球式差速器(翻译)1

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1、球式差速器的开发摘要：我们已经发明了一种防滑差速器（BCDiff），它可以使车辆具有良好的行使平顺性和优良的牵引性能。它是一种新型防滑差速器，利用钢球的滚动摩擦来限制差速器运动。我们阐明了差速器运动原理和防滑原理，并将其用公式表达出来。1．概述现如今，汽车中一般有两种类型的防滑差速器（以下简称LSD）：速度传感式LSD和扭矩传感式LSD，目前用于商业上的LSDS中。速度传感式LSD包含一种采用硅油的粘性类型，而扭矩传感式LSD包括扭力传感差速器，斜齿轮式和用于多片式离合器的多片式。近来，随着汽车性能

2、的提高，牵引力控制系统和行驶稳定性被愈发的重视起来，特别是有助于扭矩传感式LSD普及的运动表演汽车。在这样的市场趋势下，我们成功的开发了一款新的紧凑型汽车扭矩传感式LSD（下文简称BCDiff），通过将球替换齿轮，这样的改变提供了简单的预扭矩和扭矩偏向比例来控制牵引力的变化。这篇文章描述了不同的BCDiff之间的结构以及性能上的差异。2．发展的目标我们旨在产生一种数字式计算模型，来估算球和槽轨的使用年限，这是BCDiff发展必不可少的。3．结构BCDiff结构如图1[1]所示。13·如图所示：①差速

3、器壳，②差速器盖，差速球支撑架③作为扭矩传入器是连接在差速器壳上的，差速球支撑架包裹着球④安装在导槽内，用来传递扭矩，铁盘片⑤将球传递来的扭矩传递给轴。在铁盘片表面有槽道用于球的滚动。槽道是设计成与球有一个接触角的，用于产生在轴线方面对铁盘片的推力。止推垫圈⑥是一种在外壳、盖子和圆盘之间的摩擦体，平垫圈⑦用于调节预扭矩。1．差速工作原理和限制滑动差速器原理4．1．差速工作原理图2表示：沿轴向到槽道、轨道中心线，差速球和差速球支撑架架的剖面图。RH和LH铁盘片的槽道是相同的。差速球球是安装在RH和LH

4、槽道的两条中心线的交点。13同样，图3表示槽道中心线在一个运动周期的轨迹图。在同一个周期内，每一条RH和LH槽道中心线相对于垂直轴线（轴线P）在两个内截面对称移动。该轴线P安装的是LH槽道（虚线）的下限（中心线的最小半径）和RH槽道（实线）的上限（中心线的最大半径）。当LH槽道中间从起点到上限设定为，则RH槽道为。13两个槽道的内截面安装在上限和下限之间表面为。如果LH槽道移动旋转RH槽道固定，LH槽道转换为，LH槽轨内截面（安装球外）将表示为。从中可以看出内截面的运动距离是槽道的一半，同时表明，球

5、架的旋转高度为RH和LH的圆盘的一半。总之，RH和LH铁盘片槽道有相同的运动周期，他们在上限（或下限）时与轴P对称。如果在较高和较低限制之间的轨迹函数是一个单方面的增加或减少，球将安装在一个相同角度，从而提供一个连续的差速运动。4．2．限制滑动差速器原理图4[1]解释了负载如何作用在球上的。对于球中心与在球和槽轨迹表面的接触中点的夹角间的关系。从轴向看到的角度被定义为压力角，从轨道的切向方向的为接触角。当外载荷2A从球架上加起来，每个载荷表示为公式（1）和（2）在载荷之上，AR用于外部推力的驱动扭矩

6、，ER为推力垫片的摩擦扭矩，DR是球与槽轨表面的摩擦力矩，因而ER和DR作为限制滑动差速器转矩。ER与RH和LH圆盘各阶段状态无关保持不变，这是因为如果推力垫片摩擦变化，将不可能保持限制滑动差速器扭矩不变。如果作用在球上的输入扭矩被定义为T，从旋转中心的半径定义为r，代入公式（2），则表示为公式（3）当这里是不变的，为了保证不变ER，必须是常量。4．3．扭矩分布原理13如图5所示，表示了扭矩从产生到传递的分布。低转扭=高转扭=是球与轨道表面的摩擦扭矩，是作用在推动垫片上的摩擦扭矩。1．槽轨原理5．1

7、．槽轨方程公式常量，等式（4）表示一个渐开线。是一个齿轮原理中常用的公式。一些和渐开线有关的公式可用下列在图6中相同的符号表示：13等式（5）表示由相切坐标的渐开线，等式（6）由渐开线函数，等式（7）在高段平面的极坐标形式。图7表示在槽轨中心线与每个轨道部分的名称。13n：球的总数。渐开线最深处的半径。在轨道C部分的半径。渐开线最外处的半径。连接轨道的弧度。5．1．1．A部分的方程例如，以下表示一个适用于槽轨A部的方程，如图8所示，A部分的放大图。13方程组（5）（6）与槽轨在几何上的关系如图8所示

8、，公式可为用和定义等式（7），A部分中等式可表示为此公式适用于槽轨的剩余部分.6.差速球球的接触载荷和载荷分配6．1．差速球的接触载荷图9表示接触点的载荷以及方向13如图所示，由球架传递给球的载荷由P标明，作用在接触点A、B、E、D的载荷分别在和的外壳内表示出来。6．2．两球间的载荷分布13两球在一个时期运动中存在相同的间隔轨道。球被分为两个部分U和V。因为载荷的平均分布是不确定的，要分析考虑其载荷的分配。所有的球都可以表示为公式（15）n：球的数字。表示在U和V上的