球軸承（9)、滾針（10)、套筒墊片（12)、深溝球軸承 (13)組成，其特征在于:摒棄了傳統(tǒng)汽車差速器的行星齒輪系統(tǒng)，代之以"外齒內(nèi)保持架一 滾針滾子塊一左半軸多相外凸輪一右半軸內(nèi)齒輪"系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括外齒內(nèi)保持架 (1)、滾針滾子塊(5)、左半軸多相外凸輪(2)、右半軸內(nèi)齒輪(6)，以此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)差速，構(gòu)成差 速器;外齒內(nèi)保持架（1)的外部是主減速器的從動(dòng)直齒圓錐齒輪、內(nèi)部是套筒結(jié)構(gòu)，沿該套 筒結(jié)構(gòu)周向開有2:個(gè)徑向?qū)Р?，在該?dǎo)槽內(nèi)裝有滾針滾子塊(5)，故外齒內(nèi)保持架（1)既是 主減速器的一個(gè)錐齒輪，又是差速器機(jī)構(gòu)中的一個(gè)構(gòu)件，外齒內(nèi)保持架（1)將主減速器和差 速器有機(jī)地合為一體，外齒內(nèi)保持架（1)與右半殼(4)通過螺釘(8)固定聯(lián)接成一個(gè)整體并 由一對圓錐滾子軸承（3)支撐在機(jī)架上；上述滾針滾子塊(5)由支架塊（16)、銷（17)、滾針 (18)、滾針套筒（19)組成，銷（17)的兩端與支架塊(16)兩側(cè)的孔之間均為緊配合，安裝在支 架塊（16)兩端的滾針套筒（19)由銷（17)支承并通過滾針（18)與支架塊（16)組成滾動(dòng)聯(lián)接 關(guān)系；在外齒內(nèi)保持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)的徑向?qū)Р蹆?nèi)壁上沿徑向開有用以裝滾針（10)的溝 槽，在該溝槽內(nèi)裝有若干根滾針（1 〇 )，滾針滾子塊(5)裝在外齒內(nèi)保持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)的 徑向?qū)Р蹆?nèi)并可在該導(dǎo)槽中徑向移動(dòng)，滾針滾子塊(5)的支架塊（16)通過導(dǎo)槽內(nèi)的若干根 滾針（10)與外齒內(nèi)保持架（1)的徑向?qū)Р劢M成滾動(dòng)聯(lián)接關(guān)系，即滾針（10)使?jié)L針滾子塊(5) 與外齒內(nèi)保持架（1)之間的接觸由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦;左半軸多相外凸輪(2)為多相外 凸輪，該多相外凸輪是具有三個(gè)互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相外凸輪，其自 身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線，左半軸多相外凸輪(2)內(nèi)嵌于外齒內(nèi)保持架（1) 的套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，左半軸多相外凸輪(2)的左端為左半軸，左半軸多相外凸輪(2)通過左半軸 與左邊后車輪（14)相固連，左半軸多相外凸輪(2)的右端通過深溝球軸承(9)支承于右半軸 內(nèi)齒輪(6)之內(nèi)，左端通過深溝球軸承（13)支承于外齒內(nèi)保持架（1)之內(nèi)；右半軸內(nèi)齒輪(6) 是內(nèi)部具有多個(gè)凸出部分的內(nèi)齒輪，其凸出部分的個(gè)數(shù)稱為右半軸內(nèi)齒輪(6)的齒數(shù)，記為 Z6,右半軸內(nèi)齒輪(6)的內(nèi)齒輪齒廓曲線是滾針滾子塊(5) -方面隨外齒內(nèi)保持架（1)轉(zhuǎn)動(dòng)， 另一方面又在外齒內(nèi)保持架（1)的徑向?qū)Р壑幸苿?dòng)的過程中，其外端滾針套筒（19)所處一 系列位置的包絡(luò)線，外齒內(nèi)保持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)裝于右半軸內(nèi)齒輪(6)的內(nèi)齒輪中，右半 軸內(nèi)齒輪(6)的右端為右半軸，右半軸內(nèi)齒輪(6)通過右半軸與右邊后車輪（15)固連在一 起，右半軸內(nèi)齒輪(6)由一對深溝球軸承(7)支撐在右半殼(4)中；滾針滾子塊(5)兩端的滾 針套筒（19)分別與右半軸內(nèi)齒輪(6)的內(nèi)齒輪齒廓和左半軸多相外凸輪(2)的外凸輪輪廓 相嚙合各組成一個(gè)純滾動(dòng)高副；右半軸內(nèi)齒輪(6)的齒數(shù)Z 6和滾針滾子塊(5)的數(shù)目Z1之差 為3。
[0030] 本發(fā)明所述差速器的工作原理是：當(dāng)主減速器的從動(dòng)錐齒輪即外齒內(nèi)保持架（I) 被驅(qū)動(dòng)并以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外齒內(nèi)保持架（1)的徑向?qū)Р蹖L針滾子塊(5)產(chǎn)生推力，滾 針滾子塊(5)同時(shí)與左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)高副接觸嚙合并推動(dòng)它們轉(zhuǎn) 動(dòng)，與此同時(shí)滾針滾子塊(5)還在外齒內(nèi)保持架（1)的徑向?qū)Р壑幸苿?dòng)，從而構(gòu)成一個(gè)二自 由度差速系統(tǒng)，左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)上的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力則分別傳給與其 相連的左、右后車輪。右半軸內(nèi)齒輪(6)和左半軸多相外凸輪(2)在驅(qū)動(dòng)力的作用下分別轉(zhuǎn) 動(dòng)，但各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不確定的，由左右后車輪不同的路面、彎道情況決定。當(dāng)汽車在平 直路上直線行駛，左半軸多相外凸輪（2)上的車輪和右半軸內(nèi)齒輪(6)上的車輪無轉(zhuǎn)速差 時(shí)，左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)的轉(zhuǎn)速相同，即差速器沒有差速作用。此時(shí)， 差速器中各部件保持相對靜止，轉(zhuǎn)矩由外齒內(nèi)保持架（1)輸入，經(jīng)滾針滾子塊(5)平均傳給 左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平道路上行駛，后面左右兩 輪出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差時(shí)，滾針滾子塊(5)受外齒內(nèi)保持架（1)的驅(qū)使，一方面驅(qū)動(dòng)左半軸多相外凸 輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面在隨外齒內(nèi)保持架（1)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)在外齒內(nèi)保持 架（1)的徑向?qū)Р壑凶鰪较蛞苿?dòng)，保證左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi)齒輪(6)得以在不 脫離傳動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)差速。而且由于滾針滾子塊(5)對左半軸多相外凸輪(2)和右半軸內(nèi) 齒輪(6)的作用力產(chǎn)生的力矩的作用，使轉(zhuǎn)速慢的驅(qū)動(dòng)輪上可以得到比轉(zhuǎn)速快的驅(qū)動(dòng)輪更 大的轉(zhuǎn)矩。
[0031] 為說明本發(fā)明差速器的差速特性，設(shè)汽車后面左、右輪轉(zhuǎn)速分別為n2、n6,外齒內(nèi)保 持架(1)的轉(zhuǎn)速為m，則由圖9可得：
式中，Zi-為滾針滾子塊的個(gè)數(shù);Z6-為右半軸內(nèi)齒輪的齒數(shù)。
[0032] 如設(shè)汽車要左轉(zhuǎn)彎，汽車的兩前輪在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（圖10)的作用下，其軸線與汽車兩 后輪的軸線匯交于P點(diǎn)，此時(shí)可視為整個(gè)汽車是繞P點(diǎn)回轉(zhuǎn)。在車輪與地面不打滑的情況下， 兩后輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)與彎道半徑成正比，由圖10可得：
式中，r 一彎道平均半徑;L 一后輪距之半。
[0033] 聯(lián)立求解式（1)、式(2)，得：
[0034]在確定的車輛參數(shù)及行駛條件下，瓜^丄均為已知通此^與加只隨轉(zhuǎn)彎半徑 r而變。故本發(fā)明差速器具備差速功能，裝備該差速器的車輛能夠通過任意半徑彎道。
[0035]本發(fā)明可廣泛適用于所有需要差速器的輪式車輛，如汽車、工程車輛等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 任意齒差外凸輪激波滾針滾子塊式汽車差速器，主要由外齒內(nèi)保持架（1)、左半軸多 相外凸輪(2)、圓錐滾子軸承(3)、右半殼(4)、滾針滾子塊(5)、右半軸內(nèi)齒輪(6)、深溝球軸 承(7)、螺釘(8)、深溝球軸承(9)、滾針（10)、套筒墊片（12)、深溝球軸承（13)組成，其特征在 于:摒棄了傳統(tǒng)汽車差速器的行星齒輪系統(tǒng)，代之以"外齒內(nèi)保持架-滾針滾子塊-左半軸多 相外凸輪-右半軸內(nèi)齒輪"系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括外齒內(nèi)保持架（1)、滾針滾子塊(5)、左半軸 多相外凸輪(2)、右半軸內(nèi)齒輪(6)，以此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)差速，構(gòu)成差速器;外齒內(nèi)保持架（1)的外 部是主減速器的從動(dòng)直齒圓錐齒輪、內(nèi)部是套筒結(jié)構(gòu)，沿該套筒結(jié)構(gòu)周向開有Zif徑向?qū)?槽，在該導(dǎo)槽內(nèi)裝有滾針滾子塊(5)，故外齒內(nèi)保持架（1)既是主減速器的一個(gè)錐齒輪，又是 差速器機(jī)構(gòu)中的一個(gè)構(gòu)件，外齒內(nèi)保持架（1)將主減速器和差速器有機(jī)地合為一體，外齒內(nèi) 保持架（1)與右半殼(4)通過螺釘(8)固定聯(lián)接成一個(gè)整體并由一對圓錐滾子軸承(3)支撐 在機(jī)架上；上述滾針滾子塊(5)由支架塊（16 )、銷（17 )、滾針（18 )、滾針套筒（19)組成，銷 (17)的兩端與支架塊（16)兩側(cè)的孔之間均為緊配合，安裝在支架塊（16)兩端的滾針套筒 (19)由銷（17)支承并通過滾針（18)與支架塊（16)組成滾動(dòng)聯(lián)接關(guān)系;在外齒內(nèi)保持架（1) 的套筒結(jié)構(gòu)的徑向?qū)Р蹆?nèi)壁上沿徑向開有用以裝滾針（10)的溝槽，在該溝槽內(nèi)裝有若干根 滾針（10)，滾針滾子塊(5)裝在外齒內(nèi)保持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)的徑向?qū)Р蹆?nèi)并可在該導(dǎo)槽中 徑向移動(dòng)，滾針滾子塊(5)的支架塊(16)通過導(dǎo)槽內(nèi)的若干根滾針（10)與外齒內(nèi)保持架（1) 的徑向?qū)Р劢M成滾動(dòng)聯(lián)接關(guān)系，即滾針（10)使?jié)L針滾子塊(5)與外齒內(nèi)保持架（1)之間的接 觸由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦;左半軸多相外凸輪(2)為多相外凸輪，該多相外凸輪是具有三 個(gè)互成1200夾角且軸心對稱的凸出部分的三相外凸輪，其自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線 為余弦曲線，左半軸多相外凸輪(2)內(nèi)嵌于外齒內(nèi)保持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，左半軸多相外 凸輪(2)的左端為左半軸，左半軸多相外凸輪(2)通過左半軸與左邊后車輪（14)相固連，左 半軸多相外凸輪(2)的右端通過深溝球軸承(9)支承于右半軸內(nèi)齒輪(6)之內(nèi)，左端通過深 溝球軸承（13)支承于外齒內(nèi)保持架（1)之內(nèi)；右半軸內(nèi)齒輪(6)是內(nèi)部具有多個(gè)凸出部分的 內(nèi)齒輪，其凸出部分的個(gè)數(shù)稱為右半軸內(nèi)齒輪(6)的齒數(shù)，記為Z 6,右半軸內(nèi)齒輪(6)的內(nèi)齒 輪齒廓曲線是滾針滾子塊(5) -方面隨外齒內(nèi)保持架（1)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又在外齒內(nèi)保持架 (1)的徑向?qū)Р壑幸苿?dòng)的過程中，其外端滾針套筒（19)所處一系列位置的包絡(luò)線，外齒內(nèi)保 持架（1)的套筒結(jié)構(gòu)裝于右半軸內(nèi)齒輪(6)的內(nèi)齒輪中，右半軸內(nèi)齒輪(6)的右端為右半軸， 右半軸內(nèi)齒輪(6)通過右半軸與右邊后車輪(15)固連在一起，右半軸內(nèi)齒輪(6)由一對深溝 球軸承(7)支撐在右半殼(4)中；滾針滾子塊(5)兩端的滾針套筒（19)分別與右半軸內(nèi)齒輪 (6)的內(nèi)齒輪齒廓和左半軸多相外凸輪(2)的外凸輪輪廓相嚙合各組成一個(gè)純滾動(dòng)高副;右 半軸內(nèi)齒輪(6)的齒數(shù)Z 6和滾針滾子塊(5)的數(shù)目&之差為3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意齒差外凸輪激波滾針滾子塊式汽車差速器，其特征在于： 滾針滾子塊與左半軸多相外凸輪的外凸輪輪廓、外齒內(nèi)保持架及右半軸內(nèi)齒輪的內(nèi)輪廓之 間均為多齒嚙合，最多可以有50 %的滾針滾子塊同時(shí)參與嚙合工作，重合度高，承載能力 高，可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩差速傳動(dòng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意齒差外凸輪激波滾針滾子塊式汽車差速器，其特征在于： 滾針滾子塊與外齒內(nèi)保持架、左半軸多相外凸輪、右半軸內(nèi)齒輪三者之間均為純滾動(dòng)摩擦 聯(lián)接，故本發(fā)明差速器的傳動(dòng)效率高。
【專利摘要】任意齒差外凸輪激波滾針滾子塊式汽車差速器，屬于機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種新型的汽車差速器，其外齒內(nèi)保持架的外部是錐齒輪，內(nèi)部是套筒結(jié)構(gòu)，其滾針滾子塊與外齒內(nèi)保持架、左半軸多相外凸輪及右半軸內(nèi)齒輪之間均為純滾動(dòng)接觸連接、均為多齒嚙合。動(dòng)力由外齒內(nèi)保持架外部的錐齒輪輸入，經(jīng)外齒內(nèi)保持架的套筒結(jié)構(gòu)傳給滾針滾子塊，滾針滾子塊再將動(dòng)力傳給與左車輪固連的左半軸多相外凸輪和與右車輪固連的右半軸內(nèi)齒輪，從而使左、右車輪實(shí)現(xiàn)差速。該差速器省去了傳統(tǒng)汽車差速器中的行星齒輪系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，多齒嚙合，重合度大，承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)效率高，可廣泛用于需要差速器的各種輪式車輛，如汽車、工程車輛等。
【IPC分類】F16H48/14, F16H48/42
【公開號】CN105508550
【申請?zhí)枴緾N201610049255
【發(fā)明人】梁尚明, 徐毅, 陳飛宇, 李華, 林光春
【申請人】四川大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月25日