%9f式限滑差速器结构性能分析及其评价

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３．１锥盘式生产的ＴｒｕｅＴｒａｃ限滑差速器，其结构如图２所示㈨。

ＡｕｂｕｒｎＧｅａｒ公司生产的锥盘式限滑差速器广

泛应用于通用、福特、克莱斯勒等汽车公司的多款车

型中，其结构…如图１所示。

１．差速器壳２．半轴齿轮及锥盘总成３．弹簧

４．行星齿轮轴５．锁销６．行星齿轮垫圈７．行星

齿轮８．弹簧保持架

图１ＡｕｂｕｒｎＧｅａｒ锥盘式限滑差速器组成

该型限滑差速器主要特征在于它的锥盘外部呈一定角度的锥形，与差速器壳内部相应的锥形相配合，锥盘内部也呈锥形，与半轴齿轮背部相应的齿形相配合。

当左右半轴无转速差时，转矩经过两条传递路线传给半轴：一条路线是由差速器壳通过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮等传给半轴及驱动车轮，这与普通差速器的转矩传动路径相同；另一条路线由差速器壳传递到在驱动转矩作用下被弹簧压紧的锥盘与半轴齿轮总成，然后经左右半轴传给驱动车轮。当左右半轴产生转速差时，差速器壳的转速与左右半轴齿轮的转速将不相等，由于此时锥盘和半轴齿轮总成被压向差速器壳，故在左右两侧的锥盘与差速器壳之间必将分别产生一个转动摩擦力矩，其大小与摩擦因数及压紧力有关，其方向则于差速器壳与左右半轴两侧的相对转速有关。快转侧的摩擦力矩与旋转方向相反，而慢转侧的摩擦力矩与旋转方向相同，由此实现了对快转车轮的限滑作用。

锥盘式限滑差速器的限滑转矩数值大小主要与锥盘结构尺寸和锥盘锥角有关，而锥盘结构尺寸受到差速器壳结构尺寸的限制，因此主要通过改变锥盘锥角大小来获得不同的限滑性能。

３．２轮齿式

利用不同轮齿的特性来实现限滑，是转矩式限滑差速器广泛采用的一种结构，较常见的轮齿形式有蜗轮蜗杆式（托森式）、螺旋齿式、直齿式和凸轮滑块式等。最常见的托森式限滑差速器和凸轮滑块式限滑差速器在文献［１］中有较详尽的描述。

目前，较新的轮齿式限滑差速器是ＴｒａｃＴｅｃｈ公司２００５年第９期

１．差速器壳左盖２．左半轴齿轮３．左行星齿轮

４．差速器壳中体５．右半轴齿轮６．右行星齿轮

７．差速器壳右盖８．螺栓

图２Ｔｒｕｅｔｒａｃ限滑差速器组成

该型限滑差速器主要特征在于它采用螺旋齿形的行星齿轮和半轴齿轮，其中行星齿轮分为左行星齿轮和右行星齿轮，左行星齿轮与左半轴齿轮相啮合，右行星齿轮与右半轴齿轮相啮合，同时左行星齿轮与右行星齿轮也一一对应相啮合。

当左右半轴无转速差时，左、右半轴转速与差速器壳转速均相等，此时左右行星齿轮和相应的半轴齿轮之间无相对转动，差速器壳、左右半轴如同整体在一起转动，此时从差速器壳上分配到左右半轴上的转矩是等分的。当左右半轴产生转速差时，左右行星齿轮产生相对转动，且快转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮加快旋转相符合，而慢转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮减慢旋转相符合，即左右半轴齿轮的转速差是通过左右行星齿轮之问的相对转动来实现的。这时快转侧半轴齿轮使快转侧的行星齿轮转动，从而迫使慢转侧行星齿轮带动慢转侧半轴齿轮转动，由于螺旋齿传动的特点，此时会在齿面问产生很大的摩擦力，限制了慢转侧行星齿轮转速的增加，进而阻止快转侧行星齿轮及快转侧半轴齿轮转速的增加，实现对快转侧驱动车轮的限滑作用。

轮齿式限滑差速器的限滑转矩数值大小主要与齿轮结构尺寸和齿轮螺旋角有关，而齿轮的结构尺寸受到差速器壳尺寸的限制，因此主要通过改变螺旋角大小来获得不同的限滑性能。

３．３摩擦片式

摩擦片式限滑差速器是转矩式限滑差速器中所占比例最高的一种，它最早被开发为产品，并且应用最为广泛。

３．３．１ＳｕｒｅＴｒａｃ式限滑差速器

ＴｒａｃＴｅｃｈ公司生产的ＳｕｒｅＴｒａｃ式限滑差速器是最典型的摩擦片式差速器，其中ＳｕｒｅＴｒａｃ式ＧＡ型限滑差速器的结构如图３所示［６］。

一１７—　万方数据

１．差速器壳２．止推垫圈３．主动摩擦片４．半轴

齿轮５．行星齿轮轴６．行星齿轮７．压力环８．

从动摩擦片９．差速器壳盖

图３ＳｕｒｅＴｒａｃＧＡ型限滑差速器组成

ＳｕｒｅＴｒａｃＧＡ型限滑差速器的主要特征在于它采用压力环和主从动摩擦片结构。压力环由对称的左右两部分组成，压力环的外部有凸耳，与差速器壳内相应的槽配合，可以做微量轴向移动；压力环的内部呈球面，与行星齿轮背部相适应，压力环与行星齿轮轴利用Ｖ型楔槽相配合；主动摩擦片利用外部凸耳与差速器壳内相应的槽相配合，从动摩擦片利用内凹耳与半轴齿轮轴颈上的键相配合。

其工作原理与锥盘式限滑差速器相似。当左右半轴无转速差时，驱动转矩是由差速器壳通过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮等传给半轴及驱动车轮的，此时与普通差速器相同。当左右半轴产生转速差时，差速器壳的转速与左右半轴齿轮的转速不相等，主从动摩擦片之间会产生相对转动，而此时压力环的Ｖ型楔槽会产生一个轴向压力，将主从动摩擦片向差速器壳压紧，故在左右两侧主、从动摩擦片之间将产生一个转动摩擦力矩，其大小与摩擦因数及压紧力有关，其方向则于差速器壳与左右半轴两侧的相对转速有关。快转侧的摩擦力矩与旋转方向相反，而慢转侧的摩擦力矩与旋转方向相同，由此实现了对快转车轮的限滑。

摩擦片式限滑差速器的限滑转矩数值大小主要与摩擦片工作半径、摩擦片数和Ｖ型楔槽楔角有关，因此主要通过改变摩擦片工作半径、摩擦片数和Ｖ型楔角大小来获得不同的限滑性能。

３．３．２ＪＡｌ０２０ＬＳＤ式限滑差速器

与国外较为成熟的技术相比，国内的限滑差速器技术尚属起步阶段。自２０世纪９０年代以来，一些国内研究院校和企业对摩擦片式限滑差速器作了仿制研究，结果在试用中发现摩擦片式限滑差速器的限滑性能总体不够理想，尤其是在当一侧驱动车轮陷入泥坑中时问题更明显。究其原因，主要是在目前我国道路条件下所应用的限滑差速器的初始转矩相对较小造成。

吉林大学汽车工程学院ＬＳＤ课题组在参考大～１８一量国外先进限滑差速器结构的基础上，利用碟形弹簧作为弹性压紧常作用元件，使所开发的ＪＡｌ０２０ＬＳＤ式差速器在较低输入转矩时可提供一个稳定的、具有一定大小的内摩擦转矩，以产生较大的初始转矩。

碟形弹簧具有良好的非线性弹性特性，其压紧力（Ｆ）与变形（Ａ）变化规律如图４所示。在设计中通过对碟形弹簧参数的不同选择来实现不同的初始转矩，一般其高厚比（矗（／６）在、／２～２％／２之间，即在图４中两条曲线之间部分。

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图４ＪＡｌ０２０ＬＳＤ限滑差速器弹簧特性

应用这一结构的ＪＡｌ０２０ＬＳＤ摩擦片式限滑差速器，其结构如图５所示。

１．差速器壳盖２．压力环３．行星齿轮轴４．行

星齿轮５．半轴齿轮６．从动摩擦片７．主动

摩擦片８．碟形弹簧９．差速器壳

图５ＪＡｌ０２０ＬＳＤ限滑差速器组成

４性能评价参数

通过对各种主流限滑差速器结构与工作原理的研究与分析，并结合对所开发的ＪＡｌ０２０ＬＳＤ限滑差速器的试验研究，建议采用以下参数作为限滑差速器的评价指标。

４．１内摩擦转矩尬

左右半轴传递转矩之差即为内摩擦转矩尬，即：

Ｍｒ＝Ｍｂ—Ｍｓ（１）式中，％为较高转矩侧半轴传递转矩，Ｎ·ｍ；Ｍｓ为较低转矩侧半轴传递转矩，Ｎ·ｍ。

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