KR20130025404A

KR20130025404A - 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치

Info

Publication number: KR20130025404A
Application number: KR1020127031601A
Authority: KR
Inventors: 마코토 다니구치; 요시히코 우카이; 히로카즈 츠네카와; 히로유키 시오이리
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2013-03-11
Also published as: WO2011151921A1; EP2578903A1; KR101429841B1; EP2578903A4; CN102933875B; US20130074649A1; JPWO2011151921A1; EP2578903B1; CN102933875A; JP5252129B2

Abstract

링 기어(3)와 차동 케이스(2)의 체결 구조(1)에 있어서, 상기 링 기어(3)에, 환 형상으로 형성된 기어측 압입면(21)과, 상기 기어측 압입면(21)보다 내측에 형성된 볼록부(23)와, 상기 볼록부(23)를 사이에 두고 상기 기어측 압입면(21)과 반대측에 설치된 노치부(5)를 형성하고, 상기 차동 케이스(2)에, 환 형상으로 형성되고, 상기 기어측 압입면(21)이 압입되는 케이스측 압입면(6)과, 외경 치수가 상기 케이스측 압입면(6)보다 소직경이고, 상기 노치부(5)에 코킹되는 플랜지부(8)와, 상기 볼록부(23)에 접촉하여 상기 링 기어(3)를 상기 차동 케이스(2)에 대해 위치 결정하는 케이스측 평활면(9)을 형성함으로써, 차동 케이스(2)를 소형화한다.

Description

링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치 {STRUCTURE FOR FASTENING RING GEAR TO DIFFERENTIAL CASE, AND DIFFERENTIAL GEAR EMPLOYING SAME}

본 발명은, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치에 관한 것이다.

자동차의 구동 기구에 사용되는 차동 기어(differential gear)는, 자동차의 구동륜을 연결하는 샤프트에 사용되고, 자동차가 커브를 돌 때에 내륜과 외륜의 속도차를 흡수하는 차동 장치 중 하나이다.

간단히 구조를 설명하면, 차동 기어는, 차동 케이스의 외측에 보유 지지되는 링 기어와, 차동 케이스 내부에 설치되고, 차동 케이스에 장착된 피니언 기어, 그리고 피니언 기어와 맞물리는 차축에 장착된 기어로 이루어진다.

그리고 자동차의 엔진 등이 발생하는 구동력은 차동 케이스에 체결되는 링 기어에 전달되고, 차동 케이스에 장착된 피니언 기어에 의해 차축에 장착된 기어를 회전시킴으로써 차축에 동력을 전달한다.

이 밖에, 자동차에 사용되는 차동 장치로서는, 한쪽의 차륜이 무부하 상태일 때에 차축을 공회전시켜 버리는 차동 기어의 결점을 보완한 LSD라고 불리는 것도 존재하지만, 차동 케이스의 외측에 링 기어를 사용한다고 하는 점에서는 동일한 구조로 된다.

그리고 이 차동 장치에 구비하는 차동 케이스에 링 기어를 체결하는 방법은, 종래에는 볼트를 사용하여 체결하는 방법이 채용되어 왔다.

그러나 이 볼트에 의한 체결 방법을 사용하면, 볼트의 중량이나 볼트에 의해 체결하기 위해 필요한 두께 등을 필요로 하므로, 중량이 증가하는 문제가 있다.

따라서, 차동 케이스와 링 기어의 체결을 볼트에 의한 체결에 의존하지 않고, 코킹(caulking) 고정에 의해 행하는 방법도 검토되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 도 10은 종래의 차동 기어(110)의 개략 구성도이다. 도 11은 차동 기어(112)의 조립 장착 모식도이다. 도 12는 링 기어(103)를 차동 케이스(102)에 압입하는 공정을 도시하는 도면으로, 압입 완료 전의 상태를 도시한다. 도 13은 링 기어(103)를 차동 케이스(102)에 압입하는 공정을 도시하는 도면으로, 압입을 완료한 상태를 도시한다. 도 14는 링 기어(103)를 차동 케이스(102)에 코킹 고정하는 공정을 도시하는 도면이다.

도 10에 도시하는 차동 기어(110)는, 도 11에 도시하는 차동 케이스(102)의 일단부 외주면에 환 형상의 링 기어(103)가 압입된 후, 코킹 가공에 의해 체결되는 체결 구조(101)를 채용하고 있다. 도 12 내지 도 14에 도시하는 바와 같이, 링 기어(103)의 외주면에는, 구동이 전달되는 기어부(104)가 설치되어 있다. 또한, 링 기어(103)의 내주면에는, 복수의 노치부(105)가 주위 방향으로 연속하여 형성되어 있다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 차동 케이스(102)는 링 기어(103)가 압입되는 케이스측 압입면(106)이, 차동 케이스(102)와 동축상에 형성되어 있다. 케이스측 압입면(106)의 외측(도면 중 우측 단부)에는, 힐부(107)가 케이스측 압입면(106)에 대해 수직하게 기립 설치되어, 링 기어(103)의 압입량을 규제하도록 되어 있다. 또한, 케이스측 압입면(106)의 내측(도면 중 좌측 단부)에는, 플랜지부(108)가 차동 케이스(102)의 축 방향을 따라 연장 형성되어 있다. 플랜지부(108)가 케이스 압입면(106)으로부터 연장 형성되는 길이는, 링 기어(103)를 힐부(107)에 접촉할 때까지 케이스측 압입면(106)에 압입한 경우에, 플랜지부(108)가 링 기어(103)로부터 측방으로 돌출되는 길이로 설정되어 있다.

이러한 차동 기어(110)는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 링 기어(103)를 차동 케이스(102)의 플랜지부(108)측으로부터 케이스측 압입면(106)에 압입한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 링 기어(103)는 단부면(103a)이 힐부(107)에 접촉될 때까지 케이스측 압입면(106)에 압입된다. 이때, 링 기어(103)는, 노치부(105)가 힐부(107)와 반대측에 배치되도록, 케이스측 압입면(106)에 압입된다. 그리고 도 14에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(108)의 링 기어(103)로부터 돌출된 부분을 노치부(105)측으로 밀어 넘어뜨려, 노치부(105)에 대해 압박한다. 그러면, 플랜지부(108)의 재료가 각 노치부(105)에 대해 소성 유동한다. 이에 의해, 링 기어(103)는, 플랜지부(108)가 노치부(105)에 코킹되어 체결되어, 당해 코킹 부분과 힐부(107) 사이에서 유지된다.

유럽 특허 출원 공개 공보 제647789호

그러나 종래의 차동 기어(110)는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 힐부(107)가 케이스측 압입면(106)보다도 외측(도면 중 우측 단부)에 설치되어 있으므로, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 차동 케이스(102)의 축 방향의 길이가, 힐부(107)의 축 방향 두께 C만큼 길게 되어 있었다. 특히, 차동 케이스(102)의 케이스측 압입면(106)에 링 기어(103)를 압입하는 압입 공정을 행하는 경우, 힐부(107)에는, 예를 들어 800㎏이나 되는 하중이 작용하는 경우가 있다. 또한, 차동 기어(110)가 동력 전달을 행하는 경우, 플랜지부(108)와 노치부(105)의 코킹부에는, 예를 들어 2톤의 힘이 작용하고, 그 맞물림 반력이 힐부(107)에 작용한다. 이 압입 하중이나 맞물림 반력에 대응하기 위해, 힐부(107)는 도 10, 도 11, 도 14에 도시하는 축 방향의 두께 C를 어느 정도 필요로 하여, 차동 케이스(102)의 축 방향 길이가 길어지는 경향이 있었다. 또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 힐부(107)에 위치 결정을 행하게 하기 위해서는, 힐부(107)의 외경 치수 D2를 케이스측 압입면(106)의 외경 치수 D1보다 대직경으로 할 필요가 있었다. 따라서, 종래의 체결 구조(101) 및 차동 케이스(110)는, 힐부(107)가 링 기어(103)의 외측으로 크게 돌출되어 있었다.

힐부(107)의 축 방향 두께 C가 커질수록, 또한 힐부(107)의 외경 치수 D2를 대직경으로 할수록 소재의 중량이 증가하여, 비용 상승으로 이어진다.

또한, 힐부(107)가 케이스측 압입면(106)으로부터 외측으로 돌출되어 있으면, 부품 반송시에 부품끼리가 충돌하여, 타흔이 힐부(107)에 남는 경우가 있다. 힐부(107)는 링 기어(103)의 단부면(103a)과 맞닿는 면에 타흔이 형성되면, 링 기어(103)를 차동 케이스(102)에 대해 정확하게 위치 결정할 수 없게 된다. 이 경우, 당해 차동 케이스(102)가 불량품으로 되어, 수율을 악화시키게 된다.

또한, 차동 기어(110)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 차동 케이스(102)에 형성된 조립 장착 스페이스(111)에 차동 기어(112)가 조립 장착된다. 차동 기어(112)를 조립 장착 스페이스(111)에 자동으로 조립 장착하기 위해서는, 차동 기어(112)가 쑥 들어가도록 조립 장착 스페이스(111)를 차동 케이스(102)에 형성할 필요가 있다. 그러나 힐부(107)가 케이스측 압입면(106)으로부터 돌출되어, 차동 케이스(102)의 축 방향 길이가 길어지면, 차동 기어(112)를 쑥 들어가도록 조립 장착 스페이스(111)의 축 방향 길이 E를 확보하는 것이 설계상 곤란해지는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 차동 케이스를 소형화할 수 있는 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조는, 상기 링 기어가, 환 형상으로 형성된 기어측 압입면과, 상기 기어측 압입면보다 내측에 형성된 볼록부와, 상기 볼록부를 사이에 두고 상기 기어측 압입면과 반대측에 형성된 노치부를 갖고, 상기 차동 케이스가, 환 형상으로 형성되고, 상기 기어측 압입면이 압입되는 케이스측 압입면과, 외경 치수가 상기 케이스측 압입면보다 소직경이며, 상기 노치부에 코킹되는 플랜지부와, 상기 볼록부에 접촉하여 상기 링 기어를 상기 차동 케이스에 대해 위치 결정하는 케이스측 평활면을 갖는다.

상기 구성의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조는, 상기 볼록부가, 상기 링 기어의 축선에 대해 직교하도록 형성되고, 상기 케이스측 평활면이, 상기 차동 케이스의 축선에 대해 직교하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조는, 상기 기어측 압입면의 축 방향의 길이와, 상기 케이스측 압입면의 축 방향의 길이가 동일한 것이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 관한 차동 장치는, 상기 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조를 사용하고 있다.

상기 형태의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치는, 링 기어의 볼록부를 케이스측 평활면에 접촉할 때까지 케이스측 압입면과 기어측 압입면을 압입한다. 그리고 플랜지부를 노치부에 압박하여 코킹한다. 링 기어는, 볼록부를 케이스측 평활면에 접촉시킴으로써 차동 케이스에 대해 위치 결정되어 있다. 볼록부는, 기어측 압입면보다 내측에 설치되고, 노치부와 기어측 압입면 사이에 배치되어 있으므로, 케이스측 평활면과의 접촉 부분이 차동 케이스의 외측에 돌출되어 있지 않다. 따라서, 상기 형태의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치는, 차동 케이스의 케이스측 압입면의 외측에 링 기어를 차동 케이스에 대해 위치 결정하기 위한 볼록부를 형성할 필요가 없어, 차동 케이스를 소형화할 수 있다.

상기 구성의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조는, 볼록부가 링 기어의 축선에 대해 직교하도록 형성되고, 케이스측 평활면이 차동 케이스의 축선에 대해 직교하도록 형성되어 있다. 그로 인해, 링 기어를 차동 케이스에 압입하여 볼록부를 케이스측 평활면에 접촉시킨 경우에, 볼록부를 케이스측 평활면에 면 접촉시켜 위치 결정을 행한다. 따라서, 상기 구성의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조에 따르면, 링 기어를 차동 케이스에 대해 정확하게 위치 결정할 수 있다.

상기 구성의 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조는, 기어측 압입면의 압입 방향의 길이가, 케이스측 압입면의 압입 방향의 길이와 동일해지도록 볼록부가 기어측 압입면의 내측에 배치되어 있으므로, 볼록부를 케이스측 평활면에 접촉시켜 위치 결정한 경우에, 링 기어가 차동 케이스의 외측으로 돌출되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관하여, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조를 적용한 차동 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관하여, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조의 모식도이다.
도 3은 링 기어의 축 방향에 대해 직교하는 방향의 부분 단면도이다.
도 4는 도 3의 K 방향으로부터 본 링 기어의 내주면의 부분 확대도이다.
도 5는 차동 케이스의 부분 단면도이다.
도 6은 압입 공정을 설명하는 도면으로, 압입 완료 전의 상태를 도시한다.
도 7은 압입 공정을 설명하는 도면으로, 압입을 완료한 상태를 도시한다.
도 8은 코킹 공정을 설명하는 도면이다.
도 9는 코킹 부분의 부분 확대도이다.
도 10은 종래의 차동 기어의 개략 구성도이다.
도 11은 차동 기어의 조립 장착 모식도이다.
도 12는 링 기어를 차동 케이스에 압입하는 공정을 도시하는 도면으로, 압입 완료 전의 상태를 도시한다.
도 13은 링 기어를 차동 케이스에 압입하는 공정을 도시하는 도면으로, 압입을 완료한 상태를 도시한다.
도 14는 링 기어를 차동 케이스에 코킹 고정하는 공정을 도시하는 도면이다.

다음에, 본 발명에 관한 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조 및 그것을 사용한 차동 장치의 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관하여, 링 기어(3)와 차동 케이스(2)의 체결 구조(1)(이하, 「체결 구조(1)」라 함)를 적용한 차동 장치의 개략 구성도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관하여, 차동 케이스(2)와 링 기어(3)의 체결 구조(1)의 모식도이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 체결 구조(1)는, 종래 기술과 마찬가지로, 자동차의 구동 기구에 사용되는 차동 기어(10)(차동 장치의 일례)에 적용된다. 체결 구조(1)는, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 대해 압입한 후에 코킹 가공을 행함으로써, 링 기어(3)가 차동 케이스(2)에 체결되어 있다.

차동 기어(10)는, 링 기어(3)에 회전 토크가 전달되면, 차동 케이스(2)가, 링 기어(3)에 코킹된 코킹 부분과, 링 기어(3)가 압입된 압입 부분을 통해 회전 토크가 링 기어(3)로부터 전달되어, 링 기어(3)와 일체적으로 회전한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 차동 케이스(2)에는, 차동 기어(12)를 조립 장착하기 위한 조립 장착 스페이스(11)가 형성되어 있다. 조립 장착 스페이스(11)에는, 도시하지 않은 피니언축을 통해 도시하지 않은 피니언 기어가 회전 불가능하게 배치되어 있다. 차동 기어(12)는, 조립 장착 스페이스(11) 내에 쑥 들어간 상태로 배치되고, 도시하지 않은 피니언 기어에 맞물린다. 차동 기어(12)에는, 도시하지 않은 차축이 연결된다. 이러한 차동 기어(10)는, 차동 케이스(2)가 링 기어(3)와 일체적으로 회전하면, 도시하지 않은 피니언 기어가 도시하지 않은 피니언축을 통해 차동 케이스(2)와 일체적으로 회전하고, 링 기어(3)로부터 차동 케이스(2)에 전달된 회전 토크의 힘의 방향을 변환하여 차동 기어(12)에 전달하여, 차축을 회전시킨다. 이러한 차동 기어(10)에 적용되는 체결 구조(1)는, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 대해 축 방향으로 위치 결정하는 부위가, 링 기어(3)의 외측으로 돌출되지 않도록 설치되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시하는 링 기어(3)는, 저탄소강을 축 방향의 길이가 짧은 원통 형상으로 성형한 것이며, 표면에 침탄 처리가 실시되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 링 기어(3)의 외주면에는, 외부 장치로부터 회전 토크가 전달되는 기어부(4)가 설치되어 있다.

도 3은 링 기어(3)의 축 방향에 대해 직교하는 방향의 부분 단면도이다. 도 4는 도 3의 K 방향으로부터 본 링 기어(3)의 내주면(3c)의 부분 확대도이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 링 기어(3)는 도면 중 우측의 제1 단부면(3a)으로부터, 환 형상의 기어측 압입면(21)이 형성되어 있다. 기어측 압입면(21)은, 내경 치수 A11이 링 기어(3)의 내주면(3c)의 내경 치수 A12보다 크게 설정되고, 링 기어(3)의 축선과 동축상에 형성되어 있다. 기어측 압입면(21)은, 제1 단부면(3a)으로부터 축 방향으로 소정 길이 W2로 형성되어 있다. 그로 인해, 링 기어(3)는 도면 중 좌측의 제2 단부면(3b)으로부터 축 방향으로 소정 길이 W1을 갖는 볼록부(23)가, 기어측 압입면(21)의 내측(도면 중 좌측)에 환 형상으로 형성되어 있다. 기어측 평활면(22)은, 링 기어(3)의 내주면(3c)과 기어측 압입면(21) 사이에 단차를 형성하는 면[볼록부(23)의 기어측 압입면(21)측의 면]에 의해 구성되어 있다. 기어측 평활면(22)은, 링 기어(3)의 축선에 대해 직교하도록 평탄하게 형성되어 있다.

또한, 볼록부(23)의 축 방향의 소정 길이 W1은, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 압입하는 경우에, 압입 하중을 받는 볼록부(23)의 변형을 저지하는 동시에, 기어부(4)에 작용하는 회전 토크를 링 기어(3)로부터 차동 케이스(2)에 전달하는 경우에, 기어부(4)의 맞물림 반력을 받는 볼록부(23)의 변형을 저지할 수 있는 강성을 확보하도록 설정되어 있다.

링 기어(3)는, 볼록부(23)를 사이에 두고 기어측 압입면(21)과 반대측에 복수의 노치부(5)가 형성되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 노치부(5)는, 링 기어(3)의 제2 단부면(3b)측(도 3의 K 방향)으로부터 보아, 산 형상으로 형성되어 있다. 노치부(5)는, 링 기어(3)의 제2 단부면(3b)에 개방되는 내주면(3c)의 개구부를 따라 연속하여 형성되어 있다.

도 5는, 차동 케이스(2)의 부분 단면도이다.

차동 케이스(2)는, 코킹 공정시에 소성 유동을 발생하기 쉽도록, 링 기어(3)보다 연한 주철에 의해 형성되어 있다. 차동 케이스(2)는, 케이스측 압입면(6), 플랜지부(8), 케이스측 평활면(9), 조립 장착 스페이스(11) 등이 절삭 가공에 의해 형성되어 있다.

케이스측 압입면(6)은, 차동 케이스(2)의 일단부 외주면상에 환 형상으로 형성되고, 링 기어(3)의 기어측 압입면(21)이 압입되는 것이다. 플랜지부(8)는, 외경 치수 A2가 케이스측 압입면(6)의 외경 치수 A1보다 소직경이며, 링 기어(3)의 노치부(5)에 코킹되는 것이다. 플랜지부(8)는, 환 형상으로 형성되어 있다. 케이스측 압입면(6)과 플랜지부(8)는, 차동 케이스(2)의 축선과 동축상에 형성되어 있다. 케이스측 평활면(9)은, 케이스측 압입면(6)과 플랜지부(8) 사이에 형성되는 단차 부분에 의해 구성되어 있다. 케이스측 평활면(9)은, 차동 케이스(2)의 축선에 대해 직교하도록 평탄하게 형성되어 있다.

케이스측 압입면(6)은, 외경 치수 A1이, 도 3에 도시하는 기어측 압입면(21)의 내경 치수 A11보다 크게 설정되고, 압입 여유가 형성되어 있다. 케이스측 압입면(6)은, 축 방향 길이 W21이 기어측 압입면(21)의 축 방향의 소정 길이 W2와 동일하게 설정되고, 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시켜 축 방향으로 위치 결정한 경우에, 차동 케이스(2)의 제1 단부면(2a)과 링 기어(3)의 제1 단부면(3a)이 동일 평면상에 배치되도록 되어 있다. 축 방향 길이 W21은, 링 기어(3)가 기어부(4)에 구동 전달된 경우에 기어부(4)에 발생하는 맞물림 반력이나, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 압입하는 경우에 발생하는 압입 하중에 의해, 케이스측 평활면(9)이 변형되는 것을 저지할 수 있는 크기로 설정되어 있다.

플랜지부(8)는, 차동 케이스(2)의 케이스측 평활면(9)으로부터, 차동 케이스(2)의 축 방향으로 소정 길이 W11만큼 돌출되도록 형성되어 있다. 플랜지부(8)는, 케이스측 압입면(6)과 동축상에 환 형상으로 형성되어 있다. 소정 길이 W11은, 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시킬 때까지 케이스측 압입면(6)에 기어측 압입면(21)을 압입한 경우에, 선단부가 링 기어(3)의 제2 단부면(3b)으로부터 돌출되도록, 도 3에 도시하는 볼록부(23)의 축 방향의 소정 길이 W1보다 길게 설정되어 있다. 플랜지부(8)의 직경 방향의 두께 B는, 변형 가능한 두께로 설정되어 있다.

<차동 케이스와 링 기어의 체결 방법>

도 6은 압입 공정을 설명하는 도면이며, 압입 완료 전의 상태를 도시한다. 도 7은 압입 공정을 설명하는 도면이며, 압입을 완료한 상태를 도시한다. 도 8은 코킹 공정을 설명하는 도면이다. 도 9는 코킹 부분(30)의 부분 확대도이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 링 기어(3)의 기어측 압입면(21)을 차동 케이스(2)의 플랜지부(8)측으로부터 케이스측 압입면(6)에 맞대고, 링 기어(3)를 축 방향으로 압박하여 기어측 압입면(21)을 케이스측 압입면(6)에 압입한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 링 기어(3)는, 기어측 평활면(22)을 차동 케이스(2)의 케이스측 평활면(9)에 접촉시킬 때까지, 기어측 압입면(21)이 케이스측 압입면(6)에 압입된다.

기어측 압입면(21)을 케이스측 압입면(9)에 압입하는 경우에 케이스측 평활면(9)에 볼록부(23)가 접촉되면, 케이스측 평활면(9)에는, 예를 들어 800㎏이나 되는 힘이 작용한다. 그러나 차동 케이스(2)는, 케이스측 압입면(6)의 축 방향 길이 W21이 압입 하중에 대항할 수 있는 크기로 설정되어 있으므로, 압입 하중에 의해 케이스측 평활면(9) 등이 변형되지 않는다. 또한, 볼록부(23)도, 축 방향 길이 W1이 압입 하중에 대항할 수 있는 크기로 설정되어 있으므로, 압입 하중에 의해 변형되지 않는다.

기어측 평활면(22)과 케이스측 평활면(9)은, 요철이 없는 평탄한 형상으로 되어 있다. 또한, 기어측 평활면(22)은 링 기어(3)의 축선에 대해 직교하도록 형성되고, 케이스측 평활면(9)은 차동 케이스(2)의 축선에 대해 직교하도록 형성되어 있다. 그로 인해, 링 기어(3)는, 기어측 평활면(22)과 케이스측 평활면(9)의 면 접촉에 의해, 차동 케이스(2)에 대해 축 방향에 정확하게 위치 결정된다.

또한, 기어측 압입면(21)은 링 기어(3)의 축선과 동축으로 되도록 환 형상으로 형성되고, 케이스측 평활면(9)은 차동 케이스(2)의 축선과 동축으로 되도록 환 형상으로 형성되어 있다. 그로 인해, 링 기어(3)는, 기어측 압입면(21)과 케이스측 압입면(6)의 압입 부분에 의해, 차동 케이스(2)에 대해 직경 방향으로 위치 결정된다.

그리고, 도 8에 도시하는 바와 같이, 링 기어(3)의 제2 단부면(3b)으로부터 측방으로 돌출되어 있는 차동 케이스(2)의 플랜지부(8)를 링 기어(3)측으로 밀어 넘어뜨려, 노치부(5)에 강하게 압박한다. 플랜지부(8)는, 노치부(5)보다 경도가 낮으므로, 플랜지부(8)를 노치부(5)에 압박하면, 플랜지부(8)의 재료가 소성 유동되어 각 노치부(5)에 충전된다. 이에 의해, 도 9에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(8)가 각 노치부(5)의 단면 산 형상으로 들어가도록 소성 변형되어 코킹되어, 코킹부(30)가 형성된다.

상기 압입 공정과 코킹 공정에 의해, 링 기어(3)는, 플랜지부(8)와 노치부(5)의 코킹부(30)와, 케이스측 평활면(9)과 기어측 평활면(22)의 접촉 부분에서 볼록부(23)가 끼움 삽입되어, 차동 케이스(2)에 대해 축 방향으로 어긋나는 것이 방지되는 동시에, 케이스측 압입면(6)과 기어측 압입면(21)의 압입 부분에 의해 차동 케이스(2)에 대해 직경 방향으로 어긋나는 것이 방지된 상태에서, 차동 케이스(2)에 보유 지지된다.

<구동 전달 동작의 설명>

도 2에 도시하는 차동 기어(10)는, 링 기어(3)의 기어부(4)에 회전 토크가 부여되면, 차동 케이스(2)가 링 기어(3)와 일체적으로 회전하여, 차동 기어(12)에 동력을 전달한다. 링 기어(3)로부터 차동 케이스(2)로의 동력 전달은, 기어측 압입면(21)과 케이스측 압입면(9)의 압입 부분과, 각 노치부(5)와 플랜지부(8)의 코킹부(30)에 의해 행해진다.

예를 들어, 기어부(4)는, 도시하지 않은 드라이브 기어로부터 회전 토크가 전달되면, 맞물림 반력이 발생한다. 이 경우, 케이스측 평활면(9)이나 볼록부(23)에는, 예를 들어 200톤의 맞물림 반력이 작용하는 경우가 있다. 차동 케이스(2)는, 케이스측 압입면(6)의 축 방향 길이 W21이 맞물림 반력에 대항할 수 있는 크기로 설정되어 있으므로, 맞물림 반력에 의해 케이스측 평활면(9) 등이 변형되지 않는다. 또한, 볼록부(23)는, 축 방향 길이 W1이 맞물림 반력에 대항할 수 있는 크기로 설정되어 있으므로, 맞물림 반력에 의해 변형되지 않는다. 이에 더하여, 차동 케이스(2)는, 케이스측 평활면(9)이 케이스측 압입면(6)의 내측에 설치되어 있으므로, 케이스측 평활면(9)의 직경 방향의 폭 치수(높이)를, 도 10 내지 도 14에 도시하는 종래의 체결 구조(101)의 힐부(107)의 직경 방향 폭 치수(높이)와 동등 이상으로 확보할 수 있다. 따라서, 기어측 압입면(21)과 케이스측 압입면(6)이, 토크 전달시에, 서로 미끄러져 압입 부분을 마모시키는 일이 없어, 차동 케이스(2)는 링 기어(3)로부터 회전 토크가 안정적으로 전달된다.

<작용 효과>

상기 체결 구조(1) 및 차동 기어(10)에 따르면, 링 기어(3)의 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시킬 때까지, 케이스측 압입면(9)과 기어측 압입면(21)을 압입한다. 그리고 플랜지부(8)를 노치부(5)에 압박하여 코킹한다. 링 기어(3)는, 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시킴으로써, 차동 케이스(2)에 대해 위치 결정되어 있다. 볼록부(23)는, 기어측 압입면(21)보다 내측에 형성되고, 노치부(5)과 기어측 압입면(21) 사이에 배치되어 있으므로, 케이스측 평활면(9)과의 접촉 부분이 차동 케이스(2)의 외측으로 돌출되어 있지 않다. 따라서, 본 실시 형태의 체결 구조(1) 및 그것을 사용한 차동 기어(10)는, 도 11에 도시하는 종래의 차동 케이스(102)와 같이 케이스측 압입면(106)의 외측[노치부(5)가 형성된 제2 단부면(3b)과 반대측의 제1 단부면(3a)]에 힐부(107)를 설치할 필요가 없고, 차동 케이스(2)의 축 방향의 길이를 짧게 하여, 차동 케이스(2)를 소형화할 수 있다.

차동 케이스(2)를 소형화함으로써, 차동 케이스(2)에 사용되는 소재 중량을 줄여, 비용을 절감할 수 있다고 하는 부수적 효과가 얻어진다.

또한, 차동 케이스(2)는, 축 방향의 전체 길이를 종래의 차동 케이스(102)보다 힐부(107)의 축 방향 두께 C분만큼 짧게 할 수 있으므로, 차동 기어(12)가 조립 장착되는 조립 장착 스페이스(11)의 축 방향 길이 W3(도 2 참조)을 설계하는 자유도가 높아진다고 하는 부수적 효과가 얻어진다.

또한, 볼록부(23)가 기어측 압입면(21)의 내측에 형성되는 동시에, 케이스측 평활면(9)이 케이스측 압입면(6)의 내측에 형성되어 있으므로, 부품 운반시에, 부품끼리가 충돌함으로써 볼록부(23)의 기어측 평활면(22)이나 차동 케이스(2)의 케이스측 평활면(9)에 타흔이 남는 일이 적다고 하는 부수적 효과가 얻어진다. 케이스측 평활면(9)과 기어측 평활면(22)의 접촉면에 타흔이 남기 어려움으로써, 링 기어(3)와 차동 케이스(2)의 축 방향으로의 위치 결정이 정확하게 행해지게 되어, 링 기어(3)나 차동 케이스(2)의 수율을 향상시킬 수 있다.

상기 체결 구조(1)는, 볼록부(23)가 링 기어(3)의 축선에 대해 직교하도록 형성되고, 케이스측 평활면(9)이 차동 케이스(2)의 축선에 대해 직교하도록 형성되어 있다. 그로 인해, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 압입하여 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시킨 경우에, 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 면 접촉시켜 위치 결정을 행한다. 따라서, 본 실시 형태의 체결 구조(1)에 따르면, 링 기어(3)를 차동 케이스(2)에 대해 정확하게 위치 결정할 수 있다.

상기 체결 구조(1)는, 기어측 압입면(21)의 압입 방향의 길이 W2가, 케이스측 압입면(6)의 압입 방향의 길이 W21과 동일해지도록, 볼록부(23)가 기어측 압입면(21)의 내측에 배치되어 있으므로, 볼록부(23)를 케이스측 평활면(9)에 접촉시켜 위치 결정한 경우에, 링 기어(3)가 차동 케이스(2)의 외측으로 돌출되지 않는다.

본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이, 다양한 응용이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 볼록부(23)를 링 기어(3)에 환 형상으로 형성하였지만, 볼록부(23)는 링 기어(3)의 주위 방향으로 분할하여 3개소 이상에 형성해도 된다.

1 : 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조
2 : 차동 케이스
3 : 링 기어
6 : 케이스측 압입면
8 : 플랜지부
9 : 케이스측 평활면
10 : 차동 기어(차동 장치의 일례)
21 : 기어측 압입면
23 : 볼록부

Claims

링 기어와 차동 케이스의 체결 구조에 있어서,
상기 링 기어가,
환 형상으로 형성된 기어측 압입면과,
상기 기어측 압입면보다 내측에 형성된 볼록부와,
상기 볼록부를 사이에 두고 상기 기어측 압입면과 반대측에 형성된 노치부를 갖고,
상기 차동 케이스가,
환 형상으로 형성되고, 상기 기어측 압입면이 압입되는 케이스측 압입면과,
외경 치수가 상기 케이스측 압입면보다 소직경이며, 상기 노치부에 코킹되는 플랜지부와,
상기 볼록부에 접촉하여 상기 링 기어를 상기 차동 케이스에 대해 위치 결정하는 케이스측 평활면을 갖는 것을 특징으로 하는, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조.
제1항에 있어서, 상기 볼록부가, 상기 링 기어의 축선에 대해 직교하도록 형성되고,
상기 케이스측 평활면이, 상기 차동 케이스의 축선에 대해 직교하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어측 압입면의 압입 방향의 길이가, 상기 케이스측 압입면의 압입 방향의 길이와 동일해지도록 상기 볼록부가 상기 기어측 압입면의 내측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재하는 링 기어와 차동 케이스의 체결 구조를 이용하고 있는 것을 특징으로 하는, 차동 장치.