[发明专利]具有轻量锥齿轮装置的差速器

说明书

技术领域

本教导总体上涉及差速器，更具体地，涉及具有轻量锥齿轮装置的差速器。

背景技术

差速器是用在车辆传动系中的众所周知的装置。这些装置操作以联接一对旋转部件，例如传动轴或绕一旋转轴的车桥半轴。因而，差速器已被用作可操作地联接车辆的前轴和后轴的分动器的一部分，在开式差速器以及限滑和锁止式差速器中用来联接车桥半轴，以及在现有技术中普遍已知的其它应用。

现有技术中已知的差速器可以包括壳体和齿轮箱，该齿轮箱由该壳体可操作地支承以通过车辆传动系而旋转。差速器通常包括至少一对侧齿轮。侧齿轮被花键连接成随一对旋转部件——例如车桥半轴——旋转。具有十字轴销的十字轴被可操作地安装成随齿轮箱一起旋转。小齿轮被安装成随十字轴销一起旋转并与侧齿轮相啮合。侧齿轮的差速旋转且从而车桥半轴的差速旋转可通过小齿轮相对于十字轴销的旋转来获得，这在现有技术中是普遍已知的。

在交叉轴线齿轮装置的所有实际设计中，例如，在直齿锥齿轮装置、螺旋锥齿轮装置等中，侧齿轮的齿较强，而小齿轮的齿较弱。这是由于侧齿轮和小齿轮齿数的差异导致的：齿数越多，则齿轮齿越强，反之亦然。因此，为了提高通过齿轮组的功率密度，首先需要考虑的是小齿轮(小齿轮的齿较弱)，而不是相配的侧齿轮(侧齿轮的齿较强)。此外，为了提高小齿轮齿的强度，通常会牺牲侧齿轮齿的一部分强度。在理想的情况下，侧齿轮齿的强度和小齿轮齿的强度彼此是相等的。

已知的是(例如，参见位于美国佛罗里达州博卡拉顿的CRC出版社于2012年出版的作者为Radzevich，S.P.的专著Theory of Gearing：Kinematics，Geometry，and Synthesis，856页)，通过齿轮对传递的功率P在齿轮齿的齿宽内均等地分配。假设，齿轮组中的小齿轮被划分为大量相同薄片，每片都与小齿轮的旋转轴线垂直。由于所有薄片都具有相同的厚度，所以通过每个薄片传递相同的功率。

通过小齿轮传递的功率P可通过所施加的转矩T以及小齿轮的旋转R来表示，

P＝T*R   (1)

在切片以后，所有的小齿轮切片具有相同的旋转R。由于所有切片的旋转都是相同的，于是传递的转矩在小齿轮的齿宽内也是均等地分配。

尽管现有技术中总体已知且如上所述的差速器已经在为所需的目的而起作用，但是仍然存在一些不足。更具体地，存在正在进行的以及持续的努力来改善这些差速器的操作。与这些差速器相关的一个不足是，使用直齿锥齿轮用于小齿轮和侧齿轮之间的匹配表面。由于侧齿轮和小齿轮二者都是斜齿，小齿轮-侧齿轮啮合时会出现朝着车轴中心线向外作用的轴向推力。这给差速器壳体带来了额外的负载，且为了承受该负载而导致差速器壳体相对重的质量。通过差速器的功率密度受限于侧齿轮和小齿轮的相互作用的齿面的接触的几何形状。

因此，现有技术中还需要这样一种差速器，其在减轻差速器重量的同时允许在小齿轮和与其相关的侧齿轮之间平滑的啮合相互作用以提高通过差速器的功率密度。

发明内容

本教导包括用在包括一对旋转部件的车辆传动系中的差速器。该差速器包括齿轮箱，该齿轮箱相对于车辆传动系以从动的方式被可操作地支承。一对侧齿轮被安装成在齿轮箱中随旋转部件中的相应一个而旋转。十字轴安装成随齿轮箱旋转。该差速器还包括至少一对小齿轮，其安装成随十字轴旋转并与侧齿轮处于啮合关系。侧齿轮具有凹齿面且小齿轮具有凸齿面，以提高通过差速器的功率密度。

在本教导的一个方面，侧齿轮以及小齿轮具有直齿。侧齿轮是内锥齿轮，具有相对小的节锥角(节锥角的范围是10-30度)。侧齿轮具有凹齿面，小齿轮具有凸齿面。侧齿轮的凹齿面和小齿轮的凸齿面相互作用的几何形状是更为有利的，因为其承受能力是相当高的。侧齿轮的凹齿面与小齿轮的凸齿面之间接触的有利的几何形状使得能够提高通过差速器的功率密度。在侧齿轮和小齿轮的齿面的接触线中有利的负载分配是差速器额外的优势。该特征还能用于减轻重量，以及提高通过差速器的功率密度。因此，本教导使得差速器便于啮合齿轮的平滑操作，但还能制造得轻量化。

附图说明

将容易地意识到本教导的其它方面，因为这些方面在接下来结合附图的描述中将得到更好的理解，其中：

图1是采用本教导的差速器的代表性示例的剖视侧视图；

图2是图1的差速器的图解视图；以及

图3是用在图1的差速器中的锥齿轮装置的透视图。

具体实施方式