CN107438730B - 圆柱齿轮差速器的、由锻造部件及金属板部件组成的多件式的差速器壳 - Google Patents

圆柱齿轮差速器的、由锻造部件及金属板部件组成的多件式的差速器壳 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于圆柱齿轮差速器(1)的差速器壳(18)，所述差速器壳具有两个抗转动地彼此连接的承载部段(30，31)，所述承载部段分别具有轴承座区域(19，20)和固定在轴承座区域(19，20)上的行星轮支承区域(28，29)，其中行星轮支承区域(28，29)沿差速器壳(18)的轴向方向彼此间隔开并且构成为，使得将多个支承栓(23)设置在行星轮支承区域(28，29)之间的轴向的中间空间(32)中，所述支承栓可转动地支承各一个行星轮(2)，其中至少一个承载部段(30，31)的轴承座区域(19，20)被以锻造的方式加工，并且该同一承载部段(30，31)的行星轮支承区域(28，29)由冷成型的金属板(33，34)制造；以及涉及一种用于机动车的圆柱齿轮差速器(1)，所述圆柱齿轮差速器具有至少一个这种差速器壳(18)。

Description

圆柱齿轮差速器的、由锻造部件及金属板部件组成的多件式 的差速器壳
技术领域
本发明涉及一种用于机动车、例如轿车、载重汽车、公共汽车或农用载货车的(动力传动系的)圆柱齿轮差速器的差速器壳，所述差速器壳具有两个抗转动地彼此连接的承载部段，所述承载部段分别具有轴承座区域和固定在轴承座区域上的行星轮支承区域，其中行星轮支承区域沿差速器壳的轴向方向彼此间隔开并且构成为，使得将多个支承栓设置在行星轮支承区域之间的轴向的中间空间中，所述支承栓可转动地支承各一个行星轮。
背景技术
从现有技术中在行星传动装置中已知：由不同的部件/金属部件构成行星轮承载件。例如，DE 2 031 654 A1公开了一种尤其用于传动级的扭转刚性的连接装置，所述连接装置具有两个共同作用的传动元件，所述传动元件分别承载环元件，所述环元件具有轴向延伸的柱形的凸出部并且所述环元件与另一传动元件的环元件建立扭转刚性的耦联。在此，环元件由板制成，并且所述环元件在所述环元件的柱形的凸出部中具有轴向伸展的、齿状的缩进部，所述缩进部根据楔形啮合的方式相互接合。此外，行星架与齿圈连接、例如焊接。因此，从该文献中，已知如下实施方案，在所述实施方案中能够将用于行星传动装置的由金属板制成的部件、尤其承载件与齿圈焊接。
因此，对于本领域技术人员而言已知：由金属板成形行星轮承载件的一部分。特别地，在此，在差速器壳中示出：在轴承座区域中通常在圆柱齿轮差速器运行时能支撑相对高的力。在完全地由可冷成型的金属板构成的差速器壳中，在一些负荷情况下甚至能够造成意外的变形，因为所述差速器壳通常具有相对低的强度。该缺点在部分沿轴向方向例如罐形或漏斗形延伸的承载部段中还能够被放大。因此，，在该承载部段中通常引起提高的弯曲力矩，由此进一步提高负荷。因此，纯由可冷成型的金属板构成的行星轮承载件通常具有相对小的强度，以便可靠地支撑高的运行力，如由变速器输出轴传递到驱动轮上的力，和/或将高的运行力传递到行星轮上。
在完全由锻造的构件组成的差速器壳中示出：根据锻造过程，锻造部件的其他的、必需的、切削的或无切削的加工是相对耗费的，因为构件已经具有相对高的强度。于是特别地，构成用于容纳支承栓的行星轮支承区域例如必需借助提高的切割或冲压力来加工。
发明内容
因此，本发明的目的是：消除现有技术中已知的缺点并且尤其提供如下差速器壳，所述差速器壳一方面应可靠地支撑或传递在运行中出现的力，然而同时其制造也应是尤其成本适宜的。
根据本发明，这通过如下方式实现：以锻造的方式加工至少一个承载部段的轴承座区域，并且由冷成型的金属板制造该同一承载部段的行星轮支承区域。
由此，提供构成为行星架的差速器壳，所述差速器壳有针对性地将轴承座区域与行星轮支承区域分开，以便为了实现不同的强度和/或硬度而分别由本身的材料或由不同的材料加工这两个区域。由此能够尤其成本适宜地制造轴承座区域，所述轴承座区域大多具有多个用于支承栓的容纳部，所述容纳部构成为贯通孔。同时，轴承座区域尤其稳定地构成，由此也能够实现承载部段的相对复杂的，例如沿轴向方向延伸的几何结构，所述几何结构因此在径向方向上实现足够的支撑力。
在此，能够将冷成型的金属板理解为如下金属板，，所述金属板在低温下、即在小于150℃的温度下成型。在冷成型时，由于成型能量转换成热能而产生直至150℃的温度。相反，锻造加工的/锻造的部件能够理解为如下部件，所述部件在温度显著高于150℃的情况下，即在半热成型中的750℃至950℃的温度下，或在热成型中的950℃至1250℃的温度下半热成型或热成型。因此，一个/多个轴承座区域被半热成型或热成型。
其他有利的实施方式在从属权利要求中要求保护并且在下面详细阐述。
在此尤其有利的是：以锻造的方式加工第一承载部段的轴承座区域(第一轴承座区域)和第二承载部段的轴承座区域(第二轴承座区域)。由此，沿径向方向在差速器壳两侧实现支撑相应的行星轮支承区域。
如果第一承载部段的行星轮支承区域(第一轴承座区域)和第二承载部段的行星轮支承区域(第二轴承座区域)由冷成型的金属板制造，那么行星轮支承区域能够尤其简单地“冷”加工，由此能够进一步降低制造耗费以及制造成本。
还有利的是：至少一个承载部段的行星轮支承区域、然而优选两个承载部段的行星轮支承区域借助于冲压过程和/或切割过程来加工。于是，特别地，支承栓的容纳部构成为穿通孔，并且借助于冲压和/或切割过程来制造。由此进一步改进可制造性。
此外，如果至少一个承载部段的轴承座区域和行星轮支承区域彼此材料配合地连接，然而优选两个承载部段的轴承座区域和行星轮支承区域都彼此材料配合地连接，那么实现这两个区域的尤其牢固以及持久的连接。
在该上下文中也适宜的是：至少一个承载部段的轴承座区域和行星轮支承区域彼此焊接，然而优选两个承载部段的轴承座区域和行星轮支承区域彼此焊接。由此能够还更稳定地构成所述区域之间的连接。
还有利的是：将至少一个承载部段的轴承座区域移入到所属的行星轮支承区域中，然而优选将两个承载部段的轴承座区域移入到所属的行星轮支承区域中，以构成压配合部。由此，在轴承座区域与相应的承载部段的行星轮支承区域固定地/抗转动地优选经由焊接连接之前，能够进行这两个区域彼此间的尤其容易的定心。
如果两个承载部段的轴承座区域(相对彼此比较)具有不同的轴向长度，那么可行的是：圆柱齿轮差速器以两个设置在两个太阳轮上的内细齿的中部简单地轴向错开地设置。能够简单地实现差速器壳以及圆柱齿轮差速器的不同的设计方案。
在该上下文中适宜的是：第一承载部段和/或第二承载部段漏斗形地构成。由此，对于中部与太阳轮的外圆柱齿间隔开地设置的情况而言，实现尤其稳定的承载部段。在该上下文中尤其有利的是：第一和/或第二承载部段的轴承座区域具有这种漏斗形状，并且相应的承载部段的行星轮支承区域优选盘形地构成。于是因此，以该漏斗形状构成锻造制造的(进而通常更坚固/更稳定的)区域。
此外，本发明也涉及一种用于机动车的圆柱齿轮差速器，所述圆柱齿轮差速器具有根据之前提出的实施方式的至少一个差速器壳。由此也尤其有效地构成圆柱齿轮差速器。
换言之，根据本发明，实现如下差速器壳形式的多件式的行星架，所述差速器壳由金属板区域/部件(行星轮支承区域)和由锻造区域/部件/锻造部件(轴承座区域)制造。行星架因此由两个法兰/法兰区域(承载部段)构成，所述行星架优选构成为圆柱齿轮差速器的笼/壳(差速器壳)。两个法兰分别由两个部件——轴承座区域和行星轮支承区域——焊接在一起。锻造一个部件、即基部/毂(轴承座区域)。由已冷成型的/可冷成型的或可切割的/已切割的金属板制造另一部件/区域，即行星轮的承载结构(行星轮支承区域)。
附图说明
下面，现在根据附图详细阐述本发明。
唯一的图1示出贯穿根据一个有利的实施例的根据本发明的差速器壳的纵截面图，其中差速器壳已经构建在根据本发明的圆柱齿轮差速器中。
该附图仅是示意性质的并且仅用于理解本发明。
具体实施方式
在图1中尤其直观地示出根据一个有利的实施方式/一个有利的实施例的根据本发明的差速器壳18，所述差速器壳处于构建在/安装在根据本发明的圆柱齿轮差速器1中的状态中。在此，圆柱齿轮差速器1设置用于在机动车中使用并且在输入侧具有驱动圆柱齿轮21。驱动圆柱齿轮21在圆柱齿轮差速器1运行状态下与变速器输出轴的一个齿轮啮合，其中在所述运行状态下圆柱齿轮差速器1装入机动车的动力传动系中，所述齿轮在此为了清楚未被示出。圆柱齿轮差速器1的输出侧通过原理上根据行星传动装置的类型构成的圆柱齿轮差速器1的两个太阳轮3和4构成，其中每个太阳轮3、4与机动车的车轮的驱动轴/从动轴抗转动地连接。因此，圆柱齿轮差速器1构成用于在机动车的动力传动系中使用。
圆柱齿轮差速器1除了第一太阳轮3之外具有第二太阳轮4，其中所述第一太阳轮与第一行星轮组、即第一组行星轮2啮合，其中所述第二太阳轮又与第二行星轮组、即第二组行星轮2啮合。不同的行星轮组的行星轮2在其(轴向)长度方面彼此不同，即在其沿着圆柱齿轮差速器1的转动轴线22的延伸方面彼此不同。第二行星轮组的行星轮2仅与第二太阳轮4啮合，而第一行星轮组的行星轮2与第一太阳轮3啮合，但是又与第二行星轮组的行星轮2啮合。
第一和第二行星轮组的每个行星轮2可转动地支承在构成为行星架的差速器壳18中。在此，在差速器壳18中容纳多个支承栓23，各个行星轮2分别可旋转地围绕所述支承栓的(平行于转动轴线22设置的)纵轴线运动。
在差速器壳18中的容纳部36中容纳分别支承第一或第二行星轮组的行星轮2的支承栓23。构成为容纳孔的、即构成为贯通孔的容纳部36分别以相同数量引入到不同的承载部段30、31中。这两个承载部段30、31的具有容纳部36的区域在下面称作为行星轮支承区域28、29。差速器壳18具有第一承载部段30(也称作第一承载件)以及第二承载部段31(也称作为第二承载件)作为轴向的壁部/壳壁部。因此，承载部段30、31是差速器壳18的如下部段，所述部段在安装在圆柱齿轮差速器1中的状态下构成朝向圆柱齿轮差速器1的两个轴向侧的轴向的外壁部。
在此，第一行星轮支承区域28配设给第一承载部段30。第一行星轮支承区域28基本上盘形/板形地构成，并且沿径向方向延伸。第一行星轮支承区域28具有中央的贯通孔，在所述贯通孔中如下面详细阐述的那样连接/安置/移入有第一轴承座区域19。沿轴向方向相对于差速器壳18/圆柱齿轮差速器1的转动轴线22与第一承载部段30间隔开地设置有第二承载部段31。
第二承载部段31也具有行星轮支承区域29，所述行星轮支承区域下面称作为第二行星轮支承区域29。第二行星轮支承区域29基本上构成为盘形/板形的，其沿径向方向延伸并且具有中央的贯通孔，在所述贯通孔中，如下面详细阐述的，在安装状态下连接有/安置有/移入有第二轴承座区域20。在该实施方案中，这两个行星轮支承区域28和29相同地构成。这两个行星轮支承区域28、29、即第一行星轮支承区域28和第二行星轮支承区域29分别由金属板33、34构成/成形/制造。第一金属板33用于构成第一行星轮支承区域28，第二金属板34用于构成第二行星轮支承区域29。第一金属板33和第二金属板34由可冷成型的金属材料构成/制造，即优选由可冷成型的钢材料构成/制造。该可冷成型的金属材料构建为，使得其可以冲压和/或切割的方式加工。行星轮支承区域28、29于是也在完成安装的状态下分别冷成型。
如在该实施方式中，这实现：容纳孔形式的容纳部36以冲压的方式制造，即冲裁。替选于此也可行的是：该容纳部36以切割的方式构成，即切除。
这两个行星轮支承区域28和29相对彼此设置成并且相对彼此延伸，使得在彼此间隔开的行星轮支承区域28和29之间构成空腔/中间空间32。在此，容纳部36引入在第一和第二行星轮支承区域28和29处并且分布地设置，使得相应地总是第一行星轮支承区域28中的容纳部36相对于第二行星轮支承区域29中的容纳部36存在，使得不同的行星轮支承区域28、29的容纳部36沿轴向方向彼此对齐。由此，将各一个构成为空心栓的支承栓23借助第一端部区域保持/固定在第一行星轮支承区域28中的贯通孔/容纳部36之内，以及借助于与第一端部区域相对置的第二端部区域保持/固定在第二行星轮支承区域29中的贯通孔/容纳部36之内。在支承栓23的中部区域中(轴向地处于第一和第二端部区域之间)，于是相应的支承栓23安置在中间空间32中，其中第一或第二行星轮组的行星轮2能转动地支承在该支承栓23的外侧上。
因此，在两个行星轮支承区域28、29的径向的外环周侧上套装驱动圆柱齿轮21并且抗转动地连接，所述驱动圆柱齿轮呈具有外齿部、即外圆柱齿的齿圈形式。在该实施方式中，如在图1的下部部分中尤其良好可见，外圆柱齿轮21借助于铆钉形式的固定机构37固定在两个行星轮支承区域28、29上。
随后，如已经提及的那样，将各一个轴承座区域19、20连接在两个行星轮支承区域28、29的内环周侧上。在与轴承座区域19、20材料配合地连接之前，行星轮支承区域28、29一件式地构成，即以成型方法作为分开的构件来制造。这两个行星轮支承区域28、29也相同地成形以及构成为相同部件。
第一轴承座区域19配设给第一行星轮支承区域28。第一行星轮支承区域28和第一轴承座区域19共同构成第一承载部段30。在该实施方式中，第一承载部段30的第一轴承座区域19法兰状地/法兰形地设计/成形。在该上下文中，第一轴承座区域19借助沿径向方向向外延伸的盘形的连接区域连接到第一行星轮支承区域28的径向内侧上，所述连接区域下面称作为第一连接区域38。将安置在该第一连接区域38上的、构成为外环周侧的推动区域40、即第一推动区域40与内环周侧、即第一行星轮支承区域28的内径相配合，使得第一连接区域38能够移入到通过第一行星轮支承区域28构成的中央的贯通孔中。此外，第一推动区域40以及第一行星轮支承区域28的内径彼此相配合和相互贴靠，使得第一轴承座区域19借助于第一推动区域40经由(第一)压配合部35a移入到第一行星轮支承区域28中。在第一行星轮支承区域28与第一轴承座区域19随后材料配合地连接、即焊接之前，在安装差速器壳18或圆柱齿轮差速器1时，该第一压配合部35a尤其用于将第一轴承座区域19在第一行星轮支承区域28处预定向。那么因此，在差速器壳18或圆柱齿轮差速器1完成安装的状态下，第一行星轮支承区域28与第一轴承座区域19焊接。
随后，又将第一轴承座区域19的套筒状/毂状的支撑区域连接在第一轴承座区域19的盘形的第一连接区域38的径向内侧上，所述套筒状/毂状的支撑区域呈第一支撑区域41形式。第一支撑区域41沿轴向方向远离两个太阳轮3、4和第一连接区域38延伸。在此，第一支撑区域41用于在圆柱齿轮差速器1的运行状态下径向地将差速器壳18支撑在机动车的动力传动系的第一从动轴上。
第二承载部段31由于其连接区域的不同的成形而整体大致不同地成形，所述第二承载部段的连接区域称作为第二连接区域39。然而如已经提及的那样，第二承载部段31的第二行星轮支承区域29如第一行星轮支承区域28那样构成。因此，第二轴承座区域20配设给第二行星轮支承区域29。第二行星轮支承区域29和第二轴承座区域20共同构成第二承载部段31。
根据在第一行星轮支承区域28和第一轴承座区域19之间的支撑，在第二轴承座区域20处也进行第二行星轮支承区域29的支撑/容纳。
因此，也在第二轴承座区域20处设有第二推动区域42，所述第二推动区域在安装的状态下移入到第二行星轮支承区域29的中央的贯通孔中并且借助其外环周侧贴靠第二行星轮支承区域29的内环周侧。第二推动区域42也借助其外径与第二行星轮支承区域29的内径相配合，使得第二轴承座区域20经由压配合、即第二压配合部35b保持/预定位在第二行星轮支承区域29中。在借助于第二推动区域42将第二轴承座区域20移入到第二行星轮支承区域29中之后，也将这两个组成部分又材料配合地连接、即焊接。那么因此，在差速器壳18的完成安装的状态下，第一行星轮支承区域28通过焊接与第一轴承座区域19抗转动地连接，而且第二行星轮支承区域29借助于焊接与第二轴承座区域20抗转动地连接。
然而，相反于第一轴承座区域19，第二轴承座区域20现在基本上漏斗形地构成。在此，尤其所述第二轴承座区域的连接区域漏斗形地、即不仅纯径向地、而且同时也沿轴向方向进而倾斜于转动轴线22的径向线从第二压配合部35b/第二推动区域42起延伸，其中所述连接区域在下文中称作为第二连接区域39。于是，第二连接区域39在径向的内环周侧处又过渡到第二支撑区域43中，所述第二支撑区域43又设置用于：以旋转/滑动的方式支承在从动轴上、即动力传动系的第二从动轴上。第二支撑区域43也套筒状/毂状地成形。在此，，第二支撑区域43用于在圆柱齿轮差速器1的运行状态下将差速器壳18径向地支撑在机动车的动力传动系的第二从动轴上。
此外，第一承载部段30和第二承载部段31根据本发明分别由可锻造加工的且还有锻造加工的金属材料、优选可锻造加工的钢材料制造和成形，其中于是所述金属材料在差速器壳18/圆柱齿轮差速器1完成安装的状态下也以锻造的方式、即借助于用于锻造的工作步骤/成型过程加工。特别地，第二连接区域39的漏斗形状在此以锻造的方式加工/成形。
从圆柱齿轮差速器1的其他结构看出：这两个太阳轮3、4沿轴向方向从其相应的外圆柱齿7、8不同远地延伸，然而在沿圆柱齿轮差速器1的共同的第一轴向方向/沿着转动轴线22延伸。因此，在两个轴向侧包围太阳轮3、4的两个承载部段31、32沿轴向方向不同远地延伸。与第二承载部段31或其连接区域39相比，第一承载部段由于与第二承载部段31不同的连接区域38而沿轴向方向更短地延伸。在此，特别地，两个太阳轮3、4的相应的毂部段10、11沿轴向方向延伸，所述毂部段构成用于容纳第一或第二从动轴的内细齿5、6。第一太阳轮3支撑在第二太阳轮4的内环周侧14上。中部9在此沿共同的轴向方向与太阳轮3、4的构成在法兰部段12、13处的外圆柱齿7、8间隔开，以及也与驱动圆柱齿轮21的齿中部27间隔开，其中所述中部9在此作为中点15形成，所述中点呈在转动轴线22和沿着径向线延伸的中线26之间的交叉点的形式。端槽24还用于轴向地支撑第一太阳轮3的端部区域，其中所述端槽在第二太阳轮4的内环周侧14上引入，其中所述端部区域称作为第一端部区域25。
换言之，根据本发明设计一种构成为行星架的差速器壳18，所述差速器壳在两侧上、即在(第一承载部段30和第二承载部段31的)两个轴向外侧上由不同的制造方法的组合以高的刚度来构成。为了降低成本，行星轮支承区域28、29由相同的设计制造；所形成的承载件/轴承座区域19、20由锻造的套筒形成，所述套筒借助于压配合部35a和35b共同地借助焊接与行星轮支承区域28、29连接。
附图标记列表
1 圆柱齿轮差速器
2 行星轮
3 第一太阳轮
4 第二太阳轮
5 第一内细齿
6 第二内细齿
7 第一外圆柱齿
8 第二外圆柱齿
9 中部
10 第一毂部段
11 第二毂部段
12 第一法兰部段
13 第二法兰部段
14 内环周侧
15 中点
18 差速器壳
19 第一轴承座区域
20 第二轴承座区域
21 驱动圆柱齿轮
22 转动轴线
23 支承栓
24 端槽
25 第一端部区域
26 中线
27 齿中部
28 第一行星轮支承区域
29 第二行星轮支承区域
30 第一承载部段
31 第二承载部段
32 中间空间
33 第一金属板
34 第二金属板
35a 第一压配合部
35b 第二压配合部
35 压配合部
36 容纳部
37 固定机构
38 第一连接区域
39 第二连接区域
40 第一推动区域
41 第一支撑区域
42 第二推动区域
43 第二支撑区域

Claims (10)

1.一种用于圆柱齿轮差速器(1)的差速器壳(18)，所述差速器壳具有两个抗转动地彼此连接的承载部段(30，31)，所述承载部段分别具有轴承座区域(19，20)和固定在所述轴承座区域(19，20)上的行星轮支承区域(28，29)，其中所述行星轮支承区域(28，29)沿所述差速器壳(18)的轴向方向彼此间隔开并且构成为，使得将多个支承栓(23)设置在所述行星轮支承区域(28，29)之间的轴向的中间空间(32)中，所述支承栓能转动地支承各一个行星轮(2)，
其特征在于，至少一个承载部段(30，31)的所述轴承座区域(19，20)以锻造的方式加工，并且该承载部段(30，31)的所述行星轮支承区域(28，29)由冷成型的金属板(33，34)制造。
2.根据权利要求1所述的差速器壳(18)，其特征在于，第一承载部段(30)的所述轴承座区域(19)和第二承载部段(31)的所述轴承座区域(20)被以锻造的方式加工。
3.根据权利要求2所述的差速器壳(18)，其特征在于，所述第一承载部段(30)的所述行星轮支承区域(28)和所述第二承载部段(31)的所述行星轮支承区域(29)由冷成型的金属板(33，34)制造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的差速器壳(18)，其特征在于，至少一个承载部段(30，31)的所述行星轮支承区域(28，29)借助于冲压过程和/或切割过程来加工。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的差速器壳(18)，其特征在于，至少一个承载部段(30，31)的所述轴承座区域(19，20)和所述行星轮支承区域(28，29)彼此材料配合地连接。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的差速器壳(18)，其特征在于，至少一个承载部段(30，31)的所述轴承座区域(19，20)和所述行星轮支承区域(28，29)彼此焊接。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的差速器壳(18)，其特征在于，所述轴承座区域(19，20)移入到至少一个承载部段(30，31)的所述行星轮支承区域(28，29)中，以构成压配合部(35)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的差速器壳(18)，其特征在于，两个承载部段(30，31)的所述轴承座区域(19，20)具有不同的轴向长度。
9.根据权利要求2所述的差速器壳(18)，其特征在于，所述第一承载部段和/或所述第二承载部段(30，31)漏斗形地构成。
10.一种用于机动车的圆柱齿轮差速器(1)，所述圆柱齿轮差速器具有根据权利要求1至9中任一项所述的差速器壳(18)。
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