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[零部件设计] 一个运动差速器专利

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该用户从未签到

发表于 10-7-2015 00:54:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 kyoucan 于 10-7-2015 01:01 编辑

    差速器这个东西可以说大家都非常熟悉,但是大家也非常的不熟悉。

    因为普通差速器的普及,使很多人认识了差速器。但是很少有人能清楚的列出5种以上的差速器结构?!
    但是差速器存在先天缺陷,就是容易打滑,空转。于是诞生了差速锁,因为大家对于汽车性能没有追求,还有差速锁的价格确实很高。导致了差速锁成了小众产品,虽然小众,但是差速锁的技术种类却非常多。
    现在常见的有两种,限滑式摩擦片差速锁,手动机械牙嵌差速锁,伊顿牙嵌差速锁,液压的差速锁,气压的差速锁,电磁的差速锁,哦,还有托森差速锁(不过不知道为什么被淘汰了)
    现在的四驱车本来就少,即使是四驱车,一半以上也没有中央差速器。仅仅使用一个多片式的离合器代替中央差速器。
    厂家实在是省钱到家了,不过也不怪厂家。因为多数的消费者都不愿意为了汽车多花钱,不愿意为了一个差速器多花上5000,(话说差速器很便宜,厂家也实在黑心),多了差速器,也就多了油耗,更是不可能有人买单。

    前驱横扫天下,四驱很骄傲,后驱则成了高端的代名词。

    差速器始终是一个结,不是没有好的差速器,而是好的差速器太贵太贵,而且故障率也是问题。
    下面先介绍两种目前最高端的差速器结构。
首先是本田的SH-AWD
http://auto.sina.com.cn/photo1/acurrltpxslj/281565.shtml

这个是一个后桥差速器,也基本只用在后桥上。因为成本太高,一个车上装2个的话,厂家也舍不得。
SH-AWD有3个离合器,不得不说本田实在太变态了,真是舍得下本。
他没有传统差速器的差速结构,而是在左右轮分贝设置了两个离合器。离合器接合,就传递动力,离合器断开,就中断动力。可以实现只驱动左轮,或者只驱动右轮,或者两个轮子都不驱动,或者实现扭矩0:100的动态分配。
说实话,我也是门外汉,对这个SH-AWD并不是非常了解,我觉得离合器一直处于做工状态,会不会寿命很短?
说实话,是我多虑了,因为SH-AWD已经跑了近10年,好像没有太大的问题。
刚才说到了这个后桥有三个离合器,还有一个就是位于那个垂直的传动轴上。
这个位置有一个行星齿轮变速装置,具备1档,二档,两个档变速功能,离合器就是档位切换装置。
本田的设置非常有趣,好像一档时,后轮的转速比前轮快1.7%,当利用离合器切换到二档时,后轮的转速比前轮快5%,
我们普通人的思路是:四驱系统四个轮子的转速应该完全一样,这是最好的状态。
应该是通过研究,后轮快1.7%,应该有利于汽车的稳定,弯道时,后轮快5%有利于汽车转弯。
真的很厉害!
理论上,只要这三个离合器足够强大,简直就是最强的差速器结构,赛道,越野跟玩一样。
可惜毕竟是离合器,摩擦力不是太大,车轮在越野时还是比较容易打滑。

SH-AWD确实足够好。
但是有一个差速器不得不提。
奥迪的运动差速器。
http://v.autohome.com.cn/v_5_11253.html
http://tieba.baidu.com/p/1929799815


    奥迪的这个运动差速器还是使用的传统差速器的结构。但是两边各有一个离合器,并且是通过两个齿圈进行传动,我看到时,确实没看懂。看懂后也着实让我震惊。
齿圈传动居然还能这么用!!!
    我也开始为齿圈传动的寿命担忧,可是很少有运动差速器坏掉的报道,或许是很可靠,或许是太小众。

奥迪的运动差速器,实现了一个很好的功能,就是加速功能!!!
    我们知道,在拐弯时,内侧的轮子转速要低,外侧的轮子转速要大。
    怎样实现呢???车子自然就实现了!呵呵
    但是在急转弯时,在赛道中,会出现一个很严重的问题。本来内侧车轮应该转动的更慢,但是在急转弯时,内侧车轮会翘起,甚至悬空,因为传统差速器的原因,内侧车轮会疯狂的空转,导致车辆失去动力,甚至失控。
    为了解决急转弯时,车轮空转的问题,一个解决方案就是ESP,通过刹车来制动空转的内侧车轮。大家也都知道刹车的反应速度,还有制动力,对于高速过弯,聊胜于无。
    一款高尔夫GTI是前驱车,就是为了防止高速转弯时,内侧车轮空转,居然安装了限滑式差速锁,真的少见,前驱加转差速锁。

    还是说说奥迪的运动差速锁,平时在铺装路面行驶时,这个奥迪运动差速锁就是一个普通的差速器。
    当高速过弯时,外侧车轮的离合器就会接合,接合以后,会使外侧车轮的转速提高。这样就非常有利于高速过弯。
    而且有个附带的作用,外侧离合器接合以后,外侧车轮转速提高,会强制使内侧车轮转速降低。

    这一点SH-AWD做不到,AH-AWD最多离合器接合外侧车轮,离合器断开内侧车轮,可以将全部的动力传递给外侧车轮,但是没有办法降低内侧车轮的转速。
    所有的动力传递给外侧车轮,没有办法使外侧车轮加速,,,等等?!
    我们忘记了SH-AWD还有一个离合器!!!
    位于垂直的传动轴上,这个离合器可以使传动轴加速5%,而这增加的转速,全部的动力都给了外侧车轮。从而实现了外侧车轮加速的目的。实在是佩服!!!

    介绍了这么多的差速器知识,大家还觉得差速器是很落伍的设计吗?
    不是差速器的技术不够,而是厂家觉得成本太高,不愿意装配在太多的车辆上面。
    还有目前最先进的两个差速器设计本田的SH-AWD,和奥迪的运动差速器,也因为专利原因,只装备与自己的高端车型。
    所以大家很少能接触到这类高端的差速器。

    不过本田的SH-AWD开放一些,还提供给别的厂家使用,一个大家很熟悉的例子就是别克昂科威,就是使用的类似SH-AWD的后桥差速器,不过属于阉割版本,缺少一个离合器,就是那个加速的离合器。

    说了这么多,很多的网友早就知道这些知识。让大家久等了。
接下来上大招。

介绍一个全新的差速器专利。

图1为全新的齿轮差速器。简化的结构仅有4个齿轮。为2个太阳轮和2个行星齿轮。

图2为差速器的正视图。

图3为差速器的左视图。

图4为差速器中的2个行星齿轮相互耦合的结构示意图。
这2个相互耦合的行星齿轮为主动轮。绕2个太阳轮做圆周运动,运动轨迹为图2中的虚线圆周轨迹。扭矩均匀的传递给2个太阳轮。
如果左右2个太阳轮负载相同,则这2个太阳轮的转速也相同。此时2个相互耦合的行星齿轮,它们的相对位置是静止的,没有转动。
如果右边的太阳轮所受负载加大,则右边的太阳轮受到更多的减速阻力,扭矩通过2个耦合的行星齿轮,传递给左边的太阳轮。左边的太阳轮转速增加,右边的太阳轮转速降低。这个专利可以实现差速功能。

图5为可以实现差速锁功能。共有6个齿轮。2个太阳轮,2个行星齿轮,2个齿圈。是在图1结构上增加2个齿圈构成的。

图6为差速锁正视图。

图7为差速锁左视图。


图1为全新的齿轮差速器。简化的结构仅有4个齿轮。为2个太阳轮和2个行星齿轮。
图2为差速器的正视图。
图3为差速器的左视图。
图4为差速器中的2个行星齿轮相互耦合的结构示意图。
这2个相互耦合的行星齿轮为主动轮。绕2个太阳轮做圆周运动,运动轨迹为图2中的虚线圆周轨迹。扭矩均匀的传递给2个太阳轮。
如果左右2个太阳轮负载相同,则这2个太阳轮的转速也相同。此时2个相互耦合的行星齿轮,它们的相对位置是静止的,没有转动。
如果右边的太阳轮所受负载加大,则右边的太阳轮受到更多的减速阻力,扭矩通过2个耦合的行星齿轮,传递给左边的太阳轮。左边的太阳轮转速增加,右边的太阳轮转速降低。可以实现差速功能。
图5为可以实现差速锁功能。共有6个齿轮。2个太阳轮,2个行星齿轮,2个齿圈。是在图1结构上增加2个齿圈构成的。
图6为差速锁正视图。
图7为差速锁左视图。
    这2个相互耦合的行星齿轮为主动轮。绕2个太阳轮做圆周运动,扭矩均匀的传递给2个太阳轮,及2个齿圈。
    其中左右2个太阳轮受到相同的负载,左右两个齿圈负载相同,并且两个齿圈受到的负载很小很小。
    则此时左右2个太阳轮的转速相同,左右2个齿圈的转速相同,并且太阳轮的转速等于齿圈的转速。
    这个齿轮结构可以实现差速功能。
    如果分别增加2个齿圈的负载。例如,在2个齿圈上分别安装2个离合器,或者机械结构,可以给2个齿圈分别加上负载。
    当2个太阳轮的负载相同,2个齿圈的负载也相同。
    当2个行星齿轮绕太阳轮做圆周运动,则左右2个太阳轮的转速相同,左右2个齿圈的转速相同。此时2个耦合的行星齿轮相对静止,没有转动。
    此时对左边的运动的齿圈加上负载,使左边的齿圈速度降低,甚至使左边的齿圈完全静止。
    因为左边齿圈的速度降低,2个耦合的行星齿轮会发生转动。
    使得左边的太阳轮速度增加,而右边的太阳轮速度降低。
    这个结构实现了主动式的差速功能。可以实现左右2个太阳轮的速度的调节与控制。
    例如,当左边的太阳轮的运动速度大于右边的太阳轮时,通过给右边的齿圈不断增加负载,来增加右边太阳轮的运动速度。当负载平衡时,可以实现左右两边的太阳轮速度相同。


    这个结构同样实现的功能与奥迪运动差速器完全相同。
    唯一的好处是结构简单一些。使用了行星齿轮代替传统的差速结构,可靠性可能会是问题。
   但是得益于较少的零件数量,可靠性应该能够很好解决。
   这个全新的差速器同样使用了两个离合器装置,虽然降低了可靠性。但是好在奥迪同样使用了两个离合器,可靠性应该有保障。

   不知道这样一个类似与奥迪运动差速器的全新差速器结构是否具有价值?

   各位觉得这个设计如何?


补充内容 (11-7-2015 19:51):
百度的图片不允许外链。大家右键打开图片链接,或者左击同时拖动图片,也可以看见图片。。。

该用户从未签到

 楼主| 发表于 12-7-2015 19:14:55 | 显示全部楼层
百度屏蔽外链,下面补图
一个全新的差速器专利。

图1为全新的齿轮差速器。简化的结构仅有4个齿轮。为2个太阳轮和2个行星齿轮。

图2为差速器的正视图。

图3为差速器的左视图。

图4为差速器中的2个行星齿轮相互耦合的结构示意图。
这2个相互耦合的行星齿轮为主动轮。绕2个太阳轮做圆周运动,运动轨迹为图2中的虚线圆周轨迹。扭矩均匀的传递给2个太阳轮。
如果左右2个太阳轮负载相同,则这2个太阳轮的转速也相同。此时2个相互耦合的行星齿轮,它们的相对位置是静止的,没有转动。
如果右边的太阳轮所受负载加大,则右边的太阳轮受到更多的减速阻力,扭矩通过2个耦合的行星齿轮,传递给左边的太阳轮。左边的太阳轮转速增加,右边的太阳轮转速降低。这个专利可以实现差速功能。


图5为可以实现差速锁功能。共有6个齿轮。2个太阳轮,2个行星齿轮,2个齿圈。是在图1结构上增加2个齿圈构成的。

图6为差速锁正视图。

图7为差速锁左视图。
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 3-8-2015 11:35:24 | 显示全部楼层
    看完了本田和奥迪的已经有点累了
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  • TA的每日心情

    16-9-2015 11:55
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 6-8-2015 14:54:34 | 显示全部楼层
    确实是很牛逼的东西
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