差速器的制作方法

1.本发明涉及一种具有优选适用于机动车辆的传动系统的离合器的差速器，尤其涉及一种具有足够刚度的紧凑型差速器。


背景技术：

2.由于车辆中的左右车轴不一定以相同的速度旋转，因此需要允许它们之间的差速运动。为了将扭矩传递到两个车轴并在它们之间实现差速运动，使用了差速器。
3.出于限制或锁定差速运动的目的，或者出于任何其他目的，差速器有时可以在内部包含离合器，并且可以与用于致动离合器的外部致动器组合。由于差速器内的离合器是旋转的，而致动器是防旋转的，因此这些元件应如何布置和耦合始终需要一些技术关注。
4.us8,287,417b2公开了一种与螺线管组合的差速器，螺线管作为用于致动内部离合器的致动器。


技术实现要素：

5.当然，从追求紧凑性来看，添加致动器本身是不利的。不仅如此，本发明人还更多地关注防旋转致动器与旋转离合器的组合所必需的结构对刚度产生的不利影响，因为该结构又需要加强和加固并因此导致尺寸增加。
6.根据一个方面，具有离合器的差速器具备：差速齿轮组，其被构造为将扭矩差速地传递到一对输出齿轮；壳体，其能围绕轴线旋转并限定尺寸被设置为容纳离合器和差速齿轮组的空间，该壳体能轴向分成至少第一构件和第二构件；所述第一构件，其形成为一体并包括端壁、从端壁轴向向外突出的凸台部分、围绕轴线的侧壁以及径向向外延伸以接收扭矩的凸缘，端壁具有贯穿该端壁的窗口；所述第二构件，其与侧壁固定在一起以封闭空间；离合器构件，其能在第一位置和第二位置之间轴向移动，并且包括放置在窗口中并在第二位置将扭矩从端壁传递到差速齿轮组的分支部分；以及致动器，其安装在第一构件的凸台部分上并与第一构件的凸台部分同轴，并且具有从凸缘轴向向外的偏移量，该致动器具有柱塞，该柱塞抵靠在分支部分上并由致动器轴向驱动以将离合器构件从第一位置推到第二位置。
附图说明
7.图1是差速器的立体图。
8.图2是差速器的另一个立体图。
9.图3是从图4的线iii-iii截取的差速器的剖视图。
10.图4是从具有盖体部的一端观察的差速器的侧视图。
11.图5是被绘制为分解图的壳体的剖视图。
12.图6是环形板的侧视图。
13.图7是差速器的放大立体图，其主要示出了窗口及其周围的元件，并省略了螺线
管。
14.图8是离合器构件、与离合器构件啮合的半轴齿轮、环形板和柱塞的立体图。
15.图9是差速器的放大主视剖视图，其主要示出了离合器构件及其周围元件。
具体实施方式
16.下文将参照图1至图9描述示例性实施方式。这些附图不一定精确按比例绘制，因此特别指出它们之间的尺寸关系不限于附图中所示的那些。
17.在整个以下描述和所附权利要求中，除非另有说明，否则轴线是指差速器的旋转轴线并且术语“向内”和“向外”分别是指“朝向”和“远离”差速器的壳体内部。
18.以下描述的各实施方式针对使用离合器来锁定差速运动的所谓的“闭锁差速器”，但同样也适用于使用离合器来接通/断开扭矩到车轴的传递的所谓的“自由运转差速器”。
19.主要参照图1至图4，根据实施方式的差速器具备壳体1，该壳体1接收来自发动机、电动马达等的扭矩并由此围绕轴线x旋转。壳体1可轴向分成至少两个构件，即主体部1a和盖体部1b。壳体1还具备凸台部分45a、45b，壳体1通过凸台部分45a、45b被未被示出的托架可旋转地支撑。凸台部分45a从主体部1a轴向地延伸，凸台部分45b从盖体部1b轴向地延伸。
20.差速器还具备用于将扭矩差速地传递到一对半轴齿轮23a、23b的差速齿轮组11。壳体1容纳差速齿轮组11和离合器构件13。在半轴齿轮23b的背面面部和离合器构件13的对应面部上分别形成有适合离合器的结构，例如离合器齿。对应于该离合器的断开和连接，该离合器启用和禁用半轴齿轮23a、23b之间的差速运动。同时，离合器齿形成在用于支撑差速齿轮组11的内壳体上，以在其应用于如上所述的自由运转差速器的情况下代替半轴齿轮。在这种情况下，离合器将差速齿轮组11与发动机/马达释放和连接。
21.结合图1至图4，参照图5，壳体1限定出用于容纳齿轮组11和离合器构件13的空间47。盖体部1b例如通过多个螺栓41与主体部1a固定在一起，但可与主体部1a分离以在要在空间47中安装内部构件时将空间47暴露于外部。尽管这些体部1a、1b可以围绕中心、例如围绕小齿轮轴线c分割，但分割线优选远离中心。更具体而言，优选主体部1a与盖体部1b相比是细长的。因此，主体部1a形成为深碗状，而盖体部1b形成为浅盘状，因此主体部1a单独支撑后述的小齿轮轴27。
22.主体部1a大体但不限于由围绕轴线x的侧壁5、作为一端的端壁7和凸缘9组成，它们整体形成为一体。侧壁5、端壁7和盖体部1b的组合主要限定了空间47。凸缘9从主体部1a径向向外延伸，并与用于接收扭矩的任何齿轮结构(例如环形齿轮)耦合。
23.侧壁5大体形成围绕轴线x的圆柱体或圆柱体形状。侧壁5具有开口49，开口49的尺寸被设置为接收小齿轮轴27。开口49相对于轴线x在径向方向定向并且可以从外面部到内面部贯穿侧壁5，以便于安装小齿轮轴27。值得注意的是，侧壁5单独支撑小齿轮轴27，而主体部1a的其他部分以及盖体部1b不支撑小齿轮轴27。换言之，当离合器处于断开状态时，只有从凸缘9到开口49的有限部分承担扭矩传递。其他部分不必为了加强和加固而形成大体积。这种结构有利于装置整体的尺寸减小。
24.侧壁5还可以具有接收用于保持小齿轮轴27的销的钻孔51和在其中拧紧螺栓41的螺栓孔53。两者优选在轴向方向上延伸并且在与盖体部1b相对的端面上开口。钻孔51和孔53在围绕轴线x的圆周方向上交替布置，如从图4可以最好地理解。螺栓孔53因此在图5所示
的垂直于轴线x的视图中可以从端面延伸超过开口49，但不削弱开口49周围的结构。螺栓41的头部可以如图3所示的那样设置得更靠近开口49。这有利于减小尺寸，特别是从壳体1的肩部到凸缘的侧向尺寸。
25.端壁7大体垂直于轴线x并因此形成由主体部1a形成的碗的底部。然而，端壁7在其中心具备钻孔，并且在中心周围具备多个窗口17。从端壁7延伸的凸台部分45a围绕中心钻孔并且一个车轴将穿过它。窗口17用于将致动器15与离合器构件13耦合并且还用于将扭矩传递到离合器构件13，如稍后所述。
26.凸缘9固有地垂直于轴线x并且径向向外延伸以与环形齿轮等耦合。凸缘9如上所述与侧壁5和端壁7形成为一体。在这些部分中以及这些部分之间没有任何接头有利于增加强度和刚度，并因此导致装置作为整体的尺寸减小。
27.凸缘9可以设置在侧壁5上的任何位置，特别是开口49与端壁7之间的任何位置，但是可以优选设置为尽可能靠近端壁7。因此，端壁7可以设置在凸缘9的径向内侧或与凸缘9重叠。端壁7的外面部55仍然可以轴向向外升高以为端壁7提供足够的厚度。凸缘9、端壁7及其外面部55之间的这种结构关系改善了对所施加的扭矩的结构阻力。如稍后所述，外面部55可以接收致动器15并将其放置在适当位置。外面部55接收致动器15的平面m可以具有从被定义为凸缘9的轴向最外面部的凸缘平面f轴向向外的偏移量of，如图5所示。
28.结合图3和图5，参照图9，差速齿轮组11可以但不限于大体由被小齿轮轴27可旋转地支撑的小齿轮29和与小齿轮29啮合的一对半轴齿轮23a、23b组成的斜齿轮类型。当然，面齿轮类型或任何其他类型代替地适用于此。小齿轮轴27插入开口49中，并通过横向插入其中的销27p固定到侧壁5上。小齿轮轴27接收围绕轴线x的扭矩，并且可围绕小齿轮轴线c旋转的小齿轮29将扭矩传递到半轴齿轮23a、23b。差速齿轮组11因此将所施加的扭矩差速地传递到半轴齿轮23a、23b，从而允许它们之间的差速运动。
29.每个半轴齿轮23a、23b是形成为与小齿轮29啮合的中空齿轮，具有花键或与车轴耦合的任何结构。在凸缘9侧的半轴齿轮23a具备用于与离合器构件13啮合的接合结构，例如爪齿。由半轴齿轮23a和离合器构件13构成的离合器在连接状态下限制半轴齿轮23a、23b之间的差速运动。
30.例如结合图3和图9，参照图8，离合器构件13大体形成为体积稍大的环状。离合器构件13具有多个与窗口17相应地轴向向外突出的分支部分13l，并且在相反面部上具有与半轴齿轮23a对应的任何接合结构，例如爪齿。在离合器构件13被保持在端壁7与半轴齿轮23a之间时，允许轴向方向的一些运动以与半轴齿轮23a啮合和脱离。
31.分支部分13l分别位于窗口17中，并且这些端部通过窗部17暴露于端口7的外部。分支部分13l的各个侧面部13s的尺寸被设置为抵靠在窗口17的侧面部17s上。因此，当离合器处于连接状态时，离合器构件13接收来自端壁7的扭矩并将该扭矩传递到半轴齿轮23a。
32.致动器15可以是形成为圆柱形的任何驱动装置，例如螺线管、液压缸、气动缸或马达缸，其轴向推动通过窗口17暴露的分支部分13l的端部。在螺线管的情况下，致动器15例如具备电磁线圈31和用于引导由线圈31产生的磁通的芯体33，电磁线圈31具备从其引出的电缆31l。
33.致动器15可以具备用于将其驱动力传递到离合器构件13的圆柱形的柱塞21，而致动器15自身轴向移动以推动离合器构件13。差速器可以具备用于使离合器回到断开状态的
排斥体(例如弹簧)，例如该排斥体可以排斥地插入在半轴齿轮23a和离合器构件13之间。当然，也可以使用致动器15拉动离合器构件13，并且可以使用排斥体使离合器成为连接状态。
34.在致动器15为螺线管的情况下，为了防止磁通泄露，柱塞21一般可以由诸如不锈钢、任何铝合金或任何工程塑料的任何非磁性材料制成，但也可以包括由诸如低碳钢的任何磁性材料制成的磁性部分37，该磁性部分37设置成面对电磁线圈，从而由螺线管磁力驱动。
35.致动器15设置成靠近或接触端壁7的外面部55并与凸台部分45a同轴。致动器15因此具有相对于凸缘9轴向向外的偏移量，该偏移量对应于外面部55的偏移量of。优选地，致动器15可滑动地装配在凸台部分45a上。由于致动器15如此设置，因此可以减小差速器的尺寸。
36.结合图1、图3和图7至图9，参照图6，差速器还具备用于检测离合器是连接还是断开的环形板19。环形板19大体是与轴线x同轴的环，并且具有多个、例如三个用于固定到分支部分13l上的接片部分19t。接片部分19t通过螺栓43、铆钉或任何其他固定装置分别固定到分支部分13l上。接片部分19t可以替代地固定到柱塞21上。
37.端壁7的外面部55至少在致动器15与其接触的范围内可以是平坦的，而端壁7可以包括凹口57，接片部分19t通过该凹口57被引出，如图7中最佳所示。然而，由于凹口57足够窄，因此它们对对抗施加的扭矩的结构刚度几乎不会产生不利影响。
38.凹口57留有足够的间隙以允许接片部分19t在轴向方向上移动，因此跟随离合器构件13的运动。因此，当环形板19向外部指示离合器构件13的位置时，可以从外部检测离合器是处于连接状态还是断开状态。同样，由于环形板19与差速器一起旋转，因此环形板19可以同时用于转速检测。
39.从上面的描述可以很容易地理解，通过凸缘9输入的扭矩仅在壳体1中的有限区域传播。扭矩流可以表示成两个路径。在通常在断开状态下建立的第一路径中，扭矩从凸缘9通过侧壁5的有限部分传递到小齿轮轴27。在仅在连接状态下建立的第二路径中，扭矩还从凸缘9通过端壁7送到离合器构件13。由于盖体部1b和螺栓41稳定地在这些路径以外，因此这些构件可以减小尺寸而没有结构强度和刚度损失。此外，第二路径虽然紧凑，但可以具有足够的抗扭刚度，这主要是因为如前所述的凸缘9、端壁7及其外面部55之间的特定关系。
40.尽管上面描述了某些示例性实施方式，但是本领域技术人员将根据以上教导对实施方式进行修改和变化。