JP4852096B2 - 組立開口内に軸受ディスクを備えたディファレンシャルアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、ディファレンシャル伝動装置の部分であり、特に自動車のドライブトレーン内で使用するために役立つディファレンシャルアッセンブリ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌａｎｏｒｄｎｕｎｇ）に関する。この種のディファレンシャルアッセンブリはよく知られている。ディファレンシャルアッセンブリは一般に、回転軸線を中心に回転駆動可能な１つのディファレンシャルケースと、ディファレンシャルケース内に回転可能に保持されており、２つのサイドシャフトへのトルク伝達のために役立つ２つのサイドシャフトギアと、ディファレンシャルケースと共に公転し、サイドシャフトギアに歯列を介して噛み合う複数のディファレンシャルギアとを有している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８５４２１５号明細書から、組み込まれた等速ジョイントと、マルチピースの、つまり複数の部分から成るディファレンシャルケースとを備えたディファレンシャルアッセンブリが公知である。このディファレンシャルケースは、ギアセットの組立後に２つのキャップ部分により閉鎖される１つの円筒形のケース部分を有している。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１４４２００号明細書から、クラウンギア式ディファレンシャル（Ｋｒｏｎｅｎｒａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）の形式のディファレンシャルアッセンブリが公知である。このディファレンシャルケースはワンピースに、つまり１つの部分から構成されており、実質的に円筒形に構成されている。ディファレンシャルケースは軸方向で中央に、ディファレンシャルギアを組み立てるための、均等に周囲にわたって分配された４つの開口を有している。開口間に形成されたウェブには、半径方向内側に向かって方向付けられたリブが一体成形されている。リブはジャーナルエレメントに結合されている。ジャーナルはそれぞれ４つの開口内に突入し、その端部にリング溝を有している。リング溝内には、軸方向リテーナリングが、ディファレンシャルギアの固定のために係入する。ディファレンシャルケースの端部にはクラウンギアが装着されており、大きな軸方向リテーナリングによりディファレンシャルケース内に支持されている。

米国特許第５９５１４３１号明細書から、ワンピースのディファレンシャルケースを備えたベベルギア式ディファレンシャル（Ｋｅｇｅｌｒａｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）の形式のディファレンシャルアッセンブリが公知である。ギアセットを組み立てるために、ディファレンシャルケースは、互いに対向して位置する２つの組立開口を有している。組立開口は円形から逸脱しており、長手方向中心平面および横断面平面に関して非対称的に構成されている。周方向で、開口間には孔が設けられており、これらの孔内には、ギアセットの装着後、２つの円錐形のディファレンシャルギアを支承するためのジャーナル部分が差し込まれる。

原則的に、ワンピースのディファレンシャルケースは、サイドシャフトギアおよびディファレンシャルギアの組立のために比較的大きな開口を周囲区分に必要とする。このことはディファレンシャルケースの剛性の低下を結果として伴う。さらに、ディファレンシャルケースは、ジャーナルを収容するための、組立開口間に位置する孔によっても弱化される。

これらの点から出発して、本発明の課題は、高い強度およびねじり剛性を有し、かつコンパクトに構成されているディファレンシャルアッセンブリを提案することである。

この課題は本発明により、特に自動車のドライブトレーン内で使用するための、クラウンギア式ディファレンシャルの形式のディファレンシャルアッセンブリにおいて、ワンピースのディファレンシャルケースが設けられており、該ディファレンシャルケースが、回転軸線（Ａ）を中心に回転駆動可能であり、周囲区分に、サイドシャフトギアおよびディファレンシャルギアを組み立てるための２つの半径方向の開口を有しており、組み立てられた状態で、サイドシャフトギアが、ディファレンシャルケース内で回転軸線（Ａ）上に回転可能に保持されており、かつディファレンシャルギアが、ディファレンシャルケースと共に回転軸線（Ａ）を中心に公転し、サイドシャフトギアに歯列を介して噛み合っており、かつ開口毎に１つの軸受ディスク（Ｌａｇｅｒｓｃｈｅｉｂｅ）が装着されており、該軸受ディスクが、中央の孔を有しており、該孔内にそれぞれ、ディファレンシャルギアのための軸受ジャーナルの１つのジャーナル端部が保持されていることにより解決される。

軸受ディスクを組立開口内に配置することにより、ディファレンシャルケースの高いねじり剛性および強度が得られる。それというのも、軸受ディスクが周方向で補強する働きを有しているからである。ディファレンシャルギアおよびサイドシャフトギアをディファレンシャルケース内に挿入する２つの開口だけが必要である。クランウンギア式ディファレンシャルとして構成したことにより、比較的低い重量と共に、ディファレンシャルアッセンブリの短い軸方向の構造長さが得られる。有利には、両開口が１８０°周方向で互いにずらされて配置されている。その際、ディファレンシャルケースは、周方向で両開口間に形成されるウェブにおいて、開口なしに構成されている。このことは、有利には２つのディファレンシャルギアの使用に当てはまる。この場合、ディファレンシャルケースの特に高いねじり剛性が達成される。

軸受ディスクは、別の有利な構成では、少なくともディファレンシャルケースの周方向でディファレンシャルケースに対して遊びなしに保持されている。これにより、ディファレンシャルケースから軸受ディスクおよび軸受ディスクに結合されたジャーナルアッセンブリへの、導入されたトルクの遊びなしの伝達が保証される。有利には、ディファレンシャルケースが各開口に、周方向で互いに対向して位置する２つの支持面を有しており、これらの支持面に、所属の軸受ディスクが、組み立てられた状態で遊びなしに当接している。ディファレンシャルケースから軸受ディスクへの、周方向で方向付けられた力導入を達成するために、２つの支持面は、長手方向軸線に対して垂直な、ジャーナル軸線を通る平面上、つまりジャーナル軸線を通る横断面平面上に位置しているか、またはこれに直接隣接している。軸受ディスクが別の点でディファレンシャルケースに接触していると有利である。例えば、開口の形状は軸受ディスクに比して、半径方向で見て３点接触または４点接触が軸受ディスクの周囲にわたってもしくは軸受ディスクの周面とディファレンシャルケースとの間に形成されているように構成されることができる。有利には、軸受ディスクと開口との間に、軸受ディスクの少なくとも１つの周囲部分区分にわたって、換言すれば接触点間に位置する周囲部分区分に、ギャップが形成されている。これにより、製作公差はこの区分で粗く維持され得る。このことは製作コストに有利に働く。別の有利な構成では、軸受ディスクが円板状に構成されている。ただし、別の形状の可能性も排除されない。

望ましくない不釣合いを回避するために、両開口は同じに構成されている。さらに、開口は長手方向中心平面に関して有利には対称的に構成されている。ジャーナルにより規定されるもしくは回転軸線に対して垂直に配置される横断面平面に関して、開口は、その面積を最小化するために非対称的に構成されている。開口は有利にはそれぞれ２つの面の重なりにより形成されており、２つの面のうち、第１の面が円を描き、第２の面が、サイドシャフトギアの半径方向の投影よりも大きい。第１の面により描かれた円は半径方向で見て軸受ディスクの外周にほぼ相当する。第２の面は有利には、周方向で延在するスリットの形で構成されている。スリットはその形状に関して両サイドシャフトギアの半径方向投影にほぼ相当し、両サイドシャフトギアがそれぞれその運転位置で方向付けられてディファレンシャルケース内に収められ得る大きさに構成されている。具体例では、ディファレンシャルケースが、トルク導入のためのワンピースに一体成形されたフランジを有しており、スリットが、横断面平面、つまりジャーナル軸線により規定される横断面平面に関してフランジから遠位に配置されている。これにより有利には、フランジと、軸受ディスクの、周方向で位置する接触面との間の、ディファレンシャルケースのトルク伝達の領域が、最小の弱化を被るにすぎないことが達成される。これにより、特に高い剛性が達成される。

ジャーナルアッセンブリのジャーナルは、互いに対向して位置する軸受ディスクの孔内に差し込まれており、軸受ディスクに対して軸方向で固定、有利にはジャーナルのリング溝内に係入するリテーナリングにより固定されている。別の有利な構成では、２つのディファレンシャルギアが設けられており、該ディファレンシャルギアがジャーナルのジャーナル端部に支承されており、該ジャーナル端部が、互いに対向して位置する軸受ディスクの孔内に差し込まれ、かつ軸受ディスクに対して軸方向で固定されている。２つのディファレンシャルギアを有するこの有利な構成では、ジャーナルが中央の領域に偏平化部を有しており、該偏平化部に、サイドシャフトギアに駆動結合可能なサイドシャフトが、回動防止のために係入することができる。これにより、ジャーナルが軸受ディスクに対して相対的に回動することが阻止される。

本発明によるディファレンシャルアッセンブリの有利な実施例について以下に図面を参照しながら説明する。
図１：本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。
図２：図１に示したディファレンシャルアッセンブリの、変更されたジャーナルを備えた組立開口を通る横断面図である。
図３：図１に示したディファレンシャルアッセンブリの、組立開口を半径方向で見た平面図である。
図４：本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第２の実施形態の、組立開口を半径方向で見た平面図である。
図５：本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第３の実施形態の、組立開口を半径方向で見た平面図である。

図１〜図３について以下にまとめて説明する。図面にはワンピースのディファレンシャルケース３を備えたディファレンシャルアッセンブリ２が示されている。ディファレンシャルケース３は、図示しない定置のケーシング内に支承されることができる。このために２つのころがり軸受４，５が設けられている。ころがり軸受４，５は、ディファレンシャルケース３の、逆方向を向いた２つのスリーブ状の軸受付設部６，７を受容する。ディファレンシャルケース３はワンピースに鋳造部品として製作されている。その結果、このディファレンシャルケース３は高い剛性を有している。ディファレンシャルアッセンブリ２は自動車のドライブトレーン内のディファレンシャル伝動装置の一部であり、図示しない１つの長手方向ドライブシャフトから２つのサイドシャフト８，９へとトルクを伝達するために役立つ。このために、ディファレンシャルケース３には、フランジ１０が一体成形されている。フランジ１０には、トルクをディファレンシャルアッセンブリ２へと導入するためのリングギア１２が固定されている。導入されたトルクは、ジャーナルもしくはピニオンシャフト２７に回転可能に支承され、ディファレンシャルケース３と共に公転する複数のディファレンシャルギアもしくはディファレンシャルピニオン１４を介して、ディファレンシャルギア１４に噛み合うサイドシャフトギア１５，１６へと伝達される。サイドシャフトギア１５，１６はディファレンシャルケース３に対して一般に、摩擦を減じる当接ディスク１７，１８により軸方向で支持されている。

ディファレンシャルアッセンブリ２はクラウンギア式ディファレンシャルの形式で構成されている。その際、サイドシャフトギア１５，１６はクラウンギアとして、かつディファレンシャルギア１４はスパーギアもしくはシリンドリカルギアとして構成されている。これにより、コンパクトな構造および低い重量が得られる。クラウンギア式ディファレンシャルの場合、サイドシャフトギア１５，１６のクラウンギア歯列は半径方向で回転軸線Ａに向かって方向付けられており、かつディファレンシャルギア１４のスパーギア歯列はジャーナル軸線Ｂに対して平行に方向付けられている。それゆえ、ディファレンシャルギア１４は原理的にジャーナル軸線Ｂ上を半径方向で移動することができる。ディファレンシャルアッセンブリ２の回転時、ディファレンシャルギア１４は遠心力に基づいて半径方向外側に加速され、軸受ディスク１９に当接する。軸受ディスク１９は、ディファレンシャルケース３の周囲区分２５に設けられた組立開口２０に挿嵌されている。極めて低い回転数時に、ディファレンシャルギア１４が半径方向内側に回転軸線Ａに向かって移動することを阻止するために、サイドシャフトギア１５，１６は、ジャーナル軸線Ｂに向かって方向付けられた軸方向の突出部２２，２３を有している。突出部２２，２３にディファレンシャルギア１４は相応の当接面２４で当接することができる。

両開口２０は互いに直径方向で対向して位置しており、同じ輪郭を有しており、かつ望ましくない不釣合いを回避するために、それぞれ長手方向中心平面に関して対称的に構成されている。各開口２０は、サイドシャフトギア１５，１６およびディファレンシャルギア１４をディファレンシャルケース３内に挿入するのに十分な大きさである。周方向で開口２０間に形成されるウェブ２６は開口なしに構成されている。組立開口２０内には円板状の軸受ディスク１９が遊びなしに挿嵌されている。その結果、ディファレンシャルケース３内に導入されたトルクは遊びなしに軸受ディスク１９へ、そこからジャーナル２７へと伝達される。ジャーナル２７はそのジャーナル端部２８でもってそれぞれ、互いに対向して位置する軸受ディスク１９の孔３０内に差し込まれている。ジャーナル端部２８にはリング溝が設けられている。リング溝内には、それぞれ１つのリテーナリング２９が、ジャーナル２７を軸受ディスク１９に対して固定するために係入する。図１に示した実施形態の場合、ジャーナル２７は中央の区分に側方の偏平化部３１を有している。偏平化部３１には、サイドシャフトギア１５，１６に相対回動不能に結合されたサイドシャフト８，９が係入することができる。つまり、ジャーナル２７は軸受ディスク１９に対して回動防止される。これに対して択一的な、図２に示した構成では、ジャーナル２７′が回転対称であり、円形の横断面を有する中央の区分３１′を有している。この横断面は軸受区分に対して減じられた直径Ｄを有している。この構成では、回動防止のための別の手段が設けられるべきである。

特に図３に見て取れるように、開口２０は２つの面の重なりにより形成されている。２つの面のうち、第１の面３２は円を描き、第２の面３３はサイドシャフトギア１５，１６の半径方向の投影よりも大きい。第１の面３２により描かれた円は半径方向で見て軸受ディスク１９の外周にほぼ等しい。第２の面３３は実質的に、周方向で延在するスリットの形で構成されている。このスリットは、フランジ１０に対して平行なベース面１３を有している。ベース面１３は、ジャーナル軸線Ｂにより規定される横断面平面内に位置している。スリット３３はその形状に関して両サイドシャフトギア１５，１６の半径方向投影にほぼ相当し、両サイドシャフトギア１５，１６がそれぞれその運転位置で方向付けられてディファレンシャルケース３内に収められ得る大きさに構成されている。スリット３３のベース面１３と半径方向のトップ面１１との間の移行領域は、ノッチ効果を回避し、高い剛性を達成するために半径により形成されている。

両面３２，３３は、開口２０が、ジャーナル２７により規定される横断面平面と、ディファレンシャルケース３にワンピースに一体成形されたフランジ１０との間の領域で、円形の第１の面３２のみによって形成されているように配置されている。すなわち、スリット３３は横断面平面に関してフランジ３０から遠位に配置されている。これにより、フランジと、軸受ディスク１９への接触箇所との間での力伝達の領域は、最小の弱化を被るにすぎない。接触箇所は、周方向で互いに対向して位置する２つの支持面３４，３５により形成されている。支持面３４，３５に軸受ディスク１９は支持されている。支持面３４，３５を介して、トルクはディファレンシャルケースから軸受ディスク１９に、より詳細に言えばジャーナル１９により規定される横断面平面内で伝達される。これにより、有利には、トルクにより発生される力が純粋に周方向で作用し、軸方向力成分を有しないことが達成される。図３に示した実施形態では、軸受ディスク１９が半径方向で見て全部で４つの点３４，３５，３６，３７で支持されている。４つの点のうち、それぞれ２つの点は周方向で対向して位置しており、２つの点は軸方向で対向して位置している。その際、公差は、接触点３４，３５，３６，３７で軽微なプレスばめが軸受ディスク１９とディファレンシャルケース３との間に存在するように選択されている。軸受ディスク１９と開口２０との間の、接触点３４，３５，３６，３７間に位置する周囲部分区分には、ギャップ３８が形成されている。その結果、製作公差がここでは粗く維持されることができる。

以下に、サイドシャフトギア１５，１６およびディファレンシャルギア１４をディファレンシャルケース３内に組み立てる経過について説明する。まず、フランジ１０に隣接して位置するサイドシャフトギア１５を開口２０内に導入し、その半径方向の当接面が当接ディスク１７に接触するまで軸方向でスライドさせる。その後、フランジ１０に対して遠位に位置するサイドシャフトギア１６を開口２０内に導入し、その当接面を当接ディスク１８に当接させる。その際、サイドシャフトギア１５，１６は、それぞれの軸線が回転軸線Ａに対してほぼ平行に方向付けられ側方に傾くことがないようにディファレンシャルケース３内に導入される。引き続いて、両ディファレンシャルギア１４を、それぞれの軸線が回転軸線Ａに対してほぼ垂直に方向付けられているように、開口２０を通してディファレンシャルケース３内に導入し、歯列を両サイドシャフトギア１５，１６の歯列に噛み合わせる。次の工程で、軸受ディスク１９を開口２０内に装着する。その後、ジャーナル２７を軸受ディスク１９の孔３０およびディファレンシャルギア１４を通して差し込み、リテーナリング２９により軸受ディスク１９に対して軸方向で固定する。

図４は、本発明によるディファレンシャルアッセンブリ２′の択一的な実施形態を示す。この実施形態はその構造に関して、図１〜図３に示した実施形態にほぼ相当する。それゆえ上記説明を参照されたい。その際、同じ構成部分には同じ符号を付し、変更された構成部分には「′」で明示する符号を付した。上記実施形態とは異なり、このディファレンシャルアッセンブリ２′の開口２０′は、第１の面３２′が半円により形成されている点で変更されている。半円は軸受ディスク１９の半径に等しい１つの半径を有している。これにより、軸受ディスク１９とディファレンシャルケース３′との間の面接触３４′，３５′，３６′が横断面平面とフランジ１０との間の領域に形成されている。このことはより高い剛性に至る。開口２０′のスリット状の第２の面３３′は、フランジ１０に対して遠位の側で、３つの半径により形成されており、かつ１つの中央の支持区分３７′を有している。その際、中央の支持区分３７′の半径は、軸受ディスク１９の半径に相当する。その結果、軸受ディスク１９は支持区分３７′に面接触する。この実施形態の場合も、公差は、軸受ディスク１９が軽微な締めしろを有してそれぞれの開口２０′に装着されているように選択されている。

図５は、本発明によるディファレンシャルアッセンブリ２″の別の実施形態を示す。この実施形態はその構造に関して、図１〜図３に示した実施形態にほぼ相当する。その点に関しては上記説明を参照されたい。その際、同じ構成部分には同じ符号を付し、変更された構成部分には「″」で明示する符号を付した。上述の実施形態とは異なり、軸受ディスク１９はこのディファレンシャルアッセンブリ２″の場合、ディファレンシャルケース３″に両支持面３４，３５の間の領域で支持されていない。三日月形のギャップ３８″が軸受ディスク１９とディファレンシャルケース３″との間に設けられている。その結果、この領域で製作公差は粗く維持されることができる。回転軸線Ａに対して垂直な、ジャーナル軸線Ｂを通る平面内で軸受ディスク１９に接触する支持面３４，３５は、第１の領域で軸線平行に構成されていることができ、この領域に接続する凹面状の領域へと移行する。開口２０″のスリット状の第２の面３３″は半径方向で見て、フランジ側に装着すべきサイドシャフトギア１５の半径方向投影に相当する。その際、移行領域は半径により丸み付けられている。軸方向でフランジ１０から遠位に位置する支持区分３７″は、軸受ディスク１９の半径に相当する１つの半径により形成されている。これにより、軸受ディスクはこの領域で支持区分３７″に面接触している。軸方向で逆向きの方向、すなわちフランジ１０に向かって、軸受ディスク１９は直接ジャーナル２７、ディファレンシャルギア１４およびディファレンシャルギア１４に噛み合うサイドシャフトギア１５を介してディファレンシャルケース３″に支持される。これにより、軸受ディスク１９は付加的な軸方向の接触点なしにもディファレンシャルケース３″に対して軸方向で保持される。公差は接触領域３４，３５，３７″で、軸受ディスク１９が軽微な締めしろを有してそれぞれの開口２０″に装着されているように選択されている。

本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。 図１に示したディファレンシャルアッセンブリの、変更されたジャーナルを備えた組立開口を通る横断面図である。 図１に示したディファレンシャルアッセンブリの、組立開口を半径方向で見た平面図である。 本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第２の実施形態の、組立開口を半径方向で見た平面図である。 本発明によるディファレンシャルアッセンブリの第３の実施形態の、組立開口を半径方向で見た平面図である。

符号の説明

２ ディファレンシャルアッセンブリ
３ ディファレンシャルケース
４ ころがり軸受
５ ころがり軸受
６ 軸受付設部
７ 軸受付設部
８ サイドシャフト
９ サイドシャフト
１０ フランジ
１１ トップ面
１２ リングギア
１３ ベース面
１４ ディファレンシャルギア
１５ サイドシャフトギア
１６ サイドシャフトギア
１７ 当接ディスク
１８ 当接ディスク
１９ 軸受ディスク
２０ 開口
２２ 突出部
２３ 突出部
２４ 当接面
２５ 周面
２６ ウェブ
２７ ジャーナル
２８ ジャーナル端部
２９ リテーナリング
３０ 孔
３１ 偏平化部
３２ 第１の面
３３ 第２の面
３４ 支持面
３５ 支持面
３６ 接触点
３７ 接触点
３８ ギャップ
Ａ 回転軸線
Ｂ ジャーナル軸線
Ｄ 直径

Claims (1)

1. クラウンギア式ディファレンシャルの形式のディファレンシャルアッセンブリにおいて、
   ワンピースのディファレンシャルケース（３）が設けられており、該ディファレンシャルケース（３）が、回転軸線（Ａ）を中心に回転駆動可能であり、周囲区分（２５）に、サイドシャフトギア（１５，１６）およびディファレンシャルギア（１４）を組み立てるための２つの半径方向の開口（２０）を有しており、組み立てられた状態で、サイドシャフトギア（１５，１６）が、ディファレンシャルケース（３）内で回転軸線（Ａ）上に回転可能に保持されており、かつディファレンシャルギア（１４）が、ディファレンシャルケース（３）と共に回転軸線（Ａ）を中心に公転し、サイドシャフトギア（１５，１６）に歯列を介して噛み合っており、かつ
   開口（２０）毎に１つの軸受ディスク（１９）が装着されており、該軸受ディスク（１９）が、中央の孔（３０）を有しており、該孔（３０）内にそれぞれ、ディファレンシャルギア（１４）のための軸受ジャーナル（２７）の１つのジャーナル端部（２８）が保持されており、
   前記開口（２０）は、ジャーナル（２７）を通り前記回転軸線（Ａ）に対して垂直に規定される横断面平面に関して非対称的に構成され、かつ長手方向中心平面に関して対称的に構成されている
   ことを特徴とする、ディファレンシャルアッセンブリ。

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