CN103671810A - 差速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱齿轮差速器，该圆柱齿轮差速器具有：行星件支架，其用于绕旋转轴线旋转；第一齿圈，其与旋转轴线同轴线地布置并且形成第一齿圈内咬合部；第二齿圈，其同样与旋转轴线同轴线地布置并且形成第二齿圈内咬合部；第一旋转行星件组，其与第一齿圈的第一齿圈内咬合部啮合；第二旋转行星件组，其与第二齿圈的第二齿圈内咬合部啮合，其中，第一和第二旋转行星件能彼此以相反方向转动地联接，并且第一齿圈和第二齿圈在咬合部几何形状方面相互协调，使第一齿圈的齿圈内咬合部的齿顶圆大于在第二行星件到第二齿圈之间的轴线间距的二倍与第二行星件的齿顶圆直径的和。

Description

差速器

技术领域

本发明涉及一种差速器，其带有功率输入端以及第一和第二功率输出端，其中，通过这个差速器将功率输入端上的驱动功率分岔到第一和第二功率输出端上。

背景技术

差速器通常实施为旋转轮传动装置，并且大多用于将通过功率输入端输送的输入功率分岔到两个轴上。最常见的是，将差速器应用为在汽车制造中的所谓的车轴差速器。在此，由驱动电机提供的驱动功率通过差速器分配到被传动的工作轮的轮驱动轴上。在此，借助各相同大小的转矩也就是说均衡地驱动两个导向工作轮的轮驱动轴。在直线行驶时两个工作轮一样快地转动。在转弯行驶时工作轮的转速彼此不同。车轴差速器可以实现这个转速差。转速可以自由调节，只不过两个速度的平均值不变。过去这种差速器在很大的范围内实施为所谓的锥齿轮差速器。除了这种构型之外，差速器也以所谓的圆柱齿轮差速器的形式来实施。在这种圆柱齿轮差速器中，充当功率输出端的输出轮的联接通过两个彼此啮合的旋转行星件来实现，这些旋转行星件典型地实施为圆柱齿轮。这种的圆柱齿轮差速器的构型将在接下来所提到的文献中被描述。

例如由DE 40 27 423 A1公知有一种圆柱齿轮差速器，其具有旋转支架，在该旋转支架内容纳有多个在分度圆上顺序排列的圆柱齿轮轴颈副。每个圆柱齿轮副都由第一和第二圆柱齿轮组成。两个圆柱齿轮通过啮合部段彼此啮合，并且相互轴向错开使每个圆柱齿轮都形成超过部段，该超过部段凸出超过相应另一圆柱齿轮的端部。在第一圆柱齿轮的超过部段上安设有第一齿圈而在第二圆柱齿轮的超过部段上安设有第二齿圈。这两个齿圈与旋转支架的旋转轴线同轴线地布置，并且彼此处于该旋转支架的彼此背离的侧上。

由FR 2 798 178同样公知有一种圆柱齿轮差速器，其总共具有四个圆柱齿轮，其中，每两个圆柱齿轮与第一或第二齿圈啮合。这些圆柱齿轮组装成使其中每个与第一齿圈咬合的圆柱齿轮分别与两个与第二齿圈咬合的圆柱齿轮啮合。

由DE 10 2007 040 479 A1公知有一种用于机动车的锥齿轮差速器，该锥齿轮差速器具有与圆柱齿轮环一体实施的旋转支架。旋转支架实施为盘体并设有穿孔，锥齿轮的轴销插入到该穿孔中使轴销垂直于旋转支架的旋转轴线延伸。

发明内容

本发明的任务是，提供一种差速器，其以稳固的构造而出众并且此外还可低成本地制造。

根据本发明，前面提到的任务通过圆柱齿轮差速器来解决，该圆柱齿轮差速器具有：

-行星件支架，其设置用于绕旋转轴线旋转；

-第一齿圈，其与旋转轴线同轴线地布置并形成第一齿圈内咬合部；

-第二齿圈，其同样与旋转轴线同轴线地布置并形成第二齿圈内咬合部；

-第一旋转行星件组，其与第一齿圈的第一齿圈内咬合部啮合；

-第二旋转行星件组，其与第二齿圈的第二齿圈内咬合部啮合；

-其中，第一和第二旋转行星件能彼此以相反方向转动地传动联接；并且

-第一齿圈和第二齿圈在咬合部几何形状方面相互协调使第一齿圈的齿圈内咬合部的齿顶圆大于从第二行星件到第二齿圈的轴线间距的二倍与第二行星件的齿顶圆直径的和。

由此以有利的方式可以提供一种差速器，其以相对较短的轴向结构长度、很高的内部结构坚固性和很高的运动学上的刚性而出众，并且此外从装配技术的观点来说该差速器是以特别有利的方式来组装。

根据本发明的圆柱齿轮差速器优选构造成使第一齿圈的齿圈内咬合部和第二齿圈的齿圈内咬合部具有相同的齿数。第一组旋转行星件和第二组旋转行星件优选具有相同的齿数。在这个实施方式中，以有利的方式可以实现精确为“-1”的状态传动比。两个齿圈的直径差优选协调成相应于该直径差至少是其中一个补偿元件的齿的最小齿高的二倍。第一和第二齿圈内咬合部的直径差优选为通过齿顶高修正（Profilverschiebung）来实现。

根据本发明的另一特别优选的实施方式，第一组旋转行星件的轴线布置在第一分度圆上，而第二组旋转行星件的轴线布置在第二分度圆上，并且第二分度圆具有小于第一分度圆直径的直径。这两个分度圆的直径差优选是补偿元件的齿的最小齿高的二倍。

根据本发明的差速器可以构建成使第一组旋转行星件和第二组旋转行星件最终为结构相同。也可以在旋转行星件上进行齿顶高修正以获得不同的齿顶圆直径。

旋转行星件在运动学上的联接优选如下这样来实现，即，第二组旋转行星件通过轴颈与联接齿轮联接，并且相应的联接齿轮啮合到第一组旋转行星件中。第一组旋转行星件优选也设有轴颈。旋转行星件在旋转行星件支架内的支承优选如下这样来实现，即，旋转行星件通过它们各自的轴颈的部段径向支承在旋转支架中。支承部位可以实施为滑动支承部位。轴颈于是可以直接安置在旋转支架的相应的孔壁中。轴颈可以与各自的旋转行星件一体构造。然而优选的是，将轴颈制造为独立的构件，这些构件具有外咬合部并且可插入到在各旋转行星件中轮廓与该外咬合部互补的孔内。作为备选也可以设置其它任意的形状锁合的（formschluessig）连接。连接结构的规格优选确定为是该连接结构在轻微的压力配合下进行。那些轴颈的外咬合部优选具有与相应的旋转行星件的圆柱齿轮咬合部的齿分度不同的分的，尤其是比相应的旋转行星件的圆柱齿轮咬合部的齿分度更精细的分度。由此可以实现第二组旋转行星件相对于配属的联接齿轮的特别的取向。

通过根据本发明的将旋转行星件在运动学上经由同轴线地安置在轴颈上的联接齿轮相联接的方案，那些联接齿轮到相应的第一组行星轮中的啮合可以在第一齿圈内咬合部的轴向水平上实现。

根据本发明的特别优选的实施方式，齿圈构造成环形元件。这些环形元件尤其可以制成由板状材料构成的冲压件或剪切件，或可以制成冲压构件。这些环形元件尤其也可以由带状材料制成，该带状材料被弯曲成那样的环形几何形状且在其接头部位处焊接在一起。在环形元件的轴向方向上测得的宽度优选协调使其与由内部作用在其上的旋转行星件的轴向长度相应。根据本发明的特别优选的实施方式，将这些环形元件接在轴套盘上，其中，这些轴套盘实施成板材改型件。相应的环形元件与轴套盘的连接可以通过压力配合以及必要时轴套盘的相应区域的塑性变形来实现。因此，在相应的轴套盘处尤其可以设置有凸纹结构，其在轴向上由侧面轻微地挤到环形元件的内咬合部中且进而辅助防扭转。环形元件可以通过如下方式固定在轴套盘上，即，轴套盘的周边边缘区域被变形使其围嵌并进而锁定环形元件。

行星架本身如已说明的那样优选构造成盘体且具有与其一体构造的圆柱齿轮环。此外在根据本发明的圆柱齿轮差速器中，与目前公知的齿圈差速器的区别尤其还在于，驱动轮的通过盘体构成的接片直接被用作行星件支架且行星件经由其与行星销作用连接地被驱动。

根据本发明的差速器传动装置主要由同时充当行星件支架的驱动轮、经负齿顶高修正的齿圈、与此相对地经正齿顶高修正的齿圈、由行星轮和行星销构成的行星件副、输出元件以及壳体件构成，该壳体件引导输出元件且接合到行星轮支架上。

为了实现-1的传动比，两个齿圈具有相同的齿数，但是齿轮中的一个是经正齿顶高修正的，而另一个是经负齿顶高修正的。行星件同样具有相同的齿数且实施成通用件。该系统仅具有两个咬合平面。因为行星件由于经齿顶高修正的齿圈处在不同的分度圆上，所以在相反方向上旋转的啮合元件不会发生碰撞。

由经负修正的齿圈出发来看，在相同的咬合平面（轴向位置）中每个行星件副中的一个行星件与齿圈啮合。这个齿圈又啮合到第二“半行星件”（联接行星件）中，该半行星件经由行星销将转矩传递到处在第二咬合平面（经正修正的齿圈）中的第二“半行星件”（第二旋转行星件）上。驱动轮的行星件支架接片处在两个“半行星件”之间。

术语“半行星件”指的是如下行星件，其在驱动轮接片的对置的侧上有另一位于相同的销上的行星件作为作用配合件。原有的补偿行星件被分成在驱动轮的右侧和左侧的两个半部。

附图说明

本发明的其他细节和特征从以下结合附图的描述中得出。其中：

图1示出根据本发明的差速器的轴向剖面图；

图2示出根据本发明的差速器的旋转支架连同已放置的齿圈和旋转行星件的立体轴向剖面图；

图3示出用于说明齿圈和旋转行星件的啮合状态的图示；

图4示出用于进一步说明根据图1的差速器的细节的细节图；

图5示出齿圈、旋转行星件以及轴颈的立体分解图。

具体实施方式

根据图1的图示以轴向剖面图示出了根据本发明的圆柱齿轮差速器。根据本发明的圆柱齿轮差速器包括设置用于绕旋转轴线X旋转的行星件支架3、与旋转轴线X同轴线地布置的第一齿圈1，该第一齿圈形成第一齿圈内咬合部1a。此外，圆柱齿轮差速器还包括第二齿圈2，该第二齿圈同样与旋转轴线X同轴线地布置并且形成第二齿圈内咬合部2a。

在由第一齿圈1围嵌的传动装置内部区域中存在有第一旋转行星件P1组（这里不可见，参见图2），该第一旋转行星件组与第一齿圈1的齿圈内咬合部1a啮合。在由第二齿圈2围嵌的传动装置内部区域中存在有第二旋转行星件P2组，该第二旋转行星件组与第二齿圈2的齿圈内咬合部2a啮合。前面提到的第一和第二旋转行星件P1、P2如在下文中还将深入描述的那样彼此联接成使它们相反方向地转动。

第一齿圈1和第二齿圈2在咬合部几何形状方面相互协调使第一齿圈1的齿圈内咬合部1a的齿顶圆K1大于第二齿圈2的齿圈内咬合部2a的齿根圆F2。

这两个齿圈1、2构造成使第一齿圈1的齿圈内咬合部1a与第二齿圈2的齿圈内啮合部2a具有相同的齿数。第一组旋转行星件P1与第二组旋转行星件P2也具有相同的齿数。

把第一组旋转行星件P1与第二组旋转行星件P2实施为结构相同。第二组旋转行星件P2分别通过轴颈4与联接齿轮PK2相联接，并且相应的联接齿轮PK2啮合到第一组旋转齿轮P1中。

旋转行星件P1、P2通过它们各自的轴颈4的部段径向支承在旋转支架3中。那些联接齿轮PK2到相应的第一组行星轮P1中的啮合在齿圈内咬合部1a的轴向水平上进行。齿圈1、2构造为环形元件，并且接合到轴套盘5、6上，其中，轴套盘5、6实施为板材改型件。

行星件支架3本身实施为盘体并且具有与其一体构造的圆柱齿轮环3a。该圆柱齿轮环3a形成第一和第二内周壁3b、3c。壳体盖7、8轴向压入到这些内周壁中。通过壳体盖7、8锁定轴向放置到旋转支架3上的零件，并且把这些零件组合成一个结构单元。壳体盖7、8实施为板材改型件并且在中心压入到圆柱齿轮环3a中。壳体盖7、8形成凸缘部段7a、8a，这些凸缘部段充当轴承座，通过该轴承座差速器可以能转动地被支承。

通过圆柱齿轮环3a的圆柱齿轮咬合部3d将驱动功率导入差速器中。通过旋转行星件P1、P2实现到齿圈1、2并进而到轴套盘5、6上的功率分配。在轴套盘5、6上构造有凸缘部段5a、6a。这些凸缘部段5a、6a通过拉伸技术制成并设有内咬合部5b、6b。轮驱动轴的相应互补咬合的端部部段或者相应的轮驱动系的其他功率传输零件可以被嵌入到这些内咬合部5b、6b中。也可以用其他连接几何形状来代替在这里示出的内咬合以传递转矩和定心地容纳相应零件。

在图2中以立体轴向剖面图的形式进一步说明了根据图1的差速器的构造。在这个图示中，现在能至少部分地看到旋转行星件P1，这些旋转行星件在径向上从内部啮合到第一齿圈1中。在图1中示出的轴套盘5、6在这个图示中并没有示出。然而，齿圈1、2刚性地接合到这些轴套盘5、6上并且连同这些轴套盘一起被装配。在这个图示中删去轴套盘5、6仅是为了更清楚的说明。旋转行星件P2在径向上从内部啮合到第二齿圈2中。与第二齿圈2啮合的旋转行星件P2与那些与齿圈1啮合的旋转行星件P1的联接如已经说明的那样通过联接行星件PK2来实现。联接行星件PK2不与第一齿圈1的内咬合部1a啮合。

第一组旋转行星件P1的轴线XP1布置在第一分度圆TK1上，而第二组旋转行星件P2的轴线XP2布置在第二分度圆TK2上。第二分度圆TK2具有直径D2，该直径小于第一分度圆TK1的直径D1。这两个分度圆TK1、TK2的直径差大致相应于第一齿圈内咬合部1a的齿Z1的齿高h的二倍。第一和第一齿圈内咬合部1a、2a的直径差通过齿顶高修正来实现。

根据本发明如已经说明的那样，如下这样实现了旋转行星件P1、P2在运动学上的联接，即，第二组旋转行星件P2分别通过轴颈4与联接齿轮PK2相联接，于是相应的联接齿轮PK2啮合到第一组旋转行星轮P1中。第一组旋转行星件P1同样分别安置在轴颈4上。在这里，承载旋转行星件P1的轴颈4与将旋转行星件P2与联接行星件PK2联接的轴颈4实施为结构相同。轴颈4在支承旋转行星件P1时空闲的咬合部并不啮合到第二齿圈2的内咬合部2a中。

如可以看到的那样，旋转行星件P1、P2在旋转行星支架3上的支承如下这样来实现，即，旋转行星件P1、P2通过它们各自的轴颈4的圆柱形部段4a径向支承在旋转支架3内相应的轴承孔3e中。在这里，把相应的支承部位实施为滑动支承部位。在这里，轴颈4在有充足的运动间隙的情况下直接安置在旋转支架3的相应的孔壁中。轴颈4也可以与相应的旋转行星件P1、P2构造为一体。然而优选的是，轴颈4如所示那样制造为独立的构件，这些构件具有外咬合部4b并且能插入到在各旋转行星件P1、P2内的与该外咬合部互补地轮廓修形的孔内。插接连接结构的规格优选确定为使插接连接在轻微的压力配合下进行。那些轴颈4的外咬合部4b具有与相应的旋转行星件P1、P2的圆柱齿轮咬合部的齿分度不同的分度，尤其是比相应的旋转行星件P1、P2的圆柱齿轮咬合部的齿分度更精细的分度。

通过此处所示的将旋转行星件P1、P2在运动学上经由同轴线地安置在轴颈4上的联接齿轮PK2相联接的方案，那些联接齿轮PK2到相应的第一组行星轮P1中的啮合可以在第一齿圈内咬合部1a的轴向水平上进行。

在图3中以平面图示出齿圈1、2的齿圈内咬合部1a、2a以及也示出了旋转行星件P1、P2和联接齿轮PK2。如已经结合图1所描述的那样，然而在这个图示中能更好地看到第一组旋转行星件P1的轴线XP1布置在第一分度圆TK1上，而第二组旋转行星件P2的轴线XP2布置在第二分度圆TK2上。轴线XP1、XP2与差速器轴线X平行地取向。第二分度圆具有直径D2，该直径小于第一分度圆TK1的直径D1。这两个分度圆TK1、TK2的直径差大致相应于第一齿圈内咬合部1a的齿Z1的齿高h的二倍。齿圈1、2具有相同的齿数和相同的模数。第一和第一齿圈内咬合部1a、2a的直径差通过齿顶高修正来实现。旋转行星件P1、P2和联接行星件PK2实施为结构相同。

在图4中以细节图的形式进一步说明了差速器的在图1中用符号“A”表示的区域。如已经说明的那样，行星件支架3本身构造为盘体并且具有与其一体构造的圆柱齿轮环3a。该圆柱齿轮环3a形成第一和第二内周壁3b、3c。制造为板材改型件的壳体盖7、8轴向压入到这些内周壁3b、3c中。为此，壳体盖7、8设有周边接片7b、8b。壳体盖7、8通过内周壁3b、3c定心。壳体盖7、8锁定在轴向上放置在旋转支架上的零件，并且将差速器保持在一起组成预装配好的结构单元。

在图5中以立体分解图的形式示出了两个齿圈1、2、旋转行星件P1、P2、联接行星件PK2以及轴颈4。轴颈4在这里设有轴向连续的外咬合部。然而在图1中示意出的带有本身提供较高的径向承载能力的中部圆柱形套筒部段的变型方案是优选的。如果轴颈4如在这里所示那样设有连续的外咬合部，那么也可以将内咬合的环形轴套装到该外咬合部上，该环形轴套形成充当滑动轴承工作面的圆柱形外表面。在这里，轴颈4全部实施为结构相同。咬合部具有与旋转行星件P1、P2的圆柱齿轮咬合部的分度不同的分度。在这里作为单独部件示出的齿圈1、2如在图1中所说明的那样被包围在轴套盘中。齿圈内咬合部1a、2a以及旋转行星件P1、P2的与该齿圈内咬合部相匹配的圆柱齿轮咬合部实施为直的渐开线啮合部。内咬合部1a、2a的齿顶圆直径是不同的。在齿数相同的情况下，直径差由齿顶高修正来实现。在这个实施方式中，第一齿圈内咬合部1a的齿顶圆直径大于第二齿圈内咬合部的齿根圆直径。旋转行星件P1、P2以及联接行星件PK2实施为结构相同。

原则上，在所描述的传动装置构造中在旋转行星件P1、P2以及联接行星件PK2上也可以进行正齿顶高修正和负齿顶高修正。由此，可以减小所要求的齿圈1、2的齿圈内咬合部1a、2a的齿顶圆的直径差。具体来说，于是将第二旋转行星件P2的齿顶圆直径增大，而将联接行星件PK2的齿顶圆直径通过负齿顶高修正缩小。

Claims (10)

1.一种圆柱齿轮差速器，所述圆柱齿轮差速器具有：

-行星件支架（3），所述行星件支架用于绕旋转轴线（X）旋转；

-第一齿圈（1），所述第一齿圈与旋转轴线（X）同轴线地布置并且形成第一齿圈内咬合部（1a）；

-第二齿圈（2），所述第二齿圈同样与旋转轴线（X）同轴线地布置并且形成第二齿圈内咬合部（2a）；

-第一旋转行星件（P1）组，所述第一旋转行星件组与所述第一齿圈（1）的第一齿圈内咬合部（1a）啮合；

-第二旋转行星件（P2）组，所述第二旋转行星件组与所述第二齿圈（2）的第二齿圈内咬合部（2a）啮合；

-其中，所述第一和第二旋转行星件（P1、P2）能够彼此以相反方向转动地传动联接；并且

-所述第一齿圈（1）和所述第二齿圈（2）在咬合部几何形状方面相互协调，使所述第一齿圈（1）的齿圈内咬合部（1a）的齿顶圆（K1）大于所述第二行星件的齿顶圆直径与从所述第二齿圈的轴线到所述第二行星件的轴线的间距的二倍的和。

2.根据权利要求1所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述第一齿圈（1）的齿圈内咬合部（1a）和所述第二齿圈（2）的齿圈内咬合部（2a）具有相同的齿数。

3.根据权利要求1或2所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，第一组旋转行星件（P1）和第二组旋转行星件（P2）具有相同的齿数。

4.根据权利要求1至3中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述第一组旋转行星件（P1）的轴线（XP1）布置在第一分度圆（TK1）上，而所述第二组旋转行星件（P2）的轴线（XP2）布置在第二分度圆（TK2）上，并且所述第二分度圆（TK2）的直径小于所述第一分度圆（TK1）的直径。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述两个分度圆（TK1、TK2）的直径差至少相应于所述第一或第二齿圈内咬合部（1a、2a）的齿的齿高（h）的二倍，或至少相应于补偿行星件的齿高的二倍，或至少相应于已提到的咬合部的两个齿高或齿顶和齿根高的组合。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述第一和第二齿圈内咬合部（1a、2a）的直径差通过齿顶高修正来实现。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述第一组旋转行星件（P1）和所述第二组旋转行星件（P2）结构相同。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述第二组旋转行星件（P2）通过轴颈（4）与联接齿轮（PK2）联接，并且相应的联接齿轮（PK2）啮合到所述第一组旋转行星轮（P1）中。

9.根据权利要求1至8中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述旋转行星件（P1、P2、PK2）通过它们各自的轴颈（4）的部段径向支承在所述旋转支架（3）中，并且，所述联接齿轮（PK2）到相应的第一组行星轮（P1）中的啮合在所述第一齿圈内咬合部（1a）的轴向水平上实现。

10.根据权利要求1至9中至少一项所述的圆柱齿轮差速器，其特征在于，所述齿圈（1、2）构造为环形元件，并且将这些环形元件接合到轴套盘（5、6）上，其中，这些轴套盘（5、6）实施为板材改型件，并且所述行星件支架（3）构造为盘体并且具有与所述行星件支架一体构造的圆柱齿轮环（3a）。

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