专利名称：用于汽车的差速器的制作方法
用于汽车的差速器
本发明涉及一种按专利权利要求1前序部分所述的用于汽车的差速器。
在DE4417373A1中介绍了这种汽车差速器。其中，差速器的差速器壳围绕一个保持架，它通过钢的圆柱形管段变形成为球形制成。差速器壳由两个半壳组成，差速器的主动齿轮与它们防旋转地连接，以及差速器齿轮的轴销支承在差速器壳内。保持架仅在一定程度上用于承受由半轴锥齿轮朝驱动轴方向施加的力。
由DE1810520A、US4455889A和US3554055A已知另一些具有差速器壳和与之防旋转连接的主动齿轮的差速器。
与此相对，本发明要解决的技术问题是，创造一种前言所述类型强度最理想的差速器，其中差速器壳设计得特别简单，它由少量构件组成，但尽管如此，仍能在低生产成本的同时显著减小重量和结构空间。
上述技术问题按本发明通过按专利权利要求1特征部分设计的前言所述的差速器得以解决。
按本发明的差速器其特征在于差速器壳的结构极其简单，它有利地用一个管段制造，例如设计为钢管段或纤维复合材料段，以及在所述差速器壳内设有两个直径方向的半轴孔用于穿过驱动轴，和有两个直径方向的销孔用于容纳从动销。前者围绕变速器壳的旋转轴线定心，后者的轴线则相应于一般的变速器结构，处于半轴孔之间的一个垂直于旋转轴线的中面内。当然，主动齿轮与变速器壳的外侧防旋转地连接，使发动机驱动扭矩通过主动齿轮传给变速器壳，并从变速器壳通过从动销和差速器锥齿轮均匀地传给半轴锥齿轮。因为差速器锥齿轮可围绕从动销自由旋转地支承，所以通过它们以不同的转速旋转并与此同时保证将扭矩通过半轴锥齿轮均匀地传给半轴驱动装置，差速器齿轮可以满足变速器的功能。
通过在管状差速器壳两端按本发明的回缩，以及通过所述回缩形成差速器壳在半轴孔和销孔附近的凹口，达到本发明的基本目的:减轻重量和节省材料。因此，这些构成回缩的凹口，相当于管状差速器壳的端棱。若有利地，差速器壳的回缩相对于管轴线对称延伸，则带来可能性，实际上可以没有管子下脚料地从一根能买到的标准管上截下多个差速器壳，由此可达到显著节省材料。
为了确保差速器壳的机械刚度，恰当的是-如果这么做并不影响配属于半轴孔和销孔的支承面的几何形状-所述凹口分别以离半轴孔和销孔大约相同的距离延伸，与这些孔是否有相同或不同的直径无关。通过在管状差速器壳端部凹口的径迹如此的最佳化，能完全满足为了制造合乎本发明目的的差速器壳不仅经济上而且技术上的前提条件。
用经调质处理或未经调质处理的钢制成的钢管，由于其基本强度高，成为生产按本发明的变速器壳理想的毛坯。此外，在这种毛坯成本低的同时，还通过构件小的横截面达到节省的目的。在这种情况下达到的重量减轻，通过如上面已阐述的回缩的径迹最佳化，得到进一步的改善。
此外还存在可能性，在选择用钢管制的简单构件的情况下，为了进一步减轻重量，可以按夹层结构，例如具有纤维复合材料的中间管，制造差速器壳。
在采用钢管作毛坯和使用恰当的分割技术，如电火花切割时，使按本发明的变速器壳的生产成本最低。除了管状毛坯的下料外，用钢或用与恰当的纤维复合材料组合的塑料制造导向插件也是有利的，导向插件固定在半轴孔内，以及具有支承半轴锥齿轮的导引面和用于支承差速器；这同样适用于固定在销孔内的那些导向插件，这些导向插件固定在销孔内，以及它们有支承差速器锥齿轮的导引面和用于支承从动销。
所述导向插件例如通过激光焊与管状差速器壳连接。
取代导向插件还存在这样的可能性，S卩，将一方面销孔的边缘和另一方面半轴孔的边缘设计为，使它们构成用于支承差速器锥齿轮或半轴锥齿轮的导向插件。由此省去单独的导向插件。
在构成导向插件时应当注意，是否使用差速器锥齿轮或半轴锥齿轮，取决于设计方案，它们或设计为带轴的齿轮或设计为球面齿轮，也就是说，在它们后面的止挡或导引面是否设计为平面或球面。也可以考虑有圆柱形止挡或导引面的所谓带凸肩的齿轮。
按本发明另一种实施形式规定，差速器壳两侧在销孔的区域内分别有一个在差速器壳外侧的沿其总长度连续的，例如通过变形造成的整平。
通过这种变形技术造成的整平，不仅沿平的接触面焊接简化主动齿轮的连接。而且由于整平通过变形造成，所以导致材料附加的冷作硬化，由此还提高外壳刚度。
附加的增强效果还可以采取下述措施达到，亦即令差速器壳设有多个加强用的凹槽，它们在其数量、造型和定向方面可以任意，但优选地构成向内凸出的凹陷。
此外，差速器壳设有多个穿孔或孔以用于进一步减轻重量。
还可以采取措施改善主动齿轮与管状差速器壳之间的连接，亦即主动齿轮外部有沿差速器壳母线延伸的接触面。这些接触面相宜地按照差速器壳的表面构型设计，例如当差速器壳带有整平时设计为平的表面，或当圆柱形的差速器壳时，根据曲率设计为横截面球形的表面。
取代横截面圆柱形的差速器壳，也可以考虑使用型压的管状差速器壳，例如具有基本上正方形的横截面和修圆的棱边。
在本发明的范围内，从动销可以设计为空心或实心，或制有孔。空心的钢销可通过注射纤维复合塑料或加填料的塑料使刚度最佳化。在其插入相应的销孔或事先已在其中装入差速器锥齿轮的导向插件内后，从动销沿轴向例如可以通过插销保险或通过主动齿轮轴向固定，必要时附加地通过焊接固定。
为了支承差速器壳，相宜的是，在所述附加的导向插件上沿半轴孔的延伸方向例如通过焊接固定。然而，当装入半轴孔内的那个导向插件或成形在外壳上的导向插件超过差速器壳向外伸出足够远时，便可以取消上述这种附加的导向插件。
如果需要，可以从外部在差速器壳上安置附加的加强肋，它们横向于差速器壳的端区延伸。
作为主动齿轮优选地考虑使用不同方案的齿轮，例如制齿直线或倾斜地连接在轮盘上的这些齿轮。也可以使用不同几何形状的制齿，例如斜齿或双曲线齿。
为了进一步减轻重量，如果可能将主动齿轮的直径尺寸设计为比差速器壳在销孔所在高度所要求的小。在这种情况下主动齿轮偏心地安置在差速器壳上。
若变速器和差速器使用同一种油，则主动齿轮没有密封功能。在这种情况下为了使重量最小，有利的是设有尽可能多、尽可能大、轴向贯穿的通孔。反之，若有密封功能，则没有通孔以及必须与差速器壳密封连接，从而借助主动齿轮可以实现处于齿轮上方的容积与处于齿轮下方的容积的密封。
下面借助
本发明的实施例。其中:
图1表示通过具有无密封功能的主动齿轮的差速器剖开示出的横截面；
图2表示圆柱形差速器壳的前视图3表不按图2的差速器壳的侧视图4表示具有凹槽的圆柱形差速器壳的透视图5表示具有穿孔的圆柱形差速器壳的透视图6表示侧面整平的基本上圆柱形的差速器壳的前视图7表不按图6的差速器壳的侧视图8表示大体正方形横截面的差速器壳的透视图9表示作为轮盘直线连接的圆柱齿轮的主动齿轮；
图10表不通过按图9的圆柱齿轮剖开不出的轴向横截面；
图11表示作为轮盘倾斜连接的圆柱齿轮的主动齿轮；
图12表示通过按图11的圆柱齿轮的轴向横截面；
图13表示主动齿轮具有密封功能的差速器局部剖切侧视图14表示具有加强基体的差速器局部剖切前视图；以及
图15表示按图14的差速器局部剖切侧视图。
图1用通过差速器轴线，亦即驱动轴的轴线15和从动销11的轴线16剖开示出的横截面，表示汽车差速器。按在这里说明的实施例的差速器，包括圆柱形差速器壳5，它用经调质处理或未经调质处理的钢材制造，其中安装了变速器构件以及在其外侧通过焊接固定主动齿轮I。在差速器壳5的两个相对置侧的两条焊缝，图中只画有其中一条在设计为圆柱齿轮的主动齿轮I的轮盘17下侧的焊缝13 ;在轮盘17上侧与之相对置的焊缝，在选择的本横截面图中不能看到，但相应地沿差速器壳5的母线延伸。用于销孔的导向插件2从差速器壳5出来的悬伸部分19，在主动齿轮I的区域内制有缺口，所以主动齿轮I的轮盘17可将其接触面28 (见图10) —直到达从动销11。
差速器壳5具有用于从动销11和用于半轴(未表示)的孔。在这些孔内分别插入钢制的导向插件并与差速器壳5的外侧焊接。用于半轴孔的导向插件6分别借助环形焊缝7固定；用于销孔的导向插件2借助环形焊缝3固定。导向插件2、6在其内侧构成导引面，用于支承相关的锥齿轮，亦即差速器锥齿轮4或半轴锥齿轮8。差速器锥齿轮4在从动销11上自由旋转并与半轴锥齿轮8处于啮合连接状态。差速器壳5的旋转，通过导向插件2、从动销11和差速器锥齿轮4，传给半轴锥齿轮8。
钢制的从动销11为了减轻重量设计为空心的；它有用填料增强的塑料制的加强基体52作为芯子。
如图1所示的差速器壳5，在按图2-图8的不同方案中，作为毛坯分别缩小表示。
按图2和图3的实施形式表示圆柱形差速器壳5，包括沿直径方向相对置的半轴孔9和销孔10。圆柱形端部分别设有一个缩短其最大纵向尺寸的回缩18，在按图示的例子中，它们的凹口分别延伸为，一方面离半轴孔9，另一方面离销孔10有相同的间距a。由此在顾及各自孔直径的情况下，保证差速器壳有最低刚度，按图示的实施例，销孔10与半轴孔9相比直径小得多。因此，在差速器壳5有足够强度的同时，所述回缩18可以明显节省材料并因而减轻重量。回缩18对称于差速器壳5的纵轴线33延伸，从而在备用管上彼此相继的外壳段是一致的，此时只应注意，半轴孔和销孔应交替错开90°。
图4表示圆柱形差速器壳5的透视图，它与图2不同，附加地有八个向内凸出的凹槽20，它们用于附加地增强差速器壳5。
图5表示圆柱形差速器壳5另一种实施形式，它与图2不同，有四个穿孔22，它们用于减轻重量。
图6仍表示基本圆柱形的差速器壳5，它与图2不同有侧面的整平24，在按图7的侧视图中可以看出它们的尺寸。所述整平有利地通过圆柱形无切削地变形，在冷作硬化的同时造成，所以整平24用于附加地增强差速器壳5。
图8表不一种管状差速器壳5,它有一种大体正方形棱角修圆的成型横截面。这种横截面形状特别适用于向外曲拱的导向插件26、27的形状，它们用于支承锥齿轮8或4。在本例中，导向插件26设计为适用于支承带轴的齿轮类型的半轴锥齿轮8。相应地，导向插件27适用于支承球面齿轮类型的差速器锥齿轮4。
图9和图10用视图和横截面表示形式上为圆柱齿轮的主动齿轮I，它有其轮盘17的直线连接12。在轮盘17的内圆周上，各一个球状接触面28处于相对置的两侧，目的在于全面地支承在圆柱形差速器壳5的外侧上。
图11和图12表示形式上同样为圆柱齿轮的主动齿轮1，然而在这里，在轮盘17上有倾斜的连接14。接触面31在这里设计为平面，这对于固定在具有按图6的整平24类型的差速器壳上是恰当的。沿周向延伸的四个槽缝30，用于减轻圆柱齿轮的重量。
图13表不图1所不差速器的一种改型，亦即有一个主动齿轮I，它与差速器壳5下侧密封连接。以此方式在主动齿轮I的两侧实现油腔的隔离，从而可以一侧为变速器，另一侧为差速器使用不同的油，所述密封功能通过在主动齿轮I上侧沿差速器壳5母线的焊缝34，以及通过主动齿轮I下侧在中心孔29内部的焊缝13达到。半轴齿轮8在其内孔有为了将扭矩传给驱动轴(未表示)常见的内啮合齿。除此之外，此图与图1相同的构件或元件使用与图1中一样的附图标记。
图14和图15以具有加强基体21、38、46、49的差速器为例，表示图1所示差速器其他改型，在这里与图1不同作为主动齿轮不使用圆柱齿轮，而是采用图中非常示意性地表示的盘形齿轮。图14表示局部剖切的前视图，而图15表示同一个差速器局部剖切的侧视图。差速器壳5置入设有多个凹槽45、47、48的主动齿轮I的内部几何结构中，以及通过相应的焊缝37、40、42与差速器壳5连接。此外，管状设计结构的导向插件6通过多条焊缝32、35、39、43与差速器壳5以及借助另一条焊缝41与主动齿轮I连接。加强基体21、38、46,49例如通过压注塑料造成；通过这些加强基体一方面提高总系统的刚度，另一方面通过使用一种密度明显小于钢的村料，与全部用钢的方案相比显著降低系统总重量。为了使刚度最佳化，差速器壳5和导向插件6制有图中仅部分表示的用加强基体充填的穿孔。除此之外，在图示的改型方案中，半轴锥齿轮的支承面部分通过两个加强基体21、46提供，以及用于差速器系统径向支承的轴向止挡50、51，通过另外两个加强基体21、49提供。从动销通过插销36轴向保险。差速器壳5设计为相对于从动销轴线16非对称。从图14和图15中的剖示图可以看出变速器壳的外部几何形状，以及按图15中的虚线44延伸。与图1相同的构件采用同样的附图标记。
权利要求
1.一种用于汽车的差速器，具有管状差速器壳(5)，差速器锥齿轮(4)在所述差速器壳(5 )内支承在固定在外壳上的从动销(11)上，以及与半轴锥齿轮(8 )啮合，其中，差速器壳(5)被用于传输发动机的驱动扭矩的主动齿轮(I)围绕，以及其中，所述差速器壳(5)具有两个直径方向的半轴孔(9)用于穿过驱动轴，和具有两个直径方向的销孔(10)用于容纳从动销(11)，其特征为:在所述差速器壳(5)的两端具有回缩(18)，所述回缩形成差速器壳(5)的在半轴孔(9)和销孔(10)附近的凹口。
2.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，所述构成回缩(18)的凹口相对于差速器壳(5)的管轴线对称延伸。
3.按照权利要求2所述的差速器，其特征为，所述凹口分别以离半轴孔(9)和销孔(10)大约相同的距离(a)延伸。
4.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，导向插件(6)固定在所述半轴孔(9)内，在所述导向插件(6)上设有支承半轴锥齿轮(8)的导引面。
5.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，导向插件(2)固定在所述销孔(10)内，在所述导向插件(2)上设有用于支承差速器锥齿轮(4)的导引面。
6.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，为了构成导向插件(27)，所述销孔(10)的边缘设计为适用于支承差速器锥齿轮(4 )。
7.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，为了构成导向插件(26)，所述半轴孔(9)的边缘设计为适用于支承半轴锥齿轮(8 )。
8.按照权利要求6或7所述的差速器，其特征为，所述导向插件(26、27)设计为适用于支承带凸肩或带轴的齿轮或球面齿轮形式的半轴锥齿轮(8 )或差速器锥齿轮(4 )。
9.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，所述差速器壳(5)两侧在销孔(10)的区域内分别具有一个在差速器壳外侧的沿其总长度连续的整平(24)。
10.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，所述差速器壳(5)设有多个加强用的凹槽(20)。
11.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，所述差速器壳(5)设有多个穿孔(22)。
12.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，主动齿轮(I)在其内圆周上具有用于与差速器壳(5)连接的接触面(28、31)。
13.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，设有主动齿轮(I)的凹槽(45、47)，为了构成加强基体(38、46 )，而充填塑料、加填料的塑料或纤维复合材料。
14.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，设有主动齿轮(I)和差速器壳(5)的凹槽(47 )，为了构成加强基体(46 )，而充填塑料、加填料的塑料或纤维复合材料。
15.按照权利要求1所述的差速器，其特征为，至少一个导向插件(6)设有穿孔，以及与差速器壳(5)的穿孔(22)和/或主动齿轮(I)的凹槽(47、48)—起，为了构成共同的加强基体(21、46、49 )，而充填塑料、加填料的塑料或纤维复合材料。
全文摘要
本发明涉及一种汽车差速器，具有管状差速器壳(5)，差速器锥齿轮(4)在差速器壳(5)内支承在固定在外壳上的从动销(11)上，以及与半轴锥齿轮(8)啮合，以及其中，差速器壳(5)具有两个直径方向的半轴孔(9)用于穿过驱动轴，和具有两个直径方向的销孔(10)用于容纳从动销(11)，在差速器壳(5)两端具有回缩(18)，它们描述了差速器壳(5)在半轴孔(9)和销孔(10)附近的凹口。
文档编号F16H48/08GK103140701SQ201180044462
公开日2013年6月5日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年9月15日
发明者C.格罗贝尔 申请人:索纳Blw精密锻造有限责任公司