一种轴向凸轮式限滑差速器.pdf

一种轴向凸轮式限滑差速器，包括差速器壳体、与差速器壳体相连接的分离器和两个凸轮体；在分离器上沿周向均匀设有内外两组轴向孔，两组轴向孔在分离器上均匀交错设置，在每个轴向孔中均设有一根滑柱；两个凸轮体分别支撑在差速器壳体中相应的座孔内，左凸轮体的前端面沿周向分布有内外两排余弦曲面，内排余弦曲面的凸齿与外排余弦曲面的凸齿相交错设置，右凸轮体的前端面沿圆周方向也均布一排余弦曲面，当两个凸轮体相对转动实现差速时，滑柱在相应的轴向孔中来回滑动。本发明正常行驶时传动扭矩大、差速时自动锁紧系数大、性能稳定、制造成本低廉。

权利要求书
1.  一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：包括由差速器左壳（1）和差速器右壳（12）连接构成的差速器壳体、夹设在差速器左壳（1）与差速器右壳（12）之间的分离器（8）以及分别设有轴颈的左凸轮体（4）和右凸轮体（11）；分离器（8）呈圆盘状，在分离器（8）上半径不同的内外两个同心圆上分别沿圆周方向均匀设置有一组内轴向孔（802）和一组外轴向孔（801），两组轴向孔个数相等，且两组轴向孔在分离器（8）上沿圆周方向均匀交错设置，在内轴向孔（802）中设有内滑柱（14），外轴向孔（801）中设有外滑柱（6）；左凸轮体（4）和右凸轮体（11）分别设置在差速器左壳（1）和差速器右壳（12）内，两个凸轮体的轴颈分别支撑在差速器左壳（1）和差速器右壳（12）相应的座孔内，左凸轮体（4）的前端面沿圆周方向分布有内外两排余弦曲面，且内排余弦曲面（403）的凸齿与外排余弦曲面（402）的凸齿相交错设置，在右凸轮体（11）的前端面沿圆周方向也均布一排余弦曲面；当左凸轮体（4）上内外任意一排余弦曲面的凹槽与右凸轮体（11）上余弦曲面的凸齿相对时，对应于该排凹槽与右凸轮体上的凸齿之间的一组滑柱分别位于相应凹槽的底部与凸齿的顶部，同时，另外一组滑柱中每一根滑柱的两端分别紧靠在同一个凸轮体上相应的凸齿顶部和凹槽底部之间的中间部位。

2.  根据权利要求1所述的一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：每一根内滑柱（14）和外滑柱（6）的两端均具有与相应凸轮体上的曲面相匹配的形状。

3.  根据权利要求2所述的一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：内滑柱（14）和外滑柱（6）均呈圆柱状，在每一根内滑柱（14）和外滑柱（6）同侧的两端对称铣有两个与相应滑柱轴线平行的平面，两个平面之间留下的部分成为推油凸起（15），外滑柱（6）上的推油凸起（15）朝向分离器（8）的中轴线，内滑柱（14）上的推油凸起背向分离器（8）的中轴线；在分离器（8）的两个端面上，两组轴向孔所在的两个同心圆之间分别设有一个内缘和外缘均为正多边形的挡圈放置槽（803），挡圈放置槽（803）内置有与其形状和大小均相匹配的挡圈（5），挡圈（5）的外缘各边分别与每个外滑柱（6）上的平面相对应且为间隙配合安装，挡圈（5）的内缘各边分别与每个内滑柱（14）上的平面相对应且为间隙配合安装，在挡圈（5）、相应滑柱的相应平面、推油凸起（15）及相应的轴向孔的内壁四者之间形成一个相对密闭的空间。

4.  根据权利要求1-3任一项所述的一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：在左凸轮体（4）与差速器左壳（1）之间以及右凸轮体（11）与差速器右壳（12）之间分别设有推力轴承（3）。

5.  根据权利要求4所述的一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：在分离器（8）的中部设有中心孔（804），在左凸轮体（4）和右凸轮体（11）的前端中部分别设有左凸轮体轴头（404）和右凸轮体轴头（11a），左凸轮体轴头（404）和右凸轮体轴头（11a）设在分离器（8）的中心孔（804）内；在两个凸轮体的轴颈与相应的差速器左壳和差速器右壳的座孔之间、分离器（8）与差速器壳体的内壁之间以及两个凸轮体轴头与分离器的中心孔（804）之间均设有密封圈，在差速器壳体上设有供润滑油进出的窗口，窗口处设有油塞（13）。

6.  根据权利要求5所述的一种轴向凸轮式限滑差速器，其特征在于：所述油塞（13）为磁性油塞。

说明书一种轴向凸轮式限滑差速器
技术领域
本发明涉及一种限滑差速器，尤其是涉及一种轴向凸轮式限滑差速器。
背景技术
在车辆工程技术中，差速器的出现，很好的解决了汽车在不平路面及转向时对左右驱动车轮转速不同的要求的问题，但随之而来的是，差速器的存在使得汽车在一侧驱动轮打滑时动力无法有效传输。
原因是差速器具有等转矩分配的特点，当出现一侧车轮打滑时，另一侧车轮获得的驱动力也变得很小，也就是说打滑的车轮不能产生驱动力，而不打滑的车轮又没有得到足够的扭矩，从而使车辆通过性变差，于是为了解决这个问题，又出现了差速锁。
差速锁很好的解决了汽车在一侧车轮打滑时出现的动力传输的问题，也就是锁止差速器，让差速器不再起作用，左右两侧的驱动轮均可得到相同的扭矩。然而，差速锁在解决原有问题的同时又带来了新的问题。差速锁在工作时车轮不能差速，结果经常造成传动系统损坏。为了解决这个问题，又出现了限滑差速器，限滑差速器是限制车轮滑动的一种新型差速器，其可以使两侧驱动轮的转速差值被允许在一定范围内，以保证车辆正常的转弯以及其它一些特殊路况下的正常行驶。
凸轮滑块差速器便是众多限滑差速器中的一种。它是利用凸轮与滑块之间较大的摩擦力矩来使差速器内部机构锁止的高摩擦自锁式差速器。现有的凸轮滑块差速器主要有径向凸轮滑块差速器和轴向凸轮滑块差速器两种。
径向凸轮滑块差速器主要由差速器壳、内凸轮体、外凸轮体、滑块分离器、滑块等组成，其中内外凸轮分别通过花键半轴与左右车轮连接，车辆动力驱动滑块分离器，带动滑块同时驱动内外凸轮转动，从而带动车轮转动。在左右轮差速转动时，滑块在内外凸轮之间沿凸轮曲线做径向往复运动，保证差速运动的实现，在差速状态下，由于总有滑块在啮合位置，滑块在摩擦力作用下，仍能维持对凸轮的驱动力，在低转速一侧仍能保持较大扭矩输出。但是这种结构的差速器，在极限状态下，一侧车轮悬空的情况下，悬空车轮仍有可能打滑。
现有的轴向凸轮滑块差速器，主要由壳体、差速轮、滑块组成。每个差速轮的前端面沿圆周方向均布着多个凸峰构成端面凸轮，各凸峰均由螺距相等、旋向相反的两端螺旋面组成，且各螺旋面均沿着差速轮径向呈内高外低的倾斜状态。一侧差速轮背面与壳体之间装有蝶形弹簧和垫片。安装在差速轮之间的滑块左右端的小凸峰与差速轮凸峰相吻合。差速运动时，滑块在壳体中做轴向滑动。并且由于蝶形弹簧的轴向压力作用，使滑块两端的螺旋面始终与差速轮的螺旋面相贴合，从而保证两侧车辆在不脱离传动的情况下实现差速。这种结构的限滑差速器存在的明显不足在于：其限滑功能的实现依赖于差速轮后方的蝶形弹簧所施加给差速轮背面的轴向压力，在路况复杂的情况下，其锁止性能会变得很不稳定。其次，为保证滑块与凸轮接触区的一致性，相应凸轮和滑块的加工工艺性难度较大，因此其实际的应用效果很难达到预期。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种轴向凸轮式限滑差速器，正常行驶时传动扭矩大、差速时自动锁紧系数大、性能稳定、制造成本低廉。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种轴向凸轮式限滑差速器，包括由差速器左壳和差速器右壳连接构成的差速器壳体、夹设在差速器左壳与差速器右壳之间的分离器以及分别设有轴颈的左凸轮体和右凸轮体；分离器呈圆盘状，在分离器上半径不同的内外两个同心圆上分别沿圆周方向均匀设置有一组内轴向孔和一组外轴向孔，两组轴向孔个数相等，且两组轴向孔在分离器上沿圆周方向均匀交错设置，在内轴向孔中设有内滑柱，外轴向孔中设有外滑柱；左凸轮体和右凸轮体分别设置在差速器左壳和差速器右壳内，两个凸轮体的轴颈分别支撑在差速器左壳和差速器右壳相应的座孔内，左凸轮体的前端面沿圆周方向分布有内外两排余弦曲面，且内排余弦曲面的凸齿与外排余弦曲面的凸齿相交错设置，在右凸轮体的前端面沿圆周方向也均布一排余弦曲面；当左凸轮体上内外任意一排余弦曲面的凹槽与右凸轮体上余弦曲面的凸齿相对时，对应于该排凹槽与右凸轮体上的凸齿之间的一组滑柱分别位于相应凹槽的底部与凸齿的顶部，同时，另外一组滑柱中每一根滑柱的两端分别紧靠在同一个凸轮体上相应的凸齿顶部和凹槽底部之间的中间部位。
进一步地，每一根内滑柱和外滑柱的两端均具有与相应凸轮体上的曲面相匹配的形状。
进一步地，内滑柱和外滑柱均呈圆柱状，在每一根内滑柱和外滑柱同侧的两端对称铣有两个与相应滑柱轴线平行的平面，两个平面之间留下的部分成为推油凸起，外滑柱上的推油凸起朝向分离器的中轴线，内滑柱上的推油凸起背向分离器的中轴线；在分离器的两个端面上，两组轴向孔所在的两个同心圆之间分别设有一个内缘和外缘均为正多边形的挡圈放置槽，挡圈放置槽内置有与其形状和大小均相匹配的挡圈，挡圈的外缘各边分别与每个外滑柱上的平面相对应且为间隙配合安装，挡圈的内缘各边分别与每个内滑柱上的平面相对应且为间隙配合安装，在挡圈、相应滑柱的相应平面、推油凸起及相应的轴向孔的内壁四者之间形成一个相对密闭的空间。
进一步地，在左凸轮体与差速器左壳之间以及右凸轮体与差速器右壳之间分别设有推力轴承。
进一步地，在分离器的中部设有中心孔，在左凸轮体和右凸轮体的前端中部分别设有左凸轮体轴头和右凸轮体轴头，左凸轮体轴头和右凸轮体轴头设在分离器的中心孔内；在两个凸轮体的轴颈与相应的差速器左壳和差速器右壳的座孔之间、分离器与差速器壳体的内壁之间以及两个凸轮体轴头与分离器的中心孔之间均设有密封圈，在差速器壳体上设有供润滑油进出的窗口，窗口处设有油塞。
进一步地，所述油塞为磁性油塞。
有益效果：
根据本发明，在任何状态下，都会有若干滑柱与两个凸轮体之间保持最佳啮合，从而保证扭矩传递的连续性。采用内外两组滑柱，在正常行驶时可保证大扭矩传递，传递可靠，并可减少两个凸轮体与滑柱之间的磨损。采用连续的余弦曲面作为与滑柱的啮合曲面，可保证滑柱轴向滑动的稳定性，避免换向冲击现象发生，曲面磨损一致性好。
进一步地，挡圈、相应滑柱的相应平面、推油凸起及相应的轴向孔的内壁四者之间相对密闭空间的设置，可使相应滑柱在相应的轴向孔内滑动时，利用润滑油通过挡圈与相应滑柱的配合平面之间的小间隙时产生的阻尼作用，使滑柱只能在相应的轴向孔内匀速缓慢滑动，从而使得两凸轮体之间的差速运动只能限制在一定范围内，保证了在车辆正常行驶和转弯过程中的平稳传动。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为分离器的结构示意图。
图3为左凸轮体的结构示意图。
图4为右凸轮体的结构示意图。
图5为一种极限状态时两组滑柱与两个凸轮体之间的位置关系展开图（仅为部分展开）。
图6为一种极限状态时内滑柱与两个凸轮体之间的位置关系展开图（仅为部分展开）。
图7为一种极限状态时两组滑柱与左凸轮体之间的位置关系示意图。
图8为两种滑柱的结构示意图。
图9为挡圈结构示意图。
图中，1、差速器左壳，2、密封圈Ⅰ，3、推力轴承，4、左凸轮体，401、左凸轮体轴颈，402、外排余弦曲面，403、内排余弦曲面，404、左凸轮体轴头，5、挡圈，6、外滑柱，7、从动齿轮，8、分离器，801、外轴向孔，802、内轴向孔，803、挡圈放置槽，804、中心孔，9、密封圈Ⅱ，10、密封圈Ⅲ，11、右凸轮体，11a、右凸轮体轴头，11c、右凸轮体轴颈，12、差速器右壳，13、油塞，14、内滑柱，15、推油凸起。
具体实施方式
为便于叙述，本文所述的左右与图1本身的左右相一致。
如图所示，一种轴向凸轮式限滑差速器，包括由差速器左壳1和差速器右壳12连接构成的差速器壳体，在差速器左壳1与差速器右壳12之间通过螺栓连接夹设有一个分离器8。
分离器8呈圆盘状，在分离器8上半径不同的内外两个同心圆上分别沿圆周方向均匀设置有一组内轴向孔802和一组外轴向孔801，两组轴向孔个数相等，且两组轴向孔在分离器8上沿圆周方向均匀交错设置，在每个轴向孔中均设有一根滑柱；设在内轴向孔802中的滑柱为内滑柱14，设在外轴向孔801中的滑柱为外滑柱6。
左凸轮体4设在差速器左壳1内，右凸轮体11设在差速器右壳12内。具体地，左凸轮体4和右凸轮体11分别设有左凸轮体轴颈401和右凸轮体轴颈11c，两个凸轮体的轴颈分别支撑在差速器左壳1和差速器右壳12相应的座孔内。
左凸轮体4的前端面沿圆周方向分布有内外两排余弦曲面，内排余弦曲面403的凸齿与外排余弦曲面402的凸齿相交错设置，在右凸轮体11的前端面沿圆周方向均布一排余弦曲面。
此处，所述的一排余弦曲面指的是在相应的凸轮体的端面沿圆周方向交错连续排列的凹槽和凸齿的表面，该表面展开图的轮廓线为余弦曲线。
即：当左凸轮体上内外任意一排余弦曲面的凹槽与右凸轮体上余弦曲面的凸齿相对时，对应于该排凹槽与右凸轮体上的凸齿之间的一组滑柱分别位于相应凹槽的底部与凸齿的顶部，同时，另外一组滑柱中每一根滑柱的两端分别紧靠在同一个凸轮体上相应的凸齿顶部和凹槽底部之间的中间部位。
当右凸轮体11上余弦曲面的凸齿与左凸轮体4上外排余弦曲面的凹槽正对，且位于分离器外轴向孔801中的外滑柱6分别对应位于左凸轮体4上外排余弦曲面402与右凸轮体11上的余弦曲面之间的每一对凸齿和凹槽对应的顶部和底部之间时，位于内轴向孔802中的内滑柱14分别对应位于左凸轮体4上内排余弦曲面403的凹槽与右凸轮体11上余弦曲面的凹槽之间，即在每一对这样的凹槽之间对应有两根内滑柱14，且内滑柱14的端部紧靠在相应的同侧凸齿顶部和凹槽底部之间的中间部位。
反之，当右凸轮体11上余弦曲面的凸齿与左凸轮体4上内排余弦曲面的凹槽正对，且位于分离器内轴向孔802中的内滑柱14分别对应位于左凸轮体4上内排余弦曲面403与右凸轮体11上的余弦曲面之间的每一对凸齿和凹槽对应的顶部和底部之间时，位于外轴向孔801中的外滑柱6分别对应位于左凸轮体4上外排余弦曲面402的凹槽与右凸轮体11上余弦曲面的凹槽之间，即在每一对这样的凹槽之间对应有两根外滑柱6，且外滑柱6的端部紧靠在相应的同侧凸齿顶部和凹槽底部之间的中间部位。
每一根内滑柱14和外滑柱6的两端具有与相应凸轮体端面上的曲面相匹配的形状，
内滑柱14和外滑柱6均呈圆柱状，在每一根内滑柱14和外滑柱6同侧的两端对称铣有两个与相应滑柱轴线平行的平面，两个平面之间保留的部分成为推油凸起15，外滑柱6上的推油凸起15朝向分离器8的中轴线设置，内滑柱14上的推油凸起背向分离器8的中轴线设置；在分离器8的两个端面上，两组轴向孔所在的两个同心圆之间分别设有一个内缘和外缘均为正多边形的挡圈放置槽803，挡圈放置槽803内置有与其形状和大小均相匹配的挡圈5，挡圈5的外缘各边分别与每个外滑柱6上的平面相对应且为间隙配合安装，优选小间隙配合，挡圈5的内缘各边分别与每个内滑柱14上的平面相对应且为间隙配合安装，优选小间隙配合，在挡圈5、相应滑柱的相应平面、推油凸起15及相应的轴向孔的内壁四者之间形成一个相对密闭的空间。
当相应滑柱在相应的轴向孔内滑动时，由于润滑油通过挡圈5与相应滑柱的配合平面之间的小间隙时产生阻尼作用，使滑柱只能在相应的轴向孔内匀速缓慢滑动，从而使得两凸轮体之间的差速运动只能限制在一定范围内，保证了在车辆正常行驶和转弯过程中平稳传动。
为了减少两个凸轮体与差速器壳体配合面之间的摩擦，在左凸轮体4与差速器左壳1之间以及右凸轮体11与差速器右壳12之间分别设有推力轴承3。
在分离器8的中部设有中心孔804，在左凸轮体4和右凸轮体11的前端中部分别设有左凸轮体轴头404和右凸轮体轴头11a，左凸轮体轴头404和右凸轮体轴头11a分别设在分离器8的中心孔804的两端内部。
在左凸轮体轴颈401与差速器左壳1的座孔之间以及右凸轮体轴颈11c与差速器右壳12的座孔之间均设有密封圈Ⅰ2。
分离器8与相应差速器壳体的内壁之间设有密封圈Ⅱ9。
左凸轮体轴头404与分离器8的中心孔804之间，以及右凸轮体轴头11a与中心孔804之间均设有密封圈Ⅲ10。
在差速器壳体上设有供润滑油进出的窗口，窗口处设有油塞13。为保证润滑油的清洁油塞13选用磁性油塞。
本发明安装在机动车辆上与减速器的从动齿轮7通过螺栓联接为一体。
本发明的工作原理为：在正常行驶时（即非差速状态下），动力经从动齿轮7传递给分离器8，分离器8转动时，装在分离器8上的两组滑柱，带动两个凸轮体一起转动，两个凸轮体通过车辆的两半轴带动左右两侧驱动轮以相同转速转动；当车辆转弯时，由于两侧驱动轮要求的转速不同，滑柱随同分离器8带动两个凸轮体转动的同时，两个凸轮体会相对转动，迫使各滑柱沿两个凸轮体端面相应的余弦曲面作轴向滑动。从而保证两侧车轮在不脱离传动的情况下实现差速。同时，由于左凸轮体4上的两排余弦曲面是交错分布的，这就保证了在任何状态下，左右凸轮体之间总有一组滑柱是和相应余弦曲面的凸齿侧面紧密贴合的（图5图6所示为：外滑柱6在极限位置时，内滑柱14与相应余弦曲面的凸齿侧面紧密贴合的一种状态），从而保证了扭矩传递的连续性。在通常会出现车轮打滑现象的条件下，本发明的这种结构避免了打滑现象的发生，具有自动锁止的功能，并且具有较大的锁止力。