小齒輪軸承支撐在輸入支架上的差速器的製作方法

2023-05-27 19:25:41

專利名稱：小齒輪軸承支撐在輸入支架上的差速器的製作方法
技術領域：
本申請涉及車輛差速器，更具體地涉及小齒輪軸承在差速器中的位置和支撐。
背景技術：
用在車輛中的差速器使安裝在車軸兩側的車輪以不同的速度轉動。傳統的差速器包括一組布置在差速器殼體內的齒輪，用於從一動力輸入軸傳遞扭矩到支撐車輪的半軸上。在這些齒輪當中有一個小齒輪。差速器殼體具有一個開口，小齒輪軸延伸穿過該開口支撐小齒輪。在該開口中布置有軸承以允許小齒輪軸相對於殼體轉動。一輸入支架與該小齒輪軸和動力輸入軸相連，以從動力輸入軸傳遞扭矩到小齒輪軸。
傳統的差速器存在幾個問題。第一，小齒輪軸和輸入支架(input yoke)從差速器殼體向外延伸相對長的距離(「小齒輪突出(pinion standout)」)。因此，差速器需要額外的空間，車輛懸架部件和其他車輛部件的安裝變得困難。第二，小齒輪軸承的安裝和準確定位在組裝時通常需要墊圈或墊片，從而增加了組裝時間。
因此需要一種用在車輛上的差速器，其可以減少或解決一個或多個上述缺陷。

發明內容
本發明提供一種用於車輛的差速器。
根據本發明一實施例的差速器包括一差速器殼體，其限定了一第一開口。該差速器還包括一小齒輪軸，其布置在第一開口中且繞著延伸穿過第一開口的軸線轉動。該差速器還包括一輸入支架，其至少繞著部分小齒輪軸布置。最後該差速器包括一繞著輸入支架布置的第一軸承組。該差速器還可以包括一第二軸承組，其與第一軸承組軸向間隔布置並也繞著輸入支架布置。
相據本發明另一個實施例的差速器包括限定了第一開口的差速器殼體和一布置在該第一開口內的小齒輪軸，該小齒輪軸繞著延伸穿過第一開口的軸線轉動。該差速器還包括一安裝在小齒輪軸上的小齒輪和一繞著部分小齒輪軸布置的輸入支架。該差速器還包括一第一軸承組，其繞著輸入支架布置且具有一與輸入支架接合的軸承圓錐體(bearing cone)，和一第二軸承組，其與第一軸承組軸向間隔布置且具有一與小齒輪軸接合的軸承圓錐體。
根據本發明的差速器與傳統車輛差速器相比具有一些優點。軸承組在輸入支架上的位置縮短了小齒輪軸的整個長度，同時仍能保證小齒輪軸和輸入支架之間的充分接合。結果縮短了小齒輪的突出。軸承組的位置還允許軸承組使用一預裝的軸承單元，該軸承單元包括軸承組和託架，以在差速器殼體的開口中正確地定位軸承組。因此不需要墊圈和/或墊片，且差速器的組裝時間可以顯著縮短。
通過下面的詳細說明和附圖，本領域技術人員可以很明顯地看出本發明的這些和其他特徵和目的，其中附圖以舉例的方式示出了本發明的特徵。


圖1是根據本發明一實施例的差速器的截面圖。
圖2是根據本發明另一個實施例的差速器的局部截面圖。
具體實施例方式
現在參見附圖，在不同的附圖中用類似的標記表示相同的部件，圖1表示一根據本發明一實施例的差速器10。差速器10用於使車輪(未示出)以不同的速度轉動，該車輪被從差速器10延伸出的軸半軸(axle half shafts)(未示出)支撐在車輛的每側。差速器10特別適用於在重型貨車上使用。然而應該理解本發明不限於在重型貨車上使用，本發明可以應用在各種車輛上。差速器10可包括一殼體12、一差速器齒輪組14、一小齒輪軸16、一輸入支架18、一託架(carrier)20、和軸承組22，24。
殼體12為差速器10的其他部件提供結構支撐。殼體12還保護差速器10的其他部件，防止它們受到外界物體和元件的損壞。殼體12可以由傳統的金屬和金屬合金製成，例如鋼，可以包括多個元件26，28，30，它們的尺寸與差速器10的部件相對應且通過傳統的緊固件(未示出)連接在一起。殼體的元件26可以在前端限定一開口34。開口34以延伸穿過小齒輪軸16的軸線36為中心。
差速器齒輪組14用於使支撐在車輛兩側的車輪以不同的速度轉動。齒輪組14還包括一小齒輪38、一齒圈40、和一傳統的錐齒輪組(未示出)，其布置在差速器託架(未示出)內。
小齒輪38用於從小齒輪軸16傳遞扭矩到齒圈40。小齒輪38可以由傳統的金屬和金屬合金製成，且包括一準雙曲面齒輪。齒輪38繞著軸線36轉動。齒輪38繞著軸165布置且可以與其製成一體或通過傳統花鍵連接或其他本領域常用方式安裝在其上。齒輪38還可以包括一向後延伸的定位部分42，其被布置在殼體元件26的定位板46中的軸承44支撐轉動。
齒圈40用於從小齒輪38傳遞扭矩到錐齒輪組，這在本領域中是常用的。齒圈40也可以由傳統的金屬和金屬合金製成，且還可以包括一準雙曲面齒輪。齒圈40固定在託架上或與其製成一體。
錐齒輪組(未示出)用於從齒圈40傳遞扭矩到支撐車輪的半軸。該錐齒輪組是本領域中常用的。
小齒輪軸16用於從一動力輸入軸(未示出)傳遞動力到小齒輪38，這在本領域中是常用的。小齒輪軸16還可以包括具有第一直徑的第一部分48、具有大於第一直徑的第二直徑的第二部分50、和一連接部分48，50的錐形部分52。小齒輪軸16還包括多個花鍵54，其沿著部分48從軸16的前端軸向延伸到錐形部分52。小齒輪軸16還可以包括一螺紋杆56，其從軸16的前端延伸並與其製成一體。
輸入支架18從一動力輸入軸(未示出)傳遞動力到小齒輪軸16。支架18可以通過一傳統的萬向節(未示出)與動力輸入軸相連，並繞著軸線36轉動。支架18包括一通常為圓柱形的本體58，其圓形凸緣60在本體58的前端從本體58向外伸出。本體58限定了一孔62，其大小可以容納小齒輪軸16，該孔62沿著軸16軸向延伸到軸16的後端，這樣支架18的一軸向端接近小齒輪38。支架18還包括多個花鍵64，其用於與小齒輪軸16的花鍵54嚙合。根據本發明，花鍵64可以向軸承組22內部徑向布置。支架18可以通過一螺母66和一墊圈(未示出)固定在軸16上，該墊圈繞著軸16的柱頭螺栓56布置。
託架20用於定位和支撐位於殼體12開口34內的軸承組22，24，且可以由傳統的金屬或金屬合金製成。託架20通常為圓柱形，其大小可以容納在殼體12的開口34中。託架20在前端包括一徑向向外延伸的凸緣68，在將託架20安裝在開口34中之後該凸緣與殼體12上的肩部70相鄰接。託架20還可以通過一帽72固定在開口34中，該帽通過傳統的緊固件(未示出)固定在殼體12的元件26上。託架20繞著軸線36布置並限定了一孔74，該孔用於容納軸承組22，24。一在孔74中徑向向內延伸的凸緣76形成了一對肩部78，80，用於輔助軸承組22，24的正確定位，從而不需要墊圈或墊片。
軸承組22，24設置成允許輸入支架18和小齒輪軸16相對於託架20和殼體12轉動。軸承組22，24在本領域中是常規類型的且包括錐形滾子軸承。每個軸承組22，24都分別包括一圓錐體82，84和一外圈86，88，圓錐體限定了一內軸承座圈，外圈限定了一外軸承座圈。軸承組22的圓錐體82與輸入支架18限定的一肩部90接合，軸承組22的外圈86與託架20的肩部78接合。軸承組24的圓錐體84與小齒輪38接合，而軸承組24的外圈88與託架20的肩部80接合。根據本發明，軸承組22，24繞著輸入支架18布置在支架18和託架20之間。特別地，圓錐體82，84支撐在支架18的本體58上。與傳統的差速器相比，軸承組22，24和輸入支架18的相對位置顯著地改進了差速器。特別的，支架18在差速器10中向前移動，從而使小齒輪的突出減小，但仍能使支架18與小齒輪軸16保持適當地接合，因為花鍵54，64的長度沒有減少。而且，本發明差速器的軸承負荷能力保持不變。
現在參見附圖2，其示出了根據本發明另一實施例的差速器110。差速器110可包括許多與上述差速器10中部件類似的部件，包括例如(i)一殼體112，其具有一元件114，該元件在前端限定了一以軸線118為中心的開口116；(ii)一差速器齒輪組，包括一小齒輪120；和(iii)一小齒輪軸122，其繞著軸線118轉動且具有多個軸向延伸的花鍵124。因此，下文中將說明這些部件的附加特徵。差速器110可還包括一輸入支架126、一墊圈128、一託架130、和軸承組132，134。
輸入支架126設置成用於從一動力輸入軸(未示出)傳遞動力到小齒輪軸122。支架126可以通過一傳統的萬向節(未示出)與動力輸入軸相連，並繞著軸線118轉動。支架126包括一通常為圓柱的本體136，其圓形凸緣138在本體136的前端從本體136上向外延伸。本體136限定了一孔140，其大小可以容納小齒輪軸122，該孔140沿著軸122軸向延伸到一點，該點位於小齒輪軸122前後端的中間。支架126還包括多個花鍵142，其用於與小齒輪軸122的花鍵124嚙合。根據本發明，花鍵124可以向軸承組132內部徑向布置。支架126可以通過一螺母(未示出)和一墊圈(未示出)固定在軸122上，該墊圈繞著一螺紋杆144布置，該螺紋杆從軸122的前端延伸。支架126具有一階梯外徑，該階梯外徑限定了一肩146，其目的在下文中說明。
墊圈128用於預加載軸承並保持軸承組132，134的位置。墊圈128布置在軸承組132，134之間，還在輸入支架126和軸承組134之間。墊圈128具有一用於容納小齒輪軸122的中心孔，還具有如所述實施例的階梯外徑。墊圈128的前端與支架126一起限定出了一個肩部148，其目的在下文中說明。類似地，墊圈128的後端與小齒輪軸122一起限定出了一個肩部150，其目的在下文中說明。
託架130用於定位和支撐位於殼體112開口116中的軸承組132，134，該託架可以由傳統的金屬或金屬合金製成。託架130通常為圓柱形，其大小可以容納在殼體112的開口116中。託架130可以通過一帽(未示出)固定在開口116中，該帽通過傳統的緊固件(未示出)固定在殼體112的元件114上，該緊固件如上面參考圖1所述。託架130繞著軸線118布置並限定了一孔152，用於容納軸承組132，134。
軸承組132，134用於允許輸入支架126和小齒輪軸122相對於託架130和殼體112轉動。軸承組132，134在本領域中是常規類型的且可包括錐形滾子軸承(tapered roller bearings)。每個軸承組132，134都分別包括一圓錐體154，156和一外圈158，160，圓錐體限定了一內軸承座圈，外圈限定了一外軸承座圈。軸承組132的圓錐體154布置和支撐在肩146，148之間，且可以與肩146，148的一個或兩個接合。軸承組134的圓錐體156布置和支撐在肩150和小齒輪120之間，且可以與肩150和小齒輪120的一個或兩個接合。根據本發明，軸承組132繞著輸入支架126布置在支架126和託架130之間。特別的，圓錐體154支撐在支架126的本體136上。與傳統的差速器相比，軸承組132和輸入支架126的相對位置也顯著地改進了差速器。特別的，支架126在差速器110中向前移動，從而使小齒輪的突出減小，但仍能使支架126與小齒輪軸122保持正確接合，因為花鍵142，124的長度沒有減少。而且，本發明差速器的軸承負荷能力保持不變。
已經參考優選實施例圖示並說明了本發明，本領域技術人員可以理解本發明可以作出各種變型和改進，且沒有超出本發明的範圍和構思。
權利要求
1.一種用於車輛的差速器，包括一差速器殼體，其限定了一第一開口；一小齒輪軸，其布置在所述第一開口中且構造成繞著延伸穿過所述第一開口的軸線轉動；一安裝在所述小齒輪軸上的小齒輪；一輸入支架，其繞著所述小齒輪軸的一部分布置；一第一軸承組，其繞著所述輸入支架布置且具有一與所述輸入支架接合的軸承圓錐體；和一第二軸承組，其與所述第一軸承組軸向間隔且具有一與所述小齒輪軸接合的軸承圓錐體。
2.根據權利要求1的差速器，還包括一墊圈，其布置在所述輸入支架和所述第二軸承組的所述軸承圓錐體之間。
3.根據權利要求2的差速器，其特徵在於所述第一軸承組的所述軸承圓錐體布置在相對的肩之間，該相對肩成形在所述輸入支架和所述墊圈中。
4.根據權利要求2的差速器，其特徵在於所述第二軸承組的所述軸承圓錐體固定在所述墊圈和所述小齒輪之間。
5.根據權利要求4的差速器，其特徵在於所述第二軸承組的所述軸承圓錐體接合所述墊圈和所述小齒輪。
6.根據權利要求1的差速器，其特徵在於所述輸入支架包括多個花鍵，該花鍵構造成用於與所述小齒輪軸上相應的多個花鍵嚙合，所述輸入支架上的所述多個花鍵徑向向所述第一軸承組內布置。
7.根據權利要求1的差速器，還包括一託架，其徑向向所述輸入支架外布置在所述開口中。
8.根據權利要求7的差速器，其特徵在於所述第一軸承組布置在所述託架與所述輸入支架之間。
全文摘要
一種差速器，其小齒輪軸承支撐在輸入支架上。該差速器包括一具有一開口的殼體，一小齒輪軸延伸穿過該開口。該輸入支架繞著小齒輪軸的一部分布置，且一個或兩個小齒輪軸承組繞著該輸入支架布置。這種結構減小小齒輪的突出，且可以安裝一預裝的軸承單元(即沒有墊圈或墊片)，但是沒有減少輸入支架上花鍵的長度和軸承負荷能力。
文檔編號F16H48/06GK1699794SQ20051007928
公開日2005年11月23日 申請日期2005年4月13日 優先權日2004年4月13日
發明者加裡·特納, 利奧·溫斯特魯普, 戴維·湯普森 申請人:達納公司