预载式限滑差速器
阅读：430发布：2020-05-16
专利汇可以提供预载式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 涉及一种预载式限滑 差速器 ，其通过半轴 齿轮 (5)的背锥面(51)与用 弹簧 加载的内锥形摩擦环(8)之间的 摩擦 力 来实现差速器的预载，没有增加轴向长度，结构紧凑。并且可进一步通过行星齿轮(4)与半轴齿轮(5)间的 传动比 周期性的 波动 ，使其具有较高的单侧 车轮 驱 动能 力和较小的转向阻力，能较好地兼顾车辆的越野能力和操纵灵活性。，下面是预载式限滑差速器专利的具体信息内容。
3、 如权利要求 1或 2所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 所述的摩 擦环内雉面的锥角与半轴齿轮的背锥角相同， 锥角的取值范围为 6° ~ 20° 。
4、 如权利要求 1所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 所述的摩擦环 与减速器壳体之间的止转元件为键或销。
5、 如权利要求 1所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 所述的摩擦副 的配合锥面为向内倾斜的锥面。
7、 如权利要求 6所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 所述的预载弹 簧为压簧， 其一端作用于摩擦环的外端， 另一端作用于差速器壳体； 或者所 述的预载弹簧为拉簧， 其一端作用于摩擦环的内端， 另一端作用于减速器壳
8、 如权利要求 2所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 每组内每一个 齿的工作速比范围可以在齿轮副的设计过程中确定， 相邻齿的工作范围应略 有重叠。
9、 如权利要求 2所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 其中所述的行 星齿轮和半轴齿轮的齿数均为 3 的倍数，
个周节为周期波动。
13、 如权利要求— ^所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 所述齿轮副 的速比变化规律为：
-^r = -^[l - C - rat - sin(z
2 (2) / 3) + C · (1— rat) · sin(z
2 · φ
(2) )]
άφ、 ' z
式中
Zl为半轴齿轮齿数， z
2为行星齿轮齿数， 为半轴齿轮转角，
2)为 行星齿轮转角， C为齿轮速比波动幅度， rat为速比波动中一阶谐波分量在一 阶和三阶谐波分量之和中所占的比值。
14、 如权利要求 1所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 变传动比锥 齿轮齿廓的节线以下部分由解析曲线构成， 齿廓的节线以上部分是按要求的 传动比根据啮合原理中相对运动速度与相啮合齿轮上的解析曲线齿廓的法线
更正页（细则第 91条） 向量垂直这一要求逐点求得的共轭齿廓曲线。
15、 如权利要求 14所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， 当共轭齿廓 与相啮合齿轮上的解析齿廓啮合传动时应满足运动规律： - C - rat - sin(z
2
2) / 3) + C · (1— rat) · sin(z
2 . φ
(2) )]
式中 为半轴齿轮齿数， 为行星齿轮齿数， 为半轴齿轮转角，
(2)为 行星齿轮转角， C为齿轮速比波动幅度， rat为速比波动中一阶谐波分量在一 阶和三阶谐波分量之和中所占的比值。
16、 如权利要求 13或 15所述的预载式限滑差速器， 其特征在于， C的取 值范围为 0. 2 ~ 0. 4 , rat的取值范围为 0. 7 ~ 1. 0; 半轴齿轮 5齿数 的取值 范围为 9、 12、 15、 18; 与^应的行星齿轮 4齿数
Z2的取值范围为 9、 15。
更正页（细则第 91条）
技术领域
其中超越式的， 在一侧车轮打滑时可将全部扭矩传到不打滑一侧的驱动 轮上， 因此越野能力最强； 但在转向时也会将扭矩全部传到内侧驱动轮上， 产生一个抵抗转向的反力矩， 使转向阻力增大。 按照功能的实现方法， 超越 式差速器有牙嵌式和摩擦力自锁式两种类型， 其中牙嵌式工作不稳定， 在锁 止和超越的转换过程中会产生较大的冲击和噪声， 并且在高速转向时有可能 会因为不能及时从锁止状态转变为超越状态而产生安全隐患。
预载式限滑差速器两侧驱动轮上的转矩差有两个来源， 其一是预紧弹簧 在摩擦副上产生的摩擦转矩， 与驱动桥的输入扭矩无关； 其二是由于半轴齿 轮的轴向力在摩擦副上产生的附加摩擦转矩， 与驱动桥的输入扭矩基本成比 例。 若不采用特殊结构， 第二部分的摩擦力矩往往很小， 因此其限滑力矩主 要是靠弹簧预载的摩 力矩来实现的。 当预载力矩较大时， 当一侧车轮悬空 时驱动桥仍能产生较大的驱动力， 但对于 ¾载车辆， 驱动桥的输入扭矩可能 小于预载摩擦力矩， 故当车辆转向时， 外侧驱动轮会产生负牵引力, 严重降 低车辆的转向性能， 增加轮胎磨损和动力消耗。 在结构上为了获得所需的摩 擦转矩， 往往需要在半轴齿轮和差速器壳之间交错安放多片分别用花键与半 轴齿轮和差速器壳相连的摩擦片， 这一结构不仅增加了差速器的轴向长度， 而且由于摩擦片的材料较贵， 半轴齿轮和差速器壳上也需要增加许多额外的
扭矩比例分配式差速器不加预载， 有两种限滑方式， 其一是利用传动件 本身的受力来产生摩擦力矩， 故其差动转矩与桥的输入扭矩基本上成正比； 能实现这一工作原理的差速器有两种结构形式， 其中一种是采用内外两层差 速器壳， 其中内层差速器壳是由互不相连的两半組成的， 分别通过键与外层 差速器相连并可沿轴向相对外差速器壳滑动。 外差速器壳通过键将扭矩传到 内差速器壳上， 内差速器壳又通过端面上的 V型缺口将扭矩传给十字轴。 由 于 V型缺口的分力作用， 十字轴对 V型口的正压力会产生一个与所传递的扭 矩成正比的轴向压力作用于内差速器壳， 而摩擦片就位于内层差速器壳的外 端面与外层差速器壳的内端面之间， 因而摩擦片上的正压力就与差速器的输 入扭矩成正比， 其差动转矩也基本上与输入扭矩成正比。 这种差速器的轴向 和径向尺寸都较大， 结构复杂， 价格昂贵； 另一种是采用斜齿圆柱齿轮作为 差速器齿轮， 并利用行星齿轮齿顶的外圓和端面作为它们的支承面和摩擦面。 由于这些摩擦面上的正压力与差速器的输入扭矩成正比， 也能实现差动转矩 与输入扭矩成正比的目的。 由于这种差速器对壳体的耐磨性要求很高， 可加 工工艺性差， 制造成本也很昂贵。 其二是利用变传动比的锥齿轮， 利用行星 齿轮与半轴齿轮周期性的传动比变化来产生相对于行星齿轮转角的周期性的 扭矩分配变化。 特別是在本发明人的在先专利 TO 03/042583中提出三周节变 传动比限滑差速器之后， 使变传动比锥齿轮限滑差速器的一般限滑能力达到 了很高的水平。 这一类限滑差速器都可以保证在车辆转向时每一侧驱动轮上 的牵引力均为正值， 与车辆的负荷无关， 故转向阻力、 轮胎磨损和动力消耗. 都比较小， 但当一侧驱动轮悬空或位于冰雪路面上时， 由于其附着力为零或 极小， 另一侧驱动轮也无法获得足够的牵引力来推动车辆前进。
综上所述， 这三种基本功能的限滑差速器都具有一些性能上的局限性。 发明内容
本发明的目的在于， 提供一种预载式限滑差速器， 其利用半轴齿轮的背 锥面作为摩擦副之一， 不增加轴向长度， 结构紧凑。
为实现上述目的， 本发明的技术解决方案是， 一种预载式限滑差速器， 其至少包括有差速器壳体和设置于该壳体内相啮合的行星齿轮与半轴齿轮构 成的齿轮副， 其特征在于， 所述的半轴齿轮的外周设有背锥面， 于该背锥面 与差速器壳体之间的周向间隙内设有摩擦环， 该摩擦环具有与半轴齿轮的背 锥面相配合的内锥面， 从而与背锥面一起形成摩擦副， 所述摩擦环与差速器 壳体之间设置有阻止摩擦环相对于差速器壳体转动并将扭矩传递到摩擦环上 的止转元件， 于该摩擦环与差速器壳体之间设置有预载弹性元件， 使摩擦环 的内锥面压向半轴齿轮的背锥面以产生所需的预载扭矩。
这样， 在预载弹簧的轴向推力或拉力作用下， 摩擦环的内锥面紧贴住半 轴齿轮的背锥面并产生必要的正压力和阻止半轴齿轮相对差速器壳旋转的摩 擦力矩。 背锥面对摩擦环的正压力产生的反作用力可分解为径向力和轴向力 两个分量， 其中径向力转化为摩擦环内的拉应力， 而轴向力与弹簧推力抵销。 由于锥面的分力作用和采用小雉角的背锥面和内锥面， 所需的弹簧推力可远 小于摩擦副上的正压力之和， 可避免因采用过大的弹簧力而损坏齿面。 该摩 擦环利用销或键等止转机构使其无法相对于差速器壳转动， 并利用弹簧轴向 加载， 使摩擦环的内锥面压向半轴齿轮的背锥面。 由于锥面的分力作用， 可 以用较小的轴向力来获得较大的摩擦阻力矩， 同时该机构只占据了半轴齿轮 与差速器壳的周向间隙， 不增加差速器的体积， 因而结构极其紧凑。
进一步， 在行星齿轮和半轴齿轮的啮合 ii程中行星齿轮和半轴齿轮间的 传动比以一个或多个周节为周期波动变化， 每一个传动比波动周期内包含的 周节数与行星齿轮和半轴齿轮齿数的公约数对应，.每一个传动比波动周期里 包含有一组齿， 该组的齿数与所述周节数对应， 每组中全部齿的合成工作范 围覆盖整个速比变化周期内行星齿轮和半轴齿轮的工作转角范围， 每一齿轮
更正页（细则第 91条) 上各组齿的构成完全相同。
这样， 本发明通过行星齿轮与半轴齿轮间传动比的周期性波动， 使一侧 半轴齿轮与摩擦环之间的摩擦力矩映射到对侧半轴齿轮上就不再是一个常 数， 而成为行星齿轮转角的周期性函数。 当一侧驱动轮悬空时， 单侧驱动轮 上的驱动力矩的反作用力矩就成为使差速器发生差动运动即打滑的唯一力 矩。 该力矩既要克服有地面附着力一侧的半轴齿轮与摩擦环之间基本上为常 数的摩擦力矩， 又要克服悬空侧的半轴齿轮与摩擦环之间的摩擦力通过变传 动比的齿轮副映射过来的摩擦力矩， 因而有附着力一侧驱动轮上的最大驱动 力矩也就成为行星齿轮转角的周期性函数， 该函数的最大值远高于其平均值。 如果推动车辆前进所需的驱动力矩不超过上述函数的最大值， 差速器就会在 达到推动车辆所需的扭矩后停止打滑， 使两侧驱动轮和差速器壳体像一个刚 体一样一起转动， 推动车辆前进。 由于变传动比齿轮副有将悬空一侧半轴齿 轮上的摩擦力矩放大的作用， 因而将摩擦环和变传动比齿轮副相结合， 可以 使单侧车轮悬空时对侧车轮的最大牵引力以及两侧半轴锥齿轮上的扭矩分配 都成为行星齿轮转角的周期性函数， 来显著提高单侧驱动轮悬空时对侧驱动 轮的最大牵引力。 而当车辆在正常路面上转向时， 每一侧驱动轮上的附加力 矩只需克服本侧半轴齿轮与摩擦环之间的摩擦力矩和因变传动比而产生的输 入力矩的比例分配而产生的力矩， 而不必克服对侧半轴齿轮上映射过来的摩 擦力矩， 因而与不加摩擦环的变传动比差速器相比， 抵抗转向的阻力矩的平 均值虽然会有所增加， 但该阻力矩的波动幅度会有所减小。
本发明的较佳方案是半轴齿轮采用 6° ~ 20° 的小背锥角，采用较小背 锥角可以利用较小的轴向力获得所需的单侧车轮驱动力， 从而避免损坏齿顶 和齿面的早期磨损。 但背锥角小于 6° 有差速器自锁的危险， 应避免采用。摩 擦环在弹簧的压力下可沿差速器的轴向移动， 压向半轴齿轮的背锥面并产生 所需的预载扭矩。
具体地， 摩擦环与差速器壳之间的止转元件可为销或键等， 通过该销或 键来阻止摩擦环相对于差速器壳的转动， 并将扭矩从差速器壳传给摩擦环。
更正页（细则第 91条) 在本发明中， 所述的半轴齿轮与行星齿轮间速比波动周期的周节数可具 体为 3, 即行星齿轮和半轴齿轮的齿数均为 3的倍数。一组中的相邻三齿依次 为一个低齿， 一个高齿和一个与前述低齿等高的低齿； 另一种方案为一组中 的相邻三齿依次为一个高齿， 一个低齿和一个与前述高齿等高的高齿。
本发明行星齿轮上齿的组数可为奇数， 行星齿轮与一侧半轴齿轮传动比 达到极大值时， 与另一侧半轴齿轮的传动比达到极小值。 半轴齿轮上齿的组 数是行星齿轮个数的整数倍， 每一行星齿轮在相同的转角相位下工作。
所述齿轮副的速比变化规律为： /3) + C · (卜 at) · sin(
2■ φ
{2) )]
式中 为半轴齿轮齿数， Z
2为行星齿轮齿数， 为半轴齿轮转角，
2>为 行星齿轮转角， C为齿轮速比波动幅度， rat表示速比波动中一阶谐波分量在 一阶与三阶谐波分量之和中所占的比值。半轴齿轮齿数
Zl的取值范围为 9、 12、 15、 18;与之对应的行星齿轮齿数 的取值范围为 9、 15; C的取值范围为 0.2~ 0.4; rat的取值范围为 0.7~1.0。
^
=arctan 的表达式定义了行星齿轮在球坐标中的节锥面。节锥面与行星齿轮 上的各齿面相交的交线称为各齿面上的节锥线。 节锥线将行星齿轮的齿面 分为两部分， 雉角大于节锥线锥角的齿面称为上齿面， 锥角小于节锥线锥 角的齿面称为下齿面。 半轴齿轮的转角 φ =—[
(2) +— . C-rat- cos(z
2■ ^5
(2) / 3) -— · C · (1 - rat) - cos(z
2 ·
2))] 连立 "和 的表达式定义了半轴齿轮在球坐标系中的节锥面。节锥面与 半轴齿轮的各齿面相交的交线称为各齿面上的节锥线。 节锥线将半轴齿轮的 齿面分成两部分， 锥角大于节锥线锥角的齿面称为上齿面， 锥角小于节锥线 锥角的齿面称为下齿面。
变传动比锥齿轮下齿面的齿廓由解析曲线构成， 齿廓的节线以上部分是 按要求的传动比根据啮合原理中相对运动速度与相啮合的齿轮上的解析曲线 齿廓的法线向量垂直这一要求逐点求得.的共轭齿廓曲线。 与解析齿廓共轭的 齿廓曲线应满足运动规律：
- = ^[l - C - rat - sm(z
(2) / 3) + C · (1— rat) · sin(z
2■ φ
(2) )] 式中 为半轴齿轮齿数， 为行星齿轮齿数， "为半轴齿轮转角，
(2)为 行星齿轮转角， C为齿轮速比波动幅度， rat表示速比波动中一阶谐波分量在 一阶与三阶谐波分量之和中所占的比值。 C的取值范围为 0. 2 ~ 0. 4 , rat的取 值范围为 0. 7 ~ 1. 0; 半轴齿轮齿数 ^的取值范围为 9、 12、 15、 18; 与之对应 的行星齿轮齿数 ^的取值范围为 9、 15。
所述的解析曲线为直线、 圆弧、 椭圆弧、 渐开线、 阿基米德和对数螺旋 线的组合。 所述的齿廓曲线均应保证齿廓为凸齿面、 适当的齿顶厚度和重叠 系数。 由于一组齿中每一对齿有特定的工作范围，——组中的每一个齿有特定 的齿廓形状。
本发明的实现原理是将预载摩擦力矩与变传动比齿轮副相结合， 较好地 解决了转向阻力与单侧车轮驱动力之间的矛盾。
由于允许将行星齿轮与半轴齿轮间的速比变化周期改为两个周节以上， 从而大幅度降低了行星齿轮与半轴齿轮间的相对角加速度， 明显緩解了普通 变传动比差速器设计中扩大速比变化范围以提高扭矩分配比例与齿面接触强 度之间的矛盾。
更正页（细则第 91条) 速比达到 1: 1. 857时齿面间的相对曲率甚至还小于普通的渐开线锥齿轮。 设一侧半轴齿轮与摩擦环之间的摩擦力矩为 M,若忽略差速器内其他部件 之间的摩擦力矩， 则差速器对两半轴的平均转向阻力矩为 M; 而当一侧驱动轮 悬空时， 如果差速器打滑， 有附着力一侧驱动轮上的转矩将在（ 1 + 1. 857 ) M 和（ 1 + 1/1. 857 ) M之间波动。 只要使车辆驶出 ¾坑的扭矩不大于 2. 857M, 差速器就不会连续滑转， 车辆就可以顺利通过。 如果预载式差速器中采用的 是普通锥齿轮， 则单侧驱动轮上的最大扭矩始终只有 2M; 若釆用单周节变传 动比差速器，单侧驱动轮上的最大扭矩只能增加到 2. 38M。 因此本发明可以在 相同的平均转向阻力的前提下大幅度!€高单侧驱动轮的最大输出扭矩。
另外， 本发明可以增加预载机构而不增加差速器的长度和体积， 因而既 有利于驱动桥的小型化设计， 也便于对现有车辆进行技术升级和改造。
综上所述， 本发明的预载方法是直接利用半轴齿轮的背锥面作为摩擦副 之一， 结构紧凑， 不增加轴向长度。 并且进一步， 变传动比的行星和半轴齿 轮的速比以一个或多个周节为周期波动变化， 当速比波动以多个周节为周期 变化时， 可以在较小的相对角加速度和齿面间的相对曲率的前提下获得较大 的速比波动幅度， 从而可以以较小的预载摩擦转矩来获得较大的单侧车轮牵 引力， 同时转向阻力也增加不多， 能较好地兼顾越野性能和操纵灵活性这两 个相互矛盾的要求。 附图说明
图 1是本发明的结构示意图；
图 2是本发明中限制摩擦环与差速器壳相对转动方法示意图；
图 3是本发明中半轴齿轮的结构示意图；
图 4是本发明中行星齿轮的结构示意图。 具体实施方式
如图 1至图 4所示，本发明的预载式限滑差速器至少包括有差速器壳体 1
更正页（细则第 91条) 和设置于该壳体 1内相嗤合的行星齿轮 4与半轴齿轮 5构成的齿轮副， 所述 的半轴齿轮 5的外周设有背锥面 51 ,于该背锥面 51与差速器壳体 1之间的周 向间隙内设有摩擦环 8 , 该摩擦环 8具有与半轴齿轮 5的背锥面 51相配合的 内锥面 81， 从而与背锥面 51—起形成摩擦副， 所述摩擦环 8与差速器壳体 1 之间设置有阻止摩擦环 8相对于差速器壳体 1转动并将扭矩传递到摩擦环 8 上的止转元件， 于该摩擦环 8与差速器壳体 1之间设置有预载弹性元件 9 ,使 摩擦环 8的内锥面 81压向半轴齿轮 5的背锥面 51以产生所需的预载扭矩。
这样， 在预载弹性元件 9的轴向推力或拉力作用下， 摩擦坏 8的内锥面 81紧贴住半轴齿轮 5的背锥面 51并产生必要的正压力和限制半轴齿轮 5相对 差速器壳体 1旋转的摩擦力矩。 背锥面 51对摩擦环 8的正压力产生的反作用 力可分解为径向力和轴向力两个分量， 其中径向力转化为在摩擦环 8 内产生 拉应力的作用力， 而轴向力与弹性元件 9的推力抵销。 由于锥面的分力作用， 可以用较小的轴向力来获得较大的摩擦阻力矩， 同时该机构只占据了半轴齿 轮 5与差速器壳体 1的周向间隙， 不增加差速器的体积， 因而结构极其紧凑。
进一步， 本发明在行星齿轮 4和半轴齿轮 5的啮合过程中行星齿轮 4和 半轴齿轮 5 间的传动比可以一个或多个周节为周期波动变化， 每一个传动比 波动周期内包含的周节数与行星齿轮 4和半轴齿轮 5齿数的公约数对应， 每 一个传动比波动周期里包含有一组齿， 该组的齿数与所述周节数对应， 每组 中全部齿的合成工作范围覆盖整个速比变化周期内行星齿轮和半轴齿轮的工 作转角范围， 每一齿轮上各组齿的构成完全相同。
在本实施例中， 所述的差速器壳体 1可具体包括差速器壳本体 11和差速 器壳端盖 12, 在差速器壳本体 11和端盖 12内设置有十字轴或一字轴 3, 行 星齿轮 4和差速器壳本体 11之间设置有球面垫片 6 , 半轴齿轮 5与差速器壳 本体 11或差速器壳^盖 12之间设置有平垫片 7 ,所述的行星齿轮 4和半轴齿 轮 5构成若干对齿轮副。 所述的摩擦环 8与差速器壳体 1之间的止转元件在 本实施例中可具体为键或销。
在本发明中， 如图 1所示， 所述的摩擦副的配^ ^面即背锥面 51和内锥
更正页（细则第 91条） 面 81可具体为向内倾斜的锥面， 所述的预载弹性元件 9可具体为预载弹簧。 所述的预载弹簧在本实施例中可具体为压簧， 其一端作用于摩擦环 8的外端， 另一端作用于差速器壳体 1， 如图 1所示。 或者所述的预载弹簧为拉簧， 其一 端作用于摩擦环 8的内端， 另一端作用于差速器壳体 1 (图中未示出）。
在本发明中， 摩擦环 8内锥面 81的锥角与半轴齿轮 5的背锥面 51的锥 角相同， 锥角的取值范围可进一步限定为 6° ~ 20。 。 这样， 由于锥面的分力 作用和采用小锥角的背锥面 51和内锥面 81 ,所需的弹簧推力可远小于摩擦副 上的正压力之和， 从而可以利用较小的轴向力获得所需的单侧车轮驱动力， 避免因采用过大的弹簧力而造成损坏齿顶和齿面的早期磨损。 具体在本实施 例中， 半轴齿轮的背锥角为 12° , 因而半轴齿轮 5与摩擦环 8之间的正压力 可以达到预载弹簧 9的推力的 4. 8倍；选择的行星齿轮 4的齿数为 9,半轴齿 轮 5的齿数为 12, 这两种齿数之间有公约数 3， 故选择的啮合过程中传动比 波动周期为 3个周节， 每一个传动比波动周期里包含了三个相邻的每个齿都 具有特定齿形的齿构成的一组齿。 在同一组的三个齿中， 由于每一个齿在一 次速比变化周期中有特定的工作范围， 同一组齿中的齿高是变化的， 齿形也 不同。
同一个齿轮上不同组间对应齿的齿形和齿高相同， 行星齿轮 4上齿的组 数为 3,可以保证当行星齿轮 4与一侧半轴齿轮 5的传动比达到极大值时， 与 另一侧半轴齿轮 5 的传动比达到极小值， 能实现两侧半轴齿轮之间最大的扭 矩分配比例。 半轴齿轮 5上齿的组数为 4, 是行星齿轮 4个数的整数倍， 可以 保证每一个行星齿轮 4都在相同的转角相位上工作， 避免各行星齿轮 4与半 轴齿轮 5之间的运动干涉。
在本实施例中， 如图 3所示， 三齿一组的三个齿分别为一个低齿 21 , — 个高齿 20和一个与前述低齿等高的低齿 21。 半轴齿轮 5上高齿 20与低齿 21 之间为浅槽 22,, 相邻组的两个低齿 21之间为深槽 23。 如图 4所示， 行星齿 轮 4上高齿 24与低齿 25之间为浅槽 26, 相邻组的两个低齿 25之间为深槽 27。
更正页（细则第 91条) 本实施例的实现原理是，将半轴齿轮 5的背锥角 51减小至 12。 并用作摩 擦面， 提高了预载弹簧产生单侧驱动力的效能， 同时将速比变化周期扩大为 三个周节， 从而使行星齿轮 4一转中的速比变化次数减少到传统变传动比差 速器设计方法的三分之一， 可以在降低行星齿轮 4与半轴齿轮 5之间的相对 角加速度和齿面间相对曲率的同时扩大两半轴齿轮 5之间的速比变化范围， 在相同的转向阻力的前提下增大单侧驱动轮的最大输出扭矩， 达到本发明的 目的。
本实施例中齿轮副的速比变化规律为：
^ ^[l - C - mt - sm(z
2) / 3) + C - (1 - rat) · sin(z
2■ φ
{2) )]
d<j>、" z
x
式中 ^为半轴齿轮齿数， z
2为行星齿轮齿数， 为半轴齿轮转角， (
2)为 行星齿轮转角， C为齿轮速比波动幅度， rat表示速比波动中一阶谐波分量在 一阶与三阶谐波分量之和中所占的比值。 上述齿轮中 C的取值范围为 0. 2 0. 4, rat的取值范围为 0. 7 ~ 1. 0。 半轴齿轮 5齿数
21的取值为 9、 12、 15、 18;与之对应的行星齿轮 4齿数 ^的取值为 9、 15。在本实施例的具体例子中， 半轴齿轮 5齿数
21的取值为 12; 与之对应的行星齿轮 4齿数
Z2的取值为 9。
本发明的齿廓设计是基于上述传动比关系来完成的。 给定了齿轮副中一 个齿轮的齿廓曲线， 就可以按给定的传动比根据啮合原理中相对运动速度与 上述给定齿廓的法线向量垂直这一要求逐点求得相应的共轭齿廓曲线。 但必 须保证两个齿面均为凸齿面、 适当的齿顶厚度和重叠系数。 由于一组齿中每 一对齿在速比变化周期中有特定的工作范围， 故三对齿中的每对齿廓有特定 的形状。 本发明的齿形设计方法是： 齿廓节线以下部分为简单的解析曲线即 直线、 圓弧和椭圓弧构成的组合曲线， 节线以上部分是按要求的传动比根据 啮合原理中相对运动速度与相啮合齿轮上的解析曲线齿廓的法线向量垂直这 一要求逐点求得的共轭齿廓曲线。
与解析齿廓共轭的齿廓曲线应满足运动规律： - C - rat - ήη(ζ
2φ
(2) / 3) + C · (1— rat) · sm(z
2 . φ
(2) )]
式中
Zl为半轴齿轮 5齿数， 为行星齿轮 4齿数， 为半轴齿轮 5转角， 2
)为行星齿轮 4转角， C为齿轮速比波动幅度， rat表示速比波动中一阶谐 波分量在一阶与三阶谐波分量之和中所占的比值。 C的取值范围为 0. 2 ~ 0. 4， rat的取值范围为 0. 7 - 1. 0; 半轴齿轮 5齿数
Zl的取值为 9、 12、 15、 18; 与 之对应的行星齿轮 4齿数 的取值为 9、 15。 在本实施例的具体例子中， 半轴 齿轮 5齿数
21的取值为 12; 与之对应的行星齿轮 4齿数 z
2的取值为 9。
本实施例中当预载弹簧的推力为 1000N时， 单侧驱动轮的最大输出扭矩 可达 90Nm， 而转向阻力矩（使差速器做差速运动所需的两侧驱动轮上大小相 等， 方向相反的一对力矩）仅为 28Nm， 可以较好地兼顾车辆的越野性能和操 纵灵活性。
依本实施例做出的具体试验数据仅用于说明本发明， 而非用于限定本发 明。
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| 新型限滑差速器实验台 | 2020-05-16 | 412 |
| 限滑差速器的电子控制 | 2020-05-17 | 441 |
| 限滑差速器 | 2020-05-12 | 983 |
| 一种液压限滑差速器 | 2020-05-17 | 342 |
| 带端齿的限滑差速器 | 2020-05-18 | 497 |
| 一种电子限滑差速器 | 2020-05-15 | 966 |
| 摆动型限滑差速器 | 2020-05-15 | 516 |
| 油压式限滑差速器 | 2020-05-15 | 441 |
| 限滑差速器 | 2020-05-12 | 736 |
| 限滑差速器 | 2020-05-11 | 810 |
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