一種驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器設(shè)計(jì)

唐 鋒，郝敬賓，王醇濤

（1.徐州美馳車橋有限公司，江蘇 徐州 221116；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

1 輪邊減速器及車橋結(jié)構(gòu)介紹

輪邊減速器是驅(qū)動(dòng)車橋的核心組成部件，是為滿足整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的匹配，在主減速器總成基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)力，而增設(shè)的一套減速增扭的齒輪傳動(dòng)裝置。也是汽車傳動(dòng)系中最后一級(jí)減速增扭裝置，采用輪邊減速器可滿足在總傳動(dòng)比相同的條件下，使變速器、傳動(dòng)軸、主減速器、差速器、半軸等部件的載荷減少，尺寸變小以及使驅(qū)動(dòng)橋獲得較大的離地間隙等優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛應(yīng)用于載重貨車、大型客車、越野汽車及其他一些大型工礦用車。因此對(duì)輪邊減速器的研究，具有很重要的實(shí)際意義和企業(yè)實(shí)用性。它的原理是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過(guò)其降速增扭后，再傳遞到車輪，以便使車輪在地面附著力的反作用下，產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力，從而減少了輪邊減速器前面各零件的受力。

車橋又是汽車行駛系的重要組成部分，通過(guò)車輪、懸架、推力桿與車架相連，其功用是傳遞車架與車輪之間各方向的作用力及和力矩。按車橋在整車布置上的作用不同，車橋可化分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和剛性支持橋四種[1]。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器總成、驅(qū)動(dòng)橋殼總成及輪轂總成等組成。隨著重型汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，一些大型工礦用車、載重貨車、汽車起重機(jī)等需要在兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的末端裝配輪邊減速器，其優(yōu)點(diǎn)是增加了一級(jí)減速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了減速增扭，另外，輪邊減速器可滿足在總傳動(dòng)比相同的條件下還可以增大車輛底盤的離地間隙，使車輛能夠獲得好的通過(guò)性，驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)示意圖

輪邊減速器主要是由太陽(yáng)輪、行星輪、輪轂和行星輪架等組成，一般其主動(dòng)件太陽(yáng)輪與半軸相連，半軸與主減速器相連，主減速器接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。行星輪架與車輪相連，齒圈與橋殼相接，通過(guò)行星輪系實(shí)現(xiàn)減速。從發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)離合器、變速器和分動(dòng)器把動(dòng)力傳遞到前、后橋的主減速器，再?gòu)闹鳒p速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪，以驅(qū)動(dòng)汽車行駛[2]。

2 一種驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器設(shè)計(jì)

2.1 傳統(tǒng)輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的輪邊減速器總成結(jié)構(gòu)，通常在輪邊減殼內(nèi)腔額外裝配固定有厚重的行星輪支架，行星輪與行星輪軸即裝配在此行星輪支架上，后續(xù)與太陽(yáng)輪和齒圈配合組成輪邊減速系統(tǒng)。但是，行星輪支架的設(shè)置，不僅需要占據(jù)內(nèi)腔空間，還要增加輪邊系統(tǒng)質(zhì)量，尤其對(duì)于當(dāng)前行業(yè)內(nèi)需求的設(shè)計(jì)載重較小的輕型輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋，由于整橋及輪邊減殼的外形尺寸限制，以致內(nèi)腔空間有限，無(wú)法額外布置行星輪支架，另外去掉行星輪支架還能降低橋總成質(zhì)量，滿足用戶需求，成為設(shè)計(jì)者追求的設(shè)計(jì)方向。

傳統(tǒng)懸臂式的行星輪結(jié)構(gòu)總成中，行星輪軸壓入行星輪架后無(wú)軸向限位和密封，使用中極易產(chǎn)生行星輪軸軸向竄動(dòng)和漏油現(xiàn)象；另外，由于傳統(tǒng)行星輪架為封閉結(jié)構(gòu)，一旦太陽(yáng)輪或行星輪系發(fā)生故障需要拆除整個(gè)輪邊，維修保養(yǎng)很不方便。

2.2 一種輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

基于車橋的使用工況和惡劣環(huán)境，自然對(duì)輪邊減速器的維修保養(yǎng)和可靠性運(yùn)行提出更高要求。本設(shè)計(jì)是一種輪邊減殼附帶懸臂式行星輪結(jié)構(gòu)總成在驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器領(lǐng)域的應(yīng)用，提供了一種具有新型行星輪軸結(jié)構(gòu)輪邊減速器設(shè)計(jì)，克服了原有技術(shù)對(duì)于行星輪軸的安裝定位依靠其自身止轉(zhuǎn)凸臺(tái)與端蓋止轉(zhuǎn)凸臺(tái)相互配合而定位的局限，以及常規(guī)傳統(tǒng)技術(shù)上輪邊端蓋與行星輪架整個(gè)大端面貼合密封的不足；通過(guò)行星輪軸上設(shè)置兩個(gè)卡環(huán)槽與卡環(huán)配合的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)其與行星輪架的軸向定位，使其定位更加安全可靠；通過(guò)在行星輪軸上設(shè)置O 型密封圈溝槽與O 型圈配合的方式實(shí)現(xiàn)密封，在結(jié)構(gòu)上摒棄了前述技術(shù)端面密封的不足，同時(shí)對(duì)輪邊端蓋結(jié)構(gòu)也作了減重優(yōu)化，在保證軸向限位加密封的同時(shí)，也使得整體輪邊更加輕量化，一種新型輪邊減速器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 一種輪邊減速器結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 一種輪邊減速器詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一種包含懸臂式新型行星輪銷軸結(jié)構(gòu)的車橋輪邊減速器，具體包括：行星輪軸、定位卡環(huán)、O 型密封圈、行星輪架、墊圈、擋圈、行星輪、擋圈、定位擋圈、擋圈、滾針、擋圈、定位卡環(huán)、定位卡環(huán)溝槽、O 型密封圈溝槽、定位卡環(huán)溝槽、放油孔、太陽(yáng)輪安裝檢修孔、行星輪軸孔、注油孔、過(guò)油孔、凸臺(tái)式限位塊[3-4]。

行星輪軸的外徑表面上設(shè)有一處O 型圈溝槽和兩處卡定位卡環(huán)溝槽，O 型密封圈嵌入行星輪軸的O型圈溝槽中組合裝配后壓入輪架，將定位卡環(huán)卡入行星輪軸的外端定位卡環(huán)溝槽中，實(shí)現(xiàn)行星輪軸在行星輪架上的軸向定位。將行星輪、擋圈、定位擋圈、擋圈、滾針預(yù)先組裝成行星輪組合體，依次將墊圈、擋圈和行星輪組合體裝入壓裝好的行星輪軸上，裝上擋圈，最后將定位卡環(huán)卡裝在行星輪軸的內(nèi)側(cè)末端定位卡環(huán)溝槽內(nèi)，行星輪可在行星輪軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。定位卡環(huán)和定位卡環(huán)分別作用于行星輪軸兩端的定位卡環(huán)溝槽上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)行星輪軸的軸向定位，不竄動(dòng)，見(jiàn)圖3。

圖3 懸臂行星輪銷軸新型結(jié)構(gòu)示意圖

行星輪軸1 的外徑表面設(shè)置O 型圈溝槽，與O型密封圈配合起到密封作用，確保腔體內(nèi)齒輪油不泄漏，同時(shí)墊圈在行星輪架和擋圈之間起到耐磨保護(hù)作用，見(jiàn)圖4。

圖4 行星輪軸溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖

輪邊減速器端蓋包含注油孔、凸臺(tái)式限位塊，凸臺(tái)式限位塊上設(shè)置有過(guò)油孔，此時(shí)，輪邊端蓋端面只需小面積與行星輪架外端面貼合，無(wú)需再像常規(guī)傳統(tǒng)技術(shù)那樣需要整個(gè)在外端面上全部包容行星輪軸尾端并限位，在結(jié)構(gòu)質(zhì)量大大減輕，見(jiàn)圖5。

圖5 輪邊端蓋結(jié)構(gòu)示意圖

輪邊減速器行星輪架的端面中心設(shè)有太陽(yáng)輪安裝檢修孔，行星輪架結(jié)構(gòu)包含放油孔、太陽(yáng)輪安裝檢修孔、行星輪軸孔。需要時(shí)只要打開(kāi)輪邊端蓋即可對(duì)整個(gè)行星輪系進(jìn)行維護(hù)、檢查及保養(yǎng)，使得維修更加方便，見(jiàn)圖6。

圖6 行星輪架結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

介紹了一種具有新型行星輪軸結(jié)構(gòu)輪邊減速器，詳細(xì)闡述了懸臂行星輪銷軸新型結(jié)構(gòu)；理論上，與傳統(tǒng)行星減速器結(jié)構(gòu)相比，新結(jié)構(gòu)具有密封可靠、維修方便、輕量化、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，需進(jìn)行產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，并進(jìn)行市場(chǎng)驗(yàn)證。