CN104088983B - 行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器 - Google Patents

Abstract

行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其中，箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，且齿轮式齿圈安装于箱体内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上；限滑固定架安装于主动轴上，前驱集成太阳轮和后驱集成太阳轮集成于主动轴上；前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于限滑固定架上，后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件周向均布安装于后驱动力轴上；并在限滑固定架与箱体之间设置有限滑凸块，限滑凸块安装在左定凸块与右定凸块之间，左定凸块与右定凸块通过限滑凸块降低限滑固定架的转速，起限滑作用；而采用前后两排等结构参数的行星齿轮机构，有效解决了前后行驶轮大小不一致非等比例输出问题。

Description

行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器

技术领域

本发明涉及农业机械变速技术领域，尤其涉及一种行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器。

背景技术

农用车辆尤其是一般用途的轮式拖拉机通常在田间行驶，但由于田间土壤质地松软，地面附着力小，为增加拖拉机的驱动能力，通常采用加大驱动车轮直径、增加轮胎花纹深度及四轮驱动等方式；其中，加大车轮直径会使得前轮的转向能力减弱，因此为了在不降低拖拉机转向能力的基础上提高驱动力，拖拉机通常的结构是前轮小而后轮大；增加轮胎花纹的深度随着轮胎的使用而磨损，不能从本质增加拖拉机的驱动能力；采用四轮驱动，必须设计专用变速机构以克服由于车轮大小不一而导致前轮转速不同的问题。同时由于拖拉机在田间工作时易出现驱动打滑，为了提高拖拉机的通过性，拖拉机上通常配置了强制差速锁，在出现驱动轮打滑时采用人工控制方式强制锁止差速器，这样一来不仅降低了工作效率，且增加了系统操作的复杂性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，包括箱体，其中，箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，且齿轮式齿圈安装于箱体内，后驱动力轴安装于端盖内，前驱动力轴安装于箱体内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上，而前驱齿轮与齿轮式齿圈的外部齿轮啮合，将齿轮式齿圈的动力传递给前驱齿轮，前驱齿轮再通过花键带动前驱动力轴旋转将动力输出至前驱动桥；箱体内安装有前驱骨架油封，前驱骨架油封套装于前驱动力轴上，用于前驱动力轴的动态旋转密封，同时在箱体内还设置有用于后驱动力轴动态旋转密封的后驱骨架油封，后驱骨架油封套装于后驱动力轴上，限滑固定架安装于主动轴上，前驱集成太阳轮和后驱集成太阳轮集成于主动轴上；此外，前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构相同，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于限滑固定架上，且前驱行星轮同时与齿轮式齿圈的内圈齿轮、前驱集成太阳轮啮合，后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件周向均布安装于后驱动力轴上，且后驱行星轮同时与限滑固定架的内圈齿轮、后驱集成太阳轮啮合；并在限滑固定架与箱体之间设置有限滑凸块，而限滑凸块安装在左定凸块与右定凸块之间，左定凸块与右定凸块错位安装，且在限滑凸块、左定凸块与右定凸块上分别设置有凹槽、斜面和凸台，左定凸块的凸台中心与右定凸块的凹槽中心对齐，左定凸块与右定凸块的中心距大于限滑凸块的最大位置。

在本发明中，端盖内安装有用于轴向限位的卡环五。

在本发明中，箱体内安装有骨架油封，同时套装于主动轴上，用于主动轴的动态旋转密封。

在本发明中，端盖与箱体配合安装并通过端盖紧固螺栓连接紧固。

在本发明中，前驱动力轴上设置有用于对前驱齿轮进行限位的卡环二。

在本发明中，前驱行星轮支撑组件包括组件滑动轴承、组件螺钉及组件挡圈，组件挡圈过盈配合安装于前驱行星轮内，前驱行星轮通过组件滑动轴承套装于组件螺钉上空转，组件螺钉一端通过螺纹紧固安装于限滑固定架上，另一端套装有组件挡圈，组件挡圈用于对前驱行星轮的轴向限位。

在本发明中，限滑凸块通过防滑紧固螺钉紧固于箱体内壁。

在本发明中，限滑凸块套装于限滑固定架上，且限滑凸块与限滑固定架为花键间隙配合安装，限滑凸块可在限滑固定架上左右滑动。

在本发明中，左定凸块、右定凸块与限滑凸块的相距之和小于凸台的高度。

在本发明中，无外部行驶阻力的作用下车辆正常行驶，主动轴在外部动力的驱动下逆时针旋转，并通过前驱集成太阳轮带动前驱行星轮旋转，通过后驱集成太阳轮带动后驱行星轮旋转；而在有外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件促使限滑固定架做逆时针旋转趋势，而后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件促使限滑固定架做顺时针旋转趋势，此时，后驱行星轮对限滑固定架的作用力与前驱行星轮对限滑固定架的作用力方向相反，当作用力大小相等时，限滑固定架保持相对静止，前驱行星轮与后驱行星轮无差速动力输出，当作用力大小不等时，限滑固定架产生相对运动，将一端的动力输送给另一端，以实现轴间差速。

差速具体运动方式是：动力经主动轴输入后一部分经前驱行星轮驱动齿轮式齿圈，并通过前驱齿轮将动力传递给前驱动桥部分，另一部分经后驱行星轮驱动后驱动力轴，并通过后驱动力轴上的花键将动力传递给后驱动桥部分；当主动轴以额定转速通过前驱行星轮驱动齿轮式齿圈的角速度大于齿轮式齿圈端外部行驶反馈给差速器前驱动力轴的角速度时，前驱行驶轮将通过前驱行星轮支撑组件带动限滑固定架旋转，而限滑固定架的旋转将加速后驱行星轮对后驱动力轴的驱动，即主动轴以额定转速驱动后驱动力轴的角速度增大，以增加对后驱行驶轮的驱动；反之，主动轴以额定转速通过后驱行星轮驱动后驱动力轴的角速度大于后驱动力轴端外部行驶反馈给差速器后驱动力轴的角速度时，后驱行驶轮将动力传递给限滑固定架，限滑固定架的旋转加速前驱行星轮对前驱动力轴的驱动，即主动轴以额定转速驱动前驱动力轴的角速度增大，以增加对前驱行驶轮的驱动，进而实现前驱行驶轮与后驱行驶轮的动力驱动轴间差速。

在本发明中，限滑固定架旋转带动限滑凸块在左定凸块与右定凸块间左右摆动周向旋转，当限滑凸块的周向旋转速度较慢时，限滑凸块外部结构受到左定凸块与右定凸块内部结构的影响较小，顺利进行周向旋转，但当限滑凸块周向旋转速度较快时，左定凸块与右定凸块的内部结构将迅速对限滑凸块外部结构产生影响，此时左定凸块与右定凸块将阻滞限滑凸块的周向旋转，使其减速至能够顺利旋转时的上极限速度；在正常差速驱动时，限滑固定架的旋转速度不足以使得被带动旋转的限滑凸块与左定凸块和右定凸块作用产生阻滞；当差速器一端驱动桥受到阻滞，而另一端在驱动过程中出现打滑时，在发动机功率不变的情况下，因驱动打滑瞬间驱动力急剧下降，将造成瞬间转速急剧上升，在转速极高的主动轴的驱动下，限滑固定架的转速也随之升高，当转速达到限滑凸块与左定凸块和右定凸块的阻滞最低极限速度时，左定凸块与右定凸块对限滑凸块作用产生降速，瞬间降低限滑固定架的转速，将其控制在设定极限转速范围内，起到限滑的作用。

有益效果：本发明采用前后两排等结构参数的行星齿轮机构，动力输入由两组行星齿轮机构的集成太阳轮输入，前驱采用齿轮式齿圈输出，后驱采用后驱动力轴输出，以形成减速式轴间差速器，有效解决了前后驱动桥的行驶轮大小不一致的非等比例输出问题，同时前驱的行星架与后驱的齿圈组合形成限滑固定架，限滑固定架上安装有限滑凸块；在出现驱动高速打滑时，限滑凸块转动被限制，实现了差速限滑作用；而同时具有差速、主减速和限滑差速的作用，有利于提高拖拉机底盘离地间隙、增强附着力，提高拖拉机的通过性。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的右视图。

图4为图1中A-A处剖视图。

图5为本发明的较佳实施例中前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构示意图。

图6为本发明的较佳实施例中限滑凸块在左定凸块与右定凸块之间的运行限滑示意图。

图7为本发明的较佳实施例的具体使用示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图6的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，包括前驱行星轮支撑组件1、端盖紧固螺栓2、端盖3、卡环一4、前驱骨架油封5、前驱齿轮6、卡环二7、骨架油封二8、主动轴9、齿轮式齿圈10、轴承一11、轴承二12、限滑固定架13、后驱行星轮14、后驱行星轮支撑组件15、轴承三16、轴承四17、后驱动力轴18、后驱骨架油封19、箱体20、防滑紧固螺钉21、限滑凸块22、前驱行星轮23、前驱集成太阳轮24、卡环三25、轴承五26、轴承六27、卡环四28、后驱集成太阳轮29、左定凸块30、卡环五31、卡环六32、轴承七33、前驱动力轴34、右定凸块35、凹槽36、斜面37、凸台38、组件滑动轴承1-1、组件螺钉1-2、组件挡圈1-3。

在本实施例中，主动轴9一端通过轴承二12安装于齿轮式齿圈10内，另一端通过轴承三16安装于后驱动力轴18内，齿轮式齿圈10通过轴承一11安装于箱体20内，后驱动力轴18通过轴承四17安装于端盖3内，端盖3与箱体20配合安装并通过端盖紧固螺栓2连接紧固，前驱动力轴34通过轴承七33安装于箱体20内，前驱齿轮6套装于前驱动力轴34上并通过卡环二7限位，且前驱齿轮6与齿轮式齿圈10的外部齿轮啮合，以将齿轮式齿圈10的动力传递给前驱齿轮6，前驱齿轮6再通过花键带动前驱动力轴34旋转，并将动力输出给前驱动桥；端盖3内安装有卡环五31、卡环二7安装于前驱动力轴34上、卡环一4安装于箱体20内，卡环五31、卡环二7及卡环一4均用于轴向限位，骨架油封二8安装于箱体20内，同时套装于主动轴9上，用于主动轴9的动态旋转密封，前驱骨架油封5安装于箱体20内，同时套装于前驱动力轴34上，用于前驱动力轴34的动态旋转密封，后驱骨架油封19安装于箱体3内，同时套装于后驱动力轴18上，用于后驱动力轴18的动态旋转密封；限滑固定架13分别通过轴承五26和轴承六27安装于主动轴9上，并通过卡环三25和卡环四28对其轴向限位，前驱集成太阳轮24和卡环四28集成于主动轴9上，前驱行星轮23通过前驱行星轮支撑组件1沿周向均布安装于限滑固定架13上，且前驱行星轮23同时与齿轮式齿圈10的内圈齿轮、前驱集成太阳轮24啮合，后驱行星轮14通过后驱行星轮支撑组件15周向均布安装于后驱动力轴18上，且后驱行星轮14同时与限滑固定架13的内圈齿轮、后驱集成太阳轮29啮合；左定凸块30与右定凸块35之间安装有限滑凸块22，限滑凸块22通过防滑紧固螺钉21紧固于箱体20内壁，且套装于限滑固定架13上，且限滑凸块22与限滑固定架13为花键间隙配合，限滑凸块22可在限滑固定架13上左右滑动。

前驱行星轮支撑组件1中，组件滑动轴承1-1过盈配合安装于前驱行星轮23内，前驱行星轮23通过组件滑动轴承1-1套装于组件螺钉1-2上空转，组件螺钉1-2一端通过螺纹紧固安装于限滑固定架13上，另一端套装有组件挡圈1-3用于对前驱行星轮23的轴向限位，后驱行星轮支撑组件15结构与前驱行星轮支撑组件1一致。

在本实施例中，齿轮式齿圈10的内圈齿轮与前驱集成太阳轮24的齿数比为α，限滑固定架13的内圈齿轮与后驱集成太阳轮29的齿数比也为α；根据行星齿轮机构的传动特性，前驱由前驱集成太阳轮24输入经限滑固定架13固定，由齿轮式齿圈10输出，其传动比为-α“-”表示齿轮式齿圈10与前驱集成太阳轮24转速相反；后驱由后驱集成太阳轮29输入经限滑固定架13固定，由后驱动力轴18输出，其传动比为1+α；因其输出传动比不同，即可实现行驶轮大小不一致车辆轴间驱动差速；并利用前驱输出与后驱输出转速相反特性，将前驱的行星架与后驱的齿圈连接为一体形成限滑固定架13，当限滑固定架13以一定的速度旋转时，起轴间差速作用。同时，为了克服由于前驱输出与后驱输出转速相反的问题，通过改变前驱差速器或后驱差速器的任一主动锥齿轮的传动方向即可。

参见图7所示，前驱动桥与后驱动桥结构一致，而前驱行驶轮小于后驱行驶轮，差速器在前驱动桥与后驱动桥正常驱动行驶轮时正常行驶无需差速具有匹配的传动比；如图1中按C方向所示，主动轴9在外部动力的驱动下逆时针旋转，通过前驱集成太阳轮24带动前驱行星轮23旋转，通过后驱集成太阳轮29带动后驱行星轮14旋转，在外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮23通过前驱行星轮支撑组件1促使限滑固定架13有逆时针旋转的趋势，而后驱行星轮14对限滑固定架13有促使其顺时针旋转的趋势，如此后驱行星轮14对限滑固定架13的作用力与前驱行星轮23对限滑固定架13的作用力方向相反；动力经主动轴9输入后一部分经前驱行星轮23驱动齿轮式齿圈10，并通过前驱齿轮6带动前驱动力轴34旋转将动力传递给前驱动桥部分，另一部分经后驱行星轮14驱动后驱动力轴18，并通过后驱动力轴18上的内花键将动力传递给后驱动桥部分；具体运行状态如下：假设

限滑固定架13相对静止，主动轴9以额定转速通过前驱行星轮23驱动齿轮式齿圈10的角速度：ω₁；

此时，齿轮式齿圈10端外部行驶反馈回差速器的齿轮式齿圈10的角速度为：ω₂；

限滑固定架13相对静止，主动轴9以额定转速通过后驱行星轮14驱动后驱动力轴18的角速度：ω₃；

此时，后驱动力轴18端外部行驶反馈回差速器的后驱动力轴18的角速度为：ω₄；

当前驱行驶轮23受到外界作用而促使ω₂＜ω₁时，前驱行星轮23将动力通过前驱行星轮支撑组件1带动限滑固定架13旋转，限滑固定架13的旋转将加速后驱行星轮14对后驱动力轴18的驱动，即ω₃变大，以增加对后驱行驶轮14的驱动；反之，当后驱行驶轮14受到外界作用而促使ω₄＜ω₃时，后驱行驶轮14势必将动力传递给限滑固定架13，限滑固定架13的旋转将加速前驱行驶轮23对齿轮式齿圈10的驱动，即ω₁变大，以增加对前驱行驶轮23的驱动，以实现前后动力驱动轴间差速；

当限滑固定架13旋转时，带动限滑凸块22在左定凸块30与右定凸块35间左右摆动周向旋转，如图6所示，限滑凸块22、左定凸块30与右定凸块35上分别加工有凹槽36、斜面37和凸台38，且右定凸块35与左定凸块30错开安装，凸台38的高度为s，凹槽36宽度a是凸台38宽度b的三倍；左定凸块30的凸台中心与右定凸块35的凹槽中心对齐，左定凸块30与右定凸块35的中心距大于限滑凸块22的最大位置，限滑凸块22与左定凸块30相距t，限滑凸块22与右定凸块35相距d，其中(t+d)<s，t+d的和值大小决定了限滑凸块22的限滑控制效果，t+d的和值越大，限滑控制效果越差，t+d的和值越小，限滑效果越好，但t+d的和值过小会影响到差速效果；限滑凸块22内设置有移动凸台①、移动凸台②及移动凸台③，下面以图6-1中限滑凸块22的移动凸台①的作用为例，当前后驱动桥有小幅相对滑转时，限滑凸块22旋转，由于移动凸台①的作用，限滑凸块22在左定凸块30与右定凸块35组成的滑槽中左右移动并转动，在从图6-1移动至图6-2的位置中，限滑凸块22在圆周方向上旋转了一个凸台位置，在轴向方向上向右侧移动了x+y距离；在从图6-2移动至图6-3的位置中，限滑凸块22在圆周方向上旋转了一个凸台位置，在轴向方向上向左侧移动了x+y距离；同时由于限滑凸块22在其差速左右移动时，在滑槽中轴向左右移动而降低了其旋转速度，进而起到限滑差速的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，包括箱体，其特征在于，箱体内设置有主动轴，主动轴一端安装于齿轮式齿圈内，另一端安装于后驱动力轴内，且齿轮式齿圈安装于箱体内，后驱动力轴安装于端盖内，前驱动力轴安装于箱体内，前驱齿轮套装于前驱动力轴上，而前驱齿轮与齿轮式齿圈的外部齿轮啮合，将齿轮式齿圈的动力传递给前驱齿轮，前驱齿轮再通过花键带动前驱动力轴旋转将动力输出至前驱动桥；限滑固定架安装于主动轴上，前驱集成太阳轮和后驱集成太阳轮集成于主动轴上；此外，前驱行星轮支撑组件与后驱行星轮支撑组件结构相同，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件周向均布安装于限滑固定架上，且前驱行星轮同时与齿轮式齿圈的内圈齿轮、前驱集成太阳轮啮合，后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件周向均布安装于后驱动力轴上，且后驱行星轮同时与限滑固定架的内圈齿轮、后驱集成太阳轮啮合；并在限滑固定架与箱体之间设置有限滑凸块，而限滑凸块安装在左定凸块与右定凸块之间，左定凸块与右定凸块错位安装，且在限滑凸块、左定凸块与右定凸块上分别设置有凹槽、斜面和凸台，左定凸块的凸台中心与右定凸块的凹槽中心对齐。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，箱体内安装有骨架油封，同时套装于主动轴上。

3.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，箱体内安装有前驱骨架油封，前驱骨架油封套装于前驱动力轴上。

4.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，在箱体内还设置有用于后驱动力轴动态旋转密封的后驱骨架油封，后驱骨架油封套装于后驱动力轴上。

5.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，前驱动力轴上设置有用于对前驱齿轮进行限位的卡环。

6.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，前驱行星轮支撑组件包括组件滑动轴承、组件螺钉及组件挡圈，组件挡圈过盈配合安装于前驱行星轮内，前驱行星轮通过组件滑动轴承套装于组件螺钉上空转，组件螺钉一端通过螺纹紧固安装于限滑固定架上，另一端套装有组件挡圈。

7.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，限滑凸块通过防滑紧固螺钉紧固于箱体内壁。

8.根据权利要求1所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，限滑凸块套装于限滑固定架上，且限滑凸块与限滑固定架为花键间隙配合安装。

9.根据权利要求1～8所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，无外部行驶阻力的作用下车辆正常行驶，主动轴在外部动力的驱动下逆时针旋转，并通过前驱集成太阳轮带动前驱行星轮旋转，通过后驱集成太阳轮带动后驱行星轮旋转；而在有外部行驶阻力的作用下，前驱行星轮通过前驱行星轮支撑组件促使限滑固定架做逆时针旋转趋势，而后驱行星轮通过后驱行星轮支撑组件促使限滑固定架做顺时针旋转趋势，此时，后驱行星轮对限滑固定架的作用力与前驱行星轮对限滑固定架的作用力方向相反，当作用力大小相等时，限滑固定架保持相对静止，前驱行星轮与后驱行星轮无差速动力输出，当作用力大小不等时，限滑固定架产生相对运动，将一端的动力输送给另一端，以实现轴间差速。

10.根据权利要求9所述的行星齿轮式凸块限滑车辆用轴间差速器，其特征在于，在正常差速驱动时，限滑固定架的旋转速度不足以使得被带动旋转的限滑凸块与左定凸块和右定凸块作用产生阻滞；当差速器一端驱动桥受到阻滞，而另一端在驱动过程中出现打滑时，发动机功率不变，在转速极高的主动轴驱动作用下，限滑固定架的转速也随之升高，当转速达到限滑凸块与左定凸块和右定凸块的阻滞最低极限速度时，左定凸块与右定凸块对限滑凸块作用产生降速，瞬间降低限滑固定架的转速，将其控制在设定极限转速范围内，起到限滑的作用。