專利名稱：有限差速比差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械傳動領(lǐng)域中的一種差速傳動裝置，特別涉及但不僅僅涉及用于輪式機動車輛的具有防滑轉(zhuǎn)功能的差速器。
背景技術(shù)：
自1825年法國人貝格列爾發(fā)明差速器至今，差速器的防滑轉(zhuǎn)問題就一直困擾著人們，成為提升車輛性能和實現(xiàn)全輪驅(qū)動等的一大技術(shù)障礙。《四輪驅(qū)動汽車構(gòu)造圖解》 ([日]莊野欣司著，劉茵等譯，吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1995，pl43 159)及《汽車車橋設(shè)計》 (劉惟信，清華大學(xué)出版社，2004，p214 283)對此均有詳細描述。長久以來，由于改進的 主要方向一直局限在如何直接或持久地限制差速轉(zhuǎn)動這一自我否定的技術(shù)目標上，因此， 不懈的努力無法換來一個比較理想的結(jié)果。比如，強制鎖止式差速器的代價是操縱麻煩、轉(zhuǎn) 向困難且危險、不可用于轉(zhuǎn)向軸、輪間滑轉(zhuǎn)干涉導(dǎo)致輪胎過度磨損、抗側(cè)滑能力下降及驅(qū)動 力的浪費，其中可自鎖的伊頓差速鎖的承載能力過低且沖擊過大。自由輪自鎖差速器(滾柱式和牙嵌式)的代價是傳動裝置上動載荷較大，差速器單側(cè)交替工作不連續(xù)不均衡，車 輛轉(zhuǎn)向沉重且輪胎磨損過快，但其中的牙嵌式換來了鎖緊系數(shù)無窮大且與磨損無關(guān)的可貴 優(yōu)點。變傳動比差速器的缺點是工藝性差，成本高，鎖緊系數(shù)過低，一旦開始滑轉(zhuǎn)便無能為 力。而高摩擦式差速器(摩擦片式、凸輪滑塊式、渦輪式)的共同缺點是鎖緊系數(shù)有限，車 輛轉(zhuǎn)向性能變差，不適用于轉(zhuǎn)向軸，摩擦部位壽命過短，效率較低，尤其以渦輪式的工藝性 為差，裝配麻煩，造價昂貴，過于嬌貴且磨損過快。上述結(jié)果不理想的主要原因在于，限制無滑轉(zhuǎn)工況中差速轉(zhuǎn)動的實質(zhì)就是約束了 差速器的雙自由度，是對差速器存在意義和價值的直接否定。約束差速器的雙自由度以迫 使其發(fā)揮出單自由度的功能，注定只能得到某種程度的折衷結(jié)果。而以整個壽命周期內(nèi)犧 牲差速器雙自由度的基本特性為代價，去換取短瞬的但卻并不理想的單自由度特性，顯得 很不經(jīng)濟。高摩擦式差速器這種折衷的產(chǎn)物，兼得卻也兼失。自由輪自鎖差速器是個理論 上不折不扣的單自由度機構(gòu)，基本不具備雙自由度的力學(xué)特性，但其交替的單自由度特性， 卻令其運動特性勝過僅具有固定單自由度特性的強制鎖止式差速器。另外，其它替代差速器也都由于不同程度地使用了離合器、電磁元件、液/氣壓元 件、傳感元器件、微處理器、傳輸管線、運算軟件等而或多或少地存在著諸如承載能力不高， 響應(yīng)性較差，防滑能力過小，不能持久動作，功率損耗大，不易維護，造價昂貴，過于復(fù)雜且 不可靠，以及過多地占用或分散車輛操縱者的有限精力的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決上述問題。理想差速器的活動度取值，應(yīng)該可在2和1之間，也就是純粹的雙自由度和單自由 度間隨實際需要自適應(yīng)地改變，如此方可消除上述不足。本發(fā)明的目的，就是達到理想差速器的活動度要求，提供一種無滑轉(zhuǎn)工況中工作如雙自由度的普通差速器，滑轉(zhuǎn)工況中又自動地工作如單自由度的自由輪自鎖差速器的全 機械的有限差速比差速器。達成本發(fā)明目的技術(shù)思想，就是利用超越離合器的僅可單向傳遞轉(zhuǎn)矩和超越轉(zhuǎn)動 的特性，在無滑轉(zhuǎn)工況中，致其處于超越工況以使差速器不受限制地任意差速，在滑轉(zhuǎn)工況 中，致其自動接合以剛性地制止住差速器差速比的繼續(xù)變化的趨勢，將該差速比維持在不 等于零或無窮大的合理數(shù)值上，從而實現(xiàn)差速器單自由度驅(qū)動的目的。具體技術(shù)方案如 下一種有限差速比差速器，包括差速傳動機構(gòu)，其具有差速器殼、兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu) 件，以及直接驅(qū)動該兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)動的至少一個轉(zhuǎn)動構(gòu)件，還包括具有牙嵌超越離 合器或空間楔合式摩擦超越離合器，用以對上述兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件間的差速比的變化范圍 給與限制的限差速比傳動機構(gòu)。優(yōu)選地，上述超越離合器是雙向超越離合器。最佳地，在超越離合器接合時具有確定傳動比的齒輪式限差速比傳動機構(gòu)，連接 在兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件之間、轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件與差速器殼之間、或者轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件、差速器殼、 機架中的一個與轉(zhuǎn)動構(gòu)件之間。本發(fā)明的更多的優(yōu)良改進方案由其它從屬權(quán)利要求給出。需要特別說明的是，本申請文件所用的相關(guān)名詞的含義如下差速比R 差速器的兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件之間的轉(zhuǎn)速之比值。設(shè)計差速比無滑轉(zhuǎn)工況中的差速比的變化范圍，即，輪式車輛以設(shè)計許可的任意 轉(zhuǎn)向半徑純滾動/無滑轉(zhuǎn)地行駛時，其上差速器的差速比所對應(yīng)的變化范圍。該范圍記為 閉區(qū)間[a，0]，a為其下界端值，0為其上界端值。顯然，對于輪間差速器，a與日互 為倒數(shù)。許用差速比限差速比傳動機構(gòu)所限定的差速比的實際變化范圍。差速器殼指差速器中與主動轉(zhuǎn)動構(gòu)件不可旋轉(zhuǎn)地相連接的任一構(gòu)件或其任意部 分，包括但不僅僅包括差速器封裝殼。轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件指差速器的直接對外傳遞轉(zhuǎn)矩的任一構(gòu)件或其任意部分，可以是 半軸，半軸齒輪，齒輪，或者行星齒輪的行星架等。無滑轉(zhuǎn)工況輪式車輛的常態(tài)行駛工況，即，與差速器耦合的全部車輪相對地面做 無滑移轉(zhuǎn)動時的行駛狀況，與滑轉(zhuǎn)工況相對。本發(fā)明中，以包含有牙嵌超越離合器或空間楔合式摩擦超越離合器的限差速比傳 動機構(gòu)對差速器中兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件間的差速比進行限制，很好地實現(xiàn)了本發(fā)明所提出的 發(fā)明目的。即，利用超越離合器的超越轉(zhuǎn)動和可以傳遞大轉(zhuǎn)矩的特性，在無滑轉(zhuǎn)工況中，使 差速器工作如開式差速器，以具有完美的二自由度，在進入滑轉(zhuǎn)工況伊始，超越離合器將立 即接合，使差速器隨即工作似自由輪自鎖差速器，以具備完美的單自由度并可任意轉(zhuǎn)向，進 而消除了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點。相對于現(xiàn)有技術(shù)的防滑轉(zhuǎn)差速器，作為純機械裝置的本發(fā)明，具有原理簡單、承載 能力高、可靠性高、性能優(yōu)異、效率高、工藝性好、自動化、通用化、無需額外維護、對輪式車 輛性能無任何不良影響的優(yōu)點。借助下述實施例的說明和附圖，本發(fā)明的目的和優(yōu)點將顯 得更為清楚和明了。




圖1是非嵌合狀態(tài)中的雙聯(lián)導(dǎo)向式牙嵌雙向超越離合器的簡化的軸向剖面圖。 圖2是圖1中固定環(huán)的示意圖，(a)是右視圖的軸向半剖圖，(b)是主視圖。 圖3是以圖2(b)中的局部剖視圖視角表示的放大的棘爪安裝示意圖。 圖4是圖1中控制環(huán)的示意圖，(a)是主視圖，(b)是右視圖。 圖5是以圖4(b)的視圖角度表示的圖1中可選的控制環(huán)的示意圖。 圖6是圖1中的工作嵌合機構(gòu)、定點導(dǎo)入機構(gòu)和控制機構(gòu)的相關(guān)齒廓，在同一內(nèi)圓 柱面上的徑向投影的局部系列展開圖，以及對應(yīng)的定點導(dǎo)入機構(gòu)的假想齒廓在棘爪所處軸 截面的軸向投影的局部展開圖，其中，(a)對應(yīng)于準備嵌合復(fù)位時的臨界狀態(tài)，(b)對應(yīng)于 傳力工況，圖中箭頭表示相對轉(zhuǎn)動方向。 圖7是以圖6所示的視圖方式表示的具有完全相同含義的系列展開圖，唯一的不 同在于，所對應(yīng)的圖1使用了圖5所示的控制環(huán)。
圖8是本發(fā)明所用雙向超越離合器的原理性簡化圖形符號, 圖9是本發(fā)明之實施例一的簡化原理圖。 圖10是本發(fā)明之實施例二的簡化原理圖。 圖11是本發(fā)明之實施例三的簡化原理圖。 圖12是本發(fā)明之實施例四的簡化原理圖。 圖13是本發(fā)明之實施例五的簡化原理圖。 圖14是本發(fā)明之實施例六的簡化原理圖。 圖15是本發(fā)明之實施例七的簡化原理圖。 圖16是本發(fā)明之實施例八的簡化原理圖。 圖17是本發(fā)明之實施例九的簡化原理圖。 其中，附圖標記列表如下
50-大齒環(huán) 52-差速器殼 54-行星齒輪軸 56-行星齒輪 58-半軸齒輪 80-輸出齒輪 82-端齒輪 84-中間傳遞齒輪 86-中間傳遞齒輪 88-端齒輪 90-半軸 92-固定軸 110-導(dǎo)入棘爪 112-棘爪座槽 114-棘爪軸孔
60-內(nèi)齒環(huán) 62-行星齒輪 64-行星齒輪軸 66-行星齒輪 68-半軸齒輪 130-固定環(huán) 132-端面齒 134-傳力齒側(cè)面 136-導(dǎo)出齒側(cè)面 138-齒頂面 140-管狀基體 144-螺釘孔 160-控制環(huán) 162-限位齒 166-限位凸緣
70-機架 72-機架 74-行星架 76-行星齒輪 78-太陽輪 146-環(huán)狀通孔 150-移動環(huán) 152-端面齒 154-傳力齒側(cè)面 156-導(dǎo)出齒側(cè)面
158-花鍵齒
159-限位凸臺 180-外環(huán) 182-花鍵齒 184-輪齒
5
116-復(fù)位彈簧 170-環(huán)狀基體186-軸承
118-棘爪軸172-操縱爪188-螺釘
122-雙向?qū)爰X174-棘爪窗口
176-圓柱凸輪面 X-軸線Ml-工作嵌合機構(gòu)M2-定點導(dǎo)入機構(gòu) M3-控制機構(gòu)
具體實施例方式必要說明本說明書的正文及所有附圖中，相同或相似的構(gòu)件及特征部位均采用 相同的標記符號，并只在它們第一次出現(xiàn)時給予必要說明。同樣，也不重復(fù)說明相同或類似 機構(gòu)的工作機理或過程。為區(qū)別設(shè)置在對稱或?qū)?yīng)位置上的相同的構(gòu)件或特征部位，本說 明書在其編號后面附加了字母，而在泛指說明或無需區(qū)分時，則不作區(qū)分也不附加任何字母。為便于更好地理解本發(fā)明的思想、方案、結(jié)構(gòu)和工作機理，本發(fā)明將首先對作為其 核心部件的雙向超越離合器給予簡單必要的說明。而鑒于壓合式牙嵌超越離合器、自支撐 壓合式牙嵌超越離合器、導(dǎo)向式牙嵌超越離合器、轉(zhuǎn)矩激勵的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向式牙嵌超越離合器、 以及空間楔合式摩擦超越離合器的結(jié)構(gòu)和工作機理的詳盡說明，均已記錄在本申請人提出 的中國專利申請 200710152152. 3,200920149869. 7,200810161306. X,200910158643. 8 以 及200910158647. 6這五項文件中。所以，本發(fā)明將該五項專利申請的全部內(nèi)容作為引用合 并在此，不再作重復(fù)說明。因此，以下將僅對未公開的屬于中國專利申請200810161306. X 的從屬專利技術(shù)的雙聯(lián)導(dǎo)向式牙嵌雙向超越離合器作出基本的說明。而有關(guān)該雙向超越離 合器的更多實施例和說明，則將在本申請人隨后提出的同名發(fā)明專利申請中予以公開。參見圖1，雙聯(lián)導(dǎo)向式牙嵌雙向超越離合器C1主要包括，兩個軸向?qū)χ们夜ぷ鞣?向互反的單向工作嵌合機構(gòu)Mia、Mlb以及單向定點導(dǎo)入機構(gòu)M2a、M2b，一個對上述機構(gòu)進 行選擇性致動的控制機構(gòu)M3。上述各機構(gòu)均繞軸線X轉(zhuǎn)動。實際上，該雙聯(lián)導(dǎo)向式牙嵌雙向超越離合器C1，就是將上文所結(jié)合的中國專利申 請200810161306. X中的兩個導(dǎo)向式牙嵌單向超越離合器，以移動環(huán)背靠背軸向剛性一體 的形式雙聯(lián)，增加限位功能并改進相關(guān)控制機構(gòu)的結(jié)果。如圖1 2所示，工作嵌合機構(gòu)Mia和Mlb，最佳地是同一個機構(gòu)Ml以軸向?qū)χ玫?方式的重復(fù)設(shè)置，其包括固定環(huán)130和移動環(huán)150。其中，固定環(huán)130的內(nèi)端面上周向均布 有一組橫截面大致為鋸齒形的用于單向傳力的徑向型端面齒132，其具有朝向一個圓周方 向的平行于軸線X的傳力齒側(cè)面134，朝向另一個圓周方向的具有一定升角的螺旋型導(dǎo)出 齒側(cè)面136，以及齒頂面138。相應(yīng)地，移動環(huán)150的兩端面上設(shè)置有與端面齒132具有互 補式構(gòu)造的一組端面齒152a和152b，其具有由齒體自然延伸出的內(nèi)徑向限位凸臺159，其 周向兩側(cè)形成有傳力齒側(cè)面154和導(dǎo)出齒側(cè)面156，參見圖6。移動環(huán)150的外周面上設(shè)置 有用以傳遞轉(zhuǎn)矩的花鍵齒158。為保證端面齒152與端面齒132嚙合的可靠性，該花鍵齒 158應(yīng)最佳地為斜花鍵齒，并具有與導(dǎo)出齒側(cè)面156相反的旋向。另外，兩個固定環(huán)130的管狀基體140的內(nèi)周面上，分別設(shè)置有諸如花鍵齒的用以 傳遞轉(zhuǎn)矩的特征曲面，以分別與其中的傳動軸(未示出)直接耦合，并借此最佳地實現(xiàn)兩環(huán) 之間的周向固定。該兩個管狀基體140的相應(yīng)端面上，則分別設(shè)置有相互匹配的軸向螺釘
6孔144，通過固定于其中的螺釘188，兩個固定環(huán)130a和130b實現(xiàn)軸向上的對頂式固定。 當然，也可以通過其它的任何方式實現(xiàn)該對頂式固定。此時，兩端面齒132a和132b的齒頂 面之間的最小軸向間距，最佳地大于移動環(huán)150的最大軸向?qū)挾?。當然，如果在移動環(huán)150 與外環(huán)180的徑向之間設(shè)置諸如滾珠彈簧的定位機構(gòu)，將能最佳地確保超越工況中移動環(huán) 150軸向位置的穩(wěn)定，以有效避免其與固定環(huán)130之間的碰撞可能。為與外界傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作嵌合機構(gòu)Ml的徑向之外，專門設(shè)置有借助軸承186徑 向固定在固定環(huán)130上的外環(huán)180。其外周面上形成有諸如輪齒184的傳力特征曲面、內(nèi)周 面上形成有用以與花鍵齒158嚙合的具有互補式構(gòu)造的花鍵齒182。當然，該外環(huán)180不是 必需的，其特征曲面可以直接形成在外部轉(zhuǎn)動構(gòu)件的相應(yīng)的軸孔中，或者于徑向上內(nèi)外翻 轉(zhuǎn)雙向超越離合器C1的結(jié)構(gòu)之后，直接形成在嵌裝于其內(nèi)孔中的外部傳動軸的外周面上。參見圖1、3 4，定點導(dǎo)入機構(gòu)M2包括一組至少一個(本例為3個)具有自轉(zhuǎn)軸 孔的擺動式導(dǎo)入棘爪110，復(fù)位彈簧116，作為棘爪支座的管狀基體140，以及周向均布于移 動環(huán)150內(nèi)周面的螺旋型雙向?qū)爰X122。其中，螺旋型雙向?qū)爰X122具有與導(dǎo)出齒 側(cè)面156相同的旋向，并最佳地具有大于后者的升角和最佳地具有相等于端面齒132的個 數(shù)。導(dǎo)入棘爪110具有與螺旋型雙向?qū)爰X122呈互補式構(gòu)造的導(dǎo)向式嚙合面，參見圖 6。借助棘爪軸118與棘爪軸孔114，導(dǎo)入棘爪110被鉸接在位于管狀基體140外周面上的 周向型棘爪座槽112中。在導(dǎo)入棘爪110與棘爪座槽112的槽底面之間，設(shè)置有復(fù)位彈簧 116。圖3中具有特定曲線的復(fù)位彈簧116由彈簧絲或彈簧片制成，以利用控制環(huán)160內(nèi)周 面的支撐限定作用。當然，該彈簧116還可以具有任何形式和安裝位置，比如，置于導(dǎo)入棘 爪110徑向內(nèi)側(cè)槽底面相應(yīng)徑向孔中的螺旋壓簧或弧形鋼絲彈簧。導(dǎo)入棘爪110的位置設(shè)置具有這樣的效果，即，當導(dǎo)入棘爪110與雙向?qū)爰X 122嚙合時，二者的螺旋導(dǎo)向運動，將能夠致使移動環(huán)150正好到達與固定環(huán)130實現(xiàn)完滿 嚙合的傳力工位上，如圖6(a)所示。也就是說，定點導(dǎo)入機構(gòu)M2可以確保工作嵌合機構(gòu)Ml 正常地工作。另外，在該導(dǎo)向過程中，雙向?qū)爰X122的軸向?qū)挾茸阋源_保其與對應(yīng)導(dǎo)入 棘爪110的始終嚙合。再接著參見1、3 4，由限位機構(gòu)和致動失效機構(gòu)混合而成的控制機構(gòu)M3主要包 括，可轉(zhuǎn)動但不可移動地設(shè)置在兩個固定環(huán)130的管狀基體140外周面上的收縮型彈性開 口環(huán)式控制環(huán)160，其具有環(huán)狀基體170。該環(huán)狀基體170的一端設(shè)置有至少一個(本例為3 個)可穿過固定環(huán)130b上相應(yīng)的環(huán)狀通孔146以凸出于其外的操縱爪172。環(huán)狀通孔146 與操縱爪172之間具有一定的周向自由度。由此可見，二固定環(huán)130a、130b之間的差異，僅 僅在于環(huán)狀通孔146和螺釘孔144。在該環(huán)狀基體170的兩端部的外周面上，各設(shè)置有至少一個齒頂相對且齒廓最佳 地不超出軸向同位的端面齒132的限位齒162a和162b。該限位齒162具有與對應(yīng)的限位 凸臺159相同的徑向高度，其齒頂面軸向上最佳地與對應(yīng)的端面齒132的齒頂面同高。為 實現(xiàn)有效限位/阻擋/封堵，該齒頂面的周向?qū)挾扰c軸向同位的端面齒132的齒槽入口的 周向?qū)挾鹊南嗖钪档亩种?，小于與其軸向相對的端面齒152的齒頂面周向?qū)挾?。?外，在該環(huán)狀基體170軸向中部的相應(yīng)位置上，設(shè)置有與導(dǎo)入棘爪110a和110b分別對應(yīng)的 兩組棘爪窗口 174a和174b。其中，兩組限位齒162與棘爪窗口 174等之間的位置關(guān)系具有這樣的互反的設(shè)置效果。即，當操縱爪172周向上位于/轉(zhuǎn)動至環(huán)狀通孔146的一個極端位置時，一方面，限 位齒162a周向上將完全隱沒在端面齒132a輪廓的徑向投影界面之內(nèi)，也就是等同于不存 在，而限位齒162b的齒頂面則正好位于端面齒132b間的齒槽入口的周向中點上，以直接封 堵限位凸臺159進入的方式消除端面齒152b嵌入其齒槽中或者與其發(fā)生碰撞的可能。另 一方面，導(dǎo)入棘爪110a將正好位于棘爪窗口 174a中，可不受妨礙地自由擺動，而導(dǎo)入棘爪 110b則正好周向錯過棘爪窗口 174b，從而被控制環(huán)160的內(nèi)周面徑向壓低至棘爪座槽112b 中，失去自擺動和轉(zhuǎn)動導(dǎo)向的可能。當操縱爪172周向上位于/轉(zhuǎn)動至環(huán)狀通孔146的另 一個極端位置時，上述位置關(guān)系將正好互反。即，限位齒162b周向上將完全隱沒在端面齒 132b輪廓的徑向投影界面之內(nèi)，限位齒162a的齒頂面則正好位于端面齒132a間的齒槽入 口的周向中點上；導(dǎo)入棘爪110b將正好位于棘爪窗口 174b中，而導(dǎo)入棘爪110a則正好周 向錯過棘爪窗口 174a，處于失效狀態(tài)。于是，通過周向轉(zhuǎn)動控制環(huán)160，控制機構(gòu)M3在致使工作嵌合機構(gòu)Mlb和定點導(dǎo)入 機構(gòu)M2b失效的同時，將致使工作嵌合機構(gòu)Mia和定點導(dǎo)入機構(gòu)M2a同時有效，從而將雙向 超越離合器C1設(shè)置成對應(yīng)于圖1中左半邊的單向超越離合器。反之，在致使工作嵌合機構(gòu) Mia和定點導(dǎo)入機構(gòu)M2a失效的同時，將致使工作嵌合機構(gòu)Mlb和定點導(dǎo)入機構(gòu)M2b同時 有效，從而將雙向超越離合器C1設(shè)置成對應(yīng)于圖1中右半邊的單向超越離合器。因此，通 過該兩個單向超越離合器互反式的交替工作，實現(xiàn)了雙向超越轉(zhuǎn)動和傳動的工作目的。顯 然，雙向超越離合器C1不僅具有完全等同于牙嵌單向超越離合器的轉(zhuǎn)矩能力，而且結(jié)構(gòu)簡 單可靠，控制方便，顯著地優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的所有雙向超越離合器。應(yīng)該指出的是，裝配雙向超越離合器C1的關(guān)鍵步驟包括首先，控制環(huán)160應(yīng)先套 裝于移動環(huán)150的內(nèi)孔中，再隨后者軸向套裝到管狀基體140a的外周面上。其次，在裝配 完外環(huán)180之后，將鉸接好導(dǎo)入棘爪110b的固定環(huán)130b，以其復(fù)位彈簧116b周向?qū)什倏v 爪172的方式從右端套入控制環(huán)160。再次，當復(fù)位彈簧116b抵觸到操縱爪172時，再用工 具由外環(huán)180與固定環(huán)130b之間的周向縫隙，或者通過軸向轉(zhuǎn)動分別將復(fù)位彈簧116b壓 入至操縱爪172的內(nèi)周面，然后再繼續(xù)軸向套裝過程至導(dǎo)入棘爪110b抵觸上環(huán)狀基體170， 此時以同樣方式壓下該導(dǎo)入棘爪110b便可完成軸向套裝。最后，周向轉(zhuǎn)動對正固定環(huán)130a 與130b，以螺釘188聯(lián)接即可完成整個裝配過程。當然，將與導(dǎo)入棘爪110b發(fā)生抵觸的環(huán)狀基體170的相應(yīng)端面設(shè)置成由棘爪轉(zhuǎn) 軸部位逐漸遠離的圓柱凸輪面，便可無需工具而借助其徑向?qū)蜃饔弥苯舆M行軸向壓入過 程。更進一步地，若將控制環(huán)160由其環(huán)狀基體170的軸向中線處分解成可借助相互嵌合 的端面凸齒周向相對固定的兩個完整環(huán)，則裝配過程將沒有任何值得說明的特別之處，分 別安裝再用螺釘188聯(lián)接即可。還應(yīng)順便指出的是，如果令上述分解成左右兩個獨立整環(huán)的控制環(huán)160周向之間 相對自由，且都對稱地設(shè)置有操縱爪172以實現(xiàn)各自控制的獨立，那么顯然地，通過同時有 效或同時無效工作嵌合機構(gòu)Mia和Mlb，雙向超越離合器C1將進一步具有聯(lián)軸器工況和在 雙向上同時超越轉(zhuǎn)動的純離合器工況。該工況對具有雙動力驅(qū)動源的傳動系統(tǒng)顯得非?？?貴，且正是SSS同步離合器之缺點。通過上述說明不難發(fā)現(xiàn)，雙向超越離合器C1的工作過程非常簡單，完全等同于具 有鋸齒形端面齒的單向超越離合器的工作過程。假定雙向超越離合器C1處于如圖1所示的超越工況，且被設(shè)定為左半邊有效。即，圖1中左半邊的單向超越離合器按由左側(cè)觀看時 的逆時針方向超越旋轉(zhuǎn)，在逆時針方向上傳遞轉(zhuǎn)矩和超越轉(zhuǎn)動。此時，移動環(huán)150按圖6(a) 中箭頭所指的反方向，也就是向著紙面下方相對固定環(huán)130a轉(zhuǎn)動。由于限位齒162b的限 制或?qū)X槽的封堵，移動環(huán)150不可能與固定環(huán)130b嵌合。另外，此時的導(dǎo)入棘爪110b處 于失效狀態(tài)，移動環(huán)150因此沒有軸向右移的動力來源。也就是說，圖1的右半邊等同于不 存在?！╇p向超越離合器C1開始反超越轉(zhuǎn)動，移動環(huán)150便按圖6(a)中箭頭所示方 向相對固定環(huán)130a向著紙面上方轉(zhuǎn)動。在擺動自如的導(dǎo)入棘爪110a與其遇到的第一個雙 向?qū)爰X122嚙合后，移動環(huán)150上的端面齒152a將沿最快捷的路徑被由H點導(dǎo)向到與 端面齒132a實現(xiàn)完滿嚙合的Y點，以完成其與固定環(huán)130a的嵌合，也就是工作嵌合機構(gòu) Mia的嵌合。其中，H點至Y點的軌跡等同于定點導(dǎo)入機構(gòu)M2a的嚙合軌跡。同步地，雙向 超越離合器C1進入接合狀態(tài)/工況。于是，來自固定環(huán)130內(nèi)孔中的傳動軸的轉(zhuǎn)矩，便通 過端面齒132a和152a之間的嚙合副傳遞給移動環(huán)150，再經(jīng)過花鍵嚙合副由移動環(huán)150傳 遞至外環(huán)180，并最終由外環(huán)180的輪齒184傳遞至與其嚙合的未示出的外部齒輪。當然， 該轉(zhuǎn)矩的傳遞路徑也可以正好相反。而當雙向超越離合器C1開始超越轉(zhuǎn)動，也就是移動環(huán)150再次按圖6(a)中箭頭 所指的反方向相對固定環(huán)130a向著紙面下方轉(zhuǎn)動時。工作嵌合機構(gòu)Mia的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向運動將 致使移動環(huán)150與固定環(huán)130a立即分離，各自獨立轉(zhuǎn)動。即，兩個導(dǎo)出齒側(cè)面136a與156a 之間的相對滑轉(zhuǎn)，將端面齒152a導(dǎo)出端面齒132a的齒槽。圖6 (a)示出了離合器C1此時 的幾何位置關(guān)系，除了其中的箭頭之外。如果操縱控制機構(gòu)M3以失效圖1的左半邊工作嵌合機構(gòu)Mla，將雙向超越離合器 C1設(shè)置成對應(yīng)于圖1中右半邊的單向超越離合器，雙向超越離合器C1即可工作在順時針方 向上，也就是在換向于相反的方向上傳遞轉(zhuǎn)矩和超越轉(zhuǎn)動。不論是在嵌合狀態(tài)還是分離狀 態(tài)，該換向操作均僅僅需要在由左側(cè)觀看圖1時的逆時針方向上，彈性地操縱控制環(huán)160相 對固定環(huán)130轉(zhuǎn)動至極端位置即可。在分離狀態(tài)下，該操作將致使控制環(huán)160立即轉(zhuǎn)動到 位，而在嵌合狀態(tài)下，該操作將隨著雙向超越離合器C1沿作為目標的順時針方向轉(zhuǎn)動時， 于自然解除嵌合狀態(tài)的過程中致使控制環(huán)160同步換向轉(zhuǎn)動到位。之后，限位齒162b周向 上將完全隱沒在端面齒132b輪廓的徑向投影界面之內(nèi)，限位齒162a的齒頂面則正好位于 端面齒132a間的齒槽入口的周向中點上，導(dǎo)入棘爪110b將正好位于棘爪窗口 174b中，可 以自由擺動，而導(dǎo)入棘爪110a則正好周向錯過棘爪窗口 174a，處于失效狀態(tài)。雙向超越離 合器C1其后的工作過程完全如上，區(qū)別僅僅在于其動作是由互反的另一套機構(gòu)所執(zhí)行，因 此，本申請不再進行重復(fù)說明。有必要指出的是，盡管上述雙向超越離合器C1中的控制機構(gòu)M3由周向力致動， 但顯然地，該類機構(gòu)也可以由軸向力致動，或者二者的綜合。同樣，該控制機構(gòu)M3也可以 是非純機械的氣動、液壓和電磁類等機構(gòu)中的任何一種，只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述控制目的即可。 例如，圖5便示出了一種由軸向力致動的控制機構(gòu)M3的控制環(huán)160。該控制環(huán)160與圖4 所示的不同之處在于，其環(huán)狀基體170外周面上設(shè)置有用以軸向抵觸螺旋型雙向?qū)爰X 122的限位凸緣166a和166b，棘爪窗口 174a和174b的軸向相對的端面分別設(shè)置成圓柱凸 輪面176a和176b。與此對應(yīng)，移動環(huán)150上不再具有限位凸臺159，控制環(huán)160能相對固定環(huán)130a和130b的外周面軸向移動，但卻不能相對其周向轉(zhuǎn)動。參見圖1、5、7，其中，限位凸緣166、環(huán)狀基體170和棘爪窗口 174等具有這樣的設(shè) 置效果。即，當控制環(huán)160軸向上位于/移動至固定環(huán)130a —側(cè)的極端位置時，一方面， 導(dǎo)入棘爪IlOa將正好位于棘爪窗口 174a中，可不受妨礙地自由擺動，而導(dǎo)入棘爪IlOb則 正好軸向錯過棘爪窗口 174b，并在左移過程中被圓柱凸輪面176b徑向?qū)?壓低至控制 環(huán)160的內(nèi)周面上，處于失效狀態(tài)。另一方面，限位凸緣166a將不能抵觸上雙向?qū)爰X 122，而在兩個端面齒152a和132a完全分離之后，也就是工作嵌合機構(gòu)Mla完全分離之后， 以及端面齒152b到達進入端面齒132b的齒槽槽口或與該齒可以發(fā)生碰撞的臨界軸向高度 之前，限位凸緣166b必需抵觸上雙向?qū)爰X122。當控制環(huán)160軸向上位于/移動至固 定環(huán)130b —側(cè)的極端位置時，一方面，導(dǎo)入棘爪IlOb將正好位于棘爪窗口 174b中，而導(dǎo)入 棘爪IlOa則正好軸向錯過棘爪窗口 174a，并在右移過程中被圓柱凸輪面176a徑向?qū)? 壓低至控制環(huán)160的內(nèi)周面上，處于失效狀態(tài)。另一方面，限位凸緣166b將不能抵觸上雙 向?qū)爰X122，而在兩個端面齒152b和132b完全分離之后，以及端面齒152a到達進入端 面齒132a的齒槽槽口或與該齒可以發(fā)生碰撞的臨界軸向高度之前，限位凸緣166a必需抵 觸上雙向?qū)爰X122。圖7給出了具有圖5所示控制環(huán)160的雙向超越離合器的工作示意圖。其具有完 全等同于圖6所示的工況和表達方式。本申請不再重復(fù)說明。還應(yīng)該說明的是，對控制機構(gòu)M3，或者說對控制環(huán)160的致動，可以通過機械、氣 /液壓或電磁等機構(gòu)以人為控制的方式完成，也可以自動控制的方式完成。比如，可以借助 本申請人的名為相對運動方向傳感裝置的中國專利申請200820177253. 6，或與本申請同日 提出的該同名中國發(fā)明專利申請，實施完全自適應(yīng)的致動換向，以使雙向超越離合器的工 作方向?qū)崟r自適應(yīng)地對應(yīng)于其主傳動軸的轉(zhuǎn)動方向，而無需任何人為干涉。本申請人的中 國發(fā)明專利申請200810080503. 9對該自適應(yīng)的致動換向?qū)嵤┓桨附o與了詳細的說明和圖 示。該三項專利申請全文以參引的方式合并于此，本申請不再予以過多說明。另外，雙向超越離合器Cl還可以采用棘爪保持機構(gòu)，以降低復(fù)位彈簧116的彈性 疲勞強度和延長其工作壽命。關(guān)于該棘爪保持機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和工作機理，可參閱上文所 結(jié)合中國的專利申請200810161306. X，這里不再詳細說明。不難理解，以上所有形式的單向或雙向超越離合器，無論是否附裝了相對運動方 向傳感裝置，其所有的工作形式以及安裝方式，均可用圖8中的一個示意性簡化圖形符號 來代表。其中，徑向尺寸較大的接合元件表示轉(zhuǎn)動較快的一方接合元件，反之則表示轉(zhuǎn)動較 慢的一方接合元件。為突出技術(shù)特征、方便描述和簡化作圖，本說明書的所有后續(xù)附圖和相 關(guān)文字中都將使用上述簡化圖形符號以及統(tǒng)一的附圖標記C，不再重復(fù)說明。下面再借助圖9 圖17來詳細說明依據(jù)本發(fā)明的有限差速比差速器。本發(fā)明的第一實施例如圖9所示。差速器Dl包括公知技術(shù)中的常規(guī)差速機構(gòu)，以 及兩個限差速比傳動機構(gòu)。其中，常規(guī)差速機構(gòu)是一個普通對稱式圓錐行星齒輪差速機構(gòu)， 其包括與差速器殼52緊固成一體的大齒環(huán)50、行星齒輪軸54、行星齒輪56、半軸齒輪58以 及輸出半軸90。連接于差速器殼52和半軸齒輪58之間的兩個限差速比傳動機構(gòu)，各包含 一個圓柱行星齒輪機構(gòu)和一個雙向超越離合器C。其中，圓柱行星齒輪機構(gòu)設(shè)置在差速器殼 52的內(nèi)壁與半軸齒輪58之間，其內(nèi)齒圈60至少不可旋轉(zhuǎn)地連接在差速器殼52內(nèi)，行星齒輪76通過回轉(zhuǎn)副固定在半軸齒輪58的端面上，太陽輪78空套在半軸90上。雙向超越離 合器C連接在太陽輪78的空心軸與機架70之間。必須特別指出的是，本實施例及后續(xù)實施例中，轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件均具體為半軸90、半 軸齒輪58或輸出齒輪80等；而直接驅(qū)動該轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動構(gòu)件均具體為行星齒 輪56或76等。依據(jù)本發(fā)明的有限差速比差速器，其兩個限差速比傳動機構(gòu)的傳動比，被設(shè)置成 致使該兩個機構(gòu)所限定的許用差速比正好處于閉區(qū)間[a-S1, β + ε2]上，以至少包括其 設(shè)計差速比的閉區(qū)間[α，β]。其中，￡1≥0，ε2≥0，均為安全設(shè)定量，本發(fā)明中最佳地 取其為零，即，^1= ε2 = 0。因此，差速器的許用差速比將正好等于其設(shè)計差速比。于是， 當差速比R介于許用差速比的上下界兩端值之間時，即，α _ ε工< R < β + ε 2時，差速器中 的雙向超越離合器C均恒定地處于超越工況/狀態(tài)。而當1 =0-￡1或1 =0 + ￡2時，對 應(yīng)的雙向超越離合器C將立即接合，以使相應(yīng)的限差速比傳動機構(gòu)在其所連接的構(gòu)件之間 即刻建立起強制性的單向傳動關(guān)系的方式，絕對且強制性地單向限制住差速比R及其偏離 設(shè)計差速比的趨勢，從而致使差速器即時具有對應(yīng)于無窮大鎖緊系數(shù)的防滑轉(zhuǎn)能力，并因 此轉(zhuǎn)入防滑轉(zhuǎn)工況。因此，在兩個限差速比傳動機構(gòu)的分別限制下，無論差速器Dl是否處于滑轉(zhuǎn)工 況，其差速比R都必然被限制在許用差速比所規(guī)定的范圍內(nèi)，不可能為零或無窮大，更不可 能被鎖定在任一比值上。即，只要差速器Dl的輸入轉(zhuǎn)速不為零，其任何半軸都不可能停止 轉(zhuǎn)動，而只能一起可差速地同時轉(zhuǎn)動。于是自然地，無滑轉(zhuǎn)工況中，差速器Dl完全等同于具備理想雙自由度的普通對稱 式圓錐行星齒輪差速器，其得到的轉(zhuǎn)矩被均分至輸出半軸90a和90b，兩雙向超越離合器C 均處于超越工況，且超越的程度正比于同側(cè)半軸的轉(zhuǎn)速，參見圖9?；D(zhuǎn)工況中，比如與半軸 90b耦合的車輪開始打滑，必然致使另一端的半軸齒輪58a以及太陽輪78a降低轉(zhuǎn)速。于 是，在太陽輪78a的轉(zhuǎn)速降至零(只經(jīng)過極短暫時間)，也就是在差速比R等于許用差速比 的端值α或β的瞬間，雙向超越離合器Ca便立即自動接合并轉(zhuǎn)入傳力工況，從而同步啟 動差速器Dl的防滑轉(zhuǎn)功能，同時，太陽輪78a停止轉(zhuǎn)動，半軸齒輪58a停止降速。鑒于此， 本發(fā)明稱這種限差速比傳動機構(gòu)為托底式限速機構(gòu)。結(jié)果，差速器Dl的差速比R維持在許 用差速比的端值上，動力轉(zhuǎn)矩由差速器殼52，經(jīng)行星齒輪76a以無任何功率循環(huán)的形式傳 遞給作為行星架的半軸齒輪58a和半軸90a，進而驅(qū)動與其耦合的車輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)。此時，差 速器完全等同于具備理想單自由度的牙嵌式自由輪自鎖差速器。而隨著與半軸90b耦合的 車輪停止滑轉(zhuǎn)和回復(fù)正常的純滾動，半軸90b，差速器Dl的差速比R將不再維持在許用差 速比的端值上，而是同步地回復(fù)至其對應(yīng)于設(shè)計差速比的正常值，相應(yīng)地，雙向超越離合器 Ca將同步地自動分離并回復(fù)到超越工況，從而，整個差速器Dl將再次恢復(fù)到常態(tài)的無滑轉(zhuǎn) 工況中。其間，無滑轉(zhuǎn)工況與滑轉(zhuǎn)工況相互轉(zhuǎn)換的一切動作，均由雙向超越離合器C自動完 成。由于差速器Dl結(jié)構(gòu)上左右對稱，正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)也完全對稱，所以，對應(yīng)于半軸90a — 側(cè)的以及倒車行駛時的防滑轉(zhuǎn)工作過程已無需說明。本發(fā)明的第二實施例如圖10所示。通過行星齒輪66，差速器D2的兩個限差速比 傳動機構(gòu)連接在差速器殼52和作為轉(zhuǎn)動構(gòu)件的行星齒輪56之間，且各包含一個圓柱行星齒輪機構(gòu)，一個圓錐行星齒輪機構(gòu)和一個雙向超越離合器C。其中，圓柱行星齒輪機構(gòu)的通 過回轉(zhuǎn)副固定在行星架74上的雙聯(lián)行星齒輪62和行星齒輪76，分別與齒輪82以及齒輪 88嚙合。圓錐行星齒輪機構(gòu)的與行星齒輪56雙聯(lián)成一體的行星齒輪66與半軸齒輪68嚙 合。借助空心軸，齒輪88與半軸齒輪68耦合，齒輪82與差速器殼52耦合。雙向超越離合 器C連接在行星架74與機架70之間。本實施例中以及后續(xù)實施例中，限差速比傳動機構(gòu)傳動比的設(shè)定方法以及差速器 的工作機理，均完全同于或類似于上述第一實施例，所以，本申請不再重復(fù)說明相同部分， 而只說明不同部分。差速器D2中，限差速比傳動機構(gòu)仍屬托底式限速機構(gòu)?；D(zhuǎn)工況中， 差速器D2的動力轉(zhuǎn)矩由差速器殼52經(jīng)限差速比傳動機構(gòu)傳遞給同側(cè)的半軸齒輪58，而且 也沒有功率循環(huán)。圖11給出了本發(fā)明的第三實施例。其中，差速器D3的兩個限差速比傳動機構(gòu)通 過行星齒輪66分別連接在行星齒輪56與半軸90a以及與機架70b之間，以構(gòu)成最簡形式 的圓錐行星齒輪機構(gòu)。雙向超越離合器Ca連接在半軸齒輪68a的空心軸與半軸90a之間， 雙向超越離合器Cb連接在半軸齒輪68b的空心軸與機架70b之間。差速器D3中，限差速比傳動機構(gòu)仍屬托底式限速機構(gòu)。當半軸90a—端滑轉(zhuǎn)時， 半軸齒輪68b將先于半軸90b降為零轉(zhuǎn)速(差速比R不同，猶如轉(zhuǎn)動角速度成固定比例的 兩個聯(lián)動的蹺蹺板/杠桿，一個會因另一個總是先觸地而永遠不能觸地一樣)。于是，雙向 超越離合器Cb將立即接合以單向限制住此時的差速比，從而制止住半軸90b的降速，達到 防滑目的。此時，轉(zhuǎn)矩由行星齒輪軸54經(jīng)行星齒輪56直接傳遞給了半軸齒輪58b，無功率 循環(huán)。而當半軸90b的轉(zhuǎn)速開始快于半軸90a時(比如滑轉(zhuǎn))，雙向超越離合器Ca將立即 接合并轉(zhuǎn)入傳力工況，從而制止住這種趨勢，此時，限差速比傳動機構(gòu)中存在無損耗的功率 循環(huán)，類似強制鎖止式差速器中的功率循環(huán)情況。不難理解，差速器D3僅適合于充當軸間差速器，并以半軸90a驅(qū)動前軸，半軸90b 驅(qū)動后軸。但如果雙向超越離合器Ca的連接方式同于Cb，那么，該限制將不復(fù)存在。圖12 所示的第四實施例，就是這樣的一個技術(shù)方案，只是差速器D4中將兩個行星齒輪56和66 徑向上內(nèi)外翻轉(zhuǎn)了。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)矩改換為由輸出齒輪80傳出，以便適應(yīng)于拖拉機的驅(qū)動方 式。另外，圖13和圖14再給出了兩個限差速比傳動機構(gòu)連接在行星齒輪56與機架70之 間的實施例，二者均采用了聯(lián)動的圓柱行星齒輪限速機構(gòu)。其中，圖13所示的差速器D5是 對稱式圓柱齒輪差速器，為方便作圖，原本周向嚙合的行星齒輪56a和56b被分割開，并以 虛線相連的形式示出兩個原本嚙合的部位T與T’。圖14中的差速器D6是一個簡單的圓柱 行星齒輪機構(gòu)，轉(zhuǎn)矩由行星架74輸入，再由半軸90b和輸出齒輪80傳出。圖12 14中的 限差速比傳動機構(gòu)仍屬托底式限速機構(gòu)，且對應(yīng)差速器均無功率循環(huán)。圖15 17給出了本發(fā)明的第七 第九實施例，其限差速比傳動機構(gòu)均連接在兩 半軸之間，且均有重疊共用部分，并均屬封頂式限速機構(gòu)。在圖15中，差速器D7的兩個限 差速比傳動機構(gòu)以從外部跨越差速機構(gòu)的形式連接在兩個半軸90a與90b之間。其分別包 括，與一半軸耦合的較高轉(zhuǎn)速端齒輪82，空套在另一半軸上的較低轉(zhuǎn)速端齒輪88，與該二 齒輪分別嚙合的雙聯(lián)的中間傳遞齒輪84和86，以及連接在齒輪88和與其同側(cè)的半軸90之 間的雙向超越離合器C。當例如半軸90a —端滑轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)速的上升和半軸90b轉(zhuǎn)速的下降 必致使雙向超越離合器Ca接合并轉(zhuǎn)入傳力工況，從而制止住半軸90a轉(zhuǎn)速的上升，同步啟動差速器D7的防滑轉(zhuǎn)功能，以將半軸90a上的轉(zhuǎn)矩或部分或全部傳遞給半軸90b，且不存 在任何功率的循環(huán)。此時，差速器D7的兩個半軸齒輪58仍處于均載狀態(tài)，雙向超越離合器 Ca及其所在的限差速比傳動機構(gòu)最多只傳遞一半的動力轉(zhuǎn)矩。圖16示出了再一種適用于 拖拉機的技術(shù)方案，是圖15中差速器D7的變形。其間的差別在于，差速器D8借助空心軸 將半軸90b直接延伸到了半軸90a —端，令限差速比傳動機構(gòu)無需跨越差速機構(gòu)便可將二 者連接起來，以及，兩個中間齒輪機構(gòu)重疊共用一根中間軸92和一個中間傳遞齒輪84。而 圖17相對圖16的區(qū)別僅在于，差速器D9借助自由的行星齒輪66，幫助限差速比傳動機構(gòu) 從內(nèi)部穿越了差速機構(gòu)，將兩半軸90a和90b于同一側(cè)連接起來?；蛘哒f，通過一個圓柱行 星齒輪機構(gòu)和一個圓錐行星齒輪機構(gòu)，將半軸90a的副本復(fù)制到了半軸90b —端。顯然，圖9 圖14中的雙向超越離合器C以軸-軸傳動形式的方案為佳，圖15 圖17中的則以輪-軸傳動形式的方案為佳。如果使用了相對運動方向傳感裝置，那么，該 裝置中的基準環(huán)以及雙向超越離合器C的兩個接合元件，就應(yīng)該分別與兩個不同的轉(zhuǎn)動體 以及機架三者中的一個不可旋轉(zhuǎn)地連接。另外明顯地，上述實施例對其中的差速機構(gòu)沒有 任何限定；對其中的限差速比傳動機構(gòu)既沒有位置限制，連接在差速機構(gòu)內(nèi)、外均可，也沒 有形式限制，可以是直接限制半軸最低轉(zhuǎn)速的托底式限速機構(gòu)，也可以是直接限制半軸最 高轉(zhuǎn)速的封頂式限速機構(gòu)；而且，其中的雙向超越離合器C既可以設(shè)置在該限差速比傳動 機構(gòu)中轉(zhuǎn)速較高的一端，也可以設(shè)置在轉(zhuǎn)速較低的一端或者中間段的任意位置上，因此，無 需任何創(chuàng)造性勞動，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員便可以此為基礎(chǔ)，衍生出數(shù)以百計的實施方案。必須指出的是，如上文所述，相對運動方向傳感裝置不是雙向超越離合器C換向 所必需的，比如，將手動控制機構(gòu)與機動車輛的換檔機構(gòu)聯(lián)動即可，并不會產(chǎn)生特別的操作 要求或動作(如，仍可于滑行中完成換向動作)。但盡管如此，對于本發(fā)明，使用相對運動方 向傳感裝置作為自適應(yīng)換向機構(gòu)會更好更有利，尤其是對多軸驅(qū)動的輪式車輛，特別是對 諸如多軸輪式裝甲車輛和全地面起重機等，其獨一無二的優(yōu)越性能將表現(xiàn)得更充分。輪式 車輛不分大小不分快慢不分種類，也不論有多少個車軸，無論是將它安裝在部分部位還是 全部的輪間和/或軸間部位，它都能自適應(yīng)地切換工作轉(zhuǎn)動方向和自適應(yīng)地有效防止任何 差轉(zhuǎn)部位的滑轉(zhuǎn)，而無需任何人或任何其它系統(tǒng)的任何介入。在提升車輛性能，簡化驅(qū)動系 統(tǒng)及操作的同時，更釋放或節(jié)省了被現(xiàn)有技術(shù)所占用的寶貴的物力或人力資源，令后者可 以專注于更重要的操作事務(wù)中(特別有利于賽車、軍車、工程機械等越野車輛)。其間一切 相關(guān)動作的完成，均在不經(jīng)意間。而且，兩個雙向超越離合器C還可以聯(lián)動的方式共用同一 個相對運動方向傳感裝置。當然，該換向機構(gòu)也可具體為電子、液壓等機構(gòu)。還應(yīng)指出的是，同等直徑時的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，牙嵌雙向超越離合器和空間楔合式 摩擦超越離合器均不低于包括牙嵌式自由輪自鎖差速器在內(nèi)的現(xiàn)有差速器，甚至更強。因 此，依據(jù)本發(fā)明的有限差速比差速器，其防滑轉(zhuǎn)時的承載能力至少不低于非滑轉(zhuǎn)時的正常 工況中的承載能力。另外，依上所述，本發(fā)明的防滑功能的存在和發(fā)揮，對車速或車輪轉(zhuǎn)速的快慢均無 任何要求或限制。無論滑轉(zhuǎn)與否，其差速比R都永遠不被鎖定，而只是被限制在許用差速比 的范圍內(nèi)。也就是說，差速功能與防滑功能可存在于同一瞬時。所以，其對車輛的性能和 駕駛均不產(chǎn)生任何負面影響或制約，不存在丁點的轉(zhuǎn)向限制。車輛的所有有驅(qū)動力的車輪 均可始終處于純滾動之中，車輪間無任何牽制、干涉和干涉滑轉(zhuǎn)、磨損及功率浪費等現(xiàn)象，
13防側(cè)滑能力更不被削弱。同時，既不降低其離地間隙也不增加其徑向尺寸。因此，本發(fā)明具 有很好的通用性，可用于所有輪式車輛的所有載荷情況、所有行駛路況、所有行駛速度(> 0)、所有安裝位置(前軸、后軸、轉(zhuǎn)向軸、軸間)，以及其它任何需要限制差速比的差速裝置 中。如對圖15，就可以通過將雙向超越離合器Ca軸向翻轉(zhuǎn)安裝的方式，使差速器只能工作 在半軸90a轉(zhuǎn)速遠高于半軸90b的差速比上，也就是使其差速比位于原許用差速比之外。當 然，此時只需一個限差速比傳動機構(gòu)和一個單向超越離合器。該變形方案可應(yīng)用在螺旋卸 料離心機中以防止其差速比R等于1. 0。本發(fā)明中，差速器由滑轉(zhuǎn)驅(qū)動工況到無滑轉(zhuǎn)驅(qū)動工況的轉(zhuǎn)換是天然無縫的自動連 續(xù)過程，而由無滑轉(zhuǎn)驅(qū)動工況到滑轉(zhuǎn)驅(qū)動工況的轉(zhuǎn)換雖是有瞬間縫隙的斷續(xù)過程，但均在 車輛維持其運動慣性的連續(xù)行駛過程中自適應(yīng)地完成。其間，轉(zhuǎn)換的接續(xù)速度和響應(yīng)速度 極快，無需等待幾秒鐘或者相關(guān)車輪轉(zhuǎn)速差達到固定的百轉(zhuǎn)以上，更沒有等到停車以后的 理論和現(xiàn)實可能，一切均在瞬間之內(nèi)完成。因為，依據(jù)本發(fā)明的差速器的防滑功能的啟動， 是以其轉(zhuǎn)速比而不是以其轉(zhuǎn)速差為判定標準。其兩個限差速比傳動機構(gòu)的傳動比，分別以 實現(xiàn)設(shè)計差速比為設(shè)計目標和依據(jù)，而實際應(yīng)用中設(shè)計差速比的兩個端值的取值范圍都相 當有限。例如，以該端值變化最大的后輪輪間差速器的設(shè)計差速比為例(α = 1/β)，β值 最大時也僅僅為約小車1. 5，大車1. 2，工程機械1. 7，拖拉機2. 2的水平。因此，從差速比 R由開始滑轉(zhuǎn)時的平均1.0變化到防滑功能啟動時的β或α = l/β的時間相當短暫，尤 其是當限差速比傳動機構(gòu)連接在半軸與差速器殼之間時，車輪上的驅(qū)動力是實質(zhì)連續(xù)的， 車速甚至幾乎不會有可察覺的降低。所以，根本不存在現(xiàn)有技術(shù)中陷車后再重新起動時所 面對的需要地面提供更大摩擦力的問題。相應(yīng)的機械沖擊和過載荷可能都大幅降低，差速 器的防滑轉(zhuǎn)能力更加優(yōu)異和顯著。而且只要強度足夠，哪怕只剩一根半軸沒有斷掉，車輛就 仍可繼續(xù)行駛。另外，由于差速器不可能在許用差速比內(nèi)啟動防滑轉(zhuǎn)功能，因此，本發(fā)明能與任何 變速器、分動器實現(xiàn)匹配，能與車輛上其它安全控制類的ABS、TCS、ESP等電子系統(tǒng)做到自 然相容。而對于其它可能抱死的制動系統(tǒng)，也無須采取特別措施。因為，所有車輪都是同時 制動的，每一車輪都得到基本相同的制動力，即便由于某一車輪的抱死而導(dǎo)致另一相關(guān)車 輪也同時抱死，作用在其間差速器上的附加轉(zhuǎn)矩也是很有限的，應(yīng)不會導(dǎo)致其機械損壞。而鑒于牙嵌超越離合器、空間楔合式摩擦超越離合器以及普通差速機構(gòu)的制造工 藝成熟且要求不高，裝配工藝簡單，成本、價格相對低廉。因此，本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有至 少較高的性價比和價格優(yōu)勢。而且明顯地，本發(fā)明具有近似于普通對稱式圓錐行星齒輪差 速器的高機械效率和高壽命。綜上所述，相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的最大優(yōu)勢在于無論車輛軸數(shù)多少，無論使用 于軸間或輪間部位的個數(shù)多少，均同時具備完全的自適應(yīng)性、完全的通用性、無窮大的鎖緊 系數(shù)、更大的承載能力、持久防滑以及滑轉(zhuǎn)工況中仍可轉(zhuǎn)向的寶貴性能，顯著提升了車輛通 過性等性能。同時，本發(fā)明還具有原理簡單，純機械，高效率，高可靠性，高響應(yīng)性，高壽命， 維護簡單，不改變底盤結(jié)構(gòu)或與動力傳遞的總體形式無關(guān)等優(yōu)點，是一個完全獨立的功能 模塊機構(gòu)。因此，實現(xiàn)輪式車輛的恒時全輪驅(qū)動和全輪防滑將不再困難。另外，在所有差速器最佳地均為有限差速比差速器的全輪驅(qū)動技術(shù)方案中，輪間 差速器的許用差速比的確定最簡單，直接等于該差速部位的設(shè)計差速比即可，但軸間差速器許用差速比的確定卻有以下三種方案1、簡單方案。即，直接等于該差速部位的設(shè)計差速比，如圖11所示的差速器D3。 以四輪全輪驅(qū)動為例，其后軸差速器防滑能力發(fā)揮的程度，將隨著車輛轉(zhuǎn)向半徑也就是其 實時差速比的不同，而在0 100%之間變化。其中，0對應(yīng)于轉(zhuǎn)向半徑等于無窮大的直線 行使狀態(tài)，100%對應(yīng)于轉(zhuǎn)向半徑等于最小時的極限轉(zhuǎn)彎行使狀態(tài)。即，車輛直線行使時，只 要后軸上任何一個車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，軸間差速器將立即取消對后軸的轉(zhuǎn)矩輸出，致使后軸差 速器根本沒有機會啟動其防滑轉(zhuǎn)功能以使另一后軸車輪可以提供防滑驅(qū)動力。2、保守方案。即，在車輛的轉(zhuǎn)向半徑符合設(shè)計許可時，其軸間差速器的防滑轉(zhuǎn)功能 的啟動，均發(fā)生在與受該差速器驅(qū)動的任意一個差速器耦合的車輪全部滑轉(zhuǎn)之際或之后。 此時，軸間差速器的許用差速比將明顯大于該差速部位的設(shè)計差速比。仍以四輪全輪驅(qū)動 為例，其后軸差速器防滑能力的發(fā)揮，無論車輛轉(zhuǎn)向半徑如何變化，都將得到100%的發(fā)揮。 即，即便是最小轉(zhuǎn)向半徑行使狀態(tài)中的后內(nèi)輪滑轉(zhuǎn)，也要等到對應(yīng)的后外輪防滑驅(qū)動失敗 之后，才可能啟動/觸發(fā)軸間差速器的防滑轉(zhuǎn)功能。3、直線方案。即，在車輛沿直線行駛時，軸間差速器的防滑轉(zhuǎn)功能的啟動，均發(fā)生 在與受該差速器驅(qū)動的任意一個差速器耦合的車輪全部滑轉(zhuǎn)之際或之后。其許用差速比大 于該差速部位的設(shè)計差速比。仍以四輪全輪驅(qū)動為例，車輛直線行使時，任意后輪滑轉(zhuǎn)，另 一后輪都有機會發(fā)揮防滑驅(qū)動能力，只有在該另一后輪也滑轉(zhuǎn)之后，才啟動/觸發(fā)軸間差 速器的防滑轉(zhuǎn)功能。不難理解，簡單方案具有最好的響應(yīng)性和平順性，尤其是直行情況下，只要較后的 車輪有一個滑轉(zhuǎn)，軸間差速器便立即啟動防滑轉(zhuǎn)功能，該較后車輪所對應(yīng)的差速器根本沒 有機會啟動其防滑轉(zhuǎn)功能，而不論另一較后車輪是否具有足夠的附著力。這顯然浪費了部 分車輪的防滑驅(qū)動能力。所以較適合于不強調(diào)極端防滑驅(qū)動能力的小車等城市用車。而保 守方案則具有最強大的防滑驅(qū)動能力，只有在其驅(qū)動的某一差速器的兩個輸出端全部滑轉(zhuǎn) 之后，才啟動軸間差速器的防滑轉(zhuǎn)功能。它以串連作用的思想充分用盡了每一個車輪的驅(qū) 動能力或地面附著力。因此，其響應(yīng)性和平順性自然相對稍差，該方案適用于需要極端防滑 能力的越野車和軍用車輛等。直線方案是對以上兩者的折衷，兼顧了兩者的優(yōu)點。由于滑 轉(zhuǎn)情況很少發(fā)生在極限轉(zhuǎn)彎時，而且即便如此也可再改成直線行駛，所以，直線方案應(yīng)該是 一個不錯的選擇。顯然，使用單向超越離合器也可達到本發(fā)明的發(fā)明目的，比如只在車輛前進的方 向上。因為雖屬變劣應(yīng)用，但同樣要面對換向問題，否則不能倒車行駛，所以，使用雙向超越 離合器將是必然的選擇。而從效果和發(fā)明的目的來分析，任何已知或未知的可控雙向超越 離合器都可應(yīng)用于本發(fā)明中，這對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講是沒有任何疑問的，其方案間 的區(qū)別僅僅在于無關(guān)發(fā)明目的和效果的承載能力以及使用壽命等其它非本質(zhì)方面有所不 同而已。無疑地，上文所結(jié)合的中國專利申請中的各類牙嵌式和摩擦式超越離合器就是其 中的最佳選擇。而且，更可混合地共存于同一差速器中。以上僅僅是本發(fā)明針對其有限實施例給予的描述和圖示，具有一定程度的特殊 性，但應(yīng)該理解的是，所提及的實施例和附圖都是用于說明的目的，而不用于限制本發(fā)明， 其各種變化、等同、互換以及更動結(jié)構(gòu)或各構(gòu)件的布置，都將被認為未脫離開本發(fā)明構(gòu)思的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種有限差速比差速器，包括差速傳動機構(gòu)，其具有差速器殼，兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件，直接驅(qū)動該兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件轉(zhuǎn) 動的至少一個轉(zhuǎn)動構(gòu)件，以及限差速比傳動機構(gòu)，其用于限制所述兩個轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件間的差速比的變化范圍；其特 征在于所述限差速比傳動機構(gòu)中包括有超越離合器，該超越離合器是牙嵌超越離合器和空間 楔合式摩擦超越離合器中的一個。
2.按權(quán)利要求1所述的差速器，其特征在于所述牙嵌超越離合器是壓合式牙嵌超越 離合器，自支撐壓合式牙嵌超越離合器，導(dǎo)向式牙嵌超越離合器，以及轉(zhuǎn)矩激勵的轉(zhuǎn)動導(dǎo)向 式牙嵌超越離合器中的一個。
3.按權(quán)利要求1 2任一項所述的差速器，其特征在于所述限差速比傳動機構(gòu)連接在兩個所述轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件之間、所述轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件與所述 差速器殼之間，所述轉(zhuǎn)動構(gòu)件與所述差速器殼之間、所述轉(zhuǎn)動構(gòu)件與機架之間、或者所述轉(zhuǎn) 動構(gòu)件與所述轉(zhuǎn)動輸出構(gòu)件之間；以及所述限差速比傳動機構(gòu)是齒輪傳動機構(gòu)，當其中的所述超越離合器接合時，該限差速 比傳動機構(gòu)具有確定的傳動比，所述差速比被單向限制住。
4.按權(quán)利要求3所述的差速器，其特征在于所述限差速比傳動機構(gòu)的數(shù)量為兩個，以 將所述差速比的實際變化范圍，也就是許用差速比，限制在端值不等于零或無窮大的有限 連續(xù)區(qū)間內(nèi)。
5.按權(quán)利要求4所述的差速器，其特征在于所述兩個限差速比傳動機構(gòu)具有重疊共 用部分。
6.按權(quán)利要求4所述的差速器，其特征在于所述超越離合器是可以雙向超越轉(zhuǎn)動和 雙向傳遞轉(zhuǎn)矩的雙向超越離合器，所述牙嵌超越離合器還可以是雙聯(lián)導(dǎo)向式牙嵌雙向超越離合器。
7.按權(quán)利要求6所述的差速器，其特征在于還包括自適應(yīng)換向機構(gòu)，其用于致使所述 超越離合器的工作轉(zhuǎn)動方向自動地對應(yīng)于所述差速器的工作轉(zhuǎn)動方向。
8.按權(quán)利要求4所述的差速器，其特征在于只有在所述差速比小于等于其對應(yīng)于無 滑轉(zhuǎn)工況中的最小值，或者大于等于其對應(yīng)于無滑轉(zhuǎn)工況中的最大值之后，所述超越離合 器才可以接合。
9.按權(quán)利要求4所述的差速器，其特征在于當其作為軸間差速器使用時，其中的所述 超越離合器的接合，均發(fā)生在假定車輛以設(shè)計許可的最小轉(zhuǎn)向半徑行駛時，與受該差速器 驅(qū)動的對應(yīng)的差速器耦合的車輪全部滑轉(zhuǎn)之際或之后。
10.按權(quán)利要求4所述的差速器，其特征在于當其作為軸間差速器使用時，其中的所 述超越離合器的接合，均發(fā)生在假定車輛直線行駛時，與受該差速器驅(qū)動的對應(yīng)的差速器 耦合的車輪全部滑轉(zhuǎn)之際或之后。
全文摘要
一種純機械的有限差速比差速器，包括差速器殼體、兩個輸出轉(zhuǎn)動構(gòu)件，以及對該兩個構(gòu)件間的差速比的變化范圍給與限制的限差速比傳動機構(gòu)，其特征在于限差速比傳動機構(gòu)中包括有牙嵌超越離合器或空間楔合式摩擦超越離合器。無滑轉(zhuǎn)時，超越離合器恒定地處于超工況態(tài)中，差速器工作如開式差速器，而一旦開始滑轉(zhuǎn)，超越離合器將立即接合以限制住差速比，并使差速器隨即工作似自由輪自鎖差速器，以具有對應(yīng)于無窮大鎖緊系數(shù)的防滑轉(zhuǎn)能力并可任意轉(zhuǎn)向。其間，無滑轉(zhuǎn)工況與滑轉(zhuǎn)工況相互轉(zhuǎn)換的一切動作，均于車輛連續(xù)行駛過程中由超越離合器自適應(yīng)地完成，無需任何人為或系統(tǒng)的干涉，且與行駛速度無關(guān)。
文檔編號F16H48/22GK101994812SQ20091016801
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者洪濤 申請人:洪濤