差速器在电动车时代还是大量存在的,四轮独立驱动成本还是很高的,限滑差速器并不是过时的产品,只要它的性能足以和电控匹敌,电控虽然优势很大但是目前来看电子部分传感器,机械部分离合片或者刹车就是这种方式,部件结构等更复杂,成本更高。齿轮泵限滑差速器是最佳的差速器形式。
一、齿轮泵限滑差速器的特点
在一侧车轮完全悬空的情况下,在发动机怠速时,悬空的车轮慢慢旋转,有附着力的车轮,获得发动机动力较少,假定是发动机输出动力的百分之二十,这时候不足以驱动车辆。接下来慢慢的踩动油门,随着发动机转速的慢慢提高直至最高转速,悬空的车轮旋转速度慢慢加快,有附着力的车轮获得的发动机输出动力很快提高,从百分之二十呈指数级提高,在发动机最高转速时可以获得发动机动力的百分之八九十。这时候足以驱动车辆脱困。并且这个曲线是可以设计的,通过调整间隙、油的粘度和阀门装置可以达到设计者满意的结果。
因为齿轮泵的特点就是低速时容积率低,速度提高时容积率快速增加,所以齿轮泵限滑差速器在两侧车轮转速差小时限滑扭矩不大,两侧车轮转速差大时限滑扭矩快速增加。
三、齿轮泵限滑差速器理论可行性
通过压力容器计算公式,厚度=PD/(2*材料强度-P),计算目前的锥齿轮差速器壳的厚度,可以推导出目前锥齿轮差速器壳可以承受的最大压强。通过齿轮泵或者液压马达计算公式M=PV/2π来计算,可以达到的最大扭矩。通过计算普通锥齿轮差速器,经过一定的密封处理,完全可以满足正常行驶限滑的需求。在极端情况下可以通过泄压来保护差速器,在几乎所有的情况下都可以帮助汽车脱困,不需要差速器锁来实现脱困。
以差速器壳材料球墨铸铁屈服强度450MPa,差速器壳厚度15mm,直径160mm,来计算最大可承受77MPa压力, 以两个行星齿轮来计算按照每转30ml,60MPa压力来计算,可以实现限滑扭矩1152n.m,以四个行星齿轮来计算可以实现2300n.m的限滑扭矩。如果以20CrMnTi材料,抗拉强度1000MPa来计算,限滑扭矩可以达到两行星齿轮3000n.m,四行星齿轮限滑扭矩可以达到6000n.m,按照实际产品限滑扭矩可以达到最大值的百分之八十计算,绝大多数情况下足以脱困。无需精密制造,间隙控制在0.1mm以内,就没有任何问题。
两个行星齿轮的差速器,可以组成四个齿轮泵,来提供限滑扭矩,四个行星齿轮的差速器可以组成八个齿轮泵,来提供限滑扭矩。
四、可能存在的问题,发热与散热,能不能产生高压的问题
目前的普通锥齿轮差速器发热主要是机械摩擦引起,齿轮泵限滑差速器里面充满润滑脂可以有效降低机械摩擦发热。润滑脂挤压发热,一般轴承是不能充满润滑脂的因为发热很严重,但是用在差速器上是可以的,因为轴承旋转速度是极高的,而差速器半轴齿轮和行星齿轮相对转速很低,挤压发热就不很严重。
散热问题,正常情况下差速器行星齿轮和半轴齿轮,转速差很小,发热不严重,普通锥齿轮差速器是通过齿轮油流动带走热量,润滑脂散热虽然不好,但是当半轴齿轮旋转时,带动润滑脂流动也可以起到流动散热的效果。
能产生压力才能实现限滑效果,就齿轮泵限滑差速器来说,制造精度高可以用流动性高的油脂,制造精度低一点可以使用高粘度的油脂,高压是可以实现的。用润滑脂随温度变化粘度变化小,润滑脂稠度选择范围广,效果更好。长时间极端情况下可能有散热问题,但是任何差速器在极端情况长时间下都会有问题,所以也不能说是问题。
密封问题,通过结构设计产生高压的区域处于无缝区域,做到行星齿轮轴,半轴齿轮和差速器壳以及差速器壳结合部位处于低压区,使用普通密封就可以,这个也很容易做到,所以密封也不是问题。
润滑问题,通过油道设计在半轴齿轮和行星齿轮背面都有分布,油道面积也可以设计,并且还是压力润滑油,可以抵消齿轮压力角形成的对差速器壳的压力,润滑效果更好。
压力大会不会撑坏,这个可以通过压力阀门来控制,并且限滑能力曲线也可以通过阀门来控制。
五、与其他限滑差速器比较
1、拖森等齿轮式限滑差速器,这类限滑差速器锁定比是固定的,为免影响转弯,不能做的太高,这样的话在一侧车轮附着力很小时,就不能把更大的动力提供给附着力高的车轮,脱困能力很差,并且斜齿轮需要更高的强度,制造成本较高。
齿轮泵限滑差速器是随着打滑车轮转速提高,限滑扭矩成指数级更快速提高的,而且只是普通的锥齿轮,成本更低。
2、摩擦片式限滑差速器,这类限滑差速器原理各不相同,驱动摩擦片的形式也不相同,这类的限滑差速器,需要速度等感应机构,驱动摩擦片机构,部件多机构较复杂,并且摩擦片易磨损,限滑扭矩有限,如果锁紧力可根据限滑程度调节的,则更容易磨损。
齿轮泵限滑差速器部件少结构简单,因其原理简单,所以效果也是别的限滑差速器不能比的。
3、电子控制方式有这独特的优势,可以根据实际情况来确定限滑,但是总归要通过机械结构来实现,感应机构执行机构多,这些必然会更复杂成本高,齿轮泵限滑差速器纯机械结构反应迅速效果好成本低,无疑是最好的限滑实现方式。
因为先天的限滑基因,在冰雪、泥泞等路面可以很好的节省燃油。
二、齿轮泵限滑差速器结构
齿轮泵限滑差速器主要是通过对成本很低的锥齿轮差速器,进行一定的密封,利用半轴齿轮和行星齿轮转动时会产生齿轮泵的效果来实现限滑功能的,所以相比其他的限滑差速器成本很低,与差速锁等也不矛盾。
一、齿轮泵限滑差速器的特点
在一侧车轮完全悬空的情况下,在发动机怠速时,悬空的车轮慢慢旋转,有附着力的车轮,获得发动机动力较少,假定是发动机输出动力的百分之二十,这时候不足以驱动车辆。接下来慢慢的踩动油门,随着发动机转速的慢慢提高直至最高转速,悬空的车轮旋转速度慢慢加快,有附着力的车轮获得的发动机输出动力很快提高,从百分之二十呈指数级提高,在发动机最高转速时可以获得发动机动力的百分之八九十。这时候足以驱动车辆脱困。并且这个曲线是可以设计的,通过调整间隙、油的粘度和阀门装置可以达到设计者满意的结果。
因为齿轮泵的特点就是低速时容积率低,速度提高时容积率快速增加,所以齿轮泵限滑差速器在两侧车轮转速差小时限滑扭矩不大,两侧车轮转速差大时限滑扭矩快速增加。
三、齿轮泵限滑差速器理论可行性
通过压力容器计算公式,厚度=PD/(2*材料强度-P),计算目前的锥齿轮差速器壳的厚度,可以推导出目前锥齿轮差速器壳可以承受的最大压强。通过齿轮泵或者液压马达计算公式M=PV/2π来计算,可以达到的最大扭矩。通过计算普通锥齿轮差速器,经过一定的密封处理,完全可以满足正常行驶限滑的需求。在极端情况下可以通过泄压来保护差速器,在几乎所有的情况下都可以帮助汽车脱困,不需要差速器锁来实现脱困。
以差速器壳材料球墨铸铁屈服强度450MPa,差速器壳厚度15mm,直径160mm,来计算最大可承受77MPa压力, 以两个行星齿轮来计算按照每转30ml,60MPa压力来计算,可以实现限滑扭矩1152n.m,以四个行星齿轮来计算可以实现2300n.m的限滑扭矩。如果以20CrMnTi材料,抗拉强度1000MPa来计算,限滑扭矩可以达到两行星齿轮3000n.m,四行星齿轮限滑扭矩可以达到6000n.m,按照实际产品限滑扭矩可以达到最大值的百分之八十计算,绝大多数情况下足以脱困。无需精密制造,间隙控制在0.1mm以内,就没有任何问题。
两个行星齿轮的差速器,可以组成四个齿轮泵,来提供限滑扭矩,四个行星齿轮的差速器可以组成八个齿轮泵,来提供限滑扭矩。
四、可能存在的问题,发热与散热,能不能产生高压的问题
目前的普通锥齿轮差速器发热主要是机械摩擦引起,齿轮泵限滑差速器里面充满润滑脂可以有效降低机械摩擦发热。润滑脂挤压发热,一般轴承是不能充满润滑脂的因为发热很严重,但是用在差速器上是可以的,因为轴承旋转速度是极高的,而差速器半轴齿轮和行星齿轮相对转速很低,挤压发热就不很严重。
散热问题,正常情况下差速器行星齿轮和半轴齿轮,转速差很小,发热不严重,普通锥齿轮差速器是通过齿轮油流动带走热量,润滑脂散热虽然不好,但是当半轴齿轮旋转时,带动润滑脂流动也可以起到流动散热的效果。
能产生压力才能实现限滑效果,就齿轮泵限滑差速器来说,制造精度高可以用流动性高的油脂,制造精度低一点可以使用高粘度的油脂,高压是可以实现的。用润滑脂随温度变化粘度变化小,润滑脂稠度选择范围广,效果更好。长时间极端情况下可能有散热问题,但是任何差速器在极端情况长时间下都会有问题,所以也不能说是问题。
密封问题,通过结构设计产生高压的区域处于无缝区域,做到行星齿轮轴,半轴齿轮和差速器壳以及差速器壳结合部位处于低压区,使用普通密封就可以,这个也很容易做到,所以密封也不是问题。
润滑问题,通过油道设计在半轴齿轮和行星齿轮背面都有分布,油道面积也可以设计,并且还是压力润滑油,可以抵消齿轮压力角形成的对差速器壳的压力,润滑效果更好。
压力大会不会撑坏,这个可以通过压力阀门来控制,并且限滑能力曲线也可以通过阀门来控制。
五、与其他限滑差速器比较
1、拖森等齿轮式限滑差速器,这类限滑差速器锁定比是固定的,为免影响转弯,不能做的太高,这样的话在一侧车轮附着力很小时,就不能把更大的动力提供给附着力高的车轮,脱困能力很差,并且斜齿轮需要更高的强度,制造成本较高。
齿轮泵限滑差速器是随着打滑车轮转速提高,限滑扭矩成指数级更快速提高的,而且只是普通的锥齿轮,成本更低。
2、摩擦片式限滑差速器,这类限滑差速器原理各不相同,驱动摩擦片的形式也不相同,这类的限滑差速器,需要速度等感应机构,驱动摩擦片机构,部件多机构较复杂,并且摩擦片易磨损,限滑扭矩有限,如果锁紧力可根据限滑程度调节的,则更容易磨损。
齿轮泵限滑差速器部件少结构简单,因其原理简单,所以效果也是别的限滑差速器不能比的。
3、电子控制方式有这独特的优势,可以根据实际情况来确定限滑,但是总归要通过机械结构来实现,感应机构执行机构多,这些必然会更复杂成本高,齿轮泵限滑差速器纯机械结构反应迅速效果好成本低,无疑是最好的限滑实现方式。
因为先天的限滑基因,在冰雪、泥泞等路面可以很好的节省燃油。
二、齿轮泵限滑差速器结构
齿轮泵限滑差速器主要是通过对成本很低的锥齿轮差速器,进行一定的密封,利用半轴齿轮和行星齿轮转动时会产生齿轮泵的效果来实现限滑功能的,所以相比其他的限滑差速器成本很低,与差速锁等也不矛盾。