理论教育 转矩式限滑差速器的结构、性能和工作原理分析

转矩式限滑差速器的结构、性能和工作原理分析

时间:2023-08-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:转矩式限滑差速器的种类有多种,按其结构主要可以分为锥盘式、轮齿式、摩擦片式三种,下面对目前几种主流转矩式限滑差速器的结构性能与工作原理进行介绍和分析。

转矩式限滑差速器的结构、性能和工作原理分析

转矩式限滑差速器的种类有多种,按其结构主要可以分为锥盘式、轮齿式、摩擦片式三种,下面对目前几种主流转矩式限滑差速器的结构性能与工作原理进行介绍和分析。

1.锥盘式

Auburn Gear公司生产的锥盘限滑差速器广泛应用于通用福特克莱斯勒等各大汽车公司的多款车型中,如图6-19所示。

当左右半轴无转速差时,转矩是经过两条传递路线传给半轴的,一条路线是由差速器壳通过行星轮轴、行星轮、半轴齿轮等传给半轴及驱动车轮,这与普通锥齿轮差速器的转矩传动路径相同;另一条路线由差速器壳传给在驱动转矩作用下被弹簧压紧的锥盘与半轴齿轮总成,然后经左右半轴传给驱动车轮。由此可见,此时传递转矩能力要比普通差速器的要大。

当左右半轴产生转速差时,差速器壳的转速与左右半轴齿轮的转速将不相等,由于此时锥盘和半轴齿轮总成被压向差速器壳,故在左右两侧的锥盘与差速器之间必将分别产生一个转动摩擦力矩,其大小与摩擦系数及压紧力有关,其方向则与差速器壳与左右两侧半轴的相对转速有关。容易知道,快转侧的摩擦力矩与旋转方向相反,而慢转侧的摩擦力矩与旋转方向相同,这就实现了对快转车轮的限滑作用。

2.轮齿式

利用不同轮齿的特性来实现限滑,也是转矩式限滑差速器广泛采用的一种结构,较常见的轮齿形式有蜗轮式、螺旋齿式、直齿式等。最为人们熟悉的是True Trac限滑差速器和托森式限滑差速器。

目前,用得较多的轮齿式限滑差速器是TracTech公司生产的TrueTrac限滑差速器,其结构如图6-20所示。当左右半轴无转速差时,左、右半轴转速与差速器壳转速均相等,此时左右行星轮和相应的半轴齿轮之间无相对转动,差速器、左右半轴如同整体在一起转动,此时从差速器壳上分配到左右半轴上的转矩是等分的。

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图6-19 用圆锥离合器连接的限滑差速器

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图6-20 轮齿式限滑差速器

当左右半轴产生转速差时,左右行星轮产生相对转动,且快转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮加快旋转相符合,而慢转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮减慢旋转相符合。即左右半轴齿轮的转速差是通过左右行星轮之间的相对转动来实现的。

由上述分析可知,快转侧半轴齿轮使快转侧的行星轮转动,从而迫使慢转侧行星轮带动慢转侧半轴齿轮转动,由子螺旋齿传动的特点,此时会在齿面间产生很大的摩擦力,限制了慢转侧行星轮转速的增加,也就阻止了快转侧行星轮及快转侧半轴齿轮转速的增加,这就实现了对快转侧驱动车轮的限滑作用。(www.daowen.com)

3.摩擦片式

摩擦片式限滑差速器是转矩式限滑差速器中所占比例最高的一种,它不仅最早被开发为产品,而且也是应用最为广泛的。

(1)SureTrac式 TracTech公司生产的SureTrac式限滑差速器是最为典型的摩擦片式差速器。SureTrac式限滑差速器按其内部结构的不同又分为GA型和GS型两种。

(2)摩擦片自锁差速器 摩擦片自锁限滑差速器是在对称式锥齿轮差速器的基础上发展而成的(见图6-21)。为增加差速器内摩擦力矩,在半轴齿轮与差速器壳1之间装有摩擦片组2。十字轴由两根互相垂直的行星轮轴组成,其端部均切出凸V形斜面6,相应地差速器壳孔上也有凹V形斜面,两根行星轮轴的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮的背面有推力压盘3和主、从动摩擦片组2a主从动摩擦片组2由弹簧钢片7和若干间隔排列的主动摩擦片8及从动摩擦片9组成,见图6-21。主、从动摩擦片上均加工出许多油槽(两面均有),但主、从动摩擦片上油槽(线)形状是不一样的,以利于增大摩擦、减小噪声和有利润滑。推力压盘以内花键与半轴相连,而且轴颈处用外花键与从动摩擦片连接。主动摩擦片则用花键与差速器壳1内键槽相配。推力压盘和主、从动摩擦片均可做微小的轴向移动。

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图6-21 摩擦片式限滑差速式

1—差速器壳 2—主、从动摩擦片组 3—推力压盘 4—十字轴5—行星轮 6—V形斜面 7—弹簧钢片 8—主动摩擦片 9—从动摩擦片

当汽车直线行驶,两半轴无转速差时,转矩平均分配给两半轴,由于差速器壳通过斜面对行星轮轴两端压紧,斜面上产生的轴向力迫使两行星轮轴分别向左、右方向(向外)轻微移动,通过行星轮使推力压盘压紧摩擦片。此时转矩经两条路线传给半轴:一路由差速器壳经行星轮轴、行星轮和半轴齿轮将大部分转矩传给半轴;另一路则由差速器壳经主、从动摩擦片、推力压盘传给半轴。

当汽车转弯或一侧车轮在路面上滑转时,行星轮自转,起差速作用,左、右半轴齿轮的转速不等。由于转速差的存在和轴向力的作用,主、从动摩擦片间在滑转的同时产生摩擦力矩。其数值大小与差速器传递的转矩和摩擦片数量成正比。而摩擦力矩的方向与快转半轴的旋转方向相反,与慢转半轴的旋转方向相同。较大数值内摩擦力矩作用的结果,使慢转半轴传递的转矩明显增加。

摩擦片式差速器结构简单,工作平稳,锁紧系数K可达0.6~0.7或更高。常用于轿车和轻型汽车上。图6-22为凯迪拉克汽车3.6摩擦片式限滑差速式。

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图6-22 凯迪拉克汽车3.6摩擦片式限滑差速式

101—轴承 102—螺栓 103—行星轮轴 104—左半壳 105—右半壳 106—齿圈 107—半轴齿轮 108—锥形垫圈 109—离合器摩擦片/隔片 110—离合器盘片组 111—小齿轮 112—垫圈

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