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任意齿差内激波式纯滚动汽车 差速器

阅读：387发布：2023-02-26

专利汇可以提供任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，属于机械传动技术领域。本发明提供一种新型汽车差速器，其外齿内保持架的外部是锥齿轮，内部是套筒结构，动力由外齿内保持架外部的锥齿轮输入，经外齿内保持架的套筒结构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中心轮和与右车轮固连的右半轴多相内凸轮，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中心轮、外齿内保持架及右半轴多相内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。，下面是任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器专利的具体信息内容。

权利要求

1.任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，主要由外齿内保持架(1)、左半轴中心轮(2)、圆锥滚子轴承(3)、右半壳(4)、移动式套筒滚柱(5)、右半轴多相内凸轮(6)、第一深沟球轴承(7)、螺钉(8)、第二深沟球轴承(9)、第一滚针(10)、端块(12)、销(13)、滚针套筒(14)、第二滚针(15)、销轴(16)、套筒垫片(17)、第三深沟球轴承(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“外齿内保持架-滚柱-左半轴中心轮-右半轴多相内凸轮”系统，该系统主要包括外齿内保持架(1)、移动式套筒滚柱(5)、左半轴中心轮(2)、右半轴多相内凸轮(6)，以此系统实现差速；外齿内保持架(1)的外部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，称该套筒结构为保持架，沿该套筒结构周向开有Z1个径向导槽，每个该导槽内均装有一个移动式套筒滚柱(5)，故外齿内保持架(1)既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的保持架，外齿内保持架(1)将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内保持架(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；左半轴中心轮(2)的左端为左半轴，左半轴中心轮(2)的左端与左边车轮(19)相固连，左半轴中心轮(2)的右端为具有多个外凸部分的外凸轮，其外凸部分的个数即齿数记为Z2，左半轴中心轮(2)的外凸轮轮廓曲线是移动式套筒滚柱(5)一方面随外齿内保持架(1)转动，另一方面又在外齿内保持架(1)的径向导槽中移动的过程中所处一系列位置的包络线，左半轴中心轮(2)内嵌于外齿内保持架(1)的套筒结构内，左半轴中心轮(2)右端通过第二深沟球轴承(9)支承于右半轴多相内凸轮(6)之内，左端通过第三深沟球轴承(18)支承于外齿内保持架(1)之内；外齿内保持架(1)的套筒结构装于右半轴多相内凸轮(6)的多相内凸轮中，右半轴多相内凸轮(6)的左端是多相内凸轮，即内部是具有三个互成
120°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，右半轴多相内凸轮(6)由一对第一深沟球轴承(7)支撑在右半壳(4)中，右半轴多相内凸轮(6)的右端为右半轴，右半轴多相内凸轮(6)的右端与右边车轮(20)固连在一起；上述移动式套筒滚柱(5)由端块(12)、销(13)、滚针套筒(14)、第二滚针(15)、销轴(16)组成，其中端块(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)通过第二滚针(15)组成转动副；在外齿内保持架(1)的右端套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装第一滚针(10)的沟槽，在该沟槽内装有若干根第一滚针(10)，移动式套筒滚柱(5)装在外齿内保持架(1)的右端套筒的径向导槽内，其端块(12)和销轴(16)的大端可在外齿内保持架(1)的径向导槽中径向移动并通过导槽内的若干根第一滚针(10)与外齿内保持架(1)的径向导槽组成滚动连接关系，使移动式套筒滚柱(5)与外齿内保持架(1)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)的外圆柱表面与左半轴中心轮(2)的外凸轮轮廓和右半轴多相内凸轮(6)的多相内凸轮轮廓分别相啮合各组成一个滚动高副；左半轴中心轮(2)的齿数Z2和移动式套筒滚柱(5)的数目Z1相差为3。
2.根据权利要求1所述的任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，其特征在于：左半轴中心轮与移动式套筒滚柱、移动式套筒滚柱与右半轴多相内凸轮均为多齿啮合。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，其特征在于：移动式套筒滚柱与左半轴中心轮、外齿内保持架及右半轴多相内凸轮之间均为滚动摩擦联接。

说明书全文

任意齿差内激波式纯滚动汽车 差速器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，用于轮式车辆的差速，属于机械传动技术领域。

背景技术

[0002] 目前常用的汽车差速器均采用由多个直齿圆锥齿轮组成的行星齿轮系统来实现差速的目的，虽然该系统能够实现汽车左、右半轴差速的功能，但该系统构件较多，轴向及径向尺寸都大、体积大、重量较重，特别是对于重型汽车而言，为了能实现差速并传递足够的动力，则体积和重量会进一步增加；直齿圆锥齿轮传动还具有重合度低，故承载能力低，传动效率不高，直齿圆锥齿轮加工困难，工艺性较差等缺点。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：为克服现有汽车差速器存在的上述缺点，本发明提供一种结构简单紧凑、轴向和径向尺寸小、重量轻、重合度高、承载能力大、传动效率高的新型汽车差速器一一任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器。

[0004] 本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，主要由外齿内保持架1、左半轴中心轮2、圆锥滚子轴承3、右半壳4、移动式套筒滚柱5、右半轴多相内凸轮6、第一深沟球轴承7、螺钉8、第二深沟球轴承9、第一滚针10、端块12、销13、滚针套筒14、第二滚针15、销轴16、套筒垫片17、第三深沟球轴承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“外齿内保持架一滚柱一左半轴中心轮一右半轴多相内凸轮”系统，该系统主要包括外齿内保持架1、移动式套筒滚柱5、左半轴中心轮2、右半轴多相内凸轮6，以此系统实现差速；外齿内保持架1的外部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，称该套筒结构为保持架，沿该套筒结构周向开有Z1个径向导槽，该导槽内装有移动式套筒滚柱5，故外齿内保持架1既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的保持架，外齿内保持架1将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内保持架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；
左半轴中心轮2的左端为左半轴，左半轴中心轮2的左端与左边车轮19相固连，左半轴中心轮2的右端为具有多个外凸部分的外凸轮，其外凸部分的个数即齿数记为Z2，左半轴中心轮
2的外凸轮轮廓曲线是移动式套筒滚柱5一方面随外齿内保持架1转动，另一方面又在外齿内保持架1的径向导槽中移动的过程中所处一系列位置的包络线，左半轴中心轮2内嵌于外齿内保持架1的套筒结构内，左半轴中心轮2右端通过第二深沟球轴承9支承于右半轴多相内凸轮6之内，左端通过第三深沟球轴承18支承于外齿内保持架1之内；外齿内保持架1的套筒结构装于右半轴多相内凸轮6的多相内凸轮中，右半轴多相内凸轮6的左端是多相内凸轮，即内部是具有三个互成120°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，右半轴多相内凸轮6由一对第一深沟球轴承7支撑在右半壳4中，右半轴多相内凸轮6的右端为右半轴，右半轴多相内凸轮6的右端与右边车轮20固连在一起；上述移动式套筒滚柱5由端块12、销13、滚针套筒14、第二滚针15、销轴16组成，其中端块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通过第二滚针15组成转动副；在外齿内保持架1的右端套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装第一滚针10的沟槽，在该沟槽内装有若干根第一滚针10，移动式套筒滚柱5装在外齿内保持架1的右端套筒的径向导槽内，其端块12和销轴16 的大端可在外齿内保持架1的径向导槽中径向移动并通过导槽内的若干根第一滚针10与外齿内保持架1的径向导槽组成滚动连接关系，使移动式套筒滚柱5与外齿内保持架1 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的外圆柱表面与左半轴中心轮2的外凸轮轮廓和右半轴多相内凸轮6的多相内凸轮轮廓分别相啮合各组成一个滚动高副；左半轴中心轮2的齿数Z2和移动式套筒滚柱5的数目Z1相差为3。

[0005] 本发明差速器其它未提及的地方，如左半轴中心轮2、右半轴多相内凸轮6与车辆车轮的联接等均采用现有技术。

[0006] 与已有技术相比本发明的主要发明点在于：

[0007] ①本发明用“外齿内保持架一滚柱一左半轴中心轮一右半轴多相内凸轮”系统代替传统汽车差速器的行星齿轮系统，该系统主要包括外齿内保持架、移动式套筒滚柱、左半轴中心轮、右半轴多相内凸轮，以此系统实现差速。

[0008] ②外齿内保持架的外部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，称该套筒结构为保持架，沿该套筒结构周向开有Z1个径向导槽，该导槽内装有移动式套筒滚柱，故外齿内保持架既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的保持架，外齿内保持架将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内保持架与右半壳通过螺钉固定连接成一个整体并由一对圆锥滚子轴承支撑在机架上；左半轴中心轮的左端为左半轴，左半轴中心轮的左端与左边车轮相固连，左半轴中心轮的右端为具有多个外凸部分的外凸轮，其外凸部分的个数即齿数记为Z2，左半轴中心轮的外凸轮轮廓曲线是移动式套筒滚柱一方面随外齿内保持架转动，另一方面又在外齿内保持架的径向导槽中移动的过程中所处一系列位置的包络线，左半轴中心轮内嵌于外齿内保持架的套筒结构内，左半轴中心轮右端通过深沟球轴承支承于右半轴多相内凸轮之内，左端通过深沟球轴承支承于外齿内保持架之内；将一个多相内凸轮与右半轴设计为一体，称为右半轴多相内凸轮，右半轴多相内凸轮的左端是多相内凸轮，即内部是具有三个互成120°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，右半轴多相内凸轮由一对深沟球轴承支撑在右半壳中，右半轴多相内凸轮的右端为右半轴，右半轴多相内凸轮的右端与右边车轮固连在一起，外齿内保持架的套筒结构嵌于右半轴多相内凸轮的多相内凸轮中。

[0009] ③移动式套筒滚柱由端块、销、滚针套筒、滚针、销轴组成，端块和销轴的大端均为长方块结构，滚针套筒被端块和销轴的大端限制在销轴上，并与销轴通过滚针组成转动副；在外齿内保持架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的沟槽，在该沟槽内装有若干根滚针，移动式套筒滚柱装在外齿内保持架的右端套筒的径向导槽内，其端块和销轴的大端可在外齿内保持架的径向导槽中径向移动并通过导槽内的若干根滚针与外齿内保持架的径向导槽组成滚动连接关系，使移动式套筒滚柱与外齿内保持架之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦；移动式套筒滚柱的滚针套筒的外圆柱表面与左半轴中心轮的外凸轮轮廓和右半轴多相内凸轮的多相内凸轮轮廓分别相啮合各组成一个滚动高副；左半轴中心轮的齿数 Z2和移动式套筒滚柱的数目Z1相差为3。

[0010] ④驱动力传递给外齿内保持架后经移动式套筒滚柱传给左半轴中心轮和右半轴多相内凸轮，从而传递给左、右车轮，而移动式套筒滚柱与左半轴中心轮、外齿内保持架及右半轴多相内凸轮之间均为滚动摩擦联接，故本发明差速器的传动效率高。

[0011] ⑤移动式套筒滚柱与左半轴中心轮、外齿内保持架及右半轴多相内凸轮之间均为多齿啮合，故重合度大，承载能力大，可实现大功率、大扭矩差速传动。

[0012] 本发明与现有常用汽车差速器相比，具有以下有益的技术效果：

[0013] 1.结构紧凑，轴向和径向尺寸小，体积小，重量更轻

[0014] 本发明采用“外齿内保持架一滚柱一左半轴中心轮一右半轴多相内凸轮”系统代替传统差速器的行星齿轮系统，传动装置的轴向和径向尺寸都更小，因而本发明差速器的结构紧凑、体积更小，减轻了重量。

[0015] 2.重合度大，承载能力高

[0016] 本发明中移动式套筒滚柱与左半轴中心轮的外凸轮轮廓、外齿内保持架及右半轴多相内凸轮的内轮廓之间均为多齿啮合，最多可以有50％的移动式套筒滚柱同时参与啮合工作，重合度高，承载能力高，可实现大功率、大扭矩差速传动。

[0017] 3.传动效率高

[0018] 移动式套筒滚柱与左半轴中心轮、与右半轴多相内凸轮、与外齿内保持架形成的三啮合副均为纯滚动啮合，即本发明差速器中，所有接触处的相对运动均为纯滚动，故本发明差速器传动效率高。

[0019] 4.工艺性好、生产成本低

[0020] 本发明差速器中的零件多为圆形，形状简单，比行星齿轮系统中的锥齿轮更容易加工，工艺性好，生产成本低。

[0021] 5.受力均衡，运转平稳

[0022] 右半轴多相内凸轮的内部是具有三个互成120°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，受力对称，故差速器受力自动平衡,运转平稳。附图说明

[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但要特别指出的是，本发明的具体实施方式不限于下面实施例所描述的形式，所属领域的技术人员在不付出创造性劳动的情况下，还可很容易地设计出其他的具体实施方式，因此不应将下面给出的具体实施方式的实施例理解为本发明的保护范围，将本发明的保护范围限制在所给出的实施例。

[0024] 图1是任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器结构示意图；

[0025] 图2是图1的A-A剖视图；

[0026] 图3是右半轴多相内凸轮的结构示意图；

[0027] 图4是外齿内保持架的结构示意图；

[0028] 图5是移动式套筒滚柱的结构示意图；

[0029] 图6是左半轴中心轮的结构示意图；

[0030] 图7是任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器的差动传动原理图；

[0031] 图8是汽车左转弯时各车轮及差速器的相对位置关系示意图

[0032] 上述各附图中图识标号的标识对象是：1外齿内保持架；2左半轴中心轮；3圆锥滚子轴承；4右半壳；5移动式套筒滚柱；6右半轴多相内凸轮；7第一深沟球轴承；8螺钉；9第二深沟球轴承；10第一滚针；11主减速器的主动直齿圆锥齿轮；12端块；13销；14滚针套筒；15第二滚针； 16销轴；17套筒垫片；18第三深沟球轴承；19左车轮；20右车轮。具体实施例

[0033] 图1至图6所示任意齿差内激波式纯滚动汽车差速器，主要由外齿内保持架1、左半轴中心轮2、圆锥滚子轴承3、右半壳4、移动式套筒滚柱5、右半轴多相内凸轮6、第一深沟球轴承7、螺钉8、第二深沟球轴承9、第一滚针10、端块12、销13、滚针套筒14、第二滚针15、销轴16、套筒垫片17、第三深沟球轴承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“外齿内保持架一滚柱一左半轴中心轮一右半轴多相内凸轮”系统，该系统主要包括外齿内保持架1、移动式套筒滚柱5、左半轴中心轮2、右半轴多相内凸轮6，以此系统实现差速；外齿内保持架1的外部是主减速器的从动直齿圆锥齿轮、内部是套筒结构，称该套筒结构为保持架，沿该套筒结构周向开有Z1个径向导槽，该导槽内装有移动式套筒滚柱5，故外齿内保持架1既是主减速器的一个锥齿轮，又是差速器机构中的保持架，外齿内保持架1将主减速器和差速器有机地合为一体，外齿内保持架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；左半轴中心轮2的左端为左半轴，左半轴中心轮2的左端与左边车轮19相固连，左半轴中心轮2的右端为具有多个外凸部分的外凸轮，其外凸部分的个数即齿数记为Z2，左半轴中心轮2的外凸轮轮廓曲线是移动式套筒滚柱
5一方面随外齿内保持架1转动，另一方面又在外齿内保持架1的径向导槽中移动的过程中所处一系列位置的包络线，左半轴中心轮2内嵌于外齿内保持架1的套筒结构内，左半轴中心轮2右端通过第二深沟球轴承9支承于右半轴多相内凸轮6之内，左端通过第三深沟球轴承18支承于外齿内保持架1之内；将一个多相内凸轮与右半轴设计为一体，称为右半轴多相内凸轮，右半轴多相内凸轮6的左端是多相内凸轮，即内部是具有三个互成120°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，右半轴多相内凸轮6由一对第一深沟球轴承7支撑在右半壳4中，右半轴多相内凸轮6的右端为右半轴，右半轴多相内凸轮6的右端与右边车轮20 固连在一起，外齿内保持架1的套筒结构装于右半轴多相内凸轮6的多相内凸轮中；上述移动式套筒滚柱5由端块12、销13、滚针套筒14、第二滚针15、销轴16 组成，其中端块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通过第二滚针15组成转动副；在外齿内保持架1的右端套筒结构的径向导槽内壁上沿径向开有用以装第一滚针10的沟槽，在该沟槽内装有若干根第一滚针10，移动式套筒滚柱5装在外齿内保持架1的右端套筒的径向导槽内，其端块12和销轴16的大端可在外齿内保持架1的径向导槽中径向移动并通过导槽内的若干根第一滚针10与外齿内保持架1的径向导槽组成滚动连接关系，使移动式套筒滚柱5与外齿内保持架1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的外圆柱表面与左半轴中心轮2的外凸轮轮廓和右半轴多相内凸轮6的多相内凸轮轮廓分别相啮合各组成一个滚动高副；左半轴中心轮2的齿数Z2和移动式套筒滚柱5的数目Z1相差为3。

[0034] 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保持架1被驱动并以等角速度转动时，外齿内保持架1的径向导槽对移动式套筒滚柱5产生推力，移动式套筒滚柱5同时与左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮6高副接触啮合并推动它们转动，与此同时移动式套筒滚柱5还在外齿内保持架1的径向导槽中移动，从而构成一个二自由度差速系统，左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮6上的运动和动力则分别传给与其相固连的左、右车轮。右半轴多相内凸轮6和左半轴中心轮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，左半轴中心轮2上的车轮和右半轴多相内凸轮6 上的车轮无转速差时，左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮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，转矩由外齿内保持架1输入，经移动式套筒滚柱5平均传给左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮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受外齿内保持架1 的驱使，一方面驱动左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮6转动，另一方面在随外齿内保持架1转动的同时在外齿内保持架1的径向导槽中做径向移动，保证左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮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对左半轴中心轮2和右半轴多相内凸轮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。

[0035] 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，外齿内保持架1的转速为n1，则由图7可得：

[0036]

[0037] 式中，Z1一移动式套筒滚柱的个数；Z2一左半轴中心轮的齿数。

[0038] 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：

[0039]

[0040] 式中，r一弯道平均半径；L一后轮距之半。

[0041] 联立求解式(1)、式(2)，得：

[0042]

[0043]

[0044] 在确定的车辆参数及行驶条件下，n1、Z1、Z2、L均为已知。因此，n2与n6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。

[0045] 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。

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