一種液壓限滑差速器的製作方法
2023-07-19 02:19:11 1
專利名稱：一種液壓限滑差速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種液壓限滑差速器，主要應用在汽車、農用運輸車、輪式工程機械以
及其它輪式機械，屬於機械工程和車輛工程領域。
背景技術：
車輛驅動橋的差速器，是車輛動力傳動系統的重要組成部分，普通型差速器主要 由行星齒輪、十字軸、半軸齒輪和殼體組成。差速器的作用是當驅動橋兩側車輪轉速不一致 (如車輛轉彎)時，實現差速作用，避免車輪發生拖滑，減小行駛阻力和輪胎磨損。但這種 普通差速器的缺點是差速不差扭，如果忽略差速器內部的摩擦力，左右兩側驅動車輪的驅 動力是相等的，當車輛在附著係數分離的非對稱路面上行駛時，兩側車輪與地面的附著系 數不一致時，車輛的驅動力被附著係數小的一側路面所限制，導致附著係數小的一側車輪 原地大幅滑轉，而另一側車輪停止不動，發動機的牽引力無法正常發揮，車輛無法前進，甚 至由於車輪滑轉，地面的橫向附著力減小，發生驅動車輪的橫向滑移，車輛發生側滑失控， 造成事故。目前技術較先進的車輛大都採用牽引力控制系統(TCS)或稱車輛防滑控制系統 (ASR)， TCS(或ASR)主要通過降低發動機功率(如減小油門、較少噴油量)和採取適當制 動等措施減小驅動力，避免車輪的過度滑轉，但這些方法降低了車輪的驅動力，可能出現車 輛無法前進的情況。有些大型貨車和工程機械則在差速器上安裝差速鎖，必要時將差速器 鎖住，讓兩側驅動輪同速旋轉，提高了車輛的驅動能力，機械式完全自鎖的差速器需要人工 在停車狀態下操作，一旦忘記解除自鎖，就會增加行駛阻力、增加油耗、輪胎磨損嚴重。
為了避免上述情況，人們開發了摩擦片式限滑差速器，在差速器內部增加了限滑 摩擦副，當兩側車輪出現滑轉時，限滑摩擦副被壓緊，產生阻止滑轉的摩擦力，將滑轉一側 的車輪驅動力部分轉移到另一側不滑轉的車輪上，從而提高了整車的驅動力。但這種被動 的限滑作用有一個缺點，在車輛正常轉彎時，摩擦副的限滑作用照樣發生，不利於車輛的轉 彎行駛，差速器不能根據路面狀況對鎖緊係數進行控制。 最新形式的主動限滑差速器，能夠根據車輪滑轉情況及時調節限滑摩擦副的壓 力，避免了限滑摩擦副的無效摩擦。但是，目前出現的摩擦片式主動限滑差速器的限滑摩擦 副的壓力多是由電機驅動或液力驅動、從差速器殼體外部通過推力軸承施加的，這樣無疑 會造成振動和異響；同時，限滑摩擦副的壓力會對殼體外部的支撐結構產生反作用力，引起 支撐結構變形，長期使用會出現疲勞裂紋。因此，需要開發出一種新的限滑差速器，既能實 現對其限滑作用進行有效控制，又要避免出現振動、異響和結構疲勞等缺陷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種新的液壓限滑差速器。 本發明解決其技術問題所採取的技術方案是該液壓限滑差速器，其特徵是包 括殼體、行星輪系和液壓限滑機構；所述液壓限滑機構包括限滑摩擦副、液壓裝置和輸油 盤，液壓限滑機構置於行星輪系的一側或兩側，行星輪系、限滑摩擦副和液壓裝置置於殼體內，行星輪系的半軸齒輪的齒背和限滑摩擦副通過殼體分隔；限滑摩擦副的主動摩擦片與 殼體通過花鍵齒聯接，限滑摩擦副的從動摩擦片和同側的半軸齒輪通過花鍵齒聯接；液壓 裝置包括環形油缸和環形活塞，所述環形油缸和限滑摩擦副由環形活塞分隔；所述輸油盤 設於殼體的軸頸上，所述輸油盤設有油槽，該油槽與環形油缸連通。 進一步地，本發明所述殼體設有油道，輸油盤的油槽通過該油道與環形油缸連通。
與現有技術相比，本發明的優點是(l)差速器可以通過液壓限滑機構按需要對 摩擦副的摩擦力矩進行調節，實現差速器鎖緊係數的有效控制，滿足車輛不同行駛條件下 的動力性和穩定性要求。(2)以液壓油壓力作為控制量，控制活塞對限滑摩擦副的壓緊力、 改變限滑摩擦副的摩擦力矩，此種液壓控制摩擦力矩的方式適用於各種車輛，為限滑差速 器在各種車輛上的應用提供了前提條件。(3)液壓油缸置於差速器殼體內部，環形活塞壓緊 限滑摩擦副時，摩擦副對環形活塞的反作用力只作用於差速器殼體上，不會對外部其他零 部件構成影響，因此，這種將限滑摩擦副的壓力驅動裝置設在殼體內部的結構，既能對限滑 摩擦副的限滑作用實現有效控制，又避免出現振動、異響和結構疲勞等缺陷。(4)基於以上 優點，本發明可實現扭矩的平穩傳遞，保證車輛傳動系工作平穩、振動小，控制精度高。
圖1是本發明差速器的結構示意圖； 圖2是圖1中行星輪系的右半軸齒輪的右視圖； 圖3是圖2的A-A剖視圖； 圖4是圖1中液壓裝置的環形活塞的右視圖； 圖5是圖4的B-B剖視圖； 圖6是圖1中液壓限滑機構的輸油盤的左視放大圖； 圖7是圖6的C-C剖視圖； 圖8是圖1中右殼體的左視縮小圖； 圖9是圖8的D-D剖視圖； 圖10是圖1中的中間殼體的右視圖； 圖11是圖10的E-E剖視圖； 圖12是圖1中左殼體的右視縮小圖； 圖13是圖12的F-F剖視圖； 圖14是圖1中限滑摩擦副的從動摩擦片的右視放大圖；
圖15是圖14的G-G剖視圖； 圖16是圖1中限滑摩擦副的主動摩擦片的右視放大圖；
圖17是圖16的H-H剖視圖。 其中，1-左殼體，2-中間殼體，3-右殼體，4-螺栓，5-螺栓，6_十字軸，7_行星齒 輪，8_左半軸齒輪，9-右半軸齒輪，10-主動摩擦片，11-從動摩擦片，12-環形油缸，13-環 形活塞，14-輸油盤，15-油槽，16-油道，17-吊耳，18-旋轉密封環，19-軸向密封環，20-圓 錐滾子軸承，21-右半軸齒輪的花鍵齒，22-右半軸齒輪的齒背，23-環形活塞的外圈密封環 槽，24-環形活塞的內圈密封環槽，25-右殼體的軸頸，26-旋轉密封環槽，27-中間殼體的花 鍵齒，28-中間殼體的圓槽，29-左殼體的圓槽，30-從動摩擦片的花鍵齒，31-主動摩擦片的花鍵齒。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 本發明的液壓限滑差速器，主要包括殼體、行星輪系和液壓限滑機構。圖l至圖17 示出了本發明的一種實施方式的結構。 如圖1所示，為便於組裝和拆卸，殼體可以由左殼體1、中間殼體2和右殼體3構 成，其中，左殼體1與中間殼體2通過螺栓4固定聯接，中間殼體2與右殼體3通過螺栓5 固定聯接。 行星輪系包括十字軸6、行星齒輪7、左半軸齒輪8和右半軸齒輪9。十字軸6的四 個軸端部分置於左殼體1的圓槽30與中間殼體2的圓槽29形成周向均勻分布的孔內，使 行星輪系整體位於左殼體1與中間殼體2構成的腔體內。如圖l所示，左半軸齒輪8和右 半軸齒輪9不相同，左半軸齒輪8是常規的半軸齒輪，而右半軸齒輪9的軸頸相對延長，如 圖2和圖3所示，右半軸齒輪9軸頸上加工有花鍵齒21。 液壓限滑機構包括限滑摩擦副、液壓裝置和輸油盤，如圖1所示，液壓限滑機構置 於行星輪系的右側，限滑摩擦副和液壓裝置位於殼體內，限滑摩擦副通過殼體與行星輪系 的右半軸齒輪9的齒背22分隔，在限滑摩擦副受到壓力作用時，殼體對其起支撐作用，保證 其受壓時能夠平穩傳遞摩擦力矩，不會因為變形等原因引起振動和異響，從而保證了限滑 差速器的控制精度和可靠工作。如圖1至圖3、圖10、圖11、圖14至圖17所示，限滑摩擦副 的主動摩擦片10的花鍵齒31與中間殼體2的花鍵齒27形成花鍵聯接，限滑摩擦副的從動 摩擦片11的花鍵齒30與右半軸齒輪的花鍵齒21形成花鍵聯接。作為本發明的另一種實 施方式，可以在行星輪系的左、右兩側均設置有液壓限滑機構(圖中未示出)。
液壓裝置包括環形油缸12和環形活塞13。其中，如圖8和圖9所示，在右殼體3 上直接加工一環形槽，並由環形活塞13將該環形槽與限滑摩擦副分隔而形成環形油缸12， 從而使環形油缸12和限滑摩擦副由環形活塞13分隔，環形油缸12和環形活塞13通過軸 向密封環19封閉液壓油。輸油盤14設於右殼體3的軸頸25上，如圖6、圖7所示，輸油盤 14上設有油槽15，該油槽15與環形油缸12通過右殼體3的油道16連通，輸油盤14和右 殼體3的軸頸25通過旋轉密封環18封閉液壓油。如圖8所示，可在右殼體3內部沿周向 均勻分布有三個油道16，三個油道16與完整一圈的圓周油槽15連通時，能夠實現快速、大 流量的液壓油輸送和回油，減小了液壓系統的響應時間，同時能夠避免因油道16的部分堵 塞而發生失效，提高了液壓系統的可靠性。 輸油盤14的主要作用是連通外側固定的液壓油路和旋轉的差速器殼體內部的環 形油缸12。在差速器工作時，如圖6、圖7所示，輸油盤14上的對稱分布的兩個吊耳17將 輸油盤14約束在外部靜止的部件上，使輸油盤14不會跟隨差速器殼體旋轉，輸油盤14與 限滑差速器右殼體3之間通過旋轉密封環18封閉液壓油。吊耳17對輸油盤14的固定作 用只是限制其圓周方向的旋轉運動，對其在限滑差速器右殼體3的右側軸頸25上的軸向運 動不限制，這樣輸油盤14在軸頸25上的運動狀態就是軸向浮動的，因而可以保證在差速器 工作過程中輸入扭矩的變化引起的振動、變形，不會傷害旋轉密封環18，增加了旋轉密封環 18的使用壽命。
本發明液壓限滑差速器的工作過程是當車輛正常轉彎行駛時，本發明液壓限滑 差速器與普通差速器的工作方式相同，由於限滑摩擦副未被壓緊結合，差速器只起差速作 用而不起限滑作用，主減速器傳給差速器殼的扭矩在兩側半軸之間平均分配。當車輛直線 行駛或轉彎行駛過程中由於左右兩側路面附著條件不對稱使一側車輪發生過度滑轉時，液 壓限滑機構開始工作，高壓油經過輸油盤14沿著油道16進入環形油缸12，推動環形活塞 13壓緊限滑摩擦副，當壓力消除運動間隙並擠出摩擦副中大部分潤滑油時，主動摩擦片10 和從動摩擦片11之間進入邊界潤滑狀態，開始形成較大的摩擦力矩，這時，摩擦力成為阻 止兩側半軸齒輪的相對旋轉運動的阻力，使滑轉一側車輪的驅動轉矩向另一側非滑轉車輪 轉移，使路面摩擦係數好的車輪能夠獲得較大的扭矩，從而增加了非滑轉車輪的驅動力，提 高了車輛整體的驅動力。 在這一作用過程中，油壓的增加帶來的環形活塞對摩擦副壓力的增加是有一個上 限的，也就是說，在改變差速器輸入扭矩在兩側車輪上平均分配的狀態的同時，必須保證主 動摩擦片IO和從動摩擦片11不至於因為壓力過大而完全鎖死，理想的工作點是處於滑磨 和鎖死的邊界線上，這樣既可限制一側車輪的過度滑轉，又能保證在車輛轉向角變化時及 時實現兩側車輪差速作用，避免拖滑。 液壓機構中環形油缸12的壓力是由電控系統進行調節的，電控系統通過輪速傳 感器信號判斷車輛的行駛狀態，當兩側輪胎與路面的摩擦條件大範圍改變時，輪速必然大 幅變化，電控系統同時參考轉向信號，及時通過液壓系統調節環形油缸12內的油壓，增加 或降低環形活塞13對限滑摩擦副的壓力，改變限滑差速器對輸入扭矩在兩側車輪間的分 配比例，改變車輛的驅動狀態，保證車輛的動力性和行駛穩定性。
權利要求
一種液壓限滑差速器，其特徵是包括殼體、行星輪系和液壓限滑機構；所述液壓限滑機構包括限滑摩擦副、液壓裝置和輸油盤，液壓限滑機構置於行星輪系的一側或兩側，行星輪系、限滑摩擦副和液壓裝置置於殼體內，行星輪系的半軸齒輪的齒背和限滑摩擦副通過殼體分隔；限滑摩擦副的主動摩擦片與殼體通過花鍵齒聯接，限滑摩擦副的從動摩擦片和同側的半軸齒輪通過花鍵齒聯接；液壓裝置包括環形油缸和環形活塞，所述環形油缸和限滑摩擦副由環形活塞分隔；所述輸油盤設於殼體的軸頸上，所述輸油盤設有油槽，該油槽與環形油缸連通。
2. 根據權利要求l所述的液壓限滑差速器，其特徵是所述殼體設有油道，輸油盤的油 槽通過該油道與環形油缸連通。
全文摘要
本發明公開了一種液壓限滑差速器，主要包括殼體、行星輪系和液壓限滑機構；液壓限滑機構包括限滑摩擦副、液壓裝置和輸油盤，液壓限滑機構置於行星輪系的一側或兩側，行星輪系、限滑摩擦副和液壓裝置置於殼體內，行星輪系的半軸齒輪的齒背和限滑摩擦副通過殼體分隔；限滑摩擦副的主動摩擦片與殼體通過花鍵齒聯接，限滑摩擦副的從動摩擦片和同側的半軸齒輪通過花鍵齒聯接；液壓裝置包括環形油缸和環形活塞，環形油缸和限滑摩擦副由環形活塞分隔；輸油盤設於殼體的軸頸上，輸油盤設有油槽，該油槽與環形油缸連通。本發明的優點是工作時，其摩擦副對環形活塞的反作用力只作用於差速器殼體上，不會對外部其他零部件構成影響，工作平穩。
文檔編號F16H48/06GK101793317SQ20101013950
公開日2010年8月4日 申請日期2010年4月2日 優先權日2010年4月2日
發明者傅麗賢, 吳躍成, 季小偉, 謝佩 申請人:浙江理工大學