CN113074231A - 一种基于离心力差的限滑差速器 - Google Patents

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谭月胜
姜富怀
王青春
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Abstract

本发明提供了一种基于半轴转速差、利用离心力差而锁止差速器的限滑***。本***包括内圈、外圈、滚动体、内侧楔形块、外侧楔形块、中间传递轴及回位弹簧，其中所述滚动体可沿径向和周向运动，所述内侧楔形块与外侧楔形块通过斜面接触，所述内侧楔形块可沿径向运动，所述外侧楔形块可沿轴向运动，所述外圈内壁有一圈弧形凹槽，滚动体可沿之滚动，所述内侧楔形块底部有一凹槽，滚动体可与之贴合。在左右半轴转速相差过大时，楔形块上收到的压力差变大，其中受力较小一侧的内侧楔形块被压入内圈上的槽内，从而该半轴与差速器外壳藉由内侧楔形块联接而成为一整体，使左右半轴以相同的速度转动。

Description

一种基于离心力差的限滑差速器
技术领域
本发明涉及一种限滑差速器(LSD)，具体涉及一种基于半轴转速差、利用离心力差而锁止差速器的***，属于限滑差速器的技术领域。
背景技术
普通差速器存在差速不差扭的情况，汽车行驶过程中，当两侧车轮的附着系数相差较大时大部分甚至全部扭矩被传递至打滑车轮，将出现打滑一侧车轮急速空转而另一侧车轮不动的情况，此时汽车很难脱困。限滑差速器(LSD)在普通差速器的基础上合理分配扭矩，使车辆的通过性显著提高。
根据结构特性的不同，LSD的型式包括扭力感应型、黏耦合型LSD、滚珠锁定LSD、螺旋齿轮式LSD、标准机械式LSD、伊顿限速差速器(Eaton ELocker)、电子控制式限滑差速器等。扭力感应式LSD采用螺旋齿轮组，利用左、右双组的摩擦力来限定滑差效应，如奥迪quattro上采用的托森式差速器，其优点在于实现了恒时、连续扭矩控制管理，持续工作，没有时间上的延迟，维护简单；其缺点在于结构相对复杂，重量大，造价也相对比较昂贵，摩擦力矩高，零件磨损大，对使用寿命不利。黏耦合型LSD由多个离合器片组合而成，透过硅油的喷入使左右轮胎产生回转差，然后再利用硅油的黏性做锁定，其优点在于结构简单且体积小、造价低，缺点在于硅油的黏度会依温度产生性能上的差别，因此反应性差。滚珠锁定LSD通过圆球在弯曲的沟槽中移动时，被沟槽切断的滚筒开始作动而发挥限滑的效果，其结构特殊，应用的场合有限。螺旋齿轮式 LSD利用行星齿轮大小减速比的功能达到限速功能，其优点在于维修、使用较方便，其最大的弱点在于限定锁定扭力滑差的比例较小，所能达到的最大转速差比较小。械式LSD使用左、右两个离合器片和压板组的排列组合来达到不同百分比的限滑功能，其优点在于响应速度快，灵敏度高，可根据压板和离合片的不同组合来实现大范围比例的限滑，缺点在于造价高，耐久性不好，当离合器片磨损时，噪音大，需做定期的维修。伊顿限速差速器其实是机械式差速器中的一种，两侧车轮的附着力出现差异且两侧车轮的转速差达到了设定数值，伊顿差速锁将会自动锁止差速器，使得两侧车轮拥有相同的动力，从而使车辆脱困。电子限滑差速器可根据汽车运动状态自动调节输出的限滑转矩，故性能最理想，但成本较高，可靠性。
如今汽车中常用的限速差速器专利权基本都为国外厂商所有，故在此提出本发明专利。
发明内容
提供一种根据本公开的一个示例构造的机械式限滑差速***，该***整体构成类似一轴承结构，分为两内圈结构和一外圈结构，其中两内圈结构分别与差速器的两半轴固联，该外圈结构为差速器外壳的一部分。
除上述情况之外，内圈结构沿圆周方向布置有若干圆柱形槽，该圆柱形槽用于容纳球形滚动体，球形滚动体在径向外力作用下可在槽内沿径向做直线运动。
除上述情况之外，外圈结构中包括若干可径向移动的楔形块(下文称为内侧楔形块)与对应数量的可轴向移动的楔形块(下文称为外侧楔形块)，以及相同数量的中间传递轴。内侧楔形块与外侧楔形块于各自的斜面处接触。结构外圈内壁有光滑弧形凹槽轨道，以供球形滚动体流畅地滚动。
除上述情况之外，可与内圈接触的楔形块在外力作用下可沿径向移动，受可沿径向移动的楔形块的作用，与之斜面接触的楔形块则可沿轴向移动。其下有凹槽，球形滚动体可紧密贴合。
除上述情况之外，中间传递轴布置在可沿轴向移动的楔形块之间，用于传递运动与动力。该等中间传递轴沿轴向横穿差速器外壳壁。
除上述情况之外，在外侧楔形块与差速器外壳之间布置有回位弹簧，在内侧楔形块与差速器外壳之间布置有回位弹簧。
附图说明
根据下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征，其中相同的数字表示相同的元件，其中：
图1为根据本发明的限滑差速器总成示例性实施例外轮廓的三维视图；
图2为去掉差速器外壳后的限滑差速器示例性实施例的内部三维结构图；
图3为限滑差速器示例性实施例的外壳三维图；
图4为限滑差速器示例性实施例的三维分解图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语：“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，除有特殊说明，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1至图4，本发明提供的一种限滑差速器，包括：差速器外壳联接盘 1、外锥齿轮联接盘13、限滑差速器外壳2、半轴联接盘7、滚动体14、内楔形块6、外楔形块3、内楔形块回位弹簧12、外楔形块回位弹簧4、传递轴5、行星轮9、太阳轮10、转臂8、半轴11。
参照图2描述该限滑差速器的工作原理：当车辆正常行驶，左右半轴运转速度相差不大时，限滑差速器正常工作，即左右半轴可根据转弯半径大小分别以不同的速度运转。半轴联接盘7固联在半轴12上，半轴12转动时，半轴联接盘7槽中的滚动体14离心力作用下会沿径向向外侧移动，直至顶住内楔形块 6，因半轴转动而产生的离心力作用至内楔形块6上，内楔形块6将力传递至外楔形块3，外楔形块3有沿轴向移动的趋势，外楔形块3将力传递至传递轴5。若此时左右半轴转动速度相差较大，则两侧楔形块所受到的滚动体的作用力也会相差较大，以左侧速度大于右侧为例，当速度差超出一定限度时，左侧的外楔形块所受力将远大于右侧外楔形块，此时左侧的内楔形块6将在滚动体14的作用下，沿着径向向外侧运动。此时，左侧的外楔形块3则会在内侧楔形块6 的作用下向右运动，推动传递轴5向右运动，传递轴5推动右侧的外楔形块3 同时向右运动，而右侧的内楔形块6则会沿着径向向内运动直到进入半轴联接盘的槽内，使半轴联接盘7与限滑差速器外壳2通过内楔形块的联接而形成一个整体，从而使左右半轴的转速相同。
参照图2与图3说明该限滑差速器的结构，半轴联接盘7通过特定方式(举例而言，过盈配合或键)固定在半轴11上，太阳轮10通过花键与半轴11固联。半轴联接盘7中沿径向设计有若干槽，每一槽中容纳一滚动体14。半轴联接盘 7与限滑差速器外壳2之间形成一类轴承结构，半轴联接盘7类似轴承的内圈，限滑差速器外壳2类似轴承的外圈，正常情况下内外圈的运动相互独立。在限滑差速器外壳上沿径向与轴向设计有若干槽，其数量与半轴联接盘7中的槽数相同，该等槽用于容纳内楔形块6与外楔形块3。内楔形块6通过回位弹簧12限位，外楔形块3通过回位弹簧4限位。左右外楔形块3之间通过传递轴5相连，传递轴5沿轴向穿过限速差速器壳2中的通孔。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种限滑差速器***，所述限滑***包括：两内圈结构、一外圈结构，滚动体、内侧楔形块、外侧楔形块、中间传递轴、内侧楔形块回位弹簧、外侧楔形块回位弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，当两半轴的转速差大于设定限值时，藉由活动构件所产生的离心力差作用，差速器外壳与半轴的固联，实现自动限滑。
3.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，该限滑***独立于差速***之外，无需改变差速器内部太阳轮与行星轮结构。
4.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，内圈结构与外圈结构形成一两内圈共用同一外圈的类轴承结构。
5.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，两内圈结构分别与差速器的两半轴固联。
6.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，外圈结构为差速器外壳的一部分。
7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，内圈结构沿圆周方向布置有若干圆柱形槽，其中槽的形状并不仅限于圆柱形，槽的数量也不仅限于示例所示数量。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述圆柱形槽中容纳球形滚动体，该等滚动体在径向力作用下在槽中可沿径向移动。
9.根据权利要求1所述的一种限滑***，其特征在于，外圈结构中包括内侧楔形块与外侧楔形块，中间传递轴以及回位弹簧。
10.根据权利要求9所述的一种限滑***，其特征在于，回位弹簧用于楔形块的回位及通过改变其刚度系数而调节转速差设定值。
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