JP2008545927A - クラウンギヤ及びクラウンギヤを備えたディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

平歯車と噛み合わせることができるクラウンギヤ（２）、並びに自動車の動力伝達経路のための、クラウンギヤ型のディファレンシャル装置として構成されたディファレンシャル装置（２５）に関する。クラウンギヤ（２）は、冠歯列（６）を形成する円環状の歯列セクション（３）と、冠歯列（６）を軸方向で越えて突き出すハブ（４）とを有している。冠歯列（６）とハブ（４）との間に移行領域（１２）が形成されており、この移行領域（１２）は、冠歯列（６）の歯先ライン（８）に続いていて、ハブ（４）内に移行している。

Description

本発明は、特に自動車の動力伝達経路内のディファレンシャル装置のためのクラウンギヤ（冠歯車）、並びにクラウンギヤを備えたディファレンシャル装置に関する。

ヨーロッパ公開特許第１２０３９００号明細書によれば、１つのディファレンシャルキャリヤと、このディファレンシャルキャリヤ内で１つの回転軸線上に配置された、クラウンギヤとして構成された２つのサイドシャフトギヤと、これらのサイドシャフトギヤと噛み合う平歯車として構成された複数のディファレンシャルギヤとを有する、クラウンギヤ型のディファレンシャル装置が公知である。このディファレンシャルギヤは、ディファレンシャルキャリヤと共に回転する星形の支持部材のジャーナルに回転可能に支承されている。これらのクラウンギヤは、１つの歯列セクションと、この歯列セクションに対して軸方向でセットバック（後退）されたハブとを有していて、このハブ内に、トルク伝達のための前記サイドシャフトが差し込まれるようになっている。

これと類似のクラウンギヤ型のディファレンシャル装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第１０３５４９９８号明細書に開示されており、この公知のディファレンシャル装置においては、サイドシャフトギヤがクラウンギヤとして構成されていて、環状の歯列セクションと、この歯列セクションと一体的に構成されたハブとを有している。ハブは、歯列セクションに対して大きい軸方向の延在寸法を有していて、星形ジャーナルの中央孔内に部分的に突入している。歯列の歯元ラインとハブとの間の移行部は丸味を付けられている。

ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００９６０７号明細書によれば、クラウンギヤを有するディファレンシャル装置の形状のロック型ディファレンシャル装置が公知であり、このディファレンシャル装置においては、サイドシャフトギヤがディファレンシャルギヤとして構成されている。クラウンギヤは、それぞれ１つの円筒形のハブを有していて、このハブの中央に（ハブの軸方向に関連して）、環状の歯列セクションが続いている。ハブの円筒形の外側面と歯列との間に環状のアンダーカットが設けられている。

ヨーロッパ特許第７８７０５５号明細書によれば、クラウンギヤ伝動装置用のクラウンギヤ並びにクラウンギヤを製作するための方法が公知である。クラウンギヤは、ほぼ円環状に構成されていて、円環に対して軸方向に突き出す歯列を有している。この歯列は、ホブ盤を用いた方法によって製作され、この場合、ホブ盤は、クラウンギヤ軸線に関連して半径方向に移動し、軸方向に送られる。ヨーロッパ特許第２２７１５２号明細書には、同様にホブ盤によって製作される、類似のクラウンギヤが開示されている。

アメリカ合衆国特許第６１２９７９３号明細書によれば、クラウンギヤを鍛造するための方法について開示されており、この場合、鍛造工具は火花侵食（ＥＤＭ）によって製作される。鍛造されたクラウンギヤは円環状である。

スイス国特許第４４８６２９号明細書によれば、特にプラスチックより成る歯車について開示されている。この歯車は、平歯を有し、その一方の側面に環状の歯付きリムを備えていて、この歯付きリムの歯列は、歯車の側面に対して後退している。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２３５６７７号明細書によれば、クラウンギヤとピニオンとを備えた１対の歯列について開示されている。クラウンギヤはリング（環状部材）として構成されていて、つばを有しており、このつばの軸方向高さは、冠歯列の歯先ラインに相当する。

ドイツ連邦共和国特許公開第４３０９５５９号明細書によれば、ケーシングを有するマイタ歯車について開示されており、前記ケーシング内に、ピニオンと、平歯を備えた冠歯車として構成された歯車とが支承されている。

本発明の課題は、軽量かつコンパクトな構造の、ディファレンシャルギヤ装置のためのクラウンギヤを提供することである。また本発明の課題は、軽量で短く構成されたディファレンシャル装置を提供することである。

前記課題を解決した本発明によれば、特に自動車の動力伝達経路内でディファレンシャル装置に使用するための、平歯車と噛み合わせることができるクラウンギヤにおいて、歯先ラインを備えた冠歯列を形成する環状の歯列セクションと、前記冠歯列の歯先ラインを越えて軸方向に突き出すハブとを有しており、前記冠歯列とハブとの間に移行領域が形成されており、該移行領域が、冠歯列の歯先ラインに続いていて、前記ハブに移行している。

本発明による解決策は、冠歯列とハブとの間の移行領域によって、クラウンギヤを補強することができる、という利点を有している。これによって、歯列セクションは、強度を損なうことなしに細く構成することができ、ひいてはクラウンギヤは、軽量な重量及び短い軸方向の構造長さを有している。

本発明の有利な実施例によれば、前記移行領域が横断面で見て歯列に接続していて、それぞれ２つの隣接し合う移行領域が、ハブに向かって収束している。これによって、歯列とハブとの間に、クラウンギヤの剛性を高めるように作用する、リブ状の構造が得られる。応力を最小にするために、前記移行領域の表面は、縦断面図で見て、連続的に延在している。この場合、「連続的」とは、数学的な意味で、移行領域が、（歯先の縦断面図で見て）突起又は折り曲げ部を有していないということである。具体的には、移行領域が、（縦断面図で見て）丸味を付けられていて、接線方向でハブに続いている。このような構成によって、応力の小さい特に剛性な構造が得られる。ハブは移行領域において有利な形式でスリーブ状に構成されている。冠歯列とは反対側で、ハブは同様に移行方向で歯列セクションを越えて突き出している。この場合、この突き出した区分が円錐形の外側面を有していれば、応力の小さい移行部のために有利である。また、この突き出した区分がスリーブ状に構成されていて、当接面への丸味を付けた移行部を有していることも考えられる。

本発明の有利な実施態様によれば、半径方向の当接面と、歯列の歯元ラインによって形成された平面との間で軸方向に位置する歯列セクションの環状領域が、歯列のモジュールｍの１倍〜２倍に相当する（ｍ≦Ｌ３≦２ｍ）軸方向の厚さ（Ｌ３）を有している。環状領域の軸方向の厚さＬ３が、歯列の１．０倍のモジュールｍにほぼ相当する（Ｌ３＝１．０ｍ）ようにすれば、有利である。これによって、特に短い構造で、しかも歯元の領域における応力が小さいクラウンギヤが得られる。有利な形式で、歯列はその長手方向で、可変な横断面を有し、また歯元ラインに対して可変な高さを有している。これは有利には、モジュールｍの２．２５倍に相当する（つまりＬ２−Ｌ３＝２．２５ｍ）。この場合、歯列は半径方向で外方に向かって広がっていて、これによって、１つの平歯車との均一な噛み合いが得られる。冠歯列は、直歯又は斜歯として構成されていてよい。

有利な実施態様によれば、クラウンギヤは成形によって製作されており、この場合、特に鍛造又は冷間鍛造が製作法として適している。また選択的に、クラウンギヤは、特に焼結による一次成形によって製作されてもよい。

上記課題の第２の解決策によれば、殊に自動車の動力伝達経路内で使用するための、クラウンギヤを備えたディファレンシャル装置において、回転軸線Ａを中心にして回転駆動せしめられるディファレンシャルキャリヤと、該ディファレンシャルキャリヤ内で回転軸線Ａを中心にして回転可能に支承された２つのサイドシャフトギヤと、前記ディファレンシャルキャリヤと共に回転軸線Ａを中心にして回転可能な、前記サイドシャフトギヤと噛み合っている複数のディファレンシャルギヤとを有しており、前記サイドシャフトギヤが、前記本発明の構成によるクラウンギヤとして構成されていて、前記ディファレンシャルギヤが平歯車として構成されている。

本発明によるディファレンシャル装置の利点は、特に短い軸方向の構造長さを有しているという点にある。何故ならば、使用されたクラウンギヤは、冠歯列とハブとの間の移行部に基づいて、高い剛性を有しており、従って特に細く構成することができるからである。クラウンギヤ型のディファレンシャル装置の軸方向でコンパクトな構造形式によれば、さらに、重量の減少が得られる。

有利な実施態様によれば、前記ディファレンシャルキャリヤは一体的に構成されていて、サイドシャフトギヤ及びディファレンシャルギヤを組み付けるための、互いに逆向きの２つの開口を有している。これによって、部品点数が少なくて済み、ひいては製作コスト及び組立コストが減少される、という利点が得られる。ディファレンシャルギヤは、有利な形式でその内側の端面で以て、サイドシャフトギヤのハブに、回転軸線の方向で支えられている。具体的には、ディファレンシャルギヤはジャーナルに支承されており、該ジャーナルは、２つの軸受部と、これら２つの軸受部間に位置する、これらの軸受部と比較して細い横断面を有する中央部とを有している。この中央部内に、クラウンギヤ内に差し込まれたサイドギヤが侵入するようになっているので、構造長さはさらに減少される。

有利な実施例を以下に図面を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明によるクラウンギヤの斜視図、
図２は、図１に示したクラウンギヤの側面図、
図３は、図１に示したクラウンギヤの縦断面図、
図４は、本発明による２つのクラウンギヤを備えたディファレンシャルギヤセットの側面図、
図５は、図４に示した組み付けられたディファレンシャルギヤセットを備えたディファレンシャル装置の側面図、
図６は、図５に示したディファレンシャル装置の縦断面図である。

以下に図１乃至図３に基づいて、本発明によるクラウンギヤ２を示す。クラウンギヤ２は、ほぼ円環状に構成されていて、歯列セクション３と半径方向内側に位置するハブ４とを有しており、このハブ４はスリーブ状の付加部が軸方向で歯列セクション３から突き出している。ハブ４は長手方向歯列５を有していて、この長手方向歯列５内に、トルクを伝達するための図示していない駆動軸が相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）差し込まれている。クラウンギヤ２は、例えば鍛造又は冷間鍛造による成形によって製作される。

歯列セクション３は、周方向に亘って分配された複数の歯列７を備えた、端面側の冠歯列６を有している。歯列の歯先ライン８と歯元ライン９とは、クラウンギヤ２の回転軸線Ａを基準にしてほぼ半径方向に延在している。つまり、クラウンギヤ２は直歯を有しており、この直歯は、図示していない円筒形の平歯車の対応する直歯に噛み合うようになっている。クラウンギヤ６の歯列７は、その半径方向の延長部を介して、可変な横断面及び可変な高さを有している。歯列７は半径方向外方に広がっていて、この場合、歯元の面１０は、横断面に関連して面取りされている。歯列７とハブ４との間で半径方向に、移行領域１２が形成されており、この移行領域１２は、歯列７に継ぎ目なしに歯列７に接続されていて、ハブ４に移行している。この場合、移行領域１２は丸味をつけられたリブとして構成されていて、このリブの外側面１４は一方では、歯列の歯先ライン８に接続していて、他方では接線方向でハブ４に移行している。互いに隣接し合う２つのリブ１２は、ハブ４に向かって収束しており、それによって、リブ１２間に形成された凹部１５はハブ４で終わっている。この場合、凹部１５の側面は歯元の面１０に継ぎ目無しに続いている。継ぎ目のない連続的な移行部によって、応力は最小にされる。

クラウンギヤ６とは反対側で歯列セクション３は、回転軸線Ａに垂直に位置する当接面１６を有しており、この当接面１６を介して、クラウンギヤ１６は組み込まれた状態で支持面に対して軸方向で支えられる。半径方向内側に円錐形面１７が続いており、この円錐形面１７は、軸方向に突き出すハブ４の外側面である。ハブ４の長さＬ１は、伝達しようとするトルクと歯列５の直径とから算出される。前述のように、ハブ４は、歯列セクション３に対して軸方向の両方向で突き出している。つまり、ハブ４の長さＬ１は、当接面１６と、歯先ライン８の最大部によって形成された平面との間の軸方向の長さＬ２よりも大きい。当接面１６と、歯列の歯元によって形成された平面との間に、歯列７の歯高にほぼ相当する軸方向の厚さＬ３を備えた環状領域１８が形成されている。計算上、前記環状領域の厚さＬ３は、歯列７のモジュールの１倍から２倍の間である。つまりｍ≦Ｌ３≦２ｍである。軸方向の厚さＬ３が歯列７の単一なモジュールｍに相当していれば、つまりＬ３＝ｍであれば、軸方向で特に短いクラウンギヤ２が得られる。

以下に、図４乃至図６について説明する。図４には、まずディファレンシャルギヤセット１９が単独なユニットとして示されており、この単独なユニットは、１つの共通のジャーナル２２上に回転可能に支承された、本発明による２つのクラウンギヤ２，２′と、これらのクラウンギヤに噛み合う２つのディファレンシャルギヤ２０，２０′とを有している。この場合、ディファレンシャルギヤ２０，２０′は、直歯２３を備えた円筒形の平歯車として構成されており、この直歯２３はクラウンギヤ２，２′の冠歯列６に噛み合う。図５及び図６には、ディファレンシャルギヤセット１９がディファレンシャルキャリヤ２４に組み込まれた状態が示されている。このように構成されたディファレンシャル装置２５は、ディファレンシャルギヤの、図示していないケーシング内に支承されている。このために、ディファレンシャルキャリヤ２４は、互いに逆向きのスリーブ状の２つの軸受突起２６，２７を有しており、これらの軸受突起２６，２７に、転がり軸受が被せ嵌められるようになっている。このような形式のディファレンシャルギヤは、特に自動車の動力伝達経路に使用され、１つの入力軸から２つの出力軸にトルクを分配するために用いられる。ディファレンシャルキャリヤ２４内にトルクを導入するために、ディファレンシャルキャリヤ２４にフランジ２８が一体成形されていて、このフランジ２８にリングギヤを固定することができる。

ディファレンシャルキャリヤ２４に導入されるトルクは、ジャーナル２２に支承され、かつディファレンシャルキャリヤ２４と共に回転軸線Ａを中心にして回転するディファレンシャルギヤ２０，２０′を介して、クラウンギヤ２，２′に伝達される。この場合、軸方向で逆向きに作用する拡開力は、支持面２１に支えられているクラウンギヤ２，２′の当接面１６を介して、ディファレンシャルキャリヤ２４に導入される。ジャーナル２２は、ディファレンシャルキャリヤ２４の半径方向の孔２９内に差し込まれていて、固定リング１３で軸方向に固定されている。この場合、別の固定手段も考えられる。ジャーナル２２は、軸受部に対して減径された直径Ｄを有する中央部３０を有している。従って、クラウンギヤ２内に相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）差し込まれたサイドシャフトは中央部３０内に侵入し、それによって構造スペースが節約される。ディファレンシャル装置２５が回転すると、ディファレンシャルギヤ２０，２０′は、遠心力に基づいて半径方向外方に向かって負荷され、その球状の接触面３１が、ディファレンシャルキャリヤ２４に形成された対応する球面状の対抗面に当て付けられる。回転数が小さい時に、ディファレンシャルギヤ２０，２０′が回転軸線Ａに向かって半径方向内方に変位するのを避けるために、ディファレンシャルギヤ２０，２０′はその端面３３が、クラウンギヤ２のハブ４の外側の当接面に当接する。これによって、部品点数の少ない簡単な構造が得られる。ディファレンシャルキャリヤ２４は、一体的に構成されていて、クラウンギヤ２及びディファレンシャルギヤ２０を組み立てるための、互いに逆向きの２つの開口３４を有している。本発明によるディファレンシャル装置２５は、使用されたクラウンギヤ２が最小の厚さを有しているので、軸方向で特に短い構造長さを有している。これは、ディファレンシャル装置２５が、提供される構造スペースが小さい前輪駆動式の自動車に使用される場合に、特に有利である。

本発明によるクラウンギヤの斜視図である。 図１に示したクラウンギヤの側面図である。 図１に示したクラウンギヤの縦断面図である。 本発明による２つのクラウンギヤを備えたディファレンシャルギヤセットの側面図である。 図４に示した組み付けられたディファレンシャルギヤセットを備えたディファレンシャル装置の側面図である。 図５に示したディファレンシャル装置の縦断面図である。

符号の説明

２ クラウンギヤ、 ３ 歯列セクション、 ４ ハブ、 ５ 長手方向歯列（スプライン歯列）、 ６ 冠歯列、 ７ 歯列、 ８ 歯先ライン、 ９ 歯元ライン、 １０ 歯元の面（歯面）、 １２ 移行領域、 １３ 固定リング、 １４ 外側面、 １５ 凹部、 １６ 当接面、 １７ 円錐面、 １８ 環状領域、 １９ ディファレンシャルギヤセット（差動歯車セット）、 ２０ ディファレンシャルギヤ、 ２１ 支持面、 ２２ ジャーナル、 ２３ ストレートギヤ、 ２４ ディファレンシャルキャリヤ、 ２５ ディファレンシャル装置、 ２６ 軸受突起、 ２７ 軸受突起、 ２８ フランジ、 ２９ 孔、 ３０ 中央部、 ３１ 接触面、 ３２ 対抗面、 ３３ 端面、 ３４ 開口、 Ａ 軸線、 Ｂ ジャーナル軸、 Ｄ 直径、 Ｌ 長さ、 ｍ モジュール

Claims (15)

1. 殊に自動車の動力伝達経路内でディファレンシャル装置に使用するための、平歯車と噛み合わせることができるクラウンギヤ（２）において、
   歯先ライン（８）を備えた冠歯列（６）を形成する円環状の歯列セクション（３）と、
   前記冠歯列（６）の歯先ライン（８）を越えて軸方向に突き出すハブ（４）とを有しており、
   前記冠歯列（６）とハブ（４）との間に移行領域（１２）が形成されており、該移行領域（１２）が、冠歯列（６）の歯先ライン（８）に続いていて、前記ハブ（４）に移行していることを特徴とする、クラウンギヤ。
2. 前記移行領域（１２）が横断面で見て歯列（７）に接続していて、それぞれ２つの隣接し合う移行領域（１２）が、ハブ（４）に向かって収束している、請求項１記載のクラウンギヤ。
3. 前記移行領域（１２）が、縦断面図で見て、連続的に延在している、請求項１又は２記載のクラウンギヤ。
4. 前記移行領域（１２）が、縦断面図で見て、丸味をつけられていて、接線方向でハブ（４）に接続している、請求項１から３までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
5. 端面側の当接面（１６）と歯列セクション（３）の歯元ライン（９）との間に形成された環状領域（１８）が、歯列（７）のモジュール（ｍ）の１倍〜２倍に相当する（ｍ≦Ｌ３≦２ｍ）軸方向の厚さ（Ｌ３）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
6. 環状領域（１８）の軸方向の厚さ（Ｌ３）が、歯列（７）の１倍のモジュール（ｍ）にほぼ相当する、請求項５記載のクラウンギヤ。
7. 前記歯列（７）の長手方向の延在寸法が、歯元ライン（９）に対して可変な高さを有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
8. 前記ハブ（４）の、歯列（７）への移行領域（１２）がスリーブ状に構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
9. 前記ハブ（４）が、冠歯列（６）とは逆方向で、歯列セクション（３）を越えて軸方向に突き出していて、円錐形の外側面（１７）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
10. 殊に鍛造又は冷間鍛造による成形によって製作されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
11. 殊に焼結による一次成形によって製作されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のクラウンギヤ。
12. 殊に自動車の動力伝達経路内で使用するための、クラウンギヤを備えたディファレンシャル装置において、
    回転軸線（Ａ）を中心にして回転駆動せしめられるディファレンシャルキャリヤ（２４）と、該ディファレンシャルキャリヤ（２４）内で回転軸線（Ａ）を中心にして回転可能に支承された２つのサイドシャフトギヤ（２）と、
    前記ディファレンシャルキャリヤ（２４）と共に回転軸線（Ａ）を中心にして回転可能な、前記サイドシャフトギヤ（２）と噛み合っている複数のディファレンシャルギヤ（２０）とを有しており、
    前記サイドシャフトギヤ（２）が、請求項１から１１までのいずれか１項記載のクラウンギヤとして構成されていて、前記ディファレンシャルギヤ（２０）が平歯車として構成されていることを特徴とする、ディファレンシャル装置。
13. 前記ディファレンシャルキャリヤ（２４）が一体的に構成されていて、サイドシャフトギヤ（２）及びディファレンシャルギヤ（２０）を組み付けるための、互いに逆向きの２つの開口（３４）を有している、請求項１２記載のディファレンシャル装置。
14. ディファレンシャルギヤ（２０）が、内側に位置する端面（３３）で以て、回転軸線（Ａ）に関連してサイドシャフトギヤ（２）のハブ（４）に半径方向で支えられている、請求項１２又は１３記載のディファレンシャル装置。
15. 前記ディファレンシャルギヤ（２０）がジャーナル（２２）に支承されており、該ジャーナル（２２）が、２つの軸受部と、これら２つの軸受部間に位置する、これらの軸受部と比較して細い横断面を有する中央部（３０）とを有している、請求項１２から１４までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。

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