DE112020003100T5

DE112020003100T5 - Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112020003100T5
Application number: DE112020003100.4T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Uchida; Akuto Sekiguchi; Tetsuya Okabe
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2022-03-17
Also published as: US11873887B2; CN114096765B; WO2020262627A1; JP2021008900A; JP7405523B2; US20220235857A1; CN114096765A

Abstract

In dieser Kraftübertragungsvorrichtung, in der ein Nabenabschnitt eines Ringrads durch einen Schweißabschnitt an einem Flanschabschnitt an einem Außenumfang eines Getriebeelements befestigt ist, hat ein Außenumfangs-Positionierungsteil (A3) am Außenumfang des Flanschabschnitts (3f) eine radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r), die den Nabenabschnitt (Rb) in radialer Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt positioniert, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche (A3a), die in axialer Richtung positioniert, und ist ein erstes ringförmiges Vertiefungsteil (G1) in dem Außenumfangs-Positionierungsteil vorgesehen, wobei das erste ringförmige Vertiefungsteil (G1) eine Spannung lindert, die durch eine Schublast hervorgerufen wird, über die das Positionierungsvorsprungsteil (B3) auf die radial gerichtete Positionierungsfläche in Folge davon drückt, dass der Nabenabschnitt (Rb), einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts (3w) zwischen dem ersten Außenumfangsteil (A1) und dem Nabenabschnitt (Rb), eine Zugkraft in der radialen Richtung einwärts aufnimmt, und eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt (3we) des Schweißabschnitts im Bezug auf den Nabenabschnitt, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das erste ringförmige Vertiefungsteil (G1) gelindert werden kann, was die Spannung aufgrund der Schublast reduziert. Dementsprechend kann die Restspannung in dem axial inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts aufgrund des thermischen Schrumpfs des Schweißabschnitts reduziert werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftübertragungsvorrichtung und insbesondere eine solche Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Getriebeelement enthält, das an seinem Außenumfang einen radial auswärts weisenden Flanschabschnitt aufweist und drehbar ist, sowie ein Ringrad, das an seinem Innenumfang einen den Flanschabschnitt umgebenden Nabenabschnitt aufweist, wobei eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts zumindest ein erstes Außenumfangsteil aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche des Flanschabschnitts, und an dem eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts sitzt und angeschweißt ist, sowie ein Außenumfangs-Positionierungsteil, mit dem ein an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts vorstehendes Positionierungsvorsprungsteil weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil in Eingriff steht, und das den Nabenabschnitt in den radialen und axialen Richtungen im Bezug auf den Flanschabschnitt positioniert.
In der vorliegenden Erfindung und der vorliegenden Beschreibung bedeutet „axiale Richtung“ eine Richtung entlang einer Rotationsachse (in der Ausführung einer ersten Achse) eines Getriebeelements, und insbesondere bedeutet „in der axialen Richtung weiter einwärts als eine Seitenfläche“, im Bezug auf die Seitenfläche in der axialen Richtung, das heißt der Dickenrichtung einwärts, eines Flanschabschnitts, der die Seitenfläche aufweist. Ferner bedeutet die „radiale Richtung“ die Richtung eines Radius, dessen Mittelachse die Rotationsachse eines Getriebeelements ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Die Kraftübertragungsvorrichtung ist bereits bekannt, wie zum Beispiel im folgenden Patentdokument 1 offenbart.
HERKÖMMLICHE DOKUMENTE
PATENTSDOKUMENTE
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegung Nr. 2016-188657
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
In der Kraftübertragungsvorrichtung von Patentdokument 1 unterliegt ein Schweißabschnitt zwischen einem ersten Außenumfangsteil eines Flanschabschnitts des Getriebeelements und einem Nabenabschnitt eines Ringrads während der Schweißens thermischer Ausdehnung, und unterliegt dann nach dem Schweißen thermischem Schrumpf, und hierdurch wird insbesondere der Nabenabschnitt einer starken Zugkraft zur Schweißabschnitt-Seite hin, das heißt, in der radialen Richtung einwärts, ausgesetzt. Die Zugkraft drückt ein Positionierungsvorsprungsteil an dem Innenumfang des Nabenabschnitts gegen ein Positionierungsaußenumfangsteil des Flanschabschnitts, aber weil eine Verlagerung des Positionierungsvorsprungsteils durch das Positionierungsaußenumfangsteil stark eingeschränkt ist, besteht eine Tendenz, dass in einem axial inneren Endteil oder einem umgebenden Teil des Schweißabschnitts, der der Ursprung der Spannung in dem Nabenabschnitt ist, eine relativ hohe Restspannung erzeugt wird.
4 zeigt ein Beispiel einer durch Computersimulationsanalyse bestimmten Restspannungsverteilung für ein Vergleichsbeispiel des gleichen Typs wie der obigen Differentialvorrichtung. In dieser Figur bezeichnet ein schwachgraues Teil einen Bereich, wo Restspannung auftritt, und je dunkler der Ton, desto stärker die Restspannung.
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der obigen Umstände erzielt worden, und ihre Aufgabe ist es, eine Kraftübertragungsvorrichtung anzugeben, die die Restspannung mit einer einfachen Struktur lindern kann.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Um die obige Aufgabe zu lösen, wird, gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung angegeben, welche ein Getriebeelement aufweist, das an seinem Außenumfang einen radial auswärts weisenden Flanschabschnitt aufweist und drehbar ist, sowie ein Ringrad, das auf seinem Innenumfang einen den Flanschabschnitt umgebenden Nabenabschnitt aufweist, wobei eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts zumindest ein erstes Außenumfangsteil aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche des Flanschabschnitts, und an dem eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts sitzt und angeschweißt ist, sowie ein Außenumfangs-Positionierungsteil, mit dem ein an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts vorstehendes Positionierungsvorsprungsteil weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenumfangs-Positionierungsteil zumindest eine radial gerichtete Positionierungsfläche aufweist, an der eine Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils sitzt oder presssitzt, um den Nabenabschnitt in radialer Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt zu positionieren, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche, gegen die sich eine an der Seite des ersten Außenumfangsteils liegende Seitenfläche des Positionierungsvorsprungsteils abstützt, um den Nabenabschnitt in der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt zu positionieren, ein erstes ringförmiges Vertiefungsteil in dem Außenumfangs-Positionierungsteil so vorgesehen ist, dass es wenigstens in der axialen Richtung weiter zur Schweißabschnitt-Seite hin vertieft ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche, wobei das erste ringförmige Vertiefungsteil eine Spannung lindert, die durch eine Schublast hervorgerufen wird, über die das Positionierungsvorsprungsteil auf die radial gerichtete Positionierungsfläche in Folge davon drückt, dass der Nabenabschnitt, einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts zwischen dem ersten Außenumfangsteil und dem Nabenabschnitt, eine in der radialen Richtung einwärtige Zugkraft aufnimmt und eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts im Bezug auf den Nabenabschnitt, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das erste ringförmige Vertiefungsteil gelindert werden kann, was die Spannung aufgrund der Schublast reduziert.
Um die obige Aufgabe ebenfalls zu lösen, wird, gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung angegeben, die ein Getriebeelement aufweist, das an seinem Außenumfang einen radial auswärts weisenden Flanschabschnitt aufweist und drehbar ist, sowie ein Ringrad, das auf seinem Innenumfang einen den Flanschabschnitt umgebenden Nabenabschnitt aufweist, wobei eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts zumindest ein erstes Außenumfangsteil aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche des Flanschabschnitts, und an dem eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts sitzt und angeschweißt ist, sowie ein Außenumfangs-Positionierungsteil, mit dem ein an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts vorstehendes Positionierungsvorsprungsteil weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenumfangs-Positionierungsteil zumindest eine radial gerichtete Positionierungsfläche aufweist, an der eine Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils sitzt oder presssitzt, um den Nabenabschnitt in radialer Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt zu positionieren, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche, gegen die sich eine an der Seite des ersten Außenumfangsteils liegende Seitenfläche des Positionierungsvorsprungsteils abstützt, um den Nabenabschnitt in der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt zu positionieren, ein zweites ringförmiges Vertiefungsteil in einer an der in der axialen Richtung anderen Seite liegenden Seitenfläche des Nabenabschnitts so vorgesehen ist, dass zumindest ein Teil davon das Positionierungsvorsprungsteil überlappt, wobei das zweite ringförmige Vertiefungsteil eine Schublast lindert, über die das Positionierungsvorsprungsteil auf die radial gerichtete Positionierungsfläche in Folge davon drückt, dass der Nabenabschnitt, einhergehend mit thermischem Schrumpf eines Schweißabschnitts zwischen dem ersten Außenumfangsteil und dem Nabenabschnitt, eine in der radialen Richtung einwärtige Zugkraft aufnimmt und eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts im Bezug auf den Nabenabschnitt, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das zweite ringförmige Vertiefungsteil gelindert werden kann, was die Schublast reduziert.
Ferner ist, gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten oder zweiten Aspekt, ein radialer Spielraum zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils und der Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts hin angeordnet als die radial gerichtete Positionierungsfläche, wobei der radiale Spielraum die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt.
Ferner ist, gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum dritten Aspekt, der radiale Spielraum gebildet, indem ein Teil des Positionierungsvorsprungsteils in der radialen Richtung weiter auswärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche.
Ferner ist, gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Aspekt, ein radialer Spielraum zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils und der Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts hin angeordnet als die radial gerichtete Positionierungsfläche, wobei der radiale Spielraum die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt und der radiale Spielraum gebildet ist, indem ein Teil des Außenumfangs-Positionierungsteils in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche, und direkt mit dem ersten ringförmigen Vertiefungsteil in Verbindung steht.
Ferner fällt, gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum zweiten Aspekt, das zweite ringförmige Vertiefungsteil in der axialen Richtung partiell mit der radial gerichteten Positionierungsfläche zusammen.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet „Sitz“ nicht nur einen Fall, in dem eine Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils auf einer radial gerichteten Positionierungsfläche ohne Spalt sitzt, sondern auch einen Fall, in dem sie über einem leichten Spalt sitzt. Im letzteren Fall ist der Spalt auf eine derartige Größenordnung gesetzt, dass, weil der Nabenabschnitt die radial einwärtige Zugkraft einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts empfängt, der kleine Spalt verschwindet und das Positionierungsvorsprungsteil direkt auf die radial gerichtete Positionierungsfläche drücken kann.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß dem ersten Aspekt in der Kraftübertragungsvorrichtung, in welcher die Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts zumindest das erste Außenumfangsteil aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als die an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche des Flanschabschnitts, und an dem die Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts sitzt und angeschweißt ist, sowie das Außenumfangs-Positionierungsteil, mit dem das an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts vorstehende Positionierungsvorsprungsteil weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil in Eingriff steht, und das den Nabenabschnitt in radialen und axialen Richtungen im Bezug auf den Flansch positioniert, das erste ringförmige Vertiefungsteil in dem Außenumfangs-Positionierungsteil so vorgesehen ist, dass es wenigstens in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts hin vertieft ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche, wobei das erste ringförmige Vertiefungsteil eine Spannung lindert, die durch eine Schublast hervorgerufen wird, über die das Positionierungsvorsprungsteil auf die radial gerichtete Positionierungsfläche drückt, dass der Nabenabschnitt, einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts zwischen dem ersten Außenumfangsteil und dem Nabenabschnitt, eine Zugkraft in der radialen Richtung einwärts aufnimmt, kann eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts im Bezug auf den Nabenabschnitt, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das erste ringförmige Vertiefungsteil gelindert werden, was die Spannung aufgrund der Schublast reduziert. Da auf diese Weise die Restspannung durch effektives Lindern der Schublast mit einer einfachen Struktur gelindert werden kann, in der nur das erste ringförmige Vertiefungsteil speziell an einer spezifischen Position des Außenumfangsteils des Flanschabschnitts vorgesehen ist, wird es für das Getriebeelement möglich, das Auftreten eines späteren Bruchs aufgrund hoher Restspannung effektiv zu verhindern.
Ferner ist gemäß dem zweiten Aspekt in der Kraftübertragungsvorrichtung das zweite ringförmige Vertiefungsteil, das die Schublast reduziert, in der an der anderen Seite axialen Richtung liegenden Seitenfläche des Nabenabschnitts vorgesehen, so dass es das Positionierungsvorsprungsteil zumindest partiell überlappt, und es wird möglich, durch Verringerung der Schublast mittels des zweiten ringförmigen Vertiefungsteils, eine Restspannung zu lindern, die in dem axial inneren Endteil des Schweißabschnitts im Bezug auf den Nabenabschnitt, der eine mit thermischem Schrumpf einhergehende Zugkraft aufnimmt. Da auf diese Weise die Restspannung durch effektives Lindern der Schublast mit einer einfachen Struktur gelindert werden kann, in der nur das zweite ringförmige Vertiefungsteil speziell an einer spezifischen Position der Seitenfläche des Nabenabschnitts an der anderen Seite in der axialen Richtung vorgesehen ist, wird es für das Getriebeelement möglich, das Auftreten eines späteren Bruchs aufgrund hoher Restspannung effektiv zu verhindern.
Da, gemäß jedem der dritten und fünften Aspekte, der radiale Spielraum zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils und der Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts hin angeordnet ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche des Außenumfangs-Positionierungsteils, wobei der radiale Spielraum die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt, wird es möglich, den Schweißabschnitt und das an der Schweißabschnitt-Seite liegende innere Ende der radial gerichteten Positionierungsfläche in der axialen Richtung zu beabstanden. Aus diesem Grund wird auch dann, wenn das Positionierungsvorsprungsteil eine hohe Schubreaktionskraft von der radial gerichteten Positionierungsfläche empfängt, die Spannung über einen relativ langen Bereich in der axialen Richtung von einem Abschnitt des Positionierungsvorsprungsteils, das sich gegen die radial gerichtete Positionierungsfläche zum Schweißabschnitt abstützt, verteilt, und es wird daher möglich, eine im inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts oder dessen Nachbarschaft erzeugte Restspannung effektiv zu lindern.
Da insbesondere, gemäß dem vierten Aspekt, der radiale Spielraum gebildet ist, indem ein Teil des Positionierungsvorsprungsteils in der radialen Richtung weiter auswärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche, kann der Kontaktbereich zwischen der Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils und der radial gerichteten Positionierungsfläche um einen der Zurücksetzung entsprechenden Bereich verkleinert werden, und kann die Innenumfangsfläche in der Kompressionsrichtung leicht verdreht werden, was ermöglicht, dass die Schubreaktionskraft absorbiert wird und hierdurch ferner die Spannung mittels des Positionierungsvorsprungsteils weiter verteilt wird. Die macht es möglich, das Auftreten von Restspannung in dem axial inneren Endabschnitt des Schweißabschnitts und einem umgebenden Teil effektiv zu lindern.
Da ferner, insbesondere gemäß dem fünften Aspekt, der radiale Spielraum gebildet ist, indem ein Teil des Außenumfangs-Positionierungsteils in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche, und direkt mit dem ersten ringförmigen Vertiefungsteil in Verbindung steht, ist es leicht möglich, das erste ringförmige Vertiefungsteil, das in der axialen Richtung weiter zu der Schweißabschnitt-Seite zurückgesetzt ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche, und den radialen Spielraum, der in der radialen Richtung weiter einwärts zurückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche, als eine durchgehende ringförmige konkave Fläche auszubilden.
Da ferner, insbesondere gemäß dem sechsten Aspekt, sich das zweite ringförmige Vertiefungsteil an einer Position befindet, in der es mit der radial gerichteten Positionierungsfläche des Positionierungsaußenumfangsteils in der axialen Richtung teilweise zusammenfällt, wird ein der radial gerichteten Positionierungsfläche entsprechendes Teil des Positionierungsvorsprungsteils, auf das die Reaktionskraft direkt wirkt, wenn das Positionierungsvorsprungsteil eine Schublast auf die radial gerichtete Positionierungsfläche ausübt (insbesondere ein Teil, das in der axialen Richtung mit dem zweiten ringförmigen Vertiefungsteil zusammenfällt) durch das speziell vorgesehene zweite ringförmige Vertiefungsteil leicht verdreht und verformt, und daher wird es möglich, Restspannung, die im inneren Ende des Schweißabschnitts und dessen Nachbarschaft erzeugt wird, weiter zu lindern.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils, das eine Differenzialvorrichtung im Bezug auf eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Teil 2 in 1.
3 ist eine 2 entsprechende Schnittansicht, die eine Restspannungsverteilung eines Differenzialgehäuses in einem Zustand zeigt, in dem nach dem Schweißen das Abkühlen abgeschlossen ist, bestimmt durch Computersimulationsanalyse.
4 ist eine 3 entsprechende Schnittansicht, die ein Vergleichsbeispiel zeigt.
5 ist eine (2 entsprechende) Schnittansicht, die ein wesentliches Teil einer Differenzialvorrichtung im Bezug auf eine zweite Ausführung zeigt.
6 ist eine (2 entsprechende) Schnittansicht, die ein wesentliches Teil einer Differenzialvorrichtung im Bezug auf eine dritte Ausführung zeigt.

Bezugszeichenliste

A1, A2: Erste und zweite Außenumfangsteile
A3: Außenumfangs-Positionierungsteil
A3a: Axial gerichtete Positionierungsfläche des Außenumfangs-Positionierungsteils
A3c: Teil des Außenumfangs-Positionierungsteils
A3r: Radial gerichtete Positionierungsfläche des Außenumfangs-Positionierungsteils
B3: Positionierungsvorsprungsteil
B3c: Teil des Positionierungsvorsprungsteils
B3i: Innenumfangsfläche des Positionierungsvorsprungsteils
B3s: Seitenfläche des Positionierungsvorsprungsteils
C: Radialer Spielraum
G1, G2,: Erste und zweite ringförmige Vertiefungsteile
R: Ringrad
Rb: Nabenabschnitt
sf1: Erste Seitenfläche als an einer Seite in axialer Richtung liegende Seitenfläche des Flanschabschnitts
sr2: Zweite Seitenfläche als an der anderen Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche des Nabenabschnitts
3: Differenzialgehäuse als Getriebeelement
3f: Flanschabschnitt
3w: Schweißabschnitt
3wi: axial inneres Endteil des Schweißabschnitts
10: Differenzialvorrichtung als Kraftübertragungsvorrichtung

ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung im Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Zunächst ist, in den 1 und 2, die eine erste Ausführung zeigen, in einem Getriebegehäuse MC eines Fahrzeugs (zum Beispiel eines Automobils) eine Differenzialvorrichtung 10 aufgenommen, die Kraft von einer nicht dargestellten Antriebsquelle (zum Beispiel einem am Fahrzeug angebrachten Motor) zwischen einem Achspaar S1, S2 als Ausgangswelle verteilt und überträgt. Die Differenzialvorrichtung 10 ist ein Beispiel einer Kraftübertragungsvorrichtung und enthält in der vorliegenden Ausführung ein Metalldifferenzialgehäuse und einen in dem Differenzialgehäuse 3 angebrachten Differenzialradmechanismus 20.
Das Differenzialgehäuse 3 enthält einen hohlen Gehäusehauptkörper 3c, der in seinem Inneren den Differenzialradmechanismus 20 aufnimmt, erste und zweite Lagernaben 3b1, 3b2, die mit linken und rechten Endteilen des Gehäusehauptkörpers 3c integriert verbunden sind und auf einer ersten Achse X1 angeordnet sind, sowie einen ringförmigen Flanschabschnitt 3f, der integriert mit einem Außenumfangsteil des Gehäusehauptkörpers 3c so ausgebildet ist, dass er radial auswärts weist. Der Gehäusehauptkörper 3c ist im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet, und seine Innenfläche 3ci ist um eine Mitte O der Differenzialgehäuses 3 herum zu einer Kugel ausgebildet.
Die ersten und zweiten Lagernaben 3b1, 3b2 sind an dem Getriebegehäuse MC um die erste Achse X1 über Lager 13, 14 an den Außenumfangsseiten der Naben 3b1, 3b2 drehbar gelagert. Die linken und rechten Achsen S1, S2 sind in Innenumfangsflächen der ersten und zweiten Lagernaben 3b1, 3b2 drehbar eingesetzt und dort gelagert.
In einer von Passflächen zwischen den Lagernaben 3b1, 3b2 und den Achsen S1, S2 sind Gewindenuten 15, 16 vorgesehen, die, einhergehend mit der Drehung im Bezug auf die andere der Passflächen, eine Schraub-PumpWirkung ausüben, die Schmieröl in dem Getriebegehäuse MC in das Differenzialgehäuse 3 fördert.
An dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 ist durch später beschriebene Befestigungsmittel, die Schweißen und Presssitz (Sitz) kombinieren, in einem Innenumfangsteil eines Ringrads R, das heißt, eines Nabenabschnitts Rb, befestigt. Der Flanschabschnitt 3f ist im dargestellten Beispiel zur in der axialen Richtung einen Seite hin (das heißt, der Seite der ersten Lagernabe 3b1) von der Mitte O des Gehäusehauptkörpers 3c versetzt angeordnet. Eine ringförmige Vertiefung 32, die zur in der axialen Richtung einen Seite hin weist, ist zwischen einer Außenfläche des Gehäusehauptkörpers und dem Flanschabschnitt 3f in der Versatzrichtung ausgebildet.
Das Ringrad R hat einen kurzen zylindrischen Felgenabschnitt Ra, der an seinem Außenumfang einen Schrägverzahnungsabschnitt Rga aufweist, und die Nabe Rb, die so ausgebildet ist, dass sie in der axialen Richtung schmaler ist als der Felgenabschnitt Ra und mit einer Innenumfangsseite des Felgenabschnitts Ra integriert verbunden ist, wobei der Verzahnungsabschnitt Rga mit einem Antriebsrad 50 kämmt, das zu einem Ausgangsteil einer mit der Antriebsquelle verbundenen Gangwechselvorrichtung wird.
Die Drehkraft von dem Antriebsrad 50 wird auf dem Gehäusehauptkörper 3c des Differenzialgehäuses 3 über das Ringrad R und den Flanschabschnitt 3f übertragen. In 1 ist der Verzahnungsabschnitt Rga im Querschnitt entlang der Zahnlinie gezeigt, um die Illustration zu vereinfachen.
Der Differenzialradmechanismus 20 enthält eine Ritzelwelle 21, die auf einer zweiten Achse X2 orthogonal zur ersten Achs X1 an der Mitte O des Gehäusehauptkörpers 3c angeordnet und an dem Gehäusehauptkörper 3c gelagert ist, ein Paar von Ritzeln 22, 22, die auf der Ritzelwelle 21 drehbar gelagert sind, sowie linke und rechte Seitenräder 23, 23, die mit jedem Ritzel 22 kämmen und um die erste Achse X1 herum drehbar sind. Die zwei Seitenräder 23, 23, fungieren als Ausgangszahnräder des Differenzialradmechanismus 20, und innere Endteile der linken und rechten Achsen S1, S2 sind in Innenumfangsflächen der zwei Seitenräder 23, 23 längsverzahnt.
Jeweilige Rückseiten der Ritzel 22 und Seitenräder 23 sind auf der kugelförmigen Innenfläche 3ci des Gehäusehauptkörpers 3c jeweils über eine Ritzelanlaufscheibe Wp und eine Seitenradanlaufscheibe Ws (oder direkt ohne Anlaufscheibe) drehbar gelagert. Zumindest Bereiche der Innenfläche 3ci des Gehäusehauptkörpers 3c, die zu einer Ritzellagerfläche und einer Seitenradlagerfläche werden, werden, nach dem Gießen des Differenzialgehäuses 3, mit einer Bearbeitungsvorrichtung wie etwa einer Drehbank durch ein später beschriebenes Arbeitsfenster A spanend bearbeitet.
Die Ritzelwelle 21 wird durch ein Paar von Ritzelwellenlagerlöchern 3ch hindurch eingesetzt und gehalten, die in einem Außenumfangsendteil des Gehäusehauptkörpers 3c ausgebildet sind, und erstreckt sich auf der zweiten Achse X2. Durch Einsetzen (zum Beispiel Presssitz) in den Gehäusehauptkörper 3c ist ein Haltestift 17 angebracht, der sich so erstreckt, dass er ein Endteil der Ritzelwelle 21 schneidet. Der Haltestift 17 verhindert, dass sich die Ritzelwelle 21 von dem Ritzelwellenlagerloch 3ch löst.
Die Drehkraft, die von dem Antriebsrad 50 über das Ringrad R auf den Gehäusehauptkörper 3c des Differenzialgehäuses 3 übertragen wird, wird über den Differenzialradmechanismus 20 auf das Achspaar S1, S2 verteilt und übertragen, während eine Differenzdrehung erlaubt wird. Da die Differenzialfunktion des Differenzialradmechanismus 20 herkömmlich gut bekannt ist, wird deren Erläuterung hier weggelassen.
Wie in 1 mit der gepunkteten Linie gezeigt, hat das Differenzialgehäuse 3 in einer Seitenwand des Gehäusehauptkörpers 3c weiter zur in der axialen Richtung anderen Seite hin (das heißt, der Seite der zweiten Lagernabe 3b2) als der Flanschabschnitt 3f ein Paar von Arbeitsfenstern H. Das Paar von Arbeitsfenstern H ist symmetrisch an entgegengesetzte Seiten einer die erste und die zweite Achse X1, X2 enthaltenden virtuellen Ebene angeordnet und ausgebildet. Jedes Arbeitsfenster H ist ein Fenster, um die Bearbeitung der Innenfläche 3ci des Gehäusehauptkörpers 3c oder den Einbau des Differenzialradmechanismus 20 in den Gehäusehauptkörper 3c zu erlauben, und ist in einer Form ausgebildet, die für diesen Zweck ausreichend groß ist.
Ein Beispiel einer Struktur zum Befestigen des Nabenabschnitt Rb des Ringrads R an dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 wird zusätzlich im Bezug auf 2 erläutert.
Eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts 3f enthält ein erstes Außenumfangsteil A1, das sich in der axialen Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende erste Seitenfläche sf1 (das heißt, an der Seite der ersten Lagernaben 3b1) des Flanschabschnitts 3f, an dem ein geschweißter Abschnitt B1 des Innenumfangs des Nabenabschnitts Rb sitzt und geschweißt ist, sowie ein zweites Außenumfangsteil A2, das dem axial inneren Ende des ersten Außenumfangsteils A1 benachbart ist. Ein ringförmiges Hohlraumteil 30 mit rechteckigem Querschnitt ist zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des zweiten Außenumfangsteils A2 und eines Hohlraum-bildenden Teils B2 ausgebildet, das im Innenumfang des Nabenabschnitts Rb vertieft ist. Der Sitz zwischen dem ersten Außenumfangsteil A1 und dem geschweißten Abschnitt B1 vor dem Schweißen kann ein leichter Presssitz oder ein spielfreier Sitz sein.
Das axial innere Ende eines Schweißabschnitts 3w zwischen dem ersten Außenumfangsteil A1 und dem Nabenabschnitt Rb (insbesondere dem geschweißten Abschnitt B1) weist zu dem Hohlraumteil 30. Das Hohlraumteil 30 ist so ausgebildet, dass es sich zumindest in der radialen Richtung weiter auswärts erstreckt als der Schweißabschnitt 3w (in der Ausführung auch weiter einwärts). Das Hohlraumteil 30 kann als Entgasungsmittel genutzt werden, das das im Schweißabschnitt 3w erzeugte Gas glattgängig nach außen abführt. Das zweiten Außenumfangsteil A2 ist im dargestellten Beispiel in der radialen Richtung von dem ersten Außenumfangsteil A1 einwärts abgestuft, kann aber mit dem ersten Außenumfangsteil A1 auch durchgängig fluchten.
Eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts 3f hat weiter zur in der axialen Richtung anderen Seite hin (das heißt, der Seite des zweiten Lagernabe 3b2) als das Hohlraumteil 30, ein Außenumfangs-Positionierungsteil A3, und das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 ist so ausgeformt, dass es in der radialen Richtung von dem axial inneren Ende des zweiten Außenumfangsteils A2 einwärts abgestuft ist. Mit dem Außenumfangs-Positionierungsteil A3 steht ein Positionierungsvorsprungsteil B3 in Eingriff, das am Innenumfang des Nabenabschnitts Rb so vorgesehen ist, dass es in der radialen Richtung einwärts vorsteht. Aufgrund des Eingriffs wird der Nabenabschnitt Rb sowohl in radialen als auch axialen Richtungen im Bezug auf den Flanschabschnitt 3f positioniert.
Um die Positionierung auszuführen, hat das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 eine radial gerichtete Positionierungsfläche A3r, die eine Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 aufweist, das in der axialen Richtung aufgepresst ist, um den Nabenabschnitt Rb in der radialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt 3f zu positionieren, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche A3a, die an der Seite des ersten Außenumfangsteils A1 eine Seitenfläche B3s des Positionierungsvorsprungsteils B3 aufweist, das sich dagegen abstützt, um den Nabenabschnitt Rb in der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt 3f zu positionieren. Anstelle des oben beschriebenen Presssitzes des radial gerichteten Positionierungsfläche A3r und der Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 können diese auch spielfrei sitzen.
Die axial gerichtete Positionierungsfläche A3a erstreckt sich in der radialen Richtung vom axial inneren Ende des zweiten Außenumfangsteils A2 auf einer zur ersten Achse X1 orthogonalen virtuellen Ebene einwärts. Die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r ist als zylindrische Fläche um die erste Achse X1 herum ausgebildet und schließt sich von einer zweiten Seitenfläche sf2 an der anderen Seite in der axialen Richtung (das heißt, der Seite der zweiten Lagernabe 3b2) des Flanschabschnitts 3f an.
Das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 hat eine ringförmige konkave Fläche 40, die eine durchgehende Verbindung zwischen einem radial inneren Endteil der axial gerichteten Positionierungsfläche A3a und einem axial inneren Endteil der radial gerichteten Positionierungsfläche A3r vorsieht. Die ringförmige konkave Fläche wird nun gesondert erläutert.
Das heißt, in dem Außenumfangs-Positionierungsteil A3 ist ein erstes ringförmiges Vertiefungsteil G1 vorgesehen, das zur Minderung einer Spannung aufgrund einer Schublast dient, die von dem Positionierungsvorsprungsteil B3 erzeugt wird, das auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r drückt, wenn der Nabenabschnitt Rb, einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts 3w zwischen dem ersten Außenumfangsteil A1 und dem Nabenabschnitt Rb, eine radial einwärtige Zugkraft aufnimmt. Das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 ist vorgesehen, um zum Beispiel einen Bereich des Außenumfangs-Positionierungsteils A3, das dem radial inneren Ende der axial gerichteten Positionierungsfläche A3a benachbart ist, in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts 3w hin zu vertiefen als die axial gerichtete Positionierungsfläche A3a. Weil das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 speziell vorgesehen ist, kann die Spannung aufgrund der Schublast reduziert werden, wodurch es möglich wird, eine Restspannung zu lindern, die in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenen Teil erzeugt wird, im Bezug auf den Nabenabschnitt Rb, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf eine Zugkraft hält.
Ferner ist, in der axialen Richtung weiter zu der Schweißabschnitt 3w-Seite hin als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r, ein ringförmiger radialer Spielraum C zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils A3 und der Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 angeordnet, wobei der radiale Spielraum C die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt voneinander bringt, und dieser radiale Spielraum C direkt mit dem Innenraum des ringförmigen Vertiefungsteils G1 in Verbindung steht.
Der radiale Spielraum C wird gebildet, indem ein Teil 3Bc (das heißt, ein dem Schweißabschnitt 3w in der axialen Richtung näheres Teil) des Positionierungsvorsprungsteils B3 in der radialen Richtung weiter auswärts rückgesetzt wird als die radial gerichteten Positionierungsfläche A3r. Darüber hinaus wird der radiale Spielraum C auch gebildet, indem ein Teil A3c (das heißt, ein in der axialen Richtung dem Schweißabschnitt 3w näheres Teil als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r) des Außenumfangs-Positionierungsteils A3 in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt wird als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r, und das Teil A3c und das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 glatt durchgängig sind, um hierdurch eine durchgehende ringförmige konkave Fläche 40 zu bilden, die insgesamt relativ breit ist.
Ein zweites ringförmiges Vertiefungsteil G2 ist, in einer an der anderen Seite in der axialen Richtung liegenden Seitenfläche sr2 des Nabenabschnitts Rb vorgesehen, so dass zumindest ein Teil davon das Positionierungsvorsprungsteil B3 überlappt, wobei das zweite ringförmige Vertiefungsteil G2 eine Schublast reduziert, über die das Positionierungsvorsprungsteil B3 auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r drückt, weil der Nabenabschnitt Rb einhergehend mit dem thermischen Schrumpf des Schweißabschnitts 3w eine radial einwärtige Zugkraft erhält. Da die Schubkraft auch reduziert werden kann, indem speziell das zweite ringförmige Vertiefungsteil G2 vorgesehen wird, kann die Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und ein umgebendes Teil erzeugt wird, im Bezug auf den Nabenabschnitt Rb, der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf eine Zugkraft aufnimmt, noch weiter gelindert werden.
Eine im Wesentlichen V-förmige Ringnut Gr, die axial einwärts konkav ist, ist in einer ersten Seitenfläche sr1 an in der axialen Richtung einen Seite (das heißt, an der Seite der ersten Lagernabe 3b1) des Nabenabschnitts Rb vertieft, so dass die axiale Position der Ringnut Gr und die axiale Position des Hohlraumteils 3 partiell miteinander zusammenfallen (und daher ausreichend tief sind). Darüber hinaus ist, wie insbesondere in 2 klar zu sehen, ein verengter Abschnitt Rbk, der bei Betrachtung im Querschnitt der Ringnut Gr (in anderen Worten im die erste Achse enthaltenden Querschnitt) leicht verengt ist, teilweise entlang einem Abschnitt des Nabenabschnitts Rb ausgebildet, der zwischen der Ringnut Gr und dem Hohlraumteil 30 und Schweißabschnitt 3w aufgenommen ist.
Nun wird der Betrieb der ersten Ausführung erläutert.
Das Differenzialgehäuse 3 ist aus Metallmaterial (zum Beispiel Aluminium, Aluminiumlegierung, Gusseisen etc.) gegossen, und nach dem Gießen wird ein vorbestimmter Bereich (zum Beispiel die Innenfläche 3ci des Gehäusehauptkörpers 3c, Innen- und Außenumfänge innerhalb der Lagernaben 3b1, 3b2, der Flanschabschnitt 3f, das Ritzelwellenlagerloch 3ch etc.) einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Differenzialgehäuses 3 einem spanenden Bearbeitungsprozess unterzogen.
Jedes Element des Differenzialgetriebemechanismus 20 wird durch das Arbeitsfenster H in das Differenzialgehäuse 3, dessen Bearbeitungsprozess abgeschlossen worden ist, eingebaut, und ein Innenumfangsteil des Nabenabschnitts Rb des Ringrads R, an dem vorab der Zahnabschnitt Rag ausgebildet worden ist, wird mittels Presssitz und Schweißen in Kombination mit dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 verbunden.
Nun wird der Prozess zum Verbinden des Ringrads R erläutert. Zuerst wird der geschweißte Abschnitt B1 des Nabenabschnitts Rb des Ringrads R auf das erste Außenumfangsteil A1 des Flanschabschnitts 3f aufgesetzt, und gleichzeitig wird die Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 des Nabenabschnitts Rb auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r des dritten Außenumfangsteils A3 aufgepresst, und wird die Innenfläche B3s des Positionierungsvorsprungsteils B3 gegen die axial gerichtete Positionierungsfläche A3a des dritten Außenumfangsteils A3 abgestützt. Somit wird die Positionierung des Nabenabschnitts Rb in sowohl der radialen Richtung als auch der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt 3f ausgeführt.
Anschließend wird der Sitzteil zwischen dem geschweißten Abschnitt B1 des Nabenabschnitts Rb und dem ersten Außenumfangsteil A1 des Flanschabschnitts 3f geschweißt. Dieser Schweißprozess wird zum Beispiel so ausgeführt, wie in 2 mit der Kettenlinie gezeigt, durch Bestrahlen des Außenendes des Sitzteils zwischen dem ersten Außenumfangsteil A1 des Flanschabschnitts 3f und dem geschweißten Abschnitt B1 des Nabenabschnitts Rb mit einem Laser von einem Laserschweißbrenner T, und der bestrahlte Bereich wird allmählich zum gesamten Umfang des Außenendes des Sitzteils bewegt.
Auf diese Weise wird das Innenumfangsteil des Nabenabschnitts Rb des Ringrads R über eine vorbestimmte Position mittels Presssitz und Schweißen in Kombination mit dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 stabil verbunden.
4 zeigt ein Vergleichsbeispiel, das die technischen Aspekte der vorliegenden Erfindung (der ersten und zweiten ringförmigen Vertiefungsteile G1, G2) nicht aufweist. Da in dieser Anordnung der Schweißabschnitt 3w zwischen dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 als Getriebegehäuse (Getriebeelement) und dem Nabenabschnitt Rb des Ringrads R während des Schweißens thermischer Ausdehnung unterliegt und dann nach dem Schweißen thermischem Schrumpf unterliegt, nimmt insbesondere der Nabenabschnitt Rb eine starke Zugkraft von dem Flanschabschnitt 3f zur Seite des Schweißabschnitts 3w hin auf, das heißt, in der radialen Richtung einwärts. Die Zugkraft drückt das Positionierungsvorsprungsteil B3 am Innenumfang des Nabenabschnitts Rb gegen das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 des Flanschabschnitts 3f, wobei eine Verlagerung des Positionierungsvorsprungsteils B3 durch das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 stark beschränkt wird, und daher dort eine Tendenz besteht, dass in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenden Teil, das der Ursprung der Spannung in dem Nabenabschnitt Rb ist, eine relativ hohe Restspannung erzeugt wird (siehe Restspannungsverteilung von 4).
Andererseits ist, gemäß der vorliegenden Ausführung, in dem Außenumfangs-Positionierungsteil A3 das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 so vorgesehen, dass es in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts 3w hin vertieft ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche A3a, was die Spannung aufgrund einer Schublast reduziert, die durch das Positionierungsvorsprungsteil B3 hervorgerufen wird, das auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r drückt, weil der Nabenabschnitt Rb einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts 3w die Zugkraft aufnimmt. Das heißt, da die Steifigkeit des Flanschabschnitts 3f, der an dem Nabenabschnitt Rb mit dem dazwischenliegenden Schweißabschnitt Rw zieht, ist durch das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 im gewissen Grad verringert, und eine Kraft, die von der radial gerichteten Positionierungsfläche A3r, auf die die Schublast ausgeübt wird, über das Außenumfangs-Positionierungsteil A3 zu der Seite des axial inneren Endabschnitts 3we des Schweißabschnitts 3w übertragen wird, durch das erste ringförmige Vertiefungsteil G1 reduziert wird, wird die durch Schublast hervorgerufene Spannung in der Nähe des Schweißabschnitts 3w gelindert. Wie aus 3 klar ist, wird es hierdurch möglich, die Restspannung zu lindern, die in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenden Teil, die im Vergleichsbeispiel deutlich ist.
Ferner ist das zweite ringförmige Vertiefungsteil G2, das die Schublast reduziert, über die das Positionierungsvorsprungsteil B3 einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts 3w auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r drückt, an der in der axialen Richtung anderen Seite in der Seitenfläche sr2 des Nabenabschnitts B3 so vorgesehen, dass es das Positionierungsvorsprungsteil B3 zumindest teilweise überlappt. Das heißt, die Steifigkeit des Positionierungsvorsprungsteils B3 kann durch das zweite ringförmige Vertiefungsteil G2 im gewissen Grad reduziert werden, kann die Schublast dementsprechend verringert werden, und wird es möglich, wie aus 3 klar wird, eine Restspannung in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenden Teil, die in dem Vergleichsbeispiel deutlich ist, weiter zu lindern.
Darüber hinaus befindet sich das zweite ringförmige Vertiefungsteil G2 an einer Position, in der es in der axialen Richtung mit der radial gerichteten Positionierungsfläche A3r partiell zusammenfällt. Aus diesem Grund wird ein der radial gerichtete Positionierungsfläche A3r entsprechendes Teil des Positionierungsvorsprungsteils B3, auf die Reaktionskraft direkt wirkt, wenn das Positionierungsvorsprungsteil B3 die Schublast auf die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r ausübt (insbesondere ein Teil, das in der axialen Richtung mit dem zweiten ringförmigen Vertiefungsteil G2 zusammenfällt), durch das speziell vorgesehene zweite ringförmige Vertiefungsteil G2 leicht verdreht und verformt, und es wird daher möglich, eine Restspannung, die in dem inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenden Teil erzeugt wird, weiter zu lindern.
Im Ergebnis wird es möglich, das Auftreten eines späteren Bruchs aufgrund hoher Restspannung im Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3, insbesondere dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und eines umgebenden Teils, effektiv zu verhindern.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführung der ringförmige radiale Spielraum C zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils A3 und der Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts 3w hin angeordnet als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r, wobei der ringförmige radiale Spielraum C die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt, und es daher möglich ist, den Schweißabschnitt 3w und das innere Ende der radial gerichteten Positionierungsfläche A3r an der Seite des Schweißabschnitts 3w in der axialen Richtung voneinander zu beabstanden. Aus diesem Grund wird, auch wenn das Positionierungsvorsprungsteil B3 eine starke Schubreaktionskraft von der radial gerichteten Positionierungsfläche 3Ar erhält, die Spannung über einen in der axialen Richtung relativ langen Bereich von einem Abschnitt des Positionierungsvorsprungsteils B3, der sich gegen die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r auf den Schweißabschnitt 3w abstützt, verteilt, und es wird möglich, Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und eines umgebenden Teils erzeugt wird, effektiv zu lindern.
Insbesondere weil der radiale Spielraum C gebildet ist, indem das Teil B3c (das heißt, ein Teil, das in der axialen Richtung dem Schweißabschnitt 3w näher ist) des Positionierungsvorsprungsteils B3 in der radial Richtung weiter auswärts rückgesetzt wird als die radial gerichteten Positionierungsfläche A3r, kann der Kontaktbereich zwischen der Innenumfangsfläche B3i des Positionierungsvorsprungsteils B3 und der radial gerichteten Positionierungsfläche A3r um einen dem Rücksetzen entsprechenden Bereich verkleinert werden, und kann somit die Innenumfangsfläche B3i in der Kompressionsrichtung leicht verdreht werden, was es möglich macht, dass die Schubreaktionskraft absorbiert wird und ferner die Spannung in dem Positionierungsvorsprungsteil B3 weiter verteilt wird. Dies macht es möglich, dass das Auftreten von Restspannung in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w und einem umgebenden Teil effektiv gelindert wird.
Darüber hinaus ist der radiale Spielraum C auch ausgebildet, indem das Teil A3c (das heißt, ein Teil, das in der axialen Richtung dem Schweißabschnitt 3w näher ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r) des Außenumfangs-Positionierungsteils A3 in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt wird als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r steht und direkt mit dem Inneren des ersten ringförmigen Vertiefungsteils G1 in Verbindung. Hierdurch lassen sich das erste ringförmige Vertiefungsteil G1, das in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts 3w hin rückgesetzt ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche A3a, und der radiale Spielraum C (insbesondere das Teil A3c des Außenumfangs-Positionierungsteils A3, das weiter vertieft ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche A3r), der in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt ist als die radial gerichteten Positionierungsfläche A3r, leicht als eine durchgehende ringförmige konkave Fläche 40 ausbilden.
Nun wird eine zweite Ausführung im Bezug auf 5 erläutert. Dies erste Ausführung zeigt eine solche, in der die Ringnut Gr, die in der ersten Seitenfläche sr1 des Nabenabschnitts Rb relativ tief vertieft ist, eine angenäherte V-Form hat, und ein Abschnitt des Nabenabschnitts Rb, der zwischen der Ringnut Gr und dem Hohlraumteil 30 und Schweißabschnitt 3w aufgenommen ist, bei Betrachtung im Querschnitt der Ringnut Gr teilweise leicht verengt ist, aber in der zweiten Ausführung ist eine Ringnut Gr', die in der ersten Seitenfläche sr1 des Nabenabschnitts Rb vertieft ist, noch tiefer ausgebildet als in der ersten Ausführung.
Eine Innenfläche 60 an einer Seite der Ringnut Gr' (der Innenseite in der radialen Richtung) ist derart ausgebildet, dass eine Innenfläche 61, die die mit der ersten Seitenfläche sr1 verbundene offene Seitenhälfte ist, zu einer verjüngten Form abgeschrägt ist, und eine Innenfläche 62, die die blockierte Seitenhälfte ist, zu einer zylindrischen Fläche um die erste Achse X1 herum ausgebildet ist.
Selbst wenn daher die Dicke des Ringrads R an der Seite der Innenfläche 70 an der anderen Seite (der Außenseite in der radialen Richtung) der Ringnut Gr' vergrößert wird, um das Ringrad R zu verstärken, ist es, insbesondere weil die Innenfläche 62, die die Hälfte an der blockierten Seite ist, eine zylindrische Fläche ist, möglich, einen ausreichenden Spalt in der radialen Richtung zwischen sich selbst und der Innenfläche 70 sicherzustellen. Die Ringnut Gr' kann daher ausreichend tief ausgebildet werden, während die Bearbeitung ihres Bodenteils ermöglicht wird, damit sie eine erforderliche runde Fläche wird. Darüber hinaus wird ein Abschnitt des Nabenabschnitts Rr, der zwischen dem Hohlraumteil 30 und der Innenfläche 62 geschichtet ist, die die Hälfte an der blockierten Seite der Ringnut Gr' ist, zu einem verengten Abschnitt Rbk', der sich in der axialen Richtung erstreckt. Der verengte Abschnitt Rbk hat eine minimale Dicke t_MIN, die nicht größer gemacht ist als die axiale Länge des Schweißabschnitts 3w, und kleiner ist als die maximale Breite sowohl in den radialen als auch axialen Richtungen des Hohlraumteils 30.
Weil, gemäß dem speziell vorgesehenen verengten Abschnitt Rbk', die Steifigkeit eines Teils und den Schweißabschnitt 3w des Nabenabschnitts Rb herum geeignet geschwächt werden kann, um somit eine leichte Biegung zu ermöglichen, wird es möglich, eine Restspannung, die in dem Schweißabschnitt 3w des Flanschabschnitts 3f und einem umgebenden Teil durch thermischen Schrumpf des Schweißabschnitts 3w erzeugt wird, noch effektiver zu lindern.
Die Struktur der zweiten Ausführung ist ansonsten grundlegend die gleiche wie jene der ersten Ausführung, und Bauelemente der zweiten Ausführung sind mit den gleichen Bezugszahlen und Symbolen wie jenen der entsprechenden Bauelemente der ersten Ausführung bezeichnet, wobei eine weitere Erläuterung der Struktur weggelassen wird. Die zweite Ausführung kann grundlegend die gleichen betriebsmäßigen Effekte wie jene der ersten Ausführung erzielen.
Nun wird eine dritte Ausführung im Bezug auf 6 erläutert. Die dritte Ausführung unterscheidet sich darin, dass eine Ringnut Gr, die in der ersten Seitenfläche sr1 des Nabenabschnitts Rb vertieft ist, so ausgebildet ist, dass sie flacher ist als jene der ersten Ausführung, und einen bogenförmigen Querschnitt hat.
Die Struktur der dritten Ausführung ist ansonsten grundlegend die gleiche wie jene der ersten Ausführung, und Bauelemente der dritten Ausführung sind mit den gleichen Bezugszahlen und Symbolen wie jenen der entsprechenden Bauelemente der ersten Ausführung bezeichnet, wobei eine weitere Erläuterung der Struktur weggelassen wird. Die dritte Ausführung kann auch grundlegend die gleichen betriebsmäßigen Effekte wie jene der ersten Ausführung erzielen.
Oben sind Ausführungen der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungen beschränkt und kann auf zahlreichen Wegen modifiziert werden, solange die Modifikationen nicht vom Gegenstand abweichen.
Zum Beispiel illustrieren die Ausführungen einen Fall, in dem die Differenzialvorrichtung 10 als Kraftübertragungsvorrichtung in einer Fahrzeugdifferenzialvorrichtung implementiert ist, insbesondere einer Differenzialvorrichtung zwischen linken und rechten Antriebsrädern, aber in der vorliegenden Erfindung kann die Differenzialvorrichtung 10 auch als eine Differenzialvorrichtung zwischen vorderen und hinteren Antriebsrädern implementiert werden und kann als Differenzialvorrichtung in verschiedenen anderen Typen von Maschinen und Vorrichtungen als Fahrzeugen implementiert werden.
Ferner kann die vorliegende Erfindung auf eine andere Kraftübertragungsvorrichtung als eine Differenzialvorrichtung (zum Beispiel eine Drehzahluntersetzungsvorrichtung, eine Drehzahlübersetzungsvorrichtung, eine Gangwechselvorrichtung etc.) angewendet werden, und in diesem Fall wird ein rotierendes Gehäuse und ein rotierendes Element, das zur Drehmomentübertragung der Kraftübertragungsvorrichtung dient, zu dem Getriebegehäuse oder dem Getriebeelement.
Darüber hinaus illustrieren die Ausführungen einen Fall, in dem der Verzahnungsabschnitt Rag des Ringrads R eine Schrägverzahnung ist, aber das Ringrad der vorliegenden Erfindung kann auch ein anderes Zahnrad mit einer Zahnform sein, die eine Schublast in Richtung entlang der ersten Achse X1 aufgrund des Eingriffs mit dem Antriebsrad 50 aufnimmt (zum Beispiel ein Kegelzahnrad, ein Hypoidzahnrad etc.). Alternativ kann die Verzahnung eine Zahnform haben, die aufgrund des Eingriffs mit dem Antriebsrad 50 keine Schublast aufnimmt (zum Beispiel eine Geradverzahnung).
Ferner illustrieren die Ausführungen einen Fall, in dem der Nabenabschnitt Rb des Ringrads R, der den vorab ausgebildeten Verzahnungsabschnitt Rag aufweist, mit dem Flanschabschnitt 3f des Differenzialgehäuses 3 verbunden ist, aber das Ringrad R kann mit dem Nabenabschnitt Rb auch vor der Ausbildung des Verzahnungsabschnitts Rag verbunden werden und kann danach der Verzahnungsabschnitt Rag ausgebildet werden.
Darüber hinaus illustrieren die Ausführungen einen Fall, in dem zum Schweißen zwischen dem Flanschabschnitt 3f und dem Nabenabschnitt Rb Laserschweißen verwendet wird, aber in der vorliegenden Erfindung kann auch ein anderes Schweißverfahren angewendet werden (zum Beispiel Elektronenstrahlschweißen etc.).
Ferner illustrieren die Ausführungen einen Fall, in dem beide ersten und zweiten ringförmigen Vertiefungsteile G1, G2 vorgesehen sind, aber es hat sich herausgestellt, dass ein bestimmter Effekt (das heißt, ein Effekt, der eine Linderung der Restspannung ermöglicht, die in dem axial inneren Endabschnitt 3we des Schweißabschnitts 3w erzeugt wird) auch dann erreicht werden kann, wenn nur eines der ersten und zweiten ringförmigen Vertiefungsteile G1, G2 vorgesehen ist. Daher kann eine andere Ausführung implementiert werden, in der nur eines der ersten und zweiten ringförmigen Vertiefungsteile G1, G2 vorgesehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016188657 [0004]

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Getriebeelement (3) aufweist, das an seinem Außenumfang einen radial auswärts weisenden Flanschabschnitt (3f) aufweist und drehbar ist, sowie ein Ringrad (R), das an seinem Innenumfang einen den Flanschabschnitt (3f) umgebenden Nabenabschnitt (Rb) aufweist, wobei eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts (3f) zumindest ein erstes Außenumfangsteil (A1) aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche (sf1) des Flanschabschnitts (3f), und an dem eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts (Rb) sitzt und angeschweißt ist, sowie ein Außenumfangs-Positionierungsteil (A3), mit dem ein an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts (Rb) vorstehendes Positionierungsvorsprungsteil (B3) weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil (A1) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenumfangs-Positionierungsteil (A3) zumindest eine radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r) aufweist, an der eine Innenumfangsfläche (B3i) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) sitzt oder presssitzt, um den Nabenabschnitt (Rb) in radialer Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt (3f) zu positionieren, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche (A3a), gegen die sich eine an der Seite des ersten Außenumfangsteils (A1) liegende Seitenfläche (B3s) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) abstützt, um den Nabenabschnitt (Rb) in der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt (3f) zu positionieren, ein erstes ringförmiges Vertiefungsteil (G1) in dem Außenumfangs-Positionierungsteil (A3) so vorgesehen ist, dass es wenigstens in der axialen Richtung weiter zur Schweißabschnitt-Seite (3w) hin vertieft ist als die axial gerichtete Positionierungsfläche (A3a), wobei das erste ringförmige Vertiefungsteil (G1) eine Spannung lindert, die durch eine Schublast hervorgerufen wird, über die das Positionierungsvorsprungsteil (B3) auf die radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r) in Folge davon drückt, dass der Nabenabschnitt (Rb), einhergehend mit thermischem Schrumpf des Schweißabschnitts (3w) zwischen dem ersten Außenumfangsteil (A1) und dem Nabenabschnitt (Rb), eine in der radialen Richtung einwärtige Zugkraft aufnimmt und eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt (3we) des Schweißabschnitts (3w) im Bezug auf den Nabenabschnitt (Rb), der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das erste ringförmige Vertiefungsteil (G1) gelindert werden kann, was die Spannung aufgrund der Schublast reduziert.
Kraftübertragungsvorrichtung, die ein Getriebeelement (3) aufweist, das an seinem Außenumfang einen radial auswärts weisenden Flanschabschnitt (3f) aufweist und drehbar ist, sowie ein Ringrad (R), das an seinem Innenumfang einen den Flanschabschnitt (3f) umgebenden Nabenabschnitt (Rb) aufweist, wobei eine Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts (3f) zumindest ein erstes Außenumfangsteil (A1) aufweist, das sich in axialer Richtung weiter einwärts erstreckt als eine an einer Seite in der axialen Richtung liegende Seitenfläche (sf1) des Flanschabschnitts (3f), und an dem eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts (Rb) sitzt und angeschweißt ist, sowie ein Außenumfangs-Positionierungsteil (A3), mit dem ein an einer Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts (Rb) vorstehendes Positionierungsvorsprungsteil (B3) weiter an der anderen Seite in der axialen Richtung als das erste Außenumfangsteil (A1) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenumfangs-Positionierungsteil (A3) zumindest eine radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r) aufweist, an der eine Innenumfangsfläche (B3i) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) sitzt oder presssitzt, um den Nabenabschnitt (Rb) in radialer Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt (3f) zu positionieren, sowie eine axial gerichtete Positionierungsfläche (A3a), gegen die sich eine an der Seite des ersten Außenumfangsteils (A1) liegende Seitenfläche (B3s) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) abstützt, um den Nabenabschnitt (Rb) in der axialen Richtung im Bezug auf den Flanschabschnitt (3f) zu positionieren, ein zweites ringförmiges Vertiefungsteil (G2) in einer an der in der axialen Richtung anderen Seite liegenden Seitenfläche (sr2) des Nabenabschnitts (Rb) so vorgesehen ist, dass zumindest ein Teil davon das Positionierungsvorsprungsteil (B3) überlappt, wobei das zweite ringförmige Vertiefungsteil (G2) eine Schublast lindert, über die das Positionierungsvorsprungsteil (B3) auf die radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r) in Folge davon drückt, dass der Nabenabschnitt (Rb), einhergehend mit thermischem Schrumpf eines Schweißabschnitts (3w) zwischen dem ersten Außenumfangsteil (A1) und dem Nabenabschnitt (Rb), eine in der radialen Richtung einwärtige Zugkraft aufnimmt und eine Restspannung, die in dem axial inneren Endabschnitt (3we) des Schweißabschnitts (3w) im Bezug auf den Nabenabschnitt (Rb), der einhergehend mit dem thermischen Schrumpf die Zugkraft aufnimmt, durch das zweite ringförmige Vertiefungsteil (G2) gelindert werden kann, was die Schublast reduziert.
Die Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein radialer Spielraum (C) zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils (A3) und der Innenumfangsfläche (B3i) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts (3w) hin angeordnet ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r), wobei der radiale Spielraum (C) die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt.
Die Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der radiale Spielraum (C) gebildet ist, indem ein Teil (B3c) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) in der radialen Richtung weiter auswärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r).
Die Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Spielraum (C) zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Außenumfangs-Positionierungsteils (A3) und der Innenumfangsfläche (B3i) des Positionierungsvorsprungsteils (B3) in der axialen Richtung weiter zur Seite des Schweißabschnitts (3w) hin angeordnet ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche (Ar3), wobei der radiale Spielraum (C) die einander gegenüberliegenden Flächen außer Kontakt miteinander bringt und der radiale Spielraum (C) gebildet ist, indem ein Teil (A3c) des Außenumfangs-Positionierungsteils (A3) in der radialen Richtung weiter einwärts rückgesetzt ist als die radial gerichtete Positionierungsfläche (A3r), und direkt mit dem ersten ringförmigen Vertiefungsteil (G1) in Verbindung steht.
Die Kraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite ringförmige Vertiefungsteil (G2) in der axialen Richtung partiell mit der radial gerichteten Positionierungsfläche (A3r) zusammenfällt.