CN113748279A - 差动齿轮机构及其设计方法 - Google Patents

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CN113748279A CN202080026330.1A CN202080026330A CN113748279A CN 113748279 A CN113748279 A CN 113748279A CN 202080026330 A CN202080026330 A CN 202080026330A CN 113748279 A CN113748279 A CN 113748279A
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Abstract

本发明的差动齿轮机构被设计为，在冠状齿轮的齿轮齿以及小齿轮的小齿轮齿中的任一方的齿面上，当以小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定齿轮齿与小齿轮齿的多条接触线，并且将多条接触线以及小齿轮的小齿轮齿底面的中心线以小齿轮的轴心为中心投影到包含一对冠状齿轮的轴心的平面上时，投影到该平面上的小齿轮齿底面的中心线包括通过投影到所述平面上的多条接触线中的、分别使啮合率为1.0以上的两条接触线之间的范围的倾斜线。由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。

Description

差动齿轮机构及其设计方法
技术领域
本发明涉及包括一对冠状齿轮以及与一对冠状齿轮啮合的多个小齿轮的差动齿轮机构及其设计方法。
背景技术
以往，作为这种差动齿轮机构，已知一种连续地反复进行平面齿轮(冠状齿轮)与小齿轮的一个齿间的啮合、以及相邻的两个齿的啮合的平面齿轮传递装置(例如，参照专利文献1)。在该平面齿轮传递装置中，平面齿轮的齿面的外端侧具有将外端基准点与在齿面的齿顶中从比外端部更靠内侧的位置到齿顶基准点之间的任意点用线连接的连续形状。另外，外端基准点是齿面的外端部与一个齿间的啮合结束位置即啮合接触线的交点，齿顶基准点是齿面的齿顶与啮合前进线的交点。由此，在相邻的两个齿的啮合期间，在旋转方向上在先的一个齿的啮合接触线长度逐渐减少，能缓和从相邻的两个齿的啮合结束向一个齿的啮合开始过渡时的啮合接触线长度的骤变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-135964号公报
发明内容
在上述那样的包括一对冠状齿轮的差动齿轮机构中，通过使小齿轮小径化，能够减小一对冠状齿轮的轴心方向上的尺寸(轴长)，从而使机构整体紧凑化。但是，若小齿轮被小径化，则尤其在传递高转矩时在冠状齿轮的外周侧作用于小齿轮的小齿轮齿的齿根的应力变大，有可能导致该小齿轮的耐久性降低。与此相对地，在冠状齿轮的各齿轮齿的齿顶面包括以随着该冠状齿轮的轴心侧向外周侧而接近齿底的方式倾斜的部分的情况下，能够使位于小齿轮的相邻的小齿轮齿之间的各小齿轮齿底面以随着从冠状齿轮的轴心侧向外周侧而接近小齿轮齿顶的方式倾斜。由此，即使小齿轮被小径化，在冠状齿轮的外周侧，各小齿轮齿底面(齿底圆)与该小齿轮(小齿轮轴孔)的内周面之间的距离(厚度)也会增加。然而，即使通过这样的方式使小齿轮齿底面的内侧的部分的厚度增加，根据小齿轮齿底面的形状(倾斜的程度等)，也有可能导致随着与冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力反而变大。
因此，本发明的主要目的在于，既能够实现包括一对冠状齿轮以及与该一对冠状齿轮啮合的多个小齿轮的差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
本发明的差动齿轮机构，包括一对冠状齿轮以及与一对所述冠状齿轮啮合的多个小齿轮，其中，所述冠状齿轮的各齿轮齿的齿顶面包括以随着从一对所述冠状齿轮的轴心侧向外周侧而接近齿底的方式倾斜的倾斜部，位于所述小齿轮的相邻的小齿轮齿之间的各小齿轮齿底面包括以随着从一对所述冠状齿轮的所述轴心侧向所述外周侧而接近小齿轮齿顶的方式倾斜的倾斜部，当在所述冠状齿轮的所述齿轮齿以及所述小齿轮的所述小齿轮齿中的任一方的齿面上，以所述小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定所述齿轮齿与所述小齿轮齿的多条接触线，并且将多条所述接触线以及所述齿轮齿的所述齿顶面的中心线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到包含一对所述冠状齿轮的所述轴心的平面上时，投影到所述平面上的所述齿顶面的所述中心线包括通过投影到所述平面上的多条所述接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线之间的范围的倾斜线。
本发明的差动齿轮机构被设计为，投影到包含一对冠状齿轮的轴心的平面上的冠状齿轮的齿轮齿的齿顶面的中心线包括通过投影到该平面上的冠状齿轮的齿轮齿与小齿轮齿的多条接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条接触线之间的范围的倾斜线。由此，如果在小齿轮的各小齿轮齿底面上以不与冠状齿轮的齿轮齿(齿顶面)发生干扰的方式形成倾斜部，则能够在冠状齿轮的外周侧使各小齿轮齿底面的内侧的部分的厚度增加，并且使小齿轮的各小齿轮齿底面和与小齿轮齿的齿根附近的冠状齿轮的齿轮齿的接触线大致平行。其结果，既能够使小齿轮小径化，又能够使伴随着与冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
附图说明
图1是表示本发明的差动齿轮机构的立体图。
图2是表示本发明的差动齿轮机构的局部剖视图。
图3是表示本发明的差动齿轮机构中所包含的小齿轮的俯视图。
图4是用于说明本发明的差动齿轮机构的设计顺序的说明图。
图5是用于说明本发明的差动齿轮机构的设计顺序的说明图。
图6是用于说明本发明的差动齿轮机构的设计顺序的说明图。
图7是用于说明本发明的差动齿轮机构的设计顺序的说明图。
具体实施方式
接下来，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。
图1是表示本发明的差动齿轮机构1的立体图，图2是表示差动齿轮机构1的主要部分的局部剖视图。这些附图所示的差动齿轮机构1与未图示的差速器齿圈以及差速器壳等一起包含在搭载于车辆的差速器齿轮中。差动齿轮机构1包括：同轴配置的一对冠状齿轮(平面齿轮)2；以及分别与一对冠状齿轮2啮合的多个(在本实施方式中，例如为4个)小齿轮3。一对冠状齿轮2固定于未图示的驱动轴，并作为差速器齿轮的侧齿轮(side gear)发挥功能。另外，在各小齿轮3中，分别插通有由差速器壳支撑且以与一对冠状齿轮2的轴心方向正交的方式呈放射状延伸的多个小齿轮轴中的对应的任意一个，由此，各小齿轮3被差速器壳支撑为能够自由旋转。
冠状齿轮2是具有平坦的节距面的锥齿轮，该冠状齿轮2包括：固定驱动轴的轴孔2o；与轴心2c(参照图2)平行地突出的多个齿轮齿20；以及分别位于相邻的齿轮齿20之间的多个齿底25(参照图1)。各齿轮齿20包括：分别使用小齿轮3的齿面形成的一对齿面21；以及形成在一对齿面21之间的平坦面或者凸曲面的齿顶面22。如图2所示，各齿轮齿20的齿顶面22包括倾斜部23，该倾斜部23以随着从冠状齿轮2的轴心2c侧(图2中左侧)向外周侧(图2中右侧)而接近齿底25的方式倾斜。
如图1以及图2所示，小齿轮3是正齿轮，其包括：供未图示的小齿轮轴插通的小齿轮轴孔3o；分别具有与轴心3c平行地延伸的齿筋的多个小齿轮齿30；以及分别位于相邻的小齿轮齿30之间的多个小齿轮齿底面35。在本实施方式中，各小齿轮齿30包括：分别由渐开线曲线形成的一对齿面31；以及以与轴心3c平行地延伸的方式形成在该一对齿面31之间的小齿轮齿顶32(参照图1)。另外，如图2所示，小齿轮3的各小齿轮齿底面35包括：以随着从冠状齿轮2的轴心2c侧(图2中左侧)向外周侧(图2中右侧)而接近小齿轮齿顶32的方式倾斜的倾斜部36。由此，如图2所示，各小齿轮齿底面35(齿底圆)与小齿轮轴孔3o(小齿轮3)的内周面之间的距离(厚度)随着从冠状齿轮2的轴心2c侧(内周侧，为图2中左侧)向冠状齿轮2的外周侧(图2中右侧)而增加。另外，如图3所示，在俯视小齿轮齿底面35时，该小齿轮齿底面35随着从冠状齿轮2的外周侧(图3中右侧)向冠状齿轮2的轴心2c侧(内周侧，为图3中左侧)而变窄，小齿轮齿30的齿根附近的齿厚随着从冠状齿轮2的外周侧向轴心2c侧而变大。
接下来，参照图4至图7，对上述的差动齿轮机构1，更详细而言，对冠状齿轮2的齿轮齿20的齿顶面22以及小齿轮3的小齿轮齿底面35的设计顺序进行说明。
在小齿轮3的小齿轮齿30的各齿面31由渐开线曲线形成的情况下，如果将小齿轮3的轴心3c设为z轴，将以冠状齿轮2的轴心2c与小齿轮3的轴心3c之间的共同垂线、与该轴心3c之间的交点为原点o的静止坐标系设为“o-xyz”，并且将z＝v的轴直角截面上的齿面31上的任意点在o-xyz坐标系中的坐标设为“r”，则能够如下式(1)那样表示坐标r。
[数学式1]
Figure BDA0003287095540000041
在数学式(1)中，“rb”是小齿轮3的基圆的半径，“u”是定义渐开线曲线的渐开角，“θ”是小齿轮3的旋转角度。另外，
Figure BDA0003287095540000042
如下面的数学式(2)所示，如下面的数学式(3)所示，“v＊”是满足接触的条件式n·w＝0的“v”。数学式(2)中的“ηb”如下面的数学式(4)所示，数学式(3)中的“i”是小齿轮3的齿数ZP与冠状齿轮2的齿数ZC的齿数比(ZC/ZP)，数学式(4)中的“α”是压力角，“χ”是转移系数。另外，各式中的复合上部分表示右齿面，下部分表示左齿面。而且，如图4所示，假设小齿轮3的旋转以包括一对冠状齿轮2的轴心2c以及该小齿轮3的轴心3c的平面(以下，称为“基准平面”。)Pref通过任一个小齿轮齿底面35的中心线35CL(中央)的状态为基准状态，在图4所示的状态下θ＝0°，图4中逆时针方向为正旋转方向。
[数学式2]
Figure BDA0003287095540000051
Figure BDA0003287095540000052
Figure BDA0003287095540000053
而且，将齿面31上的任意点在o-xyz坐标系中的坐标r投影(转换)到与冠状齿轮2一起旋转的o2-x2y2z2坐标系而得到的坐标r2如下面的数学式(5)那样表示。坐标r2表示与小齿轮3的小齿轮齿30的齿面31接触的齿轮齿20的齿面21上的点的坐标。但是，在数学式(5)中，“e”是一对冠状齿轮2的轴心2c与小齿轮3的轴心3c的偏移量，“rp”是小齿轮3的基准圆的半径。另外，在o2-x2y2z2坐标系中，将一对冠状齿轮2的轴心2c设为Z2轴，将从冠状齿轮2的轴心2c与上述共同垂线的交点起离开小齿轮3的基准圆的半径rp的点设为原点o2。此外，关于上述数学式(1)-(5)的导出步骤等的详细内容，请参照“平面齿轮的几何设计郡原宏著日本机械学会论文集(C编)73卷726号(2007-2)”。
[数学式3]
Figure BDA0003287095540000054
在本实施方式中，在设计冠状齿轮2的齿轮齿20的齿顶面22以及小齿轮3的小齿轮齿底面35时，利用上述数学式(5)，在冠状齿轮2的齿轮齿20的齿面21上以小齿轮3的轴心3c为中心每隔规定角度Δθ规定该齿轮齿20与小齿轮齿30之间的多条接触线。角度Δθ例如被设为5°，以使在齿面21上相邻的接触线彼此的间隔比形成在冠状齿轮2的齿轮齿20的齿面21与齿顶面22之间的倒角部的倒角半径小。而且，在上述的基准平面Pref上将冠状齿轮2的齿轮齿20的齿面21上的多条接触线以小齿轮3的轴心3c为中心进行投影，得到图5所示那样的基准平面Pref上的多条接触线Lc。此外，图5中的虚线表示小齿轮3的旋转角度θ为0°时的接触线Lc。
其中，为了使各冠状齿轮2(齿轮齿20)与小齿轮3(小齿轮齿30)的啮合率为1.0以上，在小齿轮3旋转小齿轮齿30的一个齿即360/ZP(°)的期间，在冠状齿轮2的齿轮齿20的齿面21上每隔角度Δθ需要确保有360/ZP/Δθ条以上的接触线。基于此，在本实施方式中，在基准平面Pref上规定了多条接触线Lc之后，如图6所示，从该多条接触线Lc中选择位于比360/ZP/Δθ条以上的接触线Lc更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧(图中上侧)的接触线Lc(n+1)、以及仅位于比接触线Lc(n+1)更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的一条接触线Lc(n)。
在选择接触线Lc(n+1)以及Lc(n)之后，如图6所示，在基准平面Pref上，设定通过接触线Lc(n+1)与接触线Lc(n)之间的范围的直线或曲线即倾斜线23CL。在接触线Lc(n+1)与接触线Lc(n)之间的范围中，也包含接触线Lc(n+1)以及接触线Lc(n)自身，倾斜线23CL也可以是接触线Lc(n+1)或者Lc(n)的一部分。而且，如图6以及图7所示，在基准平面Pref上，以包含倾斜线23CL的方式设定冠状齿轮2的齿轮齿20的齿顶面22的中心线22CL，并且通过适当地执行齿顶的修整而得到最终的齿顶面22的中心线22CL。然后，基于得到的中心线22CL来设定齿顶面22的形状。
另外，将小齿轮3的小齿轮齿底面35的中心线35CL(参照图6以及图7)以包含沿着齿轮齿20的齿顶面22的中心线22CL的倾斜线23CL延伸的倾斜线36CL的方式确定。在本实施方式中，倾斜线36CL以与倾斜线23CL平行地延伸的方式确定。此时，如图7所示，使包含于小齿轮齿底面35的中心线35CL的倾斜线36CL的外侧端部(外周侧的端部)36CLo在一对冠状齿轮2的轴向(图7中的上下方向)上比包含于齿顶面22的中心线22CL的倾斜线23CL的内侧端部(一对冠状齿轮2的轴心2c侧的端部)23CLi更远离小齿轮3的轴心3c(使36CLo位于图7中的下侧)。在通过这样的方式确定中心线35CL之后，基于该中心线35CL，确定包含倾斜部36的小齿轮3的小齿轮齿底面35的形状，以使其不与冠状齿轮2的齿轮齿20(齿顶面22)发生干扰。此外，只要包含于齿顶面22的中心线22CL的倾斜线23CL与包含于小齿轮齿底面35的中心线CL的倾斜线36CL两者之间的距离d在小齿轮3的轴向(图7中的左右方向)上恒定即可，不一定需要使倾斜线23CL与倾斜线36CL平行。
如上所述，差动齿轮机构1被设计为，投影到包含一对冠状齿轮2的轴心2c的基准平面Pref上的齿轮齿20的齿顶面22的中心线22CL包括通过投影到该基准平面Pref上的齿轮齿20与小齿轮齿30的多条接触线Lc中的、分别使冠状齿轮2与小齿轮3的啮合率为1.0以上的两条接触线Lc(n+1)和Lc(n)之间的范围的倾斜线23CL。
由此，如果在小齿轮3的各小齿轮齿底面35上以不与冠状齿轮2的齿轮齿20(齿顶面22)发生干扰的方式形成倾斜部36，则既能够在冠状齿轮2的轴心2c侧确保各小齿轮齿30的齿根附近的齿厚，又能够在该冠状齿轮2的外周侧使各小齿轮齿底面35与小齿轮轴孔3o(小齿轮3)的内周面之间的距离，即各小齿轮齿底面35的内侧的部分的厚度增加。而且，尤其是，即使在传递高转矩时由于各小齿轮3挠曲而使冠状齿轮2的齿轮齿20与小齿轮齿30的啮合位置向该冠状齿轮2的外周侧偏移，也能够使小齿轮3的各小齿轮齿底面35和与小齿轮齿30的齿根附近的冠状齿轮2的齿轮齿20的接触线大致平行。其结果，既能够使小齿轮3小径化，又能够使随着与冠状齿轮2的齿轮齿20的啮合而作用于小齿轮齿30的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构1的紧凑化，又能够提高各小齿轮3的耐久性。
另外，如上所述，两条接触线Lc(n+1)和Lc(n)通过如下方式被选择：在基准平面Pref中的比齿顶面22的中心线22CL更靠冠状齿轮2的齿底25侧(图6中的下侧)的区域中确保360/ZP/Δθ条以上的接触线Lc。由此，能够良好地确保差动齿轮机构1中的冠状齿轮2(齿轮齿20)与小齿轮3(小齿轮齿30)的啮合率。
但是，差动齿轮机构1也可以按照如下的顺序进行设计。即，在基准平面Pref上规定了多条接触线Lc之后，如图6所示，也可以从该多条接触线Lc中选择位于比360/ZP/Δθ+1条以上的接触线Lc更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的接触线Lc(n)、以及仅位于比接触线Lc(n)更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的一条接触线Lc(n-1)。在该情况下，如图6所示，在基准平面Pref上，以通过接触线Lc(n)与接触线Lc(n-1)之间的范围的方式确定作为直线或曲线的倾斜线36CL。倾斜线36CL也可以是接触线Lc(n)或者Lc(n-1)的一部分。而且，如图6以及图7所示，在基准平面Pref上，以包含倾斜线36CL的方式确定小齿轮3的小齿轮齿底面35的中心线35CL，并且通过适当地执行齿底修整而获得最终的小齿轮齿底面35的中心线35CL。然后，基于得到的中心线35CL确定小齿轮齿底面35的形状。
另外，将齿轮齿20的齿顶面22的中心线22CL以包含沿着小齿轮齿底面35的中心线35CL的倾斜线36CL(平行地)延伸的倾斜线23CL的方式确定。此时，也如图7所示，使包含于小齿轮齿底面35的中心线35CL的倾斜线36CL的外侧端部36CLo在一对冠状齿轮2的轴向(图7中的上下方向)上比包含于齿顶面22的中心线22CL中的倾斜线23CL的内侧端部23CLi更远离小齿轮3的轴心3c(使其位于图7中的下侧)。在通过这样的方式确定中心线22CL之后，基于该中心线22CL，确定包含倾斜部23的齿顶面22的形状，以使其不与小齿轮3的小齿轮齿30(小齿轮齿底面35)发生干扰。在该情况下，只要包含于齿顶面22的中心线22CL的倾斜线23CL与包含于小齿轮齿底面35的中心线CL中的倾斜线36CL两者之间的距离d在小齿轮3的轴向(图7中的左右方向)上恒定即可，不一定需要使倾斜线23CL与倾斜线36CL平行。
如上所述，差动齿轮机构1也可以被设计为，投影到包含一对冠状齿轮2的轴心2c的基准平面Pref上的小齿轮3的小齿轮齿底面35的中心线35CL包括通过投影到该基准平面Pref上的齿轮齿20与小齿轮齿30的多条接触线Lc中的、分别使冠状齿轮2与小齿轮3的啮合率为1.0以上的两条接触线Lc(n)与Lc(n-1)之间的范围的倾斜线36CL。
由此，既能够在冠状齿轮2的轴心2c侧确保各小齿轮齿30的齿根附近的齿厚，又能够在该冠状齿轮2的外周侧使各小齿轮齿底面35与小齿轮轴孔3o(小齿轮3)的内周面之间的距离，即各小齿轮齿底面35的内侧的部分的厚度增加。而且，尤其是，即使在传递高转矩时由于各小齿轮3挠曲而使冠状齿轮2的齿轮齿20与小齿轮齿30的啮合位置向该冠状齿轮2的外周侧偏移，也能够使小齿轮3的各小齿轮齿底面35和与小齿轮齿30的齿根附近的冠状齿轮2的齿轮齿20的接触线大致平行。其结果，既能够使小齿轮3小径化，又能够使随着与冠状齿轮2的齿轮齿20的啮合而作用于小齿轮齿30的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构1的紧凑化，又能够提高各小齿轮3的耐久性。
另外，通过以在基准平面Pref中的比齿顶面22的中心线22CL更靠冠状齿轮2的齿底25侧(图6中的下侧)的区域中确保360/ZP/Δθ+1条以上的接触线Lc的方式来选择两条接触线Lc(n)和Lc(n-1)，从而能够良好地确保差动齿轮机构1中的冠状齿轮2(齿轮齿20)与小齿轮3(小齿轮齿30)的啮合率。
而且，在基准平面Pref上规定了多条接触线Lc之后，也可以从该多条接触线Lc中选择位于比360/ZP/Δθ条以上的接触线Lc更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的(图6中上侧)的接触线Lc(n+1)、仅位于比接触线Lc(n+1)更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的一条的接触线Lc(n)、以及仅位于比接触线Lc(n)更靠与冠状齿轮2的齿底25相反的一侧的一条的接触线Lc(n-1)。在该情况下，在基准平面Pref上，以包括通过接触线Lc(n+1)与接触线Lc(n)之间的范围的直线或者曲线即倾斜线23CL的方式来确定齿轮齿20的齿顶面22的中心线22CL，并且通过适当地执行齿顶的修整而获得最终的齿顶面22的中心线22CL。而且，在基准平面Pref上，以包括通过接触线Lc(n)与接触线Lc(n-1)之间的范围的直线或曲线即倾斜线36CL的方式来确定小齿轮3的小齿轮齿底面35的中心线35CL，并且通过适当地执行齿底的修整而获得最终的小齿轮齿底面35的中心线35CL。即使按照该顺序设计差动齿轮机构1，也能够实现该差动齿轮机构1的紧凑化，并且能够提高各小齿轮3的耐久性。
另外，通过上述那样的方式来设计差动齿轮机构1，基本上能够将该差动齿轮机构1中的啮合率设计为1.0以上且1.2以下。但是，也可以优先考虑整体的紧凑化或提高小齿轮3的耐久性而将差动齿轮机构1的啮合率设计为小于1.0，在差动齿轮机构1的设置空间等中有富余的情况下，也可以将啮合率设计为大于1.2。而且，上述的差动齿轮机构1包含在搭载于车辆的差速器齿轮中，但并不限定于此。即，差动齿轮机构1也可以包含于四轮驱动车辆用分动器(中心差速器)等中。另外，小齿轮3的各小齿轮齿30也可以包括分别由渐开线曲线以外的例如圆弧或摆线(cycloid)曲线等形成的一对齿面31。而且，在设计差动齿轮机构1时，也可以将齿轮齿20与小齿轮齿30的多条接触线在小齿轮3的小齿轮齿30的齿面31上以小齿轮3的轴心3c为中心每隔规定角度Δθ进行规定之后，向基准平面Pref投影。
如以上说明的那样，本发明的差动齿轮机构，包括一对冠状齿轮(2)以及与一对所述冠状齿轮(2)啮合的多个小齿轮(3)的差动齿轮机构(1)，其中，所述冠状齿轮(2)的各齿轮齿(20)的齿顶面(22)包括以随着从一对所述冠状齿轮(2)的轴心(2c)侧向外周侧而接近齿底(25)的方式倾斜的倾斜部(23)，位于所述小齿轮(3)的相邻的小齿轮齿(30)之间的各小齿轮齿底面(35)包括以随着从一对所述冠状齿轮(2)的所述轴心(2c)侧向所述外周侧而接近小齿轮齿顶(32)的方式倾斜的倾斜部(36)，当在所述冠状齿轮(2)的所述齿轮齿(20)以及所述小齿轮(3)的所述小齿轮齿(30)中的任一方的齿面(21、31)上，以所述小齿轮(3)的轴心(3c)为中心每隔规定角度(Δθ)规定所述齿轮齿(20)与所述小齿轮齿(30)的多条接触线，并且将多条所述接触线以及所述齿轮齿(20)的所述齿顶面(22)的中心线(22CL)以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到包含一对所述冠状齿轮(2)的所述轴心(2c)的平面(Pref)上时，投影到所述平面(Pref)上的所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)包括通过投影到所述平面(Pref)上的多条所述接触线(Lc)中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线(Lc(n+1)、Lc(n))之间的范围的倾斜线(23CL)。
本发明的差动齿轮机构被设计为，投影到包含一对冠状齿轮的轴心的平面上的冠状齿轮的齿轮齿的齿顶面的中心线包括通过投影到该平面上的冠状齿轮的齿轮齿与小齿轮齿的多条接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条接触线之间的范围的倾斜线。由此，如果在小齿轮的各小齿轮齿底面上以不与冠状齿轮的齿轮齿(齿顶面)发生干扰的方式形成倾斜部，则能够在冠状齿轮的外周侧使各小齿轮齿底面的内侧的部分的厚度增加，并且使小齿轮的各小齿轮齿底面和与小齿轮齿的齿根附近的冠状齿轮的齿轮齿的接触线大致平行。其结果，既能够使小齿轮小径化，又能够使伴随着与冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
另外，在将所述小齿轮(3)的齿数设定为“ZP”，将所述规定角度设定为“Δθ(°)”时，以在所述平面(Pref)中的比所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)更靠所述冠状齿轮(2)的所述齿底侧(25)的区域中确保360/ZP/Δθ条以上的所述接触线(Lc)的方式，选择所述两条所述接触线(Lc(n+1)、Lc(n))。由此，能够良好地确保差动齿轮机构中的冠状齿轮(齿轮齿)与小齿轮(小齿轮齿)的啮合率。
而且，当将所述小齿轮齿底面(35)的中心线(35CL)以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到所述平面(Pref)上时，投影到所述平面(Pref)上的所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)也可以包括沿着包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)延伸的倾斜线(36CL)，在所述平面(Pref)上，包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)的外侧端部(36CLo)也可以在一对所述冠状齿轮(2)的轴向上比包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)的内侧端部(23CLi)更远离所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)。
另外，在所述平面(Pref)上，包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)与包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)之间的距离(d)也可以在所述小齿轮(3)的轴向上恒定。
本发明的其他差动齿轮机构，包括一对冠状齿轮(2)以及与一对所述冠状齿轮(2)啮合的多个小齿轮(3)，其中，所述冠状齿轮(2)的各齿轮齿(20)的齿顶面(22)包括以随着从一对所述冠状齿轮(2)的轴心(2c)侧向外周侧而接近齿底(25)的方式倾斜的倾斜部(23)，位于所述小齿轮(3)的相邻的小齿轮齿(30)之间的各小齿轮齿底面(35)包括以随着从一对所述冠状齿轮(2)的所述轴心(2c)侧向所述外周侧而接近小齿轮齿顶(32)的方式倾斜的倾斜部(36)，当在所述冠状齿轮(2)的所述齿轮齿(20)以及所述小齿轮(3)的所述小齿轮齿(30)中的任一方的齿面(21、31)上，以所述小齿轮(3)的轴心(3c)为中心每隔规定角度(Δθ)规定所述齿轮齿(20)与所述小齿轮齿(30)的多条接触线，并且将多条所述接触线以及所述小齿轮(3)的所述小齿轮齿底面(35)的中心线(35CL)以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到包含一对所述冠状齿轮(2)的所述轴心(2c)的平面(Pref)上时，投影到所述平面(Pref)上的所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)包括通过投影到所述平面(Pref)上的多条所述接触线(Lc)中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线(Lc(n)、Lc(n-1))之间的范围的倾斜线(36CL)。
即使在这种差动齿轮机构中，也能够在冠状齿轮的外周侧使各小齿轮齿底面的内侧的部分的厚度增加，并且能够使小齿轮的各小齿轮齿底面和与小齿轮齿的齿根附近的冠状齿轮的齿轮齿的接触线大致平行。其结果，既能够使小齿轮小径化，又能够使随着与冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
另外，当将所述小齿轮的齿数设为“ZP”，将所述规定角度设为“Δθ(°)”时，以在所述平面(Pref)中的比所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)更靠所述冠状齿轮(2)的所述齿底(25)侧的区域中确保360/ZP/Δθ+1条以上的所述接触线(Lc)的方式，选择所述两条所述接触线(Lc(n)、Lc(n-1))。由此，能够良好地确保差动齿轮机构中的冠状齿轮(齿轮齿)与小齿轮(小齿轮齿)的啮合率。
而且，当将所述齿顶面(22)的中心线(22CL)以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到所述平面(Pref)上时，投影到所述平面(Pref)上的所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)也可以包括沿着包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)中的所述倾斜线(36CL)延伸的倾斜线(23CL)，在所述平面(Pref)上，包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)的外侧端部(36CLo)也可以在一对所述冠状齿轮(2)的轴向上比包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)的内侧端部(23CLi)更远离所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)。
另外，在所述平面(Pref)上，包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)与包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)之间的距离(d)也可以在所述小齿轮(3)的轴向上恒定。
而且，在差动齿轮机构(1)中，所述啮合率也可以为1.0以上且1.2以下。
另外，所述差动齿轮机构(1)也可以包括在搭载于车辆的差速器齿轮中。
本发明的差动齿轮机构的设计方法，所述差动齿轮机构包括一对冠状齿轮(2)以及与一对所述冠状齿轮(2)啮合的多个小齿轮(3)，其中，在所述冠状齿轮(2)的齿轮齿(20)以及所述小齿轮(3)的小齿轮齿(30)中的任一方的齿面(21、31)上，以所述小齿轮(3)的轴心(3c)为中心每隔规定角度(Δθ)规定所述齿轮齿(20)与所述小齿轮齿(30)的多条接触线，将多条所述接触线以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到包含一对所述冠状齿轮(2)的轴心(2c)的平面(Pref)上，在所述平面(Pref)上，以包括通过投影到所述平面(Pref)上的多条所述接触线(Lc)中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线(Lc(n+1)、Lc(n))之间的范围的倾斜线(23CL)的方式，确定所述齿轮齿(20)的齿顶面(22)的中心线(22CL)。
如果根据这种方法设计差动齿轮机构，既能够使小齿轮小径化，又能够使随着冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
另外，在所述平面(Pref)上，也可以以包括沿着包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)延伸的倾斜线(36CL)的方式，确定所述小齿轮(3)的小齿轮齿底面(35)的中心线(35CL)，并且使包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)的外侧端部(36CLo)在一对所述冠状齿轮(2)的轴向上比包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)中的所述倾斜线(23CL)的内侧端部(23CLi)更远离所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)。
而且，在所述平面(Pref)上，也可以使包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)与包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)之间的距离(d)在所述小齿轮的轴向上恒定。
本发明的其他的差动齿轮机构的设计方法，所述差动齿轮机构包括一对冠状齿轮(2)以及与一对所述冠状齿轮(2)啮合的多个小齿轮(3)，其中，在所述冠状齿轮(2)的齿轮齿(20)以及所述小齿轮(3)的小齿轮齿(30)中的任一方的齿面(21、31)上，以所述小齿轮(3)的轴心(3c)为中心每隔规定角度(Δθ)规定所述齿轮齿(20)与所述小齿轮齿(30)的多条接触线，将多条所述接触线以所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)为中心投影到包含一对所述冠状齿轮(2)的轴心(2c)的平面(Pref)上，在所述平面(Pref)上，以包括通过投影到所述平面(Pref)上的多条所述接触线(Lc)中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线(Lc(n)、Lc(n-1))之间的范围的倾斜线(36CL)的方式，确定所述小齿轮(3)的小齿轮齿底面(35)的中心线(35CL)。
即使根据这种方法设计差动齿轮机构，也能够使小齿轮小径化，并且能够使随着冠状齿轮的齿轮齿的啮合而作用于小齿轮齿的齿根的应力降低，由此，既能够实现差动齿轮机构的紧凑化，又能够提高各小齿轮的耐久性。
另外，在所述平面(Pref)上，也可以以包括沿着包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)延伸的倾斜线(23CL)的方式，确定所述齿轮齿(20)的齿顶面(22)的中心线(22CL)，并且使包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)中的所述倾斜线(36CL)的外侧端部(36CLo)在一对所述冠状齿轮(2)的轴向上比包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)的内侧端部(23CLi)更远离所述小齿轮(3)的所述轴心(3c)。
而且，在所述平面(Pref)上，也可以使包含于所述齿顶面(22)的所述中心线(22CL)的所述倾斜线(23CL)与包含于所述小齿轮齿底面(35)的所述中心线(35CL)的所述倾斜线(36CL)之间的距离(d)在所述小齿轮(3)的轴向上恒定。
而且，本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的外延的范围内进行各种变更。而且，上述实施方式只不过是发明内容部分中记载的发明的具体的一个方式，并不限定发明内容部分中记载的发明的要素。
产业上的可利用性
本发明能够在制造差动齿轮机构的领域等中使用。
附图标记的说明：
1 差动齿轮机构
2 冠状齿轮
2c 轴心
20 齿轮齿
21 齿面
22 齿顶面
22CL 中心线
23 倾斜部
23CL 倾斜线
25 齿底
3 小齿轮
3c 轴心
30 小齿轮齿
31 齿面
32 小齿轮齿顶
35 小齿轮齿底面
35CL 中心线
36 倾斜部
36CL 倾斜线
Lc、Lc(n+1)、Lc(n)、Lc(n-1) 接触线
Pref 基准平面

Claims (16)

1.一种差动齿轮机构，包括一对冠状齿轮以及与一对所述冠状齿轮啮合的多个小齿轮，其中，
所述冠状齿轮的各齿轮齿的齿顶面包括以随着从一对所述冠状齿轮的轴心侧向外周侧而接近齿底的方式倾斜的倾斜部，
位于所述小齿轮的相邻的小齿轮齿之间的各小齿轮齿底面包括以随着从一对所述冠状齿轮的所述轴心侧向所述外周侧而接近小齿轮齿顶的方式倾斜的倾斜部，
当在所述冠状齿轮的所述齿轮齿以及所述小齿轮的所述小齿轮齿中的任一方的齿面上，以所述小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定所述齿轮齿与所述小齿轮齿的多条接触线，并且将多条所述接触线以及所述齿轮齿的所述齿顶面的中心线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到包含一对所述冠状齿轮的所述轴心的平面上时，投影到所述平面上的所述齿顶面的所述中心线包括通过投影到所述平面上的多条所述接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线之间的范围的倾斜线。
2.如权利要求1所述的差动齿轮机构，其中，
在将所述小齿轮的齿数设定为“ZP”，将所述规定角度设定为“Δθ(°)”时，以在所述平面中的比所述齿顶面的所述中心线更靠所述冠状齿轮的所述齿底侧的区域中确保360/ZP/Δθ条以上的所述接触线的方式，选择所述两条所述接触线。
3.如权利要求1或2所述的差动齿轮机构，其中，
当将所述小齿轮齿底面的中心线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到所述平面上时，投影到所述平面上的所述小齿轮齿底面的所述中心线包括沿着包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线延伸的倾斜线，
在所述平面上，包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线的外侧端部在一对所述冠状齿轮的轴向上比包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线的内侧端部更远离所述小齿轮的所述轴心。
4.如权利要求3所述的差动齿轮机构，其中，
在所述平面上，包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线与包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线之间的距离在所述小齿轮的轴向上恒定。
5.一种差动齿轮机构，包括一对冠状齿轮以及与一对所述冠状齿轮啮合的多个小齿轮，其中，
所述冠状齿轮的各齿轮齿的齿顶面包括以随着从一对所述冠状齿轮的轴心侧向外周侧而接近齿底的方式倾斜的倾斜部，
位于所述小齿轮的相邻的小齿轮齿之间的各小齿轮齿底面包括以随着从一对所述冠状齿轮的所述轴心侧向所述外周侧而接近小齿轮齿顶的方式倾斜的倾斜部，
当在所述冠状齿轮的所述齿轮齿以及所述小齿轮的所述小齿轮齿中的任一方的齿面上，以所述小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定所述齿轮齿与所述小齿轮齿的多条接触线，并且将多条所述接触线以及所述小齿轮的所述小齿轮齿底面的中心线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到包含一对所述冠状齿轮的所述轴心的平面上时，投影到所述平面上的所述小齿轮齿底面的所述中心线包括通过投影到所述平面上的多条所述接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线之间的范围的倾斜线。
6.如权利要求5所述的差动齿轮机构，其中，
当将所述小齿轮的齿数设为“ZP”，将所述规定角度设为“Δθ(°)”时，以在所述平面中的比所述小齿轮齿底面的所述中心线更靠所述冠状齿轮的所述齿底侧的区域中确保360/ZP/Δθ+1条以上的所述接触线的方式，选择所述两条所述接触线。
7.如权利要求5或6所述的差动齿轮机构，其中，
当将所述齿顶面的中心线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到所述平面上时，投影到所述平面上的所述齿顶面的所述中心线包括沿着包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线延伸的倾斜线，
在所述平面上，包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线的外侧端部在一对所述冠状齿轮的轴向上比包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线的内侧端部更远离所述小齿轮的所述轴心。
8.如权利要求7所述的差动齿轮机构，其中，
在所述平面上，包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线与包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线之间的距离在所述小齿轮的轴向上恒定。
9.如权利要求1至8中任一项所述的差动齿轮机构，其中，
所述啮合率为1.0以上且1.2以下。
10.如权利要求1至9中任一项所述的差动齿轮机构，其中，
所述差动齿轮机构包含在搭载于车辆的差速器齿轮中。
11.一种差动齿轮机构的设计方法，所述差动齿轮机构包括一对冠状齿轮以及与一对所述冠状齿轮啮合的多个小齿轮，其中，
在所述冠状齿轮的齿轮齿以及所述小齿轮的小齿轮齿中的任一方的齿面上，以所述小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定所述齿轮齿与所述小齿轮齿的多条接触线，
将多条所述接触线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到包含一对所述冠状齿轮的轴心的平面上，
在所述平面上，以包括通过投影到所述平面上的多条所述接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线之间的范围的倾斜线的方式，确定所述齿轮齿的齿顶面的中心线。
12.如权利要求11所述的差动齿轮机构的设计方法，其中，
在所述平面上，以包括沿着包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线延伸的倾斜线的方式，确定所述小齿轮的小齿轮齿底面的中心线，并且使包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线的外侧端部在一对所述冠状齿轮的轴向上比包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线的内侧端部更远离所述小齿轮的所述轴心。
13.如权利要求12所述的差动齿轮机构的设计方法，其中，
在所述平面上，包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线与包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线之间的距离在所述小齿轮的轴向上恒定。
14.一种差动齿轮机构的设计方法，所述差动齿轮机构包括一对冠状齿轮以及与一对所述冠状齿轮啮合的多个小齿轮，其中，
在所述冠状齿轮的齿轮齿以及所述小齿轮的小齿轮齿中的任一方的齿面上，以所述小齿轮的轴心为中心每隔规定角度规定所述齿轮齿与所述小齿轮齿的多条接触线，
将多条所述接触线以所述小齿轮的所述轴心为中心投影到包含一对所述冠状齿轮的轴心的平面上，
在所述平面上，以包括通过投影到所述平面上的多条所述接触线中的分别使啮合率为1.0以上的两条所述接触线之间的范围的倾斜线的方式，确定所述小齿轮的小齿轮齿底面的中心线。
15.如权利要求14所述的差动齿轮机构的设计方法，其中，
在所述平面上，以包括沿着包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线延伸的倾斜线的方式，确定所述齿轮齿的齿顶面的中心线，并且使包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线的外侧端部在一对所述冠状齿轮的轴向上比包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线的一对所述冠状齿轮的内侧端部更远离所述小齿轮的所述轴心。
16.如权利要求15所述的差动齿轮机构的设计方法，其中，
在所述平面上，包含于所述齿顶面的所述中心线的所述倾斜线与包含于所述小齿轮齿底面的所述中心线的所述倾斜线之间的距离在所述小齿轮的轴向上恒定。
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