JP5958281B2 - ギヤの締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるディファレンシャルに関し、特に、ディファレンシャルケースにギヤを締結するギヤの締結構造に関する。

一般に、車両に搭載されるディファレンシャルにおいては、ディファレンシャルケース（以下、デフケースという。）およびこのデフケースに動力を伝達するリングギヤが、それぞれ別個に作製されリングギヤがデフケースに締結される締結構造が採用されている。
従来、この種のギヤの締結構造として、リングギヤをデフケースに圧入した後、デフケースから環状に突出したカラーをリングギヤの側面部分に折り込むようにして変形させ、リングギヤをデフケースに締結するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

欧州特許出願公開第６４７７８９号明細書

しかしながら、従来のギヤの締結構造においては、カラーをリングギヤの側面部分に折り込むようにして変形させているので、以下のような問題があった。
カラーを変形させてデフケースに締結する際、大きな荷重（Ｎ）が、カラーを介してリングギヤの側面に作用し、リングギヤの歯面が変形してしまう可能性があった。
具体的には、図１４（ａ）に示す締結前のリングギヤが、図１４（ｂ）に示すように、矢印ａの荷重の作用により、荷重が加わる側の側面部の外周部分が大きくなって円錐台形状に変形してしまう可能性があった。

このようにリングギヤが変形してしまうと、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）に示すように、破線で表される歯面位置の設計寸法に対して、実線で表される実際の歯面位置がずれてしまい、歯面精度誤差が大きくなってしまうという問題がある。
このような歯面精度誤差が生ずると、例えば、図１５（ａ）に示す歯溝振れＦｒ（μｍ）が、変形後、すなわちかしめ後で不良状態を示すＮＧになってしまうものが僅かにできてしまうことになった。また、図１５（ｂ）に示す累積ピッチ誤差ＦＰＫ（μｍ）が、かしめ後、ＮＧになってしまうものが一部発生してしまうことになった。また、図１５（ｃ）に示すねじれ角誤差ＦＨ（平均値）（μｍ）が、かしめ後、ほぼ全箇所ＮＧになってしまうことになった。
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような誤差が発生すると、ギヤノイズの増大や、歯当たりの悪化によるギヤ強度の低下を招くおそれがあるという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、リングギヤのデフケースへの圧入後にリングギヤをデフケースに締結しても、リングギヤの歯の変形を抑制することができるギヤの締結構造を提供することを課題とする。

本発明に係るギヤの締結構造は、上記課題を解決するため、（１）回転可能に支持され外周部の径方向外方に円盤状に突出するフランジを有するケースと、前記フランジの外周部に締結された環状のギヤと、を有するギヤの締結構造において、前記フランジが、回転軸線方向の一方端部で前記ギヤの第１の側面部を支持する側面支持部と、前記回転軸線方向の他方端部で前記ギヤの前記第１の側面部と反対側の第２の側面部にかしめ固定されたかしめ固定部と、を有し、前記かしめ固定部が、前記回転軸線方向に環状に突出する環状突起を有し、前記ギヤが、外周から径方向外方に突出する複数の歯からなる歯部を有し、前記第２の側面部が、前記歯と前記フランジのかしめ固定部との間に、前記回転軸線方向に凹むとともに前記回転軸線を中心として環状に形成された溝を有し、前記環状突起が、かしめ型が当接する当接面が形成された当接面部を有し、前記当接面部が、前記回転軸線方向で前記第１の側面部側に位置する一端を有し、前記溝が、前記回転軸線方向における底面を有し、前記底面が前記回転軸線方向で前記一端よりも前記第１の側面部側に位置するよう構成する。

この構成により、本発明に係るギヤの締結構造は、フランジのかしめ固定部が、押圧変形させてかしめ固定する環状突起を有し、ギヤの第２の側面部が溝を有しているので、ギヤのフランジへの圧入後にギヤをフランジにかしめ固定しても、ギヤの歯部の変形が抑制される。ギヤの歯部の変形が抑制されると、ギヤ歯面の精度が向上するので、歯当たりが良好になりギヤノイズの発生が抑制され、ギヤの機械的強度が高まり耐久性が向上する。

すなわち、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤの第２の側面部に溝が形成されているので、かしめ固定される際の締結荷重により、第２の側面部の剛性を低くすることができる。その結果、第２の側面部が変形し易くなり、第２の側面部に生ずる応力（Ｎ／ｍ２）を低下させることができ、ギヤの歯部の変形を少なくすることができる。
従来のギヤは、鍛造工程により作製した形状のものに対して、歯車の精度を向上させるよう、切削加工して、製品の形状にしていたので、両側面を含めてほぼ全体に渡って切削加工を施していた。
本発明に係るギヤの締結構造においては、第２の側面部に生ずる応力（Ｎ／ｍ２）を低下させる溝が設けられており、鍛造工程により溝を形成することができる。したがって、この溝を切削工程で加工する必要がなくなり、切削加工部位を少なくすることができ、従来無駄になっていた素材を少なくすることができる。その結果、溝の部分に相当する素材の量を少なくすることができるとともに、切削加工工数を少なくすることができるので、従来のギヤと比較して低コストのギヤが得られる。
さらに、この構成により、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤがフランジに圧入された状態で、底面が回転軸線方向で一端よりも第１の側面部側に位置するよう構成されているので、底面が回転軸線方向で一端よりも第１の側面部と反対側に位置する場合と比較して、第２の側面部が変形し易くなり、第２の側面部に生ずる応力を低減することができ、ギヤの歯部の変形を抑制することができる。

上記（１）に記載のギヤの締結構造において、（２）前記溝は、前記歯の歯底から前記歯の歯たけの距離だけ離れて前記第２の側面部に形成されているよう構成する。

この構成により、本発明に係るギヤの締結構造においては、溝が歯の歯底から歯の歯たけの距離だけ離れて第２の側面部に形成されているので、ギヤの本体部部分の径方向の肉厚を確保することができ、歯部の機械的強度を確保することができる。その結果、ギヤのフランジへの圧入後にギヤをフランジにかしめ固定しても、ギヤの歯部の変形が抑制される。

また、上記（１）に記載のギヤの締結構造において、（３）前記溝が、径方向において前記歯の側に位置する歯側壁面部と前記歯側壁面と対向する対向壁面とを有し、前記ギヤが前記フランジに圧入された状態で、前記回転軸線方向に切断した断面において、前記対向壁面と、前記環状突起の前記当接面と、のなす角が垂直であるよう構成する。

この構成により、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤがフランジに圧入された状態で、対向壁面と当接面とのなす角が垂直になっているので、第２の側面部の剛性が高められる。その結果、環状突起を第２の側面部にかしめ固定により締結する際、環状突起の当接面に締結荷重が加わり第２の側面部に締結荷重が作用しても、第２の側面部が弾性変形することができる。対向壁面と当接面とのなす角が、垂直よりも小さな角度で形成された場合と比較して、ギヤの所定の剛性が確保され、かしめ固定が適正に行われ適正な締結力を有してギヤとフランジとが締結される。

上記（１）ないし（３）に記載のギヤの締結構造において、（４）前記ギヤが、前記第２の側面部に直交し前記フランジに圧入される圧入面部を有し、前記第２の側面部と前記圧入面部との角部に形成された凹凸部を有するよう構成する。

この構成により、本発明に係るギヤの締結構造においては、第２の側面部と圧入面部との角部に凹凸部が形成されているので、フランジのかしめ固定部に形成された環状突起が押圧変形してギヤにかしめ固定される際、凹凸部に食い込んでかしめ固定される。その結果、ギヤがフランジに確実に強固に締結されるので、従来の構造に比べて、例えば、本発明に係るギヤの締結構造を備えた入力軸から出力軸に動力を伝達するディファレンシャル機構の許容トルク（Ｎ・ｍ）を高めることができる。

上記（１）ないし（４）に記載のギヤの締結構造において、（５）前記ギヤの前記第１の側面部が、前記歯と前記フランジの前記側面支持部との間に、前記回転軸線方向に凹むとともに前記回転軸線を中心として環状に形成された側面支持部側溝を有するよう構成する。

この構成により、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤの第１の側面部に、側面支持部側溝が形成されているので、ギヤをフランジに圧入する際、フランジ側の圧入面が削られてしまうという、いわゆるむしれの問題が解消される。すなわち、第１の側面部に、側面支持部側溝が形成されていると、第１の側面部の剛性が低くなるので、圧入工程の初期段階において、フランジ側の圧入面に作用する面圧が低下し、圧入によりギヤが移動しても、フランジ側の圧入面が削りとられることがなくなる。その結果、圧入が良好に行われ、従来のむしれの問題が解消される。

また、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤが第１の側面部に第２の側面部に形成した溝と同様の側面支持部側溝が形成されているので、第１の側面部と第２の側面部とをほぼ左右対称形にすることができる。その結果、ギヤを鍛造で形成する場合に、材料の繊維の流れを均一にすることができるので、より機械的強度を高めることができる。また、第１の側面部にも側面支持部側溝が形成されているので、第２の側面部に形成した溝と同様、側面支持部側溝の部分の切削加工を省略することができる、素材の量を少なくすることができ、切削加工工数を少なくすることができる。

本発明によれば、リングギヤのデフケースへの圧入後にリングギヤをデフケースに締結しても、リングギヤの歯の変形を抑制することができるギヤの締結構造を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルの断面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤの側面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースに圧入する状態を示す部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤとディファレンシャルケースのかしめ固定部分で変形前の拡大断面図であり、（ａ）は、第２の側面部が突出側側面部および凹み側側面部を有する構造を示し、（ｂ）は、第２の側面部が単一の平面を有する構造を示す。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースにかしめ固定する状態を示す部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤとディファレンシャルケースのかしめ固定部分で変形後の拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースにかしめ固定する状態を示す部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤの変形状態を示す効果のグラフであり、（ａ）は、歯溝振れの大きさを示し、（ｂ）は、累積ピッチ誤差を示し、（ｃ）は、ねじれ角誤差を示す。 本発明の第１実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤの部分拡大断面図であり、（ａ）は、従来のリングギヤを示し、（ｂ）は、第１実施形態におけるリングギヤを示す。 本発明の第２実施形態に係るディファレンシャルの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースに圧入する状態を示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースに圧入する状態の部分拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るディファレンシャルのリングギヤをディファレンシャルケースにかしめた状態の部分拡大断面図である。 従来のギヤの締結構造におけるディファレンシャルのリングギヤを示し、（ａ）は、かしめ前のリングギヤの斜視図を示し、（ｂ）は、かしめ後の斜視図を示し、（ｃ）は、かしめ後のリングギヤの歯の斜視図を示し、（ｄ）は、かしめ後のリングギヤの歯の側面図を示す。 従来のギヤの締結構造におけるディファレンシャルのリングギヤの変形状態を示すグラフであり、（ａ）は、歯溝振れの大きさを示し、（ｂ）は、累積ピッチ誤差を示し、（ｃ）は、ねじれ角誤差を示す。

以下、本発明に係るギヤの締結構造を車両に搭載されるディファレンシャル１０に適用した第１実施形態およびディファレンシャル１１０に適用した第２実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）

まず、ディファレンシャル１０の構成について説明する。
図１に示すように、ディファレンシャル１０は、ディファレンシャル機構１１と、ディファレンシャル機構１１を収容するデフケース１３と、デフケース１３に締結された環状のギヤとしてのリングギヤ１２とを含んで構成されている。このディファレンシャル１０は、図示しないトランスアクスルを構成しており、エンジンから出力されリングギヤ１２を介して入力される動力を、左右の駆動輪に伝達するようになっている。また、このディファレンシャル１０は、ディファレンシャル機構１１により左右の駆動輪がそれぞれ異なった回転速度で回転することを許容するよう構成されている。

ディファレンシャル機構１１は、デフケース１３に支持されたピニオンシャフト２１と、ピニオンシャフト２１をデフケース１３の側壁に固定する固定ピン２２と、ピニオンシャフト２１およびデフケース１３の内壁に回転可能に支持された一対のピニオンギヤ２３、２４とを含んで構成されている。

また、ディファレンシャル機構１１は、右ドライブシャフト１Ｒの先端部にスプライン嵌合された右サイドギヤ２５と、左ドライブシャフト１Ｌの先端部にスプライン嵌合された左サイドギヤ２６とを含んで構成されている。右サイドギヤ２５および左サイドギヤ２６は、それぞれピニオンギヤ２３、２４と噛み合っている。

このディファレンシャル機構１１においては、デフケース１３が回転すると、ピニオンシャフト２１および一対のピニオンギヤ２３、２４が回転し、右サイドギヤ２５および左サイドギヤ２６が回転してリングギヤ１２に入力された動力が、右ドライブシャフト１Ｒおよび左ドライブシャフト１Ｌに伝達されるようになっている。

リングギヤ１２は、図１および図２に示すように、本体部３１と、圧入面部３２と、歯部３３と、第１の側面部３４と、第２の側面部３５と、凹凸部３６とを含んで構成されており、これらの構成要素は一体的に形成されている。

本体部３１は、円環状に形成され回転軸線方向の中心に貫通する貫通孔を有しており、この貫通孔を囲む内壁により圧入面部３２が形成されている。図３に示すように、この圧入面部３２がデフケース１３に圧入されるようになっている。
歯部３３は、本体部３１の外周から径方向外方に突出する複数の歯３３ａを有している。この歯３３ａは、はすば歯車で形成されており、比較的滑らかに動力を伝達するようになっている。なお、この歯３３ａは、はすば歯車以外の形状を有する歯車でもよい。例えば、平歯車であってもよい。

第１の側面部３４および第１の側面部３４の反対側の第２の側面部３５は回転軸線と直交する平坦な面で互いに平行に形成され、本体部３１を含めて所定の厚みを有している。
第１の側面部３４は、図３に示すように、突出側側面部３４ａと、凹み側側面部３４ｂとを有している。なお、突出側側面部３４ａと凹み側側面部３４ｂとが同一平面にあるよう、単一の平面を有する側面部で形成してもよい。

第２の側面部３５は、図３および図４（ａ）に示すように、突出側側面部３５ａと、凹み側側面部３５ｂとからなり、突出側側面部３５ａと凹み側側面部３５ｂとの間で、回転軸線方向に凹むとともに、回転軸線を中心として環状に形成された溝３８を有している。
なお、第２の側面部３５も第１の側面部３４と同様、図４（ｂ）に示すように、突出側側面部３５ａと凹み側側面部３５ｂとが同一平面にあるよう、単一の平面を有する側面部で形成してもよい。

溝３８は、径方向において歯の側に位置する歯側壁面３８ａと、この歯側壁面３８ａと対向する対向壁面３８ｂと、回転軸線方向における底面３８ｃとを有している。
図４（ａ）に示すように、歯側壁面３８ａの突出側側面部３５ａとが交わる角部と歯３３ａの歯底との距離Ｌ_１は、歯３３ａの歯底と歯先との長さＬ_０で示される歯３３ａの歯たけよりも大きくなる位置で溝３８が形成されている。
回転軸線方向に切断した断面において、対向壁面３８ｂは、凹み側側面部３５ｂの側面とのなす角がθになるよう形成された傾斜面を有している。

凹凸部３６は、図２および図４（ａ）に示すように、凹み側側面部３５ｂと圧入面部３２とが交わる角部の全周に渡って形成されており、凸部３６ａと凹部３６ｂとが交互に配置されたいわゆるノッチを有している。

デフケース１３は、図１および図３に示すように、本体４１と、回転可能に支持される右支持ボス４２および左支持ボス４３と、フランジ４４とを有しており、各構成要素は一体的に形成されている。

本体４１は、側壁４１ａからなり、側壁４１ａで囲まれた内部にディファレンシャル機構１１を収容するようになっている。この側壁４１ａには、ディファレンシャル機構１１を組み込むための図示しない開口が形成されている。
また、側壁４１ａには、ピニオンシャフト２１を支持する支持孔４１ｂと、固定ピン２２を支持する支持孔４１ｃとを有している。

右支持ボス４２は、図示しないトランスアクスルケースに装着された軸受で支持されるとともに、右ドライブシャフト１Ｒが回転可能に挿通されるようになっている。
左支持ボス４３も、右支持ボス４２と同様、図示しないトランスアクスルケースに装着された軸受で支持されるとともに、左ドライブシャフト１Ｌが回転可能に挿通されるようになっている。

フランジ４４は、本体４１の外周部の径方向外方に円盤状に突出し、本体４１と一体的に形成されている。このフランジ４４は、外周に形成された側面支持部５１と、かしめ固定部５２とを有している。
側面支持部５１は、回転軸線方向の右支持ボス４２側の一方端部で、リングギヤ１２の凹み側側面部３４ｂをかしめ固定するよう径方向の外方に円盤状に突出して形成されている。
かしめ固定部５２は、回転軸線方向の左支持ボス４３側の他方端部でリングギヤ１２の凹み側側面部３５ｂを支持するよう回転軸線方向に円環状に突出して形成された環状突起６１を有している。この環状突起６１は、かしめ型によって押圧された際にリングギヤ１２の凹凸部３６を押圧するとともに押圧変形し、押圧後の凹凸部３６の復元力（Ｎ）により、フランジ４４がリングギヤ１２に固着して、フランジ４４とリングギヤ１２とがかしめ固定されるようになっている。

この環状突起６１は、押圧変形する際かしめ型を当接させる当接面７１ａが形成された当接面部７１を有している。
この当接面７１ａは、図４（ａ）に示すように、回転軸線に平行な線Ｌｒと当接面７１ａに沿った線Ｌｔとのなす角がθになるよう形成されている。
この構成により、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された状態、すなわち図４（ａ）に示す状態で、当接面７１ａと対向壁面３８ｂに形成された傾斜面とが垂直に交わるようになっている。

また、当接面部７１は、回転軸線方向で第１の側面部３４側に位置する一端６１ａを有している。さらに、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された状態で、一端６１ａとリングギヤ１２の溝３８の底面３８ｃとの距離Ｌ_２が底面３８ｃよりも凹み側側面部３５ｂ側に離隔した距離になるよう構成されている。

第１実施形態に係るディファレンシャル１０のリングギヤ１２の凹凸部３６、溝３８およびデフケース１３のフランジ４４のかしめ固定部５２は、本発明に係るギヤの締結構造を構成している。

次いで、第１実施形態に係るディファレンシャル１０のリングギヤ１２をフランジ４４に締結する締結方法について説明する。

この締結方法は、準備ステップと、圧入ステップと、締結ステップとを含んでおり、各ステップが順に行われる。なお、圧入ステップや締結ステップにより圧入や締結が適正に行われたかを検査する検査ステップを適宜含めるようにしてもよい。
準備ステップにおいては、各ステップで必要な圧入装置や締結装置における圧入荷重（Ｎ）や締結荷重（Ｎ）の設定などの準備、圧入治具、金型、工具などの器具類の準備が行われる。

圧入ステップにおいては、まず、図３に示すように、受け型Ｕにデフケース１３が挿入され、デフケース１３のフランジ４４の側面支持部５１が受け型Ｕの上面に当接した状態でデフケース１３が受け型Ｕにセットされる。
次いで、リングギヤ１２の第１の側面部３４が受け型Ｕ側に向くように、図示しない押し型にリングギヤ１２がセットされる。そして、リングギヤ１２の圧入面部３２がフランジ４４の外周部に接するようにして、所定の圧入荷重（Ｎ）が押し型に加えられリングギヤ１２がフランジ４４に圧入される。この圧入は、リングギヤ１２の第１の側面部３４の凹み側側面部３４ｂが、フランジ４４の側面支持部５１に当接することにより完了する。

締結ステップにおいては、図５に示すように、圧入ステップにおいて圧入が完了した状態で、圧入ステップにおける押し型に代えて、フランジ４４をリングギヤ１２に締結するための締結型Ｔがセットされる。なお、圧入が完了したリングギヤ１２およびデフケース１３を図示しない締結装置にセットするようにしてもよい。

締結型Ｔは、かしめ型で構成されている。かしめ型は、例えば、かしめ固定するかしめヘッドからなり、フランジ４４の環状突起６１を押圧する一対のローラＴｒと、ローラＴｒを回転可能に支持するシャフトＴｓと、シャフトＴｓを支持し、シャフトＴｓの軸線に直交する軸線を中心に回転するとともに所定の締結荷重（Ｎ）を加えるヘッド本体Ｔｈとを含んで構成されている。

圧入が完了したリングギヤ１２およびデフケース１３がセットされた状態で、ヘッド本体Ｔｈが回転しつつ、一対のローラＴｒの傾斜面が環状突起６１の当接面７１ａに当接するまで下降する。この下降が完了した状態で、一対のローラＴｒを介して環状突起６１に締結荷重（Ｎ）が加えられ、環状突起６１がリングギヤ１２に凹凸部３６に向かって押圧される。この押圧により、図６に示すように、環状突起６１がリングギヤ１２の凹凸部３６に食い込むようにして変形しリングギヤ１２がデフケース１３にかしめ固定される。このかしめ固定が完了すると、ヘッド本体Ｔｈが上昇し、締結荷重（Ｎ）により僅かに変形したリングギヤ１２が変形前の元の形状に復帰し、いわゆるスプリングバックにより所定の締結力（Ｎ）を有して、リングギヤ１２がデフケース１３に締結される。

この締結ステップにおいては、締結型Ｔ以外の締結型を使用してかしめ固定するようにしてもよい。例えば、図７に示すように、圧入ステップにおいて圧入が完了した状態で、圧入ステップにおける押し型に代えて、フランジ４４をリングギヤ１２に締結するための締結型Ｗをセットすることによりかしめ固定する。なお、圧入が完了したリングギヤ１２およびデフケース１３を図示しない締結装置にセットするようにしてもよい。

この締結型Ｗは、圧入ステップにおける受け型Ｕと同様の受け型Ｗｕと、環状突起６１を押圧する押圧型Ｗｏとにより構成される。押圧型Ｗｏは、押圧部分が環状突起６１の当接面７１ａに全周で当接するよう傾斜した傾斜面を有する円錐形状に形成されている。
この場合、圧入が完了したリングギヤ１２およびデフケース１３がセットされた状態で、押圧型Ｗｏの傾斜面が環状突起６１の当接面７１ａに全周に渡って当接するまで下降する。

締結型Ｔの場合と同様、押圧型Ｗｏの下降が完了した状態で、押圧型Ｗｏに締結荷重（Ｎ）が加えられ、環状突起６１がリングギヤ１２に凹凸部３６に向かって押圧される。この押圧により、締結型Ｔの場合と同様、環状突起６１がリングギヤ１２の凹凸部３６に食い込むようにして変形しリングギヤ１２がデフケース１３にかしめ固定される。このかしめ固定が完了すると、ヘッド本体Ｔｈが上昇し、締結荷重（Ｎ）により僅かに変形したリングギヤ１２が変形前の元の形状に復帰し、いわゆるスプリングバックにより所定の締結力（Ｎ）を有して、リングギヤ１２がデフケース１３に締結される。
なお、この締結型Ｗによるかしめ固定は、いわゆる一発かしめにより行われるので、締結型Ｔによるかしめ固定に比べ加工時間を短時間にすることができる。

第１実施形態に係るディファレンシャル１０は、上記に説明したように構成されているので、以下の効果が得られる。

第１実施形態に係るディファレンシャル１０は、特にリングギヤ１２の凹凸部３６、溝３８およびデフケース１３のフランジ４４のかしめ固定部５２を有する締結構造を備えているので、リングギヤ１２のフランジ４４への圧入後にフランジ４４のかしめ固定部５２でリングギヤ１２をかしめ固定しても、リングギヤ１２の歯部３３の変形が抑制されるという効果が得られる。リングギヤ１２の歯部３３の変形が抑制されると、ギヤ歯面の精度が向上する。その結果、歯当たりが良好になりギヤノイズの発生を抑制することができ、リングギヤ１２の機械的強度が高まり耐久性が向上するという効果が得られる。

このディファレンシャル１０は、リングギヤ１２の第２の側面部３５に溝３８が形成されているので、かしめ固定される際の締結荷重により、第２の側面部３５の剛性を低くすることができる。その結果、第２の側面部３５の凹み側側面部３５ｂが変形し易くなり、第２の側面部３５に生ずる応力（Ｎ／ｍ^２）を低下させることができ、リングギヤ１２の歯部３３の変形を少なくすることができる。

具体的には、図８（ａ）に示すように、歯溝振れＦｒ（μｍ）が、かしめ後であっても、圧入前とほぼ同じ精度を確保することができた。また、図８（ｂ）に示すように、累積ピッチ誤差ＦＰＫ（μｍ）も同様に、かしめ後、圧入前とほぼ同じ精度を確保することができた。さらに、図８（ｃ）に示すように、ねじれ角誤差ＦＨ（平均値）（μｍ）も同様に、かしめ後、圧入前とほぼ同じ精度を確保することができた。
このように、ディファレンシャル１０においては、かしめ後であっても、従来の締結構造において生じていた図１５（ａ）ないし図１５（ｃ）に示すようなギヤ歯面の精度の問題が解消されるという効果が得られる。

このディファレンシャル１０は、フランジ４４に環状突起６１が形成されており、この環状突起６１が押圧変形してリングギヤ１２の凹凸部３６に食い込んでかしめ固定されるので、確実に強固に締結されるので、従来の構造に比べて伝達する許容トルク（Ｎ・ｍ）を高めることができるという効果が得られる。

また、リングギヤ１２の溝３８は、図４（ａ）に示すように、歯側壁面３８ａの突出側側面部３５ａとが交わる角部と歯３３ａの歯底との距離Ｌ_１が歯３３ａの歯底と歯先との長さＬ_０で示される歯３３ａの歯たけよりも大きくなる位置で形成されている。その結果、リングギヤ１２の本体部３１の径方向の肉厚を確保することができ、歯部３３の機械的強度を確保することができる。

また、溝３８がリングギヤ１２に設けられていると、リングギヤ１２を鍛造工程を経て作製する場合に、切削加工部位を少なくすることができ、従来無駄になっていた素材を少なくすることができる。すなわち、図９（ａ）に示すように、従来のリングギヤは、鍛造工程により作製した破線で示す形状のものを切削加工して、実線で示す形状にしていたので、切削加工をほぼ全体に渡って施していた。しかしながら、図９（ｂ）に示すように、第１実施形態のリングギヤ１２においては、溝３８の部分の切削加工を省略することができるので、素材の量を少なくすることができるとともに、切削加工工数を少なくすることができる。その結果、従来のリングギヤと比較して低コストのリングギヤが得られる。

また、かしめ固定部５２の環状突起６１に形成された当接面７１ａは、図４（ａ）に示す回転軸線Ｌｒと当接面７１ａに沿った線Ｌｔとのなす角がθになるよう形成されている。そして、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された状態で、当接面７１ａと対向壁面３８ｂに形成された傾斜面とが垂直に交わるようになっている。
その結果、当接面７１ａに締結荷重が矢印方向に加えられた際、前述の垂直よりも小さな角度で形成された場合と比較して、リングギヤ１２の所定の剛性が確保され、かしめ固定が適正に行われ適正な締結力を有してリングギヤ１２とフランジ４４とが締結されるという効果が得られる。すなわち、リングギヤ１２に締結荷重が作用しても、凹み側側面部３５ｂが弾性変形し、かしめ固定が完了した際、変形した凹み側側面部３５ｂが変形前の元の形状に復帰し、いわゆるスプリングバックにより所定の締結力を有して、リングギヤ１２がデフケース１３に締結される。

また、図４（ａ）に示す当接面部７１は、回転軸線方向で第１の側面部３４側に位置する一端６１ａを有している。さらに、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された状態で、一端６１ａとリングギヤ１２の溝３８の底面３８ｃとの距離Ｌ_２が底面３８ｃよりも凹み側側面部３５ｂ側に離隔した距離になるよう構成されている。

その結果、距離Ｌ_２が底面３８ｃよりも凹み側側面部３５ｂと反対側に離隔した距離となる場合と比較して、凹み側側面部３５ｂがある程度変形し易くなり、凹み側側面部３５ｂに生ずる応力を低減することができ、リングギヤ１２の歯部３３の変形を抑制することができるという効果が得られる。
すなわち、前述のリングギヤ１２の溝３８の対向壁面３８ｂに形成された傾斜面の角度と、溝３８の深さとの関係を適宜設定することにより、フランジ４４のかしめ固定部５２における締結力を確保できるとともに、リングギヤ１２の歯部３３における歯面の変形を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るディファレンシャル１１０においては、第１実施形態に係るディファレンシャル１０のリングギヤ１２が異なっているが、他の構成要素は同様に構成されている。したがって、同一の構成要素については、図１から図６に示した第１実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

図１０に示すように、ディファレンシャル１１０は、環状のギヤとしてのリングギヤ１１２以外の構成要素は、第１実施形態と同様に構成されている。

リングギヤ１１２は、図１０および図１１に示すように、第１の側面部１３４以外の構成要素は、第１実施形態と同様に構成されている。
第１の側面部１３４は、図１１および図１２に示すように、突出側側面部１３４ａと、凹み側側面部１３４ｂとからなり、突出側側面部１３４ａと凹み側側面部１３４ｂとの間で、回転軸線方向に凹むとともに、回転軸線を中心として環状に形成された側面支持部側溝１３８を有している。
突出側側面部１３４ａは、第１実施形態の突出側側面部３４ａと同様に形成され、凹み側側面部１３４ｂは、第１実施形態の凹み側側面部３４ｂに形成されている凹凸部３６以外は、第１実施形態の凹み側側面部３４ｂと同様に形成されている。

側面支持部側溝１３８は、第１実施形態の溝３８と同様、径方向において歯の側に位置する歯側壁面１３８ａと、この歯側壁面１３８ａと対向する対向壁面１３８ｂと、回転軸線方向における底面１３８ｃとを有している。
図１１および図１２に示すように、側面支持部側溝１３８の第１の側面部１３４における歯側壁面１３８ａおよび対向壁面３８ｂは、第１実施形態の溝３８と同様の形状を有している。

第２実施形態に係るディファレンシャル１１０のリングギヤ１１２の側面支持部側溝１３８および第１実施形態のデフケース１３のフランジ４４のかしめ固定部５２は、本発明に係るギヤの締結構造を構成している。

第２実施形態に係るディファレンシャル１１０のリングギヤ１１２をフランジ４４に締結する締結方法は、第１実施形態に係るディファレンシャル１０のリングギヤ１２をフランジ４４に締結する締結方法と同様に行われる。すなわち、図１１およびを図１２に示すように、リングギヤ１１２がデフケース１３のフランジ４４に圧入され、図１３に示すように、リングギヤ１１２がデフケース１３のフランジ４４にかしめ固定される。

第２実施形態に係るディファレンシャル１１０は、上記に説明したように構成されているので、第１実施形態における効果に加えて、以下の効果が得られる。

第２実施形態に係るディファレンシャル１１０は、リングギヤ１１２の第１の側面部１３４に側面支持部側溝１３８が形成されているので、リングギヤ１１２がデフケース１３のフランジ４４に圧入される際、従来の問題を解消することができる。

すなわち、従来、リングギヤをデフケースのフランジに圧入する構造のものは、圧入面で発生させた面圧（Ｎ／ｍ^２）による摩擦力（Ｎ）により、伝達トルク（Ｎ・ｍ）を確保するようにしているので、通常よりも大きな面圧を必要としていた。そのため、圧入するリングギヤとフランジとの締め代が大きくなるよう設定されていた。このように締め代が大きいと、リングギヤをデフケースのフランジに圧入する際に、フランジ側の圧入面が僅かに削り取られるという、いわゆるむしれが発生し、圧入の不具合が生じてしまう可能性あるという問題があった。このむしれは、圧入工程の初期段階、中期段階、後期段階のうち、特に初期段階で起き易くなっている。この初期段階では、リングギヤの一部がフランジに圧入された状態となっており、リングギヤの小さな領域で局部的に大きな面圧が生じ、フランジ側の圧入面に強い力が作用して、圧入によるリングギヤの移動により表面が削りとられ易い状態となっている。

しかしながら、第２実施形態に係るディファレンシャル１１０においては、リングギヤ１１２の第１の側面部１３４に、側面支持部側溝１３８が形成されているので、このむしれの問題が解消される。第１の側面部１３４に、側面支持部側溝１３８が形成されていると、凹み側側面部１３４ｂの剛性が低くなっているので、前述の圧入工程の初期段階において、フランジ４４側の圧入面に作用する面圧が低下し、圧入によりリングギヤが移動しても、フランジ４４側の表面が削りとられることがなくなる。その結果、圧入が良好に行われ、従来のむしれの問題が解消されるという効果が得られる。

また、図１１に示すように、リングギヤ１１２は、第１の側面部１３４に側面支持部側溝１３８が形成されるとともに、第２の側面部３５には側面支持部側溝１３８と同形状の溝３８が形成されているので、第１の側面部１３４と第２の側面部３５とは、ほぼ左右対称形になっている。その結果、リングギヤ１１２を鍛造で形成する場合に、材料の繊維の流れを均一にすることができるので、より機械的強度を高めることができる。

また、第１の側面部１３４にも側面支持部側溝１３８が形成されているので、第１実施形態の第２の側面部３５に形成した溝３８と同様の効果が得られる。すなわち、側面支持部側溝１３８の部分の切削加工を省略することができるので、素材の量を少なくすることができるとともに、切削加工工数を少なくすることができる。その結果、従来のリングギヤと比較して低コストのリングギヤが得られる。

なお、第１実施形態に係るディファレンシャル１０および第２実施形態に係るディファレンシャル１１０におけるギヤの締結構造においては、リングギヤ１２、１１２の第２の側面部３５が凹凸部３６を有する構造で構成した場合について説明した。
しかしながら、本発明のギヤの締結構造においては、第２の側面部が凹凸部以外の形状を有する構造で構成してもよい。例えば、第２の側面部と圧入面部との角部を平坦な傾斜面を有する構造、いわゆる面取りを施した構造で構成するようにしてもよい。

また、第１実施形態に係るディファレンシャル１０におけるギヤの締結構造においては、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された状態で、環状突起６１の当接面７１ａと溝３８の対向壁面３８ｂに形成された傾斜面とが垂直に交わる構造で構成した場合について説明した。
しかしながら、本発明のギヤの締結構造においては、リングギヤがフランジに圧入された状態で、環状突起の当接面と溝の対向壁面に形成された傾斜面とが垂直以外の異なる角度で交わる構造で構成するようにしてもよい。例えば、当接面と対向壁面に形成された傾斜面とのなす角度を、リングギヤおよびフランジの形状や大きさ、素材の材質や硬度などの機械的強度に応じて６０°ないし１００°程度の範囲で形成した構造で構成するようにしてもよい。

また、第１実施形態に係るディファレンシャル１０におけるギヤの締結構造においては、リングギヤ１２がフランジ４４に圧入された後に、リングギヤ１２をフランジ４４にかしめ固定する場合について説明した。
しかしながら、本発明に係るギヤの締結構造においては、ギヤをフランジに圧入する以外の構造で構成するようにしてもよい。例えば、ギヤおよびフランジの圧入部分に締め代を設けず、圧入に代えて、単に、ギヤをフランジに挿入しギヤとフランジを嵌合させる構造で構成してもよい。

以上説明したように、本発明に係るギヤの締結構造は、リングギヤのデフケースへの圧入後にリングギヤをデフケースに締結しても、リングギヤの歯の変形を抑制することができ、ギヤの締結構造全般に有用である。

１０、１１０…ディファレンシャル、１１…ディファレンシャル機構、１２、１１２…リングギヤ（ギヤ）、１３…デフケース、３２…圧入面部、３３…歯部、３３ａ…歯、３４、１３４…第１の側面部、３５…第２の側面部、３６…凹凸部、３８…溝、３８ａ、１３８ａ…歯側壁面、３８ｂ、１３８ｂ…対向壁面、３８ｃ、１３８ｃ…底面、４４…フランジ、５１…側面支持部、５２…かしめ固定部、６１…環状突起、６１ａ…一端、７１…当接面部、７１ａ…当接面、１３８…側面支持部側溝

Claims (5)

1. 回転可能に支持され外周部の径方向外方に円盤状に突出するフランジを有するケースと、前記フランジの外周部に締結された環状のギヤと、を有するギヤの締結構造において、
   前記フランジが、回転軸線方向の一方端部で前記ギヤ１２の第１の側面部を支持する側面支持部と、前記回転軸線方向の他方端部で前記ギヤの前記第１の側面部と反対側の第２の側面部にかしめ固定されたかしめ固定部と、を有し、
   前記かしめ固定部が、前記回転軸線方向に環状に突出する環状突起を有し、
   前記ギヤが、外周から径方向外方に突出する複数の歯からなる歯部を有し、
   前記第２の側面部が、前記歯と前記フランジのかしめ固定部との間に、前記回転軸線方向に凹むとともに前記回転軸線を中心として環状に形成された溝を有し、
   前記環状突起が、かしめ型が当接する当接面が形成された当接面部を有し、
   前記当接面部が、前記回転軸線方向で前記第１の側面部側に位置する一端を有し、
   前記溝が、前記回転軸線方向における底面を有し、
   前記底面が前記回転軸線方向で前記一端よりも前記第１の側面部側に位置することを特徴とするギヤの締結構造。
2. 前記溝は、前記歯の歯底から前記歯の歯たけの距離だけ離れて前記第２の側面部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤの締結構造。
3. 前記溝が、径方向において前記歯の側に位置する歯側壁面と前記歯側壁面と対向する対向壁面とを有し、
   前記回転軸線方向に切断した断面において、前記対向壁面と、前記環状突起の前記当接面と、のなす角が垂直であることを特徴とする請求項１に記載のギヤの締結構造。
4. 前記ギヤが、前記第２の側面部に直交し前記フランジに圧入された圧入面部を有し、前記第２の側面部と前記圧入面部との角部に形成された凹凸部を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載のギヤの締結構造。
5. 前記ギヤの前記第１の側面部が、前記歯と前記フランジの前記側面支持部との間に、前記回転軸線方向に凹むとともに前記回転軸線を中心として環状に形成された側面支持部側溝を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載のギヤの締結構造。

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