CN105673803A - 差动装置 - Google Patents

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CN105673803A
CN105673803A CN201510870756.6A CN201510870756A CN105673803A CN 105673803 A CN105673803 A CN 105673803A CN 201510870756 A CN201510870756 A CN 201510870756A CN 105673803 A CN105673803 A CN 105673803A
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CN201510870756.6A
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柳濑阳
柳濑阳一
森裕之
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Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
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Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H48/00Differential gearings
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    • F16H48/40Constructional details characterised by features of the rotating cases
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Abstract

本发明提供一种差动装置,其防止组装精度降低,即使是在输入部件的外周部形成有齿部的情况下,也能避免传动效率的降低。该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、A’)的差动机构(DM),差速器壳体具有:输入部件(I),其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(C),其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:嵌合孔(Ih),其开口于输入部件的外侧面且与罩部的外周部嵌合;以及支承壁部(Is),其与嵌合于嵌合孔内的罩部的内侧面对置,罩部和支承壁部在比嵌合孔与罩部的嵌合部向输入部件的半径方向内侧离开的位置被从该罩部的外侧搭接焊接(w)在一起。

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
作为以往的差动装置,例如如专利文献1中记载而公知有差速器壳体具有圆筒状的输入部件和至少一个罩部的差动装置,其中,所述输入部件具有承受旋转力的输入部并且至少轴向的一侧的端部开放,所述罩部覆盖输入部件的开放端部。在以往装置中,当将作为输入部的被动齿轮的内周部与差速器壳体的外周部接合一体化时,对其接合面彼此进行对接焊接。
现有技术文献
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,若如上述以往装置那样使输入部和差速器壳体的接合面彼此抵接而进行焊接,在焊接时容易在焊接部周边产生热变形,可能导致输入部件和差速器壳体甚至差动装置整体的组装精度大幅下降。并且尤其在如上述以往装置那样于输入部件的外周部形成有作为输入部的齿部的情况下,还存在由焊接引起的热变形的影响容易波及该齿部的问题。
而且,如上所述的课题也同样产生于在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进行焊接的情况下。
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: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:嵌合孔,其开口于所述输入部件的外侧面且与所述罩部的外周部嵌合;以及支承壁部,其与嵌合于所述嵌合孔内的所述罩部的内侧面对置,所述罩部和所述支承壁部在比所述嵌合孔与所述罩部的嵌合部向所述输入部件的半径方向内侧离开的位置被从该罩部的外侧搭接焊接在一起(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,该输入部件具有支承对小齿轮进行支承的小齿轮支承部的支承壁部,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,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,其被焊接在所述输入部件上且至少覆盖一个所述侧面齿轮的外侧,所述输入部件具有嵌合孔,该嵌合孔开口于所述输入部件的外侧面,且与所述罩部在同所述支承壁部相邻的相邻位置嵌合,所述罩部和所述支承壁部在比所述嵌合孔与所述罩部的嵌合部向所述输入部件的半径方向内侧离开的位置被从该罩部的外侧搭接焊接在一起(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,该输入部件具有支承对差动齿轮进行支承的差动齿轮支承部的支承壁部,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且该一对输出齿轮分别与所述一对输出轴连接;以及至少一个罩部,其被焊接于所述输入部件上且至少覆盖一个所述输出齿轮的外侧,所述输入部件具有嵌合孔,该嵌合孔开口于所述输入部件的外侧面,且与所述罩部在同所述支承壁部相邻的相邻位置嵌合,所述罩部和所述支承壁部在比所述嵌合孔与所述罩部的嵌合部向所述输入部件的半径方向内侧离开的位置被从该罩部的外侧搭接焊接在一起,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】
d 2 / P C D ≤ 3.36 · ( 1 Z 1 ) 2 3 s i n ( tan - 1 Z 1 Z 2 )
并且,满足Z1/Z2>2(此为第三特征)。
另外,优选为,在所述罩部的外侧面上形成有与所述搭接焊接的部分对应的凹部,自所述凹部的底部进行所述搭接焊接(此为第四特征)。
另外,优选为,在所述支承壁部和所述罩部的相对置面上一体地形成有向彼此接近的一侧突出且末端相互抵接的突出部,两个突出部之间通过所述搭接焊接结合(此为第五特征)。
另外,优选为,满足Z1/Z2≥4(此为第六特征)。
另外,优选为,满足Z1/Z2≥5.8(此为第七特征)。
发明效果
根据本发明的第一至第三各特征,差速器壳体的输入部件具有开口于输入部件的外侧面且与罩部的外周部嵌合的嵌合孔,嵌合于嵌合孔内的罩部和输入部件的支承壁部在比嵌合孔与罩部的嵌合部向输入部件的半径方向内侧离开的位置被从罩部的外侧搭接焊接在一起,因此,与单纯地将输入部件和罩部之间对接焊接的情况相比,能够抑制因焊接导致的热变形的产生,从而能够有效地防止由于该热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。而且由于该搭接焊接部位比嵌合孔和罩部的嵌合部靠半径方向内侧且在半径方向上与输入部件的外周部分离,因此,即使在例如在输入部件的外周部形成有输入用齿部的情况下,也能够与基于搭接焊接的热变形抑制效果相辅相成地,使由焊接引起的热变形的影响不易波及到齿部,从而避免了传动效率的降低。
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。
并且尤其根据第四特征,由于在罩部的外侧面上与搭接焊接的部分对应的凹部,且自凹部的底部进行所述搭接焊接,因此,能够确保罩部所需的壁厚,并且将搭接焊接部的焊接深度设定为尽量浅,能够更有效地抑制由焊接引起的热变形的产生。
并且尤其根据第五特征,由于在支承壁部和罩部的相对置面上一体地形成有向彼此接近的一侧突出且末端相互抵接的突出部,且两个突出部之间通过搭接焊接结合,因此当在两个突出部之间的传递载荷时,实现了向两个突出部的根部的应力扩散,能够缓和应力向焊接部集中,从而能够有助于耐久性提高。
并且,特别是根据第六和第七各项特征,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的3-3线的剖视图)。
图4的(A)是沿图1中的箭头4方向的放大图,图4的(B)是沿图4的(A)中的B-B线的剖视图。
图5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的(A)对应的局部剖视图。
图6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7是本发明的第三实施方式所涉及的差动装置的分解立体图。
图8是示出以往的差动装置的一个例子的纵剖视图。
图9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10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11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12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13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14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15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;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);Ih:嵌合孔;Ip:被动带轮(输入部);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:搭接焊接;20:凹部;21、22:突出部。
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4,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’。
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。
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的底部面向其内部空间地设置有贮存规定量的润滑油的油盘(未图示),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。此外,输入齿部Ig在本实施方式中在输入部件I的外周面直接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。
并且一对罩部C、C’分别与输入部件I分体地形成,如后述那样焊接在输入部件I上。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,其一体地连接设置于轴套部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,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,该支承壁部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,在该输入部件I上形成有一对嵌合孔Ih,该一对嵌合孔Ih与支承壁部Is的两外侧面相邻并形成为圆形,该一对嵌合孔Ih分别开口于输入部件I的两外侧面,罩部C、C’的外周部分别与两嵌合孔Ih嵌合。
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(参照图1)。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内自上述开口部插入有长方体状的安装体T。
对于安装体T,在将其插入支承壁部Is的安装槽Ia内的状态下,通过如后述那样将一个罩部C焊接w在支承壁部Is和安装体T上,该安装体T被固定于输入部件I。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25。
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的端部和周边部的烧伤是有效的。
此外,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,具体地对用于将罩部C、C’焊接固定在输入部件I上的结构进行说明。
在输入部件I上如前述那样形成有以使罩部C、C’与支承壁部Is的外侧面相邻的方式(即在与支承壁部Is相邻的相邻位置)进行嵌合的嵌合孔Ih。而且,嵌合于嵌合孔Ih内的罩部C、C’的侧壁部Cs(即油保持部7和连结臂部9)和输入部件I的支承壁部Is在比嵌合孔Ih和罩部C、C’的嵌合部向半径方向内侧离开的位置被从罩部C、C’的外侧搭接焊接w在一起。
在各个罩部C、C’的外侧面上与搭接焊接w部分对应地形成有焊接用的凹部20,自凹部20的底部进行搭接焊接w。即,凹部20形成为以输入部件I的旋转轴线L为中心并在周向上延伸的圆弧状的槽,如果从配备于凹部20的外侧的焊接用激光焊枪G朝向凹部20的底部照射激光并使输入部件I绕着输入部件I的旋转轴线L缓慢地旋转,则借助于该激光的能量,支承壁部Is和罩部C、C’(即油保持部7和连结臂部9)之间呈沿着凹部20的圆弧状地被搭接焊接w在一起。在该种情况下,尤其由于一个罩部C的油保持部7以夹着安装体T的形式与两侧的支承壁部Is对置,因此,油保持部7以跨安装体T及两侧的支承壁部Is的方式被搭接焊接w在一起。
此外,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,则能够同时对输入部件I的支承壁部Is和两罩部C、C’之间进行搭接焊接w,从而提高了焊接作业效率。
并且,在支承壁部Is的外侧面和罩部C、C’的侧壁部Cs(即油保持部7和连结臂部9)的内侧面的相对置面上分别一体地形成有向彼此接近一侧突出且平坦的末端面相互抵接的突出部21、22。突出部21、22在与上述的凹部20对应的位置形成为与凹部20大致为相似形的圆弧状,彼此间通过所述搭接焊接w而结合。在该种情况下,尤其形成在与一个罩部C的油保持部7对置的支承壁部Is的外侧面上的突出部21形成为与在安装体T的与油保持部7对置的外侧面上形成的突出部21’连续并构成为圆弧状,一个罩部C的油保持部7的突出部22以跨两个突出部21、21’的方式被搭接焊接w在突出部21、21’上。
而且,如果通过该突出部21、21’、22彼此间的搭接焊接w而结合输入部件I的支承壁部Is和两罩部C、C’之间,则在因为输入部件I的急旋转或罩部C、C’与侧面齿轮S之间的相对旋转等而在突出部21、21’、22之间产生载荷传递时,实现了应力向各突出部21、21’、22的根部的扩散。由此,能够缓和应力向搭接焊接部w的集中,因此,提高了焊接部的耐久性。
接着,对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,在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,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,由于在输入部件I的内周部一体地具有用于保持小齿轮轴PS的支承壁部Is,在该输入部件I上形成有嵌合孔Ih,该嵌合孔Ih与罩部C、C’以使该罩部C、C’同支承壁部Is的外侧面相邻的方式进行嵌合,嵌合于嵌合孔Ih内的罩部C、C’的侧壁部Cs(即油保持部7和连结臂部9)和支承壁部Is在比嵌合孔Ih与罩部C、C’的嵌合部向半径方向内侧离开的位置被从罩部C、C’的外侧搭接焊接w在一起。由此,与将输入部件I和罩部C、C’之间仅单纯地对接焊接的以往结构相比,能够抑制由焊接引起的热变形的产生,因此,能够有效地防止由于热变形的影响而使输入部件I和罩部C、C’甚至差动装置D整体的组装精度降低。
而且由于搭接焊接w的部位比嵌合孔Ih与罩部C、C’的嵌合部靠半径方向内侧且在半径方向上与输入部件I的外周的输入齿部Ig分离,因此,与抑制由搭接焊接w引起的热变形效果相辅相成地,由焊接引起的热变形的影响不易波及输入齿部Ig,从而能够有效地避免差动装置D的传动效率因热变形而降低。
此外,在罩部C、C’的外侧面上与所述搭接焊接w部分对应地形成有焊接用的凹部20,使用配备于凹部20的外侧的激光焊枪G自凹部20的底部进行搭接焊接w。由此,能够确保罩部C、C’所需的壁厚并且将搭接焊接部w的焊接深度设定为尽量浅,因此,能够更有效地抑制由焊接引起的热变形的产生。
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,并且对于该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6和图7,对本发明的第三实施方式进行说明。在第三实施方式中,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,即,罩部C、C’和输入部件I的支承壁部Is在比嵌合孔Ih与罩部C、C’的嵌合部向半径方向内侧离开的位置被从罩部C、C’的外侧搭接焊接w在一起。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’的内侧面分别与两支承壁部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I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7(尤其图1~图4)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8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9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9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9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10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10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10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11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11),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11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】
d 2 / P C D ≤ 0.45 / ( P C D 2 P C D 1 ) = 0.45 / { ( Z 1 14 ) 2 3 · sin ( tan - 1 7 5 ) sin ( tan - 1 Z 1 Z 2 ) } = 0.45 · { ( 14 Z 1 ) 2 3 · sin ( tan - 1 Z 1 Z 2 ) sin ( tan - 1 7 5 ) } ... ( 12 )
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12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9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】
d 2 / P C D ≤ 0.45 / { 0.87 1 3 · ( Z 1 14 ) 2 3 · sin ( tan - 1 7 5 ) sin ( tan - 1 Z 1 Z 2 ) } = 3.36 · ( 1 Z 1 ) 2 3 · sin ( tan - 1 Z 1 Z 2 ) ... ( 13 )
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12那样(更具体而言,如图12的线L9那样),在该情况下与式子(13)对应的区域是在图12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12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12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12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12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7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9、11、12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13、14、15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14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14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14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12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12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14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14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在整周范围搭接焊接w在输入部件I的支承壁部Is上,或者可以仅在周向一部分上进行搭接焊接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,输入部件I、IX的、与驱动部件联动、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,
所述输入部件(I、IX)具有:嵌合孔(Ih),其开口于所述输入部件(I、IX)的外侧面且与所述罩部(C、C’)的外周部嵌合;以及支承壁部(Is),其与嵌合于所述嵌合孔(Ih)内的所述罩部(C、C’)的内侧面对置,
所述罩部(C、C’)和所述支承壁部(Is)在比所述嵌合孔(Ih)与所述罩部(C、C’)的嵌合部向所述输入部件(I、IX)的半径方向内侧离开的位置被从该罩部(C、C’)的外侧搭接焊接(w)在一起。
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)具有支承对小齿轮(P)进行支承的小齿轮支承部(PS、PS’)的支承壁部(Is),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),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’),其被焊接在所述输入部件(I)上且至少覆盖一个所述侧面齿轮(S)的外侧,
所述输入部件(I)具有嵌合孔(Ih),该嵌合孔(Ih)开口于所述输入部件(I)的外侧面,且与所述罩部(C、C’)在同所述支承壁部(Is)相邻的相邻位置嵌合,
所述罩部(C、C’)和所述支承壁部(Is)在比所述嵌合孔(Ih)与所述罩部(C、C’)的嵌合部向所述输入部件(I)的半径方向内侧离开的位置被从该罩部(C、C’)的外侧搭接焊接(w)在一起。
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)具有支承对差动齿轮(P)进行支承的差动齿轮支承部(PS、PS’)的支承壁部(Is),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)且该一对输出齿轮(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’),其被焊接于所述输入部件(I)上且至少覆盖一个所述输出齿轮(S)的外侧,
所述输入部件(I)具有嵌合孔(Ih),该嵌合孔(Ih)开口于所述输入部件(I)的外侧面,且与所述罩部(C、C’)在同所述支承壁部(Is)相邻的相邻位置嵌合,
所述罩部(C、C’)和所述支承壁部(Is)在比所述嵌合孔(Ih)与所述罩部(C、C’)的嵌合部向所述输入部件(I)的半径方向内侧离开的位置被从该罩部(C、C’)的外侧搭接焊接(w)在一起,
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
d 2 / P C D ≤ 3.36 · ( 1 Z 1 ) 2 3 · s i n ( tan - 1 Z 1 Z 2 )
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,
在所述罩部(C、C’)的外侧面上形成有与所述搭接焊接(w)的部分对应的凹部(20),自所述凹部(20)的底部进行所述搭接焊接(w)。
5.根据权利要求2所述的差动装置,其特征在于,
在所述罩部(C、C’)的外侧面上形成有与所述搭接焊接(w)的部分对应的凹部(20),自所述凹部(20)的底部进行所述搭接焊接(w)。
6.根据权利要求3所述的差动装置,其特征在于,
在所述罩部(C、C’)的外侧面上形成有与所述搭接焊接(w)的部分对应的凹部(20),自所述凹部(20)的底部进行所述搭接焊接(w)。
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,
在所述支承壁部(Is)和所述罩部(C、C’)的相对置面上一体地形成有向彼此接近的一侧突出且末端相互抵接的突出部(21、22),两个突出部(21、22)之间通过所述搭接焊接(w)结合。
8.根据权利要求3或6所述的差动装置,其特征在于,
在所述支承壁部(Is)和所述罩部(C、C’)的相对置面上一体地形成有向彼此接近的一侧突出且末端相互抵接的突出部(21、22),两个突出部(21、22)之间通过所述搭接焊接(w)结合。
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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