JP2017508927A - 流れ制限プラグ及びそれを有する差動機駆動ピニオン - Google Patents

Abstract

所定の内径を備えた内側表面を有する通路内の流体の流れを制限するプラグが提供される。上記プラグは、外側縁部を有するプレート部と、上記プレート部の上記外側縁部を境界付ける枠部とを含む。上記枠部は、上記プレート部から概略的に直角に延在する。上記枠部は、接触部分及び陥没部分を有する。上記接触部分は上記通路の上記内側表面に接触して、上記通路内における上記プラグの位置を保持する。上記陥没部分は上記通路の上記内側表面から離間されることで、上記プラグが上記通路内に配置されたときに、流体が上記プラグをバイパスすることを許容する。【選択図】図２

Description

関連出願に関する相互参照
本出願は、2014年3月10日に出願された米国特許出願第14/202,318号の特典を主張する。本発明は、差動機駆動ピニオンに関する。更に詳細には、差動機駆動ピニオンの内部通路を通る流体の流れを制限するプラグである。

最近の自動車は典型的に、変速機に対して接続された内燃エンジンまたは電気モータの如き駆動力源を含んでいる。上記変速機は、上記駆動力源からのトルク出力を受けると共に、それを、差動ユニットを介して駆動輪へと付与する。上記変速機の出力軸と上記差動ユニットの入力軸との間には、入力された動力を出力するために、差動機駆動ピニオンが位置される。

上記差動機駆動ピニオンは、適切な動力伝達を確実とするために潤滑されるべき軸受により回転的に支持される。上記差動機駆動ピニオンの中空内部を通る潤滑流体の流れを制約するために、その中にはプラグが挿入される。しかし、既知のプラグは複数の製造段階を必要とし、車両に付随する全体的コストを増大している。更に、上記プラグの全体的価格は、該プラグの製造において使用されるツール及びダイに必要とされる保守作業量の増加に起因して増大される。

図６Ａから図６Ｃを参照すると、既知のプラグAは、プレート区画B及び枠部区画Cを備えている。図６Ｂにおいて見られる如く、プラグAは、差動機駆動ピニオンの通路内に圧力嵌めされると共に、該プラグは、枠部Bの外側部と差動機駆動ピニオンの内側表面との間の係合によって保持される。潤滑流体がプラグAを通り流れることを許容するために、プラグAのプレート区画Bには複数の開孔Dが形成される。

図６Ｂにおいて見られる如く、既知のプラグAは、(不図示の)金属製材料の薄寸材から、図６Ｃに見られる如きブランクEを打ち抜くことにより形成される。次に、ブランクEは穿孔操作を受け、その場合にブランクEには複数の開孔16が形成される。その後、ブランクEの端縁は、プレート区画Bを囲繞する枠部Cを形成するものである。従って、既知のプラグAは３つの別体的な操作を必要とするので、上記プラグ及び車両の全体的コストが増大される。

ブランクEの必要な形状の故に、それを製造するために必要とされるツール及びダイは、必要とされる精度を提供するために、相当に増加された量の保守作業を受ける必要がある。しかし、ツール及びダイに必要とされる保守作業量の増加によれば、全体的な製造時間が長くなり、その故に、上記部品及び自動車の全体的コストが増大する。

既知のプラグAの更なる不都合は、完成されたプラグ10の全体的な直径との比較における、ブランクEの形成に必要とされる材料の量である。枠部CはプレートBの全周に延在するので、ブランクEの直径は、プレートBの直径よりも、枠部Cの丈だけ大きい。従って、既知のプラグの全体的コストは、ブランクEの大きなサイズの故に増大される。特に、ブランクEの特定の円形状の故に、一枚の薄寸材から形成され得るブランクEの枚数は減少される。

そして更に、プラグAの形状は、枠部Cを形成するためにブランクEを引抜き成形することにより形成されることから、複数の開孔Dは、プレートBの内側部に配備される必要がある。その故に、差動機駆動ピニオンの非回転の期間の間において、通路を通り流れる潤滑流体の一部は、該通路の内側表面から離間された各開孔の位置の故に、プレートBにより遮断される。差動機駆動ピニオンの回転の状態の間においてさえ、図６Ｂにおいて明確に見られる如く、通路の内側表面から離間された開孔Dの位置の故に、潤滑流体の一部は、軸受へと流れることが阻止される。

故に、当業界においては、差動機駆動ピニオンの通路内における流体の流れを制限するプラグであって、必要とされる日々の保守作業量と、当該プラグを形成するために使用されるブランクの全体サイズを減少することによりコスト及び重量を減少し、且つ、差動機駆動ピニオンの通路の内側表面から離間された各開孔の位置の故に潤滑流体流の一部が軸受へと流れることが遮断されることを回避するというプラグを提供する要望が存在する。

本発明は、既知の固定ピンのコスト及び製造段階数が増大するという上述の不都合を克服することにより当該プラグのコスト及び重量の減少を実現するという、流体の流れを制限するプラグ、及び、それを有する差動機駆動ピニオンを提供する。上記プラグは更に、上記通路内に拘束される潤滑油の量を減少する。

要約すると、所定の内径を備えた内側表面を有する通路内の流体の流れを制限するプラグが提供される。上記プラグは、外側縁部を有するプレート部と、上記プレート部の上記外側縁部を境界付ける枠部とを含む。上記枠部は、上記プレート部から概略的に直角に延在する。上記枠部は、接触部分及び陥没部分を有する。上記接触部分は上記通路の上記内側表面に接触して、上記通路内における上記プラグの位置を保持する。上記陥没部分は上記通路の上記内側表面から離間されることで、上記プラグが上記通路内に配置されたときに、流体が上記プラグをバイパスすることを許容する。

以下の詳細な説明が、幾つかの図を通して同様の参照符号が同様の部材を表すという添付図面と併せて読破されたとき、本発明の更に良好な理解が得られよう。

自動車の動力配分経路の断面図である。 差動機駆動ピニオン及びプラグを示す部分的断面図である。 発明的なプラグの斜視図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿って破断された断面図である。 発明的なプラグを形成すべく使用されるブランクの平面図である。 改変された発明的なプラグの斜視図である。 第1の改変された発明的なプラグを示すＢ−Ｂ線に沿って破断された改変断面図である。 第1の改変された発明的なプラグを形成すべく使用されるブランクの平面図である。 第2の発明的な改変プラグの斜視図である。 第2の改変された発明的なプラグを示す図２のＢ−Ｂ線に沿って破断された改変断面図である。 第2の改変された発明的なプラグを形成すべく使用されるブランクの平面図である。 既知のプラグの斜視図である。 既知のプラグを示す図２のＢ−Ｂ線に沿って破断された改変断面図である。 既知のプラグを形成すべく使用されるブランクの平面図である。

本発明は、差動機駆動ピニオン内における流体の流れを制限するプラグとしての有用性を有する。上記プラグに対し、プレートの外側縁部から延在する枠部の陥没部分を備えることにより、上記プラグを製造するために必要とされる総重量、コスト、及び、製造段階数が減少され得る。これに加え、上記枠部が、差動機駆動ピニオンの通路の内側表面の一部から離間される如く上記陥没部分を配備することにより、上記プラグは、該プラグの周縁部における潤滑油流の拘束を解消する。

図１を参照すると、自動車は概略的に1と表される。図示実施例における自動車は、横置きエンジン2を含む前輪駆動車両である。エンジン2は、液体燃料としてガソリンを使用すべく作用し得るが、該エンジン2は、斯かる形態に限定されず、選択的に電気モータを包含する。車両1は、エンジン2の片側に配置されたトランスアクスル4を備えている。該トランスアクスル4は、エンジン2のクランク軸3に対して接続される。

トランスアクスル4は、クランク軸3に対して接続されたトルクコンバータ5と、トルクコンバータ5に対して入力軸6を介して接続された前進／後退切換え装置7と、前進／後退切換え装置7に対して接続されたベルト型の無段変速機(CVT)8と、ベルト型CVT8に対して接続されたカウンタ駆動ギヤ9と、カウンタ被動ギヤ11、最終駆動ギヤ13、及び、該最終駆動ギヤ13に対して噛合するリングギヤ14を支持する差動機駆動ピニオン12と、リングギヤ14に対して接続された差動ユニット15と、トランスアクスル4の種々の要素を収容するトランスアクスル・ハウジング16と、トランスアクスル・ケース17と、トランスアクスル・カバー18とを含んでいる。

差動ユニット15は、トランスアクスル・ケース17上に配備された軸受20と、トランスアクスル・ハウジング16上に配備された軸受22とにより回転的に支持された中空の差動機ケース15Aを含む。リングギヤ14は、中空の差動機ケース15Aの外周縁部に対して固定されると共に、差動機駆動ピニオン12の最終駆動ギヤ13と噛合する。

中空の差動機ケース15Aによりピニオン軸15Pが支持され、且つ、該ピニオン軸15Pにより一対のピニオン・ギヤ15Gが回転的に支持される。一対のピニオン・ギヤ15Gは一対のサイド・ギヤ15Sと噛合され、サイド・ギヤ15Sの一方に対しては(不図示の)左前駆動軸が接続され、且つ、サイド・ギヤ15Sの他方に対しては(不図示の)右前駆動軸が接続される。上記左前駆動軸及び右前駆動軸は、夫々、(不図示の)左前輪及び右前輪に対して接続される。

エンジン2の動作の間、クランク軸3は回転され、且つ、CVT8は、エンジン2のクランク軸3からのトルク出力を変化させるべく使用される。CVT8の出力回転は、カウンタ駆動ギヤ9により変換され、且つ、差動機駆動ピニオン12のカウンタ被動ギヤ11に入力される。回転するカウンタ駆動ギヤ9に対するカウンタ被動ギヤ11の噛合に依る差動機駆動ピニオン12の回転により、リングギヤ14を回転させる最終駆動ギヤ13が駆動される。リングギヤ14の回転により、一対のサイド・ギヤ15Sを回転させる一対のピニオン・ギヤ15Gを駆動するピニオン軸15Pが回転される。一対のサイド・ギヤ15Sの回転により、左前駆動輪及び右前駆動輪が駆動される。

サイド・ギヤ15Sに対するピニオン・ギヤ15Gの噛合に依り、左前駆動輪及び右前駆動輪の差動的速度は、該左前駆動輪及び右前駆動輪が異なる速度で回転することを許容することにより、対処される。

図２を参照すると、差動機駆動ピニオン12は、該差動機駆動ピニオン12の各端部にて、軸受24により回転的に支持される。差動機駆動ピニオン12は、外側表面28と、内部通路32を画成する内側表面30とを有する中空シャフト26として形成される。差動機駆動ピニオン12は、内部通路32の中央軸心Oの回りで回転する。以下において相当に詳細に論じられる如く、内部通路32は、概略的に円形の断面形状を有すると共に、差動機駆動ピニオン12の第1端部34から第2端部36まで延在する。差動機駆動ピニオン12の回転の故に、各軸受24は、オイルまたは他の斯かる潤滑流体により潤滑されて、差動機駆動ピニオン12の円滑な回転を提供し、且つ、差動機駆動ピニオン12の回転により生成された熱を除去することが必要である。

第2端部36の近傍の各軸受24に対して潤滑を提供するために、第1端部34の近傍にて内部通路32内にはインサート38が位置される。該インサート38は、当該プレート構造40から外方に延在する枠部42を有するプレート構造40を含んでいる。プレート構造40には、中央開孔44が配備されることで、潤滑油の如き流体を(不図示の)ポンプを介して(不図示の)リザーバから移送する流体取入口46が受け入れられる。

第2端部36の近傍の各軸受24を適切に潤滑するために、潤滑油は、差動機駆動ピニオン12の第2端部36の円周部の回りにおける該潤滑油の配分の支援が部分的に制限される。その故に、第2端部36の近傍にて内部通路32内にはプラグ50が挿入される。

次に、図３Ａから図３Ｃを参照して、発明的プラグ50の構造が記述される。プラグ50は、概略的に平坦なプレート部52と、該プレート部52の外側縁部56から外方に延在する枠部54とにより形成される。

図３Ｃに見られる如く、それからプラグ50が形成されるブランク58は、該ブランク58の周縁部の回りに対称的に配設された２対の平行線部60を有する概略的に平坦な部材である。一対の平行線部60の各々は、ブランク58の各側上に配備される。２対の平行線部60の間には、２対の曲線部62が介設される。一対の曲線部62の各々は、ブランク58の各側上に配設される。図３Ｃに見られる如く、２対の平行線部60及び２対の曲線部62は、上記ブランクに対し、セグメント化された円形状を提供する。各平行線部60及び各曲線部62は、枠部54の末端縁部64を形成する。

図３Ａに見られる如く、枠部54の末端縁部64の内側には、プレート部52の外側縁部56が配設される。外側縁部56は、形状が枠部54の末端縁部64に対応する。詳細には、プレート部52の外側縁部56は、２対の対向する平行縁部66及び２対の対向する湾曲縁部68を含んでいる。

プラグ50の形成の間において、ブランク58は、枠部54が、プレート部52から概略的に直角に延在すべく屈曲される如く、引抜き成形またはスタンプ成形される。概略的に直角にという語句は、90°±10°として定義される。枠部54は、プレート部52の外側縁部56の接合箇所において形成される。その故に、図３Ａに示された如く、枠部54は、プレート部52の外側縁部56を境界付ける連続壁部として配備される。

枠部54は、２対の線形壁部70及び２対の湾曲壁部72を備えている。各線形壁部70は、枠部54の末端縁部64における各平行線部60に対応し、且つ、各湾曲壁部72は、枠部54の末端縁部64における各曲線部62に対応する。線形壁部70の各々は、プラグ50の逆側に配設された対向線形壁部70と平行に延在する。図３Ｂに見られる如く、プレート部52の外側縁部56の各湾曲縁部68、及び、枠部54の各湾曲壁部72は、曲率が、差動機駆動ピニオン12の内部通路32の内径に対応する。詳細には、プラグ50を内部通路32内に固定するものは、各湾曲壁部72の外側部と中空シャフト26の内側表面30との間の圧力嵌めに依る摩擦係合である。

図３Ｂを参照すると、図２のＢ−Ｂ線に沿って破断された断面図は、内部通路32内への挿入時におけるプラグ50を示している。詳細には、枠部54の各湾曲壁部72の外側表面は、中空シャフト26内に形成された内部通路32の内側表面30と当接係合して配備される。プラグ50は、図２において見られる様に、内側表面30に対する湾曲壁部72の摩擦係合が、プレート部52に作用する潤滑流体の力と、回転軸心Cの回りにおける差動機駆動ピニオン12の回転に起因する遠心力とに抗してプラグ50を内部通路32内に維持し得る如く、該プラグ50を圧力嵌めすることにより、内部通路32内に挿入される。

枠部54の末端縁部64に形成された平行線部60に対応する、プレート部52の外側縁部56における平行線部60の形成によれば、枠部54の線形壁部70における陥没通路76が生成される。詳細には、枠部54の末端縁部64の平行線部60、及び、プレート部52の外側縁部56に形成された対応する平行線部60によるブランク58の全体的な円形状のセグメント化によれば、枠部54とプレート部52の外側縁部56との形状は、中空シャフト26の内部通路32の全体的な円形断面よりも小さい。

その故に、陥没通路76は、中空シャフト26の内部通路32の内側表面30から離間されている線形壁部70の外側表面28により形成される。内部通路32内へのプラグ50の挿入時に、各湾曲壁部72は、プラグ50を内部通路32内に維持する接触部分74を提供し、且つ、各陥没通路76は、潤滑流体が中空シャフト26の第2端部36における各軸受24に到達する如く、流体が、図２に見られる如き矢印A1の方向に流れて、潤滑流体が流れる間にプラグ50をバイパスすることを許容する。各陥没通路76及び各接触部分74は、図３Ｂにおいて示される。

プラグ50の特定の利点は、各陥没通路76の位置決めにより、潤滑油は、先行技術のプラグおける如き開孔を通り単に流れるのではなく、プラグ50をバイパスすることが許容される、ということである。詳細には、内部通路32の内側表面30に付着する潤滑油は、陥没通路76を通り流れ得ることで、差動機駆動ピニオン12内における流体の完全な排出を許容する。その故に、差動機駆動ピニオン12の非回転の期間の間においてさえも、内部通路32の内側表面30に付着する流体は、陥没通路76を通りプラグ50をバイパスすることにより、軸受24へと流出し得る。

極めて対照的に、図６Ｂに見られる如き既知のプラグは、差動機駆動ピニオン内の潤滑流体の完全な排出を阻害する、と言うのも、各開孔Dは、上記通路の内側表面30から距離D1だけ離間して位置されるからである。故に、潤滑油は先ず、差動機駆動ピニオン12を抜け出るためにD1以上の高さに到達せねばならない。

発明的プラグ50は、図６Ａから図６Ｃに見られる如き従前のプラグAの設計態様と異なる、と言うのも、枠部54の外側表面28と内部通路32の内側表面30との間の接触面積の量が減少され、且つ、各接触部分74を形成する湾曲壁部72の長さは、差動機駆動ピニオン12の回転の遠心力と、プレート部12上の潤滑流体の力とによりプラグ50が係合解除されることを阻止するために、内部通路32の内側表面30内で十分な摩擦係合を提供すべく特に寸法設定されるからである。

これに加え、陥没通路76のサイズは、各軸受24に対する潤滑油の十分な流れを許容すべく寸法設定される。各陥没通路76のサイズは、ブランク58の全体的な円形状を二分する各平行線部60の長さを変更することにより決定される。詳細には、各平行線部60が長いほど、陥没通路76は大きく、且つ、各平行線部60が短いほど、陥没通路76は小さい。各図において見られる如く、各陥没通路76は、各湾曲壁部72により分散された関係において、プラグ50の回りに対称的に配備される。４個の陥没通路76の載置によれば、差動機駆動ピニオン12の回転の停止時におけるプラグ50の位置に関わらずに、内部通路32は自身から潤滑油を流出させることが許容される。

図４Ａから図４Ｃを参照すると、改変された発明的なプラグは概略的に150にて表される。改変された発明的なプラグ150はプラグ50とは異なる、と言うのも、該改変プラグ150には、２個の陥没通路176、及び、湾曲壁部172としての２個の接触部分174のみが形成されるからである。

図５Ａから図５Ｃには、代替的な改変例が示される。図５に関して示される如く、改変されたプラグ250は、切欠きまたはノッチ280が枠部254の末端縁部264に形成されて、外側縁部256を越えてプレート部252の一部内へと内方に延在するという概略的に円形のブランク258により形成される。各切欠き280は、ブランク258において形成され、且つ、各切欠きは、２対の切欠き280が相互に対向する関係で形成される如く、対称的様式で配置される。図５Ａに見られる如く、各切欠き280は末端縁部264からプレート部252まで延在して、内部通路32の内側表面30に付着する流体が流出することを許容する陥没通路276を形成する。各切欠き280同士の間における枠部254の残部は、プラグ250を内部通路32内に保持する接触部分274を形成する。

上記内容からは、本発明は、当該プラグを形成するに必要な段階を減少することにより製造コストを減少し、且つ、当該プラグの総重量を減少するという、流体の流れを制限するプラグを提供することが理解され得る。本発明を記述してきたが、当業者であれば、添付の各請求項の有効範囲により定義される発明の精神から逸脱せずに、本発明に対する多くの改変が明らかとなろう。

Claims (20)

1. 所定の内径を備えた内側表面を有する通路内の流体の流れを制限するプラグであって、
   外側縁部を有するプレート部と、
   前記プレート部の前記外側縁部を境界付ける枠部であって、該枠部は前記プレート部から概略的に直角に延在し、該枠部は接触部分及び陥没部分を有し、前記接触部分は前記通路の前記内側表面に接触して前記通路内における当該プラグの位置を保持し、且つ、前記陥没部分は前記通路の前記内側表面から離間されることで、当該プラグが前記通路内に配置されたときに、流体が当該プラグをバイパスすることを許容する、という枠部と、
   を備える、プラグ。
2. 前記陥没部分は切欠きとして形成される、請求項１に記載のプラグ。
3. 前記枠部は外側面を含み、
   前記接触部分に対応する前記枠部の前記外側面は、前記通路の前記内側表面に接触し、
   前記陥没部分に対応する前記枠部の前記外側面は、前記通路の前記内側表面から離間される、請求項１に記載のプラグ。
4. 前記プレート部の前記外側縁部は、前記枠部の前記接触部分に対応する湾曲縁部を含み、前記湾曲縁部は、前記通路の前記内側表面の前記内径に対応する曲率を有する、請求項３に記載のプラグ。
5. 前記接触部分に対応する前記枠部の前記部分は、前記プレート部の前記外側縁部の前記湾曲縁部である、請求項４に記載のプラグ。
6. 前記プレート部の前記外側縁部は、前記通路の前記内側表面から離間された陥没縁部を含み、
   前記枠部の前記陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部の前記陥没縁部にて形成される、請求項５に記載のプラグ。
7. 前記陥没縁部は線形縁部であり、
   前記陥没部分は前記陥没縁部に対して平行に延在する、請求項６に記載のプラグ。
8. 当該プラグは、一対の接触部分及び一対の陥没部分を含み、
   前記陥没部分の各々は、前記一対の接触部分の間に位置される、請求項７に記載のプラグ。
9. 前記一対の接触部分及び前記一対の陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部に沿って対称的に配置される、請求項８に記載のプラグ。
10. 当該プラグは、２対の対向接触部分及び２対の対向陥没部分を含み、各接触部分及び各陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部に沿って対称的に配置される、請求項９に記載のプラグ。
11. 自動車の変速機のために、潤滑流体により潤滑される軸受上に回転可能に支持された差動機駆動ピニオン・ギヤであって、
    所定直径を有する内側表面を備えた通路を有する中空シャフトであって、前記通路の中央軸心に沿って回転するという中空シャフトと、
    前記中空シャフトの外側部上に配備された少なくとも一つのギヤと、
    前記通路内に固定されて、前記中空シャフトを通る潤滑流体の流れを制限し、プレート部と枠部とを有するというプラグであって、前記プレート部は外側縁部を有し、前記枠部は前記プレート部の前記外側縁部を境界付け、前記枠部は前記プレート部から概略的に直角に延在し、前記枠部は接触部分及び陥没部分を有し、前記接触部分は前記通路の前記内側表面に接触して前記通路内における当該プラグの位置を保持し、且つ、前記陥没部分は前記通路の前記内側表面から離間されることで、流体が当該プラグをバイパスすることを許容する、というプラグと、
    を備える、差動機駆動ピニオン・ギヤ。
12. 前記陥没部分は切欠きとして形成される、請求項１１に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
13. 前記枠部は外側面を含み、
    前記接触部分に対応する前記枠部の前記外側面は、前記通路の前記内側表面に接触し、 前記陥没部分に対応する前記枠部の前記外側面は、前記通路の前記内側表面から離間される、請求項１１に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
14. 前記プレート部の前記外側縁部は、前記枠部の前記接触部分に対応する湾曲縁部を含み、前記湾曲縁部は、前記通路の前記内側表面の前記内径に対応する曲率を有する、請求項１３に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
15. 前記接触部分に対応する前記枠部の前記部分は、前記プレート部の前記外側縁部の前記湾曲縁部である、請求項１４に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
16. 前記プレート部の前記外側縁部は、前記通路の前記内側表面から離間された陥没縁部を含み、
    前記枠部の前記陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部の前記陥没縁部である、請求項１５に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
17. 前記陥没縁部は線形縁部であり、
    前記陥没部分は前記陥没縁部に対して平行に延在する、請求項１６に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
18. 前記プラグは、一対の接触部分及び一対の陥没部分を含み、
    前記陥没部分の各々は、前記一対の接触部分の間に位置される、請求項１７に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
19. 前記一対の接触部分及び前記一対の陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部に沿って対称的に配置される、請求項１８に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。
20. 前記プラグは、２対の対向接触部分及び２対の対向陥没部分を含み、各接触部分及び各陥没部分は、前記プレート部の前記外側縁部に沿って対称的に配置される、請求項１９に記載の差動機駆動ピニオン・ギヤ。

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