CN86201676U - 螺旋式差速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够使汽车驱动扭矩合理分配的螺旋式差速器。它是由传动螺旋副及花键副结构组成。特点是能够将汽车驱动扭矩合理地分配到左、右两个驱动轮，克服了目前的普通行星轮差速器由于扭矩平均分配导致汽车遇坏路面一驱动轮打滑另一驱动轮不动的情况，提高了汽车的防滑性能。本实用新型既有良好的差速作用又有防滑性能适用于各种机动车辆，尤其适用于经常在各种坏路面行驶的越野车。

Description

本实用新型涉及一种汽车、拖拉机驱动扭矩合理分配的新型差速器。特别是车辆在农村、郊野低级路面行驶时，能够充分利用发动机的有效功率，提高车辆的通过性能。

目前国内外应用的差速器有几种类型：①行星齿轮式差速器。是目前应用最广泛的一种类型差速器。此类差速器在任何工作情况下扭矩总是平均分配给左右驱动轮。由于扭矩得不到合理分配。驱动轮的附着力得不到充分利用。车辆在低级路面行驶的通过性能受到限制。②强制锁住式差速器。是在行星齿轮式差速器上加一差速锁，当驱动轮打滑时使差速器不起差速作用。此差速器上锁、摘锁操纵不便，上锁后出现无差速作用情况下的一系列问题。③牙嵌式自由轮差速器，工作性能不可靠，磨损大、噪音高，由差速器结构决定，车辆不能倒行。④滑块凸轮式高摩擦差速器，其扭矩分配靠滑块与内外凸轮间的摩擦来实现，它的差速性能与防滑性能是对立的，磨损严重，机械传动效率低。

本实用新型的目的是为了提供一种能将发动机的扭矩合理分配到驱动轮上的螺旋式差速器。克服了目前应用的各种类型差速器存在的缺陷，解决了差速器的差速与防滑不能兼顾的问题。

本实用新型主要由一对传动螺旋副及一对花键副组成。结构上保证车两侧驱动轮转速都不低于发动机按传动比传到驱动轮上的转速。并且结构上限制了两侧驱动轮只能有一侧车轮的转速高于这个转速。这样既保证了差速器的差速性能。同时又保证了差速器的防滑性能。又不致使发动机与两侧驱动轮同时脱离传动。本实用新型的部件大都在轴向布置，结构紧凑，使车的最小离地间隙增大，提高了车辆的通过性能。

本实用新型的结构：图1是本差速器的结构剖面图。①为半轴，②圆锥销，③螺杆轴，④弹性橡胶片，⑤串动轴，⑥压紧弹簧，⑦花键套，⑧连接螺栓及螺母，⑨圆锥斜齿轮，⑩壳体。图2是螺旋副平面示意图。①螺杆，②螺母。图3是本差速器的解体图。

下面结合附图对本实用新型的结构进行详细说明，花键套固定在圆锥斜齿轮的中部（是整体式的），在它的中部附近开有几处透气（或油）孔。串动轴制成一端为花键、另一端为多头一定旋向（差速器左端为右旋。右端为左旋）的传动螺母。串动轴螺母端缘连接一弹性橡胶片，螺杆轴一端为多头一定旋向（差速器左端为右旋，右端为左旋）的传动螺杆，另一端为花键套，花键套与半轴的花键啮合，用圆锥销限制轴向滑动，使半轴和螺杆轴连接为一个整体。压紧弹簧使串动轴螺母端始终顶靠在螺杆轴的传动螺旋端，所以要求弹簧的刚性不大，弹性橡胶片的作用是在螺旋副（螺杆和螺母）进入啮合后，防止啮合过死，退出啮合时困难。螺旋副外端牙头的各接触面都制出过渡圆弧形（见图2），目的是减小差速器在起差速作用时。由螺杆和螺母的外端牙头部作相对滑动而产生的噪音和冲击，由于压紧弹簧的压力并不是很大，加上差速器内有差速器油，因此差速器在起差速作用时噪音和冲击是很小的。

本实用新型的工作原理：当汽车直线行驶时，发动机发出的扭矩经驱动桥传给圆锥斜齿轮，圆锥斜齿轮通过与之固连的花键套把扭矩分配给左、右两串动轴。在螺旋副进入啮合后，再将扭矩传给半轴，直到传给车轮驱动汽车行驶。串动轴螺母及螺杆轴的螺旋都制成多头的，并且螺杆轴的螺旋部分很短，以使螺旋副相对转过不大角度后就进入或退出啮合。两串动轴各自最大的伸缩量即为：螺旋副处于啮合状态时，螺杆轴螺旋头部到弹性橡胶片的距离。安装差速器时，使两串动轴的尾部（即花键一端）顶靠在花键套的中部，而串动轴的另一螺旋端的螺旋，应旋入螺母的量为接近串动轴伸缩量的一半。

当汽车转向时，如向左转弯，这时左部车轮有慢转的趋势，右部车轮有快转的趋势，左侧车轮应处于驱动状态，而右侧车轮的转速要比左侧车轮快。即右半轴的转速要大于右串动轴的转速，这时右部螺旋副的螺杆和螺母就地退出啮合，右侧车轮不承受驱动扭矩，发动机传到驱动桥的扭矩就全部分配到左部车轮。左、右车轮可以具有不同的转速。起到差速作用。当转向结束，汽车直线行驶时，差速器内部的压紧弹簧将串动轴压靠在螺杆轴的一端，由于这时右驱动轮暂时无驱动力传给，车轮转速必然要小于花键套转速，也小于左侧车轮转速，处于拖滚状态。左部车轮处于正常驱动的滚滑状态，由于传动螺旋是多头的，并且它的伸缩量不大，使右部车轮很快处于驱动状态，即右部螺旋副很快进入啮合，将发动机一部分扭矩传给右部车轮，使两驱动轮同时驱动，都处于驱动状态，保持直线行驶。

当汽车向右转弯时，情况恰好与上述情况相反，是左部串动轴退出啮合，当直线行驶后又进入啮合，右部车轮一直处于驱动状态。

汽车无论停在坡路上或靠加速惯性滑行时，即车轮转速大于差速器花键套的转速时，这种差速器能够保持驱动轮不脱离发动机。带动发动机快转；例如，汽车在下坡行驶时，在下滑力的作用下，汽车不加速。车轮转速将有大于差速器中花键套的转速的趋势，即半轴的转速将大于串动轴的转速。使左、右两串动轴具有同时向外退出的趋势。但不能完全退出。这就是靠它们之间的安装距离来保证的（前已阐述），只能退出各自串动轴伸缩量的近半部分或左右互相补偿些退出。因为这时，串动轴花键端已经顶在一起，使螺旋不能完全退出，左、右半轴与左、右串动轴只能以相同的速度如一体转动。这时就是半轴带动串动轴再通过花键套以及一些传动机构，带动发动机快转。

汽车在上坡停车时，左、右两串动轴及螺杆轴的螺旋传动副都有进入啮合的趋势，驱动轮与发动机不脱离，手制动是制动发动机后部传动机构旋转的，这时手制动就会对整个汽车的制动有效。

当汽车在下坡路停车时，与上述分析的汽车靠惯性滑行时的结果相同后轮不脱离发动机，手制动对汽车的制动仍有效。

当汽车一个驱动轮打滑时，发动机的扭矩将大部分分给不打滑的车轮，使汽车具有更大的通过性能，当汽车驱动轮一轮悬空时，发动机将会把全部扭矩传给没有悬空的车轮。因为这时左、右两轮都没有快转的趋势，都是在发动机扭矩的驱动下旋转的，从而使驱动轮的扭矩分配得更加合理，提高了汽车的通过性能。

例如，汽车右部车轮打滑时，发动机的扭矩同时分配给左、右两个串动轴，这时左右两螺旋传动副都处于啮合传动状态（见图2），而右部的串动轴承受的阻扭矩小，左部车轮承受的阻扭矩大，由于这两个串动轴是由同一个花键套传给的扭矩，驱动两串动轴以同速刚性地转动，这样承受阻扭矩大的车轮将分配到大部分的发动机扭矩，即左部车轮分配到大部分扭矩，右部车轮分配到小部分扭矩，不出现象行星齿轮差速器那样一轮打滑、一轮停转的现象。

当汽车倒车直后方行驶时，差速器的工作状态与汽车下坡滑行时的情形一样，但这时左、右两驱动轮都能获得驱动力。即驱动桥反向旋转时，驱动差速器内的花键套反向旋转，而车轮在没获得驱动力前是静止的，这样半轴也是不转的，这样就使得左、右两串动轴螺旋同时从啮合状态向外退出，但又不能都退出来。所以半轴在差速器的带动下一起反向旋转。

当汽车向左后方行驶时，汽车左部驱动轮承受的阻扭矩大，而右部阻扭矩很小，从而左部串动轴退出的能力比右部的强，使左部半轴处于脱离状态。而右部半轴处于驱动状态，这时差速器的工作状态和汽车前右转向时的工作状态相同。

当汽车向右后方行驶时，差速器的工作状态和汽车前左转向行驶时的情形相同。

本实用新型与现有几种类型差速器的性能比较：①目前广泛使用的普通差速器，其内摩擦力矩很小，实际上可以认为无论左右驱动轮转速是否相等。而扭矩总是平均分配的。例如当汽车一个驱动车轮接触到滑溜路面（泥泞或冰雪路面）时。虽然另一车轮是在好路面上，往往汽车仍不能前进。此时在滑溜路面上的车轮在原地滑转，而在好路面上的车轮静止不动，这就是因为，在滑溜路面上的车轮与路面之间的附着力很小，路面只能对半轴作用很小的反作用扭矩（阻扭矩），虽然另一车轮与好路面间的附着力较大。但因普通差速器平均分配扭矩的特点，使这一车轮分配到的扭矩只能与传到滑转的驱动轮上的扭矩相等，以致总的牵引力不足以克服行驶阻力，汽车便不能前进，螺旋式差速器由于能够把驱动轴传来的扭矩合理地分配给左、右两侧驱动轮，承受阻扭矩大的驱动车轮分到的驱动扭矩大、承受阻扭矩小的驱动轮分到的扭矩小，所以能很好地解决上述问题。汽车采用螺旋式差速器后，当汽车的一个驱动轮接触到滑溜路面，而另一个轮在好路面时，则两驱动轮都以同速旋转；汽车仍能处于有效驱动状态继续前行，克服了采用行星齿轮差速器时一驱动轮打滑，另一驱动轮静止不动，而使汽车不能前进的现象的出现②采用普通差速器，使汽车通过坏路的行驶能力受到限制，为了提高越野汽车在坏路上的通过能力，人们在长期实践中的共同出发点都是想法在一个驱动轮滑转时，使大部分扭矩甚至全部扭矩传给不滑转的车轮，以充分利用这一驱动轮的附着力而产生足够的牵引力使汽车能继续行驶为了实现上述要求，人们曾想出了这样的办法，就是当一个驱动轮打滑时，让普通差速器不起差速作用，具体办法是在差速器上设置差速锁，即成为强制锁住式差速器。而当普通行星齿轮式差速器加上了差速锁后给汽车操纵带来了很大不便。操纵差速锁一般要在停车后进行，当加上差速锁后使汽车失去了差速作用，而如果过早接上或过晚摘下差速锁，亦即在好路段上左、右驱动轮仍刚性连接，则将产生汽车无差速器情况下出现的一系列问题。而螺旋式差速器，即不需要停车，也不需要其它操纵装置来控制差速器，它能根据行驶过程中遇到的路面情况，自动地改变各驱动轮间的扭矩分配。③人们在长期的生产实践中还研制了如牙嵌式自由轮差速器和滑块凸轮式高摩擦差速器等来解决汽车的防滑问题。但是这些防滑差速器仍然存在着或多或少的弊病，都未能满足人们的意愿。

牙嵌式自由轮差速器工作性能不可靠，磨损和噪音都比较大，并且当汽车下坡滑行或停车时，车轮半轴与驱动轴产生脱离现象，下坡停车时，手制动对驱动轴制动后，汽车车轮仍向下滑行，所以手制动装置必须安装在车轮或半轴上，方能对汽车制动有效，这样就使手制动的操纵结构复杂。操纵路径过长，降低了制动的可靠性。

牙嵌式自由轮差速器从结构来讲，当汽车前行时主动盘正转，带动左、右两从动盘正转，而当汽车倒车时，主动盘反转，左、右两从动盘必然都要跳出牙槽与主动盘产生滑动，主动盘则不能带动两从动盘旋转汽车不能后行，即汽车不能倒车，这是因为汽车转向时，快转车轮只需不大的扭矩就会使从动盘跳出主动盘的牙槽，而当主动盘反转时产生的对从动盘的扭矩大大地超过此扭矩。所以左、右两从动盘必然都会跳出主动盘的牙槽，而螺旋式差速器克服了上述所出现的问题，是理想的差速器。

滑块凸轮式高摩擦差速器的滑块和内外凸轮间有较大的摩擦，使机械传动效率下降，当任一驱动轮发生滑转时，发动机传来的扭矩对不发生滑转车轮扭矩的分配是靠滑块与内外凸轮间的摩擦来实现的，而这种摩擦如果很大时对防滑有好处，但是从另一方面来讲，降低了差速器的差速性能，使左、右两半轴刚性化，当汽车转向时，滑块和车轮的摩擦都很严重，使汽车转向时汽车的工作效率降低，能耗增加；当滑块和内外凸轮间摩擦减小时，差速器的差速性能提高，但是汽车的防滑性能却下降。

螺旋差速器不存在这样对立的矛盾，它的防滑性和差速性互不干扰不但差速性能高，而且防滑性能也好，从根本上保证了差速器的差速和防滑的可靠性。

螺旋式差速器的突出特点就是把发动机传来的扭矩利用差速器合理地分配给左、右两个驱动轮，充分利用了汽车的扭矩，减轻了驾驶员的操作负担。同时，由于螺旋式差速器的各组成部分都在轴向布置，所以还能够减小后压包（差速器壳）的体积，增大了汽车离地间隙，有效地提高了汽车的越野性，这种差速器对各种机动车辆都适用。对越野汽车是更为理想的差速器。

Claims (1)

1. 一种螺旋式差速器，有一带花键套(7)的，接受驱动矩的圆锥斜齿轮(9)，包容差速器的外壳与该圆锥斜齿轮固连在一起。其特征在于：差速器的组件在花键套中对称地左右分布，串动轴(5)一端为花键杆，与花键套(7)配合，另一端为传动螺母，串动轴与花键套之间装有弹簧(6)，螺杆轴(3)一端为花键套，另一端为传动螺杆，螺杆与串动轴的螺母配合，半轴的花键端与螺杆轴的花键套端配合，用圆锥销将半轴与螺杆轴固连为一整体。圆锥斜齿轮将差速器分为左右两部分，两部分的部件除螺旋副的旋向相反外，其余均对称。

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