用于车辆的差速器单元的组件的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的差速器单元的组件。本发明还涉及一种包括这种组件的差速器单元、包括这种差速器单元的轮轴以及包括这种轮轴的车辆。

本发明能够应用在重型车辆中，例如卡车、公共汽车和建筑设备。

背景技术：

诸如卡车的车辆通常在其驱动轮轴上配备有一个或多个差速器单元。

差速器单元通常包括差速器座架外壳，其由第一外壳部分与第二外壳部分组装而成，并且差速器座架外壳容纳差速器机构，即：由输入轴驱动的冠状轮；差速器，该差速器布置在冠状轮内部并包括小齿轮和齿轮；以及差速器外壳，该差速器外壳容纳差速器以及与车辆的车轮直接连接或通过轮毂减速器连接的驱动轴的一部分。

差速器外壳被可旋转地安装在差速器座架外壳中。为此，第一差速器座架外壳部分(下文中被称为“第一外壳部分”)包括第一支撑装置和第二支撑装置，每个支撑装置都包括大致具有环的形状的主要部分，该主要部分用于接纳围绕差速器外壳安装的轴承，该差速器外壳包围驱动轴。

根据已知的实施方式，支撑装置由第一半环和第二半环构成，该第一半环被与第一外壳部分制成为单个零件，该第二半环被制成为单独的零件并随后被固定到第一半环。这种实施方式有若干缺点。特别地，它需要使用型芯来制造第一外壳部分和第一半环，这是复杂且昂贵的。此外，这些半环在它们已经被加工后需要在组装位置上配对在一起，以确保差速器单元的正常运行。此外，具有由两个单独部件构成的支撑装置可能导致所述环刚性较小，并且导致所述环随着时间的推移而变成椭圆形，这将引起差速器单元的故障。

根据另一种已知的实施方式，支撑装置被与第一外壳部分制成为单个零件。这种实施方式也需要使用型芯。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种改进的、用于车辆的差速器单元。

更具体地，本发明的目的是提供一种用于车辆的差速器单元，它在制造工艺和耐用性方面优于现有技术。

为此，并且根据第一方面，本发明涉及一种用于车辆的差速器单元的组件，该组件包括：

-第一外壳部分，该第一外壳部分被设计成与第二外壳部分组装，用于形成差速器座架外壳；

-第一支撑装置和第二支撑装置，第一支撑装置和第二支撑装置中的每一个都包括主要部分，该主要部分大致具有环的形状，该主要部分用于在使用中接纳差速器外壳，该差速器外壳容纳差速器并至少部分地容纳两个驱动轴，该驱动轴具有连接到差速器的第一端、以及直接或间接地连接到车辆的至少一个车轮的第二端；

其中，所述支撑装置中的每一个都被制成为单个零件，所述单个零件是与第一外壳部分分开的零件并且固定到所述第一外壳部分。

通过提供被制成为单个零件(即，不是由彼此固定的若干个部件构成)的支撑装置，不需要多个部件的配对，此外，降低了本发明的支撑装置变形的风险。

本发明的另一个显著优点是能够在无型芯的情况下制造该组件，这来自于如下事实：支撑装置最初是与第一外壳部分分开的零件。实际上，当支撑装置和/或第一外壳部分是分开的零件时，能够在支撑装置和/或第一外壳部分中形成可能的凹部或孔，这比这些部件是单个零件时容易得多，或者能够以这些部件被固定的方式产生所述凹部或孔。

实际上，能够通过对金属进行铸造而分开地制造第一支撑装置和第二支撑装置以及第一外壳部分。

第一外壳部分能够具有：组装表面，该组装表面用于与布置在第二外壳部分上的组装表面协作；以及第一联接表面和第二联接表面，该第一联接表面和第二联接表面用于分别与第一支撑装置和第二支撑装置的联接表面协作。

第一外壳部分的组装表面可以是大致平面的外周表面。该表面可以形成在第一外壳部分的外凸缘的内面上。

第一外壳部分上的第一联接表面和第二联接表面以及第一支撑装置和第二支撑装置上的联接表面可以是大致平面的。

在一个实施例中，第一外壳部分的组装表面与第一外壳部分上的第一联接表面和第二联接表面大致位于同一平面内。这种实施例是特别有利的，因为它使第一外壳部分的表面加工明显更容易。

整个第一外壳部分都能够位于所述平面的一侧上。换句话说，第一外壳部分没有从该平面在向内方向上突出的部件。这也有助于使表面加工更容易。

在一个实施例中，第一外壳部分不具有由型芯形成的部件。

第一支撑装置和第二支撑装置中的每一个支撑装置的环形的主要部分都能够具有内螺纹，用于接纳差速器单元的螺母。由于该环形的主要部分被制成为单个零件，所谓无需首先组装两个半环、加工螺纹、拆卸该支撑装置、将两个半环配对以确保它们在差速器单元被使用时将彼此配合，然后再组装这两个半环以制造差速器单元。此外，被制成为单个零件的支撑装置更坚固且更不可能变成椭圆形，这确保了被接纳在所述支撑装置中的部件保持高效固定。

第一支撑装置和第二支撑装置中的至少一个能够包括润滑剂收集器。这种润滑剂收集器能够收集通过冠状轮的旋转而在差速器座架外壳中到处飞溅的润滑剂，所收集的润滑剂然后被引导到该系统的需要润滑的各个部分。

根据第二方面，本发明涉及一种差速器单元，其包括差速器座架外壳，并且，在差速器座架外壳内部包括：

-差速器，该差速器包括：差速器侧小齿轮和两个差速器半轴齿轮(sidegears)，这些差速器侧小齿轮被装配在差速器的十字头(jointcross)上，所述两个差速器半轴齿轮中的每一个都连接到至少一个差速器侧小齿轮和驱动轴，该驱动轴能够连接到车辆的在差速器座架外壳外部的至少一个车轮；

-差速器外壳，该差速器外壳容纳差速器并且至少部分地容纳所述驱动轴；

-冠状轮，该冠状轮具有纵向轴线，所述冠状轮被布置成由输入轴驱动而绕所述纵向轴线旋转，所述冠状轮以旋转固定的方式连接到所述差速器的十字头，所述冠状轮固定到所述差速器外壳，并且所述冠状轮大致围绕所述差速器外壳布置；

-在所述冠状轮的两侧上的轴承，所述轴承具有围绕差速器外壳布置的内圈，并且具有外圈。

所述差速器单元的差速器座架外壳包括如上所述的组件。一个轴承的外圈被布置在第一支撑装置的所述环形的主要部分中，而另一个轴承的外圈被布置在第二支撑装置的所述环形的主要部分中。

围绕差速器外壳布置的所述内圈能够是安装在差速器外壳上的圈，或者能够与差速器外壳成一体。布置在支撑装置中的每一个外圈都能够是安装在支撑装置中的圈，或者能够与支撑装置成一体。

所述差速器单元还可以包括输入轴，该输入轴具有与冠状轮的纵向轴线正交的轴线，该输入轴由车辆的发动机驱动而绕该输入轴的轴线旋转并且通过至少两个轴承被安装在第一外壳部分的通孔中，该输入轴具有与冠状轮啮合的后端小齿轮。根据本发明，该输入轴优选仅通过两个轴承安装在第一外壳部分的通孔中，并且所述差速器单元优选不具有任何在后端小齿轮后方的、安装在输入轴的后端部分上的轴承。

此外，为了简化安装过程并降低差速器单元的成本，与现有技术相比，这种布置允许简化第二支撑装置的形状，在现有技术中，第二支撑装置通常包括用于接纳这种附加的轴承的孔，用于引导输入轴的后端部分。

根据第三方面，本发明涉及一种轮轴，其包括如上所述的差速器单元，该轮轴包括轮轴外壳，该轮轴外壳形成第二外壳部分，该第二外壳部分被设计成组装到第一外壳部分并且容纳驱动轴，该轮轴还包括连接到每个驱动轴的一端的车轮。所述轮轴还可以包括轮毂减速齿轮，该轮毂减速齿轮被布置在所述至少一个车轮与每个驱动轴的所述一端之间。

根据第四方面，本发明涉及一种包括至少一个如上所述的轮轴的车辆。

在以下描述中公开了本发明的其它优点和有利特征。

附图说明

参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。

在这些图中：

图1是车辆的下侧的示意图，示出了根据本发明的实施例包括差速器单元的后轮轴；

图2是差速器单元的立体图，其中移除了差速器座架外壳的一部分；

图3是在大致竖直的并且包括差速器单元的纵向轴线的平面内截取的、图2的差速器单元的立体图；

图4a、图4b和图4c是形成根据本发明的组件的一部分的第一支撑装置的立体图；

图5a、图5b和图5c是形成根据本发明的组件的一部分的第二支撑装置的立体图；

图6示出了在大致竖直的并且与差速器单元的纵向轴线正交的平面内截取的、图2的差速器单元；

图7是从形成根据本发明的组件的一部分的第一外壳部份的内侧观察的立体图。

具体实施方式

如图1中所示，车辆1包括连接到前车轮5的前轮轴4、至少一个后轮轴6以及驱动输入轴3的发动机2。

所述后轮轴6或每个后轮轴6包括轮轴外壳7，该轮轴外壳7容纳差速器单元10，该差速器单元10包括差速器15和两个驱动轴11。每个驱动轴11都具有连接到差速器15的第一端和连接到至少一个车轮8的第二端。该驱动轴的第二端通常经由轮毂减速齿轮连接到所述至少一个车轮8。在所示的实施例中，车辆1包括第一驱动后轮轴6a以及位于第一驱动后轮轴6a后方的第二驱动后轮轴6b，每个后轮轴6a、6b都在任一侧上包括至少一个车轮8。另外的轴9通过第一驱动后轮轴6a的差速器单元10将输入轴3连接到第二驱动后轮轴6b的差速器单元10，并且轴9是第二驱动后轮轴6b的差速器单元10的输入轴。

参考图2和图3，差速器单元10包括差速器座架外壳20——为了简洁起见，在下文中被称为“外壳20”。

外壳20由图6中所示的第一外壳部分20a以及第二外壳部分构成，该第二外壳部分能够由轮轴外壳7的一部分形成，第一外壳部分和第二外壳部分通过适当的紧固件21彼此固定。

在所示的实施例中，第一外壳部分20a具有组装表面26，用于与布置在第二外壳部分上的组装表面协作。优选地，如图7可见，第一外壳部分20a的组装表面26可以是大致平面的外周表面。例如，所述外壳部分能够大致形成半壳体，这两个半壳体由插入在孔27中的螺栓沿着它们的外周边缘固定。

除了图1中以外，仅外壳20的第一外壳部分20a被示出，以便能够看见所述外壳20的内部。

具有纵向轴线23的冠状轮22位于外壳20内。冠状轮22通过输入轴3、布置在小齿轮12上的齿与布置在冠状轮22上的齿(该齿未被示出)的接合而被驱动从而绕所述纵向轴线23旋转，该小齿轮12安装在所述输入轴3上。

如图2中所示，纵向方向x被定义为与冠状轮22的纵向轴线23平行的方向。在操作位置中，即，当差速器单元如图1中所示地安装在车辆1下方时，纵向方向x对应于车辆1的横向方向y’，即轮轴4、6的方向。方向x在车辆1处于水平表面上时是大致水平的。

此外，横向方向y被定义为与纵向方向x正交的方向，并且在车辆1处于水平表面上时是大致水平的。方向y对应于车辆1的纵向方向x’。

此外，方向z被定义为竖直方向——当车辆1处于水平表面上时。

将针对车辆1处于水平表面上的情况来描述本发明。

差速器单元10还在外壳20内部包括差速器外壳24，该差速器外壳24容纳驱动轴11的一部分(即每个驱动轴11的位于所述驱动轴11的第一端附近的部分)和差速器15。冠状轮22固定到差速器外壳24并且通常围绕差速器布置。差速器外壳24可以由两个部分24a、24b构成，每个部分24a、24b都形成围绕对应的驱动轴11的套筒，所述部分24a、24b能够紧固在冠状轮22的两侧上。

差速器15布置在差速器外壳24内部。该差速器包括：差速器侧小齿轮16(也被称为行星齿轮)，例如四个差速器侧小齿轮，它们被装配在通常附接在差速器外壳24内的十字头17上；以及两个差速器半轴齿轮18。每个差速器半轴齿轮18都与至少一个差速器侧小齿轮16啮合并紧固到驱动轴11之一的第一端。所述十字头17通常具有被布置为十字形的四个支腿，并且在每个支腿上都装配有一个差速器侧小齿轮16。

冠状轮22、差速器15和差速器外壳24是位于外壳20内部并且相对于外壳20旋转的部件。它们通过两个支撑装置30安装在第一外壳部分20a的内侧上。每个支撑装置30都固定到第一外壳部分20a并且承载有轴承50，该轴承50具有围绕差速器外壳24、24a、24b布置的内圈51和布置在支撑装置30内的外圈52。轴承50优选是锥形轴承。围绕差速器外壳24、24a、24b布置的内圈51能够是安装在差速器外壳上的圈，或者能够与差速器外壳成一体。布置在支撑装置30内的外圈52能够是安装在支撑装置30中的圈，或者能够与支撑装置30成一体。

支撑装置30位于冠状轮22的两侧上。更确切地，提供了第一支撑装置301和第二支撑装置302，第二支撑装置302位于冠状轮22的与输入轴3相同的一侧上。

如图6中所示，输入轴3具有轴线13，轴线13平行于横向方向y，即车辆1的纵向方向x’。输入轴3安装在第一外壳部分20a的通孔55中。通孔55可以布置在第一外壳部分20a的突出部分56中，该突出部分56在与差速器15相反的方向上延伸。输入轴3通过至少两个轴承(即前轴承57a和后轴承57b)安装在通孔55中，该前轴承57a和后轴承57b可以是圆锥滚子轴承。

诸如图2和图6中所示的并且与冠状轮22啮合的小齿轮12安装在输入轴3的后端部分上(术语“后”是指相对于车辆1的位置而言)。小齿轮12位于第一外壳部分20a的突出部分56的空腔59内，该空腔59朝向通孔55并且朝向差速器15敞口。

如图6中能够看到的本发明的优选布置中，输入轴3仅通过两个轴承57a、57b安装在通孔55中，轴承57a、57b都布置在小齿轮12的前侧上，并且差速器单元10不具有任何在后端小齿轮12后方的、安装在输入轴3的后端部分上的轴承。

与现有技术的差速器单元相比，尽管输入轴3是悬臂件，但是能够在不损害差速器单元的操作的情况下禁止这种后轴承。与现有技术相比，本发明的简化结构可能需要提供更大和/或彼此间隔开更远距离的轴承57a、57b。根据一种实施方式，如图6中所示，差速器单元10可以被设计成使得d>1.5d，其中：

-d是由所述轴承提供的从前轴承57a的前端到后轴承57b的后端的轴承区域58的轴向长度；

-并且d是输入轴3在所述轴承区域58中的直径。

如上所述，通过使差速器单元10不具有任何在后端小齿轮12后方的、安装在输入轴3的后端部分上的轴承，能够进一步允许简化支撑装置30的结构。实际上，当这种附加的轴承存在于现有技术的差速器单元中时，这种附加的轴承通常能够安装在第二支撑装置的孔中。对于本发明，由于不提供这种附加的轴承，所以不需要为此目的而在支撑装置上设置特定形状。

现在将参考图4a至图5c来更精确地描述支撑装置30、301、302。

每个支撑装置30都能够包括底座31，支撑装置30能够通过该底座31固定到第一外壳部分20a。为此，在所示的实施例中，该底座31包括两个柱形套筒，每个套筒都接收一个紧固件32，例如螺栓。每个支撑装置30还包括主要部分33，该主要部分33大致是被定中在纵向轴线23上的环的形状，并且主要部分33形成圆形开口34，轴承50的外圈52安装在该圆形开口34中。换句话说，每个支撑装置30的主要部分33都接收差速器外壳24，更具体地，每个支撑装置30的主要部分33都接收差速器外壳24的部分24a、24b。

如图4a中所示，一个或数个加强壁36可以设置在支撑装置30上，例如在环形的主要部分33与第一支撑装置301的底座31之间。

在使用中，外壳20包含润滑剂池(lubricantbath)，冠状轮22浸入该润滑剂池中。当冠状轮22旋转时，由于冠状轮22的齿，冠状轮22从外壳内的所述池中抛射润滑剂。这种抛射的润滑剂的一部分直接接触某些组成部分并因此润滑它们。这种抛射的润滑剂的另一部分能够由布置在支撑装置30之一上的收集器35收集。在所公开的实施例中，如图5a至图5c中所示，收集器35布置在第二支撑装置302上。

收集器35能够具有：大致矩形且平面的底壁，该底壁在使用中是大致水平的；外周壁；以及敞口的上表面。如图2中所示，在使用中，收集器35能够在纵向方向x上从第二支撑装置302的主要部分33朝向差速器15延伸。

收集器35能够相对于纵向轴线23偏移，例如沿着y轴和z轴两者偏移。更具体地，收集器35能够靠近底座31位于第二支撑装置302上，并且优选位于纵向轴线23上方，以便利用重力。

收集器35的底壁包括通孔37。此外，特定的布置能够允许所收集的流过孔37的润滑剂被引导到差速器15，所抛射的润滑剂无法轻易地到达差速器15的组成部分(尤其是差速器侧小齿轮16和差速器半轴齿轮18)。

根据本发明，每个支撑装置30、301、302都被制成为单个零件，所述单个零件是与第一外壳部分20a分开的零件并且被固定到所述第一外壳部分20a。

如上所述，这一方面允许使支撑装置30可能具有相当复杂的形状，另一方面允许使第一外壳部分20a具有相当复杂的形状，而无需使用型芯(foundrycores)。这进一步导致了支撑装置30具有更高的机械强度并且不太可能变形。

一旦已经分开制造了第一外壳部分20a和支撑装置30，支撑装置30就被组装和固定到外壳部分20a。为此，外壳部分20a具有第一联接表面28和第二联接表面29，该第一联接表面28用于与第一支撑装置301的联接表面41协作，该第二联接表面29用于与第二支撑装置302的联接表面42协作。

如图4a至图5c和图7中所示，支撑装置301、302上的联接表面41、42能够布置在底座31的与主要部分33相反的一侧上。在优选实施例中，联接表面41、42能够是大致平面的，第一外壳部分20a上的对应的第一联接表面28和第二联接表面29也是如此。

联接表面41、42能够由外周边界形成，从底座31的在平面(x，z)内延伸的壁43沿横向方向y突出。换句话说，在底座31上形成空腔46，所述空腔在安装位置上朝向第一外壳部分20a敞口。这种空腔46提供了材料节省。因为每个支撑装置30都被制成为单个零件(所述单个零件是与第一外壳部分20a分开的零件，并且随后被固定到所述第一外壳部分20a)，所以能够获得这种材料节省而无需使用型芯。

如图4c中所示，并且参考所述安装位置，布置在第一支撑装置301上的第一联接表面41包括：

-大致平直部分41a，其沿着方向z延伸，并且被定位成最靠近输入轴3；

-上平直部分41b和下平直部分41c，二者都从大致平直部分41a沿方向x延伸，上平直部分41b和下平直部分41c中的每一个都包括用于接纳一个紧固件32的孔；

-与大致平直部分41a面向并且将上平直部分41b和下平直部分41c结合的区段，该区段由以下部分构成：中央c形部分41d，该中央c形部分41d朝向空腔46的外部敞口；和两个倾斜部分41e、41f，这两个倾斜部分41e、41f中的每一个都将上平直部分41b和下平直部分41c二者之一与中央c形部分41d的一个自由端结合。

形成在外壳部分20a上的、被设计成与第一支撑装置301的第一联接表面41协作的第一联接表面28可以具有类似的形状，如图7中所示，即：

-大致平直部分28a，其沿着方向z延伸，并且被定位成最靠近输入轴3；

-上平直部分28b和下平直部分28c，二者都从大致平直部分28a沿方向x延伸，上平直部分28b和下平直部分28c中的每一个都包括用于接纳一个紧固件32的孔；

-与大致平直部分28a面向并且将上平直部分28b和下平直部分28c结合的区段，该区段由以下部分构成：中央c形部分28d；和两个倾斜部分28e、28f，这两个倾斜部分28e、28f中的每一个都将上平直部分28b和下平直部分28c二者之一与中央c形部分28d的一个自由端结合。

第一联接表面28能够具有连接到组装表面26的一些部分。在图7的实施例中，例如，第一联接表面28的下平直部分28c被布置成与组装表面26连续。

槽口47可以设置在第一联接表面41中，例如在大致平直部分41a上。这种槽口47能够允许润滑剂在第一支撑装置301和第一外壳部分20a之间流动。

如图5c中所示，并且参考所述安装位置，布置在第二支撑装置302上的第二联接表面42包括：

-大致平直部分42a，其沿方向z延伸，并且被定位成最靠近输入轴3；

-上平直部分42b和下平直部分42c，二者都沿方向x延伸，上平直部分42b和下平直部分42c中的每一个都包括用于接纳一个紧固件32的孔；

-上倾斜部分42b’和下倾斜部分42c’，该上倾斜部分42b’和下倾斜部分42c’分别将上平直部分42b和下平直部分42c连接到大致平直的中央部分42a；

-与大致平直的中央部分42a面向并且将上平直部分42b和下平直部分42c结合的区段，该区段由以下部分构成：中央c形部分42d，该中央c形部分42d朝向空腔46敞口；和两个大致平直部分42e、42f，这两个大致平直部分42e、42f中的每一个都将上平直部分42b和下平直部分42c二者之一与中央c形部分42d的一个自由端结合。中央c形部分42d被设计成进一步加强第二支撑装置302的底座31。

形成在外壳部分20a上的、被设计成与第二支撑装置302的第二联接表面42协作的第二联接表面29可以包括：

-大致平直的条带部分29a，其从组装表面26的一侧沿方向z朝着所述组装表面26的相反侧延伸，大致平直的条带部分29a被空腔59中断，并且包括用于接纳一个紧固件32的孔；

-纵向部分29b，其从空腔59沿方向x朝着组装表面26延伸。

第二联接表面29能够具有连接到组装表面26的一些部分。在图7的实施例中，例如，大致平直的条带部分29a和纵向部分29b二者都布置成与组装表面26连续。

大致平直的条带部分29a被设计成与布置在第二支撑装置302上的第二联接表面42的上平直部分42b及下平直部分42c协作，而纵向部分29b被设计成与中央c形部分42d协作。

根据有利实施例，并且如图7中所示，第一外壳部分20a的组装表面26与第一外壳部分20a上的第一和第二联接表面28、29大致位于同一平面p内。此外，如图6中最佳地看到的，整个第一外壳部分20a能够位于所述平面p的一侧上。这些特征都有助于使第一外壳部分20a的表面加工更容易。

在所述安装位置中，支撑装置30经由对应的轴承50被紧固到第一外壳部分20a，并且每个支撑装置30都接收差速器外壳24的部分24a、24b。实际上，轴承50围绕差速器外壳24安装，内圈51抵靠在布置于差速器外壳24上的径向肩台25上，并且背对着(facingopposite)差速器15。

如图2和图3中所示，差速器单元10还包括螺母60，该螺母60具有外螺纹(未示出)，用于与支撑装置30的环形主要部分33的内螺纹(未示出)协作，从而螺母60能够拧入圆形开口34中。螺母60还包括被设计成接纳驱动轴11的中心孔。将螺母60相对于圆形开口34旋拧(即，旋转)，以便在轴承50的外圈52上提供适当的预载荷(即，轴向压力)。换句话说，轴承50被螺母60推靠在肩台25上。螺母60通过被插入穿过支撑装置30的通孔44的适当紧固件45保持在此位置中。

用于与螺母60协作的环形主要部分33的内螺纹能够仅在该环实际形成时才制成。因为本发明的每个支撑装置30都被制成为单个零件，所以该过程不包括：

-预备步骤，用于将数个部件彼此安装以形成环形主要部分33；

-和将这些部件配对的配对步骤，用于确保将彼此固定以形成支撑装置30的这些部件被拧在一起，以避免差速器单元10故障。

因此，本发明提供了一种在制造和安装过程、可靠性和稳固性方面得到改进的差速器单元。

应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将会意识到，可以在所附权利要求的范围内做出许多修改和变型。