JP2006200743A - 動力伝達装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクスルハウジングがアルミニュウム製であっても、軸受の予荷重が維持される動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、ハウジング１４、ケース２７を有する差動装置２０、およびハウジング１４内でケース２７を回転可能に支持するディファレンシャル・ベアリング２８を含む。荷重経路に沿ってディファレンシャル・ベアリング２８に予荷重が加えられる。ディファレンシャル・ベアリング２８と共にシム１０が荷重経路内に配置されている。シム１０は、荷重経路内の構成部材間での熱膨張率の差を相殺し、一定範囲の運転温度において所望の軸受予荷重を維持できるように、少なくとも部分的には所定の熱膨張率を有する物質で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は動力伝達装置に関するものであり、より具体的には、アクスルアセンブリ内のベアリングにかかる所望の予荷重を維持することができる装置に関するものである。

１対の軸受部を用いてアクスルアセンブリハウジング内にディファレンシャルケースを回転可能に支持する工程は公知である。典型的に、上記軸受部は、内輪および外輪、ならびに該内輪と該外輪との間に配置された複数のローラを有するように構成されている。車両が運用されている間のベアリングの寿命を長くするために、軸予荷重が肯定的に作用することが発見されている。

所望の予荷重を軸受部に適用できる調整機構を含むアクスルアセンブリもある。典型的に、調整ナットは所望の予荷重が得られるまでアクスルアセンブリ内で回転され、その後、その回転位置に固定される。別の方法としては、差動装置とベアリングとが前記車軸ハウジング内に設置されている状態で、該車軸ハウジングの一部は、外力の適用によって分離されていてもよい。上記差動装置とベアリングとの設置後、上記車軸ハウジングに適用される外力が解放され、上記軸受部に軸予荷重が加えられる。

従来、このような方法は所望の軸受予荷重を提供するよう十分に機能していたが、改善することも可能である。具体的には、前記アクスルアセンブリが異なる熱膨張率を有する様々な物質を用いて構成されている場合、所望の軸受予荷重が維持されるかどうかが心配となる。具体的には、アクスルアセンブリハウジングがアルミニウム製であり、一方ディファレンシャルケースは鋳鉄または鋼鉄で構成されるような場合である。前記アクスルアセンブリの運転温度は様々であるため、特定の構成部材は異なる比率で膨張したり縮んだりしてしまう。このように、特定の温度で設定された軸受予荷重は、初めの構成状態から温度変化により様々に変化する。

[発明の概要]
本発明は、ハウジングを含む動力伝達装置、ケースを有する差動装置、および該ケースを上記ハウジング内に回転可能に支持する軸受部を含んでいる。荷重経路に沿って、上記軸受部に予荷重が加えられる。シムは、該軸受部と共に上記荷重経路内に配置されている。上記シムは、荷重経路内の構成部材の異なる熱膨張率を相殺し、一連の運転温度の範囲にわたって所望の軸受予荷重を維持できるように、少なくとも部分的には、所定の熱膨張率を有する物質から構成されている。

本発明のさらなる適用領域については、以下に述べられる詳細な説明によって明らかにされる。詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい実施形態を示してはいるが、あくまでも説明を目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを企図したものではないと理解されたい。

[好ましい実施形態の詳細な説明]
以下の、好ましい実施形態についての記述はあくまでも具体例であり、本発明とその応用および使用を限定することを企図したものでは全くない。

図面を参照してみると、本発明の実施形態の教示によって構成された熱補正式軸受予荷重装置は概して符号８で示されている。本軸受装置は、駆動アクスルアセンブリ１２に動作可能に連結されたシム１０を含む。特に図１および図２に示されているように、駆動アクスルアセンブリ１２は、一般的に、差動装置２０と駆動可能に相互接続されているピニオンギア１６およびリングギア１８を含むハイポイドギアセットを回転可能に取り付けるための車軸ハウジング１４を含んでいる。差動装置２０は、旋回または他の操縦操作中に起き得る車軸の回転速度の差を相殺する一方で、１対の車軸（図示せず）に動力を伝達するよう機能する。車軸の回転速度の差を相殺するために、差動装置２０は、上記車軸と駆動可能に相互接続されている、１対のピニオンギア２４および１対のサイドギア２６を含む。上記アクスルアセンブリ１２の適切な機能を促進させるために、差動装置２０は、１対のディファレンシャル・ベアリング２８上に回転可能に取り付けられたケース２７を含む。各ディファレンシャル・ベアリング２８は、内輪３０、外輪３２、および該内輪と該外輪との間に配置された複数のローラ３４を含む。車軸ハウジング１４は、各ディファレンシャル・ベアリング２８の外周ほぼ１８０°を支持するために２つの半円形の軸頸（図示せず）を含む。１対のベアリング・キャップ３６は、各ディファレンシャル・ベアリング２８の残りの約半分を側方から支持する。各ベアリング・キャップ３６は、ネジ部品のような当技術分野で慣行の方法で、車軸ハウジング１４に取り付けられている。

差動ベアリングの寿命に最適な条件およびピニオンギアとリングギアとの適切な係合を保証するために、１対のナット３８が備えられている。図２に示されるように、各調整ナット３８は、調整ナット３８の回転によってディファレンシャル・ベアリング２８を軸方向に動かせるように、車軸ハウジング１４と螺合している第一端部４０およびディファレンシャル・ベアリング２８と隣接している第二端部４２を有する。各調整ナット３８は、調整ロック４６の一部分を受け入れるための複数の保持孔または保持スロット４４をさらに含む。調整ロック４６は、適切な軸受予荷重が加えられた後、調整ナット３８が回転しないようにする。

図２は、調整ナット３８とディファレンシャル・ベアリング２８の外輪３２との間に配置されたシム１０を示している。シム１０は、一連の運転温度の範囲にわたって所望の差動軸受予荷重を維持することができる。具体的には、シム１０は、ディファレンシャル・ベアリング２８を含む荷重経路内に配置された構成部材のサイズの変化を相殺するよう機能する。例えば、図２に開示されている実施形態では、荷重は車軸ハウジング１４から、調整ナット３８、外輪３２、ローラ３４、および内輪３０を通り、ケース２７へ伝達される。前述のように、作動中にディファレンシャル・ベアリング２８の内輪３０と外輪３２との間の圧縮予荷重を維持することは有益であることが発見されている。異なる熱膨張率を有する物質が上記ベアリング荷重経路内に存在するため、熱膨張の差を相殺できる装置は有益である。

図３から図５は、シム１０をより詳細に示している。シム１０は、ほぼ円筒形のシム本体４８を含んでおり、シム本体４８は高分子材料を鋳型に注入成形して構成することもできる。該高分子材料は、上記差動ベアリング荷重経路内に存在する他の構成部材の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有し得る。このように、シム１０の材質は、上記差動ベアリング荷重経路内の他の構成部材よりも高い比率で膨張する。具体的には、車軸ハウジング１４がアルミニウムのような物質で構成され得るとも考えられる。ケース２７は鋳鉄から、内輪３０、外輪３２およびローラ３４は硬化性機械鋼から構成され得る。アルミニウムで構成され得る該車軸ハウジング１４は、ケース２７、内輪３０、外輪３２、およびローラ３４よりも高い熱膨張率を有し得る。

駆動アクスルアセンブリがシム１０なしで構成されており、上記構成部材が室温である場合、該構成部材の各々が室温であれば、前記軸受予荷重は所望の範囲内である。作動中に温度が上昇した場合、車軸ハウジング１４は、他の構成部材よりも高い比率で膨張する。上記ベアリング荷重経路内の構成部材の位置に基づいて、上記温度が組み立て時の温度から上昇した場合、前記差動軸受予荷重が低下することが考えられる。同様に、温度が低下する間に車軸ハウジング１４がケース２７およびディファレンシャル・ベアリング２８よりもかなり大幅に縮小された場合、軸受予荷重が増加し得る。したがって、ディファレンシャル・ベアリング２８上の上記予荷重は、前記運転温度と組み立て時の温度との間の温度変化によって異なる。前述のように、シム１０は、温度変化毎に大幅に大きさを変えることによって、所望の範囲内に差動軸受予荷重を維持する働きをし、他の鋼鉄製または鉄製構成部材の大きさの変化に対する車軸ハウジング１４の大きさの変化を相殺する。

シム１０は、シム本体４８に取り付けられた１対の第一の板５０および１対の第二の板５２を含む。第一の板５０の各々は、シム本体４８の第一表面５６と接合（engage）している第一表面５４を含む。第一の板５０の第二表面５８は、調整ナット３８の端面６０と接合（engage）している。同様に、第二の板５２の各々は、第一表面６２および反対側の第二表面６４を含む。第一表面６２は、シム本体４８の第二表面６６と接合（engage）している。第二の板５２の第二表面６４は、外輪３２の端面６８と接合（engage）している。

シム本体４８は、注入成形工程およびその後の本体冷却工程中に形成されるゲートマーク７０を含む。ゲートマーク７０は、第二表面６６からオフセットされた第二凹型表面７４だけでなく第一表面５６からオフセットされた第一凹型表面７２を含む、厚みを低減された部分として形成され得る。用いられる製造工程次第で、第一表面７２および／または第二表面７４は、凹型ではなく、第一表面５６および第二表面６６を越えて外側に突き出していてもよい。したがって、２つの第一の板５０は、ゲートマーク７０の位置では、互いに離れており、同様に、２つの第二の板５２も、ゲートマーク７０の位置では、互いに離れている。

図３から図５に示された実施形態では４つの板が見られるが、他の実施形態では、板が１つ、２つ、または３つであるとも考えられるということが当業者には理解されるであろう。より少数の板を有する実施形態は、本発明の範囲から逸脱したものではない。例えば、ゲートマーク７０が常に第一表面５６および第二表面６６上に、またはその下にあるようにシム本体４８が製造された場合、前述した４つの板の代わりに２つの閉じた環、座金のような板が提供され得る。それに加えて、シム本体４８の第一表面５６または第二表面６６だけがそこに連結される板を含む他の実施形態も考えられる。第一の板５０および第二の板５２は、シム１０を横切る荷重を分配するよう機能する。シム本体４８を構成するために用いられる物質が耐圧強度を有するものであると判断された場合、シム本体４８の１側面に配置されたシム板は取り除かれうる。

形状の数にかかわらず、上記の板は、注入成形工程の間、またはその後、シム本体４８に連結され得る。接着剤または他の接着技術を用いて上記本体と板とを連結することもできる。別の方法として、上記の板は、シム本体４８に接触する別個の構成部材として設置することもできる。

図６には、代替実施形態のアクスルアセンブリ２００が示されている。アクスルアセンブリ２００は、差動軸受予荷重を与えるために調整ナットが使用されていない点を除いては、アクスルアセンブリ１２とほぼ同様である。類似した構成部材は、前述の参照番号のまま示されている。

駆動アクスルアセンブリ１２に関して前述したように、アクスルアセンブリ２００は、ケース２７を回転可能に支持するディファレンシャル・ベアリング２８を含む。しかしながら、図６に開示された実施形態では、調整ナット３８および調整ロック４６は必要ではない。所望の差動軸受予荷重を与えるために車軸ハウジング２０２の一部が外側にゆがめられ、車軸ハウジング２０２内の間隙２０４が大きくなっている。差動装置２０およびディファレンシャル・ベアリング２８は、間隙２０４が機械力によって拡大されている間に、間隙２０４内に配置される。上記差動装置２０がディファレンシャル・ベアリング２８と共に車軸ハウジング２０２内に適切に配置されると、間隙２０４を拡大させる力は解除される。車軸ハウジング２０２は、元の形に跳ね返り、所望の差動軸受予荷重を提供する。アクスルアセンブリの様々な構成部材の機械加工のばらつきを相殺し、所望の差動軸受予荷重を達成するために、軸受予荷重経路内にスペーサ２０６が配置され得る。別の方法として、変化する運転温度の範囲にわたって所望の軸受予荷重を維持する装置だけでなく当初所望の軸受予荷重を提供するために、シム１０に類似した一群のシムが異なる厚さで構成されてもよい。

図６は、外輪３２と車軸ハウジング２０２との間に配置されたシム１０を示している。別の方法として、本発明の範囲から逸脱することなく、シム１０に類似したシムが内輪３０とディファレンシャルケース２７との間に置かれてもよいということが当業者には理解されるであろう。さらに、前述の物質はあくまでも例であり、前述の熱補正式軸受予荷重装置は、いくつの物質間であっても、熱膨張率の違いを相殺できると理解されたい。

また、前記の記載はあくまでも本発明の実施形態の例を開示し説明したものである。上記請求の範囲に定義されているように、本発明の精神と範囲から逸脱することなく様々な修正および変形が成されてもよいということが、先の説明、付属図面および請求の範囲から、当業者には容易に理解されるであろう。

本発明の教示によって構成された駆動アクスルアセンブリ１２の第一の実施の形態の分解斜視図である。 図１に示されたアクスルアセンブリ１２の部分断面図である。 熱補正式シム１０の例の平面図である。 図３に示されたシム１０の側面図である。 図３に示された５−５の線に沿って取られた上記シム１０の断面図である。 本発明の教示によって構成された駆動アクスルアセンブリ２００の第二の実施の形態の部分断面図である。

符号の説明

８ 熱補正式軸受予荷重装置
１０ シム
１２ 駆動アクスルアセンブリ
１４ 車軸ハウジング
１６ ピニオンギア
１８ リングギア
２０ 差動装置
２４ ピニオンギア
２６ サイドギア
２７ ケース
２８ ディファレンシャル・ベアリング
３０ 内輪
３２ 外輪
３４ ローラ
３６ ベアリング・キャップ
３８ 調整ナット
４０ 第一端部
４２ 第二端部
４４ 保持孔または保持スロット
４６ 調整ロック
４８ シム本体
５０ 第一の板
５２ 第二の板
５４ 第一の板５０の第一表面
５６ シム本体４８の第一表面
５８ 第一の板５０の第二表面
６０ 調整ナット３８の端面
６２ 第二の板５２の第一表面
６４ 第二の板５２の第二表面
６６ シム本体４８の第二表面
６８ 外輪３２の端面
７０ ゲートマーク
７２ 第一凹型表面
７４ 第二凹型表面
２００ アクスルアセンブリ
２０２ 車軸ハウジング
２０４ 間隙
２０６ スペーサ

Claims (21)

1. ハウジングと、
   ケースを有する差動装置であって、該ケースが上記ハウジング内に回転可能に取り付けられている差動装置と、
   上記ケースを回転可能に支持する軸受部であって、該軸受部に予荷重が与えられるように荷重経路内に配置された該軸受部と、
   上記軸受部を含む上記荷重経路内に配置されたシムであって、少なくとも部分的には所定の熱膨張率を有する物質で構成され、一定範囲の運転温度において上記所望の軸受予荷重を維持するように上記荷重経路内の構成部材の異なる熱膨張率を相殺するシムと
   を含む、動力伝達装置。
2. 上記シムは、プラスチック製本体に連結された金属板を含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 上記プラスチック製本体は、ほぼ円筒形であり、該本体を通して伸びる開口部を含む、請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 上記シムは、上記プラスチック製本体に連結された第二、第三、および第四の金属板を含み、上記各金属板が互いに離れて配置されている、請求項３に記載の動力伝達装置。
5. 上記軸受部は、内輪、外輪、および該内輪と該外輪との間に配置された複数のローラを含み、
   上記シムは、該内輪および該外輪のうちの１つと接合して(engaging)いる、請求項１に記載の動力伝達装置。
6. 上記シムは、上記内輪および上記ケースと接合して(engaging)いる、請求項５に記載の動力伝達装置。
7. 上記ハウジングは、上記ケースを構成する物質の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する物質から構成されている、請求項１に記載の動力伝達装置。
8. 上記シムは、上記ハウジングを構成する物質の熱膨張率よりも高い熱膨張率を有する少なくとも１つの物質から構成されている、請求項７に記載の動力伝達装置。
9. 上記軸受予荷重を、上記軸受部に与えることができる軸受調整機構をさらに含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
10. 上記軸受調整機構は、ネジ山を有する調整器であって、回転可能かつ上記ハウジングに対して軸方向に平行移動可能であることにより、上記軸受予荷重を上記軸受部に与えることができる調整器を含む、
    請求項９に記載の動力伝達装置。
11. 上記軸受調整機構は、上記軸受部と偏向して接合された上記シムを含む、請求項１に記載の動力伝達装置。
12. ハウジングと、
    第一回転軸と、
    第二回転軸と、
    上記第一回転軸と第二回転軸とを駆動可能に相互接続するギアセットであって、回転可能なケース内に配置されたギアセットと、
    上記ケースを回転可能に支持する軸受部と、
    上記軸受部と偏向して接合され、所望の予荷重を上記軸受部に与えるシムであって、少なくとも部分的には上記ハウジングまたは上記ケースよりも高い熱膨張率を有する物質から構成され、運転温度の変化に際して上記軸受部に与える上記所望の予荷重を維持することができるシムと
    を含む、動力伝達装置。
13. 上記シムは、プラスチック製本体に連結された金属板を含む、請求項１２に記載の動力伝達装置。
14. 上記シムは、
    上記プラスチック製本体に連結され、かつ上記金属板から離れて配置されている第二の金属板を含み、
    上記各金属板は、上記プラスチック製本体の表面と接合しているほぼ平らな第一表面と、上記ケース、上記ハウジング、または上記軸受部のうちの１つと接合するのに適したほぼ平らな第二表面とを有する、請求項１３に記載の動力伝達装置。
15. 上記プラスチック製本体は、上記金属製シムの端部同士の間に配置された凹型表面を含む、請求項１４に記載の動力伝達装置。
16. 上記軸受部は、内輪、外輪、および該内輪と該外輪との間に配置された複数のローラを含み、
    上記シムは、該内輪および該外輪のうちの１つと接合している、請求項１２に記載の動力伝達装置。
17. 上記シムは、上記内輪および上記ケースと接合している、請求項１６に記載の動力伝達装置。
18. ケースに取り付けられたギアセットを有する動力伝達装置内の軸受部に与える予荷重を維持する方法であって、
    上記軸受部で上記ケースを回転可能に維持する工程と、
    上記軸受部を含む荷重経路内にシムを配置する工程と、
    上記軸受部に所望の軸荷重まで予荷重を与える工程と、
    運転温度が変化する際に上記軸受部に与える上記所望の軸荷重を維持する工程と、
    を含む方法。
19. 上記シムを上記軸受部と接合する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 上記シムを形成する為に、プラスチック製本体に金属板を接着する工程をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 上記荷重経路内の他の構成部材よりも高い熱膨張率を有する物質を用いて、上記プラスチック製本体を注入成形する工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。

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