一种低成本轮间差速器结构

技术领域

本发明涉及重型汽车驱动装置技术领域，具体涉及一种低成本轮间差速器结构。

背景技术

轮间差速器，广泛地应用于中、重型汽车驱动桥。目前通常使用的轮间差速器，包括从动锥齿轮、左差壳、从动锥齿轮连接螺栓、右差壳、左右差壳连接螺栓、半轴齿轮、行星齿轮、十字轴，如图2所示。

所述轮间差速器，左右差壳通过径向止口配合和连接螺栓相连，构成差速器的总体安装骨架；从动锥齿轮与右壳通过径向止口配合、安装端面与左差壳端面贴合并用连接螺栓与左差壳相连；右壳为整体式球面结构，球面处钻有十字轴孔用于装配十字轴，四个行星轮圆周均布装配在十字轴轴颈上；左右半轴齿轮分别装配在左右差壳内孔中，行星齿轮与左半轴齿轮和右半轴齿轮之间是锥齿轮传动；车辆行驶时，发动机通过传动轴将动力传递给主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合传动带动从动锥齿轮运转；从动锥齿轮带动左右差壳和十字轴运转；十字轴通过行星齿轮带动两个半轴齿轮运转，半轴齿轮通过内花键与汽车半轴相连，通过半轴带动车辆轮胎运转。

但是，在减速器总成系统应用开发中，整车客户可能提出不同齿轮速比需求，在减速器总成系统总体布局确定的情况下，对于速比拓展，一般是齿轮局部布置服从于减总总体布局。当客户需求速比较大时，从动锥齿轮结构以及与差速器壳体相连形式如图3所示，左差壳的结构为通用的固定结构，通常是将从动锥齿轮的长径尺寸增大以满足需求。但是此种齿轮结构比较厚重，材料利用率较低，从动锥齿轮通常采用合金钢20CrMnTiH，成本较高；并且延长从动锥齿轮的长径尺寸导致从动锥齿轮的长径方向比例很不协调，从动锥齿轮与右差壳配合止口较短，齿轮刚性较差。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种低成本轮间差速器结构，解决背景技术提出的至少一个问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种低成本轮间差速器结构，包括同轴设置的左差壳、从动锥齿轮和右差壳，所述左差壳的端面与所述右差壳的端面固定连接，所述从动锥齿轮套设在所述右差壳的外周、并与所述左差壳的端部固定连接，所述从动锥齿轮与所述左差壳之间同轴设有环形的过渡盘，所述过渡盘套设在所述右差壳的外周、并与所述右差壳通过径向的止口配合，所述从动锥齿轮、所述过渡盘和所述左差壳固定连接；所述过渡盘上朝向所述右差壳的一端设有外伸止口，所述外伸止口紧密嵌入所述从动锥齿轮与所述右差壳之间。

本发明的有益效果是：通过增加过渡盘，可缩短从动锥齿轮的长径尺寸，使长径方向比例比较协调，使从动锥齿轮结构设计变得更加合理，不改变原有的左差壳的结构。右差壳的外周为过渡盘的外伸止口提供刚性支撑，过渡盘的外伸止口为从动锥齿轮提供刚性支撑，解决了旧方案中从动锥齿轮刚性较差的问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述过渡盘上的外伸止口为沿所述过渡盘轴向延伸的环形凹止口，所述外伸止口的外周与所述从动锥齿轮抵接，所述外伸止口的内周与所述右差壳的外周面抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：过渡盘上的外伸止口为右差壳的端部定位，防止在差速器工作过程中受到外力过大时发生左差壳、右差壳之间连接的可靠性问题。

进一步，所述外伸止口在所述过渡盘上的根部设有内圆角，所述从动锥齿轮上与所述过渡盘相配合的端部设有外圆角，当所述从动锥齿轮安装就位时，所述内圆角和所述外圆角相贴合。

采用上述进一步方案的有益效果是：外伸止口在过渡盘上根部的内圆角与从动锥齿轮上的外圆角相互贴合，一是增强了外伸止口的强度和刚性，二是增加了过渡盘对从动锥齿轮的支撑刚性。

进一步，所述差速器结构还包括从动锥齿轮连接螺栓，所述从动锥齿轮连接螺栓依次与所述左差壳、所述过渡盘和所述从动锥齿轮螺纹连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过从动锥齿轮连接螺栓将左差壳、过渡盘和从动锥齿轮依次串联，保证了三者之间的连接稳定性，防止在车辆运转过程中三者发生径向偏移。

进一步，所述右差壳的端部外周面上设有径向的凸止口，所述右差壳的凸止口与所述过渡盘的内周面相互贴合。

采用上述进一步方案的有益效果是：此处的止口相配合，在功能上与过渡盘的外伸止口相辅相成，进一步增加右差壳和左差壳之间的连接稳定性与可靠性。

进一步，所述外伸止口的厚度不低于6毫米。

采用上述进一步方案的有益效果是：外伸止口具有足够的厚度保证外伸止口的刚性以及支撑性。

进一步，所述过渡盘的材料为QT500。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案将结构做了改进，在从动锥齿轮及左差壳之间增加了过渡盘，相当于这部分空间用QT500材料代替了合金钢材料20CrMnTiH，节省了旧方案中合金钢材料20CrMnTiH的用量，两种材料市场价格差异较大，从而能够有效降低产品成本。

进一步，所述差速器结构还包括十字轴、四个行星齿轮、左半轴齿轮和右半轴齿轮，所述行星齿轮、左半轴齿轮和右半轴齿轮均为锥齿轮，所述右差壳内设有安装行星齿轮的内球面，所述内球面上开设有四个用于安装十字轴的十字轴孔，四个所述十字轴孔在所述内球面上呈圆周均匀分布，四个所述十字轴孔所在的平面垂直驱动桥的轴向；所述十字轴的轴端贯穿所述十字轴孔、并与所述过渡盘的外伸止口的内周面相配合，四个所述行星齿轮分别安装在所述十字轴的四个轴颈上、并可分别绕各自所在轴的轴线旋转；所述左半轴齿轮与所述右半轴齿轮分别设置在所述十字轴的两侧、并分别与四个所述行星齿轮啮合。

采用上述进一步方案的有益效果是：汽车主减速器的主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，汽车运转时，主减速器的主动锥齿轮带动从动锥齿轮旋转，由于左差壳以及右差壳与从动锥齿轮为固定连接，左差壳、右差壳以及右差壳中的十字轴随着从动锥齿轮同步旋转，十字轴带动安装在其四个轴颈上的行星齿轮转动。行星齿轮与左半轴齿轮和右半轴齿轮分别啮合，以驱动左半轴齿轮和右半轴齿轮沿驱动桥的周向旋转。而驱动桥的左半轴/右半轴一端与左半轴齿轮/右半轴齿轮分别对应连接，另一端与车轮连接，从而驱动汽车行驶。行星齿轮与左半轴齿轮和右半轴齿轮之间是锥齿轮传动，在传递转矩时，沿行星齿轮和两个半轴齿轮(即左半轴齿轮与右半轴齿轮)的轴线有很大的轴向作用力，行星齿轮和差速器壳(即左差壳和右差壳)之间有相对运动。在汽车运转过程中，右差壳、过渡盘共同为十字轴提供可靠的定位以及支撑。

当汽车直线行驶时，行星齿轮仅进行公转，此时行星齿轮轴将转矩平均分配给两个半轴齿轮，两个半轴齿轮转速恒等于差速器壳的转速，传递给左右车轮的转矩也是相等的，此时左右车轮的转速是相等的。

当汽车进行转弯行驶时，行星齿轮在公转的同时还进行自转，其中一个半轴转动一个角，两个半轴的转矩就得不到平均分配，必然出现一个转速大、一个转速小，此时汽车就平稳地完成了转弯行驶。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为沿图1中A－A向的剖面示意图(去除内部结构件后)；

图3为本发明过渡盘结构示意图；

图4为常规的轮间差速器结构示意图；

图5为常规的高速比轮间差速器结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、从动锥齿轮，2、过渡盘，201、外伸止口，3、左差壳，4、从动锥齿轮连接螺栓，5、左右差壳连接螺栓，6、右差壳，601、凸止口，602、十字轴孔，7、十字轴，8、行星齿轮，9、左半轴齿轮，10、右半轴齿轮，α、内圆角，β、外圆角。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图4所示为背景技术中提到的常规的轮间差速器的组成结构。其包括从动锥齿轮1、左差壳3、从动锥齿轮连接螺栓4、右差壳6、左右差壳连接螺栓5、半轴齿轮、行星齿轮8、十字轴7。左差壳3、右差壳6通过径向的止口配合和左右差壳连接螺栓5相连，构成差速器的总体安装骨架。从动锥齿轮1与右差壳6通过径向的止口配合，从动锥齿轮1的安装端面与左差壳3端面贴合并用从动锥齿轮连接螺栓4与左差壳3相连。右壳为整体式球面结构，球面处钻有十字轴孔602用于装配十字轴7，四个行星齿轮8呈圆周均布装配在十字轴7轴颈上；左、右半轴齿轮10分别装配在左右差壳6内孔中，行星齿轮8与左半轴齿轮9和右半轴齿轮10之间是锥齿轮传动。车辆行驶时，发动机通过传动轴以及减速器将动力传递给主动锥齿轮，主动锥齿轮与从动锥齿轮1啮合传动带动从动锥齿轮1运转；从动锥齿轮1带动左右差壳6和十字轴7运转；十字轴7通过行星齿轮8带动两个半轴齿轮运转，半轴齿轮通过内花键与汽车半轴相连，通过半轴带动车辆轮胎运转。

轮间差速器的速比＝从动锥齿轮齿数/主动锥齿轮齿数，一般来讲，速比为3.91－6.33是大速比段，速比为3.64－2.44是小速比段。速比越大，主动锥齿轮齿数越小，齿数越小，相应的主动锥齿轮直径越小；主动锥齿轮直径越小，从动锥齿轮就越靠近主动锥齿轮。但是从动锥齿轮的安装面的位置一般是不随速比变化的，对于所有速比都一样，安装面的位置是整个减总方案布置决定的。基于上述原因，对于大速比，在从动锥齿轮齿数不变的情况下，由于安装面的位置需要配合主动锥齿轮的齿轮面，从动锥齿轮的径向就会变得很高，才能达到与主动锥齿轮完美啮合进行传动。相应的，从动锥齿轮的轴向(即长径方向)就会延长到足够长度才能使从动锥齿轮的径向达到需要的高度。

当速比要求较大时，由于从动锥齿轮1结构需要适应主减速器总成的整体布局，从动锥齿轮1向右差壳6方向延伸足够长度才能与主减速器的主动锥齿轮相配合传动，此时该常规轮间差速器并不能满足需求。对于高速比的轮间差速器，从动锥齿轮1结构以及与差速器壳体相连形式如图5所示，通常是将从动锥齿轮1的长径尺寸增大以满足需求。但是此种齿轮结构比较厚重，材料利用率较低，从动锥齿轮1通常采用合金钢20CrMnTiH，成本较高；并且长径方向比例很不协调，从动锥齿轮1与右差壳6配合的径向止口较短，从动锥齿轮1一端悬空，当从动锥齿轮1与主动锥齿轮啮合传动时，从动锥齿轮1的端部不能得到较好的支撑，齿轮刚性较差。

如图1～2所示的一种低成本轮间差速器结构，包括同轴设置的左差壳3、从动锥齿轮1和右差壳6，所述左差壳3的端面与所述右差壳6的端面通过左右差壳连接螺栓5固定连接，所述从动锥齿轮1套设在所述右差壳6的外周、并通过连接件与所述左差壳3的端部固定连接。所述从动锥齿轮1与所述左差壳3之间同轴设有环形的过渡盘2，所述过渡盘2套设在所述右差壳6的外周、并与所述右差壳6通过径向的止口配合，所述从动锥齿轮1、所述过渡盘2和所述左差壳3依次设置且通过从动锥齿轮连接螺栓4固定连接。如图2及图3所示，所述过渡盘2上朝向所述右差壳6的一端设有外伸止口201，所述外伸止口201紧密嵌入所述从动锥齿轮1与所述右差壳6之间。所述外伸止口201的轴向长度不小于所述从动锥齿轮1的内周面的轴向长度。

通过增加过渡盘2，可缩短从动锥齿轮1的长径尺寸，使长径方向比例比较协调，使从动锥齿轮1结构设计变得更加合理，不改变原有的左差壳3的结构。右差壳6的外周为过渡盘2的外伸止口201提供刚性支撑，过渡盘2的外伸止口201为从动锥齿轮1提供刚性支撑，解决了旧方案中从动锥齿轮1刚性较差的问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

本实施例中，所述过渡盘2上的外伸止口201为沿所述过渡盘2轴向延伸的环形凹止口，所述外伸止口201的外周与所述从动锥齿轮1抵接，所述外伸止口201的内周与所述右差壳6的外周面抵接。

过渡盘2上的外伸止口201为右差壳6的端部定位，防止在差速器工作过程中受到外力过大时发生左差壳3、右差壳6之间连接的可靠性问题。

本实施例中，所述外伸止口201在所述过渡盘2上的根部设有内圆角α，所述从动锥齿轮1上与所述过渡盘2相配合的端部设有外圆角β，当所述从动锥齿轮1安装就位时，所述内圆角α和所述外圆角β相贴合。

外伸止口201在过渡盘2上根部的内圆角α与从动锥齿轮1上的外圆角β相互贴合，一是增强了外伸止口201的强度和刚性，二是增加了过渡盘2对从动锥齿轮1的支撑刚性。

本实施例中，所述差速器结构还包括从动锥齿轮连接螺栓4，所述从动锥齿轮连接螺栓4依次与所述左差壳3、所述过渡盘2和所述从动锥齿轮1螺纹连接。

通过从动锥齿轮连接螺栓4将左差壳3、过渡盘2和从动锥齿轮1依次串联，保证了三者之间的连接稳定性，防止在车辆运转过程中三者发生径向偏移。

本实施例中，所述右差壳6的端部外周面上设有径向的凸止口601，所述右差壳6的凸止口601与所述过渡盘2的内周面相互贴合。

此处的止口相配合，在功能上与过渡盘2的外伸止口201相辅相成，进一步增加右差壳6和左差壳3之间的连接稳定性与可靠性，加强了从动锥齿轮1的刚性。

本实施例中，所述外伸止口201的厚度不低于6毫米。

在外伸止口201设置足够的厚度保证外伸止口201的刚性以及支撑性。

本实施例中，所述过渡盘2的材料为QT500。

本方案将结构做了改进，在从动锥齿轮1及左差壳3之间增加了过渡盘2，相当于这部分空间用QT500材料代替了合金钢材料20CrMnTiH，节省了旧方案中合金钢材料20CrMnTiH的用量，两种材料市场价格差异较大，从而能够有效降低产品成本。

本实施例中，所述差速器结构还包括十字轴7、四个行星齿轮8、左半轴齿轮9、右半轴齿轮10，所述行星齿轮8、左半轴齿轮9和右半轴齿轮10均为锥齿轮。十字轴7、四个行星齿轮8、左半轴齿轮9、右半轴齿轮10的结构以及相互之间的配合关系采用现有技术，图1中未示出，可参考图2及图3所示。所述右差壳6内设有安装行星齿轮8的内球面，所述内球面上开设有四个用于安装十字轴7的十字轴孔602，四个所述十字轴孔602在所述内球面上呈圆周均匀分布，四个所述十字轴孔602所在的平面垂直驱动桥的轴向；所述十字轴7的轴端贯穿所述十字轴孔602、并与所述过渡盘2的外伸止口201的内周面相配合，四个所述行星齿轮8分别安装在所述十字轴7的四个轴颈上、并可分别绕各自所在轴的轴线旋转；所述左半轴齿轮9与所述右半轴齿轮10分别设置在所述十字轴7的两侧、并分别与四个所述行星齿轮8啮合。

工作原理：

汽车主减速器的主动锥齿轮与从动锥齿轮1啮合，汽车运转时，主减速器的主动锥齿轮带动从动锥齿轮1旋转，由于左差壳3以及右差壳6与从动锥齿轮1为固定连接，左差壳3、右差壳6以及右差壳6中的十字轴7随着从动锥齿轮1同步旋转，十字轴7带动安装在其四个轴颈上的行星齿轮8转动。行星齿轮8与左半轴齿轮9和右半轴齿轮10分别啮合，以驱动左半轴齿轮9和右半轴齿轮10沿驱动桥的周向旋转。而驱动桥的左半轴/右半轴一端与左半轴齿轮9/右半轴齿轮10分别对应连接，另一端与车轮连接，从而驱动汽车行驶。行星齿轮8与左半轴齿轮9和右半轴齿轮10之间是锥齿轮传动，在传递转矩时，沿行星齿轮8和两个半轴齿轮(即左半轴齿轮9与右半轴齿轮10)的轴线有很大的轴向作用力，行星齿轮8和差速器壳(即左差壳3和右差壳6)之间有相对运动。在汽车运转过程中，右差壳6、过渡盘2共同为十字轴7提供可靠的定位以及支撑。

当汽车直线行驶时，行星齿轮8仅进行公转，此时行星齿轮8轴将转矩平均分配给两个半轴齿轮，两个半轴齿轮转速恒等于差速器壳的转速，传递给左右车轮的转矩也是相等的，此时左右车轮的转速是相等的。当汽车进行转弯行驶时，行星齿轮8在公转的同时还进行自转，其中一个半轴转动一个角，两个半轴的转矩就得不到平均分配，必然出现一个转速大、一个转速小，两个车轮即进行差速行驶，此时汽车就平稳地完成了转弯行驶。

在汽车行驶过程中，过渡盘2的外伸止口201为从动锥齿轮1以及右差壳6之间提供刚性的支撑，且该外伸止口201与右差壳6端部的凸止口601相配合，使得左、右差壳6之间的连接更加可靠。过渡盘2材料为QT500，而齿轮材料为合金钢20CrMnTiH。在从动锥齿轮1和左差壳3之间安装过渡盘2，可以将从动锥齿轮1的轴向长度适当缩小，使得从动锥齿轮1的长径比例更加协调，解决了齿轮刚性不佳的问题；同时相当于从动锥齿轮1缩小的这部分空间用QT500材料代替了合金钢材料20CrMnTiH，两种材料市场价格差异较大，从而能够有效降低产品成本；且由于相较于合金钢材料20CrMnTiH，QT500的材料密度较低，有利于差速器总成的轻量化设计。外伸止口201在过渡盘2上根部的内圆角α与从动锥齿轮1上的外圆角β相互贴合，一是增强了外伸止口201的强度和刚性，二是增加了过渡盘2对从动锥齿轮1的支撑刚性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。