JP2007531651A - ギアを取り付けるギアサポートおよび係るギアサポートを有するギア - Google Patents

Abstract

【課題】自動車においてギアを取り付けるための改良されたギアサポート、特に経済的に製造可能であり、また好ましい音響的挙動を有するギアサポートを提供する。
【解決手段】自動車にギア12、特に車軸ギア12を取り付けるためのギアサポート20であって、長手方向の軸15に沿うように向けられた細長いキャリア部24と、前記キャリア部24の一端にあるフランジ部22であって、前記ギアサポート20をギア12のケースに固定する役割を果たすフランジ部22と、前記キャリア部24の他端に備えられたベアリング部とを有し、前記ベアリング部26は前記ギアサポート20を自動車に取り付ける役割を果たす。この例において、前記キャリア部24は互いに対向する２本の長手方向の桁30,32を有し、それらの間にリブ50,52が延びており、前記長手方向の桁30,32および前記リブ50,52は互いに一体に製造されている。
【選択図】図２

Description

本発明は自動車にギア、特に車軸ギアを取り付けるためのギアサポートに関し、長手方向の軸に沿って向けられた細長いキャリア部と、前記キャリア部の一端にあるフランジ部であって、ギアサポートをギアのケースに固定する役割を果たすフランジ部と、キャリア部の反対側の端の領域内にベアリング部とを有し、前記ベアリング部は前記ギアサポートを自動車に取り付ける役割を果たす。

本発明は更に、係るフランジ接続されたギアサポートを有するギアに関する。

ギア（トランスミッション（変速機））は原則として、複数の懸架位置で自動車に取り付けられる。ベアリング（支持）点は、ギアを介してトルクが伝達されることにより生じる支持反力モーメントに対して適切な位置でなければならない。
この点に関して、ギアケースから離れて配置されたベアリング点を与えるために、ギアケース上に突出するギアサポートを提供することが知られている。これにより、一方では自動車に好ましいベアリング点を設けることができる。また、係るギアサポートの使用により、反力モーメントを吸収するためのレバーアームを大きくすることができる。その結果反力が低減され、より柔らかいゴム製のベアリングを使用することが可能になる。これにより一般に駆動系統のより良い音響的挙動をもたらす。

係るギアサポートの例が下記特許文献１ないし４に開示されている。
ギアサポートは部分的にギアのケースに組み込まれるか（例えば下記特許文献４参照）、または別の要素として設計される（例えば下記特許文献５参照）。
更にまた、４輪駆動のポルシェ９９６の駆動系統から、前輪用車軸の差動装置のケースから出てカルダン軸を取り囲むギアサポートを、前輪用車軸の差動装置上にフランジで取り付けることが知られている。このギアサポートは最も近い従来技術であり、概略長方形の横断面を有するチューブの形状の長細いキャリア部を有する。キャリア部の一端にはフランジ部が備えられ、ギアのケースに固定する役割を果たす。この例では、フランジ部はケースの一部分を形成することができ、その場合はカルダン軸のシーリングのために、原則として軸シールがフランジ部内に組み込まれる。キャリア部の他端には、キャリア部に対して横方向にずらされるように組み込まれたほぼ円形の突起の形状に一体に形成されたベアリング部が備えられている。突起にはゴム製のベアリングを挿入できる。ギアサポートは砂鋳込みにより、一体構造の鋳物として提供される。

更にまた、鋳造物または鍛造物として作られる圧入または溶接された端部を有する引き抜きチューブとして、係るギアサポートを設計することが知られている。
このタイプの設計では、互いに結合しなければならない３個の独立した部品からギアサポートを製造するので、製造コストが比較的高くなる。
ポルシェ９９６の前輪用車軸の差動装置におけるギアサポートもまた、製造に関して比較的非経済的である。

一般に、係るギアサポートの音響的挙動もまた問題となる。駆動系統の歯の噛み合わせにより振動が起きると、大きな閉じた放射表面から共振範囲内で騒音が空中に放射される。
独国特許出願公開第 196 24 002 号明細書 独国特許出願公開第 34 42 584号明細書 独国特許発明第 196 23 936号明細書 独国特許発明第 100 20 079号明細書 独国実用新案出願公開第 85 21 933 号明細書

そこで本発明は、自動車にギアを取り付けるための改良されたギアサポート、特に経済的に製造可能であり、また好ましい音響的挙動を有するギアサポートを提供することを目的とする。本発明の別の目的は、このタイプのフランジ取り付け型ギアサポートを有するギアを提供することである。

初めに述べたギアサポートにおいては、キャリア部は互いに対向する２本の長手方向の桁を有し、この２本の長手方向の桁の間にはリブが延びており、長手方向の桁とリブとが互いに（一体に）１つの部品として製造されることにより、上記の目的が達成される。
更にまた上記の目的は、このタイプのフランジ取り付けされたギアサポートを有するギアによって達成される。

長手方向の桁およびそれらの間に延びているリブを備えた構成によってキャリア部を製造する方策により、キャリア部は例えばダイキャスト工法により、より経済的に製造できる。更にリブにより、より良い音響挙動をもたらす好ましい音響構造を開発することが可能となる。
かくして目的は完全に達成される。

長手方向の桁を、長手方向の軸をはさんで、互いにほぼ平行に向けられた（複数の）板として設計することが、特に好適である。
間にリブが延設された一体構造として製造されることで、これらの長手方向の桁の剛性が高まり、その結果望ましくない音響挙動を引き起こすような振動を容易に生じなくなる。

この例において、リブが各々平面であることが特に好適である。
これはダイキャスト工法による製造を容易にするものである。
リブをキャリア部の長手方向の軸に対して斜め方向に向けることが特に好適である。
この実施形態では、長手方向の軸の周りおよび長手方向の軸と直交する軸の周りのねじれ方向の両方においてキャリア部の高い安定性が得られる。

かくしてギアサポートはトルクに対するサポートとして特に適している。
この例において、リブをジグザグに配列することが特に好適である。
これにより、長手方向の軸の周りのモーメントはどちらの方向においても、特にねじれ方向において、効果的に吸収できる。
リブを鋸の歯の形状に配列することが特に好適である。

これにより、ギアシャフトの通常の回転方向（前進駆動の場合）によって決まる、ねじれ方向における安定性が向上する。
特に好適な実施形態によれば、フランジ部、ベアリング部およびリブはそれぞれ自動車の駆動軸を通すための穴を有し、前記穴は互いに並列に配置され、特にキャリア部の長手方向の軸と同軸に配置されている。

本実施形態において、ギアサポートは駆動軸、特に車軸の差動装置のためのカルダン軸を通すのに適している。しかし一般に、差動装置の車軸シャフトを通すことも考えられる。
更にまた、リブが共振によって振動し騒音源となることをも大体において防止できるという別の利点が、穴があることで得られる。

別の好適な実施形態によれば、フランジ部の半径方向の外縁部と、キャリア部の長手方向の中間部分とが、補強部材によって結合されている。
これにより、ギアの重量が、枠の形式でギアサポートにより好適に導入される。
この場合、補強部材が板状に設計されていることが特に好適である。
これにより、フランジ部とキャリア部との両方に対して好適に結合することができる。

更にまた、補強部材およびキャリア部（上部の長手方向桁）とほぼ直交する方向に向けられた、少なくとも１つの補強リブを、補強部材とキャリア部（上側の長手方向桁）との間に配設することが好適である。
その結果、フランジ部に隣接して、キャリア部の中で特に大きな機械的応力を受ける部分に、高い剛性を与えることができる。

特に好適な実施形態では、ギアサポートの全体が一体鋳造（キャスティング）された要素として製造される。
これにより、ギアサポートは特に経済的に製造できる。これは従来のような閉じた設計をやめることで実現できる。
この設計は、金型から全ての側面で取り出すことが可能であり、アンダーカット（下部の切り取り）を行わずに実施可能である。

ギアサポートに特に好適な材料は軽金属、特にアルミニウムである。
サンドイッチ状の構造により、追加の材料無しでも高い機械的強度が得られる。リブの配列、また補強部材および補強リブの配列および設計、そしてまた適切であれば剛性部材および剛性リブの配列が、有限要素法によって算出可能であることは言うまでもない。
したがって本発明に係るギアサポートは、全体として製造コストの低減とともに改善された音響挙動を可能にする。更に、閉鎖型の設計と比較して著しく軽量化される。

有限要素法（ＦＥ）による計算により、リブを他の形状、例えば長手方向の断面が波形の形状にすることもできる。
上で説明した特徴および以下で説明する特徴は、具体的に説明した組み合わせだけでなく、本発明の趣旨から逸脱することなく他の組み合わせ、またはそれら単独でも使用可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態を図面に図示し、それを参照して以下詳細に説明する。

図１において、自動車の駆動系統の一部を、その全体を参照符１０で示す。
駆動系統１０は車軸ギア、特にその中にカルダン軸１４が導かれる差動装置１２を有する。カルダン軸１４は長手方向の軸１５に沿った向きに配設されている。
自動車の駆動輪を駆動するための車軸シャフト１６，１８は車軸ギア１２から横方向に延びている。

車軸ギア１２は、３つの固定点で車両に取り付けられる。車両への取り付けは、例えばフレーム上、シャシー上、またはクロスメンバー（横材）上に行うことができる。
車軸の差動装置１２の固定点のうち２つは、車軸ギア１２のケースの領域内に直接位置している。これらの支持点は図１では詳しく示してない。
３番目の支持点は、車軸ギア１２のケース上にフランジ取り付けされた、ギアサポート２０の端部にある。

ギアサポート２０は、車軸ギア１２のケースに固定されたフランジ部２２を有する。フランジ部２２はこの場合、ケースの一部を形成する。
フランジ部はそれに隣接して、カルダン軸１４を取り囲む細長いキャリア部２４を有する。キャリア部１４の反対側の端にはベアリング部２６が備えられ、これによりギアサポート２０が車両に固定されている。

車軸の差動装置１２の実際のケースから離れた領域内にギアサポート２０を取り付けることにより、車軸ギア１２を介してのトルクの伝達による反力モーメントをより効果的に支持することが可能となる。そして、より柔らかいゴム製のベアリングの使用が可能になり、駆動系統１０のより良い音響的挙動をもたらす。
フランジ部２２にはＯリングの取り付け座を備えて、ギアケースに対するシーリング（密閉）を行ってもよい。更にまたフランジ部２２内にカルダン軸１４のシーリングのための軸シールを備えてもよい。

本発明の好適な実施形態によるギアサポート２０を図２および図３に示す。
ギアサポート２０は細長い板の形状を有する上部長手方向桁３０と、細長い板の形状を有する下部長手方向桁３２とを有する。上部長手方向桁３０と下部長手方向桁３２とは長手方向の軸１５の両側に備えられ、また長手方向の軸１５を横切る方向で互いにほぼ平行に配置されている。長手方向の桁３０，３２は同様に長手方向の軸１５の方向に互いに平行に配置されているが、しかし互いに角度をつけて配置する（または曲げる）こともできる。

ベアリング部の領域内では、長手方向の桁３０，３２はエスカチオン３４によって結合され、ここからスリーブ延長部３６が延びている。スリーブ延長部３６には、長手方向の軸１５と位置合わせされた穴３７が形成されている。
ベアリングスリーブ３８は、長手方向の軸１５に関して平行にオフセットされてスリーブ延長部３６と一体に形成され、また突出部４０を形成している。ベアリング部２６を車両に取り付けるためのゴム製ベアリングを突出部４０内に挿入することができる。

フランジ部２２はフランジ鍔４４を有し、フランジ鍔は長手方向の軸１５に対してほぼ垂直に延び、その外周上に複数の取り付け用突起４６が備えられている。取り付け用突起４６は接続用ボルト、ネジその他を通すための穴（詳細は示してない）を有する。
更にまた、フランジ鍔４４には中央の穴４８が備えられ、同様に長手方向の軸１５と位置合わせされている。

長手方向の桁３０，３２の間には、それぞれ長手方向の軸１５に対して斜めに向いた第一のリブ５０が延びている。更にまた長手方向の桁３０，３２の間には、同様にそれぞれ長手方向の軸１５に対して斜めに、しかし第一のリブ５０とは反対の向きに向けられている第二のリブ５２が延びている。
第一のリブ５０と第二のリブ５２とは互いに隣接して、ジグザグ形状を形成している。

より正確には、特に図３からわかるように、第一および第二のリブ５０、５２は鋸歯形状を形成している。
その結果、長手方向の軸１５のまわりのねじれ方向において、ギアサポート２０の一方の側での剛性が多少向上する。これにより、ねじれモーメントは、より効果的にその方向で吸収される。この方向はカルダン軸１４の通常の回転方向によって決まる。

更にまた、第一および第二のリブ５０、５２はそれぞれ長手方向の軸１５と位置合わせされた穴５４を有するように設計されている。
穴３７，５４および４８にはカルダン軸１４が挿通される。
この例において、ギアサポート２０がカルダン軸１４に接触しないように、穴３７，５４および４８の寸法が選択されることは言うまでもない。

上部長手方向桁３０の上面には補強部材５８が備えられている。補強部材５８は、キャリア部２４の中央部分からフランジ部２２の上側の縁に向かって延びている。この例における補強部材５８は同様に板状の設計となっている。
補強部材５８と上部長手方向桁３０との間には中央補強リブ６０が備えられ、その平面は上部長手方向桁３０および補強部材５８の各平面に対してほぼ垂直に延びている。

フランジ部２２の領域内には、更に半径方向に延びるリブが備えられるが、これらは図２および図３では詳しく示してない。
ギアサポート２０は一体の部品として製造され、軽金属、特にアルミニウムで作られる。ギアサポートはアンダーカット無しに設計され、またダイキャスト工法で製造できる。

ギアサポートによって支持された車軸ギアを有する自動車の駆動系統の一部の模式的な斜視図である。 本発明に係るギアサポートの一実施形態の後方からの斜視図である。 図２のギアサポートの側面図である。

Claims (12)

1. 自動車にギア（１２）、特に車軸ギア（１２）を取り付けるためのギアサポート（２０）であって、
   長手方向の軸（１５）に沿って向けられた細長いキャリア部（２４）と、
   前記キャリア部（２４）の一端にあるフランジ部（２２）であって、前記ギアサポート（２０）を前記ギア（１２）のケースに固定する役割を果たすフランジ部と、
   前記キャリア部（２４）の他端の領域内にあるベアリング部（２６）であって、前記ギアサポート（２０）を自動車に取り付ける役割を果たすベアリング部とを有し、
   前記キャリア部（２４）は互いに対向する２本の長手方向の桁（３０，３２）を有し、それらの桁の間にリブ（５０，５２）が延びており、前記長手方向の桁（３０，３２）および前記リブ（５０，５２）が互いに一体に製造されていることを特徴とするギアサポート。
2. 前記長手方向の桁（３０，３２）が、長手方向の軸（１５）をはさんで互いにほぼ平行に向けられた板（３０，３２）として設計されたことを特徴とする、請求項１記載のギアサポート。
3. 前記リブ（５０，５２）が平坦であることを特徴とする、請求項１または２記載のギアサポート。
4. 前記リブ（５０，５２）が前記長手方向の軸（１５）および前記キャリア部（２４）に対して傾いていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のギアサポート。
5. 前記リブ（５０，５２）がジグザグに配列されていることを特徴とする、請求項４記載のギアサポート。
6. 前記リブ（５０，５２）が鋸歯状に配列されていることを特徴とする、請求項５記載のギアサポート。
7. 前記フランジ部（２２）、前記ベアリング部（２６）および前記リブ（５０，５２）が、それぞれ自動車の駆動軸（１４）を通すための穴（４８，３７，５４）を有し、前記穴は互いに並列に配置され、特に前記キャリア部（２４）の前記長手方向の軸（１５）と同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のギアサポート。
8. 補強部材（５８）が、前記フランジ部（２２）の半径方向の外縁部（６２）を、前記キャリア部（２４）の長手方向の中間部分に結合していることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のギアサポート。
9. 前記補強部材（５８）が板状に設計されていることを特徴とする、請求項８記載のギアサポート。
10. 前記補強部材（５８）と前記長手方向の桁（３０）とにほぼ直交するように、少なくとも１つの補強リブ（６０）が、前記補強部材（５８）と上側の前記長手方向の桁（３０）との間に配設されていることを特徴とする、請求項８または９記載のギアサポート。
11. 前記ギアサポート（２０）が一体鋳造された要素として製造されていることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のギアサポート。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の、フランジ取り付けされたギアサポート（２０）を有するギア（１２）。

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