專利名稱：旋壓成形的差速器箱組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及差速器(differential)箱組件，具體涉及用于機(jī)動(dòng)車的差速器箱組件。
背景技術(shù)：
差速器是通常使用齒輪的一種裝置，其能夠傳送扭矩并且允許不同軸以不同的速 度來轉(zhuǎn)動(dòng)。已知的差速器具有由金屬(例如鐵)鑄成的箱體，這種箱體通常沉重且體積不夠理想。現(xiàn)有差速器的組裝比較困難，時(shí)常需要螺栓連接和焊接。當(dāng)制造鑄鐵差速器箱時(shí)，公知地會(huì)使用“送進(jìn)及旋轉(zhuǎn)方法”。由鑄鐵制成的差速器進(jìn)行焊接時(shí)，尤其會(huì)需要使用充填焊絲以提供可接受的焊接，而這是不期望的。在受讓者的授予克里普斯的、2011年4月26日提交的、公開號(hào)為20110263374共同未決的美國(guó)專利申請(qǐng)中描述了一種具體的差速器箱組件，該申請(qǐng)全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。該差速器箱組件包括具有開口端和側(cè)壁的差速器箱，側(cè)壁具有內(nèi)表面。多個(gè)主內(nèi)齒槽(spline)形成在側(cè)壁的內(nèi)表面上。差速器箱組件還包括齒輪組件。齒輪組件具有保持插件(retainer insert)和插銷(cross pin)。保持插件被設(shè)置為與側(cè)壁的內(nèi)表面相鄰近，位于一對(duì)主內(nèi)齒槽之間。保持插件具有形成于其中的孔。插銷具有安裝在保持插件的孔中的端部。插銷與差速器箱中的齒輪組件相對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于差速器箱組件具有持續(xù)的需求，S卩比現(xiàn)有鑄鐵設(shè)計(jì)相比更輕、需要的包裝空間最小、裝配復(fù)雜度最簡(jiǎn)易并且能夠采用不同數(shù)量的齒輪。還期望差速器箱組件能夠便于焊接，并且消除在裝配過程中對(duì)多個(gè)螺母/螺栓的需求。

發(fā)明內(nèi)容
與本公開一致，令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的鑄鐵設(shè)計(jì)相比，差速器箱組件更輕，所需的包裝空間更小，裝配更簡(jiǎn)單，可應(yīng)用不同數(shù)量的齒輪，便于焊接并且消除了在裝配過程中對(duì)多個(gè)螺母/螺栓的需求。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種差速器箱組件包括差速器箱和整體的端蓋和齒圈組件。差速器箱具有開口端和側(cè)壁，所述側(cè)壁具有外表面。整體的端蓋和齒圈組件設(shè)置在所述差速器箱的所述開口端的上方并與所述外表面相鄰。所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面。所述整體的端蓋和齒圈組件的第二內(nèi)部部分與所述外表面分離并限定其間的空隙。所述空隙允許在所述焊接接頭界面處所述差速器箱到所述整體的端蓋和齒圈組件的焊接操作。在另一個(gè)實(shí)施方式中，一種差速器箱組件包括差速器箱和整體的端蓋和齒圈組件。差速器箱具有開口端和側(cè)壁，所述側(cè)壁具有外表面。整體的端蓋和齒圈組件設(shè)置在所述差速器箱的所述開口端的上方并與所述外表面相鄰。所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面。所述整體的端蓋和齒圈組件具有形成于其中的多個(gè)槽，所述多個(gè)槽允許接近(access)所述差速器箱和所述整體的端蓋和齒圈組件以在所述焊接接頭界面進(jìn)行焊接操作。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，一種制造差速器箱組件的方法包括下列步驟提供具有開口端和側(cè)壁的差速器箱，所述側(cè)壁具有外表面；設(shè)置整體的端蓋和齒圈組件，所述整體的端蓋和齒圈組件設(shè)置在所述差速器箱的所述開口端的上方且與所述外表面相鄰。所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面。所述整體的端蓋和齒圈組件還包括以下 至少之一第二內(nèi)部部分，與所述外表面分離并限定其間的空隙；以及多個(gè)槽?？障逗筒壑械拿總€(gè)都允許在所述焊接接頭界面處將所述差速器箱焊接到所述整體的端蓋和齒圈組件的操作。該方法進(jìn)一步包括在所述焊接接頭界面處焊接所述差速器箱與所述整體的端蓋和齒圈組件。


通過以下的描述，尤其與附圖結(jié)合，本申請(qǐng)的上述的以及其他優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖I是根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施方式的差速器箱組件的立體圖，該差速器箱組件具有整體的端蓋和齒圈組件；圖2是圖I的差速器箱組件的側(cè)視圖；圖3是圖I中差速器箱組件沿剖面線3-3的截面圖；圖4是圖3中差速器箱組件在4所標(biāo)記部分的部分放大截面圖，并進(jìn)一步示出允許差速器箱組件進(jìn)行焊接的帶角度的空隙開口(void opening)；圖5是根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施方式的差速器箱組件的立體圖，該差速器箱組件具有整體的端蓋和齒圈組件；圖6是圖5的差速器箱組件的俯視圖；圖7是差速器箱組件沿圖5中的剖面線7-7的截面圖；圖8是差速器箱組件的圖7中的標(biāo)記8所標(biāo)記部分的部分放大截面圖，并進(jìn)一步示出在整體的端蓋和齒圈組件中的、允許差速器箱組件進(jìn)行焊接的槽。
具體實(shí)施例方式下述的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并不旨在限定本申請(qǐng)、本公開或用途。應(yīng)該理解，全部附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指代相同或相應(yīng)的部件和特征。關(guān)于所公開的方法，給出的步驟的順序本質(zhì)上是示例性的，因而不是必須的或關(guān)鍵的。圖1-8示出根據(jù)本申請(qǐng)的差速器箱組件2。根據(jù)需要，該差速器箱組件2有利地允許從差速器箱組件2的“下面(below)”(圖1-4)以及差速器箱組件的“上方(above)”(圖5-8)至少其中之一進(jìn)行焊接操作。差速器箱組件2包括差速器箱4、端蓋6、齒圈(gear ring) 8以及齒輪組件10。差速器箱4、端蓋6和齒圈8配合以容納齒輪組件10。應(yīng)該理解齒輪組件10可具有插銷(cross pin),例如,如受讓人共同未決的、第13/094，406號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)所公開的,或者齒輪組件10可以為無銷的(pinless)，例如，如受讓人共同未決的、第13/174，971號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)所公開的，其全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。如圖3所示，差速器箱4具有開口端12和側(cè)壁14，側(cè)壁14具有外表面16。在非限定性的示例中，差速器箱4是旋壓成形(flow formed)的殼體。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解制造差速器箱4的旋壓成形方法會(huì)導(dǎo)致預(yù)制件(preform)的塑性變形以及形成的差速器箱4的未中斷的晶粒流動(dòng)(grain flow)。通過塑性變形,預(yù)制件材料經(jīng)受加工硬化,可以比原預(yù)制件材料強(qiáng)度更高。旋壓成形的差速器箱4還具有最少的孔隙率，并且與現(xiàn)有的鑄鐵差速器箱組件相比，通過減少壁而能夠更薄，并且顯著更輕。如果需要，也可使用其他制造差速器箱4的方法。端蓋6和齒圈8可以作為一件整體的端蓋和齒圈組件6、8而提供。該整體的端蓋和齒圈組件6、8設(shè)置在差速器箱4的開口端12上方，并與側(cè)壁14的外表面16相鄰。例如，整體的端蓋和齒圈組件6、8可具有向外延伸的邊沿部，其允許整體的端蓋和齒圈組件6、8被放置在差速器箱4的頂部上方，同時(shí)還將向外延伸的邊沿部設(shè)置在差速器箱4的側(cè)壁14 附近。在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)，整體的端蓋和齒圈組件6、8可為冷成形的或熱成形的，或通過其他適合的方法成形的。參照?qǐng)D1-4，整體的端蓋和齒圈組件6、8具有第一內(nèi)部部分18和第二內(nèi)部部分20。整體的端蓋和齒圈組件6、8的第一內(nèi)部部分18抵靠于差速器箱4的外表面16。例如，外表面16的抵靠于整體的端蓋和齒圈組件6、8的第一內(nèi)部部分18的一部分可由與差速器箱4的開口端12相鄰的差速器箱4的向外延伸的唇部(lip)21限定。如果需要的話，也可以使用其他方式限定抵靠第一內(nèi)部部分18的外表面16的該部分。外表面16和第一內(nèi)部部分18的抵靠限定了差速器箱組件2的焊接接頭界面22。整體的端蓋和齒圈組件6、8的第二內(nèi)部部分20與外表面16相間隔。第二內(nèi)部部分20和外表面16共同限定了兩者之間的空隙(void)24。該空隙24允許在焊接接頭界面22處可以從差速器箱組件2的“下面”進(jìn)行差速器箱4到整體的端蓋和齒圈組件6、8的焊接操作。如圖3和圖4所示，令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，將焊接接頭界面22沿平面A設(shè)置有利于焊接接頭界面22的焊接操作。平面A被定向?yàn)橄鄬?duì)于豎直平面V形成銳角。這樣，焊接接頭界面22為成角度的或錐形的，并允許在裝配期間整體的端蓋和齒圈組件6、8被壓入差速器箱4中。整體的端蓋和齒圈組件6、8的第二內(nèi)部部分20的表面還可與平面A平行，以便于接近該焊接接頭界面22進(jìn)行焊接。作為非限定性實(shí)施方式，豎直平面V可基本上平行于與整體的端蓋和齒圈組件6、8的第二內(nèi)部部分20相鄰的側(cè)壁14的外表面16。角度具體可高達(dá)約15度，更具體地可在5-10度之間，更具體地為約7. 5度。本領(lǐng)域技術(shù)人員如果需要可以為平面A的銳角選擇其他適合的角度。進(jìn)一步參照?qǐng)D3和圖4，令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，唇部21的基部26設(shè)置在平面B上時(shí)，有利于焊接操作。平面B被定向?yàn)檎挥谂c整體的端蓋和齒圈組件6、8的第一內(nèi)部部分18抵靠的外表面16的該部分的平面A。當(dāng)諸如激光的焊接裝置被用于進(jìn)行焊接操作，且該焊接裝置被定向?yàn)檠刂矫鍭、與焊接接頭界面22對(duì)齊，設(shè)置在平面B上的基部26會(huì)導(dǎo)致在焊接接頭界面22處的更一致的加熱和焊接。依然如圖3和圖4所示，差速器箱組件2還可包括在焊接接頭界面22處的小(minor，輔助)空隙30。具體地，該小空隙30設(shè)置在差速器箱4的側(cè)壁14的外表面16與整體的端蓋和齒圈組件6、8的第一內(nèi)部部分18之間。小空隙30可由形成于外表面16和第一內(nèi)部部分18兩者至少之一中的凹槽限定。小空隙30允許收集在焊接操作期間可能產(chǎn)生的氣體，并有利于在焊接接頭界面22處形成較佳的焊接。現(xiàn)在參照附圖5-8，本申請(qǐng)的差速器箱組件2還允許從差速器箱組件2 “上方”進(jìn)行焊接操作。通過形成于整體的端蓋和齒圈組件6、8中的多個(gè)槽32可實(shí)施焊接操作。例如，槽32允許接近(access)差速器箱4和整體的端蓋和齒圈組件6、8以進(jìn)行焊接操作。槽32還可以是間隔的,這導(dǎo)致在焊接操作期間的一系列連續(xù)點(diǎn)焊(stitch-type welding)或斷續(xù)焊接(intermittent weld)。在圖7和8示出的特定實(shí)施方式中，突出部(ledge) 34形成于整體的保持蓋(retaining cap,抵蓋)和齒圈組件6、8中。突出部34將每個(gè)槽32下方的焊接接頭界面22暴露。在特定實(shí)施方式中，突出部34提供暴露于每個(gè)槽32下方的焊接接頭界面22的半外部。當(dāng)焊接接頭界面22因此而暴露時(shí)，應(yīng)該理解焊接操作可以從差速器箱組件2的“上方”實(shí)施。從“上方”進(jìn)行的焊接操作可以與從差速器箱組件2 “下方”進(jìn)行的焊接操作共同實(shí) 施，或者分開實(shí)施。本申請(qǐng)還包括制造差速器箱組件2的方法。該方法首先包括步驟提供差速器箱4，并將整體的端蓋和齒圈組件6、8設(shè)置在差速器箱4的開口端12上方并與差速器箱4的側(cè)壁14的外表面16相鄰。將整體的端蓋和齒圈組件6、8設(shè)置在差速器箱4的開口端12上方導(dǎo)致差速器箱4和整體的端蓋和齒圈組件6、8的抵靠以及隨后形成焊接接頭界面22。如上所述，差速器箱組件2可被配置用于在焊接接頭界面22處的“下方”和“上方”焊接操作中的至少一個(gè)。因此，制造差速器箱組件2的方法還包括步驟通過焊接接頭界面22下面的空隙24或者通過焊接接頭界面22上方的槽32，在焊接接頭界面22處將差速器箱4與整體的端蓋和齒圈組件6、8焊接。在特定的實(shí)施方式中，焊接操作是激光焊接操作。然而，如果需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員在焊接操作期間可以選擇其它適合的焊接方式。有利地，本申請(qǐng)公開的差速器箱組件2比現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)動(dòng)車的差速器相比，不那么笨重且容積效率高。而且，該差速器箱組件2的制造無需螺絲、螺栓、鉚釘?shù)取ｋm然本發(fā)明出于闡述的目的示出了特定的、典型實(shí)施方式及細(xì)節(jié)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本申請(qǐng)公開范圍的情況下可進(jìn)行改動(dòng)，其仍屬于權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種差速器箱組件，包括 差速器箱，具有開ロ端和側(cè)壁，所述側(cè)壁具有外表面； 整體的端蓋和齒圈組件，設(shè)置在所述差速器箱的所述開ロ端的上方并與所述外表面相鄰，所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面，且所述整體的端蓋和齒圈組件的第二內(nèi)部部分與所述外表面間隔開并在其間限定空隙，所述空隙允許在所述焊接接頭界面處將所述差速器箱焊接到所述整體的端蓋和齒圈組件的焊接操作。
2.如權(quán)利要求I所述的差速器箱組件，其特征在于，抵靠所述第一內(nèi)部部分的所述外表面由與所述開ロ端相鄰的所述差速器箱的唇部限定。
3.如權(quán)利要求2述的差速器箱組件，其特征在于，所述焊接接頭界面被設(shè)置在定向?yàn)榕c豎直平面成鋭角的平面上。
4.如權(quán)利要求3的差速器箱組件，其特征在于，所述角度高達(dá)約15度。
5.如權(quán)利要求3的差速器箱組件，其特征在于，所述唇部的基部設(shè)置在定向?yàn)榕c設(shè)置有所述焊接接頭界面的平面正交的平面上。
6.如權(quán)利要求I的差速器箱組件，其特征在于，所述整體的端蓋和齒圈組件具有多個(gè)形成于其中的槽。
7.如權(quán)利要求6的差速器箱組件，其特征在于，所述槽允許接近所述差速器箱和所述整體的端蓋和齒圈組件以進(jìn)行焊接操作。
8.如權(quán)利要求7的差速器箱組件，其特征在于，在整體的保持蓋和齒圈組件中形成有突出部，所述突出部暴露每個(gè)所述槽下方的所述焊接接頭界面。
9.如權(quán)利要求I的差速器箱組件，其特征在于，所述焊接接頭界面具有小空隙，所述小空隙位于所述差速器箱的所述側(cè)壁的所述外表面與所述整體的端蓋和齒圈組件的所述第一內(nèi)部部分之間，所述小空隙允許在焊接操作期間收集氣體。
10.一種差速器箱組件，包括 差速器箱，具有開ロ端和側(cè)壁，所述側(cè)壁具有外表面； 整體的端蓋和齒圈組件，設(shè)置在所述差速器箱的所述開ロ端的上方并與所述外表面相鄰，所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面，所述整體的端蓋和齒圈組件具有形成于其中的多個(gè)槽，所述多個(gè)槽允許接近所述差速器箱和所述整體的端蓋和齒圈組件，用于在所述焊接接頭界面處進(jìn)行焊接操作。
11.如權(quán)利要求10所述的差速器箱組件，其特征在于，在所述整體的保持蓋和齒圈組件中形成有突出部，所述突出部將每個(gè)所述槽下方的所述焊接接頭界面暴露。
12.如權(quán)利要求10所述的差速器箱組件，其特征在于，所述焊接接頭界面具有小空隙，所述小空隙位于所述差速器箱的所述側(cè)壁的所述外表面與所述整體的端蓋和齒圈組件的所述第一內(nèi)部部分之間，所述小空隙允許在焊接操作期間收集氣體。
13.如權(quán)利要求10所述的差速器箱組件，其特征在于，所述整體的端蓋和齒圈組件的第二內(nèi)部部分與所述外表面間隔開并在其間限定空隙。
14.如權(quán)利要求13所述的差速器箱組件，其特征在于，所述空隙允許在所述焊接接頭界面處將所述差速器箱焊接到所述整體的端蓋和齒圈組件的操作。
15.如權(quán)利要求14所述的差速器箱組件，其特征在于，所述外表面的所述第一內(nèi)部部分由與所述開ロ端相鄰的所述差速器箱的唇部限定。
16.如權(quán)利要求15所述的差速器箱組件，其特征在于，所述焊接接頭界面設(shè)置在被定向?yàn)榕c豎直平面成鋭角的平面上。
17.如權(quán)利要求16所述的差速器箱組件，其特征在于，所述角度高達(dá)約15度。
18.如權(quán)利要求16的差速器箱組件，其特征在于，所述唇部的基部被設(shè)置在被定向?yàn)榕c設(shè)置有所述焊接接頭界面的平面正交的平面上。
19.一種制造差速器箱組件的方法，所述方法包括下列步驟 提供具有開ロ端和側(cè)壁的差速器箱，所述側(cè)壁具有外表面； 將整體的端蓋和齒圈組件設(shè)置在所述差速器箱的所述開ロ端的上方且與所述外表面相鄰，所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面，其中，所述整體的端蓋和齒圈組件還包括以下至少之ー 第二內(nèi)部部分，與所述外表面間隔開并在其間限定空隙，所述空隙允許在所述焊接接頭界面處將所述差速器箱焊接到所述整體的端蓋和齒圈組件的操作；以及 形成于其中的多個(gè)槽，所述多個(gè)槽允許接近所述差速器箱和所述整體的端蓋和齒圈組件用于焊接操作； 在所述焊接接頭界面處將所述差速器箱與所述整體的端蓋和齒圈組件焊接在一起。
20.如權(quán)利要求19的差速器箱方法，其特征在于，所述焊接操作為激光焊接操作。
全文摘要
一種旋壓成形的差速器箱組件。一種差速器箱組件，包括差速器箱和整體的端蓋和齒圈組件。差速器箱具有開口端和側(cè)壁，所述側(cè)壁具有外表面。整體的端蓋和齒圈組件設(shè)置在所述差速器箱的所述開口端的上方并與所述外表面相鄰。所述整體的端蓋和齒圈組件的第一內(nèi)部部分抵靠所述差速器箱的所述外表面以限定焊接接頭界面。所述整體的端蓋和齒圈組件允許在所述焊接接頭界面處的焊接操作。
文檔編號(hào)F16H48/40GK102840300SQ20121021125
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者T·J·克利普西 申請(qǐng)人:金屬成型及鑄幣公司