[发明专利]一种机械式差速传动机构

说明书

技术领域：

本发明是一种用于中心转向型AGV物流车、中心转向型排爆机器人以及残障人士电动轮椅的机械式中心转向机构。

背景技术：

以往的中心转向型AGV物流车、机器人、履带驱动车辆以及残障人士轮椅多采用双电机驱动的差速转向模式，此种类型的布置方案可以增加车身的行驶灵活性，能够对车身的行驶轨迹进行精确控制。但是由于中心转向型AGV物流车等产品的行驶工况极为简单，只包括直线行驶和原地中心转向工况，因此双电机布置和较为复杂的控制系统都使其制造成本较高，不适合大规模普及。

发明内容：

本发明是一种双轮驱动机械式差速传动机构。它可以提供直线行驶和原地中心转向两种驱动模式，两种模式之间的切换可以通过手动切换或伺服电机切换的方式。

本发明的技术方案是：将传统的差速器、半轴驱动单元和啮合套式换挡机构组合，形成具有两个档位及其对应的驱动模式的机械传动结构。两个档位下的动力由同一电机产生，并经过主动轴上的啮合套传递至相应的空套在主动轴上的主动齿轮，与主动齿轮啮合的从动齿轮分别固连于差速器壳体和其中的一个半轴上。由于啮合套在一个档位下只会将动力传递至一个主动齿轮，所以不会出现同时挂双档的现象。

本发明的技术特点是：在挂入直驶档位时，动力直接传递到差速器壳体，而半轴上的从动齿轮上没有扭矩输入。依靠差速器本身的锁紧系数使得动力从差速器内部传递到左右半轴驱动车辆行驶，实现直驶工况；在挂入中心转向档时，动力直接传递到一个半轴上，与拨叉联动的机构在挂入此档位时能够将差速器壳体传动路线上的主动齿轮锁死，从而实现差速器锁死。根据差速器运动学特性两个半轴等速反转，实现中心转向工况。

附图说明

图1为机械式差速传动机构的直驶档动力传动简图。

图2为机械式差速传动机构的中心转向档动力传动简图。

图3为机械式差速传动机构实体模型的旋转剖面线视图。

图4为机械式差速传动机构实体模型在中心转向档下的旋转剖视图。

图5为机械式差速传动机构实体模型在直驶档下的旋转剖视图。

具体实施方式：

在图1中，向右侧滑动操纵手柄将机构挂入直驶档，啮合套与直驶主动齿轮啮合，此时动力由主动轴上嵌套的直驶主动齿轮经固连于差速器壳体的直驶从动齿轮传递至差速器，差速器驱动左右半轴以相同的转速和方向旋转，从而实现直驶工况。

在图2中，向左侧滑动操纵手柄将机构挂入中心转向档，啮合套与中心转向主动齿轮啮合，此时动力由主动轴上嵌套的中心转向主动齿轮经固连于左侧半轴的中心转向从动齿轮传递至左侧半轴；与此同时，换档拨叉与直驶主动齿轮啮合锁死，导致差速器壳体锁死，右侧半轴与左侧半轴等速反向旋转，从而实现中心转向工况。

在图4中，具体说明中心转向档的下的工作原理：左侧支撑结构件1和右侧支撑结构件7分别对主动轴3及其上零件和驱动电机7起到支撑和定位作用。在中心转向工况下，向左滑动换挡拨叉5，使啮合套4与中心转向主动齿轮2啮合，实现花键链接。与此同时，换挡拨叉5右侧的锁止内花键和直驶主动齿轮6左侧的锁止外花键啮合，将直驶主动齿轮的旋转自由度消除。由于直驶主动齿轮6和直驶从动齿轮9处于常啮合状态，并且直驶从动齿轮9通过周布螺栓13固连于差速器壳体12，所以导致差速器壳体被锁死，差速器的旋转自由度消除。

在中心转向档位下，驱动电机8产生的动力经过主动轴3和啮合套4传递至中心转向主动齿轮2，继而传递至与其啮合的中心转向从动齿轮14，中心转向从动齿轮14通过花键固连于左侧半轴15，所以动力最终传递至左侧半轴15。由于差速器壳体12的旋转自由度被消除，根据差速器的运动学和动力学特性，通过花键链接在差速器上的左侧半轴15和右侧半轴11将以相等的角速度反向旋转，从而实现中心转向工况。

在图5中，具体说明直线行驶档的下的工作原理：在直线行驶工况下，向右滑动换档拨叉5，使啮合套4与中心直驶主动齿轮6啮合，实现花键链接。与此同时，换挡拨叉5右侧的锁止内花键和直驶主动齿轮6左侧的锁止外花键分离，不再通过换档拨叉5来约束直驶主动齿轮6。驱动电机8产生的动力经过主动轴3和啮合套4传递至直驶主动齿轮6，继而传递至与其啮合的直驶从动齿轮9。由于直驶从动齿轮9通过周布螺栓13固连于差速器壳体12，所以动力最终传递至差速器壳体12。根据差速器的运动学和动力学特性以及其自身锁紧系数，将驱动左侧半轴15和右侧半轴11以相等的角速度同向旋转，从而实现直线行驶工况。