CN1311114A - 带起动盘的差速器 - Google Patents

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Abstract

尤其用于汽车的带起动盘(13,14)的差速器,备有一个差速器箱和多个差速齿轮以及两个从动轴齿轮作传动轮,其中起动盘(13,14)分别置于传动轮和差速器箱之间。至少设置一个在起动盘(13,14)和差速器箱(4)之间形状锁合地起作用的扭转安全装置。

Description

带起动盘的差速器
本发明涉及一种特别用于汽车的带带起动盘的差速器，其有差速器箱、多个差速齿轮以及两个从动轴齿轮作传动轮，其中起动盘分别装在一个传动轮和差速器箱之间。
差速器使汽车曲线行驶时和在不规则路面上行驶时能够避免传动系受到过大张力。为此，在用作轴间差速器时，差速器平衡驱动轴的两个轮的不同转速，在用作中央差速器时，差速器平衡两个驱动轴的不同平均转速。差速器的结构型式已知有锥齿轮、正齿轮和蜗轮差速器，其中锥齿轮差速器在汽车中最常使用。由于驱动转矩越来越大，差速器在几乎恒定的结构空间内功率浓缩度越来越高。由此导致差速器的单个零部件受到的应力越来越大。
锥齿轮差速器主要由一个驱动齿轮、一个与该驱动齿轮固定连接的差速器箱、两个可转动地支承在差速器箱内并各连接有一从动轴的从动锥齿轮、以及多个至少两个同样可转动地支承在差速器箱内的与从动锥齿轮啮合的差速锥齿轮组成。公知的是，在从动轴上和相应的差速锥齿轮的轴承轴上，将起动盘安置在锥齿轮和差速器箱内壁之间，以避免锥齿轮在差速器箱上滚动并由此产生磨损。起动盘应尽可能地相对差速器箱保持固定，使得只在相关的锥齿轮和所附装起动盘的用作摩擦面的内表面之间出现相对运动。
DE 19637120 C1公开了一种带起动盘的差动传动装置，该起动盘有一个拱起的环状基体，基体上带有径向设置的弹性突起。这些弹性突起主要用于产生轴向张紧以减少相互啮合的锥齿轮的齿隙，从而避免应力变化噪音。通过径向向外的、支撑在差速器箱内壁上的弹性突起，也给出了一种摩擦阻力作用的扭转安全装置。但是随着出现的载荷，弹性突起的接触力尤其在因磨损和时效原因弹性力降低后，不再足以阻止当前起动盘的一起旋转。这将导致在起动盘上，特别是在弹性突起的端部和差速器箱内壁上出现不希望的磨损。
DE 2454067 A1公开了通过连接板相互连接的多个起动盘并以此方式组装到一个起动盘连接结构上。通过这种将多个起动盘连接到一个起动盘连接结构上，后者最好用一种耐磨材料如富含纤维的聚酰胺(尼龙)制成，来大大简化相关差速器箱的安装，并通过其连接借助连接板大大阻止起动盘的一起旋转。但其不足是，在锥齿轮和起动盘之间出现较大的摩擦力矩时却会使至少一个起动盘出现一定的转动，这将导致起动盘连接结构出现隆起，大多数是在相邻的连接板处。在隆起的区域会形成裂纹并与旋转的零部件摩擦接触，最终导致起动盘连接结构的损坏。
这种情况同样适用于DE 19730004 A1中公开的起动盘连接结构，其为了避免运转中的机械过载和热过载，在至少一个起动盘面向各锥齿轮的内侧上具有凹处和/或空穴。凹处或者说空穴用来改善油的流动。位于差速器箱中的油在这里用作润滑剂和冷却剂。由于凹处，油还能更易于一方面进入起动盘和连接板之间，另一方面进入差速器箱内壁，因此减小了起动盘连接结构和差速器箱内壁之间的摩擦，而这种摩擦会增大起动盘转动和起动盘连接结构隆起的危险。
因此产生这样一个问题：为带有一个差速器箱、多个差速齿轮和两个从动轴齿轮的差速器配备这种改进的起动盘以及相应的起动盘连接结构，从而以简单经济的措施避免起动盘一起转动以及可能的话还有因此造成的起动盘连接结构的隆起。
根据本发明结合权利要求1前序部分是这样解决上述问题的：备有至少一个在起动盘和差速器箱之间形状锁合作用的扭转安全装置。
本发明的优选设计方案由权利要求2至11给出。
通过在起动盘本身上使用形状锁合的扭转安全装置，直接在产生原地截住不希望的扭转从而阻止之。根据本发明的扭转安全装置不仅可用在采用单个起动盘的情况，而且可用在采用起动盘连接结构的情况。在第二种情况，相关的转矩不会继续传到相邻的连接板内。就这点而言，也不会再出现起动盘连接结构尤其在连接板部位的隆起。对装配来说，连接板只用于固定起动盘；因此可以设计得比已知通常的更窄、更薄、更易弯曲。由此可用简单经济的措施避免起动盘的一起转动，并且可能的话还有因此造成的起动盘连接结构的隆起。在采用起动盘连接结构的情况下，根据本发明的扭转安全装置的使用不依赖于起动盘连接结构是否用一种材料制成，或者起动盘和连接板是否用不同材料制成。此外，不仅可用在球窝状差速器箱，而且可用在箱形差速器箱。
形状锁合的扭转安全装置尽管原则上也可以设计成在面向差速器箱内壁的一个起动盘外侧内做成凹处，在相关的内壁上做成与凹处啮合的凸起轮廓。但这会弱化起动盘，并且世差速器箱内壁的加工昂贵。因此较好的是，扭转安全装置设计成在差速器箱内壁的凹处和在起动盘外侧上的与凹处啮合的凸起轮廓。
凹处又可以设计成孔，对应的凸起轮廓设计成粒结(Noppe)，其中孔可以选择为盲孔或者通孔。采用通孔时，最好从外面钻。通过在起动盘在差速器箱内壁部位或者起动盘外侧部位可能设置的孔和粒结的数量，可以适应出现的载荷，就是说，适应在运转中出现的可由本发明扭转安全装置截住的最大摩擦力矩。
由于孔的精确设置比较昂贵，凹处也可以设计成槽，其中对应的凸起轮廓可以由多个布置成线的粒结构成或者设计成杆状。
为了最佳地承受被截住的摩擦力矩，各槽相对所属传动轮的转轴最好基本径向布置，因为这样可以获得对相关起动盘扭转的最大阻力。
如果采用球窝状差速器箱，则从制造工艺角度看特别有利的是，粒结或杆这样设置在起动盘上，即使得径向槽在差速器箱内壁上能够形成一圈封闭的环形槽。这种情况下只要求一个加工步骤，一次对准铣削夹具来制造环形槽。如果采用两个差速锥齿轮，则在相应的设计中只需要一个环形槽，其最好布置为与多个传动轮的转轴中心相切。
为了承受较大的摩擦力矩，也可以备有多个相互交叉的环形槽，其中至少一个环形槽应与多个传动轮的转轴中心相切。
为此，作为另一种选择也可以采用多个相互平行的环形槽，其中一个环形槽，最好是中央的，与多个传动轮的转轴相切。这种情况下，差速器箱只需要一次对准和夹紧来制造或加工环形槽。
为了避免装配时的匹配问题，通常最好是各凹处和/或凸起轮廓具有倒圆和/或位相(Phase)。
本发明的其他特点由下述实施例描述及表示出本发明最佳实施例的附图给出。
图1：沿图3中的Ⅰ-Ⅰ平面截取的起动盘连接结构俯视图，
图2：图1所示起动盘连接结构在Ⅱ方向的侧视图，
图3：图1所示起动盘连接结构在Ⅲ方向的侧视图，
图4：带有环形槽的差速器箱沿图7中的Ⅳ-Ⅳ平面的横截面，
图5：与图4所示横截面对应的带有三个平行布置的环形槽的差速器箱横截面，
图6：通过杆和所对应槽的横截面放大图，
图7：带有图1至3所示起动盘连接结构和图4所示差速器箱的差速器。
图7中示出了设计成锥齿轮差速器的差速器1。差速器1主要由一个驱动轮2、通过螺栓3与该驱动轮固定连接的差速器箱4、两个可绕转轴5转动地支承在差速器箱4内的并分别与从动轴6相连的从动轴锥齿轮7、以及两个可绕公共转轴8转动地同样支承在差速器箱4内的并与从动轴锥齿轮7啮合的差速锥齿轮10组成。在差速器箱4的球形内壁和差速锥齿轮、从动轴锥齿轮10,7之间设置起动盘连接结构12。
如果用差速器1作汽车的轴间差速器，则由驱动马达产生的、被一个附加连接的传动装置根据此时调到的传动比而改变的转矩通过小齿轮传到驱动轮2。如果汽车直线行驶在平坦的路面上，则有效转矩通过差速器箱4、差速器轴8、差速锥齿轮10和从动轴锥齿轮7传给从动轴6，并从这些从动轴传递到附装的驱动轮。在这种情况下，两个从动轴6以相同转速旋转，就是说差速锥齿轮10相对差速器箱4静止而用作拨杆(Mitnehmer)。相反，如果汽车曲线行驶，则内外驱动轮之间或者说其相应从动轴6之间的不同转速这样来平衡，即从动轴锥齿轮7通过差速锥齿轮10相对差速器箱4反向转动。因此曲线外侧的从动轴6比差速器箱4快了这个转速差，而曲线内侧的从动轴6则慢了这个转速差。为此起动盘连接结构12使差速锥齿轮和从动轴锥齿轮10，7不在差速器箱4的内壁11上运转，并且无摩擦地承受出现的相对运动。
起动盘连接结构12详细示于图1中的Ⅰ-Ⅰ截面俯视图，图2中的沿视向Ⅱ的侧视图，图3中的沿视向Ⅲ的侧视图。起动盘连接结构12设计成一体结构，具有两个起动盘13用于从动轴锥齿轮7，两个起动盘14用于差速锥齿轮10，这些起动盘通过连接板15连在一起。起动盘13,14分别带有两个径向对齐的杆16,17，其布置在公共圆周18的中心。起动盘连接结构12可以用一种材料制成，例如用富含纤维的聚酰胺6.6。但是也可以起动盘13,14和连接板15用不同的材料，最好起动盘13,14用耐磨材料，连接板15用易弯曲的材料。相应于从动轴6和从动轴锥齿轮7的尺寸，起动盘13比起动盘14有更大的内外径di,da，起动盘14的内外径dI’,da’与差速器轴8和差速锥齿轮10的尺寸相适应。根据差速器箱4内壁的球形设计和锥齿轮7,10的相应结构，连接板15和起动盘13,14也设计成球形或者球窝形。这样起动盘连接结构12具有内径Di和基本材料厚度dM。不完全封闭的横截面有一个间隙19。
图4中示出了差速器箱4沿图7中平面Ⅳ-Ⅳ的横截面。该图中可看出一圈环形槽20，其相对从动轴锥齿轮和差速锥齿轮7,10位于当中，用来与图1至3所示起动盘连接结构12的杆16,17形状锁合地啮合。
图5中示出了一种类似的差速器箱4’，其例如具有三个平行的环形槽20,20’，其中一个，即中间的一个环形槽20相对从动轴锥齿轮和差速锥齿轮7,10的转轴5,9位于当中。尽管与中间的环形槽20相邻的环形槽20’对用于截住作用在相应起动盘上的摩擦力矩不是最佳的，即径向对齐的。但通过平行布置可以使制造或者加工环形槽20,20’简单而经济，因为差速器箱4’为此只需一次对准和张紧。但作为另一种选择，也可以采用多个相互交叉的环形槽20,20’，其中至少有一个与多个传动轮7,10的转轴5,9中心相切。
最后图6中示出了起动盘连接结构12和差速器箱4在杆16,17啮合到环形槽20内的部位的放大截面图。为了避免装配时的匹配问题，特别是在起动盘连接结构12放入到差速器箱4中时，内壁11上的环形槽20设有外位相(Phasen)21和内倒圆22，杆16,17设有外内倒圆23,24。
通过根据本发明的形状锁合的扭转安全装置，有效地阻止了作用在起动盘13,14上的摩擦力矩继续传递到相邻的连接板15上。因此起动盘连接结构12尤其是在连接板15部位不会出现隆起，因而也不会导致损坏或损毁起动盘连接结构12。所以连接板15可设计得比目前通用的更窄、更薄、更易弯曲，这简化了起动盘连接结构12在差速器箱4中的安装。环形槽20,20’和杆16,17可简单而经济地制造。例如可在差速器箱4的毛坯中浇注出环形槽20,20’，或者通过机械精加工如铣切制出。在压力铸造方法中制造起动盘连接结构12时，杆16,17可以通过铸模中相应的槽喷铸而成。

Claims (11)

1．尤其用于汽车的带起动盘的差速器，备有一个差速器箱(4)和多个差速齿轮(10)以及两个从动轴齿轮(7)作传动轮，其中起动盘(13,14)分别置于传动轮(7,10)和差速器箱(4)之间，其特征在于，至少设置一个在起动盘(13,14)和差速器箱(4)之间形状锁合地起作用的扭转安全装置。
2．根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，至少有两个起动盘(13,14)，其通过连接板(15)相连并组装到起动盘连接结构(12)上。
3．根据权利要求1或2所述的差速器，其特征在于，扭转安全装置至少包括一个在差速器箱(4)内壁(11)上的凹处和一个在各起动盘(13,14)外表面上与该凹处啮合的凸起轮廓。
4．根据权利要求3所述的差速器，其特征在于，凹处设计成孔，凸起轮廓设计成粒结。
5．根据权利要求3所述的差速器，其特征在于，凹处设计成槽(20)，凸起轮廓由多个布置成线的粒结构成。
6．根据权利要求3所述的差速器，其特征在于，凹处设计成槽(20)，凸起轮廓设计成杆(16,17)。
7．根据权利要求5或6所述的差速器，其特征在于，各槽(20)相对相应的传动轮(7,10)的转轴(5,9)基本径向布置。
8．根据权利要求5或6所述的差速器，其特征在于，在使用球窝状差速器箱(4)时备有一圈在差速器箱(4)的内壁(11)上封闭的环形槽(20)，其中环形槽(20)与多个传动轮(7,10)的转轴(5,9)中心相切。
9．根据权利要求8所述的差速器，其特征在于，备有多个相互交叉的环形槽，其中至少一个环形槽(20)与多个传动轮(7,10)的转轴(5,9)中心相切。
10．根据权利要求8所述的差速器，其特征在于，备有多个相互平行布置的环形槽(20,20’)，其中一个环形槽(20)与多个传动轮(7,10)的转轴(5,9)中心相切。
11．根据权利要求3至10中的任一项所述的差速器，其特征在于，凹处和/或凸起轮廓具有一个倒圆(22,23,24)和/或一个位相(Phase)(21)。
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