一种驱动桥轮边减速器设计

唐 锋，郝敬宾，王醇涛

（1.徐州美驰车桥有限公司，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学，江苏 徐州 221116）

1 轮边减速器及车桥结构介绍

轮边减速器是驱动车桥的核心组成部件，是为满足整个传动系统驱动力的匹配，在主减速器总成基础上进一步提高驱动力，而增设的一套减速增扭的齿轮传动装置。也是汽车传动系中最后一级减速增扭装置，采用轮边减速器可满足在总传动比相同的条件下，使变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴等部件的载荷减少，尺寸变小以及使驱动桥获得较大的离地间隙等优点，它被广泛应用于载重货车、大型客车、越野汽车及其他一些大型工矿用车。因此对轮边减速器的研究，具有很重要的实际意义和企业实用性。它的原理是把主减速器传递的转速和扭矩经过其降速增扭后，再传递到车轮，以便使车轮在地面附着力的反作用下，产生较大驱动力，从而减少了轮边减速器前面各零件的受力。

车桥又是汽车行驶系的重要组成部分，通过车轮、悬架、推力杆与车架相连，其功用是传递车架与车轮之间各方向的作用力及和力矩。按车桥在整车布置上的作用不同，车桥可化分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和刚性支持桥四种[1]。驱动桥一般由主减速器总成、驱动桥壳总成及轮毂总成等组成。随着重型汽车产业的不断发展，一些大型工矿用车、载重货车、汽车起重机等需要在两侧驱动轮的末端装配轮边减速器，其优点是增加了一级减速机构，实现了减速增扭，另外，轮边减速器可满足在总传动比相同的条件下还可以增大车辆底盘的离地间隙，使车辆能够获得好的通过性，驱动桥结构示意图见图1。

图1 驱动桥结构示意图

轮边减速器主要是由太阳轮、行星轮、轮毂和行星轮架等组成，一般其主动件太阳轮与半轴相连，半轴与主减速器相连，主减速器接受来自发动机的扭矩。行星轮架与车轮相连，齿圈与桥壳相接，通过行星轮系实现减速。从发动机经离合器、变速器和分动器把动力传递到前、后桥的主减速器，再从主减速器的输出端传递到轮边减速器及车轮，以驱动汽车行驶[2]。

2 一种驱动桥轮边减速器设计

2.1 传统轮边减速器结构设计

传统的轮边减速器总成结构，通常在轮边减壳内腔额外装配固定有厚重的行星轮支架，行星轮与行星轮轴即装配在此行星轮支架上，后续与太阳轮和齿圈配合组成轮边减速系统。但是，行星轮支架的设置，不仅需要占据内腔空间，还要增加轮边系统质量，尤其对于当前行业内需求的设计载重较小的轻型轮边减速驱动桥，由于整桥及轮边减壳的外形尺寸限制，以致内腔空间有限，无法额外布置行星轮支架，另外去掉行星轮支架还能降低桥总成质量，满足用户需求，成为设计者追求的设计方向。

传统悬臂式的行星轮结构总成中，行星轮轴压入行星轮架后无轴向限位和密封，使用中极易产生行星轮轴轴向窜动和漏油现象；另外，由于传统行星轮架为封闭结构，一旦太阳轮或行星轮系发生故障需要拆除整个轮边，维修保养很不方便。

2.2 一种轮边减速器结构设计概述

基于车桥的使用工况和恶劣环境，自然对轮边减速器的维修保养和可靠性运行提出更高要求。本设计是一种轮边减壳附带悬臂式行星轮结构总成在驱动桥轮边减速器领域的应用，提供了一种具有新型行星轮轴结构轮边减速器设计，克服了原有技术对于行星轮轴的安装定位依靠其自身止转凸台与端盖止转凸台相互配合而定位的局限，以及常规传统技术上轮边端盖与行星轮架整个大端面贴合密封的不足；通过行星轮轴上设置两个卡环槽与卡环配合的结构形式实现其与行星轮架的轴向定位，使其定位更加安全可靠；通过在行星轮轴上设置O 型密封圈沟槽与O 型圈配合的方式实现密封，在结构上摒弃了前述技术端面密封的不足，同时对轮边端盖结构也作了减重优化，在保证轴向限位加密封的同时，也使得整体轮边更加轻量化，一种新型轮边减速器结构示意图见图2。

图2 一种轮边减速器结构示意图

2.3 一种轮边减速器详细结构设计

一种包含悬臂式新型行星轮销轴结构的车桥轮边减速器，具体包括：行星轮轴、定位卡环、O 型密封圈、行星轮架、垫圈、挡圈、行星轮、挡圈、定位挡圈、挡圈、滚针、挡圈、定位卡环、定位卡环沟槽、O 型密封圈沟槽、定位卡环沟槽、放油孔、太阳轮安装检修孔、行星轮轴孔、注油孔、过油孔、凸台式限位块[3-4]。

行星轮轴的外径表面上设有一处O 型圈沟槽和两处卡定位卡环沟槽，O 型密封圈嵌入行星轮轴的O型圈沟槽中组合装配后压入轮架，将定位卡环卡入行星轮轴的外端定位卡环沟槽中，实现行星轮轴在行星轮架上的轴向定位。将行星轮、挡圈、定位挡圈、挡圈、滚针预先组装成行星轮组合体，依次将垫圈、挡圈和行星轮组合体装入压装好的行星轮轴上，装上挡圈，最后将定位卡环卡装在行星轮轴的内侧末端定位卡环沟槽内，行星轮可在行星轮轴上自由转动。定位卡环和定位卡环分别作用于行星轮轴两端的定位卡环沟槽上，实现了对行星轮轴的轴向定位，不窜动，见图3。

图3 悬臂行星轮销轴新型结构示意图

行星轮轴1 的外径表面设置O 型圈沟槽，与O型密封圈配合起到密封作用，确保腔体内齿轮油不泄漏，同时垫圈在行星轮架和挡圈之间起到耐磨保护作用，见图4。

图4 行星轮轴沟槽的结构示意图

轮边减速器端盖包含注油孔、凸台式限位块，凸台式限位块上设置有过油孔，此时，轮边端盖端面只需小面积与行星轮架外端面贴合，无需再像常规传统技术那样需要整个在外端面上全部包容行星轮轴尾端并限位，在结构质量大大减轻，见图5。

图5 轮边端盖结构示意图

轮边减速器行星轮架的端面中心设有太阳轮安装检修孔，行星轮架结构包含放油孔、太阳轮安装检修孔、行星轮轴孔。需要时只要打开轮边端盖即可对整个行星轮系进行维护、检查及保养，使得维修更加方便，见图6。

图6 行星轮架结构示意图

3 结语

介绍了一种具有新型行星轮轴结构轮边减速器，详细阐述了悬臂行星轮销轴新型结构；理论上，与传统行星减速器结构相比，新结构具有密封可靠、维修方便、轻量化、使用寿命长等优势，需进行产品转化，并进行市场验证。