專利名稱：緊湊行星差速齒輪組裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及差速齒輪組及行星差速齒輪組。這樣的差速齒輪組通常見于輪式驅動車輛如汽車和卡車中。
背景技術：
輪式驅動車輛通常相鄰車輛相對側地設置有彼此相對定位的一對驅動輪。該對驅動輪通常借助一公共傳動系由一公共動力源驅動。該對驅動輪可以是車輛的前輪或者后輪。當車輛繞著轉角或者沿著曲線驅動之時，該對驅動輪的外側驅動輪比該對驅動輪的內側驅動輪行走更長的距離，而內側驅動輪則比外側驅動輪行走更短的距離。為了適應對置驅動輪同時行走過的較長和較短的距離，公共傳動系通常包括差速齒輪組。
在一些全輪驅動車輛中，車輛所有的車輪都是由公共傳動系驅動的驅動輪。在一些車輛中，多對驅動輪組(如，雙輪)鄰近車輛相對側地彼此相對地定位。在這樣的多輪驅動(如多驅動橋)車輛中，傳動系通常包括位于每一對驅動輪或驅動輪組(如，第一對驅動輪組和第二對驅動輪組)之間的差速齒輪組。由于第一對驅動輪組可具有不同于第二對驅動輪組的平均行走距離，差速齒輪組還可以定位在第一對驅動輪組和第二對驅動輪組 (如，動力傳動系的變速箱中)之間。
差速齒輪組可進一步用在其他應用中，如包裝機械、聯動裝置、功率分配器等。
行星齒輪組可包括由托架保持在適當位置的一個或多個太陽齒輪及一個或多個行星齒輪。行星齒輪通常與一個或多個太陽齒輪嚙合。一些行星齒輪組包括與托架直接耦聯的齒圈。其他行星齒輪組包括與行星齒輪嚙合的齒圈。一些行星齒輪組可設置為差速齒輪組。一些行星齒輪組可用于多級變速器中。
差速齒輪組和/或行星齒輪組通常要求成本低、易于制造、零件數量低、體積小、 直徑小、寬度窄、額定扭矩高、以及/或硬度高。本發明滿足了這些以及其他的要求。發明內容
本發明的一個方面涉及在給定尺寸時比傳統的行星差速齒輪組具有更高額定扭矩的緊湊行星差速齒輪組。在給定寬度、給定直徑、給定體積、給定質量和/或給定轉動慣量時，與傳統差速設計相比，緊湊行星差速齒輪組可具有提高的額定扭矩。
本發明的另一方面涉及在給定的額定扭矩下相比于傳統行星差速齒輪組成本更低的行星差速齒輪組。較低的成本可通過較低零件數量、消除緊固件、使用固定裝置的自動化組裝、無需焊后加工、和/或使用少量材料實現。
本發明的又一方面涉及一種行星差速齒輪組，其包括第一太陽齒輪；第二太陽齒輪；第一行星齒輪組；第二行星齒輪組；及托架。托架基本上包圍第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、第一行星齒輪組和第二行星齒輪組。其中在使用行星差速齒輪組時，行星差速齒輪組無需緊固件便以可操作的方式相對于彼此定位第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和托架。
在一些實施方式中，像車輛的車橋應用中，第一太陽齒輪適于驅動汽車的第一車橋，而第二太陽齒輪適于驅動汽車的第二車橋。在應用于如車輛傳動箱中的情況下，第一太陽齒輪適于驅動車輛的第一驅動橋，而第二太陽齒輪適于驅動車輛的第二驅動橋。第一行星齒輪組可與第一太陽齒輪相互嚙合，而第二行星齒輪組可與第二太陽齒輪相互嚙合。第一行星齒輪組和第二行星齒輪組可彼此相互嚙合。第一行星齒輪組和第二行星齒輪組可以共同的半徑繞太陽齒輪定位。
本發明的另一方面涉及一種行星差速齒輪組，其包括太陽齒輪；有一個或多個行星齒輪形成的行星齒輪組；及托架，其具有焊接結構并基本上包圍太陽齒輪和行星齒輪組，使得太陽齒輪和行星齒輪組不能從托架移走。組裝行星差速齒輪組的方法可包括提供托架的第一部分；鄰近托架的第一部分定位太陽齒輪；鄰近托架的第一部分定位行星齒輪組；鄰近托架的第一部分定位托架的第二部分；及將托架的第一部分和第二部分焊接在一起。
在一些實施方式中，上述方法中的將托架的第一部分和第二部分焊接在一起的步驟可包括電子束焊接。將托架的第一部分和第二部分焊接在一起的步驟可僅引起很小的變形和/或局部焊接變型，使得無需對行星差速齒輪組進行焊后加工。在一些實施方式中，行星差速齒輪組進一步包括齒圈。托架可包括齒圈、焊接到齒圈的第一部分、以及焊接到齒圈的第二部分。一種組裝行星差速齒輪組的方法可包括提供托架的第一部分；鄰近托架的第一部分定位太陽齒輪；鄰近托架的第一部分定位行星齒輪組；鄰近托架的第一部分定位托架的齒圈；鄰近托架的齒圈定位托架的第二部分；及將托架的第一部分和第二部分焊接到托架的齒圈上。焊接可包括電子束焊接。太陽齒輪可適于驅動車輛的傳動鏈軸(如車橋、 驅動橋等)。
本發明的再另一個方面涉及一種行星差速齒輪組，其包括第一太陽齒輪；能夠與第一太陽齒輪互換的第二太陽齒輪；與第一太陽齒輪相互哨合的第一行星齒輪組；與第二太陽齒輪相互嚙合的第二行星齒輪組；以及包括能夠彼此互換的第一構件和第二構件的托架。第一行星齒輪組和第二行星齒輪組能夠彼此互換。第一行星齒輪組和第二行星齒輪組彼此相互嚙合。第一構件形成托架第一側的主體部分，而第二構件形成托架第二側的主體部分。齒圈可焊接到托架的第一構件和第二構件。
本發明的又另一個方面涉及一種行星差速齒輪組，其包括第一太陽齒輪；第二太陽齒輪；至少四對相互嚙合的行星齒輪，和托架。每一對相互嚙合的行星齒輪都包括與第一太陽齒輪相互嚙合的第一行星齒輪以及與第二太陽齒輪嚙合的第二行星齒輪。托架包括限定一最內表面的齒圈件。齒圈件的最內表面定位成超出由成對相互哨合的行星齒輪所占據的最外側柱面。
在一些實施方式中，齒圈件的最內表面限定一與由成對相互哨合的行星齒輪所占據的最外側柱面隔開一徑向距離的界限。該徑向距離可小于行星齒輪的齒厚。該半徑距離小于平行齒輪齒的厚度。托架可包括彼此隔開的第一壁和第二壁。相互嚙合的成對行星齒輪的第一行星齒輪和第二行星齒輪中的每一個都可基本上在第一壁和第二壁之間延伸。每個第一行星齒輪和第二行星齒輪都可包括直徑減小部分。第一行星齒輪的直徑減小部分可不接觸第二太陽齒輪，且第二行星齒輪的直徑減小部分可不接觸第一太陽齒輪。
各個另外的方面將在下面的說明書中詳細說明。這些方面涉及單獨的技術特征或多個技術特征的結合。可以理解的是，上述總體描述和下述細節描述都是且僅是示例性的， 而并不是以此處各實施例中公開的內容為基礎的發明主旨的限制。
圖1為根據本發明原理的行星差速齒輪組裝置的透視圖2為圖1中所示的行星差速齒輪組裝置的分解透視圖，其示出了一對太陽齒輪、 一對行星齒輪組、一對半邊箱、齒圈、一組銷及一對軸承組；
圖3為圖1的透視圖，但穿過圖2中成對行星齒輪組的兩個對置的行星齒輪的中心線楔形地切去一部分；
圖4為圖1的透視圖，但穿過圖2中太陽齒輪的中心線及圖2中行星齒輪組之一的兩個行星齒輪的中心線地切去一半；
圖5為圖1的透視圖，但穿過圖2中一對行星齒輪組的一對對置的、相互嚙合的行星齒輪的中心線弦狀地切去一部分；
圖6為圖1的透視圖，但僅示出圖2中形成托架的齒圈和一對半邊箱；
圖7為圖6的透視圖，但穿過托架的中心線地切去一半；
圖8為圖1的透視圖，但僅示出圖2中一對太陽齒輪、成對的行星齒輪組及銷組；
圖9為圖8的透視圖，但穿過圖4太陽齒輪的中心線及圖4行星齒輪組之一的兩個行星齒輪的中心線地切掉一半；
圖10的透視圖不出圖5中對置的、相互卩齒合的一對行星齒輪，其中第一行星齒輪還與圖2的第一太陽齒輪嚙合，而第二行星齒輪還與圖2的第二太陽齒輪嚙合；
圖11的俯視圖示出圖5中對置的、相互嚙合的一對行星齒輪，其中圖10的第一行星齒輪還與圖10的第一太陽齒輪相互嚙合，而圖10的第二行星齒輪還與圖10的第二太陽齒輪相互嚙合；為圖2中齒圈的俯視圖；為從圖12截取的圖2中齒圈的剖視放大視圖；為圖2中太陽齒輪之一的俯視圖；為圖14中太陽齒輪之一的側視圖；為圖3中行星齒輪之一的俯視圖；為圖16的行星齒輪之一的側視圖；為圖2中半邊箱之一的俯視圖，示出了半邊箱的外側；為從圖18截取的圖18中半邊箱之一的剖視側向放大視圖；為圖2中半邊箱之一的另一俯視圖，示出了半邊箱的內側；為從圖20截取的圖20中半邊箱之一的剖視側向放大視圖；為圖2中半邊箱之一的再一俯視圖，示出了半邊箱的內側；為從圖22截取的圖22中半邊箱之一的剖視側向放大視圖。
圖12
圖13
圖14
圖15
圖16
圖17
圖18
圖19
圖20
圖21
圖22
圖2具體實施方式
現在將參考本發明的示例性實施方式進行詳細說明。附圖示出了本發明的實施例。在可能時，多個附圖中將使用相同的附圖標記表示相同或類似的部件。
根據本發明的原理，比起傳統差速設計，緊湊行星差速齒輪組裝置100可在給定寬度Wd (見圖3)、給定直徑Dd (見圖1)、給定體積、給定質量和/或給定轉動慣量1 (見圖1) 下具有改善的額定扭矩。相比于傳統的行星差速齒輪組，對于給定的額定扭矩，行星差速齒輪組100還可以較低的成本制造。較低的成本可通過較低零件數量、消除緊固件、使用固定裝置的自動化組裝、無需焊后加工、和/或使用少量材料實現。
根據本發明的原理，緊湊行星差速齒輪組裝置100包括托架160，其組裝在第一太陽齒輪130A、第二太陽齒輪130B、第一組200A的行星齒輪220A、第二組200B的行星齒輪 220B之上，然后與它們焊接在一起。通過繞著齒輪130A、130B、220A、220B焊接托架160， 在使用行星差速齒輪組100時，無需緊固件便可操作地相對于彼此定位齒輪130AU30B、 220A、220B。托架160大致包繞第一太陽齒輪130A、第二太陽齒輪130B、第一組200A的行星齒輪220A、第二組200B的行星齒輪220B。由于托架160是焊接的，托架160永久地包繞 (即包圍)齒輪 130A、130B、220A、220B，且齒輪 130A、130B、220A、220B 不可移除。托架 160 焊接的進一步細節將在下面提供。
根據本發明的原理，行星差速齒輪組裝置100包括很少的零件數量。特別地，第一太陽齒輪130A和第二太陽齒輪130B可彼此互換(即，具有相同的零件數量)。第一太陽齒輪130A和第二太陽齒輪130B—起稱作太陽齒輪130 (見圖14和15)。此外，行星齒輪 220A和行星齒輪220B可彼此互換(見圖8和9)。行星齒輪220A和行星齒輪220B —起稱作行星齒輪220 (見圖16和17)。此外，托架160可包括可彼此互換的第一構件170A和第二構件170B (見圖1-4和7)，且還包括齒圈190。第一構件170A和第二構件170B —起稱作托架構件170 (見圖18-23)。此外，行星齒輪220可旋轉地安裝到可互換的銷260上，且差速裝置100可旋轉地安裝到一對相同的軸承270上。因此，如圖所示，行星差速齒輪組裝置100僅需包括第一部分，太陽齒輪130 ;第二部分，托架構件170 ;第三部分，齒圈190 ;第四部分，行星齒輪220 ;第五部分，銷260 ;以及第六部分，軸承270。部件共性的進一步詳細內容將在下面提供。
根據本發明的原理，緊湊行星差速齒輪組裝置100包括緊湊的徑向布置。特別地， 如圖4所示，太陽齒輪130，130A, 130B在差速齒輪組100的中心線Q的半徑區域Rs內運行。 行星齒輪220，220A，220B在環狀區域Ap內運行。且，齒圈190在環狀區域Ak內運作。如圖所示，環狀區域Ap與半徑區域Rs重疊的量足以使得太陽齒輪130和行星齒輪220嚙合。如圖所示，間隙Cp存在于環狀區域Ap和環狀區域Ak之間。間隙Cp可以很小，并因而對行星差速齒輪組裝置100的半徑緊湊性方面有所貢獻。在所示的實施方式中，間隙Cp可小于任一和/或所有齒輪130，190，220 (見圖11)的齒T的齒厚tT。
與行星差速齒輪組裝置100的額定扭矩成比例的徑向和/或軸向的緊湊性可通過選擇齒輪130，190，220的適宜齒輪比而得到。在一些實施方式中，齒輪130，190，220可以是直齒正齒輪。如圖所示，齒輪130，220是直齒正齒輪，其可以具有高于其他類型齒輪(如， 斜齒輪)的額定扭矩。
對于齒輪130，220而言，如果在車輛正常運行時齒輪130，220在車輛的典型操作中通常沒有或很少有相對運動，則由于采用直齒正齒輪所導致的噪音是可以接受的。由于齒輪130，220采用直齒正齒輪，齒輪130，220將不會導致或導致很少的軸向推力。在一些齒輪130，220采用直齒正齒輪的實施方式中，無需止推墊圈和/或止推軸承來承受齒輪130， 220的(軸向)推力載荷。取消齒輪130，220的止推軸承和/或止推墊圈可增加行星差速齒輪組裝置100的軸向緊湊性。在其他實施方式中，齒輪130，190，220可采用斜齒輪和/ 或其他齒輪。在其他實施方式中，可使用止推墊圈和/或止推軸承，并且其可承受齒輪130， 220的(軸向)推力載荷。
在一些實施方式中，如圖所示，選擇斜齒輪作為齒圈190可能是有利的。當車輛正常運行時，與齒圈190嚙合的小齒輪可具有較高的旋轉速度。如果小齒輪和齒圈190采用直齒正齒輪，則該高速可產生大量不期望的噪聲。一對軸承270可承受小齒輪和齒圈190 產生的(軸向)推力載荷。該對軸承270可進一步承受由小齒輪和齒圈190產生的分離載荷。
選擇適當數量的齒輪130，190,220的齒輪齒T，這可增加與額定扭矩成比例的徑向和/或軸向的緊湊性，并因而對行星差速齒輪組裝置100徑向緊湊性有所貢獻。在所示的實施方式中，太陽齒輪130包括24個齒輪齒T，齒圈190包括56個齒輪齒T，而行星齒輪 220包括10個齒輪齒T。選擇齒輪130，220的適宜的節徑比，這可增加與額定扭矩成比例的徑向和/或軸向的緊湊性，并因而對行星差速齒輪組裝置100的徑向緊湊性有所貢獻。在所示的實施方式中，太陽齒輪130的節徑與行星齒輪220的節徑的比例為12 5。
托架160的焊接可增加與額定扭矩成比例的徑向和/或軸向緊湊性，并因此對行星差速齒輪組裝置100的緊湊性有所貢獻。特別地，如圖7所示，焊縫W將第一構件170A 和第二構件170B中的每一個都連接到齒圈190。在一些實施方式中，焊縫W可將第一構件 170A和第二構件170B相互連接。在所示實施方式中，焊縫W可通過電子束焊接實現。電子束焊接使得焊縫W僅占據行星差速齒輪組100 —個很薄的徑向區域。此外，電子束焊接導致很小的熱影響區，基本上沒有變形、變形較小、和/或局部限制的變形，齒輪130、220的齒T、特別是齒圈190的齒T無需退回火處理，行星差速齒輪組100無需焊后加工，并實現齒圈190的相對較薄的齒輪基部196 (見圖7，12和13)。相比于比傳統的方法(如緊固件)， 焊接可進一步在托架160——包括齒圈190和銷260——中更為均勻地分布應力。這使得可以使用更少的材料和/或進一步對行星差速齒輪組裝置100的緊湊性有所貢獻。這可進一步增加行星差速齒輪組裝置100的剛度。
不使用緊固件可增加行星差速齒輪組裝置100的與額定扭矩成比例的徑向和/或軸向的緊湊性，因此對行星差速齒輪組裝置100的徑向緊湊性有所貢獻。特別地，緊固件 (如鉚釘、螺紋緊固件等)及它們相關的孔、套筒、凸緣等通常會占據徑向和軸向的空間。
如圖所示，繞著差速齒輪組100及太陽齒輪130A、130B的中心線Q，第一組200A 的行星齒輪220A和第二組200B的行星齒輪220B的中心線Cuj以共同的半徑Rp定位，這可增加與額定扭矩成比例的徑向和/或軸向緊湊性，并因此對行星差速齒輪組裝置100的徑向緊湊性有所貢獻(見圖4和20)。通過以共同的半徑Rp定位所有行星齒輪220的中心線 Cuj，該共同的半徑Rp可以是與行星差速齒輪組裝置100所需的額定扭矩兼容的最小半徑。 在一些現有技術的行星差速齒輪組中，第一行星齒輪組的中心線半徑不同于第二行星齒輪組的中心線半徑，并因而導致徑向空間被消耗用于容納較大的中心線半徑。然而，在一些其他的行星差速齒輪組裝置100的實施方式中，第一組200A的行星齒輪220A及第二組200B 的行星齒輪220B的中心線Cuj能夠定位在不同的半徑處。
根據本發明的原理，行星差速齒輪組裝置100可配置為包括至少四個相互嚙合的行星齒輪對210“(見圖5，8，10和11)。通過本文所公開的緊湊特征，可以至少部分地實現這樣的構造。至少部分地由于對空間的無效利用，一些現有技術的行星差速齒輪組僅包括三對行星齒輪。由于包含多于三對行星齒輪，行星差速齒輪組裝置100便可獲得額外的額定扭矩。
更具體地，每一相互哨合的行星齒輪對210包括與第一太陽齒輪130A哨合的一個第一行星齒輪220A、以及與第二太陽齒輪130B嚙合的一個第二行星齒輪220B。如圖所示， 第一行星齒輪220A與第一太陽齒輪130A沿著大體上與第一太陽齒輪130A的齒T的寬度對應的軸向區域Za嚙合，且第二行星齒輪220B與第二太陽齒輪130B沿著大體上與第二太陽齒輪130B的齒T的寬度對應的軸向區域Zb嚙合。每一互相嚙合的行星齒輪對210嚙合于軸向區域Z。中，該軸向區域Z。大體上對應于第一太陽齒輪130A的齒T和第二太陽齒輪 130B的齒T之間的軸向空間。特別地，相互嚙合的行星齒輪對210的第一行星齒輪220A與同一相互嚙合的行星齒輪對210的第二行星齒輪220B嚙合。沿著其齒T的寬度以及軸向區域Za和Zc，第一行星齒輪220A的齒距、節圓、齒形等可保持相同。類似地，沿著其齒T的寬度以及軸向區域Zb和Zc，第二行星齒輪220B的齒距、節圓、齒形等可保持相同。
現在轉到圖12和13，將對齒圈190進行詳細說明。如圖所示，齒圈190在第一側 192A和第二側192B之間延伸。第一側192A和第二側192B大體上相互平行并垂直于差速齒輪組100和太陽齒輪130A和130B的中心線Q及行星齒輪220的中心線QP。如圖所示， 齒圈190的齒T大體上在第一側和第二側192A和192B之間延伸，且為斜齒。齒圈190的齒T也從齒圈190的外周194延伸到齒輪基部196。齒輪基部196在齒圈190的齒T和齒圈190的最內側表面198之間徑向地延伸。如圖所示，最內側表面198定位成超出由行星齒輪220所占據的最外圈(即，環狀區域AP的外圈)。
齒輪基部196可用作齒圈190的齒T的結構支承，用作第一構件170A和第二構件 170B的定位和止擋特征，用作第一構件170A和第二構件170B的連接件，以及用作防止齒圈190的齒T焊接變形、以及將齒圈190的齒T與焊縫W的熱影響區隔開的焊接墊。如圖所示，齒輪基部196包括第一圓筒狀表面250A和第二圓筒狀表面250B。第一圓筒狀表面 250A可以是第一高精度圓筒狀表面，且第二圓筒狀表面250B可以是第二高精度圓筒狀表面。高精度圓筒狀表面250A和250B能夠保持壓配合。圓筒狀表面250A，250B可彼此同心和/或與齒圈190的最內表面198同心。如圖所示，齒輪基部196包括第一止動肩252A和第二止動肩252B。止動肩252A，252B徑向向內地分別從圓筒狀表面250A，250B延伸到齒圈190的最內表面198。止動肩252A，252B可通過凹陷區254相互隔開。凹陷區254可包括第三圓筒狀表面254，其具有與圓筒狀表面250A，250B大體上相同的直徑。圓筒狀表面 250A和/或250B可與第三圓筒狀表面254同心。止動肩252A，252B可繞著齒圈190沿著差速齒輪組100、太陽齒輪130A、130B以及齒圈190的中心線Q對稱地定位。齒圈190可包括槽256。槽256可定位在第二側192B上，并可用作第二側192B的指示器，并可因此用作行星差速齒輪組裝置100的朝向指示器。
現在轉到圖14和15，將對太陽齒輪130詳細說明。如圖所示，太陽齒輪130在第一側132和第二側134之間延伸。第一側132和第二側134大體上相互平行，且與太陽齒輪130的中心線G和行星齒輪220的中心線Cuj垂直。如圖所示，太陽齒輪130的齒T大體上在第一側132和中間平面136之間延伸。太陽齒輪130的齒T大體上在太陽齒輪130的外周140和齒輪基部138之間徑向延伸。直徑減小部分142在中間平面136和第二側134 之間延伸。每個太陽齒輪130A，130B的直徑減小部分142形成大約一半的軸向區域Z。，并允許行星齒輪220的齒T在不與太陽齒輪130的齒T嚙合的情況下于由外周140限定的圓柱體內延伸。齒輪基部138在太陽齒輪130的齒T和太陽齒輪130的最內表面144之間徑向地延伸。如圖所示，最內表面144包括于陰花鍵146上，該陰花鍵146適于可旋轉地與車輛傳動鏈軸(如車橋、驅動橋等)的陽花鍵耦聯。
現在轉到圖16和17，將對行星齒輪220進行詳細說明。如圖所示，行星齒輪220 在第一側222和第二側224之間延伸。第一側222和第二側224大體上相互平行，且垂直于太陽齒輪130的中心線Q和行星齒輪220的中心線QP。如圖所示，行星齒輪220的齒 T大體上在第一側222和中間平面226之間延伸。行星齒輪220的齒T大體上在行星齒輪 220的外周230和齒輪基部228之間徑向地延伸。直徑減小部分232在中間平面226和第二側224之間延伸。行星齒輪220的直徑減小部分232延伸超過軸向區域Za或ZB，并允許太陽齒輪130A或130B的齒T分別在不與行星齒輪220A或220B的齒T嚙合的情況下于由外周230限定的圓柱體內延伸。齒輪基部228在行星齒輪220的齒T和行星齒輪220的最內表面234之間徑向地延伸。如圖所示，最內表面234包括適于可旋轉地安裝到銷260上的支承表面。第一行星齒輪220A的直徑減小部分232可不接觸第二太陽齒輪130B，且第二行星齒輪220B的直徑減小部分232可不接觸第一太陽齒輪130A。
現在轉到圖18-23，將對托架構件170進行詳細說明。如圖所示，托架構件170在第一側172和第二側174之間延伸。第一側172和第二側174大體上相互平行，且垂直于太陽齒輪130和托架構件170的中心線Q及行星齒輪220的中心線Cu^如圖所示，托架構件170包括第一圓筒狀表面240和第二圓筒狀表面180。第一圓筒狀表面240可以是第一高精度圓筒狀表面，而第二圓筒狀表面180可以是第二高精度圓筒狀表面。高精度圓筒狀表面180，240可保持壓配合。圓筒狀表面180，240可彼此同心。如圖所示，托架構件170 包括第一止動件242 (如止動肩)和第二止動件182 (如止動肩)。止動件242從圓筒狀表面240徑向向內延伸。止動件182從圓筒狀表面180徑向向外延伸。止動件182，242可彼此隔開一個距離Dc(見圖23)。距離Dc可以是一高精度的距離。第一構件170A的止動件 182,242可相對于第二構件170B的止動件182，242繞著齒圈190沿著差速齒輪組100、太陽齒輪130A，130B及齒圈190的中心線Q對稱地定位。第一構件170A的止動件182，242 可相對于第二構件170B的止動件182，242繞著行星差速齒輪組裝置100沿著中心線Q對稱地定位。
如圖所示，托架構件170可由單片原材料通過沖壓、旋壓和/或鍛造成型。原材料可以是板、坯料、管件等。沖壓、旋壓和/或鍛造可加工硬化托架構件170。在其他實施方式中，托架構件170可以是鑄件、機加工件等。在一些實施方式中，托架構件170的一部分或者整體可以(如通過加熱)消除應力和/或應變。在一些實施方式中，托架構件170的一部分或整體可噴丸處理。如圖所示，托架構件170大體上限定一具有壁厚^的壁178。壁厚1可以改變、或壁厚^可基本保持不變。壁178可形成為圓筒狀表面180，240和止動件 182，242的至少一部分。此外，壁178可形成托架構件170的側向部分186和/或徑向部分 176的至少一部分。第一構件170A的徑向部分176可形成第一側162A，而第二構件170B 的徑向部分176可形成轂的第二側162B (見圖1)。圓筒狀表面180的至少一部分可形成鼻部184，軸承270可安裝在鼻部上(見圖21)。軸承270底部可抵接止動件182，并因而由止動件182定位。通過將托架構件170焊接到齒圈190并在托架構件170上形成側向部分 186，行星齒輪220可與齒圈190分開(B卩，隔開)如壁厚^那么小的距離。
托架160可包括分別由第一側162A和第二側162B的內側形成的第一壁164A和第二壁164B。壁164A，164B相互隔開。行星齒輪220中的每一個可基本上在第一壁164A 和第二壁164B之間延伸。
如圖18-23所示，徑向部分176包括一系列的銷孔266、一系列的孔268A、一系列的孔268B，及一系列的孔268C。如圖所示，孔268C延伸超過徑向部分176并延伸入側向部分186。如圖所示，孔266、268A和268B是圓形的或者基本上呈圓形的孔。在其他實施方式中，孔266、268A和268B可具有其他形狀。如圖所示，孔268C包括一圓形部分和一延伸至側向部分186的狹槽形部分(也可在圖6中見到)。在其他實施方式中，孔268C可具有其他形狀。在所示的實施方式中，銷孔266安裝銷260。特別地，第一構件170A的銷孔266 安裝銷260的第一端部262A，而第二構件170B的銷孔266安裝銷260的第二端部262B (見圖2)。孔268A，268B和268C可減少轉動慣量，可減少質量，可調整托架構件170的剛度，和 /或可提高潤滑性及油流量。托架構件170的經調整的剛度可容許第一圓筒狀表面240壓配合入圓筒狀表面250A或250B內。托架構件170的經調整的剛度可容許第一圓筒狀表面 240和/或圓筒狀表面250A，250B的較低公差。
在所示的實施方式中，側向部分186呈波紋狀并形成以銷孔266為中心的凹處 188。每個凹處188可容納行星齒輪220之一的至少一部分。通過波紋狀設計，側向部分 186可增強托架構件170，并因而增強行星差速齒輪組裝置100。通過波 紋狀設計，側向部分 186可減少轉動慣量。
在所示的實施方式中，包括小齒輪的差速齒輪組100由下式控制
KX (Y^Y2)/2 = V3
其中K為小齒輪和齒輪組的齒數比，V1是第一太陽齒輪130A的旋轉速度,V2是第二太陽齒輪130B的旋轉速度，而V3為驅動托架構件160的齒圈190的小齒輪的旋轉速度。
在所示的實施方式中，不包括小齒輪的差速齒輪組100由下式控制
(V^V2) /2 = V3
其中V1是第一太陽齒輪130A的旋轉速度，V2是第二太陽齒輪130B的旋轉度，及 V3為托架160的旋轉速度。
在其他實施方式中，差速齒輪組100可通過下式控制
(Ii1XV^n2XV2) = 0^+ ) XV3
其中Ii1和n2為差速齒輪組100的齒數比，V1是第一輸入/輸出部件130A的旋轉速度，V2是第二輸入/輸出部件130B的旋轉速度，而V3為第三輸入/輸出部件(如小齒輪)的旋轉速度。
組裝行星差速齒輪組100的方法可包括以下一個或多個步驟。這些步驟不必按其出現的順序執行。不必執行所有的步驟。可增加額外的步驟。I)提供托架160的第一構件 170A。2)鄰近第一構件170A地定位第一太陽齒輪130A。特別地，鄰近第一構件170A的第一壁164A地定位第一太陽齒輪130A的第一側132，同時第一太陽齒輪130A的中心線(^與第一托架構件170A的中心線Q對齊。3)鄰近第一構件170A地定位第一組200A的行星齒輪220A。特別地，鄰近第一構件170A的第一壁164A地定位行星齒輪220A的第一側222， 同時每個行星齒輪220A的中心線Cuj與銷孔266之一的對應中心對齊。4)鄰近第一構件 170A地定位齒圈190。特別地，繞著第一圓筒狀表面240定位第一圓筒狀表面250A，并且將齒圈190和第一構件170A移動和/或壓緊到一起，直到第一止動件242抵接第一止動肩 252A。5)鄰近第一太陽齒輪130A地定位第二太陽齒輪130B。特別地，使得太陽齒輪130A 和130B的第二側134彼此相鄰地定位，并且兩者中心線Q對齊。6)鄰近第一組200A地定位第二組200B的行星齒輪220B。特別地，鄰近第一構件170A的第一壁164A地定位行星齒輪220B的第二側224，同時每個行星齒輪220B的中心線Cuj與銷孔266之一的相應中心對齊。7)鄰近齒圈190地定位托架160的第二構件170B。特別地，繞著第二圓筒狀表面240 定位第二圓筒狀表面250B，并且將齒圈190和第二構件170B移動和/或壓緊到一起，直到第一止動件242抵接第二止動肩252B，同時每個行星齒輪220的中心線Cuj與第二構件170B 的銷孔266之一的相應中心對齊。8)用固定裝置固定和/或定位部分或所有的上述部件。 9)插入和/或按壓銷260進入和/或穿過孔266，234，其中每個銷260的支承表面264 (見圖2)接合行星齒輪220的相應的一個支承表面234。10)在第一構件170A和齒圈190之間形成焊縫W。11)在第二構件170B和齒圈190之間形成焊縫W。12)將托架160的第一構件170A和第二構件170B焊接在一起。13)在第一構件170A和銷260之間形成焊縫WP。 14)在第二構件170B和銷260之間形成焊縫WP。和/或15)移除固定裝置。
如上所述，上述步驟不必須按照所列順序執行。一些或所有步驟可基本上同時執行。可以省略上述一些步驟。可加入其它步驟。焊接可以是電子束焊接。
在一個實施例中，寬度WD(即，輪轂跨幅(hub span))可示出為具有相同額定扭矩的普通差速機構的寬度的約54%。整個直徑Dd可與普通差速機構的直徑大致相同，但行星差速齒輪組裝置100的重量可以是普通差速機構重量的約88%——包括齒圈190。在行星差速齒輪組裝置100的一些實施方式中，扭矩偏差可以是一對一的，且額定扭矩可以大于或等于普通差速機構。在一些實施方式中，行星差速齒輪組裝置100可是緊湊的開放式差速器。在一些實施方式中，行星差速齒輪組裝置100可具有近似于零的偏差。在一些實施方式中，行星差速齒輪組裝置100可構造為限滑的、粘性耦合的、和/或鎖止式的差速器并包括相應的部件。在所示的實施方式中，軸承270是滾子軸承。
在一些實施方式中，如在車輛車橋和/或變速箱應用中，第一太陽齒輪130A適于驅動車輛的第一傳動鏈軸(如車橋、驅動橋等)，而第二太陽齒輪130B適于驅動車輛的第二傳動鏈軸(如車橋、驅動橋等)。
在不偏離本說明書的范疇和精神的情況下，本領域技術人員可以得知本說明書的各種變型和修改，且應該理解本說明書的范疇不必限于此處說明的示例性實施方式。
權利要求
1.一種行星差速齒輪組，包括 第一太陽齒輪； 第二太陽齒輪； 第一行星齒輪組； 第二行星齒輪組；及 托架，其基本上包圍第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、第一行星齒輪組和第二行星齒輪組； 其中在使用行星差速齒輪組時，行星差速齒輪組無需緊固件便以可操作的方式相對于彼此定位第一太陽齒輪、第二太陽齒輪、第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和托架。
2.根據權利要求I的行星差速齒輪組，其中第一太陽齒輪適于驅動汽車的第一車橋，而第二太陽齒輪適于驅動汽車的第二車橋。
3.根據權利要求I的行星差速齒輪組，其中第一太陽齒輪適于驅動車輛的第一驅動橋，而第二太陽齒輪適于驅動車輛的第二驅動橋。
4.根據權利要求I的行星差速齒輪組，其中第一行星齒輪組與第一太陽齒輪相互嚙合，而第二行星齒輪組與第二太陽齒輪相互嚙合。
5.根據權利要求4的行星差速齒輪組，其中第一行星齒輪組和第二行星齒輪組彼此相互哨合。
6.根據權利要求4的行星差速齒輪組，其中第一行星齒輪組和第二行星齒輪組以共同的半徑繞太陽齒輪定位。
7.一種行星差速齒輪組，包括 太陽齒輪； 行星齒輪組；及 托架，其具有焊接結構并基本上包圍太陽齒輪和行星齒輪組，使得太陽齒輪和行星齒輪組不能從托架移走。
8.一種組裝根據權利要求7的行星差速齒輪組的方法，該方法包括 提供托架的第一部分； 鄰近托架的第一部分定位太陽齒輪； 鄰近托架的第一部分定位行星齒輪組； 鄰近托架的第一部分定位托架的第二部分；及 將托架的第一部分和第二部分焊接在一起。
9.根據權利要求8的方法，其中將托架的第一部分和第二部分焊接在一起的步驟包括電子束焊接。
10.根據權利要求8的方法，其中將托架的第一部分和第二部分焊接在一起的步驟僅弓丨起很小的變形，使得無需對行星差速齒輪組進行焊后加工。
11.根據權利要求7的行星差速齒輪組，進一歩包括齒圈。
12.根據權利要求7的行星差速齒輪組，其中托架包括齒圈、焊接到齒圈的第一部分、以及焊接到齒圈的第二部分。
13.—種組裝根據權利要求12的行星差速齒輪組的方法，該方法包括 提供托架的第一部分；鄰近托架的第一部分定位太陽齒輪； 鄰近托架的第一部分定位行星齒輪組； 鄰近托架的第一部分定位托架的齒圈； 鄰近托架的齒圈定位托架的第二部分；及 將托架的第一部分和第二部分焊接到托架的齒圈上。
14.根據權利要求13的方法，其中將托架的第一部分和第二部分焊接到托架的齒圈上的步驟包括電子束焊接。
15.根據權利要求7的行星差速齒輪組，其中太陽齒輪適于驅動車輛的傳動鏈軸。
16.一種行星差速齒輪組，包括 第一太陽齒輪； 能夠與第一太陽齒輪互換的第二太陽齒輪； 與第一太陽齒輪相互哨合的第一行星齒輪組； 與第二太陽齒輪相互嚙合的第二行星齒輪組，第一行星齒輪組和第二行星齒輪組能夠彼此互換，且第一行星齒輪組和第二行星齒輪組彼此相互嚙合；以及 包括能夠彼此互換的第一構件和第二構件的托架，第一構件形成托架第一側的主體部分，而第二構件形成托架第二側的主體部分。
17.根據權利要求16的行星差速齒輪組，進一歩包括焊接到托架的第一構件和第二構件的齒圈。
18.一種行星差速齒輪組，包括 第一太陽齒輪； 第二太陽齒輪； 至少四對相互哨合的行星齒輪，姆一對相互哨合的行星齒輪都包括與第一太陽齒輪相互嚙合的第一行星齒輪以及與第二太陽齒輪嚙合的第二行星齒輪；及 托架，其包括限定ー最內表面的齒圈件，齒圈件的最內表面定位成超出由成對相互哨合的行星齒輪所占據的最外側柱面。
19.根據權利要求18的行星差速齒輪組，其中齒圈件的最內表面限定一與所述由成對相互嚙合的行星齒輪所占據的最外側柱面隔開一徑向距離的界限，該徑向距離小于行星齒輪的齒厚。
20.根據權利要求18的行星差速齒輪組，其中托架包括彼此隔開的第一壁和第二壁，其中相互嚙合的成對行星齒輪的第一行星齒輪和第二行星齒輪中的每ー個都基本上在第一壁和第二壁之間延伸。
21.根據權利要求20的行星差速齒輪組，其中每個第一行星齒輪和第二行星齒輪都包括直徑減小部分，第一行星齒輪的直徑減小部分不接觸第二太陽齒輪，且第二行星齒輪的直徑減小部分不接觸第一太陽齒輪。
全文摘要
緊湊行星差速齒輪組包括第一太陽齒輪(130A)和第二太陽齒輪(130B)、行星齒輪(220)的第一組(200A)和第二組(200B)、以及具有齒圈(190)的托架(160)。相互嚙合的成對齒輪(210)由每一組的行星齒輪之一形成。第一和第二行星齒輪組分別與第一和第二太陽齒輪相互嚙合。齒圈不延伸入容置有行星齒輪的環狀區域中，因而允許四對或更對齒輪可緊湊地裝配入環狀區域中。托架是焊接件，且基本上永久地包圍太陽齒輪和行星齒輪。該差速器無需緊固件或焊后加工，且與傳統差速器相比可具有更高的滿負載、較低的成本、較小的尺寸、較少的零件數量、和/或較少量的材料。該差速器適用于機動車輛中。
文檔編號B23K15/00GK102979879SQ201210430469
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月6日 優先權日2011年9月6日
發明者A·N·埃德勒 申請人:伊頓公司