專利名稱：帶起動盤的差速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別用于汽車的帶帶起動盤的差速器，其有差速器箱、多個差速齒輪以及兩個從動軸齒輪作傳動輪，其中起動盤分別裝在一個傳動輪和差速器箱之間。
差速器使汽車曲線行駛時和在不規則路面上行駛時能夠避免傳動系受到過大張力。為此，在用作軸間差速器時，差速器平衡驅動軸的兩個輪的不同轉速，在用作中央差速器時，差速器平衡兩個驅動軸的不同平均轉速。差速器的結構型式已知有錐齒輪、正齒輪和蝸輪差速器，其中錐齒輪差速器在汽車中最常使用。由于驅動轉矩越來越大，差速器在幾乎恒定的結構空間內功率濃縮度越來越高。由此導致差速器的單個零部件受到的應力越來越大。
錐齒輪差速器主要由一個驅動齒輪、一個與該驅動齒輪固定連接的差速器箱、兩個可轉動地支承在差速器箱內并各連接有一從動軸的從動錐齒輪、以及多個至少兩個同樣可轉動地支承在差速器箱內的與從動錐齒輪嚙合的差速錐齒輪組成。公知的是，在從動軸上和相應的差速錐齒輪的軸承軸上，將起動盤安置在錐齒輪和差速器箱內壁之間，以避免錐齒輪在差速器箱上滾動并由此產生磨損。起動盤應盡可能地相對差速器箱保持固定，使得只在相關的錐齒輪和所附裝起動盤的用作摩擦面的內表面之間出現相對運動。
DE 19637120 C1公開了一種帶起動盤的差動傳動裝置，該起動盤有一個拱起的環狀基體，基體上帶有徑向設置的彈性突起。這些彈性突起主要用于產生軸向張緊以減少相互嚙合的錐齒輪的齒隙，從而避免應力變化噪音。通過徑向向外的、支撐在差速器箱內壁上的彈性突起，也給出了一種摩擦阻力作用的扭轉安全裝置。但是隨著出現的載荷，彈性突起的接觸力尤其在因磨損和時效原因彈性力降低后，不再足以阻止當前起動盤的一起旋轉。這將導致在起動盤上，特別是在彈性突起的端部和差速器箱內壁上出現不希望的磨損。
DE 2454067 A1公開了通過連接板相互連接的多個起動盤并以此方式組裝到一個起動盤連接結構上。通過這種將多個起動盤連接到一個起動盤連接結構上，后者最好用一種耐磨材料如富含纖維的聚酰胺(尼龍)制成，來大大簡化相關差速器箱的安裝，并通過其連接借助連接板大大阻止起動盤的一起旋轉。但其不足是，在錐齒輪和起動盤之間出現較大的摩擦力矩時卻會使至少一個起動盤出現一定的轉動，這將導致起動盤連接結構出現隆起，大多數是在相鄰的連接板處。在隆起的區域會形成裂紋并與旋轉的零部件摩擦接觸，最終導致起動盤連接結構的損壞。
這種情況同樣適用于DE 19730004 A1中公開的起動盤連接結構，其為了避免運轉中的機械過載和熱過載，在至少一個起動盤面向各錐齒輪的內側上具有凹處和/或空穴。凹處或者說空穴用來改善油的流動。位于差速器箱中的油在這里用作潤滑劑和冷卻劑。由于凹處，油還能更易于一方面進入起動盤和連接板之間，另一方面進入差速器箱內壁，因此減小了起動盤連接結構和差速器箱內壁之間的摩擦，而這種摩擦會增大起動盤轉動和起動盤連接結構隆起的危險。
因此產生這樣一個問題為帶有一個差速器箱、多個差速齒輪和兩個從動軸齒輪的差速器配備這種改進的起動盤以及相應的起動盤連接結構，從而以簡單經濟的措施避免起動盤一起轉動以及可能的話還有因此造成的起動盤連接結構的隆起。
根據本發明結合權利要求1前序部分是這樣解決上述問題的備有至少一個在起動盤和差速器箱之間形狀鎖合作用的扭轉安全裝置。
本發明的優選設計方案由權利要求2至11給出。
通過在起動盤本身上使用形狀鎖合的扭轉安全裝置，直接在產生原地截住不希望的扭轉從而阻止之。根據本發明的扭轉安全裝置不僅可用在采用單個起動盤的情況，而且可用在采用起動盤連接結構的情況。在第二種情況，相關的轉矩不會繼續傳到相鄰的連接板內。就這點而言，也不會再出現起動盤連接結構尤其在連接板部位的隆起。對裝配來說，連接板只用于固定起動盤；因此可以設計得比已知通常的更窄、更薄、更易彎曲。由此可用簡單經濟的措施避免起動盤的一起轉動，并且可能的話還有因此造成的起動盤連接結構的隆起。在采用起動盤連接結構的情況下，根據本發明的扭轉安全裝置的使用不依賴于起動盤連接結構是否用一種材料制成，或者起動盤和連接板是否用不同材料制成。此外，不僅可用在球窩狀差速器箱，而且可用在箱形差速器箱。
形狀鎖合的扭轉安全裝置盡管原則上也可以設計成在面向差速器箱內壁的一個起動盤外側內做成凹處，在相關的內壁上做成與凹處嚙合的凸起輪廓。但這會弱化起動盤，并且世差速器箱內壁的加工昂貴。因此較好的是，扭轉安全裝置設計成在差速器箱內壁的凹處和在起動盤外側上的與凹處嚙合的凸起輪廓。
凹處又可以設計成孔，對應的凸起輪廓設計成粒結(Noppe)，其中孔可以選擇為盲孔或者通孔。采用通孔時，最好從外面鉆。通過在起動盤在差速器箱內壁部位或者起動盤外側部位可能設置的孔和粒結的數量，可以適應出現的載荷，就是說，適應在運轉中出現的可由本發明扭轉安全裝置截住的最大摩擦力矩。
由于孔的精確設置比較昂貴，凹處也可以設計成槽，其中對應的凸起輪廓可以由多個布置成線的粒結構成或者設計成桿狀。
為了最佳地承受被截住的摩擦力矩，各槽相對所屬傳動輪的轉軸最好基本徑向布置，因為這樣可以獲得對相關起動盤扭轉的最大阻力。
如果采用球窩狀差速器箱，則從制造工藝角度看特別有利的是，粒結或桿這樣設置在起動盤上，即使得徑向槽在差速器箱內壁上能夠形成一圈封閉的環形槽。這種情況下只要求一個加工步驟，一次對準銑削夾具來制造環形槽。如果采用兩個差速錐齒輪，則在相應的設計中只需要一個環形槽，其最好布置為與多個傳動輪的轉軸中心相切。
為了承受較大的摩擦力矩，也可以備有多個相互交叉的環形槽，其中至少一個環形槽應與多個傳動輪的轉軸中心相切。
為此，作為另一種選擇也可以采用多個相互平行的環形槽，其中一個環形槽，最好是中央的，與多個傳動輪的轉軸相切。這種情況下，差速器箱只需要一次對準和夾緊來制造或加工環形槽。
為了避免裝配時的匹配問題，通常最好是各凹處和/或凸起輪廓具有倒圓和/或位相(Phase)。
本發明的其他特點由下述實施例描述及表示出本發明最佳實施例的附圖給出。
圖1沿圖3中的Ⅰ-Ⅰ平面截取的起動盤連接結構俯視圖，圖2圖1所示起動盤連接結構在Ⅱ方向的側視圖，圖3圖1所示起動盤連接結構在Ⅲ方向的側視圖，圖4帶有環形槽的差速器箱沿圖7中的Ⅳ-Ⅳ平面的橫截面，
圖5與圖4所示橫截面對應的帶有三個平行布置的環形槽的差速器箱橫截面，圖6通過桿和所對應槽的橫截面放大圖，圖7帶有圖1至3所示起動盤連接結構和圖4所示差速器箱的差速器。
圖7中示出了設計成錐齒輪差速器的差速器1。差速器1主要由一個驅動輪2、通過螺栓3與該驅動輪固定連接的差速器箱4、兩個可繞轉軸5轉動地支承在差速器箱4內的并分別與從動軸6相連的從動軸錐齒輪7、以及兩個可繞公共轉軸8轉動地同樣支承在差速器箱4內的并與從動軸錐齒輪7嚙合的差速錐齒輪10組成。在差速器箱4的球形內壁和差速錐齒輪、從動軸錐齒輪10,7之間設置起動盤連接結構12。
如果用差速器1作汽車的軸間差速器，則由驅動馬達產生的、被一個附加連接的傳動裝置根據此時調到的傳動比而改變的轉矩通過小齒輪傳到驅動輪2。如果汽車直線行駛在平坦的路面上，則有效轉矩通過差速器箱4、差速器軸8、差速錐齒輪10和從動軸錐齒輪7傳給從動軸6，并從這些從動軸傳遞到附裝的驅動輪。在這種情況下，兩個從動軸6以相同轉速旋轉，就是說差速錐齒輪10相對差速器箱4靜止而用作撥桿(Mitnehmer)。相反，如果汽車曲線行駛，則內外驅動輪之間或者說其相應從動軸6之間的不同轉速這樣來平衡，即從動軸錐齒輪7通過差速錐齒輪10相對差速器箱4反向轉動。因此曲線外側的從動軸6比差速器箱4快了這個轉速差，而曲線內側的從動軸6則慢了這個轉速差。為此起動盤連接結構12使差速錐齒輪和從動軸錐齒輪10，7不在差速器箱4的內壁11上運轉，并且無摩擦地承受出現的相對運動。
起動盤連接結構12詳細示于圖1中的Ⅰ-Ⅰ截面俯視圖，圖2中的沿視向Ⅱ的側視圖，圖3中的沿視向Ⅲ的側視圖。起動盤連接結構12設計成一體結構，具有兩個起動盤13用于從動軸錐齒輪7，兩個起動盤14用于差速錐齒輪10，這些起動盤通過連接板15連在一起。起動盤13,14分別帶有兩個徑向對齊的桿16,17，其布置在公共圓周18的中心。起動盤連接結構12可以用一種材料制成，例如用富含纖維的聚酰胺6.6。但是也可以起動盤13,14和連接板15用不同的材料，最好起動盤13,14用耐磨材料，連接板15用易彎曲的材料。相應于從動軸6和從動軸錐齒輪7的尺寸，起動盤13比起動盤14有更大的內外徑di,da，起動盤14的內外徑dI’,da’與差速器軸8和差速錐齒輪10的尺寸相適應。根據差速器箱4內壁的球形設計和錐齒輪7,10的相應結構，連接板15和起動盤13,14也設計成球形或者球窩形。這樣起動盤連接結構12具有內徑Di和基本材料厚度dM。不完全封閉的橫截面有一個間隙19。
圖4中示出了差速器箱4沿圖7中平面Ⅳ-Ⅳ的橫截面。該圖中可看出一圈環形槽20，其相對從動軸錐齒輪和差速錐齒輪7,10位于當中，用來與圖1至3所示起動盤連接結構12的桿16,17形狀鎖合地嚙合。
圖5中示出了一種類似的差速器箱4’，其例如具有三個平行的環形槽20,20’，其中一個，即中間的一個環形槽20相對從動軸錐齒輪和差速錐齒輪7,10的轉軸5,9位于當中。盡管與中間的環形槽20相鄰的環形槽20’對用于截住作用在相應起動盤上的摩擦力矩不是最佳的，即徑向對齊的。但通過平行布置可以使制造或者加工環形槽20,20’簡單而經濟，因為差速器箱4’為此只需一次對準和張緊。但作為另一種選擇，也可以采用多個相互交叉的環形槽20,20’，其中至少有一個與多個傳動輪7,10的轉軸5,9中心相切。
最后圖6中示出了起動盤連接結構12和差速器箱4在桿16,17嚙合到環形槽20內的部位的放大截面圖。為了避免裝配時的匹配問題，特別是在起動盤連接結構12放入到差速器箱4中時，內壁11上的環形槽20設有外位相(Phasen)21和內倒圓22，桿16,17設有外內倒圓23,24。
通過根據本發明的形狀鎖合的扭轉安全裝置，有效地阻止了作用在起動盤13,14上的摩擦力矩繼續傳遞到相鄰的連接板15上。因此起動盤連接結構12尤其是在連接板15部位不會出現隆起，因而也不會導致損壞或損毀起動盤連接結構12。所以連接板15可設計得比目前通用的更窄、更薄、更易彎曲，這簡化了起動盤連接結構12在差速器箱4中的安裝。環形槽20,20’和桿16,17可簡單而經濟地制造。例如可在差速器箱4的毛坯中澆注出環形槽20,20’，或者通過機械精加工如銑切制出。在壓力鑄造方法中制造起動盤連接結構12時，桿16,17可以通過鑄模中相應的槽噴鑄而成。
權利要求
1．尤其用于汽車的帶起動盤的差速器，備有一個差速器箱(4)和多個差速齒輪(10)以及兩個從動軸齒輪(7)作傳動輪，其中起動盤(13,14)分別置于傳動輪(7,10)和差速器箱(4)之間，其特征在于，至少設置一個在起動盤(13,14)和差速器箱(4)之間形狀鎖合地起作用的扭轉安全裝置。
2．根據權利要求1所述的差速器，其特征在于，至少有兩個起動盤(13,14)，其通過連接板(15)相連并組裝到起動盤連接結構(12)上。
3．根據權利要求1或2所述的差速器，其特征在于，扭轉安全裝置至少包括一個在差速器箱(4)內壁(11)上的凹處和一個在各起動盤(13,14)外表面上與該凹處嚙合的凸起輪廓。
4．根據權利要求3所述的差速器，其特征在于，凹處設計成孔，凸起輪廓設計成粒結。
5．根據權利要求3所述的差速器，其特征在于，凹處設計成槽(20)，凸起輪廓由多個布置成線的粒結構成。
6．根據權利要求3所述的差速器，其特征在于，凹處設計成槽(20)，凸起輪廓設計成桿(16,17)。
7．根據權利要求5或6所述的差速器，其特征在于，各槽(20)相對相應的傳動輪(7,10)的轉軸(5,9)基本徑向布置。
8．根據權利要求5或6所述的差速器，其特征在于，在使用球窩狀差速器箱(4)時備有一圈在差速器箱(4)的內壁(11)上封閉的環形槽(20)，其中環形槽(20)與多個傳動輪(7,10)的轉軸(5,9)中心相切。
9．根據權利要求8所述的差速器，其特征在于，備有多個相互交叉的環形槽，其中至少一個環形槽(20)與多個傳動輪(7,10)的轉軸(5,9)中心相切。
10．根據權利要求8所述的差速器，其特征在于，備有多個相互平行布置的環形槽(20,20’)，其中一個環形槽(20)與多個傳動輪(7,10)的轉軸(5,9)中心相切。
11．根據權利要求3至10中的任一項所述的差速器，其特征在于，凹處和/或凸起輪廓具有一個倒圓(22,23,24)和/或一個位相(Phase)(21)。
全文摘要
尤其用于汽車的帶起動盤(13,14)的差速器,備有一個差速器箱和多個差速齒輪以及兩個從動軸齒輪作傳動輪,其中起動盤(13,14)分別置于傳動輪和差速器箱之間。至少設置一個在起動盤(13,14)和差速器箱(4)之間形狀鎖合地起作用的扭轉安全裝置。
文檔編號F16H48/08GK1311114SQ0011763
公開日2001年9月5日 申請日期2000年5月18日 優先權日2000年3月2日
發明者R·格魯斯, A·羅格, K·森德茲克 申請人:大眾汽車有限公司