RU2477401C1

RU2477401C1 - Устройство дифференциала

Info

Publication number: RU2477401C1
Application number: RU2011131244/11A
Authority: RU
Inventors: Хироюки СИОИРИ; Макото ТАНИГУТИ; Йосуке СУДЗУКИ; Такахито ЭНДО; Йоситака МУРАТА; Цуйоси ИДЕ
Original assignee: Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2013-03-10
Also published as: EP2391837A1; CN102301162A; CN103883700B; KR20110110242A; CN102301162B; EP2789877B1; CN103883700A; JP4807418B2; WO2010086704A8; KR101342344B1; US20110319220A1; EP2789877A3; WO2010086704A1; US8747275B2; JP2010174924A; EP2391837B1; EP2391837B8; EP2789877A2

Abstract

Изобретение относится к устройству дифференциала. Устройство (1) дифференциала содержит корпус (2) дифференциала, в котором размещена группа шестерен (4, 5), и коронную шестерню (3), посаженную на корпус (2). дифференциала. Корпус (2) дифференциала и коронная шестерня (3) установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала. Коронная шестерня (3) выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса. Коронная шестерня (3) прилегает к корпусу (2) дифференциала в осевом направлении ведущего вала и зажата между подшипником (31) и корпусом дифференциала. Коронная шестерня (3) и корпус (2) дифференциала сварены в области (33) прилегания коронной шестерни (3) к корпусу (2) дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Изобретение позволяет сдерживать повреждения сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к устройству дифференциала и, в частности, к устройству дифференциала, с помощью которого эффективно обеспечивают возможность сдерживания повреждения сварного шва между корпусом дифференциала и коронной шестерней.

Уровень техники

Устройство дифференциала обычно содержит корпус дифференциала, в котором размещена группа шестерен, и коронную шестерню, посаженную на корпус дифференциала. Корпус дифференциала и коронная шестерня установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала. Сваривание вместе корпуса дифференциала и коронной шестерни является современной тенденцией. В публикации заявки на патент Японии № 2007-192326 (JP 2007-192326) раскрыто обычное устройство дифференциала, основанное на такой конструкции.

Другой современной тенденцией является использование коронных шестерен, выполненных в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса. В такой конструкции на коронную шестерню действует осевая нагрузка (особая осевая нагрузка, действующая на косозубое цилиндрическое зубчатое колесо), возникающая как составляющая из-за угла наклона зуба косозубого цилиндрического зубчатого колеса. Осевая нагрузка может повреждать сварной шов между корпусом дифференциала и коронной шестерней (например, разрывать сварное соединение).

Краткое описание изобретения

Таким образом, задачей изобретения в свете указанного выше является создание устройства дифференциала, посредством которого обеспечивают возможность эффективного сдерживания повреждения сварного шва между корпусом дифференциала и коронной шестерней.

Согласно одному аспекту изобретения создано устройство дифференциала, содержащее: корпус дифференциала, в котором размещена группа шестерен; и коронную шестерню, посаженную на корпус дифференциала, причем корпус дифференциала и коронная шестерня установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала; коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса и прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в области прилегания коронной шестерни к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала.

Если в таком устройстве дифференциала коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса, то коронная шестерня прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала и коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в области прилегания коронной шестерни к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала. В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва при действии осевой нагрузки на коронную шестерню в направлении к области прилегания к корпусу дифференциала, в осевом направлении ведущего вала. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва и сдерживается повреждение (например, разрыв сварного соединения) сварного шва, что является благоприятным фактором.

В устройстве дифференциала согласно изобретению корпус дифференциала предпочтительно содержит основную корпусную часть, в которой содержится группа шестерен, и концевые части, которые проходят вдоль ведущего вала от основной корпусной части; коронная шестерня насажена на наружную периферию концевой части и прилегает к основной корпусной части в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в области прилегания коронной шестерни к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала.

Такое устройство дифференциала обладает предпочтительными свойствами, заключающимися в том, что положение сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала оптимизировано, посредством чего обеспечивается прочность сварного шва.

В устройстве дифференциала согласно изобретению может быть пригодным образом осуществлена плоскостная обработка лицевой поверхности коронной шестерни, причем лицевая поверхность расположена с противоположной стороны от сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала, из двух лицевых поверхностей коронной шестерни, расположенных в осевом направлении ведущего вала.

В таком устройстве дифференциала обеспечивают адекватную прижимную поверхность для измерительного датчика касания, так как плоскостной обработке подвергают лицевую поверхность коронной шестерни, расположенную с противоположной стороны от сварного шва, которым она приварена к корпусу дифференциала, из двух лицевых поверхностей коронной шестерни. Таким образом осуществляют испытания сварного шва соответствующим способом, что является благоприятным фактором.

Устройство дифференциала согласно изобретению может содержать ось шестерен, расположенную внутри корпуса дифференциала, которой соединены корпус дифференциала и группа шестерен; и фиксирующий палец, введенный в отверстие для введения пальца, выполненное в корпусе дифференциала, посредством которого фиксируют ось шестерен; причем посредством коронной шестерни блокируют входную часть отверстия для введения пальца.

Такое устройство дифференциала обладает предпочтительными свойствами, заключающимися в том, что предотвращается выход фиксирующего пальца из отверстия для введения пальца, посредством чего повышается надежность устройства.

В устройстве дифференциала согласно изобретению коронная шестерня и корпус дифференциала могут быть соответствующим образом сварены в положении, в котором посредством коронной шестерни заблокирована входная часть отверстия для введения пальца.

Такое устройство дифференциала обладает предпочтительными свойствами, заключающимися в том, что газ, образующийся во время сварки, может выходить через отверстие для введения пальца. Этим снижают вероятность разрушения сварного шва.

Согласно другому аспекту изобретения создано устройство дифференциала, содержащее корпус дифференциала, в котором размещена групп шестерен; и коронную шестерню, посаженную на устройство дифференциала таким образом, чтобы корпус дифференциала и коронная шестерня были установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала; причем коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса, имеющего кольцеобразную конструкцию; коронная шестерня прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и корпус дифференциала приварены друг к другу на посадочной лицевой поверхности.

В таком устройстве дифференциала коронная шестерня прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и корпус дифференциала приварены друг к другу на посадочной лицевой поверхности. В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва при действии осевой нагрузки на коронную шестерню в направлении к области прилегания к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Таким образом обеспечивается прочность сварного шва, благодаря чему сдерживается повреждение сварного шва (например, разрыв сварного соединения), что является благоприятным фактором.

В устройстве дифференциала согласно изобретению корпус дифференциала может пригодным образом содержать фланцевую часть, имеющую ступенчатую форму, где коронная шестерня в посаженном на фланцевую часть положении прилегает к фланцевой части в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и фланцевая часть сварены в области посадочной лицевой поверхности коронной шестерни и фланцевой части.

В таком устройстве дифференциала положение сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала оптимизировано и обеспечивается прочность сварного шва.

Устройство дифференциала согласно изобретению может пригодным образом содержать подшипник, прилегающий к коронной шестерне в осевом направлении ведущего вала таким образом, чтобы коронная шестерня была зажата между подшипником и корпусом дифференциала.

В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва при действии осевой нагрузки на коронную шестерню в направлении к области прилегания к подшипнику в осевом направлении ведущего вала. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва, что является благоприятным фактором.

Устройство дифференциала согласно изобретению удовлетворяет соотношению Rw<Rx, где Rw - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала, а Rx - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области прилегания коронной шестерни и подшипника, где под положением в радиальном направлении понимается положение в радиальном направлении ведущего вала.

В таком устройстве дифференциала расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва оптимизировано относительно расстояния Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области прилегания подшипника и коронной шестерни. Таким образом, при действии осевой нагрузки на коронную шестерню в направлении к области прилегания к подшипнику в осевом направлении ведущего вала осевая нагрузка воспринимается коронной шестерней в области, расположенной дальше наружу в радиальном направлении коронной шестерни, чем расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва. Возникновение осевого изгибающего напряжения в сварном шве, таким образом, сдерживается, так что обеспечивается прочность сварного шва, что является благоприятным фактором.

Если в таком устройстве дифференциала коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса, то коронная шестерня прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в области прилегания коронной шестерни к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала. В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва при действии осевой нагрузки на коронную шестерню в направлении к области прилегания к корпусу дифференциала, в осевом направлении ведущего вала. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва и сдерживается повреждение (например, разрыв сварного соединения) сварного шва, что является благоприятным фактором.

Краткое описание чертежей

Отличительные признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость данного изобретения рассмотрены в последующем подробном описании примеров вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы. На чертежах:

фиг. 1 - схематический чертеж устройства дифференциала согласно первому варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 - чертеж в увеличенном масштабе сварного шва в устройстве дифференциала, представленном на фиг. 1;

фиг. 3 - пояснительный чертеж, иллюстрирующий действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 1;

фиг. 4 - пояснительный чертеж, иллюстрирующий действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 1;

фиг. 5 - пояснительный чертеж области прилегания и сварного шва в устройстве дифференциала, представленном на фиг. 1;

фиг. 6 - пояснительный чертеж, иллюстрирующий устройство дифференциала, представленное на фиг. 1, во время дефектоскопии;

фиг. 7 - пояснительный чертеж модифицированного устройства дифференциала, представленного на фиг. 1;

фиг. 8 - пояснительный чертеж модифицированного устройства дифференциала, представленного на фиг. 1;

фиг. 9 - схематический чертеж устройства дифференциала согласно второму варианту осуществления изобретения;

фиг. 10 - пояснительный чертеж, иллюстрирующий действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 9;

фиг. 11 - пояснительный чертеж, иллюстрирующий действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 9; и

фиг. 12 - пояснительный чертеж модифицированного устройства дифференциала, представленного на фиг. 9.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения пояснены ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако изобретение не ограничено этими вариантами осуществления. Составляющие элементы содержат составляющие элементы, которые могут быть заменены очевидными способами, сохраняя идентичность изобретения. Кроме того, различные модификации, представленные в вариантах осуществления, могут быть соответствующим образом соединены способами, очевидными для специалиста в данной области техники.

Сначала пояснен первый вариант осуществления изобретения. На фиг. 1 изображен схематически чертеж устройства дифференциала согласно первому варианту осуществления изобретения. На фиг. 2 изображен чертеж в увеличенном масштабе, на котором показан сварной шов в устройстве дифференциала, представленном на фиг. 1. На фиг. 3 и 4 показаны пояснительные чертежи, иллюстрирующие действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 1. На фиг. 5 показан пояснительный чертеж области прилегания и сварного шва в устройстве дифференциала, представленном на фиг. 1. На фиг. 6 показан пояснительный чертеж, иллюстрирующий устройство дифференциала, представленное на фиг. 1, во время дефектоскопии. На фиг. 7 и 8 показаны пояснительные чертежи модификаций устройства дифференциала, представленного на фиг. 1.

Устройство дифференциала

Устройство 1 дифференциала, используемое, например, в транспортном средстве, например в автомобиле, выполняет функцию передачи мощности, генерируемой двигателем, к ведущему валу. Устройство 1 дифференциала содержит: корпус 2 дифференциала; коронную шестерню 3; шестерни 4; полуосевые шестерни 5; ось 6 шестерен и корпус 7, в котором содержатся вышеперечисленные компоненты (см. фиг. 1).

Корпус 2 дифференциала представляет собой корпус, в котором содержится группа шестерен (шестерни 4 и полуосевые шестерни 5). Корпус 2 дифференциала поддерживают за обе его концевые части 22, 23 в корпусе 7 с помощью пары подшипников 81, 82 таким образом, чтобы корпус 2 дифференциала можно было вращать вокруг ведущего вала. Ведущий вал проходит через трубчатое отверстие 10, выполненное во внутренней периферии обеих концевых частей 22, 23 корпуса 2 дифференциала. Ведущий вал присоединен к полуосевым шестерням 5. В первом варианте осуществления подшипники 81, 82 выполнены в виде конических подшипников, хотя их конструкция не ограничена этим видом и они могут быть выполнены в виде шарикоподшипников. Коронная шестерня 3 собрана и соединена с корпусом 2 дифференциала и вращается вместе с корпусом 2 дифференциала вокруг ведущего вала. Коронная шестерня 3 находится в зацеплении с ведущим зубчатым колесом (не показано) со стороны двигателя. Конструкция соединения коронной шестерни 3 и корпуса 2 дифференциала описана дополнительно ниже. Шестерни 4 и полуосевые шестерни 5 расположены в корпусе 2 дифференциала и находятся в зацеплении друг с другом. Осью 6 шестерен, введенной в отверстие 25 для введения оси, выполненное в корпусе 2 дифференциала, корпус 2 дифференциала соединен с шестернями 4. В результате этого шестерни 4 можно вращать вокруг оси 6 шестерен; и корпус 2 дифференциала и шестерни 4 можно вращать вместе вокруг ведущего вала. Полуосевые шестерни 5 посажены и закреплены на ведущем валу и вращаются за одно целое с последним.

В устройстве 1 дифференциала, во-первых, мощность, генерируемая двигателем, передается к коронной шестерне 3 и коронная шестерня 3 и корпус 2 дифференциала вращаются вместе вокруг ведущего вала. Вследствие этого шестерни 4 вращаются вместе с корпусом 2 дифференциала. Вращение шестерен 4 передается ведущему валу через полуосевые шестерни 5. В результате этого ведущий вал вращается под действием мощности, поступающей от двигателя, которая передается к ведущему валу.

В первом варианте осуществления корпус 2 дифференциала и коронная шестерня 3 соединены с помощью описанной ниже конструкции соединения (см. фиг. 1 и 2). Корпус 2 дифференциала содержит: основную корпусную часть 21, в которой размещена группа шестерен (шестерни 4 и полуосевые шестерни 5); и трубчатые концевые части 22, 23, проходящие вдоль ведущего вала с обоих концов основной корпусной части 21. Коронная шестерня 3 выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса, имеющего кольцеобразную конструкцию. Коронная шестерня 3 содержит зубчатый венец 31 на наружной периферии и посадочную часть 32 на внутренней периферии. Посадочная часть 32 коронной шестерни 3 установлена на корпусе 2 дифференциала по прессовой посадке на одной концевой части 22 корпуса 2 дифференциала. Коронная шестерня 3 установлена с обеспечением прилегания посадочной части 32 коронной шестерни 3 к основной корпусной части 21 корпуса 2 дифференциала. Зубчатый венец 31 коронной шестерни 3 находится в зацеплении с ведущим зубчатым колесом со стороны двигателя. Подшипник 81 установлен по прессовой посадке на концевой части 22 корпуса 2 дифференциала. Посадочную часть 32 коронной шестерни 3 удерживают в зажатом состоянии между внутренним кольцом подшипника 81 и основной корпусной частью 21 корпуса 2 дифференциала. Наружное кольцо подшипника 81 удерживают в корпусе 7, в котором закреплен подшипник 81.

Посадочная часть 32 коронной шестерни 3 и основная корпусная часть 21 корпуса 2 дифференциала приварены друг к другу в области прилегания (см. фиг. 2). В первом варианте осуществления, например, посадочная часть 32 коронной шестерни 3 насажена на наружную периферию одной концевой части 22 корпуса 2 дифференциала в осевом направлении ведущего вала. В собранном состоянии коронная шестерня 3 прилегает к основной корпусной части 21 корпуса 2 дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Коронная шестерня 3 и основная корпусная часть 21 корпуса дифференциала приварены друг к другу в области 33 прилегания в осевом направлении ведущего вала (сварной шов W). В результате этого коронная шестерня 3 и корпус дифференциала прикреплены друг к другу как одно целое. Сварной шов W предпочтительно выполнен лазерной сваркой, хотя он может быть выполнен любым другим способом сварки. Сварку осуществляют по наружной периферии коронной шестерни 3.

В устройстве 1 дифференциала осевая нагрузка (особая осевая нагрузка, действующая на косозубое цилиндрическое зубчатое колесо), возникающая как составляющая из-за угла наклона зуба косозубого цилиндрического зубчатого колеса, действует на коронную шестерню 3 (см. фиг. 3 и 4) во время работы двигателя. При этом повреждение сварного шва W может сдерживаться благодаря описанному выше месту расположения сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала.

Например, (1) при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала, в осевом направлении ведущего вала, на коронную шестерню 3 действует сила реакции F1 со стороны подшипника 82, расположенного с противоположной стороны (см. фиг. 3). При этом посадочную часть 32 коронной шестерни 3 удерживают в осевом направлении ведущего вала посредством основной корпусной части 21 корпуса дифференциала и, следовательно, менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в области 33 прилегания посадочной части 32 коронной шестерни 3 к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала. В результате этого менее вероятна возможность повреждения сварного шва W.

Кроме того, (2) при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к концевой части 22 корпуса дифференциала, в осевом направлении ведущего вала, на коронную шестерню 3 действует сила реакции F2 со стороны подшипника 81, расположенного с той же стороны (см. фиг. 4). При этом посредством подшипника 81 удерживают посадочную часть 32 коронной шестерни 3 в осевом направлении ведущего вала и, следовательно, менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в области 34 прилегания между посадочной частью 32 коронной шестерни 3 и подшипником 81. В результате этого менее вероятна возможность разрушения сварного шва W.

Если коронная шестерня 3 устройства 1 дифференциала представляет собой косозубое цилиндрическое зубчатое колесо, как пояснено выше, то коронная шестерня 3 прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня 3, и корпус дифференциала приварены друг к другу в области 33 прилегания коронной шестерни 3 и корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала (см. фиг. 2). В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва W при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области 33 прилегания к корпусу дифференциала (в направлении к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала) в осевом направлении ведущего вала, как представлено на фиг. 3. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва W и сдерживается повреждение (например, разрыв сварного соединения) сварного шва W, что является благоприятным фактором. Это делает необязательным увеличение толщины стенки (толщины стенки коронной шестерни и корпуса дифференциала) для сохранения прочности сварного шва W. Таким образом, устройство может быть выполнено более легким, что также является благоприятным фактором. Кроме того, глубина проникновения сварки в области сварного шва W в такой конструкции может быть сделана меньшей и, следовательно, стоимость сварочного оборудования может быть снижена, что является благоприятным фактором.

В устройстве 1 дифференциала, описанном выше, корпус дифференциала содержит основную корпусную часть 21, в которой размещена группа шестерен 4, 5, и концевые части 22, 23, проходящие с обоих концов основной корпусной части 21 вдоль ведущего вала (см. фиг. 1 и 2). Коронная шестерня 3 насажена на наружную периферию одной концевой части 22 корпуса дифференциала. Коронная шестерня 3 прилегает при этом к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Коронная шестерня 3 и основная корпусная часть 21 корпуса дифференциала приварены друг к другу в области 33 прилегания в осевом направлении ведущего вала. В результате этого положение сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала оптимизировано и обеспечивается прочность сварного шва W.

В устройстве 1 дифференциала подшипник 81 также расположен с обеспечением прилегания к коронной шестерне 3 в осевом направлении ведущего вала таким образом, чтобы коронная шестерня 3 была зажата между подшипником 81 и корпусом дифференциала (см. фиг. 2). В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва W при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области 34 прилегания к подшипнику 81 (в направлении к концевой части 22 корпуса дифференциала) в осевом направлении ведущего вала, как представлено на фиг. 4. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва W, что является благоприятным фактором.

Положение в радиальном направлении ведущего вала здесь называют «положением в радиальном направлении». Устройство 1 дифференциала предпочтительно удовлетворяет соотношению Rw<Rx, где Rw - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала, а Rx - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания коронной шестерни 3 и подшипника 81 (см. фиг. 5). В такой конструкции положение Rw сварного шва W в радиальном направлении оптимизировано относительно положения Rx в радиальном направлении области 34 прилегания коронной шестерни 3 к подшипнику 81. Таким образом, при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области прилегания к подшипнику 81 в осевом направлении ведущего вала осевая нагрузка Pth воспринимается коронной шестерней 3 в области, расположенной дальше наружу в радиальном направлении, чем положение в радиальном направлении Rw сварного шва W (см. фиг. 4). Возникновение осевого изгибающего напряжения в сварном шве W, таким образом, сдерживается, благодаря чему обеспечивается прочность сварного шва W, что является благоприятным фактором.

В первом варианте осуществления, описанном выше, посадочная часть 32 коронной шестерни 3 и основная корпусная часть 21 корпуса дифференциала приварены друг к другу в области 33 прилегания. Посадочную часть 32 коронной шестерни 3 удерживают в зажатом состоянии между внутренним кольцом подшипника 81 и основной корпусной частью 21 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала (см. фиг. 2). При этом расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W у внутреннего края сварного шва W в радиальном направлении меньше, в радиальном направлении ведущего вала, чем расстояние Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания коронной шестерни 3 к подшипнику 81 у наружного края области 34 прилегания в радиальном направлении. Таким образом обеспечивается прочность сварного шва W. Соотношение между расстоянием Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W и расстоянием Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания устанавливается в соответствии с осевым изгибающим напряжением, действующим в направлении, в котором сварной шов W подвергается разрыву при действии нагрузки.

Испытания сварного шва

В устройстве 1 дифференциала предпочтительно осуществляют плоскостную обработку лицевой поверхности коронной шестерни 3, расположенной с противоположной стороны от сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала, из двух лицевых поверхностей (передней и задней лицевых поверхностей) коронной шестерни 3, расположенных в осевом направлении ведущего вала. Это означает, что коронная шестерня 3 прилегает и приварена к корпусу дифференциала к одной из двух лицевых поверхностей, расположенных в осевом направлении ведущего вала, тогда как другую лицевую поверхность подвергают плоскостной обработке. Сварной шов W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала испытывают на наличие дефектов (например, посредством ультразвуковой дефектоскопии), используя измерительный датчик касания P, во время изготовления устройства 1 дифференциала или во время технического обслуживания позже. Обеспечивают адекватную прижимную поверхность для измерительного датчика касания P, так как лицевую поверхность коронной шестерни 3, расположенную с противоположной стороны от сварного шва W, которой она приварена к корпусу дифференциала, из двух лицевых поверхностей коронной шестерни 3, подвергают плоскостной обработке. Таким образом осуществляют испытания сварного шва W соответствующим способом, что является благоприятным фактором. Если боковая лицевая поверхность корпуса дифференциала содержит, например, ребра (не показаны), то описанная выше конструкция является предпочтительной в том смысле, что испытания сварного шва W могут быть легко проведены по всей окружности коронной шестерни 3 без затрагивания ребер.

В первом варианте осуществления, например, коронная шестерня 3 имеет кольцеобразную конструкцию, в которой посадочная часть 32 выполнена в виде внутренней периферии кольца (см. фиг. 2 и 6). Посадочная часть 32 установлена по прессовой посадке на концевой части 22 корпуса дифференциала с обеспечением прилегания к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Посадочная часть 32 приварена к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала, в результате чего коронная шестерня 3 прикреплена к корпусу дифференциала. Лицевую поверхность посадочной части 32, расположенную со стороны, противоположной стороне, где она соединена сварным швом W с корпусом дифференциала, из двух лицевых поверхностей посадочной части 32 (обе лицевые поверхности расположены в осевом направлении ведущего вала), подвергают плоскостной обработке. Плоскостную обработку отливки коронной шестерни 3 осуществляют механическим способом. Коронную шестерню 3 и корпус дифференциала сваривают вместе по всей окружности коронной шестерни 3. Всю окружность посадочной части 32 подвергают плоскостной обработке в соответствии с областью сварки.

Внутреннее кольцо подшипника 81 прилегает к лицевой поверхности посадочной части 32, которая была подвергнута плоскостной обработке, в осевом направлении ведущего вала. Подшипник 81 здесь расположен таким образом, чтобы коронная шестерня 3 была зажата между корпусом дифференциала и подшипником 81 (см. фиг. 2). Таким образом, плоскостную обработку посадочной части 32 осуществляют для обеспечения прилегания соответствующей лицевой поверхности к внутреннему кольцу подшипника 81.

Ниже следует пояснение, касающееся модификации варианта осуществления, относящейся к взаимоотношению расположения сварного шва и отверстия для введения пальца. Как описано выше, ось 6 шестерен расположена в корпусе 1 дифференциала так, как представлено на фиг. 7 и 8. Как описано выше, осью 6 шестерен, введенной в отверстие 25 для введения оси, выполненное в корпусе дифференциала, соединены корпус дифференциала и шестерни 4. Благодаря этому шестерни 4 и корпус дифференциала вращаются вместе. Ось 6 шестерен прикреплена к корпусу дифференциала с помощью фиксирующего пальца 9. Фиксирующий палец 9 вводят в ось 6 шестерен через отверстие 26 для введения пальца, выполненное в корпусе дифференциала. Таким образом предотвращают выход оси 6 шестерен из отверстия 25 для введения оси.

В данном устройстве 1 дифференциала коронная шестерня 3 расположена таким образом, чтобы она загораживала входную часть отверстия 26 для введения пальца (см. фиг. 7 и 8). Таким образом предотвращают выход фиксирующего пальца 9 из отверстия 26 для введения пальца и повышают надежность устройства, что является благоприятным фактором. Дополнительным преимуществом является то, что не требуется обжатие или какая-либо подобная обработка фиксирующего пальца.

В первом варианте осуществления, например, отверстие 26 для введения пальца открыто в основной корпусной части 21 корпуса дифференциала. Отверстие 26 для введения пальца открыто со стороны коронной шестерни 3 в осевом направлении ведущего вала (см. фиг. 7 и 8). Дальний конец отверстия 26 для введения пальца заглушен. Когда коронная шестерня 3 находится в собранном состоянии в месте расположения сварного шва W, посадочная часть 32 коронной шестерни 3 прилегает и приварена к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала таким образом, чтобы посадочная часть 32 коронной шестерни 3 блокировала отверстие 26 для введения пальца. Это означает, что сварной шов W и входная часть отверстия 26 для введения пальца расположены по существу в одном и том же месте. Такая конструкция благоприятна тем, что при ней обеспечивается возможность выхода газов, образующихся во время сварки, через отверстие 26 для введения пальца. В результате этого вероятность разрушения сварного шва W снижается.

Ниже пояснен второй вариант осуществления изобретения. На фиг. 9 представлен схематический чертеж устройства дифференциала согласно второму варианту осуществления изобретения. На фиг. 10 и 11 представлены пояснительные чертежи, иллюстрирующие действие устройства дифференциала, представленного на фиг. 9. На фиг. 12 представлен пояснительный чертеж модификации устройства дифференциала, представленного на фиг. 9. На чертеже составляющие элементы, идентичные элементам, имеющимся в первом варианте осуществления, обозначены теми же ссылочными позициями, и их повторное пояснение опущено.

Устройство 1 дифференциала согласно второму варианту осуществления обладает следующими отличиями от устройства 1 дифференциала согласно первому варианту осуществления (см. фиг. 9). Прежде всего корпус дифференциала содержит фланцевую часть 24. Фланцевая часть 24 имеет кольцеобразную форму и проходит вокруг наружной периферии основной корпусной части 21 относительно ведущего вала. Наружный периферический край фланцевой части 24 имеет ступенчатую форму (вставную форму). Коронная шестерня 3 соединена с корпусом дифференциала по прессовой посадке посредством установки посадочной части 32 коронной шестерни 3 на наружной периферии фланцевой части 24 корпуса дифференциала. Коронная шестерня 3 и фланцевая часть 24 сварены вместе в области посадки лицевой поверхности 35 коронной шестерни 3 на фланцевую часть 24. Коронная шестерня 3 установлена с обеспечением прилегания посадочной части 32 коронной шестерни 3 к фланцевой части 24 корпуса дифференциала. Подшипник 81 установлен по прессовой посадке во внутреннем посадочном месте зубчатого венца 31 коронной шестерни 3. Коронную шестерню 3 удерживают в зажатом состоянии между наружным кольцом подшипника 81 и фланцевой частью 24 корпуса дифференциала. Внутреннее кольцо подшипника 81 удерживают в корпусе 7, посредством чего фиксируют подшипник 81. В результате этого коронную шестерню 3 и корпус дифференциала удерживают с двух сторон в корпусе 7 с помощью пары подшипников 81, 82 таким образом, чтобы коронная шестерня 3 и корпус дифференциала были установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала.

Во время работы двигателя осевая нагрузка (особая осевая нагрузка, действующая на косозубое цилиндрическое зубчатое колесо), возникающая как составляющая из-за угла наклона зуба косозубого цилиндрического зубчатого колеса, действует на коронную шестерню 3 устройства 1 дифференциала (см. фиг. 10 и 11). При этом коронная шестерня 3 прилегает к фланцевой части 24 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня 3, и фланцевая часть 24 приварены друг к другу в области посадочной лицевой поверхности 35 между коронной шестерней 3 и фланцевой частью 24. Таким образом сдерживается повреждение сварного шва W.

Например, (1) при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала на коронную шестерню 3 действует сила реакции F3 со стороны фланцевой части 24 корпуса дифференциала (см. фиг. 10). При этом фланцевая часть 24 корпуса дифференциала удерживает посадочную часть 32 коронной шестерни 3 в осевом направлении ведущего вала и, следовательно, менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в этом положении. В результате этого менее вероятна возможность разрушения сварного шва W.

Кроме того, (2) при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к концевой части 22 корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала на коронную шестерню 3 действует сила реакции F4 со стороны подшипника 81, расположенного с той же стороны, на коронную шестерню 3 (см. фиг. 11). При этом посредством подшипника 81 удерживают посадочную часть 32 коронной шестерни 3 в осевом направлении ведущего вала и, следовательно, менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в этом месте. В результате этого менее вероятна возможность разрушения сварного шва W.

В устройстве 1 дифференциала согласно второму варианту осуществления, как пояснено выше, коронная шестерня 3 прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала. Коронная шестерня 3 и корпус дифференциала сварены вместе в области посадочной лицевой поверхности 35 (см. фиг. 9). В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения (или касательного напряжения) в месте расположения сварного шва W при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области 33 прилегания к корпусу дифференциала (в направлении к основной корпусной части 21 корпуса дифференциала) в осевом направлении ведущего вала, как представлено на фиг. 10. В результате этого обеспечивается прочность сварного шва W таким образом, чтобы сдерживалось повреждение сварного шва W (например, разрыв сварного соединения), что является благоприятным фактором. Дополнительным преимуществом является то, что нет больше необходимости в увеличении толщины стенки для обеспечения прочности сварного шва W, и, следовательно, оборудование может быть сделано более легким.

Более конкретно, фланцевая часть 24 корпуса дифференциала имеет ступенчатую форму, причем дальний край имеет больший диаметр в направлении, в котором собрана коронная шестерня 3 (в направлении слева направо на фиг. 9), как это показано на поперечном разрезе корпуса дифференциала в радиальном направлении. Когда коронная шестерня 3 находится в собранном состоянии, посадочная часть 32 коронной шестерни 3 прилегает в осевом направлении ведущего вала к части большего диаметра фланцевой части 24. Коронная шестерня 3 и фланцевая часть 24 корпуса дифференциала сварены вместе в области посадочной лицевой поверхности 35. В результате этого положение сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала оптимизировано и обеспечивается прочность сварного шва W.

В устройстве 1 дифференциала подшипник 81 расположен с обеспечением прилегания к коронной шестерне 3 в осевом направлении ведущего вала таким образом, чтобы коронная шестерня 3 была зажата между подшипником 81 и корпусом дифференциала (см. фиг. 9). В такой конструкции менее вероятна возможность возникновения осевого изгибающего напряжения в месте расположения сварного шва W при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области 34 прилегания к подшипнику 81 (в направлении к концевой части 22 корпуса дифференциала) в осевом направлении ведущего вала (см. фиг. 11). Таким образом обеспечивается прочность сварного шва W, что является благоприятным фактором.

Устройство 1 дифференциала предпочтительно удовлетворяет соотношению Rw<Rx, где Rw - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W между коронной шестерней 3 и корпусом дифференциала, а Rx - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания коронной шестерни 3 к подшипнику 81 (см. фиг. 12). В такой конструкции расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W оптимизировано относительно расстояния Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания коронной шестерни 3 к подшипнику 81. Таким образом, при действии осевой нагрузки Pth на коронную шестерню 3 в направлении к области 34 прилегания к подшипнику 81 в осевом направлении ведущего вала осевая нагрузка Pth воспринимается коронной шестерней 3 в области, расположенной дальше наружу в радиальном направлении, чем расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W (см. фиг. 11). Возникновение осевого изгибающего напряжения в сварном шве W таким образом сдерживается, благодаря чему обеспечивается прочность сварного шва W, что является благоприятным фактором.

Как описано выше, во втором варианте осуществления изобретения посадочная часть 32 коронной шестерни 3 и фланцевая часть 24 корпуса дифференциала приварены друг к другу в области посадочной лицевой поверхности 35. Посадочную часть 32 коронной шестерни 3 удерживают в зажатом состоянии в осевом направлении ведущего вала между внутренним кольцом подшипника 81 и фланцевой частью 24 корпуса дифференциала (см. фиг. 9). При этом расстояние Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении центральной части сварного шва W значительно меньше в радиальном направлении ведущего вала, чем расстояние Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении наружного края области 34 прилегания коронной шестерни 3 к подшипнику 81 в радиальном направлении. Таким образом обеспечивается прочность сварного шва W. Соотношение между расстоянием Rw от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва W и расстоянием Rx от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области 34 прилегания устанавливается в соответствии с осевым изгибающим напряжением или касательным напряжением, действующим в направлении, в котором сварной шов W подвергается разрыву при действии нагрузки.

Таким образом, устройство дифференциала согласно изобретению является полезным, так как посредством его применения обеспечивают возможность эффективного сдерживания повреждения сварного шва между корпусом дифференциала и коронной шестерней.

Claims

1. Устройство дифференциала, содержащее корпус дифференциала, в котором размещена группа шестерен; и коронную шестерню, посаженную на корпус дифференциала таким образом, чтобы корпус дифференциала и коронная шестерня были установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала, отличающееся тем, что
коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса и прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала; причем коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в области прилегания коронной шестерни и корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала;
при этом имеется подшипник, прилегающий к коронной шестерне в осевом направлении ведущего вала таким образом, чтобы коронная шестерня была зажата между подшипником и корпусом дифференциала; и
удовлетворяется соотношению Rw<Rx, где Rw - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала, a Rx - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области прилегания коронной шестерни к подшипнику, причем под положением в радиальном направлении понимается положение в радиальном направлении ведущего вала.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус дифференциала содержит основную корпусную часть, в которой содержится группа шестерен, и концевые части, проходящие вдоль ведущего вала от основной корпусной части; причем коронная шестерня насажена на наружную периферию концевой части; коронная шестерня прилегает к основной корпусной части в осевом направлении ведущего вала; и коронная шестерня и основная корпусная часть сварены в области прилегания коронной шестерни и корпуса дифференциала в осевом направлении ведущего вала.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что лицевую поверхность коронной шестерни подвергают плоскостной обработке, причем лицевая поверхность расположена с противоположной стороны от сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала, из двух лицевых поверхностей коронной шестерни, расположенных в осевом направлении ведущего вала.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит:
ось шестерен, расположенную внутри корпуса дифференциала, посредством которой соединен корпус дифференциала и группа шестерен, и
фиксирующий палец, введенный в отверстие для введения пальца, выполненное в корпусе дифференциала, которым фиксируют ось шестерен,
причем посредством коронной шестерни блокируют входную часть отверстия для введения пальца.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что коронная шестерня и корпус дифференциала сварены в положении, в котором коронная шестерня блокирует входную часть отверстия для введения пальца.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что положение в радиальном направлении сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала является положением внутреннего края сварного шва в радиальном направлении; а положение в радиальном направлении области прилегания коронной шестерни и подшипника является положением наружного края подшипника в радиальном направлении.

7. Устройство дифференциала, содержащее: корпус дифференциала, в котором размещена группа шестерен; и коронную шестерню, посаженную на корпус дифференциала, причем корпус дифференциала и коронная шестерня установлены с возможностью вращения вокруг ведущего вала, отличающееся тем, что коронная шестерня выполнена в виде косозубого цилиндрического зубчатого колеса, имеющего кольцеобразную конструкцию, причем коронная шестерня прилегает к корпусу дифференциала в осевом направлении ведущего вала, и коронная шестерня и корпус дифференциала приварены друг к другу на посадочной лицевой поверхности; при этом имеется подшипник, прилегающий к коронной шестерне в осевом направлении ведущего вала таким образом, чтобы коронная шестерня была зажата между подшипником и корпусом дифференциала; и удовлетворяется соотношение Rw<Rx, где Rw - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении сварного шва между коронной шестерней и корпусом дифференциала, a Rx - расстояние от центра ведущего вала до положения в радиальном направлении области прилегания коронной шестерни и подшипника, причем под положением в радиальном направлении понимается положение в радиальном направлении ведущего вала.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что корпус дифференциала содержит фланцевую часть, имеющую ступенчатую форму, причем при посадке коронной шестерни на фланцевую часть коронная шестерня прилегает к фланцевой части в осевом направлении ведущего вала, и коронная шестерня и фланцевая часть сварены на посадочной лицевой поверхности коронной шестерни и фланцевой части.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что положение сварного шва коронной шестерни и корпуса дифференциала в радиальном направлении является положением центральной линии сварного шва в радиальном направлении, а положение в радиальном направлении области прилегания коронной шестерни и подшипника является положением наружного края подшипника в радиальном направлении.