一種超越式自由輪差速器的製作方法

2023-05-06 08:34:51

本發明涉及一種超越式自由輪差速器，屬於車輛零部件技術領域。

背景技術：

目前，已知的差速器為保障車輛在正常行駛與脫困之間的切換要求，常使用限滑或鎖止功能的差速器來實現，限滑差速器不能實現百分百的扭矩傳動，影響車輛的脫困能力，鎖止差速器的差速鎖功能則需要停車手動操作來實現，這增加了駕駛員的技術要求，且如果操作不當很容易造成車輛損壞或人員傷亡。而現有的自由輪差速器結構複雜且加工精度要求過高，增加了各項工藝難度和製造成本，不利於產品的生產和使用。具體來說，牙嵌式自由輪差速器的自鎖方式為軸向位移，其工作原理為通過輸出部件的完全分開和結合產生自鎖，且結構複雜，噪音和磨損巨大；另外，例如目前市面上常用的適時四驅軸間差速器如：電控多片離合器式中央差速器，其通過摩擦轉矩傳遞動力時，會受制於結構本身的缺陷，無法將超過50%以上的動力傳遞給被動橋，且敏捷性差，高強度地頻繁使用，容易導致摩擦片過熱而失效。

技術實現要素：

本發明的目的在於：針對上述問題，提供一種超越式自由輪差速器,採用純機械結構實現在不同條件下的差速和左右輸出軸單邊自鎖功能，降低了左右輪差速下的結構磨損和阻尼，從而提高了操作性能和方向穩定性能。

為了達到以上目的，本發明的技術方案如下：一種超越式自由輪差速器，設置在左、右輸出軸相對端，其特徵在於：包括同軸線對稱設置的左、右差速自鎖機構，所述左差速自鎖機構或右差速自鎖機構分別具有自鎖狀態和差速狀態。

進一步地，所述左、右差速自鎖機構主要包括外殼以及外殼內由外向內依次設置並沿軸線對稱分布的左、右保持架，左、右被動輪；所述左、右被動輪分別套接在所述左、右輸出軸相對的一端的外側；所述左、右保持架套接在外殼與左、右被動輪之間所形成的環形空間內並相互對接並可相對旋轉；所述左、右保持架內沿周向等角度開設左、右滾柱槽孔，所述左、右滾柱分別嵌入左、右滾柱槽孔內；在外殼的內表面對應於左、右滾柱處設有形似凸輪狀的左、右凹槽，所述左、右滾柱限位於所述左、右凹槽，左、右滾柱槽孔與所述左、右被動輪之間所形成的工作空間內；所述左、右保持架與左、右被動輪之間設有左、右彈性摩擦環；左、右輸出軸外部分別套設與外殼端面密封連接的左、右軸套。

進一步地，所述左滾柱或右滾柱位於對應的所述左凹槽或右凹槽的開口處並緊壓所述左凹槽或右凹槽與左被動輪或右被動輪，所述左差速機構或右差速機構位於自鎖狀態；所述左滾柱或右滾柱與左被動輪或右被動輪的外表面分離並位於對應的工作空間內，所述左差速機構或右差速機構位於差速狀態。

進一步地，所述左、右保持架嚙合對接並且對接處的齒槽槽寬大於輪齒齒厚；對接處的輪齒位於齒槽的正中間，所述左、右差速自鎖機構均位於自鎖狀態；對接處的輪齒抵接齒槽一端的齒面，所述左差速機構和右差速自鎖機構之中，一個位於自鎖狀態，另一個位於差速狀態。

進一步地，所述左、右滾柱的直徑小於所述左、右凹槽與所述左、右被動輪之間的最大距離並且大於所述外殼與所述左、右被動輪之間的最小間距。

進一步地，所述左、右保持架相對旋轉，使得所述左差速自鎖機構或右差速自鎖機構從自鎖狀態變為差速狀態時，所述左、右保持架相對旋轉的角度等於對應的所述左滾柱或右滾柱從自鎖狀態偏移至差速狀態所對應的偏移角度。

進一步地，所述左、右被動輪分別與所述左、右輸出軸相對的一端的外側花鍵連接。

進一步地，所述左、右差速自鎖機構主要包括外殼以及外殼內由外向內依次設置的左、右保持架，左、右被動輪，形成左、右差速自鎖機構；所述左、右被動輪分別花鍵套接在所述左、右輸出軸相對的一端的外側；所述左、右保持架套接在外殼與左、右被動輪之間所形成的環形空間內並相互對接並可相對旋轉；所述左、右保持架內沿周向等角度開設左、右滾柱槽孔，所述左、右滾柱分別嵌入左、右滾柱槽孔內；在外殼的內表面對應於左、右滾柱處設有形似凸輪狀的左、右凹槽，所述左、右滾柱限位於所述左、右凹槽，左、右滾柱槽孔與所述左、右被動輪之間所形成的工作空間內；所述左、右保持架與左、右被動輪之間設有左、右彈性摩擦環；左、右輸出軸外部分別套設與外殼端面密封連接的左、右軸套； 所述左、右滾柱的直徑小於所述左、右凹槽與所述左、右被動輪之間的最大距離並且大於所述外殼與所述左、右被動輪之間的最小間距；所述左滾柱或右滾柱位於對應的所述左凹槽或右凹槽的開口處並緊壓外殼與左被動輪或右被動輪，所述左差速機構或右差速機構位於自鎖狀態；所述左滾柱或右滾柱與左被動輪或右被動輪的外表面分離並位於對應的工作空間內，所述左差速機構或右差速機構位於差速狀態；所述左、右保持架嚙合對接並且對接處的齒槽槽寬大於輪齒齒厚；對接處的輪齒位於齒槽的正中間，所述左、右差速自鎖機構均位於自鎖狀態；對接處的輪齒抵接齒槽一端的齒面，所述左差速機構和右差速自鎖機構之中，一個位於自鎖狀態，另一個位於差速狀態；所述左、右保持架相對旋轉，使得所述左差速自鎖機構或右差速自鎖機構從自鎖狀態變為差速狀態時，所述左、右保持架相對旋轉的角度等於對應的所述左滾柱或右滾柱從自鎖狀態偏移至差速狀態所對應的偏移角度。

進一步地，所述超越式自由輪差速器的左、右輸出軸可分別通過連接齒輪與四驅車輛的主動橋、被動橋連接。當本發明用於適時四驅車輛軸間時，通過安裝不同齒比的連接齒輪使其車輛在正常行駛時被動橋轉速高於主動橋轉速。具體來說，車輛正常行駛時，動力傳遞於轉速較慢的主動橋，主動橋處於自鎖狀態，被動橋處於差速狀態，此時動力將全部作用於主動橋。當主動橋處於打滑狀態時，被動橋轉速低於外殼轉速瞬間，主動橋與被動橋同時處於自鎖狀態，主動橋因打滑阻力減小，動力將主要作用於被動橋，最高可實現100%傳動，從而提高了車輛脫困性能。

本發明具有如下優點：1.左、右保持架間在一定範圍內可相對運動，使其整體結構在行駛狀態下可實現了差速自鎖的功能，並可根據不同情況自動在左右輸出軸間做平均分配扭力或單邊扭力輸出的切換，且傳動力能夠完整的輸入和輸出，保證了本產品在工作時運行的可靠性，解決了目前差速器在不同路況下的失速、動力不足等不穩定因素；2.車輛不管在前進或倒退狀態下運行，都能用機械結構實現差速器的自鎖與差速功能，沒有時間上的滯後，保證了車輛脫困性能，減少了操作者的技術要求；3.由於其結構簡單，製造和安裝工藝精度較低，噪音小，大大節約了成本，使其更偏重於經濟實用；4.由於該結構部件具有緊湊和對稱分布性，因此運行更加平穩，衝擊更加細微。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明，其中：

圖1為實施例一超越式自由輪差速器結構示意圖；

圖2為車輛正常行駛時左差速自鎖機構位於自鎖狀態的結構示意圖；

圖3為車輛左轉彎時右差速自鎖機構位於差速狀態時的結構示意圖；

圖4為車輛正常行駛時左、右保持架連接結構示意圖；

圖5為車輛左轉彎時左、右保持架連接結構示意圖。

圖中：1.外殼，2.左輸出軸，3.右輸出軸，4.左被動輪，5.右被動輪，6.左保持架，7.右保持架，8.左滾柱，9.右滾柱，10.左彈性摩擦環，11.右彈性摩擦環，12.左凹槽，13.右凹槽，14.左滾柱槽孔，15.右滾柱槽孔，16.左軸套，17.右軸套。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。

實施例一

圖1至圖5示出了本發明的第一種實施方式。如圖1至圖5所示, 一種超越式自由輪差速器，其中包括傳遞動力的外殼1，以及外殼1內部從外向內設置並對稱分布的左保持架6與右保持架7，左被動輪4與右被動輪5，由此形成左、右差速自鎖機構。左被動輪4、右被動輪5分別與左輸出軸2、右輸出軸3相對一端的外側花鍵連接，所以，左被動輪4、右被動輪5分別與左輸出軸2、、右輸出軸3同步運動。左輸出軸2、右輸出軸3分別連接汽車的左輪與右輪。進而，當被動輪轉動的時候，將同步帶動輸出軸轉動。

在外殼1與左被動輪4、右被動輪5之間所形成的環形空間內套設相互對接的左、右保持架6、7。左、右保持架6、7與左、右被動輪4、5之間設有左、右彈性摩擦環10、11。左、右保持架6、7內沿周向等角度各開設8個左、右滾柱槽孔14、15，其內分別嵌有8個左、右滾柱8、9；外殼1的內壁與左、右滾柱對應處分別設有8個用於容納左、右滾柱的形似凸輪狀的左、右凹槽12、13；左、右滾柱8、9分別嵌入左、右滾柱槽孔14、15內並限位於左、右凹槽12、13內，即凹槽、滾柱槽孔、被動輪之間形成了一個工作空間供滾柱在其中滾動，滾柱所處的不同位置形成了左、右差速自鎖機構的自鎖狀態與差速狀態。左、右保持架6、7嚙合對接並且對接處的齒槽槽寬大於輪齒齒厚。這種結構使得左保持架6、右保持架7能夠產生一定角度的相對旋轉，以實現左保持架6、右保持架7內的左滾柱8、右滾柱9與外殼1之間各自處於自鎖與分離的狀態。

車輛啟動時，動力傳遞到外殼1上並帶動其旋轉，在外殼1轉速高於左被動輪4時，外殼1推動左滾柱8移動至左凹槽12的開口處並緊壓左凹槽12與左被動輪4，形成自鎖狀態，如圖2所示，則外殼1、左滾柱8及左被動輪4抱死，實現自鎖，外殼1與左被動輪4同步運動，從而帶動左輸出軸2同步運動。同理，此時，右差速自鎖機構的內部結構與左差速自鎖機構相同。即，在車輛正常行駛的情況下，外殼1與左保持架6、右保持架7、左被動輪4、右被動輪5同步旋轉，從而帶動左輸出軸2、右輸出軸3同步旋轉。此時，左保持架6、右保持架7的狀態如圖4所示，輪齒位於齒槽的正中間。

當車輛左輪發生打滑時，左被動輪4、右被動輪5仍然與外殼1處於自鎖狀態，左被動輪4所受阻力減小，傳動力將主要作用於右被動輪5上，從而幫助車輛脫困，反之車輛右輪胎打滑也是如此。

當車輛左轉彎時，車輛右輪轉速高於外殼1的轉速， 右被動輪5通過右彈性摩擦環11帶動右保持架7實現與外殼1的相對旋轉，進而，如圖3所示，右滾柱9與右被動輪5分離，實現了右輪的超越，即左右輪間形成差速。此時，左差速自鎖機構仍處於自鎖狀態，即，左、右差速自鎖機構中，左差速自鎖機構位於自鎖狀態，右差速自鎖機構位於差速狀態。另外，相對的旋轉使得右保持架7的輪齒抵接左保持架6的齒槽一端的齒面，如圖5所示，實現左、右保持架6、7間的自鎖，使得左、右保持架6、7內的左、右滾柱8、9槽角偏移量為固定值，此時右滾柱9在右滾柱槽孔15內受左保持架6牽引限制處於外殼1的內表面的右凹槽13最底部，避免了右被動輪5與滾柱9間的反向自鎖和阻尼運動。反之，車輛右轉彎也是如此。同時此結構也保障了車輛前進和後退具有同樣的功效。

除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍內。