專利名稱：具有自調(diào)節(jié)齒輪裝置的差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及差速器，特別涉及一種具有自調(diào)節(jié)齒輪裝置的差速器。
背景技術(shù)：
差速器是應(yīng)用在車輛動力傳動系中的公知設(shè)備。這些設(shè)備操作以連接一對旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件，如傳動軸或繞旋轉(zhuǎn)軸線的半軸。因此，差速器用作可操作地連接車輛的前軸與后軸的分 動箱的一部分，在開式差速器和限滑及鎖止式差速器中用于連接半軸，以及本領(lǐng)域中公知 的其他應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中公知類型的差速器可包括殼體以及由殼體操作地支撐的齒輪箱，以用 于通過車輛動力傳動系旋轉(zhuǎn)。差速器一般包括至少一對半軸齒輪。半軸齒輪花鍵聯(lián)結(jié)，以 與一對如半軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。具有十字銷的十字軸操作地安裝，以用于與齒輪箱一 起旋轉(zhuǎn)。小齒輪安裝成與十字銷一起旋轉(zhuǎn)并與半軸齒輪成嚙合關(guān)系。小齒輪典型地包括限 定有圓柱表面的中心孔，所述圓柱表面設(shè)計為與十字銷的外圓柱表面相配合。現(xiàn)有技術(shù)中 已公知，半軸齒輪的差速旋轉(zhuǎn)、因此半軸的差速旋轉(zhuǎn)可通過小齒輪相對于十字銷的旋轉(zhuǎn)而 獲得。盡管現(xiàn)有技術(shù)中以及上述描述的公知類型的差速器以它們希望的目的進(jìn)行工作， 但是還存在不足。更具體地說，還在持續(xù)不斷地努力以改進(jìn)此類差速器的操作。與此類差速 器相關(guān)的一個問題是需要位于小齒輪和十字銷之間以及位于小齒輪和半軸齒輪之間的配 合表面平滑有效地相互作用。實現(xiàn)這樣的目的的一個方法包括增加制造十字銷、小齒輪和 半軸齒輪的制造工藝的精度。不幸地，增加的精度同時也增加了這些設(shè)備的制造成本。但 是最終，任何制造工藝中能達(dá)到的精度級別也有一個限制。制造誤差最終是無法避免的。因此，現(xiàn)有技術(shù)需要一種差速器，其允許在小齒輪和與其相關(guān)的十字銷以及半軸 齒輪之間平滑嚙合地相互作用，而不需要增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的用于包括一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的車輛動力傳動系中的差速 器的不足。差速器包括齒輪箱，其相對于所述車輛動力傳動系以受驅(qū)動的關(guān)系操作地支 撐。一對半軸齒輪安裝成在所述齒輪箱中與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的相應(yīng)的一個一起旋轉(zhuǎn)。十字 軸安裝成與所述齒輪箱一起旋轉(zhuǎn)。所述十字軸包括至少一對十字銷。每個十字銷限定一 縱向軸線以及一外表面，所述外表面繞垂直于所述十字銷的所述縱向軸線地延伸的軸線成 凸形。差速器還包括至少一對小齒輪。每個所述小齒輪包括中心孔。每個所述十字銷都容 置在所述小齒輪中的相應(yīng)的一個的中心孔中，使得所述小齒輪安裝成與所述十字軸一起旋 轉(zhuǎn)，并與所述半軸齒輪成嚙合關(guān)系，其中所述小齒輪繞所述十字銷的凸形的表面的旋轉(zhuǎn)自 由度增加?？蛇x地，本發(fā)明還涉及一種差速器，其中小齒輪的每個中心孔都限定一內(nèi)表面，所 述內(nèi)表面繞垂直于所述中心孔的軸線地延伸的軸線成凸形。十字銷容置在所述小齒輪中的相應(yīng)的一個的中心孔中，使得所述小齒輪安裝成與所述十字軸一起旋轉(zhuǎn)，并與所述半軸齒 輪成嚙合關(guān)系，其中所述小齒輪繞所述十字銷的旋轉(zhuǎn)自由度增加。當(dāng)十字銷沿其軸線的形狀、或小齒輪中心孔的形狀如此地改進(jìn)時，允許小齒輪和 半軸齒輪能相對于彼此通過很小的角度進(jìn)行自調(diào)節(jié)，但其導(dǎo)致了相對于彼此很大的自由 度。此增加的自由度和自調(diào)節(jié)能力也補償了在制造工藝中導(dǎo)致的精度上的無法避免的誤 差。此外，這種自調(diào)節(jié)特征并不會妨礙差速器的操作，因為在車輛應(yīng)用中大多數(shù)差速運動每 分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)都是低的。相應(yīng)地，本發(fā)明的差速器有利于嚙合齒輪的平滑操作，但其制造費用 相對較低。


本發(fā)明其它目的、特征以及優(yōu)點可在結(jié)合附圖閱讀下文的描述后更容易地理解和 接受，其中圖1為本發(fā)明使用類型的差速器的示例性實施例的剖視側(cè)視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)公知類型的具有十字銷以及小齒輪的十字軸的局部剖視側(cè)視圖；圖2A為現(xiàn)有技術(shù)中公知類型的十字銷和小齒輪的中心孔之間的配合面的局部放 大剖視側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明具有帶凸形外表面的十字銷的十字軸的局部剖視側(cè)視圖；圖3A為本發(fā)明中使用類型的具有凸形外表面的十字銷與小齒輪中心孔之間的相 互作用的局部放大剖視側(cè)視圖；圖4為本發(fā)明中使用類型的十字軸的局部剖視側(cè)視圖，所述十字軸具有帶中心孔 的小齒輪，所述中心孔具有凸形的內(nèi)表面；和圖4A為本發(fā)明中使用類型的小齒輪凸形中心孔與十字銷的相互作用的局部放大 剖視側(cè)視圖。
具體實施例方式在圖1中總體上以10示出該類型差速器的一個示意性實施例，其可使用具有本發(fā) 明設(shè)計類型的十字銷或小齒輪的十字軸，在所有附圖中，類似結(jié)構(gòu)采用類似的附圖標(biāo)記。差 速器10設(shè)計為用作任意車輛一所述車輛具有為車輛提供驅(qū)動力的動力裝置一的動力 傳動系的一部分。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解差速器10能用作操作地連接車輛的前軸 與后軸的分動箱的一部分，在開式差速器、限滑差速器或鎖止式差速器用于連接半軸，以及 現(xiàn)有技術(shù)中已普遍公知的其它應(yīng)用。限滑或鎖止式差速器可以是液壓致動或電氣致動的， 因此包括連接機構(gòu)一一如用于在特定操作條件下將半軸操作地連接在一起的摩擦式離合 器。本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過下文的描述理解，圖1中所示的差速器10的目的僅提供一種可 使用本發(fā)明特征的設(shè)備的基本示意性實施例，并不意味著本發(fā)明的應(yīng)用限于本文所述類型 的差速器。基于這種理解，差速器10可包括總體上以12標(biāo)示的殼體?？傮w上以14標(biāo)示的齒 輪箱可操作地支撐在殼體12內(nèi)，以通過動力傳動系受驅(qū)地旋轉(zhuǎn)，這在現(xiàn)有技術(shù)中已公知。 為此，齒圈16可操作地安裝在齒輪箱14上。齒圈16典型地設(shè)置成與小齒輪18成嚙合關(guān)系 而受驅(qū)動，所述小齒輪18固定至驅(qū)動軸20或其它驅(qū)動機構(gòu)。齒輪箱14可由兩個端部22、24限定，所述兩個端部22、24通過現(xiàn)有技術(shù)中任何傳統(tǒng)的方式操作地固定在一起。本領(lǐng)域 技術(shù)人員可通過下文的描述理解，齒輪箱14和殼體12可以由現(xiàn)有技術(shù)中任何傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 限定，且本發(fā)明并不僅限于在此描述的特殊殼體12或由兩個端部限定的齒輪箱14。類似 地，齒輪箱14可以通過現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何傳統(tǒng)的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，且本發(fā)明并不限于通 過齒圈、小齒輪和驅(qū)動軸驅(qū)動的齒輪箱14。齒輪箱14的每個端部22、24包括轂26、28，所述轂26、28在軸承34或類似結(jié)構(gòu)的 幫助下支撐一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的一個，如半軸30、32。齒輪箱14限定一腔室36。一對半軸齒 輪38、40安裝成在由齒輪箱14限定的腔室36中與一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件42、44中的相應(yīng)的一個一 起旋轉(zhuǎn)。典型地，每個半軸齒輪38、40與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件30、32中的對應(yīng)的一個花鍵聯(lián)結(jié)。總體 上以48標(biāo)示的十字軸安裝成與齒輪箱14 一起旋轉(zhuǎn)。十字軸48包括至少一對十字銷50。 另外，差速器10還包括至少一對小齒輪52。在這些圖中所示的實施例中，十字軸48包括兩 對十字銷50和兩對小齒輪52。每個小齒輪52都安裝成在相應(yīng)的十字銷50上旋轉(zhuǎn)，并與成 對的半軸齒輪38、40中的對應(yīng)的一個成嚙合關(guān)系。理解這些背景后，現(xiàn)在來看圖2和圖2A，其中示出了現(xiàn)有技術(shù)中公知類型的差速 器D的一半，該差速器D使用了具有4個十字銷P(圖中示出了 3個)和4個小齒輪G的十 字軸S。如圖2A中最清晰地示出的，十字銷P限定了一基本環(huán)形的表面A，該表面A繞每個 銷P的軸線X延伸。小齒輪G限定一具有內(nèi)表面I的中心孔B，內(nèi)表面I與十字銷P的表面 A互補并限定一與十字銷沿其軸線成配合關(guān)系的環(huán)形表面。因此，小齒輪是軸頸支承的以繞 十字銷旋轉(zhuǎn)，并適于與半軸齒輪成嚙合關(guān)系。重要的是，小齒輪與半軸齒輪以盡可能少的摩 擦能量損失平滑地嚙合。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過增加十字銷和小齒輪之間的配合面的精度來 達(dá)到這一目的。另外，這些部件的制造還包括大量的熱處理和拋光以達(dá)到這個目的。不幸 地，達(dá)到這一等級的精度以及減少摩擦或其它損失的工作增加了現(xiàn)有技術(shù)中公知類型的差 速器的制造成本。而且，無論花費在增加相互作用表面的精度上的努力多大，制造工藝永遠(yuǎn) 都是不完美的。因此，與理想設(shè)計的差距總是存在的。這些差距導(dǎo)致差速器的摩擦增加和 能量損失。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的這些缺陷，差速器10使用具有特殊結(jié)構(gòu)的十字軸48 的十字銷50和小齒輪52，如圖3-3A、4-4A所示。特別參照圖3和3A所示，本發(fā)明的每個十 字銷50限定一縱向軸線54和以示意性地用58標(biāo)示的軸線為中心凸出的外表面56，該軸線 58垂直于十字銷50的縱向軸線54延伸。如圖3-3A中所示，從讀者的視角觀察，軸線58延 伸向紙面內(nèi)。每個小齒輪52包括一中心孔60。在一實施例中，中心孔的內(nèi)表面62環(huán)形地 圍繞所述中心孔的軸線。每個十字銷50都容置在對應(yīng)一個小齒輪的中心孔60中，使得小 齒輪52安裝成與十字軸48 —起旋轉(zhuǎn)，并與半軸齒輪38、40成嚙合關(guān)系，其中小齒輪52繞 十字銷52的凸形表面56的旋轉(zhuǎn)自由度增加。更特別地，十字銷50的凸形改善了小齒輪52 相對于十字銷50的可調(diào)性，由此在允許小齒輪52相對于十字銷50的可調(diào)性的同時改善了 小齒輪52和半軸齒輪38、40之間的平滑嚙合。所有這些有利特征都源自于十字銷50的外 表面56的凸形。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，表面56的凸形可限定形成理論圓的一部 分的弧形。可選地，該弧形可形成理論橢圓的一部分。另外，該弧形可形成理論曲線——該 理論曲線不限定圓形或橢圓形——的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在圖3和3A中， 為了圖示的目的，十字銷50的凸形是被夸大的。
圖4和4A所示是本發(fā)明差速器的另一實施例，其中類似結(jié)構(gòu)采用類似的附圖標(biāo) 記，有些附圖標(biāo)記相對于圖3和3A所示的實施例增加了 100。在圖4和4A所示的實施例 中，凸面162形成于小齒輪52的中心孔160中。十字銷50的外表面156是環(huán)形的。中心孔 160限定一內(nèi)表面162，該內(nèi)表面162繞軸線164成凸形，該軸線164垂直于小齒輪52的中 心孔160的軸線166、但與該軸線166間隔開地延伸。如圖4A中所示，從讀者的視角觀察， 軸線164延伸入紙面內(nèi)。十字銷50容置在對應(yīng)的一個小齒輪52的中心孔160中，使得小 齒輪52安裝成與十字軸48 —起旋轉(zhuǎn)，并與半軸齒輪38、40成嚙合關(guān)系，其中小齒輪52繞 十字銷50的旋轉(zhuǎn)自由度增加。由此，圖4和4A所示的實施例具有圖3和3A所示實施例的 所有特征和優(yōu)點。此外，與圖3和3A所示的實施例對應(yīng)，中心孔160的凸形內(nèi)表面162可 以限定一形成理論圓的一部分的弧形?？蛇x地，中心孔160的凸形內(nèi)表面162可限定形成 理論橢圓的一部分的弧形。另外，中心孔160的凸形內(nèi)表面162限定的弧形不形成理論圓 或理論橢圓的一部分，而是形成理論曲線的一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，在圖4和4A 中，為了圖示的目的，孔60的內(nèi)表面162的凸形是被夸大的。當(dāng)十字銷50的表面56沿著其軸線(或小齒輪52的中心孔160)這樣地改進(jìn)時， 其允許小齒輪52和半軸齒輪38、40能相對于彼此通過很小的角度進(jìn)行自調(diào)節(jié)，但這導(dǎo)致了 相對于彼此大得多的自由度。此增加的自由度和自調(diào)節(jié)能力也補償了在制造工藝中導(dǎo)致的 精度上的無法避免的誤差。此外，這種自調(diào)節(jié)特征并不會妨礙差速器的操作，因為在車輛應(yīng) 用中大多數(shù)差速運動每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)都是低的。相應(yīng)地，本發(fā)明的差速器有利于嚙合齒輪的 平滑操作，但其制造費用相對較低。說明書前述細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀和理解說明書能想到不 同的選擇和改進(jìn)。只要落在權(quán)利要求書范圍內(nèi)，這些選擇和改進(jìn)也應(yīng)歸于本發(fā)明中。
權(quán)利要求
一種用于包括一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)的車輛動力傳動系中的差速器(10)，所述差速器(10)包括齒輪箱(14)，其相對于所述車輛動力傳動系以受驅(qū)動的關(guān)系操作地支撐；一對半軸齒輪(38、40)，其安裝成在所述齒輪箱(14)中與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)中的相應(yīng)的一個一起旋轉(zhuǎn)；十字軸(48)，其安裝成與所述齒輪箱(14)一起旋轉(zhuǎn)，所述十字軸(48)包括至少一對十字銷(50)，每個十字銷(50)限定一縱向軸線(54)以及一外表面(56)，所述外表面(56)繞垂直于所述十字銷(50)的所述縱向軸線(54)地延伸的軸線(58)成凸形；至少一對小齒輪(52)，每個所述小齒輪(52)包括中心孔(60)，每個所述十字銷(50)都容置在所述小齒輪(52)中的相應(yīng)的一個的中心孔(60)中，使得所述小齒輪(52)安裝成與所述十字軸(48)一起旋轉(zhuǎn)，并與所述半軸齒輪(38、40)成嚙合關(guān)系，其中所述小齒輪(52)繞所述十字銷(50)的凸形的表面(56)的旋轉(zhuǎn)自由度增加。
2.如權(quán)利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字銷(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論圓的一部分。
3.如權(quán)利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字銷(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論橢圓的一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字銷(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論曲線的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的差速器(10)，其中所述差速器進(jìn)一步包括殼體(12)，其中所述 齒輪箱(14)受支撐而在所述殼體(12)中旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字軸(48)包括兩對十字銷(50)和兩 對小齒輪(52)，每對小齒輪(52)都安裝成在對應(yīng)的一對十字銷(50)上旋轉(zhuǎn)，并與成對的所 述半軸齒輪(38、40)中的對應(yīng)的一個成嚙合關(guān)系。
7.一種用于包括一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)的車輛動力傳動系中的差速器(10)，所述差速 器(10)包括齒輪箱(14)，其相對于所述車輛動力傳動系以驅(qū)動的關(guān)系操作地支撐；一對半軸齒輪 (38、40)，其安裝成在所述齒輪箱(14)中與所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)中的相應(yīng)的一個一起旋 轉(zhuǎn)；十字軸(48)，其安裝成與所述齒輪箱(14) 一起旋轉(zhuǎn)，所述十字軸(48)包括至少一對十 字銷(50)；至少一對小齒輪(52)，每個所述小齒輪(52)包括繞軸線(166)限定的中心孔(160)， 每個所述中心孔(160)限定內(nèi)表面(162)，所述內(nèi)表面(162)繞垂直于所述中心孔的軸線 (166)地延伸的軸線(164)成凸形，所述十字銷(50)容置在所述小齒輪(52)中的相應(yīng)的一 個的中心孔(160)中，使得所述小齒輪(52)安裝成與所述十字軸(48) —起旋轉(zhuǎn)，并與所述 半軸齒輪(38、40)成嚙合關(guān)系，其中所述小齒輪(52)繞所述十字銷(50)的旋轉(zhuǎn)自由度增 加。
8.如權(quán)利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的內(nèi)表面(162)限 定一弧形，所述弧形形成理論圓的一部分。
9.如權(quán)利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的內(nèi)表面(162)限 定一弧形，所述弧形形成理論橢圓的一部分。
10.如權(quán)利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的內(nèi)表面(162)限定一弧形，所述弧形形成理論曲線的一部分。
11.如權(quán)利要求7所述的差速器(10)，其中所述差速器進(jìn)一步包括殼體(12)，其中所述 齒輪箱(14)受支撐而在所述殼體(12)中旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求7所述的差速器(10)，其中所述十字軸(48)包括兩對十字銷(50)和 兩對小齒輪(52)，每對小齒輪(52)都安裝成在對應(yīng)的一對十字銷(50)上旋轉(zhuǎn)，并與成對的 所述半軸齒輪(38、40)中的對應(yīng)的一個成嚙合關(guān)系。
13.一種用于包括一對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)的車輛動力傳動系中的差速器(10)，所述差 速器(10)包括殼體(12)以及齒輪箱(14)，所述齒輪箱(14)相對于所述車輛動力傳動系以受驅(qū)動的 關(guān)系支撐在所述殼體(12)中；一對半軸齒輪(38、40)，其安裝成在所述齒輪箱(14)中與所 述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(30、32)中的相應(yīng)的一個一起旋轉(zhuǎn)；十字軸(48)，其安裝成與所述齒輪箱(14) 一起旋轉(zhuǎn)，所述十字軸(48)包括兩對十字銷(50)，每個十字銷(50)限定一縱向軸線(54) 以及一外表面(56)，所述外表面(56)繞垂直于所述十字銷(50)的所述縱向軸線(54)地延 伸的軸線(58)成凸形；兩對小齒輪(52)，每個所述小齒輪(52)包括中心孔(60)，每個所述十字銷(50)都容 置在所述小齒輪(52)中的相應(yīng)的一個的中心孔(60)中，使得所述小齒輪(52)安裝成繞所 述十字軸(48)旋轉(zhuǎn)，并與所述半軸齒輪(38、40)成嚙合關(guān)系，其中所述小齒輪(52)繞所述 十字銷(50)的凸形的表面(56)的旋轉(zhuǎn)自由度增加。
14.如權(quán)利要求13所述的差速器(10)，其中所述中心孔(60)的凸形的表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論圓的一部分。
15.如權(quán)利要求13所述的差速器(10)，其中所述中心孔(60)的凸形的表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論橢圓的一部分。
16.如權(quán)利要求13所述的差速器(10)，其中所述中心孔(60)的凸形的表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理論曲線的一部分。
全文摘要
一種差速器(10)，包括相對于動力傳動系以受驅(qū)動的關(guān)系操作地支撐的齒輪箱(14)、以及安裝成與齒輪箱(14)一起旋轉(zhuǎn)的十字軸(48)。十字軸(48)包括至少一對十字銷(50)。每個十字銷(50)限定一縱向軸線(54)以及外表面(56)，外表面(56)繞垂直于十字銷(50)的縱向軸線(54)地延伸的軸線(58)成凸形。小齒輪(52)包括中心孔(60)，其中十字銷(50)容置在小齒輪(52)的中心孔(60)中，使得齒輪安裝成與十字軸(48)一起旋轉(zhuǎn)并與半軸齒輪(38、40)成嚙合關(guān)系，其中小齒輪(52)繞十字銷(50)的凸形表面(56)的旋轉(zhuǎn)自由度增加?？蛇x地，小齒輪(52)的中心孔(160)的內(nèi)表面(162)沿中心孔的軸線(166)成凸形。
文檔編號F16H48/08GK101968113SQ201010504189
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者S·P·拉澤維奇 申請人:伊頓公司