CN104302952A - 扭矩传输组合件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种例如差速器的扭矩传输组合件，其包含：管状外壳，其具有包含多个角度相关表面的多边形横截面；及扭矩传输部件，其在所述外壳内，具有啮合所述外壳的平坦表面的平坦表面，使得通过所述外壳传输扭矩。在差速器中，所述扭矩传输部件包含具有多个环状齿的环状侧齿轮及包含与所述侧齿轮的所述齿轮齿齿合的齿轮齿的环状小齿轮。

Description

扭矩传输组合件

相关申请案

本专利申请案主张于2012年3月19日提出申请的序列号为61/612,732的美国临时申请案及2012年2月24日提出申请的序列号为13/404,076的现在为于2013年1月22日发布的第8,356,506号美国专利的非临时申请案的优先权。

技术领域

本发明涉及包含具有多边形横截面的管状钢外壳的扭矩传输组合件，例如汽车差速器、驱动轴承、传输环齿轮等。

背景技术

扭矩传输组合件(例如汽车差速器)必须为坚固的且能够将来自驱动轴的扭矩传输到轮子。因此，汽车差速器通常包含接纳小齿轮及侧齿轮的铸造成形或模压成形金属外壳，且所述外壳通过十二个或更多个螺钉螺栓结合到环齿轮以承受来自驱动轴的扭矩。如所属领域的技术人员将理解，环齿轮驱动连接到制动器组合件及交通工具轮子的半轴。汽车差速器为昂贵的、劳动强度大的且给交通工具添加相当大的重量。尽管如此，几十年来仍以相同方式制作汽车差速器。然而，汽车差速器(特别是在载重卡车中)仍由于数种原因(包含施加到将环齿轮保持于外壳上的这些螺钉中的每一者的扭矩)而经受故障。

因此，长久以来需要比常规扭矩传输组合件更强、重量更轻且制造更廉价的经改进扭矩传输组合件，包含但不限于经改进汽车差速器。本发明的经改进扭矩传输组合件及差速器解决了与现有技术相关联的问题，如下文中所更全面地描述。

发明内容

如上文所陈述，本发明涉及一种经改进扭矩传输组合件，其包含但不限于经改进汽车差速器。本发明的扭矩传输组合件具有包含多边形横截面的管状钢外壳，所述多边形横截面具有多个角度相关平坦表面。如本文中所陈述，取决于应用，所述外壳可包含规则多边形横截面(例如八边形、六边形或正方形)或者其中一或多个侧比其它侧长的不规则多边形。所述管状外壳可由成形为所要多边形形状的焊缝管或无缝管形成。在一个优选实施例中，所述扭矩传输组合件进一步包含环齿轮，所述环齿轮包含接纳于所述外壳的所述多边形横截面上的中心多边形开口及多个外部径向齿，使得所述环齿轮的旋转也使所述外壳旋转。

本发明的扭矩传输组合件进一步包含：扭矩传输部件，其位于所述外壳内，具有啮合所述外壳的所述角度相关内部平坦表面的平坦表面，其中所述扭矩传输部件在向所述扭矩传输部件施加扭矩后即刻通过所述钢外壳部件传输扭转力或扭矩。在例如汽车差速器的一些应用中，所述扭矩传输部件可包括两个齿轮，所述齿轮包含具有多个齿轮齿的第一齿轮部件及具有与所述第一齿轮部件的所述齿轮齿齿合的多个齿轮齿的第二齿轮部件，其中所述第二齿轮部件通过所述第一齿轮部件将扭矩传输到所述管状外壳。接着，可辊轧钢管以形成将组件保持于所述管状外壳中的较小圆形横截面，如本申请案中所描述。

本发明的汽车差速器或差速器接头包含：如上文所描述的管状钢外壳，其包含具有多个角度相关平坦表面的多边形横截面；及一或若干环状小齿轮，其位于所述外壳内，包含啮合所述管状外壳的所述角度相关平坦内部表面的平坦外部表面且进一步包含多个内环状齿轮齿；及一或若干环状侧齿轮，其包含与所述小齿轮的所述内齿轮齿齿合的外齿轮齿，其中所述环状侧齿轮进一步包含具有例如圆柱形带花键表面的多个内部角度相关平坦表面的轴向孔。所述汽车差速器接头进一步包含：驱动轴，其具有与所述环状侧齿轮的所述内部角度相关平坦表面齿合的多个外部角度相关平坦表面或带花键表面，其中所述轴通过所述环状侧齿轮及所述环状小齿轮传输来自所述外壳的扭矩。

在本发明的所述汽车差速器的一个优选实施例中，所述差速器进一步包含：圆环齿轮，其具有围绕所述外壳的所述多边形横截面紧密地接纳的轴向多边形孔，包含啮合所述外壳的所述外部平坦表面的多个角度相关内部平坦表面，且包含多个外部环状齿轮齿。一种汽车差速器进一步包含：驱动轴，其包含具有包含与环齿轮的齿轮齿齿合的齿轮齿的截头圆锥形端部分的小齿轮。因此，所述驱动轴的旋转使所述环齿轮及所述外壳旋转，且所述外壳的旋转使小齿轮及侧齿轮旋转，所述齿轮使半轴旋转。

包含多边形横截面的管状钢外壳消除对互连扭矩传输组合件的组件(例如外壳及环齿轮)的螺栓或螺钉的需要，借此简化并加强组合件且减小劳动力成本。

特别是包含本发明的汽车差速器的扭矩传输组合件具有优于现有技术的数个主要优点。首先，本发明产生主要成本及重量节省，此在汽车及飞机应用中是特别重要的。组合件消除用于将环齿轮互连到外壳的凸缘环及安装螺栓。组合件还通过一致壁材料厚度对不规则铸铁外壳厚度而具有较好平衡且能够传输较多扭矩，多达70％以上。差速器还产生环齿轮偏转或摆动(waffling)的最小化及内部侧齿轮到小齿轮的经改进或经减小齿隙。本发明的组合件及差速器还产生制造节省，包含消除昂贵设备，包含多个经转移模、高吨位压力机、带卷搬运设备、压力机自动化与零件转移设备以及废品搬运机。事实上，本发明的差速器产生所估计38％的废品节省及少90％的机械加工碎片且准许自动组装。

附图说明

图1是在处理期间本发明的扭矩传输组合件的外壳部件或预成形件的端视图；

图2是图1中所展示的预成形外壳部件的侧视部分横截面图；

图3是图1及2中所展示的外壳部件的端视图；

图4是在进一步处理之后的图1到3中所展示的外壳部件的侧视横截面图；

图5是在处理之后的图1到4中所展示的外壳部件的侧视横截面图；

图6是包含图5中所展示的外壳部件的汽车差速器的侧视横截面图；及

图7是图6中所展示的差速器的俯视部分横截面图。

具体实施方式

如所属领域的技术人员将理解，可在所附权利要求书的权限内对本文中所揭示的扭矩传输组合件及汽车差速器做出各种修改。在优选实施例中，外壳包含多边形横截面且由钢形成。优选钢将取决于应用；然而，在载重应用(例如汽车卡车差速器)中，外壳优选地由高强度低合金(HSLA)钢形成。优选多边形形状也取决于应用。外壳可包含规则多边形横截面，例如八边形、五边形或甚至正方形。在特定应用中，不规则多边形形状也可为优选的。现在将关于汽车差速器(仅作为示范性的)描述本发明的扭矩传输组合件。

图1到3图解说明包含多边形横截面22的管状外壳预成形件20，在所揭示实施例中，多边形横截面22为八边形的，其分别包含八个平坦内部表面24及八个平坦外部表面26。管状外壳预成形件的此实施例进一步包含经减小直径部分28，在所揭示实施例中，经减小直径部分28具有圆形横截面30。如在我的同在申请中的专利申请案中所描述，可通过垂直于管延伸的具有平行于管的轴线的辊轧轴线的辊形成经减小直径部分。管状外壳预成形件因此具有如本文中所描述可用于将组件保持于外壳中的经减小直径开口32及可用于在外壳中接纳组件或组合件的经扩大直径开口34。

接着，(例如)通过在心轴上辊轧或旋压外壳预成形部件而冷加工外壳预成形件(如在我的专利申请案中所揭示)，从而形成张开部分38及环绕经减小直径开口42的向内变形唇部40，如图4中所展示。如所描述，冷加工实质上加强钢及所得外壳。接着，可将经冷加工部分形成的外壳成形为外壳的所要形状，例如图5中所展示的外壳部件46。外壳部件46包含具有内部外壳室48及整体颈部部分50的多边形横截面。外壳部件包含延伸到颈部部分50中的轴向孔52及埋头孔54。

此实施例中的外壳组合件进一步包含图6中所展示的帽或盖58，其具有接纳于八边形经扩大开口60中的八边形凸缘部分62。所述帽进一步包含与外壳的轴向孔52同轴对准的轴向孔64及埋头孔66。在此实施例中，经扩大直径开口60的自由端还包含埋头孔，且自由端68在盖的凸缘部分62上方旋压或变形，从而形成紧固组合件。外壳58的此实施例包含与外壳为整体且加强外壳壁的对置经对准圆柱形开口70及向内突出管状部分71。

图6及7图解说明具有通过上文关于图1到5所描述的方法形成的多边形外壳46的汽车差速器。汽车差速器72包含图5中所展示的外壳46，外壳46包含帽58、具有接纳于外壳的最佳展示于图5中的对置圆柱形开口70中的圆柱形端的中心柱74、各自具有外部齿轮齿78的两个小齿轮76及各自具有与小齿轮76的外部齿轮齿78齿合的齿轮齿的侧齿轮80。侧齿轮80各自进一步包含同轴对准的带花键轴向孔84。如所属领域的技术人员将理解，具有带花键端部分的半轴接纳于外壳的轴向孔52中且第二轴向轴接纳于帽的轴向孔64中，所述轴通过侧齿轮及外壳驱动。小齿轮76的外部表面包含啮合外壳46的内部平坦表面从而将来自外壳的扭矩传输到侧齿轮80的平坦表面100。

汽车差速器的此实施例进一步包含具有紧密地接纳外壳的八边形横截面22的外部平坦表面26的八边形开口90的环齿轮88。环齿轮88包含在斜面表面上的径向齿轮齿92及具有截头圆锥形头部部分96的驱动轴94，在此实施例中，截头圆锥形头部部分96包含与环齿轮88的齿轮齿92齿合的齿轮齿98，如图6及7中所展示。因此，驱动轴94的旋转使环齿轮88及外壳46旋转，外壳46使小齿轮76及侧齿轮80旋转，所述齿轮使半轴旋转，未展示。

Claims (12)

1.一种扭矩传输组合件，其包括：

管状钢外壳，其包含具有多个角度相关平坦表面的多边形横截面；

扭矩传输部件，其位于所述外壳内，具有啮合所述外壳的所述角度相关平坦表面的平坦表面；且

所述扭矩传输部件在向所述扭矩传输部件施加扭矩后即刻通过所述钢外壳部件传输扭矩。

2.根据权利要求1所述的扭矩传输组合件，其中所述扭矩传输组合件包含具有紧密地接纳所述外壳的所述多边形横截面的中心多边形开口及多个外部齿轮齿的环齿轮。

3.根据权利要求1所述的扭矩传输组合件，其中所述扭矩传输部件为具有多个齿轮齿的第一齿轮部件。

4.根据权利要求3所述的扭矩传输组合件，其中所述组合件包含具有与所述第一齿轮部件的所述齿轮齿齿合的多个齿轮齿的第二齿轮部件，且所述第二齿轮部件通过所述第一齿轮部件将扭矩传输到所述管状钢外壳。

5.根据权利要求1所述的扭矩传输组合件，其中所述管状钢外壳包含将所述扭矩传输部件保持于所述外壳中的邻近多边形部分的经减小直径部分。

6.根据权利要求4所述的扭矩传输组合件，其中所述管状钢外壳的所述经减小直径部分包含圆形横截面。

7.根据权利要求1所述的扭矩传输组合件，其中所述管状钢外壳的所述横截面为规则多边形。

8.根据权利要求1所述的扭矩传输组合件，其中所述管状钢外壳的所述横截面为八边形的。

9.一种汽车差速器接头，其包括：

管状钢外壳，其包含具有多个角度相关平坦表面的多边形横截面；

环状侧齿轮，其在所述外壳内，各自包含啮合所述管状外壳的所述角度相关平坦表面的外部平坦表面，且所述环状侧齿轮包含多个环状齿轮齿；

环状小齿轮，其在所述外壳内，包含与所述环状侧齿轮的所述环状齿轮齿齿合的环状齿轮齿，且所述环状小齿轮各自包含具有多个角度相关内部平坦表面的轴向孔；及

轴，其具有与所述环状侧齿轮的所述内部角度相关平坦表面齿合的多个外部角度相关平坦表面，且所述轴通过所述环状侧齿轮及所述环状小齿轮将扭矩传输到所述外壳。

10.根据权利要求9所述的汽车差速器接头，其中所述差速器接头进一步包含圆环齿轮，所述圆环齿轮包含围绕所述外壳的所述多边形横截面接纳的轴向多边形孔，所述圆环齿轮包含啮合所述外壳的外部平坦表面的多个内部平坦表面，且所述环齿轮包含多个大体径向齿轮齿。

11.根据权利要求10所述的汽车差速器接头，其中所述汽车差速器接头进一步包含具有包含与所述圆环齿轮的所述外部齿轮齿齿合的齿轮齿的截头圆锥形表面的小齿轮，使得由所述小齿轮通过所述环齿轮将扭矩传输到所述外壳。

12.根据权利要求9所述的汽车差速器接头，其中所述外壳包含规则多边形横截面。