CN110809674B - 带有限定的流体流动路径的成型的差速器齿轮垫圈 - Google Patents

Abstract

在至少一些实施方式中，一种用于差速器壳体中的齿轮的垫圈包括与轴线相距最大径向距离处的外边缘和限定开口的内边缘，内边缘部分地由与轴线相距最小径向距离处的最内部分限定，并且内边缘具有与最内部分径向向外间隔开的向外部分。垫圈还包括轴向和径向倾斜的侧壁，该侧壁在外边缘和最内部分之间的路程的至少一部分上延伸。

Description

带有限定的流体流动路径的成型的差速器齿轮垫圈

技术领域

本公开总体上涉及诸如可以与车辆差速器中的齿轮一起使用的垫圈。

背景技术

通常，车辆包括传动系，该传动系将扭矩从发动机传递到一个或多个车轮。汽车传动系通常在前车桥的侧轴之间、在后车桥的侧轴之间或在两个车桥之间配备有差速器。每个车桥通常包括左侧轴和右侧轴。特别地，开放式差速器允许一个侧轴上的车轮比另一个侧轴上的车轮更快或更慢地旋转。例如，这在汽车转弯时发生。差速器会在侧轴之间分配驱动扭矩。全轮驱动（AWD）汽车传动系还可在其前后车桥之间配备差速器，以在它们之间执行类似的功能。

发明内容

在至少一些实施方式中，一种用于差速器壳体中的齿轮的垫圈包括与轴线相距最大径向距离处的外边缘和限定开口的内边缘，内边缘部分地由与轴线相距最小径向距离处的最内部分限定，并且内边缘具有与最内部分径向向外隔开的向外部分。垫圈还包括轴向和径向倾斜的侧壁，该侧壁在外边缘和最内部分之间的路程的至少一部分上延伸。

在至少一些实施方式中，最内部分可包括多个部段，每个部段具有限定最内部分的一部分的内表面。部段的内表面可以在与轴线相距共同的径向距离。最内部分可以包括由最内部分界定的圆的圆周的10％和90％之间。向外部分可以由多个空隙限定，每个空隙限定在两个部段之间。向外部分可包括与最内部分径向向外间隔至少0.5 mm的表面。空隙可包括由最内部分界定的圆的圆周的10％和90％之间。并且每个空隙在由最内部分界定的假想圆处的周向尺寸可以为至少1 mm。

在至少一些实施方式中，垫圈还可以包括边沿，并且侧壁可以从外边缘处的第一端延伸到与外边缘轴向间隔开的第二端，并且边沿可以从第二侧壁端延伸到内边缘。并且边沿可以轴向倾斜，使得内边缘在轴向上在侧壁的第一端和第二端之间。侧壁可以被成型使得第一端的外周长度大于第二端的外周长度。

用于差速器壳体中的齿轮的垫圈的至少一些实施方式可以包括具有第一端和第二端的成型侧壁。第一端具有相对于垫圈的轴线的第一外周长度，并且第二端从第一端轴向偏移，并且具有相对于轴线的第二圆周长度，第二圆周长度小于第一圆周长度。内边缘限定非圆形的开口，并且内边缘部分地由距轴线最小径向距离处的最内部分限定，并且内边缘具有与最内部分径向向外间隔开的向外部分。最内部分可以位于侧壁的径向内侧并且轴向地位于侧壁的第一端和第二端之间。

附图说明

将关于附图对优选实施方式和最佳模式阐述以下详细描述，在附图中：

图1是汽车差速器的实施例的剖视图；

图2是图1的差速器的销、小齿轮和垫圈的剖视图；

图3是垫圈的透视图；

图4是垫圈的平面图；

图5是沿图4中的线5-5截取的局部剖视图；

图6是沿图4中的线6-6截取的局部剖视图；

图7是垫圈的底视图；

图8是垫圈的底视图；以及

图9是垫圈的底视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，汽车差速器10可以装配在汽车传动系中，用于执行前车桥的侧轴之间、后车桥的侧轴之间或前车桥和后车桥之间的差速功能。可以设置垫片以使差速器内的齿轮沿着小齿轮轴线和侧齿轮轴线两者移动，以使齿轮朝目标齿轮位置移位，以便优化差速器齿轮的齿之间的齿轮啮合点。因此适应了制造公差和其他缺陷，并且不然在汽车差速器10中在较高的转速下（例如，在未主动驱动相关联车桥的分离模式下）遇到的噪声、振动和粗糙度（NVH）问题被最小化或消除。

通常，汽车差速器10可以具有不同的设计和构造，除其他可能的影响之外，这取决于更大的AWD汽车传动系的架构、上游和下游传动系部件、封装要求以及扭矩输出要求；例如，汽车差速器可以有两个以上的小齿轮，并可以具有三个或四个或更多个小齿轮。在附图中展示的实施例中，汽车差速器10是开放式差速器，并且包括壳体12、第一小齿轮14、第二小齿轮16、第一侧齿轮18和第二侧齿轮20；此外，在其他实施例中可以包括更多、更少和/或不同的部件。壳体12可在其外部具有输入齿轮，诸如齿圈，该输入齿轮与上游输出齿轮（诸如，前车桥布局中的变速器的输出齿轮或汽车传动系的传动轴的输出齿轮）接合。当被驱动时，壳体12绕轴线A旋转。壳体12在其壁中可具有窗口，该窗口暴露出齿轮14、16、18、20的部分，并且为在壳体12的内部22内组装和安装齿轮提供入口。壳体12在内部22中限定了空腔，该空腔适于容纳小齿轮14、16，并适于在其中容纳侧齿轮18、20。

第一小齿轮14和第二小齿轮16以及第一侧齿轮18和第二侧齿轮20彼此相互作用以执行汽车差速器的功能。齿轮14、16、18、20中的每个在其外部形成有齿。在该实施例中，在汽车差速器10的组装和使用中，第一小齿轮14的齿与第一侧齿轮18和第二侧齿轮20的齿啮合，并且第二小齿轮16的齿类似地与第一侧齿轮18和第二侧齿轮20的齿啮合。第一小齿轮14和第二小齿轮16安装在小齿轮轴24上，小齿轮轴24具有中心轴线21，并安装在差速器壳体的相对侧中的开口23中。第一侧齿轮18具有一组内部花键25，用于连接至第一侧轴，该第一侧轴的端部容纳在壳体12的开口27中，并且第二侧齿轮20具有一组内部花键29，用于连接至第二侧轴，该第二侧轴的端部容纳在壳体中的大致相对面对的开口31中。

如图1所示，第一小齿轮垫圈30位于壳体12的第一内壁33与第一小齿轮14之间，并且第二小齿轮垫圈32位于壳体12的第二内壁35与第二小齿轮16之间。第一小齿轮垫圈30和第二小齿轮垫圈32可以是成型的非平面的垫圈，诸如球状碟形垫圈。另一方面，第一侧齿轮垫圈26位于壳体12的第三内壁37与第一侧齿轮18之间，并且第二侧齿轮垫圈28位于壳体12的第四内壁39与第二侧齿轮20之间。第一侧齿轮垫圈26和第二侧齿轮垫圈28可以是平坦的和平面的，如止推垫圈，或者可以是另一种类型的垫圈，诸如贝勒维尔垫圈或球状碟形垫圈。

垫圈26、28、30、32中的至少一个可以是成型的，即具有不平坦或不平面的部分。以下描述将参考垫圈30和对应的齿轮14，但是可以适用于其他垫圈26、28、32及其对应的齿轮。如图2至图6所示，垫圈30可包括具有中心轴线40的主体和该主体的一部分（即，侧壁）42，该部分可相对于中心轴线对称并且可轴向和径向倾斜，因此它大体上是截头圆锥形的。在下文中，术语“轴向”用于表示平行于中心轴线40的方向，术语“径向”用于表示垂直于中心轴线40的方向，术语“周向”用于表示围绕轴线延伸的方向或边界。侧壁42可以从第一端44延伸到第二端46，第一端44可以限定垫圈30的外边缘或外围，第二端46通向垫圈的内边缘48。侧壁42的直径沿着侧壁的轴向长度从第一端44到第二端46减小。侧壁42可以是线性渐缩的或者可以是非线性的。非线性侧壁42的一个示例在图2至图6中示出，其中侧壁沿其轴向长度弯曲，换句话说，略微弯曲或限定球体的一部分。在至少一些实施方式中，侧壁42可以具有均匀的径向厚度，并且侧壁可以是连续的，即没有任何空隙或间断，并且可以是大体平滑的（即在给定的轴向高度处具有恒定的直径），尽管其可以是波浪形的（沿侧壁的周向范围具有径向变化）。即使在给定的轴向高度处为波浪形的或不具有恒定的直径，也可以认为侧壁42在给定的轴向高度处以侧壁的平均径向距离限定直径。同样或替代地，侧壁42可具有外周长度，该外周长度大体上沿着侧壁的轴向高度从侧壁的第一端44到第二端46减小。

在至少一些实施方式中，侧壁42从垫圈的外边缘44延伸到侧壁的第二端46，第二端46定位成（径向地和轴向地）比外边缘更靠近垫圈30的内边缘48。侧壁42的第一端44和第二端46可限定垫圈30的轴向相对的最外边缘，其中，垫圈的最大轴向长度存在于侧壁的第一端和第二端之间。从第二侧壁端46延伸，垫圈30可包括边沿50，该边沿50朝向外边缘44轴向倾斜并且从垫圈的第二侧壁端46径向向内延伸至内边缘48。因此，至少在这样的实施方式中，从内边缘48到外边缘44的轴向长度小于从外边缘44到第二侧壁端46的轴向长度。第二侧壁端46和向内倾斜的边沿50之间的过渡可以是具有任何期望尺寸的急剧弯曲或平滑半径。

如图2所示，边沿50可以被设计用于容纳在齿轮（例如，小齿轮14）的向内倒角或斜切部分52中或邻近于该部分被容纳，该齿轮的向内倒角或斜切部分52通向齿轮14中的中心开口54，小齿轮轴24通过该中心开口54被容纳。同样地，侧壁42可以被设计成邻近于在斜切部分52的外侧的齿轮的倾斜外表面56被容纳。垫圈侧壁42和边沿50之间的过渡可以覆盖在外表面56和斜切部分52之间的齿轮14的过渡边缘或区域58上面。垫圈侧壁42可以与齿轮的外表面56互补，或者它可以具有不同的形状以在侧壁42的至少一部分与齿轮外表面56之间提供间隙。垫圈侧壁42和齿轮外表面56之间的间隙可以允许或促进垫圈30相对于齿轮14和/或壳体12的一些挠曲，这可以允许齿轮相对于壳体的一些移动。这也可以在齿轮14上提供可屈服的偏压力，从而推动齿轮远离壳体12并朝着与之啮合的其他齿轮。此外，该间隙可促进垫圈30与齿轮外表面56之间的润滑流动，从而增强系统的整体耐久性。

为了允许小齿轮轴24延伸穿过垫圈30，由内边缘48限定开口60。内边缘48可限定垫圈的径向最内部分62，该径向最内部分62可由内边缘的沿周向间隔开的一个部段或多个部段限定。垫圈30的最内部分62可以由内边缘48的径向上最靠近轴线40的一个或多个部分限定，并且最内部分62可以接触轴24的外表面以保持垫圈相对于轴和齿轮的位置。在至少一些实施方式中，垫圈30的最内部分62不是周向连续的。而是，存在一个或多个沿圆周和径向延伸的间隙或空隙64，它们限定了开口60和内边缘48的一部分，该部分与最内部分62径向向外间隔开。每个空隙64具有从最内部分径向向外间隔开的表面，并且限定内边缘48的向外部分66。内边缘48的向外部分66通过连接表面连接到内边缘的最内部分62。因此，由于（多个）空隙64，内边缘48不是处于恒定的半径，而是径向地变化并且不是圆形的。另外，最内部分62可以由直线部段而不是径向取向的部段限定。

一个或多个空隙64在垫圈30和轴24的外表面之间提供了限定的流体流动路径。该流动路径允许例如腔22内的润滑剂在轴24和垫圈30之间流动，并且润滑剂可以在垫圈30和壳体12以及垫圈30和齿轮14之间流动。这种润滑剂流动可以使齿轮14保持更好地被润滑，并改善壳体12、垫圈30和齿轮14的紧密相邻的工作表面之间的润滑。总的来说，这可以延长差速器组件10以及这些部件中每个部件的使用寿命。通过具有连续的内边缘且没有任何空隙的垫圈，垫圈与轴24的外表面之间的小间隙（如果有的话）将不允许这种润滑剂流动，并且差速器内的润滑变差，尤其是在具有紧密相邻的部件，诸如在使用中紧密夹在一起的垫圈、壳体和齿轮的区域内。

在图4至图6所示的实施例中，垫圈30包括边沿50，该边沿50部分地或全部地由从侧壁42径向向内延伸的部段或突片限定。在该示例中，有六个周向间隔的突片68、70，并且如图5所示，每隔一个突片（围绕圆周移动）都朝向小齿轮14轴向地弯曲，以使这些突片68的自由端70与侧壁42轴向重叠（但与侧壁42在径向上向内间隔开）。这些突片68布置成覆盖在齿轮14的斜切部分52上面，在该示例中，其他突片70不轴向地弯曲，如图6所示，而是以与侧壁相同的大体角度或形状从侧壁42继续延伸。这些突片70可以比弯曲的突片68径向向内延伸得更远，并且这些突片70的内表面72（图6）可以限定垫圈30的最内部分62，并围成假想圆，该圆具有足够尺寸的直径足以容纳这些突片的内表面72之间的轴24。当然，可以使用其他布置。例如、但不限于，没有突片68需要被弯曲，所有突片68、70可以被弯曲，更少或更多的突片可以被弯曲，弯曲的突片和未弯曲的突片不需要交替或均匀地间隔开，弯曲突片68的内表面74（图5）可以与未弯曲突片70的内表面72处于相同的径向距离，以及突片68、70可以具有相同或不同的径向和/或圆周尺寸。

空隙64存在于垫圈30的最内侧部分62与垫圈的内边缘48的一个或多个其他部分66之间。即，这些其他部分66的内边缘部分与限定了垫圈30的最内部分62的垫圈的部分的内边缘（在该示例中，未弯曲突片70的内边缘72）径向向外间隔开。突片68、70可以限定边沿50的全部或一部分。在至少一些实施方式中，内边缘48在向外部分66的区域中可以由侧壁42的第二端46限定，并且从其延伸的突片68、70可以限定边沿50，其至少一部分相对于侧壁42倾斜。

在图7中所示的垫圈80中，三个突片82径向向内延伸，使得每个突片的内边缘84限定了垫圈80的最内部分，并且在组装时被紧邻或紧靠轴24容纳。这些突片82都示出为向内弯曲，使得它们的自由端或内边缘84与侧壁42轴向重叠但与侧壁42径向向内间隔开。如图所示，突片82具有弯曲成轴向指向的端部86，大致平行于轴线并朝向侧壁42的外边缘44延伸。当然，除了所示布置之外的布置也是可能的。空隙88存在于突片82之间，并限定垫圈80的内边缘的一个或多个向外部分。也就是说，这些其他部分88的内边缘89与垫圈80的限定垫圈的最内部分的各部分的内边缘（在该示例中，突片82的内边缘84）径向向外间隔开。

图4至图6中所示的特定实施例包括突片68、70，其内表面各自小于由这些内表面界定的假想圆的圆周的10％，并且空隙64在假想圆处的圆周尺寸中被示为相似的（例如在20％以内）。然而，如上所述，突片68、70和空隙64可以具有其他大小和形状。在图7中，突片内边缘84与图4所示的相似，但空隙88在周向上要大得多，因为与在图4中所示的垫圈中有六个突片68、70相比，在图7的示例中只有三个突片82。在该示例中，空隙88各自限定了圆的圆周的约25％，并且限定了总圆周的约75％。

例如，图8中所示的垫圈90包括轴向弯曲并向内延伸的四个突片92，以及位于突片之间的四个空隙94（一个空隙在突片的相邻端中的每个之间）。空隙94和突片92具有不同的大小和形状。在该示例中，每个突片92的内表面96在假想圆的圆周长度的约15％至20％之间，并且空隙94各自在假想圆的圆周长度的约5％至10％之间。垫圈可以根据需要包括相同或不同形状的突片和空隙，并且大小和形状的差异可以比图8所示的具有更大或更小量。

有点类似，图9中所示的垫圈100仅具有两个突片102和两个空隙104。在该实施例中突片102比空隙104大得多（就周向或外周内表面长度而言）；每个突片102的内表面106各自被示出为假想圆的圆周长度的约45％，并且空隙是假想圆的圆周长度的约5％。

以上示例不是限制性的。垫圈可具有由至少一个突片的内表面限定的最内部分，并且最内部分跨越由内表面（或多个内表面）限定的假想圆的圆周的10％和90％之间。因此，该假想圆的10％和90％之间是开口的，并由一个或多个空隙定义。在至少一些实施方式中，每个空隙在假想圆处的圆周尺寸为至少1 mm，并且每个空隙的径向尺寸可以为至少0.5mm。此外，要注意的是，空隙（或其边缘/表面）可以没有精确地沿径向取向，并且可以具有各种形状（图4至图9中示出了其中的几种），并且空隙可以在与假想圆径向向外间隔的位置处具有更大或更小的周向范围。空隙的形状、面积和/或径向范围可以被选择为尤其提供对于给定差速器的期望流体流动能力。

应当理解，以上描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读以上描述之后，除了所提供的示例之外的许多实施例和应用对于本领域技术人员将是显而易见的。本发明的范围不应参考以上描述来确定，而应参考所附的权利要求以及此类权利要求被给予的等同物的全部范围来确定。可以预期和期望，在本文中讨论的技术中将发生未来的发展，并且所公开的组件和方法将被并入此类未来的实施例中。总而言之，应当理解，本发明能够进行修改和变化，其仅由所附权利要求来限制。

除非在此做出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语旨在被赋予本领域技术人员所理解的其最广泛的合理构造和其普通含义。尤其是，应将单数冠词诸如“一个”、“该”，“所述”等的使用理解为陈述所指示的要素中的一个或多个，除非权利要求陈述相反的明确限制。

Claims (11)

1.一种车辆差速器，包括：

具有内壁的壳体；

安装在所述壳体中的小齿轮轴；

安装在所述小齿轮轴上的小齿轮；

在所述壳体内并与所述小齿轮接合的第一侧齿轮；

在所述壳体内并与所述小齿轮接合的第二侧齿轮，

容纳在所述内壁和所述小齿轮之间的小齿轮垫圈，所述垫圈具有距所述垫圈的轴线最大径向距离处的外边缘、限定开口的内边缘、以及轴向和径向倾斜的侧壁，所述小齿轮轴穿过所述开口被容纳，所述内边缘部分地由距所述轴线最小径向距离处的最内部分限定，并且所述内边缘具有与所述最内部分径向向外间隔开的向外部分，所述侧壁在所述外边缘和所述最内部分之间的路程的至少一部分上延伸，其中所述最内部分不是圆形的，所述向外部分通过连接表面连接到所述最内部分，在所述向外部分和最内部分之间限定空隙，

其中所述垫圈包括从侧壁径向向内延伸的弯曲突片和未弯曲突片，其中所述弯曲突片朝向小齿轮轴向地弯曲，且所述未弯曲突片不轴向地弯曲，其中所述未弯曲突片的内表面限定垫圈的不连续的最内部分，并且所述空隙形成在相邻的突片之间，

其中所述小齿轮包括斜切部分，所述斜切部分通向中心开口，所述小齿轮轴通过所述中心开口被容纳，并且其中所述最内部分限定容纳在所述斜切部分中且覆盖斜切部分的边沿，且所述内边缘的最内部分是垫圈的最靠近小齿轮的斜切部分或与小齿轮的斜切部分接合的部分。

2.根据权利要求1所述的差速器，其中所述最内部分包括一个或多个部段，每个部段具有限定所述最内部分的一部分的内表面。

3.根据权利要求2所述的差速器，其中所述向外部分由一个或多个空隙限定，每个空隙限定在两个部段之间。

4.根据权利要求1所述的差速器，其中所述小齿轮包括斜切部分，所述斜切部分通向中心开口，所述小齿轮轴通过所述中心开口被容纳，并且其中所述垫圈还包括邻近所述斜切部分而容纳的边沿，并且其中所述侧壁从所述外边缘处的第一端延伸至与所述外边缘轴向间隔开的第二侧壁端，并且所述边沿从所述第二侧壁端延伸至所述内边缘，并且所述边沿轴向地倾斜使得所述内边缘轴向上在所述侧壁的所述第一端和第二端之间。

5.根据权利要求4所述的差速器，其中所述第一端的外周长度大于所述第二端的外周长度。

6.根据权利要求1所述的差速器，其中在所述侧壁的一部分与所述小齿轮的外表面之间存在间隙，并且其中所述侧壁是连续的且没有任何空隙。

7.根据权利要求3所述的差速器，其中所述一个或多个空隙包括由所述最内部分界定的圆的圆周的10％和90％之间，或其中所述最内部分包括由所述最内部分界定的圆的圆周的10％和90％之间。

8.根据权利要求4所述的差速器，其中所述边沿由周向隔开且径向向内延伸的突片限定。

9.根据权利要求8所述的差速器，其中所述突片中的至少一个轴向弯曲，并且所述至少一个突片的自由端与所述侧壁轴向重叠。

10.根据权利要求1所述的差速器，其中所述小齿轮是第一小齿轮并且所述小齿轮垫圈是第一小齿轮垫圈，并且其中所述差速器还包括：第二小齿轮，所述第二小齿轮安装在所述小齿轮轴上并且与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮两者接合；以及设置在所述壳体与所述第二小齿轮之间的第二小齿轮垫圈，所述第二小齿轮垫圈与所述第一小齿轮垫圈相同地构造。

11.根据权利要求1所述的差速器，其中所述侧壁具有第一端和第二端，所述第一端具有相对于所述垫圈的轴线的第一外周长度，并且所述第二端从所述第一端轴向偏移并且具有相对于所述轴线的小于所述第一圆周长度的第二圆周长度，并且其中所述开口不是圆形的，其中所述垫圈容纳在所述壳体和所述小齿轮之间，同时所述侧壁的至少一部分与所述小齿轮的外表面的至少一部分重叠，并且其中在所述侧壁和所述外表面之间提供间隙以允许在所述侧壁和所述外表面之间的流体流动，并且其中所述侧壁是连续的且没有任何空隙。

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