WO2011151921A1 - リングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置 - Google Patents

リングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置 Download PDF

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WO2011151921A1
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WO
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case
gear
ring gear
press
differential
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PCT/JP2010/059536
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谷口 真
鵜飼 須彦
浩一 恒川
塩入 広行
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y10T74/21Elements
    • Y10T74/2186Gear casings

Definitions

  • the present invention relates to a fastening structure of a ring gear and a differential case, and a differential device using the same.
  • a differential gear used for a driving mechanism of an automobile is one of differential devices that are used for a shaft that connects driving wheels of an automobile and absorbs a speed difference between an inner ring and an outer ring when the automobile turns a curve.
  • the differential gear includes a ring gear held outside the differential case, a pinion gear provided inside the differential case and attached to the differential case, and a gear attached to an axle meshing with the pinion gear.
  • a driving force generated by an automobile engine or the like is transmitted to a ring gear fastened to the differential case, and power is transmitted to the axle by rotating a gear attached to the axle by a pinion gear attached to the differential case.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional differential gear 110.
  • FIG. 11 is an assembly schematic diagram of the differential gear 112.
  • FIG. 12 is a diagram showing a process of press-fitting the ring gear 103 into the differential case 102 and shows a state before the press-fitting is completed.
  • FIG. 13 is a diagram showing a process of press-fitting the ring gear 103 into the differential case 102 and shows a state where the press-fitting is completed.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a process of caulking and fixing the ring gear 103 to the differential case 102.
  • the differential gear 110 shown in FIG. 10 employs a fastening structure 101 that is fastened by caulking after an annular ring gear 103 is press-fitted into the outer peripheral surface of one end of the differential case 102 shown in FIG.
  • a gear portion 104 to which driving is transmitted is provided on the outer peripheral surface of the ring gear 103.
  • a plurality of notch portions 105 are continuously formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the ring gear 103.
  • the differential case 102 is provided with a case side press-fitting surface 106 into which the ring gear 103 is press-fitted on the same axis as the differential case 102.
  • a heel portion 107 is erected perpendicularly to the case-side press-fitting surface 106 so as to restrict the press-fitting amount of the ring gear 103.
  • a flange 108 extends along the axial direction of the differential case 102 inside the case-side press-fitting surface 106 (left end in the figure).
  • the length of the flange 108 extending from the case press-fitting surface 106 is such that when the ring gear 103 is pressed into the case-side press-fitting surface 106 until the ring gear 103 abuts against the heel 107, the flange 108 protrudes laterally from the ring gear 103. It is set to length.
  • Such a differential gear 110 press-fits the ring gear 103 from the flange portion 108 side of the differential case 102 into the case-side press-fitting surface 106 as shown in FIG.
  • the ring gear 103 is press-fitted into the case-side press-fitting surface 106 until the end surface 103 a is abutted against the heel portion 107.
  • the ring gear 103 is press-fitted into the case-side press-fitting surface 106 so that the notch portion 105 is disposed on the side opposite to the heel portion 107. Then, as shown in FIG.
  • the portion protruding from the ring gear 103 of the flange portion 108 is pushed down toward the notch portion 105 and pressed against the notch portion 105. Then, the material of the collar portion 108 plastically flows with respect to each notch portion 105. As a result, the ring gear 103 is fastened with the collar portion 108 caulked to the notch portion 105, and is held between the caulked portion and the heel portion 107.
  • the heel portion 107 is provided on the outer side (right end portion in the drawing) than the case side press-fitting surface 106, so as shown in FIGS.
  • the axial length of the differential case 102 is increased by the axial thickness C of the heel portion 107.
  • a load of, for example, 800 kg may act on the heel portion 107.
  • the heel portion 107 When the differential gear 110 transmits power, for example, a force of 2 tons acts on the caulked portion of the flange portion 108 and the notch portion 105, and the meshing reaction force acts on the heel portion 107.
  • the heel portion 107 In order to cope with this press-fitting load and meshing reaction force, the heel portion 107 requires a certain axial thickness C as shown in FIGS. 10, 11, and 14, and the axial length of the differential case 102 tends to increase. there were.
  • the outer diameter dimension D ⁇ b> 2 of the heel portion 107 needs to be larger than the outer diameter dimension D ⁇ b> 1 of the case-side press-fitting surface 106. Therefore, in the conventional fastening structure 101 and differential case 110, the heel portion 107 protrudes greatly to the outside of the ring gear 103.
  • the weight of the material increases, leading to an increase in cost.
  • the heel portion 107 protrudes outward from the case-side press-fitting surface 106, the components may collide with each other during the conveyance of the component, and a dent may remain on the heel portion 107. If a dent is formed on the surface of the heel portion 107 that abuts against the end surface 103 a of the ring gear 103, the ring gear 103 cannot be accurately positioned with respect to the differential case 102. In this case, the differential case 102 becomes a defective product, and the yield is deteriorated. Furthermore, as shown in FIG.
  • the differential gear 110 is assembled with a differential gear 112 in an assembly space 111 provided in the differential case 102.
  • the differential gear 112 In order to automatically assemble the differential gear 112 in the assembling space 111, it is necessary to provide the assembling space 111 in the differential case 102 so that the differential gear 112 fits completely.
  • the heel portion 107 protrudes from the case-side press-fitting surface 106 and the axial length of the differential case 102 increases, the axial length E of the assembly space 111 is ensured so that the differential gear 112 can be completely accommodated. It may be difficult.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a ring gear and a differential case fastening structure that can reduce the size of the differential case, and a differential device using the ring gear.
  • a ring gear and differential case fastening structure includes a ring-side gear-side press-fitting surface and a convex formed on an inner side of the gear-side press-fitting surface.
  • the differential case is provided in an annular shape, and the gear-side press-fitting surface is press-fitted into the case side press-fitting A surface, an outer diameter dimension smaller than that of the case-side press-fitting surface, a flange portion that is caulked by the notch portion, and a case-side smooth surface that contacts the convex portion and positions the ring gear with respect to the differential case.
  • the fastening structure of the ring gear and the differential case having the above-described configuration is such that the convex portion is provided so as to be orthogonal to the axis of the ring gear, and the case-side smooth surface is provided so as to be orthogonal to the axis of the differential case. It is preferable.
  • the ring gear and the differential case fastening structure configured as described above have the same axial length of the gear-side press-fitting surface and the axial length of the case-side press-fitting surface.
  • a differential uses a fastening structure of the ring gear and a differential case.
  • the ring gear and differential case fastening structure of the above aspect and the differential using the same press the case side press-fitting surface and the gear side press-fitting surface until the convex part of the ring gear abuts the case-side smooth surface. Then, the buttock is pressed against the notch and caulked.
  • the ring gear is positioned with respect to the differential case by abutting the convex portion against the case-side smooth surface. Since the convex portion is provided on the inner side of the gear-side press-fitting surface and is disposed between the notch portion and the gear-side press-fitting surface, the contact portion with the case-side smooth surface does not protrude outside the differential case.
  • the ring gear and differential case fastening structure according to the above aspect and the differential using the differential gear do not need to be provided with a convex portion for positioning the ring gear with respect to the differential case outside the case side press-fitting surface of the differential case. It can be downsized.
  • the fastening structure of the ring gear and the differential case having the above-described configuration is provided so that the convex portion is orthogonal to the axis of the ring gear and the case-side smooth surface is orthogonal to the axis of the differential case. Therefore, when the ring gear is press-fitted into the differential case and the convex portion is abutted against the case-side smooth surface, positioning is performed by bringing the convex portion into surface contact with the case-side smooth surface. Therefore, according to the fastening structure of the ring gear and the differential case configured as described above, the ring gear can be accurately positioned with respect to the differential case.
  • the fastening structure of the ring gear and differential case configured as described above is such that the convex portion is arranged inside the gear side press-fitting surface so that the length of the gear side press-fitting surface is the same as the length of the case side press-fitting surface in the press-fitting direction. Therefore, the ring gear does not protrude to the outside of the differential case when the convex portion is positioned against the case-side smooth surface.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a differential gear according to a first embodiment of the present invention, to which a fastening structure of a ring gear and a differential case is applied. It is a schematic diagram of the fastening structure of a ring gear and a differential case according to the first embodiment of the present invention. It is a fragmentary sectional view of the direction orthogonal to the axial direction of a ring gear.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the inner peripheral surface of the ring gear as viewed from the K direction in FIG. It is a fragmentary sectional view of a differential case. It is a figure explaining a press-fit process, Comprising: The state before press-fit completion is shown.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a differential device according to a first embodiment of the present invention, to which a fastening structure 1 (hereinafter referred to as “fastening structure 1”) between a ring gear 3 and a differential case 2 is applied.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the fastening structure 1 between the differential case 2 and the ring gear 3 according to the first embodiment of the present invention.
  • the fastening structure 1 shown in FIG.1 and FIG.2 is applied to the differential gear 10 (an example of a differential device) used for the drive mechanism of a motor vehicle similarly to a prior art.
  • the ring gear 3 is fastened to the differential case 2 by performing caulking after the ring gear 3 is press-fitted into the differential case 2.
  • the differential gear 10 When the rotational torque is transmitted to the ring gear 3, the differential gear 10 receives the rotational torque from the ring gear 3 through the crimped portion where the differential case 2 is crimped to the ring gear 3 and the press-fitted portion into which the ring gear 3 is press-fitted. 3 and rotate together.
  • the differential case 2 is provided with an assembly space 11 for assembling the differential gear 12.
  • a pinion gear (not shown) is disposed in the assembly space 11 through a pinion shaft (not shown) so as not to rotate.
  • the differential gear 12 is disposed in a state of being completely inserted into the assembly space 11 and meshed with a pinion gear (not shown).
  • An axle shaft (not shown) is connected to the differential gear 12.
  • a pinion gear (not shown) rotates integrally with the differential case 2 via a pinion shaft (not shown), and the rotational torque transmitted from the ring gear 3 to the differential case 2.
  • the direction of the force is converted and transmitted to the differential gear 12 to rotate the axle.
  • the fastening structure 1 applied to such a differential gear 10 is provided so that a portion for positioning the ring gear 3 in the axial direction with respect to the differential case 2 does not protrude to the outside of the ring gear 3.
  • the ring gear 3 shown in FIGS. 1 and 2 is formed by molding low carbon steel into a cylindrical shape having a short axial length, and has a carburized surface. As shown in FIG. 1, a gear portion 4 to which rotational torque is transmitted from an external device is provided on the outer peripheral surface of the ring gear 3.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view in a direction orthogonal to the axial direction of the ring gear 3.
  • 4 is a partially enlarged view of the inner peripheral surface 3c of the ring gear 3 as viewed from the K direction in FIG.
  • the ring gear 3 has an annular gear side press-fitting surface 21 formed from the first end surface 3a on the right side in the drawing.
  • the gear-side press-fitting surface 21 is set so that the inner diameter dimension A11 is larger than the inner diameter dimension A12 of the inner peripheral surface 3c of the ring gear 3, and is coaxial with the axis of the ring gear 3.
  • the gear-side press-fitting surface 21 is formed with a predetermined length W2 in the axial direction from the first end surface 3a.
  • the ring gear 3 is formed with a convex portion 23 having a predetermined length W1 in the axial direction from the second end surface 3b on the left side in the drawing in an annular shape on the inner side (left side in the drawing) of the gear side press-fitting surface 21.
  • the gear-side smooth surface 22 is configured by a surface that forms a step between the inner peripheral surface 3 c of the ring gear 3 and the gear-side press-fitting surface 21 (surface on the gear-side press-fitting surface 21 side of the convex portion 23).
  • the gear side smooth surface 22 is formed flat so as to be orthogonal to the axis of the ring gear 3.
  • the predetermined length W1 in the axial direction of the convex portion 23 prevents deformation of the convex portion 23 that receives the press-fitting load when the ring gear 3 is press-fitted into the differential case 2, and the rotational torque acting on the gear portion 4 is reduced.
  • the rigidity is set such that the deformation of the convex portion 23 that receives the meshing reaction force of the gear portion 4 can be prevented.
  • the ring gear 3 is provided with a plurality of notch portions 5 on the side opposite to the gear-side press-fitting surface 21 with the convex portion 23 therebetween.
  • the notch portion 5 is formed in a mountain shape when viewed from the second end surface 3 b side (K direction in FIG. 3) of the ring gear 3.
  • the notch portion 5 is provided continuously along the opening portion of the inner peripheral surface 3 c that opens to the second end surface 3 b of the ring gear 3.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the differential case 2.
  • the differential case 2 is formed of cast iron that is softer than the ring gear 3 so that plastic flow is likely to occur during the caulking process.
  • the differential case 2 has a case-side press-fit surface 6, a flange 8, a case-side smooth surface 9, an assembly space 11, and the like formed by cutting.
  • the case-side press-fitting surface 6 is annularly provided on the outer peripheral surface of one end of the differential case 2, and the gear-side press-fitting surface 21 of the ring gear 3 is press-fitted.
  • the flange portion 8 has an outer diameter dimension A2 smaller than the outer diameter dimension A1 of the case-side press-fitting surface 6 and is caulked to the notch portion 5 of the ring gear 3.
  • the collar portion 8 is provided in an annular shape.
  • the case side press-fitting surface 6 and the flange portion 8 are provided coaxially with the axis of the differential case 2.
  • the case-side smooth surface 9 is constituted by a step portion formed between the case-side press-fitting surface 6 and the flange portion 8.
  • the case-side smooth surface 9 is provided flat so as to be orthogonal to the axis of the differential case 2.
  • the case-side press-fitting surface 6 has an outer diameter A1 larger than the inner-diameter A11 of the gear-side press-fitting surface 21 shown in FIG.
  • the case-side press-fitting surface 6 is set to have an axial length W21 that is the same as the predetermined axial length W2 of the gear-side press-fitting surface 21, and is positioned in the axial direction by abutting the convex portion 23 against the case-side smooth surface 9.
  • the first end surface 2a of the differential case 2 and the first end surface 3a of the ring gear 3 are arranged on the same plane.
  • the axial length W21 is smooth due to the meshing reaction force generated in the gear portion 4 when the ring gear 3 is driven and transmitted to the gear portion 4 and the press-fitting load generated when the ring gear 3 is press-fitted into the differential case 2.
  • the size is set so as to prevent the surface 9 from being deformed.
  • the flange 8 is provided so as to protrude from the case-side smooth surface 9 of the differential case 2 by a predetermined length W11 in the axial direction of the differential case 2.
  • the flange portion 8 is provided in an annular shape coaxially with the case side press-fitting surface 6.
  • the predetermined length W11 is such that the tip protrudes from the second end surface 3b of the ring gear 3 when the gear-side press-fitting surface 21 is press-fitted into the case-side press-fitting surface 6 until the convex portion 23 abuts against the case-side smooth surface 9. Further, it is set longer than the predetermined length W1 in the axial direction of the convex portion 23 shown in FIG.
  • the radial thickness B of the flange portion 8 is set to a deformable thickness.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the press-fitting process and shows a state before the press-fitting is completed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the press-fitting process and shows a state where the press-fitting is completed.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the caulking process.
  • FIG. 9 is a partially enlarged view of the caulking portion 30.
  • the gear side press-fitting surface 21 of the ring gear 3 is abutted against the case-side press-fitting surface 6 from the flange 8 side of the differential case 2, and the ring gear 3 is pushed in the axial direction so Press fit into.
  • the gear-side press-fitting surface 21 is press-fitted into the case-side press-fitting surface 6 until the gear-side smooth surface 22 abuts against the case-side smooth surface 9 of the differential case 2.
  • the gear-side smooth surface 22 and the case-side smooth surface 9 are flat without any irregularities.
  • the gear side smooth surface 22 is provided so as to be orthogonal to the axis of the ring gear 3, and the case side smooth surface 9 is provided so as to be orthogonal to the axis of the differential case 2. Therefore, the ring gear 3 is accurately positioned in the axial direction with respect to the differential case 2 by the surface contact between the gear side smooth surface 22 and the case side smooth surface 9.
  • the gear-side press-fitting surface 21 is provided in an annular shape so as to be coaxial with the axis of the ring gear 3, and the case-side smooth surface 9 is provided in an annular shape so as to be coaxial with the axis of the differential case 2. Therefore, the ring gear 3 is positioned in the radial direction with respect to the differential case 2 by the press-fitting portions of the gear-side press-fitting surface 21 and the case-side press-fitting surface 6.
  • the flange portion 8 of the differential case 2 projecting laterally from the second end surface 3 b of the ring gear 3 is pushed down toward the ring gear 3 side and strongly pressed against the notch portion 5. Since the flange portion 8 has a lower hardness than the notch portion 5, when the flange portion 8 is pressed against the notch portion 5, the material of the flange portion 8 is plastically flowed and filled into each notch portion 5. As a result, as shown in FIG. 9, the flange portion 8 is plastically deformed and caulked so as to enter the cross-sectional chevron shape of each notch portion 5, thereby forming the caulking portion 30.
  • the ring gear 3 has the convex portion 23 sandwiched between the caulking portion 30 of the flange portion 8 and the notch portion 5, and the contact portion between the case-side smooth surface 9 and the gear-side smooth surface 22, and the differential case.
  • the differential case 2 is prevented from being displaced in the axial direction with respect to the axial direction 2 and is prevented from being displaced in the radial direction with respect to the differential case 2 by the press-fitted portion of the case-side press-fitting surface 6 and the gear-side press-fitting surface 21. Retained.
  • the gear unit 4 when the rotational torque is transmitted from a drive gear (not shown), the gear unit 4 generates a meshing reaction force.
  • a meshing reaction force of 200 tons may act on the case-side smooth surface 9 and the convex portion 23.
  • the convex part 23 is set to the magnitude
  • the differential case 2 has the case-side smooth surface 9 provided inside the case-side press-fitting surface 6, the radial width dimension (height) of the case-side smooth surface 9 is shown in FIGS. It can be ensured to be equal to or greater than the radial width dimension (height) of the heel portion 107 of the conventional fastening structure 101 shown in FIG. Therefore, the gear-side press-fitting surface 21 and the case-side press-fitting surface 6 do not slide and wear the press-fitting portion during torque transmission, and the differential case 2 is transmitted stably from the ring gear 3 with rotational torque.
  • the case-side press-fitting surface 9 and the gear-side press-fitting surface 21 are press-fitted until the convex portion 23 of the ring gear 3 abuts against the case-side smooth surface 9. Then, the flange portion 8 is pressed against the notch portion 5 and caulked.
  • the ring gear 3 is positioned with respect to the differential case 2 by abutting the convex portion 23 against the case-side smooth surface 9. Since the convex portion 23 is provided on the inner side of the gear-side press-fitting surface 21 and is disposed between the notch portion 5 and the gear-side press-fitting surface 21, the contact portion with the case-side smooth surface 9 is outside the differential case 2.
  • the fastening structure 1 of the present embodiment and the differential gear 10 using the fastening structure 1 are opposite to the outer side of the case-side press-fitting surface 106 (the second end surface 3b in which the notch portion 5 is formed) as in the conventional differential case 102 shown in FIG. It is not necessary to provide the heel portion 107 on the first end surface 3a) on the side, and the differential case 2 can be reduced in size by reducing the axial length of the differential case 2.
  • the differential case 2 By reducing the size of the differential case 2, the incidental effect that the weight of the material used for the differential case 2 can be reduced and the cost can be reduced can be obtained. Moreover, since the differential case 2 can shorten the axial total length by the axial thickness C of the heel portion 107 as compared with the conventional differential case 102, the axial length W3 of the assembly space 11 in which the differential gear 12 is assembled ( The attendant effect is that the degree of freedom in designing (see FIG. 2) is increased. Moreover, since the convex part 23 is provided inside the gear side press-fitting surface 21 and the case-side smooth surface 9 is provided inside the case-side press-fitting surface 6, the convex part 23 collides with each other during parts transportation.
  • the fastening structure 1 is provided so that the convex portion 23 is orthogonal to the axis of the ring gear 3 and the case-side smooth surface 9 is orthogonal to the axis of the differential case 2. Therefore, when the ring gear 3 is press-fitted into the differential case 2 and the convex portion 23 is abutted against the case-side smooth surface 9, positioning is performed by bringing the convex portion 23 into surface contact with the case-side smooth surface 9. Therefore, according to the fastening structure 1 of the present embodiment, the ring gear 3 can be accurately positioned with respect to the differential case 2.
  • the convex portion 23 is located on the inner side of the gear-side press-fit surface 21 so that the length W2 of the gear-side press-fit surface 21 in the press-fit direction is the same as the length W21 of the case-side press-fit surface 6 in the press-fit direction. Therefore, the ring gear 3 does not protrude to the outside of the differential case 2 when the convex portion 23 is positioned against the case-side smooth surface 9.
  • the convex portions 23 are provided in the ring gear 3 in an annular shape, but the convex portions 23 may be provided in three or more locations by being divided in the circumferential direction of the ring gear 3.

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Abstract

 リングギヤ(3)とデフケース(2)の締結構造(1)において、前記リングギヤ(3)に、環状に設けられたギヤ側圧入面(21)と、前記ギヤ側圧入面(21)より内側に形成された凸部(23)と、前記凸部(23)を隔てて前記ギヤ側圧入面(21)と反対側に設けられたノッチ部(5)と、を設け、前記デフケース(2)に、環状に設けられ、前記ギヤ側圧入面(21)が圧入されるケース側圧入面(6)と、外径寸法が前記ケース側圧入面(6)より小径で、前記ノッチ部(5)にかしめられる鍔部(8)と、前記凸部(23)に当接して前記リングギヤ(3)を前記デフケース(2)に対して位置決めするケース側平滑面(9)と、を設けることにより、デフケース(2)を小型化する。

Description

リングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置
 本発明は、リングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置に関する。
 自動車の駆動機構に用いられるデフギヤ(differential gear)は、自動車の駆動輪を繋ぐシャフトに用いられ、自動車がカーブを曲がるときに内輪と外輪の速度差を吸収する差動装置の1つである。
 簡単に構造を説明すると、デフギヤは、デフケースの外側に保持されるリングギヤと、デフケース内部に設けられ、デフケースに取り付けられたピニオンギヤ、そしてピニオンギヤと噛み合う車軸に取り付けられたギヤよりなる。
 そして、自動車のエンジン等が発生する駆動力はデフケースに締結されるリングギヤに伝達され、デフケースに取り付けられたピニオンギヤにより車軸に取り付けられたギヤを回転することで車軸に動力を伝える。
 この他、自動車に用いられる差動装置としては、一方の車輪が無負荷状態の時に車軸を空転させてしまうデフギヤの欠点を補ったLSDと呼ばれる物も存在するが、デフケースの外側にリングギヤを用いるという点では同じ構造となる。
 そして、この差動装置に備えるデフケースにリングギヤを締結する方法は、従来ではボルトを用いて締結する方法が採られてきた。
 しかし、このボルトでの締結方法を用いると、ボルトの重量やボルトで締結する為に必要な肉厚等を必要とするので、重量が増加する問題がある。
 そこで、デフケースとリングギヤの締結をボルトによる締結によらずに、かしめ固定により行う方法も検討されている(例えば特許文献1参照)。図10は、従来のデフギヤ110の概略構成図である。図11は、差動ギヤ112の組み付け模式図である。図12は、リングギヤ103をデフケース102に圧入する工程を示す図であって、圧入完了前の状態を示す。図13は、リングギヤ103をデフケース102に圧入する工程を示す図であって、圧入を完了した状態を示す。図14は、リングギヤ103をデフケース102にかしめ固定する工程を示す図である。
 図10に示すデフギヤ110は、図11に示すデフケース102の一端外周面に環状のリングギヤ103が圧入された後、かしめ加工により締結する締結構造101を採用している。図12~図14に示すように、リングギヤ103の外周面には、駆動を伝達されるギヤ部104が設けられている。また、リングギヤ103の内周面には、複数のノッチ部105が周方向に連続して形成されている。
 図12に示すように、デフケース102は、リングギヤ103が圧入されるケース側圧入面106が、デフケース102と同軸上に設けられている。ケース側圧入面106の外側(図中右端部)には、ヒール部107がケース側圧入面106に対して垂直に立設され、リングギヤ103の圧入量を規制するようになっている。また、ケース側圧入面106の内側(図中左端部)には、鍔部108がデフケース102の軸方向に沿って延設されている。鍔部108がケース圧入面106から延設される長さは、リングギヤ103をヒール部107に突き当てるまでケース側圧入面106に圧入した場合に、鍔部108がリングギヤ103から側方に突出する長さに設定されている。
 このようなデフギヤ110は、図12に示すように、リングギヤ103をデフケース102の鍔部108側からケース側圧入面106に圧入する。図13に示すように、リングギヤ103は、端面103aがヒール部107に突き当てられるまでケース側圧入面106に圧入される。このとき、リングギヤ103は、ノッチ部105がヒール部107と反対側に配置されるように、ケース側圧入面106に圧入される。そして、図14に示すように、鍔部108のリングギヤ103から張り出した部分をノッチ部105側へ押し倒し、ノッチ部105に対して押し付ける。すると、鍔部108の材料が各ノッチ部105に対して塑性流動する。これにより、リングギヤ103は、鍔部108がノッチ部105にかしめられて締結され、当該かしめ部分とヒール部107との間で保持される。
欧州特許出願公開公報第647789号
 しかしながら、従来のデフギヤ110は、図14に示すように、ヒール部107がケース側圧入面106よりも外側(図中右端部)に設けられているため、図10及び図11に示すように、デフケース102の軸方向の長さが、ヒール部107の軸方向厚みCだけ長くなってしまっていた。特に、デフケース102のケース側圧入面106にリングギヤ103を圧入する圧入工程を行う場合、ヒール部107には、例えば800kgもの荷重が作用することがある。また、デフギヤ110が動力伝達を行う場合、鍔部108とノッチ部105のかしめ部には、例えば2トンもの力が作用し、その噛み合い反力がヒール部107に作用する。この圧入荷重や噛み合い反力に対応するために、ヒール部107は、図10、図11、図14に示す軸方向の厚みCをある程度必要とし、デフケース102の軸方向長さが長くなる傾向があった。しかも、図14に示すように、ヒール部107に位置決めを行わせるためには、ヒール部107の外径寸法D2をケース側圧入面106の外径寸法D1より大径にする必要があった。よって、従来の締結構造101及びデフケース110は、ヒール部107がリングギヤ103の外側へ大きく突出していた。
 ヒール部107の軸方向厚みCが大きくなるほど、また、ヒール部107の外径寸法D2を大径にするほど、素材の重量が増加し、コストアップに繋がる。
 また、ヒール部107がケース側圧入面106から外側に突出していると、部品搬送時に部品同士が衝突し、打痕がヒール部107に残ることがある。ヒール部107は、リングギヤ103の端面103aと突き合わされる面に打痕が形成されると、リングギヤ103をデフケース102に対して正確に位置決めできなくなる。この場合、当該デフケース102が不良品となり、歩留まりを悪化させることになる。
 更に、デフギヤ110は、図11に示すように、デフケース102に設けられた組付スペース111に差動ギヤ112が組み付けられる。差動ギヤ112を組付スペース111に自動で組み付けるためには、差動ギヤ112がすっぽり収まるように組付スペース111をデフケース102に設ける必要がある。しかし、ヒール部107がケース側圧入面106から張り出し、デフケース102の軸方向長さが長くなると、差動ギヤ112をすっぽり収めるように組付スペース111の軸方向長さEを確保することが設計上困難になる場合があった。
 本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、デフケースを小型化できるリングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置を提供することを目的とする。
  上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るリングギヤとデフケースの締結構造は、前記リングギヤが、環状に設けられたギヤ側圧入面と、前記ギヤ側圧入面より内側に形成された凸部と、前記凸部を隔てて前記ギヤ側圧入面と反対側に設けられたノッチ部と、を有し、前記デフケースが、環状に設けられ、前記ギヤ側圧入面が圧入されるケース側圧入面と、外径寸法が前記ケース側圧入面より小径で、前記ノッチ部にかしめられる鍔部と、前記凸部に当接して前記リングギヤを前記デフケースに対して位置決めするケース側平滑面と、を有する。
 上記構成のリングギヤとデフケースの締結構造は、前記凸部が、前記リングギヤの軸線に対して直交するように設けられ、前記ケース側平滑面が、前記デフケースの軸線に対して直交するように設けられていることが好ましい。
 上記構成のリングギヤとデフケースの締結構造は、前記ギヤ側圧入面の軸方向の長さと、前記ケース側圧入面の軸方向の長さ)が同一であることが好ましい。
 上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る差動装置は、上記リングギヤとデフケースの締結構造を用いている。
 上記態様のリングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置は、リングギヤの凸部をケース側平滑面に突き当てるまで、ケース側圧入面とギヤ側圧入面を圧入する。そして、鍔部をノッチ部に押し付けてかしめる。リングギヤは、凸部をケース側平滑面に突き当てることにより、デフケースに対して位置決めされている。凸部は、ギヤ側圧入面より内側に設けられ、ノッチ部とギヤ側圧入面との間に配設されているため、ケース側平滑面との接触部分がデフケースの外側に張り出していない。よって、上記態様のリングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置は、デフケースのケース側圧入面の外側にリングギヤをデフケースに対して位置決めするための凸部を設ける必要がなく、デフケースを小型化することができる。
 上記構成のリングギヤとデフケースの締結構造は、凸部がリングギヤの軸線に対して直交するように設けられ、ケース側平滑面がデフケースの軸線に対して直交するように設けられている。そのため、リングギヤをデフケースに圧入して凸部をケース側平滑面に突き当てた場合に、凸部をケース側平滑面に面接触させて位置決めを行う。よって、上記構成のリングギヤとデフケースの締結構造によれば、リングギヤをデフケースに対して正確に位置決めすることができる。
 上記構成のリングギヤとデフケースの締結構造は、ギヤ側圧入面の圧入方向の長さが、ケース側圧入面の圧入方向の長さと同一になるように、凸部がギヤ側圧入面の内側に配置されているので、凸部をケース側平滑面に突き当てて位置決めした場合に、リングギヤがデフケースの外側に張り出さない。
本発明の第1実施形態に係り、リングギヤとデフケースの締結構造を適用した差動装置の概略構成図である。 本発明の第1実施形態に係り、リングギヤとデフケースの締結構造の模式図である。 リングギヤの軸方向に対して直交する方向の部分断面図である。 図3のK方向から見たリングギヤの内周面の部分拡大図である。 デフケースの部分断面図である。 圧入工程を説明する図であって、圧入完了前の状態を示す。 圧入工程を説明する図であって、圧入を完了した状態を示す。 かしめ工程を説明する図である。 かしめ部分の部分拡大図である。 従来のデフギヤの概略構成図である。 差動ギヤの組み付け模式図である。 リングギヤをデフケースに圧入する工程を示す図であって、圧入完了前の状態を示す。 リングギヤをデフケースに圧入する工程を示す図であって、圧入を完了した状態を示す。 リングギヤをデフケースにかしめ固定する工程を示す図である。
1 リングギヤとデフケースの締結構造
2 デフケース
3 リングギヤ
6 ケース側圧入面
8 鍔部
9 ケース側平滑面
10 デフギヤ(差動装置の一例)
21 ギヤ側圧入面
23 凸部
 次に、本発明に係るリングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係り、リングギヤ3とデフケース2の締結構造1(以下「締結構造1」という。)を適用した差動装置の概略構成図である。図2は、本発明の第1実施形態に係り、デフケース2とリングギヤ3の締結構造1の模式図である。
 図1及び図2に示す締結構造1は、従来技術と同様、自動車の駆動機構に用いられるデフギヤ10(差動装置の一例)に適用される。締結構造1は、リングギヤ3をデフケース2に対して圧入した後にかしめ加工を行うことにより、リングギヤ3がデフケース2に締結されている。
 デフギヤ10は、リングギヤ3に回転トルクが伝達されると、デフケース2が、リングギヤ3にかしめられたかしめ部分と、リングギヤ3を圧入された圧入部分を介して回転トルクをリングギヤ3から伝達され、リングギヤ3と一体的に回転する。
 図2に示すように、デフケース2には、差動ギヤ12を組み付けるための組付スペース11が設けられている。組付スペース11には、図示しないピニオンシャフトを介して図示しないピニオンギヤが回転不能に配設されている。差動ギヤ12は、組付スペース11内にすっぽり入れられた状態で配設され、図示しないピニオンギヤに噛合される。差動ギヤ12には、図示しない車軸が連結される。このようなデフギヤ10は、デフケース2がリングギヤ3と一体的に回転すると、図示しないピニオンギヤが図示しないピニオンシャフトを介してデフケース2と一体的に回転し、リングギヤ3からデフケース2に伝達された回転トルクの力の向きを変換して差動ギヤ12に伝達し、車軸を回転させる。このようなデフギヤ10に適用される締結構造1は、リングギヤ3をデフケース2に対して軸方向に位置決めする部位が、リングギヤ3の外側に張り出さないように設けられている。
 図1及び図2に示すリングギヤ3は、低炭素鋼を軸方向の長さの短い円筒形状に成形したものであって、表面に浸炭処理が施されている。図1に示すように、リングギヤ3の外周面には、外部装置から回転トルクが伝達されるギヤ部4が設けられている。
 図3は、リングギヤ3の軸方向に対して直交する方向の部分断面図である。図4は、図3のK方向から見たリングギヤ3の内周面3cの部分拡大図である。
 図3に示すように、リングギヤ3は、図中右側の第1端面3aから、環状のギヤ側圧入面21が形成されている。ギヤ側圧入面21は、内径寸法A11がリングギヤ3の内周面3cの内径寸法A12より大きく設定され、リングギヤ3の軸線と同軸上に形成されている。ギヤ側圧入面21は、第1端面3aから軸方向に所定長さW2で形成されている。そのため、リングギヤ3は、図中左側の第2端面3bから軸方向に所定長さW1を有する凸部23が、ギヤ側圧入面21の内側(図中左側)に環状に形成されている。ギヤ側平滑面22は、リングギヤ3の内周面3cとギヤ側圧入面21との間に段差を形成する面(凸部23のギヤ側圧入面21側の面)により構成されている。ギヤ側平滑面22は、リングギヤ3の軸線に対して直交するように平坦に形成されている。
 尚、凸部23の軸方向の所定長さW1は、リングギヤ3をデフケース2に圧入する場合に、圧入荷重を受ける凸部23の変形を阻止すると共に、ギヤ部4に作用する回転トルクをリングギヤ3からデフケース2に伝達する場合に、ギヤ部4の噛み合い反力を受ける凸部23の変形を阻止できる剛性を確保するように設定されている。
 リングギヤ3は、凸部23を隔ててギヤ側圧入面21と反対側に複数のノッチ部5が設けられている。図4に示すように、ノッチ部5は、リングギヤ3の第2端面3b側(図3のK方向)から見て、山形形状に形成されている。ノッチ部5は、リングギヤ3の第2端面3bに開口する内周面3cの開口部に沿って連続して設けられている。
 図5は、デフケース2の部分断面図である。
 デフケース2は、かしめ工程時に塑性流動を発生しやすいように、リングギヤ3より軟らかい鋳鉄により形成されている。デフケース2は、ケース側圧入面6、鍔部8、ケース側平滑面9、組付スペース11などが、切削加工により形成されている。
 ケース側圧入面6は、デフケース2の一端外周面上に環状に設けられ、リングギヤ3のギヤ側圧入面21が圧入されるものである。鍔部8は、外径寸法A2がケース側圧入面6の外径寸法A1より小径で、リングギヤ3のノッチ部5にかしめられるものである。鍔部8は、環状に設けられている。ケース側圧入面6と鍔部8は、デフケース2の軸線と同軸上に設けられている。ケース側平滑面9は、ケース側圧入面6と鍔部8との間に形成される段差部分により、構成されている。ケース側平滑面9は、デフケース2の軸線に対して直交するように平坦に設けられている。
 ケース側圧入面6は、外径寸法A1が、図3に示すギヤ側圧入面21の内径寸法A11より大きく設定され、圧入代が設けられている。ケース側圧入面6は、軸方向長さW21がギヤ側圧入面21の軸方向の所定長さW2と同一に設定され、凸部23をケース側平滑面9に突き当てて軸方向に位置決めした場合に、デフケース2の第1端面2aとリングギヤ3の第1端面3aとが同一平面上に配置されるようにしている。軸方向長さW21は、リングギヤ3がギヤ部4に駆動伝達された場合にギヤ部4に発生する噛み合い反力や、リングギヤ3をデフケース2に圧入する場合に発生する圧入荷重により、ケース側平滑面9が変形することを阻止できる大きさに設定されている。
 鍔部8は、デフケース2のケース側平滑面9から、デフケース2の軸方向に所定長さW11だけ突出するように設けられている。鍔部8は、ケース側圧入面6と同軸上に、環状に設けられている。所定長さW11は、凸部23をケース側平滑面9に突き当てるまでケース側圧入面6にギヤ側圧入面21を圧入した場合に、先端部がリングギヤ3の第2端面3bから突出するように、図3に示す凸部23の軸方向の所定長さW1より長く設定されている。鍔部8の径方向の厚さBは、変形可能な厚さに設定されている。
<デフケースとリングギヤの締結方法>
 図6は、圧入工程を説明する図であって、圧入完了前の状態を示す。図7は、圧入工程を説明する図であって、圧入を完了した状態を示す。図8は、かしめ工程を説明する図である。図9は、かしめ部分30の部分拡大図である。
 図6に示すように、リングギヤ3のギヤ側圧入面21をデフケース2の鍔部8側からケース側圧入面6に突き合わせ、リングギヤ3を軸方向に押してギヤ側圧入面21をケース側圧入面6に圧入する。図7に示すように、リングギヤ3は、ギヤ側平滑面22をデフケース2のケース側平滑面9に突き当てるまで、ギヤ側圧入面21がケース側圧入面6に圧入される。
 ギヤ側圧入面21をケース側圧入面9に圧入する場合にケース側平滑面9に凸部23が突き当てられると、ケース側平滑面9には、例えば800kgもの力が作用する。しかし、デフケース2は、ケース側圧入面6の軸方向長さW21が圧入荷重に対抗できる大きさに設定されているため、圧入荷重によりケース側平滑面9などが変形しない。また、凸部23も、軸方向長さW1が圧入荷重に対抗できる大きさに設定されているため、圧入荷重により変形しない。
 ギヤ側平滑面22とケース側平滑面9は、凹凸のない平坦な形状にされている。また、ギヤ側平滑面22はリングギヤ3の軸線に対して直交するように設けられ、ケース側平滑面9はデフケース2の軸線に対して直交するように設けられている。そのため、リングギヤ3は、ギヤ側平滑面22とケース側平滑面9の面接触により、デフケース2に対して軸方向に正確に位置決めされる。
 また、ギヤ側圧入面21はリングギヤ3の軸線と同軸となるように環状に設けられ、ケース側平滑面9はデフケース2の軸線と同軸となるように環状に設けられている。そのため、リングギヤ3は、ギヤ側圧入面21とケース側圧入面6の圧入部分により、デフケース2に対して径方向に位置決めされる。
 そして、図8に示すように、リングギヤ3の第2端面3bから側方に張り出しているデフケース2の鍔部8をリングギヤ3側へ押し倒し、ノッチ部5に強く押し付ける。鍔部8は、ノッチ部5より硬度が低いため、鍔部8をノッチ部5に押し付けると、鍔部8の材料が塑性流動して各ノッチ部5に充填される。これにより、図9に示すように、鍔部8が各ノッチ部5の断面山形形状に入り込むように塑性変形してかしめられ、かしめ部30が形成される。
 上記圧入工程とかしめ工程により、リングギヤ3は、鍔部8とノッチ部5のかしめ部30と、ケース側平滑面9とギヤ側平滑面22との接触部分とで凸部23が挟み込まれ、デフケース2に対して軸方向へずれることを防止されると共に、ケース側圧入面6とギヤ側圧入面21との圧入部分によりデフケース2に対して径方向へずれることを防止された状態で、デフケース2に保持される。
<駆動伝達動作の説明>
 図2に示すデフギヤ10は、リングギヤ3のギヤ部4に回転トルクが与えられると、デフケース2がリングギヤ3と一体的に回転し、差動ギヤ12に動力を伝達する。リングギヤ3からデフケース2への動力伝達は、ギヤ側圧入面21とケース側圧入面9との圧入部分と、各ノッチ部5と鍔部8のかしめ部30により行われる。
 例えば、ギヤ部4は、図示しないドライブギヤから回転トルクを伝達されると、噛み合い反力が発生する。この場合、ケース側平滑面9や凸部23には、例えば200トンもの噛み合い反力が作用することがある。デフケース2は、ケース側圧入面6の軸方向長さW21が噛み合い反力に対抗できる大きさに設定されているため、噛み合い反力によりケース側平滑面9などが変形しない。また、凸部23は、軸方向長さW1が噛み合い反力に対抗できる大きさに設定されているため、噛み合い反力により変形しない。これに加え、デフケース2は、ケース側平滑面9がケース側圧入面6の内側に設けられているため、ケース側平滑面9の径方向の幅寸法(高さ)を、図10~図14に示す従来の締結構造101のヒール部107の径方向幅寸法(高さ)と同等以上に確保できる。よって、ギヤ側圧入面21とケース側圧入面6が、トルク伝達時に、滑り合って圧入部分を摩耗させることがなく、デフケース2は、リングギヤ3から回転トルク安定して伝達される。
<作用効果>
 上記締結構造1及びデフギヤ10によれば、リングギヤ3の凸部23をケース側平滑面9に突き当てるまで、ケース側圧入面9とギヤ側圧入面21を圧入する。そして、鍔部8をノッチ部5に押し付けてかしめる。リングギヤ3は、凸部23をケース側平滑面9に突き当てることにより、デフケース2に対して位置決めされている。凸部23は、ギヤ側圧入面21より内側に設けられ、ノッチ部5とギヤ側圧入面21との間に配設されているため、ケース側平滑面9との接触部分がデフケース2の外側に張り出していない。よって、本実施形態の締結構造1及びそれを用いたデフギヤ10は、図11に示す従来のデフケース102のようにケース側圧入面106の外側(ノッチ部5が形成された第2端面3bと反対側の第1端面3a)にヒール部107を設ける必要がなく、デフケース2の軸方向の長さを短くして、デフケース2を小型化することができる。
 デフケース2を小型化することにより、デフケース2に使用される素材重量を減らし、コストダウンできるという付随的効果が得られる。
 また、デフケース2は、軸方向の全長を従来のデフケース102よりヒール部107の軸方向厚さC分だけ短くできるので、、差動ギヤ12が組み付けられる組付スペース11の軸方向長さW3(図2参照)を設計する自由度が高められるという付随的効果が得られる。
 また、凸部23がギヤ側圧入面21の内側に設けられると共に、ケース側平滑面9がケース側圧入面6の内側に設けられているので、部品運搬時に、部品同士が衝突することにより凸部23のギヤ側平滑面22やデフケース2のケース側平滑面9に打痕が残ることが少ないという付随的効果が得られる。ケース側平滑面9とギヤ側平滑面22の突き合わせ面に打痕が残りにくいことにより、リングギヤ3とデフケース2の軸方向への位置決めが正確に行われるようになり、リングギヤ3やデフケース2の歩留まりを向上させることができる。
 上記締結構造1は、凸部23がリングギヤ3の軸線に対して直交するように設けられ、ケース側平滑面9がデフケース2の軸線に対して直交するように設けられている。そのため、リングギヤ3をデフケース2に圧入して凸部23をケース側平滑面9に突き当てた場合に、凸部23をケース側平滑面9に面接触させて位置決めを行う。よって、本実施形態の締結構造1によれば、リングギヤ3をデフケース2に対して正確に位置決めすることができる。
 上記締結構造1は、ギヤ側圧入面21の圧入方向の長さW2が、ケース側圧入面6の圧入方向の長さW21と同一になるように、凸部23がギヤ側圧入面21の内側に配置されているので、凸部23をケース側平滑面9に突き当てて位置決めした場合に、リングギヤ3がデフケース2の外側に張り出さない。
 本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
 例えば、上記実施形態では、凸部23をリングギヤ3に環状に設けたが、凸部23は、リングギヤ3の周方向に分割して3箇所以上に設けても良い。

Claims (4)

  1.  リングギヤとデフケースの締結構造において、
     前記リングギヤが、
     環状に設けられたギヤ側圧入面と、
     前記ギヤ側圧入面より内側に形成された凸部と、
     前記凸部を隔てて前記ギヤ側圧入面と反対側に設けられたノッチ部と、を有し、
     前記デフケースが、
     環状に設けられ、前記ギヤ側圧入面が圧入されるケース側圧入面と、
     外径寸法が前記ケース側圧入面より小径で、前記ノッチ部にかしめられる鍔部と、
     前記凸部に当接して前記リングギヤを前記デフケースに対して位置決めするケース側平滑面と、を有する
    ことを特徴とするリングギヤとデフケースの締結構造。
  2.  請求項1に記載するリングギヤとデフケースの締結構造において、
     前記凸部が、前記リングギヤの軸線に対して直交するように設けられ、
     前記ケース側平滑面が、前記デフケースの軸線に対して直交するように設けられている
    ことを特徴とするリングギヤとデフケースの締結構造。
  3.  請求項1又は請求項2に記載するリングギヤとデフケースの締結構造において、
     前記ギヤ側圧入面の圧入方向の長さが、前記ケース側圧入面の圧入方向の長さと同一になるように、前記凸部が前記ギヤ側圧入面の内側に配置されている
    ことを特徴とするリングギヤとデフケースの締結構造。
  4.  請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載するリングギヤとデフケースの締結構造を用いていることを特徴とする差動装置。
PCT/JP2010/059536 2010-06-04 2010-06-04 リングギヤとデフケースの締結構造及びそれを用いた差動装置 WO2011151921A1 (ja)

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