[发明专利]精确对准、摩擦焊接的螺旋锥或准双曲面环形齿轮和差速器箱总成

说明书

一种用于制造环形齿轮/差速器箱总成的方法，包括将环形齿轮附接到差速器箱。环形齿轮和差速器箱由具有不同性质的材料制成。该附接包括将环形齿轮的第一部分与差速器箱的第一部分置于紧密接触，从而在环形齿轮的另一部分和差速器箱的另一部分之间限定预定间隙。环形齿轮第一部分通过摩擦焊接工艺附接到差速器箱第一部分。预定间隙限定用于接收由摩擦焊接工艺的镦锻步骤产生的溢流材料的流出通道。描述了差速器总成和包括差速器总成的车辆。

技术领域

本公开总体上涉及车辆传动系总成。特别地，本公开涉及用于将螺旋或准双曲面锥环形齿轮连接到差速器箱的方法，以及根据该方法设置的环形齿轮/差速器箱总成。

背景技术

作为背景并且参考图1A和1B，示出了代表性的差速器支架100，其是车辆动力传动系统的一部分，负责将驱动动力从车辆发动机传递到车辆驱动轮。差速器支架100的所示实施例是用于后车轴差速器的。然而，这不应当被认为是限制性的，因为本领域技术人员熟知差速器类型和设计的变化。

差速器支架100包括由输入驱动轴104驱动的齿轮总成(总体由附图标记102表示)。齿轮总成102可操作地连接到一对输出驱动轴106、106’，由此将扭矩和旋转由车辆发动机108传递到车轮112(参见图1B)。当然，通常包括附加元件，用于将驱动动力(图1B，参见箭头)从发动机108传递到车轮112，例如变矩器114、变速器116等。

返回图1A，准双曲面环形齿轮和差速器总成118可操作地连接到输入驱动轴104。准双曲面环形齿轮和差速器总成118包括准双曲面环形齿轮122，其与差速器总成的准双曲面小齿轮119啮合。众所周知，螺旋形或准双曲面齿轮因其螺旋形的螺旋锥齿轮齿而命名，螺旋锥齿轮齿比具有直齿的常规纵切齿轮或直齿圆柱齿轮(spur-cut gear)产生更少的振动和噪声。如图所示，准双曲面环形齿轮和差速器总成118/输入驱动轴104的轴线基本上垂直于差速器支架100/输出驱动轴106、106’的轴线。在提供环形齿轮122和双曲面小齿轮119之间所需的啮合的配置中，环形齿轮122连接到差速器箱120的一部分，该差速器箱120是已知的用于差速器支架100的壳体。齿轮总成102也可以包括侧齿轮126。当输入驱动轴104旋转时，准双曲面小齿轮119也旋转，驱动环形齿轮122的旋转。通过该旋转，将扭矩和旋转通过输出驱动轴106、106’传递到车轮112。

在车轴或后驱动模块组装期间这些部件的对准是重要的，因为如所解释的，环形齿轮122必须与完整车轴或后驱动模块总成中的准双曲面小齿轮119啮合，以传递所需的扭矩/旋转到车轮122。通常，这些元件由不同的且可能不可以焊接接合的材料制成。例如，环形齿轮122通常由钢或渗碳或不渗碳的合金制成，并且差速器箱120通常由球墨铸铁制成。至少由于不同的材料熔化温度，焊接这样的不同材料是具有挑战性的。为此，用于连接两者的最常见方法是使用常规紧固件提供螺栓连接。虽然有效，但是这种常规的连接方式增加了所需的劳动和伴随的成本，并且还会增加不期望的重量和包装尺寸。

为此，已经考虑焊接作为将环形齿轮连接到差速器箱的常规紧固件的替代方案。已经尝试过激光焊接以提供牢固的连接，尽管制造准双曲面环形齿轮和差速器箱的材料不兼容。在激光焊接中，尽管上述材料的不相容性，但是通常使用镍线来提供坚固且一致的焊接。不利的是，与激光焊接相关的高焊接温度和快速冷却速率可能导致驱动环形齿轮变形或翘曲，从而妨碍环形齿轮和配合小齿轮之间所需的精确对准。此外，常规的激光焊接技术产生焊接飞溅，其可能粘结到环形齿轮的齿和车辆差速器总成的其他部件上，可能导致部件的磨损和寿命减少和/或故障。同样，这种情况可能在最终的车轴/车辆总成中表现为不期望的噪声/振动/粗糙度。为了避免这种焊接飞溅，需要提供屏蔽并实施焊后维护和清洁协定。此外，激光焊接与其它焊接技术相比是高能效的，并且由于使用激光技术而需要专门的安全和维护方案。此外，要激光焊接的部件必须非常干净，最常见的是激光清洁。这些因素中的每一个不期望地增加了制造/组装准双曲面环形齿轮/差速器箱总成的劳动需求和附带成本。

因此，本领域中需要改进用于在车辆传动系统/动力传动系统制造和组装期间将环形齿轮接合到差速器箱的方法。