[实用新型]基本型牙嵌式自锁差速器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械式差速传动装置，特别涉及但不仅仅涉及一种轮式车辆使用的牙嵌式自锁差速器，属于机械传动领域。

技术背景

牙嵌式自锁差速器自1930年代发明以来，经过人们的不断改进，已经具备良好的使用性能，并成为自锁式差速器的一种主要形式。如图1所示，其主要组成部分是：主动环、中心环、从动环、阻挡环、弹簧、弹簧座、花键毂、卡环。中心环嵌于主动环内孔中并被卡环轴向固定，弹簧安装在从动环与弹簧座之间，花键毂与从动环内孔周向固定，其上形成有传递转矩用的特征曲面。主动环的轴向两端各有四个嵌合机构：由主动环与从动环构成的传力嵌合机构，由中心环与从动分离环构成的分离嵌合机构，由开口阻挡环与附属阻挡环构成的阻挡嵌合机构，以及由阻挡环和附属限位环构成的限位嵌合机构。轴向上，分离嵌合机构、传力嵌合机构及阻挡嵌合机构三者固定，同步分离或嵌合；径向上，分离嵌合机构位于传力嵌合机构之内，阻挡嵌合机构位于该两嵌合机构之间，径向型的限位嵌合机构位于阻挡环与主动环之间。其中，从动分离环与从动环制成一体，附属阻挡环与中心环制成一体，仅有一个径向齿的附属限位环与主动环刚性一体，该径向齿与一个主动环传力齿合并成一加长传力齿，嵌于阻挡环的周向凹槽内或开口断面174之间。带内轴肩的开口阻挡环轴向固定在从动环嵌合端面上的环状沟槽中，与该沟槽的相应表面构成周向滑动摩擦副。工作中，阻挡环以螺旋运动的方式主动进入或退出阻挡工作状态。其旋转的驱动力是作用在其内环面和滑动端面上的摩擦力，其旋转的阻力是作用在其齿顶面的摩擦力，其轴向移动的驱动力是作用在其内环面上的摩擦力及轴肩上的压力。差速器寿命周期内，随着磨损的增加，摩擦面光滑度的增加，阻挡环径向弹性力的变化，工作温度的变化以及从动环压紧弹簧性能的变化，上述所有摩擦力都会发生不同程度的改变。因此，理论上和现实中阻挡嵌合机构都存在失效机会。

清华大学出版社2004年4月出版的刘惟信先生编著的《汽车车桥设计》(p261～p282)一书详细叙述了其工作原理、结构和特点。美国牵引技术公司在1990年代改进了上述阻挡环的结构，开发出了新型的牙嵌式自锁差速器(《工程机械》，1999年11期，p6～p7)，阻挡环和附属阻挡环的阻挡齿齿形和齿数都不再等同于中心环或从动环的分离齿，从而提高了阻挡环复位的可靠性，降低了阻挡环和从动环的加工难度。

然而，上述改进并未改变阻挡环的周向限位模式，仍然沿袭了并不合理的将附属阻挡环单一地附属在主动环上的传统的径向销槽式限位机构，单一的阻挡环布局方式和单一的开口环结构形式没有发生任何改变，许多与此布局或结构有关的使用性能和制造工艺等相关问题没有得到提升或解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种不同于现有阻挡环周向限位模式的，同时阻挡环又具有多种布局方式或结构的基本型牙嵌式自锁差速器，它们均不同程度地使其具有更合理更简单的结构和装配工艺，更强的耐磨损能力，更稳定、优异的工作性能和可靠性，更长的寿命以及更低廉的制造成本的特点。

记述技术方案之前先对相关名词或概念说明如下：

属主环：被附属阻挡环或附属限位环所刚性依附的回转构件。

基准环：嵌合工作状态下，作为阻挡环相对静止的参照对象的回转构件；其轴向上直接面对阻挡环的端面被称为基准端面，径向上直接面对阻挡环的圆柱面被称为基准圆柱面。

阻挡工作面：阻挡嵌合机构轴向分离后，组成该机构的齿环双方的径向齿之间用来进行对顶接触的齿顶面部分，其升角用λ表示。

阻挡工况：阻挡嵌合机构的组成双方的阻挡齿相互对顶接触，阻止轴向上位于其之外的其它轴向嵌合机构嵌合的工作状况。

δ角和ρ角：阻挡工况中，阻挡环一方面由其滑动端面或圆柱面与基准环的基准端面或基准圆柱面形成滑动摩擦副，另一方面由其阻挡齿的阻挡工作面与附属阻挡齿的阻挡工作面轴向接触形成静摩擦副，在仅靠该静摩擦副来限定阻挡环相对附属阻挡环的周向位1时，该静摩擦副必需是自锁的，其中，能够确保该静摩擦副自锁的阻挡工作面的最小升角就定义为δ，而最大升角就定义为ρ。

限位工作面：对阻挡环的周向相对位置给与限制的表面。对控制嵌合机构，当λ＜δ时，因双方阻挡齿之间的对顶接触不能自锁，所以，只有阻挡齿的侧面和阻挡齿齿顶中部限位凸起的侧面是限位工作面；当δ≤λ≤ρ时，因双方阻挡齿之间的对顶接触能可靠自锁，所以，阻挡齿的所有侧面及阻挡工作面都是限位工作面。

全齿嵌合深度：轴向嵌合机构完全嵌合时，由一方嵌合齿的最高齿顶点到另一方嵌合齿的最高齿顶点之间的轴向距离。