專利名稱：牙嵌自由輪式差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輪式車輛驅(qū)動(dòng)橋的差速裝置，特別涉及一種牙嵌自由輪式差速器。
背景技術(shù)：
為了滿足汽車的左右車輪(或前后驅(qū)動(dòng)橋)在運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的需要，實(shí)現(xiàn)左右車輪(或前后驅(qū)動(dòng)橋)在行程不等時(shí)具有不同旋轉(zhuǎn)速度和不同的驅(qū)動(dòng)扭矩，在汽車輪間(或軸間)都需要安裝差速器。國內(nèi)外現(xiàn)有如下幾種差速器1、普通行星錐齒輪差速器，這種差速器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但是嚙合齒相對(duì)滑動(dòng)量比較大，扭矩比系數(shù)比較小，特別當(dāng)一側(cè)的驅(qū)動(dòng)車輪打滑時(shí)，引起整車喪失驅(qū)動(dòng)力，從而降低車輛機(jī)動(dòng)越野性能。2、非對(duì)稱的行星錐齒輪差速器，這種差速器的特點(diǎn)與普通行星齒輪差速器一致。3、在圓錐齒輪差速器機(jī)構(gòu)中增加摩擦元件實(shí)現(xiàn)防滑的防滑差速器。雖然提高了差速器的扭矩比系數(shù)，但是差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝難度大，并且扭矩比系數(shù)提高不明顯。4、差力差速器，這種差速器能在兩側(cè)速度變化不大的情況下，能同時(shí)使左右兩邊具有不同的轉(zhuǎn)速和扭矩，但結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，在左右兩邊轉(zhuǎn)速差別較大時(shí)，行星輪轉(zhuǎn)速過高，磨損嚴(yán)重，并且系統(tǒng)反應(yīng)不敏感。5、分離齒為梯形的牙嵌自由輪差速器，由于分離齒為梯形，因此分離結(jié)合時(shí)，從動(dòng)環(huán)只能沿著分離齒的接觸平面分離和脫開，不能不能根據(jù)實(shí)際需要改變差速器的分離、結(jié)合行程，提高差速器的差速性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、差速傳動(dòng)可靠，分離阻力自動(dòng)變化的差速器。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是差速器主要由差速器殼體、主動(dòng)環(huán)、從動(dòng)環(huán)、消聲環(huán)、中心環(huán)以及半軸齒輪組成。差速器外連接采用成十字狀的主動(dòng)環(huán)(7)，主動(dòng)環(huán)(7)用螺栓固定在左右差速器殼體(1)(9)之間，內(nèi)連接為半軸齒輪(2)采用花鍵形式與車輛的輸出半軸(15)連接。差速器殼體由左殼體(1)和右殼體(9)組成；主動(dòng)環(huán)(7)是一個(gè)環(huán)形零件，外圓柱面上垂直分布四個(gè)圓柱，呈十字軸狀，其環(huán)形端面兩側(cè)布有倒梯形齒，倒梯形的齒頂間距大于齒頂寬，齒高低于從動(dòng)環(huán)、消聲環(huán)(4)的梯形齒齒高；主動(dòng)環(huán)(7)的內(nèi)圓柱面中嵌有中心環(huán)(5)，中心環(huán)(5)的兩側(cè)端面均布圓弧形齒，圓弧齒的齒高大于倒梯形齒的齒高；卡環(huán)(6)將主動(dòng)環(huán)(7)和中心環(huán)(5)連接成一體；主動(dòng)環(huán)(7)和中心環(huán)(5)的左右兩側(cè)分別設(shè)置從動(dòng)環(huán)(3)，從動(dòng)環(huán)(3)的一個(gè)端面布有兩周齒，外圈齒為倒梯形，與主動(dòng)環(huán)(7)嚙合，內(nèi)圈齒為梯形齒，與中心環(huán)(5)嚙合；從動(dòng)環(huán)(3)由從動(dòng)環(huán)本體(20)和從動(dòng)環(huán)內(nèi)鑲件(21)焊接成型；消聲環(huán)(4)鑲嵌在從動(dòng)環(huán)(3)的內(nèi)外圈之間，消聲環(huán)(4)的齒形與從動(dòng)環(huán)(3)的梯形齒齒形相同，但齒的厚度比從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒略小，但齒槽寬比從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒大。安裝在從動(dòng)環(huán)(3)內(nèi)以后，消聲環(huán)(4)的齒頂高不高于從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒的齒頂高。從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)齒頂構(gòu)成一個(gè)組合端面齒，該端面齒的齒頂部的齒槽寬小于中心環(huán)(5)的齒頂齒厚；裝配后，從動(dòng)環(huán)(3)齒輪上的嚙合面具有三圈齒輪副，最外圈是倒梯形的傳力齒輪副(16)，最里圈是分離齒輪副(18)，齒形分別為圓弧形和梯形，傳力齒輪副(16)和分離齒輪副(18)之間是消聲齒輪副(19)；從動(dòng)環(huán)(3)與半軸齒輪(2)采用漸開線花鍵間隙嚙合，從動(dòng)環(huán)(3)與半軸齒輪(2)連接花鍵的內(nèi)徑大于內(nèi)圈齒直徑；中心環(huán)(5)和從動(dòng)環(huán)(3)的軸線與半軸齒輪(2)軸線重合，半軸齒輪和從動(dòng)環(huán)(2)之間設(shè)有彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)。彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)由彈簧(8)和擋圈(12)組成。彈簧(8)通過擋圈(12)限制在從動(dòng)環(huán)(3)與半軸齒輪(2)之間；半軸齒輪(2)兩個(gè)左右對(duì)稱；在半軸齒輪(2)和差速器左右殼體(1)、(9)之間有減磨墊片(10)；隔套(14)在兩個(gè)半軸齒輪(2)之間，在左右兩個(gè)有翻邊的擋圈(12)內(nèi)部；主動(dòng)環(huán)的外圓柱面上四個(gè)圓柱，被螺栓固定在差速器左殼體(1)和右殼體(9)之間，可隨差速器殼體(1)(9)一起旋轉(zhuǎn)。鍵(13)通過鉚釘固定在主動(dòng)環(huán)(7)的內(nèi)圓周上，其中心與傳力端面齒的齒頂中心重合。中心環(huán)(5)在鍵(13)的位置開有凹槽。主動(dòng)環(huán)(7)通過鍵(13)和凹槽能限制中心環(huán)(5)、消聲環(huán)(4)運(yùn)動(dòng)。
由于采用了主動(dòng)環(huán)(7)端面齒、中心環(huán)(5)與半軸齒輪(2)上的從動(dòng)環(huán)(3)端面齒嚙合，嚙合面具有三圈齒輪副。最外圈是倒梯形的傳力齒輪副(16)，這種嚙合方式鎖止系數(shù)大，傳動(dòng)可靠，起傳遞扭矩作用。最里圈是分離齒輪副(18)，齒形分別為圓弧形和梯形，當(dāng)兩側(cè)輪差速瞬間，快轉(zhuǎn)從動(dòng)環(huán)(3)以梯形分離齒在圓弧形齒上滑動(dòng)，產(chǎn)生軸向的推力，迫使從動(dòng)環(huán)(3)主嚙合齒依據(jù)給定的圓弧路線分離。半軸齒輪(2)和從動(dòng)環(huán)(3)之間設(shè)有彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)，當(dāng)兩側(cè)車輪差速結(jié)束時(shí)，復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)推動(dòng)從動(dòng)環(huán)(3)軸向復(fù)位。兩側(cè)從動(dòng)環(huán)都進(jìn)入主嚙合狀態(tài)。傳力齒輪副(16)和分離齒輪副(18)之間是消聲齒輪副(19)。在差速時(shí)，消聲環(huán)(4)轉(zhuǎn)動(dòng)小半個(gè)齒位，使從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)齒頂構(gòu)成一個(gè)組合端面齒，該端面齒的齒頂部的齒槽寬小于中心環(huán)(5)的齒頂齒厚，這樣中心環(huán)弧形齒端面就能在由從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)齒頂組成的齒頂面上連續(xù)滑動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生沖擊和噪聲。當(dāng)一側(cè)車輪懸空或意外喪失附著驅(qū)動(dòng)力時(shí)，這側(cè)的車輪就會(huì)快轉(zhuǎn)，從而使牙嵌差速器產(chǎn)生差速分離，驅(qū)動(dòng)力全部提供給沒有分離的另一側(cè)車輪，即慢轉(zhuǎn)車輪，使車輪仍有動(dòng)力輸出，提高車輛的行駛性能和機(jī)動(dòng)越野性能。從而在差速器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的基礎(chǔ)上達(dá)到扭矩、轉(zhuǎn)速獨(dú)立分配，分離阻力自動(dòng)變化的目的。


圖1牙嵌自由輪式差速器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中心環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3主動(dòng)環(huán)上的鍵限制中心環(huán)示意圖；圖4從動(dòng)環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5消聲環(huán)裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖6差速器分離時(shí)從動(dòng)環(huán)和中心環(huán)的位置關(guān)系示意圖；圖7差速器分離時(shí)從動(dòng)環(huán)和主動(dòng)環(huán)的位置關(guān)系示意圖；圖8差速器分離后從動(dòng)環(huán)、消聲環(huán)和中心環(huán)的位置關(guān)系示意圖；圖9差速器分離后從動(dòng)環(huán)和主動(dòng)環(huán)的位置關(guān)系示意圖。
圖中(1)為差速器左殼體、(2)為半軸齒輪、(3)為從動(dòng)環(huán)、(4)為消聲環(huán)、(5)為中心環(huán)、(6)為卡環(huán)、(7)為主動(dòng)環(huán)、(8)為彈簧、(9)為差速器右殼、(10)為墊片、(11)為內(nèi)襯套、(12)為擋圈、(13)為鍵、(14)為隔套、(15)為輸出半軸、(16)為傳力齒輪副、(17)為彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)、(18)為分離齒輪副、(19)為消聲齒輪副、(20)為從動(dòng)環(huán)本體、(21)為從動(dòng)環(huán)內(nèi)鑲件。
具體實(shí)施方式
附圖1為實(shí)施例圖。差速器外連接采用成十字狀的主動(dòng)環(huán)(7)，主動(dòng)環(huán)(7)用螺栓固定在左右差速器殼體(1)(9)之間，內(nèi)連接為半軸齒輪(2)采用花鍵形式與車輛的輸出半軸(15)連接，主動(dòng)環(huán)(7)是一個(gè)環(huán)形零件，其環(huán)形端面兩側(cè)均布倒梯形齒，倒梯形的齒頂間距大于齒頂寬。主動(dòng)環(huán)(7)的內(nèi)圓柱面嵌入中心環(huán)(5)，中心環(huán)(5)在鍵的限制下能做少量的圓周運(yùn)動(dòng)。并由卡環(huán)(6)將主動(dòng)環(huán)7和中心環(huán)(5)連接成一體，中心環(huán)5的兩側(cè)端面均布圓弧形齒。圓弧齒的齒高大于倒梯形齒的齒高。主動(dòng)環(huán)(7)的外圓柱面上垂直分布四個(gè)圓柱，呈十字軸狀，被螺栓固定在差速器左殼體(1)和右殼體(9)之間，隨差速器殼體一起旋轉(zhuǎn)，并且承受驅(qū)動(dòng)扭矩以及齒輪的附加作用力。主動(dòng)環(huán)(7)和中心環(huán)(5)的左右兩側(cè)分別設(shè)置從動(dòng)環(huán)(3)。從動(dòng)環(huán)(3)的一個(gè)端面均布兩周齒。外圈齒為倒梯形，與主動(dòng)環(huán)(7)嚙合，內(nèi)圈齒為梯形齒與中心環(huán)(5)嚙合。消聲環(huán)(4)嵌從動(dòng)環(huán)(3)的內(nèi)外圈之間。消聲環(huán)(4)在鍵(13)的作用下能作少量的圓周運(yùn)動(dòng)。消聲環(huán)(4)的齒高比從動(dòng)環(huán)的齒高低0.1～0.4mm，消聲環(huán)(4)的齒形與從動(dòng)環(huán)(3)的內(nèi)圈齒相同。主動(dòng)環(huán)7(形狀類似十字軸形狀)、中心環(huán)(5)和從動(dòng)環(huán)(3)的軸線與半軸齒輪(2)從動(dòng)環(huán)與軸線重合。從動(dòng)環(huán)(3)與半軸齒輪(2)采用漸開線花鍵間隙嚙合。(17)和從動(dòng)環(huán)(3)之間設(shè)置彈簧擋圈復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)。壓簧(8)軸向一周布置半軸齒輪(2)外，壓簧(8)一端壓在帶翻邊的擋圈(12)內(nèi)，產(chǎn)生軸向壓力，推動(dòng)從動(dòng)環(huán)(3)作軸向復(fù)位移動(dòng)。在擋圈(12)內(nèi)有內(nèi)襯套(11)。在半軸齒輪(2)和差速器左右殼體(1)、(9)之間有減磨墊片(10)。
差速器的工作過程車輛直線行駛時(shí)，兩側(cè)車輪沒有差速，主動(dòng)環(huán)(7)通過主傳動(dòng)嚙合副將動(dòng)力依次傳到從動(dòng)環(huán)(3)、左右半軸齒輪(2)和左右半軸。副嚙合副齒面不接觸，倒梯形齒鎖止可靠，左右驅(qū)動(dòng)力按需要分配。汽車轉(zhuǎn)彎或一側(cè)的車輪懸空或遇到障礙使左右兩側(cè)的車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差時(shí)，快轉(zhuǎn)一側(cè)的從動(dòng)環(huán)有快轉(zhuǎn)趨勢，因此從動(dòng)環(huán)(3)相對(duì)主動(dòng)環(huán)(7)轉(zhuǎn)動(dòng)使主嚙合副脫開，進(jìn)而推動(dòng)中心環(huán)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)至極限位置，使分離嚙合副進(jìn)入嚙合狀態(tài)，即使從動(dòng)環(huán)的梯形齒與中心環(huán)(5)的弧形齒嚙合。由于中心環(huán)(5)圓弧的斜率逐漸變小，因此分離時(shí)，分離阻力(彈簧力)的增加量逐漸變小。當(dāng)兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速差別小于一定的量時(shí)，分離阻力的增加幅度超過分離力的增加幅度，分離阻力能阻止差速器分離，這種特性有助于減少差速器在小轉(zhuǎn)速差別的分離，減少差速器的沖擊，提高車輛的可靠性和行駛特性；當(dāng)兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速差別超過一定的量時(shí)，分離阻力增加小于分離力的增加幅度，分離阻力能促使差速器迅速分離，提高車輛的可靠性和行駛特性。差速器分離以后消聲環(huán)(4)在從動(dòng)環(huán)(3)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)約半個(gè)齒位，使中心環(huán)齒頂在從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)共同的齒頂上打滑摩擦，降低了噪音，提高了齒面壽命。當(dāng)汽車恢復(fù)正常行駛差速小于一定值時(shí)，壓簧(8)推動(dòng)從動(dòng)環(huán)(3)復(fù)位，左右倒梯形傳力齒嚙合，驅(qū)動(dòng)力按需分配。
權(quán)利要求1.一種牙嵌式自由輪式差速器，主要由差速器殼體、主動(dòng)環(huán)、從動(dòng)環(huán)、消聲環(huán)、中心環(huán)以及半軸齒輪組成。其特征在于差速器外連接采用成十字狀的主動(dòng)環(huán)(7)，主動(dòng)環(huán)(7)用螺栓固定在左右差速器殼體(1)(9)之間，內(nèi)連接為半軸齒輪(2)采用花鍵形式與車輛的輸出半軸(15)連接。主動(dòng)環(huán)(7)是一個(gè)環(huán)形零件，外圓柱面上垂直分布四個(gè)圓柱，呈十字狀，其環(huán)形端面兩側(cè)布有倒梯形齒；主動(dòng)環(huán)(7)的內(nèi)圓柱面中嵌有中心環(huán)(5)，中心環(huán)(5)的兩側(cè)端面均布圓弧形齒；卡環(huán)(6)將主動(dòng)環(huán)(7)和中心環(huán)(5)連接成一體；主動(dòng)環(huán)(7)和中心環(huán)(5)的左右兩側(cè)分別設(shè)置從動(dòng)環(huán)(3)，從動(dòng)環(huán)(3)的一個(gè)端面布有兩周齒，外圈齒為倒梯形，與主動(dòng)環(huán)(7)嚙合，內(nèi)圈齒為梯形齒與中心環(huán)(5)嚙合；消聲環(huán)(4)鑲嵌在從動(dòng)環(huán)(3)的內(nèi)外圈之間，消聲環(huán)(4)的齒形與從動(dòng)環(huán)(3)的梯形齒齒形相同，但齒的厚度比從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒略小，但齒槽寬比從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒大。安裝在從動(dòng)環(huán)(3)內(nèi)以后，消聲環(huán)(4)的齒頂高不高于從動(dòng)環(huán)(3)梯形齒的齒頂高。從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)齒頂構(gòu)成一個(gè)組合端面齒，該端面齒的齒頂部的齒槽寬小于中心環(huán)(5)的齒頂齒厚；從動(dòng)環(huán)(3)齒輪上的嚙合面具有三圈齒輪副，最外圈是倒梯形的傳力齒輪副(16)，最里圈是分離齒輪副(18)，齒形分別為圓弧形和梯形，傳力齒輪副(16)和分離齒輪副(18)之間是消聲齒輪副(19)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于主動(dòng)環(huán)(7)倒梯形的齒頂間距大于齒頂寬，齒高低于從動(dòng)環(huán)(3)、消聲環(huán)(4)的梯形齒齒高；中心環(huán)(5)的圓弧齒的齒高大于倒梯形齒的齒高；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于從動(dòng)環(huán)(3)由從動(dòng)環(huán)本體(20)和從動(dòng)環(huán)內(nèi)鑲件(21)焊接成型；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于半軸齒輪(2)和從動(dòng)環(huán)(3)之間設(shè)有彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)。彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)由彈簧(8)和擋圈(12)組成；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于在半軸齒輪(2)和差速器左右殼體(1)、(9)之間有減磨墊片(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于從動(dòng)環(huán)(3)與半軸齒輪(2)連接花鍵的內(nèi)徑大于內(nèi)圈齒直徑；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于隔套(14)在兩個(gè)半軸齒輪(2)之間，在左右兩個(gè)有翻邊的擋圈(12)內(nèi)部。
專利摘要一種牙嵌自由輪式差速器，主要由差速器殼體、主動(dòng)環(huán)、從動(dòng)環(huán)、消聲環(huán)、中心環(huán)以及半軸齒輪組成。由于采用了主動(dòng)環(huán)(7)端面齒、中心環(huán)(5)與半軸齒輪(2)上的從動(dòng)環(huán)(3)端面齒嚙合，嚙合面具有三圈齒輪副。半軸齒輪和從動(dòng)環(huán)之間設(shè)有彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)(17)。該牙嵌差速器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單。當(dāng)一側(cè)車輪懸空或意外喪失附著驅(qū)動(dòng)力時(shí)，這側(cè)的車輪就會(huì)快轉(zhuǎn)，從而使牙嵌差速器產(chǎn)生差速分離，驅(qū)動(dòng)力全部提供給沒有分離的另一側(cè)車輪，即慢轉(zhuǎn)車輪，使車輪仍有動(dòng)力輸出，提高車輛的行駛性能和機(jī)動(dòng)越野性能。從而達(dá)到差速傳動(dòng)可靠，分離阻力自動(dòng)變化的目的。
文檔編號(hào)F16H48/36GK2667241SQ20032012800
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者嚴(yán)欣賢, 唐哲, 周慧生, 李建國, 宋貴生 申請(qǐng)人:中國三江航天工業(yè)集團(tuán)公司, 中國三江航天工業(yè)集團(tuán)公司特種車輛技術(shù)中心