用于汽车的轻型结构的差速器的制作方法

专利名称：用于汽车的轻型结构的差速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的轻型结构的差速器，其具有由两个金属外 壳组成的差速器壳体，在所述差速器壳体中，差速器锥齿轮支承在与壳体 固定的传动轴上且与轴向锥齿轮啮合，并且其中支承壳体和顶部壳体为了 构成差速器壳体，沿一个共同的连接面拼接，在所述支承壳体的外圆周上 固定驱动齿轮。
背景技术：
在EP0979959B1中描述了 一种用于汽车的差速机构的制造方法，其中 差速器壳体由两个壳体部分组成，所述两个壳体部分通过板料的冷变形制 造而成，并且在将它们通过焊接永久地连接之前，进行机械式的精加工。
为了达到传递动力的目的，将齿盘固定在其中一个壳体部分的外表面 上。两个壳体部分都包含用于连接轮轴的支承套筒；所述支承套筒的圓周 ,皮4青加工，以 <更装入4,力3求轴tR 。
在公知的差速器壳体上，两个壳体部分具有相对较厚的壁厚，以及还 有由于两个罩壳在连接区域交错地联接而增大的直径。由于传动轴仅仅支 承在内罩壳中，为了保证有足够的支承面供传动轴端部支承，因此内罩壳 的壁厚相当大。

发明内容
针对这些问题，本发明所要解决的技术问题是，提供一种本文开头所 述型式的差速器，所述差速器壳体的壳壁被设计得尤其薄，因此节省重量； 此外它应该由可根据负载确定尺寸的结构组件组装而成，所述结构组件可 以方便地适应例如模块系统中的各种负载情况。
按照本发明，该技术问题是这样解决的，即， 一个或多个传动轴，分 别以至少一个端部安装并固定壳体孔中，所述壳体孔分别对半地设计在支 承壳体和顶部壳体中，并且两个在其连接面上邻接的金属外壳，被一个或多个对其进行加固的圓周环围绕。
为了力求获得轻型结构，金属外壳优选由具有良好变形能力的高强度
的钢材制成。成品金属外壳的壁厚，优选只介于2至5mm之间，根据差速 器壳体的尺寸，在其球状内径上测量。
差速器壳体的优选通过板材成形制成的金属外壳，为了连接轮轴，分 别具有向外突出的支承套筒，所述支承套筒被设计为，相对于各金属外壳 的与分离面邻接的大的直径同心，或者作为单独制造的毂套与金属外壳连 接。金属外壳的壁厚，在此相宜地从支承套筒连接部分向连接面连续而緩 慢地减小。
与连接面邻接地将金属外壳外表面上的圓柱面，设计为紧贴在圓周环 的相应内支承面上的支承面。优选可以采用一个或者两个圓周环，所述圆 周环或者是跨接金属外壳共同分离面的整体式圆周环形式，或者是与分离 面邻接的两个圓周环形式，其中每个圆周环只与 一个金属外壳连接。
在整体式的实施形式中，环的厚度可以从顶部壳体向支承壳体减小。 在两件式的实施形式中，圓周环的厚度可以是不同的，其中具有较厚横截 面的环，优选位于顶部壳体上。
轴的端部不仅可被置入由两个金属外壳构成的壳体孔中，而且可被支撑在 圓周环的与其对准的支承孔中。
圓周环被设计用于对共同的分离面区域中的差速器壳体起特别的加固 作用，因此金属外壳本身可以具有相对较小的壁厚。
为了使与圓周环连接区域中的金属外壳的切屑加工成为多余，圆周环 沿轴向应该能够至少分成两个半环。通过这种方式实现，在焊接时半环精 确地贴近罩壳的轮廓。
构成差速器壳体的组件，通过位于连接面上的圓周环产生固定的连接， 如果采用两个分开的圓周环，则此外沿所述圆周环外缘与金属外壳的外表 面焊接。在采用唯——个圓周环的情况下，则可以采用沿所述圓周环外缘 的两条焊缝。此外，在采用唯——个传动轴的情况下，所述传动轴的至少 一个端部沿其端面的圆周，与一个或者多个圓周环焊接。所述传动轴以此 方式 证，转矩从驱动齿轮经过差速器壳体被传递到轴向锥齿轮上，并进 而传递到汽车的轮轴上。通常采用锥形啮合的盘形齿轮作为驱动齿轮；圓柱形啮合的驱动齿轮也是适用的。
按照本发明的另一种扩展设计规定，驱动齿轮的齿盘至少沿其内圆周 面的两条圆周边，与支承壳体和/或圆周环焊接。有利的是，齿盘的内圓周 面在此被设计成，使得它基本上与固定了驱动齿轮的支承壳体的外轮廓相 吻合。还可以将齿盘的内轮廓设计成，使得它还或者只紧贴圆周环且与该 圆周环焊接。所述齿盘因此可以更方便地适应各种结构尺寸。
按照本发明另 一种有利的实施形式，设有用于加固支承套筒的套环， 以便将轮轴连接到金属外壳上。在支承套筒的外表面上，在套筒连接区域 分别固定一个套环。每个套环与金属外壳优选构成一个共同的支撑面，且 沿两条圆周边与该金属外壳焊接。所述套环加固了支承套筒区域的差速器 壳体，从而尤其在金属外壳和支承套筒的过渡区域，可以放弃对金属外壳 本身所作的特别的加固。套环同时为位于支承套筒上、例如被构造为预紧 的角接触球轴承的滚动轴承，提供了轴向的支撑面。
可以通过下列方式舍弃这种套环，即，为了连接轮轴，每个金属外壳 与一个毂套连接，在所述毂套上设计向外突出的轴颈，在所述轴颈上连接 着与金属外壳形状吻合的连接环。在套环与金属外壳拼合区域中的缺口应 力，以此方式被尽可能地避免。
为了减轻重量，也为了提供排油，差速器壳体可以在支承壳体和顶部 壳体区域具有一个或者多个通孔。
在装配差速器壳体时，可以有利地采取下列工作步骤，将由差速器锥 齿轮和轴向锥齿轮组成的整套轮系，置入敞开的金属外壳，即支承壳体或 者顶部壳体中，之后合上另一个金属外壳，并且将两个金属外壳沿圓周环 的一条或者多条圓周边互相焊接。然后才将驱动齿轮焊接在支承壳体上。
在本发明的范围内，两个金属外壳被设计为相同的，其中一个被作为 顶部壳体，而另一个被作为支承壳体，与公知的差速器壳体的实施形式相 比，这将导致制造上显著的简化。
一种只具有 一 个对角或倾斜地(diagonal)连续延伸的传动轴、而差速 器锥齿轮支承在所述传动轴上的实施形式，尤其相宜。差速器壳体的转动， 通过被有利地构造成空心轴的传动轴，传递到轮轴上。如此，轮轴的轴向 锥齿轮和差速器锥齿轮互相啮合，不用中断转矩，就可以实现两个轮轴的
不同转速之间所力求达到的平衡。为了保证锥齿轮传动装置的平稳运行，力求使施加到传动组件上的反作用力按下列方式定向，即，使反作用力的 合力沿分度圆锥面的母线方向延伸，也就是说，施加到锥齿轮传动装置上 的偏置力，沿径向向啮合齿中心的方向延伸。以此方式保证锥齿轮传动装 置的啮合传动比不受干扰。为了对上述意义上的反作用力的方向施加影响， 存在下列可能性，即，圆周环在其尺寸上能适应各种传动比，不必在构成 差速器壳体的金属外壳的形状方面进行改动。以此方式可以保持差速器壳 体的支承壳体和顶部壳体方面，例如壁厚和其缩小方面所力求达到的形状 最优化。作用到轴向壳体上的力，在已知的沿驱动轴方向的轴向力上，可 通过下列方式影响，即，差速器壳体的刚性，可通过适当地设计圆周环的 尺寸来调节。


接下来根据图纸对本发明的实施例加以说明。附图中 图1示出通过支承壳体剖开示出的轴向剖视图，
图2示出支承壳体和顶部壳体借助于整体式圆周环拼接后，通过差速 器壳体剖开示出的轴向剖视图，
图3示出按照图2的剖视图，但是是借助于圓锥形的圆周环拼接，且 在安装了齿圈状的盘形驱动齿轮之后，
图4示出按照图3的剖视图，但是是借助于两个圓周环拼接，且在将 推力轴承安装到支承套筒上并且以支撑罩壳支撑盘形驱动齿轮之后，
图5示出按照图2的剖去卯。扇形部分且未装齿轮的差速器壳体的拼 接组件的立体视图，
图6示出差速器壳体的另一种实施形式的视图，
图7示出沿轴线方向分为两半的圓周环，
图8示出毂套的立体剖视图，
图9示出驱动齿轮的立体剖视图，
图10示出差速器壳体的金属外壳的视图，以及
图11示出通过差速器壳体剖开示出的轴向剖视图。
具体实施例方式
图1示出轴向的，也就是通过轮轴延伸的通过差速器的差速器壳体的支承壳体1剖开示出的半剖面图。所述支承壳体1通常通过拉深或者适当 的板料成型方法制造。它具有支承套筒2，所述支承套筒的轴颈f为了安装 推力轴承而加工的。可以看出，与待传递的转矩有关的支承壳体的壁厚，
从套筒连接部分3开始，向与其顶部壳体(未示出)的连接面4连续地减 小，在本实施例中，例如从Sl处的4mm减小到S2处的3mm。在支承壳体 1的接近分离面4的地方，加工一个半圓形的支撑面5用于纳入传动轴(未 示出)的端部，所述传动轴在分离面4区域对角或倾斜地延伸穿过差速器 壳体，并且差速器锥齿轮位于其上。
图2示出了完整的差速器壳体，也就是说，顶部壳体18是这样放置在 支承壳体1上的，即，两个金属外壳在其共同的连接面4上相互拼接。在 所述支承壳体l上，固定了圓周环6和套环7。如在图l中可看出的那样， 支承壳体l在其用虛线画出的线8上方的外表面上，具有圆柱形的加工面9， 所述加工面9被用作圆周环6的支承面。所述圓周环6以其下缘沿焊缝10 与支承壳体1的外表面焊接。圆周环6具有沿对角线相对置的孔11,所述 孔11刚好与支承壳体1的支承面5对准。孔11和支承面5被用于支撑已述 传动轴27的相对置的端部。两个金属外壳通过下列方式相互固定地连接， 即，圓周环6的上缘沿环形焊缝26与顶部壳体18焊接。这样，差速器壳 体就完成了装配。所述差速器壳体还要被连接到(未示出的)轮轴上，并 且随后被安装在差速器的(未示出的)外壳内。
当圓周环6被用作分离面4区域中构成差速器壳体的金属外壳的加固 件时，套环7在两个金属外壳的套筒连接部分3区域中产生类似的加固作 用。所述套环7在其朝向支承壳体1的一侧，具有与金属外壳的表面相吻 合的轮廓，从而使得它能紧贴金属外壳的外表面。所述套环7分别在其内 棱边上沿焊缝12以及在其外棱边上沿另一条焊缝13，与对应配设的金属外 壳固定地连接。可以将套环7分别制造成预加工好的圓环；还可以将所述 套环7制造成环绕的带，且在图示位置缠绕金属外壳而后焊接。
轴向锥齿轮14被置入支承壳体1中，其中在所述轴向锥齿轮14和支 承壳体l的内壁之间，嵌入支承垫圏15。轴向锥齿轮14的锥形啮合齿与支 承在传动轴27上的两个差速器锥齿轮22， 23啮合。轴向锥齿轮14的孔， 具有用于将转矩传递到轮轴上的花键17。在顶部壳体18中，轴向锥齿轮 20布设在支承垫圈21上。
8图3示出驱动齿轮29的安置，所述驱动齿轮29以其部分内轮廓紧贴 在支承壳体1的外表面，利用凹口包围圓周环6的下缘，且一方面在圓周 环6上沿环形焊缝31被固定，另一方面在支承壳体1上沿环形焊缝30被 固定。所述驱动齿轮29被设计成盘形轮。它将驱动转矩通过支承壳体1传 递到差速器壳体上，所述差速器壳体以与驱动转速一致的转速转动。整体 式的圓周环6被设计为截面呈圓锥形的，其中它以其较厚的端部包围顶部 壳体18且沿焊缝26与所述顶部壳体18焊接。
图4示出通过类似于图3的完整的差速器壳体剖开示出的轴向半剖视 图。与图3相比，图4中还增加了将推力轴承32, 33安装到支承套筒2上。
在按照图4的实施形式中，设计一种分开式圓周环，也就是说，该圓 周环由围绕顶部壳体18的厚度较大的上圓周环35以及围绕支承壳体1的 厚度较小的下圓周环36组成。两个所述圓周环35, 36在连接面4上沿环 形焊缝37互相焊接。
在按照图4的实施形式的情况下，驱动齿轮被设计为锥形轮38，且所 述驱动齿轮的内轮廓上部与下圓周环36焊接以及下部与支承壳体1焊接。 这种改型的驱动齿轮38，更适合作为结构组件使用，因为它可以更方便地 被集成组合到模块系统中。
为了附加地支撑驱动齿轮38,在所述驱动齿轮38的下表面上，通过沿 焊缝50焊接固定一个支壳39，所述支壳39的向上折弯的内缘40，位于邻 接的推力轴承32的上表面上且支撑在支承壳体1的套筒连接部分区域中。 与支承壳体l的连接，沿焊缝49实现。
在两个金属外壳中设有通孔41,所述通孔被用于减轻重量，并且此外 还适合作为排油孔。
图5示出差速器壳体的立体图，其中为了表示未装锥齿轮时的内部形 状，剖去了一个90。的扇形部分。在该内部-见图中可以辨i人出相应地一皮剖 切的传动轴27，所述传动轴27出于重量方面的原因被设计成圓柱形的管。 为了节省费用，这种传动轴也可以由实心材料制成。所述传动轴27在其端 侧的圆周上沿环形的焊缝28与两个金属外壳焊接。
图6至图10示出差速器壳体的另一种实施例。这种实施例与上述实施 例的区别尤其表现在，设计了一种沿轴向分为两半的圓周环60,所述圓周 环60按照图7由两个相同的半部组成。正如针对按照图4的沿圓周方向分
9开的圆周环35， 36已作的说明那样，沿轴向分开的圆周环60，被设计成轴 向截面是不对称的，即，在与差速器壳体的顶部壳体62的接触面区域，被 设计得较厚，越接近支承壳体63,其厚度越来越薄，因为在那儿，驱动齿 轮61被用作支承壳体63的附加的加固件。
按照图6和图7，分开的圓周环60除了具有相对置的支承孔11用于固 定传动轴27外，还具有另一些分布在圓周上的用于传动装置油的排油孔67， 所述排油孔67与支承孔11形状相同地被设计在差速器壳体的金属外壳上 (图10)。
每个金属外壳62， 63,为了连接轮轴而分别与毂套64连接，所述毂套 64在图8中被特别地加以图示。在所述毂套的剖面图上可以辨认出真正用 于轮轴的轴颈65。至少所述轴颈65的外圆周面f，为了支承推力轴承要被 精加工。在轴颈65上连接着连接环66，以便与纳入其中的金属外壳建立一 种拼合连接，所述连接环66的内轮廓，与金属外壳的形状吻合地沿径向向 外形成弧形，并且所述连接环66的厚度，沿轴向看，从轴颈开始逐渐减小。 通过适当地确定连接环66的尺寸，就可以适当地减小与金属外壳拼接区域 中的缺口应力。
在图9中剖开示出的驱动齿轮61，在其朝向顶部壳体62的面68上， 具有在图9中未详细示出的圓柱齿轮啮合齿或者锥齿轮啮合齿。与所述齿 相对置的径向的面69，为了减轻重量，被设计了凹槽状的凹穴，为了避免 由于负载而致的变形，所述凹穴须设计得当。驱动齿轮61在其内圆周面上 这样成型，即，它与圓周环60在端面上接合，并且此外以拼接的方式紧贴 支承壳体63。驱动齿轮有利地通过其圓周不但与支承壳体63焊接，而且还 与分开的圓周环60焊接。
图IO示出差速器壳体的两个金属外壳中的一个，所述差速器壳体由两 个相同的金属外壳，即顶部壳体62和支承壳体63组装而成。金属外壳分 别具有一个毂槽70，以便与毂套64接合，以及在其大的圆周上具有半圓形 的开口用于构成支7fcjL 11和排油孔67。
图11示出各组件互相拼接的视图的轴向剖视图，即由毂套64 (图8)、 顶部壳体62和支 义壳体63 (图10)、圓周环60 (图7)以及驱动齿4仑61 (图9)组装而成的结构。所有的组件紧密地互相连接且相互焊接。轮轴 71以及悬空地被固定的传动轴72的端部，在此处以用细线表示。
权利要求
1.一种用于汽车的轻型结构的差速器，具有由两个金属外壳组成的差速器壳体，在所述差速器壳体中，差速器锥齿轮(22，23)支承在与壳体固定的传动轴(27)上且与轴向锥齿轮(14，20)啮合，并且其中支承壳体(1)和顶部壳体(18)为了构成差速器壳体，沿一个共同的连接面(4)拼接，在所述支承壳体的外圆周上固定驱动齿轮(29，38，61)，其特征在于，一个或者多个传动轴(27)分别以至少一个端部安装及固定在壳体孔中，所述壳体孔对半地分别设计在支承壳体(1)和顶部壳体(18)中，并且两个在其连接面(4)上邻接的金属外壳，被一个或者多个对其进行加固的圆周环围绕。
2. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，在所述圓周环中，设计有与壳体孔对准的支承孔(11 )。
3. 按照权利要求2所述的差速器，其特征在于，设有跨接所述连接面(4)的整体式的圓周环(6)。
4. 按照权利要求2所述的差速器，其特征在于，设有两个在所述连接面(4)上邻接的圓周环(35， 36)。
5. 按照权利要求2所述的差速器，其特征在于，每个所述圆周环(60)沿轴向至少被分成两个半环。
6. 按照权利要求2所述的差速器，其特征在于，在金属外壳的外表面上，设计与所述圓周环相应的内支承面紧贴的圆柱形的支承面(9)。
7. 按照权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述圓周环在连接面(4 )上和/或沿其外缘与金属外壳的外表面焊接。
8. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述驱动齿轮(29,38, 61)的齿盘，至少沿其内圓周面的两条圓周边与支承壳体(1， 63 )和/或圓周环焊接。
9. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，在每个金属外壳上设计向外突出的支承套筒(2)以用于连接轮轴，在套筒连接部分(3)的区域的外表面上设有套环(7)以用于加固所述支承套筒(2),所述套环(7)与金属外壳构成一个共同的支撑面且沿两条圓周边与该金属外壳焊接。
10. 按照权利要求9所述的差速器，其特征在于，金属外壳的厚度，从套筒连接部分(3)向连接面(4)方向连续而緩慢地减小。
11. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，为了连接轮轴，每个金属外壳(62, 63 )与毂套(64)连接，在所述毂套(64)上设计向外突出的轴颈(65)，在所述轴颈(65)上连接着与金属外壳的形状吻合的连接环(66)。
12. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，设有对角或倾斜地连续延伸的传动轴(27)，所述传动轴(27)至少以端部沿其端面的圓周与一个或者多个圓周环固定地连接。
13. 按照权利要求3所述的差速器，其特征在于，所述整体式的圓周环(6)被设计成截面呈梯形，并且以其厚的一端与顶部壳体(18)焊接。
14. 按照权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述传动轴(27)设计成空心轴。
全文摘要
在用于汽车的轻型结构的差速器中，具有由两个金属外壳组成的差速器壳体，在所述差速器壳体中，差速器锥齿轮支承在与壳体固定的传动轴上且与轴向锥齿轮(14，20)啮合，其中支承壳体(1)和顶部壳体(18)为了构成差速器壳体，沿一个共同的连接面(4)拼接，在所述支承壳体的外圆周上固定驱动齿轮(29)，一个或者多个传动轴分别以至少一个端部安装及固定在壳体孔中，所述壳体孔分别对半地设计在支承壳体(1)和顶部壳体(18)中。两个在其连接面上邻接的金属外壳，被一个或者多个对其进行加固的圆周环围绕。
文档编号F16H48/06GK101688595SQ200880023758
公开日2010年3月31日 申请日期2008年1月25日 优先权日2007年5月8日
发明者彼得·古特曼 申请人:索纳Blw精密锻造有限责任公司