专利名称：具有自调节齿轮装置的差速器的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及差速器，特别涉及一种具有自调节齿轮装置的差速器。
背景技术：
差速器是应用在车辆动力传动系中的公知设备。这些设备操作以连接一对旋转构 件，如传动轴或绕旋转轴线的半轴。因此，差速器用作可操作地连接车辆的前轴与后轴的分 动箱的一部分，在开式差速器和限滑及锁止式差速器中用于连接半轴，以及本领域中公知 的其他应用。现有技术中公知类型的差速器可包括壳体以及由壳体操作地支撑的齿轮箱，以用 于通过车辆动力传动系旋转。差速器一般包括至少一对半轴齿轮。半轴齿轮花键联结，以 与一对如半轴的旋转构件一起旋转。具有十字销的十字轴操作地安装，以用于与齿轮箱一 起旋转。小齿轮安装成与十字销一起旋转并与半轴齿轮成啮合关系。小齿轮典型地包括限 定有圆柱表面的中心孔，所述圆柱表面设计为与十字销的外圆柱表面相配合。现有技术中 已公知，半轴齿轮的差速旋转、因此半轴的差速旋转可通过小齿轮相对于十字销的旋转而 获得。尽管现有技术中以及上述描述的公知类型的差速器以它们希望的目的进行工作， 但是还存在不足。更具体地说，还在持续不断地努力以改进此类差速器的操作。与此类差速 器相关的一个问题是需要位于小齿轮和十字销之间以及位于小齿轮和半轴齿轮之间的配 合表面平滑有效地相互作用。实现这样的目的的一个方法包括增加制造十字销、小齿轮和 半轴齿轮的制造工艺的精度。不幸地，增加的精度同时也增加了这些设备的制造成本。但 是最终，任何制造工艺中能达到的精度级别也有一个限制。制造误差最终是无法避免的。因此，现有技术需要一种差速器，其允许在小齿轮和与其相关的十字销以及半轴 齿轮之间平滑啮合地相互作用，而不需要增加制造成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是设计一种差速器，其允许在小齿轮和相关的十 字销以及半轴齿轮之间平滑啮合地相互作用，而不需要增加制造成本。本实用新型克服了现有技术中的用于包括一对旋转构件的车辆动力传动系中的 差速器的不足。差速器包括齿轮箱，其相对于所述车辆动力传动系以受驱动的关系支撑。 一对半轴齿轮安装成在所述齿轮箱中与所述旋转构件中的相应的一个一起旋转。十字轴安 装成与所述齿轮箱一起旋转。所述十字轴包括至少一对十字销。每个十字销限定一纵向轴 线以及一外表面，所述外表面以垂直于所述十字销的所述纵向轴线地延伸的轴线为中心凸 出。差速器还包括至少一对小齿轮。每个所述小齿轮包括中心孔。每个所述十字销都容 置在所述小齿轮中的相应的一个的中心孔中，使得所述小齿轮安装成与所述十字轴一起旋 转，并与所述半轴齿轮成啮合关系，其中所述小齿轮绕所述十字销的凸形的表面的旋转自 由度增加。[0008]可选地，本实用新型还涉及一种用于包括一对旋转构件的车辆动力传动系中的差 速器。差速器包括齿轮箱，其相对于所述车辆动力传动系以受驱动的关系支撑；一对半轴 齿轮，其安装成在所述齿轮箱中与所述旋转构件中的相应的一个一起旋转；十字轴，其安装 成与所述齿轮箱一起旋转，所述十字轴包括至少一对十字销；至少一对小齿轮，每个所述小 齿轮包括绕轴线限定的中心孔，每个所述中心孔限定内表面，所述内表面以垂直于所述中 心孔的轴线地延伸的轴线为中心凸出，所述十字销容置在所述小齿轮中的相应的一个的中 心孔中，使得所述小齿轮安装成与所述十字轴一起旋转，并与所述半轴齿轮成啮合关系，其 中所述小齿轮绕所述十字销的旋转自由度增加。可选地，本实用新型还涉及一种用于包括一对旋转构件的车辆动力传动系中的差 速器，所述差速器包括壳体以及齿轮箱，所述齿轮箱相对于所述车辆动力传动系以受驱动 的关系支撑在所述壳体中；一对半轴齿轮，其安装成在所述齿轮箱中与所述旋转构件中的 相应的一个一起旋转；十字轴，其安装成与所述齿轮箱一起旋转，所述十字轴包括两对十字 销，每个十字销限定一纵向轴线以及一外表面，所述外表面以垂直于所述十字销的所述纵 向轴线地延伸的轴线为中心凸出；两对小齿轮，每个所述小齿轮包括中心孔，每个所述十字 销都容置在所述小齿轮中的相应的一个的中心孔中，使得所述小齿轮安装成绕所述十字轴 旋转，并与所述半轴齿轮成啮合关系，其中所述小齿轮绕所述十字销的凸形的表面的旋转 自由度增加。当十字销沿其轴线的形状、或小齿轮中心孔的形状如此地改进时，允许小齿轮和 半轴齿轮能相对于彼此通过很小的角度进行自调节，但其导致了相对于彼此很大的自由 度。此增加的自由度和自调节能力也补偿了在制造工艺中导致的精度上的无法避免的误 差。此外，这种自调节特征并不会妨碍差速器的操作，因为在车辆应用中大多数差速运动每 分钟的转数都是低的。相应地，本实用新型的差速器有利于啮合齿轮的平滑操作，但其制造 费用相对较低。
本实用新型其它目的、特征以及优点可在结合附图阅读下文的描述后更容易地理 解和接受，其中图1为本实用新型使用类型的差速器的示例性实施例的剖视侧视图；图2为现有技术公知类型的具有十字销以及小齿轮的十字轴的局部剖视侧视图；图2A为现有技术中公知类型的十字销和小齿轮的中心孔之间的配合面的局部放 大剖视侧视图；图3为本实用新型具有带凸形外表面的十字销的十字轴的局部剖视侧视图；图3A为本实用新型中使用类型的具有凸形外表面的十字销与小齿轮中心孔之间 的相互作用的局部放大剖视侧视图；图4为本实用新型中使用类型的十字轴的局部剖视侧视图，所述十字轴具有带中 心孔的小齿轮，所述中心孔具有凸形的内表面；和图4A为本实用新型中使用类型的小齿轮凸形中心孔与十字销的相互作用的局部 放大剖视侧视图。
具体实施方式
在图1中总体上以10示出该类型差速器的一个示意性实施例，其可使用具有本实 用新型设计类型的十字销或小齿轮的十字轴，在所有附图中，类似结构采用类似的附图标 记。差速器10设计为用作任意车辆--所述车辆具有为车辆提供驱动力的动力装置--的 动力传动系的一部分。因此，本领域技术人员能够理解差速器10能用作操作地连接车辆的 前轴与后轴的分动箱的一部分，在开式差速器、限滑差速器或锁止式差速器用于连接半轴， 以及现有技术中已普遍公知的其它应用。限滑或锁止式差速器可以是液压致动或电气致动 的，因此包括连接机构--如用于在特定操作条件下将半轴操作地连接在一起的摩擦式离 合器。本领域技术人员可通过下文的描述理解，图1中所示的差速器10的目的仅提供一种 可使用本实用新型特征的设备的基本示意性实施例，并不意味着本实用新型的应用限于本 文所述类型的差速器。基于这种理解，差速器10可包括总体上以12标示的壳体。总体上以14标示的齿 轮箱可操作地支撑在壳体12内，以通过动力传动系受驱地旋转，这在现有技术中已公知。 为此，齿圈16可操作地安装在齿轮箱14上。齿圈16典型地设置成与小齿轮18成啮合关系 而受驱动，所述小齿轮18固定至驱动轴20或其它驱动机构。齿轮箱14可由两个端部22、 24限定，所述两个端部22、24通过现有技术中任何传统的方式操作地固定在一起。本领域 技术人员可通过下文的描述理解，齿轮箱14和壳体12可以由现有技术中任何传统的结构 限定，且本实用新型并不仅限于在此描述的特殊壳体12或由两个端部限定的齿轮箱14。类 似地，齿轮箱14可以通过现有技术中公知的任何传统的驱动机构驱动，且本实用新型并不 限于通过齿圈、小齿轮和驱动轴驱动的齿轮箱14。齿轮箱14的每个端部22、24包括毂26、28，所述毂26、28在轴承34或类似结构的 帮助下支撑一对旋转构件中的一个，如半轴30、32。齿轮箱14限定一腔室36。一对半轴齿 轮38、40安装成在由齿轮箱14限定的腔室36中与一对旋转构件42、44中的相应的一个一 起旋转。典型地，每个半轴齿轮38、40与旋转构件30、32中的对应的一个花键联结。总体 上以48标示的十字轴安装成与齿轮箱14 一起旋转。十字轴48包括至少一对十字销50。 另外，差速器10还包括至少一对小齿轮52。在这些图中所示的实施例中，十字轴48包括两 对十字销50和两对小齿轮52。每个小齿轮52都安装成在相应的十字销50上旋转，并与成 对的半轴齿轮38、40中的对应的一个成啮合关系。理解这些背景后，现在来看图2和图2A，其中示出了现有技术中公知类型的差速 器D的一半，该差速器D使用了具有4个十字销P(图中示出了 3个)和4个小齿轮G的十 字轴S。如图2A中最清晰地示出的，十字销P限定了一基本环形的表面A，该表面A绕每个 销P的轴线X延伸。小齿轮G限定一具有内表面I的中心孔B，内表面I与十字销P的表面 A互补并限定一与十字销沿其轴线成配合关系的环形表面。因此，小齿轮是轴颈支承的以绕 十字销旋转，并适于与半轴齿轮成啮合关系。重要的是，小齿轮与半轴齿轮以尽可能少的摩 擦能量损失平滑地啮合。在现有技术中，通过增加十字销和小齿轮之间的配合面的精度来 达到这一目的。另外，这些部件的制造还包括大量的热处理和抛光以达到这个目的。不幸 地，达到这一等级的精度以及减少摩擦或其它损失的工作增加了现有技术中公知类型的差 速器的制造成本。而且，无论花费在增加相互作用表面的精度上的努力多大，制造工艺永远 都是不完美的。因此，与理想设计的差距总是存在的。这些差距导致差速器的摩擦增加和能量损失。本实用新型克服了现有技术中的这些缺陷，差速器10使用具有特殊结构的十字 轴48的十字销50和小齿轮52，如图3-3A、4-4A所示。特别参照图3和3A所示，本实用新 型的每个十字销50限定一纵向轴线54和以示意性地用58标示的轴线为中心凸出的外表 面56，该轴线58垂直于十字销50的纵向轴线54延伸。如图3-3A中所示，从读者的视角观 察，轴线58延伸向纸面内。每个小齿轮52包括一中心孔60。在一实施例中，中心孔的内 表面62环形地围绕所述中心孔的轴线。每个十字销50都容置在对应一个小齿轮的中心孔 60中，使得小齿轮52安装成与十字轴48 —起旋转，并与半轴齿轮38、40成啮合关系，其中 小齿轮52绕十字销52的凸形表面56的旋转自由度增加。更特别地，十字销50的凸形改 善了小齿轮52相对于十字销50的可调性，由此在允许小齿轮52相对于十字销50的可调 性的同时改善了小齿轮52和半轴齿轮38、40之间的平滑啮合。所有这些有利特征都源自 于十字销50的外表面56的凸形。因此，本领域技术人员能够理解，表面56的凸形可限定 形成理论圆的一部分的弧形。可选地，该弧形可形成理论椭圆的一部分。另外，该弧形可形 成理论曲线一该理论曲线不限定圆形或椭圆形一的一部分。本领域技术人员能够理解， 在图3和3A中，为了图示的目的，十字销50的凸形是被夸大的。图4和4A所示是本实用新型差速器的另一实施例，其中类似结构采用类似的附图 标记，有些附图标记相对于图3和3A所示的实施例增加了 100。在图4和4A所示的实施例 中，凸面162形成于小齿轮52的中心孔160中。十字销50的外表面156是环形的。中心孔 160限定一内表面162，该内表面162绕轴线164成凸形，该轴线164垂直于小齿轮52的中 心孔160的轴线166、但与该轴线166间隔开地延伸。如图4A中所示，从读者的视角观察， 轴线164延伸入纸面内。十字销50容置在对应的一个小齿轮52的中心孔160中，使得小 齿轮52安装成与十字轴48 —起旋转，并与半轴齿轮38、40成啮合关系，其中小齿轮52绕 十字销50的旋转自由度增加。由此，图4和4A所示的实施例具有图3和3A所示实施例的 所有特征和优点。此外，与图3和3A所示的实施例对应，中心孔160的凸形内表面162可 以限定一形成理论圆的一部分的弧形。可选地，中心孔160的凸形内表面162可限定形成 理论椭圆的一部分的弧形。另外，中心孔160的凸形内表面162限定的弧形不形成理论圆 或理论椭圆的一部分，而是形成理论曲线的一部分。本领域技术人员能够理解，在图4和4A 中，为了图示的目的，孔60的内表面162的凸形是被夸大的。当十字销50的表面56沿着其轴线(或小齿轮52的中心孔160)这样地改进时， 其允许小齿轮52和半轴齿轮38、40能相对于彼此通过很小的角度进行自调节，但这导致了 相对于彼此大得多的自由度。此增加的自由度和自调节能力也补偿了在制造工艺中导致的 精度上的无法避免的误差。此外，这种自调节特征并不会妨碍差速器的操作，因为在车辆应 用中大多数差速运动每分钟的转数都是低的。相应地，本实用新型的差速器有利于啮合齿 轮的平滑操作，但其制造费用相对较低。说明书前述细节描述了本实用新型，本领域技术人员通过阅读和理解说明书能想 到不同的选择和改进。只要落在权利要求书范围内，这些选择和改进也应归于本实用新型 中。
权利要求1.一种用于包括一对旋转构件(30、32)的车辆动力传动系中的差速器(10)，所述差速 器(10)包括齿轮箱(14)，其相对于所述车辆动力传动系以受驱动的关系支撑；一对半轴齿轮(38、 40)，其安装成在所述齿轮箱(14)中与所述旋转构件(30、32)中的相应的一个一起旋转；十 字轴(48)，其安装成与所述齿轮箱(14) 一起旋转，所述十字轴(48)包括至少一对十字销 (50)，每个十字销(50)限定一纵向轴线(54)以及一外表面(56)，所述外表面(56)以垂直 于所述十字销(50)的所述纵向轴线(54)地延伸的轴线(58)为中心凸出；至少一对小齿轮(52)，每个所述小齿轮(52)包括中心孔(60)，每个所述十字销(50) 都容置在所述小齿轮(52)中的相应的一个的中心孔(60)中，使得所述小齿轮(52)安装 成与所述十字轴(48) —起旋转，并与所述半轴齿轮(38、40)成啮合关系，其中所述小齿轮 (52)绕所述十字销(50)的凸形的表面(56)的旋转自由度增加。
2.如权利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字销(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理论圆的一部分。
3.如权利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字销(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理论椭圆的一部分。
4.如权利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字销(50)的凸形的外表面(56)限定 一弧形，所述弧形形成理论曲线的一部分。
5.如权利要求1所述的差速器(10)，其中所述差速器进一步包括壳体(12)，其中所述 齿轮箱(14)受支撑而在所述壳体(12)中旋转。
6.如权利要求1所述的差速器(10)，其中所述十字轴(48)包括两对十字销(50)和两 对小齿轮(52)，每对小齿轮(52)都安装成在对应的一对十字销(50)上旋转，并与成对的所 述半轴齿轮(38、40)中的对应的一个成啮合关系。
7.一种用于包括一对旋转构件(30、32)的车辆动力传动系中的差速器(10)，所述差速 器(10)包括齿轮箱(14)，其相对于所述车辆动力传动系以受驱动的关系支撑；一对半轴齿轮(38、 40)，其安装成在所述齿轮箱(14)中与所述旋转构件(30、32)中的相应的一个一起旋转；十 字轴(48)，其安装成与所述齿轮箱(14) 一起旋转，所述十字轴(48)包括至少一对十字销 (50)；至少一对小齿轮(52)，每个所述小齿轮(52)包括绕轴线(166)限定的中心孔(160)， 每个所述中心孔(160)限定内表面(162)，所述内表面(162)以垂直于所述中心孔的轴线 (166)地延伸的轴线(164)为中心凸出，所述十字销(50)容置在所述小齿轮(52)中的相应 的一个的中心孔(160)中，使得所述小齿轮(52)安装成与所述十字轴(48) —起旋转，并与 所述半轴齿轮(38、40)成啮合关系，其中所述小齿轮(52)绕所述十字销(50)的旋转自由 度增加。
8.如权利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的内表面(162)限 定一弧形，所述弧形形成理论圆的一部分。
9.如权利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的内表面(162)限 定一弧形，所述弧形形成理论椭圆的一部分。
10.如权利要求7所述的差速器(10)，其中所述中心孔(160)的凸形的内表面(162)限定一弧形，所述弧形形成理论曲线的一部分。
11.如权利要求7所述的差速器(10)，其中所述差速器进一步包括壳体(12)，其中所述 齿轮箱(14)受支撑而在所述壳体(12)中旋转。
12.如权利要求7所述的差速器(10)，其中所述十字轴(48)包括两对十字销(50)和 两对小齿轮(52)，每对小齿轮(52)都安装成在对应的一对十字销(50)上旋转，并与成对的 所述半轴齿轮(38、40)中的对应的一个成啮合关系。
13.一种用于包括一对旋转构件(30、32)的车辆动力传动系中的差速器(10)，所述差 速器(10)包括壳体(12)以及齿轮箱(14)，所述齿轮箱(14)相对于所述车辆动力传动系以受驱动的 关系支撑在所述壳体(12)中；一对半轴齿轮(38、40)，其安装成在所述齿轮箱(14)中与所 述旋转构件(30、32)中的相应的一个一起旋转；十字轴(48)，其安装成与所述齿轮箱(14) 一起旋转，所述十字轴(48)包括两对十字销(50)，每个十字销(50)限定一纵向轴线(54) 以及一外表面(56)，所述外表面(56)以垂直于所述十字销(50)的所述纵向轴线(54)地延 伸的轴线(58)为中心凸出；两对小齿轮(52)，每个所述小齿轮(52)包括中心孔(60)，每个所述十字销(50)都容 置在所述小齿轮(52)中的相应的一个的中心孔(60)中，使得所述小齿轮(52)安装成绕所 述十字轴(48)旋转，并与所述半轴齿轮(38、40)成啮合关系，其中所述小齿轮(52)绕所述 十字销(50)的凸形的表面(56)的旋转自由度增加。
14.如权利要求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，所述弧形形成理论圆的一部分。
15.如权利要求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，所述弧形形成理论椭圆的一部分。
16.如权利要求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，所述弧形形成理论曲线的一部分。
专利摘要一种差速器(10)，包括相对于动力传动系以受驱动的关系操作地支撑的齿轮箱(14)、以及安装成与齿轮箱(14)一起旋转的十字轴(48)。十字轴(48)包括至少一对十字销(50)。每个十字销(50)限定一纵向轴线(54)以及外表面(56)，外表面(56)绕垂直于十字销(50)的纵向轴线(54)地延伸的轴线(58)成凸形。小齿轮(52)包括中心孔(60)，其中十字销(50)容置在小齿轮(52)的中心孔(60)中，使得齿轮安装成与十字轴(48)一起旋转并与半轴齿轮(38、40)成啮合关系，其中小齿轮(52)绕十字销(50)的凸形表面(56)的旋转自由度增加。可选地，小齿轮(52)的中心孔(160)的内表面(162)沿中心孔的轴线(166)成凸形。
文档编号F16H48/00GK201851625SQ20102055610
公开日2011年6月1日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者S·P·拉泽维奇 申请人:伊顿公司