CN205173406U - 使用端面齿轮和小齿轮壳体的限滑差速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种差速器，其包括：差速器箱；侧齿轮；构造为与侧齿轮啮合的小齿轮；以及构造为支撑小齿轮的小齿轮壳体。所述小齿轮壳体包括：第一面；与第一面相对的第二面；位于第一面上的第一突起；以及位于第二面上的第二突起。所述小齿轮壳体还包括从大致环形的环的外径向表面向内径向延伸的开孔或孔；以及从第一面向第二面延伸的通道，其中该通道与所述开孔或孔基本上径向对齐。在实施方式中，所述小齿轮壳体包括一个或多个传递结构，其构造为从差速器箱传递转矩，并且所述小齿轮壳体构造为允许在一对侧齿轮之间沿轴向方向运动。

Description

使用端面齿轮和小齿轮壳体的限滑差速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年1月9日提交的美国专利申请号13/737,713的优先权，其全部内容通过引用合并在此。美国申请号13/737,713是2010年4月15日提交的美国专利申请号12/760,988和2010年6月14日提交的美国专利申请号12/814,905的部分延续申请，并且，本申请进一步要求2009年6月12日提交的美国临时申请号61/186,618的权益。

技术领域

本发明涉及一种壳体，构造为支撑差速器中的小齿轮，并且实施方式包括一种差速器，其结合有构造为支撑小齿轮的小齿轮壳体(驱动端壳体，pinionhousing)或扭矩环。

背景技术

用于差速器中的螺旋端面齿轮是现有技术中已知的，例如如在美国3,253,483和4,791,832号专利中阐述的。然而，螺旋端面齿轮与差速器的配合还不是通常使用的，这是由于，例如，关于齿轮强度的挑战，这可能不利地影响差速器中的齿轮组的性能和/或限制转矩应用。此外，包含于后轮驱动车辆中的限滑差速器已经更为常见，但是近年来更常用于前轮驱动车辆，这会带来额外挑战，包括装配和降低的偏离率(差速器锁止系数，biasratio)。

发明内容

一种差速器，包括：差速器箱；包括螺旋端面齿轮的侧齿轮；构造为与侧齿轮操作性接合或啮合接合的螺旋小齿轮；以及小齿轮壳体。小齿轮壳体构造为支撑螺旋小齿轮并且包括：第一面(即第一端面)；与第一面相对的第二面(即第二端面)；位于第一面上的第一突起；以及位于第二面上的第二突起。依照一些实施方式，所述差速器进一步包括致动器，其构造为与小齿轮壳体接合。致动器包括第一面，该第一面包括形状基本对应于小齿轮壳体上的第一突起或第二突起的凹槽。依照一些实施方式，所述差速器进一步包括多个摩擦盘，其布置在致动器和差速器箱之间。对于其它实施方式，所述摩擦盘或止推垫圈可以减少或全部取消。

一种壳体，构造为支撑差速器中的至少一个螺旋小齿轮，并且包括大致环形的环。大致环形的环具有第一面，以及位于第一面上且在大致环形的环的轴向方向上延伸的第一突起。大致环形的环还具有第二面，以及位于第二面上且在大致环形的环的轴向方向上延伸的第二突起。大致环形的环还具有开孔或孔，其从大致环形的环的外径向表面向内径向延伸。大致环形的环还具有从第一面向第二面延伸的通道，其中该通道与所述开孔或孔基本上径向对齐。

对于一些实施方式，小齿轮壳体或扭矩环可以不通过螺栓连接或以其它方式刚性固定到差速器或变速箱。相反，小齿轮壳体或扭矩环可被允许随着相关的小齿轮在两个侧齿轮之间沿轴向方向移动或“浮动”。这种小齿轮壳体或扭矩环可被联接至差速器或变速箱，或构造为与差速器或变速箱接合。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的实施方式，其中：

附图1是依照本发明一个实施方式的差速器的分解透视图。

附图2是依照本发明一个实施方式的差速器的截面图。

附图3是附图1的差速器的小齿轮壳体的透视图。

附图4是附图1的差速器的小齿轮和侧齿轮(即半轴齿轮)的透视图。

附图5是附图1的差速器的致动器的透视图。

附图6是附图5的致动器布置在附图1的差速器的差速器箱中的透视图。

附图7A-7B是作用在附图2的小齿轮壳体上的力的示意图。

附图8是依照本发明一个实施方式的差速器的一部分的截面图。

附图9A和9B是依照本发明的实施方式的差速器的分解透视图。

附图10A和10B是依照本发明的实施方式的差速器的截面图。

附图11A和11B是依照本发明的实施方式的小齿轮壳体的透视图。

附图12是依照本发明的另一实施方式的小齿轮壳体的透视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施方式，其示例在本文中描述且在附图中示出。虽然将结合实施方式描述本发明，但将理解的是，其并非旨在将本发明限于这些实施方式。相反，本发明旨在覆盖可包含于所附权利要求体现的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同方案。

附图1-2总体示出了依照本发明的教导所示出的差速器10的一个实施方式。差速器10可包括小齿轮壳体12(其在一些上下文或环境中还可被称为“扭矩环”)。现在参考附图1和3，依照本发明的一个实施方式，小齿轮壳体12可由一体式材料(例如，包括单一的、整体的和/或单块的结构)制成。依照本发明的一个实施方式，小齿轮壳体12可大致是环形的。小齿轮壳体12可包括外径向表面14，其围绕小齿轮壳体12沿圆周延伸。小齿轮壳体12可进一步包括第一面16和第二面18。第二面18可面对第一面16。

小齿轮壳体12可包括位于第一面16上的第一突起20。第一突起20可在包括小齿轮壳体12的大致环形的环的轴向方向上延伸。小齿轮壳体12可进一步包括位于第二面18上的第二突起22。第二突起22可在包括小齿轮壳体12的大致环形的环的轴向方向上延伸。在本发明的一个实施方式中，小齿轮壳体12可包括在第一面16上的单个突起20和在第二面18上的单个突起22。依照本发明的一些实施方式，小齿轮壳体12可包括在第一面16上的多个突起20和/或在第二面18上的多个突起22。依照本发明的一个实施方式，至少其中一个第一突起20可包括斜坡部或楔形部。依照本发明的一个实施方式，每个第一突起20可包括斜坡部或楔形部。依照本发明的一个实施方式，至少其中一个第二突起22可包括斜坡部或楔形部。依照本发明的一个实施方式，每个第二突起22可包括斜坡部或楔形部。

依照本发明的一个实施方式，至少其中一个第一突起20可包括多个表面。例如但非限制性地，这些表面中的至少一个可基本上平行于第一面16，并且这些表面中的至少一个可基本上相对于第一面16成一定角度。依照本发明的一个实施方式，至少其中一个第二突起22可包括多个表面。例如但非限制性地，这些表面中的至少一个可基本上平行于第二面18，并且这些表面中的至少一个可基本上相对于第二面18成一定角度。依照本发明的一个实施方式，第一突起20和/或第二突起22中的至少一个可包括大约三个表面。虽然详细描述且大致示出了包括三个表面的斜坡部或楔形部，但依照本发明的各种实施方式，第一和第二突起20、22可包括更少或更多的表面。

小齿轮壳体12可构造成用于定位和/或支撑一个或多个小齿轮24。小齿轮24能够以放射状形式布置，或者小齿轮24可围绕小齿轮壳体12的圆周周向地间隔开。小齿轮壳体12可具有多个沿径向向内延伸的开孔或孔26。开孔26可从小齿轮壳体12的外径向表面14沿径向向内延伸入小齿轮壳体12中。每个开孔26可具有一轴线，其从小齿轮壳体12的大致中心基本上径向向外地延伸。小齿轮壳体12的至少其中一个第一突起20可位于接近开孔26的位置。小齿轮壳体12的至少其中一个第二突起22可位于接近开孔26的位置。仅作为示例且非限制性地，可以有大约六个开孔26延伸穿过小齿轮壳体12。虽然具体提及了六个开孔26，但在本发明的其它实施方式中可以有更少或更多的开孔26。开孔26可以围绕小齿轮壳体12的圆周等角度间隔开。虽然开孔26被描述为围绕小齿轮壳体12的圆周等角度间隔开，但在本发明的其它实施方式中，开孔26能够以任何替代的布置和/或构造形式间隔开。

小齿轮壳体12可进一步包括内径向表面28。包括内径向表面28的小齿轮壳体12可构造为限制小齿轮24的轴向运动。内径向表面28可围绕小齿轮壳体12沿圆周延伸，使得每个开孔26可包括一盲孔。例如，开孔26位于外径向表面14处的第一端可以是开放的，而开孔26位于内径向表面28处的第二端可以是封闭的。开孔26的第二端可对着开孔26的第一端。小齿轮壳体12可进一步包括从小齿轮壳体12的大致环形的环的第一面16向第二面18延伸的通道30。通道30可基本上与开孔26对齐(例如，基本上与开孔26径向对齐)。此外，通道30的数量一般可对应于小齿轮壳体12中的开孔26的数量，但是在本发明的实施方式中可使用比开孔26的数量更少或更多的通道30。小齿轮壳体12可构造为支撑将与侧齿轮32操作性接合或啮合接合的小齿轮24。为了图示的目的，小齿轮壳体12已经在附图4中被移除，并且附图4大致示出了小齿轮24与侧齿轮32之间的操作性接合或啮合接合。如大致描述和示出的，小齿轮壳体24可在小齿轮24上施加压力，以便围绕和/或关于侧齿轮32的轴向中心线移动小齿轮24。

仍然参考附图1-3，差速器10可包括小齿轮24。小齿轮24可包括螺旋小齿轮。因此，小齿轮24可包括一定数量的螺旋齿。依照本发明的各种实施方式，螺旋齿的数量和螺旋齿的齿面(toothflank)的几何形状可以改变。依照本发明的一个实施方式，螺旋小齿轮24可以是大致圆柱形的，但是螺旋小齿轮的形状可以依照本发明的各种实施方式而改变。在本发明的一些实施方式中，可以有多个小齿轮24。差速器10中的小齿轮24的数量可以改变。然而，一般有至少两个小齿轮24。在一个实施方式中，小齿轮24的数量可以是大约六个，但是在其它实施方式中可使用更多或更少的小齿轮24。小齿轮24的数量一般可对应于小齿轮壳体12中的开孔26的数量，但是在本发明的实施方式中可使用比开孔26的数量更少的小齿轮24。在本发明的这些实施方式中，至少一个或多个开孔26可保持开放。小齿轮24的尺寸还可以改变，但是通常尺寸可以设计为能够操作性地安装在扭矩环的开孔26中，从而允许小齿轮24在开孔26中自由旋转。小齿轮24一般可被轴向限制在小齿轮壳体12的内轴向表面28和差速器箱(或用于小齿轮壳体12的其它箱体)的内表面之间。

现在参考附图1-2和4，差速器10可进一步包括侧齿轮32。侧齿轮32可具有螺旋面(即，包括螺旋面齿轮)。因此，侧齿轮32可包括一定数量的螺旋齿。螺旋齿的数量和螺旋齿的齿面的几何形状可依照本发明的各种实施方式而改变。使用前述技术代替用于侧齿轮32的机械切割技术可显著地提高侧齿轮32的强度。因此，包括侧齿轮32的螺旋面齿轮可以是坚固的和被很好支撑的。高强度螺旋面齿轮的使用可允许更高转矩的应用并且提供了更宽范围的转矩偏离率。此外，与小齿轮壳体12相关联的包括螺旋面齿轮的侧齿轮32的紧凑尺寸可允许包装和设计中的更大灵活性，因而增加了包括侧齿轮32的差速器的运输能力。特别地，螺旋面技术可允许使用与各种模式的机动车辆的不同包装设计相关联的侧齿轮32。与小齿轮壳体12相关联的包括螺旋面齿轮的侧齿轮32的紧凑尺寸还可以允许更有益方式的动态力方向。

每个侧齿轮32的螺旋面可面对小齿轮壳体12。侧齿轮32可构造为与小齿轮24操作性接合或啮合接合。特别地，侧齿轮32的螺旋齿可以与小齿轮24的螺旋齿操作性接合或啮合接合。侧齿轮32的螺旋齿和小齿轮24的螺旋齿两者都可延伸至小齿轮壳体12中的通道30内。通过小齿轮24和侧齿轮32之间的经构造的啮合接合，侧齿轮32可被强制围绕其轴线旋转。侧齿轮32可构造为从小齿轮24向输出装置(例如，机动车辆的车轴)传递转矩。由于输出装置(例如，车轴)是接地的并且连接至侧齿轮32，所以结合有差速器10的机动车辆可以移动。当侧齿轮32由于通过输出装置(例如，车轴)接地而以不同速度旋转时，小齿轮24可在小齿轮壳体12中旋转并且与侧齿轮32啮合以进行补偿。第一和第二侧齿轮32可布置在小齿轮壳体12的相对侧。每个侧齿轮32可具有第一环形毂部34，其构造为例如接纳机动车辆的车轴(未示出)。侧齿轮32的第一环形毂部34的内径向表面可包括多个花键。车轴可通过与花键的键连接而连接至侧齿轮32。

现在参考附图1-2和5，差速器10可进一步包括致动器36。致动器36可构造为与小齿轮壳体12接合。依照本发明的一个实施方式，致动器36可大致是环形的。致动器36可包括外径向表面38，其围绕致动器36圆周地延伸。致动器36可进一步包括第一面40和第二面42。第二面42可与第一面40相对。致动器36可包括位于第一面40上的凹槽44。在本发明的一个实施方式中，致动器36可包括在第一面40上的单个凹槽44。依照本发明的一些实施方式，致动器36可包括在第一面40上的多个凹槽44。凹槽44一般可在形状上对应于小齿轮壳体12上的第一突起20或第二突起22。在本发明的一个实施方式中，第一面40可构造为面对小齿轮壳体12。

依照本发明的一个实施方式，至少其中一个凹槽44可包括多个表面。例如但非限制性地，这些表面中的至少一个可基本上平行于第一面40，并且这些表面中的至少一个可基本上相对于第一面40成一定角度。依照本发明的一个实施方式，至少其中一个凹槽44可包括大约三个表面。虽然详细描述且大致示出了包含三个表面的凹槽，但是依照本发明的不同实施方式，凹槽44可包括更少或更多的表面。依照本发明的一个实施方式，致动器36的第二面42可以大致或基本是平坦的。例如但非限制性地，致动器36的第二面42可以不具有凹槽。致动器36的外径向表面38可包括至少一个和/或多个径向延伸的凸耳46。例如但非限制性地，致动器36可包括三个凸耳46。虽然具体描述且大致示出了三个凸耳46，但是依照本发明的其它实施方式，致动器可包括更少或更多的凸耳46。凸耳46可围绕致动器36的圆周和/或周边等角度地间隔开。因此，依照本发明的一个实施方式，凸耳46可近似间隔开120°。凸耳46一般构造为与差速器箱50接合。例如但非限制性地，凸耳46可构造为与差速器箱50中的槽缝接合。图6大致示出了布置在差速器箱50中的致动器36。依照本发明的一个实施方式，转矩可以从差速器箱50被传递至致动器36。致动器36可构造为驱动小齿轮壳体12。致动器36可构造为锁定小齿轮24与两个侧齿轮32，从而推动两个摩擦盘组件48，并且将转矩同时传递至机动车辆的两个车轮(未示出)。

参考附图1-2，差速器10可进一步包括摩擦盘组件48(例如，多个摩擦盘)。摩擦盘组件48可布置在小齿轮壳体12的两侧上。摩擦盘组件48可布置在致动器36与差速器箱50之间。摩擦盘组件48的多个摩擦盘中的至少一个可包括涂层。例如，摩擦盘组件48的多个摩擦盘中的至少一个可包括涂层，其构造为辅助摩擦盘对侧齿轮32和差速器箱50之间的运动作出反应。由致动器36施加的轴向力一般可取决于输入转矩和致动器36上的斜坡部或楔形部的角度。在机动车辆以高速在高系数表面上转动期间，两个车轮可具有不同的抵抗转矩和旋转速度。由于摩擦盘组件48的转矩容量小于在两个侧齿轮32处可获得的转矩，所以差速作用例如可使得摩擦盘组件48滑动并且允许外侧车轮比内侧车轮旋转得更快。如果一个车轮由于车轮下方的低摩擦表面而滑动，小齿轮壳体12可配置为产生抵抗致动器36的轴向力。现在参考附图7A-7B，其大致示出了反作用力的示意图。这会导致摩擦盘组件48抵抗侧齿轮32的压缩，因而通过摩擦盘组件48从差速器箱50向侧齿轮32传递转矩。在附图7B中，由小齿轮壳体12上的斜坡部或楔形部22抵抗致动器36产生的轴向力Fa通常可依照下面的等式：Fa＝F/tanφ，其中F是输出力，φ是小齿轮壳体12的斜坡部或楔形部22的斜坡角或楔形角。

可提供差速器箱50与盖子52来容纳小齿轮壳体12、小齿轮24、侧齿轮32和/或差速器10的任何数量的其它部件。差速器10可进一步包括环形齿轮(未示出)。该环形齿轮可以常规方式连接至输入源和/或驱动源(未示出)，以用于旋转差速器箱50。差速器10可进一步包括止推垫圈54。止推垫圈54可设置在差速器箱50的止推面和侧齿轮32的止推面之间，以及盖52的止推面和侧齿轮32的止推面之间。止推垫圈54可用来控制游隙(backlash)，因为摩擦盘组件48可能变得与侧齿轮32的轴向推力分离。

对于一些实施方式，尽管一定数量的组成部件或特征结构可以是如前文所公开的，但是小齿轮壳体(或扭矩环)12可以不通过螺栓连接或以其它方式刚性固定至变速箱。相反，可以允许小齿轮壳体12随着相关的小齿轮24在两个侧齿轮32之间沿轴向方向移动或“浮动”。这种小齿轮壳体12可被联接至或构造成用于与差速器箱或变速箱接合。

允许小齿轮壳体(或扭矩环)12如所公开的那样轴向移动(或浮动)尤其可以保持从相关的箱体向齿轮组传递转矩的能力，并且可以改进齿轮齿的联接或啮合(与螺栓连接或刚性固定至箱体的小齿轮壳体相比)。这种定位的灵活性还可以允许压力在小齿轮壳体12的每一侧上自平衡。特别地，改进齿轮齿的啮合可以提高齿轮性能、齿轮耐久性和齿轮寿命。

对于这种实施方式，小齿轮壳体12容纳相关的小齿轮(或行星齿轮，piniongear)24，并且构造为经由小齿轮24从箱体向侧齿轮32传递转矩。小齿轮壳体(或扭矩环)12构造为随着容纳的小齿轮24在侧齿轮32之间轴向移动(或浮动)。这一构造可允许小齿轮24具有更好的移动自由度，以便相对于侧齿轮32进行装配(例如，以优化它们的位置)。特别地，小齿轮24和侧齿轮32之间改进的啮合可提供改进的齿轮寿命。尽管小齿轮壳体12构造为轴向移动，如所指出的，但是小齿轮壳体能够以多种方式联接至差速器(或变速箱)，包括在此公开的示例性方式，以便传递转矩。

依照一个实施方式的差速器的一部分的截面图大致在附图8中示出。附图9和10大致示出了依照本发明的教导构造的差速器的分解透视图。应指出，尽管差速器10可包括止推垫圈54(例如，参见附图9A)和摩擦盘，但是允许小齿轮壳体12轴向移动的实施方式可减少或甚至全部去除止推垫圈和/或摩擦盘。此外，尽管小齿轮24可示出为具有小齿轮引导件25(例如，如附图9B中所示)，但对于一些实施方式，这些引导件可以是不需要的或者可被有意地省略。特别地，省略这些小齿轮引导件25和相关的开孔(其构造为接收或容纳小齿轮引导件的一些部分)可以改进装配和降低相关的制造费用。例如但非限制性地，对于一些实施方式，侧齿轮32可以是锻造的并且小齿轮24可以是滚铣的。

作为示例但非限制性地，如附图9A和9B中大致示出的，小齿轮壳体可包括一个或多个传递结构(transferformation)60。这种传递结构60可构造为接合或联接到差速器或变速箱以传递转矩。在附图9和10示出的且在附图12中额外图示的实施方式中，多个传递结构60示出为从小齿轮壳体12的外径向表面62沿径向向外延伸。这种传递结构60可具有各种数量、间隔、形状、形式和尺寸，包括但非限制性地，如作为外径凸耳或花键所限定的那些特征。此外，这种传递结构可从外径表面的一个边界(extent)延伸，或者如示出的示例中所示的，以小于整个边界(例如，跨越“厚度”)延伸。附图10A和10B大致示出了依照本发明的实施方式构造的差速器的截面图。

附图11A和11B大致示出了小齿轮壳体12的另一个实施方式，其中，在小齿轮壳体12的轴向表面64上替代地设置传递结构60。类似地，这种传递结构60可具有各种数量、间隔、形状、形式和尺寸，包括(但不限于)诸如大致示出的轴向凸耳。此外，对于一些实施方式，一个或多个传递结构可设置在小齿轮壳体的轴向和径向表面两者上且从这两者延伸(例如，包括诸如附图11A和12中示出的传递结构)。

已经为了举例和描述的目的给出了对本发明的特定实施方式的以上描述。这些描述并不旨在是唯一的或将本发明限于所公开的确切形式，而是可以根据上文的教导进行各种修改和改变。选择和描述实施方式是为了解释本发明的原理及其实际应用，以使得本领域其他技术人员能够使用本发明以及具有适于设想的特定应用的各种修改的各种实施方式。在前述说明书中已经详述了本发明，并且应认为本发明的各种替代和修改对于本领域技术人员通过阅读和理解说明书将变得清晰。全部这些替代和修改旨在包括在本发明中，只要它们落入所附权利要求的范围即可。本发明的范围旨在由这里所附的权利要求及其等同方案限定。

Claims (12)

1.一种差速器，包括：

差速器箱；

一对侧齿轮；

小齿轮壳体，所述小齿轮壳体包括一个或多个传递结构，所述小齿轮壳体构造为支撑多个径向延伸的小齿轮；

其中，所述小齿轮构造为接合侧齿轮，所述小齿轮壳体构造为能够在一对侧齿轮之间沿轴向方向运动，并且所述传递结构构造为传递从差速器箱接收的转矩。

2.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述一个或多个传递结构从小齿轮壳体的外径向表面沿径向向外延伸。

3.如权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述一个或多个传递结构包括多个凸耳或花键。

4.如权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述一个或多个传递结构没有完全跨越小齿轮壳体的外表面延伸。

5.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述一个或多个传递结构从小齿轮壳体的轴向表面延伸。

6.如权利要求5所述的差速器，其特征在于，所述一个或多个传递结构包括多个凸耳或花键。

7.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，至少一个传递结构从小齿轮壳体的外径向表面沿径向向外延伸，并且至少一个传递结构从小齿轮壳体的轴向表面延伸。

8.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述差速器包括至少五个小齿轮。

9.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述差速器包括止推垫圈。

10.如权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述小齿轮包括小齿轮引导件。

11.一种壳体，所述壳体构造为支撑差速器中的至少一个螺旋小齿轮，并且所述壳体包括：

总体环状的环，所述环具有：

第一面；

位于第一面上且在总体环状的环的轴向方向上延伸的第一突起；

与第一面相对的第二面；

位于第二面上且在总体环状的环的轴向方向上延伸的第二突起；

从总体环状的环的外径向表面沿径向向内延伸的孔；

从总体环状的环的第一面向第二面延伸的通道，其中该通道与所述孔基本上径向对齐，

其中，所述壳体构造为允许所述至少一个螺旋小齿轮在一对螺旋面侧齿轮之间沿轴向方向运动，以及其中，与所述至少一个螺旋小齿轮相关联的多个螺旋齿构造为接合与所述螺旋面侧齿轮相关联的多个螺旋齿。

12.如权利要求11所述的壳体，其特征在于，所述第一突起和所述第二突起均包括斜坡部。