專利名稱：螺旋齒輪型防滑差動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種差速限制器，用于暫時停止差動機構(gòu)的操作，從而使車輛 能夠轉(zhuǎn)向而正常行駛，更特別地涉及螺旋齒輪型止滑差動裝置，該止滑差動裝置適于用螺旋型齒輪產(chǎn)生的摩擦力來限制差動操作。
一般地，車輛使用離合器和變速器來正確地將發(fā)動機產(chǎn)生的動力傳動到車輪，并使用一差動機構(gòu)將來自變速器的動力適當?shù)叵蜍囕喎峙?。差動機構(gòu)與一變速器聯(lián)接，其中變速器的輸出直接傳遞到前輪驅(qū)動車輛中的差動機構(gòu)，同時變速器的輸出通過位于后輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動軸傳遞到差動機構(gòu)。
這樣描述的差動機構(gòu)用于當車輛轉(zhuǎn)向時在內(nèi)外輪之間產(chǎn)生一速度差，從而平穩(wěn)改變方向，并在凹凸不平的路面上獲得安全行駛。
換句話說，當車輛轉(zhuǎn)向時，外輪比內(nèi)輪產(chǎn)生更多的旋轉(zhuǎn)，使車輛轉(zhuǎn)向。因此差動機構(gòu)對于在凹凸不平路面上的安全行駛來講是一重要的機構(gòu)。
但在裝有差動機構(gòu)的車輛中，當兩驅(qū)動輪在路面上接觸的摩擦力差別很大時，就會在兩驅(qū)動輪之間進行傳動。由此，具有較小摩擦力的一個驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)，而具有較大摩擦力的一個驅(qū)動輪停止，使車輛難以驅(qū)動。換句話說，當一個驅(qū)動輪墜入溝內(nèi)時，只有溝中的驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，而另一驅(qū)動輪不旋轉(zhuǎn)，使車輛處于一種可怕的狀態(tài)，車輛靠自身的力量不能從溝中拉出來。
在解決上述問題的努力中，對在凹凸不平路面上行駛的掉下路面的車輛采用了一種止滑差動裝置(下面簡稱為LSD)，且后來幾乎所有車輛都裝配了LSD。LSD按照形狀和結(jié)構(gòu)有多種類型。本發(fā)明涉及眾多LSD中的一種螺旋型LSD。


圖1、2和3是螺旋齒輪型LSD的示意性視圖，其中LSD包括一差動齒輪箱51，該差動齒輪箱51整體聯(lián)接到一由來自變速器的動力驅(qū)動的環(huán)形齒輪上，插入該差動齒輪箱51兩側(cè)的驅(qū)動軸52，與驅(qū)動軸52花鍵連接的一側(cè)齒輪53，多個小齒輪55，該多個小齒輪55通過螺旋齒輪與該側(cè)齒輪53的外側(cè)嚙合，并安裝在設(shè)置于差動齒輪箱51內(nèi)側(cè)、用于保持與驅(qū)動軸52的平行位置的多個齒輪槽54處，兩個限制板56，該兩個限制板56安裝在差動齒輪箱51中，用于通過限制該多個小齒輪55的側(cè)部而限定一預(yù)定的空間尺寸，及兩個安裝在差動齒輪箱51外側(cè)的側(cè)蓋57。
具有這樣結(jié)構(gòu)的螺旋齒輪型LSD用于根據(jù)施加在兩車輪上的阻力而進行差動操作，并用小齒輪與差動齒輪箱之間的摩擦力來限制差動操作。
在由驅(qū)動軸52傳動的兩輪的阻力相等的情況下，差動齒輪箱51和側(cè)齒輪53整體旋轉(zhuǎn)。與側(cè)齒輪53花鍵連接的兩驅(qū)動軸55以相同的速度旋轉(zhuǎn)，使車輛穩(wěn)定地前后驅(qū)動。
如果車輛轉(zhuǎn)向，內(nèi)輪上施加的阻力大于外輪，從而使位于差動齒輪箱51中的小齒輪55旋轉(zhuǎn)，同時在其軸線上旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)輪的動力傳動到外輪，使外輪以高于內(nèi)輪的速度旋轉(zhuǎn)。這樣描述的功能稱為差動操作，其中小齒輪55通過施加在兩輪上的阻力之差而在其軸線上回轉(zhuǎn)，因而一個輪的旋轉(zhuǎn)速度大于差動齒輪箱51，另一個車輪的回轉(zhuǎn)速度小于差動齒輪箱51。
此時，對小齒輪55的旋轉(zhuǎn)進行進一步描述。首先應(yīng)該注意的是，隨著小齒輪55的回轉(zhuǎn)沿軸線方向產(chǎn)生推力。換句話說，小齒輪55和側(cè)齒輪53通過螺旋齒輪相互嚙合，從而當小齒輪55旋轉(zhuǎn)時沿平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向產(chǎn)生推力。側(cè)齒輪53和小齒輪55均由限制板56和側(cè)蓋57限制朝軸向的運動，從而當小齒輪55在其軸上旋轉(zhuǎn)時，在側(cè)齒輪53的截面、限制板56和小齒輪55及差動齒輪箱51的截面之間產(chǎn)生摩擦力。另外，還在位于小齒輪55和差動齒輪箱51處的齒輪槽54上產(chǎn)生了摩擦力。摩擦力還產(chǎn)生在螺旋齒輪上。這樣產(chǎn)生的摩擦力限制了差動操作，當兩驅(qū)動軸52之間的轉(zhuǎn)速差增加時摩擦力變大，從而防止發(fā)生差動操作。
換句話說，當施加在兩輪上的阻力差增大時，小齒輪55的旋轉(zhuǎn)速度增大，從而在差動齒輪箱51中產(chǎn)生的摩擦力增加。
當差動齒輪箱中的摩擦力增加時，小齒輪的旋轉(zhuǎn)被制動，從而防止發(fā)生多余的差動操作。由此，LSD使用差動齒輪箱51中產(chǎn)生的摩擦力來防止差動齒輪箱51與驅(qū)動軸52的轉(zhuǎn)速差不超過一預(yù)定范圍，從而防止空轉(zhuǎn)。
這樣描述的螺旋齒輪型LSD結(jié)構(gòu)簡單，且具有快速響應(yīng)，非常適于普通客車或運動車輛，且與其它方法相比具有成本和重量上的優(yōu)勢。但有一個問題，根據(jù)使用螺旋齒輪的摩擦力的系統(tǒng)原理來獲得最大驅(qū)動力受到了限制，這使螺旋齒輪型LSD難以應(yīng)用到要求高性能差動限制功能的掉下路面車輛上。
本發(fā)明的公開是為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種適于提高扭矩差動率(TBR)的螺旋齒輪型止滑差動裝置，用于簡單地通過改變安裝在差動齒輪箱內(nèi)部的小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)置而確定差動限制功能，從而能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在掉下路面的車輛上。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種螺旋齒輪型防滑差動裝置(LSD)，該LSD包括一差動齒輪箱，該差動齒輪箱與一由來自變速器的動力輸出旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪整體聯(lián)接，一與驅(qū)動軸花鍵連接的側(cè)齒輪，驅(qū)動軸插入該差動齒輪箱的兩側(cè)，將動力傳動到驅(qū)動軸上，及多個小齒輪，該多個小齒輪通過螺旋齒輪與側(cè)齒輪的外側(cè)嚙合，用于保持與驅(qū)動軸的平行位置，其中每個小齒輪不對稱地設(shè)置在該差動齒輪箱中。
為了更全面地理解本發(fā)明的本質(zhì)和目的，應(yīng)參照下面結(jié)合附圖進行的詳細說明，其中圖1是一分解透視圖，用于表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的螺旋齒輪型止滑差動裝置；圖2是一螺旋齒輪型止滑差動裝置的剖視圖；圖3是沿圖2中A-A線的剖視圖；圖4是一剖視圖，用于表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的螺旋齒輪型止滑差動裝置；圖5是一示意圖，其中示出了根據(jù)小齒輪角度設(shè)置的扭矩差動率；及圖6是一圖表，其中示出了根據(jù)小齒輪的角度設(shè)置的扭矩差動率。
發(fā)明詳述現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。
如圖5中所示，根據(jù)本發(fā)明的一螺旋齒輪型止滑差動裝置包括一差動齒輪箱11，該差動齒輪箱11通過來自一變速器的動力輸出整體聯(lián)接到一環(huán)形齒輪上，一花鍵連接到驅(qū)動軸上的側(cè)齒輪13，該驅(qū)動軸插入該差動齒輪箱11的兩側(cè)將動力傳動到驅(qū)動軸12上，及多個小齒輪15，該多個小齒輪15通過螺旋齒輪與側(cè)齒輪13的外側(cè)嚙合，用于保持與驅(qū)動軸12的平行位置。
此時，小齒輪15成對設(shè)置，且其間設(shè)置的角度為75度。小齒輪15因此不對稱地設(shè)置在差動齒輪箱11中。小齒輪15處的角度設(shè)置可根據(jù)所需性能而改變，但為了實現(xiàn)不對稱，當小齒輪設(shè)置成四對時，所設(shè)置的角度應(yīng)該不等于90度。
這樣描述的螺旋齒輪型LSD具有與現(xiàn)有技術(shù)中相同的功能，但相對于側(cè)齒輪朝徑向方向的載荷增加了，從而由于小齒輪的不對稱設(shè)置而提高了差動限制性能。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明的螺旋齒輪型LSD基本上由與現(xiàn)有技術(shù)中相同的部件組成，并執(zhí)行相同的功能，不同之處在于，小齒輪偏斜地安裝在一側(cè)，從而與現(xiàn)有技術(shù)中不對稱的設(shè)置相比較，形成不對稱。
如圖中所示，當小齒輪15制成四對時，每一對以75度的間隔分開，形成本發(fā)明中的225度的總角度，而現(xiàn)有技術(shù)中為90度，總角度為270度。
現(xiàn)在對與本發(fā)明直接相關(guān)的差動限制功能進行描述，而差動限制功能的基本操作原理將省略。LSD中用于實現(xiàn)差動限制功能的摩擦力的種類及用于產(chǎn)生摩擦力的主要元件將參照圖5進行描述。
小齒輪15與差動齒輪箱11之間的第一摩擦力是根據(jù)小齒輪15的壓力角度由齒輪反作用力產(chǎn)生的。因此第一摩擦扭矩相對于驅(qū)動軸12徑向反作用。
作為取決于小齒輪15和側(cè)齒輪13的形狀的元素，一第二摩擦力是由取決于小齒輪15旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推力的側(cè)齒輪13與限制板16之間及小齒輪15與差動齒輪箱11的截面之間的摩擦力產(chǎn)生的。因此該第二摩擦力是由取決于小齒輪15和側(cè)齒輪13的螺旋形狀的扭矩角確定的。
上述兩個扭矩是確定現(xiàn)有技術(shù)中LSD的差動限制性能的主要元素，因而小齒輪15的壓力角度，扭矩角以及每個摩擦元件的摩擦系數(shù)已經(jīng)改變，以提高差動限制性能。但由于螺旋齒輪型LSD的基本結(jié)構(gòu)和原理，高水平的TBR性能不能控制。
換句話說，如果小齒輪15的壓力角和扭矩角大，則LSD的性能會提高，但由于螺旋齒輪自身的限制，在數(shù)值項中所需的齒輪元件不能改變。
因此，以對稱形式分布的成對小齒輪在本發(fā)明中設(shè)置成不對稱，以提高小齒輪15與差動齒輪箱11的齒輪槽14之間的摩擦力，從而提高差動限制性能。此時，這樣產(chǎn)生的摩擦力正如根據(jù)壓力角的摩擦力那樣在徑向方向作用。
圖6是一圖表，用于表示扭矩差動率隨小齒輪15的改變的角度設(shè)置而改變。
當成對的小齒輪給定為四對時，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LSD的情況下，根據(jù)LSD的各種操作元件的TBR約為2.0，其中從第一小齒輪對至最后小齒輪對的總角度為270度，但總角度為225度的本發(fā)明的LSD由于螺旋小齒輪的偏心動作而增加了差動限制功能，從而將TBR提高到約3.0。此時，作為偏心率的差動限制動力可以提高，從而當小齒輪之間的設(shè)置角度變窄時能夠開發(fā)具有高TBR的LSD。
從前述中可以清楚，這樣描述的本發(fā)明螺旋齒輪型防滑差動裝置具有以下優(yōu)點，即只有安裝在差動齒輪箱中的小齒輪在其設(shè)置上進行了結(jié)構(gòu)上的改變，從而不改變?nèi)拷Y(jié)構(gòu)件而確定了差動限制功能，從而即使對于卸載車輛也能夠應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種螺旋齒輪型防滑差動裝置(LSD)，該LSD包括一差動齒輪箱，該差動齒輪箱與一由來自變速器的動力輸出旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪整體聯(lián)接，一與驅(qū)動軸花鍵連接的側(cè)齒輪，驅(qū)動軸插入該差動齒輪箱的兩側(cè)，將動力傳動到驅(qū)動軸上，及多個小齒輪，該多個小齒輪通過螺旋齒輪與側(cè)齒輪的外側(cè)嚙合，用于保持與驅(qū)動軸的平行位置，其中每個小齒輪不對稱地設(shè)置在該差動齒輪箱中。
2.如權(quán)利要求1所述的LSD，其中該小齒輪成對設(shè)置，小齒輪之間的角度小于90度。
3.如權(quán)利要求2所述的LSD，其中小齒輪的設(shè)置角度是75度。
全文摘要
一種螺旋齒輪型防滑差動裝置(LSD),包括一差動齒輪箱,該差動齒輪箱與一由來自變速器的動力輸出旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪整體聯(lián)接,一與驅(qū)動軸花鍵連接的側(cè)齒輪,驅(qū)動軸插入該差動齒輪箱的兩側(cè),將動力傳動到驅(qū)動軸上,及多個小齒輪,該多個小齒輪通過螺旋齒輪與側(cè)齒輪的外側(cè)嚙合,用于保持與驅(qū)動軸的平行位置,其中每個小齒輪不對稱地設(shè)置在該差動齒輪箱中,從而只有安裝在差動齒輪箱中的小齒輪在其設(shè)置上進行了結(jié)構(gòu)上的改變,以提高扭矩差動率,在不改變總體結(jié)構(gòu)件的情況下確定差動限制功能,即使對于卸載車輛也能夠應(yīng)用這樣的結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16H48/40GK1340429SQ01117179
公開日2002年3月20日 申請日期2001年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月30日
發(fā)明者甘政憲 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社