齿槽底面和锁止环锯齿形内环面的齿槽底面间有间隙；所述的复位弹簧放置在弹簧罩中，并且弹簧罩的开口端放置在差速器壳后端面均勻分布的盲孔内，弹簧罩另一端通过锁止环外环面的弹簧罩孔与凸轮环的外环面接触。本发明的优点在于：一、结构简单，安装方便。实现自锁功能的机械结构十分简单，仅仅由一个凸轮环、一个锁止环和若干个复位弹簧及弹簧罩等组成。这些零件一些可以是标准件，一些通过简单加工便可得到，因此制造成本较低。安装也很方便，只需安装差速器壳前将凸轮环等零件依次装入即可。二、效果明显，性能可靠。由于半轴齿轮的角加速度正比于半轴齿轮转速的平方，当车轮一侧发生打滑现象时，半轴齿轮即可获得足够大的角加速度，从而产生足够大的轴向推力，使凸轮环处于自锁状态。本发明的锁紧系数可达到无穷大，所以可以彻底摆脱变传动比限滑差速器自锁性能受到速比变化范围限制的致命缺点。附图说明图l是具有自锁功能的变传动比限滑差速器的结构图；图2是图1的局部一见图A的放大图；图3是半轴齿轮结构图；图4是凸轮环一般视图；图5是凸轮环的主视图；图6是图5的局部视图B的放大图；图7是图5的仰视图；图8是图5的俯-见图；图9是锁止环一般视图；图IO是锁止环的主视图；图11是图10的A-A剖i见图；图12是图11的局部视图D的放大图。附图中：l-差速器壳，2-行星齿轮，3-半轴齿轮，4-半轴齿轮后端面，5-凸轮环，6-差速器壳后端面，7-锁止环，8-复位弹簧，9-弹簧罩， 10-摩擦片，11-中央方块，12-十字轴，13-凸轮环圆柱凸台，14-凸轮环内环面，15-凸轮环外环面，16-锁止环内环面，17-锁止环外环面，18-锁止环定位孔，19-锁止环弹簧罩孔，20-凸轮环内环面槽底平面，21-锁止环内环面槽底平面，22 -差速器壳后端面的盲孔。具体实施方式下面将结合附图对本发明作进一步详述：一种具有自锁功能的变传动比限滑差速器，见图l。它包括差速器壳l，其内设置变传动比行星齿轮2和半轴齿轮3，差速器壳后端面6与半轴齿轮3后端面4之间安装凸轮环5、锁止环7、复位弹簧8和弹簧罩9，半轴齿轮3外设有摩擦片IO，差速器中间设有一个中央方块ll及十字轴12。所述的半轴齿轮3后端面4是一个周期性波动曲面，见图3。所述的凸轮环5，见图4-8。凸轮环5的一个端面均匀分布着圆柱面凸台13，凸轮环5的另一个端面由锯齿形内环面14和平面外环面15两部分组成，凸轮环5的圓柱面凸台13与半轴齿轮3后端面4接触。凸轮环5的圆柱面凸台13 的个数为大于等于2的正整数，凸轮环5的外环面15低于内环面14锯齿槽底平面20，凸轮环5的圆柱凸台13的半径R大于等于凸轮环5在凸轮机构中相对半轴齿轮3的最大行程L，即R > L。所述的半轴齿轮3后端面4外有凸轮环5，半轴齿轮3和凸轮环5组成一个凸轮运动才几构。为了提高半轴齿轮3后端面4和凸轮环5的圓柱凸台13的耐磨性，必须保证半轴齿轮3的后端面4和凸轮环5的圆柱凸台13之间为线接触。同时考虑到半轴齿轮3的后端面4的加工可能性，希望凸轮环5的圆柱凸台13在有效工作区域上的几何形状与加工所釆用的刀具形状一致。取形状为圆柱面的刀具，则后端面4的形状是由刀具半径和刀具与半轴齿轮3之间的相对运动决定的，是刀具圆柱面的一个单参数包络面。因此，各种对称的周期性函数Z=f (n6)都可以作为由半轴齿轮3和凸轮环5组成的凸轮机构的相对运动曲线，式中Z表示凸轮环5沿差速器轴线方向的移动距离，n为一个正整数，表示半轴齿轮3相对于差速器壳1旋转一周中所包含的凸轮环5往复行程次数，6为半轴齿轮3相对于差速器壳1的转角，即相位角。考虑到运动的平稳性，本实施例中，以正弦曲线作为凸4仑^/L构的运动曲线，即：Z=Z0+l72*sin(ne) n>=2 上式中，Z。为一个结构常数，L表示凸轮环5的最大行程。其中，Z。由凸轮环5初始移动距离和初始相位角来确定，假设凸轮环5初始移动距离和初始相位分别为-L/2和0 ，可以得到ZQ= - L/2;考虑到半轴齿轮 3后端面4的加工效率，采用刀具的半径取0. 9倍的运动曲线的最小曲率半径。所述的锁止环7，见图9-12。锁止环7的一个端面由锯齿形内环面16和平面外环面17两部分组成，另一个端面为平面，在外环面17周向均勻分布着定位孔18和弹簧罩孔19,并用螺栓通过定位孔18将锁止环7固定在差速器壳1 的后端面6上，锁止环7的平面端面与差速器壳1的后端面6接触，锁止环7 的锯齿内环面16和凸轮环5的锯齿内环面14相对放置，锁止环7的锯齿形内环面16与凸轮环5的锯齿形内环面14为共轭齿形结构，且锁止环7的外环面 17低于其内环面16锯齿槽底平面21。凸轮环5与半轴齿轮3处于轴向尺寸之和最小的相对相位角时，凸轮环5的锯齿形内环面14的齿槽底面20和锁止环7 锯齿形内环面16的齿槽底面21间有间隙C。所述的复位弹簧8放置在弹簧罩9中，见图2。弹簧罩9的开口端放置在差速器壳1后端面6均匀分布的盲孔22内，弹簧罩9另一端通过锁止环7外环面 17的弹簧罩孔19与凸^^环5的外环面15接触。所述的差速器壳1后端面6均匀分布的盲孔22,其数目、孔径大小和分布位置均与锁止环7外环面17上的弹簧罩孔19相同，弹簧罩9与盲孔22内壁之间为滑动配合。所述凸轮环5的锯齿形内环面14的齿槽底面20和锁止环7锯齿形内环面 16的齿槽底面21间的间隙C是在凸轮环5处于最小行程时设置的，间隙C的值小于凸轮环5在凸轮机构中相对半轴齿轮3的最大行程L，即C〈L。结合本实例说明本发明具体的工作原理如下：对于大多数情况下车辆以直线行驶或者在正常路面上转弯时，由于复位弹簧8的弹力作用使得凸轮环5与半轴齿轮3紧密配合，并一起绕半轴转动。然而，当车辆一侧车轮发生打滑现象，并且其滑转速度超过一定的阈值时，由于本发明应用了变传动比齿轮副结构，所以两个半轴齿轮3之间传动比的周期性波动会导致空转一侧的半轴齿轮3产生相对角加速度。又因为半轴齿轮3的后端面为周期性的波动曲面4，因此空转一侧的半轴齿轮3后端面4会频繁与凸轮环5的圆柱凸台13发生相对滑动，从而对凸轮环5产生一个轴向推力，这个轴向推力会克服复位弹簧8的压力，使凸轮环5向锁止环7移动，并最终使得凸轮环5的锯齿形内环面14与锁止环 7的锯齿形内环面16紧密配合，由于锁止环7是固定在差速器壳1后端面6上的，所以使得凸轮环5与差速器壳1锁止。凸轮环5与差速器壳1后端面6之间的间隙C是在凸轮环5处于最小行程时设置的，其值小于凸轮环5在凸轮机构中相对半轴齿轮3的最大行程L,因此当凸轮环5与差速器壳1锁止后，半轴齿轮3后端面4的最高点不能越过凸轮环5圓柱凸台13的最高点，半轴齿轮3 与差速器壳1发生单向锁止，限制了打滑一侧驱动^H々滑转，实现了差速器的自动锁止，从而提高车辆通过性和安全性的效果。当打滑一侧的驱动轮触地并摆脱滑转趋势后，原打滑一侧的半轴齿轮3相对角加速度消失，即半轴齿轮3脱离与凸轮环5之间的锁止状态，它凸轮环5 的轴向推力也随之消失，复位弹簧8将迅速地将凸轮环5推回到最小轴向距离的位置，差速器即回复开锁状态。

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