CN105673800B - 差动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种差动装置,抑制由焊接和压入引起的变形,提高组装精度。差动装置具有差速器壳体(DC)和收纳于差速器壳体内并将该差速器壳体的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴(A)的差动机构(DM),差速器壳体具有:输入部件(I),具有承受旋转力的输入部(Ig)并且该输入部件的至少轴向的一侧的端部开放;以及至少一个罩部,封堵输入部件的轴向的一侧的端部的开放部分,输入部件具有:被焊接部(21),与罩部在输入部件的轴向上嵌合并焊接在一起;被压入部(22),比被焊接部靠输入部件的半径方向内侧且靠轴向内侧,并且罩部被压入其中;以及连接面,连接被焊接部和被压入部之间,并在与罩部之间形成允许压入时的被压入部的变形的空间,连接面的与被焊接部连接的一端部从被焊接部向所述半径方向外侧延伸。

Description

差动装置
技术领域
本发明涉及差动装置,尤其涉及具有差速器壳体和收纳于差速器壳体内并将该差速器壳体的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴的差动机构的差动装置的改良。
背景技术
作为上述差动装置,例如如专利文献1中记载的那样,公知有例如下述那样的差动装置:差速器壳体具有:圆筒状的输入部件,其具有承受旋转力的输入部并且轴向的一侧的端部开放;以及至少一个罩部,其封堵输入部件的开放端部,在该以往装置中,在将作为输入部的被动齿轮的内周部和差速器壳体的外周部接合一体化时,同时使用了压入手段和焊接手段。
专利文献1:日本特许第5509910号公报
专利文献2:日本特许第4803871号公报
专利文献3:日本特开2002-364728号公报
然而,当如上述以往装置那样,同时使用压入手段和焊接手段来接合输入部与差速器壳体之间时,除了焊接时产生在焊接部周边的热变形的影响之外,压入时产生在压入部周边的机械变形也产生影响,由此,存在输入部和差速器壳体甚至差动装置整体的组装精度降低的可能。
此外,在上述以往装置中,存在由于差动装置中的输入部的配置方式例如采用斜齿轮而从输入部侧对差速器壳体施加较大的推力载荷的情况,在该情况下,容易在输入部和差速器壳体的边界部即焊接部处产生应力集中,因此还存在使焊接部的耐久性降低等可能。
而且,像上述那样的课题同样发生于同时使用压入手段和焊接手段来结合构成差速器壳体的圆筒状的输入部件和封堵其开放端部的罩部之间的情况。
发明内容
本发明是鉴于该种情况而完成的,其目的在于,提供能够解决上述问题的所述差动装置。
为了达成上述目的,本发明所涉及的差动装置具有差速器壳体和收纳于所述差速器壳体内并将该差速器壳体的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴的差动机构,所述差速器壳体具有:圆筒状的输入部件,其具有承受旋转力的输入部,并且该输入部件的至少轴向的一侧的端部开放;以及至少一个罩部,其封堵所述输入部件的所述轴向的一侧的端部的开放部分,所述输入部件具有:被焊接部,其与所述罩部在所述输入部件的轴向上嵌合并焊接在一起;被压入部,其比所述被焊接部靠所述输入部件的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部被压入该被压入部中;以及连接面,其连接所述被焊接部和所述被压入部之间,并在与所述罩部之间形成允许压入时的所述被压入部的变形的空间,所述连接面的与所述被焊接部连接的一端部从该被焊接部向所述半径方向外侧延伸(此为第一特征)。
并且,为了达成上述目的,本发明所涉及的差动装置将输入部件的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴,该输入部件保持对小齿轮进行支承的小齿轮支承部,并能够与该小齿轮支承部共同旋转,该差动装置具有:一对侧面齿轮,它们在外周部具有与所述小齿轮啮合的齿部,并且该一对侧面齿轮分别与所述一对输出轴连接;以及至少一个罩部,其被安装在所述输入部件上且至少覆盖一个所述侧面齿轮的外侧,所述输入部件具有:被焊接部,其与所述罩部在所述输入部件的轴向上嵌合并焊接在一起;被压入部,其比所述被焊接部靠所述输入部件的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部被压入该被压入部中;以及连接面,其连接所述被焊接部和所述被压入部之间,并在与所述罩部之间形成允许压入时的所述被压入部的变形的空间,所述连接面的与所述被焊接部连接的一端部从该被焊接部向所述半径方向外侧延伸(此为第二特征)。
并且,为了达成上述目的,本发明所涉及的差动装置将输入部件的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴,该输入部件支承对差动齿轮进行支承的差动齿轮支承部,并能够与该差动齿轮支承部共同旋转,该差动装置具有:一对输出齿轮,它们在外周部具有与所述差动齿轮啮合的齿部,并且该一对侧面齿轮分别与所述一对输出轴连接;以及至少一个罩部,其被安装在所述输入部件上且至少覆盖一个所述输出齿轮的外侧,所述输入部件具有:被焊接部,其与所述罩部在所述输入部件的轴向上嵌合并焊接在一起;被压入部,其比所述被焊接部靠所述输入部件的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部被压入该被压入部中;以及连接面,其连接所述被焊接部和所述被压入部之间,并在与所述罩部之间形成允许压入时的所述被压入部的变形的空间,所述连接面的与所述被焊接部连接的一端部从该被焊接部向所述半径方向外侧延伸,在设所述输出齿轮的齿数为Z1,设所述差动齿轮的齿数为Z2,设所述差动齿轮支承部的直径为d2,设节锥距为PCD时,满足
【数学式9】
并且,满足Z1/Z2>2(此为第三特征)。
优选为,所述被压入部的一部分和所述空间配置成在从所述输入部件的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠(此为第四特征)。
优选为,所述罩部具有:轴套部,其呈同心状围绕所述输出轴;以及侧壁部,其从所述轴套部以向所述半径方向外侧伸出的方式接连设置,在所述侧壁部的外周部形成有:大径部,其嵌合并焊接于所述被焊接部;以及小径部,其通过阶梯面与所述大径部的轴向内端相连且被压入所述被压入部中,所述被压入部的轴向外端与所述阶梯面抵接或接近,并且,所述连接面具有倾斜部,该倾斜部随着从所述轴向外端或其附近部朝向所述半径方向外侧而逐渐远离所述阶梯面(此为第五特征)。
并且优选为,满足Z1/Z2≥4(此为第六特征)。
并且优选为,满足Z1/Z2≥5.8(此为第七特征)。
发明效果
根据第一至第三各特征,差速器壳体的输入部件具有:被焊接部,其与罩部在输入部件的轴向上嵌合并焊接在一起;被压入部,其比被焊接部靠输入部件的半径方向内侧且靠轴向内侧,并且罩部被压入其中;以及连接面,其连接被焊接部和被压入部之间,并在与罩部之间形成允许压入时的被压入部的变形的空间,因此,在压入时,允许输入部件的被压入部周边的挠曲变形,从而能够缓和在被压入部周边产生的机械变形,能够有效地防止由于该变形的影响而使得输入部件和罩部甚至差动装置整体的组装精度降低。并且,即使在由于差动装置中的输入部件的配置方式等从驱动源侧对旋转中的输入部件施加较大的推力载荷的情况下,连接面的、与被焊接部连接的一端部从被焊接部向半径方向外侧延伸,因此,能够使由于推力载荷引起的应力向该延伸部侧分散,由此,能够有效地防止在输入部件和罩部的焊接部处产生应力集中,从而能够避免由该应力集中引起的焊接部的耐久性降低。
并且尤其根据第三特征,由于能够确保与以往装置相同程度的强度(例如静态扭转载荷强度)和最大扭矩传递量,并且在整体上使差动装置在输出轴的轴向上充分窄幅化,因此,即使对于差动装置周边的布局上的限制多的传动系统,也能够以高自由度、不费劲且容易地组装差动装置,并且在使该传动系统小型化方面是有利的。
并且尤其根据本发明的第四特征,由于被压入部的一部分和所述空间配置成在从输入部件的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠,因此,在压入时,输入部件的被压入部周边容易向半径方向外侧挠曲变形,从而能够有效地缓和由压入引起的变形,能够更有效地防止由于该变形的影响而使得输入部件和罩部的组装精度降低。
并且尤其根据本发明的第五特征,罩部具有:轴套部,其呈同心状围绕输出轴;以及侧壁部,其从该轴套部以向半径方向外侧伸出的方式接连设置,在侧壁部的外周部形成有:大径部,其嵌合并焊接于被焊接部;以及小径部,其通过阶梯面与该大径部的轴向内端相连且被压入被压入部中,被压入部的轴向外端与阶梯面抵接或接近,并且,连接面具有倾斜部,该倾斜部随着从被压入部的轴向外端或其附近部朝向半径方向外侧而逐渐远离阶梯面,因此,能够充分确保被压入部和小径部的压入接触面积,并且使输入部件的被压入部周边向半径方向外侧的挠曲变形容易化。
并且,根据第六和第七各特征,能够确保与以往装置相同程度的强度(例如静态扭转载荷强度)和最大扭矩传递量,并且使差动装置进一步在输出轴的轴向上充分窄幅化。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的差动装置及其周边的纵剖视图(沿图2中的1-1线的剖视图)。
图2是剖开本发明的第一实施方式所涉及的差动装置的一部分的轴向一侧的侧视图(沿图1中的2-2线的剖视图)。
图3是本发明的第一实施方式所涉及的差动装置的轴向另一侧的主要部分侧视图(沿图1中的3-3线的剖视图)。
图4是沿图1中的箭头方向4的放大图。
图5是沿图4中的5-5线的剖视图。
图6是示出本发明的第二实施方式所涉及的差动装置的小齿轮支承部的、与图4对应的局部剖视图。
图7是本发明的第三实施方式所涉及的差动装置及其周边的纵剖视图(图1对应图)。
图8是所述第三实施方式所涉及的差动装置的分解立体图。
图9是示出以往的差动装置的一个例子的纵剖视图。
图10是示出在使小齿轮的齿数为10时的齿轮强度变化率相对齿数比的关系的图表。
图11是示出齿轮强度变化率相对节锥距的变化率的关系的图表。
图12是示出在将小齿轮的齿数为10时的齿轮强度维持在100%的情况下的节锥距的变化率相对齿数比的关系的图表。
图13是示出使小齿轮的齿数为10时的齿数比和轴径/节锥距之比率的关系的图表。
图14是使小齿轮的齿数为6时的齿数比和轴径/节锥距之比率的关系的图表。
图15是示出使小齿轮的齿数为12时的齿数比和轴径/节锥距之比率的关系的图表。
图16是示出使小齿轮的齿数为20时的齿数比和轴径/节锥距之比率的关系的图表。
标号说明
A、A’:输出轴;C、C’:罩部;Cb:轴套部;Cs:侧壁部;D:差动装置;DC、DCX:差速器壳体;DM、DMX:差动机构;d2:小齿轮轴的直径、支承轴部的直径(小齿轮支承部的直径、差动齿轮支承部的直径);I、IX:输入部件;Ig:输入齿部(输入部);Ip:被动带轮(输入部);Ih:安装孔;Is:支承壁部;P:小齿轮(差动齿轮);PCD:节锥距;PS:小齿轮轴(小齿轮支承部、差动齿轮支承部);PS’:支承轴部(小齿轮支承部、差动齿轮支承部);S:侧面齿轮(输出齿轮);Sg:齿部;w:焊接;21:被焊接部;22:被压入部;22o:外端;23:连接面;23a:延出部;23b:倾斜部;24:空间;31:大径部;32:小径部;33:阶梯面。
具体实施方式
接下来,参照附图所示的本发明的优选的实施例,对本发明的实施方式进行说明。
首先,参照图1~图5,对本发明的第一实施方式进行说明。差动装置D用于通过将从搭载于汽车的发动机(未图示)传递来的旋转驱动力分配并传递给与左右一对车轴连接的左右一对输出轴A、A’,从而在允许该左右车轴的差动旋转的同时驱动该左右车轴,该差动装置D被收纳、支承于例如配置在车体前部的发动机的旁边的变速箱1内。
差动装置D具有:作为终被动齿轮的输入齿部Ig,其承受来自发动机的旋转力;差速器壳体DC,其与输入齿部Ig一体地旋转;以及差动机构DM,其收纳于该差速器壳体DC中且将从输入齿部Ig传递至差速器壳体DC的旋转力分配并传递给左右一对输出轴A、A’。
该差动机构DM具有:多个小齿轮(差动齿轮)P;小齿轮轴PS,其为将这些小齿轮P支承为旋转自如的小齿轮支承部(差动齿轮支承部);短圆筒状的输入部件I,其以能够与小齿轮轴PS共同旋转的方式支承小齿轮轴PS;以及左右一对侧面齿轮(输出齿轮)S,它们自小齿轮P的左右两侧与小齿轮P啮合并且分别与左右一对输出轴A、A’连接。而且,输入部件I的、轴向的至少一个端部(在图示例中为两端部)开放,封堵该开放部分且分别覆盖两侧面齿轮S的外侧的左右一对罩部C、C’以能够与输入部件I一体地旋转的方式与输入部件I结合。这样,由输入部件I和罩部C、C’构成差速器壳体DC。
并且,在本实施方式中示出了使小齿轮P为两个、使作为小齿轮支承部的小齿轮轴PS形成为沿着输入部件I的一条直径线延伸的直线棒状并在其两端部处对两个小齿轮P分别进行支承的装置,但也可以将小齿轮P设置为三个以上。在该种情况下,使小齿轮轴PS形成为与三个以上的小齿轮P对应地从输入部件I的旋转轴线L向三个方向以上分支并呈放射状延伸的交叉棒状(例如在小齿轮P为四个的情况下呈十字状),并在小齿轮轴PS的各末端部分别支承小齿轮P。
并且,也可以如图示例那样使小齿轮P直接与小齿轮轴PS嵌合,或者也可以使轴承衬套等轴承构件(未图示)介入。并且小齿轮轴PS可以为全长范围内直径大致相同的轴状,或者也可以为带阶梯的轴状。并且,可以在小齿轮轴PS的、与小齿轮P嵌合的外周面上设置凹部并将其作为油通路。
所述差速器壳体DC经左右的轴承2被旋转自如地支承于变速箱1。并且在形成于变速箱1且嵌合插入有各输出轴A、A’的贯通孔1a的内周、与各输出轴A、A’的外周之间,介入安装有对此间进行密封的环状密封部件3。并且在变速箱1的底部面向变速箱1的内部空间地设置有贮存规定量的润滑油的油盘(未图示),该润滑油在变速箱1内通过差速器壳体DC以外的旋转部件的旋转而向差动装置D的周边飞散,由此,能够润滑存在于差速器壳体DC的内外的机械联动部分。
在输入部件I的外周部设置有作为终减速被动齿轮的输入齿部Ig,输入齿部Ig与被发动机的动力旋转驱动的驱动齿轮(未图示)啮合。并且,输入齿部Ig在本实施方式中形成为锥齿轮,但在本发明中,并非必须采用锥齿轮,也可以为一般的正齿轮。并且,输入齿部Ig在本实施方式中在输入部件I的外周面形成在整个横向宽度范围(即整个轴向宽度),但也可以使输入齿部Ig形成为比输入部件I宽度小。
并且小齿轮P和侧面齿轮S在本实施方式中形成为锥齿轮,而且包含这些齿轮的齿部的整体分别通过锻造等塑性加工而形成。因此,不受对这些小齿轮P和侧面齿轮S的齿部进行切削加工时的机械加工上的限制,能够以任意齿数比高精度地形成齿部。此外,可以采用其他齿轮代替锥齿轮,例如可以使侧面齿轮S为平面齿轮并且使小齿轮P为正齿轮或斜齿轮
并且一对侧面齿轮S具有:圆筒状的轴部Sj,其分别与一对输出轴A、A’的内端部花键配合而连接;圆环状的齿部Sg,其位于从轴部Sj向输入部件I的半径方向外侧远离的位置并且与小齿轮P啮合;以及中间壁部Sw,其形成为与输出轴A、A’的轴线L垂直的扁平的环板状并且一体地连接轴部Sj和齿部Sg之间。
并且,侧面齿轮S的中间壁部Sw形成为:其半径方向的宽度t1比小齿轮P的最大直径d1大,并且中间壁部Sw在输出轴A、A’的轴向上的最大壁厚t2比小齿轮轴PS的有效直径d2小(参照图1)。由此,如后所述,能够使侧面齿轮S充分大径化以能够将侧面齿轮S的齿数Z1设定为充分大于小齿轮P的齿数Z2,并且能够使侧面齿轮S在输出轴A、A’的轴向上充分薄壁化。此外,在本说明书中,“有效直径d2”是指与小齿轮P分体或者一体形成的、支承小齿轮P且安装在输入部件I上的、作为小齿轮支承部的轴(即,小齿轮轴PS或者后述的支承轴部PS’)的外径d2。
并且所述一对罩部C、C’分别与输入部件I分体地形成,如后述那样被焊接在输入部件I上。该各个罩部C、C’具有:圆筒状的轴套部Cb,其呈同心状地包围侧面齿轮S的轴部Sj且将其嵌合支承为旋转自如;以及板状的侧壁部Cs,其一体地接连设置于轴套部Cb的轴向内端,且使外侧面为与输入部件I的旋转轴线L垂直的平坦面。
接着,一并地参照图4和图5,对小齿轮轴PS向输入部件I上安装的安装结构进行说明。输入部件I在内周部整周一体地具有用于对作为小齿轮支承部的小齿轮轴PS进行支承的环状的支承壁部Is,支承壁部Is形成为在输出轴A、A’的轴向上宽度比输入部件I的整体宽度小。而且,在输入部件I上形成有一对安装孔Ih,该一对安装孔Ih与支承壁部Is的两外侧面相邻并形成为圆形的带阶梯的孔状,该一对安装孔Ih分别开口于输入部件I的两外侧面,罩部C、C’的外周部分别安装于两安装孔Ih的内周壁。
对于小齿轮轴PS,小齿轮轴PS的两端部分别经安装体T连结支承于输入部件I的支承壁部Is,在安装体T上形成有能够在整周嵌合、保持小齿轮轴PS的端部的保持孔Th。并且在支承壁部Is的内周面上凹设有横截面为コ字状的安装槽Ia,该安装槽Ia在输出轴A、A’轴向上延伸且在该支承壁部件Is上的靠一个罩部C侧的侧面具有开口部,在该安装槽Ia内自其上述开口部插入有长方体状的安装体T。
对于安装体T,在其插入于所述支承壁部件Is的安装槽Ia内的状态下,通过将一个罩部C的外周部如后述那样压入和焊接在输入部件I的安装孔Ih内,该安装体T被固定在输入部件I上。并且在安装体T和小齿轮P的大径侧端面之间介入有允许其间的相对旋转的环状的止推垫圈15。
根据如上所述的小齿轮轴PS向输入部件I上安装的安装结构,由于通过对小齿轮轴PS的端部在该端部的整周进行嵌合保持的块状的安装体T,能够容易且牢固地将小齿轮轴PS连结固定于输入部件I的安装槽Ia,因此无需在输入部件I上特别形成用于小齿轮轴PS支承的贯通孔,并且不会降低组装作业性,能够使小齿轮轴PS高强度地连结支承于输入部件I。而且在本实施方式中,通过使覆盖侧面齿轮S的外侧的罩部C兼作防止安装体T脱落的止脱固定单元而实现了结构简单化。
这样,在小齿轮轴PS的两端部通过安装体T而连结支承于输入部件I的状态下,在被小齿轮轴PS旋转自如地支承的小齿轮P的大径侧端面和输入部件I的内周面之间形成有半径方向的间隙10。因此,润滑油容易存积于该间隙10中,因此对防止面对间隙10的小齿轮P的端部及其周边部的烧伤是有效的。
此外,上述的一个罩部C的侧壁部Cs具有覆盖侧面齿轮S的背面的油保持部7,该油保持部7在从输出轴A、A’的轴向外侧观察的侧视观察时(即在图2中观察)位于包含与小齿轮P重叠的区域的第一规定区域,此外,在上述侧视观察时,在不与小齿轮P重叠的第二规定区域内,所述一个罩部C的侧壁部Cs为兼有掏空部8和连结臂部9的结构,所述掏空部8使侧面齿轮S的背面露出到差速器壳体DC外,所述连结臂部9在输入部件I的周向上离开油保持部7并且在输入部件I的半径方向上延伸,且连结轴套部Cb和输入部件I之间。换言之,关于罩部C的基本上为圆板状的侧壁部Cs,通过在其上在周向上隔开间隔地形成多个形成为缺口状的掏空部8,该侧壁部Cs成为在周向上夹着掏空部8、在一侧形成有油保持部7而在另一侧形成有连结臂部9的结构方式。
对于这样的罩部C的侧壁部Cs的结构方式,尤其通过油保持部7,能够容易地使因输入部件I的旋转所产生的离心力而想要向径向外侧移动的润滑油滞留在被油保持部7和输入部件I覆盖的空间内,从而能够容易地将润滑油保持在小齿轮P和小齿轮P的周边部。此外,通过罩部C具有上述掏空部8,能够使润滑油通过掏空部8而在差速器壳体DC的内外流通,因此,润滑油被适度地交换和冷却,从而有效地防止了油劣化。并且,除了不需要在差速器壳体DC内封入大量的润滑油,罩部C自身还与掏空部8的形成相应地变轻,因此相应地实现了差动装置D的轻量化。
此外,掏空部8在本实施方式中形成为侧壁部Cs的外周端侧开放的缺口状,但也可以形成为其外周端侧不开放的贯通孔状。
并且,从图3可知,在本实施方式中,也可以在另一罩部C’的侧壁部Cs处与一个罩部C同样地形成掏空部8。并且,对于罩部C、C’中的掏空部8(进而,油保持部7和连结臂部9)的方式,考虑有各种变形例,不限于图2、图3的实施方式。
接着,一并地参照图4和图5,具体地对用于将罩部C、C固定在输入部件I上的结构进行说明。
在输入部件I上形成有带阶梯的孔状的安装孔Ih,该安装孔Ih用于如前述那样将罩部C、C’安装成使其与所述支承壁部Is的外侧面相邻。该安装孔Ih的内周壁具有:大径的被焊接部21,其在输入部件I的轴向上与罩部C、C’的侧壁部Cs的外周部(即油保持部7和连结臂部9的各外端部)嵌合并焊接在一起;被压入部22,其比被焊接部21靠输入部件I的半径方向内侧且靠轴向内侧,并且罩部C、C’的所述外周部被压入其中;以及连接面23,其连接该被焊接部21和被压入部22之间,并在与罩部C、C’之间形成允许所述压入时的被压入部22的变形的空间24。
而且,该连接面23的、与被焊接部21连接的一端部从该被焊接部21向半径方向外侧延伸,该延出部23a面向所述空间24。而且,空间24和被压入部22的至少一部分配置成在从输入部件I的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠(即在轴向上位于相同区域)。
并且在罩部C、C’的侧壁部Cs的外周部(即油保持部7和连结臂部9的各外端部)形成有:大径部31,其嵌合并焊接于输入部件I的被焊接部21;以及小径部32,其通过阶梯面33与该大径部31的轴向内端相连并且被压入被压入部22中。而且,被压入部22的轴向外端22o与阶梯面33抵接或接近(在图示例中为接近)。
而且输入部件I的连接面23具有倾斜部23b,该倾斜部23b随着从被压入部22的轴向外端22o的附近部朝向半径方向外侧而逐渐远离阶梯面33。而且,倾斜部23b和所述的延出部23a在倾斜部23b和所述的延出部23a的半径方向外端侧通过形成为横截面圆弧状的中间弯曲部23c而被平滑地连接。此外,倾斜部23b也可以形成为以被压入部22的轴向外端22o为起点随着从此处朝向半径方向外侧而逐渐远离阶梯面33。
并且,在输入部件I的连接面23和被压入部22的连接部处形成有第一倒角r1,与第一倒角r1对应地,在罩部C、C’的所述阶梯面33上以避开第一倒角r1的方式形成有隔着小间隙与第一倒角r1对置的第一凹部r1’。并且在罩部C、C’的内侧面和所述小径部32的连接部处形成有第二倒角r2,与第二倒角r2对应地,在输入部件I的被压入部22和支承壁部Is外侧面的连接部处以避开第二倒角r2的方式形成有隔着小间隙与第二倒角r2对置的第二凹部r2’。
接着,对所述第一实施方式的作用进行说明。对于本实施方式的差动装置D,在其输入部件I从发动机承受旋转力的情况下,在小齿轮P不绕着小齿轮轴PS自转而与输入部件I一起绕着输入部件I的轴线L公转时,左右的侧面齿轮S被以相同速度旋转驱动,该驱动力均等地传递到左右的输出轴A、A’。并且,在由于汽车转弯行驶等而在左右的输出轴A、A’产生旋转速度差时,通过小齿轮P自转并公转,在允许该差动旋转的状态下从该小齿轮P对左右的侧面齿轮S传递旋转驱动力。以上与以往公知的差动装置的工作相同。
而且,汽车前进行驶状态下发动机的动力经由差动装置D传递至左右的输出轴A、A’的情况下,伴随差速器壳体DC的正转方向(图2、图3的粗体箭头方向)的旋转,润滑油猛烈地飞散到变速箱1内的各处,但该飞散润滑油的一部分从掏空部8流入至罩部C、C’的内侧,由此,能够有效地润滑小齿轮P和侧面齿轮S的啮合部或小齿轮P的滑动部。
而且在本实施方式中,罩部C、C’的侧壁部Cs的外周部(即油保持部7和连结臂部9的各外端部)通过压入和焊接被安装、固定在输入部件I的安装孔Ih内,该安装固定作业在将预先设置在小齿轮轴PS的端部的安装体T装入、保持于输入部件I的支承壁部Is的安装槽Ia内的状态下进行。
接着,具体地对安装固定作业进行说明。首先,将罩部C、C’的小径部32在轴向上压入输入部件I的安装孔Ih的被压入部22,并且,使该罩部C、C’的大径部31嵌合到该安装孔Ih的被焊接部21中。然后,从罩部C、C’的外侧对嵌合部即被焊接部21和大径部31的对接抵接部进行对接焊接w。
该焊接作业如下进行:例如,如图4和图5所示,从配备于罩部C、C’的外侧的焊接用激光焊枪G朝向所述对接抵接部的外端照射激光,并且使输入部件I绕输入部件I的旋转轴线L缓慢地旋转。此时,借助于激光的能量,能够对安装孔Ih的被焊接部21和罩部C、C’的大径部31彼此进行对接焊接w。此外,在该种情况下,如果在两罩部C、C’的外侧分别配置一对激光焊枪G并使输入部件I旋转,则能够同时将左右罩部C、C’的大径部3对接焊接w到输入部件I的左右一对安装孔Ih的被焊接部21上,因此,提高了焊接作业效率。
而且,在本实施方式中,输入部件I的安装孔Ih的内周壁具有:大径的被焊接部21,其在输入部件I的轴向上与罩部C、C’的外周部(即油保持部7和连结臂部9的各外端部)嵌合并焊接在一起;被压入部22,其比该被焊接部21靠输入部件I的半径方向内侧且靠轴向内侧,并且罩部C、C’的外周部被压入其中;以及连接面23,其连接该被焊接部21和被压入部22之间,并在与罩部C、C’之间形成允许压入时的被压入部22的变形(因此是移位)的空间24。因此,在所述压入时,允许输入部件I的被压入部22周边在半径方向上发生轻微的挠曲变形,从而压入时在被压入部22周边产生的机械变形得到缓和,因此,能够有效地防止由于该变形的影响而导致输入部件I和罩部C、C’甚至差动装置D整体的组装精度下降。
并且,存在由于差动装置D中的输入部件的配置方式等(例如像本实施方式那样使输入齿部Ig为斜齿轮),驱动源侧对旋转中的输入部件施加较大的推力载荷的情况。即使在这样的情况下,在本实施方式中,由于安装孔Ih的所述连接面23的、与被焊接部21连接的一端部从被焊接部21向半径方向外侧延伸,因此也能够使由于所述推力载荷引起的应力向该延出部23a侧分散。其结果为,能够有效地防止在输入部件I和罩部C、C’的对接焊接部w处产生应力集中,因此,能够避免由应力集中引起的焊接部w的耐久性降低。而且,所述空间24和被压入部22的至少一部分配置成在从输入部件I的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠(即在轴向位于相同区域),因此,在压入时,输入部件I的被压入部22周边更容易向半径方向外侧挠曲变形,有效地缓和了由压入引起的变形,从而有效地抑制了由该变形的影响引起的输入部件I和罩部C、C’的组装精度降低。
并且,在本实施方式中,在罩部C、C’的侧壁部Cs的外周部(即油保持部7和连结臂部9的各外端部)形成有:大径部31,其与输入部件I的被焊接部21嵌合并焊接在一起;以及小径部32,其通过阶梯面33与该大径部31的轴向内端相连并且被压入到被压入部22中,被压入部22的外端22o与阶梯面33抵接或接近,而且,连接面23具有倾斜部23b,该倾斜部23b随着从被压入部22的外端22o或者外端22o的附近部朝向半径方向外侧而逐渐远离阶梯面33。由此,能够充分确保被压入部22和小径部32之间的压入接触面积,并且使输入部件I的被压入部22周边更容易向半径方向外侧挠曲变形。
这样,在本实施方式的差动装置D中,侧面齿轮S具有:与输出轴A、A’连接的轴部Sj;以及中间壁部Sw,其形成为与输出轴A、A’的轴线L垂直的扁平的环板状并一体地连接轴部Sj和从该轴部Sj向输入部件I的半径方向外侧远离的侧面齿轮齿部Sg之间,此外,中间壁部Sw形成为其半径方向宽度t1比小齿轮P的最大直径d1长。因此,能够使侧面齿轮S相对于小齿轮P充分大径化以能够将侧面齿轮S的齿数Z1设定为充分大于小齿轮P的齿数Z2,因此,能够减轻从小齿轮P向侧面齿轮S传递扭矩时的小齿轮轴PS的载荷负担,从而能够实现小齿轮轴PS的有效直径d2的小径化,进而实现小齿轮P在输出轴A、A’的轴向上的窄幅化。
并且,如上述那样减轻小齿轮轴PS的载荷负担的同时,作用于侧面齿轮S的反作用力降低,此外,侧面齿轮S的中间壁部Sw或者齿部Sg的背面被罩侧壁部Cs支承,因此,即使使侧面齿轮S的中间壁部Sw薄壁化,也容易确保侧面齿轮S所需的刚性强度,即,能够确保对侧面齿轮S的支承刚性并且使侧面齿轮中间壁部Sw充分薄壁化。并且,在本实施方式中,由于侧面齿轮中间壁部Sw的最大壁厚t2形成为比能够如上述那样小径化的小齿轮轴PS的有效直径d2小,因此,能够实现侧面齿轮中间壁部Sw的进一步的薄壁化。而且通过使罩侧壁部Cs形成为外侧面为与输出轴A、A’的轴线L垂直的平坦面的板状,还实现了罩侧壁部Cs自身的薄壁化。
这些的结果为,差动装置D能够确保与以往装置相同程度的强度(例如静态扭转载荷强度)和最大扭矩传递量,并且作为整体在输出轴A、A’的轴向上充分窄幅化。由此,即使对于差动装置D的周边的布局上的限制多的传动系统,也能够以高自由度不费劲而容易地组装差动装置D,并且对于传动系统的小型化方面也颇为有利。
此外,在上述的第一实施方式中,示出了使用较长的小齿轮轴PS作为小齿轮支承部(差动齿轮支承部)的结构,而在图5所示的本发明的第二实施方式中,使用在小齿轮P的大径侧的端面上同轴且一体地结合的支承轴部PS’来构成小齿轮支承部(差动齿轮支承部)。根据该结构,由于不需要在小齿轮P上设置使小齿轮轴PS嵌合的贯通孔,因此,能够相应地使小齿轮P小径化(轴向窄幅化),能够实现差动装置D在输出轴A、A’的轴向上的扁平化。即,在小齿轮轴PS贯通小齿轮P的情况下,需要在小齿轮P上形成与小齿轮轴的直径对应的尺寸的贯通孔,而在使支承轴部PS’与小齿轮P端面一体化的情况下,能够不依赖支承轴部PS’的直径而实现小齿轮P的小径化(轴向窄幅化)。
并且,在本第二实施方式中,在支承轴部PS’的外周面和供支承轴部PS’插入的安装体T的保持孔Th内周面之间,介入有允许其间的相对旋转的作为轴承的轴承衬套12。此外,作为轴承,也可以使用滚针轴承等轴承。并且,也可以省略轴承,使支承轴部PS’直接与安装体T的保持孔Th嵌合。
接着,参照图7和图8,对本发明的第三实施方式进行说明。在该第三实施方式中,差速器壳体DCX和收纳于差速器壳体DCX的内部的差动机构DMX与第一、第二实施方式的差速器壳体DC和差动机构DM具体的结构和功能不同。
即,差动装置D具有:短圆筒状的输入部件IX(第一旋转部件),其在外周一体地具有作为输入部的被动带轮Ip;差动机构DMX,其将从发动机经由被动带轮Ip作用于输入部件IX的旋转力分配并传递给左右一对输出轴A、A’;以及圆板状的左右一对罩部C、C’,其与输入部件IX结合并分别封堵该输入部件IX的轴向两端的开放端部。而且,由输入部件IX和罩部C、C’构成差速器壳体DCX,在差速器壳体DCX内配设有差动机构DMX。差速器壳体DCX向变速箱1上安装的安装结构与第一实施方式相同。而且,在本实施方式中,可以代替作为输入部的被动带轮Ip,将像第一实施方式那样的输入齿部Ig设置在输入部件IX的外周。
而且,输入部件IX和罩部C、C’之间的结合结构与第一、第二实施方式中的输入部件I和罩部C、C’之间的结合结构基本相同,同时使用了焊接和压入。因此,对于输入部件IX和罩部C、C’之间的具体的结合结构,仅对各结构要素标注与第一、第二实施方式的对应的结构要素相同的参照标号,省略更多的结构说明。此外,在本实施方式中,左右一对支承壁部Is、Is在输入部件IX的内周部彼此隔开间隔地在整周范围突出设置,罩部C、C’的内侧面分别与这些支承壁部Is、Is的外侧面抵接。
并且,差动机构DMX具有:偏心轴105,其具有第一旋转轴线X1上的主轴部105a、从第一旋转轴线X1偏心的第二旋转轴线X2上的第一偏心轴部105b以及从第一旋转轴线X1向第二旋转轴线X2的相反侧偏心的第三旋转轴线X3上的第二偏心轴部105c,第一、第二偏心轴部105b、105c能够绕着第一旋转轴线X1以彼此相差180度的相位公转;比输入部件IX直径小的第二旋转部件106,其具有与形成在输入部件IX的一个支承壁部Is的内周端上的内齿Ib啮合的外齿106a,该第二旋转部件106能够在第一偏心轴部105b上自转同时绕着第一旋转轴线X1公转;第三旋转部件107,其具有与第二旋转部件106的外齿106a相同模数的外齿107a,并与第二旋转部件106的一侧相邻配置,该第三旋转部件107能够在第二偏心轴部105c上自转同时绕着第一旋转轴线X1公转;比第二、第三旋转部件106、107直径大的第四旋转部件108,其以能够绕着第一旋转轴线X1旋转的方式配置在第二、第三旋转部件106、107的外周,为了将第二旋转部件106的自转传递至第三旋转部件107,而使形成在其内周的内齿108a与第二、第三旋转部件106、107的外齿106a、107a啮合;以及第五旋转部件109,其与第三旋转部件107的一侧相邻地配置,承受第三旋转部件107的自转和公转而绕着第一旋转轴线X1旋转。
而且,左右一个输出轴A与偏心轴105的主轴部105a花键接合并且左右另一个输出轴A’与第五旋转部件109的轴部109b花键接合。此时,第二旋转部件106隔着第一轴承111而与偏心轴105的第一偏心轴部105b嵌合,第三旋转部件107隔着第二轴承112而与偏心轴105的第二偏心轴部105c嵌合。并且,第三轴承113介于偏心轴105的主轴部105a和一个罩部C之间,第四轴承114介于第五旋转部件109的轴部109b和另一个罩部C’之间。
并且,在本实施方式中,第三旋转部件107和第五旋转部件109隔着五个滚珠110相互啮合,该五个滚珠夹持在形成于第三旋转部件107和第五旋转部件109两者的对置面上的第三旋转部件107的六波的次摆线槽107b和第五旋转部件109的四波的次摆线槽109a之间。
接着,对本第三实施方式的差动装置D的差动机构DMX的工作进行说明。例如,在临时固定了输入部件I(第一旋转部件)而使一个输出轴A旋转时,偏心轴105的主轴部105a旋转,与输入部件I的内齿Ib啮合的第二旋转部件106在第一偏心轴部105b上自转同时绕着第一旋转轴线X1公转,第二旋转部件106和第三旋转部件107借助于偏心轴105以相差180度的相位公转,并且第二旋转部件106的自转经由第四旋转部件108传递至第三旋转部件107,因此,第二旋转部件106的公转和自转以公转的相位相差180度传递至第三旋转部件107。而且,第三旋转部件107的公转和自转被传递至与第三旋转部件107啮合且能够绕着第一旋转轴线X1旋转的第五旋转部件109,因此,与第五旋转部件109连接的另一个输出轴A’与一个输出轴A以不同的转速旋转,而通过适当地决定在用等效的分度圆表示该差动装置D内部的各啮合部时的各旋转部件的分度圆半径,能够在设一个输出轴A的转速为k时,使另一个输出轴A’的转速为-k。因此,当在该状态下使输入部件I旋转n圈时,一个输出轴A旋转n+k圈,另一个输出轴A’旋转n-k圈,能够进行等差动旋转,因此,能够作为差动装置有效地发挥功能。
另外在如在上述的专利文献2、3中例示的以往的差动装置(尤其在输入部件内具有小齿轮(差动齿轮)和与小齿轮(差动齿轮)啮合的一对侧面齿轮(输出齿轮)的以往的差动装置)中,通常,使用例如专利文献3所示的14×10、16×10或者13×9作为侧面齿轮(输出齿轮)的齿数Z1和小齿轮(差动齿轮)的齿数Z2。在该种情况下,输出齿轮相对于差动齿轮的齿数比Z1/Z2分别为1.4、1.6、1.44。并且,在以往的差动装置中,作为齿数Z1、Z2的其他组合,公知有例如15×10、17×10、18×10、19×10或者20×10,该种情况下的齿数比Z1/Z2分别为1.5、1.7、1.8、1.9、2.0。
另一方面,现今,伴有在差动装置周边的布局上的限制的差动装置也增多,市场中要求确保差动装置的齿轮强度并且使差动装置在输出轴的轴向上充分窄幅化(即扁平化)。然而,在以往既有的差动装置中,从上述齿数比的组合可知,为在输出轴的轴向上宽度宽的结构方式,因此处于难以满足上述的市场的要求的状况。
因此,以下通过与上述的实施方式不同的观点,具体确定能够确保差动装置的齿轮强度并且使差动装置在输出轴的轴向上充分窄幅化(即扁平化)的差动装置D的结构例。此外,由于该结构例所涉及的差动装置D的各结构要素的结构与在图1~图8(尤其图1~图5)中说明的上述实施方式的差动装置D的各结构要素相同,因此,各结构要素的参考标号使用与上述实施方式的标号相同的标号,省略结构说明。
首先,一并参照图9对用于使差动装置D在输出轴A的轴向上充分窄幅化(即扁平化)的基本的想法进行说明,其为:
[1]相比于以往既有的差动装置的齿数比增大侧面齿轮S即输出齿轮相对于小齿轮P即差动齿轮的齿数比Z1/Z2。(由此,齿轮的模数(因而,齿厚)减小,齿轮强度降低,另一方面,侧面齿轮S的分度圆直径增大,齿轮啮合部处的传递载荷降低并且齿轮强度增大,但整体上,如后所述,齿轮强度降低。)
[2]相比于以往既有的差动装置的节锥距增大小齿轮P的节锥距PCD。(由此,齿轮的模数增加,齿轮强度增大,同时侧面齿轮S的分度圆直径增大,齿轮啮合部处的传递载荷降低,齿轮强度增大,因此,整体上,如后所述,齿轮强度大幅度增大。)
因此,通过将齿数比Z1/Z2和节锥距PCD设定成使得上述[1]的齿轮强度降低的量和上述[2]的齿轮强度增大的量相等或者使得上述[2]的齿轮强度增大的量比上述[1]的齿轮强度降低的量大,整体上,能够使齿轮强度与以往既有的差动装置相等或比其大。
接着,通过数学式来具体地验证基于上述[1]、[2]的齿轮强度的变化方式。而且,在以下的实施方式中对验证进行说明。首先,将使侧面齿轮S的齿数Z1为14,使小齿轮P的齿数Z2为10时的差动装置D’作为“基准差动装置”。并且,“变化率”是指在以基准差动装置D’为基准(即100%)的情况下的各种变量的变化率。
对于[1]
在设侧面齿轮S的模数为M,设分度圆直径为PD1,设节面角为θ1,设节锥距为PCD,设在齿轮啮合部处的传递载荷为F,设传递扭矩为T的情况下,通过锥齿轮的一般表达式
M=PD1/Z1
PD1=2PCD·sinθ1
θ1=tan-1(Z1/Z2)
根据这些表达式,齿轮的模数为
M=2PCD·sin{tan-1(Z1/Z2)}/Z1···(1),
并且基准差动装置D’的模数为2PCD·sin{tan-1(7/5)}/14。
因此,通过将该两个表达式的右边项相除,相对于基准差动装置D’的模数变化率如以下的式子(2)所示。
【数学式1】
并且,与齿轮强度(即齿部的弯曲强度)相当的齿部的截面系数为与齿厚的平方成比例的关系,另一方面,该齿厚与模数M为大致线性的关系。因此,模数变化率的平方与齿部的截面系数变化率、进而齿轮强度的变化率相当。即,该齿轮强度变化率根据式子(2)如以下的式子(3)所示。式子(3)在小齿轮P的齿数Z2为10时通过图10的L1示出,由此可知,随着齿数比Z1/Z2增加,齿轮强度因模数减小而降低。
【数学式2】
另外,根据上述的锥齿轮的一般公式,侧面齿轮S的扭矩传递距离如以下的式子(4)所示。
PD1/2=PCD·sin{tan-1(Z1/Z2)}···(4)
而且,基于扭矩传递距离PD1/2的传递载荷F为F=2T/PD1。因此,在基准差动装置D’的侧面齿轮S中,如果使扭矩T为一定,则传递载荷F和分度圆直径PD1为成反比例的关系。并且由于传递载荷F的变化率也为与齿轮强度的变化率成反比例的关系,因此,齿轮强度的变化率与分度圆直径PD1的变化率相等。
其结果为,分度圆直径PD1的变化率使用式子(4)而如以下的式子(5)所示。
【数学式3】
式子(5)在小齿轮P的齿数Z2为10时通过图10的L2示出,由此可知,随着齿数比Z1/Z2增加,齿轮强度因传递载荷降低而增加。
结果为,通过模数M的减小导致的齿轮强度的减小变化率(上述的式子(3)的右边项)乘以传递载荷降低导致的齿轮强度的增加变化率(上述的式子(5)的右边项),用以下的式子(6)表示伴随着齿数比Z1/Z2增加的齿轮强度的变化率。
【数学式4】
式子(6)在小齿轮P的齿数Z2为10时用图10的L3示出,由此可知,随着齿数比Z1/Z2增加,整体上,齿轮强度下降。
对于[2]
当相比于基准差动装置D’的节锥距而增加小齿轮P的节锥距PCD时,在将变更前的PCD设为PCD1,将变更后的PCD设为PCD2的情况下,根据上述的锥齿轮的一般公式,如果设齿数为一定,则PCD的变更前后的模数变化率为(PCD2/PCD1)。
另一方面,根据导出式子(3)的过程可知,侧面齿轮S的齿轮强度的变化率与模数变化率的平方相当,因此,结果为,
模数增大导致的齿轮强度变化率=(PCD2/PCD1)2···(7)
式子(7)通过图11的L4示出,由此可知,随着节锥距PCD增加,齿轮强度因模数增加而增加。
并且,在相比于基准差动装置D’的节锥距PCD1而增加节锥距PCD时,传递载荷F降低,但由此导致的齿轮强度的变化率如前所述与分度圆直径PD1的变化率相等。并且侧面齿轮S的分度圆直径PD1和节锥距PCD为成比例关系。因此,
传递载荷降低导致的齿轮强度变化率=PCD2/PCD1···(8)
式子(8)通过图11的L5示出,由此可知,随着节锥距PCD增加,齿轮强度因传递载荷降低而增加。
而且,通过模数M的增大导致的齿轮强度的增加变化率(上述的式子(7)的右边项)乘以伴随分度圆直径PD的增加的传递载荷降低导致的齿轮强度的增加变化率(上述的式子(8)的右边项),用以下的式子(9)表示伴随节锥距PCD增加的齿轮强度的变化率。
节锥距增大导致的齿轮强度变化率=(PCD2/PCD1)3···(9)
式子(9)通过图11的L6示出,由此可知,随着节锥距PCD增加,齿轮强度大幅度提高。
而且,将齿数比Z1/Z2和节锥距PCD的组合决定成:用[2]的方法(节锥距增大)导致的齿轮强度的增大量足以弥补[1]的方法(齿数比增大)导致的齿轮强度的降低量,使整体上差动装置的齿轮强度与以往既有的差动装置的齿轮强度相等或在其以上。
例如,在100%维持基准差动装置D’的侧面齿轮S的齿轮强度的情况下,设定成通过[1]求得的伴随齿数比增大导致的齿轮强度的变化率(上述的式子(6)的右边项)乘以通过[2]求得的根据节锥距增大导致的齿轮强度的变化率(上述的式子(9)的右边项)的值为100%即可。由此,100%维持基准差动装置D’的齿轮强度的情况下的齿数比Z1/Z2和节锥距PCD的变化率的关系可通过以下的式子(10)求得。式子(10)在小齿轮P的齿数Z2为10时通过图12的L7示出。
【数学式5】
这样,式子(10)示出在将齿数比Z1/Z2=14/10的基准差动装置D’的齿轮强度维持在100%的情况下的齿数比Z1/Z2和节锥距PCD的变化率的关系(参照图12),但在将支承小齿轮P的小齿轮轴PS(即小齿轮支承部)的轴直径设为d2的情况下,该图12的纵轴的节锥距PCD的变化率能够转换为d2/PCD的比率。
【表1】
PCD 轴直径(d2) d2/PCD
31 13 42%
35 15 43%
38 17 45%
39 17 44%
41 18 44%
45 18 40%
即,在以往既有的差动装置中,节锥距PCD的增大变化如上述表1那样与d2的增大变化相关,并且能够在设d2为一定时,表现为d2/PCD的比率下降。而且,在以往既有的差动装置中,如上述表1那样,由于在为基准差动装置D’的时候d2/PCD容纳于40%~45%的范围内的关系、和当PCD增大时齿轮强度增大,因此,只要将小齿轮轴PS的轴直径d2和节锥距PCD决定成在基准差动装置D’时至少d2/PCD为45%以下,则能够使齿轮强度与以往既有的差动装置的齿轮强度相等或者在其以上。即,对于基准差动装置D’的情况,只要满足d2/PCD≤0.45即可。在该种情况下,相对于基准差动装置D’的节锥距PCD1,如果将增减变更后的PCD设为PCD2,则满足以下关系即可:
d2/PCD2≤0.45/(PCD2/PCD1)···(11)。
而且,如果将式子(11)代入上述的式子(10),则d2/PCD和齿数比Z1/Z2的关系能够转换为以下的式子(12)。
【数学式6】
在式子(12)的等号成立时,在小齿轮P的齿数Z2为10时能够表示为如图13的L8那样。式子(12)的等号成立时为将基准差动装置D’的齿轮强度维持在100%的情况下的d2/PCD和齿数比Z1/Z2的关系。
另外,在以往既有的差动装置中,如上所述,通常,不仅是如基准差动装置D’那样使齿数比Z1/Z2为1.4,还采用使齿数比Z1/Z2为1.6的装置,或者齿数比Z1/Z2为1.44的装置。基于该事实,在假定得到基准差动装置D’(齿数比Z1/Z2=1.4)所需的足够的即100%的齿轮强度的情况下,在以往既有的差动装置中,在齿数比Z1/Z2为16/10的差动装置中,根据图10可知,齿轮强度与基准差动装置D’相比降低至87%。然而,在以往既有的差动装置中,降低到该程度的齿轮强度作为实用强度而被允许并被使用。因此,即使是在轴向上扁平的差动装置中,认为只要相对于基准差动装置D’至少具有87%的齿轮强度,就能够充分确保和容许齿轮强度。
根据这样的观点,若首先求出在将基准差动装置D’的齿轮强度维持在87%的情况下的齿数比Z1/Z2和节锥距PCD的变化率的关系,则通过模仿导出式子(10)的过程进行运算(即,以伴随齿数比增大的齿轮强度的变化率(上述的式子(6)的右边项)乘以节锥距增大导致的齿轮强度变化率(上述的式子(9)的右边项)所得为87%的方式进行运算),能够用以下的式子(10’)表示该关系。
【数学式7】
而且,如果将上述的式子(11)代入上述的式子(10’)中,则将基准差动装置D’的齿轮强度维持在87%的情况下的d2/PCD和齿数比Z1/Z2的关系能够转换为以下的式子(13)那样。但是,在计算的过程中,除使用变量表达的项以外,用三位有效数字进行计算,此外的位数被舍掉,与此对应地,在实际中由于计算误差而大致相等的情况下,在式子的表达中也使用等号进行表达。
【数学式8】
在式子(13)的等号成立的情况下,在小齿轮P的齿数Z2为10时,能够表示为如图13那样(更具体而言,如图13的线L9那样),在该情况下与式子(13)对应的区域是在图13中在线L9上和比线L9靠下侧的区域。而且,尤其在小齿轮P的齿数Z2为10、齿数比Z1/Z2超过2.0的在轴向上扁平的差动装置中,满足式子(13)并且在图13中比线L10靠右侧的满足齿数比Z1/Z2超过2.0的特定区域(图13的阴影区域),为相对所述基准差动装置D’能够确保至少87%的齿轮强度的Z1/Z2和d2/PCD的设定区域。此外,作为参考,如果在图13中例示分别将齿数比Z1/Z2设定为40/10,将d2/PCD设定为20.00%时的实施例,则为如菱形点那样,并且如果在图13中例示分别将齿数比Z1/Z2设定为58/10,将d2/PCD设定为16.67%时的实施例,则为如三角点那样,它们都容纳于上述的特定区域内。对于这些实施例,进行基于仿真的强度分析的结果为,能够确认到得到了与以往相等或者在其以上的齿轮强度(更具体而言,相对基准差动装置D’,为87%的齿轮强度或者在其以上的齿轮强度)。
这样,位于上述特定区域内的扁平的差动装置为这样的结构:能够确保与以往既有的非扁平的差动装置相同程度的齿轮强度(例如静态扭转载荷强度)和最大扭矩传递量,并且在整体上构成为在输出轴的轴向上充分窄幅化的差动装置,因此,能够达成以下等效果:即使对于差动装置周边的布局上的限制多的传动系统,也能够以高自由度不费劲且容易地组装差动装置,并且颇为有利于使该传动系统小型化。
并且,位于上述特定区域的扁平的差动装置的结构例如为上述的实施方式的结构(更具体地说,为图1至图8所示的结构)的情况下,处于上述特定区域的扁平的差动装置也能够获得伴随上述的实施方式所示的结构的效果。
此外,前述的说明(尤其与图10、12、13有关的说明)是针对使小齿轮P的齿数Z2为10时的差动装置进行的,但本发明不限于此。例如,对于在使小齿轮P的齿数Z2为6、12、20的情况下也能够实现上述效果的扁平的差动装置,如图14、15、16的阴影所示,能够用式子(13)表示。即,能够与小齿轮P的齿数Z2的变化无关地应用如上述那样导出的式子(13),例如在使小齿轮P的齿数Z2为6、12、20的情况下,也与使小齿轮P的齿数Z2为10的情况相同地,只要以满足式子(13)的方式来设定侧面齿轮S的齿数Z1、小齿轮P的齿数Z2、小齿轮轴PS的轴直径d2以及节锥距PCD,就能够得到上述效果。
并且,作为参考,在使小齿轮P的齿数Z2为12的情况下,在将齿数比Z1/Z2设定为48/12,将d2/PCD设定为20.00%时的实施例在图15中用菱形点例示,在将齿数比Z1/Z2设定为70/12,将d2/PCD设定为16.67%时的实施例在图15中用三角点例示。对于这些实施例,进行基于仿真的强度分析的结果为,能够确认到得到了与以往相等或者在其以上的齿轮强度(更具体而言,相对基准差动装置D’的87%的齿轮强度或者在其以上的齿轮强度)。并且,这些实施例如图15所示容纳于上述特定区域内。
作为比较例,对于未容纳于上述特定区域内的实施例,例如在使小齿轮P的齿数Z2为10的情况下,在图13中用星形点例示将齿数比Z1/Z2设定为58/10,将d2/PCD设定为27.50%时的实施例,在使小齿轮P的齿数Z2为10的情况下,在图13中用圆点例示将齿数比Z1/Z2设定为40/10,将d2/PCD设定为34.29%时的实施例,在使小齿轮P的齿数Z2为12的情况下,在图15中用星形点例示将齿数比Z1/Z2设定为70/12,将d2/PCD设定为27.50%时的实施例,在使小齿轮P的齿数Z2为12的情况下,在图15中用圆点例示将齿数比Z1/Z2设定为48/12,将d2/PCD设定为34.29%时的实施例。对于这些实施例,进行基于仿真的强度分析的结果为,能够确认到无法得到与以往相等或者在其以上的齿轮强度(更具体而言,相对基准差动装置D’的87%的齿轮强度或者在其以上的齿轮强度)。即,能够确认在未容纳于上述特定区域的实施例中无法得到上述效果。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明不限于上述的实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。
例如,在上述的实施方式中,分别覆盖差动机构DM、DMX的两外侧的一对罩部C、C’各自与输入部件I、IX分体地形成且被焊接在输入部件I、IX上,但也可以对该一个罩部C实施焊接以外的各种结合手段例如螺纹方式或铆接手段,并且可以使另一个罩部C’与输入部件I、IX一体地形成。
并且在上述的第一、第二实施方式中,示出了在左右至少一个罩部C、C’的侧壁部Cs设置掏空部8的结构,但也可以利用侧壁部Cs覆盖对应的侧面齿轮S的背面整面而不在左右任何一个罩部C、C’的侧壁部Cs形成掏空部8(即将侧壁部Cs形成为圆板状)。并且,在该种情况下,可以将不具有掏空部8的罩部C、C’的圆板状的侧壁部Cs在整周范围对接焊接w在输入部件I的安装孔Ih的被焊接部21上,或者可以仅在其周向一部分上进行对接焊接w。
并且在上述的实施方式中,示出了输入部件I、IX一体地具有作为输入部的输入齿部Ig或被动带轮Ip,但在本发明中也可以通过后续安装而将与输入部件I、IX分体形成的作为输入部的齿圈或者被动带轮固定于输入部件I、IX的外周部。
并且本发明的输入部件可以为不具有上述的实施方式那样的输入齿部Ig或被动带轮Ip的结构,例如可以通过使输入部件I、IX与在动力传递路径中比输入部件I、IX靠上游侧的驱动部件(例如行星齿轮机构或减速齿轮机构的输出部件、环形传动带式传动机构的从动轮等)联动、连结,而向输入部件I、IX输入旋转驱动力。在该种情况下,该输入部件I、IX的、与上述驱动部件联动、连结的部分为输入部件的输入部。
并且,在上述的第一、第二实施方式中示出了使用一对罩部C、C’分别覆盖一对侧面齿轮S的背面,但在本发明中,也可以仅在一个侧面齿轮S的背面设置罩部。在该种情况下,例如,可以在没有设置罩部的一侧配设位于所述上游侧的驱动部件,使驱动部件和输入部件在没有设置罩部的一侧联动、连结。
并且,在上述的实施方式中,差动装置D是允许左右车轴的旋转差的装置,但也可以将本发明的差动装置作为吸收前轮和后轮的旋转差的中心差速器来实施。

Claims (10)

1.一种差动装置,其具有差速器壳体(DC、DCX)和收纳于所述差速器壳体(DC、DCX)内并将该差速器壳体(DC、DCX)的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴(A、A’)的差动机构(DM、DMX),其特征在于,
所述差速器壳体(DC、DCX)具有:输入部件(I、IX),其具有承受旋转力的输入部(Ig、Ip),并且该输入部件(I、IX)的至少轴向的一侧的端部开放;以及至少一个罩部(C、C’),其使用压入手段和焊接手段这两个手段与所述输入部件(I、IX)接合,从而封堵所述输入部件(I、IX)的所述轴向的一侧的端部的开放部分,
所述罩部(C、C’)具有大径部(31)和通过阶梯面(33)与所述大径部(31)相连的小径部(32),
所述输入部件(I、IX)具有:被焊接部(21),其与所述罩部(C、C’)的大径部(31)在所述输入部件(I、IX)的轴向上嵌合并焊接(w)在一起;被压入部(22),其比所述被焊接部(21)靠所述输入部件(I、IX)的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部(C、C’)的小径部(32)被压入该被压入部(22)中;以及连接面(23),其连接所述被焊接部(21)和所述被压入部(22)之间,并在与所述罩部(C、C’)的阶梯面(33)之间形成允许压入时的所述被压入部(22)的变形的空间(24),
所述连接面(23)的与所述被焊接部(21)连接的一端部从该被焊接部(21)向所述半径方向外侧延伸,从而防止在所述输入部件和所述罩部的焊接部处产生应力集中。
2.一种差动装置,其将输入部件(I)的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴(A、A’),该输入部件(I)保持对小齿轮(P)进行支承的小齿轮支承部(PS、PS’),并能够与该小齿轮支承部(PS、PS’)共同旋转,该差动装置的特征在于,其具有:
一对侧面齿轮(S),它们在外周部具有与所述小齿轮(P)啮合的齿部(Sg),并且该一对侧面齿轮(S)分别与所述一对输出轴(A、A’)连接;以及至少一个罩部(C、C’),其使用压入手段和焊接手段这两个手段与所述输入部件(I)接合,从而至少覆盖一个所述侧面齿轮(S)的外侧,
所述罩部(C、C’)具有大径部(31)和通过阶梯面(33)与所述大径部(31)相连的小径部(32),
所述输入部件(I)具有:被焊接部(21),其与所述罩部(C、C’)的大径部(31)在所述输入部件(I)的轴向上嵌合并焊接(w)在一起;被压入部(22),其比所述被焊接部(21)靠所述输入部件(I)的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部(C、C’)的小径部(32)被压入该被压入部(22)中;以及连接面(23),其连接所述被焊接部(21)和所述被压入部(22)之间,并在与所述罩部(C、C’)的阶梯面(33)之间形成允许压入时的所述被压入部(22)的变形的空间(24),
所述连接面(23)的与所述被焊接部(21)连接的一端部从该被焊接部(21)向所述半径方向外侧延伸,从而防止在所述输入部件和所述罩部的焊接部处产生应力集中。
3.一种差动装置,其将输入部件(I)的旋转力分配并传递给彼此独立的一对输出轴(A、A’),该输入部件(I)支承对差动齿轮(P)进行支承的差动齿轮支承部(PS、PS’),并能够与该差动齿轮支承部(PS、PS’)共同旋转,该差动装置的特征在于,其具有:
一对输出齿轮(S),它们在外周部具有与所述差动齿轮(P)啮合的齿部(Sg),并且该一对侧面齿轮(S)分别与所述一对输出轴(A、A’)连接;以及至少一个罩部(C、C’),其使用压入手段和焊接手段这两个手段与所述输入部件(I)接合,从而至少覆盖一个所述输出齿轮(S)的外侧,
所述罩部(C、C’)具有大径部(31)和通过阶梯面(33)与所述大径部(31)相连的小径部(32),
所述输入部件(I)具有:被焊接部(21),其与所述罩部(C、C’)的大径部(31)在所述输入部件(I)的轴向上嵌合并焊接(w)在一起;被压入部(22),其比所述被焊接部(21)靠所述输入部件(I)的半径方向内侧且靠轴向内侧,所述罩部(C、C’)的小径部(32)被压入该被压入部(22)中;以及连接面(23),其连接所述被焊接部(21)和所述被压入部(22)之间,并在与所述罩部(C、C’)的阶梯面(33)之间形成允许压入时的所述被压入部(22)的变形的空间(24),
所述连接面(23)的与所述被焊接部(21)连接的一端部从该被焊接部(21)向所述半径方向外侧延伸,从而防止在所述输入部件和所述罩部的焊接部处产生应力集中,
在设所述输出齿轮(S)的齿数为Z1,设所述差动齿轮(P)的齿数为Z2,设所述差动齿轮支承部(PS、PS’)的直径为d2,设节锥距为PCD时,满足
并且,满足Z1/Z2>2。
4.根据权利要求1所述的差动装置,其特征在于,
所述被压入部(22)的一部分和所述空间(24)配置成在从所述输入部件(I、IX)的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠。
5.根据权利要求2所述的差动装置,其特征在于,
所述被压入部(22)的一部分和所述空间(24)配置成在从所述输入部件(I)的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠。
6.根据权利要求3所述的差动装置,其特征在于,
所述被压入部(22)的一部分和所述空间(24)配置成在从所述输入部件(I)的旋转中心向放射方向观察时彼此重叠。
7.根据权利要求1、2、4和5中的任一项所述的差动装置,其特征在于,
所述罩部(C、C’)具有:轴套部(Cb),其呈同心状围绕所述输出轴(A、A’);以及侧壁部(Cs),其从所述轴套部(Cb)以向所述半径方向外侧伸出的方式连接设置,在所述侧壁部(Cs)的外周部形成有:所述大径部(31);以及所述小径部(32),其通过所述阶梯面(33)与所述大径部(31)的轴向内端相连,所述被压入部(22)的轴向外端(22o)与所述阶梯面(33)抵接或接近,并且,所述连接面(23)具有倾斜部(23b),该倾斜部(23b)随着从所述轴向外端(22o)或其附近部朝向所述半径方向外侧而逐渐远离所述阶梯面(33)。
8.根据权利要求3或6所述的差动装置,其特征在于,
所述罩部(C、C’)具有:轴套部(Cb),其呈同心状围绕所述输出轴(A、A’);以及侧壁部(Cs),其从所述轴套部(Cb)以向所述半径方向外侧伸出的方式接连设置,在所述侧壁部(Cs)的外周部形成有:所述大径部(31);以及所述小径部(32),其通过所述阶梯面(33)与所述大径部(31)的轴向内端相连,所述被压入部(22)的轴向外端(22o)与所述阶梯面(33)抵接或接近,并且,所述连接面(23)具有倾斜部(23b),该倾斜部(23b)随着从所述轴向外端(22o)或其附近部朝向所述半径方向外侧而逐渐远离所述阶梯面(33)。
9.根据权利要求3或6所述的差动装置,其特征在于,
满足Z1/Z2≥4。
10.根据权利要求3或6所述的差动装置,其特征在于,
满足Z1/Z2≥5.8。
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