一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器

技术领域

本发明涉及汽车传动技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器。

背景技术

在以汽车为主的机械中，由于该类机械在过弯时内外轮驶过的路程不等，其驱动轮需要差速器进行差速，同时传递扭矩，保证两侧的驱动轮是纯滚动，从而减少轮胎磨损、提高传动效率。

普通行星齿轮式差速器通过所连接两轮的扭矩进行差速，在特殊情况时，需要差速器自锁以脱离困境。其原理是：通过锁合行星齿轮，使行星齿轮不能相对于齿轮架自转，进而使两半轴转速相同。现常用具有限滑功能的差速器来实现自锁，该类差速器常为粘性耦合式、机械摩擦片式，其中粘性耦合式利用液体的粘性或油膜的剪切作用来锁止，工作液体的工作温度、失效温度对其机械性能影响较大，机械摩擦片式通过摩擦片之间相对滑转时产生的摩擦来锁止，其工作过程往往带有大量的磨损以及摩擦热，上述均会对差速器的工作稳定性造成影响，且上述差速器结构复杂，加工要求高，成本高。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，通过励磁线圈内电流的通断控制磁流变液的力学状态，进而控制差速器的自锁，避开了摩擦形式差速器锁的高损耗缺点、粘连形式差速器锁对环境温度条件依赖较大的缺点。

本发明提供的技术方案为：

一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，包括：

第一壳体，其具有第一容纳腔；以及

两个半轴齿轮，其相对可转动的设置在所述第一容纳腔内，且所述两个半轴齿轮分别可拆卸的套设在两个半轴的外侧；

多个行星齿轮，其两两相对可转动的设置在所述第一容纳腔内，且所述多个行星齿轮均与所述两个半轴齿轮相啮合；

多个磁流变器组，其分别一一对应的与所述多个行星齿轮可拆卸的固定连接；

所述磁流变器组包括：

第二壳体，其可拆卸的设置在所述第一壳体的外侧，且所述第二壳体具有第二容纳腔；

磁流变器内腔，其密封固定在所述第二容纳腔的内部，且所述磁流变器内腔内部平行间隔设置有多个第一阻尼盘；

磁流变器输出轴，其一端可转动的设置在所述磁流变器内腔中，另一端可拆卸的固定在所述行星齿轮上，所述磁流变器输出轴的一端设置有多个平行间隔的多个第二阻尼盘；

励磁线圈，其设置在所述磁流变器内腔与所述第二壳体之间，所述励磁线圈与电源相连接；

其中，所述多个第二阻尼盘与所述多个第一阻尼盘间隔平行设置，所述磁流变器内腔中充满磁流变液体。

优选的是，所述第一壳体包括：

前差速器壳，其与主减速器从动齿轮相连接，且所述前差速器壳的一端具有端面为平面的半圆形凹槽；

后差速器壳，其一端具有端面为平面的半圆形凹槽，且所述后差速器壳与所述前差速器壳可拆卸的连接；

其中，所述前差速器壳与所述后差速器壳形成第一容纳腔，所述两个半轴齿轮分别可转动的卡合在所述第一容纳腔的端面。

优选的是，还包括：

密封圈，其套设在所述第一壳体的外侧，且所述密封圈具有第三容纳腔；

其中，所述多个磁流变器组均设置在所述第三容纳腔中。

优选的是，所述密封圈包括：

密封内圈，其套设在所述第一壳体的外侧，且所述密封内圈具有凹槽；

密封外圈，其将所述密封内圈的凹槽密封形成第三容纳腔。

优选的是，所述第二壳体包括：

底座，其可拆卸的固定在所述密封内圈内；

侧圈，其为筒形结构，且所述侧圈的一端固定在所述底座上；

顶盖，其固定在所述侧圈的另一端；

其中，所述底座、侧圈和顶盖形成第二容纳腔。

优选的是，所述侧圈与所述密封内圈的凹槽间隙配合；

所述顶盖将所述磁流变器内腔密封。

优选的是，所述磁流变器组还包括：

花键轴，其可拆卸的固定在所述行星齿轮中，且所述花键轴与所述磁流变器输出轴的另一端键连接。

优选的是，还包括：

环形电刷盒，其固定在所述顶盖外侧；

电刷，其设置在所述环形电刷盒内，且所述电刷同时与所述励磁线圈和电源相连接。

优选的是，还包括：

油塞，其设置在所述顶盖上，用于向所述第二容纳腔内加入磁流变液体。

优选的是，第一半轴穿过所述前差速器壳和半轴齿轮相连接；第二半轴穿过所述后差速器壳和半轴齿轮相连接。

本发明所述的有益效果：

(1)、本发明设计开发的一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，通过励磁线圈内电流的通断来控制磁流变液的力学状态，进而控制差速器的工作方式，避开了摩擦形式差速器锁的高损耗缺点、粘连形式差速器锁对环境温度条件依赖较大的缺点。

(2)、本发明设计开发的基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，可以根据激励电流的大小控制差速器的内摩擦力矩，拓宽差速器的使用工况，也可降低差速器使用时的振动噪声。

附图说明

图1为本发明所述基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器的剖面结构示意图。

图2为本发明所述前差速器壳的一侧结构示意图。

图3为本发明所述前差速器壳的另一侧结构示意图。

图4为本发明所述后差速器壳的一侧结构示意图。

图5为本发明所述后差速器壳的另一侧结构示意图。

图6为本发明所述密封内圈的结构示意图。

图7为本发明所述密封外圈的结构示意图。

图8为本发明所述第二壳体和磁流变器输出轴装配的一侧结构示意图。

图9为本发明所述第二壳体和磁流变器输出轴装配的另一侧结构示意图。

图10为本发明所述底座的结构示意图。

图11为本发明所述侧圈的结构示意图。

图12为本发明所述磁流变器第一内腔的结构示意图。

图13为本发明所述磁流变器输出轴的结构示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，具体包括：差速器组、四个磁流变器组和密封组，差速器组起到降速增扭、改变扭矩方向和汽车差速的作用。

其中，如图2、图3所示，所述差速器组包括：第一壳体、两个半轴齿轮124和四个行星齿轮122，所述第一壳体包括：前差速器壳101和后差速器壳102，所述第一壳体是筒状结构，是差速器内部齿轮的安装基体，所述前差速器壳101为直径依次变大且依次连接的两个空心圆柱筒状结构，且所述前差速器壳101的一端具有端面为平面的半圆形凹槽；较大圆柱的外圆柱面有盘状凸起并分布有多个第一通孔，多个第一通孔和主减速器从动齿轮103的通孔相对应，通过螺栓204、垫片203、螺母205固定主减速器从动齿轮103，主减速器从动齿轮103起改变转矩方向、降速增扭的作用；较大圆柱的外圆柱面分布有通体的多个第二通孔，多个第二通孔和后差速器壳102的通孔相对应，多个第二通孔内通过螺母202、垫片201、螺栓206固定后差速器壳102；如图4、图5所示，所述后差速器壳102呈圆柱筒状，后差速器壳102的一端具有端面为平面的半圆形凹槽与所述前差速器壳101上的半圆形凹槽形成第一容纳腔，且所述后差速器壳102侧边开有通孔，用于差速器内部齿轮的润滑，前差速器壳101与后差速器壳102形成的球状凹面用于容纳行星齿轮垫片121和行星齿轮122，前差速器壳101与后差速器壳102形成的平面端面用于容纳半轴齿轮垫片123和半轴齿轮124；行星齿轮122是一种锥齿轮，行星齿轮122的一端为球面，且和行星齿轮垫片121相贴，行星齿轮自转时，左右车轮轮速不等，汽车差速；行星齿轮122内部设有内花键，行星齿轮花键轴130的外花键套接在行星齿轮122的内花键里，且所述四个行星齿轮122均与所述两个半轴齿轮124相互啮合；半轴齿轮124是一种伞状的锥齿轮，其端部为平面，且和半轴齿轮垫片123相贴，半轴齿轮124内设内花键，第一半轴111和第二半轴112分别穿过后差速器壳102和前差速器壳101，通过外花键分别套接在两个半轴齿轮124的内花键里，将扭矩传递至驱动轮。

如图6、图7所示，所述密封组包括：密封内圈151和密封外圈152，所述密封内圈151为环形结构，密封内圈151套设在所述第一壳体的外侧，且所述密封内圈151具有凹槽；密封外圈152是一环形结构，中间的筒状部分安装在桥壳内，相对桥壳固定，密封外圈152两侧的环形部分套接密封内圈151两侧的环形部分，将所述密封内圈151的凹槽密封形成第三容纳腔，阻隔桥壳内部的润滑油液，密封组应具有一定的弹性和密封性，以方便安装、保持密闭。

如图8、图9所示，所述磁流变器组包括：第二壳体、磁流变器内腔170、磁流变器输出轴140和励磁线圈180，所述第二壳体包括：底座161、侧圈162和顶盖163；如图10所示，所述底座161是一弧形板状结构，底座161和密封内圈151具有相同的弧度，底座161前后设置四个螺栓孔，磁流变器通过底座161的螺栓孔用螺栓安装在前差速器壳101、后差速器壳102的外端；如图11所示，所述侧圈162是一焊接在底座161上的环形桶装结构，顶盖163是一盘状结构，焊接在侧圈162上，其中，所述底座161、侧圈162和顶盖163形成第二容纳腔；如图12所示，所述磁流变器内腔170是一环形空腔，由磁流变器第一内腔171与磁流变器第二内腔经焊接组成，所述磁流变器第一内腔171与磁流变器第二内腔的结构相同，其内部间隔平行设置有多个第一阻尼盘172结构，磁流变器内腔170一端焊接在底座161上，另一端固定在顶盖163上；如图13所示，磁流变器输出轴140的一端刚性轴上平行间隔地穿插多个第二阻尼盘141，磁流变器输出轴140的刚性轴套接在第一轴承211上，下端的刚性轴套接在第二轴承212上，第一轴承211套接在顶盖163对应的环槽上，第二轴承212套接在底座161的环槽上，第二轴承212和底座161之间应加装密封垫片以保证密封，磁流变器输出轴140的轴端通过键槽143和键过盈套接在行星齿轮花键130内。磁流变器内腔170和磁流变器输出轴140配合形成的空腔内充满磁流变液体；励磁线圈180环绕包裹在磁流变器内腔170外，励磁线圈180的引线通过顶盖163和侧圈162的桶槽引出至电刷181，侧圈162具有一个容纳励磁线圈180引线的通道，顶盖163有一个容纳励磁线圈180引线的通道和一个容纳轴承211的环槽，顶盖163开设一个螺纹孔，用以更换磁流变液，油塞190通过螺纹孔固定在顶盖163上，油塞190和顶盖163之间设置一密封垫片220以保证密封性能；环形电刷盒182套接电刷181，为励磁线圈180提供电源，环形电刷盒182固定在密封外圈152内。

磁流变器组励磁线圈180不通电时，磁流变液为液体性质，差速器不发生自锁；磁流变器组励磁线圈180通电时，磁流变液在磁场的作用下变为类固体，力学性质发生改变，剪切扭矩变大，通过磁流变器输出轴140、行星齿轮花键轴130将剪切扭矩传递至行星齿轮122，增大差速器内阻，使差速器自锁。

本发明设计开发的一种基于磁流变液的具有自锁功能的行星齿轮式差速器，通过励磁线圈内电流的通断来控制磁流变液的力学状态，进而控制差速器的工作方式，避开了摩擦形式差速器锁的高损耗缺点、粘连形式差速器锁对环境温度条件依赖较大的缺点，且可根据激励电流的大小控制差速器的内摩擦力矩，拓宽差速器的使用工况，也可降低差速器使用时的振动噪声。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。