CN1017743B - 串列式驱动桥总成 - Google Patents

Abstract

一种串列式驱动桥总成包括轴间差速器，它有个分开的润滑油池，在开始起动和正常运行期间给轴间差速器润滑。其中一个轴间差速器侧齿轮是盘形的，其前平面上有内接合齿，其径向周边上有外齿。轴间差速器耦合后可将动力分配给两个分开的轴间差速器总成。每个差速器总成包括一对带有球形齿轮支座的行星齿轮和一对带有锥形齿轮支座的半轴齿轮。本发明还提供了一种支承及装配这种差速器的方法。

Description

本发明总体上属于串列式驱动桥总成领域，具体地说是涉及一种轴间差速器机构。根据本发明，该机构设有润滑油池，用于在开始起动和正常运行状况期间给差速器机构提供润滑油。本发明还涉及一个独特齿轮结构，该齿轮是轴间差速器的一个部件。该齿轮呈盘形，其上设有做成一体的内接合齿和侧齿轮齿。

轴间差速器机构典型地设置在串列式驱动桥总成中，用于将来自一单独的传动轴的动力分配给两个分开的驱动桥总成中。常规轴间差速器机构的例子在泰勒（Taylor）等人的美国专利3441106和Keese的美国专利2033246中公开。尽管具有轴间差速器机构的串列式驱动桥总成已经使用了很长的时间，并且已有各种各样的设计方案，但是为了减轻其重量，改善其耐久性和工作特性，人们仍不断地为改进轴间差速器的结构作出努力。

例如在上述Taylor等人的专利所公开的轴间差速器结构中，一个差速器的侧齿轮在其一侧有向外形成的侧齿，在其相对一侧有向外形成与一个锁紧机构啮合的接合齿，以及设有外齿的径向周边，用于将动力输送给两个车桥差速器中的一个。已经发现，这种结构减少了总成中的部件数目。

此外，还有给轴间差速器提供润滑油的各种系统，这种轴间差速器典型地位于一壳的上部，该壳也包围住两个车轿差速器机构中的一个。在这种类型的布置中，轴间差速器不浸在主油池中，而是典型地由一个辅助油池润滑，或者由转动齿圈将油抛向差速器来润滑。但是这种系统一般不能在初始起动状况期间提供足够的润滑，结果使有关部位产生不良磨损。

在上面提到的Keese专利中提出采用一种分开式挡板，它与轴间差速器壳相配合构成一区域，以存留一部分供给轴间差速器机构的润滑油。

本发明的目的是提供一种带有润滑油池的差速器总成，该润滑油池用于在开始起动和正常运行期间给差速器提供润滑油，从而降低差速器中运动部件的磨损，提高差速器的工作寿命。

本发明涉及一种独特的结构，该结构中有一个用于串列式驱动桥总成的轴间差速器的下部分的润滑油池。已经发现这种油池能在初始起动和正常运行状况期间给轴间差速器提供足够的润滑油，以防止这些部件的不良磨损。

更具体地，轴间差速器总成可转动地支承在一个相关联的壳中，该壳包括用于至少部分地包住差速器机构下部的部件，一个开口的杯状部件固定在该壳上，并设置在轴间差速器的一个侧齿轮与相关联的行星齿轮托架之间。

轴固装在行星齿轮托架上且穿过该环状部件。一个环形密封件设置在开口的杯状部件和一个侧齿轮之间，使得壳、开口杯形部件、环形密封件、以及侧齿轮相互配合构成一个用于轴间差速器机构的润滑油池。

在本发明的优选实施例中，其中与其它部件配合构成润滑油池的轴间差速器侧齿轮是盘形齿轮，它具有一个对着差速器行星齿轮托架的第一平面。多个侧齿轮齿在该平面内形成以构成相关的侧齿轮。而且，在第一平面内形成的凹槽中放置了一个环形密封部件，该密封部件中有一个密封元件与

形部件上的一个环形密封表面密封地接触。

此外，根据本发明

轮包括一个相对着的第二平面

做有数个向内形成的接合齿，用于与相关联的锁紧部件的接合齿相啮合。锁紧部件的功能是将轴间差速器机构的两

以便将动力直接传到每个车桥差速器上 一个构成多个齿轮齿的

接到一个输出轴上的输

发现这种齿轮结构简化

总长度。

对于本领域里的技术人员来说，通过参照附图阅读下面对本发明优选实施例的详细描述，将会觉得上述本发明的优点以及其他的优点是极其明显的。

图1是一个具体应用了本发明特征的串列式驱动桥总成的俯视平面图;

图2是图1所示的串列式驱动桥总成中的后差速器沿图3中2-2线截取的剖视图;

图3是图2所示的后差速器沿图1和图2中3-3线截取的剖视图;

图4是沿图2中4-4线截取的侧视图，该图示出了本发明中采用的轴承保持架的锁紧部件;

图5是图1所示的轴间前差速器沿图1和图6中5-5线截取的剖视图;

图6是图5所示的轴间前差速器总成沿图5中6-6线截取的剖视图;

图7是本发明的轴间差速器总成沿图5中7-7线截取的剖面端视图。

首先参见图1，该图中示出的串列式后驱动桥总成20包括一个由传动轴24驱动的轴间前差速器22，该前差速器22驱动一个中间传动轴26，而轴26则驱动后差速器28。由于差

28都是用于驱动后轮的，所以差速器22有时称作

，而差速器28称作“后-后”差速器，可

明的特

可以应用于各种类型的差速器，包括双速差速器机构和 差速器机构。

如图所示，轴间前差速器22在其输入

的 向节装置进行驱动，而前差速器22又通过输出叉34驱动中间传动轴26，输出叉34由一个万向节装置连接在中间传动轴26的前端，传动轴26的后端通过一个万向节装置与后差速器28的输入叉3  相连接以驱动后差速器28。差速器22和28具有外壳42和4  该外壳42和44上有做成整体的桥壳部分46和48，分别用于支承后轮总成54和56。

现在参见图2，图中示出了单个后差速器28的俯视剖面图。如图所示，输入叉38由固定装置59固定在输入齿轮轴58的前端，图中所示的固定装置为一个紧固在与轴58做成一体的螺柱上的螺帽和垫圈。输入轴58的后端带有一个输入小齿轮60。轴58由一对对置的圆锥滚子轴承72和74可转动地支承在差速器壳68内，滚子轴承分别有与差速器68壳相对固定的外圈64和66，和相对轴58固定的内圈69和70。一个常规的环形密封件76设置在输入轴58前端且位于叉38和壳69之间。

输入轴传动齿轮60以常规方式驱动一个齿圈78，齿圈78由数个螺栓82固定在差速器齿轮壳80上。差速器齿轮壳80构成的腔室用于装置一对相互隔开的差速器行星齿轮84和86。行星齿轮84和86可转动地支承在用销子90和92固装在壳80上的轴88上。销子90和92置于孔94和96中，并穿过轴88端部对应的孔。

一对半轴齿轮100和102与行星齿轮84和86啮合，并分别以花键方式连接在半轴104和106（如双点划线所示）具有花键槽部分108和110处的内端。行星齿轮84和86各有球形表面116和118，安放在壳80中形成的对应球形支座上，    形推力垫圈120和122置于行星齿轮球形表面116和118与    自 对应球形支座之间。球形表面116和118以及相关联的球形支座都由半径为R₁、基准中心点（PtC）位于行星齿轮84和86的旋转轴线上的球形表面来确定。

为了减小差速器机构的宽度和重量，半轴齿轮100和102上设有对称的锥形表面124和126，并具有与齿轮100和102的旋转轴线对准的形成轴（加工轴）。这些锥形表面安放在壳80内形成的对应锥形支座面上。锥形推力垫圈132和134置于半轴齿轮锥形表面124和126与其对应的锥形支座面之间。为了减小差速器总的轴向宽度，最好将锥形支座制作得使从点C到与花键槽部分108和110相邻的锥形表面部分的距离R₂（如图2所示）小于半径R₁。这使得沿着半轴齿轮旋转轴的半轴齿轮的背部表面之间的最大间隔，小于沿着行星齿轮旋转轴的行星齿轮背部表面之间的最大间隔，但是，将会认识到，在某些情况下可能希望半径R₁小于半径R₂。

差速器齿轮壳80由一对圆锥滚子轴承136和138可转动地支承在差速器壳68内。轴承136和138各自的外圈140和141压装在壳80端部形成的环形凹槽142和143中，其内圈144和145压装在外螺纹轴承保持架148和150的内套部分146和147上。内圈144和145分别装有轴承滚子保持架152和154。

现在参见图2和图4，图中示出了一个用于将轴承保持架148和150固定在一个选择的可调位置上的装置。如图所示，差速器壳68中有轴向对准且相互隔开的螺纹孔156和157，用于安放轴承保持架148和150。孔156和157的直径D₁大于轴承滚子保持架152和154的最大外径。如下面将要描述的那样，这种设计能够使其上装有相关联的内圈和轴承滚子保持架的保持架

150插入各自的螺纹孔，由此大大简化了差速器机构的装配。

如图4所示，壳68在线158处分开，线158终止于螺纹孔157。壳68上设有构成分开线158的凸耳160和162。凸耳160和162中设有用于安装紧固螺栓166的同心直孔，紧固螺栓166则由一个螺母168固紧。通过调整紧固螺栓166，初步将螺纹孔157环绕带有螺纹的轴承保持架150拧紧，以便在调整轴承138时防止轴承保持架150不应有的移动。作为调整了轴承138后的最后一个步骤，是拧紧螺栓166来封闭分开线158。

此外，轴承保持架150有一个环形的带齿部分或城堡形部分，形成许多向外沿伸的齿172。一个指状锁紧板174（如图4所示）至少与齿172中的两个齿相啮合，并借助一个与壳68中一个对应的螺纹孔相啮合的螺栓176而刚性地联接到壳68上。这样可以在由于调整螺栓166而产生的适当大小的摩擦力下逐级地调整轴承保持架150。当调整好了后，将指状锁紧板174装上并固定到位，再进一步拧紧紧固螺栓166，由此形成两个分别的、但相互配合的部件，用以在长的使用寿命期间防止轴承保持架的调整不当。可以认识到，在某些情况下，可以除去紧固螺栓166或者锁紧

而只用一个部件来锁紧轴承保持架。另一个轴承保持架148可以设置一个类似的调整锁紧结构。

利用本发明的结构，使组装差速器齿轮壳80 138的方法大大简化。首先，将其上装有相关

152和154的内圈144和145压装到各自的轴承保持架

150的直径缩小的衬套部分146和147上。各个轴承

和154由常规的滚子保持架与相关联的内圈组装在一起

圈140和141压入差速器齿轮壳80端

143中。

下一步，将差速器壳80插入承载壳68的打开的后端部，使齿圈78与输入轴传动齿轮60啮合。如图2中所示，差速器壳80的总宽度小于壳68后端部的开口宽度W。此后，其上装有滚子保持架152和154的轴承保持架148和150的内端部穿过各自的螺纹孔156和157，并随着轴承保持架148和150拧入螺纹孔156和157而支承在它们各自的外圈140和141内。

通过调整轴承保持架148和150而使壳80对中，并确定齿圈78与输入轴传动齿轮60的恰当啮合，以及建立轴承136和138上的恰当预负荷。在以通常方式使齿圈78和输入轴传动齿轮60实现恰当的啮合后，可以将轴承保持架148和150锁紧到位。

可以认识到，图2和图3所示的后差速器28中的许多特征也在图5～7中示出的轴间前差速器22中采用了。例如，在图5和图6中，用于驱动车轮54的差速器机构178，和用于支承差速器机构178的轴承结构，以及将差速器机构安装在相关联的壳内的方法，都可以与后差速器28相类似。因此，为了简化描述，在前差速器22中那些与后差速器28中相类似的部件由其上加有撇号的相同编号表示，例如传动齿轮60′。

如图5所示，轴间前差速器22包含一个主壳180，主壳180上有一个突缘部分182，其中制有数个螺栓孔184，用于将壳180用螺栓联接到壳42上。用一个作用在与轴186制成一体的螺柱190上的螺帽和垫圈组件188，将输入叉30固定在输入轴186上。输入叉30由连接花键192可转动地连接在输入轴186上，输入罩194（也示于图7中）由螺栓196联接在壳

入罩上设置一孔，叉30的内接头200伸入该下

202置于罩194和叉接头200之间。罩194还有一个环形凹入的安装表面204，用于安放圆锥滚子轴承206，该轴承206可转动地支承着轴186的前端。

轴186中部有一花键部分214，其上装有齿轮216，如果需要，可以用该齿轮216来驱动装在壳180外部的油泵（图中未示）。齿轮216最好挨着一个用于使齿轮216定位的弹簧卡环安装，一个具有能与花键部分214相啮合的内花键的爪形接合环220借助于移动拔叉222（也在图7中示出），而能沿花键部分214轴向移动。移动拔叉222可以用常规方式致动，例如用螺线管。

如图5所示，作为轴间差速器231的一个部件的盘形输入侧齿轮230，可自由旋转地安装在轴186上。齿轮230有一个第一前平面232，其上有数个周向相间的凹入式爪形接合齿234，用于有选择地与接合环220上的外齿235啮合。齿轮230有一个与表面232背对的第二后平面236，其上有数个凹入式侧齿轮齿238，用于与差速器的一组四个行星齿轮240（图5中只示出2个）相啮合。可以看到，爪式接合齿234和侧齿轮齿238都是向着它的各自平面232和236内部形成的。已经发现，与先有技术中的组件相比，这种结构减小了轴间差速器机构的轴向总长度。

行星齿轮240可旋转地安装在行星齿轮托架242上，托架242固定在轴186后部的第二个啮合花键部分244处，轴186有一个支承端246，安放在侧齿轮250颈部248中的一个孔中。侧齿轮250由轴承252可转动地安装在壳180中，并与行星齿轮240的轮齿相啮合。侧齿轮250和一个输出轴（示为输出轴254）通过颈部248由联接花键256相互连接起来。

轴254的后端由联接花键255装到输出叉34上，并借助于 一个固定在与轴254做成一体的螺纹柱258上的螺母256而固装在输出叉34上。叉34有一个与联接花键段255相邻近的接头部分262，它穿过环形密封件264，进入后壳部分266。后壳部分266固装在差速器壳42上。轴254的后端由对置的圆锥滚子轴承268和270可转动地支承在壳266内。

盘形齿轮230还装有与输出齿轮（示为齿轮284）的齿282啮合的径向圆周齿轮齿280。齿轮284由联接花键288固装在一个输出轴（示为传动轴286）上。轴286的最末端上装有一个传动齿轮60′，它对应于图2和图3中的传动齿轮60。圆锥滚子轴承290相对于壳80可转动地支承着轴286的后端。一个间隔圈298插在轴承290的内圈和齿轮284之间。而轴承302可转动地支承着轴286的前端。传动轴286借助于固定在与轴286做成一体的螺纹柱312上的螺母310而受到预负荷。螺母310将垫圈314压向轴承302的内圈。这种调整可以在初始组装之后和安装盖子315之前进行。盖子315由螺栓316安装到壳180上。图7中清楚地示出了盖子315的一个平面图。

因此，如图5清楚地所示的那样，当传动轴24旋转时，带动输入叉30转动，从而转动行星齿轮托架242。这将使得轴间差速器机构231将传动轴24提供的动力在侧齿轮250和盘形齿轮230之间进行分配。齿轮230通过齿轮284和传动齿轮60′而驱动齿圈78′。这种差速器具有与图2和图4所示的差速器总成类似的结构。作用在侧齿轮250上的动力通过轴254传到输出叉34上，该叉34再驱动中间传动轴26。中间传动轴26驱动图2和图3中所示的单个后差速器的输入叉38，使得在轮组件54和56的四个轮组件中的每一个都可以根据转弯要求和不平路面条件以不同的速度旋转。

但是，当爪式接合环220的齿235滑动与盘形齿轮230的齿234成啮合状态后，齿轮230就锁紧在轴186上了。由于行星齿轮托架242相对于轴186也是不可转动的，轴间差速器机构231在输入叉30和输出叉34之间形成一个刚性连接，这样两对轮组54和56不能以不同的平均速度运行。这在当轮组54和56对地面或支承面的附着力处于监界值时是有利的。

在轴间差速器总成工作情况下，当相关汽车行驶时，齿圈78′的旋转使主润滑油池318中的润滑油（未画出）通过开口317（示于图6中）抛向轴间差速器机构231区域，从而润滑轴间差速器和所有位于主油池318中润滑油正常油面以上的轴承。但是，与常规方式一样，如图所示，滚动件没有插在行星齿轮托架242和行星齿轮240之间或输入轴和轴间差速器输入侧齿轮之间，这样当相关联的汽车在停车一段时间后又开始行驶时，这些部件将有摩擦地运动一段极短的时间。由于这种原因，这些部件看作为磨损件而必须更换，尽管是在较长的时间间隔内。针对这种问题，轴间差速器总成设有安装在外部的分开的润滑油泵，以便在起动时提供润滑。尽管这种润滑油泵可以用于本发明的轴间差速器，但并不是必须的，因为设置了一个简单的然而有效的第二润滑油池。这将在下面进一步描述。

参见图5，可以看到，壳180包括一个内支承部分319，该部分319伸到轴间差速器机构231下面，用于支承轴承252和290的外圈。支承部分319也用于部分地包住区域320处的轴间差速机构231的下半部。但是，可以认识到，没有本发明，通常借助于齿圈78′而进入区域320的润滑油会吸回到主油池318中。

轴间差速器231的分开式的第二润滑油池的功能可以由设置一 个部分地包围住行星齿轮托架242的开孔杯形件322而实现。该杯形件322的中部有一孔323，轴186穿过此孔323，还有一个固定在内支承部分319上的外环形边324。孔323还为行星齿轮240的齿和盘形齿轮230的齿238提供间隙。由增加这个开口杯形部322而形成的第二润滑油池由一个环形边密封件326密封，该密封件326放置在盘形输入齿轮230后表面中的环形槽中，并与开口杯形件322的前表面密封接触。因此，当汽车运行引起齿圈78′转动而将润滑油抛入轴间差速器区域时，润滑油将集存在由壳180的内支承部分319和开口杯形件322、密封件326以及盘形齿轮230所围成的润滑油池320中。

在图5中，还有一个O形环328设置在壳180中的一个环形槽中，密封地与侧齿轮250的颈部248接触。在图5所示的实施例中，第二润滑油池320中的油面由开口317的最低部分230来限定，齿圈78′通过开口317将油抛出。这样，利用本发明，在汽车再次运动时将对轴间差速器231提供起动润滑。

为了进一步加强对轴间差速器的润滑，盘形侧齿轮230没有数个周向相间的油道332，这些油道332从侧齿轮齿238延伸到齿230中的内孔中。类似地，侧齿轮250设有油道334，这些油道334从各自的侧齿轮齿延伸到相关联的内孔区域。已经发现，在运行时，转动行星齿轮240产生泵吸作用，使润滑油通过油道332和334进入齿轮230和250的内孔区域。因此，在齿轮230和250的内孔表面与轴186的对应相接触的外表面部分之间，提供了额外的润滑油。

可以认识到，本领域的技术人员可以很容易地对本发明所公开的实施例进行各种改进和变动，而不会偏离本发明的构思和范围。

Claims (8)

1、一种差速器总成，包括：

一个壳体：

一个可绕一轴线转动的输入轴，该输入轴置于壳体中且其上装有差速器的第一侧齿轮，该第一侧齿轮上设有侧齿轮齿，至少可以与差速器的两个行星齿轮相啮合，每个行星齿轮都安装在一个安装得能与输入轴一起旋转的托架上、每个行星齿轮的旋转轴线都与输入轴的轴线垂直相交；

一个可绕一与输入轴轴线同轴的输出轴线转动的输出轴，该输出轴上装有差速器的第二侧齿轮，该齿轮在输出轴上不能转动且具有能与行星齿轮啮合的齿轮齿，所述的第一和第二侧齿轮、托架以及行星齿轮相互配合构成一差速器机构，所述壳体至少部分地包住至少差速器机构的下部；

其特征是：

一个开口的杯形部件固定在壳体上并围绕着输入轴，该杯形部件位于托架和第一侧齿轮之间；

一个环形密封件密封接触地置于开口的杯形部件和第一侧齿轮之间；

所述壳体、开口的杯形部件，杯形密封件和第一侧齿轮一起

一个用于差速器机构的润滑油池。

2、根据权利要求1的差速器总成，其特征是第一侧去轮是具有基本上平的第一和第二平表面的盘形齿轮。

3、根据权利要求2的差速器总成，其特征

上制有数个侧齿轮齿以构成所述的侧齿轮。

4、根据权利要求3的差速器总成，其特征是

密封件

二平表面上的一个凹槽中，该环形密封件包括一个与杯形件密封地接触的密封元件。

5、根据权利要求1的差速器总成，其特征是所述的输出轴为第一输出轴，还有一个在横向上与输入轴间隔的第二输出轴;

第一侧齿轮为一个设置得能绕输入轴转动的盘形齿轮，该齿轮有一个基本上平的第一平表面和第二平表面，以及一个径向周边，该周边上形成有周边齿轮齿，可以与固定在第二输出轴上的第一输出齿轮相啮合;

一个可以与输入轴一起转动的并可以跟随拔叉沿输入轴而轴向移动的锁紧件，该锁紧件上有数个凸出的接合齿，并置于与盘形的第一侧齿轮的第一平表面相邻位置处;

数个向内形成的相配接合齿形成于第一侧齿轮的第一平表面内，用于与锁紧件的接合齿相啮合;

第一侧齿轮的第二平表面上有数个构成第一侧齿轮的侧齿轮齿，并且能与差速器行星齿轮相啮合。

6、根据权利要求1的差速器总成，其特征是第一侧齿轮中有一个第一孔和至少一个润滑油通道，输入轴可转动地安放在该第一孔中润滑油通道则延伸在第一侧齿轮和第一孔之间。

7、根据权利要求6的差速器总成，其特征是输入轴的端部

动地安放在第二侧齿轮的第二孔中，第二侧齿轮中设置了至少一个在第二侧齿轮齿与第二孔之间延伸的润滑油通道。

8、根据权利要求1的差速器总成，其特征是具有

所述壳体上的环形密封件，该环形密封件密封

相接合。

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