用于机动车的差速器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车的差速器(10)，包括作为第一传动件的至少一个壳体件(12)并且包括作为第二传动件的冠状齿轮(22)，所述第一传动件和所述第二传动件通过相应的沿轴向方向延伸的第一连接面(26、28)借助于压配合并且通过相应的相对于轴向方向倾斜延伸的第二连接面(30、32)在构成焊缝(34)的情况下相互连接，其中，所述传动件(12、22)中的一个由钢形成，而所述传动件中的另一传动件(12)由铸铁材料形成；还涉及这样一种差速器(10)，其中第二连接面(30、32)直接连接到第一连接面(26、28)。
【专利说明】用于机动车的差速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1和5的前序部分的用于机动车的差速器。
【背景技术】
[0002]作为已知的由文献US8，015，899 B2可以得知这样的用于机动车的差速器。差速器包括作为第一传动件的壳体件以及作为第二传动件的冠状齿轮。壳体件和冠状齿轮通过沿轴向方向延伸的相应的第一连接面借助于压配合相互连接。此外，壳体件和冠状齿轮通过相对于轴向方向倾斜延伸的相应的第二连接面构成相对于轴向方向倾斜延伸的焊缝而相互连接。这种已知的差速器具有高的制造成本。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目的在于，如此改进开始提到类型的差速器，使得能够更低成本地制造差速器。
[0004]该目的通过具有权利要求1的特征的用于机动车的差速器以及通过具有权利要求5的特征的用于机动车的差速器来实现。具有本发明的有利的和不普通的改进的有利实施例在其余权利要求中给出。
[0005]为了实现差速器的更低成本的制造，在本发明的第一方案中，传动件中的一个由钢形成，而另一传动件由铸铁材料形成。特别是通过使用铸铁材料，可以将差速器的材料或制造成本保持得特别低。
[0006]按照本发明的差速器的另一优点在于，通过第二连接面的斜置实现了对于焊接过程的有利的可接近性，从而传动件可以在时间和成本上有利地相互焊接。基于第二连接面的斜置，也可以关于轴向倾斜地移动或引导焊接过程，由此可以通过简单的方式避免与传动件之一、特别是冠状齿轮的碰撞。
[0007]斜置的另一优点在于，可以借助于无损检测、特别是借助于超声波检测通过简单并因此低成本的方式检查焊缝。这相对于沿轴向延伸的焊缝是尤其有利的，该沿轴向延伸的焊缝是不能检查的或者仅能以高成本进行检查。
[0008]此外，可以通过第二连接面的斜置并且由此通过焊缝的斜置，实现在差速器的运行期间至少基本上最优的负荷分布。由于第二连接面并由此焊缝的斜置结合压配合，通过焊缝至少基本上仅仅传递压力负荷、特别是压应力。特别是相比于拉伸负荷特别是拉应力，压力负荷仅仅是对于焊缝的轻负荷，从而差速器也具有高的坚固性和高的功能实现确定性。
[0009]另一种保持用于按照本发明的差速器的制造成本低的方案在于，没有提供螺纹连接用于传动件的连接。按照本发明的差速器可以由此仅以低的材料需求制造，因为不必提供螺纹连接。这还使得按照本发明的差速器的结构空间需求保持很小，由此可以解决和/或避免包装问题。按照本发明的差速器可用于货车和客车的传动系。
[0010]在一个有利的实施例中，铸铁材料是灰口铸铁。换言之，另一传动件由灰口铸铁形成。这使得按照本发明的差速器的制造成本保持得特别低。此外，由灰口铸铁形成的传动件具有特别有利的机械特性。
[0011]在本发明一个特别有利的实施例中，冠状齿轮由钢、特别是渗碳钢形成，而壳体件由铸铁材料尤其是灰口铸铁形成。冠状齿轮由此相对于高负荷具有高的坚固性，从而也可以将特别高的扭矩传递到冠状齿轮。相对于冠状齿轮，加有较小负荷的壳体件由成本更低并且具有有利的机械特性的铸铁材料形成。
[0012]如果第二连接面直接连接到第一连接面，则是特别有利的，这是由于冠状齿轮和壳体件(传动件)仅以低的材料需求并因此特别成本有利地制造。此外，差速器仅具有非常低的结构空间需求。换言之，在该实施例中，例如通过相应的至少基本上径向的壁，在第一与第二连接面之间不存在间隔。而是第一连接面直接过渡到第二连接面。
[0013]为了实现差速器的特别低成本的制造，如果将使传动件相互连接的焊缝构成为由文献DE102008027167A1已知的焊缝。传动件在此是两个机械构件的由文献DE102008027167A1已知配置的机械构件。在传动件的焊接过程中，在焊缝中的特定结构有目的地加入。在这里传动件的焊接可以不使用焊接填料的情况下进行。这使得按照本发明的差速器的制造成本保持特别低。
[0014]或者，在传动件的焊接中可以使用具有镍成分的焊接填料。由此，可以特别是实现在传动件之间的特别有利的冶金连接。
[0015]按照本发明的差速器的传动件优选借助于激光焊接方法相互焊接。由此，可以特别是时间和成本有利地将传动件相互连接，这将整个差速器的制造成本保持在一个特别低的范围中。
[0016]在本发明的第二方案中，第二连接面直接连接到第一连接面。换言之，倾斜延伸的第二连接面直接过渡到沿轴向延伸的第一连接面或者反过来。各连接面由此没有相互间隔开，从而差速器可以仅非常低的材料需求制造并且具有仅非常低的重量以及低的结构空间需求。本发明第一方案的有利的实施例可以视为本发明第二方案的有利的实施例，并且反之亦然。
[0017]在本发明另一有利的实施例中，提供至少另一壳体件作为第三传动件。该另一壳体件在此与第一壳体件通过相应的沿轴向延伸的第三连接面借助于压配合并且通过相应的相对于轴向倾斜延伸的第四连接面在构成另一焊缝的情况下相互连接。
[0018]如已经针对第二连接面描述的那样，第四连接面的斜置含有用于产生焊缝的特别简单的可接近性的优点，从而使传动件可以时间和成本有利地相互连接。此外，另外的焊缝也可以通过简单的方式借助于无损检测例如针对夹杂物或类似畸形进行检查。
[0019]另外的焊缝与另外的压配合的组合具有这样优点，即通过另外的焊缝仅传递压力负荷，从而使差速器具有闻的功能实现确定性和闻的寿命。
[0020]按照本发明的差速器也实现了模块化系统的优点和低成本。这样的模块化系统包括多个彼此不同的冠状齿轮作为第一传动件，多个彼此不同的第一壳体件作为第二传动件，并且如果必要多个彼此不同的另外的壳体件作为第三传动件。通过传动件彼此经由压配合和焊缝的相应的有利的连接，可以时间和成本有利地由相应的传动件制成的相应的差速器。由此模块化系统实现了不同差速器的按照需求的制造，这些不同差速器匹配于相应的应用目的，例如匹配于在公路车辆中在施工车辆中或类似车辆中的应用。
[0021]在另一有利的实施例中，另一壳体件由钢制成。由此该壳体件可以承受高的运行应力。
[0022]为了实现仅仅低的结构空间需求，第四连接面直接连接到第三连接面。另一壳体件和第一壳体件也可以由此以仅非常低的材料需求并由此低成本地制造。
[0023]在另一有利的实施例中，第四连接面与轴向方向围成一个角，该角在25度至65度的范围内。优选地，第四连接面与轴向方向围成至少基本上60°的角。由此实现了到第四连接面的特别有利的可接近性，从而第一壳体件和另一壳体件可以时间和成本有利地相互连接。
[0024]在另一有利的实施例中，第二连接面与轴向方向围成一个角，该角在25度至65度的范围内。优选地，在第四连接面与轴向方向之间的角为至少基本上60°。由此也随之带来到第二连接面的特别好的可接近性，从而冠状齿轮与第一壳体件可以通过时间和成本有利的方式连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明另外的优点、特征和细节由优选实施例的以下描述以及根据附图产生。以上在描述中所述的特征和特征组合以及以下在附图描述中所述的和/或在附图中所有示出的特征和特征组合不仅仅能够以分别给出的组合而且也能够以其他组合或单独地应用，而不会离开本发明的保护范围。
[0026]其中:
[0027]图1局部示出了用于机动车的差速器的示意性纵截面图；
[0028]图2局部示出了在图1中表示的区域A中按照图1的差速器的另一示意性纵截面图；以及
[0029]图3局部示出了按照图1和2的差速器的不同实施例的示意纵截面图，以描述模块化系统，以便低成本地制造差速器的不同实施例。
【具体实施方式】
[0030]图1和2不出了用于机动车的差速器10。差速器10包括作为第一传动件的第一壳体件12，其称为差速器壳体并且用于容纳在此构成为锥齿轮的调节齿轮14、16。调节齿轮16在此可以与机动车的驱动轴不可转动/抗转动地连接，从而驱动机动车的驱动轴以及通过所述驱动轴驱动车轮。
[0031]调节齿轮14例如构成为温锻构件并且通过相应的螺栓18保持在第一壳体件12上。相应的螺栓18借助于销20固定在第一壳体件12上。这意味着螺栓18相对于第一壳体件12是不可移动的，而各自相应的调节齿轮14相对于螺栓18可以绕其旋转。
[0032]差速器10包括作为第二传动件的冠状齿轮22，该冠状齿轮与第一壳体件12不可转动/抗转动地连接。通过冠状齿轮22可以将扭矩导入到差速器10中，从而冠状齿轮22并且随着冠状齿轮第一壳体件12绕共同的旋转轴线旋转。
[0033]差速器10包括作为第三传动件的另一壳体件24,其也称为差速器锁盖。另一壳体件24用于差速器锁的装配并且必要时用于差速器锁的固定。如果没有提供这样的差速器锁,那么第一壳体件12和另一壳体件24也可以彼此形成一体件。
[0034]为了将冠状齿轮22连接到第一壳体件12，提供相应的沿轴向延伸的第一连接面26、28，通过所述第一连接面冠状齿轮22与第一壳体件12借助于第一压配合相互连接。此外提供相应的相对于差速器10的轴向方向倾斜延伸的第二连接面30、32，通过第二连接面冠状齿轮22与第一壳体件12形成第一焊缝34而相互连接，也就是彼此焊接在一起。轴向方向与差速器10的旋转轴线重合。冠状齿轮22在此由钢、特别是由退火钢形成。钢是高质量的材料，从而冠状齿轮22特别是由于扭矩的导入至少基本上无损坏地经受高的负荷。
[0035]第一壳体件12由灰口铸铁形成。相比于冠状齿轮22，在差速器10运行期间，仅小的负荷作用于第一壳体件12，从而第一壳体件12可以由低成本的灰口铸铁形成。
[0036]为了将第一壳体件12连接到另一壳体件24，提供相应的沿轴向方向延伸的第三连接面36、38，通过第三连接面第一壳体件12与另一壳体件24借助于另一压配合相互连接。此外，提供相应的相对于轴向方向倾斜延伸的第四连接面40、42，通过第四连接面第一壳体件12与另一壳体件24在构成另一焊缝44的情况下相互连接，也就是相互焊接在一起。
[0037]如果设有差速器锁，另一壳体件24由相对高质量的材料形成。否则，另一壳体件24由低成本材料形成，特别是在另一壳体件24和第一壳体件12彼此构成一体件的情况下。
[0038]如在图3中可见，传动件可以基于第二连接面30、32和第四连接面40、42的斜置通过低成本的方式借助于激光焊接方法相互焊接，因为基于斜置实现了焊接光学设备46到连接面30、32或40、42的特别有利的可接近性。换言之，可以在传动件的焊接中相对简单地引导焊接光学设备46，而不会与传动件并且特别是冠状齿轮22碰撞。
[0039]焊缝34、44由此在其相应的几何结构和作用到其上的负荷方面进行匹配，因为焊缝一方面可时间和成本有利地制造，而另一方面特别是基于通过相应的压配合传动件的附加的连接在差速器10的运行期间至少基本上经受压力负荷。拉伸负荷被避免或者保持得非常小，这有助于差速器10的坚固性和功能实现确定性。
[0040]在图3中在此示出了相应的锥形激光束48、50，借助于锥形激光束冠状齿轮22与第一壳体件12或者第一壳体件12与另一壳体件24相互焊接。
[0041]在图3中也示出了锥形激光束48、50的相应的中心线52、54。锥形激光束48的中心线52在此与第二连接面30、32重合。在此中心线52与在图3中以D表示的差速器10的旋转轴线并且由此与轴向方向围成至少基本上60°的角αι。这意味着第二连接面30、32也与旋转轴线D并由此与轴向方向围成至少基本上60°的角。
[0042]中心线54与旋转轴线D并由此与轴向方向围成至少基本上60°的角α2。这意味着第四连接面40、42与旋转轴线D并由此与轴向方向围成至少基本上60°的角。
[0043]形成为激光焊缝的焊缝34、44在此特别有利地如由文献DE102008027167A1已知的那样制造。在该文献中提出的用于焊接两个部件在此由钢和铸铁材料组成的单独的传动件12、22、24的方法中，特定的结构被有目的地引入焊缝中。通过使用该方法可以无需使用焊接填料，这极大地降低了制造成本和对于激光焊接需要的成本。
[0044]或者，可以设定在传动件12、22、24的焊接中使用具有镍成分的焊接填料。由此，特别地，可以在传动件之间的实现特别有利的冶金连接。
[0045]如特别是由图2可得知的是，焊缝34、44的相应的焊透深度没有在整个连接面30、32或40、42上延伸。而是焊缝34、44仅在连接面30、32或40、42的相应的部分区域56、58中延伸。在相应的焊缝34、44之下沿径向由此提供相应的空气间隙60、62。或者，冠状齿轮22与第一壳体件12或者第一壳体件12与另一壳体件24可以在相应的焊缝34、44之下沿径向相互贴靠，但不是相互焊接在一起。
[0046]如图2还可得知的是，第二连接面30、32直接连接到第一连接面26、28。同样第四连接面40、42直接连接到第三连接面36、38。换言之，第一连接面26、28与第二连接面30、32没有间隔开，而是直接过渡到第二连接面。这同样适用于第三连接面36、38和相应的第四连接面40、42。这使得用于制造差速器10的材料需求并因此其制造成本以及其结构空间需求保持特别低。
[0047]差速器10的时间和成本有利的可制造性也实现了模块化系统的简单和低成本，该模块化系统包括多个彼此不同的冠状齿轮22、多个彼此不同的第一壳体件12以及多个彼此不同的另一壳体件24。
[0048]多个第一壳体件12例如能够接纳的螺栓18的数目上并且因此在能够接纳的调节齿轮14的数目上不同。例如提供第一壳体件12的三个彼此不同的变型，其中第一变型允许接纳两个螺栓18，第二变型允许能够三个螺栓18而第三变型允许能够四个螺栓18。螺栓18在此也称为销。
[0049]冠状齿轮22例如在其直径和/或其齿数方面不同。在图3中示出了冠状齿轮22的不同变型，这些变型也可以在其相应的齿数比方面彼此不同。例如在模块化系统中提供冠状齿轮22的至少二十个不同变型。第一壳体件12和冠状齿轮22的不同变型例如可替代地或附加地在其相应的导向直径方面不同，其涉及连接面26、28。
[0050]由另一壳体件24在模块化系统中例如提供两个相互不同的变型。第一变型例如供差速器锁的使用并且实现差速锁的固定。当不提供差速锁时，使用第二变型。
[0051]第一壳体件12、冠状齿轮22以及另一壳体件24的不同变型现在通过简单的方式可相互组合并且通过相应的连接面26、28、30、32、36、38、40、42可相互连接，从而通过简单的时间和成本有利的方式可以制造多种不同的差速器10，其中差速器10的不同变型匹配于不同的要求和目的，如此例如匹配于在公路车辆中、在施工车辆中或类似车辆中的应用。
[0052]差速器10相比于借助于螺纹连接传动件的连接也具有仅非常低的结构空间需求以及低重量的优点，因为附加的连接机构例如螺栓以及用于螺栓的螺纹没有提供并且是不必要的。
【权利要求】
1.一种用于机动车的差速器(10)，包括作为第一传动件的至少一个壳体件(12)并且包括作为第二传动件的冠状齿轮(22)，所述第一传动件和所述第二传动件通过相应的沿轴向方向延伸的第一连接面(26、28)借助于压配合并且通过相应的相对于轴向方向倾斜延伸的第二连接面(30、32)在构成焊缝(34)的情况下相互连接，其特征在于，所述传动件(12,22)中的一个由钢形成，而所述传动件中的另一传动件(12)由铸铁材料形成。
2.根据权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，该铸铁材料是灰口铸铁。
3.根据权利要求1或2所述的差速器(10)，其特征在于，所述冠状齿轮(22)由钢，特别是渗碳钢形成，所述壳体件(12)由铸铁材料形成。
4.根据前述权利要求之一所述的差速器(10)，其特征在于，所述第二连接面(30、32)直接连接到所述第一连接面(26、28)。
5.一种用于机动车的差速器(10)，包括作为第一传动件的至少一个壳体件(12)并且包括作为第二传动件的冠状齿轮(22)，所述第一传动件和所述第二传动件通过相应的沿轴向方向延伸的第一连接面(26、28)借助于压配合并且通过相应的相对于轴向方向倾斜延伸的第二连接面(30、32)在构成焊缝(34)的情况下相互连接，其特征在于，所述第二连接面(30、32)直接连接到所述第一连接面(26、28)。
6.根据前述权利要求之一所述的差速器(10)，其特征在于，还包括作为第三传动件的至少另一壳体件(24)，该第三传动件与该第一壳体件(12)通过相应的沿轴向方向延伸的第三连接面(36、38)借助于另一压配合并且通过相应的相对于轴向方向倾斜延伸的第四连接面(40、42)在构成另一焊缝(44)的情况下相互连接。
7.根据权利要求6所述的差速器(10)，其特征在于，所述另一壳体件(24)由钢形成。
8.根据权利要求6或7所述的差速器(10)，其特征在于，所述第四连接面(40、42)直接连接到所述第三连接面(36、38)。
9.根据权利要求6至8之一所述的差速器(10)，其特征在于，所述第四连接面(40、42)与轴向方向围成在25度至65度的范围内的角(aj。
10.根据前述权利要求之一所述的差速器(10)，其特征在于，所述第二连接面(30、32)与轴向方向围成在25度至65度的范围内的角(a2)。
【文档编号】F16H48/40GK104160177SQ201380012315
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年3月3日
【发明者】A·伯恩特, A·邦廷, C·埃尔斯纳, C·克拉朱斯基, H·科莱特, L·托姆 申请人:戴姆勒股份公司