CN108071768A - 集成有传动齿轮的差速器座架及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及集成有传动齿轮的差速器座架及其制造方法。一种动力传动***包括被配置为将扭矩分配到两个前半轴的前差速器。所述前差速器包括座架主体和形成在所述座架主体的外表面上的传动齿轮。所述动力传动***还包括被配置为将扭矩从座架主体传递到后桥的动力输出单元(PTU)。所述动力输出单元具有与所述传动齿轮啮合的PTU齿轮。

Description

集成有传动齿轮的差速器座架及其制造方法
技术领域
本公开涉及机动车辆中动力传动***的元件。更具体地讲，本公开涉及具有差速器座架(differential carrier)和动力输出单元(power take-off unit)的车辆。
背景技术
两种车辆动力传动***构造是后轮驱动(RWD)和前轮驱动(FWD)。通过使用附加的硬件，这两种构造均可被配置为将动力引导到所有四个车轮。因为在某些时候任何特定车轮处的牵引力可能受到限制，所以将动力引导到所有四个车轮的能力可改善机动性。然而，附加的硬件可引入额外的寄生损失(parasitic loss)，这会在不需要附加性能的情况下使燃料消耗增加。
在RWD构造中，发动机可以被纵向地定向在车辆中，使得曲轴轴线与车辆运动的方向对齐。安装到发动机的变速器以可小于或大于发动机曲轴转速的转速驱动后传动轴。后传动轴连接到后桥，所述后桥改变了旋转轴线，降低了旋转速度，并经由半轴驱动左后轮和右后轮，同时在车辆转弯时允许车轮之间有轻微的转速差。通过在变速器和后传动轴之间增加分动箱，RWD构造可以适于还驱动前轮。除驱动后传动轴之外，分动箱还驱动前传动轴，前传动轴进而驱动前桥。一些分动箱包括行星齿轮组，行星齿轮组在前传动轴和后传动轴之间分配扭矩同时允许轻微的转速差。其它分动箱具有在特定情况下(诸如，当控制器感测到后轮的牵引力损失时)仅驱动前传动轴的主动控制的扭矩随选(TOD)离合器。
在FWD构造中，发动机可以被横向地定向在车辆中，使得曲轴轴线与车轮旋转的轴线对齐。安装到发动机的变速器以合适的转速驱动前差速器。前差速器可与变速器齿轮箱一起集成到共同的壳体中。前差速器驱动左前半轴和右前半轴，同时在车辆转弯时允许半轴之间有轻微的转速差。通过增加动力输出单元(PTU)，FWD构造可以适于还驱动后轮，所述动力输出单元(PTU)以与前差速器的转速成比例的转速驱动后传动轴。后驱动单元(RDU)可包括TOD离合器，当TOD离合器接合时，后驱动单元驱动后桥，后桥进而驱动左后半轴和右后半轴。
发明内容
根据一个实施例，一种动力传动***包括被配置为将扭矩分配到两个前半轴的前差速器。所述前差速器包括座架主体和形成在所述座架主体的外表面上的传动齿轮。所述动力传动***还包括被配置为将扭矩从座架主体传递到后桥的动力输出单元(PTU)。所述动力输出单元具有与所述传动齿轮啮合的PTU齿轮。
根据另一实施例，一种动力传动***包括差速器和动力输出单元(PTU)。所述差速器包括结合在一起以形成可围绕座架轴线旋转的座架主体的第一部分和第二部分。在所述第一部分上形成有传动齿轮。所述动力输出单元被配置为传递来自座架主体的扭矩。所述动力输出单元包括输入轴和固定地结合到所述输入轴的PTU齿轮，并且所述PTU齿轮与传动齿轮啮合。
根据本发明的一个实施例，第一部分由具有第一硬度的第一材料组成，第二部分由具有小于第一硬度的第二硬度的第二材料组成。
根据本发明的一个实施例，差速器的第一部分被邻近于传动齿轮设置在第一部分的外径处的第一轴承可旋转地支撑。
根据本发明的一个实施例，差速器的第二部分被设置在第二部分的小于所述外径的内径处的第二轴承可旋转地支撑。
根据本发明的一个实施例，差速器还包括可旋转地支撑在座架主体的内部以围绕小齿轮轴线旋转的小齿轮轴。
根据本发明的一个实施例，小齿轮轴设置在差速器的第一部分和第二部分的相交部处。
根据本发明的一个实施例，所述动力传动***还包括固定地结合到所述差速器的第二部分的驻车齿轮。
根据本发明的一个实施例，所述动力传动***还包括传动链轮，所述传动链轮固定地结合到所述差速器的第二部分以驱动所述座架主体的旋转，其中，所述传动链轮由链条驱动。
根据另一实施例，一种装配动力传动***的方法包括在差速器座架主体的第一部分的外部上形成传动齿轮。所述方法还包括将所述第一部分与第二部分结合以形成所述差速器座架主体。所述方法还包括使所述传动齿轮与固定地结合到动力输出单元(PTU)的PTU轴的PTU齿轮啮合，所述动力输出单元被配置为将扭矩从差速器座架主体传递到后桥。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括通过粉末金属工艺形成所述第二部分。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括将差速器的小齿轮轴可旋转地支撑在所述第一部分和所述第二部分内。
附图说明
图1是车辆动力传动***的示意图。
图2是根据本公开的实施例的图1的动力传动***的前差速器和动力输出单元的截面图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本公开的具体实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅为本公开的示例，本公开可以以各种可替代形式来实现。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本公开的代表性基础。
如果一组可旋转元件被约束为在所有工况下均具有绕同一轴线的相同转速，则它们彼此固定地结合。可通过例如花键连接、焊接、压装、或从同一固体机加工来使可旋转元件固定地结合。固定地结合的元件之间可产生旋转角位移的轻微变化，诸如由于间隙或轴柔量而产生的位移。相反，两个或更多个可旋转元件通过换挡元件选择性地结合，每当换挡元件完全接合时换挡元件便将所述两个或更多个可旋转元件约束为具有围绕同一轴线的相同转速，并且在至少一些其它工况下它们自由地具有不同的转速。如果两个可旋转元件通过在预定传动比下将它们的转速约束为成比例的动力流路径进行连接，则所述两个可旋转元件被可驱动地连接。如果所述动力流路径在所有工况下均被建立，则元件被固定地可驱动地连接。如果所述动力流路径仅在一个或更多个换挡元件接合时才被建立，则元件被选择性地可驱动地连接。
图1是车辆动力传动***10的示意图。动力传动***10可以是全轮驱动车辆动力传动***。粗实线表示机械动力流。动力传动***10可包括发动机12、齿轮箱14、前差速器16、动力输出单元(PTU)18、后驱动单元(RDU)20、后差速器22、前半轴24、26与前轮28、30以及具有后半轴32、34和后轮36、38的后桥31。发动机12可以是内燃发动机并可通过转化燃料源中储存的化学能而产生机械动力。齿轮箱14和前差速器16调节发动机12产生的机械动力的转速和扭矩以适应车辆的当前需求。齿轮箱14可以是多级传动比齿轮箱。前差速器16可被配置为将扭矩分配到前半轴24和26。前差速器16可向前轮28和30提供大致相等的扭矩，同时诸如在车辆转弯时容许轻微的转速差。前差速器16还可经由PTU 18驱动后传动轴40。在一些实施例中，每当前轮28和30被驱动时后传动轴40也被驱动。在其它实施例中，在一些工况下，后传动轴40可被断开连接。RDU 20可将来自后传动轴40的动力选择性地传递到后差速器22。后差速器22可以将大致相等的扭矩传递到后轮36和38，同时容许轻微的转速差。
图2是根据本公开的实施例的图1的动力传动***10中的前差速器16和PTU 18的截面图。前差速器16可包括座架主体(carrier body)42、形成在座架主体42的外表面46上的传动齿轮(drive gear)44以及可旋转地支撑在座架主体42的内部50之内以围绕小齿轮轴线52旋转的小齿轮轴48。座架主体42可通过邻近于传动齿轮44设置在座架主体42的外径58处的轴承56被可旋转地支撑以围绕座架轴线54旋转。在一个实施例中，座架轴线54可与前半轴24和26(图1)旋转所围绕的轴线同轴。小齿轮轴48也可绕座架轴线54旋转。在一个实施例中，小齿轮轴线52垂直于座架轴线54。多个锥形行星齿轮59A可被支撑为相对于座架主体42旋转。每个行星齿轮59A均可与左锥形半轴齿轮59B和右锥形半轴齿轮59C二者啮合。半轴齿轮59B和59C可分别固定地结合到前半轴24和26以将动力分别传递到前轮28和30(图1)。座架主体42以及半轴齿轮59B和59C可被支撑为围绕座架轴线54旋转。前半轴24和26可包括万向节以适应座架轴线54与前轮28和30(图1)的旋转轴线之间的轻微差异。尽管前差速器16被示出为锥形齿轮差速器，但是在本公开的精神和范围内可利用其它类型的差速器。
如图所示，前差速器16可包括结合在一起以形成可围绕座架轴线54旋转的座架主体42的部分60和62。在部分60上可形成有传动齿轮44。部分60可由具有第一硬度的第一材料组成，并且部分62可由具有小于第一硬度的第二硬度的第二材料组成。例如而非限制，部分60的材料可以是硬度为HRC 55-60的渗碳齿轮钢(例如，SAE 8620)，并且部分62的材料可以是硬度为HRC 35-45的粉末金属。部分60可由轴承56可旋转地支撑，并且部分62可由设置在部分62的内径66处的轴承64可旋转地支撑。内径66可小于外径58。小齿轮轴48可设置在部分60和62的相交部68处。
仍参照图2，动力传动***10还可包括固定地结合到座架主体42以围绕座架轴线54旋转的驻车齿轮70。在一个实施例中，驻车齿轮70可固定地结合到部分62。动力传动***10还可包括固定地结合到座架主体42以围绕座架轴线54旋转的传动链轮72。在一个实施例中，传动链轮72可固定地结合到部分62以驱动座架主体42的旋转。传动链轮72可由链条73驱动，链条73进而可由结合到齿轮箱14的另一链轮驱动(链条73和齿轮箱14在图1中示出)。
PTU 18可被配置为将扭矩从座架主体42传递到后桥31(图1)。PTU 18可具有输入轴74以及固定地结合到输入轴74的PTU齿轮76。PTU齿轮76可与传动齿轮44啮合。在一个实施例中，PTU齿轮76和传动齿轮44为锥齿轮。在一些实施例中，PTU齿轮76和传动齿轮44可以为螺旋锥齿轮或准双曲面齿轮。输入轴74可由轴承78和80围绕输入轴轴线81可旋转地支撑。在一些实施例中，轴承78和80可以是滚珠轴承、滚子轴承和/或圆锥滚子轴承。在一个实施例中，输入轴轴线81可垂直于座架轴线54。输入轴74可经由万向节固定地结合到后传动轴40(图1)。后传动轴40可具有被万向节分开的多个部分，以适应PTU 18和RDU 20(图1)中略微不同的旋转轴线。在一些实施例中，输入轴74可与后传动轴40一体化。通过将传动齿轮44与座架主体42集成，使得在PTU 18中用于将扭矩从前差速器16传递到后桥31所需的部件更少。因此，成本、重量和复杂度可得到改善。
仍参照图2，动力传动***10还可包括壳体82，前差速器16可被可旋转地支撑在壳体82内。壳体82可相对于前差速器16固定。PTU齿轮76也可以通过输入轴74被可旋转地支撑在壳体82内，输入轴74从PTU齿轮76延伸到壳体82的外部并延伸到输入轴壳体84中。在一个实施例中，输入轴壳体84可延伸到RDU 20(图1)。
仍参照图2，前差速器16的部分60还可包括(相对于座架轴线54)径向向外延伸的凸缘86，螺栓88和89可延伸通过凸缘86以使部分60和62结合。凸缘86可从外径58延伸。前差速器16的部分62可包括从内部部分92延伸到外部部分94的桥90。内部部分92可被配置为容纳行星齿轮59A、半轴齿轮59B和59C以及小齿轮轴48的至少一部分。外部部分94可固定地结合到传动链轮72和驻车齿轮70。螺栓88和89可延伸穿过桥90以使部分60和62结合。在一个实施例中，部分62可延伸到部分60的凹入96中以形成相交部68的至少一部分。凹入96可设置为靠近凸缘86。在一个实施例中，凹入96可(相对于座架轴线54)设置在凸缘86的径向内侧。凹入96和传动齿轮44可设置在部分60的相对的横向侧。部分62的外部部分94可包括凹槽98，驻车齿轮70可位于凹槽98中以适应传动链轮72和驻车齿轮70的内径差。在一个实施例中，部分60可延伸到部分62的凹入100中。凹入100可(相对于座架轴线54)设置在外部部分94的径向内侧。部分62还可包括由轴承64可旋转地支撑的唇102。凹入100和唇102可设置在部分62的相对的横向侧。
装配动力传动***10的方法可包括在座架主体42的部分60的外表面46上形成传动齿轮44。所述方法还可包括使部分60与部分62结合以形成座架主体42。所述方法还可包括使传动齿轮44与固定地结合到PTU 18的输入轴74的PTU齿轮76啮合，PTU 18被配置为将扭矩从座架主体42传递到后桥31(图1)。所述方法还可包括通过粉末金属工艺形成部分62。所述方法还可包括将前差速器16的小齿轮轴48可旋转地支撑在部分60和62内。
虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了本公开所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可作出各种改变。此外，各个实施的实施例的特征可被组合以形成本公开的进一步的实施例。

Claims (11)

1.一种动力传动***，包括：
前差速器，被配置为将扭矩分配到两个前半轴，所述前差速器包括座架主体和形成在所述座架主体的外表面上的传动齿轮；和
动力输出单元(PTU)，被配置为将扭矩从座架主体传递到后桥，所述动力输出单元具有与所述传动齿轮啮合的PTU齿轮。
2.根据权利要求1所述的动力传动***，其中，所述PTU齿轮是锥齿轮。
3.根据权利要求1所述的动力传动***，其中，所述传动齿轮是锥齿轮。
4.根据权利要求1所述的动力传动***，其中，所述前差速器的座架主体被邻近于传动齿轮设置在座架主体的外径处的轴承可旋转地支撑以围绕座架轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的动力传动***，其中，所述前差速器还包括小齿轮轴，所述小齿轮轴被可旋转地支撑在座架主体的内部以围绕小齿轮轴线旋转。
6.根据权利要求1所述的动力传动***，还包括：驻车齿轮，被所述座架主体固定地支撑以围绕座架轴线旋转。
7.根据权利要求1所述的动力传动***，还包括：传动链轮，固定地附连到座架主体以围绕座架轴线旋转。
8.一种动力传动***，包括：
差速器，包括结合在一起以形成能够围绕座架轴线旋转的座架主体的第一部分和第二部分，在所述第一部分上形成有传动齿轮；和
动力输出单元(PTU)，被配置为传递来自座架主体的扭矩，所述动力输出单元包括输入轴和固定地结合到所述输入轴的PTU齿轮，
其中，所述PTU齿轮与传动齿轮啮合。
9.根据权利要求8所述的动力传动***，其中，所述PTU齿轮是锥齿轮。
10.根据权利要求8所述的动力传动***，其中，所述传动齿轮是锥齿轮。
11.一种装配动力传动***的方法，包括：
在差速器座架的第一部分的外部上形成传动齿轮；
将第一部分与第二部分结合以形成差速器座架；和
使传动齿轮与固定地结合到动力输出单元(PTU)的输入轴的PTU齿轮啮合，所述动力输出单元被配置为将扭矩从差速器座架传递到后桥。
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