複合式自鎖差速系統的製作方法

2023-04-27 15:53:41 2

專利名稱:複合式自鎖差速系統的製作方法
本發明屬於多軸驅動輪式車輛傳動系統中的差速傳動裝置。
在已有的多軸驅動差速傳動裝置中，通常每個驅動橋都有一個(輪間)差速器，以協調其左右兩邊車輪的速差。這些差速器都是各自單獨發揮作用的，相互之間沒有聯繫。每一個差速器只能協調兩個運動件(一對車輪或一組車橋)之間的速度差。若要實現軸間差速，則需在每兩個驅動橋之間增加一個(軸間)差速器。因此，在多軸驅動車上有時要裝多個軸間差速器。
此外，傳統的行星齒輪式差速器，雖然能很好地協調輪間或軸間速差，然而它卻嚴重影響汽車的通過能力。如果輪間及軸間差速器全都採用它，那末只要有任何一個車輪掉入泥坑打滑，整車就將被陷住而不能自拔。因此，設置軸間差速器一定要解決防止車輪打滑的問題。
為此，國外有過一些利用自由輪機構原理，在兩軸轉差達到一定數值時，將軸間差速器鎖死的做法以避免車輪空轉。如美國伊登公司的設計結構及GKN福格遜全輪控制裝置(見「汽車技術」1983.4.四輪驅動車輛軸間連接的某些理論和設計問題(下))。不過這些結構或裝置也都只是針對單個差速器而言。在多軸驅動車上使用這種裝置，會使結構變得過於複雜。
牙嵌式自鎖差速器能有效地防止車輪打滑。不過它作為傳統差速器的一種，也是只能協調兩個運動件之間的速差，要想得到全輪差速，就需裝置多個軸間自鎖差速器，結構還是很複雜，並且成本也比較高。
因此，現在有些多軸驅動車不裝軸間差速器。在一般情況行駛時，摘除前橋，僅用中、後橋驅動行駛，只在進入壞路難以通行時，才接合前橋。但是，這樣做並不是理想的解決辦法。因為中、後橋之間的速差未解決仍可能產生寄生功率。而且汽車在壞路地區行駛，接合前橋若不及時，一旦被陷住以後再接前橋，有時也難以通過，使汽車通過性受到影響。
由此可見，使用上述傳統方法來布置多軸驅動車的軸間差速傳動，都會使結構變得很複雜，成本增高並且性能不理想。
本發明的目的是利用各驅動橋上已有的輪間差速器，通過一定的方式，使它們相互之間聯繫起來協同工作。也就是將原來分散單獨發揮作用的各個差速器聯合成為一個統一的差速系統。這個新的差速系統除完成原有的各橋輪間差速作用以外，還能實現所有驅動橋之間的軸間差速作用。並且可以自動防止任何一個車輪打滑。這就是說，在無需裝置軸間差速器的情況下，用一個統一的複合式差速系統來實現輪間及軸間複合差速作用。
本發明的構成，是在牙嵌式差速器基本結構的基礎上，增加限位滑塊，滑套及換檔撥叉等幾種另件，並通過氣動操縱系統將各驅動橋中差速器的中心環相互聯繫起來，使之能達到「同步」運轉，從而實現輪間及軸間複合差速作用，並且還可自動防止車輪打滑。
下面結合附圖具體加以說明。
對附圖的說明附圖1、為本發明的一個實施例中的複合式差速器總成;
附圖2、為當複合差速器呈正向自由輪時，牙嵌齒的嚙合關係;
附圖3、為當複合差速器呈反向自由輪時，牙嵌齒的嚙合關係;
附圖4、為氣動操縱系統迴路及其控制電路;
附圖5、為對複合差速器工況進行控制的另一個實施例-利用扭矩方向進行控制。
由附圖可見，在大齒盤〔1〕上裝有兩組方向不同的限位滑塊〔2〕和〔3〕，用以分別使中心環〔4〕相對於大齒盤〔1〕固定在兩個特定的位置上。差速器的外園柱面上裝有滑套〔5〕，它可沿軸向自由滑動，但不能相對轉動。當滑套沿軸向滑動時，釋放一組限位滑塊而壓下另一組。
滑套〔5〕的軸向位置由氣動撥叉(圖上未畫出)控制，圖上實線所示位置表明限位滑塊〔2〕被壓下，將中心環〔4〕(相對於大齒盤〔1〕)固定在一定位置上。這時，大齒盤〔1〕、中心環〔4〕及左、右半(軸)離合套〔6〕等另件牙嵌齒的嚙合關係如附圖2。由於大齒盤〔1〕與中心環〔4〕相對固定，二者可看作一體。在這種情況下，大齒盤〔1〕就分別與左、右半離合套〔6〕組成兩個可傳遞發動機驅動扭矩的正向自由輪系統。
齒面A起著傳遞扭矩的作用，只要不移動滑套〔5〕，則中心環〔4〕的相對位置也不會改變，齒面B在這種情況下不起任何作用。
如果由於車輪運動幾何學的關係，有一個，或者左右兩個車輪同時，超越大齒盤〔1〕快速旋轉，那末由於與其固為一體的中心環〔4〕斜齒面的作用，會使那些超越旋轉的半離合套沿斜齒面(附圖二中箭頭所示方向)分離出去，實現自由超速旋轉。從而也就實現了輪間(在僅有一邊車輪分離時)或軸間(在兩邊車輪同時分離時)複合差速作用。
當汽車倒退時，或者在前進時需要實現發動機制動，必須及時地將差速器轉變為反向自由輪系統。此時通過氣動操縱系統的控制，將滑套〔5〕沿軸向移至另一端，釋放滑塊〔2〕而壓下滑塊〔3〕，於是中心環〔4〕相對於大齒盤〔1〕被固定在另一位置上，牙嵌齒嚙合關係如附圖3所示。這時差速器變為反向自由輪，通過齒面B的嚙合可傳遞倒車驅動力矩，或在前進時傳遞發動機的制動力矩。
在利用發動機制動行駛的過程中，若發生輪間或軸間速差，這時是慢轉車輪與中心環發生相對運動，從而分離出去滯後旋轉，實現差速作用。
因此，只要將各個驅動橋差速器的中心環都固定在其大齒盤相同的對應位置上，則全部的半離合套都與它們的大齒盤構成相同方向的自由輪，整個系統就能夠實現輪間及軸間複合差速作用。
為了使差速器的工作狀態(呈正向自由輪或反向自由輪)隨著汽車行駛工況的改變而自動轉換，可以有各種不同的技術方案。下面是本發明中氣動操縱系統的兩個最佳實施例。
在附圖4所示的實施例中，操縱系統受油門位置及變速器檔位的控制。圖中D1，D2是兩個普通的電控通，斷氣伐，它們的電磁線圈分別接在控制電路中。J1是12伏直流接觸器，它的常開、常閉觸點。分別控制D1，D2電路的通、斷。
微動開關K1與油門踏板聯動，當油門全放鬆時，觸動K1使下觸點閉合，上觸點斷開。踩下油門時K1復位，圖中所示為復位狀態。
微動開關K2與掛倒檔動作相關聯，當變速器掛入倒檔時，觸動K2使上觸點閉合而下觸點斷開。退出倒檔則K2復位。
轉換開關K3與A點接通時，操縱系統能夠根據汽車行駛需要自動變換差速器狀態，使它成為正向自由輪或反向自由輪。對此，可舉出下述幾種工況加以說明當汽車驅動前進時，變速器掛前進檔，K2復位，下觸點閉合;駕駛員踩下油門踏板，K1復位，上觸點合閉。於是接觸器J1斷電，從而D1斷電D2通電(見附圖4)。由氣伐D1所控制的空氣迴路呈斷路，前、後橋差速器的控制氣室放氣。在彈簧力作用下，撥叉又使滑套復位，一、三橋差速器呈正向自由輪狀態。而氣伐D2呈通路，中橋氣室推動撥叉移動滑套，使二橋差速器也呈正向自由輪狀態。於是全部驅動橋都可傳遞驅動力矩並實現全輪差速作用。
當汽車利用發動機制動前進時，變速器掛前進檔，K2下觸點閉合;油門踏板全松觸動K1，使它的下觸點閉合。於是全部驅動橋都可將發動機的制動力矩傳遞到車輪上，並實現全輪差速作用。
當發動機驅動倒車時，變速器掛入倒檔，觸動K2使上觸點閉合;駕駛員踩油門，K1復位上觸點閉合。於是接觸器J1通電，與上一條情況相同，一、二、三橋差速器全部成為反向自由輪系統可完成倒車驅動及差速作用。
汽車在倒退時利用發動機制動(倒退下坡)，變速器掛倒檔，K2上觸點閉合;油門踏板全松，K1下觸點閉合。於是接觸器J1斷電，與第一種工況驅動前進的情況相同，全部差速器構成正向自由輪系統，可傳遞倒車時發動機的制動力矩並實現複合差速作用。
如果汽車在平原地區良好道路行駛，也可以由駕駛員直接控制差速器的工作狀態。這時只要將K3轉至F點，接觸器J1斷電，差速器呈正向自由輪系統，可傳遞發動機扭矩驅動汽車前進。在行駛中，若駕駛員希望延長汽車滑行距離，可放鬆油門而不去改變差速器狀態，此時全部車輪都可超越大齒盤〔1〕自由旋轉，從而大大降低汽車的滑行阻力，可以節省燃料。
在滑行過程中，若需轉入發動機制動狀態，只要踩下油門使發動機達到與車輪同步轉速，並及時將K3轉R點上，接觸器J1通電，差速器變為反向自由輪系統，此時再松油門，汽車即進入發動機制動狀態。
氣動操縱系統的控制電路，與發動機點火線圈並聯。因此，只要發動機熄火，控制電路即斷電，也就是D1，D2都斷電。這時由氣伐D1控制的一、三橋成正向自由輪;由氣伐D2控制的二橋成反向自由輪。所以不管汽車是在上坡道還是在下坡道停車，都可保證手剎車正常發揮作用。
當然，這只是針對裝有中央手制動器的汽車而言。如果汽車以彈簧剎車作為停車制動器，則整個操縱系統方案可以大為簡化。
操縱控制系統的另一個實施例如附圖5所示，在這裡差速器的狀態根據發動機輸出扭矩的方向進行控制。在變速器輸出軸〔7〕的末端裝有扭矩方向感受器。該裝置由帶牙嵌齒的小滑套〔8〕和萬向節叉〔9〕組成。小滑套〔8〕與軸〔7〕通過花鍵配合，並可沿軸向滑動。萬向節叉〔9〕可在軸〔7〕上自由轉動。發動機扭矩由變速器輸出軸〔7〕通過花鍵傳給小滑套〔8〕，再由牙嵌齒傳到萬向節叉〔9〕。
當變速器輸出正扭矩時(相當於發動機驅動汽車前進，或者利用發動機制動倒車下坡)，牙嵌齒處於全齒高嚙合，(見局部視圖E)，撥叉〔10〕帶動搖臂觸動開關K4使它的觸點斷開。於是接觸器J2斷電，全部差速器成正向自由輪，以傳遞發動機輸出的正向扭矩。
當變速器輸出負扭矩時(相當於驅動倒車，或前進時利用發動機制動)，牙嵌齒處於半齒高嚙合(見局部視圖H)，滑套〔8〕克服彈簧力沿軸向滑動，使撥叉〔10〕帶動搖臂放鬆K4使它的觸點閉合。於是接觸器J2通電，所有的差速器都成為反向自由輪系統。
本發明的效果可從以下分析對比中看出使用傳統方法來布置多軸驅動車輛的軸間差速傳動，其複雜程度隨驅動軸數增多而顯著增加。例如三軸車需兩個軸間自鎖差速器;四軸車需三個軸間自鎖差速器等等。而使用統一的複合式差速系統取代原來分散的差速器，可同時解決輪間差速及軸間差速問題，並可自動防止車輪打滑。這樣，在省去全部軸間自鎖差速器的情況下，較好地解決了多軸驅動車輛的軸間差速問題。而這種統一的差速系統，其複雜程度和製造成本，隨驅動軸數的增加變化不大。因此，就更加適合於用在三軸、四軸等多軸驅動的高越野性車輛上。
與不裝軸間差速器的越野車相比，採用本發明可完全消除寄生功率，減少燃料消耗及輪胎和傳動系的磨損。此外，由於有了全輪自鎖差速系統，就可以在進入壞路地段以前，較早接合前橋，這樣可進一步提高汽車的通過能力，而又不致損壞傳動系統。
權利要求
1.一種複合式自鎖差速系統，用於多軸驅動車輛同時起輪間和軸間差速器的作用。該系統由構造相同，總數與驅動橋數相等的幾個類似於牙嵌式自由輪差速器的所謂複合式差速器構成。其特徵在於各差速器中相當於分離元件的中心環[4]由設計結構保證其相對於主動元件大齒盤[1]有二種不同的固定位置，同時藉助於一定的操縱系統，各差速器中的中心環可同步改變其位置從而協同工作。
2.如權利要求
1所述的差速系統，其特徵在於各差速器中的中心環〔4〕的位置是由二組裝在大齒盤〔1〕的徑向槽中的滑塊〔2〕和〔3〕鎖定的。中心環〔4〕的外緣有楔形槽，滑塊〔2〕〔3〕工作部份為對應的楔。滑塊〔2〕或〔3〕的壓入或退出，由套裝在差速器外園的滑套〔5〕決定，滑套〔5〕的軸向位移受所述的操縱系統的控制。
3.如權利要求
2所述的複合式差速系統，其特徵在於其操縱系統由接觸器J1、電動閥D1和D2以及相應的壓縮空氣管路，控制氣室及其執行機構撥叉等組成。電動閥D1和D2與壓縮空氣管路相連，撥叉用於撥動滑套〔5〕。接觸器J1，電動閥D1和D2的電磁線圈均接在一個包含有多個開關的控制電路中。其中，微動開關K1與油門踏板聯動，微動開關K2與掛倒檔動作聯動。故而整個操縱系統為受油門位置及變速器檔位自動控制的氣動操縱系統。
4.如權利要求
2所述的複合式差速系統，其特徵在於其操縱系統是受變速器輸出扭矩的方向控制的。該操縱系統包括接觸器J2電動閥D1和D2以及相應的壓縮空氣管路，控制氣室及其執行機構撥叉等組成。電動閥D1和D2與壓縮空氣管路相連，撥叉用於撥動滑套〔5〕。接觸器J2和電動閥D1及D2的電磁線圈接在一個帶有開關K4的控制電路中。K4的接通與斷開則由變速器輸出扭矩的方向決定。
5.如權利要求
4所述的複合式差速系統，其特徵在於對變速器輸出扭矩方向的檢測由所謂扭矩方向感受器來進行。該裝置由小滑套〔8〕、萬向節叉〔9〕以及撥叉〔10〕組成，滑套〔8〕與變速器輸出軸〔7〕通過花健配合。並可沿軸向滑動;萬向節叉〔9〕套裝在軸〔7〕上可自由轉動。滑套〔8〕與萬向節叉〔9〕相鄰的端面上各有特殊形狀的牙嵌齒。變速器軸出扭矩的方向不同時，牙嵌齒的嚙合狀態不同，滑套〔8〕的軸向位置就不同，從而通過撥叉〔10〕使開關K4處於不同的狀態。
專利摘要
一種用以解決多軸驅動車輛輪間及軸間差速問題的複合式自鎖差速系統，由總數與驅動橋數相等的幾個同樣的差速器，和使這些差速器協同工作的操縱系統構成，各差速器中作為分離元件的中心環，相對於主動元件大齒盤有兩個不同的固定位置，並可藉助氣動操縱系統加以轉換，氣動操縱系統與油門位置及變速器擋位聯動，或者受變速器輸出扭矩方向的控制，以適應汽車不同的行駛工況。
文檔編號F16H48/32GK85101984SQ85101984
公開日1986年9月17日 申請日期1985年4月1日
發明者伍德榮 申請人:第二汽車製造廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan