CN101086293A - 差速器中加载弹力的侧齿轮 - Google Patents

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Abstract

一种差速器包括多个环状波形弹簧，每个弹簧都位于侧齿轮背面与差速器箱内表面之间。该弹簧具有围绕弹簧的圆周延伸并在径向上横跨弹簧的宽度延伸的波形，每个波形都具有由有角度地间隔开的峰和有角度地间隔开且位于峰之间的谷形成的振幅。在该差速器传输扭矩时，每个弹簧都由小齿轮和侧齿轮的啮合齿处的推力压缩，从而产生将侧齿轮推向小齿轮的弹力。

Description

差速器中加载弹力的侧齿轮
技术领域
本发明总体上涉及用于在输入小齿轮与侧齿轮之间传输旋转动力的锥齿轮差速器，侧齿轮连接到受驱动的车轮。更特别地，涉及减少由于轴间隙造成的传动系统闷响。
背景技术
在现有的差速器中，一对侧齿轮和一对小齿轮安装在差速器箱中，使得侧齿轮的轮齿与小齿轮的轮齿啮合。现有技术使用选择的具有预先确定的尺寸形状的垫片以使侧齿轮在轴向上与差速器箱内表面隔开并在轴向上贴近小齿轮。
在汽车操作者进行这样的差速急加速(differential tips-in)，即在滑行状态或制动状态中快速压下加速器踏板时，会产生传动系统闷响这一令人生厌的声音，这部分地由于称为后轴间隙的状态造成。用于相对于小齿轮定位侧齿轮的垫片通常并不正确地定位侧齿轮，并允许侧齿轮与差速器箱之间多余的轴向游隙。在突然应用通过差速器传输的扭矩或该扭矩的方向突然反转时，该游隙由相邻的轮齿之间的轴向推力关闭，从而导致侧齿轮以较高的速度撞击差速器箱并产生特征性的传动系统闷响。在自动变速器从驻车至前进或倒车，从倒车至前进，及从前进至倒车换挡时，也会在传动系统中发生传动系统闷响。
需要通过在差速器箱中相对于小齿轮正确可靠地定位侧齿轮，使得可以避免后轴间隙，以便避免传动系统闷响。优选地，可以产生连续地将侧齿轮推向小齿轮并防止它们撞击差速器箱内表面的弹力。另外，该力应提供可以缓解传动系统扭矩瞬变的阻尼。
发明内容
根据优选实施例，用于汽车的差速器包括多个环状波形弹簧，每个弹簧都位于侧齿轮背面与差速器箱内表面之间。该弹簧具有围绕弹簧的圆周延伸并在径向上横跨弹簧的宽度延伸的波形，每个波形都具有由有角度地间隔开的峰和位于峰之间并互相隔开的谷形成的振幅。在该差速器传输扭矩时，小齿轮和侧齿轮的啮合齿处的推力压缩每个弹簧，从而产生将侧齿轮推向小齿轮并抑制扭矩瞬变的弹力。
使用波形弹簧来朝向小齿轮提供差速器侧齿轮的弹性负载。波形弹簧不但减小后轴间隙，而且提供传动系统扭矩瞬变的摩擦阻尼。
所产生的优点包括：减小汽车突然加速时的急加速闷响，减小自动变速器的前进级(drive range)从驻车至前进或倒车，从倒车至前进，及从前进至倒车换挡时的静态接合闷响，从差速器总成中消除多个具有选择的尺寸形状的垫片部件，增加可接受的加工公差的范围，及因抑制缓解通过差速器传输的扭矩瞬变而改进差速器和后轴的耐久性。
在突然压下发动机油门，即发生称为“急加速”的情况时，弹簧在被压缩时以势能的形式存储力，并在发动机油门回到中间位置时释放所存储的能量。这样的能量存储和释放与由于弹簧、侧齿轮及差速器箱表面之间的摩擦接触造成的能量耗散组合，一起减轻差速器总成和后轴的扭矩瞬变。
本发明的实用性范围将通过下面的详细说明、权利要求及附图变得现而易见。应理解，说明及具体示例虽然示出了本发明的优选实施例，但仅作为示例给出。在本发明的精神和范围内对所述实施例和示例的各种改变和修改将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
本发明的这些和其他优点将通过下述参照附图对优选实施例的详细说明对本领域技术人员变得显而易见，在附图中：
图1是沿差速器箱截取的部分截面图，其中示出差速器的内部组件，包括波形弹簧；及
图2是示出侧齿轮、小齿轮及波形弹簧的示意图；
图3是在图1的差速器中使用的波形弹簧的等轴测视图；及
图4是差速器总成的截面图。
具体实施方式
现参考图1和2，差速器10包括差速器箱12，该差速器箱在支撑下围绕朝向汽车的受驱动车轮集合中的左车轮和右车轮横向延伸的轴线旋转。差速器箱12可驱动地连接到从变速器输出沿汽车纵轴线延伸(未示出)的驱动轴。
小齿轮轴16延伸穿过差速器箱壁22中的圆柱形开口18、20，并穿过由差速器箱围出的空间24。小齿轮轴16由螺栓26固定到差速器箱12上，并在小齿轮轴相对的两端的圆柱形开口18、20处支撑在差速器箱上。因此，小齿轮轴随着差速器箱旋转而围绕轴线14旋转。两个小齿轮28、30中的每个都具有锥齿轮齿，并固定到小齿轮轴16上。
两个侧齿轮32、34中的每个都具有与小齿轮28、30的轮齿啮合的锥齿轮齿，并位于差速器箱12中。侧齿轮32包括横向背对小齿轮轴16的轴向表面36。侧齿轮32还包括朝向差速器箱中的开口39横向延伸的中空的圆柱形套管部分38，侧轴40穿过该套管部分从其与侧齿轮32的连接处延伸至汽车的右侧车轮。类似地，在差速器10的左侧，侧齿轮34包括横向背对小齿轮轴16的轴向表面42，及朝向差速器箱中的开口横向延伸的中空的圆柱形套管部分44，侧轴46穿过该套管部分从其与侧齿轮34连接处延伸至汽车的左侧车轮。
差速器箱12的内表面具有轴向表面50，该表面基本上平行于侧齿轮32的轴向面36并与其面对。环状波形弹簧52如图2所示位于侧齿轮32的轴向面36与差速器箱12的轴向表面50之间。
差速器箱12的内表面还具有轴向表面54，该表面基本上平行于侧齿轮34的轴向面42并与其面对。类似地，在差速器10的左侧，环状波形弹簧52位于侧齿轮34的轴向面42与差速器箱12的轴向表面54之间。
波形弹簧52优选为环形且由弹簧钢制成，并包括多个具有交替的峰58和峰之间的谷60的波形56，每个波形都具有振幅。弹簧52包括从轴线14径向延伸的宽度62。弹簧52的一个轴向侧上的峰58与差速器箱12的内表面上的轴向表面50、54接触；弹簧52相反的轴向侧上的谷60与相应的侧齿轮32、34的轴向面36、42接触。
如图2所示，通过啮合的齿轮和小齿轮的各面上的接触区域处的力，在小齿轮28、30和侧齿轮32、34之间传输扭矩。该力具有平行于轴线14并在轴向上向外侧指向波形弹簧52的推力分量Ft。该力的推力分量使波形弹簧52压缩贴近轴向表面50、54，产生在轴向上向内侧将侧齿轮32、34推向小齿轮28、30和小齿轮轴16的弹力。该弹力减小啮合齿之间的游隙，减小间隙，从而减轻传动系统闷响。
在通过差速器10传输扭矩时，侧齿轮32、34可以相对于波形弹簧52围绕轴线14旋转，而弹簧的峰58和谷60由于弹簧52的弹力的出现而与面36、42及表面50、54摩擦接触。摩擦接触及相对运动在峰58、谷60、表面50、64及齿轮面36、42的接触面处产生阻尼。此处产生的阻尼称为库仑阻尼，该阻尼可以缓解通过差速器10传输的扭矩瞬变。在急加速期间突然压下发动机油门时，弹簧52在被压缩时以势能的形式存储力，并在发动机油门返回到中间位置时释放所存储的能量。这样的能量存储和释放与由于弹簧52、侧齿轮32、34及差速器箱表面50、54的摩擦接触造成的能量耗散组合，一起减轻后轴的扭矩瞬变。
将侧齿轮32、34安装在差速器箱12中，且波形弹簧52位于每个侧齿轮32、34的面36、42与差速器箱的内表面50、54之间。然后安装小齿轮28、30，使其与侧齿轮32、34啮合。波形弹簧52在安装后处于自由状态且并不压缩，也不产生弹力。这有助于与侧齿轮啮合的小齿轮的安装。最后，将小齿轮轴16从差速器箱12的外部插入到差速器箱12的中心孔18、20中，并穿过小齿轮28、30。
根据专利法的规定，已按照表示其优选实施例的形态对本发明进行了说明。然而，应注意，可以按不同于具体所示和描述的方式实施本发明而不偏离其精神或范围。

Claims (7)

1.一种用于汽车的差速器，其特征在于，包括：
差速器箱，所述差速器箱围出一空间并具有第一表面及第二表面，所述第一表面位于轴向平面中且其朝向为沿着横轴线的第一方向，所述第二表面基本上平行于所述第一表面并面对所述第一表面；
位于所述差速器箱中并在所述差速器箱支撑下围绕所述轴线旋转的一对侧齿轮，所述一对侧齿轮包括第一侧齿轮和第二侧齿轮，所述第一侧齿轮具有在轴向上面向内侧的轮齿并且具有面向所述第一表面的背面，所述第二侧齿轮具有在轴向上向内侧面向所述第一侧齿轮的轮齿的轮齿并且具有面向所述第二表面的背面；
固定到所述差速器箱上以围绕所述轴线旋转的小齿轮轴，所述小齿轮轴延伸穿过所述空间，并基本上垂直于所述轴线配置；
可旋转地安装到所述小齿轮轴上并位于所述差速器箱中的小齿轮，每个小齿轮都包括与所述第一和第二侧齿轮啮合的轮齿；及
第一和第二弹簧，每个弹簧都为环形且包括多个波形及从所述轴线延伸的径向宽度，所述波形围绕所述轴线延伸并具有沿所述弹簧的圆周变化的振幅，所述第一弹簧位于所述第一侧齿轮的背面与所述第一表面之间并与这两个面接触，所述第二弹簧位于所述第二侧齿轮的背面与所述第二表面之间并与这两个面接触，每个弹簧都产生在轴向上向内侧将相应的侧齿轮推向所述小齿轮的轮齿的弹力。
2.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，其中：
所述第一和第二侧齿轮中的每个都具有沿所述轴线横向延伸的圆柱形外表面，并位于所述差速器箱中；及
所述第一和第二弹簧是环状波形弹簧，每个弹簧都与所述相应的侧齿轮的圆柱形表面配合。
3.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，每个弹簧都由弹簧钢制成。
4.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，其中：
所述侧齿轮和小齿轮都包括锥齿轮齿；及
每个波形弹簧都包括随着在侧齿轮与相应的小齿轮之间传输扭矩的力的轴向分量的量值而变化的轴向厚度尺寸。
5.一种用于汽车的差速器，其特征在于，包括：
在支撑下围绕轴线旋转的第一和第二侧齿轮，所述第一侧齿轮具有在轴向上面向内侧的轮齿及在轴向上面向外侧的背面，所述第二侧齿轮具有在轴向上向内侧面向所述第一侧齿轮的所述轮齿的轮齿及在轴向上面向外侧的背面；
在支撑下基本上垂直于所述轴线旋转的小齿轮轴；
可旋转地安装到所述小齿轮轴上的小齿轮，每个小齿轮都包括与所述第一和第二侧齿轮啮合的轮齿；及
环状波形弹簧，每个弹簧都与相应的侧齿轮的背面弹性接触，每个弹簧都具有围绕所述弹簧的圆周延伸并在径向上横跨所述弹簧的宽度延伸的波形，每个波形都具有由有角度地间隔开的峰和位于所述峰之间并互相隔开的谷形成的振幅。在所述差速器传输扭矩时，每个弹簧都由所述小齿轮和侧齿轮的啮合齿处的推力压缩，从而产生将所述侧齿轮推向所述小齿轮的弹力。
6.如权利要求5所述的差速器，其特征在于，其中：
所述第一和第二侧齿轮中的每个都具有沿所述轴线横向延伸的圆柱形外表面；及
所述第一和第二弹簧是环状波形弹簧，每个弹簧都包围所述相应的侧齿轮的圆柱形表面。
7.如权利要求5所述的差速器，其特征在于，每个弹簧都由弹簧钢制成。
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