中心 輪（1)、左半軸架（2)、圓錐滾子軸承（3)、右半殼（4)、滾針滾子塊（5)、右半軸多相外凸輪 (6)、深溝球軸承(7)、螺釘(8)、深溝球軸承(9)、滾針（10)、套筒墊圈（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)中心輪一一滾 針滾子塊一一多相外凸輪"系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括外齒內(nèi)中心輪（1)、左半軸架(2)、滾針滾 子塊(5)、右半軸多相外凸輪(6)，以此系統(tǒng)實現(xiàn)差速，構(gòu)成差速器;外齒內(nèi)中心輪(1)的外部 是直齒圓錐齒輪、內(nèi)部是具有多個凸出部分的內(nèi)齒輪，其凸出部分的個數(shù)稱為外齒內(nèi)中心 輪(1)的齒數(shù)，記為Z 1，故外齒內(nèi)中心輪（1)既是主減速器的一個錐齒輪，又是差速器機構(gòu)中 的內(nèi)齒輪，外齒內(nèi)中心輪（1)將主減速器和差速器有機地合為一體，外齒內(nèi)中心輪（1)與右 半殼(4)通過螺釘(8)固定連接成一個整體并由一對圓錐滾子軸承(3)支撐在機架上；左半 軸架(2)為套筒結(jié)構(gòu)，該套筒結(jié)構(gòu)裝于外齒內(nèi)中心輪（1)的內(nèi)齒輪中，沿該套筒結(jié)構(gòu)的周向 開有Z 2個徑向?qū)Р?，在該?dǎo)槽內(nèi)裝有滾針滾子塊(5)，左半軸架(2)的左端為左半軸，左半軸 架(2)通過左半軸與左邊后車輪(14)相固連，左半軸架(2)由一對深溝球軸承（13)支撐在外 齒內(nèi)中心輪（1)中；右半軸多相外凸輪(6)是具有三個互成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，右半軸多相外凸輪(6)內(nèi)嵌 于左半軸架(2)的套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，右半軸多相外凸輪(6)的右端為右半軸，右半軸多相外凸輪 (6)通過右半軸與右邊后車輪（15)固連在一起，右半軸多相外凸輪(6)的左端通過深溝球軸 承(9)支承于左半軸架(2)之內(nèi)、右端通過深溝球軸承(7)支承于右半殼(4)之內(nèi)；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)組成滾動聯(lián)接關(guān)系;在左半軸架(2)的右端套筒結(jié)構(gòu)的徑向?qū)Р?內(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)裝在左半軸架(2)的右端套筒的徑向?qū)Р蹆?nèi)并可在該導(dǎo)槽中徑向移動，滾針滾子塊(5) 的支架塊（16)通過滾針（10)與左半軸架(2)的徑向?qū)Р劢M成滾動聯(lián)接關(guān)系，即滾針（10)使 滾針滾子塊(5)與左半軸架(2)之間的接觸由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦;滾針滾子塊(5)兩端 的滾針套筒（19)分別與外齒內(nèi)中心輪（1)的內(nèi)齒輪輪廓和右半軸多相外凸輪(6)的外凸輪 輪廓相嚙合各組成一個純滾動高副；外齒內(nèi)中心輪(1)的內(nèi)齒輪齒廓曲線是滾針滾子塊(5) 一方面隨左半軸架(2)轉(zhuǎn)動，另一方面又在左半軸架(2)的徑向?qū)Р壑幸苿拥倪^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)中心輪(1)的齒數(shù)Z 1和滾針滾子塊(5)的 數(shù)目Z2相差為3。
[0031] 本發(fā)明所述差速器的工作原理是：當(dāng)主減速器的從動錐齒輪即外齒內(nèi)中心輪（1) 被驅(qū)動并以等角速度轉(zhuǎn)動時，由于外齒內(nèi)中心輪（1)的內(nèi)齒輪對滾針滾子塊(5)產(chǎn)生推力， 迫使?jié)L針滾子塊(5)在左半軸架(2)的徑向?qū)Р壑幸苿硬⑼苿幼蟀胼S架(2)轉(zhuǎn)動，與此同時 通過滾針滾子塊(5)與右半軸多相外凸輪(6)的高副接觸也要推動右半軸多相外凸輪(6)轉(zhuǎn) 動，從而構(gòu)成一個二自由度差速系統(tǒng)，左半軸架(2)和右半軸多相外凸輪(6)上的運動和動 力則分別傳給與其相固連的左、右后車輪。右半軸多相外凸輪(6)和左半軸架(2)在驅(qū)動力 的作用下分別轉(zhuǎn)動，但各自的運動狀態(tài)是不確定的，由左右車輪不同的路面、彎道情況決 定。當(dāng)汽車在平直路上直線行駛，左半軸架（2)上的車輪和右半軸多相外凸輪(6)上的車輪 無轉(zhuǎn)速差時，左半軸架(2)和右半軸多相外凸輪(6)的轉(zhuǎn)速相同，即差速器沒有差速作用。此 時，差速器中各部件保持相對靜止，轉(zhuǎn)矩由外齒內(nèi)中心輪(1)輸入，經(jīng)滾針滾子塊(5)平均傳 給左半軸架(2)和右半軸多相外凸輪(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，滾針滾子塊(5)受外齒內(nèi)中心輪(1)的驅(qū)使，一方面驅(qū)動左半軸架(2)和右半 軸多相外凸輪(6)轉(zhuǎn)動，另一方面在隨左半軸架(2)轉(zhuǎn)動的同時在左半軸架(2)的徑向?qū)Р?中做徑向移動，保證左半軸架(2)和右半軸多相外凸輪(6)得以在不脫離傳動的情況下實現(xiàn) 差速。而且由于滾針滾子塊(5)對左半軸架(2)和右半軸多相外凸輪(6)的作用力產(chǎn)生的力 矩的作用，使轉(zhuǎn)速慢的驅(qū)動輪上可以得到比轉(zhuǎn)速快的驅(qū)動輪更大的轉(zhuǎn)矩。
[0032] 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)中 心輪(1)的轉(zhuǎn)速為m，則由圖9可得：
式中，Z2-滾針滾子塊(5)的個數(shù);Zi-外齒內(nèi)中心輪(1)的齒數(shù)。
[0033] 如設(shè)汽車要左轉(zhuǎn)彎，汽車的兩前輪在轉(zhuǎn)向機構(gòu)（圖10)的作用下，其軸線與汽車兩 后輪的軸線匯交于P點，此時可視為整個汽車是繞P點回轉(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iF比，由圖1〇可得，
式中，r-彎道平均半徑;L-后輪距之半。
[0034] 聯(lián)立求解式（1)、式(2)，得：
[0035]在確定的車輛參數(shù)及行駛條件下，111、21、22丄均為已知。因此，11 2與116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。
[0036]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】
1. 任意齒差內(nèi)齒輪驅(qū)動滾針滾子塊式汽車差速器，主要由外齒內(nèi)中心輪（1)、左半軸架 (2)、圓錐滾子軸承（3)、右半殼（4)、滾針滾子塊（5)、右半軸多相外凸輪(6)、深溝球軸承 (7)、螺釘(8)、深溝球軸承(9)、滾針（10)、套筒墊圈（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)中心輪一一滾針滾子塊一一多 相外凸輪"系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括外齒內(nèi)中心輪（1)、左半軸架(2)、滾針滾子塊(5)、右半軸 多相外凸輪(6)，以此系統(tǒng)實現(xiàn)差速，構(gòu)成差速器;外齒內(nèi)中心輪（1)的外部是直齒圓錐齒 輪、內(nèi)部是具有多個凸出部分的內(nèi)齒輪，其凸出部分的個數(shù)稱為外齒內(nèi)中心輪（1)的齒數(shù)， 記為Zi，故外齒內(nèi)中心輪（1)既是主減速器的一個錐齒輪，又是差速器機構(gòu)中的內(nèi)齒輪，外 齒內(nèi)中心輪（1)將主減速器和差速器有機地合為一體，外齒內(nèi)中心輪（1)與右半殼(4)通過 螺釘(8)固定連接成一個整體并由一對圓錐滾子軸承(3)支撐在機架上;左半軸架(2)為套 筒結(jié)構(gòu)，該套筒結(jié)構(gòu)裝于外齒內(nèi)中心輪(1)的內(nèi)齒輪中，沿該套筒結(jié)構(gòu)的周向開有Z2個徑向 導(dǎo)槽，在該導(dǎo)槽內(nèi)裝有滾針滾子塊(5)，左半軸架(2)的左端為左半軸，左半軸架(2)通過左 半軸與左邊后車輪（14)相固連，左半軸架(2)由一對深溝球軸承（13)支撐在外齒內(nèi)中心輪 (1) 中；右半軸多相外凸輪(6)是具有三個互成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，右半軸多相外凸輪(6)內(nèi)嵌于左半軸架 (2) 的套筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，右半軸多相外凸輪(6)的右端為右半軸，右半軸多相外凸輪(6)通過右半 軸與右邊后車輪（15)固連在一起，右半軸多相外凸輪(6)的左端通過深溝球軸承(9)支承于 左半軸架(2)之內(nèi)、右端通過深溝球軸承(7)支承于右半殼(4)之內(nèi)；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)組成滾動聯(lián)接關(guān)系；在左半軸架(2)的右端套筒結(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)裝在左半軸 架(2)的右端套筒的徑向?qū)Р蹆?nèi)并可在該導(dǎo)槽中徑向移動，滾針滾子塊(5)的支架塊（16)通 過滾針（10)與左半軸架(2)的徑向?qū)Р劢M成滾動聯(lián)接關(guān)系，即滾針（10)使?jié)L針滾子塊(5)與 左半軸架(2)之間的接觸由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦;滾針滾子塊(5)兩端的滾針套筒（19)分 別與外齒內(nèi)中心輪（1)的內(nèi)齒輪輪廓和右半軸多相外凸輪(6)的外凸輪輪廓相嚙合各組成 一個純滾動高副;外齒內(nèi)中心輪(1)的內(nèi)齒輪齒廓曲線是滾針滾子塊(5)-方面隨左半軸架 (2)轉(zhuǎn)動，另一方面又在左半軸架(2)的徑向?qū)Р壑幸苿拥倪^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)中心輪(1)的齒數(shù)Zi和滾針滾子塊(5)的數(shù)目Z 2相差為3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意齒差內(nèi)齒輪驅(qū)動滾針滾子塊式汽車差速器，其特征在于： 滾針滾子塊與右半軸多相外凸輪、外齒內(nèi)中心輪、左半軸架之間均同時實現(xiàn)多對齒嚙合，最 多可以有50%的滾針滾子塊同時參與嚙合工作，重合度高，承載能力高，可實現(xiàn)大功率、大 扭矩差速傳動。
【專利摘要】任意齒差內(nèi)齒輪驅(qū)動滾針滾子塊式汽車差速器，屬于機械傳動技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種新型汽車差速器，其外齒內(nèi)中心輪的外部是直齒錐齒輪、內(nèi)部是內(nèi)齒輪。動力由外齒內(nèi)中心輪外部的錐齒輪輸入，經(jīng)外齒內(nèi)中心輪傳給滾針滾子塊，滾針滾子塊再將動力傳給與左車輪固連的左半軸架和與右車輪固連的右半軸多相外凸輪，從而使左、右車輪實現(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)，滾針滾子塊與外齒內(nèi)中心輪、左半軸架及右半軸多相外凸輪之間均為多齒嚙合，且各嚙合處均為純滾動接觸，故該差速器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，多齒嚙合，重合度大，承載能力強，傳動效率高，可廣泛應(yīng)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】F16H48/38, F16H48/14
【公開號】CN105508552
【申請?zhí)枴緾N201610059036
【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28日