對(duì)于不同的輸入轉(zhuǎn)速，應(yīng)用方程(19)可以遇到兩種特殊情況。在情況1中，輸出速度(轉(zhuǎn)角)等于齒輪16的速度(轉(zhuǎn)角)，此時(shí)，輸出速度等于輸入轉(zhuǎn)速，得到R=1.00的比值。

　　在情形2中，輸入轉(zhuǎn)速為零，將式(19)簡(jiǎn)化為式(9)，此時(shí)：

　　式(9)是基于齒輪16與傳動(dòng)殼體剛性連接出現(xiàn)的情況，從而證明式(19)是一個(gè)結(jié)論。

　　雙差速齒輪可以是直齒錐齒輪、螺旋錐齒輪或帶圓柱齒輪的端面齒輪。在高輸入速度的情況下，磨削的螺旋錐齒輪將提供最高的效率和最低的噪音排放，以及高負(fù)荷承載能力。在一個(gè)雙差速器中，軸向力類(lèi)似于在一個(gè)汽車(chē)直錐齒輪差速器。

　　由于不使用準(zhǔn)雙曲面偏移，相對(duì)表面滑移在面寬方向上沒(méi)有分量，而只包含剖面滑移。與接近1.0速比和外徑120mm的螺旋錐齒輪組(典型的汽車(chē)雙差速變速箱)的轉(zhuǎn)速為1,000 rpm，最大可達(dá)約84m/min。在雙差動(dòng)變速器中，兩個(gè)最快齒輪(14和15)之間的相對(duì)速度僅為輸入速度的50%左右。方程8中，,。如果z₁=40, z₂=41，(。因此在這種情況下，齒輪14和齒輪15之間的相對(duì)速度是。這意味著在雙差速減速器中，最快的齒輪之間的相對(duì)速度通常只有輸入速度的一半左右。如果輸入速度是10,000 rpm，那么雙差速器只有10*84m/ min*0.512-430.08m/min。與標(biāo)準(zhǔn)螺旋錐齒輪傳動(dòng)相比，雙差速傳動(dòng)在這種情況下只有51.2%的滑動(dòng)速度。

　　本文概述了上述不同類(lèi)型變速器的滑動(dòng)速度和效率(表1)。滑動(dòng)速度和效率計(jì)算(表1是基于此計(jì)算的)已在商用Gleason錐齒輪分析和優(yōu)化軟件中進(jìn)行。

表1 不同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的對(duì)比

　　由表l的對(duì)比可以清楚地看出與其他類(lèi)型的減速機(jī)相比，雙差速減速機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。較低的相對(duì)表面滑動(dòng)表明較小的摩擦，從而提高傳動(dòng)效率。計(jì)算出的齒輪效率見(jiàn)表1的最后一列。速比為80的齒輪傳動(dòng)效率值為98.8%，并在變速箱輸入速度為10,000轉(zhuǎn)/分時(shí)尚未報(bào)告最新的變速箱狀態(tài)。

　　擴(kuò)展的雙差速機(jī)構(gòu)可以適應(yīng)各種各樣的的應(yīng)用場(chǎng)合，這主要得益于引入了第二個(gè)輸入(輸入2)。例如，如果輸入2是連接到一個(gè)低速大扭矩馬達(dá)以不變的速度1500rpm(CW)，同時(shí)輸入1連接到一個(gè)變頻高速低扭矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)(CCW)，，那么就有可能選擇輸入速度1(例如- 9500rpm)，這樣的輸出速度是零。這個(gè)例子是基于以下齒數(shù):

　　Z₁=45,Z₂=50,Z₃=40,Z₄=40,Z₅=60,Z₆=20;

　　當(dāng)增加輸入2(軸32)為n₆=1500rpm(CW，等于正驅(qū)動(dòng))，同時(shí)第一級(jí)減速Z₆/Z₅=20/60，齒輪30的轉(zhuǎn)速為n₅=500rpm。輸出軸的速度為n₄=0。

　　公式19同樣也在該使用條件下有效，此時(shí)為：

　　本例的實(shí)際應(yīng)用可以是在十字路口交通燈前從巡航速度降低到完全停止的車(chē)輛(圖4，左至中)。當(dāng)車(chē)輛怠速在等紅燈時(shí)，變速電機(jī)轉(zhuǎn)速為-9,500 rpm。當(dāng)交通燈變?yōu)榫G燈后，m可以從-9,500 rpm降為0，從而使車(chē)輛從0加速到56 km/h (5 mph)(圖4從右中心)。在加速過(guò)程中，利用齒輪為10、11、12、13、14、15、16、17的雙差動(dòng)功能以及與輸入1相連的殼體19和電機(jī)的動(dòng)能來(lái)傳遞大部分的加速能量。

圖4 車(chē)輛不同狀態(tài)下的能量平衡與回收機(jī)制

　　如果車(chē)速超過(guò)56公里/小時(shí)(35英里/小時(shí))，只需將輸入方向反向旋轉(zhuǎn)即可。在車(chē)速為112公里/小時(shí)(70英里/小時(shí))時(shí)，輸入1的速度將達(dá)到n=+ 9500 rpm。根據(jù)車(chē)輛(高速公路或城市行駛)的占比，可以關(guān)閉低速電機(jī)和(這里沒(méi)有顯示)離合器，以鎖定輸入2。在這種情況下，連接到輸入1的變速電機(jī)將提供所需的所有能量，例如一個(gè)輕型城市駕駛。圖4中的兩幅圖都考慮了在能量平衡中的摩擦損失。

　　當(dāng)試圖不斷地反向充電時(shí)，就會(huì)使當(dāng)電池恢復(fù)能量時(shí)，電效率會(huì)變得很低，而電池在數(shù)秒內(nèi)接受大量能量的化學(xué)能力也會(huì)受到限制。一輛以56公里/小時(shí)(35英里/小時(shí))的速度行駛的中型轎車(chē)大約有0.4 kWh的動(dòng)能。在紅燈前快速減速需要在2到3秒內(nèi)恢復(fù)0.4kWh。因此，0.25kWh的能量中很可能有不超過(guò)0.10到0.15kWh可以回充和轉(zhuǎn)換到電池-無(wú)論是在剎車(chē)盤(pán)或在電子車(chē)輛控制模塊。包括輸入1上的電機(jī)在內(nèi)的雙差速器可存儲(chǔ)約0.24 kWh，效率約96%，這意味著當(dāng)汽車(chē)在紅燈前完全停止時(shí)，雙差速器旋轉(zhuǎn)可獲得0.23 kWh。當(dāng)交通燈變成綠色后，這些能量將在幾分鐘后用于加速車(chē)輛?，F(xiàn)有的電池技術(shù)還不能有效地實(shí)現(xiàn)短期能源存儲(chǔ)。雙差動(dòng)概念可以使得保持相同的里程的電池容量減小。

　　采用雙差動(dòng)傳動(dòng)后，允許廣泛的兩種輸入速度的組合可能性，以實(shí)現(xiàn)最佳的電機(jī)和傳動(dòng)效率，以適應(yīng)不同的駕駛條件?？焖傩D(zhuǎn)差動(dòng)殼體單元易于存儲(chǔ)能量，另外一個(gè)方面將支持車(chē)輛電池，特別是當(dāng)需要高能量爆發(fā)時(shí)，例如，加速一輛重型卡車(chē)從零到48公里/小時(shí)(30英里/小時(shí))。與內(nèi)燃機(jī)相比，電動(dòng)馬達(dá)在無(wú)任何外部阻力的情況下空轉(zhuǎn)時(shí)只需要很少的能量。

　　具有兩個(gè)輸入的雙差速器也可用于收集和傳輸來(lái)自電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)的能量到混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪。有了這樣的安排，可以為兩個(gè)原動(dòng)機(jī)找到最佳的速度組合，這也允許在混合動(dòng)力汽車(chē)中消除任何額外的變速箱。圖3中的齒輪10對(duì)于雙差速器的功能是不需要的。為了使傳動(dòng)對(duì)稱(chēng)，預(yù)計(jì)在大齒和傳動(dòng)殼體變形(高負(fù)荷)時(shí)，齒輪10將有助于使11和13齒輪的扭矩相等。如果不存在對(duì)稱(chēng)和平衡的問(wèn)題，那么可以取消齒輪10和附加齒輪13和17，以簡(jiǎn)化雙差動(dòng)傳動(dòng)，降低制造成本。

　　雙差速內(nèi)解決方案

　　為了允許在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)橋的車(chē)輪之間設(shè)置雙差動(dòng)變速器，如圖5所示，提出了一種附加配置方案。圖5中的變速器在26和41兩個(gè)輸出軸之間具有附加差動(dòng)功能。輸出軸26保持在傳動(dòng)殼體的右側(cè)，增加的輸出軸41離開(kāi)在左側(cè)的傳動(dòng)殼體。對(duì)雙差速器的正確功能不需要的齒輪10已經(jīng)被淘汰，軸41現(xiàn)在作為主傳動(dòng)軸，這是圖2中軸26的功能。圖2中的齒輪12被圖5中的齒輪40所取代。齒輪40內(nèi)部是中空的，為4個(gè)差動(dòng)齒輪42、43、44和45了創(chuàng)造一個(gè)放置空間。齒輪42和43是相對(duì)于齒輪40與銷(xiāo)46保持在位置上的行星。

圖5 雙差速器，在兩個(gè)輸出軸之間附加差速器功能

　　銷(xiāo)46連接到齒輪40，齒輪40是最終輸出速度的齒輪。齒輪44和45是側(cè)齒輪，輸出軸26連接到側(cè)齒輪44，輸出軸41連接到側(cè)齒輪45。圖5中的設(shè)計(jì)將在26和41兩個(gè)輸出軸之間完成與圖1中7和6輸出軸所解釋的相同的差動(dòng)功能。端蓋47關(guān)閉齒輪40內(nèi)部的差速器，并充當(dāng)軸26的徑向套筒軸承和齒輪44的推力套筒軸承。齒輪40的空心壁用作齒輪42和43的止推套筒軸承。

　　附加的差動(dòng)功能適應(yīng)不同的車(chē)輪速度，而車(chē)輛是通過(guò)一個(gè)差速器完成曲線(xiàn)行駛，類(lèi)似于在圖1中顯示已經(jīng)在齒輪40中集成。圖5中的變速器有輸出軸26，可以連接到右輪，輸出軸41，可以連接到左輪。輸入軸20仍然位于變速器的左側(cè)。如果輸入軸20連接到帶有空心軸的電動(dòng)機(jī)上，則變速器(圖5)以及電動(dòng)機(jī)可與車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)橋連接在一起。這意味著輸出軸26可以通過(guò)第一傳動(dòng)軸和CV接頭連接到右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，輸出軸41可以通過(guò)第二傳動(dòng)軸和CV接頭連接到左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪。