汽车和轮式拖拉机的自动防滑差速器.pdf

本发明涉及汽车机械式传动系的一个组成部分，具体地说，涉及一种自动防滑差速器，属于车辆差速传动装置的布置或安装技术领域。
    汽车在行驶中，车轮对路面的相对运动有两种状态-滚动和滑动，其中滑动又分为滑转和滑移两种。当汽车转弯行驶或在不平路面直行时，因两侧车辆在同一时间内移过的曲线距离不同，如果两侧驱动轮仅用一根刚性轴驱动，则二者角速度必然相等，必有一侧车轮边滚动边滑移，另一侧车轮边滚动边滑转。车轮对地面的滑动，将使汽车转向困难、动力消耗增加，加速传动系某些另件和轮胎的磨损，所以应尽可能避免产生之。目前，通常由主减速器的从动齿轮通过一个差速齿轮系统-差速器分别驱动汽车的两侧半轴和驱动轮来解决这个问题。现在，许多类型的差速器（如高阻滑块式、单面牙嵌式、普通行星锥齿轮式和直齿轮式、行星轮轴插销式和浮动摩擦片锁止式等等）仍在结构与性能上存有一些不足之处：在好路面上直线或转弯行驶时，防滑效果是令人满意的，但在坏路面行驶，当左、右或前、后驱动轮与路面之间的附着条件相差较大时，如有一个驱动车轮接触到泥泞或冰雪路面时，即使另一个车轮是在好路面上，汽车往往仍不能前进。这是因为大多数差速器具有平均分配扭矩的特点，使该车轮分配到的扭矩只能与传到滑转的驱动车轮上很小的扭矩相等，而牵引力太小的缘故。为了提高汽车的行驶性能，应采用当一个驱动轮滑转时，差速器有锁止大部分扭矩甚至全部扭矩去传给不滑转的驱动轮的功能，以便利用这一驱动轮的附着力产生足够的牵引力使汽车继续行驶。《汽车构造》下册（人员交通出版社87年10月第二版第129页）中介绍的高摩擦自锁式差速器就是一种防滑差速器，但其个别另件加工复杂，工艺精度及热处理要求甚高。由于是靠锥齿轮的间隙来保证锁止的，当磨擦片磨损，齿轮间隙加大时将导致差速效果下降，严重时失去差速作用，甚至齿轮打牙。

    本发明的目的是提供一种供汽车和轮式拖拉机使用的，能根据驱动车轮的附着力大小自动锁止和差速的自动防滑差速器。

    本发明是把由园锥行星齿轮、行星齿轮轴（十字轴）、园锥半轴齿轮和差速器壳等组成地普通对称式锥齿轮差速器和由制动摩擦片（盘）、复位弹簧和制动套组成的锁止制动器两部分组合在一起实现发明目的的。本发明中的园锥半轴齿轮的轴孔和半轴端部都加工成升角为20°～35°的螺旋花键相配合。差速器位于制动套里，差速器整体可在制动套里作左右方向（向外）的适量移动，推动制动器动作产生锁止力矩。即当左右车辆的地面附着力相差悬殊，其中一侧车轮产生滑转时，因左、右半轴齿轮的转速不等和螺纹花键产生的轴向分力的作用，迫使半轴齿轮向转速慢，地面附着力大的一侧车轮方向移动，压缩平衡复位弹簧并通过差速器壳压紧制动摩擦片或摩擦盘，产生锁止力矩，使慢转的半轴传递的扭矩明显增加，增大汽车的牵引力。当两轮的附着力相差不大时，装在制动摩擦片与制动套之间的平衡复位弹簧使差速器壳恢复和保持中间位置，解除锁止而只起正常的差速作用。

    本发明能根据驱动轮的附着力大小来分配驱动扭矩，明显提高了汽车和轮式拖拉机的牵引力，改善车辆的行驶机动性和越野性，且工作可靠、使用寿命长。既可用作轮间差速器，又可用作轴间差速器，也可用于多轴全驱动车辆。本发明因具有自动平衡刹车力的功效，可简化汽车的刹车机构，对小吨位车辆只需采用一个中央制动器即可，对减轻车辆自重，提高燃油利用率，从而提高车辆的经济性均大有裨益。再者工艺加工和热处理要求比较简单，在现有生产手段条件下容易实现和推广。

    本发明有两个不同的实施方案，其中：

    图1是用于轻型或小型汽车的本发明装配结构图。

    图2是用于中型或大型汽车的本发明结构装配图。

    下面结合附图进一步介绍本发明。

    图1表明本发明是在原差速器壳5的外周增加了一个制动器套1，主减速器的从动锥齿轮则铆接在制动器套1左半部凸缘的园柱孔2上，以带动制动套转动。差速器壳5仍由用螺栓紧固的两部分组成，装合时加长的十字形行星齿轮轴4的4个轴颈嵌在差速器壳两半端面上相应的凹槽所形成的孔内，加长的每个轴颈部分铣有两侧平面，分别嵌装在制动套上的四个滑动槽3里。差速器壳的剖分面通过行星齿轮轴各轴颈的中心线。每个轴颈上浮套着一个直齿园锥行星齿轮6，它们均与两个直齿园锥半轴齿轮7啮合。而半轴齿轮7的轴孔中有升角为30°～35°的螺旋内花键，与之相连的半轴8端部也为升角是30°～35°的螺旋外花键轴，花键的长度应大于半轴齿轮在半轴上的轴向位移量，并且，两个半轴上的花键旋向应一致。在差速器壳5的外侧与制动套之间依次装有制动摩擦片9，锥盘式制动器10和平衡复位弹簧11。动力从主减速器从动齿轮依次经制动套1、十字轴4、行星齿轮6、半轴齿轮7、半轴8传输给驱动车轮。当两侧车辆以相同转速转动时，行星齿轮绕半轴轴线转动-公转。若两侧车轮驱动阻力不同，则行星齿轮在作上述公转运动的同时，还绕自身轴线转动-自转，使两半轴齿轮带动两侧车轮以不同转速转动。由于半轮齿轮与半轴之间靠螺旋花键传递驱动力，当两驱动轮存在转速差和两轮的地面附着力相差悬殊时，花键轴上的轴向分力就迫使半轴齿轮7和差速器壳5向转速慢的一侧车轮方向位移，由此压紧摩擦片9和复位弹簧11，摩擦片9间产生的摩擦力矩与快转半轴的方向相反，与慢转半轴的旋向相同，由此使慢转半轴传递的扭矩明显增加。当位移到极限位置时，锥盘式制动器的园锥面直接贴合制动套时，动力就从主减速器从动锥齿轮经制动套1和锥盘式制动器10全部传递到这一侧驱动轮3。一旦两轮的地面附着力相差不大时，半轴上的轴向分力自动减小，复位弹簧11就会阻止制动器作用，将差速器壳弹回到中间位置，只起差速作用和解除锁止。

    图2的基本结构与图1相同，只是因用于中型或大型车辆，局部有所变化：平衡复位弹簧11固装在差速器壳5的紧固螺栓外侧与制动套之间，取消锥盘式复位器10而增加若干付摩擦片9。半轴齿轮的轴颈部分被加工成外花键与从动摩擦片9a连接，主动摩擦片9b用花键与制动套1相连。再者这里的两个半轴齿轮与半轴的花键螺旋旋向是相反的，其螺旋升角为20°～30°。其他工作原理和动力传递过程均与图1相同，这里不再赘述。

    本发明同样适用于各种轮式拖拉机的传动系。