專利名稱：用于運輸裝置的自動-鎖定差速器的制作方法
用于運輸裝置的自動-鎖定差速器本發(fā)明涉及汽車工業(yè)，并且可用于具有自動車輪鎖定能力的車輛的差速 器齒輪傳動裝置中。申請人選擇作為范例的自動-鎖定車輛差速器是公知的。它包括帶有共 軸的半軸構件的傳動裝置外殼，這些半軸構件連接到半軸上并且在其外表面 上具有其螺旋方向相反的螺旋溝槽；以及呈滾珠形式的滾動元件，滾動元件 呈一直線填充在至少一條形成在傳動裝置外殼中的封閉環(huán)形通道中。形成工 作支腿的封閉環(huán)形通道部分是打開的，以便將滾珠段插入到半軸構件的螺旋 溝槽中。工作支腿通過通道的側螺旋形部分連接到縱向回轉支腿上。另外， 通道回轉支腿也形成為螺旋形，并且其寬度大于1個滾珠直徑但是小于兩個滾珠直徑(參見1987年11月17日申請的1989年9月15日公開的發(fā)明SUNs 1507603說明書，B60K17/20， B,.A丄yusi)。該范例的缺點在于由于通道的螺旋形狀所以其結構復雜。在工作支腿中 滾珠布置呈一排。但是其橫截面尺寸更大(寬度大于1個滾珠直徑但是小于2 個滾珠直徑)，因此能夠將滾珠按照交錯方式安放在那里的回轉支腿與其螺 旋形狀組合，使得整個封閉環(huán)形螺旋形通道的結構復雜，并且明顯地增大了 差速器的整體尺寸。此外，封閉環(huán)形通道的平滑螺旋形狀阻止了滾珠排有效 的自動制動，這對于在車輛滑動時使得自動差速器完全鎖定來說是需要的。 自動制動被理解為是在封閉環(huán)形通道中對滾珠排運動進行反作用的力。在具 有平滑螺旋形彎曲的通道中，用于使?jié)L珠排自動制動所需的力非常弱。因此， 為了增大在滾珠運動期間滾珠排的自動制動力，迫使范例的創(chuàng)始者增大回轉 通道直徑。在這種通道中，在直徑大約一個滾珠直徑但是小于兩個滾珠直徑 的情況下，滾動構件是交錯的。當這種滾珠排移動時，滾珠被推開(被楔出)， 并且滾珠相對于通道壁的摩擦力增大。該差速器的實施例的特征在于，因為 自動-鎖定主要出現(xiàn)在車輛加速期間，所以裝置自動-鎖定的效率較低并且在 低速下的作用有限。該范例的說明書(發(fā)明SUNa 1507603，說明書最后一段) 指出"...滾珠從一個半軸齒輪(半軸構件)傳送到另 一個的力，在具有根據所需的鎖定系數基于設計考慮事項所選的通道截面曲率以及寬度的環(huán)形通道部 分中減小，并且在發(fā)動機制動和向后運動期間，自動-鎖定作用降低，實際 上取決于從一個驅動軸齒輪到滾珠的力傳遞效率以及從滾珠到另一個驅動 軸齒輪的力傳遞效率..."。另外，在車輛運動期間從交錯型式到直線的重新 排列(運動)需要高精度地制造整個封閉環(huán)形通道，這增大了滾珠數量和整個 裝置的整體尺寸，并且還降低了其強度。
所要求保護的技術方案的工程問題在于簡化設計、降低整體尺寸、改善 可制造性、提高強度以及提高自動-鎖定效率。
所提出的問題由于以下事實得到解決。根據本發(fā)明，在已知的自動-鎖 定車輛差速器中包括具有共軸的半軸構件的傳動裝置外殼，這些半軸構件連
接到半軸上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋溝槽；以及呈滾珠
形式的滾動元件，它們呈一直線填充在至少 一條形成在傳動裝置外殼中的封 閉環(huán)形通道中，部分通道是打開的以便將滾珠段裝載入螺旋溝槽中，封閉環(huán)
形通道具有帶圓化外角的矩形縱向截面，縱向封閉環(huán)形通道支腿(leg)的橫截 面等于滾珠直徑，并且在通道中的滾珠數量為奇數。通道縱向截面為矩形并 且直徑與滾珠相同，確保了差速器結構簡化并且改善了其可制造性，因為提 出了通過在直角處具有相同直徑的筆直部分來連接工作和回轉支腿，同時只 是圓化最終的規(guī)則矩形的外角。所提出的技術方案使其能夠將通道的工作和 回轉支腿彼此盡可能地靠近。從具有交錯滾珠型式和具有可變橫截面的螺旋 形連接部分的通道的寬支腿改變呈垂直的筆直部分，使得矩形封閉環(huán)形通道 更加緊湊，并且使其能夠明顯減少在滾珠排中的滾珠數量。所提出的裝置的 整體尺寸不會超過當前所使用的標準經典差速器的尺寸。通過簡單地用自動 鎖定裝置來替換標準非鎖定差速器，這就解決了將差速器安裝在機動車中的 問題。
由于滾珠運動穿過封閉環(huán)形通道直角部分，所以矩形通道使其能夠進行 更有效的滾珠排的自動制動。這就能夠使自動差速器具有最大的鎖定效率 (接近10 100%)和最大的差速效率，因為滾珠在通道支腿側壁上沒有任何可 變負載(楔出)，這提高了系統(tǒng)的整體效率。在不利的道路條件下的鎖定系數 在向前和向后運動期間變?yōu)樽罴?。差速器在任何機動車速度下自動工作。并
且，因為從車輛在上行駛的道路中改善了裝置反饋，所以裝置的鎖定和差速 過程不會相互干擾。可轉向性和安全性也改善了。這使得機動車在任何復雜的道路上都是穩(wěn)定的并且是可駕駛的。而且在發(fā)動機制動情況下，該裝置自 動-鎖定特征改善了安全車輛制動的效率。由于有最大鎖定系數所以差速器更加堅固，這使?jié)L珠在車輛滑動時能夠 在通道內移動，其避免了機構的過熱和磨損。所進行的專利檢索沒有發(fā)現(xiàn)類似的技術方案，這使得所要求保護的技術 方案具有新穎性和創(chuàng)造性。國內工業(yè)具有制造該差速器的所需要的全部手段(材料、設備和技術)并且將它廣泛用于車輛中。在附圖中說明了本發(fā)明的實質

圖1為自動-鎖定 緊差速器的縱向截面圖；圖2為設置在差速器的矩形封閉環(huán)形通道中的奇數 個滾珠的封閉環(huán)形排；圖3為當矩形通道角部的頂點位于兩個相鄰滾珠之間 時滾珠排的片段；圖4為當一個滾珠位于矩形通道角部的頂點處的滾珠排的片段。自動-鎖定車輛差速器包括具有共軸半軸構件4和5的傳動裝置外殼1, 這些半軸構件連接到半軸2和3上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的 螺旋溝槽6和7;以及呈滾珠8形式的滾動元件，它們呈一直線9填充在至 少一條形成在傳動裝置外殼1中的封閉環(huán)形通道10中。部分封閉環(huán)形通道 IO(工作支腿II)是打開的，用于將滾^朱8的部分插入(進入)到半軸構件4和5 的螺旋溝槽6和7中。封閉環(huán)形通道10具有帶有圓化外角12的矩形縱向截 面。通道的工作支腿11和回轉支腿部13通過筆直部分(支腿)14和15呈直 角連接，并且最終的規(guī)則矩形只有外角12被圓化。封閉環(huán)形通道10的所有 支腿的橫截面等于滾珠8的直徑，并在通道10中的滾珠8的數量為奇數。 封閉環(huán)形通道IO位于傳動裝置外殼1的切向(參見Ns 1507603的說明書，圖 2)或者徑向橫截面中?？梢杂幸粭l以上的封閉環(huán)形矩形通道10。通道10的 工作支腿11和回轉支腿可以彼此靠近設置。通道10的支腿的橫截面可以具 有任何幾何外形，其中可以標記出滾珠8的直徑例如可以為圓形、多邊形、 方形、三角形等。在半軸構件4和5的表面上的螺旋溝槽6和7也可以具有 任意幾何外形，其中可以標記出滾珠段腔室例如可以為圓形、多邊形、方 形、三角形等。在封閉環(huán)形通道10中的滾珠排可以相互獨立(彼此不相關)， 或者對于任何數量的矩形通道它們可以組成單個共同封閉通道(如在IIM(沒 有擴展)Jys 38871上的RF(俄羅斯聯(lián)邦)專利，圖3和4)。并且，在傳動裝置 外殼1中的矩形通道10的數量為偶數，在每條通道10中的滾珠8數量為奇數，這使得在差速器中的滾珠總數為偶數。
該差速器如下進行工作。當車輛在良好道路上直線運動期間，來自傳動
裝置外殼1的轉動通過與半軸構件4和5的螺旋溝槽6和7接觸的滾珠8傳 遞給車輛半軸2和3，然后傳遞給驅動輪，從而確保它們具有相同的角速度。 當車輛轉彎時或者在其中一個車輛驅動輪撞擊路面不規(guī)則處(凹坑或凸起)
時，車輪以及因此具有半軸構件4和5的半軸2和3趨向于以不同的角速度 轉動。在這種情況出現(xiàn)時，滾珠8開始沿著矩形通道IO運動，并且不會妨 礙車輛轉彎。在驅動輪撞擊道路的光滑部分時，其抓持道路的力迅速下降。 半軸構件4和5在裝置中楔出滾珠8，差速器變?yōu)殒i定，并且將動力自動地 傳遞給具有更好抓持道路的車輪。機動車繼續(xù)著沒有滑動地運動。
根據差速器的工況，位于矩形封閉環(huán)形通道10中的滾珠8的排9必須 在它和通道10的壁之間保持最小的間隙。由于滾珠8在操作期間運動穿過 通道10的直角部分16，所以這種滾珠8的排9將具有最大的自動制動效果。
在矩形封閉環(huán)形通道10中的滾珠8的數量為奇數，這確保了滾珠8的 排的自由運動并在滾珠8之間具有恒定的最小的間隙。滾珠8在矩形通道9 中的運動導致封閉環(huán)形排9的長度出現(xiàn)周期性變化。當滾珠8到達通道10 的角部16的頂端處時，滾珠8的封閉環(huán)形排9的這個部分的長度逐漸開始 變短，同時排9的其它部分的長度逐漸增大，因為在這時通道10的另一個 角部16的頂端在滾珠8之間。三個滾珠8的排9的片段(圖3和圖4)顯示出 在滾珠8相互接觸的這些點處弦長如何改變。滾珠8的弦長(用虛線顯示)的 總和在圖3中是12-14%較大并且在圖4中較小。在接下來的滾珠8接近矩 形通道10的角部時，將重復該循環(huán)。因此，當具有奇數的滾珠8的封閉環(huán) 形滾珠排運動穿過矩形通道10的角部16時，運動穿過通道10的兩個角部 的滾珠排9的那部分變得更長，而運動穿過兩個其它角部的滾珠排9的另一 部分變得更短。這種現(xiàn)象同時發(fā)生。在這種情況下，保持了封閉環(huán)形排的總 長度以及因此保持了在滾珠8之間的最小間隙。
但是，在矩形封閉環(huán)形通道中滾珠的數量為偶數的情況下，整排而不是
卡塞或者急劇增大了它們之間的間隙。在滾珠排長度出現(xiàn)這種不穩(wěn)定性的情 況下差速器變得不可操作。
申請人已經開發(fā)、制造并且測試了十二種用于各種機動車類型的差速器達四年之久。在各種氣候條件下的基準試驗和車輛測試中，所有差速器具有 證實的良好結果。在車輛向前和向后運動期間，該裝置作為常規(guī)經典型式差速器完美地工 作，它不會妨礙車輛的駕駛。改善了越野能力，并且具有在惡劣天氣中駕駛 的可靠性。改善了在雨雪中駕駛時的機動車穩(wěn)定性尤其在轉彎期間的穩(wěn)定 性。在測試期間，通過從初學者到有經驗的每一個駕駛員都具有資格來駕駛 車輛。所有人都注意到車輛的運行特性得到了改進。
權利要求
1、一種自動-鎖定車輛差速器，包括帶有共軸的半軸構件的傳動裝置外殼，半軸構件連接到半軸上并且在其外表面上具有其螺旋方向相反的螺旋溝槽；以及呈滾珠形式的滾動元件，滾動元件呈一直線填充在至少一條形成在傳動裝置外殼中的封閉環(huán)形通道中，部分通道是打開的以便將滾珠段插入到螺旋溝槽中，其特征在于，封閉環(huán)形通道的縱向截面形成為具有圓化外角的矩形，矩形封閉環(huán)形通道支腿的橫截面等于滾珠直徑，并且在通道中的滾珠數量為奇數。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車工業(yè)，并且可以用于運輸裝置的差速傳動裝置中，其可以按照這樣一種方式實現(xiàn)，即使得車輪能夠自動地鎖定。本發(fā)明的目的在于簡化結構設計，以降低尺寸并且提高自動-鎖定差速器的生產率、強度和效率。用于運輸裝置的本發(fā)明的自動-鎖定差速器包括設有半軸元件的從動體，半軸元件相互共軸布置在其中并且其外表面設有具有相反螺旋方向的螺旋溝槽。滾動體采用滾珠形式，它們按照鏈方式填充在至少一條封閉通道中。封閉通道形成在從動體中并且其一部分按照使得滾珠段能夠深入到螺旋溝槽中的方式打開。根據本發(fā)明，封閉通道的縱向截面呈矩形形式，其外角圓化并且其部分剖面等于滾珠直徑，并且在通道中的滾珠數目為奇數。
文檔編號F16H48/12GK101292098SQ200680038549
公開日2008年10月22日 申請日期2006年11月13日 優(yōu)先權日2005年11月30日
發(fā)明者瓦萊麗·N·克拉西科夫 申請人:瓦萊麗·N·克拉西科夫