专利名称：冠形齿轮及包括冠形齿轮的差动组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及冠形齿轮，更具体地说，涉及用于机动车辆的传动系统的 差动组件以及以冠形齿轮差动器形式的差动组件。
背景技术：
10 EP1 203 900 A2谈到了一种冠形齿轮差动器，该冠形齿轮差动器具有一差速器座架以及两个冠形齿轮形式的侧轴齿轮，这些侧轴齿轮布置在差 速器座架内一旋转轴线上，该冠形齿轮差动器还具在多个与冠形齿轮啮合 的正齿轮形式的差动齿轮。差动齿轮可旋转地被支承在一星形支承元件的 轴颈上，该支承元件与差速器座架一起旋转。这些冠形齿轮包括一带齿部15 分及一轮毂，该轮毂相对于带齿部分后縮并且在其中可以插入一用于扭矩 传送目的侧轴。DE103 54 998 Al谈到了一种类似的冠形齿轮差动器，其中侧轴齿轮以 冠形齿轮的形式设置并且包括一环形带齿部分以及一与之一体生产的轮 毂。该轮毂轴向延伸超过带齿部分并且部分地突入轴颈星形件的一个中心20 L。齿的根线与轮毂之间的过渡是弄圆的。PCT/EP2004/009607谈到了冠形齿轮差动器形式的一有限滑动的差动 器，其中侧轴齿轮以冠形齿轮的形式设置。该冠形齿轮包括一圆筒形轮毂， 相对于轮毂的轴向延伸近似中心地连接着一环形带齿部分。在齿和轮毂的 圆筒形外表面之间，设置有一环形凹切部。25 EP787 055 Bl提出了用于冠形齿轮传动装置的冠形齿轮以及一种生产冠形齿轮的方法。该冠形齿轮基本上是环一圆盘形的，它的齿相对于环形 圆盘是轴向突出的。该齿是由一种滚铣切削方法生产的，其中滚铣刀相对 于冠形齿轮轴线径向移动并且是轴向地馈入的。EP227 152B1提出了一种 类似的冠形齿轮，它也是用滚铣切削方法生产的。30 US 6 129 793提出了一种锻造冠形齿轮的方法，其中的锻造工具是用火花蚀刻加工生产的(EDM)。锻造出来的冠形齿轮是环一圆盘形的。CH448 629提示了一种齿轮，更具体地说，它是用塑料制成的。它包 括正轮齿，及一在一侧表面上的连续的有齿轮缘，其齿相对于齿轮的侧面 后縮。5 DE 102 35 677 Al揭示了具有一冠形齿轮及一小齿轮的一对齿。该冠形齿轮是一环的形式，它包括一环状物，其轴向高度对应于冠形齿的齿顶 平面。DE43 09 559A1揭示了具有一壳体的成角度的传动装置，在壳体中支 承有一小齿轮及一具有平面齿轮的平面轮形式的齿轮。10发明内容本发明的目的是提出用于差动组件的冠形齿轮，它可以具有较轻的重 量和紧凑的设计。此外，本发明的目的还在于提出一种重量轻且短的差动组件。15 第一种解决方案在于提出一种本发明的冠形齿轮，它可以与正齿轮啮合，并且可以适用于机动车辆的传动系统中的差动组件中，该冠形齿轮包括环形带齿部分，该环形带齿部分包括具有齿顶线的冠形齿部；以及轮毂，该轮毂轴向地突出超过冠形齿部的齿顶线，其中，在冠形齿部及轮毂 之间形成了过渡部分，这些过渡部分邻接冠形齿部的齿顶线并变化成轮20 毂。本发明的解决方法的有利之处是，冠齿和轮毂之间的过渡部分对冠形 齿轮具有加强的效果，其结果是带齿部分可以具有较狭的形状而不失去任 何强度。这样，冠形齿轮的重量可以较轻并且轴向长度也较短。根据一较佳的实施侧，在截面部分看，过渡部分邻接冠形齿的齿，其 25 中两个相邻的过渡部分向着轮毂会聚。径向地在齿与轮毂之间从而得到了 加强肋似的结构，它增加了冠形齿轮的刚度。如果从纵向截面看，过渡部 分的表面较佳地完全连续延伸以使应力降低到最小。上面的"连续" 一词 应予以数学上的理解，即过渡区域(在穿过齿顶的纵向截面中)没有任何不 连续或弯曲。在一具体的实施例中，过渡部分(如果从纵向截面看)是弄圆30 的并且切向邻接轮毂。这一方式产生了具有低应力的特别刚的结构。邻接过渡区域的轮毂较佳地是套筒形的。在与冠形齿方向相反的方向中，轮毂 还可以从带齿部分轴向地突出，以实现一低应力的过渡，如果突出部分包 括锥形外表面，那是有利的。然而，该突出部分也可以是套筒形的，并且 包括至接触面的弄圆的过渡。 5 根据本发明的另一个较佳实施例，在径向接触面和齿的齿根线形成的平面之间轴向地形成带齿部分的环形区域，该环形区域包括一轴向厚度L3，该厚度在齿的模数的一到两倍之间，即m^l.3《m。更具体地说，如 果环形区域的轴向厚度L3近似地对应于齿的模数的1.0倍，即L34.0m，这是有利的。这产生一特别短的冠形齿轮，同时它在齿根区包括较少的应 10力。在一个较佳的实施例中，齿在纵向延长范围内包括可变的横截面和一相对于齿根线可变的高度。这近似地对应于模数m的2.25倍，即L2-L3=2.25m。齿径向地向外变宽以确保与正齿轮的齿的均匀啮合。冠形齿可以设置成直齿或螺旋齿的形式。根据一较佳实施例，冠形齿轮是由成形工艺来生产的，此时，锻造或 15挤压是特别合适的生产方法。或者，冠形齿轮可以通过一次成形产生，具体地说是作为烧结件来生产。为了实现上述目的，第二种解决方法是提供一种冠形齿轮差动器形式的差动组件，更具体地说是用于机动车辆的传动系统中。该差动组件包括差速器座架，其可围绕旋转轴线A可旋转地驱动；两个侧轴齿轮，它们被20 支承在差速器座架中以便可以绕旋转轴线A转动；以及多个差动齿轮，它 们与差速器座架一起绕着旋转轴线A旋转并与侧轴齿轮啮合；其中，侧轴 齿轮按本发明上述任一实施例的冠形齿轮的形式设置，以及其中，差动齿 轮是正齿轮。本发明的差动组件具有一特别短的轴向长度的优点，这是因为，由于 25 冠形齿和轮毂之间的过渡部分，插入的冠形齿轮有一很高的刚度并且因此 可以做得特别狭。此外，冠形齿轮差动器的轴向紧凑的设计可以减轻重量。 根据一较佳的实施例，差速器座架是做成单件的，它包括对置的开孔 以安装侧轴齿轮及差动齿轮。这有利地使零件的数量大为减小从而降低了 生产成本及组装成本。在一个较佳实施例中，差动齿轮具有内端面，通过 30 内端面，差动齿轮朝向旋转轴线被支承在侧轴齿轮的轮毂上。在另一个实施例中，差动齿轮被支承在轴颈上，该轴颈包括两个轴承部分以及一个中 间的中心部分，该中间中心部分截面相对于轴承部分减小。插进冠形齿轮 的侧轴可进入该中心部分，从而再次减小了构件的长度。5
下面将结合附图对本发明的一个较佳实施例作详细描述，附图中， 图1是本发明的一冠形齿轮的立体图； 图2是根据图1的冠形齿轮的侧视图； 图3是根据图1的冠形齿轮的纵向截面图； 10 图4是带有两个本发明的冠形齿轮的一组差动齿轮的侧视图；图5是安装有根据图4的一组差动齿轮的一差动组件的侧视图； 图6是根据图5的差动组件的纵向截面图。
具体实施方式
15 下面将结合起来对图1至图3加以叙述，这些图中示出了本发明的冠形齿轮2。该冠形齿轮2基本上呈环一盘形并且包括一带齿部分3和一径 向内轮毂4，后者通过一套筒形突出部轴向地突出超过带齿部分3。该轮 毂4包括纵向的键5， 一传动轴(未图示)可以以旋转固定的方式插入以供传 递扭矩之用。该冠形齿轮2是用成形方法生产的，更具体地说是用锻或冷20 锻制成的。带齿部分3在其面侧包括冠形齿部6，其具有多个圆周分布的齿7。 齿的齿顶线8及齿根线9相对于冠形齿轮2的旋转轴线A基本上径向延伸。 这意味着冠形齿轮2包括一直齿部，它可以啮合圆筒形正齿轮(未图示)的 直齿。从图中可以看出，齿7沿着它们的径向延伸范围包括一可变截面和25 —可变高度。在径向向外延伸的方向，齿7加宽，使齿侧10相对于截面 平面变得比较平。在齿7及轮毂4之间的径向区域，设置过渡部分12，它 们无逢地邻接齿7并变化成轮毂4。过渡部分12以圆肋的形式设置，其外 表面14一方面邻接齿的齿顶线8，另一方面切向地变化成轮毂4。两个邻 接的肋12朝着轮毂4会聚，以使形成在肋12之间的凹处15在轮毂4处30向外出去(auslauft)，而凹处15的横向侧面无缝地邻接齿侧10。无缝的连续过渡确保应力得以最小化。在与冠形齿6的方向相反地延伸的方向，带齿部分3包括一接触面16， 该接触面垂直于旋转轴线A上，并且通过该接触面，冠形齿轮2在内装的 条件下抵靠着一支承面轴向地支承的。在径向内侧，接着设有一锥形面17， 5 该锥形面构成轴向突出轮毂4的外表面。轮毂4的长度Ll是根据待传递 的扭矩及键连接结构5的直径计算而得的。上面已经提到过，轮毂4相对 于带齿部分3在两个方向上轴向突出，即轮毂4的长度Ll大于在接触面 16与齿顶线8的最大值形成的平面之间的轴向延伸长度L2。在接触面16 及齿的齿根线形成的平面之间，形成了一环形区域18，其轴向厚度L3近10 似地对应于齿7的齿高度。从数学上说，环形区域的厚度L3可以达到齿 模数m—倍到两倍之间的数值，艮P， n^L3^2m。如果轴向厚度L3对应于 齿7的一个模数m，即L3zm，则可得到轴向特别短的冠形齿轮。下面将结合在一起来叙述图4到图6。图4以详图形式示出一差动齿轮 组19，该差动齿轮组19包括两个本发明的冠形齿轮2、 2'，以及两个差动15 齿轮20、 20'，它们与冠形齿轮2、 2'相啮合，并可转动地支承在一共同的 轴颈22上。差动齿轮20、 20'以带有直齿部23的圆筒形正齿轮的形式设 置，其直齿部23与冠形齿轮2、 2'的冠形齿部6相啮合。图5及图6是在 一差速器座架24内处于装入状态中的差动齿轮组19。以这种方式形成的 差动组件25必须要支承在一个差动传动装置的静止的壳体上(图中未示20 出)。为此目的，差速器座架24包括两个套筒形轴承突出部26， 27，它们 指向相反的方向并且在其上可安装滚动接触轴承。所述类型的差动传动装 置更具体地说可以用于机动车辆的传动系统中并且用于把扭矩从输入轴 分配到两个输出轴。为允许把扭矩引入差速器座架24，后者包括一形成在 上面的凸缘28， 一环形齿轮可以固定在其上。25 引入到差速器座架24的扭矩可以通过支承在轴颈22上并与差速器座架24—起绕旋转轴线A旋转的差动齿轮20、 20'传送到冠形齿轮2、 2'。 从而，作用在轴向相反方向的扩展力可以通过冠形齿轮2、 2'的接触面16 引入差速器座架24，接触面支承在支承面21上。轴颈22被插入差速器座 架24的径向孔29中并被一固定环13轴向固定。除了此固定环之外，别30的固定装置也是可用的。轴颈22包括中心部分30，其直径D相对于轴承部分是减小的。这样，以旋转固定方式插入冠形齿轮2的侧轴可以进入中心部分30,其结果是节省了装配空间。当差动组件25旋转时，离心力将 负荷径向往外施加到差动齿轮20、 20'上，并且，差动齿轮20、 20'通过它 们的球形接触面31抵靠在差速器座架24中一对应的中空球形相对面上。 5 为了防止差动齿轮20、20'在低旋转速度下径向向内朝着旋转轴线A移动， 差动齿轮20、 20'通过它们的端面33邻接抵住冠形齿轮2的轮毂4的外抵 面。因此，获得了一只有少数零部件的简单设计。差速器座架24形成为 单个零件，并且包括用于安装冠形齿轮2及差动齿轮20的两个相对的开 孔34。10 本发明的差动组件25的优点在于，它包括一特别短的轴向长度，因为插入的冠形齿轮2包括一最小的厚度。当差动组件25用于前轮驱动的车 辆时，这是特别有利的，因为前轮驱动车辆仅有一个很小的空间可用。编号一览表152冠形齿轮3带齿部分4轮毂键齿部6冠形齿部207齿8齿顶线9齿根线10齿侧11一2512过渡部分13固定环14外表面15凹处16接触面3017锥形面18环形区域 19差动齿轮组 20差动齿轮 21支承面5 22轴颈23直齿 24差速器座架 25差动组件 26轴承突出部 10 27轴承突出部28凸缘 29孔30中心部分 31接触面 5 32相立面33端面 34开孔
A旋转轴线 20 B 轴颈轴线
D 直径L 长度m 模数
权利要求
1.一种冠形齿轮(2)，该冠形齿轮可以啮合正齿轮，更具体些说是用于机动车车辆的传动系统的差动组件中，该冠形齿轮包括环形带齿部分(3)，该环形带齿部分包括具有齿顶线(8)的冠形齿部(6)，以及轮毂(4)，该轮毂(4)轴向突出超过所述冠形齿部(6)的齿顶线(8)，其中，在所述冠形齿部(6)与所述轮毂(4)之间形成有过渡部分(12)，所述过渡部分(12)与所述冠形齿部(6)的所述齿顶线(8)邻接并变化成所述轮毂(4)。
2. 如权利要求1所述的冠形齿轮，其特征在于，从截面中看，所述过 渡部分(12)邻接所述冠形齿部(6)的齿(7)，其中，两相邻的所述过 渡部分(12)向所述轮毂(4)会聚。
3. 如权利要求1或2所述的冠形齿轮，其特征在于，如果在纵向截面 15中看，所述过渡部分(12)是完全连续地延伸的。
4. 如权利要求1-3中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，如果在纵 向截面中看，所述过渡部分(12)是弄圆的并且切向地邻接所述轮毂(4)。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，在端部接 触面(16)和所述带齿部分(3)的齿根线(9)之间形成环形区域(18)，20该环形区域包括一轴向厚度(L3)，该轴向厚度在所述齿(7)的模数(m) 的1至2倍之间(mSL3《m)。
6. 如权利要求5所述的冠形齿轮，其特征在于，所述环形区域(18) 的轴向厚度(L3)近似地对应于所述齿(7)的单个模数(m) (L3 = 1.0 m)。
7.如权利要求1-6中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，所述齿(7)在其纵向延伸范围中包括相对于所述齿根线(9)可变的高度。
8. 如权利要求1-7中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，在朝向所 述齿(7)邻接所述过渡区域(12)的区域中，所述轮毂(4)是套筒形的。
9. 如权利要求1-8中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，在与所述 30冠形齿部(6)方向相反的方向中，所述轮毂(4)轴向突出超过所述齿部(3)并且包括锥形外表面(17)。
10.如权利要求l-9中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，所述冠形 齿轮是由成形工艺生产的，更具体地说，是用锻造或挤压工艺生产的。
11.如权利要求l-9中任一项所述的冠形齿轮，其特征在于，所述冠形 5齿轮是由一次成形工艺生产的，更具体地说，它是作为烧结件来生产的。
12.—种冠形齿轮差动器形式的差动组件，更具体地说是用于机动车车 辆的传动系统中的差动组件，该差动组件包括差速器座架(24)，该差速器座架可围绕旋转轴线(A)旋转地驱动； 两侧轴齿轮(2)，该两侧轴齿轮围绕所述旋转轴线(A)被可旋转地 10支承在所述差速器座架(24)中；以及多个差动齿轮(20)，这些差动齿轮与所述差速器座架(24) —起围 绕所述旋转轴线(A)旋转并且啮合所述侧轴齿轮(2);其中，所述侧轴齿轮(2)以如权利要求项1-11中任一权项所述的冠 形齿轮的形式设置，并且其中，所述差动齿轮(20)以正齿轮的形式设置。
13.如权利要求12所述的差动组件，其特征在于，所述差速器座架(24)生产成单件，并且包括两个相对开孔(34)，所述开孔用于安装所述侧轴 齿轮(2)和所述差动齿轮(20)。
14. 如权利要求12或13所述的差动组件，其特征在于，所述差动齿轮 (20)通过它们的内端面(33)相对于所述旋转轴线(A)径向地被支承 在所述侧轴齿轮(2)的所述轮毂(4)上。
15. 如权利要求12-14中任一项所述的差动组件，其特征在于，所述差 动齿轮(20)被支承在轴颈(22)上，所述轴颈包括两个轴承部分及中间 中心部分(30)，所述中间中心部分的截面相对于所述轴承部分是减小的。
全文摘要
本发明涉及一种冠形齿轮(2)，它可以啮合正齿轮(20)，本发明还涉及一种冠形齿轮差动器形式的差动组件(25)，它们用于机动车辆的传动系统。该冠形齿轮(2)包括环形带齿部分(3)，它形成冠形齿部(6)；以及轮毂(4)，它轴向地突出超过该冠形齿部(6)。在冠形齿部(6)和轮毂(4)之间形成有过渡部分(12)，这些过渡部分邻接冠形齿部(6)的齿顶线(8)并变化成轮毂(4)。
文档编号F16H1/12GK101228366SQ200680026612
公开日2008年7月23日 申请日期2006年4月8日 优先权日2005年5月24日
发明者M·英格尔曼, R·琉斯成, W·克吕德 申请人:Gkn动力传动国际有限公司