CN104421380B - 制作锥齿轮系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种制作锥齿轮系统的方法。该方法可以包括对应于一个所希望的传动比来选择该第一组侧齿轮的一个构件和该第二组侧齿轮的一个构件。该选定的第一侧齿轮可以具有与选定的第二侧齿轮不同的齿数。

Description

制作锥齿轮系统的方法

技术领域

此专利申请涉及一种制作锥齿轮系统的方法。

背景

美国专利号6,517,395中披露了一种包括两个锥齿轮的推进动力传动单元。

概述

在至少一个实施例中，提供了一种制作锥齿轮系统的方法。该方法可以包括提供一个小齿轮、一个第一组侧齿轮、以及一个第二组侧齿轮。可以确定锥齿轮系统的一个所希望的传动比。可以对应于该所希望的传动比来选择该第一组侧齿轮的一个构件和该第二组侧齿轮的一个构件。该选定的第一侧齿轮可以具有与一个选定的第二侧齿轮不同的齿数。可以将该锥齿轮系统组装成使得该选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮可旋转地与该小齿轮相接合。

在至少一个实施例中，提供了一种制作锥齿轮系统的方法。该方法可以包括提供一个第一组侧齿轮和一个第二组侧齿轮。可以确定锥齿轮系统的一个所希望的传动比。可以对应于该所希望的传动比来选择该第一组侧齿轮的一个构件和该第二组侧齿轮的一个构件。该选定的第一侧齿轮可以具有与一个选定的第二侧齿轮不同的齿数。可以将该锥齿轮系统组装成使得该选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮与该组小齿轮的多个构件相接合。这组小齿轮的每个构件都是可旋转地布置在一个十字轴的一个相应的销轴上的。

附图的简要说明

图1是一个示例性锥齿轮系统的截面视图。

图2是可以与锥齿轮系统一起提供的一种示例性十字轴组件的透视图。

图3是一种制作锥齿轮系统的方法的流程图。

详细说明

如所要求的，在此披露了本发明的多个详细的实施例；然而，应该理解的是所披露的这些实施例仅仅是本发明的示例，本发明可以用多种不同形式和替代形式来实施。这些附图不必按比例；一些特征可以放大或最小化以便示出具体部件的细节。因此，在此所披露的特定的结构和功能细节不应被解释为限制，而是仅仅作为传授本领域技术人员灵活地实施本发明的一种代表性基础。

参见图1，示出了一个示例性锥齿轮系统10。锥齿轮系统10可以被构形为与车辆一起使用，像，如卡车、客车、农机、军备用运输或武装车辆的机动车辆，或用于陆地、空中、或海洋交通工具的货物装载装备。更确切地，锥齿轮系统10可以是一个轮毂组件或动力传动部件的一部分，这些动力传动部件如传动箱、差速器、或可以补偿在不同车桥轴或车桥组件之间的速度差的桥间差速器单元。出于简捷，以下对锥齿轮系统10的阐述主要是在轮毂组件12的情况下进行的。

一个轮毂组件12可以可旋转地支持一个车辆牵引轮。轮毂组件12可以包括一个主轴20、一个轴22、以及一个轮端组件24。

主轴20可以配备有一个车辆部件，像一个车桥组件。主轴20可以总体上沿着一个轴线30延伸但可能并不绕其旋转。主轴20可以限定一个孔洞32，轴22可以延伸穿过该孔洞。如此，主轴20可以与轴22间隔分开以便允许轴22绕轴线30旋转。主轴20可以支持一个或多个车轮轴承34，这些车轮轴承可以可旋转地支持轮端组件24，如以下将更详细地讨论的。

轴22(其也可以称为车桥或车桥轴)可以将扭矩提供给轮端组件24。例如，轴22可以在一个第一端连接到一个车辆动力传动部件上，如一个差速器或输入轴，并且可以在一个第二端联接到轮端组件24上。在至少一个实施例中，轴22可以沿着轴线30延伸并且可以绕其旋转。替代地，轴22可以被构形为与一个独立悬挂系统一起使用并且可以具有多个轴区段和/或联轴器(像恒定速度联轴器)，这些联轴器有利于第一端与轮端组件24之间的相关移动。

轮端组件24可以将轴22联接至一个牵引轮组件，该牵引轮组件可以包括一个安装在车轮上的轮胎。轮端组件24可以包括一个毂40以及一个十字轴组件42。

毂40可以通过一个或多个车轮轴承34可旋转地支持在主轴20上。此外，毂40可以联接到或固定定位在十字轴组件42上。车轮可以安装到毂40上并且可以与毂40一起旋转。

参见图1和图2，十字轴组件42可以将扭矩从轴22传递给毂40。此外，十字轴组件42可以在轴22与一个布置在毂40上的牵引轮之间提供齿轮减速或传动比变化，如以下将更详细地讨论的。在至少一个实施例中，十字轴组件42可以包括一个十字轴50、一组毂齿轮52、以及一个外壳54。

十字轴50可以绕轴线30旋转。十字轴50可以具有一个中心孔60，该中心孔可以接收轴22。十字轴50可以是如图1中示出的与轴22间隔分开的或者在其他情况下可以是与轴22接合的并且与其一起旋转的，像在一个桥间差速器单元中。十字轴50可以包括一组销轴62。这些销轴62可以延伸离开中心孔60并且可以安排有一个或多个轴线，像一个第一轴线66、一个第二轴线68、一个第三轴线66’、以及一个第四轴线68’。在图2中，第一轴线66和第三轴线66’是共同延伸或同轴地布置的，并且第二轴线68和第四轴线68’是共同延伸并且同轴地布置的。这些轴线66、66’、68、68’可以是或可以不是共平面的并且可以是在轴线30处彼此相交的。此外，这些轴线66、66’、68、68’在一个或多个实施例中可以是或可以不是基本上垂直于彼此布置的和/或垂直于轴线30布置的。这些销轴62的末端可以被接收在外壳54中。替代地，在一个或多个实施例中可以提供更多或更少数目的销轴62。例如，可以提供至少一个销轴62，该至少一个销轴接收一个相应的毂齿轮52。

这组毂齿轮52可以包括一个第一侧齿轮70、一个第二侧齿轮72、以及一组小齿轮74。可以将第一侧齿轮70、第二侧齿轮72、以及一组小齿轮74配置成多个锥齿轮。

第一侧齿轮70可以被固定布置在轴22上。例如，第一侧齿轮70可以包括一个孔洞，该孔洞可以包括一个与轴22上的相应花键相匹配的花键。如此，第一侧齿轮70就可以与轴22一起旋转。

第二侧齿轮72可以被固定布置在主轴20上。例如，第二侧齿轮72可以包括一个孔洞，该孔洞具有一个与主轴20上的相应花键相匹配的花键。第二侧齿轮72可以相对于第一侧齿轮70而旋转。

在每个销轴62上可以可旋转地布置一个小齿轮74。每个小齿轮74都可以是总体上布置在外壳54中并且可以用一个或多个像垫片和/或推力轴承的紧固件64固位在一个相应的销轴62上。在至少一个实施例中，绕可以沿着一个或多个轴线66、66’、68、68’而延伸的销轴62可以有一个小齿轮74旋转。替代地，可以提供更少的小齿轮或者可以沿着额外的销轴和/或轴线提供额外的小齿轮74。每个小齿轮74都可以包括一组与第一侧齿轮70和第二侧齿轮72相匹配的齿。此外，可以在小齿轮74与各销轴62之间布置一组滚子轴承以便于小齿轮74的旋转。

外壳54(其也可以称为十字轴壳体)可以接收该十字轴50和至少一些相关联的齿轮。外壳54可以包括多个开口80，这些开口可以接收十字轴50的相应的销轴62。如此，外壳54可以与十字轴50一起绕轴线30旋转。

参见图3，现在将阐述一种制作锥齿轮系统的方法。这种方法可以允许通过改变第一侧齿轮和第二侧齿轮的配置来制作多种具有不同传动比的锥齿轮系统，而不用改变其他像十字轴、外壳、小齿轮、以及相关联的紧固件的部件。如此，可以确保批量经济，这是在于可以在具有不同传动比的多种锥齿轮系统中用相同的配置来提供如十字轴、外壳和小齿轮的多种部件而无需重新设计或更换工具，由此减少了相关联的成本。

在100处，该方法开始于提供一组小齿轮。这组小齿轮可以具有通常设计的多个构件。

在102处，提供一个第一组侧齿轮以及一个第二组侧齿轮。第一侧齿轮70可以是第一组的多个侧齿轮的一个构件或者可以是从第一组的多个侧齿轮中选定的。第一组侧齿轮的每个构件都可以被配置成一个锥齿轮并且可以具有一种不同的配置。更确切地，第一组侧齿轮的每个构件都可以具有与这组的其他构件不同的齿数。例如，第一组侧齿轮的一个构件可以具有23个齿，另一个构件可以具有24个齿，等等。如此，齿数可以表述为对于该组的每个构件为一个不同的整数。

第二侧齿轮72可以是第二组的多个侧齿轮的一个构件或者可以是从第二组的多个侧齿轮中选定的。第二组侧齿轮的每个构件都可以被配置成一个锥齿轮并且可以具有一种不同的配置。更确切地，第二组侧齿轮的每个构件都可以具有与这组的其他构件不同的齿数。例如，第二组侧齿轮的一个构件可以具有23个齿，另一个构件可以具有24个齿，等等。

在104处，可以确定锥齿轮系统的一个所希望的传动比。这个所希望的传动比可以是基于设计参数或性能标准的。

在106处，可以选定第一组侧齿轮的一个构件以及第二组侧齿轮的一个构件。该第一组和第二组侧齿轮的这些构件可以是对应于这种所希望的传动比而选定的。另外，所选定的第一侧齿轮可以具有与所选定的第二侧齿轮不同的齿数。

在108处，可以组装该锥齿轮系统。这种锥齿轮系统可以是使用所选定的第一侧齿轮和所选定的第二侧齿轮来组装的。所选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮可以被组装成使得它们可旋转地接合至少一个小齿轮。

提供以下实例以进一步展示上述这种方法。在第一侧齿轮70为主动齿轮并且第二侧齿轮72是从外壳54输出时，可以通过以下公式来表述一个锥齿轮系统中的传动比：

q_τ＝Z₃/Z₁+1

其中：

q_τ是传动比；

Z₁是第一侧齿轮上的齿数；并且

Z₃是第二侧齿轮上的齿数。

因此，当第一组侧齿轮的这个选定的构件具有23个齿而这组第二侧齿轮的这个选定的构件具有25个齿或多出两个齿时，传动比为2.09(即，25/23+1)。类似地，当第一组侧齿轮的这个选定的构件具有25个齿而这组第二侧齿轮的这个选定的构件具有23个齿或少了两个齿时，传动比为1.92(即，23/25+1)。同样，当第一组侧齿轮的这个选定的构件具有24个齿而这组第二侧齿轮的这个选定的构件具有24个齿，传动比为2.00(即，24/24+1)。在这种情况下，小齿轮可以具有恒定的齿数，像16个齿。

该方法的这些步骤可以重复进行以便制作出具有不同传动比配置的另外的锥齿轮系统。例如，具有与先前组装的锥齿轮系统不同的所希望的传动比的一个第二锥齿轮系统的完成可以是通过重复这些方法步骤、并且对应于这种不同的所希望的传动比来一起选择第一组侧齿轮的一个第二构件和第二组侧齿轮的另一个构件来实现。该第一组和第二组的侧齿轮的这些选定构件可以又一次具有不同的齿数并且可以如先前所讨论地进行组装。

在图1中，第一侧齿轮70与小齿轮74之间的(或从所示出的透视关系的轴线30与第一轴线66之间到十字轴50的左侧的)轴角度可以被指定为Σ₁。类似地，第二侧齿轮72与小齿轮74之间的(或从所示出的透视关系的轴线30与第一轴线66之间到十字轴50的右侧的)轴角度可以被指定为Σ₂。在图1中，这些角度被描绘成90°，或垂直于轴线30。替代地，这些角度可以并不相同并且可以是计算出的。Σ₁可以是基于以下公式确定的：

Σ₁＝acos((Z₃-Z₁)/(2*Z₂))

其中：

Z₁是第一侧齿轮上的齿数；

Z₂是小齿轮上的齿数；并且

Z₃是第二侧齿轮上的齿数。

类似地，Σ₂可以是基于以下公式确定的：

Σ₂＝acos(-(Z₃-Z₁)/(2*Z₂))

其中：

Z₁是第一侧齿轮上的齿数；

Z₂是小齿轮上的齿数；并且

Z₃是第二侧齿轮上的齿数。

如此，十字轴相对于轴线30的取向可以是非垂直的，而针对第一侧齿轮与第二侧齿轮的多种不同组合是可以保持恒定的。如此，轮毂组件、传动箱、差速器、或桥间差速器单元可以配备有总体上标准化的配置，这些标准化的配置可以包括非垂直的或垂直的十字轴取向又可以通过改变第一侧齿轮和第二侧齿轮的配置而设定不同传动比。

虽然以上阐述了多个示例性实施例，但这些实施例并不旨在说明本发明的所有可能形式。而是，本说明书中使用的文字是描述性的而非限定性文字，并且应当理解的是可以做出多种不同改变而不偏离本发明的精神和范围。另外，多种不同实施例的特征可以组合以形成本发明另外的实施例。

Claims (18)

1.一种制作锥齿轮系统的方法，包括：

提供一个小齿轮；

提供一个第一组侧齿轮以及一个第二组侧齿轮；

确定该锥齿轮系统的一个所希望的传动比；

对应于该所希望的传动比来选择该第一组侧齿轮的一个构件和该第二组侧齿轮的一个构件，其中一个选定的第一侧齿轮具有与一个选定第二侧齿轮不同的齿数；并且

将该锥齿轮系统组装成使得该选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮可旋转地接合该小齿轮，其中该小齿轮可旋转地布置在十字轴上的销轴上，该十字轴定位在具有接收该销轴的孔洞的外壳中，并且不论该第一组侧齿轮和该第二组侧齿轮中的哪些构件被选择，该十字轴的配置都保持不变。

2.如权利要求1所述的方法，其中，与该选定的第二侧齿轮相比该选定的第一侧齿轮具有多出的两个齿。

3.如权利要求2所述的方法，其中，在组装该锥齿轮系统时，该选定的第一侧齿轮被固定地安装在一个轴上。

4.如权利要求3所述的方法，其中，该轴延伸穿过一个主轴，并且在组装该锥齿轮系统时该选定的第二侧齿轮被固定地安装在该主轴上。

5.如权利要求4所述的方法，其中，在组装该锥齿轮系统时，该选定的第二侧齿轮并不绕一个轴线旋转。

6.如权利要求1所述的方法，其中，该选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮是同轴地布置的。

7.如权利要求1所述的方法，其中，与该选定的第一侧齿轮相比该选定的第二侧齿轮具有多出的两个齿。

8.如权利要求1所述的方法，其中，该选定的第一侧齿轮和第二侧齿轮具有奇数齿数。

9.一种制作锥齿轮系统的方法，包括：

提供一个第一组侧齿轮以及一个第二组侧齿轮；

确定该锥齿轮系统的一个第一所希望的传动比；

基于该第一所希望的传动比来选择该第一组侧齿轮的一个第一构件，被指定为一个第一选定的第一侧齿轮，以及选择该第二组侧齿轮的一个第一构件，被指定为一个第一选定的第二侧齿轮，其中与该第一选定的第二侧齿轮相比该第一选定的第一侧齿轮具有不同的齿数；并且

将该锥齿轮系统组装成使得该第一选定的第一侧齿轮和该第一选定的第二侧齿轮接合一组小齿轮的多个构件，其中该组小齿轮的每个构件都是可旋转地布置在一个十字轴的一个相应的销轴上的，并且组装该锥齿轮系统包括将该十字轴定位在具有接收该销轴的孔洞的外壳中，其中不论该第一组侧齿轮和该第二组侧齿轮中的哪些构件被选择，该十字轴的配置都保持不变。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该第一组侧齿轮的每个构件都具有不同的齿数并且该第二组侧齿轮的每个构件都具有不同的齿数。

11.如权利要求10所述的方法，其中，不论该第一组侧齿轮和该第二组侧齿轮中的哪些构件被选择，该小齿轮都具有不变的齿数。

12.如权利要求9所述的方法，其中，该小齿轮具有比该第一选定的第一侧齿轮和该第一选定的第二侧齿轮更少的齿。

13.如权利要求9所述的方法，其中，该十字轴具有沿着一个第一轴线布置的至少一个销轴以及沿着一个第二轴线布置的至少一个销轴，其中每个销轴上都可旋转地布置了这组小齿轮的一个构件。

14.如权利要求13所述的方法，其中，不论该第一组侧齿轮的哪个构件被选择，该十字轴的该配置包括在该第一轴线与该第二轴线之间的角度都保持不变。

15.如权利要求9所述的方法，其中，该方法进一步包括：

确定一个与该第一所希望的传动比不同的第二所希望的传动比；

选择该第一组侧齿轮的一个第二构件和该第二组侧齿轮的一个第二构件，这些第二构件一起对应于该第二所希望的传动比，其中与该第一组侧齿轮的该第一构件相比该第一组侧齿轮的该第二构件具有不同的齿数；并且

将具有该第二所希望的传动比的一个第二锥齿轮系统组装成使得该第一组侧齿轮的该第二构件和该第二组侧齿轮的该第二构件二者都接合一组小齿轮的一个构件，其中这组小齿轮的该构件是可旋转地布置在该第二锥齿轮系统的一个十字轴的一个相应的销轴上的。

16.如权利要求15所述的方法，其中，与该第二组侧齿轮的该第二构件相比该第一组侧齿轮的该第二构件具有不同的齿数。

17.如权利要求16所述的方法，其中，与该第二组侧齿轮的该第二构件相比该第二组侧齿轮的该第一构件具有不同的齿数。

18.如权利要求15所述的方法，其中，该锥齿轮系统和该第二锥齿轮系统具有通常配置的多个小齿轮以及通常配置的十字轴。