[发明专利]非圆面齿轮限滑差速器及脱困操作方法

说明书

本发明公开一种非圆面齿轮限滑差速器，其包括两个相同的非圆面齿轮，一个行星架及若干渐开线圆柱齿轮，非圆面齿轮和渐开线圆柱齿轮绕同一个轴线旋转，非圆面齿轮分别与汽车驱动轮固定连接。本发明还公开一种基于整车动态牵引力分析的脱困操作方法，即持续增加行星架输入转速提升整车动态牵引力。本发明提出的非圆面齿轮限滑差速器具有互换性好、重合度大、安装精度低、运行过程无轴向力产生等特点，提出的脱困操作方法能够突出非圆面齿轮限滑差速器的高限滑性能优势，通过合理结构变化，易于驾驶者操作的优点。目的在于解决现有变传动比差速器存在的制造、安装难题，并提出一种能最大限度发挥非圆面齿轮限滑差速器高限滑能力的脱困操作方法。

技术领域

本发明属于车辆领域，具体涉及一种非圆面齿轮限滑差速器及脱困操作方法。

背景技术

车辆在行驶过程中通常遇到的地形以平原、山地、高原、盆地、丘陵居多，高通过性车辆在社会生产中发挥着不可替代的作用，传统的圆形差速器不具备变转矩分配特性，无法满足车辆的实际脱困需求。具备防滑脱困功能的差速器是两驱汽车的核心驱动部件，它能够在驱动轮产生较大转速差时，主动或被动地减小转速差，将转矩大部分甚至全部分配至不打滑驱动轮，从而提高整车牵引力。一直以来，限滑机制及基于该机制的差速器构型原理是限滑差速器设计与创新的核心问题，而且关于限滑差速器的研究从未间断。

电控限滑差速器依靠电子传感器感知车轮打滑状态，通过电机、电液、电磁等方式驱动摩擦片离合器动作，从而实现主动控制差速器转矩分配过程的目的，其操控性能突出，常用于高档民用汽车，但电子传感器在恶劣路况中容易发生故障；自由轮式限滑差速器是根据车轮车转速差将转矩重新分配，能够将打滑侧半轴齿轮锁死，限滑性能可与差速锁相比，但其不能实现转矩精确分配；伊顿限滑差速器依靠惯性感应触发摩擦片结合，限滑性能和自由轮式限滑差速器相当，但其反应时间较慢；粘性限滑差速器通过粘性液体通常使用硅油受热受压产生的剪切力迫使摩擦片贴合，也因此传递扭矩较小，响应速度较慢；托森差速器利用蜗轮蜗杆副的高摩擦性和传动过程不可逆性实现限滑能力，具有限滑可靠，响应速度快，无需电控的优点，但其造价较为昂贵。

变传动比差速器是一种扭矩感应式限滑差速器，它不需要任何电子传感器和控制系统就能自主感知车轮打滑状态并实现快速抑滑功能，具有结构维护方便、磨损小、寿命长和可靠性高等优势，对行驶在野外恶劣环境中的越野汽车极具用价值，尤其适用于对限滑能力及可靠性要求极高的军用越野汽车。此外变传动比差速器在民用高端汽车、型越野汽车等领域也占有较大份额。

变传动比差速器的构型模式和普通圆形差速器较为相似，目前大都采用非圆锥齿轮作为其核心传动元件。如公开号为CN1043981A的发明型专利，公开了一种高性能变传动比差速器。该发明是国内最早采用非圆锥齿轮的变传动比差速器构型，包括驱动轮、传动轴、差速器、半轴齿轮、行星齿轮，其中半轴齿轮和行星轮均为非圆锥齿轮。该发明结构简单，锁紧系数可达到2.9～3.1，适用于重型工程车辆和越野汽车。但其传动比变化以齿轮的一个周节为变化周期，变化幅值较小，同时其非圆锥齿轮节曲线设计方法不够成熟，有改进空间。后期出现的公开号为CN1418784A的发明型专利，公开了一种变传动比限滑差速器。该发明的目的在于解决单周节变传动比差速器存在的问题，构型包括差速器壳、内置行星齿轮和半轴齿轮，平垫片、蝶形弹簧片，其中平垫片安装于内置半轴齿轮外侧而且和差速器壳体之间安装有蝶形弹簧片，半轴齿轮和行星齿轮均为非圆锥齿轮，且齿数均为3的整数倍，相邻两个高齿加一个低齿或者相邻两个低齿加一个高齿为一组。该发明的传动比变化周期增大为齿轮的三个周节，变化幅值有所增加。但这两项发明的传动比变化周期始终都受到轮齿数量限制，十分影响其限滑性能，且特殊的齿形降低了轮齿的强度，影响差速器的使用寿命。