专利名称：用于车辆差速器的轴承机构的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种滚动轴承，和更具体地涉及用于车辆差速器的滚动轴承。
背景技术：
典型的用于机动车辆的差速器具有壳体，啮合的小齿轮和环形齿轮在其中转动，前者连接到车辆的传动系上，另一个在差速器支座上，支座有法兰盘轴在设置在壳体中的轴承中转动。支座有横轴，一对伞齿轮在其上转动，这些伞齿轮与连接到半轴的另外的伞齿轮啮合，半轴离开支座延伸到从动车轮。连接到半轴的伞齿轮具有在差速器支座内以不同角速度转动以补偿不同的角速度的能力，例如在车辆通过转弯处时两个半轴以不同的角速度转动。
通常情况下，装配在支座轴周围支撑支座的两个轴承是反相安装的单列圆锥滚子轴承。因而，轴承在径向和轴向上限制支座，但仍使支座能在差速器壳体中转动，伴有最小的摩擦力。这两个轴承互相对照调节到为支座提供良好稳定性方法的机位——实际上，从轴承消除内部间隙的机位。轴承沿其公共轴的位置控制环形齿轮和小齿轮的啮合机位，所以，进一步调节轴承从而达到正确的啮合机位。
在典型的差速器中，两个轴承的锥体(内座圈)装配在支座上的两个法兰盘轴周围，而杯体(外座圈)装进壳体，在此它们由拧进壳体的杯体调节器支持(图2)。通过旋转两个调节器能调节轴承机位和啮合机位。
杯体调节器是差速器的附加组件，增加了差速器的重量，在调节器旋转到提供适当机位的位置时防止其转动的锁紧装置也是如此。另外，调节器占据着差速器中的空间，这反映在差速器壳体的宽度和重量上的增加。虽然调节器在轴向上限制轴承杯体，但它们没有防止杯体在壳体中的转动，该转动能在壳体及杯体上产生磨损。
发明内容
本发明提供一种用于差速器的轴承机构，该差速器包括壳体，它包含轴承座和位于壳体中的支座。该支座有伸进轴承座的法兰盘轴。轴承机构包括装配在法兰盘轴周围的单列滚动轴承，它有放在轴承座中的外座圈。外座圈有与轴承座中的内螺纹啮合的外螺纹。本发明还提供用于差速器轴承的带螺纹的杯体，与加装到杯体的环相组合，以使工具能与杯体啮合并转动杯体。
图1是汽车差速器的剖面图，配有根据本发明实施方案制造的轴承机构；图2是现有技术的传统差速器的部分剖面图，示出支撑该差速器环形齿轮支座的一个轴承，并且进一步示出带螺纹的调节器和固定调节器的锁紧环；图3是形成本发明轴承机构的部分的一个轴承的剖面图；图4是沿图1中线4-4剖开的部分剖面图；图5是用于轴承机构的一个差速器壳轴承的杯体的部分剖面图；图6是用于一个差速器壳轴承的座的部分剖面图；图7是用于一个差速器壳轴承的杯体的剖面图，有锁紧环加装到杯体；图8是沿图7中线8-8剖开的锁紧环和杯体的端视图；图9是调节工具的透视图，它能与任一差速器壳轴承的锁紧环啮合并转动其及其加装到的杯体；图10是用于差速器壳轴承一种可选的杯体的部分剖面图；和图11是用于差速器壳轴另一种可选杯体的部分剖面图。
具体实施例方式
现参考附图，车辆差速器A(图1)将转矩传给两个半轴B，半轴B伸出到与它们耦合的车轮。差速器A在将转矩传给半轴B的同时能使半轴B以不同的角速度转动，如通过转弯处时遇到的情况。
在比较基本的情况下，差速器A(图1)包括壳体2，小齿轮4，由小齿轮4驱动的环形齿轮6，和环形齿轮6加装到其的支座8，以便小齿轮4同样地驱动支座8。差速器A还包括在壳体2中支撑支座8的轴承机构C。小齿轮4绕纵轴Y转动，而环形齿轮6和支座8绕横轴X转动，该转动由包括两个反向安装的——事实上，定向构造的单列圆锥滚子轴承10和12的轴承机构C提供。因而，轴承10和12在轴向上沿横轴X限制支座8和环形齿轮6，同时让其自由转动。
小齿轮4位于在壳体2中安装的轴承18中转动的轴16的端部。轴承18，在允许轴16及其小齿轮4绕Y轴转动的同时，在径向和轴向上限制小齿轮4，以便小齿轮4在沿Y轴的固定的径向和轴向位置上。
沿着横轴X壳体2有两个轴承座20(图4)，以通向壳体2内部的半孔22和装在半孔22上并用有头螺钉26牢固加装在壳体2上的盖24的形式。每个半孔22含内螺纹28(图6)，其有一致的直径并延续进盖住该半孔22的盖24。换言之，两个轴承座20是带螺纹的。每个螺纹28有平头牙顶，但其根部是V形的。轴承10和12装进轴承座20。
当然，两个轴承座20的螺纹28是在轴承10和12装进这些轴承座20之前切削出的。为了在任一个座20上制造出螺纹，座20的盖24用有头螺钉26固定在壳体2。然后，将直径与螺纹28上的平头牙顶的直径相对应的钻具贯穿要形成座20的半孔22和盖24。接下来切削出螺纹28。
支座8处于壳体2的内部，在此由包括轴承10和12的轴承机构C支撑(图1)。它们使支座8能够在壳体2中绕X轴转动，但仍在壳体2中在轴向上对其限制。为此，支座8有法兰盘轴32，也被称为环形齿轮轴，从轴肩34伸进轴承座20及这些座20中的轴承10和12。
支座8在其两个法兰盘轴32之间(图1)有横轴36，其轴与X轴垂直。横轴36有与另外的伞齿轮40啮合的伞齿轮38，伞齿轮40有轴颈42伸进支座8，在此它们绕X轴自由转动。轴颈42是中空的，并容纳半轴B，轴颈42和轴B以配合键44啮合。
环形齿轮6用有头螺钉46加装到支座8。它与小齿轮4啮合。当小齿轮轴16转动时，通过啮合的小齿轮4和环形齿轮6驱动支座8，支座8绕X轴旋转。横轴36与支座8一起转动并通过啮合的伞齿轮38和40转动半轴B。两个半轴B正常时以相同的角速度转动，但是，该机构允许一个以与另一个不同的角速度旋转。
每个轴承10和12包括(图3)一个杯体50形式的外座圈，一个位于杯体50中锥体52形式的内座圈，和在杯体50和锥体52之间成排设置的圆锥滚子54形式的滚动元件。每个轴承10和12还包括在成排的圆锥滚子54中的保持架56，来保持滚子54之间的正确间隔，两个轴承10和12的轴与X轴相符。
每个轴承10和12的杯体50有呈现为向内朝着X轴的锥形滚道60和在滚道60小端的背面62。背面62与X轴垂直，并从其中开出几个轴向定向孔64。杯体50沿其呈现在外的表面，也就是其OD有螺纹66和在螺纹66以外的光滑的圆柱面68。螺纹66占杯体50长度的33％到50％之间，并从背面62向杯体50的相对端延伸。因此，它在锥形滚道60的小端环绕杯体50。螺纹66的螺距和直径与每个轴承座20中的螺纹28的螺距和直径相对应，意味着螺纹66与螺纹28啮合，即使有轻微间隙。实际上，两个螺纹28和66的螺纹的中径之间的差应在0.0030到0.0190英寸之间。圆柱面68的直径超过杯体50外螺纹68的较小或最小直径，并且小于在螺纹28的平头牙顶的轴承座20上的内螺纹28的直径。圆柱面68的直径与螺纹28的平头牙顶的直径之间的差应在0.0005到0.0030英寸之间。
优选的，杯体50是钢制的，并沿其滚道60高频淬火，但在其他地方没有。可选的，杯体50可以由表面渗碳钢(case carburized steel)制成，并且螺纹66被硬质车削(hard tumed)而成。
每个轴承10和12的锥体52位于用于该轴承的杯体50内，并且有锥形滚道72，呈现出向外离开X轴并朝向杯体滚道60。锥体52在其滚道72的大端有止推肋74，在止推肋的端部有与X轴垂直的背面76。
每个轴承10和12的圆锥滚子54以单排位于该轴承的杯体50和锥体52的相应的滚道60和72之间。它们沿其锥形侧面接触滚道60和72，而其大端面靠在锥体52的止推胁74上。滚子54在顶点上，意味着其锥形侧面位于其中的圆锥包络面沿X轴在公共点有其顶点。滚道60和72的圆锥包络面的顶点位于相同点。
轴承10的锥体52装在支座8的左法兰盘轴32上(图1)，优选用静配合。其背面76靠在法兰盘轴32从其伸出的轴肩34上。保持架56保持滚子54在锥体52的滚道72周围，以使锥体52和滚子54安装成一个部件称为锥体组件。轴承10的杯体50拧进左轴承座20，它的外螺纹66与左座20的内螺纹28啮合。右轴承12的锥体52安装在右法兰盘轴32上，并且杯体50以同样方式装进右轴承座20。轴承10的圆锥滚子54逐渐变细向下离开支座8，轴承12的滚子54也是如此。因此，两个轴承10和12的圆锥滚子54以相反方向逐渐变细，以使轴承10和12以定向构造安装。
锥体52及其滚子54，即锥体组件，需要在盖24装到壳体2之前安装在法兰盘轴32上。当锥体52装到法兰盘轴32上时，杯体50装配在位于锥体52周围的滚子54的周围。换言之，轴承10和12安装在法兰盘轴32周围。轴承10和12装在其法兰盘轴32，支座8往下放进壳体2，使轴承10和12落入半孔22中。每个杯体50可能需要顺时针或逆时针的轻微转动，来确保其上的螺纹66与杯体50位于其中的半孔22的螺纹28啮合。可使用夹紧装置把杯体50保持在应有的位置，因此当支座往下放进壳体2时确保轴承10和12归于支座8。
接下来，盖24装到壳体2在半孔22上，盖24中的螺纹28同样与杯体50的螺纹66啮合。盖24用有头螺钉26固定(图4)。这完成了轴承座20，并且它们环绕着两个轴承10和12。
随即，调节轴承10和12。为此，杯体50通过转动它们在其轴承座20里向前或退回。它们被放置成使轴承10和12具有一个轻的预载，并且使得在小齿轮4和环形齿轮6之间存在正确的啮合。两个杯体50之间的间隔控制轴承10和12的机位。两个轴承10和12在壳体2中沿X轴的横向位置控制啮合机位。两个机位的调节通过在其相应的轴承座20中转动杯体50来实现。
在这点上，各轴承10和12的杯体50，在其装配在其锥体52和滚子54之前，先装配上锁紧环80(图7和图8)，它可做成金属板冲压件。可采取任何的各种各样的结构。另外，它可用各种方法，包括焊接，粘接，螺纹连接，销接，和其它类似方法被装到杯体上的各种地方，包括背面62，前面，或圆柱面68。在一个方案中，环80有驱动柱销82从其一面轴向伸出，这些驱动柱销82对准在其加装环80的杯体50的背面62中开出的孔64。驱动柱销82紧紧地装进孔64，它们被压进其中，这将锁紧环80固定到杯体50。锁紧环80有切口84，以相等的圆周间距分布，并且露出在杯体50的背面62以外，全部用来提供可被啮合以旋转杯体50的结构。锁紧环80归于杯体50并且制成用调节工具D啮合。
工具D(图9)采用盘形形式，沿其周边有翼片86和在其中心有驱动插孔88。它被制成用其放进切口84中的翼片86装到或装进锁紧环80，以便盘90和环80啮合并一致地转动。该转动可通过插进其驱动插孔88与工具啮合的板手来实现。事实上，工具D与每个杯体50上的锁紧环80啮合，杯体50随工具D转动，从而供给轴承10和12恰当的机位，并为小齿轮4和环形齿轮6建立正确的啮合机位。
在用来将工具D耦合到杯体50以便沿X轴调节轴承10和12的位置的同时，锁紧环80还起着当杯体在其相应的轴承座20中转动到正确位置时保护杯体50以免转动的同样重要的作用。为此，各杯体50的锁紧环80，由金属板制成，可在轴承座20中简单地变形形成一个凹部或其它空腔，由此防止其转动以及杯体50在座20中的转动。
每个杯体50的圆柱面68与其中包含杯体50的座的螺纹28的平头牙顶之间的配合比杯体50中的螺纹66与环座20的螺纹28之间的配合更紧。特别是，内螺纹28的平头牙顶与杯体50的圆柱面68之间的间隙小于环座20内螺纹28与杯体50上外螺纹66的螺纹的中径之间的差，前者大于后者。本机构制成使径向和倾斜载荷通过两个杯体50上的圆柱面68从支座8传到壳体2。另一方面，轴向或推力载荷通过两个轴承座20和杯体50上的啮合的螺纹28和66在支座8与壳体2之间传送。螺纹的中径之间和圆柱面68与螺纹28的牙顶之间的配合中的差应在0到0.0185英寸范围内。
两个轴承10和12的杯体50具有整体结构，其中各杯体50的螺纹66是杯体50的组成部分。一种可选的杯体90(图10)包括两个部件——主要部件92，其上有滚道60，背面62和圆柱面68；和一个环94，其上有螺纹66。在圆柱面68以外，可选的杯体90有槽口(rabbet)形式的环形辅助件(relief)96。环94利用其伸过主要部件92的圆柱面68的螺纹66与辅助件96相配合。锁紧环80加装到环94。环94可用静配合或焊接或这二者固定到主要部件92。
一种可选的锁紧环100(图11)可装到可选的杯体90。为此，可选的锁紧环100有轴向定向壁102装配进辅助件96并由带螺纹的环94环绕，以使壁102保持在环94和主要部件92之间。静配合的存在使主要部件92，带螺纹的环94，和锁紧环100都被牢固保持在一起。
还可有其它的变化。例如，每个轴承座20的内螺纹28不需要延伸在座20的整个长度上，而是可引到光滑的圆柱面。该表面可位于座20中的杯体50或90的圆柱面68的对面。轴承座20中和杯体50上的螺纹28和66实际上分别是螺旋状的，也可使用其它形式的螺旋，例如滚珠螺旋丝杆。同样，其它有倾斜滚道的轴承——例如，向心止推滚珠轴承——可用来替代圆锥滚子轴承10和12。在这种情况下，替代轴承的外座圈可有螺纹66和圆柱面68。
有其螺纹28的座20和有其配合螺纹66的杯体50，能使差速器A所占的宽度小于与其对应的配有传统杯体调节器的差速器所占的宽度。同样，差速器A需要更少的部件，并且更易于组装。较少的重量伴随着更小的宽度以及减少的部件数量。此外，杯体50在壳体2中没有转动，这防止了轴承座20中和杯体50上的磨损，因此延长了差速器A的寿命超过了与其对应的传统差速器。
权利要求
1.一种车辆差速器，包括带有两个分开的沿轴配置的轴承座的壳体，在所述壳体中通常位于所述轴承座之间的和带有伸进所述轴承座的法兰盘轴的支座，和在所述支座上的斜的环形齿轮；和在所述壳体中支撑所述支座的一种改进的轴承机构，所述轴承机构包括在每个轴承座中的内螺纹；和轴承，位于每个轴承座中并在伸进所述座的所述法兰盘轴的周围，能使所述支座和所述环形齿轮在所述壳体中绕所述轴转动，每个轴承包括一个外座圈，带有呈现为向内朝着向述轴并相对所述倾斜的外滚道和位于所述外滚道周围并与所述轴承位于其中的所述环座的内螺纹啮合的外螺纹，每个轴承还包括一个内滚道，位于伸进该轴承的所述轴承座的法兰盘轴周围，其呈现为向外朝着所述外座圈的滚道并以与用于所述外座圈的外滚道相同的方向倾斜，每个轴承进一步包括位于所述内和外滚道之间并与之接触的滚动元件，所述一个轴承的所述滚道以与所述其它轴承的所述滚道倾斜方向相反的方向倾斜，使所述轴承在所述壳体中在轴向上限定所述支座；由此，沿着所述轴的所述轴承的机位和所述环形齿轮的位置能通过在其相应的轴承座中转动所述外座圈来调节。
2.如权利要求1所述的组合件，其中，每个轴承进一步包括一个加装到其外座圈并与所述壳体啮合的锁紧环，该锁紧环及其加装到的所述外座圈不能在该轴承的所述轴承座中转动。
3.如权利要求1所述的组合件，其中，每个轴承的滚道倾斜向下离开所述支座，由此所述轴承被直接安装。
4.如权利要求1所述的组合件，其中，每个轴承的外座圈还有一个圆柱面，与该座圈上的所述外螺纹相邻，并且同样呈现为向外离开所述轴。
5.如权利要求4所述的组合件，其中，所述外螺纹是在所述外座圈的所述滚道有其较小直径的所述外座圈的端部，和所述圆柱面是在所述外座圈的所述滚道有其较大直径的端部。
6.如权利要求4所述的组合件，其中，每个座圈的所述圆柱面沿着该座圈是其一部分的该轴承的所述轴承座的内螺纹伸展。
7.如权利要求6所述的组合件，其中，每个外座圈以松配合位于其轴承座中，和该座圈上的所述外螺纹以比所述座圈上的所述圆柱面与所述轴承座的所述内螺纹之间的配合更松的配合与所述轴承座的所述内螺纹啮合。
8.如权利要求4所述的组合件，其中，每个轴承座包括一个半孔和最初分开的装在所述半孔上的盖，所述座的所述内螺纹位于所述半孔和所述盖中。
9.如权利要求1所述的组合件，其中，每个轴承进一步包括一个加装到其外座圈的环，具有至少一种使工具能与所述环啮合的结构，所述工具能转动所述环和所述外座圈。
10.如权利要求9所述的组合件，其中，每个环用伸过所述环及进入并固定于所述外座圈中的孔的销加装到其外座圈。
11.如权利要求9所述的组合件，其中，每个环通过焊接加装到其外座圈。
12.如权利要求9所述的组合件，其中，每个环用穿过所述环并拧进所述外座圈的螺钉加装到其外座圈。
全文摘要
一种车辆的差速器，包括壳体，有轴承座和配有伸进轴承座的法兰盘轴的支座。支座在壳体中支撑在两个单列圆锥滚子轴承上，使支座能够转动，但在径向和轴向上限制支座。壳体还包含斜的小齿轮，与加装到支座的斜的环形齿轮啮合。两个轴承反向安装，各包括一个位于该轴承的轴承座中的杯体，一个装配在伸进该轴承座的法兰盘轴周围的锥体，和位于杯体与锥体之间的圆锥滚子。每个轴承座包含内螺纹，装进该座的轴承杯体有与该内螺纹啮合的外螺纹。每个杯体还带有由调节工具啮合以旋转杯体的锁紧环，但后者可变形进入壳体保护杯体以免转动。通过在其轴承座中转动杯体，能调节轴承的机位和小齿轮与环形齿轮的配合机位。
文档编号F16C35/067GK1603647SQ20041007806
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年9月22日
发明者G·R·小法尔尼, D·L·米兰姆, M·F·马尔切利, C·S·马克斯, K·P·奥本, S·D·拉塞尔, B·鲁贝恩斯, G·A·斯托福 申请人:迪姆肯公司