CN113785140B

CN113785140B - 差速传动装置

Info

Publication number: CN113785140B
Application number: CN202080035284.1A
Authority: CN
Inventors: N-T·阮; M·舒尔茨
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2040-02-12
Also published as: CN113785140A; DE102019203340A1; EP3938681A1; US11703114B2; WO2020182399A1; US20220145975A1

Abstract

本发明涉及一种车辆的差速或分动传动装置（10）、该差速或分动传动装置（10）的制造方法以及应用。差速或分动传动装置（10）包括差速器壳（12），在差速器壳中容纳有半轴齿轮（18、20）和平衡轮（22、24）。半轴齿轮（18）分别驱动第一半轴（14）或第二半轴（16）。大齿轮（32、60）通过驱动轴（34）被驱动并且与差速器壳（12）抗扭地连接。大齿轮（32、60）形状配合地与差速或分动传动装置（10）的差速器壳（12）连接。

Description

差速传动装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的差速或分动传动装置，以及涉及用于差速或分动传动装置的安装方法和该差速或分动传动装置在由内燃机驱动的车辆中的应用或者使用在具有至少一个电机作为驱动器的车辆中。

背景技术

DE 10 2015 200 667 A1涉及一种带有电磁执行器的离合装置。离合装置包括能转动驱动的传动装置壳体，传动装置壳体具有至少一个用于以能转动的方式支承在位置固定的壳体中的套筒附件。还设置有从动部分，该从动部分以能转动的方式布置在传动装置壳体中，还设置有离合器，该离合器布置在传动装置壳体和从动部分之间的功率路径中。离合器具有第一离合器部分和第二离合器部分，第一离合器部分相对传动装置壳体抗扭地并且能轴向运动地保持，第二离合器部分与从动部分牢固地连接并且布置在传动装置壳体中。设置有用于操纵离合器的能控制的执行器，因而第一离合器部分和第二离合器部分为了传输转矩而可选能相互连接，其中，执行器具有与传动装置壳体的套筒附件同轴布置的环形的电磁体，电磁体带有磁体壳体和能轴向运动的活塞。

DE 10 2015 200 465 A1涉及一种用于车辆的差速装置。该差速装置包括第一壳体区段，其中，第一壳体区段构造用于支承太阳轮和/或构造用于将差速装置支承在周围环境结构处。此外还设置有第二壳体区段、驱动轮区段和固定部分，其中，固定部分、第二壳体区段和驱动轮区段通过螺纹连接相互连接并且形成了旋紧的组件。旋紧的组件形成了形状配合的容纳部，其中，第一壳体区段容纳在该形状配合的容纳部中。

DE 10 2012 213 405 A1涉及一种用于车辆的锥齿轮差速器。该锥齿轮差速器包括带差速器壳的外齿轮，其中，差速器壳通过至少一个连接区域与外齿轮牢固地连接。差速器壳具有至少一个接片区域，平衡轮布置在该接片区域处，其中，平衡轮的转动轴线在锥齿轮差速器的轴向的俯视图中定义了平衡轴向。在轴向俯视图中，围绕平衡轴向至少±20°的平衡角范围被免去了至少一个连接区域。

发明内容

按照本发明，建议一种用于车辆的差速或分动传动装置，其带有差速器壳，半轴齿轮和平衡轮容纳在该差速器壳中，其中，半轴齿轮分别驱动第一半轴或第二半轴并且通过驱动轴驱动的大齿轮与差速器壳抗扭地连接。大齿轮形状配合地与差速传动装置的差速器壳连接。

通过按本发明所建议的解决方案能以有利的方式使差速或分动传动装置的组件变得轻得多并且此外需要更少的构件。通过按本发明所建议的解决方案，在差速或分动传动装置的各个部件关于彼此的定心和固定更为准确、稳健的情况下实现了简单得多的安装。

按照按本发明所建议的解决方案，差速或分动传动装置的差速器壳具有一定数量沿圆周方向延伸的爪齿。差速器壳的爪齿集成到这个差速器壳中。由此可以实现在一方面为大齿轮或齿圈和另一方面为差速或分动传动装置的差速器壳之间的更方便的和制造技术上能更为稳健地建立的连接。

按照按本发明所建议的解决方案，可以使用这种实心构造来实施为大齿轮、或者备选可以将按本发明与差速器壳形状配合地连接的大齿轮也实施为齿圈。

实心构造的大齿轮或齿圈有利地配设有一定数量的留空部，留空部的数量对应构造在差速器壳处的集成的爪齿的数量。在实心构造的大齿轮处或齿圈处的留空部构造在同一实心构造的大齿轮或齿圈的材料中并且基本上沿实心构造的大齿轮或齿圈的圆周方向优选弧形地延伸。

进一步按照按本发明所建议的解决方案，留空部以数量对应集成的爪齿的数量的方式实施在实心构造的大齿轮处或齿圈处，由内部的留空部弧形段、外部的留空部弧形段和留空部半径限定。这些可以通过制造技术极为简单地生产，这有助于降低制造成本。

进一步按照按本发明所建议的解决方案，集成到差速或分动传动装置的差速器壳中的爪齿包括至少一个径向的定心凸耳和至少一个沿切向延伸的定心圆形部。通过设置至少一个径向的定心凸耳和至少一个沿切向延伸的定心圆形部能以有利的方式将实心构造的大齿轮或齿圈定心在差速器壳处。

在实心构造的大齿轮或齿圈的和差速器壳的已安装的状态下，通过压制、特别是通过生成剥离压制，达到了在这两个部件之间的形状配合的连接。

此外，本发明还涉及一种用于安装差速或分动传动装置的方法，其中，至少经历下列方法步骤：

a）将带有留空部的实心构造的大齿轮或齿圈与集成到差速器壳中的爪齿接合起来，

b）将压制工具分别定位在插入在留空部中的集成的爪齿上方并且沿径向施加压制力，

c）分别集成到差速器壳中的爪齿的材料在每个容纳相应的集成的爪齿的留空部内塑性变形，和

d）特别是通过剥离压制在一方面为实心构造的大齿轮或齿圈和另一方面为差速器壳之间建立起形状配合的、抗扭的连接。

在按本发明所建议的用于安装差速或分动传动装置的方法中，优选使用剥离压制的方法。

最后，本发明还涉及差速或分动传动装置在车辆中伴随通过内燃机的驱动的使用。此外，按本发明所建议的差速或分动传动装置可以使用在电动车辆（EV=ElectricVehicle）、混动车辆（HEV=HybridElectric Vehicle）或插电式混动车辆（PHEV=Plug-InHybrid Electric Vehicle）中。

按本发明所建议的差速或分动传动装置相比迄今为止的解决方案实现了紧凑的、简单的和节省重量的构造方式、更大的引导长度以及更好的定心并且最后实现了更为简单的安装。

通过按本发明所建议的设计方案，一方面减少了构件的数量，这导致了所述的重量节省。此外，按本发明所建议的差速或分动传动装置还允许了良好的引导长度，实现了更好的定心和简单得多的安装，因为只需较少的安装步骤。就实心构造的大齿轮以及齿圈和其在差速器壳处的连接而言，可以达到在所述构件之间的稳健得多的定心和制造技术上能更为简单地实现的固定。

通过按本发明所建议的解决方案还可以达到更好的传输度，此外还达到了更小的重量负荷，因为可以取消诸如螺钉和用制造技术能准确生产的钻孔之类的连接元件。此外，在按本发明所建议的解决方案中，取消了螺纹钻孔加工和旋拧的安装过程。也可以在最广泛的意义上高度自动化地执行按本发明所建议的剥离压制，这极大了降低了按本发明所建议的差速或分动传动装置的生产成本。

基于实心构造的大齿轮或齿圈与差速器壳的接合所产生的公差，由伴随间隙配合或过渡配合的所述构件的制造引起。两种构件均在较短的径向引导长度上接合在一起并且通过螺纹连接保持在一起，这在当前情况下可以通过按本发明所建议的解决方案得到避免。此外，在迄今为止通过螺纹连接建立的在所述部件之间的连接中，存在对同轴性的较高的要求，与使用螺钉进行连接的应用相比，通过按本发明所建议的解决方案来遵循这些要求要简单得多。

在齿圈中或实心构造的大齿轮中的留空部在分别会生成的四个角处为了降低切口效应的影响而实施有较小的半径。

附图说明

接下来借助附图深入说明本发明。

图1是差速或分动传动装置的立体视图；

图2是差速器壳的立体的后视图；

图3是带有集成的爪齿的差速器壳的立体的俯视图；

图4是带有弧形延伸的留空部的齿圈的立体视图；

图5是由齿圈和差速器壳构成的已安装好的组件；

图6是差速器壳的剖面，实心构造的大齿轮或齿圈容纳在该差速器壳处；

图7是按图6的布置的俯视图；

图8是未变形的状态的图示；

图9示出了压制工具，用该压制工具建立起了剥离压制式形状配合连接；

图10是差速器壳的立体视图，带有5个沿圆周方向分布布置的集成的爪齿；并且

图11是差速器壳的容纳在留空部中的集成的爪齿的细节视图。

具体实施方式

由按图1的图示可知差速或分动传动装置的立体视图。

图1示出了一种差速传动装置10，其包括差速器壳12。在差速器壳12中容纳有驱动第一半轴14的第一半轴齿轮18。此外，在差速器壳12中还有第二半轴齿轮20，通过该第二半轴齿轮驱动第二半轴16。在第一半轴齿轮18和第二半轴齿轮20之间在差速器壳12处有第一平衡轮22以及第二平衡轮24，在弯道行驶时可以通过平衡轮平衡不同的车道。

当两个半轴14和16的转动方向26同向时，第一平衡轮22在差速器壳12内沿着第一平衡轮的转动方向28旋转，而第二平衡轮24则在差速器壳12内沿着第二平衡轮24的与之相反的转动方向30运动。

此外，由按图1的图示可知，抗扭地与差速器壳12连接的大齿轮32通过驱动轴34加以驱动，驱动轴可以包括万向节36。容纳在驱动轴34处的驱动小齿轮38可以与大齿轮32啮合。由按图1的立体图示意性地可知，大齿轮32和差速器壳12通过在此构造成连接螺钉的一定数量的连接元件40彼此抗扭地连接。

在按本发明所建议的差速及分动传动装置10中，使用按图2中的图示的差速器壳12。由按图2的立体的后视图可知，在差速器壳12处实施有沿圆周方向延伸的集成的爪齿52、54、56和58。集成的爪齿52、54、56和58具有基本上弧形的走向并且垂直向上突出于差速器壳12的圆周。

图3是按图2的差速器壳12的立体的俯视图。

图3表明，集成的第一爪齿52布置在12点钟位置，而集成的第二爪齿54则布置在3点钟位置。集成的第三爪齿56相应处在6点钟位置，而集成的第四爪齿58则处在差速器壳12处的9点钟位置。

由按图4的图示可以更为详细地观察齿圈60的俯视图。

由按图4的俯视图可知，齿圈60沿圆周方向配设有一定数量的留空部64、66、68或70。齿圈60在其外圆周处包括制齿部62，制齿部例如可以构造成斜制齿部，因而基于更大的覆盖而改进了齿圈60的平稳运转。图4示出了第一留空部64、第二留空部66、第三留空部68以及第四留空部70。留空部同样弧形地与实施在差速器壳12处的集成的爪齿52、54、56、58的弧形互补地成形。齿圈60中的留空部64、66、68、70的数量按照图4的图示对应沿圆周方向实施在齿圈60的材料中的集成的爪齿52、54、56和58的数量。

图5在立体的俯视图中示出了诸如齿圈60和差速器壳12之类的构件的已安装的状态：

在已安装的状态72中，差速器壳12的各个集成的爪齿52、54、56、58移入到了齿圈60的留空部64、66、68和70中。各个集成的爪齿52、54、56、58的弧形的末端区域轻微突出于留空部64、66、68、70的上侧。按图5中的立体视图，在已安装的状态72下，诸如齿圈60和差速器壳12之类的部件与集成的爪齿52、54、56、58还没有相互接合。

由按图6、7、8和9的图示可知用于在差速或分动传动装置10的齿圈和差速器壳12之间建立形状配合的连接的接合步骤。

图6示出了差速器壳12的纵剖面，在差速器壳处可以容纳有实心构造的大齿轮32或齿圈60。在图6所示的状态下，集成的第一爪齿52例如移入到实心构造的大齿轮32或齿圈60的基本上沿圆周方向延伸的互补的第一留空部64中。如在图5中已经示出的那样，集成的第一爪齿52的上侧突出于第一留空部64的上侧。若在实心构造的大齿轮32或齿圈60与差速器壳12的集成的第一爪齿52之间建立起了形状配合连接，那么就发生了第一爪齿52的材料的塑性变形。

为了实施形状配合的连接，存在初始的接合几何形状80，在对集成的第一爪齿52压制或剥离压制时，这个集成的第一爪齿占据经压制的接合几何形状82。

在经压制的接合几何形状82中，塑性变形的爪齿材料84如在图9中所示那样填满基本上延伸到按图4的图平面中的弧形的第一留空部64。

为完整起见，要指出的是，优选构造成斜制齿部的制齿部62处在实心构造的大齿轮32的外圆周处或齿圈60处。制齿部节圆直径用附图标记110标注。

图7示出了按图6的布置的俯视图，这就是说图6朝着图平面转动了90°。在图7中示出的是，制齿部62处在实心构造的大齿轮32或齿圈60的外圆周处。这个制齿部包括在制齿部齿根圆108和制齿部齿顶圆112之间延伸的一定数量的齿114，其中，齿114分别由两个齿侧面116限定。

在按图7的俯视图中示出了，集成的第一爪齿52的材料如何在实心构造的大齿轮32或齿圈60的材料中贯穿弧形的留空部64。第一留空部64在按图7的图示中由内部的留空部弧形段104和外部的留空部弧形段106限定。

由按图8的图示可知，在差速器壳12的集成的第一爪齿52和实心构造的大齿轮32或齿圈60之间建立起形状配合的连接之前，集成的第一爪齿52的材料具有一定数量的径向的定心凸耳100。此外，在集成的第一爪齿52处分别在该爪齿的与其弧形地对置的末端处实施有切向定心圆形部102（也参看按图11的图示）。在图8中所示的初始状态中，这就是说在建立形状配合的连接之前，实心构造的大齿轮32或齿圈60关于构造在差速器壳12的材料中的相应的集成的爪齿52、54、56、58既在径向也在切向被固定。

在图9中示出了，压制工具88如何沿基本上沿径向延伸的力方向96安装到由实心构造的大齿轮32或齿圈60和差速器壳12构成的彼此接合的布置上。在压制工具88的指向实心构造的大齿轮32或齿圈60的侧面处实施有第一尖端90和第二尖端92。沿压制工具88的圆周方向观察，自由空间94在第一尖端90和第二尖端92之间延伸。通过压制工具88到图9中所示的集成的第一爪齿52上的作用，这个集成的第一爪齿变形并且塑性变形的爪齿材料84现在填满第一留空部64，因而在一方面为实心构造的大齿轮32或齿圈60和另一方面为差速器壳12的集成的第一爪齿52之间可以建立起形状配合的连接。图9表明，塑性变形的爪齿材料84伸展至留空部半径98，因而基本上沿圆周方向以弧形延伸的第一留空部64完全被差速器壳12的集成的第一爪齿52的塑性变形的爪齿材料填满。类似的说明也适用于由集成的第二爪齿54和第二留空部66或者由集成的第三爪齿56和第三留空部68构成的配对以及适用于由集成的第四爪齿58和第四留空部70构成的配对。

图10示出了差速器壳12的立体视图，集成的第一爪齿52、集成的第二爪齿54、集成的第三爪齿56以及集成的第四爪齿58处在该差速器壳的圆周中。此外，差速器壳12按照图10中的立体视图具有集成的第五爪齿118。

由按图11的图示可知，集成的第一爪齿52在还未变形的状态下移入到第一留空部64中。在这个状态下，一方面差速器壳12并且另一方面实心构造的大齿轮32或齿圈60关于彼此沿径向和切向相对彼此定心。图11表明，位于集成的第一爪齿52的沿径向观察的上侧处的径向的定心凸耳100贴靠在第一留空部64的外部的留空部弧形段106上，而两个彼此间隔开地构造在集成的第一爪齿52的下侧处的径向的定心凸耳100则贴靠在第一留空部64的内部的留空部弧形段104上。图11还表明，设置在第一留空部64的彼此对置的末端处的切向的定心结构同样贴靠在第一留空部64的限界面上。在图11中还没有发生集成的第一爪齿52的爪齿材料的塑性变形。

图11还示出了构造在实心构造的大齿轮32的圆周处或齿圈60处的制齿部62，该制齿部由一定数量的齿114形成，这些齿分别由齿侧面116限定。附图标记108标注的是制齿部齿根圆，而112则标注制齿部62的制齿部齿顶圆。本发明还包括一种用于安装差速或分动传动装置10的方法，其中，在安装差速或分动传动装置10时至少经历下列方法步骤：先将带有留空部64、66、68、70的实心构造的大齿轮32或齿圈60与集成到差速器壳12中的爪齿53、54、56、58、118接合。之后将压制工具88分别定位在插入到留空部64、66、68、70中的集成的爪齿52、54、56、58、118上方并且沿径向作用地施加压制力。紧接着的是相应的集成的爪齿52、54、56、58、118的材料在相应的留空部64、66、68、70中的塑性变形84。尤其是通过实施剥离压制在一方面为实心构造的大齿轮32或齿圈60和另一方面为差速器壳12之间建立起形状配合的抗扭的连接。

通过按本发明所建议的差速及分动传动装置10的先前借助图1至11所示的设计方案，可以减少构件数量，由此使差速及分动传动装置10的组件变得更轻。基于沿圆周方向延伸的集成的爪齿52、54、56、58或118，显著地改进了引导长度，此外，可以通过在爪齿52、54、56、58上设置一定数量的径向的定心凸耳100在实施剥离压制之前达到更好的定心。定心的构造方案较为简单，因为在剥离压制期间维持了沿切向和轴向的定心。通过差速及分动传动装置10的按本发明所建议的设计方案，可以达到更好的传输效率和更小的重量负担，因为需要更少的构件。集成的爪齿52、54、56、58有利地沿圆周长度构造，圆周长度优选对应齿圈60的或实心构造的大齿轮32的制齿部62的宽度。由此给定了实心构造的大齿轮32或齿圈60的良好的轴向的和径向的引导特性。处在集成的爪齿52、54、56、58的末端处的切向的定心圆形部102改进了切向的定心准确度。

前述发明并不局限于在此所说明的实施例和在实施例中所强调的方面。更确切地说，在由权利要求说明的范围内，处在本领域人员熟知的专业知识范畴内的大量修改方案也是可能的。

Claims

1.用于车辆的差速传动装置(10)，带有差速器壳(12)，在差速器壳内容纳有半轴齿轮(18、20)和平衡轮(22、24)，半轴齿轮(18、20)分别驱动第一半轴(14)或第二半轴(16)，并且通过驱动轴(34)驱动的大齿轮(32、60)与差速器壳(12)抗扭地连接，其特征在于，大齿轮(32、60)形状配合地与差速传动装置(10)的差速器壳(12)连接，其中，所述差速器壳(12)具有一定数量的沿圆周方向延伸的集成的爪齿(52、54、56、58、118)，其中，所述大齿轮(32、60)具有数量对应集成在所述差速器壳(12)中的爪齿(52、54、56、58、118)的数量的留空部(64、66、68、70)，其中，通过剥离压制在一方面为大齿轮(32、60)和另一方面为差速器壳(12)之间建立起形状配合的且抗扭的连接，其中，为了实施形状配合的连接，存在初始的接合几何形状(80)，在对集成的爪齿(52、54、56、58、118)剥离压制时，所述集成的爪齿占据经压制的接合几何形状(82)，在经压制的接合几何形状(82)中，塑性变形的爪齿材料(84)填满所述留空部(64、66、68、70)。

2.按照权利要求1所述的差速传动装置(10)，其特征在于，所述大齿轮以实心构造实施或者实施为齿圈。

3.按照权利要求2所述的差速传动装置(10)，其特征在于，所述留空部(64、66、68、70)在所述实心构造的大齿轮(32)的或齿圈(60)的材料中沿圆周方向基本上弧形地延伸。

4.按照权利要求3所述的差速传动装置(10)，其特征在于，所述留空部(64、66、68、70)分别由内部的留空部弧形段(104)、外部的留空部弧形段(106)和留空部半径(98)限定。

5.按照权利要求2所述的差速传动装置(10)，其特征在于，集成到所述差速器壳(12)中的爪齿(52、54、56、58、118)具有至少一个径向的定心凸耳(100)和至少一个切向的定心圆形部(102)。

6.用于安装差速传动装置(10)的方法，所述差速传动装置带有差速器壳(12)，在所述差速器壳内容纳有半轴齿轮(18、20)和平衡轮(22、24)，半轴齿轮(18、20)分别驱动第一半轴(14)或第二半轴(16)，并且通过驱动轴(34)驱动的大齿轮(32、60)与所述差速器壳(12)抗扭地连接，其中，所述大齿轮(32、60)与所述差速传动装置(10)的差速器壳(12)形状配合地连接，其中所述方法至少包括以下方法步骤：

a.提供带有一定数量的沿着圆周方向延伸的集成的爪齿(52、54、56、58、118)的差速器壳(12)；

b.提供所述大齿轮(32、60)，具有数量对应集成在所述差速器壳(12)中的爪齿(52、54、56、58、118)的数量的留空部(64、66、68、70)；

c.将大齿轮(32、60)与差速器壳(12)接合，其中，所述差速器壳(12)的各个集成的爪齿(52、54、56、58、118)被推入到所述大齿轮(32、60)的留空部(64、66、68、70)中；

d.在一方面为大齿轮(32、60)与另一方面为差速器壳(12)之间建立形状配合的抗扭的连接；

其特征在于，通过剥离压制在一方面为所述大齿轮(32、60)与另一方面为所述差速器壳(12)之间建立形状配合的抗扭的连接，并且包括以下步骤：

e.将压制工具(88)分别定位在插入在留空部(64、66、68、70)中的集成的爪齿(52、54、56、58、118)上方并且沿径向方向(96)施加压制力，和

f.使得相应的集成的爪齿(52、54、56、58、118)的材料在相应的留空部(64、66、68、70)中塑性变形，从而相应的留空部(64、66、68、70)完全被所述差速器壳(12)的变形的爪齿的塑性变形的爪齿材料填满。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述留空部(64、66、68、70)弧形地构造并且分别通过内部的留空部弧形段(104)、外部的留空部弧形段(106)和留空部半径(98)限定，并且集成到所述差速器壳(12)中的爪齿(52、54、56、58、118)包括径向的定心凸耳(100)和沿切向延伸的定心圆形部(102)，并且在接合的步骤中通过使得所述定心凸耳(100)贴靠在外部的留空部弧形段(106)和内部的留空部弧形段(104)上并且通过使得所述沿切向延伸的定心圆形部贴靠在相应的留空部(64、66、68、70)的边界面上来实现所述大齿轮(32、60)在所述差速器壳(12)上的定心。