自适应牵引力控制驱动桥差速器.pdf

本发明涉及一种自适应牵引力控制驱动桥差速器，所述差速器由主减差速器、右驱动调扭力器及左驱动调扭力器构成；所述右驱动调扭力器和左驱动轴控制器为对称布置，固定在主减差速器的差速器壳体上，其结构相同，作用性能相同，包括调扭力主动齿轮、调扭力被动齿轮、空心轴、气缸及离合机构。该差速器不发生内部速差干涉，驱动效率高，节省燃油；可自动调整各车轮的附着条件所需要的扭矩驱动汽车行走，各轮驱动力可达到最佳状态，本技术差速器与现规锁止差速器的根本区别在于设有双向离合器为常咬合控制扭力效能，只有在倒车时才气动换向。因此大大提高了动力的利用率和全地形全天候工作条件；自适应控制能力达100％可用于大小车辆。

1.  一种自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述差速器由固定驱动桥壳和装设于固定驱动桥壳内的主减差速器、右驱动调扭力器及左驱动调扭力器构成；
所述主减差速器是由主减速器主动齿轮、主减速器被动齿轮及差速器组成；所述主减速被动齿轮啮合所述主减速主动齿轮，与所述差速器装配连接；所述差速器包括差速器壳体、左驱动半轴和右驱动半轴；所述差速器壳体与所述主减速被动齿轮固定连接；所述的左驱动半轴和右驱动半轴的动力输出端分别自所述差速器壳体伸出；
所述左驱动调扭力器和右驱动调扭力器结构相同，相对于所述主减差速器对称布置，固定在所述主减差速器的差速器壳体上，均包括调扭力主动齿轮、调扭力被动齿轮、空心轴、气缸、双向离合套、棘轮、棘爪、介轮及调扭力轴齿轮；
所述调扭力主动齿轮与所述主减差速器的差速器壳体固定连接；
所述调扭力被动齿轮啮合所述调扭力主动齿轮，与所述空心轴的动力输入端通过花键固连为一整体，并支撑在所述固定驱动桥壳，可相对于所述固定驱动桥壳转动；
所述空心轴随调扭力被动齿轮的转动而转动；
所述气缸装配固定于所述固定驱动桥壳，位于所述空心轴的动力输出端的外侧；
所述双向离合套通过花键装配连接所述空心轴，可相对于所述空心轴轴向移动，连接所述气缸的动力输出端；所述双向离合套的两端分别设有两个端齿，其中远离所述气缸的一端的端齿方向与汽车前进方向一致，另一端靠近所述气缸的端齿方向与汽车倒退方向一致；
所述介轮套设在所述双向离合套的外圆上，啮合所述调扭力轮轴齿轮；
所述棘轮为一对，套设于所述空心轴上，对称设置于所述双向离合套外侧；其中靠近所述气缸的所述棘轮在背离所述气缸的端面设有超越离合齿，远离所述气缸的所述棘轮在其面对所述气缸的端面设有超越离合齿；所述棘轮的圆周设有的两个棘爪槽；
所述棘爪为对称布设的两对，分别对称设置于所述介轮的两端；该两对棘爪能够转动，并通过棘爪轴连接一起，分别与所述棘轮的棘爪槽相匹配离合连接；所述棘爪轴贯穿所述介轮的两端面后连接位于其两端的所述棘爪；
所述调扭力轴齿轮与所述左驱动半轴或右驱动半轴用花键固连为一体。

2.  如权利要求1所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述固定驱动桥壳包括前端盖和后端盖；所述前端盖中部设有装配通孔；
所述主减速主动齿轮的齿轮轴动力输入端穿过所述固定驱动桥壳的前端盖的装配孔，通过轴承装配连接所述前端盖。

3.  如权利要求1所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述主减差速器的驱动力通过所述差速器的左右驱动半轴直接传递给车轮行走并左右差速。

4.  如权利要求1-3任一所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述差速器包括十字轴、行星齿轮、左空心半轴齿轮和右空心半轴齿轮；所述十字轴刚性装配连接在所述差速器壳体上；所述行星齿轮装配在所述十字轴，通过所述十字轴与所述差速器壳体保持同转速；所述的左空心半轴齿轮和右空心半轴齿轮关于所述十字轴对称设置，同时啮合所述行星齿轮，并分别通过内花键与所述的左驱动半轴和右驱动半轴装配连接。

5.  如权利要求1-3任一所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述调扭力主动齿轮通过紧固件与所述主减差速器的差速器壳体固定连接，空套所述的左驱动半轴或右驱动半轴。

6.  如权利要求1-3任一所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述空心轴的中部开设有沿径向设置的长形道孔，动力输出端通过轴承装配连接所述固定驱动桥壳；
所述双向离合套位于所述空心轴的长形道孔的位置，并通过销轴与所述气缸连接固定，所述销轴穿过所述空心轴的长形道孔并可在该长形道孔内前后移动。

7.  如权利要求6所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其特征在于：所述气缸包括气缸推杆、气缸活塞和气咀；所述气缸推杆的前端伸入所述空心轴内，并穿过所述长形道孔，后端连接所述气缸活塞，于所述气缸推杆与空心轴动力输出端之间装设有回位弹簧，支撑在所述空心轴的内腔端壁；所述气缸活塞位于气缸缸体内，将所述气缸缸体分为两个气室；所述气咀设于靠近所述气缸推杆的所述气室的气缸缸体壁上。

自适应牵引力控制驱动桥差速器
技术领域
本发明属于轮式车辆传动技术领域，涉及一种差速器，尤其涉及一种自适应牵引力控制驱动桥差速器，特别适用于载重车驱动桥和工程车驱动桥。
背景技术
轮式车辆行驶过程中会出现车轮打滑现象，影响行车安全性和稳定性。而车辆打滑，不外乎是由于驱动轮的一端驱动力过大致使转速为零，相对的另一端驱动力小转速为2倍输出转速，导致打滑车辆不能行走。因此，要实现对车辆打滑的控制，就必须控制驱动轮任意一端的转速都不为零。目前控制车辆打滑的方式有电子控制和机械锁止两种，这两种方式都存在有一定的弊端：
电子控制车轮打滑能力只能达到左右两轮附着之差的30%左右，所以只能用于小型车辆，不能用于大型车辆，并且扭矩过大时不论是大型车辆还是小型车辆都完全不适用；
机械锁止是采用差速机械锁，一般用于载重车等大型车辆；机械锁在锁止差速器时，其驱动通过能力为100%，但重要的是锁止差速器不能导向，方向盘操作失灵，汽车只能走直线，这对行走路线有一定限定条件，机动性很差。
第ZL98100725.2号复合式高通过性差速传动装置和第ZL2006200963024号一种全时四驱差速传动装置的专利中，由四驱车常时四驱改进到前轮和后轮不能分离的全时四驱，解决汽车对角车轮不打滑和前后车轮不打滑问题；在第200610019528.9号的防滑分动器，进一步改进解决车辆左、右前后车轮桥扭矩分配问题。其技术只能用于4×4、6×6、6×4、8×8的新设计的车上，不能再现有车上装用，不能在4×2车上应用，推广难度较大。
因此，研发出一种能够有效分配发动机动力的驱动桥差速装置，以解决适用于载重车驱动桥和工程车驱动桥扭矩互调并防滑的问题实有必要。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，而提出一种有效分配发动机动力差速装置，适用于载重车驱动桥和工程车驱动桥的自适应牵引力控制驱动桥差速器。
本发明是通过以下方案实现的：
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，由固定驱动桥壳和装设于固定驱动桥壳内的主减差速器、右驱动调扭力器及左驱动调扭力器构成；所述主减差速器是由主减速器主动齿轮、主减速器被动齿轮及差速器组成；所述主减速被动齿轮啮合所述主减速主动齿轮，与所述差速器装配连接；所述差速器包括差速器壳体、左驱动半轴和右驱动半轴；所述差速器壳体与所述主减速被动齿轮固定连接；所述的左驱动半轴和右驱动半轴的动力输出端分别自所述差速器壳体伸出；所述左驱动调扭力器和右驱动调扭力器结构相同，相对于所述主减差速器对称布置，固定在所述主减差速器的差速器壳体上，均包括调扭力主动齿轮、调扭力被动齿轮、空心轴、气缸、双向离合套、棘轮、棘爪、介轮及调扭力轴齿轮；所述调扭力主动齿轮与所述主减差速器的差速器壳体固定连接；所述调扭力被动齿轮啮合所述调扭力主动齿轮，与所述空心轴的动力输入端通过花键固连为一整体，并支撑在所述固定驱动桥壳，可相对于所述固定驱动桥壳转动；所述空心轴随调扭力被动齿轮的转动而转动；所述气缸装配固定于所述固定驱动桥壳，位于所述空心轴的动力输出端的外侧；所述双向离合套通过花键装配连接所述空心轴，可相对于所述空心轴轴向移动，连接所述气缸的动力输出端；所述双向离合套的两端分别设有两个端齿，其中远离所述气缸的一端的端齿方向与汽车前进方向一致，另一端靠近所述气缸的端齿方向与汽车倒退方向一致；所述介轮套设在所述双向离合套的外圆上，啮合所述调扭力轮轴齿轮；所述棘轮为一对，套设于所述空心轴上，对称设置于所述双向离合套外侧；其中靠近所述气缸的所述棘轮在背离所述气缸的端面设有超越离合齿，远离所述气缸的所述棘轮在其面对所述气缸的端面设有超越离合齿；所述棘轮的圆周设有的两个棘爪槽；所述棘爪为对称布设的两对，分别对称设置于所述介轮的两端；该两对棘爪能够转动，并通过棘爪轴连接一起，分别与所述棘轮的棘爪槽相匹配离合连接；所述棘爪轴贯穿所述介轮的两端面后连接位于其两端的所述棘爪；所述调扭力轴齿轮与所述左驱动半轴或右驱动半轴用花键固连为一体。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述固定驱动桥壳包括前端盖和后端盖；所述前端盖中部设有装配通孔；所述主减速主动齿轮的齿轮轴动力输入端穿过所述固定驱动桥壳的前端盖的装配孔，通过轴承装配连接所述前端盖。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述主减差速器的驱动力通过所述差速器的左右驱动半轴直接传递给车轮行走并左右差速。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述差速器包括十字轴、行星齿轮、左空心半轴齿轮和右空心半轴齿轮；所述十字轴刚性装配连接在所述差速器壳体上；所述行星齿轮装配在所述十字轴，通过所述十字轴与所述差速器壳体保持同转速；所述的左空心半轴齿轮和右空心半轴齿轮关于所述十字轴对称设置，同时啮合所述行星齿轮，并分别通过内花键与所述的左驱动半轴和右驱动半轴装配连接。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述调扭力主动齿轮通过紧固件与所述主减差速器的差速器壳体固定连接，空套所述的左驱动半轴或右驱动半轴。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述空心轴的中部开设有沿径向设置的长形道孔，动力输出端通过轴承装配连接所述固定驱动桥壳；所述双向离合套位于所述空心轴的长形道孔的位置，并通过销轴与所述气缸连接固定，所述销轴穿过所述空心轴的长形道孔并可在该长形道孔内前后移动。
所述的自适应牵引力控制驱动桥差速器，其中：所述气缸包括气缸推杆、气缸活塞和气咀；所述气缸推杆的前端伸入所述空心轴内，并穿过所述长形道孔，后端连接所述气缸活塞，于所述气缸推杆与空心轴动力输出端之间装设有回位弹簧，支撑在所述空心轴的内腔端壁；所述气缸活塞位于气缸缸体内，将所述气缸缸体分为两个气室；所述气咀设于靠近所述气缸推杆的所述气室的气缸缸体壁上。
有益效果：
防滑差速有效分配动力时不发生内部速差干涉，驱动效率高，节省燃油。不受电磁波、盐雾、温差的干扰，适应面广；可自动调整各车轮的附着条件所需要的扭矩驱动汽车行走，各轮驱动力可达到最佳状态，大大提高了动力的利用率和全地形全天候工作条件。造价比普通分时前后驱动的汽车造价略高，但比目前世界上汽车行业用的电子控制技术的汽车造价低很多，其性能比电子技术高很多。本技术差速器与现常规锁止差速器根本区别在于设有双向离合器为常咬合控制扭力效能，只有在倒车时才气动换向。因此本技术的自适应牵引力控制能力达100％可用于大小车辆。
在任何极差地面无路处行走轮子不打滑，通过能力极强；在差速防滑过程中自动将扭矩在各轮之间互调，驱动效率最高，能节油；试验结果在冰雪弯曲下坡道路上30Kn/h制动时，汽车不甩尾，安全性好；试验结果是使用本技术的传动装置装在四轮以上全时全轮全驱车上，汽车在行驶中如果掉了一个轮子的情况下，本车仍能向前行驶一段路程不翻车、安全性好。
自动控制车轮不打滑的同时，车辆行驶转弯操纵稳定性不受影响，仍保持方向操纵的灵活性，与4×2汽车转向性能相同。
本技术可以推广到现有所有4×2、4×4、6×6、6×4和8×8常规汽车上使用且造价不高。不改变原车底盘结构，只是换掉分动器和驱动桥即可。此技术用途广泛，市场巨大，可大大提高汽车的牵引效能并节油。但这种用法只能解决防滑和牵引力效率问题，没有全面改善现有汽车降低高度和底盘离地间隙提高的问题。
彻底改变原车底盘结构，设计全新分动差速器一体化，其底盘优势巨大。
除4×2车之外在上下坡转弯的冰雪路上制动时汽车不甩尾，因全轮适时互差调速，使各车轮与地面需求速度相适应；跑中速时，如果跑掉一个轮子，装有防滑差速分动器的汽车仍能前行一段距离不翻车。
附图说明
图1是本发明的自适应牵引力控制驱动桥差速器的结构示意图；
图2是本发明自适应牵引力控制驱动桥差速器的右驱动调扭力器结构示意图；
图3是本发明自适应牵引力控制驱动桥差速器的左驱动调扭力器结构示意图；
图4是本发明的自适应牵引力控制驱动桥差速器的双向离合结构示意图；
图5是本发明的自适应牵引力控制驱动桥差速器的棘轮结构示意图；
图6是本发明的棘爪与棘轮啮合示意图；
图7是本发明的差速控制原理图。
具体实施方式
如图1至图6所示，本发明的自适应牵引力控制驱动桥差速器由固定驱动桥壳1和装设于固定驱动桥壳1内的主减差速器2、右驱动调扭力器3及左驱动调扭力器4构成。
固定驱动桥壳1包括前端盖11和后端盖12；前端盖11中部设有装配通孔110。
主减差速器2是由主减速器主动齿轮21、主减速器被动齿轮22及差速器23组成，其驱动力通过差速器23的左右驱动半轴直接传递给车轮行走并左右差速；
其中主减速主动齿轮21的齿轮轴211为实心半轴，动力输入端穿过固定驱动桥壳1的前端盖11的装配孔110，通过轴承210装配连接前端盖11；
主减速被动齿轮22啮合主减速主动齿轮21，与差速器23装配连接；
差速器23包括差速器壳体231、十字轴232、行星齿轮233、左空心半轴齿轮234、左驱动半轴235、右空心半轴齿轮236和右驱动半轴237；差速器壳体231与主减速被动齿轮22固定连接；十字轴232刚性装配连接在差速器壳体231上；行星齿轮233装配在十字轴232，通过十字轴232与差速器壳体231保持同转速；左空心半轴齿轮234和右空心半轴齿轮236关于十字轴232对称设置，同时啮合行星齿轮233，并分别通过内花键与左驱动半轴235和右驱动半轴237装配连接；左驱动半轴235和右驱动半轴237的动力输出端分别自差速器壳体231伸出。
右驱动调扭力器3和左驱动调扭力器4相对于主减差速器2对称布置，其结构相同，作用性能相同，均包括调扭力主动齿轮、调扭力被动齿轮、空心轴、气缸、双向离合套、棘轮、棘爪、介轮及调扭力轴齿轮；下面以右驱动调扭力器3解剖述明：
如图2、图4及图5所示，右驱动调扭力器3固定在主减差速器2的差速器壳体231上，包括第一调扭力主动齿轮31、第一调扭力被动齿轮32、第一空心轴33、第一气缸34、第一双向离合套35、第一介轮36、第一棘轮37、第一棘爪38及第一调扭力轴齿轮39；
第一调扭力主动齿轮31通过紧固件与主减差速器2的差速器壳体231固定连接，空套右驱动半轴237；
第一调扭力被动齿轮32啮合第一调扭力主动齿轮31，与第一空心轴33的动力输入端通过花键固连为一整体，并支撑在固定驱动桥壳1，可相对于固定驱动桥壳1转动；
第一空心轴33的中部开设有沿径向设置的长形道孔331，动力输出端通过轴承332装配连接固定驱动桥壳1；第一空心轴33随第一调扭力被动齿轮32的转动而转动；
第一气缸34装配固定于固定驱动桥壳1，位于第一空心轴33的动力输出端的外侧，包括气缸推杆341、气缸活塞342和气咀343；气缸推杆341的前端伸入第一空心轴33内，并穿过长形道孔331，后端连接气缸活塞342，于气缸推杆341与第一空心轴33动力输出端装设有第一回位弹簧344，支撑在第一空心轴33内腔的端壁；气缸活塞342位于气缸缸体345内，将气缸缸体345分为两个气室；气咀343设于靠近气缸推杆341的气室的气缸缸体壁上；
第一双向离合套35通过花键装配连接第一空心轴33，位于第一空心轴33的长形道孔331的位置，并通过第一销轴351与气缸推杆341连接固定，该销轴351穿过第一空心轴33的长形孔331并可在该长形孔331内前后移动；第一双向离合套35的两端分别设有两个端齿（请在图中指示出来，谢谢，目前的图3中标识的252是什么结构？），其中远离第一气缸34的一端的端齿方向与汽车前进方向一致，另一端靠近第一气缸34的端齿方向与汽车倒退方向一致；
第一介轮36套设在第一双向离合套35的外圆上，啮合第一调扭力轴齿轮39。
第一棘轮37为一对，套设于第一空心轴33上，对称设置于第一双向离合套35外侧；其中靠近第一气缸34的棘轮，其背离第一气缸34的端面设有超越离合齿370，远离第一气缸34的棘轮在其面对第一气缸34的端面设有超越离合齿370；第一棘轮37的圆周设有的两个棘爪槽371。
第一棘爪38为对称布设的两对，分别对称设置于第一介轮36的两端；该两对棘爪能够转动，并通过棘爪轴381连接一起，分别与第一棘轮37的圆周设有的两个棘爪槽371相匹配离合连接；该棘爪轴381贯穿第一介轮36的两端面后连接两端的第一棘爪38。
第一调扭力轴齿轮39与右驱动半轴237用花键固连为一体。
如图3、图4及图5所示，左驱动调扭力器4即为左驱动半轴调扭力器，与右驱动调扭力器3的结构、性能、作用完全相同，对称放置，包括第二调扭力主动齿轮41、第二调扭力被动齿轮42、第二空心轴43、第二气缸44、第二双向离合套45、第二介轮46、第二棘轮47、第二棘爪48及第二调扭力轴齿轮49；
第二调扭力主动齿轮41通过紧固件与主减差速器2的差速器壳体231固定连接，空套左驱动半轴235；
第二调扭力被动齿轮42啮合第二调扭力主动齿轮41，与第二空心轴43的动力输入端通过花键固连为一整体，并支撑在固定驱动桥壳1，可相对于固定驱动桥壳1转动；
第二空心轴43的中部开设有沿径向设置的长形道孔431，动力输出端通过轴承432装配连接固定驱动桥壳1；第二空心轴43随第二调扭力被动齿轮42的转动而转动；
第二气缸44装配固定于固定驱动桥壳1，位于第二空心轴43的动力输出端的外侧，包括气缸推杆441、气缸活塞442和气咀443；气缸推杆441的前端伸入第二空心轴43内，并穿过长形道孔431，后端连接气缸活塞442，于气缸推杆441与第二空心轴43动力输出端装设有第二回位弹簧444，支撑在第二空心轴43内腔的端壁；气缸活塞442位于气缸缸体445内，将气缸缸体445分为两个气室；气咀443设于靠近气缸推杆441的气室的气缸缸体壁上；
第二双向离合套45通过花键装配连接第二空心轴43，位于第二空心轴43的长形道孔431的位置，并通过第二销轴451与气缸推杆441连接固定，该销轴451穿过第二空心轴43的长形孔431并可在该长形孔431内前后移动；第二双向离合套45的两端分别设有两个端齿，其中远离第二气缸44的一端的端齿方向与汽车前进方向一致，另一端靠近第二气缸44的端齿方向与汽车倒退方向一致；
第二介轮46套设在第二双向离合套45的外圆上，啮合第二调扭力轴齿轮49。
第二棘轮47为一对，套设于第二空心轴43上，对称设置于第二双向离合套45外侧；其中靠近第二气缸44的棘轮，其背离第二气缸44的端面设有超越离合齿470，远离第二气缸44的棘轮在其面对第二气缸44的端面设有超越离合齿470；第二棘轮47的圆周设有的两个棘爪槽471。
第二棘爪48为对称布设的两对，分别对称设置于第二介轮46的两端；该两对棘爪能够转动，并通过棘爪轴481连接一起，分别与第二棘轮47的圆周设有的两个棘爪槽471相匹配离合连接；该棘爪轴481贯穿第二介轮46的两端面后连接两端的第二棘爪48。
第二调扭力轴齿轮49与左驱动半轴235用花键固连为一体。
如图6、图7所示，左驱动轴调扭力器4和右驱动轴调扭力器3的工作原理如下：
以右为例，右驱动调扭力器3是由第一调扭力主动齿轮31与主减差速器2中的差速壳体231固为一体为同一转速n与第一调扭力被动齿轮32啮合，第一调扭力被动齿轮32咬合第一空心轴33带动与其花键连接的第一双向离合套35；
汽车前进行驶时，由第一回位弹簧344推动第一气缸推杆341带动第一销轴351，带动第一双向离合套35与第一棘轮37中靠近第一气缸24的棘轮的端面超越牙齿自动常咬合，该棘轮的圆周设有的两个棘爪槽371咬合第一棘爪37中靠近第一气缸24的棘爪，带动棘爪轴371带动第一介轮36转动，啮合第一调扭力轴齿轮39转动，且第一调扭力轴齿轮39的转速在汽车转最小弯时的外轮转速等于n+?n_max、而第一调扭力主动齿轮32转速为公转速等于n。
例右驱动调扭力器3中的传力齿轮的转速比关系是，第一调扭力被动齿轮32的齿数被第一调扭力主动齿轮31除，再乘以第一调扭力轴齿轮39齿数，被第一介轮36齿数相除必满足调第一扭力主动齿轮39的转速等于n，第一调扭力轴齿轮39转速等于大于n+?n_max。
汽车驱动轮外轮最大转速等于n+?n_max最小转弯时最小转速为n直线行驶。本技术中设汽车向左转弯时右驱动半轴237转速从n到n+?n_max的过程中第一介轮36、第一棘轮37是脱开的，当第一调扭力轴齿轮39转速达到n+?n_max时全咬合，在这个设计最小转弯的驱动轮的内外轮速差条件内完全差速无干涉。当汽车一侧打滑时如左驱动半轴与地面附着力大无转速，右驱动半轴237地面无附着力，转速到2n时汽车无法行驶。本技术的右驱动半轴237的转速达n+?n_max时受到右驱动调扭力器3的控制，这时的左驱动半轴235的转速仍保持着n-?n_(max)的驱动能力。
倒车时，利用汽车变速器的倒档开关通过操纵单电控二位三通阀向气咀343进气，控制气缸推杆341带第一动双向离合套35向外运动，使端面超越离合牙齿与第一棘轮37咬合，起到与前进行走时同样的控制驱动力消失的效果。
左驱动调扭力器4与右驱动调扭力器3结构性能功能完全相同，例如，当左驱动半轴235的地面附着力等于零时，其基本技术控制最高转速 n+?n_max时受到左驱动调扭力器4转速限制无达到2n转，这时右驱动半轴237的转速为n-?n_max有足够的驱动能力。