扭矩傳輸組合件的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種例如差速器的扭矩傳輸組合件，其包含：管狀外殼，其具有包含多個角度相關表面的多邊形橫截面；及扭矩傳輸部件，其在所述外殼內，具有嚙合所述外殼的平坦表面的平坦表面，使得通過所述外殼傳輸扭矩。在差速器中，所述扭矩傳輸部件包含具有多個環狀齒的環狀側齒輪及包含與所述側齒輪的所述齒輪齒齒合的齒輪齒的環狀小齒輪。
【專利說明】扭矩傳輸組合件
[0001]相關申請案
[0002]本專利申請案主張于2012年3月19日提出申請的序列號為61/612，732的美國臨時申請案及2012年2月24日提出申請的序列號為13/404,076的現在為于2013年I月22日發布的第8，356，506號美國專利的非臨時申請案的優先權。
【技術領域】
[0003]本發明涉及包含具有多邊形橫截面的管狀鋼外殼的扭矩傳輸組合件，例如汽車差速器、驅動軸承、傳輸環齒輪等。
【背景技術】
[0004]扭矩傳輸組合件(例如汽車差速器)必須為堅固的且能夠將來自驅動軸的扭矩傳輸到輪子。因此，汽車差速器通常包含接納小齒輪及側齒輪的鑄造成形或模壓成形金屬外殼，且所述外殼通過十二個或更多個螺釘螺栓結合到環齒輪以承受來自驅動軸的扭矩。如所屬領域的技術人員將理解，環齒輪驅動連接到制動器組合件及交通工具輪子的半軸。汽車差速器為昂貴的、勞動強度大的且給交通工具添加相當大的重量。盡管如此，幾十年來仍以相同方式制作汽車差速器。然而，汽車差速器(特別是在載重卡車中)仍由于數種原因(包含施加到將環齒輪保持于外殼上的這些螺釘中的每一者的扭矩)而經受故障。
[0005]因此，長久以來需要比常規扭矩傳輸組合件更強、重量更輕且制造更廉價的經改進扭矩傳輸組合件，包含但不限于經改進汽車差速器。本發明的經改進扭矩傳輸組合件及差速器解決了與現有技術相關聯的問題，如下文中所更全面地描述。
【發明內容】
[0006]如上文所陳述，本發明涉及一種經改進扭矩傳輸組合件，其包含但不限于經改進汽車差速器。本發明的扭矩傳輸組合件具有包含多邊形橫截面的管狀鋼外殼，所述多邊形橫截面具有多個角度相關平坦表面。如本文中所陳述，取決于應用，所述外殼可包含規則多邊形橫截面(例如八邊形、六邊形或正方形)或者其中一或多個側比其它側長的不規則多邊形。所述管狀外殼可由成形為所要多邊形形狀的焊縫管或無縫管形成。在一個優選實施例中，所述扭矩傳輸組合件進一步包含環齒輪，所述環齒輪包含接納于所述外殼的所述多邊形橫截面上的中心多邊形開口及多個外部徑向齒，使得所述環齒輪的旋轉也使所述外殼旋轉。
[0007]本發明的扭矩傳輸組合件進一步包含:扭矩傳輸部件，其位于所述外殼內，具有嚙合所述外殼的所述角度相關內部平坦表面的平坦表面，其中所述扭矩傳輸部件在向所述扭矩傳輸部件施加扭矩后即刻通過所述鋼外殼部件傳輸扭轉力或扭矩。在例如汽車差速器的一些應用中，所述扭矩傳輸部件可包括兩個齒輪，所述齒輪包含具有多個齒輪齒的第一齒輪部件及具有與所述第一齒輪部件的所述齒輪齒齒合的多個齒輪齒的第二齒輪部件，其中所述第二齒輪部件通過所述第一齒輪部件將扭矩傳輸到所述管狀外殼。接著，可輥軋鋼管以形成將組件保持于所述管狀外殼中的較小圓形橫截面，如本申請案中所描述。
[0008]本發明的汽車差速器或差速器接頭包含:如上文所描述的管狀鋼外殼，其包含具有多個角度相關平坦表面的多邊形橫截面；及一或若干環狀小齒輪，其位于所述外殼內，包含嚙合所述管狀外殼的所述角度相關平坦內部表面的平坦外部表面且進一步包含多個內環狀齒輪齒；及一或若干環狀側齒輪，其包含與所述小齒輪的所述內齒輪齒齒合的外齒輪齒，其中所述環狀側齒輪進一步包含具有例如圓柱形帶花鍵表面的多個內部角度相關平坦表面的軸向孔。所述汽車差速器接頭進一步包含:驅動軸，其具有與所述環狀側齒輪的所述內部角度相關平坦表面齒合的多個外部角度相關平坦表面或帶花鍵表面，其中所述軸通過所述環狀側齒輪及所述環狀小齒輪傳輸來自所述外殼的扭矩。
[0009]在本發明的所述汽車差速器的一個優選實施例中，所述差速器進一步包含:圓環齒輪，其具有圍繞所述外殼的所述多邊形橫截面緊密地接納的軸向多邊形孔，包含嚙合所述外殼的所述外部平坦表面的多個角度相關內部平坦表面，且包含多個外部環狀齒輪齒。一種汽車差速器進一步包含:驅動軸，其包含具有包含與環齒輪的齒輪齒齒合的齒輪齒的截頭圓錐形端部分的小齒輪。因此，所述驅動軸的旋轉使所述環齒輪及所述外殼旋轉，且所述外殼的旋轉使小齒輪及側齒輪旋轉，所述齒輪使半軸旋轉。
[0010]包含多邊形橫截面的管狀鋼外殼消除對互連扭矩傳輸組合件的組件(例如外殼及環齒輪)的螺栓或螺釘的需要，借此簡化并加強組合件且減小勞動力成本。
[0011]特別是包含本發明的汽車差速器的扭矩傳輸組合件具有優于現有技術的數個主要優點。首先，本發明產生主要成本及重量節省，此在汽車及飛機應用中是特別重要的。組合件消除用于將環齒輪互連到外殼的凸緣環及安裝螺栓。組合件還通過一致壁材料厚度對不規則鑄鐵外殼厚度而具有較好平衡且能夠傳輸較多扭矩，多達70%以上。差速器還產生環齒輪偏轉或擺動(waffling)的最小化及內部側齒輪到小齒輪的經改進或經減小齒隙。本發明的組合件及差速器還產生制造節省，包含消除昂貴設備，包含多個經轉移模、高噸位壓力機、帶卷搬運設備、壓力機自動化與零件轉移設備以及廢品搬運機。事實上，本發明的差速器產生所估計38%的廢品節省及少90%的機械加工碎片且準許自動組裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是在處理期間本發明的扭矩傳輸組合件的外殼部件或預成形件的端視圖；
[0013]圖2是圖1中所展示的預成形外殼部件的側視部分橫截面圖；
[0014]圖3是圖1及2中所展示的外殼部件的端視圖；
[0015]圖4是在進一步處理之后的圖1到3中所展示的外殼部件的側視橫截面圖；
[0016]圖5是在處理之后的圖1到4中所展示的外殼部件的側視橫截面圖；
[0017]圖6是包含圖5中所展示的外殼部件的汽車差速器的側視橫截面圖；及
[0018]圖7是圖6中所展示的差速器的俯視部分橫截面圖。
【具體實施方式】
[0019]如所屬領域的技術人員將理解，可在所附權利要求書的權限內對本文中所揭示的扭矩傳輸組合件及汽車差速器做出各種修改。在優選實施例中，外殼包含多邊形橫截面且由鋼形成。優選鋼將取決于應用；然而，在載重應用(例如汽車卡車差速器)中，外殼優選地由高強度低合金(HSLA)鋼形成。優選多邊形形狀也取決于應用。外殼可包含規則多邊形橫截面，例如八邊形、五邊形或甚至正方形。在特定應用中，不規則多邊形形狀也可為優選的。現在將關于汽車差速器(僅作為示范性的)描述本發明的扭矩傳輸組合件。
[0020]圖1到3圖解說明包含多邊形橫截面22的管狀外殼預成形件20，在所揭示實施例中，多邊形橫截面22為八邊形的，其分別包含八個平坦內部表面24及八個平坦外部表面26。管狀外殼預成形件的此實施例進一步包含經減小直徑部分28，在所揭示實施例中，經減小直徑部分28具有圓形橫截面30。如在我的同在申請中的專利申請案中所描述，可通過垂直于管延伸的具有平行于管的軸線的輥軋軸線的輥形成經減小直徑部分。管狀外殼預成形件因此具有如本文中所描述可用于將組件保持于外殼中的經減小直徑開口 32及可用于在外殼中接納組件或組合件的經擴大直徑開口 34。
[0021]接著，(例如)通過在心軸上輥軋或旋壓外殼預成形部件而冷加工外殼預成形件(如在我的專利申請案中所揭示)，從而形成張開部分38及環繞經減小直徑開口 42的向內變形唇部40，如圖4中所展示。如所描述，冷加工實質上加強鋼及所得外殼。接著，可將經冷加工部分形成的外殼成形為外殼的所要形狀,例如圖5中所展不的外殼部件46。外殼部件46包含具有內部外殼室48及整體頸部部分50的多邊形橫截面。外殼部件包含延伸到頸部部分50中的軸向孔52及埋頭孔54。
[0022]此實施例中的外殼組合件進一步包含圖6中所展示的帽或蓋58，其具有接納于八邊形經擴大開口 60中的八邊形凸緣部分62。所述帽進一步包含與外殼的軸向孔52同軸對準的軸向孔64及埋頭孔66。在此實施例中，經擴大直徑開口 60的自由端還包含埋頭孔，且自由端68在蓋的凸緣部分62上方旋壓或變形，從而形成緊固組合件。外殼58的此實施例包含與外殼為整體且加強外殼壁的對置經對準圓柱形開口 70及向內突出管狀部分71。
[0023]圖6及7圖解說明具有通過上文關于圖1到5所描述的方法形成的多邊形外殼46的汽車差速器。汽車差速器72包含圖5中所展示的外殼46，外殼46包含帽58、具有接納于外殼的最佳展示于圖5中的對置圓柱形開口 70中的圓柱形端的中心柱74、各自具有外部齒輪齒78的兩個小齒輪76及各自具有與小齒輪76的外部齒輪齒78齒合的齒輪齒的側齒輪80。側齒輪80各自進一步包含同軸對準的帶花鍵軸向孔84。如所屬領域的技術人員將理解，具有帶花鍵端部分的半軸接納于外殼的軸向孔52中且第二軸向軸接納于帽的軸向孔64中，所述軸通過側齒輪及外殼驅動。小齒輪76的外部表面包含嚙合外殼46的內部平坦表面從而將來自外殼的扭矩傳輸到側齒輪80的平坦表面100。
[0024]汽車差速器的此實施例進一步包含具有緊密地接納外殼的八邊形橫截面22的外部平坦表面26的八邊形開口 90的環齒輪88。環齒輪88包含在斜面表面上的徑向齒輪齒92及具有截頭圓錐形頭部部分96的驅動軸94，在此實施例中，截頭圓錐形頭部部分96包含與環齒輪88的齒輪齒92齒合的齒輪齒98，如圖6及7中所展示。因此，驅動軸94的旋轉使環齒輪88及外殼46旋轉，外殼46使小齒輪76及側齒輪80旋轉，所述齒輪使半軸旋轉，未展示。
【權利要求】
1.一種扭矩傳輸組合件，其包括: 管狀鋼外殼，其包含具有多個角度相關平坦表面的多邊形橫截面； 扭矩傳輸部件，其位于所述外殼內，具有嚙合所述外殼的所述角度相關平坦表面的平坦表面；且 所述扭矩傳輸部件在向所述扭矩傳輸部件施加扭矩后即刻通過所述鋼外殼部件傳輸扭矩。
2.根據權利要求1所述的扭矩傳輸組合件，其中所述扭矩傳輸組合件包含具有緊密地接納所述外殼的所述多邊形橫截面的中心多邊形開口及多個外部齒輪齒的環齒輪。
3.根據權利要求1所述的扭矩傳輸組合件，其中所述扭矩傳輸部件為具有多個齒輪齒的第一齒輪部件。
4.根據權利要求3所述的扭矩傳輸組合件，其中所述組合件包含具有與所述第一齒輪部件的所述齒輪齒齒合的多個齒輪齒的第二齒輪部件，且所述第二齒輪部件通過所述第一齒輪部件將扭矩傳輸到所述管狀鋼外殼。
5.根據權利要求1所述的扭矩傳輸組合件，其中所述管狀鋼外殼包含將所述扭矩傳輸部件保持于所述外殼中的鄰近多邊形部分的經減小直徑部分。
6.根據權利要求4所述的扭矩傳輸組合件，其中所述管狀鋼外殼的所述經減小直徑部分包含圓形橫截面。
7.根據權利要求1所述的扭矩傳輸組合件，其中所述管狀鋼外殼的所述橫截面為規則多邊形。
8.根據權利要求1所述的扭矩傳輸組合件，其中所述管狀鋼外殼的所述橫截面為八邊形的。
9.一種汽車差速器接頭，其包括: 管狀鋼外殼，其包含具有多個角度相關平坦表面的多邊形橫截面； 環狀側齒輪，其在所述外殼內，各自包含嚙合所述管狀外殼的所述角度相關平坦表面的外部平坦表面，且所述環狀側齒輪包含多個環狀齒輪齒； 環狀小齒輪，其在所述外殼內，包含與所述環狀側齒輪的所述環狀齒輪齒齒合的環狀齒輪齒，且所述環狀小齒輪各自包含具有多個角度相關內部平坦表面的軸向孔；及 軸，其具有與所述環狀側齒輪的所述內部角度相關平坦表面齒合的多個外部角度相關平坦表面，且所述軸通過所述環狀側齒輪及所述環狀小齒輪將扭矩傳輸到所述外殼。
10.根據權利要求9所述的汽車差速器接頭，其中所述差速器接頭進一步包含圓環齒輪，所述圓環齒輪包含圍繞所述外殼的所述多邊形橫截面接納的軸向多邊形孔，所述圓環齒輪包含嚙合所述外殼的外部平坦表面的多個內部平坦表面，且所述環齒輪包含多個大體徑向齒輪齒。
11.根據權利要求10所述的汽車差速器接頭，其中所述汽車差速器接頭進一步包含具有包含與所述圓環齒輪的所述外部齒輪齒齒合的齒輪齒的截頭圓錐形表面的小齒輪，使得由所述小齒輪通過所述環齒輪將扭矩傳輸到所述外殼。
12.根據權利要求9所述的汽車差速器接頭，其中所述外殼包含規則多邊形橫截面。
【文檔編號】F16H48/06GK104302952SQ201380010546
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年2月22日 優先權日:2012年2月24日
【發明者】約瑟夫·舒巴 申請人:舒巴咨詢股份有限公司, 價值提取有限責任公司