一种准限滑差速器的设计计算.pdf

汽车实用技术
2017年第14期
设计研究
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2017NO.14
10.16638/j.cnki.1671-7988-2017.14.008
种准限滑差速器的设计计算
陈伟,寇仁杰,李丹
(安徽江淮汽车集股份有限公司,安微合肥230601)
摘要:限滑差速器是一种通过优化差速器两半轴齿轮扭矩分配达到提高车辆在特定路面条件下通过性能的差速器。
文章介绍了一种在普通对称行星齿轮差速器的差速器売和半轴之间布置弾簧摩擦裝置的准限滑差速器机械结构。通
过建立这种差速器的力学模型,给出了其锁紧系数特性山线以及弹簧摩擦装置的设计、计算方法。
关键词:限滑差速器;通过性;库伦摩擦;锁紧系数
中图分类号:U462.1文献标识码:A文章编号:1671-7988(2017)14-22-04
Design and calculation of quasi limited slip differential
Chen Wei, Kou Renjie, Li D
(Anhui Jianghuai Automobile group Co. Lld, Anhui Hefei 230601)
Abstract: Limited slip dillcrcntial is used to promote vchiclc trallicabilily on spccific road conditions, this is usual
achieved by torque re-distribution between two bevel side gears. A kind of Quasi limited slip differential which has a special
Friction mcchanism bctwccn diflerential housing and side shanl is introduced in this papcr. The charactcristic curve of locking
coefficient and design/calculation method are pointed out by mechanical modeling of the differential
Keywords limited slip differential; trafficability; Coulomb friction; locking coefficient
CLC NO: U4621 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2017)14-22-04
变速箱中引入差速器来协调左右车轮的转速差,具体可
前言
以起到以下作用
差速器是现代汽车必不可少的装置。自从第一台差速器
1)保证车辆在直行和转弯工況的正常行驶
诞生以来,差速器历经了多次优化和发展,其结构形式也出
2)提高车辆在复杂路面的通过性
现了很多变化,目前传统的对称行星齿轮差速器及基于此发
3)改善轮胎的暦损、改善车辆的燃汕消耗率
展而来的差速器广泛应用于各种道路车辆之中。木文主要研
4)改善车辆操纵稳定性山
讨一种在对称行星齿轮差速器基础上优化而来的准限滑差速
1限滑差速器及其种类
汽车在行驶过程中,左、石车轮转速往往是不相同的,
传统对称行星齿轮差逑器(如图1所示)内摩擦扭矩产
如:车辆转弯时,内侧车轮转速比外侧低。左右车胎气压不生于行星齿轮、半轴齿轮与差速器売之间的库伦摩擦力,其
等造成两车轮滚动半径不相等时,滚动半径小的车轮旋转速内摩擦扭矩相对较小,同时两个半轴齿轮齿数及直径相同
度高。左右车轮所处的路面附着情况不同,打滑一侧车轮转因此对称行星齿轮差速器具有“差速不差扭”的特性。也就是
速高等。此时若将左右车轮锁定,将影响车辆的行驶性能。说当车辆一側车轮位于低附着系数路面(例如冰面),另一侧
车轮位于正常附着系数的铺装路面时,因处于低附路面一侧
作者简介:陈伟,男,(1981-),工程师,工学硕士,就职于江淮汽
车股份有限公司技术中心,从事双离合自动变速器产品研发工作。
车轮无法形成有效的负载扭矩进而使得另一侧车轮也无法建
万方数井
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立有效扭矩输出,降低车辆牵引力,车辆无法前进。这严重
为达到有效提高锁紧系数的作用,弹簧选取较大劲度系
影响了汽车在特定路況下的通过性和行驶安全性。
数;为使摩锥环具有较高可靠性,采用锡青铜或铝青铜等
材料制作;此外采用特殊结构设计避免弹簧、弹簧座和摩
4
锥环之间出现较大周向相对滑动。
结构中半轴迩接法兰一端通过花键与差速器半轴齿轮固
连,另一端通过法兰与半轴相连。装置蝉簧在装配后即处于
0
预压紧状态,惮簧一端支撑在半轴连接法兰轴肩处,弹簧力
1-轴承;2-左外売;3-垫片;4-半轴齿轮;5-垫圈;6行星齿轮;
通过弹簧座作用在摩擦锥环上。摩擦锥环加工有一开口,且
7ー从动齿轮;8-右外売;9-十字轴;10-螺栓
其外圆开有若干用于降低其刚性的凹槽,因此当锥环受到较
图1对称行星齿轮差速器结构简图
强的弹簧力作用时,它的外锥面与差速器壳体锥孔紧密配合
解决上述问题的方法是增大差速器内摩擦扭矩甚至在特的同时内孔也能紧紧的压在半轴连接法兰的轴颈处。
定情况下锁死差速器,通过增大内摩擦扭矩实现差速器半轴
该差速器在驱动桥上的简化模型如图3所示。
齿轮扭矩优化分配的差速器称为限滑差速器(LSD-- limited
slip diferential)
驱动轮
根据增大差速器内部摩擦扭矩技术实现形式不同,限滑
差速器又大致分为以下几种:摩擦片式行星齿轮差速器、滑
弹簧摩擦装
弹簧摩擦装置
块-凸轮式高摩擦差速器、蜗轮式高摩擦差速器、自由轮式差
逑器等。
图3驱动桥简化模型
相比之下普通对称行星齿轮差速器的锁紧系数在1.05~
图3中,の、、2分别为差速器売、左侧车轮、右侧
15之间,而限滑差速器锁紧系数通常在2.59之间。大锁。车轮转速。
紧系数可提高车辆在特定路面的通过性能,但考虑到改普车
当车辆直线行驶在干燥路面上时,两轮无转速差,即oo、
辆操纵灵活性、行驶稳定性、提高传动部件和车轮寿命等方の与の2三者相等,行星齿轮无自转运动,左右半轴齿轮及
面与提高锁紧系数之间存在一定矛盾,应根据车型设计需要半轴连接法兰与差速器売之间不存在转速差,摩擦装置此时
综合考虑选取合适的锁紧系数。
不会起到作用,也不会因摩擦产生功率损失。上述工况下
差速器行星齿轮受力如图4所示,它只受到来自于一字轴或
2弹簧摩擦式准限滑差速器
十字轴的推动力P和米自于左右半轴齿轮的相等的反作用力
木文主要介绍一种在普通对称行星齿轮差速器基础上增P2。
设弹簧摩擦装置而来的准限滑差速器。之所以称其为准限滑差
行星齿轮
轴或十字轴
速器,原因在于相比其摩擦片式行星齿轮差速器、蜗轮式高
摩擦差逑器等其内摩擦扭矩小,但因其结构简单并且可获得
校好的操纵性和通过性之间的平衡而获得较为普遍的应用
这种差速器是在対称行星齿轮式差速器的差速器売和左
石半轴连接法兰之间增加蝉簧摩擦裝置实现提高差速器内摩
图