一种负压力角圆锥工作齿面差速锁，其滑动接合套和固定接合套通过形成在滑动接合套端面上的滑动接合套端面齿与形成在固定接合套端面上的固定接合套端面齿的相互接合而连接在一起。滑动接合套有滑动接合套端面齿和滑动接合套套体，滑动接合套端面齿的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行且外高内低，齿顶面和齿槽面与旋转轴线所夹锐角为β，滑动接合套套体的内孔为滑动接合套内花键。固定接合套有固定接合套端面齿和一体形成的固定接合套套体，固定接合套端面齿的齿顶面和齿槽面在轴剖面相互平行，且外低内高，齿顶面和齿槽面与旋转轴线所夹锐角也为β，固定接合套套体的内孔为固定接合套内花键。本发明可以将打滑车轮或车桥暂时刚性锁止，以提高车辆越野通过能力。
1.一种负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，包括有：滑动接合套(1)和固定接合套(2)，所述的滑动接合套(1)和固定接合套(2)是通过形成在滑动接合套(1)端面上的滑动接合套端面齿(3)与形成在固定接合套(2)端面上的固定接合套端面齿(4)的相互接合而连接在一起，所述的滑动接合套(1)包括有滑动接合套端面齿(3)和与滑动接合套端面齿(3)一体形成的滑动接合套套体(5)，所述的滑动接合套端面齿(3)的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行，且外高内低，齿顶面和齿槽面与滑动接合套旋转轴线所夹锐角为β，所述的滑动接合套套体(5)的内孔为滑动接合套内花键(6)，所述的滑动接合套套体(5)的外表面上形成有拨叉槽(7)，所述的固定接合套(2)包括有固定接合套端面齿(4)和与固定接合套端面齿(4)一体形成的固定接合套套体(8)，所述的固定接合套端面齿(4)的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行，且外低内高，齿顶面和齿槽面与固定接合套旋转轴线所夹锐角也为β，所述的固定接合套套体(8)的内孔为固定接合套内花键(6′)，所述的形成在滑动接合套(1)端面上的滑动接合套端面齿(3)的各齿侧面均为外凸圆锥齿侧面(13)，形成在固定接合套(2)端面上的固定接合套端面齿(4)各齿侧面均为内凹圆锥齿侧面(13′)，所述的固定接合套的内凹圆锥齿侧面(13′)的曲率半径大于与该内凹圆锥齿侧面(13′)接合后相对应的滑动接合套外凸圆锥齿侧面(13)的曲率半径，所述的滑动接合套端面齿(3)和固定接合套端面齿(4)各齿的齿顶端的齿宽大于齿根部的齿宽，齿侧面压力角为负值，且所述压力角的绝对值大于所述的滑动接合套(1)和固定接合套(2)所使用材料的摩擦角。
2.根据权利要求1所述的负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，所述的形成在滑动接合套(1)端面上的滑动接合套端面齿(3)与形成在固定接合套(2)端面上的固定接合套端面齿(4)具有相同的外径(r1、R1)、内径(r2、R2)、中径(r3、R3)及齿数。
3.根据权利要求1所述的负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，所述的滑动接合套端面齿(3)各齿的滑动接合套齿顶面(11)与外凸圆锥齿侧面(13)之间采用滑动接合套齿顶过渡圆环面(12)过渡，所述的滑动接合套齿顶过渡圆环面(12)与滑动接合套齿顶面(11)相切，与滑动接合套外凸圆锥齿侧面(13)相交。
4.根据权利要求1所述的负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，所述的固定接合套端面齿(4)各齿的固定接合套齿顶面(11′)与内凹圆锥齿侧面(13′)之间采用固定接合套齿顶过渡圆环面(12′)过渡，所述的固定接合套齿顶过渡圆环面(12′)与固定接合套齿顶面(11′)对应相切，与固定接合套内凹圆锥齿侧面(13′)相交。
5.根据权利要求1所述的负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，所述的滑动接合套端面齿(3)各齿的滑动接合套齿槽面(15)与滑动接合套外凸圆锥齿侧面(13)采用滑动接合套齿根过渡圆环面(14)过渡，所述的滑动接合套齿根过渡圆环面(14) 分别与滑动接合套齿槽面(15)和滑动接合套外凸圆锥齿侧面(13)相切。
6.根据权利要求1所述的负压力角圆锥工作齿面差速锁，其特征在于，所述的固定接合套端面齿(4)各齿的固定接合套齿槽面(15′)与固定接合套外凸圆锥齿侧面(13′)采用固定接合套齿根过渡圆环面(14′)过渡，所述的固定接合套齿根过渡圆环面(14′)分别与固定接合套齿槽面(15′)和固定接合套外凸圆锥齿侧面(13′)相切。
负压力角圆锥工作齿面差速锁
技术领域
[0001] 本发明涉及一种车辆传动中的行星齿轮差速器。特别是涉及一种能够将打滑车轮或车桥暂时刚性锁止，以提高车辆越野通过能力的负压力角圆锥工作齿面差速锁。
背景技术
[0002] 越野汽车经常在坏路或无路地区行驶，为提高通过性，一般采用多桥驱动。其驱动桥中均安装有轮间和桥间圆锥行星齿轮差速器。但普通的圆锥行星齿轮差速器将显著地降低车辆的通过性，其原因在于分动器输出扭矩按差速器传动比分配给各驱动轮或驱动桥，当其中一个车轮或车桥附着系数较小，出现打滑现象时，该车轮或车桥附着力减小，驱动力随之减小，其它车轴或车桥的驱动力也随之按比例减小，导致车辆通过性降低。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够将打滑车轮或车桥暂时刚性锁止，以提高车辆越野通过能力，当车辆行驶到良好路面，该差速锁再解锁的负压力角圆锥工作齿面差速锁。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种负压力角圆锥工作齿面差速锁，包括有：滑动接合套和固定接合套，所述的滑动接合套和固定接合套是通过形成在滑动接合套端面上的滑动接合套端面齿与形成在固定接合套端面上的固定接合套端面齿的相互接合而连接在一起。所述的滑动接合套包括有滑动接合套端面齿和与滑动接合套端面齿一体形成的滑动接合套套体，所述的滑动接合套端面齿的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行，且外高内低，齿顶面和齿槽面与滑动接合套旋转轴线所夹锐角为β，所述的滑动接合套套体的内孔为滑动接合套内花键，所述的滑动接合套套体的外表面上形成有拨叉槽。所述的固定接合套包括有固定接合套端面齿和与固定接合套端面齿一体形成的固定接合套套体，所述的固定接合套端面齿的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行，且外低内高，齿顶面和齿槽面与固定接合套旋转轴线所夹锐角也为β，所述的固定接合套套体的内孔为固定接合套内花键。所述的形成在滑动接合套端面上的滑动接合套端面齿的各齿侧面均为外凸圆锥齿侧面，形成在固定接合套端面上的固定接合套端面齿各齿侧面均为内凹圆锥齿侧面，所述的固定接合套的内凹圆锥齿侧面的曲率半径大于与该内凹圆锥齿侧面接合后相对应的滑动接合套外凸圆锥齿侧面的曲率半径。所述的滑动接合套端面齿和固定接合套端面齿各齿的齿顶端的齿宽大于齿根部的齿宽，齿侧面压力角为负值，且所述压力角的绝对值大于所述的滑动接合套和固定接合套所使用材料的摩擦角。
[0005] 所述的形成在滑动接合套端面上的滑动接合套端面齿与形成在固定接合套端面上的固定接合套端面齿具有相同的外径、内径、中径及齿数。
[0006] 所述的滑动接合套端面齿各齿的滑动接合套齿顶面与外凸圆锥齿侧面之间采用滑动接合套齿顶过渡圆环面过渡，所述的滑动接合套齿顶过渡圆环面与滑动接合套齿顶面相切，与滑动接合套外凸圆锥齿侧面相交。
[0007] 所述的固定接合套端面齿各齿的固定接合套齿顶面与内凹圆锥齿侧面之间采用固定接合套齿顶过渡圆环面过渡，所述的固定接合套齿顶过渡圆环面与固定接合套齿顶面对应相切，与固定接合套内凹圆锥齿侧面相交。
[0008] 所述的滑动接合套端面齿各齿的滑动接合套齿槽面与滑动接合套外凸圆锥齿侧面采用滑动接合套齿根过渡圆环面过渡，所述的滑动接合套齿根过渡圆环面分别与滑动接合套齿槽面和滑动接合套外凸圆锥齿侧面相切。
[0009] 所述的固定接合套端面齿各齿的固定接合套齿槽面与固定接合套外凸圆锥齿侧面采用固定接合套齿根过渡圆环面过渡，所述的固定接合套齿根过渡圆环面分别与固定接合套齿槽面和固定接合套外凸圆锥齿侧面相切。
[0010] 本发明的负压力角圆锥工作齿面差速锁，齿侧面为圆锥面的一部分，且压力角为负值，在齿面压力下具有自行锁止特性；齿顶面亦为圆锥面的一部分，可以使差速锁在接合时径向分力相互抵消，具有良好的自定心性。本发明可以将打滑车轮或车桥暂时刚性锁止，以提高车辆越野通过能力，当车辆行驶到良好路面，该差速锁再解锁，锁止或解锁可以采用手动方式，也可以采用由微电脑控制的工作气缸驱动。
附图说明
[0011] 图1是本发明的整体结构示意图；
[0012] 图2是本发明的滑动接合套与固定接合套分解结构示意图；
[0013] 图3是滑动接合套轴向结构示意图；
[0014] 图4是图3的A-A剖视图；
[0015] 图5是固定接合套轴向结构示意图；
[0016] 图6是图5的B-B剖视图；
[0017] 图7是滑动接合套齿形结构示意图；
[0018] 图8是固定接合套齿形结构示意图；
[0019] 图9是滑动接合套与固定接合套接合状态时图4所示的X向和图6所示的Y向投影示意图。
[0020] 其中：
[0021] 1：滑动接合套 2：固定接合套
[0022] 3：滑动接合套端面齿 4：固定接合套端面齿
[0023] 5：滑动接合套套体 6：滑动接合套内花键
[0024] 6′：固定接合套内花键 7：拨叉槽
[0025] 8：固定接合套套体 9：滑动接合套齿顶面对称线[0026] 9′：固定接合套齿顶面对称线 10：滑动接合套齿槽面对称线[0027] 10′：固定接合套齿槽面对称线 11：滑动接合套齿顶面
[0028] 11′：固定接合套齿顶面 12：滑动接合套齿顶过渡圆环面[0029] 12′：固定接合套齿顶过渡圆环面 13：外凸圆锥齿侧面
[0030] 13′：内凹圆锥齿侧面 14：滑动接合套齿根过渡圆环面[0031] 14′：固定接合套齿根过渡圆环面 15：滑动接合套齿槽面
[0032] 15′：固定接合套齿槽面
具体实施方式
[0033] 下面结合实施例和附图对本发明的负压力角圆锥工作齿面差速锁做出详细说明。
[0034] 如图1、图2所示，本发明的负压力角圆锥工作齿面差速锁，包括有：滑动接合套1和固定接合套2，所述的滑动接合套1和固定接合套2是通过形成在滑动接合套1端面上的滑动接合套端面齿3与形成在固定接合套2端面上的固定接合套端面齿4的相互接合而连接在一起。
[0035] 如图3、图4所示，所述的滑动接合套1包括有滑动接合套端面齿3和与滑动接合套端面齿3一体形成的滑动接合套套体5，所述的滑动接合套端面齿3的齿顶面和齿槽面在轴剖面中相互平行，且外高内低，齿顶面和齿槽面与滑动接合套旋转轴线所夹锐角为β，所述的滑动接合套套体5的内孔为滑动接合套内花键6，所述的滑动接合套套体5的外表面上形成有拨叉槽7。
[0036] 如图5、图6所示，所述的固定接合套2包括有固定接合套端面齿4和与固定接合套端面齿4一体形成的固定接合套套体8，所述的固定接合套端面齿4的齿顶面和齿槽面在轴剖面图6中相互平行，且外低内高，齿顶面和齿槽面与固定接合套旋转轴线所夹锐角也为β，所述的固定接合套套体8的内孔为固定接合套内花键6′。
[0037] 如图4、图6所示，采用使滑动接合套端面齿3的齿顶面和齿槽面轴剖面和固定接合套端面齿4的齿顶面和齿槽面轴剖面分别为圆锥面结构，可以使差速锁在接合时径向分力相互抵消，具有良好的自定心性。
[0038] 如图3、图5所示，所述的形成在滑动接合套1端面上的滑动接合套端面齿3与形成在固定接合套2端面上的固定接合套端面齿4具有相同的外径r1、R1、内径r2、R2、中径r3、R3及齿数。
[0039] 如图3、图5、图7、图8所示，所述的形成在滑动接合套1端面上的滑动接合套端面齿3的各齿侧面均为外凸圆锥齿侧面13，形成在固定接合套2端面上的固定接合套端面齿4各齿侧面均为内凹圆锥齿侧面13′，在图1所示的差速锁接合状态中，所述的固定接合套内凹圆锥齿侧面(13′)的曲率半径大于接合后相对应部位的滑动接合套外凸圆锥齿侧面(13)的曲率半径。
[0040] 圆锥形齿侧面对两轴相对位移和制造误差不太敏感，可防止因边缘接触而引起的应力集中，因而能提高齿面的承载能力及抗冲击性能。图中r1、r2、r3为滑动接合套的外径、内径及中径，R1、R2、R3为滑动接合套的外径、内径及中径。
[0041] 其中：r3＝0.5(r1+r2) (1)
[0042] R3＝0.5(R1+R2) (2)
[0043] r3、R3分别为滑动接合套和固定接合套的设计基准。
[0044] 如图4、图6所示，所述的滑动接合套1端面上的滑动接合套端面齿3和固定接合套2端面上的固定接合套端面齿4各齿的齿顶端的齿宽大于齿根部的齿宽，齿侧面压力角为负值，且所述压力角的绝对值大于所述的滑动接合套1和固定接合套2所使用材料的摩擦角。
[0045] 如图7、图8所示，滑动接合套端面齿3和固定接合套端面齿4各齿的齿顶端的齿宽大于齿根部的齿宽，齿侧面压力角为负值，且所述压力角的绝对值大于所述的滑动接合套1和固定接合套2所使用材料的摩擦角。
[0046] 所述的滑动接合套端面齿3各齿的滑动接合套齿顶面11与外凸圆锥齿侧面13之间采用滑动接合套齿顶过渡圆环面12过渡，所述的滑动接合套齿顶过渡圆环面12与滑动接合套齿顶面11相切，与滑动接合套外凸圆锥齿侧面13相交。
[0047] 所述的固定接合套端面齿4各齿的固定接合套齿顶面11′与内凹圆锥齿侧面13′之间采用固定接合套齿顶过渡圆环面12′过渡，所述的固定接合套齿顶过渡圆环面
12′与固定接合套齿顶面11′相切，与固定接合套内凹圆锥齿侧面13′相交。
[0048] 所述的滑动接合套端面齿3各齿的滑动接合套齿槽面15与滑动接合套外凸圆锥齿侧面13采用滑动接合套齿根过渡圆环面14过渡，所述的滑动接合套齿根过渡圆环面14分别与滑动接合套齿槽面15和滑动接合套外凸圆锥齿侧面13相切。
[0049] 所述的固定接合套端面齿3各齿的固定接合套齿槽面15′与固定接合套外凸圆锥齿侧面13′采用固定接合套齿根过渡圆环面14′过渡，所述的固定接合套齿根过渡圆环面14′分别与固定接合套齿槽面15′和固定接合套外凸圆锥齿侧面13′相切。
[0050] 滑动接合套端面齿3每个齿左右两侧滑动接合套齿顶面11在滑动接合套齿顶面对称线9处相交。滑动接合套端面齿3每个齿槽的两侧滑动接合套齿槽面15在滑动接合套齿槽对称线10处相交。
[0051] 固定接合套端面齿4每个齿左右两侧固定接合套齿顶面11′在固定接合套齿顶面对称线9′处相交。固定接合套端面齿4每个齿槽的两侧固定接合套齿槽面15′在固定接合套齿槽对称线10′处相交。
[0052] 图9是滑动接合套与固定接合套处于接合状态时，图4所示的X向和图6所示的Y向投影示意图。压力角α要大于齿面材料的摩擦角，以避免齿面间在压力下自锁。滑动接合套及固定接合套的齿顶部和齿根部分别采用半径为R和r的圆弧过渡，相对于周向齿宽，齿高较短，这样有利于提高工作齿强度。本发明中，滑动接合套与固定接合套均采用相同的齿侧面压力角及相同曲率半径的齿顶和齿根部过渡圆弧。采用这种结构有利于提高滑动接合套1与固定接合套2接合平顺性，减少齿根部应力集中，提高齿的强度，补偿传力齿受力变形，简化加工工艺。
[0053] 当本发明的差速锁锁止后要传递一定的扭矩，该扭矩在图7、图8中所示的滑动接合套外凸圆锥齿侧面13及固定接合套内凹圆锥齿侧13′间产生压力，由于滑动接合套端面齿3和固定接合套端面齿4的压力角为负值，且该角度的绝对值大于齿面材料的摩擦角，该压力使滑动接合套有向固定接合套齿槽滑入的趋势，进而使差速锁始终处于可靠锁止状态。当车辆打滑趋势减小后，差速锁传递扭矩相应减小，齿面间压力也随之减小，当该压力使差速锁轴向滑入固定接合套齿槽的分力小于驱动机构复位弹簧的回复力时，复位弹簧将滑动接合套顶开，差速锁解除锁止。
[0054] 本发明的负压力角圆锥工作齿面差速锁的工作原理是：当车辆驶入冰雪或泥泞路面，出现打滑现象时，车辆操纵者利用手动或自动方式通过工作缸驱动滑动接合套1与固定接合套2接合，此时，图7中所示的滑动接合套齿槽面15与图8中所示的固定接合套齿顶面11′接触，图7中所示的滑动接合套齿顶面11与图8中所示的固定接合套齿槽面15′接触，图7中所示的滑动接合套外凸圆锥齿侧面13与图8中所示的固定接合套内凹圆锥齿侧面13′接合，差速锁传递的扭矩通过图7中所示的滑动接合套外凸圆锥齿侧面13与图8中所示的固定接合套内凹圆锥齿侧面13′传递，差速锁锁止后，工作缸驱动力只保持很短时间，然后解除，差速锁传递的扭矩使具有负压力角圆锥工作齿侧面间存在压力，该压力使滑动接合套有向固定接合套齿槽滑入的趋势，从而使差速锁保持可靠锁止状态，当车辆驶入好路，车辆打滑趋势减小后，差速锁传递扭矩同时减小，齿面间的压力也逐渐减小，当齿面间压力产生的使滑动接合套滑入固定接合套齿槽的分力小于差速锁工作缸复位弹簧的回复力时，复位弹簧将滑动接合套顶开，滑动接合套和固定接合套脱离接合，差速锁解除锁止状态。
