JPH1130315A - 最適化された組立体窓幾何学的形状を備える差動ユニット - Google Patents
最適化された組立体窓幾何学的形状を備える差動ユニットInfo
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- JPH1130315A JPH1130315A JP10123507A JP12350798A JPH1130315A JP H1130315 A JPH1130315 A JP H1130315A JP 10123507 A JP10123507 A JP 10123507A JP 12350798 A JP12350798 A JP 12350798A JP H1130315 A JPH1130315 A JP H1130315A
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Abstract
体窓に対する幾何学的形状を提供すること。 【解決手段】 差動ケースが備えられており、該差動ケ
ースはそれに形成された少なくとも1つの組立体窓を含
み差動ケースの内部の室へ出入りをさせる。差動ケース
における組立体窓は、差動ケースの一対の対向した細長
い縁部分により相互接続された差動ケースの一対の対向
した円形縁部分により画成されている。一対の対向した
細長い縁部分は、一対のサイドギヤの外径よりも僅かに
大きいそれらの間の寸法を有していて室へのサイドギヤ
の角度の付された進入、そして長手方向軸線に対するそ
の後の整合を可能にしている。一対の対向した円形縁部
分は一対のピニオン歯車の半径よりも僅かに大きな半径
を含み、室内へのピニオン歯車の進入、また別の長手方
向軸線に対するその後の整合を可能にしている。このよ
うに、組立体窓により、差動ケースへの歯車構成部品の
簡単な組立が可能となり、一方、その構造的および機能
的特性が改良される。
Description
装置に係わり、より具体的には差動ケースに形成された
組立体窓用の最適化された幾何学的形状を有するその差
動ケースに係わる。
られていて駆動トルクを車輪に伝え、一方、それらの間
の速度差を可能にしている。図1および図2を参照し
て、従来技術による差動装置10は差動ケース12を含
むものとして示されており、該差動ケース12は、その
対向する軸線方向端部で、軸受組立体14により支持さ
れていて差動キャリア即ちハウジング16に対して回転
するようになっている。ハウジング16は後輪駆動車両
に用いられている形式の軸組立体の一部で有ることがで
き、あるいは前輪駆動車両の変速装置に組み込むことが
できる。差動ケース12は拡大された内部室18を含む
よう形成されており、該拡大された内部室18内には歯
車セットが保持されている。差動ケース12は、また一
対の第1の穴20と一対の第2の穴22とを含み、双方
の対の穴は室18に連通している。加えて、差動ケース
12は半径方向フランジ24を含み、該半径方向フラン
ジ24にはリング歯車26が、ボルト28のごときもの
により固着されている。ピニオン軸30は第1の穴20
間を延在しており、また、孔33に保持された錠止用ピ
ン32により差動ケース12にしっかりと固定されてい
る。
み、該一対のピニオン歯車34は室18内のピニオン軸
30に支持されていて、図1に作図線「A」で示されて
いるその長手方向軸線のまわりで回転するようになって
いる。各ピニオン歯車34は一対のサイドギヤ36に噛
み合っており、該一対のサイドギヤ36は、作図線
「B」で示されている差動ケース12の長手方向軸線の
まわりで回転するよう各々回転可能に支持されている。
差動ケース12の軸線方向端部は一対の筒状ハブ38お
よび40を画成しており、該一対の筒状ハブ38および
40は一対の車軸42および44をそれぞれ回転可能に
支持しており、また該一対の筒状ハブ38および40に
は軸受組立体14が装架されている。車軸42の一端は
サイドギヤ36の一方に固定(言い換えれば、スプライ
ン結合)されており、一方、その反対側端部は車両の車
輪のうちの一方に固定されている。同様に、車軸44の
一方の端部はサイドギヤ36の他方のものに固定(言い
換えれば、スプライン結合)されており、一方、その反
対側端部は車両の車輪のうちの他方に固定されている。
従来の通り、リング歯車26、および、そのリング歯車
26が取り付けられる差動ケース12は、入力駆動ピニ
オン(図示せず)により、ハウジング16内で回転せし
められ、該入力駆動ピニオンは駆動軸(図示せず)の端
部に固着されている。このように、ケース12の回転運
動は、ピニオン歯車34とサイドギヤ36との係合を介
して車軸42および44に伝えられてそれらの間の相対
回転を可能にしている。
組立方法によれば、サイドギヤ36およびピニオン歯車
34を、以後組立体窓と言及する第2の穴22を通過さ
せることにより、室18内に次々と組み立てる。図2を
参照して、組立体窓22のうちの一方は、軸線方向寸法
「X」および円周方向寸法、即ち、横方向寸法「Y」を
備えた形状が概ね楕円形であるとして示されている。重
要な設計上の制約は、横方向寸法「Y」の寸法がサイド
ギヤ36の外径よりも伝統的に大きく、そのため、室1
8内への該サイドギヤ36の進入を可能にし、また回転
軸線「B」に対するサイドギヤ36のその後の整合を許
してしまうことである。同様に、軸線方向寸法「X」は
ピニオン歯車34の外径よりも大きく、もって、そのピ
ニオン歯車34が室18に進入するのを許し、また、サ
イドギヤ36との噛み合わされた係合状態でのその後の
整合を許すようになっていなければならない。その後、
ピニオン歯車34は第1の穴20と整合状態に回転せし
められてピニオン軸30を収容するようになっている。
この窓の幾何学的形状により、設計形状における妥協が
必要とされる。何故なら、差動ケース12のバレル断片
部48を十分に厚くして、最も小さな外径(言い換えれ
ば、リング歯車のパイロット直径)を可能な限り維持し
つつ差動ユニット10の寿命中それに適用されると予想
される最大曲げ応力に耐えねばならないからである。更
に、材料の選択は、例えば鋳鉄のごとき鉄系材料に、先
に限定されてしまってこれらの曲げ応力に適応されてい
る。
単な組立を容易にし、一方、差動ケースの構造的および
作用的特徴を改良する該差動ケースにおける組立窓用の
最適化された幾何学的形状を提供する必要性が存在す
る。それ故、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服す
る差動ケースの組立体窓用の幾何学的形状を提供するこ
とである。
形状即ち形がピニオン歯車の直径プラス最小クリアラン
スの関数である差動ケースにおける組立体窓を提供する
ことである。
向寸法よりも小さい横方向寸法を有することができる。
ね球形の室を含み、該概ね球形の室内にはピニオン歯車
およびサイドギヤが保持されている。
ラスト板を位置させ、且つ、保持して該球形室に対する
サイドギヤの回転を許すシステムを提供することであ
る。
発明の利点は、添付図面および請求の範囲に照らして考
慮する際、好適実施例として現在意図されている最良の
態様の以下の詳細な説明から当業者には明かとなろう。
を参照して、差動ケース112が図示されており、該差
動ケース112は図2に示された差動ケース12の変形
であり、また、該差動ケース112は差動ユニット10
においてその変わりに用いられて様々な構造用利点を与
えることができる。比較の目的で、以降、同様の参照番
号が用いられていて先に述べられたものと同様の差動ケ
ース112の構成要素即ち素子を示している。
図4にそれぞれ示されている一対の組立体穴即ち窓12
2aおよび122bを有しており、該一対の組立体穴即
ち窓122aおよび122bは、図2の組立体窓22に
較べて、変形された幾何学的形状を有している。より具
体的には、組立体窓122aおよび122bは軸線方向
寸法「X1」および横方向寸法「Y1」を有している。
本発明の1つの利点は、「Y1」が「Y」よりも小さく
て組立体窓122aおよび122b間に置かれている、
以降ウェブ部分150と呼ぶバレル断片部148の円周
部分が先に利用可能なものよりも幅広いという事実にあ
る。かかる付加的な幅は、差動ケース112のバレル断
片部148に作用する最大曲げ応力を有効に減少させ、
該差動ケース112は減少されたケーシングの厚みを用
いてもよく、および(または)例えば、アルミニウムあ
るいはマグネシウムのごとき低い疲労特性を有する別の
材料を使用してもよい。約85mmの窓横方向寸法
「Y」を有している従来の差動ケース12と約63mm
の窓横方向寸法「Y1」を有している差動ケース112
の所与の負荷条件についての最大曲げ応力を比較するプ
ロットは図8に示されている。明らかな通り、応力の低
減はかなりである。
122aおよび122bは反転鏡像の輪郭をつけられて
おり、各々は、一対の対向した細長い縁部分154によ
り接合された一対の対向した円形縁部分152を有して
いる。細長い縁部分154は、各々、第1の縁断片部1
55aにより画成されており、該第1の縁断片部155
aは円形断片部155cにより第2の縁断片部155b
に相互接続されている。横方向寸法「Y1」を最小にす
るために、各縁部分154の第1の縁断片部155aは
中心軸線「B」に対して実質上平行をなしている。縁部
分152の半径「R」は、差動ケース112に関連せし
められた「A」および「B」の回転軸線の交点から端を
発しているとして示されている。想像線は、明らかに、
半径「R」から遠ざかる方向の細長い縁部分154の偏
向、即ち、逸脱を示している。事実、半径「R」はピニ
オン歯車34の半径よりも僅かだけ大きいよう選定され
ていて、差動ケーシング112への組立時、必要とされ
るクリアランス、即ち、間隙の原因である。更に、組立
体窓122aおよび122bの最も大きな全体長さ
「L」は、差動ケース12に関連せしめられた横方向寸
法「Y」に概ね等しい。組立体窓122aおよび122
bの幾何学的形状即ち形は、サイドギヤ36が、室11
8への組立時、回転軸線「B」に対して、最初に、角度
が付けられ、その後に、それに対して整合されるのを可
能にするよう選定されていた。
の断面図は、対向する縁面156aおよび156bによ
り画成されるごとく、部分的に球形であるとして室11
8を図示している。室118は、軸線「B」に沿って整
合されている一対の軸線方向孔158および160に連
通している。該軸線方向孔158は、内部に車軸42を
収容するようにされた第1の断片部162と、内部にサ
イドギヤ36の軸線方向ハブ断片部を収容するようにさ
れた第2の断片部164とを含む。該第2の断片部16
4は第1の断片部162よりも大きな直径を有し、室1
18および軸線方向孔158に対してサイドギヤ36を
適切に着座させるよう機能する。同様に、軸線方向孔1
60は、車軸44を収容するようにされた第1の断片部
166と、内部に他方のサイドギヤ36の軸線方向ハブ
断片部を収容するようにされた第2の断片部168とを
含む。最後に、該図7は、組立体窓122aおよび12
2bに関連して差動ケース112のバレル断片部148
の可変の厚みを示している。理解される通り、設計者
は、特定の差動ケースの応用例で必要とされているごと
く、バレル断片部148の可変の厚み、あるいは、一定
の厚みのどちらかを選定することができる。
好適な構造が示されており、該差動装置110は上述し
た差動ケース112を含む。示されているごとく、一対
の横方向円形溝170が球形室118に形成されてお
り、軸線方向孔158および160の両側に位置されて
いるとともに各々差動ケーシング112の軸線方向中心
線に沿って取られた垂直平面に実質上平行な平面で整合
されている。サイドギヤ36は、前方歯車断片部17
2、後方スラスト面174、および、軸線方向ハブ17
6を含むとして示されている。ハブ176に形成されて
いる内部スプライン178は車軸の対応する外部スプラ
インに噛み合わされた係合状態をなして備えられてい
る。後方スラスト面174は、形状が部分的に球形であ
り、また、室118の球形形状にマッチするよう形状決
めされている。円錐形スラスト板180が室118と各
サイドギヤ36との間に用いられていてスラスト負荷を
吸収し、硬化された摺動面を提供しており、該摺動面に
対して各サイドギヤ36が回転することができるように
なっている。スラスト板180は軸線方向ハブ182を
含み、該軸線方向ハブ182はサイドギヤ36の軸線方
向ハブ176を同心円的に囲繞するようにされている。
スラスト板180は軸線方向孔158および160の断
片部164および168内にそれぞれ非回転態様をなし
て、即ち、実質的に制限された回転態様をなして室11
8に保持されている。室118内にスラスト板180を
保持するための手段を提供するために、各スラスト板1
80は組をなす円周方向に離隔された突起あるいは凹み
184を含み、該突起あるいは凹み184は溝170内
に収まるようにされている。好ましくは、4つの凹み1
84が各スラスト板80に備えられていて2つの凹み1
84が各溝170に保持されるようになっている。かく
て、一旦組み立てられると、スラスト板180は、ハウ
ジング16に対してサイドギヤ36と一緒に回転するの
が阻止されている。有利なことには、溝170は、球形
室の機械加工作業時に機械加工することができ、このよ
うに、差動ケース112に対してコストを加えることは
ない。最後に、差動装置110はピニオン歯車34を含
むとして示されており、該ピニオン歯車34の各々は前
方歯車断片部186と、後方スラスト面188と、ピニ
オン軸30を受け入れるようにされた孔190とを有し
ている。円錐状のスラスト板192もピニオン歯車34
に関連して用いられていてケース112に対する硬化さ
れた摺動面を提供している。必要とされないけれども、
スラスト板192は、保持用スラスト板180に用いら
れているのと同様の態様でケース112に保持すること
ができる。
幾何学的形状は従来の差動ケースを越えるいくつかの利
点を提供する。まず第1に、従来の楕円形窓幾何学形状
に較べて、最大曲げ応力を減少させることができる。次
に、幾何学的楕円形の窓形状を有する場合に必要とされ
るごとき球形半径機械加工作業に対する同じ工具クリア
ランスの維持が可能となる。また、それは同じコアボッ
クス分断線(リング歯車中心線に対して直角である球形
室を二等分する平面)を維持し、並びに、リング歯車中
心線に対して直角な全て断面の(リング歯車の中心線上
での)重心の最適の位置を維持する。これらおよび他の
利点により、差動ケースの壁厚の付随した低減が可能と
なり、および(または)疲労度の低い形式の材料を用い
ることが可能となる。
開示し、且つ述べている。特許請求の範囲に規定されて
いる本発明の真の精神および正当な範囲から逸脱するこ
となく、かような記載から、また、添付図面および特許
請求の範囲から、様々な改変、変形および変化をなすこ
とができることを当業者は容易に認識するであろう。
来の差動ユニットの断面図である。
られるものと同様の差動ケースの側面図である。
である。
ある。
ある。
ある。
に対する最大曲げ応力のプロットである。
付加的な新規な特徴を更に組み込んでいる差動ユニット
の分解斜視図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 駆動軸から車両の差動組立体内の車軸へ
回転エネルギーを伝達するようにされた差動ケースであ
って、該差動ケース内部の室への出入りをさせる内部に
形成された少なくとも1つの孔を含み、歯車セットが該
孔を通過して前記室に保持することができるようになっ
ており、前記孔は、前記差動ケースの一対の対向した細
長い縁部分により相互接続された該差動ケースの一対の
対向した円形縁部分により画成されている差動ケース。 - 【請求項2】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記一対の対向した細長い縁部分は、円弧状断片部によ
って第2の縁断片部に相互接続された第1の縁断片部を
更に有している差動ケース。 - 【請求項3】 請求項2に記載の差動ケースにおいて、
各縁部分の前記第1の縁断片部は、前記差動ケースの中
心回転軸線に対して実質的に平行である差動ケース。 - 【請求項4】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記一対の対向した円形縁部分は、前記歯車セットのピ
ニオン歯車の半径よりも僅かだけ大きく選定された半径
を含み、前記差動ケースへの組立時、必要とされるクリ
アランスの原因となっている差動ケース。 - 【請求項5】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記孔は前記歯車セットのサイドギヤの外径よりも僅か
だけ大きい第1の寸法を有している差動ケース。 - 【請求項6】 請求項5に記載の差動ケースにおいて、
前記第1の寸法が前記サイドギヤを前記室への組立時に
前記差動ケースの中央回転軸線に対して最初に角度が付
され、その後中央回転軸線に対して整合させる差動ケー
ス。 - 【請求項7】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記差動ケースはアルミニウムおよびマグネシウムを含
む群から選定された材料で形成されている差動ケース。 - 【請求項8】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記差動ケースのバレル断片部は可変の厚みを含む差動
ケース。 - 【請求項9】 請求項1に記載の差動ケースにおいて、
前記室は概ね球形に形状付けられ内部に前記歯車セット
を保持している差動ケース。 - 【請求項10】 請求項1に記載の差動ケースにおい
て、前記歯車セットは、前記室内に保持された一対のピ
ニオン歯車と一対のサイドギヤとを含む差動ケース。 - 【請求項11】 請求項10に記載の差動ケースにし
て、該スラスト板は前記サイドギヤの各々と前記室に隣
接した前記差動ケースとの間に配備されていてスラスト
負荷を吸収し、かつ硬化された摺動面を提供するスラス
ト板を更に有しており、該硬化された摺動面に対して各
摺動歯車が回転することができるようになっている差動
ケース。 - 【請求項12】 請求項11に記載の差動ケースにおい
て、前記スラスト板の各々は該スラスト板から延在して
いる少なくとも1つの突起を含み、該少なくとも1つの
突起は前記差動ケースの溝に係合していて該差動ケース
に対して前記スラスト板が回転するのを阻止している差
動ケース。 - 【請求項13】 モーター車両のための差動組立体であ
って、 内部に形成された室を含む差動ケースと、 前記室に保持されていて駆動軸から前記モーター車両の
車軸に回転を伝達するための歯車セットと、 を有しており、 前記差動ケースは前記室へ出入りさせる一対の孔を内部
に含み、前記歯車セットが前記孔を通って前記室に入る
のが可能になっており、前記孔は、前記差動ケースの一
対の対向した円形縁部分により画成されており、該差動
ケースの一対の対向した円形縁部分は、前記円弧状断片
部により第2の縁断片部に相互接続された第1の縁断片
部により相互接続されており、前記第1の縁断片部は前
記差動ケースの中心回転軸線に実質的に平行をなしてい
る差動組立体。 - 【請求項14】 請求項13に記載の差動組立体におい
て、前記一対の対向した円形縁部分は、前記歯車セット
のピニオン歯車の半径よりも僅かだけ大きくなるよう選
定された半径を含む差動組立体。 - 【請求項15】 請求項13に記載の差動組立体におい
て、前記孔は前記歯車セットのサイドギヤの外径よりも
僅かだけ大きい第1の寸法を有し、前記サイドギヤは、
前記室への組立時に前記差動ケースの中心回転軸線に対
して最初に角度を付けることができ、その後の中心回転
軸線に対しての整合できるようになっている差動組立
体。 - 【請求項16】 モーター車両の車輪に駆動トルクを伝
え、一方、それらの間の速度差を可能にしている差動組
立体にして、該差動組立体は、 駆動軸から前記モーター車両の車軸に回転エネルギーを
伝えるようにされた差動ケースであって、内部に形成さ
れた室を含む前記差動ケースと、 前記室に保持された歯車セットであって、第1の長手方
向軸線のまわりで回転するよう支持された一対のピニオ
ン歯車と、第2の長手方向軸線のまわりで回転するよう
支持された一対のサイドギヤとを含み、前記第2の長手
方向軸線は前記第1の長手方向軸線に対して直角である
前記歯車セットと、 を有しており、 前記差動ケースは、該差動ケースの一対の対向した細長
い縁部分により相互接続された該差動ケースの一対の対
向した円形縁部分により各々が画成された一対の組立体
窓を含み、前記一対の対向した細長い縁部分は前記サイ
ドギヤの外径よりも僅かに大きい寸法を間に有し、前記
室への前記第2の長手方向軸線に対する前記サイドギヤ
の角度の付けられた進入を、そして、前記第2の長手方
向軸線に対するその後の整合を可能にしており、前記一
対の対向した円形縁部分は前記ピニオン歯車の半径より
も僅かに大きな半径を含み前記室への前記ピニオン歯車
の進入、そして前記第1の長手方向軸線に対するその後
の整合を可能にしている差動組立体。 - 【請求項17】 請求項16に記載の差動組立体におい
て、前記一対の対向した細長い縁部分は、円形断片部に
より第2の縁断片部に相互接続された第1の縁断片部を
更に有しており、各縁部分の前記第1の縁断片部は前記
第2の長手方向軸線に対して実質的に平行である差動組
立体。 - 【請求項18】請求項16に記載の差動組立体におい
て、前記組立体窓は軸線方向寸法よりも小さい横方向寸
法を有している差動組立体。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US4570697P | 1997-05-06 | 1997-05-06 | |
US045706 | 1998-01-29 | ||
US015018 | 1998-01-29 | ||
US09/015,018 US5951431A (en) | 1997-05-06 | 1998-01-29 | Differential unit with optimized assembly window geometry |
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JP12350798A Expired - Fee Related JP3805890B2 (ja) | 1997-05-06 | 1998-05-06 | 最適化された組立体窓幾何学的形状を備える差動ユニット |
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