專利名稱：具有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是指一種用于具有車輛液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的裝置，使得當(dāng)車輪 以不同角速度轉(zhuǎn)動時，差速器轉(zhuǎn)軸的左右側(cè)車輪之間傳輸?shù)膭恿υ黾映蔀榭赡埽眠@種方 式減少由于車輛的車輪之一缺乏附著導(dǎo)致車輛打滑的危險。本發(fā)明包括控制差速器中牽引 力的方法和具有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器，使得車輛在某一車輪和其它車輪之間不同 附著情形下以均勻形式施加牽引力，防止由于對地面具有較低附著的車輪打滑而導(dǎo)致的機(jī) 械動力損耗。即使在車輪之一在非?；锏谋砻孓D(zhuǎn)動的極端情況下，該系統(tǒng)通過顯示對地 面附著的唯一車輪輸送力矩。該方法和系統(tǒng)應(yīng)用于街道車輛、比賽、貨運、農(nóng)業(yè)、筑路機(jī)械等等。
背景技術(shù)：
典型的差速器通常是由連接到差動傳動盤的錐齒輪組成。在傳統(tǒng)的汽車中，差動 盤已經(jīng)連接外部齒輪以接收從變速箱來的動力傳輸，并有兩個行星齒輪和至少一個，通常 兩個或最終更多的，衛(wèi)星齒輪。每個行星齒輪連接對應(yīng)左右車輪之一的輪軸，而衛(wèi)星齒輪 使得每個行星齒輪從電機(jī)接收相同的力矩，甚至在車輪以不同的速度例如以曲線形式移動 時。如果車輛的任何車輪由于滑溜路面失去抓地力，力矩減小，車輪加速，因為差速器 反應(yīng)并試圖保持力矩。對面放置的車輪失去牽引力，因為差速器試圖保持力矩相等。事實 上發(fā)生的是當(dāng)一個車輪開始在空中旋轉(zhuǎn)時，需要較少的力矩在大的速度旋轉(zhuǎn)，差速器傳輸 的力矩減小。與柏油路保持附著的另一車輪接收到相同的減小的力矩(因為差速器通常工 作傳輸相同力矩至兩邊)。由于這種減少，傳輸?shù)牧夭蛔阋则?qū)動車輛，車輪停止。結(jié)果，車 輛失去所有的機(jī)動性和傳輸無法恢復(fù)(它滑行)。同時它使我們能夠在非常粘的表面例如干浙青上作出極端急轉(zhuǎn)彎，好像車輛沒有 任何限滑系統(tǒng)，在泥、沙、雪、山、浙青和比賽中操作而不會失去電機(jī)產(chǎn)生的所有力矩，這用 目前現(xiàn)有的裝置不能實現(xiàn)，因為如果差速器的鎖止是非常牢固的，在松散地面可以獲得良 好的牽引力，但不能進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎；如果差速器的鎖止松弛后進(jìn)行這些轉(zhuǎn)彎，當(dāng)牽引車輪之間 的附著的差異增加時失去牽引力。在車輛中牽引力的失去可以通過使用控制滑動的差速器來避免。不同類型的滑 動控制系統(tǒng)已知例如由斜坡、由齒輪、由粘度、由預(yù)裝彈簧觸動，由空氣驅(qū)動，等等。也有機(jī) 電系統(tǒng)，其電子檢測車輪的不對稱負(fù)荷(單邊加速)，并激活控制滑動的螺線管，通過小齒 輪使得行星齒輪和差動器齒輪共享相同的轉(zhuǎn)速。該滑動控制系統(tǒng)顯示極其復(fù)雜和/或高成 本，對于它們插入到普通車輛的差速器殼體中來說太高。此外，用目前已經(jīng)存在的裝置，在任何行駛情況下均無法獲得完全可靠的運轉(zhuǎn)。對 于一個良好的防滑反應(yīng)，差速器的鎖止必須非常牢固；在這些情形中，在附著喪失的情況 下，牽引力是良好的，但是當(dāng)進(jìn)行封閉轉(zhuǎn)彎時，當(dāng)檢測到左右車輪具有不對稱負(fù)荷時，系統(tǒng) 很容易以同樣的方式作出反應(yīng)，在最大程度進(jìn)行調(diào)整的情況下，造成使差速器的功能無效的鎖止效果。這個缺點不僅可以造成更大的輪胎磨損，而且也可能導(dǎo)致車輛失控，因為轉(zhuǎn)向 輪的可操作性減小了。到本發(fā)明研發(fā)時，本領(lǐng)域的最先進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)披露在文獻(xiàn)US3，049，943和 FR2, 675，873中。專利US3，049，943預(yù)見到在差速器殼體內(nèi)使用液體壓力去耦合齒輪牽引 裝置，但它們既沒有顯示也沒有推斷如下所解釋的在密封外殼內(nèi)的防滑原理。更近地，專利FR2，675，873包括將差速器的箱體分成兩半的分隔物，每一半具有 各自的行星齒輪，充滿油，具有不同的內(nèi)部工作壓力。用于內(nèi)部的預(yù)見的功能的必要密封是 如何在半球體間實現(xiàn)的，不能從幾何和機(jī)械結(jié)構(gòu)中瞥見。同時，其暗示對于通過齒間空隙 實現(xiàn)從一室至另一室轉(zhuǎn)移的液壓油來說，行星齒輪和衛(wèi)星齒輪的相對運動是足夠緩慢的， 由相鄰齒輪的齒間的泄露進(jìn)行補償，所以由此產(chǎn)生的壓力不可能適于實現(xiàn)提議的受限的滑 動，因為在非常低速時將產(chǎn)生相同的壓力，而要實現(xiàn)壓力的理想值，需要在極高的速度進(jìn) 行。在車輪滑動時，在相應(yīng)半球中的壓力會增加，但這種現(xiàn)象不會進(jìn)行調(diào)整，因為沒有裝置 用于額外進(jìn)油以增大體積和壓力。如果它通過齒輪的齒來自另一半球，以這種方式降低在 該室的體積并減小同室的提到的壓力，將是有意義的，這樣一來，假定的壓力的益處將在動 態(tài)半球中喪失用于在靜態(tài)半球中的均衡。這不是顯而易見的，因為這種壓力顯示作為阻斷 作用，作為制動的摩擦位于那里。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要以簡單和經(jīng)濟(jì)的方式，在對應(yīng)的行星齒輪上產(chǎn)生一種鎖止效果 以限制突然或異常加速的車輪。本發(fā)明通過在密封和加壓環(huán)境中淹沒在差速器殼體內(nèi)的行星齒輪，實現(xiàn)了行星齒 輪的一種“自動鎖止”，那里的行星齒輪具有一種摩擦力，正確地使它們的速度增加或加速 不能超過牽引車輪的正常功能。術(shù)語“鎖止和/或制動”使用在本說明書中用于限定設(shè)置 在差速器殼體內(nèi)的齒輪的停止不動的效果，以便盡管一個車輪試圖通過缺乏對公路的附著 而脫離控制，這些車輪的轉(zhuǎn)動仍然保持有其牽引力，由于施加至行星齒輪的鎖止作用，差動 盤的轉(zhuǎn)動直接分配相同的速度至兩車輪。在達(dá)到給定速度運轉(zhuǎn)期間，當(dāng)車輛在直線行程移動而沒有彎曲時，行星齒輪以及 衛(wèi)星齒輪實際上不會有任何相對運動，當(dāng)它曲線行駛或在轉(zhuǎn)角拐彎時，幾乎沒有相對運動。 這一切是相對于差動盤而言的，因為它是以必需的速度轉(zhuǎn)動以傳輸力矩至車輪。但是，當(dāng)一 個車輪失去抓地力，對地面的附著，差速器繼續(xù)試圖給予相同的力矩，而能夠阻礙車輪的負(fù) 荷已經(jīng)急劇減小，從而車輪試圖快速增加其速度(其是“自由的”)。隨著由差速器傳輸?shù)?力矩減小，但另一車輪的高阻性負(fù)荷得到保持，因為它正常附著于地面，該車輪停止，因為 減小的力矩不足以轉(zhuǎn)動它。到這里，這是簡單地描述在正常差速器中發(fā)生了什么。在本發(fā)明中呈現(xiàn)的差動系統(tǒng)具有與行星齒輪和差速器殼體密切接觸的摩擦系統(tǒng)。 因此，在本發(fā)明的差速器中，在之前的段落中描述的牽引力喪失初期，對應(yīng)“自由的”車輪的 行星齒輪將傾向于在差速器殼體內(nèi)更迅速地旋轉(zhuǎn)，但阻力阻礙加速，由加壓油和位于行星 齒輪和差速器殼體之間的摩擦系統(tǒng)的密切接觸產(chǎn)生的摩擦產(chǎn)生。因此，提及的行星齒輪停 止，傳輸?shù)牧爻浞衷龃笠栽诘诙囕喼芯S持足夠的牽引力。本發(fā)明的限滑裝置包括密封環(huán)境，裝載有油，并位于車輛的差速器中。油預(yù)先裝載至一定壓力，不是那么高以致當(dāng)曲線轉(zhuǎn)動(可能是急轉(zhuǎn)彎)時，阻礙差速器在正常的動力學(xué) 條件(速度和加速)下的正確功能，但是當(dāng)一個車輪放松對公路表面的附著并開始快速轉(zhuǎn) 動時，足夠高從而產(chǎn)生限滑效果。油的壓力作用于齒輪的自由面，因為這是抵靠框架內(nèi)壁放 置的表面，與上述摩擦系統(tǒng)密切接觸，而不是與油。壓力傳輸?shù)讲钏倨鲀?nèi)的行星齒輪，由于 前面提及的密切接觸，使其停止不動，抵靠差速器殼體內(nèi)壁。阻斷作用減速車輛的轉(zhuǎn)動而沒 有傳輸牽引力的車輪，這樣它允許另一車輪產(chǎn)生牽引力，用這種方式恢復(fù)車輛的機(jī)動性。這種裝置在施加牽引力和在阻斷時均工作，允許在極端需要的情況下兩個車輪可 以同時保持附著至路面，不允許其中一個滑動。然而，所描述的裝置允許進(jìn)行極端急轉(zhuǎn)彎，仍然在非常粘的表面例如干浙青上，好 像它沒有任何限滑系統(tǒng)，從而允許差速器功能的全面工作，施加對稱力矩至具有不對稱負(fù) 荷的車輪。借此，允許駕駛在不同類型的道路中，例如泥、沙、雪、山和浙青，一直具有傳送全 部可用的發(fā)動機(jī)力矩的能力。由于這些特點，該系統(tǒng)還在具有前牽引力的車輛的差速器中 具有效用，而無需增加努力去控制車輪。實際上，油可以在通常壓力下從差速器殼體的外部進(jìn)行裝載，然后可以引入氣體 去加壓油至所需的大小，這種方式是氣體控制活塞的預(yù)載壓力?？蓧嚎s媒介(氣體)和不 可壓縮媒介(油)的結(jié)合允許基本上通過在差速器中的液體的熱膨脹緩沖在運轉(zhuǎn)期間出現(xiàn) 的壓力變化。在正常天氣下，油的起初的室溫可在20度左右，在漫長的旅程后上升直至80 度，會涉及50%的壓力變化，因為室和活塞的體積是恒定的和緊密封閉的，液壓油一般膨脹 7至8%之間。在賽車汽車中，在比賽結(jié)束時，檢測到溫度超過120度。氣體(如氮氣)可以置于囊中，該囊具有用于從外部裝載油和氣體的管道，并裝在 差速器殼體中，混合在相同的油中，對油和活塞增加壓力部件。從下面詳細(xì)的說明和附圖，對于那些在這些問題上理解的人們來說，本發(fā)明的其 它一些特點、目標(biāo)和優(yōu)勢將變得明顯。


圖1是傳統(tǒng)差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖2A ；2B和2C是圖1所示的、根據(jù)本發(fā)明的具有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的 第一形式改進(jìn)的差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖3A和3B是圖1所示的、根據(jù)本發(fā)明的具有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的第 二形式改進(jìn)的差動系統(tǒng)的爆炸圖。圖4是圖2A，2B，2C，3A和3B所示的本發(fā)明的具有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器 的橫截面視圖。圖5是圖2A，2B, 2C，3A，3B和4所示的密封的行星齒輪的俯視圖。
具體實施例方式本發(fā)明可應(yīng)用于已經(jīng)存在的如圖1所示的差動系統(tǒng)，其來自工廠作為福特突擊者 的標(biāo)準(zhǔn)配備。該設(shè)計具有單一件的框形箱，S卩差動盤1和2(在我們的例子中是分隔開的 框形箱)，帶有開口 9，支撐一對面對面的行星齒輪3，和閉合蓋2。每個行星齒輪3是內(nèi)部 進(jìn)行縱向條紋加工以連接分別傳輸動力至左或右車輪的轉(zhuǎn)軸(這些均未顯示)的一端。此外，差動盤1和2支撐一對面對面的齒輪4，通過各自的齒輪軸5安裝在相同的差速器殼體 1和2中。四個齒輪3-4放置在垂直平面中，以總所周知的傳統(tǒng)的方式耦合行星齒輪3和衛(wèi) 星齒輪4。當(dāng)對于以直線移動的車輛來說兩車輪速度相等時，一整套1-2-3-4以車輪的速度 轉(zhuǎn)動，而第一四個齒輪實際上都沒有與差速器殼體1和2的相對運動。當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，外側(cè) 車輪將比內(nèi)側(cè)車輪經(jīng)過更長的距離，所以兩個行星齒輪3將不得不以不同的速度旋轉(zhuǎn)，以 便車輛的車輪跟上其行駛，而差動由以慢速繞其齒輪軸5旋轉(zhuǎn)地衛(wèi)星齒輪4補償。本發(fā)明解決的問題顯示出當(dāng)車輪之一失去附著，獨占了全部可用的力矩，其超過 阻礙自由車輪的小負(fù)荷，喪失了相對車輪的所有牽引力(這是“好的車輪”)，盡管其如前解 釋的那樣一直牢牢附著在浙青或地面上。根據(jù)圖4和圖2A，2B和2C所示的本發(fā)明的細(xì)節(jié)，密封腔11在框體2的內(nèi)側(cè)加工 形成。凸部8置于框架2的蓋子中，用于在環(huán)境壓力下進(jìn)油(或液壓油)13，當(dāng)框體1和2 放在一起時結(jié)束，如下所述，壓力后來將增大。此前，環(huán)形齒輪6置于每個行星齒輪3的前 面，所以當(dāng)不可壓縮液體的壓力增加時，它們擠壓抵靠在框體1-2上，制動齒輪。腔11體積的一部分充滿氮氣，其完成加壓油和補償由于差速器運轉(zhuǎn)的典型溫度 變化導(dǎo)致的壓力變化的雙重功能。在圖2A，2B和2C的示意圖中，使用橡膠囊11用于此目 的(或乳膠，某些聚合物或彈性金屬)，保護(hù)安裝有通過其裝載氣體14的凸部15的鋼罩23 的內(nèi)部。罩12密封安裝在差動盤1和2上，從而限定一個封閉系統(tǒng)，其含有在一定壓力下 的油，其在福特突擊者差速器情況下在201bs/pulg.和281bs/pulg之間選擇，用于普通街 道車輛。在圖3A和3B的替代示意圖，氮氣和油通過相同的凸部8注入，兩者都在差速器殼 體(1和2)的密封室內(nèi)混合，形成加壓混合物。差速器殼體(1和2)的封閉外殼或室?guī)в?鋼塞(或另一方式如弧焊)，通過密封圈7 (或0型環(huán)，由如氟膠，聚合物，聚四氟乙烯等制 成)密封沿殼體1-2的傳動軸間隙。即使本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選設(shè)計方式進(jìn)行了描述，必須理解，我們的目的不是要限制 本發(fā)明至所顯示的設(shè)計。通過適合每種特定情況下使用的壓力的數(shù)值，本發(fā)明可用于自我 驅(qū)動的車輛，由低到高的發(fā)動機(jī)動力。我們承認(rèn)，在本主題上經(jīng)過訓(xùn)練的人們將能夠認(rèn)識到 可以進(jìn)行更換、改動、修改和省略而不背離本發(fā)明的精神或基本思路。因此，前面的描述只 是作為示例，本發(fā)明包括與本發(fā)明的目的兼容的所有合理的設(shè)計，而沒有限制本發(fā)明的范 圍。
權(quán)利要求
一種帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的可安裝在車輛上傳輸動力至車輛車輪的牽引控制器的牽引控制方法，包括差速器，差動盤(1和2)用于接收動力和力矩，并配備至少一個衛(wèi)星齒輪(4)，與用于傳輸動力至上述車輪的至少二個行星齒輪(3)連接，其特征在于，所述衛(wèi)星齒輪和所述行星齒輪用加壓液體淹沒，壓力上升到足夠高的數(shù)值，從而當(dāng)與所述行星齒輪連接的所述車輪可能經(jīng)受負(fù)荷的重大減小時，通過鎖止所述差速器從而兩個行星齒輪基本上以相同速度轉(zhuǎn)動，阻止任何那些行星齒輪可能具有的任何過度的加速和速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的牽引控制方法，其特征 在于，當(dāng)所述車輛正常轉(zhuǎn)動進(jìn)行急轉(zhuǎn)彎時，相對于所述差速器殼體，上述過度的加速或速度 大大超過所述行星齒輪的加速或速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的牽引控制方法，其 特征在于，所述加壓環(huán)境含有潤滑液(包括油脂)，密封從而形成封閉室的所述差速器殼體 充滿潤滑液并加壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的牽引控制方法，其特征 在于，施加至所述液體的壓力值包括從20至281bs/pulg.的中間值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的牽引控制方法，其 特征在于，所述液體通過氣體進(jìn)行加壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的牽引控制方法，其特征 在于，使用的所述氣體是氮氣。
7.一種帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差速器，包括用于接收動 力和力矩的差動盤(1和2)，所述差動系統(tǒng)配備至少一個衛(wèi)星齒輪(4)，與用于傳輸動力至 所述車輪的至少二個行星齒輪(3)耦合，其特征在于，那些行星齒輪與位于封閉室(1-2或 12)內(nèi)的摩擦裝置(環(huán)形齒輪)(6)連接，所述封閉室(1-2或12)含有擠壓所述行星齒輪抵 靠那些摩擦裝置的加壓液體，以停止表明牽引力在所述車輪之一喪失的速度或加速增加， 壓力還鎖止所述差速器從而兩個行星齒輪基本上以相同速度轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)差速器的牽引控制器，其 特征在于，所述封閉室封閉在所述差動盤內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差速 器，其特征在于，所述液體是油或液壓油(包括油脂)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器 的差速器，其特征在于，所述液體通過氣體進(jìn)行加壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差 速器，其特征在于，所述氣體是氮氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差 速器，其特征在于，所述氣體包含在位于上述差動盤(12)內(nèi)的囊(11)內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差 速器，其特征在于，所述囊置于所述差動盤外、封閉保護(hù)殼體(12)內(nèi)，所述封閉保護(hù)殼體 (12)在內(nèi)部限定所述室并含有所述差速器殼體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差 速器，其特征在于，所述氣體和所述液體在壓力作用下混合在一起。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器的差 速器，其特征在于，所述差動盤是一緊密封閉件(1 ；2 ；9)，所述緊密封閉件(1 ；2 ；9)含有在 壓力作用下與所述氣體混合的所述液體。
16.根據(jù)權(quán)利要求7-15任一所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制 器的差速器，其特征在于，施加至所述液體的壓力值位于20至281bs/pulg.之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求7-16任一所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制 器的差速器，其特征在于，所述摩擦裝置包括插入每個行星齒輪和差動盤的內(nèi)壁之間的環(huán) 形齒輪(6)，與兩者滑動接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求7-17任一所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制 器的差速器在載人或載貨車輛中進(jìn)行牽引控制的應(yīng)用。
19.根據(jù)權(quán)利要求7-17任一所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制 器的差速器在比賽車輛中的應(yīng)用。
20.根據(jù)權(quán)利要求7-17任一所述的帶有用于車輛車輪的液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制 器的差速器在筑路或農(nóng)業(yè)勞作機(jī)械中的應(yīng)用。
全文摘要
帶有液壓氣動調(diào)節(jié)器的牽引控制器在差速器中實施，其中形成一個封閉室(1-2)，含有加壓液體，差速器的行星齒輪(3)和衛(wèi)星齒輪(4)位于其中。行星齒輪通過環(huán)形齒輪(6)與差速器殼體(1-2)的內(nèi)壁密切接觸。在差速器殼體內(nèi)的壓力和摩擦狀況不會影響輸送到車輪的正常的力矩傳輸，即使當(dāng)車輛轉(zhuǎn)動至高速時，但當(dāng)對應(yīng)的車輪滑動，失去了對瀝青或地面的抓地力時，阻礙某個行星齒輪的過度加速和速度。
文檔編號F16H48/08GK101883936SQ200880117551
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者哈維爾·馬塞洛·朱莉婭 申請人:赫羅尼莫·盧卡斯·科爾尼德茲;胡安·伊格納西奧·科爾尼德茲;哈維爾·馬塞洛·朱莉婭