JP2006046661A - 車軸間差動アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】車軸間差動ハウジングアセンブリの必要性をなくし且つ差幅を減少させ、また、軽量で且つ組み立て容易な軸間差動アセンブリを提供する。
【解決手段】車軸間差動アセンブリは、入力シャフトによって支持された前側ギアおよび後側ギアを含む。前側および後側ギアは、スパイダに支持された複数の車軸間差動ピニオンギアと噛み合い係合している。スパイダは入力シャフトによって駆動され、それぞれが前記複数の車軸間差動ピニオンギアのいずれかを支持する複数の脚を有する。ヘリカル駆動ギアは前側ギアと共に回転するように固定されている。ヘリカル駆動ギアは球形内面によって画定される中央キャビティを含む。スパイダおよび複数の車軸間差動ピニオンギアは中央キャビティ内に配置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車軸間差動アセンブリに関し、この車軸間差動アセンブリは、ヘリカル駆動ギアと共に回転するように取り付けられた前側ギアを含み、且つ前記ヘリカル駆動ギアに形成された球形中央キャビティに配置される複数の車軸間差動ピニオンギアを含む。

例えば、トラクタトレーラ車両等の重量商用車の後輪を駆動するために、通常はタンデム駆動車軸が用いられている。タンデム駆動車軸は、相互接続ドライブシャフトによって接続された前方駆動車軸および後方駆動車軸を含む。タンデム駆動車軸は車軸間差動アセンブリを含み、これによって前方駆動車軸と後方駆動車軸との間の速度の差を許容している。車軸間差動アセンブリは、前方駆動車軸のための前方差動ギアアセンブリへの駆動入力と後方駆動車軸のための後方差動ギアアセンブリへの駆動入力との間の速度の差別化を必要に応じて与える。

典型的な車軸間差動アセンブリは、後側ギアと、スパイダに支持された複数の車軸間差動ピニオンギアと、前側ギアと、車軸間差動ハウジングアセンブリとを含む。入力シャフトがスパイダを駆動する。前側および後側ギアは複数の車軸間差動ピニオンギアと噛み合い係合している。前側ギアは、前方差動ギアアセンブリを駆動するはすば歯車を駆動するように連結されている。スパイダおよび複数の車軸間差動ピニオンギアは車軸間差動ハウジングアセンブリ内に収められている。

前方駆動車軸は車軸ハウジングを含み、この車軸ハウジングは、車軸間差動アセンブリおよび前方差動ギアアセンブリを収容する中央ボウル部を含む。前方差動ギアアセンブリはギアアセンブリ内に収められてキャリアアセンブリを形成する。車軸間差動ハウジングアセンブリはキャリアアセンブリ内に配置され、キャリアアセンブリは車軸ハウジングにボルトで留められている。入力ヨークは車両ドライブシャフトを車軸間差動アセンブリの入力シャフトに連結して前方駆動車軸へ駆動入力を供給する。

この構成にはいくつかの欠点がある。１つの欠点は、車軸間差動ハウジングアセンブリによって車軸間差動アセンブリの重量が著しく増大することである。これは燃費に悪影響を及ぼす。さらに、車軸間差動ハウジング自体を必要とすることによって全体の部品コストおよび組み立て時間が増大する。

もう１つの欠点は、この構成は比較的大きな差幅寸法を有する場合があることである。差幅は、中央ボウル部に隣接する車軸ハウジングの機械加工表面から入力ヨークの端部までの距離と定義される。差幅はドライブライン角度に悪影響を及ぼす。差幅が大きいほどドライブライン角度が大きくなる。ドライブライン角度が大きいほど部品の摩耗に悪影響を及ぼす可能性がある。

車軸間差動ハウジングアセンブリを除去し且つ差幅を減少させる車軸間差動アセンブリを提供することが有益であろう。車軸間差動アセンブリは、従来技術の上述の他のどのような欠陥をも克服すると共に、軽量で且つ組み立て易くあるべきである。

車軸間差動アセンブリは、前側ギアと、後側ギアと、差動スパイダと、前記前側および後側ギアと噛み合い係合する複数の車軸間差動ピニオンギアとを含む。入力シャフトは差動スパイダを駆動し、差動スパイダは複数の車軸間差動ピニオンギアおよび前側ギアを駆動する。前側ギアは駆動ギアと共に回転するように取り付けられ、駆動ギアは前方車軸差動アセンブリへ駆動入力を供給する。駆動ギアは複数の車軸間差動ピニオンギアを受ける中央キャビティを含む。

一例において、前記駆動ギアは外周面および内周面を有するヘリカル駆動ギアである。第１の複数の歯は前記外周面に形成されている。前記第１の複数の歯は、ヘリカル被動ギア上に形成された第２の複数の歯と噛み合い係合している。前記内周面は前記ヘリカル駆動ギアの中央キャビティを画定する。前記内周面は球面半径によって画定される。

差動スパイダは複数の車軸間差動ピニオンギアを支持する。差動スパイダは複数の脚を含み、各脚は前記複数の車軸間差動ピニオンギアのいずれかを支持する。前記差動スパイダおよび前記複数の車軸間差動ピニオンギアは実質的にヘリカル駆動ギアの中央キャビティ内に収められている。

一例において、前記前側ギアは前記ヘリカル駆動ギアの一方の側に接合されている。前記前側ギアは、複数の孔を有する外周フランジを含む。これらの孔は前記ヘリカル駆動ギアの円周方向フランジ上に形成された延長部に整合している。前記延長部は各孔内に受けられて前記前側ギアとヘリカル駆動ギアとを互いに固定する。

本車軸間差動アセンブリはコンパクトな設計を提供し、それにより車軸間差動ハウジングアセンブリの必要性をなくし且つ差幅を減少させる。また、この車軸間差動アセンブリは従来の設計よりも軽量で且つ組み立てが容易である。本発明のこれらおよび他の特徴は以下の明細書および図面から最もよく理解することができ、以下は簡単な説明である。

図１にはタンデム駆動車軸１０が示されている。タンデム駆動車軸１０は、前方車軸１２と、接続ドライブシャフト１６によって前方車軸１２に連結された後方車軸１４とを含む。前方車軸１２は駆動シャフト２０に連結された車軸間差動ギアアセンブリ１８を含み、駆動シャフト２０は、例えばエンジンまたは電気モータ等の駆動源２２によって駆動される。変速機、ギアボックス、クラッチ、または他の何らの既知のパワートレイン部品等のさらなるパワートレイン部品を、技術的に知られているように駆動源２２と駆動シャフト２０との間に配置することができる。車軸間差動ギアアセンブリ１８は知られているように前方車軸１２と後方車軸１４との間で速度の差を与える。

前方車軸１２は前方差動ギアアセンブリ２４を含み、前方差動ギアアセンブリ２４は、一対の横方向に向かい合う前輪端部２８を駆動する前方車軸シャフト２６に連結されている。後方車軸１４は後方差動ギアアセンブリ３０を含み、後方差動ギアアセンブリ３０は、一対の横方向に向かい合う後輪端部３４を駆動する後方車軸シャフト３２に連結されている。車軸間差動ギアアセンブリ１８は接続ドライブシャフト１６を介して前方差動ギアアセンブリ２４および後方差動ギアアセンブリ３０に連結されている。

前方車軸１２は車軸ハウジング３６を含み、この車軸ハウジング３６には前方車軸シャフト２６、車軸間差動ギアアセンブリ１８および前方差動ギアアセンブリ２４が実質的に収められている。車軸ハウジング３６はボウル部３８を含み、ボウル部３８は車軸間差動ギアアセンブリ１８および前方差動ギアアセンブリ２４を収容する。車軸ハウジング３６は垂直中央線４０を画定する。

入力ヨークアセンブリ４２は駆動シャフト２０を車軸間差動ギアアセンブリ１８に連結する。差幅Ｓは、車軸ハウジング３６の垂直中央線４０から入力ヨークアセンブリ４２の端部までの距離と定義される。本発明は、従来の設計と比較して差幅Ｓを減少させる独自の車軸間差動ギアアセンブリ１８を提供する。これについて以下により詳細に説明する。

図２に示されているように、車軸間差動ギアアセンブリ１８は入力シャフト４４を含み、この入力シャフト４４は入力ヨークアセンブリ４２によって駆動シャフト２０に連結されている。前側ギア４６は入力シャフト４４上のベアリング４８に支持されている。ヘリカル駆動ギア５０は、入力シャフト４４によって画定される縦軸５２を中心として前側ギア４６と共に回転するように取り付けられている。

ヘリカル駆動ギア５０は、外周面に形成された複数の歯５１を含む。複数の歯５１は、知られているように前方差動ギアアセンブリ２４へ駆動入力を供給する駆動ギア（図示せず）を駆動する。

前側ギア４６は、図３に示されているように、複数の孔５６を有する外周フランジ部５４を含む。中央孔５８は入力シャフト４４およびベアリング４８を受ける。前側ギア４６は、中央部６２の上に形成された複数の歯６０を含み、これらは複数の孔５６から半径方向内向きに間隔が置かれている。これらの孔５６は、前側ギア４６をヘリカル駆動ギア５０に固着するためのファスナ（図示せず）を受ける。

これらのファスナを別個のファスナとすることができ、または孔５６に挿入されるヘリカル駆動ギア５０上の延長部として形成することもできる。他の選択として、逆の取り付け構成を用いることもでき、その場合には前側ギア４６の上に延長部（図示せず）を形成し、ヘリカル駆動ギア５０のフランジ部６４（図２を参照）の中に孔（図示せず）を形成する。さらに、対応する孔（図示せず）をヘリカル駆動ギア５０のフランジ部６４に形成して前側ギアの孔５６と揃え、両側の孔の組にファスナを挿入することができる。尚、前側ギア４６およびヘリカル駆動ギア５０を単一の部品として共に一体に形成してファスナを不要にすることもできる。

図３に示されているように、車軸間差動ギアアセンブリ１８はスルーシャフト６８に操作可能に連結される後側ギア６６を含み、スルーシャフト６８は後方差動ギアアセンブリ３０へ駆動入力を供給する接続ドライブシャフト１６に連結されている。差動スパイダ７０は複数の車軸間差動ピニオンギア７２を支持し、これらは前側ギア４６および後側ギア６６と噛み合い係合している。差動スパイダ７０および複数の車軸間差動ピニオンギア７２は、ヘリカル駆動ギア５０内に形成された中央キャビティ７４の中に取り付けられる。

差動スパイダ７０は中央本体部７６を含み、中央本体部７６は、入力シャフト４４上に形成されたスプライン部８０と係合するスプライン穴７８を有する。複数の脚８２が中央本体部７６から放射状外向きに延びている。４つの脚８２は外向きに延びて十字形部材を形成することが好ましい。各脚８２には１つの車軸間差動ピニオンギア７２が支持される。スラストワッシャ８４が各車軸間差動ピニオンギア７２に隣接して配置される。

車軸間差動ギアアセンブリ１８はまた、係止リング８６を含む。係止リング８６は、後側ギア６６がヘリカル駆動ギア５０に係止される係止位置と解除位置との間を移動するように作動される。これについて以下により詳細に説明する。

図３および４に示されているように、ヘリカル駆動ギア５０の中央キャビティ７４は球面によって画定される。中央キャビティ７４は縦軸５２の周囲に円周方向に３６０度連続して広がる内周面８８を含む。内周面８８も曲面９０（図４、５Ａ、および５Ｂに最も明確に示されている）によって画定され、曲面９０は、中央キャビティ７４の内周によって画定される内周方向を横断する方向に湾曲している。曲面９０は、縦軸５２と交差する横軸９２の周囲に円周方向に３６０度よりも小さく不連続に広がっている。従って、内周面８８は複数の方向に湾曲している。

スラストワッシャ８４は、各車軸間差動ピニオンギア７２と内周面８８との間に配置される。知られているように、スラストワッシャ８４を用いることによって部品の摩耗を減少させることに役立つ。

図４に示されているように、車軸間差動ギアアセンブリ１８が完全に組み立てられた時、差動スパイダ７０および複数の車軸間差動ピニオンギア７２は実質的に中央キャビティ７４内に収められる。前側ギア４６からの複数の歯６０および後側ギア６６からの複数の歯９６は少なくとも部分的に中央キャビティ７４の中へ延びて複数の車軸間差動ピニオンギア７２と噛み合い係合する。

差動スパイダ７０は入力シャフト４４によって駆動される。後側ギア６６は複数の車軸間差動ピニオンギア７２によって駆動される。車軸間差動ピニオンギア７２は差動スパイダ７０に支持され、差動スパイダ７０は入力シャフト４４に直接取り付けられ且つ中央キャビティ７４内で内周面８８に関連して回転することができる。車軸間差動ピニオンギア７２は前側ギア４６を駆動する。前側ギア４６はヘリカル駆動ギア５０と共に回転して前方車軸１２に入力を供給する。後方車軸１４は、後側ギア６６をスルーシャフト６８および接続ドライブシャフト１６に接続することによって駆動入力を受ける。

この独自の構成により非常にコンパクトな車軸間差動ギアアセンブリ１８が形成され、車軸間差動ハウジングアセンブリの必要性がなくなる。これによって従来の設計と比較して大幅に減量され、組み立てが容易になる。また、車軸間差動ギアアセンブリ１８がよりコンパクトであるため、従来の構成と比較して差幅Ｓが大幅に減少する。差幅の減少によりドライブライン角度が改善し、部品の摩耗が減少する。

上述のように、車軸間差動ギアアセンブリ１８は、係止位置と解除位置との間を移動する係止リング８６を含む。図５Ａは、解除位置にある車軸間差動ギアアセンブリ１８を示している。この位置においては、後側ギア６６およびヘリカル駆動ギア５０は異なる速度で回転することができる。図５Ｂに示されているように、１００で概略的に示されているシフティング機構を用いて係止リング８６を係止位置に移動させる。この位置においては、後側ギア６６およびヘリカル駆動ギア５０は係止されて共に回転し、それによって前方車軸１２および後方車軸への入力速度がほぼ同じとなる。

一体的に形成されたヘリカル駆動ギアおよび前側ギアアセンブリ１１０の実施例が図６に示されている。ヘリカル駆動ギアおよび前側ギアアセンブリ１１０は、外周に形成された複数のヘリカルギア歯１１２を含む。中央キャビティ１１４は上記と同様の球面１１６によって画定される。複数の前側ギア歯１１８が中央キャビティ１１４の一方の側に形成されている。差動スパイダ７０および複数の車軸間差動ピニオンギア７２が上述の方法と同じように中央キャビティ１１４内に受けられる。車軸間差動ピニオンギア７２は複数の前側ギア歯１１８と噛み合い係合する。

車軸間差動ギアアセンブリ１２０の他の例が図７および８に示されている。この構成は上述の構成と同様であるが、係止リングおよびスラストワッシャを含んでいない。前側ギア１２２および後側ギア１２６が入力シャフト１２４に関連して回転するように支持されている。差動スパイダ１２８および車軸間差動ピニオンギア１３０がヘリカル駆動ギア１３４の中央キャビティ１３２に取り付けられている。中央キャビティ１３２は球面１３６を含む。組み立てられた際、差動スパイダ１２８および車軸間差動ピニオンギア１３０が実質的に中央キャビティ１３２内に収められることによりコンパクトなアセンブリを提供する。

この発明の好ましい実施の形態を開示したが、ある程度の変更はこの発明の範囲内に含まれることは当業者には認識されるであろう。このため、この発明の真の範囲および内容を決定するためには、以下の請求の範囲を検討しなければならない。

図１は、本発明を組み入れた車軸間差動アセンブリを有するタンデム駆動車軸を含むパワートレインの概略図である。 図２は、本発明を組み入れた車軸間差動アセンブリの斜視図である。 図３は、図２の車軸間差動アセンブリの分解図である。 図４は、図２の車軸間差動アセンブリの部分断面斜視図である。 図５Ａは、解除位置にある車軸間差動アセンブリを示す部分側断面図である。 図５Ｂは、係止位置にある車軸間差動アセンブリを示す部分側断面図である。 図６は、駆動ギアおよび前側ギアアセンブリの斜視図である。 図７は、本発明を組み入れた車軸間差動アセンブリの他の例を示す部分斜視断面図である。 図８は、図７に示された車軸間差動アセンブリの斜視図である。

Claims (14)

1. 駆動車軸のための車軸間差動アセンブリであって、
   入力シャフトによって支持された後側ギアと、
   前記後側ギアと噛み合い係合する複数の車軸間差動ピニオンギアと、
   前記複数の車軸間差動ピニオンギアと噛み合い係合する前側ギアと、
   前記前側ギアと共に回転するように取り付けられた駆動ギアとを具備してなり、前記駆動ギアは中空中央キャビティを含み、前記複数の車軸間差動ピニオンギアは前記中空中央キャビティ内に配置される、車軸間差動アセンブリ。
2. 前記駆動ギアは外周面および内周面を含み、前記外周面は複数の歯を含み、前記内周面は前記中空中央キャビティを画定する、請求項１に記載の車軸間差動アセンブリ。
3. 前記車軸間差動アセンブリは複数の脚を有するスパイダを含み、各脚は前記複数の車軸間差動ピニオンギアのいずれかを支持し、前記スパイダは前記中空中央キャビティ内に配置される、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
4. 前記スパイダは前記入力シャフトによって駆動され且つ複数のスラストワッシャを含み、前記複数のスラストワッシャはそれぞれ前記複数の脚のいずれかによって支持され、前記スラストワッシャはそれぞれ前記複数の車軸間差動ピニオンギアのいずれかと前記内周面との間に配置される、請求項３に記載の車軸間差動アセンブリ。
5. 前記内周面は球面領域によって画定される、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
6. 前記車軸間差動アセンブリは、解除位置と係止位置との間を選択的に移動可能な係止機構を含み、前記後側ギアは前記係止位置で前記駆動ギアと共に回転するように固定される、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
7. 前記駆動ギアははすば歯車であり、前記前側ギヤおよび後側ギアかさ歯車である、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
8. 前記駆動ギアによって駆動される前方差動ギアアセンブリと、前記後側ギアに連結され、後方差動ギアアセンブリを駆動するスルーシャフトとを含む、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
9. 前記駆動ギアは縦軸を中心として回転し、前記内周面は前記縦軸の周囲に３６０度連続して広がる第１の放射状の面によって画定され、前記内周面は、前記縦軸と交差する横軸の周囲に不連続に広がる第２の放射状の面によってさらに画定される、請求項２に記載の車軸間差動アセンブリ。
10. 前方差動アセンブリを含む前方駆動車軸と、
    前記前方差動アセンブリによって駆動され、横方向に向かい合う車輪端部の前方対を回転させる一対の前方車軸シャフトと、
    接続ドライブシャフトによって前記前方車軸シャフトに連結された後方駆動車軸と、前記後方駆動車軸は前記接続ドライブシャフトに作動可能に連結された後方差動アセンブリを含み、
    前記後方差動アセンブリによって駆動され、横方向に向かい合う車輪端部の後方対を回転させる一対の後方車軸シャフトと、
    車軸間差動アセンブリとを具備してなるタンデム駆動車軸アセンブリであって、前記車軸間差動アセンブリは、入力シャフトと、前記入力シャフトによって支持された後側ギアと、前記後側ギアと噛み合い係合する複数の車軸間差動ピニオンギアと、それぞれが前記複数の車軸間差動ピニオンギアのいずれかを支持する複数の脚を含むスパイダと、前記複数の車軸間差動ピニオンギアと噛み合い係合する前側ギアと、前記前側ギアと共に回転するように取り付けられ、且つ前記スパイダおよび前記複数の車軸間差動ピニオンギアを受ける中央キャビティを含むヘリカル駆動ギアとを有し、前記ヘリカル駆動ギアは前記前方差動アセンブリに駆動入力を供給する、タンデム駆動車軸アセンブリ。
11. 前記ヘリカル駆動ギアは外周面および内周面を含み、前記外周面は複数の歯を含み、前記内周面は前記中央キャビティを画定する、請求項１０に記載のタンデム駆動車軸アセンブリ。
12. 前記内周面は球面である、請求項１１に記載のタンデム駆動車軸アセンブリ。
13. 前記スパイダおよび前記複数の車軸間差動ピニオンギアは実質的に前記中央キャビティ内に収められる、請求項１２に記載のタンデム駆動車軸アセンブリ。
14. 前記スパイダは前記入力シャフトによって直接駆動される、請求項１３に記載のタンデム駆動車軸アセンブリ。

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