一種驅(qū)動橋輪邊減速器設(shè)計

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.中國礦業(yè)大學，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)動車橋的核心組成部件，是為滿足整個傳動系統(tǒng)驅(qū)動力的匹配，在主減速器總成基礎(chǔ)上進一步提高驅(qū)動力，而增設(shè)的一套減速增扭的齒輪傳動裝置。也是汽車傳動系中最后一級減速增扭裝置，采用輪邊減速器可滿足在總傳動比相同的條件下，使變速器、傳動軸、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)動橋獲得較大的離地間隙等優(yōu)點，它被廣泛應用于載重貨車、大型客車、越野汽車及其他一些大型工礦用車。因此對輪邊減速器的研究，具有很重要的實際意義和企業(yè)實用性。它的原理是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后，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)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和剛性支持橋四種[1]。驅(qū)動橋一般由主減速器總成、驅(qū)動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、汽車起重機等需要在兩側(cè)驅(qū)動輪的末端裝配輪邊減速器，其優(yōu)點是增加了一級減速機構(gòu)，實現(xiàn)了減速增扭，另外，輪邊減速器可滿足在總傳動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性，驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)示意圖

輪邊減速器主要是由太陽輪、行星輪、輪轂和行星輪架等組成，一般其主動件太陽輪與半軸相連，半軸與主減速器相連，主減速器接受來自發(fā)動機的扭矩。行星輪架與車輪相連，齒圈與橋殼相接，通過行星輪系實現(xiàn)減速。從發(fā)動機經(jīng)離合器、變速器和分動器把動力傳遞到前、后橋的主減速器，再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪，以驅(qū)動汽車行駛[2]。

2 一種驅(qū)動橋輪邊減速器設(shè)計

2.1 傳統(tǒng)輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計

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，尤其對于當前行業(yè)內(nèi)需求的設(shè)計載重較小的輕型輪邊減速驅(qū)動橋，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)計者追求的設(shè)計方向。

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軸向限位和密封，使用中極易產(chǎn)生行星輪軸軸向竄動和漏油現(xiàn)象；另外，由于傳統(tǒng)行星輪架為封閉結(jié)構(gòu)，一旦太陽輪或行星輪系發(fā)生故障需要拆除整個輪邊，維修保養(yǎng)很不方便。

2.2 一種輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

基于車橋的使用工況和惡劣環(huán)境，自然對輪邊減速器的維修保養(yǎng)和可靠性運行提出更高要求。本設(shè)計是一種輪邊減殼附帶懸臂式行星輪結(jié)構(gòu)總成在驅(qū)動橋輪邊減速器領(lǐng)域的應用，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，克服了原有技術(shù)對于行星輪軸的安裝定位依靠其自身止轉(zhuǎn)凸臺與端蓋止轉(zhuǎn)凸臺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大端面貼合密封的不足；通過行星輪軸上設(shè)置兩個卡環(huán)槽與卡環(huán)配合的結(jié)構(gòu)形式實現(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，同時對輪邊端蓋結(jié)構(gòu)也作了減重優(yōu)化，在保證軸向限位加密封的同時，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結(jié)構(gòu)設(shè)計

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、太陽輪安裝檢修孔、行星輪軸孔、注油孔、過油孔、凸臺式限位塊[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。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，實現(xiàn)了對行星輪軸的軸向定位，不竄動，見圖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，同時墊圈在行星輪架和擋圈之間起到耐磨保護作用，見圖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、凸臺式限位塊，凸臺式限位塊上設(shè)置有過油孔，此時，輪邊端蓋端面只需小面積與行星輪架外端面貼合，無需再像常規(guī)傳統(tǒng)技術(shù)那樣需要整個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)有太陽輪安裝檢修孔，行星輪架結(jié)構(gòu)包含放油孔、太陽輪安裝檢修孔、行星輪軸孔。需要時只要打開輪邊端蓋即可對整個行星輪系進行維護、檢查及保養(yǎng)，使得維修更加方便，見圖6。

圖6 行星輪架結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)語

介紹了一種具有新型行星輪軸結(jié)構(gòu)輪邊減速器，詳細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、使用壽命長等優(yōu)勢，需進行產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，并進行市場驗證。