[发明专利]一种新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构及加工方法

说明书

技术领域

本发明属于直齿锥齿轮差速器传动领域，具体是一种新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构及加工方法。

背景技术

通常的汽车差速器，一般有四个行星齿轮、十字轴、两个差速器半壳和两个半轴齿轮及球面垫片、半轴齿轮垫片等相关附件组成。差速器壳体和行星齿轮十字轴连成一体，构成行星架。当汽车在平整路面直线行驶时，四个行星齿轮随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转，此时行星、半轴齿轮处于相对静止状态。当汽车转弯行驶时，必须适应转弯过程中外侧驱动轮行程大于内侧驱动轮行程的需要，两轮子转动的角速度就有差异，四个行星齿轮除随同行星架绕两半轴齿轮轴线公转外，还各自绕本身的轴自转，此时行星、半轴齿轮的锥齿开始啮合传动，相啮合的单齿受力并传递扭矩。整个过程中随着各单齿受力大小不同，各齿轮均产生不同程度偏离锥心的趋势，使得各行星、半轴齿轮分别压紧球面垫片和半轴垫片，两种垫片随着行星、半轴齿轮的旋转会同速或不同速的转动。随着行星齿轮球面与球面垫片内凹面的不断磨合，其凸凹球面吻合度愈来愈高，球面垫片内凹面与行星齿轮球面之间的存油量愈来愈少，当偶尔路况恶劣的加剧或车辆行驶速度的瞬间畸变，差速器齿轮会出现承受载荷的数倍甚至数十倍剧增，使球面垫片内凹面与行星齿轮球面之间的存油量不足以形成油膜，使得球面垫片和行星齿轮球面胶着在一起，一直随着行星齿轮的旋转而同速转动，更加剧垫片的磨损，四个行星齿轮的锥心会出现不同程度的偏离，使行星、半轴齿轮的各单齿接触区严重偏离整个齿形中部而偏向齿顶和小端，更加重了壳体面和行星、半轴齿轮齿面的磨损，行星、半轴齿轮齿面就会出现点蚀、剥落或拉伤，更严重的会出现掉块或碎齿，造成行星、半轴齿轮损坏。因此研发一种新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构，使得行星齿轮的球面结构与球面垫片内凹面的球面之间保证一定的间隙，使两者间的油膜基本始终存在，提高润滑性能，降低磨损速度，延长差速器内各零件的使用寿命，具有非常的实用意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术和结构的不足，而提供一种新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构及加工方法，此行星齿轮的球面结构与球面垫片内凹面的球面之间保证有一定的间隙，使两者间的油膜基本始终存在，提高润滑性能，降低磨损速度，延长差速器内各零件的使用寿命。

通常的直齿锥齿行星齿轮的安装基准面，是一以节锥顶点为圆心、大于节锥距的某一尺寸为半径而形成的圆，绕其节锥中心线旋转而形成的球的一部分，经过加工直齿锥齿行星齿轮的内孔、背锥而最终形成的球台，其标注方法为SR。而在差速器壳体内与之相配的球面垫片，其内凹面也是球面的一部分，球面半径与行星齿轮安装基准面的SR完全一致，球面垫片的厚度是均匀的，即外凸面的球面与内凹面的球面是两个不同半径的同心圆，绕其中心线旋转而生成的，球面垫片厚度即为外凸面的球面半径与内凹面的球面半径之差。而本发明是这样实现的：以通常的直齿锥齿行星齿轮的安装球面为基准，以球台的下底半径r₁、上底半径r之差的一半与球台上底半径r的和(r₁-r)/2+r为半径形成的圆为新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构的基准圆d，即与球面垫片内凹面的球面接触点分散于此基准圆d的周围。直齿锥齿行星齿轮的中心线沿径向偏移某一值a，过节锥顶点与中心线垂直的直线沿轴向靠近直齿锥齿行星齿轮偏移某一值b，以此两条直线的交点为圆心，交点到基准圆的距离为半径画圆，此圆与行星齿轮的内孔和原球面外延台阶相交，修剪保留与基准圆d相交的一段圆弧，此圆弧绕偏移直齿锥齿行星齿轮的中心线某一值a的直线旋转，形成一球面，此球面靠近内孔中心线和外边缘部位逐渐凹陷，像成熟的苹果顶端的凹陷，即为新型的直齿锥齿行星齿轮的球面结构，其标注方法只能为R。此球面的球心不再是固定的一点，而是分布在过节锥顶点与中心线垂直的直线沿轴向靠近直齿锥齿行星齿轮偏移某一值b的截面且以a值为半径的圆上。其a、b值的大小，视不同产品而异，但遵循最终生成的圆弧与原过节锥顶点、以行星齿轮安装距为半径的圆弧，在新型的直齿锥齿行星齿轮球面结构的基准圆d内外边缘保留不小于0.2mm的间隙，以确保新型的直齿锥齿行星齿轮的球面结构与球面垫片组装在一起时，新型的直齿锥齿行星齿轮的球面与球面垫片内凹面内外边缘保留的间隙内可存油润滑，避免球面垫片内凹面和新型的直齿锥齿行星齿轮的球面之间因无油润滑而胶着在一起，随着行星齿轮的旋转而同速转动，加剧球面垫片内凹面的磨损及损坏，最终导致行星、半轴齿轮的损坏。

所述的新型的直齿锥齿行星齿轮的球面结构，是由一段圆弧绕偏移直齿锥齿行星齿轮的中心线某一值a的直线旋转形成的。