差速器组件的制作方法

1.本公开涉及用于将扭矩从输入轴分配到第一和第二输出轴的差速器组件。本公开进一步涉及包括这种差速器组件的传动设备，以及涉及包括这种传动设备的车辆，诸如例如电动或混合动力车辆。


背景技术：

2.在车辆中，差速器被用于将输入扭矩(或输入转速)分配到两个输出轴，其中每个输出轴与一个驱动车轮连接。在行驶过程中，并且尤其是在转向和拐角过程中，车轮的不同转速由差速器来顾及。
3.差速器或差速器组件典型地包括构造为从输入轴接收扭矩的环形齿轮、附接到环形齿轮并与环形齿轮一起可旋转的载体、差速器壳体以及将载体支撑在差速器壳体内的轴承组件。差速器进一步包括内部齿轮，诸如构造为将来自环形齿轮的扭矩传递到输出轴的至少一个差速器齿轮和伞齿轮。
4.典型地，轴承组件包括锥形滚动轴承，其既能够承担轴向载荷，又能够承担径向载荷。锥形滚动轴承提供非常稳定的配置和极大的耐久性。然而，由于需要预载荷，锥形滚动轴承涉及阻力损失(drag loss)。另一个问题是在轴承组件中要求填隙过程(shimming process)以设定预载荷。此外，跨越较宽的温度范围以及随着时间的推移，难以维持可靠的预载荷。这可能例如导致不良齿轮啮合接触。
5.因此，期望开发一种改进的差速器组件。


技术实现要素：

6.总体上，所公开的主题涉及典型地在车辆中、例如在电动车辆中用于经由环形齿轮将扭矩从输入轴分配到第一和第二输出轴的差速器组件，其中差速器组件的轴承组件包括圆柱滚子轴承和滚珠轴承，其中圆柱滚子轴承被布置成与滚珠轴承相对于环形齿轮相比更靠近环形齿轮。由此，轴承组件可以以最小的阻力损失承担轴向和径向载荷二者，因为不需要或至少较少需要预载荷。此外，填隙过程可以被省略或至少保持到最小。
7.从而，根据本发明的第一方面，提供了一种差速器组件，其被构造为将扭矩从输入轴分配到第一和第二输出轴。该差速器组件包括构造为从输入轴接收扭矩的环形齿轮、附接到环形齿轮并与环形齿轮一起可旋转的载体、差速器壳体以及将载体支撑在差速器壳体内的轴承组件，其中该轴承组件包括布置在环形齿轮的相反侧上的滚珠轴承和圆柱滚子轴承，其中圆柱滚子轴承与环形齿轮之间的距离小于滚珠轴承与环形齿轮之间的距离。该距离典型地是轴向距离，即沿着差速器组件的轴向轴线的距离。这种轴向轴线典型地与输出轴的纵向轴线重合。
8.在此，由于圆柱滚子轴承的刚度与滚珠轴承的刚度相比较高，并且通过圆柱滚子轴承被布置成相对更靠近环形齿轮的附加特定布置，差速器组件可以使齿轮啮合偏离(或齿轮导程不匹配)最小化。从而，当差速器受到径向载荷时，差速器组件承受由径向载荷引
起的任何偏斜倾向，并使输出轴能够与输入轴保持平行(即，可以避免差速器组件的倾斜或齿轮啮合偏离)。在这方面，该差速器组件特别适用于其中输入轴的纵向轴线被布置成平行于两个输出轴的纵向轴线的偏移传动。从而，根据至少一个示例实施例，差速器组件被构造用于偏移传动。
9.根据至少一个示例实施例，差速器组件的轴承组件不包括锥形滚子轴承。从而，在这样的实施例中，差速器组件没有任何锥形滚子轴承。
10.根据至少一个示例实施例，载体包括构造为保持第一输出轴的第一轴颈部以及布置在与第一轴颈部的相反侧上的第二轴颈部，第二轴颈部被构造为保持第二输出轴，其中环形齿轮不对称地布置在载体上，以形成布置在环形齿轮与第一轴颈部之间的相对较小的第一载体侧以及布置在环形齿轮与第二轴颈部之间的相对较大的第二载体侧，并且其中圆柱滚子轴承在第一载体侧处将载体支撑到差速器壳体。由此，通过经由不对称布置的环形齿轮的径向载荷所引起的偏斜可以通过原本会容易倾斜的第一载体侧的相对刚性布置而被减少或甚至避免。
11.根据至少一个示例实施例，圆柱滚子轴承包括内座圈、外座圈以及设置内座圈与外座圈之间的多个圆柱滚子，并且其中内座圈在第一载体侧处被周向地附接到载体，而外座圈相对于差速器壳体不可旋转地布置。这样的布置提供圆柱滚子轴承的稳定而又紧凑的构造。圆柱滚子轴承可以包括或被称为滚针轴承。在滚针轴承中，多个圆柱滚子形成为针。
12.根据至少一个示例实施例，滚珠轴承包括内座圈、外座圈以及设置在内座圈与外座圈之间的多个滚珠，并且其中内座圈在第二载体侧处被周向地附接到载体，而外座圈相对于差速器壳体不可旋转地布置。这样的布置提供滚珠轴承的稳定而又紧凑的构造。
13.根据至少一个示例实施例，差速器组件进一步包括布置成将滚珠轴承分别相对于差速器壳体和载体保持在轴向位置的挡圈(retaining rings)。由此，滚珠轴承可以更好地承担轴向载荷，以及在两个方向上的轴向载荷。
14.根据至少一个示例实施例，圆柱滚子轴承被构造和布置为当扭矩从输入轴传递到两个输出轴时与滚珠轴承相比承受较高的径向载荷。从而，通过在相对较小的载体侧处将圆柱滚子轴承布置成更靠近环形齿轮，可以减少或甚至避免差速器组件的偏斜或倾斜，因为圆柱滚子轴承可以承受相对较高的径向载荷。
15.根据至少一个示例实施例，圆柱滚子轴承与环形齿轮共轴布置，并且环形齿轮至少部分地环绕圆柱滚子轴承。由此，圆柱滚子轴承可以被置于非常靠近环形齿轮，并且从而靠近(不对称)径向载荷的施力点，并且由此抵消偏斜和齿轮啮合偏离的倾向。
16.根据至少一个示例实施例，圆柱滚子轴承与环形齿轮共轴布置，并且圆柱滚子轴承的至少一部分与环形齿轮的截面布置在同一几何平面内。从而，圆柱滚子轴承和环形齿轮的截面(例如圆形或环状截面)至少沿着差速器组件的轴向部重叠。
17.根据至少一个示例实施例，载体是无窗的。由此，载体具有沿着差速器组件的轴向轴线的旋转对称性。
18.根据至少一个示例实施例，载体包括至少两个分离的载体部分：相对较大的第一载体部分和相对较小的第二载体部分，第二载体部分被布置为相对于第一载体部分可拆卸的盖。由此，载体的内部可以在不在载体中设置窗的情况下可访问。
19.根据至少一个示例实施例，圆柱滚子轴承比滚珠轴承大。例如，与滚珠轴承的内座
圈相比，圆柱滚子轴承的内座圈具有较大的直径。由此，圆柱滚子轴承可以被布置得更靠近环形齿轮，具有如前所述的优势。
20.根据本发明的至少第二方面，提供了一种传动设备。该传动设备包括输入轴和两个输出轴，以及根据发明的第一方面的差速器组件。差速器组件被构造为将扭矩从输入轴传递和分配到两个输出轴，如前所述。
21.根据至少一个示例实施例，输入轴具有第一纵向轴线并且两个输出轴具有共同的第二纵向轴线，其中第一和第二纵向轴线是平行的。从而，这样的传动设备是特定差速器组件特别适合于其的偏移传动设备。
22.根据本发明的至少第三方面，提供了一种车辆，例如电动车辆或混合动力车辆。该车辆包括根据本发明的第一方面的差速器组件或根据本发明的第二方面的传动设备。
附图说明
23.图1是包括根据本发明的一个实施例的传动设备和轴承组件的车辆的示意图；
24.图2a
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2c是根据本发明的一个实施例的轴承组件的示意图；以及
25.图3是根据本发明的一个实施例的传动设备和轴承组件的沿着轴向方向的截面视图。
具体实施方式
26.下文中将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，这些实施例是为了透彻性和完整性并向技术人员完全传达本发明的范围而提供的。类似的附图标记始终指代类似的元件。
27.图1是布置在车辆102中的差速器组件100的示意图。图1进一步示出多个电池组108和由电池组108驱动的电动马达110。车辆102进一步包括传动设备120，该传动设备120包括联接到电动马达100的输入轴122以及构造为将旋转运动传递到车辆102的前轮104、106的两个输出轴124、126。差速器组件100使输出轴124、126能够以不同的转速旋转，同时将扭矩传递给它们两个。差速器组件100形成传动设备120的一部分。从而，电池组108为电动马达110提供动力，该电动马达110经由传动设备120和差速器组件100驱动车辆102的前轮104、106。从而，差速器组件100被构造为将扭矩(旋转运动)从输入轴122分配到第一和第二输出轴124、126。
28.图2a和图2b示出差速器组件200的透视图，并且图2c示出同一差速器组件200的俯视图。图2a
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2c将在下文中共同描述。
29.差速器组件200可作为图1的车辆102中的差速器组件100使用，并且从而被构造为将扭矩从输入轴分配到第一和第二输出轴(如图1所示)。差速器组件200包括构造为从输入轴接收扭矩的环形齿轮210、附接到环形齿轮210并与环形齿轮210一起可旋转的载体220、差速器壳体230(仅部分示出)以及将载体220支撑在差速器壳体230内的轴承组件235。载体220是无窗的，并且从而沿着轴向轴线a旋转对称，此外，无窗载体220由于改进的刚性和刚度而是有利的。
30.如将参照图3更详细地描述的，但在此简要地提到，轴承组件235包括布置在环形
齿轮235的相反侧上的圆柱滚子轴承240和滚珠轴承250。如从图2a
‑
2b的差速器组件200清楚可见，圆柱滚子轴承240与环形齿轮210之间的距离(例如沿着轴向轴线a的轴向距离)小于滚珠轴承250与环形齿轮210之间的距离(例如轴向距离)。换句话说，与滚珠轴承250相比，圆柱滚子轴承240被布置得靠近环形齿轮210。换句话说，圆柱滚子轴承240和滚珠轴承250沿着差速器组件200的轴向轴线a空间隔开排列，轴向轴线a与第一和第二输出轴的输出轴轴线(如图1所示)相合。
31.如图2c所示，圆柱滚子轴承240与环形齿轮210共轴布置，并且圆柱滚子轴承的至少一部分240a被容纳在环形齿轮210内。从而，圆柱滚子轴承240被至少部分地包含或保持在环形齿轮210内。换句话说，所述部分240a被布置在与环形齿轮210的截面相同的几何平面中，该截面垂直于轴向轴线a(即轴向轴线a是所述截面的法线)。换种表述，环形齿轮210在几何平面中具有圆形(或环状)截面，其中圆柱滚子轴承240沿着轴向轴线a的至少一部分240a具有在同一几何平面内的圆形截面。从而，圆柱滚子轴承240的至少一部分240a被容纳在外表面由环形齿轮210限定的几何圆柱体内。作为结果，圆柱滚子轴承240被布置成靠近环形齿轮210，并且可以提供所需的刚度以承受由径向载荷(例如经由环形齿轮210)引起的任何偏斜倾向。如从图2c清楚可见，滚珠轴承250并没有被容纳在环形齿轮210内侧，即滚珠轴承250的圆形(或环状)截面远离上述几何平面或环形齿轮210的任何圆形截面。
32.图3是图2a
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2c的差速器组件200的沿着轴向轴线a的截面视图。在图3中，差速器组件200被公开为作为传动设备300的一部分。传动设备300包括输入轴322、第一输出轴324和第二输出轴326。从而，差速器组件200被构造为将扭矩从输入轴322传递和分配到两个输出轴324、326。图3的传动设备300是偏移传动，因为输入轴322具有第一纵向轴线l1，而两个输出轴324、326具有与第一纵向轴线l1平行的共同截面纵向轴线l2。第二纵向轴线l2在此与差速器组件200的轴向轴线a重合。输入轴322经由齿轮设备330被联接到环形齿轮210，齿轮设备330在此被称为输入齿轮设备330。输入轴322和输入齿轮设备330由各种轴承340支撑，在此不作进一步描述。
33.差速器组件200进一步包括齿轮设备270，在此被称为差速器齿轮设备270。差速器齿轮设备270包括环形齿轮210、差速器小齿轮272、布置为与差速器小齿轮272啮合并被构造为将扭矩传递到第一输出轴324的第一侧齿轮或伞齿轮274。差速器齿轮设备270进一步包括布置为与差速器小齿轮272啮合并被构造为将扭矩传递到第二输出轴326的第二侧齿轮或伞齿轮276。第一和第二伞齿轮274、276自由旋转地保持在载体220内侧，使得齿轮设备270被构造为允许第一和第二输出轴324、326的不同转速。从而，第一和第二伞齿轮274、276被构造为绕轴向轴线a旋转，并且扭矩从输入轴322经由输入齿轮设备330和差速器齿轮设备270被传递到第一和第二输出轴324、326。
34.如图3中所见，载体220包括被构造为保持第一输出轴324的第一轴颈部224以及被构造为保持第二输出轴326的第二轴颈部226。第一和第二轴颈部224、226被布置在载体220的相反侧上，并且被布置在环形齿轮210的相反侧上。此外，环形齿轮210不对称地布置在载体220上，以形成布置在环形齿轮210与第一轴颈部224之间的相对较小的第一载体侧221以及布置在环形齿轮210与第二轴颈部226之间的相对较大的第二载体侧223。轴颈部224、226可以被称为端轴。
35.公开了轴承组件235(在此是圆柱滚子轴承240和滚珠轴承250)在差将载体220支
撑在差速器壳体230(仅示出其一部分)内。圆柱滚子轴承240在第一载体侧221处将载体220支撑到差速器壳体230，而滚珠轴承250在第二载体侧223处将载体220支撑到差速器壳体230。圆柱滚子轴承240包括内座圈242、外座圈244以及设置在内座圈242与外座圈244之间的多个圆柱滚子246(图3中仅示出了其中的一个)。内座圈242在第一载体侧221处被周向地附接到载体220，而外座圈相对于差速器壳体230不可旋转地布置。对应地，滚珠轴承250包括内座圈252、外座圈254以及设置在内座圈252与外座圈254之间的多个滚珠256。滚珠轴承250的内座圈252在第二载体侧223处被周向地附接到载体220，而滚珠轴承250的外座圈254相对于差速器壳体230不可旋转地布置。此外，在图3中所示的实施例中，第二轴颈部226突出到滚珠轴承250的轴承座中，并且从而保持滚珠轴承250的内座圈252。第一轴颈部224不突出到圆柱滚子轴承240的轴承座中，而是与圆柱滚子轴承240的内座圈242分离。
36.与现有技术方案相比，轴承组件235的构造和布置使得差速器组件200能够承受较高的径向载荷而不偏斜。更具体地说，当扭矩从输入轴322传递到两个输出轴324、326时，圆柱滚子轴承240的构造和布置使其能够承受与滚珠轴承相比较高的径向载荷。更详细来说，与滚珠轴承的刚度相比，圆柱滚子轴承的刚度更高，并且通过圆柱滚子轴承240被布置成相对靠近环形齿轮210的附加特定布置，当差速器受到径向载荷时，差速器组件200承受由径向载荷引起的任何偏斜倾向，并使输出轴324、326能够保持与输入轴322平行。
37.图3的差速器组件200进一步包括布置成将滚珠轴承250分别相对于差速器壳体230和载体220保持在轴向位置的挡圈260。挡圈260使得滚珠轴承250能够容纳两个方向上的轴向载荷(即沿着轴向轴线a的载荷)。
38.如参考图2提到的，载体220是无窗的。然而，差速器齿轮设备270的部分可以通过可拆卸的载体盖227访问。更详细来说，载体220包括两个分离的壳体载体部分225、227。也就是说，相对较大的第一壳体载体部分225以及相对较小的第二壳体载体部分227，第二壳体载体部分227被布置为相对于第一壳体载体部分225可拆卸的载体盖227。在图3的实施例中，可拆卸的载体盖227包括第一轴颈部224，而第一壳体载体部分225支撑轴承组件235。由此，可以通过移除可拆卸的载体盖227而访问保持在载体220中的差速器小齿轮以及伞齿轮272、274、276。
39.即使已经参照其特定的示例性实施例对本发明进行了描述，但对于那些本技术领域人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明显。而且，应当注意的是，系统的部分可以被省略、互换或以各种方式布置，差速器组件和传动设备仍能够执行本发明的功能。参照图2a
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2c描述的差速器组件200可以作为图1中车辆102的差速器组件100使用。对应地，图3的传动设备300可以作为图1的传动设备120使用。
40.另外，从对于附图、公开内容和所附的权利要求的研究，对所公开的实施例的变型可以由技术人员在实践所要求保护的发明中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中记载的某些措施的仅有事实并不表明这些措施的组合不能用于获利。