TW201107636A - Differential having self-adjusting gearing - Google Patents

Description

201107636 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致上有關差速器，且更特別有關一具有自我 調整齒輪裝置的差速器。 【先前技術】 差速器係使用於車輛傳動系統中之熟知的裝置。這些 裝置操作至繞著轉軸耦接一對旋轉構件、諸如驅動軸桿或 半軸軸桿（axie half shaft^如此，在使用於耦接半軸軸桿的 開式差速器以及有限側滑及鎖定差速器中、及該技藝中一 般習知之其他應用，差速器已被採用當作變速箱的一部 伤，其可操作地搞接一車輛之前輪軸及後輪轴。 在該相關技藝中習知的差速器型式可包括一外殼及一 可操作地藉由該外殼所支樓之齒輪箱，而用於藉由:輛傳 動系統所旋轉。該差速器典型包括至少—對側齒輪。該等 側齒輪係用花鍵聯接供與一對旋轉構件、諸如半軸軸桿一 起旋轉…具有十字頭銷之十字軸架係可操作地安^盘 該齒輪箱一起旋轉。小齒輪被安裝供與該十字頭銷一起旋 轉及與該等侧齒輪呈咬合關係。料小齒輪典型包括界定 圓柱形表面之中心孔’ t亥等圓柱形表面被設計成與該^ 頭銷之外部圓柱形表面咬合。該等側齒輪及如此該等半軸 轴桿之差速旋轉可為經過該等小齒輪相對該十字頭銷之旋 轉所獲得’如該技藝中所一般習知者。 雖然該技藝中所-般習知及如上面所敛述之差速器型 式已為其意欲之目的工作，但仍存在某些缺點。更特別地 4 201107636 是，在此保持進行中及連續之努力，以改善此等差速器之 操作。-項與此以速器有關之問題係該等小齒輪與該等 十字頭銷間之咬合表面以及該等小齒輪與該等側齒輪間之 叹合^面的需纟，以平滑及有效率地互相作用。達成此結 果的-種方式包括增加使用於製造該十字頭銷、小齒輪、 及.側盘輪的製造製程中之精確度。不幸地是，⑼加之 度亦導致增加製造這些裝置之成本'然而，最二可在任 何製造製程中達成的精確度之程度上有一限制。製造偏差 最後係無法避免的。 如此，在差速器用之技藝中繼續存在—需要，即允許 該等小齒輪及其相關十字頭銷與側齒輪間之平滑的咬合相 互作用，而不會增加製造之成本。 【發明内容】 至少一對小齒輪。該等小齒輪之每一個包括一中心孔吨 等十字頭銷之每一個被承納在該等小齒輪之對應小齒輪的 中心孔中，使得該等小齒輪被安裝供與該十字軸架一起旋 本發明在供使用於包括-對旋轉構件之車輛傳動系統 的差速器中克服該相關技藝t之缺點。該差速器包括一齒 輪箱，其相對於該車輛傳動系統呈傳動關係地被可操作地 支撐。-對側齒輪被安裝供與該齒輪箱中之旋轉構件的個 別構件-起旋轉。十字軸架被安裝供與該齒輪箱一起旋 轉。該十字轴架包括至少-對十字頭銷1一個十字頭銷 界定-縱向軸線及-外部表φ ’該外部表面繞著一延伸垂 直於該十字頭銷之縱向軸線的軸線凸起。該差速器亦包括 該 201107636 轉及輿該等側齒輪呈咬人 父。關係，而使該等小齒輪繞著該等 十字頭銷之凸起表面的旋轉自&度增加。 替代而言，本發明係亦針對一差速器，其中該等小齒 輪之中心孔的每一個界定-内部表面，該内部表面係繞著 一延伸垂直於該中心？丨 車由線的軸線凸起。該等十字頭銷 被承納於該等小齒輪之蚪卜 對應小齒輪的中心孔中，使得該等 j齒輪被安A[與4十字轴架—起旋轉及與該等侧齒輪呈 咬合關係’而使該等小齒輪繞著料十字頭銷之凸起表面 的旋轉自由度增加。 、當該十字頭銷沿著其轴線之形狀或該小齒輪之中心孔 被X此方式修改日夺’匕們允許該小齒輪及側齒輪相對彼此 經過很小之角度自我調整，這導致一相對彼此較大的自 由度。此增加之自由度及自我調整能力亦補償精確度中之 無法避免的偏差，並導致任何的製造製程。再者，因為汽 車應用中之大部分差速器移動的每分鐘低周轉，此自我調 整特色對於S亥差速器之操作係無害的。據此，本發明導致 一有利於該等咬合齒輪之平滑操作的差速器，但其可在一 極低成本下被製造。 【實施方式】 可採用十字軸架之差速器型式的一代表性具體實施例 大致上被指示在圖1中之丨〇，該十字軸架具有本發明所意 圖之十字頭銷或小齒輪型式，在此類似數字遍及該等圖面 被使用於標示類似結構。該差速器1〇係設計成將被採用作 為用於任何數目之車柄的傳動系統之—部份，該等車輛具 201107636 有-被使用於提供原動力至該車輛之動力設備。如此，那 些通常嫻熟於該技藝者將了解該差速器1〇可被用作變速箱 的-部份，該變速箱可操作地耗接—車輛之前輪轴及後輪 轴、以及在該技藝中-般習知的其他應用，於一開式差速 器中，一有限側滑差速器或鎖定差速器被使用於輕接半軸 車由桿。該等有限側滑或鎖定差速器可為液壓作動或運用電 子儀器進行地作動，且因此包括耗接機件、諸如摩擦離合 器’其被採用以在某些操作條件之下將該等半轴轴桿可操 作地輕接在-起。那些通常嫻熟於該技藝者將由隨後之敛 述了解圖1所說明的差速器10之目的係僅只提供-可採用 本發明之特色的裝置之基本代表性範例，且係不意指將本 發明之應用限制於在其中所表示之差速器型式。 將這考慮在内，於其最基本之組構中，該差速器1〇可 包括-外殼、大致上指示在12。一大致上指示在14之齒輪 相可被操作地支揮於該外殼12中，用於藉由該傳動系統呈 ::關係地旋II，如在該技藝中一般習知者。為此目的， 一環形齒輪16可被操作地安裝至該齒輪箱14。該環形齒輪 W典型被―設計成與小齒輪18呈咬合關係地被驅動，該小: 輪：8固疋至一驅動軸桿2〇或另一傳動機件。該齒輪箱14 可，由二端部22、24所界定，該二端部能以該相關技藝中 所習知之任何傳統方式被操作地固定在一起。那些通常網 熟於該技藝者將隨後之敘述了解該嵩輪箱14及外殼12 ; 藉由該相關技藝所習知之任何傳統結構被界定，且本發 被限制於在此所說明之特定外殼12，也使齒輪箱Μ不藉 201107636 由二端部22、24所界定。同樣地，該齒輪箱14可藉由該 相關技藝中所習知之任何傳統驅動機件被驅動，且本發明 不被限制於一1經由J夢丑彡jt. iA .. .由衣形齒輪、小齒輪、及驅動軸桿所驅動 之齒輪箱14。 該齒輪箱14之每一端部22、24可包括一毅盤n 純盤以軸承34等之輔助支樓—對旋轉構件、諸如半軸軸 ^ 3〇 32 ^ 。§亥齒輪箱14界定一孔腔36。-對側齒輪 、40被安裝供與藉由該齒輪箱M所界定的孔们6中之 一對旋轉構件42、44的個職轉構件—起旋轉。典型地， 該等側齒輪38、4G之每-個被用花鍵聯接至該等旋轉 3〇、32之對應旋轉構件。大致上指示在48之十 裝供與該齒輪箱-起旋轉。該十字㈣48包括至少= 字頭銷50。此外，哕墓、* „ t Λ 士 “ $十 ^差速斋1 〇亦包括至少—對小齒 於這些圖示中所說明之且^营 神 。 體實域中，該十字轴架48包括 二對十子頭銷50及二對小齒輪52。該等小齒輪5括 個被安裝供在對應十字頭銷5Q上旋轉，且__^ 4〇之對應側齒輪呈咬合關係。 两 景考慮在内’現在注意立已㈣ 該十字軸架s具有==的一半部份。被說明， 丹虿。亥相關技藝中大致上習知 字頭銷•這些圖示中說明三個)及四個小齒=之四個十 2A中所最佳顯示，該十字頭銷p界定繞著每二全銷；在圖 線X延仲的基本環狀表面A。該小齒輪 =之車由 表面1之中心孔8’該内部表面I與該十字頭銷 201107636 補，並與該十字頭銷沿著其軸線呈咬合關係地界定—環狀 表面。如此，《小齒輪係以#㈣連接供繞著十字頭銷旋 轉，且被設計成適於與該侧齒輪呈咬合關係。其重要的二 該小齒輪及㈣輪平滑地咬合，而具有盡可能少之摩擦= 量損失。於該相關技藝中，此目的係藉由增加該十字頭: 及該小齒輪間之咬合表面的精確度所達成。此外，這些零 組件之製造亦可包括廣泛的熱處理及拋光，以達成：結 果。遺憾地是’達成此精確程度及減少摩擦或其他損失之 努力增加該相關技藝中戶斤習知之差速器型式的製造成本。 再者，不論付出如何多之努力以增加該等互相作用表面之 精確度]亥等製造製程係絕不完美的。如此，與最佳設計 之偏差將較被發現。這些偏差導致經過該差速器增加的 摩擦及能量損失。 本發明於一差速器10中克服該相關技藝中之這些缺 點’該差速器1G採用該十字軸架48的十字頭銷5()及該等 小齒輪52之一特別組構，其被說明在圖3_3a及“A中。 更特別地是，且參考圖3及3A，本發明之每一個十字頭銷 5〇界定—縱向軸線54及一代表性地標示在58而繞著軸線 凸起之外部表面56，該軸線延伸垂直於該十字頭銷之縱 向軸線54。如在圖3·3Α中與由該讀者之觀點所說明，該軸 Λ 5 8 L伸進入忒頁面。該等小齒輪5 2之每一個包括一中 〜孔6〇。於一具體實施例中，該中心孔之内部表面62繞著 孔之軸線係環狀的。該等十字頭銷5 〇之每—個被承納在 邊等小齒輪之對應小齒輪的中心孔6〇中，使得該等小齒輪 201107636 52被安裝供與該十字軸架48 一起旋轉，並與該等側齒於 38、40呈咬合關係，而使該等小齒輪52繞著該等十字頭銷 50之凸起表面56的旋轉自由度增加。更特別地是，該十字 頭銷50之凸度有利於該小齒輪52相對該十字頭銷之可 調節性，且因此有利於該小齒輪52及該等側齒輪38、4〇 間之平滑的咬合關係，同時允許該等小齒輪52相對該十字 頭銷50之可調節性。所有這些特色係藉由該十字頭銷= 之外部表面56的凸度變得容易。如此，那些通常嫻熟於該 技藝者將了解該表面56《凸度可界定形成理論圓圈的—部 份之弧形。另一選擇係，該弧形可形成理論橢圓的—部份。 在另一 ’該弧形可形成理論曲線的一部❾，該理认刀曲 =界定圓圈或橢圓的其，之一。那些通常嫻熟於二 藝者將了解圖3及3A中之十字頭銷5〇的凸度 用於說明之目的。 本發明之差速器的另一具體實施例被說明在圖4及 中，在此類似數字被使用於標示類似結構，且在此這此數 字之某些相對於圖3刀3 Δ 士 牡此些數 1ΛΛ 中所說明之具體實施例被增加達 1〇〇。於圖4及4入由％扣 日力這 162係形成在該小齒輪52 4凸起表面 之外部表面156係環狀& 忒十字碩銷50 ^ 的。該等中心孔160界定a荖畆 線〗64凸起之内部表面 疋、兀者一軸 中心孔⑽的轴，線166隔門該轴線164與該小齒輪52之 如於圖4A令與由該讀汗、但垂直該轴、線166地延伸。 入該頁面。該等十字頭銷之^點所說明；’該輪線⑹延伸進 被承納在该等小齒輪之對應小 10 201107636 ^輪的中U孔16G中’使得該等小齒輪52被安裝供與該十 子軸木48起旋轉’並與該等側齒輪38、40呈咬合關係， 而使°亥等J、齒輪52繞著該十字頭銷50的旋轉自由度增 力關於k點，圖4及4A中所說明之具體實施例滿足圖 中所說明之具體實施例的所有特色及利益。再者， 及々相對於圖3及3A中所說明之具體實施例所注意者，該 中“孔160之凸起内部表& 162可界定形成理論圓圈的一 °P伤之狐形。另—選擇係，該中心孔160之凸起内部表面 162可界定形成理論橢圓的一部份之弧形。在另一方面，該 中。孔160之凸起内部表面162可界定不會形成理論圓圈 或橢圓的冑份之孤形’但反之形成理論曲線的一部份。 那些通常嫻熟於該技藝者將了解該孔60的内部表面162之 凸度已被誇大，用於圖4及4A中之說明目的。 當該十字頭銷50之表面56沿著其軸線或該小齒輪52 之中心孔16G被以此方式修改時，它們允許該小齒輪52及 側齒輪38、40相對彼此經過很小之角度自我調整，但這導 致相對彼此較大的自由度》此增加之自由度及自我調整 旎力亦補償精確度中之無法避免的偏差，並導致任何的製 以製私。再者，因為汽車應用中之大部分差速器移動的每 分鐘低周轉，此自我調整特色對於該差速器之操作係無害 的。據此，本發明導致一有利於該等咬合齒輪之平滑操作 的差速器’但其可在—極低成本下被製造。 本發明已於該前面之說明書中被更詳細地敘述，且吾 人相k本發明之各種變更及修改對於那些通常嫻熟於該技 201107636 其係意欲使所 之範圍内的裎 藝者將由該說明書之閱讀及理解變得明顯。 有此等變更及修改於它們落在所附申請專利 度被涵括在本發明中。 【圖式簡單說明】 本發明之其他目的、特色及優點將被輕易地了解，且 在會同所附圖面閱讀該隨後的敘述之後 銥，甘rb · 又叮干又往f 式的代表性範例之橫 圖1係可採用本發明之差速器型 截面側視圖； 圖2係具有該相關技藝中所習知型式之十字頭銷及小 齒輪的十字軸架之局部橫截面側視圖； 圖2A係一放大的局部橫截面 、戢曲側視圖，說明該相關技毓 中所習知型式之+辛M雜好μ , π _议《 式之十子頭鎖及该小齒輪的中心孔間之咬合表 面； 圖3係—具有十字頭銷的十字轴架之局部橫截面側視 圖，該十字頭銷具有本發明之凸起的外部表面； 圖3Α係-放大的局部橫截面側視圖，說明具有凸起之 外部表面的十字頭銷及本發明中所採用型式之小齒輪的中 心孔間之相互作用； 圖係具有小齒輪的十字轴架之局部橫截面側視 圖’該等小齒輪具有-中心孔，該等中心孔具有一在本發 明中所採用之凸起型式的内部表面；及 圖4Α係-放大局部橫截面側視圖，說明該小齒輪之凸 起中心孔相對本發明中所採用之十字頭銷型式的相互作 12 201107636 用。 【主要元件符號說明

Claims (1)

1. 201107636 七、申請專利範圍： 1.一種供使用於包括一對旋轉構件（3〇、32)的車輛傳動 系統中之差速器（10)，該差速器（10)包括： -齒輪箱(14)，其相對於該車輛傳動系統呈傳動關係地 被可操作地支撑’-對側齒輪（38、4犧安裝供與該齒輪箱 (14)中之旋轉構件（30、32)的個別構件—起旋轉，十字轴架 (48)被安裝供與該齒輪箱（14) 一起旋轉，該十字軸架包 括至少—對十字頭銷⑼），每—個十字關⑽界定、一縱: 軸線⑽及一外部表面⑽，該外部表面(56)繞著一延伸垂 直於該十字頭銷（50)之縱向軸線（54)的軸線（58)凸起； -對小齒輪（52) ’該等小齒輪（52)之每—個包括—中心 孔（60)，該等十字頭銷（5〇)之每—個被承納在該等小齒輪⑺) 之對應小齒輪的中心孔（6G)中，使得該等小齒輪（52)被安裝 供與該十字軸架（42)-起旋轉及與該等側齒輪（38、4〇)呈咬 合關係’而使該等小絲（52)繞著該等十字㈣⑼)之凸起 表面（5 6)的旋轉自由度增加。 2. 如申請專利|_ i項供使用於包括一對旋轉構件 (3〇、32)的車辆傳動系統中之差速器⑽，其中該等十字頭 銷⑽之凸起外部表面（56)界定形成理論圓圈的―部份之弧 形。 3. 如申請專利範圍第1項供使用於包括—對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器⑽其中該等十字頭 銷（50)之凸起外部表面（56)界定形成理論橢圓的―部份之弧 形0 14 201107636 4.如申明專利圍帛1項供使用於包括-對旋轉構件 (30、3 2)的車輛傳動系統中之差速器⑽其中該等十字頭 銷（50)之凸S外部表面（56)界定形成理論曲線的—部份之狐 形。 5.如申請專利範圍第 (30、32)的車輛傳動系統 包括一外殼（1 2)’使該齒 旋轉。 1項供使用於包括一對旋轉構件 中之差速器（10)，其中該差速器另 輪箱（14)被支撐供在該外殼（12)中 6·如申請專利範圍第丨項供使用於包括一對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器（1〇)，其中該十字轴架 (48)包括二對十字頭銷（5〇)及二對小齒輪（52)，每一對小齒 輪（52)被安裝供在一對應的十字頭銷（5〇)對上旋轉，並與該 對側齒輪（3 8、40)的一對應側齒輪呈咬合關係。 7 _—種供使用於包括一對旋轉構件（3〇、32)的車輛傳動 系統中之差速器（10)，該差速器包括： 一齒輪箱（14) ’其相對於該車輛傳動系統呈傳動關係地 被可操作地支撐，一對側齒輪（38、40)被安裝供與該齒輪箱 (14)中之旋轉構件（30、32)的個別構件一起旋轉，十字轴架 (48)被女裝供與§亥齒輪箱（14)一起旋轉，該十字軸架（48)包 括至少一對十字頭銷（50); 至少一對小齒輪（52)，該等小齒輪（52)之每—個包括一 繞著軸線（166)所界定之中心孔（160)’該等中心孔（[6〇)之每 一個界定一繞著軸線（1 64)凸起之内部表面（丨62)，該轴線 (164)延伸垂直於該中心孔之軸線（166)，該等十字頭銷（5〇) 15 201107636 被承納在該等小齒輪（52)之對應小齒輪的中心孔（160)中，使 得該等小齒輪（52)被安裝供與該十字軸架（48)—起旋轉及與 該等側齒輪（38、40)呈咬合關係，而使該等小齒輪（52)繞著 s亥等十字頭銷（50)之旋轉自由度增加。 8. 如申請專利範圍第7項供使用於包括一對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器（1〇)，其中該中心孔（16〇) 之凸起内部表面（162)界定形成理論圆圈的一部份之弧形。 9. 如申請專利範圍第7項供使用於包括一對旋轉構件 (30、3 2)的車輛傳動系統中之差速器（1〇)，其中該中心孔（16〇) 之凸起内部表面（162)界定形成理論橢圓的一部份之弧形。 10. 如申請專利範圍第7項供使用於包括一對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器（1〇)，其中該中心孔（16〇) 之凸起内部表面（162)界定形成理論曲線的一部份之弧形。 11. 如申明專利範圍第7項供使用於包括一對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器⑽其中該差速器另 包括夕卜(12)，使②齒輪箱（丨4)被支撐供在該外殼（工2)中 旋轉。 •士申μ專利範圍帛7項供使用於包括一對旋轉構件 (30、32)的車輛傳動系統中之差速器⑽，其中該十字μ (48)包括二對十字頭銷（5Q)及二對小齒輪⑽，每一對小齒 輪（）被女裝供在冑應的十字頭銷⑽對上旋轉，並與該 對側齒輪（38、4〇)的—對應側齒輪呈咬合關係。 13. 一種供使用於包括一對旋轉構件（30、32)的車輛傳 動系統中之差速器（10)，該差速器包括： 16 201107636 一外殼（12)及一被支撐在該外殼（12)中而相對於該車輛 傳動系統呈傳動關係之齒輪箱（14)，一對側齒輪（38、4〇)被 安裝供與該齒輪箱（14)中之旋轉構件（3〇、32)的個別構件一 起旋轉，十子軸架（48)被安裝供與該齒輪箱（14) 一起旋轉， 該十字軸架（48)包括二對十字頭銷（5〇)，每一個十字頭銷（5〇) 界定一縱向軸線（54)及一外部表面（56)，該外部表面（56)繞 著一延伸垂直於該十字頭銷（5〇)之縱向軸線（54)的軸線08) 凸起； 二對小齒輪（52)，該等小齒輪（52)之每一個包括一中心 孔（60) 4等十子頭銷（5〇)之每_個被承納在該等小齒輪（η) 之對應小齒輪的中心孔（6G)中，使得料小齒輪（52)被安裝 供繞著該十字軸架（48)旋轉及與該等側齒輪（38、4())呈咬合 關係’而使該等小齒輪（52)繞著該等十字頭銷⑼）之凸起表 面（56)的旋轉自由度增加。 14·如申請專利範㈣13項供使用於包括-對旋轉構 件（3〇、32)的車輛傳動系統中之差速器⑽，其中該中心孔 _之凸起表面（56)界定形成理論圓圈的—部份之弧形。 15.如申請專利範圍第13項供使用於包括一對旋轉構 件（30、32)的車輛傳動系統中之差速器⑽，其中該中心孔 _之凸起表面（56)界定形成理論㈣的—部份之弧形。 16·如申β月專利範圍第13項供使用於包括—對旋轉構 件（30、32)的車輛傳㈣統中之差速器⑽，其中該中心孔 _之凸起表面（56)界定形成理論曲線的―部份之弧形。 17