国内工程机械驱动桥技术现状及发展趋势

国内工程机械驱动桥技术

齿轮、轴类、壳体等零件材料与制造工艺与国外产品相比存在一定差距，存在整体重量与体积较大，使用寿命短等缺陷；二是技术性能相对落后，普遍没有采用自锁式防滑

差速器和湿式制动器等先进装置。

在轮胎式工程机械驱动桥中推广自锁式防滑差速器和湿式制动器，是提高工程机械驱动桥产品技

术水平的途径之一，也是国产机械驱动桥技术发展的必然趋势。自锁式防滑差速器能自动实现转矩在左右车轮间的不等分配，以充分利用车辆的牵引力，可以明显提高轮胎驱动工程机械的越野性能和经济性，目前最常用的是牙嵌式全自动

差速锁，简称为N O S P I N，其结构如图1所示。

图1 牙嵌式全自动差速锁结构图

N O S P I N是一种全自动牙嵌式100%锁定速度敏感型差速锁。它除了持续传递动力到车轮之外，当车辆转弯或越过不平的障碍物而导致两侧车轮速度不一致时，N O S P I N也可以自动地允许差速。N O S P I N主要包括从动环组件、主动环组件、半轴齿轮和弹簧。整个差速器通过四个轴颈安装于差速器壳体内，左右从动环组件通过花键与半轴齿轮连接，左、右从动环组件上除了有和主动环组件上相配合

的受力齿，还有和主动环组件上凸

轮环斜齿相配合的外推齿，凸轮环

斜齿位于主动环组件中，其工作原

理如图2所示。

图2 牙嵌式全自动差速锁工作原理图

当两边车轮速度不同时，凸轮

环斜齿与转速较快的从动环外推齿

接触，将转速较快的从动环组件向

外推，使其与主动环组件脱开。当

车辆恢复直行后，弹簧的压缩会使

脱开的从动环组件与主动环组件重

新结合。当车辆直进或直退时，从

动环组件与主动环组件保持锁定。

两根半轴像被锁在一起，即使一边

车轮离开地面，两边车轮仍然保持

同样速度。当车辆转弯或越过不平

的障碍物时，同一根桥上两边车轮

有一边会比另一边转的快。转的快

的车轮带动那一边的从动环组件，

使其与主动环组件脱离，并以和该

边车轮一样的转速转动。当车辆恢

复直行后两边车轮速度恢复一致

时，脱开的从动环组件再度与主动

环组件相结合，将两边的半轴完全

锁定。

N O S P I N可以把扭矩和动力

100%连续传递到驱动轮上，同时

当两侧车轮转速不同时，N O S P I N

也具有差速功能，特别是当车辆打

滑时，传统的差速器另一边也失去

推进力，而采用N O S P I N的驱动桥

即使一边车轮悬空，车辆仍然保有

驱动力。此外N O S P I N不需要特殊

的润滑油或调整，安装简单，不需

要特殊的设备和工具。只要将普通

差速器取下用N O S P I N替代即可，

因此维护保养极其方便。图3中

N O S P I N可取代图4中普通差速器

中的零件。

图3 NOSPIN差速器零件

图4 普通差速器零件

其他先进的差速方式还有渐

进式分扭差速器和螺旋齿轮分扭限

滑差速器。渐进式分扭差速器简称

P T D，它是一种扭矩感应式的“渐

进式”有限打滑差速器。它可同

时推进车辆两边的车轮，并允许轮

间差速。P T D通常是由两个半轴齿

轮加上四个或两个行星齿，由三个

形状各异的齿轮为一组（如图5所

示），最常见的组合是半轴齿轮上

有四组、行星齿轮上有三组。独特

的齿形提供不同的作用力线和不同

的转矩支撑点。半轴齿轮上的齿和

行星齿轮上的齿只能以某种特定的

方式嵌合。这种特定的齿形嵌合使

得P T D具有“渐进式”分担转矩作

用。当车辆需要将转矩由一边转移

到另一边时，行星齿轮开始向路面

较好的轮子方向偏移，车辆的穿越

性能得以提升。偏移量和转矩的转

移量成正比，直到两边的转矩比达

到3.5∶1为止。这种转矩传递是自

动而且瞬间完成，驾驶员完全感觉

不出来。

图5 PTD齿轮结构

螺旋齿轮分扭限滑差速器是

通过平行轴螺旋齿轮相互作用，平

顺、安静、自动地实现转矩分配。

即使安装于前桥，也可以在驾驶者

完全感觉不到情况下实现转矩转

移。

在制动方式上，与盘式、蹄

式等制动器相比，湿式制动器在工

作时，制动摩擦片浸没在封闭的冷

却油内，绝大多数情况下是以油的

剪切作用传递转矩来代替摩擦材料

的直接接触，这样不仅制动过程较

为平稳，制动性能比较稳定，且具

有较高的耐用性和可靠性，其使用

寿命比干式钳盘制动器提高1.5倍

以上，具有制动容量大，制动性能

好、外形尺寸小、结构紧凑、密封

性好、制动效能不受旋转方向的影

响、操纵轻便的特点 。

正是由于湿式制动器众多优

点，近年来在国外工程机械如轮胎

2007年 第 9 期

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文章查询编号：W0904

格和型号的车用湿式制动器。

以下优点：

减小、发热量小。

（2）改善了冷却油液