CN101228373A - 带有放置在中心的差动齿轮的差动器总成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种呈冠形齿轮差动器形式的差动器总成，更具体地说是用于机动车辆的传动系统中的差动器总成。这种差动器总成包括：差动器座架(3)，它可环绕转动轴线A被转动地驱动；两个侧轴齿轮(12、13)，带有冠形齿轮齿，可转动地保持在差动器座架(3)中转动轴线A上，并且每个侧轴齿轮(12、13)包括圆周的支承面(25、26)；差动齿轮(11)，带有正齿轮齿，差动齿轮(11)和差动器座架(3)一起环绕着轴线A转动，差动齿轮(11)啮合侧轴齿轮(12、13)的齿，并每个差动齿轮(11)包括圆周的接触面(27)；其中，差动齿轮(11)朝着转动轴线A借助它们的接触面(27)支承在侧轴齿轮(12、13)的支承面(25、26)上。

Description

带有放置在中心的差动齿轮的差动器总成

技术领域

本发明涉及一种差动器总成，具体地说，是用在机动车辆传动系统中的形成差动传动部分的一种差动器总成。这种差动器总成是人们充分熟知的。它通常包括一个可环绕着转动轴线被转动地驱动的差动器座架；两个侧轴齿轮，它们可转动地保持在差动器座架中并用于向两个侧轴传输转矩；和许多差动齿轮，它们与差动器座架一起转动且其轮齿与侧轴齿轮的轮齿啮合。

背景技术

在锥齿轮差动器和冠形齿轮差动器的设计和功能模式彼此相当，但它们还是有区别的，其差异在于齿轮的设计。在锥齿轮差动器中，如通过德国专利DE10059684A1、DE3236227A1或瑞士专利CH571667可知，差动齿轮和啮合差动齿轮的侧轴齿轮是以锥齿轮的形式配置的。圆锥形防止差动齿轮关于转动轴线径向地向内移动。在冠形齿轮差动器中，侧轴齿轮是以冠形齿轮形式配置的并且啮合这些侧轴齿轮的差动齿轮是以正齿轮形式配置的。采用这种形状的结果是，差动齿轮沿着它们的轴颈轴线可轴向地位移，甚至当它们啮合侧轴齿轮时也可轴向地位移。为了防止差动齿轮关于转动轴线向内地径向移动，对此已经有人提出不同的解决方案。

从德国专利DE10354998A1可以知道一种呈冠形齿轮差动器形式的差动器总成，这种差动器总成包括支承在由一环和三个轴颈构成的星形支承部件上的三个差动齿轮。在轴向视图中，这个环构成了加宽的轴颈截面，因此差动齿轮能够紧靠环。

欧洲专利EP1203900A2披露了一个类似的冠形齿轮差动器，它包括一个带有用于支承差动齿轮的轴颈的中心支承部件。所述轴颈被带有更大宽度的轴肩限制，差动齿轮能够紧靠轴肩。

从美国专利US2270567可以知道一种冠形齿轮差动器，它包括两个支承在一个共用轴颈上的差动齿轮。有个轴套滑套到两个差动齿轮之间的轴颈上，该轴套防止差动齿轮向着转动轴线移动。

德国专利DE10308800A1提供了一种冠形齿轮差动器，那种冠形齿轮差动器的差动齿轮是转动地支承在差动器座架的轴承凹座，因此，就不需要用于支承差动齿轮的轴承轴颈。为了防止差动齿轮向着转动轴线作径向地移动，差动齿轮包括一个上圆盘形的抵接构件，该抵接构件紧靠冠形齿轮的外圆柱面，差动齿轮还包括一个下圆盘形的抵接构件，该抵接构件紧靠冠形齿轮的肋状构架。

发明内容

本发明的目的在于提供一种差动器总成，它重量轻，包括短的轴向长度且设计简单。

根据本发明，上述目的是通过一种用于机动车辆的传动系统中的差动器总成来达成的，该差动器总成包括：差动器座架，它是可环绕转动轴线被转动地驱动；两个侧轴齿轮，带有冠形齿轮齿，它们可转动地保持在差动器座架中转动轴线上，并且每个侧轴齿轮包括一个圆周的支承面；差动齿轮，带有正齿轮齿，这些差动齿轮和差动器座架一起环绕着转动轴线转动，这些差动齿轮啮合侧轴齿轮的齿并每个差动齿轮包括圆周的接触面；其中，差动齿轮向着转动轴线借助它们的接触面支承在侧轴齿轮的支承面上。

这种差动器总成的优点是：它轴向长度短并且重量轻，因此可满足汽车工业的相关要求。差动齿轮向内径向地支承在侧轴齿轮上，使正齿轮的轮齿啮合冠形齿轮的轮齿。由此防止差动齿轮向着转动轴线位移。通过将差动齿轮直接支承在侧轴齿轮上，这就获得带有少量部件的简单设计，这在生产和装配成本方面具有有利的作用。当两个侧轴齿轮以相同的速度转动时，在差动齿轮和侧轴齿轮之间没有相对运动。当侧轴齿轮以不同的速度转动时，接触面在支承面上滑动，且在接触面与支承面之间的接触区域中的转动方向是相同的。

根据优选实施例，转动接触面是由相应差动齿轮的轴向凸出部分形成的，该凸出部分包括相对于正齿轮齿减小的直径。每个侧轴齿轮的圆周的支承面优选地由相应侧轴齿轮的轴向凸出部分形成，该轴向凸出部分包括相对于冠形齿轮齿减小的直径。侧轴齿轮的轴向凸出部分可产生特别节省空间的组件。优选的是侧轴齿轮的轴向凸出部分制成为与轮毂形成单件，且侧轴齿轮在轮毂区域中比在冠形齿轮齿区域中有较长的轴向长度。

差动齿轮和侧轴齿轮的轴向凸出部分优选为圆柱形的，使接触面为一端面而支承面是圆柱面。根据另一个实施例，差动齿轮的和侧轴齿轮的凸出部分也可是圆锥形的，使接触面和支承面构成圆锥面。这种形态的好处在于，在接触面和支承面之间的接触区域中，发生相对滚动运动，这对于磨损具有有利的作用。接触面和支承面的其他替代形式也是可想象得出的，例如，接触面可以是球形的。

根据一优选实施例，设置这样的轴颈，该轴颈包括支承差动齿轮的轴承部分和中心部分，所述中心部分的轴向延伸长度关于转动轴线是较小的。中心部分是这样设计的：插入到侧轴齿轮内的侧轴能进入所述的中心部分。这使差动器总成的轴向长度特别短。所述轴颈的中心部分优选地包括圆形截面，该圆形截面的直径相对于轴承部分是减小的。或者，所述轴颈的中心部分也可包括防止转动的非圆形的截面。这种设计的有利方面是接合中心部分的侧轴可防止轴颈转动。在差动器座架和在轴承圆盘(Lagerscheibe)中的各轴颈的轴承区域的磨损量可减少，且无需任何另外的部件。当恰好在单个轴颈上使用两个差动齿轮时，这种防止转动的措施特别有效。仅仅使用两个差动齿轮具有使部件数量最少的额外的优点，因此可降低生产和装配成本。根据第一种变化形式，差动齿轮可包括用于被支承在差动器座架上的球形接触面，或者插入差动器座架的轴承圆盘。根据第二种变化形式，差动齿轮也可包括用于被支承在差动器座架上的平面接触面，或者插入差动器座架的轴承圆盘。

根据一优选实施例，差动器座架是单件式制作的，具体地说是具有用于将差动器座架支承在固定壳体中的整体形成的套筒。所谓“单件式”即意味着：出于固定轮形物的目的，差动器座架不能拆卸成许多单个的部件，那是在差动器座架由多个部件构成的情况。更具体地说，差动器座架能够作为一铸件制作。单件式设计的有利方面在于，它具有部件数量少、高刚度和生产成本低的好处。

附图说明

下面参照附图对本发明的差动器总成的优选实施例作进行描述，在各附图中：

图1是本发明第一实施例中的差动器总成的纵剖面图。

图2是根据图1的差动齿轮组的纵剖面图。

图3说明根据图2的详图X。

图4是本发明第二实施例中的差动器总成的纵剖面图。

图5是根据图5的差动齿轮组的纵剖面图。

图6示出根据图5的详图Y。

图7是本发明第三实施例的差动器总成的纵剖面图。

具体实施方式

差动器总成2一方面显示在图1～3中，另一方面显示在图4～6中，它们在设计和工作方式方面很大程度上彼此相一致，因此在下面一起进行解说。相同的细节给予同样的附图标记。所示的差动器总成2带有必须支承在固定壳体(图中没有显示出来)中的差动器座架3。为此目的，在差动器座架3上形成指向相反方向并配置用于接受滚动接触轴承的套筒形状的轴承凸出部分4、5。差动器座架3是以单件式并以铸件形式制作的。这种设计的好处在于确保高刚度和部件数量少，这又具有生产成本低的有利效果。差动器总成2形成在机动车辆的传动系统中的差动传动部分并用作从传动轴(图中没有显示出来)向两个侧轴6、7传输转矩。为此目的，凸缘8形成在差动器座架3上，能把一个环形齿轮固定到所述凸缘8上以把转矩引入差动器总成2。

通过可转动地支承在支承部件9上的并与差动器座架3一起转动的许多差动齿轮11，转矩传输到侧轴齿轮12、13上，所述侧轴齿轮12、13的齿啮合于差动齿轮11的齿。在本实施例中，支承部件9是以轴颈的形式配置的，所述轴颈插入在垂直地相对于转动轴线A延伸的轴线B上的差动器座架3中的径向通孔，并且所述轴颈借助固定环10轴向地固定。轴颈9包括一中心部分16，所述中心部分16的直径D相对于两个差动齿轮11支承于其上的轴承部分减小。插入到侧轴齿轮12、13内的侧轴6、7能够以转动固定的方式进入中心部分16，这种设计具有节省空间的作用。借助降低摩擦的抵接圆盘19、20来相对于差动器座架3轴向支承侧轴齿轮12、13是通常的做法。

差动器总成2是以冠形齿轮组件的形式配置的，即侧轴齿轮12、13是冠形齿轮，而差动齿轮11是正齿轮。这种设计使设计紧凑重量轻。在冠形齿轮差动器中，侧轴齿轮12、13的冠形齿轮齿是径向地向着转动轴线A对准的，且差动齿轮11的正齿轮齿平行于轴颈轴线B伸展。因此，原则上，差动齿轮11能够在轴颈轴线B上径向地向内或者径向地向外地移动。当差动器总成转动时，差动齿轮11由离心力径向地向外加速，并借助它们的接触面21，支靠着在差动器座架3中的相应形成的相对面22上。

为了防止差动齿轮11在低速度时径向向内地朝着转动轴线A移动，侧轴齿轮12、13包括直接朝着轴颈轴线B的轴向的凸出部分23、24，并还包括支承面25、26，差动齿轮11能够借助接触面27紧靠着支承面25、26。用差动齿轮11直接支承侧轴齿轮12、13的方式，就能取得采用少量部件的简单设计的好处，其有利的方面在于降低生产和装配成本。当两个侧轴齿轮12、13以相同的速度转动时，即当车辆以无制动条件作直线驱动时，在差动齿轮11和侧轴齿轮12、13之间没有相对运动。当两个侧轴齿轮12、13以不同的速度转动时，它处于这样一种情况：当车辆转弯的时候，接触面27在支承面25、26上滑动，在接触面27和支承面25、26之间的接触区域中的转动方向在两种情况中是一样的。作为一方面的差动齿轮11的轴向长度的尺寸和侧轴齿轮12、13在它们的支承面25、26的区域中的直径的尺寸和作为另一方面的差动器座架3的内直径的尺寸是这样选择的：当考虑制作公差时，在差动齿轮11和侧轴齿轮12、13与差动器座架3之间要分别地配置少量的游隙。由此在相互接触的那些部件之间保持很低的摩擦力。

侧轴齿轮12、13制作成与轮毂17、18形成为单件，相关的侧轴6、7借助于纵向齿以转动固定的方式插入轮毂17、18中。轮毂17、18包括一比冠形齿轮齿更大的轴向长度，它是与待传输的转矩量相关的，由所述转矩决定轮毂17、18的长度。插入在轮毂17、18中的侧轴6、7凸出超过相关侧轴齿轮12、13的端面进入轴颈9的凹座16。由此轴向装配空间保持很小的状态。

以下将参照实施例之间的差异进行说明。在根据图1～3所示的实施例中，每一个差动齿轮11都包括一整体形成的轴向凸出部分28，该凸出部分28带有圆锥形侧面和形成接触面27的环形端面。每一个侧轴齿轮12、13都包括一轴向凸出部分23、24，该凸出部分23、24带有形成支承面25、26的圆柱形表面，并且差动齿轮11以其接触面27支承在该圆柱形表面上。从图上可以看到差动齿轮11的接触面21是球形的并且进而支靠着在差动器座架3中的相应的中空球形的相对面22上。在图中所示的差动齿轮11的上半部分和下半部分是完全相同的，上半部分以通过齿间隙的截面显示，而下半部分以通过一个齿的截面显示。差动齿轮11和侧轴齿轮12、13通过在一不同的截面平面中包含的装配孔插入差动器座架3。在本实施例中配置了单个固定环10来相对于差动器座架3固定轴颈。轴颈9在它的轴承部分和在中心部分中包括一圆形的截面。

根据图4～6所示的实施例中，每一个差动齿轮11都包括一整体形成的轴向凸出部分，该凸出部分带有圆柱形侧面和形成接触面27的环形端面。每一个侧轴齿轮12、13都包括一轴向凸出部分23、24，该凸出部分23、24带有形成支承面25、26的圆柱形圆周面，并且差动齿轮11以它们的接触面27支承在该圆柱形圆周面上。在差动齿轮11的平的端面和侧轴齿轮的圆柱形圆周面之间配置少量的径向游隙，该径向游隙在此以夸大的形式显示。可以看到，在本实施例中的差动齿轮11的接触面21是平的且支承在差动器座架3中的相应的平面的相对面22上。在本实施例中，差动齿轮11和侧轴齿轮12、13通过相应的装配孔29插入差动器座架3。接着装配孔29由轴承圆盘31、32关闭，轴颈9容纳在其中并差动齿轮11支承于其上。轴颈9在其两端部由固定环10相对于轴承圆盘35、36轴向固定。轴颈9的中心部分16的截面是非圆形的，即轴颈9包括两个以相反方向伸展的平坦部分，并且侧轴6、7能够为防止转动目的借助它们的端部而配合这两个平坦部分。在这种方式中，防止硬化的轴颈9在未硬化的轴承圆盘31、32中转动，这种设计对减少磨损是有利的。图4也示出了用于在壳体中支承差动器总成2的滚动接触轴承33、34和用于引入转矩的环形齿轮35。

根据图7所示的实施例大体上与在图1～3所示的实施例中的情况相应。在这方面，可参照上述的说明，并且对于相同的部件给出相同的附图标记。本实施例的特点在于：差动齿轮和侧轴齿轮的轴向凸出部分是圆锥形的，从而接触面和支承面是圆锥面。这种设计的好处在于：在接触面和支承面之间的接触区域中基本是同样的速度且是完全地滚动的相对运动，其对磨损情况产生有利作用。

无需多言，不同实施例的各个特点能够彼此互换。例如，根据图4～6所示的实施例能够包含圆锥形的接触面和支承面。同样地，根据图1～3和7所示的实施例能够包含一带有非圆形截面的中心部分的轴颈。

附图标记列表

1-

2差动器总成

3差动器座架

4轴承凸出部分

5轴承凸出部分

6侧轴

7侧轴

8凸缘

9支承部件/轴颈

10固定环

11差动齿轮

12侧轴齿轮

13侧轴齿轮

14通孔

15通孔

16中心部分/凹座

17轮毂

18轮毂

19抵接圆盘

20抵接圆盘

21接触面

22接触面

23凸出部分(侧轴齿轮)

24凸出部分(侧轴齿轮)

25支承面

26支承面

27接触面

28凸出部分/差动齿轮

29装配孔

30-

31轴承圆盘

32轴承圆盘

33滚动接触轴承

34滚动接触轴承

35环形齿轮

A转动轴线

B轴颈轴线

D直径

Claims (13)

1.一种呈冠形齿轮差动器形式的差动器总成，更具体地说是用于机动车辆传动系统中的差动器总成，该差动器总成包括：

差动器座架(3)，可绕转动轴线(A)被转动地驱动；

两个侧轴齿轮(12、13)，带有冠形齿轮齿，可转动地保持在所述差动器座架(3)中所述转动轴线(A)上，并且每个侧轴齿轮(12、13)包括圆周的支承面(25、26)；

差动齿轮(11)，带有正齿轮齿，所述差动齿轮和所述差动器座架(3)一起环绕着所述转动轴线(A)转动，所述差动齿轮(11)啮合所述侧轴齿轮的齿并且每个差动齿轮(11)包括圆周的接触面(27)；

其中，所述差动齿轮(11)朝着所述转动轴线(A)借助它们的所述接触面(27)支承在所述侧轴齿轮(12、13)的所述支承面(25、26)上。

2.如权利要求1所述的差动器总成，其特征在于：所述接触面(27)由相应差动齿轮(11)的轴向凸出部分(28)形成，所述凸出部分(28)包括相对于所述正齿轮齿减小的直径。

3.如权利要求1或2所述的差动器总成，其特征在于：所述支承面(25、26)由相应侧轴齿轮(12、13)的轴向凸出部分(23、24)形成，所述凸出部分(23、24)包括相对于所述冠形齿轮齿减小的直径。

4.如权利要求2或3所述的差动器总成，其特征在于：所述差动齿轮(11)的所述轴向凸出部分(28)和所述侧轴齿轮(12、13)的所述轴向凸出部分(23、24)是圆柱形的，其中，所述接触面(27)是端面且所述支承面(25、26)是圆柱面。

5.如权利要求2或3所述的差动器总成，其特征在于：所述差动齿轮(11)的所述轴向凸出部分(28)和所述侧轴齿轮(12、13)的所述轴向凸出部分(23、24)是圆锥形的，其中，所述接触面(27)和所述支承面(25、26)是圆锥面。

6.如权利要求2至5的任一所述的差动器总成，其特征在于：所述轴向凸出部分(23、24)与所述侧轴齿轮(12、13)的轮毂(17、18)制成为一体，其中，所述侧轴齿轮(12、13)在其轮毂(17、18)的区域中包括比在其冠形齿轮齿的区域中大的轴向延伸长度。

7.如权利要求1至6的任一所述的差动器总成，其特征在于：设置这样的轴颈(9)，所述轴颈(9)包括支承所述差动齿轮(11)的轴承部分和对于所述转动轴线(A)轴向延伸长度减小的中心部分(16)。

8.如权利要求7所述的差动器总成，其特征在于：插入所述侧轴齿轮(12、13)中的侧轴(6、7)进入所述中心部分(16)。

9.如权利要求7或8所述的差动器总成，其特征在于：所述轴颈(9)的所述中心部分(16)包括圆形截面，所述圆形截面的直径相对于所述轴承部分是减小的。

10.如权利要求7或8所述的差动器总成，其特征在于：所述轴颈(9)的所述中心部分(16)包括防止转动的非圆形截面。

11.如权利要求1至10的任一所述的差动器总成，其特征在于：所述差动齿轮(11)包括用于被支承在所述差动器座架(3)中的球形接触面(21)。

12.如权利要求1至10的任一所述的差动器总成，其特征在于：所述差动齿轮(11)包括用于被支承在所述差动器座架(3)中的平面接触面(21)。

13.如权利要求1至12的任一所述的差动器总成，其特征在于：所述差动器座架(3)制成为形成单件。

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