差动装置的制作方法

专利名称：差动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种差动装置，更具体地涉及一种能够以足量被待旋转的齿圈向上搅动的润滑油来润滑润滑元件的差动装置。
背景技术：
迄今为止已提出了各种差动装置,其中之一包括用于将差动机构容纳于其中的差速器壳、用于可旋转地支承差速器壳的差速器托架、附接于差速器托架上的托架罩盖、固定于差速器壳上的齿圈、保持与齿圈啮合的主动小齿轮、以及用于可旋转地支承主动小齿轮的轴部的一对轴承(例如，参见专利文献I)。上述差动装置以如下方式构成用于可旋转地支承主动小齿轮的轴承位于形成于差速器托架中的小齿轮轴室内。此外，差速器托架形成有用于接收被齿圈向上搅动的润滑 油的润滑油导入室。润滑油导入室位于小齿轮轴室内而相对于齿圈偏离。润滑油导入室的底部从小齿轮轴室的顶部向下延伸，而润滑油导入室的底部具有形成于其中的润滑油孔，该润滑油孔从润滑油导入室延伸到小齿轮轴室而相对于水平面倾斜，从而允许主动小齿轮的中心轴线经过其上。这里，润滑油导入室的内侧面相对于水平面倾斜，使得导入导入室中的润滑油朝润滑油孔聚集。上述常规差动装置的结构使得差速器托架中的润滑油能够被齿圈向上搅动，然后通过由润滑油产生的离心力而被导入润滑油导入室内。导入润滑油导入室内的润滑油在到达形成在润滑油导入室的底部上的润滑油孔之前通过润滑油的重力沿润滑油导入室的倾斜内侧面向下流动。润滑油然后沿润滑油导入室的内侧面被导入，经过润滑油孔，并从润滑油孔流入小齿轮轴室内。这引起以下事实一定量的润滑油被供应给小齿轮轴室，使得用于支承小齿轮轴的轴承因此得以润滑。引用清单专利文献{专利文献1}日本特开公报No. 2002-14758
发明内容
技术问题然而，该常规差动装置遇到以下问题尽管润滑油被齿圈向上搅动，经润滑油孔从润滑油导入室流入小齿轮轴室内以润滑用于支承小齿轮轴的轴承，但润滑油未被充分供应给构成差动机构的元件。这归咎于以下事实该常规差动装置未在考虑对用于支承小齿轮轴的轴承以外的形成差动机构的一部分的其他元件或零件的润滑的情况下构成。这意味着轴承以外的形成差动机构的一部分的其他元件或零件不能被充分润滑。迄今提出的另一种常规差动装置包括差速器壳，以及被容纳在差速器壳中的差动机构。差速器壳具有齿圈，该齿圈被牢靠地安装于差速器壳上而被保持与主动小齿轮哨合。差动机构包括固定于差速器壳上的小齿轮轴、由小齿轮轴可旋转地支承的一对差速器小齿轮、以及保持与差速器小齿轮啮合的左半轴齿轮和右半轴齿轮。左半轴齿轮连接到左驱动轴，而右半轴齿轮连接到右驱动轴。这种结构使得差动装置可允许左后轮和右后轮以彼此不同的转速旋转。然而，上述差动装置结构导致以下事实由齿圈向上搅动的润滑油被部分阻塞，从而使得仅相对少量的润滑油可被供应给差动机构。这意味着难以给差动机构供应足量润滑油。更具体而言，供应给差动机构的润滑油的量由于以下事实而减小要求润滑油经形成在差速器壳中的窗口部来到差速器壳的内侧。来到差速器壳的内侧的润滑油减少的另一原因如下差动机构随同差速器壳的旋转产生离心力，该离心力施加至待流入差速器壳的内侧的润滑油，从而妨碍润滑油流向差动机构的旋转中心。因此，尽管差动机构需要更多润滑油，但被齿圈向上搅动的润滑油难以被传递到小齿轮轴与差速器小齿轮之间的滑动接触部分，因此仅比较少量的润滑油被供应给所述滑动接触部分。作为结果，供应给滑动接触部分的比较少量的润滑油会导致引起滑动接触部分的 摩擦发热和卡滞(咬死，seizure)。作为结果，该常规差动装置存在诸如允许左右车轮以彼此不同的转速旋转的差动性能变差之类的问题。同时，可考虑对差动机构采用油浴以浸溃旋转的差速器壳的下部。因此，需要增加差速器壳中的润滑油的量。这种情况下，润滑油量的增大引起对形成差动装置的一部分的旋转元件或零件的旋转阻力增大，并因而引起在差动装置上产生的摩擦损失增大并且汽油行驶里程变差。此外，如果润滑油量增大，则润滑油可能响应于上升的温度而从形成有用于调节内部压力的开口的通风器泄漏。因此，该常规差动装置遇到防止油泄漏的性能变差的另一问题。此外，可考虑通过对差动机构滴落润滑油来润滑差动机构。然而，润滑油滴落法在润滑油低速滴落的状态下执行，从而引起供应给差动机构的润滑油量不足。因此，润滑油滴落法不足以用于润滑要以相对高的速度工作的差动机构。还可考虑使用诸如润滑油泵等润滑剂供应装置给差动机构的内侧强制供应润滑油。然而，这种情况下，需要像润滑油泵这样的附加装置，从而引起机动车辆的制造成本和重量增大并伴随有要从能量源供应的能量的损失的增大。因此，本发明的一个目的是提供一种差动装置，该差动装置结构简单并且能够可靠地引导由于齿圈的旋转而被向上搅动的润滑油，给被容纳在差动装置中的润滑元件或零件供应润滑油，并充分润滑所述润滑元件或零件。问题的解决方案根据本发明的一方面，为实现以上目的，提供了(I) 一种差动装置，所述差动装置包括差速器壳，所述差速器壳用于在其中容纳具有中央部的差动机构；壳体，所述壳体用于在其中容纳所述差速器壳并且可旋转地支承所述差速器壳；齿圈，所述齿圈被固定在所述差速器壳上而可与所述差速器壳一起旋转，并且具有外周部，其中所述差速器壳具有内空间和外空间并且形成有至少一个贯通孔，所述贯通孔在所述内空间与所述外空间之间径向延伸以使所述内空间和所述外空间保持彼此连通，并且所述壳体具有润滑油贮藏部和润滑油流动引导部，所述润滑油贮藏部位于所述差速器壳下方以在其中贮藏润滑油，所述润滑油流动引导部在所述齿圈的所述外周部附近延伸且与所述外周部成并排关系，所述润滑油流动引导部具有下端部和上端部，所述下端部浸溃在所述润滑油贮藏部的润滑油中，所述上端部位于所述差动机构的所述中央部附近，以引导随着所述齿圈的旋转而从所述润滑油贮藏部被向上搅动的润滑油，从而确保所述润滑油经所述贯通孔朝所述差动机构的所述中央部排出。通过前述差动装置的结构，贮藏在润滑油贮藏部中的润滑油随着齿圈的旋转而被向上搅动，并流入润滑油流动引导部内。润滑油然后由润滑油流动引导部引导，并朝差动机构的中央部和形成在差速器壳中的贯通孔供应。润滑油然后经形成在差速器壳中的贯通孔被供应给差动机构的中央部。通过齿圈的旋转被向上搅动的润滑油余量通过齿圈的旋转而被进一步向上搅动，并供应给壳体中的其他润滑元件。因此，贮藏在润滑油贮藏部中的润滑油被供应给差动机构的中央部，这引起以下事实差动机构中的润滑元件被充分润滑，从而防止差动机构的构成元件的卡滞。另外，差 动装置的内部由于以下事实而被充分润滑润滑油通过齿圈的旋转被供应给壳体中的其他润滑元件。此外，由于润滑油流动引导部仅具有简单机构，故在不增大差动装置的尺寸和重量的前提下提高了差动装置的润滑性能。在前述差动装置中，(2)所述壳体由差速器托架和托架罩盖构成，所述差速器托架在其中容纳所述差速器壳并且可旋转地支承所述差速器壳，所述托架罩盖被固定在所述差速器托架上而与所述差速器托架一起形成壳体室，所述壳体室在其中容纳所述差速器壳和所述齿圈，所述润滑油贮藏部具有贮藏室，所述贮藏室形成为由所述差速器壳的下部和所述托架罩盖的下部占据所述壳体室的下部，以在所述贮藏室中贮藏润滑油，所述润滑油流动引导部具有流动引导槽，所述流动引导槽形成在所述托架罩盖的内壁中而在所述齿圈的所述外周部附近延伸且与所述外周部成并排关系，并且朝所述差动机构的所述中央部开口，所述流动引导槽具有下端部和上端部，所述下端部浸溃在所述贮藏室的润滑油中，所述上端部位于所述差动机构的所述中央部附近。通过前述差动装置的结构，润滑油流动贮藏部中的润滑油由于齿圈的旋转而被向上搅动并由于以下事实而直接流入润滑油流动引导部内润滑油流动引导部的槽被保持与润滑油贮藏部的贮藏室连通。因此，该差动装置具有能够使比较大量的润滑油流入润滑油流动引导部内的附加优点。在前述差动装置中，(3)所述润滑油流动引导部具有润滑油输入口、润滑油输出口和润滑油通路，所述润滑油输入口位于所述贮藏室中，以使润滑油经所述润滑油输入口从所述润滑油贮藏部导入，所述润滑油输出口朝所述差动机构的所述中央部开口，以使润滑油朝所述差动机构的所述中央部排出，所述润滑油通路在所述润滑油输入口与所述润滑油输出口之间延伸，以使所述润滑油输入口与所述润滑油输出口保持连通。通过前述差动装置的结构，差速器壳的润滑油贮藏部中的润滑油由于齿圈的旋转而被向上搅动，并经润滑油输入口流入润滑油流动引导部内。流入润滑油通路中的润滑油经润滑油输出口朝差速器壳的贯通孔集中排出。经润滑油输出口排出的润滑油经差速器壳的贯通孔被供应给差动机构的中央部。经润滑油输出口排出的润滑油的其余部分由于齿圈的旋转而被再次向上搅动并被供应给壳体中的其他润滑元件。贮藏在润滑油贮藏部中的润滑油被供应给差动机构的中央部并充分润滑差动机构中的润滑元件，从而防止差动机构的元件的卡滞。此外，差动装置的内部也可由于以下事实而被充分润滑润滑油的一部分通过齿圈的旋转而被供应给壳体中的润滑元件。在前述差动装置中，(4)所述润滑油通路具有垂直于润滑油从所述润滑油输入口流向所述润滑油输出口的流动方向的宽度，所述宽度从所述润滑油输入口向所述润滑油输出口逐渐减小。通过前述差动装置的结构，经润滑油输入口排出的润滑油在沿润滑油通路的宽度变窄的方向流经润滑油通路的同时流速被加速，并经润滑油输出口集中排出到差动机构的中央部。因此，流入润滑油输入口内的润滑油被立即供应给差动机构的中央部。这意味着润滑油经差速器壳的贯通孔集中排出并供应给差动机构的中央部，并充分润滑差动机构中的润滑元件，从而防止差动机构的构成元件的卡滞。本发明的有利效果本发明提供了一种差动装置，该差动装置的结构简单，并且能够可靠地引导由于齿圈的旋转而被向上搅动的润滑油，以使得润滑油能够被可靠地供应给容纳在差动装置中 的润滑元件，并充分润滑所述润滑元件。


[图I]图I是示出了具有根据本发明实施例的差动装置的机动车辆的示意图。[图2]图2是沿图I的线A-A截取的放大剖面图。[图3]图3是沿图I的线B-B截取的局部剖面图。[图4]图4是示出了根据本发明实施例的差速器壳和差动机构的局部剖面图。[图5]图5是示出了根据本发明实施例的差动装置的差速器壳的侧视图。[图6]图6是示出了根据本发明实施例的形成差动装置的一部分的托架罩盖的透视图。[图7]图7是示出了根据本发明实施例的差动装置的托架罩盖的正视图。[图8]图8是沿图7的线C-C截取的剖面图。[图9]图9是示出了根据本发明实施例形成在差动装置的托架罩盖中的润滑油流动引导部的放大局部正视图。[图10]图10是沿图7的线D-D截取的剖面图。[图11]图11是沿图I的线A-A截取的剖面图，并且示出了差动装置中的润滑油的流动状态。[图12]图12是类似于图11的剖面图，但示出了差速器壳11从图11中的状态旋转90度角的状态。[图13]图13是示出了根据本发明实施例的差动装置的托架罩盖并示出了差动装置中的润滑油的流动状态的正视图。[图14]图14是示出了根据本发明实施例的施加至齿圈而不导致任何卡滞的极限转矩。
具体实施例方式下文将参照附图描述根据本发明的差动装置的实施例。首先将说明该差动装置的结构。
如图I所示，根据本发明实施例的差动装置6安装在机动车辆I上。机动车辆I包括发动机2、连接到发动机2的输出轴而使从输出轴输出的输出功率经其传递的变速器3、左前驱动轴4L、连接到左前驱动轴4L的左前轮8L、右前驱动轴4R、以及连接到右前驱动轴4R的右前轮8R。机动车辆I还包括连接到变速器3的传动轴5、连接到传动轴5的差动装置6、连接到差动装置6的左后驱动轴7L、连接到左后驱动轴7L的左后轮9L、连接到差动装置6的右后驱动轴7R、以及连接到右后驱动轴7R的右后轮9R。如图2和3所示，差动装置6包括差速器壳11、容纳在差速器壳11中的差动机构12、以及齿圈14，该齿圈14定位成具有水平延伸的中心轴线并使用具有垫圈的螺栓13固定于差速器壳11上而可与差速器壳11 一起旋转。齿圈14具 有形成有齿轮齿的外周部。差动装置6还包括具有外周部的主动小齿轮15，所述外周部形成有齿轮齿并通过两种齿轮齿保持与齿圈14啮合，以使主动小齿轮15的中心轴线垂直于齿圈14的中心轴线。差动装置
6还包括差速器托架21和托架罩盖22，差速器托架21用于将差速器壳11容纳于其中并通过圆锥滚子轴承16和17可旋转地支承差速器壳11，同时通过圆锥滚子轴承18和19可旋转地支承主动小齿轮15，托架罩盖22在齿圈14的外周部附近竖直延伸并与该外周部成并排关系，并且用图中未示出的紧固部件固定于差速器托架21上。托架罩盖22与差速器托架21 —起形成壳体室10a，该壳体室IOa将差速器壳11、齿圈14和主动小齿轮15容纳于其中。差动装置6还包括连接到主动小齿轮15的配对法兰23、用于将主动小齿轮15固定于差速器托架21上的螺母24、以及安置在配对法兰23与差速器托架21之间以防止润滑油从差动装置6漏出的密封部件25。在根据此实施例的差动装置6中，用作主体的差速器托架21和用作用于覆盖该主体的盖部的托架罩盖22共同构成如本发明中定义的差动装置6的壳体10。这意味着壳体10由用于将差速器壳11容纳于其中并可旋转地支承差速器壳11的差速器托架21和固定于差速器托架21上而与差速器托架21 —起形成如本发明中定义的壳体室IOa的托架罩盖22构成。差速器托架21和托架罩盖22由密封部件25和图中未特别示出的其他密封材料密封，以使得能够防止用于润滑诸如差动机构12、齿圈14、主动小齿轮15和圆锥滚子轴承16至19等润滑元件的润滑油从差动装置6漏出。壳体10具有位于差速器壳11下方以将润滑油贮藏于其中的润滑油贮藏部28。润滑油贮藏部28具有贮藏室28a，该贮藏室28a形成为由差速器托架21和托架罩盖22的下部占据壳体室IOa的下部，以将润滑油贮藏于其中。差速器托架21和托架罩盖22形成有多个开口，所述开口分别由密封部件封闭，以防止润滑油经开口从差动装置6漏出。开口和密封部件在图中未示出。差动装置6安装在机动车辆I上，其中在机动车辆I停放在平路R上的状态下，主动小齿轮15的中心轴线相对于平路R的路面在大约数度的范围内倾斜。这种情况下，由于当机动车辆停放在平路R上时齿圈14的下部位于润滑油的油面Q之下，齿圈14的下部被浸溃于贮藏在润滑油贮藏部28中的润滑油中。差速器壳11由具有相对高的刚性的金属材料制成，并具有彼此轴向对齐并彼此沿相反的方向延伸的凸起部31和32、与凸起部31和32整体形成的侧壁部33、以及形成为如图4和5所不从侧壁部33的外表面径向向外延伸的凸缘部34。凸起部31形成有贯通孔35，该贯通孔35从差速器壳11的内侧轴向延伸到差速器壳11的外侧。凸起部32也形成有贯通孔36，该贯通孔36从差速器壳11的内侧延伸到差速器壳11的外侧并因而与贯通孔35轴向对齐。侧壁部33形成有具有与凸起部31和32的中心轴线垂直的中心轴线的贯通孔37，以及具有与贯通孔37的中心轴线垂直的中心轴线的贯通孔38。侧壁部33形成有支承部39和支承部41，支承部39具有呈球形形式的内表面，其中心平面垂直于差速器壳11的中心轴线并位于贯通孔37的中心轴线上，支承部41也具有呈球形形式的内表面，该内表面相对于差速器壳11的中心轴线位于支承部39的相反侧。侧壁部33还具有多个贯通孔42，每个贯通孔42均呈窗口形式并形成为与贯通孔35和36成垂直关系穿过侧壁部33，以使得差速器壳11的内表面和外表面——即内部和外部一经贯通孔42彼此连通。这意味着润滑油能够经贯通孔42在差速器壳11的内表面和外表面之间自由流动。此外，贯通孔42能够允许形成差动机构12的构成元件或零件在 所述构成元件或零件在差速器壳11中被互相装配在一起或者拆卸时穿过该贯通孔。根据本发明，上述贯通孔42可由仅一个贯通孔代替，该贯通孔允许差速器壳11的内表面和外表面一即内部和外部一经贯通孔42彼此连通。凸缘部34具有多个贯通孔34a，以分别将均带有垫圈13的螺栓的零件接纳于其中，从而将齿圈14固定于凸缘部34上。差动机构12包括小齿轮轴51、用于将小齿轮轴51固定于差速器壳11的侧壁部33上的固定销52、由小齿轮轴51可旋转地支承的一对差速器小齿轮53和54、以及两者均保持与差速器小齿轮53和54啮合的左半轴齿轮55和右半轴齿轮56。左半轴齿轮55花键连接到穿过差速器壳11的贯通孔35的左后驱动轴7L的端部。右半轴齿轮56花键连接到穿过差速器壳11的贯通孔36的右后驱动轴7R的端部。这种结构使得差动机构12可允许左后轮9L和右后轮9R彼此以不同转速旋转，因为左半轴齿轮55和右半轴齿轮56能够由差速器壳11以不同速度旋转。齿圈14由齿轮如具有90度轴角的双曲面齿轮和锥齿轮构成，并以齿圈14的中心轴线如图3和4垂直于主动小齿轮15的中心轴线的方式保持与主动小齿轮15啮合。因此，从主动小齿轮15输入的动力经齿圈14减速传输到差动机构12。齿圈14的凸缘部形成有多个螺孔14a，所述螺孔14a彼此周向等距间隔开并具有被接纳于其中的相应螺栓13，以使用分别与螺栓13联接的垫圈将齿圈14固定于差速器壳11上。主动小齿轮15具有由类似于齿圈14的齿轮如锥齿轮和双曲面齿轮构成的齿轮部15a，该齿轮部15a具有90度轴角。主动小齿轮15还具有在一端与齿轮部15a整体形成的轴部15b。轴部15b由差速器托架21经圆锥滚子轴承18和19可旋转地支承。圆锥滚子轴承19用于防止主动小齿轮15朝圆锥滚子轴承18—即沿主动小齿轮15与齿圈14间隔开的方向——移动，以使得齿圈14和齿轮部15a在主动小齿轮15和齿圈14之间保留了预定背隙的状态下保持彼此啮合。轴部15b形成有外花键15c，该外花键15c与形成在配对法兰23的内周部上的内花键23a接合。轴部15b和配对法兰23的花键接合使得主动小齿轮15可与配对法兰23
一起旋转。轴部15b形成有外螺纹15d以使螺母24联接到其上，使得主动小齿轮15被固定于配对法兰23上并因而与配对法兰23 —起旋转。配对法兰23如图I所示牢靠地连接到传动轴5上。这引起以下事实从发动机2输出的动力能够经传动轴5和配对法兰23传递到主动小齿轮15。图2和3所示的差速器托架21由诸如铝等轻质金属材料制成并通过压铸法成形。差速器托架21形成为整体具有薄的厚度并因而重量轻。而且，差速器托架21通过增强差速器托架21的多个肋条而具有高的刚性。差速器托架21具有轴承接纳部21a，以可旋转地接纳圆锥滚子轴承16，使得凸起部31由差速器托架21经圆锥滚子轴承16可旋转地支承。差速器托架21还具有轴承接纳部21b，以可旋转地支承圆锥滚子轴承17，使得凸起部32由差速器托架21经圆锥滚子轴承17可旋转地支承。差速器托架21还具有分别可旋转地接纳圆锥滚子轴承18和19的轴承接纳部21c和21d，以使得轴部15被可旋转地支承在差速器托架21上。差速器托架21具有开口部21e，该开口部21e在轴承接纳部21c和21d沿差速器托架21的中心轴线的相对侧开口。差速器托架21的开口部21e由托架罩盖22覆盖。 图6所示的托架罩盖22以类似于差速器托架21的方式由采用压铸法成形的诸如铝之类的轻质金属材料制成。托架罩盖22总体具有薄的厚度并因而重量轻。而且，托架罩盖22通过向外延伸以增强差速器托架21的多个肋条而具有高的刚性。托架罩盖22具有如图6和7所示的罩盖部61和凸缘部62。罩盖部61具有齿圈接纳部63和润滑油流动引导部64。齿圈接纳部63呈弧形槽的形式并形成在托架罩盖22的内壁面61a上，使得齿圈接纳部63用于接纳齿圈14的侧部。润滑油流动引导部64具有流动引导槽，该流动引导槽形成在托架罩盖22的内壁面61a的下部61b上，以在齿圈接纳部63的下部63a—即齿圈14的外周部14a——附近竖直延伸并与该下部63a成并排关系，并朝齿圈14的外周部14a开口。流动引导槽具有浸溃在贮藏室的润滑油中的下端部，以及位于差速器壳11的中央部附近的上端部。润滑油流动引导部64具有润滑油输入口 65，以在从形成在差速器托架21的下部21g处的润滑油贮藏部28供应润滑油时使润滑油经该输入口从润滑油贮藏部导入。润滑油流动引导部64还具有润滑油输出口 66和润滑油通路67，润滑油输出口 66用于使润滑油经其朝差动机构12的中央部排出，润滑油通路67形成为在润滑油输入口 65与润滑油输出口 66之间延伸，以使润滑油输入口 65保持与润滑油输出口 66连通，从而能够允许润滑油经润滑油通路67从润滑油输入口 65行进到润滑油输出口 66。润滑油输入口 65位于齿圈14的下部附近，以使得通过齿圈14的旋转而被向上搅动的润滑油能够经润滑油输入口 65被容易地导入润滑油通路67内。润滑油输出口 66位于齿圈14的中央部附近，使得润滑油经润滑油输出口 66朝差动机构12的中央部排出。因此，润滑油流动引导部64适于使润滑油经润滑油输入口 65被引入润滑油通路67内，然后由润滑油通路67引导，并继而经润滑油输出口 66朝差动机构12的中央部排出。如图9中最佳所示，润滑油流动引导部64的润滑油通路67由内壁面64a(即用于分隔齿圈接纳部63和润滑油流动引导部64的分隔壁)、与内壁面64a对向并间隔开的内壁面64a、以及连接内壁面64a和64b的底面64c形成。润滑油通路67在图9中被示为在润滑油输入口 65附近具有由图例“a”表示的宽度，在润滑油通路67的中间位置具有由图例“b”表示的宽度，并且在润滑油输出口 66附近具有由图例“C”表示的宽度。因此，这些宽度具有关系“a” >“b”> “C”，这意味着润滑油通路67的宽度随着润滑油通路67变得相比于润滑油输入口 65更接近润滑油输出口 66而变得逐渐减小，即变小。润滑油通路67从润滑油输入口 65至润滑油输出口 66渐缩，使得经润滑油输入口 65引入润滑油通路67的润滑油的流速因此在润滑油通路67中朝润滑油输出口 66加速，并经润滑油输出口 66朝差动机构12的中央部集中排出。如图10所示，润滑油通路67的底面64c在其从润滑油输入口 65的输入点P1至润滑油通路67的底部点P2的宽度为“D”以线Lh与线Lk之间的倾角“ Θ广倾斜。此外，底面64c从底部点P2至润滑油输出口 66的输出点P3以线Lj与线Lt之间的倾角“ Θ 2”倾斜，以使得经润滑油输入口 65导入润滑油通路67内的润滑油能够朝差动机构12的中央部沿成“ Θ 2”的角度倾斜的底面64c经润滑油输出口 66集中排出。凸缘部62具有在其中形成为彼此周向间隔开的多个贯通孔62a和待与差速器托架21接合的平坦接合面62b。各贯通孔62a均具有穿过其中以将托架罩盖22固定于差速器托架21上的螺栓。托架罩盖22在螺栓被拧紧时经接合面62b牢固地附接于差速器托架 21上。如图2所示，润滑油贮藏部28具有由差速器托架21的下部形成的内侧壁21f，并形成有由内侧壁21f和托架罩盖22的内壁面61a限定的贮藏室28a。内壁面61a由托架罩盖22的下部形成。贮藏室28a保持与润滑油输入口 65、润滑油输出口 66和润滑油通路67连通。因此应理解，润滑油流动引导部64的润滑油输入口 65、润滑油输出口 66和润滑油通路67共同构成本发明中定义的润滑油流动引导部。润滑油流动引导部64的角度“ Θ i”和“ Θ 2”、深度“D”、输入点P1、底部点P2和输出点P3的相对位置根据机动车辆I的规格、差动装置6的结构、构型和尺寸、齿圈14的回转速度(rpm)、由润滑油的粘度(Pa*s)表示的润滑油特性、以及其他因素来适当选择。现将在下文中描述根据本发明实施例的差动装置6的操作。当图I所示的发动机2起动时，从发动机2输出的动力经变速器3和传动轴5传递到图2所示的主动小齿轮15。主动小齿轮15的旋转使齿圈14旋转，这引起以下事实贮藏在润滑油贮藏部28中的润滑油如图11至13中的箭头所示被齿圈14向上搅动。这种情况下，被齿圈14向上搅动的润滑油被引导通过润滑油输入口 65，然后形成流速在润滑油通路67中加速的油流，并继而经润滑油输出口 66经保持差速器壳11的内空间和外空间之间的连通的贯通孔42朝差动机构12的中央部集中排出。经输出口 66排出的润滑油如图11中的箭头Al和图12中的箭头A2所示经差速器壳11的贯通孔42供应给差动机构12的中央部。润滑油然后粘附在小齿轮轴51的旋转中心周围。粘附于小齿轮轴51的润滑油然后在小齿轮轴51的旋转产生的离心力的影响下到达差速器小齿轮53和54。润滑油然后被输送到均与差速器小齿轮53和54啮合的左半轴齿轮55和右半轴齿轮56，以及润滑元件的其他滑动接触部分，从而使得润滑元件得以润滑。小齿轮轴51与差速器小齿轮53和54之间的滑动接触部分被供应足量的润滑油，从而使得即使发动机2在高速状态下运转，也防止了小齿轮轴51与差速器小齿轮53和54之间以及其他元件或零件之间的滑动接触部分上的卡滞。这是由于以下事实润滑油由于齿圈14的高速旋转而被齿圈14充分向上搅动并供应给滑动接触部分。经润滑油输出口 66排出的润滑油被部分地经齿圈14的上部与差速器托架21的内侧面之间形成的空间供应给圆锥滚子轴承18和19。齿圈14的旋转使图3所示的差速器壳11也旋转。这种情形中，小齿轮轴51与差速器壳11 一起旋转，并且差速器小齿轮53和54绕差速器壳11的中心轴线旋转。因此，保持与差速器小齿轮53和54啮合的左半轴齿轮55和右半轴齿轮56彼此一起旋转。这引起左后轮9L随着左后驱动轴7L旋转而旋转，而右后轮9R随着右后驱动轴7R旋转而旋转。当机动车辆I例如向右转弯时，左后轮9L快于右后轮9R旋转，这产生左后轮9L与右后轮9R之间的转速差。这种状态下，差速器小齿轮53和54、差速器壳11的旋转允许左后轮9L与右后轮9R之间的转速差。这意味着左后轮9L和右后轮9R能够以彼此不同的速度旋转。上文已说明的根据此实施例的差动装置6由于前述结构而能够获得如下文所述的各种优点。
如从前面的描述应理解的，差动装置6包括用于容纳差动机构12的差速器壳11、用于将差速器壳11容纳于其中的差速器托架21和托架罩盖22、以及固定于差速器壳11上以与差速器壳11 一起旋转的齿圈14。差速器壳11形成有延伸成使差速器壳11的内部和外部保持彼此连通的贯通孔42，而差速器托架21和托架罩盖22具有用于贮藏润滑油的润滑油贮藏部28，并且差速器托架21具有用于经贯通孔42朝差动机构12的中央部排出通过齿圈14的旋转而被向上搅动的润滑油的润滑油流动引导部64。润滑油流动引导部64具有润滑油经其导入的润滑油输入口 65、用于朝差动机构12的中央部排出润滑油的润滑油输出口 66、以及形成为在润滑油输入口 65与润滑油输出口 66之间延伸的润滑油通路67。润滑油通路67具有垂直于从润滑油输入口 65流向润滑油输出口 66的润滑油的流动方向的宽度。润滑油通路67以如下方式形成润滑油通路67的宽度从润滑油输入口 65至润滑油输出口 66逐渐减小，即随着润滑油通路67上的位置变得相比于润滑油输入口 65更接近润滑油输出口 66而变小。换言之，润滑油通路67上的位置变得越接近润滑油输出口 66，润滑油通路67的宽度就变得越小。这样，润滑油通路67的宽度朝润滑油通路67渐缩。这引起以下事实由于润滑油输入口 65形成在靠近润滑油贮藏部28的位置，当润滑油被齿圈14向上搅动时，差动装置6能够容易地使相对大量的润滑油被导入润滑油输入口 65内。因此应理解，润滑油贮藏部28中的润滑油能够容易且充分地被导入到润滑油输入口 65。润滑油通路67以如下方式渐缩润滑油通路67的宽度随着润滑油通路67上的位置变得相比于润滑油输入口 65更接近润滑油输出口 66而逐渐变小。因此，经润滑油输入口 65导入的润滑油在润滑油通路67中的流速朝润滑油输出口 66加速。润滑油通路67还以如下方式形成润滑油输出口 66周围的底面64c朝差动机构12的中央部倾斜。这样构成的渐缩且倾斜的润滑油通路67使得润滑油可经润滑油输出口 66朝差动机构12的中央部集中排出。经输出口 66朝差动机构12的中央部集中排出的润滑油然后经过差速器壳11的贯通孔42，以充分润滑小齿轮轴51、差速器小齿轮53和54、左半轴齿轮55和右半轴齿轮56、以及其他润滑元件，而不导致这些元件上的任何卡滞。因此，根据本发明实施例的差动装置6能够通过允许左轮9L和右轮9R以彼此不同的转速平稳旋转而具有增强的差动性能。如图14所示，不论机动车辆I向左转还是向右转，根据本发明实施例的差动装置6与常规差动装置相比都能够具有优异的润滑性能。图14是示出了用于根据本发明实施例的差动装置6和常规差动装置中的齿圈的卡滞极限齿圈转矩(N*m)的曲线图。所示的卡滞极限齿圈转矩分别指示了马上将导致小齿轮轴51与差速器小齿轮53和54之间的卡滞之前施加至装配在两个装置中的齿圈的最大极限转矩(N*m)。所示的曲线图被夸大，以将根据本发明实施例的差动装置与常规差动装置相比较，从而指示根据本发明实施例的差动装置比常规差动装置在更难发生卡滞方面更优异。卡滞极限齿圈转矩(N*m)例如能够在以下评价设备和方法中评价。下文将描述评价设备和方法。该评价设备包括(尽管未示出)驱动马达、传动轴、右驱动轴、左驱动轴、右侧马达、左侧马达、以及用于检测其输出转矩的多个转矩计。评价设备以如下方式构成传动轴连接到待评价的差动装置，驱动马达连接到传动轴作为驱动源，且转矩计设置在传动轴与驱动马达之间以检测施加至传动轴的输出转矩。此外，该评价设备以如下方式构成右驱动轴连 接到差动装置，右侧马达与右驱动轴连接以将右侧转矩施加至右驱动轴，且右侧转矩计布置在右驱动轴与右侧马达之间以检测施加至右驱动轴的转矩。此外，评价设备以如下方式构成左驱动轴连接到差动装置，左侧马达连接到左驱动轴，且左侧转矩计布置在左驱动轴与右侧马达之间以检测施加至左驱动轴的左侧转矩。这种结构使得可经传动轴将输出转矩从驱动马达施加至待评价的差动装置。在输出转矩被施加至传动轴时，右侧转矩施加至右驱动轴，而左侧转矩施加至左驱动轴。这意味着右驱动轴和左驱动轴以不同转速旋转。这些转矩由相应的转矩计检测，并且检测出的转矩信息作为反馈信息被发送到形成评价设备的一部分的控制装置。该控制装置操作以控制差动装置的齿圈以预定的转速旋转，并控制右侧马达和左侧马达以使右驱动轴和左驱动轴以不同转速旋转。将使用该评价设备来执行以下评价方法。首先，将待评价的差动装置安置于评价设备上，并且通过控制装置使齿圈在右驱动轴和左驱动轴以不同转速旋转的状态下以预定转速旋转。此时，预定的转矩被施加至差动装置的齿圈。根据各种因素，例如，待评价的差动装置的结构、构型和尺寸、以及传递到差动装置的转矩的大小，并根据通过对差动装置的模拟而获得的实验值和数据，来设定齿圈的转速以及右驱动轴与左驱动轴之间的不同转速。然后，判断由右侧转矩计和左侧转矩计检测到的转矩之差是否大于施加至右驱动轴与左驱动轴的转矩之差。还判断是否从差动装置产生异常噪音。进一步判断指示输出功率信息相对于输出到右侧马达和左侧马达的功率的波形是否包含异常形状。如果通过以上判断而判断未发现任何变化或异常，则控制装置操作以将施加至差动装置的齿圈的转矩增大预定量。如果通过以上判断中的至少一个发现变化或异常，则停止评价设备的操作，然后拆下待评价的差动装置以便判断差动机构如以小齿轮轴、一对差速器小齿轮、以及左半轴齿轮和右半轴齿轮为代表的元件或零件是否发生卡滞或磨损。在前述构成元件或零件已发生卡滞或磨损的情况下，记录施加至差动装置的齿圈的转矩的大小。将该记录的转矩确定并记忆为卡滞极限齿圈转矩。同时，在尚未发生卡滞和磨损的情况下，重新装配拆下的差动装置并将其安置于评价设备上。然后通过控制装置控制差动装置，以采用类似于前述步骤的方式再次判断是否存在任何变化或异常。在前述构成元件或零件再次发生卡滞或磨损的情况下，再次记录施加至差动装置的齿圈的转矩的大小。将该记录的转矩再次确定并记忆为卡滞极限齿圈转矩。因此应理解，该评价方法使得可通过前述评价设备的使用来检查是否发生卡滞。从前文参照图14作出的描述应理解，根据本实施例的差动装置6的卡滞极限齿圈转矩(N*m)与常规差动装置相比增大，因为小齿轮轴51与差速器小齿轮53和54之间的滑动接触部分能够得以充分润滑。通过根据本发明仅将润滑油流动引导部64布置和形成在托架罩盖22中，根据本实施例的差动装置6结构简单并且有利于在不增大整个差动装置的尺寸和重量的情况下提闻润滑性能。已在前面的描述中说明了根据本实施例的差动装置6应用于安装在机动车辆I上以驱动左后轮和右后轮的后差动装置的情形。 然而，根据本发明实施例的差动装置可适用于任何类型的差动装置。例如，该差动装置可适用于安装在四轮驱动机动车辆上的中央差动装置，或者可适用于形成变速驱动桥的一部分的差动装置。上文已描述润滑油通路67如图9所示在润滑油输入口 65附近具有宽度“a”、在润滑油通路67的中间位置具有宽度“b”并且在润滑油输出口 66附近具有宽度“c”的情形。亦即，这些宽度具有“a” > “b” > “c”的关系，使得宽度随着润滑油通路67的位置相比于润滑油输入口 65更接近润滑油输出口 66而变小。然而，根据本发明的差动装置可具有形成有具有“a” >“b”>“c”以外的关系的润滑油通路67的宽度的润滑油流动引导部。例如，润滑油通路67的这些宽度可具有关系“a” = “b”> “c”，或者可具有关系 “a” = “b”= “C”。上文已描述了如下事实根据此实施例的差动装置6具有如图9所示由内壁面64a (即用于分隔齿圈接纳部63和润滑油流动引导部64的分隔壁)、与内壁面64a对向并隔开的内壁面64b、以及形成为在内壁面64a和64b之间延伸的底面64c形成的润滑油流动引导部64的润滑油通路67。换言之，已将润滑油流动引导部64的润滑油通路67说明为整体地形成在托架罩盖21中。然而，润滑油流动引导部64可形成有前述形成在托架罩盖中的结构以外的任何结构。例如，润滑油流动弓I导部可形成在润滑油流动引导部件中，该润滑油流动弓I导部件独立于罩盖托架22设置在差动装置中并因而与托架罩盖22分开。这种情况下，润滑油流动引导部件被牢固地紧固于与差速器托架21成对向关系布置的托架罩盖22的内壁面上。根据本发明，提供了一种差动装置6，该差动装置结构简单并且能够可靠地引导通过齿圈的旋转而被向上搅动的润滑油，将润滑油供应给容纳在差动装置中的润滑元件，并且充分地润滑所述润滑元件，从而用作润滑油被贮藏在其内部并被齿圈向上搅动的差动装置。
权利要求
1.一种差动装置，包括 差速器壳，所述差速器壳用于在其中容纳具有中央部的差动机构； 壳体，所述壳体用于在其中容纳所述差速器壳并且可旋转地支承所述差速器壳； 齿圈，所述齿圈被固定在所述差速器壳上而可与所述差速器壳一起旋转，并且具有外周部，其中， 所述差速器壳具有内空间和外空间并且形成有至少一个贯通孔，所述贯通孔在所述内空间与所述外空间之间径向延伸以使所述内空间和所述外空间保持彼此连通，并且 所述壳体具有润滑油贮藏部和润滑油流动引导部，所述润滑油贮藏部位于所述差速器壳下方以在其中贮藏润滑油，所述润滑油流动引导部在所述齿圈的所述外周部附近延伸且与所述外周部成并排关系，所述润滑油流动引导部具有下端部和上端部，所述下端部浸溃在所述润滑油贮藏部的润滑油中，所述上端部位于所述差动机构的所述中央部附近，以引导随着所述齿圈的旋转而从所述润滑油贮藏部被向上搅动的润滑油，从而确保所述润滑油 经所述贯通孔朝所述差动机构的所述中央部排出。
2.根据权利要求I所述的差动装置，其中， 所述壳体由差速器托架和托架罩盖构成，所述差速器托架在其中容纳所述差速器壳并且可旋转地支承所述差速器壳，所述托架罩盖被固定在所述差速器托架上而与所述差速器托架一起形成壳体室，所述壳体室在其中容纳所述差速器壳和所述齿圈， 所述润滑油贮藏部具有贮藏室，所述贮藏室形成为由所述差速器壳的下部和所述托架罩盖的下部占据所述壳体室的下部，以在所述贮藏室中贮藏润滑油， 所述润滑油流动引导部具有流动引导槽，所述流动引导槽形成在所述托架罩盖的内壁中而在所述齿圈的所述外周部附近延伸且与所述外周部成并排关系，并且朝所述差动机构的所述中央部开口，所述流动引导槽具有下端部和上端部，所述下端部浸溃在所述贮藏室的润滑油中，所述上端部位于所述差动机构的所述中央部附近。
3.根据权利要求I所述的差动装置，其中， 所述润滑油流动引导部具有润滑油输入口、润滑油输出口和润滑油通路，所述润滑油输入口位于所述贮藏室中，以使润滑油经所述润滑油输入口从所述润滑油贮藏部导入，所述润滑油输出口朝所述差动机构的所述中央部开口，以使润滑油朝所述差动机构的所述中央部排出，所述润滑油通路在所述润滑油输入口与所述润滑油输出口之间延伸，以使所述润滑油输入口与所述润滑油输出口保持连通。
4.根据权利要求3所述的差动装置，其中， 所述润滑油通路具有垂直于润滑油从所述润滑油输入口流向所述润滑油输出口的流动方向的宽度，所述宽度从所述润滑油输入口向所述润滑油输出口逐渐减小。
全文摘要
一种能够将足量润滑油引导并供应给容纳在差动装置(6)中的润滑元件的差动装置。该差动装置包括差速器壳(11)、差速器托架(21)、托架罩盖(22)、容纳在差速器壳中的差动机构、以及固定于差速器壳上的齿圈(14)。差速器壳具有径向形成在差速器壳中以使差速器壳的内空间与差速器壳的外空间保持连通的贯通孔(35，36，42)。差速器托架具有位于差速器壳下方以在其中贮藏润滑油的润滑油贮藏部(28)。托架罩盖被固定于差速器托架上并具有润滑油流动引导部(64)，该润滑油流动引导部(64)在齿圈的外周部附近竖直延伸并与该外周部成并排关系，以引导通过齿圈的旋转而被向上搅动的润滑油贮藏部的润滑油并朝差动机构的中央部排出润滑油。
文档编号F16H57/04GK102762897SQ20108006391
公开日2012年10月31日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年2月15日
发明者岡田进 申请人:丰田自动车株式会社