DE112019000455T5

DE112019000455T5 - Differenzialvorrichtung

Info

Publication number: DE112019000455T5
Application number: DE112019000455.7T
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Oda
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US20210062904A1; JP6847874B2; CN111615601A; JP2019124325A; US11300189B2; WO2019142855A1

Abstract

Es wird eine Differenzialvorrichtung angegeben, in der ein Gehäusekörper eines Differenzialgehäuses, das um eine erste Achse herum drehbar ist, mit Arbeitsfenstern versehen ist. Bei Betrachtung in einer zur ersten Achse (X1) orthogonalen Projektionsfläche sind spezifische Kupplungsabschnitte (B1, B4, B5, B8), die unter den Kupplungsabschnitten (B1 bis B8) zwischen einem Flanschteil (8f) des Differenzialgehäuses (8) und einem Ringrad (R) den Arbeitsfenstern (H) am nächsten sind, an der Außenseite eines inneren Endabschnitts (Hie) der Arbeitsfenster (H) in Richtung entlang einer dritten Achse (X3) angeordnet, die zu der ersten Achse und einer Ritzelachse (zweiten Achse (X2)) orthogonal ist, und sind die Arbeitsfenster (H) in Richtung entlang der dritten Achse weiter außen angeordnet als virtuelle gerade Linien (L1, L2), die die spezifischen Kupplungsabschnitte (B1, B4, B5, B8) mit der ersten Achse verbinden. Auf diese Weise wird die Steifigkeit des Differenzialgehäuses derart erhöht, dass dann, wenn das Ringrad, das mit dem Flanschteil am Außenumfang des Gehäusehauptkörpers gekoppelt ist, und eine durch Kämmung mit einem Antriebsrad hervorgerufene Schublast aufnimmt, der Schublast ausgesetzt wird, ein Abfallen der Verzahnung effizient vermieden werden kann und eine Spannungskonzentration um die Arbeitsfenster des Gehäusehauptkörpers herum effizient vermieden werden kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differenzialvorrichtung, und insbesondere eine solche Differenzialvorrichtung, die ein Differenzialgehäuse enthält, das einen hohlen Gehäusehauptkörper und einen integriert mit einem Außenumfang des Gehäusehauptkörper vorstehenden Flanschabschnitt aufweist und sich um eine erste Achse herum drehen kann, einen Differenzialmechanismus, der in dem Gehäusehauptkörper aufgenommen ist, ein Arbeitsfenster, das in dem Gehäusehauptkörper vorgesehen ist, sowie ein Ringrad, das Kraft von einem mit einer Antriebsquelle verbundenen Antriebsrad auf das Differenzialgehäuse durch Kämmung mit dem Antriebsrad überträgt, wobei das Ringrad ein Verzahnungsteil aufweist, das eine durch Kämmung mit dem Antriebsrad hervorgerufene Schublast in Richtung entlang der ersten Achse aufnimmt.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine solche Differenzialvorrichtung ist bereits aus dem folgenden Patentdokument 1 bekannt.
HERKÖMMLICHE DOKUMENTE
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4902727
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In einem Differenzialgehäuse der in Patentdokument 1 offenbarten Differenzialvorrichtung sind zwei große Arbeitsfenster in einem Gehäusehauptkörper ausgebildet, und ist ein Ringrad mit einem Flanschteil verbunden, das am Außenumfang eines schmalen Teils des Gehäusehauptkörpers vorsteht, welches zwischen den zwei Arbeitsfenstern aufgenommen ist. Aus diesem Grund wird, während eine Vereinfachung eines Verbindungsteils und einer Gewichtserleichterung des Differenzialgehäuses erzielt werden kann, die Länge eines Abstands zwischen den Verbindungsteilen, die die Arbeitsfenster in der Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmen (d.h. die Spanne, über die ein dem Arbeitsfenster entsprechender Abschnitt des Ringrads an dem Differenzialgehäuse getragen ist) zu lang. Weil jedoch ein Nicht-Verbindungsteil eine geringe Steifigkeit im Vergleich zu dem Verbindungsteil hat, besteht eine Möglichkeit, dass die Steifigkeit in Richtung einer Schublast, die während Kraftübertragung von einem Antriebsrad auf das Ringrad übertragen wird (d.h. eine Last in der Kollabierrichtung, die von dem Ringrad aufgenommen wird), ungenügend wird, und das Problem besteht, dass der Steifigkeitsausgleich des Differenzialgehäuses in Kollabier-Richtung des Ringrads nur schwer erzielbar wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der obigen Umstände erreicht worden, und ihre Aufgabe ist es, eine Differenzialvorrichtung anzugeben, die die Probleme der herkömmlichen Vorrichtung mit einer einfachen Struktur lösen kann, und die eine Spannungskonzentration, die aufgrund der obigen Schublast in einem Umfangsteil eines Arbeitsfensters eines Gehäusehauptkörpers aufritt, effektiv verhindern kann.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Differenzialvorrichtung angegeben, welche aufweist: ein Differenzialgehäuse, das einen hohlen Gehäusehauptkörper und einen integriert mit einem Außenumfang des Gehäusehauptkörpers vorstehenden Flanschabschnitt aufweist und sich um eine erste Achse herum drehen kann; einen Differenzialmechanismus, der in dem Gehäusehauptkörper aufgenommen ist; ein Arbeitsfenster, das in dem Gehäusehauptkörper vorgesehen ist; und ein Ringrad, das mit dem Flanschabschnitt verbunden ist, um eine Kraft von einem mit einer Antriebsquelle verbundenen Antriebsrad auf das Differenzialgehäuse durch Kämmung mit dem Antriebsrad zu übertragen, wobei der Differenzialmechanismus eine Ritzelwelle aufweist, die auf einer zur ersten Achse orthogonalen zweiten Achse angeordnet ist und an dem Differenzialgehäuse oder dem Ringrad gelagert ist, ein Ritzelrad, das auf der Ritzelwelle drehbar gelagert ist, sowie ein Paar von Seitenrädern, die mit dem Ritzelrad kämmen und an dem Gehäusehauptkörper um die erste Achse herum drehbar gelagert sind, wobei das Ringrad ein Verzahnungsteil aufweist, das eine durch Kämmung mit dem Antriebsrad hervorgerufene Schublast in Richtung entlang der ersten Achse aufnimmt, und bei Betrachtung auf eine zur ersten Achse orthogonale Projektionsebene das Arbeitsfenster an einer Seite oder an beiden Seiten der zweiten Achse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, unter Verbindungsteilen zwischen dem Flanschabschnitt und dem Ringrad, ein spezifisches Verbindungsteil, das dem Arbeitsfenster am nächsten ist, in Richtung entlang einer zu den ersten und zweiten Achsen orthogonalen dritten Achse weiter außen angeordnet ist als ein inneres Endteil des Arbeitsfensters, und das Arbeitsfenster in der Richtung entlang der dritten Achse weiter außen angeordnet ist als eine imaginäre gerade Linie, die das spezifische Verbindungsteil mit der ersten Achse verbindet.
Ferner erstreckt sich, gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, das Arbeitsfenster, in der Richtung der dritten Achse, zu dem Außenumfangsende des Gehäusehauptkörpers oder einem Teil in dessen Nähe, und ist der Flanschabschnitt in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses an einer Position unterbrochen, die einem in Richtung entlang der dritten Achse äußeren Endteil des Arbeitsfensters entspricht.
Ferner ist, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten oder zweiten Aspekt, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, das Arbeitsfenster derart ausgebildet, dass ein in der Richtung entlang der dritten Achse äußerer Fensterabschnitt nahe dem äußeren Endteil in Richtung entlang der zweiten Achse schmaler ist als ein innerer Fensterabschnitt weiter einwärts als der äußere Fensterabschnitt.
Darüber hinaus ist, gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich einem der ersten bis dritten Aspekte, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, das spezifische Verbindungsteil auf einer Halbierenden eines zwischen der zweiten Achse und der dritten Achse aufgenommenen Bereichs des Differenzialgehäuses oder näher an der dritten Achse als die Halbierende angeordnet.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet das „Arbeitsfenster“ ein Fenster zur Verwendung beim Arbeiten, das im Gehäusehauptkörper ausgebildet ist, zu dem Zweck, in den Gehäusehauptkörper ein Zahnradbauteil eines Differenzialmechanismus einzubauen (d.h. ein Seitenrad und ein Ritzelrad), oder zu dem Zweck, die Bearbeitung einer Innenfläche des Gehäusehauptkörpers zu ermöglichen.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Da gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Differenzialvorrichtung, in der das Arbeitsfenster in dem Gehäusehauptkörper des Differenzialgehäuses vorgesehen ist, bei Betrachtung auf eine zur ersten Achse orthogonalen Projektionsebene unter den Teilen, die für eine Verbindung zwischen dem Flanschabschnitt und dem Ringrad des Differenzialgehäuses sorgen, das dem Arbeitsfenster nächste spezifische Verbindungsteil in Richtung entlang der dritten Achse orthogonal zu der ersten und zweiten Achse weiter außen positioniert ist als ein inneres Endteil des Arbeitsfensters, ist es möglich, durch Anordnung des spezifischen Verbindungsteils so nahe wie möglich an der Außenseite in Bezug auf die innere Endposition des Arbeitsfensters, den Abstand zwischen den spezifischen Verbindungsteilen, die das Arbeitsfenster in der Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmen (d.h. die Spanne, über den ein dem Arbeitsfenster entsprechender Abschnitt des Ringrads an dem Differenzialgehäuse getragen ist), relativ kurz zu machen. Es wird hierdurch möglich, während der Kraftübertragung die Steifigkeit gegen die von dem Antriebsrad auf das Ringrad übertragene Schublast sicherzustellen (d.h. eine Last in der Kollabierrichtung, die das Ringrad aufnimmt), und kann der Steifigkeitsausgleich des Differenzialgehäuses gegen ein Kollabieren des Ringrads leicht eingehalten werden.
Weil darüber hinaus, wenn man auf die Projektionsebene blickt, das Arbeitsfenster in der Richtung entlang der dritten Achse weiter außen angeordnet ist als die imaginäre gerade Linie, die das spezifische Verbindungsteil mit der ersten Achse verbindet, und wenn während der Kraftübertragung die Schublast auf das im Durchmesser große Teil des Gehäusehauptkörpers über das spezifische Verbindungsteil und das Flanschteil übertragen wird und weiter zur Seite des im Durchmesser kleinen Teils hin übertragen wird, wird der Lastübertragungsweg zu einem Weg, der das Arbeitsfenster nicht umgeht, was erlaubt, dass das Auftreten einer Spannungskonzentration an dem Umfangteil des Arbeitsfensters des Gehäusehauptkörpers effektiv vermieden wird, und dies vorteilhaft im Hinblick darauf ist, die Steifigkeit des Differenzialgehäuses zu verbessern.
Ferner erstreckt sich, gemäß dem zweiten Aspekt, das Arbeitsfenster in Richtung entlang der dritten Achse bis zu dem Außenumfangsende des Gehäusehauptkörpers oder einem Teil in dessen Nähe und ist der Flanschabschnitt in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses an einer Position unterbrochen, die dem in der Richtung entlang der dritten Achse äußeren Endteil des Arbeitsfensters entspricht, und dies ist daher vorteilhaft im Hinblick darauf, das Gewicht des Differenzialgehäuses leichter zu machen. Auch wegen einer solchen Gewichtserleichterung kann eine etwaige Verschlechterung der Steifigkeit des Differenzialgehäuses durch eine besondere Anordnung des spezifischen Verbindungsteils in Bezug auf das Arbeitsfenster minimiert werden.
Weil darüber hinaus gemäß dem dritten Aspekt das Arbeitsfenster so ausgebildet ist, dass bei Betrachtung auf die Projektionsebene, der vom äußeren Endteil in der Richtung entlang der dritten Achse nahe äußere Fensterabschnitt in Richtung entlang der zweiten Achse schmäler ist als der innere Fensterabschnitt weiter an der inneren Seite als der äußere Fensterabschnitt, ist es möglich, einen von dem Gehäusehauptkörper getragenen Bereich des Flanschabschnitts in der Umfangsrichtung des Gehäuses zu vergrößern, während eine weite Öffnungsfläche des Arbeitsfensters sichergestellt wird (und daher eine Arbeitserleichterung durch das Arbeitsfenster sichergestellt wird). Dies macht es möglich, die Steifigkeit, über die der Flanschabschnitt von dem Gehäusehauptkörper getragen wird, zu verbessern, und es wird daher möglich, ein Kollabieren des Ringrads effektiv zu unterdrücken, wenn darauf eine Schublast ausgeübt wird.
Weil ferner, gemäß dem vierten Aspekt, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, das spezifische Verbindungsteil auf der Halbierenden des zwischen der zweiten Achse und der dritten Achse aufgenommenen Bereichs des Differenzialgehäuses oder näher zur dritten Achse hin angeordnet ist als die Halbierende, kann der Abstand zwischen den spezifischen Verbindungsteilen, die das Arbeitsfenster in der Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmen, d.h. die Tragspanne, ausreichend verkürzt werden, und kann somit ein Kollabieren des Ringsrads, wenn darauf eine Schublast einwirkt, effizienter unterdrückt werden.
Figurenliste

1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Differenzialvorrichtung in Bezug auf eine Ausführung der vorliegenden Erfindung und deren periphere Ausstattung zeigt (Schnittansicht entlang der Linie 1-1 in 2).
2 ist eine linke Seitenansicht der Differenzialvorrichtung, in der eine Darstellung eines Getriebegehäuses, einer Achse, eines Lagers und eines Zahnrads eines Differenzialmechanismus weggelassen ist.
3 ist eine linke Seitenansicht, die das Differenzialgehäuse der Differenzialvorrichtung selbst zeigt (Ansicht entsprechend 2).
4 ist eine Schnittansicht entlang Linie 4-4 in 3.
5 ist eine Ansicht in Richtung von Pfeil 5 in 3.
6 ist eine Perspektivansicht des Differenzialgehäuses selbst (Perspektivansicht bei Betrachtung von Pfeil 6 in 3).
7 ist eine linke Seitenansicht, die ein Differenzialgehäuse in Bezug auf ein Referenzbeispiel selbst zeigt (Ansicht entsprechend 3).

ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZAHLEN UND SYMBOLE

B1 bis B8: Bolzen (Verbindungsteil)
B1, B4, B5, B8: spezifischer Bolzen (spezifisches Verbindungsteil)
10: Differenzialvorrichtung
H: Arbeitsfenster
Hi: innerer Fensterabschnitt
Hie: inneres Endteil
Ho: äußerer Fensterabschnitt
Hoe: äußeres Endteil
L1, L2: imaginäre gerade Linie, Halbierende
R: Ringrad
Rag: Verzahnungsteil
X1, X2, X3: erste Achse, zweite Achse, dritte Achse
8: Differenzialgehäuse
8c: Gehäusehauptkörper
8f: Flanschabschnitt
20: Differenzialmechanismus
21
22: Ritzelrad
23: Seitenrad
31: Antriebsrad

ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführung der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In 1 ist in einem Getriebegehäuse 9 eines Fahrzeugs (zum Beispiel eines Automobils) eine Differenzialvorrichtung 10 aufgenommen, die Kraft von einem nicht dargestellten Antriebsquelle (zum Beispiel einem am Fahrzeug angebrachten Motor) zwischen linken und rechten Achsen 11 und 12 verteilt und überträgt. Die Differenzialvorrichtung 10 enthält ein Differenzialgehäuse 8 und einen in dem Differenzialgehäuse 8 angebrachten Differenzialmechanismus 20.
Das Differenzialgehäuse 8 enthält einen hohlen Gehäusehauptkörper 8c, der im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist und in seinem Inneren den Differenzialmechanismus 20 aufnimmt, erste und zweite Lagernaben 8b1 und 8b2, die integriert mit einem rechten Seitenteil und einem linken Seitenteil des Gehäusehauptkörpers 8c verbunden sind und auf einer ersten Achse X1 angeordnet sind, sowie einen Flanschabschnitt 8f, der integriert an einem Außenumfangsteil des Gehäusehauptkörpers 8c so ausgebildet ist, dass er in der radialen Richtung auswärts weist und sich in Umfangsrichtung, mit der ersten Achse X1 als Mitte, erstreckt. Die ersten und zweiten Lagernaben 8b1 und 8b2 sind in dem Getriebegehäuse 9 über Lager 13 und 14 an der Außenumfangsseite der Naben 8b1 und 8b2 derart gelagert, dass sie sich um die erste Achse X1 herum drehen können.
Ferner sind die linken und rechten Achsen (Antriebswellen) 11 und 12 in die Innenumfangsflächen der ersten und zweiten Lagernaben 8b1 und 8b2 drehbar eingesetzt, und sind darin Gewindenuten 15 und 16 zum Einsaugen von Schmieröl (siehe 4) vorgesehen. Die Gewindenuten 15 und 16 können, einhergehend mit der Drehung der Lagernaben 8b1 und 8b2 relativ zu den jeweiligen Achsen 11 und 12, eine Schraubpumpwirkung erzielen, um Schmieröl in dem Getriebegehäuse 9 in das Differenzialgehäuse 8 zu fördern.
Ein Ringrad R ist an dem Flanschabschnitt 8f mittels mehrerer Bolzen B1 bis B8 befestigt, die später beschrieben werden. Das Ringrad R enthält einen Rand Ra, der an seinem Außenumfang ein schraubverzahntes (kegelverzahntes) Verzahnungsteil Rag aufweist, sowie eine ringplattenförmige Speiche Rb, die integriert von einer Innenumfangsfläche des Rands Ra vorsteht, wobei das Verzahnungsteil Rag mit einem Antriebsrad 31 kämmt, das ein Ausgangsteil einer mit dem Motor verbundenen Getriebevorrichtung ist.
Die Speiche Rb ist an dem Flanschabschnitt 8f mittels mehrerer Bolzen (d.h. Verbindungsteilen) B1 bis B8 in einem Zustand befestigt, in dem sich eine Seite der Speiche Rb gegen eine Seitenfläche 8fs (Seitenfläche an der Seite der ersten Lagernabe 8b1) des Flanschabschnitts 8f abstützt, und seine Innenumfangsseite auf einer bogenförmigen Stützfläche 8f des Flanschabschnitts 8f sitzt.
Die Bolzen B1 bis B8 sind mit Intervallen in Umfangsrichtung des Flanschabschnitts 8f nebeneinander angeordnet, erstrecken sich durch die Speiche Rb und sind in den Flanschabschnitt geschraubt. In 1 ist das Verzahnungsteil Rag im Querschnitt entlang der Verzahnungslinie dargestellt, um die Darstellung zu vereinfachen.
Wegen des schraubverzahnten Verzahnungsteils Rag kämmt das Ringrad R mit dem Antriebsrad 31, das ähnlich ein schraubverzahntes Verzahnungsteil hat, und nimmt eine Schublast (eine Komponente in der Schubrichtung einer Eingriffsreaktionskraft) in einer Richtung entlang der ersten Achse X1 auf, wobei diese Schublast von dem Ringrad R über den Flanschabschnitt 8f durch den Gehäusehauptkörper 8c aufgenommen wird.
Der Differenzialmechanismus 20 enthält eine Ritzelwelle 21, die auf einer zur ersten Achse X1 orthogonalen zweiten Achse X2 an einer Mitte O des Gehäusehauptkörpers 8c angeordnet ist, ein Paar von Ritzelrädern 22 und 22, die auf der Ritzelwelle 21 drehbar gelagert sind, sowie linke und rechte Seitenräder 23 und 23, die mit den jeweiligen Ritzelrädern 22 kämmen. Die linken und rechten Seitenräder 23 und 23 fungieren als Ausgangsräder des Differenzialmechanismus 20, und innere Endteile der linken und rechten Achsen 11 und 12 sind jeweils in Innenumfangsflächen der Seitenräder 23 und 23 längs verzahnt eingesetzt.
Rückseiten des Ritzelrads 22 und des Seitenrads 22 sind jeweils an einer Innenfläche des Gehäusehauptkörpers 8c drehbar gelagert. In der vorliegenden Ausführung ist die Innenfläche des Gehäusehauptkörpers 8c kugelförmig dargestellt, kann aber auch eine kegelartige Fläche oder eine flache Fläche orthogonal zur ersten Achse X1 oder zweiten Achse X2 sein. Die Ritzelwelle 21 wird so hergestellt, dass sie sich durch ein Paar von Lagerlöchern 18 erstreckt und darin gehalten wird, die so ausgebildet sind, dass sie ein Außenumfangsendteil des Gehäusehauptkörpers 8c und den Flanschabschnitt 8f überspannen und sich auf der zweiten Achse X2 erstrecken. In einem Zustand, in dem die Ritzelwelle 21 mit dem Flanschabschnitt 8f des Ringrads R verbunden ist, stehen entgegengesetzte Enden der Ritzelwelle 21 mit einer Eingriffsvertiefung Rbi in Eingriff, die in einer Innenumfangsfläche der Speiche Rb des Ringrads R vorgesehen ist, um zu verhindern, dass sie sich aus dem Lagerloch 18 löst. Weil somit die Ritzelwelle 21 mit der Eingriffsvertiefung Rbi des Ringsrads R in Eingriff steht, sind die Ritzelwelle 21 und das Ringrad R in der Rotationsrichtung gekoppelt, und daher wird das von dem Ringrad R übertragene Drehmoment direkt auf die Ritzelwelle 21 übertragen, und kann dementsprechend die Belastung des Differenzialgehäuses 8 verringert werden. Ein kleiner Spielbetrag kann in einem Teil festgelegt sein, über das die Ritzelwelle 21 in das Lagerloch 18 eingesetzt ist.
Eine von dem Antriebsrad 31 auf das Ringrad R übertragene Drehantriebskraft wird zwischen den linken und rechten Achsen 11 und 12 über den Differenzialmechanismus 20 verteilt, während eine Differenzdrehung erlaubt und übertragen wird, und da die Funktion des Differenzialmechanismus 20 bei der Kraftverteilung herkömmlich bekannt wird, wird eine weitere Erläuterung weggelassen.
Wie in 2 bis 6 gezeigt, hat das Differenzialgehäuse 8 in einer Seitenwand des Gehäusehauptkörpers 8c weiter an der Seite der ersten Lagernabe 8b1 als der Flanschabschnitt 8f ein Paar von Arbeitsfenstern H. Das Paar von Arbeitsfenstern H ist an beiden Seiten der zweiten Achse X2 angeordnet, bei Betrachtung auf eine Projektionsebene orthogonal zur ersten Achse X1 (siehe 2 bis 4); in anderen Worten, sie sind in der Seitenwand des Gehäusehauptkörpers 8c so ausgebildet, dass sie auf einer dritten Achse X3, die orthogonal zu den ersten und zweiten Achsen X1 und X2 ist, mit der dazwischen aufgenommenen ersten Lagernabe 8b1 nebeneinander angeordnet sind.
Jedes der Arbeitsfenster H erstreckt sich, wie klar in 2 bis 6 gezeigt, bis zum Außenumfangsende des Gehäusehauptkörpers 8c in Richtung entlang der dritten Achse X3 oder einem Teil in dessen Nähe (in der vorliegenden Ausführung bis zu dem Außenumfangsende). Andererseits ist der Flanschabschnitt 8f in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses 8 an einer Position unterbrochen, die einem in Richtung entlang der dritten Achse X3 äußeren Endteil Hoe des Arbeitsfensters H entspricht. Eine Endfläche 8fe in der Umfangsrichtung des unterbrochenen Flanschabschnitts 8f ist in der vorliegenden Ausführung auf einer Ebene ausgebildet, die zur dritten Achse X3 im Wesentlichen orthogonal ist.
Bei Betrachtung auf die Projektionsebene braucht das Arbeitsfenster H nur an einer Seite der zweiten Achse X2 angeordnet zu sein.
In der vorliegenden Ausführung ist, unter den mehreren Bolzen (d.h. Verbindungsteilen) B1 bis B8, die den Flanschabschnitt 8f mit dem Ringrad R verbinden, ein spezifischer Bolzen (d.h. ein spezifisches Verbindungsteil) B1, B4, B5 oder B8, der bei Betrachtung auf die Projektionsebene dem Arbeitsfenster H am nächsten ist, in Richtung entlang der dritten Achse X3 weiter außen angeordnet als ein inneres Endteil Hie des Arbeitsfensters H. Darüber hinaus ist das Arbeitsfenster H in Richtung entlang der dritten Achse X3 weiter außen angeordnet als imaginäre gerade Linien L1 und L2, die, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, die spezifischen Bolzen (d.h. die spezifischen Verbindungsteile) B1, B4, B5 und B8 mit der ersten Achse X1 verbinden.
Ferner hat das Arbeitsfenster H einen äußeren Fensterabschnitt Ho nahe dem äußeren Endteil Hoe des Arbeitsfensters H, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, und ist ein innerer Fensterabschnitt Hi, der sich in der Richtung entlang der dritten Achse X3 weiter innen befindet als der äußere Fensterabschnitt Ho, und in der vorliegenden Ausführung insbesondere dem äußeren Fensterabschnitt Ho, so ausgebildet, dass er in Richtung entlang der zweiten Achse X2 schmaler ist als der innere Fensterabschnitt Hi (siehe 3). Wenn der Differenzialmechanismus 20 an dem Differenzialgehäuse 8 montiert wird, können das Ritzelrad 22 und das Seitenrad 23 durch den inneren Fensterabschnitt Hi, der besonders breit ist, ohne Schwierigkeiten in das Differenzialgehäuse 8 eingesetzt werden.
Darüber hinaus sind in der vorliegenden Ausführung, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, die spezifischen Bolzen (d.h. die spezifischen Verbindungsteile) B1, B4, B5 und B8 auf Halbierenden L1 und L2 eines zwischen der zweiten Achse X2 und der dritten Achse X3 aufgenommenen Bereichs des Differenzialgehäuses 8 angeordnet. Als andere Ausführung der vorliegenden Erfindung kann, obwohl nicht dargestellt, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, ein spezifischer Bolzen (d.h. ein spezifisches Verbindungsteil) B1, B4, B5 oder B8 näher an der dritten Achse X3 angeordnet sein als die Halbierenden L1 und L2.
Nun wird der Betrieb der Ausführungen erläutert.
Das gesamte Differenzialgehäuse 8 kann integriert (z.B. durch Gießen) aus Metallmaterial (z.B. Aluminium, Aluminiumlegierung, Gusseisen, etc.) gebildet sein, und jedes Teil des Differenzialgehäuses 8 wird nach der einstückigen Formung einer geeigneten Bearbeitung unterzogen.
Wenn die Differenzialvorrichtung 10 montiert wird, werden zuerst das Ritzelrad 22 und das Seitenrad 23 des Differenzialmechanismus 20 durch das Arbeitsfenster H in den Gehäusehauptkörper 8c des Differenzialgehäuses 8 eingesetzt, und wird dann die Ritzelwelle 21 in das Lagerloch 18 eingesetzt. Anschließend werden eine Seite und eine Innenumfangsfläche der Speiche Rb des Ringsrads R gegen eine Seitenfläche 8 und die Lagerfläche 8fb des Flanschabschnitts 8f des Differenzialgehäuses 8 abgestützt, und werden das Ringrad R und der Flanschabschnitt 8f mittels der Bolzen B1 bis B8 aneinander befestigt. In diesem befestigten Zustand steht die Ritzelwelle 21 über ihre entgegengesetzten Enden mit der Innenumfangsfläche der Speiche Rb in Eingriff, wodurch verhindert wird, dass sie aus dem Lagerloch 18 herausfällt.
Die ersten und zweiten Lagernaben 8b1 und 8b2 des den Differenzialmechanismus 20 aufnehmenden Differenzialgehäuses 8 werden an dem Getriebegehäuse 9 über die Lager 13 und 14 drehbar gelagert, und ferner werden innere Endteile der linken und rechten Achsen 11 und 12 in die ersten und zweiten Lagernaben 8b1 und 8b2 eingesetzt und in Innenumfänge der rechten und linken Seitenräder 23 und 23 längsverzahnt, wodurch die Montage der Differenzialvorrichtung 10 an einem Automobil abgeschlossen wird.
Während ein Drehmoment zwischen dem Antriebsrad 31 und dem Ringrad R übertragen wird, wirkt eine Schublast in Richtung entlang der ersten Achse X1 auf das Ringrad R, dessen Verzahnungsteil Rag schraubenförmig ist, und wechselt die Orientierung der Last in Antwort auf das Umschalten des Automobils zwischen Vorwärts und Rückwärts. Wenn in den 1 und 5 eine Schublast nach links auf das Ringrad R wirkt, wird eine Schublast in der gleichen Orientierung von dem Ringrad R auf den Flanschabschnitt 8f des Differenzialgehäuses 8 übertragen, und wird die Schublast hauptsächlich auf einen im Durchmesser großen Teil des Gehäusehauptkörpers 8c über die mehreren Bolzen (Verbindungsteile) B1 bis B8 zum Verbinden des Ringrads über den Flanschabschnitt 8f übertragen, wird weiter auf das im Durchmesser kleine Teil (die erste Lagernabe 8b1) übertragen und wird schließlich von dem Getriebegehäuse 9 aufgenommen.
In der Differenzialvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführung sind, bei Betrachtung auf eine Projektionsebene orthogonal zu der Drehachse des Differenzialgehäuses 8, d.h. der ersten Achse X1, unter den mehreren Bolzen (d.h. Verbindungsteilen) B1 bis B8, die das Ringrad R mit dem Flanschabschnitt 8f des Differenzialgehäuses 8 verbinden, die dem Arbeitsfenster H nächsten spezifischen Bolzen (d.h. die spezifischen Verbindungsteile) B1, B4, B5 und B8 weiter außen angeordnet als das innere Endteil Hie des Arbeitsfensters H in Richtung entlang der dritten Achse X3, die orthogonal zu den ersten und zweiten Achsen X1 und X2 ist. Da die spezifischen Bolzen B1, B4, B5 und B8 hierdurch so nahe wie möglich an der Außenseite in Bezug auf das innere Endteil Hie des Arbeitsfensters H angeordnet werden können, kann ein Abstand zwischen spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5), die das Arbeitsfenster H in der Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmen (d.h. die Spanne des Differenzialgehäuses 8, die einen dem Arbeitsfenster H entsprechenden Abschnitt des Ringrads R trägt), relativ kurz gemacht werden. Im Ergebnis ist es möglich, während der Kraftübertragung die Steifigkeit gegenüber der Schublast sicherzustellen, die von dem Antriebsrad 31 auf das Ringrad R übertragen wird (d.h. eine Last in Kollabierrichtung, die das Ringrad R aufnimmt), und kann der Steifigkeitsausgleich des Differenzialgehäuses 8 gegen ein Kollabieren des Ringrads R leicht beibehalten werden.
Darüber hinaus ist das Arbeitsfenster H der vorliegenden Ausführung in Richtung entlang der dritten Achse X3 weiter außen angeordnet als die imaginären geraden Linien L1 und L2, die spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5) mit der ersten Achse X1 verbinden, bei Betrachtung auf die Projektionsebene. Aus diesem Grund ist, wenn eine von dem Antriebsrad 31 auf das Ringrad R übertragene Schublast auf das im Durchmesser große Teil des Gehäusehauptkörpers 8c über die spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5) und über den Flanschabschnitt 8f übertragen wird und weiter auf das im Durchmesser kleine Teil (d.h. die erste Lagernabe 8b1) übertragen wird, der Lastübertragungsweg kein Weg, der das Arbeitsfenster H umgeht, und es wird möglich, eine Spannungskonzentration an dem Umfangsteil des Arbeitsfensters H des Gehäusehauptkörpers 8c effizient zu vermeiden. Es ist daher vorteilhaft im Hinblick darauf, die Steifigkeit des Differenzialgehäuses 8 zu verbessern, und auch wenn das Differenzialgehäuse 8 aus wenig festem Material (z.B. Aluminium etc.) gebildet ist, kann eine ausreichende Steifigkeit sichergestellt werden.
Andererseits ist im in 7 gezeigten Referenzbeispiel die Fensterbreite eines Arbeitsfensters H' in der Umfangsrichtung des Gehäuses in der gleichen Weise wie in der vorliegenden Ausführung verengt; ferner sind spezifische Bolzen B1' und B8' (B4' und B5'), die das Arbeitsfenster H' zwischen sich aufnehmen, ausreichend nahe an dem Arbeitsfenster H' gemacht, und ist hierdurch der Abstand zwischen den spezifischen Bolzen B1' und B8' (B4' und B5'), d.h. die Tragspanne, verkürzt.
Da jedoch im Referenzbeispiel von 7 die imaginären geraden Linien L1' und L2', die die spezifischen Bolzen B1' und B8' (B4' und B5') mit der ersten Achse X1' verbinden, so angeordnet sind, dass sie das Arbeitsfenster H' schneiden, wie klar in 7 gezeigt, gibt es die folgenden Probleme. Das heißt, dass während der Übertragung eine auf ein Ringrad übertragene Schublast auf ein im Durchmesser großes Teil des Gehäusehauptkörpers 8c' über die spezifischen Bolzen B1' und B8' (B4' und B5') und einen Flanschabschnitt 8f' des Differenzialgehäuses 8' übertragen wird, und ferner auf ein im Durchmesser kleines Teil (d.h. eine erste Lagernabe 8b1') übertragen wird, und da in diesem Prozess der Lastübertragungsweg ein Weg ist, der unter Umgehung des Arbeitsfensters H' gekrümmt ist, tritt am Umfangsteil des Arbeitsfensters H' des Gehäusehauptkörpers 8c' leicht eine Spannungskonzentration auf. Von diesem Punkt her ist es klar, dass die vorliegende Erfindung vorteilhaft gegenüber dem Referenzbeispiel ist.
Ferner erstreckt sich das Arbeitsfenster H der vorliegenden Ausführung bis zum Außenumfangsende des Gehäusehauptkörpers 8c in Richtung entlang der dritten Achse X3 oder einem Teil in dessen Nähe, und ist der Flanschabschnitt 8f in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses 8 an einer dem in Richtung entlang der dritten Achse X3 äußeren Endteil Hoe des Arbeitsfensters H entsprechenden Position unterbrochen, und dies ist daher vorteilhaft im Hinblick darauf, das Gewicht des Differenzialgehäuses leichter zu machen. Trotz dieser Gewichtserleichterung kann eine etwaige Verschlechterung der Steifigkeit des Differenzialgehäuses 8 durch eine besondere Anordnung der spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5) in Bezug auf das Arbeitsfenster H effizient unterdrückt werden.
Weil darüber hinaus das Arbeitsfenster H so ausgebildet ist, dass, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, der äußere Fensterabschnitt Ho nahe dem äußeren Endteil Hoe des Arbeitsfensters H in Richtung entlang der zweiten Achse X2 schmaler ist als der innere Fensterabschnitt Hi, der sich weiter innen als der äußere Fensterabschnitt Ho anschließt, ist es möglich, einen durch den Gehäusehauptkörper 8c gestützten Bereich des Flanschabschnitts 8f (d.h. durch einen Abschnitt, über den der äußere Fensterabschnitt Ho verengt ist) in der Umfangsrichtung des Gehäuses effizient zu verlängern, während eine ausreichende Gesamtöffnungsfläche des Arbeitsfensters H sichergestellt wird (um hierdurch die einfache Montage oder Bearbeitung durch das Arbeitsfenster sicherzustellen). Dies ermöglicht eine Verbesserung der Steifigkeit, über die der Flanschabschnitt 8f an dem Gehäusehauptkörper 8c gelagert ist, und es wird hierdurch möglich, ein Kollabieren des Ringrads R effektiv zu vermeiden, wenn eine Schublast auf dieses ausgeübt wird.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführung, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, die spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5) auf den Halbierenden L1 und L2 des zwischen den zweiten Achse X2 und der dritten Achse X3 aufgenommenen Bereichs des Differenzialgehäuses 8 angeordnet, oder sind in einer anderen Ausführung, die nicht dargestellt ist, die spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5) näher an der dritten Achse X3 angeordnet als die Halbierenden L1 und L2. Dies macht es möglich, den Abstand zwischen den spezifischen Bolzen B1 und B8 (B4 und B5), die das Arbeitsfenster H in der Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmen, d.h. die Tragspanne weiter zu verkürzen, wodurch es möglich wird, ein Kollabieren des Ringrads R, wenn auf dieses eine Schublast einwirkt, noch effizienter zu vermeiden.
Oben sind Ausführungen der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungen beschränkt und kann in zahlreichen Weisen modifiziert werden, solange die Modifikationen nicht vom Gegenstand abweichen.
Zum Beispiel zeigen die Ausführungen einen Fall, in dem das Differenzialgehäuse 10 auf eine Fahrzeug-Differenzialvorrichtung angewendet wird, aber die vorliegende Erfindung kann auch modifiziert werden, indem die Differenzialvorrichtung 10 auf verschiedene andere Typen von Maschinen und Vorrichtung als einem Fahrzeug angewendet wird.
Ferner zeigen die Ausführungen einen Fall, in dem der Flanschabschnitt 8f des Differenzialgehäuses 8 und das Ringrad R mittels der mehreren Bolzen B1 und B8 verbunden sind, aber in der vorliegenden Erfindung kann das Verbinden des Flanschabschnitts 8f mit dem Ringrad R auch durch Schweißen ausgeführt werden (z.B. Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, etc.). In diesem Fall ist ein Schweißabschnitt zwischen dem Flanschabschnitt 8f und dem Ringrad R das Verbindungsteil der vorliegenden Erfindung und ist in den Schweißabschnitten ein spezifischer Schweißabschnitt nächst dem Arbeitsfenster H, bei Betrachtung auf eine Projektionsebene orthogonal zur ersten Achse X1, das spezifische Verbindungsteil der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus zeigen die Ausführungen einen Fall, in dem der Flanschabschnitt 8f des Differenzialgehäuses 8 in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses 8 an einer Position unterbrochen ist, die dem in Richtung entlang der dritten Achse X3 äußeren Endteil Hoe des Arbeitsfensters H entspricht, aber in der vorliegenden Erfindung kann der Flanschabschnitt 8f auch ringförmig ohne einen unterbrochenen Abschnitt (d.h. einen in der Umfangsrichtung diskontinuierlichen Abschnitt) ausgebildet sein.
Ferner zeigen die Ausführungen einen Fall, in dem das Verzahnungsteil Rag des Ringrads R eine Schraubverzahnungsform hat, aber das Ringrad der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel auch eine Kegelverzahnung, eine Hypoidverzahnung, etc., sein, solange sie zumindest eine Verzahnungsform hat, die eine durch Kämmung mit dem Antriebsrad 31 hervorgerufene Schublast in Richtung der ersten Achse X1 aufnimmt.
Darüber hinaus zeigen die Ausführungen einen Fall, in dem die Ritzelwelle 21 direkt auf dem Ringrad R gelagert ist, aber in der vorliegenden Erfindung kann die Ritzelwelle 21 auch an dem Differenzialgehäuse 8 gelagert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4902727 [0003]

Claims

Differenzialvorrichtung, welche aufweist: ein Differenzialgehäuse (8), das einen hohlen Gehäusehauptkörper (8c) und einen integriert mit einem Außenumfang des Gehäusehauptkörpers (8c) vorstehenden Flanschabschnitt (8f) aufweist und sich um eine erste Achse (X1) herum drehen kann; einen Differenzialmechanismus (20), der in dem Gehäusehauptkörper (8c) aufgenommen ist; ein Arbeitsfenster (H), das in dem Gehäusehauptkörper (8c) vorgesehen ist; und ein Ringrad (R), das mit dem Flanschabschnitt (8f) verbunden ist, um eine Kraft von einem mit einer Antriebsquelle verbundenen Antriebsrad (31) auf das Differenzialgehäuse (8) durch Kämmung mit dem Antriebsrad (31) zu übertragen, wobei der Differenzialmechanismus (20) eine Ritzelwelle (21) aufweist, die auf einer zur ersten Achse (X1) orthogonalen zweiten Achse (X2) angeordnet ist und an dem Differenzialgehäuse (8) oder dem Ringrad (R) gelagert ist, ein Ritzelrad (22), das auf der Ritzelwelle (21) drehbar gelagert ist, sowie ein Paar von Seitenrädern (23), die mit dem Ritzelrad (22) kämmen und an dem Gehäusehauptkörper (8c) um die erste Achse (X1) herum drehbar gelagert sind, wobei das Ringrad (R) ein Verzahnungsteil (Rag) aufweist, das eine durch Kämmung mit dem Antriebsrad (31) hervorgerufene Schublast in Richtung entlang der ersten Achse (X1) aufnimmt, und bei Betrachtung auf eine zur ersten Achse (X1) orthogonale Projektionsebene, das Arbeitsfenster (H) an einer Seite oder an beiden Seiten der zweiten Achse (X2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, unter Verbindungsteilen (B1 bis B8) zwischen dem Flanschabschnitt (8f) und dem Ringrad (R), ein spezifisches Verbindungsteil (B1, B4, B5, B8), das dem Arbeitsfenster (H) am nächsten ist, in Richtung entlang einer zu den ersten und zweiten Achsen (X1, X2) orthogonalen dritten Achse (X3) weiter außen angeordnet ist als ein inneres Endteil (Hie) des Arbeitsfensters (H), und das Arbeitsfenster (H) in der Richtung entlang der dritten Achse (X3) weiter außen angeordnet ist als eine imaginäre gerade Linie (L1, L2), die das spezifische Verbindungsteil (B1, B4, B5, B8) mit der ersten Achse (X1) verbindet.
Die Differenzialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Arbeitsfenster (H), in der Richtung der dritten Achse (X3), zu dem Außenumfangsende des Gehäusehauptkörpers (8c) oder einem Teil in dessen Nähe erstreckt, und der Flanschabschnitt (8f) in der Umfangsrichtung des Differenzialgehäuses (8) an einer Position unterbrochen ist, die einem in Richtung entlang der dritten Achse (X3) äußeren Endteil (Hoe) des Arbeitsfensters (H) entspricht.
Die Differenzialvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, das Arbeitsfenster (H) derart ausgebildet ist, dass ein in der Richtung entlang der dritten Achse (X3) äußerer Fensterabschnitt (Ho) nahe dem äußeren Endteil (Hoe) in Richtung entlang der zweiten Achse (X2) schmaler ist als ein innerer Fensterabschnitt (Hi) weiter einwärts als der äußere Fensterabschnitt (Ho).
Die Differenzialvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, bei Betrachtung auf die Projektionsebene, das spezifische Verbindungsteil (B1, B4, B5, B8) auf einer Halbierenden (L1, L2) eines zwischen der zweiten Achse (X2) und der dritten Achse (X3) aufgenommenen Bereichs des Differenzialgehäuses (8) oder näher an der dritten Achse (X3) als die Halbierende (L1, L2) angeordnet ist.