專利名稱：液壓氣動活塞牽引控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種用于車輛差速器滑動控制的液壓氣動活塞牽引控制器，使得當(dāng)車 輪以不同角速度轉(zhuǎn)動時，置于差速器轉(zhuǎn)軸左右側(cè)的車輪之間傳輸?shù)膭恿υ黾映蔀榭赡?，?這種方式減少由于車輛的車輪之一缺乏附著導(dǎo)致車輛打滑的危險。本發(fā)明包括控制差速器 中牽引力的方法和液壓機械式滑動控制系統(tǒng)，使得車輛在某一車輪和其它車輪之間不同附 著情形下以均勻形式施加牽引力，防止由于對地面具有較低附著的車輪打滑而導(dǎo)致的機械 動力損耗。即使在車輪之一在非?；锏谋砻孓D(zhuǎn)動的極端情況下，該系統(tǒng)通過顯示對地面 附著的唯一車輪輸送力矩。該方法和系統(tǒng)應(yīng)用于街道車輛、比賽、貨運、農(nóng)業(yè)、筑路機械等等。
背景技術(shù)：
典型的差速器通常是由連接到差動傳動盤的錐齒輪組成。在傳統(tǒng)的汽車中，差速 器殼體已經(jīng)連接外部齒輪以接收從變速箱來的動力傳輸，并有兩個行星齒輪和至少一個， 通常兩個或最終更多的，衛(wèi)星齒輪。每個行星齒輪連接對應(yīng)左右車輪之一的輪軸，而衛(wèi)星齒 輪使得每個行星齒輪從電機接收相同的力矩，甚至在車輪以不同的速度例如轉(zhuǎn)彎時。如果車輛的任何車輪由于滑溜路面失去抓地力，力矩減小，車輪加速，因為差速器 反應(yīng)并試圖保持力矩。對面放置的車輪失去牽引力，因為差速器試圖保持力矩相等。事實 上發(fā)生的是當(dāng)一個車輪開始在空中旋轉(zhuǎn)時，需要較少的力矩在大的速度旋轉(zhuǎn)，差速器傳輸 的力矩減小。與柏油路保持附著的另一車輪接收到相同的減小的力矩(因為差速器通常工 作傳輸相同力矩至兩邊)。由于這種減少，傳輸?shù)牧夭蛔阋栽谡闱嗌向?qū)動，車輪停止。結(jié) 果，車輛失去所有的機動性和傳輸無法恢復(fù)(它滑行)。同時它使我們能夠在非常粘的表面例如干浙青上作出極端急轉(zhuǎn)彎，好像車輛沒有 任何限滑系統(tǒng)，在泥、沙、雪、山、浙青和比賽中操作而不會失去電機產(chǎn)生的所有力矩，這用 目前現(xiàn)有的裝置不能實現(xiàn)，因為如果差速器的鎖止是非常牢固的，在松散地面可以獲得良 好的牽引力，但不能進行急轉(zhuǎn)彎；如果差速器的鎖止松弛后進行這些轉(zhuǎn)彎，當(dāng)牽引車輪之間 的附著的差異存在時失去牽引力。在車輛中牽引力的失去可以通過使用控制滑動的差速器來避免。不同類型的滑 動控制系統(tǒng)已知例如由斜坡、由齒輪、由粘度、由預(yù)裝彈簧觸動，由空氣驅(qū)動，等等。也有機 電系統(tǒng)，其電子檢測車輪的不對稱負(fù)荷(單邊加速)，并激活控制滑動的螺線管，通過小齒 輪使得行星齒輪和差動器齒輪共享相同的轉(zhuǎn)速。該滑動控制系統(tǒng)顯示極其復(fù)雜和/或高成 本，對于它們插入到普通車輛的差速器殼體中來說太高。此外，用目前已經(jīng)存在的裝置，在任何行駛情況下均無法獲得完全可靠的運轉(zhuǎn)。對 于一個良好的防滑反應(yīng)，差速器的鎖止必須非常牢固；在這些情形中，在附著喪失的情況 下，牽引力是良好的，但是當(dāng)進行封閉轉(zhuǎn)彎時，當(dāng)檢測到左右車輪具有不對稱負(fù)荷時，系統(tǒng) 很容易以同樣的方式作出反應(yīng)，在最大程度進行調(diào)整的情況下，造成使差速器的功能無效 的鎖止效果。這個缺點不僅可以造成更大的輪胎磨損，而且也可能導(dǎo)致車輛失控，因為轉(zhuǎn)向
4輪的可操作性減小了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要以簡單和經(jīng)濟的方式，在對應(yīng)的行星齒輪上產(chǎn)生一種鎖止效果 以限制突然或異常加速的車輪。本發(fā)明通過使用液壓氣動活塞作為行星齒輪的制動器從而允許避免這些缺點。術(shù)語“鎖止和/或制動”使用在本說明書中用于限定設(shè)置在差速器殼體內(nèi)的齒輪 的停止不動的效果，以便盡管一個車輪試圖通過缺乏對公路的附著而脫離控制，這些車輪 的轉(zhuǎn)動仍然保持有其牽引力，由于施加至行星齒輪的鎖止作用，差動盤的轉(zhuǎn)動直接分配相 同的速度至兩車輪。在達(dá)到給定速度運轉(zhuǎn)期間，當(dāng)車輛在直線行程移動而沒有彎曲時，行星齒輪以及 衛(wèi)星齒輪實際上不會有任何相對運動，當(dāng)它曲線行駛或在轉(zhuǎn)角拐彎時，幾乎沒有相對運動。 這一切是相對于差動盤而言的，因為它是以必需的速度轉(zhuǎn)動以傳輸力矩至車輪。但是，當(dāng)一 個車輪失去抓地力，對地面的附著，差速器繼續(xù)試圖給予相同的力矩，而能夠阻礙車輪的負(fù) 荷已經(jīng)急劇減小，從而車輪試圖快速增加其速度(其是“自由的”)。隨著由差速器傳輸?shù)?力矩減小，但另一車輪的高阻性負(fù)荷得到保持，因為它正常附著于地面，該車輪停止，因為 減小的力矩不足以轉(zhuǎn)動它。到這里，這是簡單地描述在正常差速器中發(fā)生了什么。在本發(fā)明中呈現(xiàn)的差動系統(tǒng)具有與行星齒輪和差速器殼體密切接觸的摩擦系統(tǒng)。 因此，在本發(fā)明的差速器中，在之前的段落中描述的牽引力喪失初期，對應(yīng)“自由的”車輪的 行星齒輪將傾向于在差速器殼體內(nèi)更迅速地旋轉(zhuǎn)，但阻力阻礙加速，由液壓氣動活塞和位 于行星齒輪和差速器殼體之間的摩擦系統(tǒng)的密切接觸產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)生。因此，提及的行星 齒輪停止，傳輸?shù)牧爻浞衷龃笠栽诘诙囕喼芯S持足夠的牽引力。本發(fā)明的限滑裝置包括包含在車輛差速器中的帶油的預(yù)載活塞。活塞預(yù)先裝載至 一定壓力，不是那么高以致當(dāng)曲線轉(zhuǎn)動(可能是急轉(zhuǎn)彎)時，阻礙差速器在正常的動力學(xué)條 件(速度和加速)下的正確功能，但是當(dāng)一個車輪放松對公路表面的附著并開始快速轉(zhuǎn)動 時，足夠高從而產(chǎn)生限滑效果?；钊膲毫ψ饔糜邶X輪的自由面，因為這是抵靠框架內(nèi)壁放 置的表面，與上述摩擦系統(tǒng)密切接觸。壓力傳輸?shù)讲钏倨鲀?nèi)的行星齒輪，由于前面提及的密 切接觸，使其停止不動，抵靠差速器殼體內(nèi)壁。阻斷作用減速車輛的轉(zhuǎn)動而沒有傳輸牽弓I力 的車輪，這樣它允許另一車輪產(chǎn)生牽引力，用這種方式恢復(fù)車輛的機動性。這種裝置在施加牽引力和在阻斷時均工作，允許在極端需要的情況下兩個車輪可 以同時保持附著至路面，不允許其中一個滑動。然而，所描述的裝置允許進行極端急轉(zhuǎn)彎，仍然在非常粘的表面例如干浙青上，好 像它沒有任何限滑系統(tǒng)，從而允許差速器功能的全面工作，施加對稱力矩至具有不對稱負(fù) 荷的車輪。借此，允許駕駛在不同類型的道路中，例如泥、沙、雪、山和浙青，一直具有傳送全 部可用的發(fā)動機力矩的能力。由于這些特點，該系統(tǒng)還在具有前牽引力的車輛的差速器中 具有效用，而無需增加努力去控制車輪。實際上，本發(fā)明的活塞可以在通常壓力下從外部用油進行裝載，并位于差速器殼 體內(nèi)，然后可以引入氣體去加壓油至所需的大小，這種方式是氣體控制活塞的預(yù)載壓力?？?壓縮媒介(氣體)和不可壓縮媒介(油)的結(jié)合允許基本上通過在差速器中的液體的熱膨脹緩沖在運轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)的壓力變化。在正常天氣下，油的起初的室溫可在20度左右，在漫 長的旅程后上升直至80度，會涉及50%的壓力變化，因為室和活塞的體積是恒定的和緊密 封閉的，液壓油一般膨脹7至8%之間。在賽車汽車中，在比賽結(jié)束時，檢測到溫度超過120度。氣體(如氮氣)可以置于活塞室中，其具有用于從外部裝載油和氣體的管道，并裝 在差速器殼體中，混合在相同的油中，對油和活塞增加壓力部件。從下面詳細(xì)的說明和附圖，對于那些在這些問題上理解的人們來說，本發(fā)明的其 它一些特點、目標(biāo)和優(yōu)勢將變得明顯。


圖1是傳統(tǒng)差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖2A，2B和2C是圖1所示的、根據(jù)本發(fā)明的液壓氣動活塞牽引控制器的第一形式 改進的差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖3A和3B是圖1所示的、根據(jù)本發(fā)明的液壓氣動活塞牽引控制器的第一形式改 進的差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖4是在室11中具有分隔12的元件9的爆炸圖。圖5是在室11中不具有分隔的元件9的爆炸圖。
具體實施例方式本發(fā)明可應(yīng)用于已經(jīng)存在的如圖1所示的差動系統(tǒng)，其來自工廠作為福特突擊者 的標(biāo)準(zhǔn)配備。該設(shè)計具有單一件的框形箱，S卩差動盤1和2(在我們的例子中是分隔開的 框形箱)，支撐一對面對面的行星齒輪3。每個行星齒輪3是內(nèi)部進行縱向條紋加工以連接 分別傳輸動力至左或右車輪的轉(zhuǎn)軸(這些均未顯示)的一端。此外，差動盤1和2支撐一 對面對面的齒輪4，通過各自的齒輪軸5安裝在相同的差速器殼體1和2中。四個齒輪3-4 放置在垂直平面中，以總所周知的傳統(tǒng)的方式耦合行星齒輪3和衛(wèi)星齒輪4。當(dāng)對于以直線移動的車輛來說兩車輪速度相等時，一整套1-2-3-4以車輪的速度 轉(zhuǎn)動，而第一四個齒輪實際上都沒有與差速器殼體1和2的相對運動。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，外側(cè) 車輪將比內(nèi)側(cè)車輪經(jīng)過更長的距離，所以兩個行星齒輪3將不得不以不同的速度旋轉(zhuǎn)，以 便車輛的車輪跟上其行駛，而差動由以慢速繞其齒輪軸5旋轉(zhuǎn)地衛(wèi)星齒輪4補償。本發(fā)明解決的問題顯示出當(dāng)車輪之一失去附著，獨占了全部可用的力矩，其超過 阻礙自由車輪的小負(fù)荷，喪失了相對車輪的所有牽引力(這是“好的車輪”)，盡管其如前解 釋的那樣一直牢牢附著在浙青或地面上。根據(jù)圖2A，2B, 2C，3A和3B所示的本發(fā)明的細(xì)節(jié)，密封腔11在框體2的內(nèi)側(cè)加工 形成。乳頭狀注油口 8置于框架2的蓋子中，用于在環(huán)境壓力下進油(或液壓油)13，當(dāng)框 體1和2放在一起時結(jié)束，凹槽用活塞10和密封圈7覆蓋住。此前，環(huán)形齒輪6置于每個 行星齒輪3的前面，所以當(dāng)活塞10的壓力增加時，它們擠壓抵靠在框體1-2上，制動齒輪。腔11體積的一部分充滿氮氣，其完成加壓油和補償由于差速器運轉(zhuǎn)的典型溫度 變化導(dǎo)致的壓力變化的雙重功能。在圖2A，2B, 2C，3A，3B和3C的替代示意圖，氮氣和油一樣通過相同的乳頭狀注油
6口 8注入，兩者都在由活塞10和密封圈7封閉的密封室11內(nèi)混合，形成加壓混合物。還可以改變活塞10、腔11、密封圈7和乳頭狀注油口 8的相對位置，如可以從圖4 和5看出，活塞10插在分隔物9中，施加壓力至環(huán)形齒輪6，使其抵靠行星齒輪3的頭部，導(dǎo) 致阻斷作用。齒輪軸5是有螺紋的，其中之一可以支撐負(fù)載乳頭狀注油口 8。分隔物9可以 通過分隔物12分為兩個密封腔，保持活塞10獨立；可以從圖4中看出，如在圖5中所示，沒 有分隔。即使本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選設(shè)計方式進行了描述，必須理解，我們的目的不是要限制 本發(fā)明至所顯示的設(shè)計。通過適合每種特定情況下使用的壓力的數(shù)值，本發(fā)明可用于自我 驅(qū)動的車輛，由低到高的發(fā)動機動力。我們承認(rèn)，在本主題上經(jīng)過訓(xùn)練的人們將能夠認(rèn)識到 可以進行更換、改動、修改和省略而不背離本發(fā)明的精神或基本思路。因此，前面的描述只 是作為示例，本發(fā)明包括與本發(fā)明的目的兼容的所有合理的設(shè)計，而沒有限制本發(fā)明的范 圍。
權(quán)利要求
一種可安裝在車輛上傳輸動力至車輛車輪的液壓氣動活塞牽引控制器的牽引控制方法，包括差速器，差動盤(1和2)用于接收動力和力矩，并配備至少一個衛(wèi)星齒輪(4)，與用于傳輸動力至上述車輪的至少二個行星齒輪(3)連接，其特征在于，使用一個或多個施加壓力至行星齒輪的液壓氣動活塞，從而當(dāng)與所述行星齒輪連接的所述車輪可能經(jīng)受負(fù)荷的重大減小時，通過鎖止所述差速器從而兩個行星齒輪基本上以相同速度轉(zhuǎn)動，阻止任何那些行星齒輪可能具有的任何過度的加速和速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓氣動活塞牽引控制器的的牽引控制方法，其特征在于， 當(dāng)所述車輛正常轉(zhuǎn)動進行急轉(zhuǎn)彎時，相對于所述差速器殼體，上述過度的加速或速度大大 超過所述行星齒輪的加速或速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓氣動活塞牽引控制器的的牽引控制方法，其特征在 于，所述加壓媒介包括潤滑液(包括油脂)，充滿在含有導(dǎo)致所述阻斷的所述活塞10的所述 腔11中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓氣動活塞牽引控制器的的牽引控制方法，其特征在于， 施加至所述液體的壓力值包括從32至411bs/pulg.的中間值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的液壓氣動活塞牽引控制器的的牽引控制方法，其特征在 于，所述液體通過氣體進行加壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓氣動活塞牽引控制器的的牽引控制方法，其特征在于， 使用的所述氣體是氮氣。
7.一種用于車輛車輪的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，包括用于接收動力和 力矩的差動盤(1和2)，具有至少一個衛(wèi)星齒輪(4)，與用于傳輸動力至所述車輪的至少二 個行星齒輪(3)耦合，其特征在于，那些行星齒輪由固體元件9分隔開，并與被一個或多個 含有加壓液體的活塞10擠壓的摩擦裝置(環(huán)形齒輪)(6)耦合，加壓液體能夠施加鎖止壓 力以擠壓所述行星齒輪抵靠那些摩擦裝置，還擠壓所述摩擦裝置抵靠所述盤1和2，通過施 加壓力，停止表明牽引力在所述車輪之一喪失的速度或加速增加，壓力還鎖止所述差速器 從而兩個行星齒輪基本上以相同速度轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所述 活塞位于所述差速器殼體內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，使用 的所述液體是油或液壓油(包括油脂)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在 于，所述液體通過氣體進行加壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所 述氣體是氮氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所 述氣體包含在位于上述差速器殼體(1和2)內(nèi)的室(10，7和11)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所 述分隔單一件9可以是固體元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所 述氣體和所述液體在壓力作用下混合在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在于，所 述行星齒輪分隔單一件9可以用具有兩個活塞10的另一單一件代替，對所述行星齒輪表面 3產(chǎn)生壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求7-15任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在 于，施加至在所述活塞中的所述液體的壓力值位于32至411bs/pulg.之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求7-16任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在 于，所述摩擦裝置包括插入每個行星齒輪和差動盤的內(nèi)壁之間的環(huán)形齒輪(6)，與兩者滑動 接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求7-17任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器，其特征在 于，所述摩擦裝置包括插入每個行星齒輪和差速器殼體的內(nèi)壁之間的各自的環(huán)形齒輪(6)， 與兩者滑動接觸，增加至分隔物9，其含有作用于行星齒輪頭部(3)的兩個環(huán)形齒輪(6)，它 們均由分隔物(9)的活塞擠壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求7-18任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器在載人或 載貨車輛中的應(yīng)用。
20.根據(jù)權(quán)利要求7-18任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器在比賽車 輛中的應(yīng)用。
21.根據(jù)權(quán)利要求7-18任一所述的帶有液壓氣動活塞牽引控制器的差速器在筑路或 農(nóng)業(yè)勞作機械中的應(yīng)用。
全文摘要
液壓氣動活塞牽引控制器在差速器(1-2)中實施，包括加壓活塞(10)，差速器的行星齒輪(3)和衛(wèi)星齒輪(4)位于其中。行星齒輪通過環(huán)形齒輪(6)與差速器殼體(1和2)的內(nèi)壁密切接觸。在用帶有活塞的分隔物更換分隔物(9)的情況下，環(huán)形齒輪(6)與行星齒輪(3)的頭部接觸。在差速器殼體內(nèi)的壓力和摩擦狀況不會影響輸送到車輪的正常的力矩傳輸，即使當(dāng)車輛轉(zhuǎn)動至高速時，但當(dāng)對應(yīng)的車輪滑動，失去了對瀝青或地面的抓地力時，阻礙某個行星齒輪的過度加速和速度。
文檔編號F16H48/06GK101952620SQ200880117552
公開日2011年1月19日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者哈維爾·馬塞洛·朱莉婭 申請人:赫羅尼莫·盧卡斯·科爾尼德茲;胡安·伊格納西奧·科爾尼德茲;哈維爾·馬塞洛·朱莉婭