(57)【要約】  管形状の差動装置ケース（５）を備えていてその内部で差動傘歯車（４）がケースに強固に固定された伝動ピン（１１）上に支承されるとともに車軸傘歯車（８）と噛合し、前記差動装置ケース（５）が車軸駆動シャフトを挿通するための２本の直径方向の車軸穴（９）と伝動ピン（１１）を受容するための２本の直径方向のピン穴（１０）を備えてなる自動車用差動装置において、前記差動装置ケース（５）の両端部上に窪み部（１８）を設け、それらの窪み部が車軸穴（９）とピン穴（１０）に近似する差動装置ケース（５）の切欠きを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管形状の差動装置ケース（５）を備えていてその内部で差動傘歯車（４）がケースに強固に固定された伝動ピン（１１）上に支承されるとともに車軸傘歯車（８）と噛合し、前記差動装置ケース（５）がエンジン回転トルクを伝達するための駆動歯車（１）によって囲接され、また差動装置ケース（５）は車軸駆動シャフトを挿通するための２本の直径方向の車軸穴（９）と伝動ピン（１１）を受容するための２本の直径方向のピン穴（１０）を備えてなる自動車用差動装置であり、
前記差動装置ケース（５）の両端部上に窪み部（１８）を設け、それらの窪み部が車軸穴（９）とピン穴（１０）に近似する差動装置ケース（５）の切欠きを形成することを特徴とする差動装置。
【請求項２】
窪み部（１８）を形成する切欠きが差動装置ケース（５）の管軸に関して対称に延在することを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項３】
切欠きが車軸穴（９）とピン穴（１０）からいずれも略均等な距離（ａ）をもって延在することを特徴とする請求項２記載の差動装置。
【請求項４】
車軸穴（９）内にガイドインサート（６）が固定され、その上に車軸傘歯車（８）を支承するためのガイド面が設けられることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項５】
ピン穴（１０）内にガイドインサート（２）が固定され、その上に差動傘歯車（４）を支承するためのガイド面が設けられることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項６】
差動傘歯車（４）を支承するためのガイド取り付け部（２７）を形成するために適するようにピン穴（１０）の縁部を形成することを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項７】
車軸傘歯車（８）を支承するためのガイド取り付け部（２６）を形成するために適するように車軸穴（９）の縁部を形成することを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項８】
ガイド取り付け部（２６，２７）が肩リングあるいは筒状リングまたは球状回転体の形式の車軸傘歯車（８）または差動傘歯車（４）を支承するために適するように形成されることを特徴とする請求項６または７記載の差動装置。
【請求項９】
差動装置ケース（５）はピン穴（１０）の領域の両側の外側面上にいずれもその全長にわたって延在する平坦部（２４）を備えることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１０】
差動装置ケース（５）が補強の機能をなす複数のビーディング（２０）を備えることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１１】
差動装置ケース（５）が複数の開口部（２２）を備えることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１２】
駆動歯車（１）がその内周上に差動装置ケース（５）との接続の機能をなす接触面（２８，３１）を備えることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１３】
駆動歯車（１）の窪み部（４５，４７）を設け、それに補強マトリクス（３８，４６）を形成するために樹脂、充填材を有する樹脂、あるいは繊維合成材料を充填することを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１４】
駆動歯車（１）および差動装置ケース（５）の窪み部（４７）を設け、それに補強マトリクス（４６）を形成するために樹脂、充填材を有する樹脂、あるいは繊維合成材料を充填することを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【請求項１５】
少なくとも１本のガイドインサート（６）が開口部を備え、それが差動装置ケース（５）の窪み部（２２）および／または駆動歯車（１）の窪み部（４７，４８）と共に共有の補強マトリクス（２１，４６，４９）を形成するために樹脂、充填材を有する樹脂、あるいは繊維合成材料で充填されることを特徴とする請求項１記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、請求項１前段に記載の自動車用差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の自動車用差動装置は独国特許出願公開第４４１７３７３号Ａ１明細書に記載されている。それによれば差動装置の差動装置ケースが円筒形の鋼鉄製管体を球形状に変形することによって形成されたケーシングを含んでなる。前記の差動装置ケースは２個のケース半部材からなり、それらに対して差動装置の駆動歯車が回転ずれしないように固着され、またそれらのケース半部材内に差動歯車のための軸ピンが取り付けられる。従ってケーシングは専ら車軸傘歯車から駆動軸の方向に作用する応力を受容するように機能する。
【０００３】
差動装置ケースとそれに対して回転ずれしないように固着された駆動歯車を有するその他の差動装置が独国特許出願公開第１８１０５２０号Ａ明細書、米国特許第４４５５８８９号Ａ明細書、米国特許第３５５４０５５号Ａ明細書によって知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のことから本発明の目的は、差動装置ケースが少数の部品から極めて単純に形成されるにも関わらず、大幅な重量および構造容積の節約を低コストに達成することができる、冒頭に述べた種類の強度に関して最適化された差動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の課題は、請求項１の特徴に従った冒頭に述べた種類の差動装置の構成によって解決される。
【０００６】
本発明に係る差動装置は極めて単純に形成された差動装置ケースを有することを特徴とし、その差動装置ケースは管体断片から好適に製造され、すなわち例えば鋼管あるいは繊維合成材料の断片から形成され、また前記差動装置ケースは車軸ドライブシャフトを挿通させるための２本の直径方向の車軸穴と伝動ピンを受容するための２本の直径方向のピン穴を備える。前者の車軸穴は差動装置ケースの回転軸に心合せされ、後者のピン穴の軸は一般的な差動装置構造と同様に車軸穴の間の回転軸に対して垂直な中央面内に延在する。エンジン駆動トルクが駆動歯車を介して差動装置ケースに伝導されそこから伝動ピンおよび差動傘歯車を介して車軸傘歯車に均一に伝導されるような方式で、駆動歯車が差動装置ケースの外面と回転ずれしないように固定的に結合されることが理解される。各差動傘歯車は伝動ピン周りに自由回転可能に支承されるため、それらの各差動傘歯車が異なった回転速度で回転しその際車軸傘歯車を介して車軸ドライブシャフトへのトルク伝導を保証することによって差動装置の機能を満たすことができる。
【０００７】
本発明に係る管形状の差動装置ケースの両端上の窪み部のため、その窪み部が車軸穴とピン穴に近似する差動装置ケースの切欠きを形成することにより、本発明の課題である重量および材料節約の問題が解決される。従ってこの窪み部を形成する切欠きが管形状の差動装置ケースの末端縁部に相当する。差動装置ケースの窪み部が管軸に関して対称に延在すれば好適で、その場合切断余剰を伴わずに市販の管から複数の差動装置ケースを切り出す可能性が実現し、それによって大幅な材料節約を達成することができる。
【０００８】
差動装置ケースの機械的強度を保証するために、（車軸穴とピン穴に対して従属する支承面の幾何学形状が影響を受けなければ）各穴が等しいあるいはそれぞれ異なった直径を有するかにかかわらず切欠きがいずれも各穴から略均等な距離をもって延在することが有効である。その種の管形状の差動装置ケースの末端上の切欠きの延在の最適化によって、本発明の課題に適応した差動装置ケースの製造のための経済的ならびに技術的要件の両方を完全に満たすものとなる。
【０００９】
焼入れしたあるいは焼入れしてない鉄鋼からなる鋼管は、その基礎硬度のため本発明に係る差動装置ケースの理想的な半加工材料を成す。加えて半加工材料の低いコストと同時に小さな部品断面による節約が達成される。その際に達成される重量低減が、前述したように窪み部の延在の最適化によってさらに改善される。
【００１０】
加えて、鋼管からなる単純な構成部品を選択することによって差動装置ケースをさらに軽量化するために例えば繊維合成材料からなる中間管材を使用してサンドイッチ構造で製造する可能性が達成される。
【００１１】
半加工材料としての鋼管とワイヤ放電加工等の適宜な切断技術を使用すれば、本発明に係る差動装置ケースの製造は最小限のコストを伴ったものとなる。管形状の半加工材料の切削に加えて、車軸穴内に固定されるとともに車軸傘歯車を支承するためのガイド面を有していて差動装置を支承するために作用する鋼鉄製あるいは適宜な化学繊維合成材料との組み合わせによるガイドインサートが効果的であり；同様のことがピン穴内に固定されるとともに差動傘歯車を支承するためのガイド面を有していて伝動ピンを支承するために作用するガイドインサートにも該当する。
【００１２】
それらのガイドインサートは例えばレーザ溶接によって管形状の差動装置ケースと結合される。
【００１３】
ガイドインサートの代わりに、一方でピン穴の縁部と他方で車軸穴の縁部をそれらが差動傘歯車あるいは車軸傘歯車を支承するためのガイド取り付け部を形成するような方式で構成することが可能である。それによって独立したガイドインサートは不要となる。
【００１４】
ガイド取り付け部の形成に際しては、設計に応じてシャフトあるいは球状回転体として形成される差動傘歯車あるいは車軸傘歯車のいずれが使用されるか、すなわちそれらの後退方向の係止面あるいはガイド面が平面状または球面状のいずれに形成されているかに留意する必要がある。また、円筒形の係止面あるいはガイド面を有するいわゆるショルダーリングも考えられる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、差動装置ケースが両側のピン穴の領域にその全長にわたって延在する、例えば成形によって形成された外側の平坦部を備える。
【００１６】
その種の成形技術によって形成された平坦部によって、平坦な接触面に沿って駆動歯車を溶接して結合することが容易になるだけではない。平坦部が成形によって形成されることから材料の追加的な冷温硬化が達成され、それによってケース強度が改善される。
【００１７】
補強機能を成す複数のビーディングを差動装置ケースが備えることによってさらに追加的な補強作用が達成され、そのビーディングはその数、形状、および方向性において任意に選択することができるが、内側方向に突立した陥没部とすることが好適である。
【００１８】
加えて、差動装置ケースはさらなる軽量化のために複数の開口部もしくは陥没部を備えることができる。
【００１９】
駆動歯車と管形状の差動装置ケースの間の接続は、駆動歯車が外側に差動装置ケースの外側面に沿って延在する接触面を有することによってさらに改善することができる。この接触面は差動装置ケースの表面形状に適応して形成することが好適であり、例えば平坦部を有する差動装置ケースの場合平坦な面として、他方円筒形上の差動装置ケースの場合はその湾曲に従って断面が円形の面となるように形成することが好適である。
【００２０】
断面において円筒形の差動装置ケースに代えてプロファイリングされた管形状の差動装置ケースも可能であり、例えば実質的に正方形の断面と面取りした縁部が考えられる。
【００２１】
本発明の枠内において伝動ピンは中空あるいは塊体として形成するか、または窪み部を備えることができる。中空の鋼鉄ピンは繊維合成材料あるいは充填材を有する樹脂を注入することによって強度を最適化することができる。伝動ピンを対応するピン穴あるいは予め差動傘歯車が挿入されたガイドインサート内に挿入した後、その伝動ピンを軸方向において例えば留め棒によって固着するかあるいは駆動歯車によって軸方向において固定し、場合によっては追加的に溶接によって固定することができる。
【００２２】
差動装置ケースを支承するために、その差動装置ケース上の車軸穴の延長に追加的なガイドアタッチメントを例えば溶接によって固定することが好適である。しかしながら、車軸穴内に挿入されたガイドインサートあるいはケース上に形成されたガイド取り付け部が充分な大きさで差動装置ケースから外側に突立する場合は前記のガイドアタッチメントが不要となる。
【００２３】
必要であれば、差動装置ケース上に差動装置ケースの末端領域に対して横断方向に延在する追加的な補強ブリッジを外部から取り付けることができる。
【００２４】
駆動歯車としては多様な形式の歯車が好適に使用可能であり、例えば歯車盤に対して歯が直線的あるいは斜めに接続するものとすることができる。さらに、はすば歯車あるいはハイポイド歯車等の多様な歯の幾何学形状を使用することができる。
【００２５】
さらなる軽量化のために、可能であれば駆動歯車は差動装置ケースがピン穴の高さにおいて必要とするよりも直径においてより小さく寸法設計される。その場合駆動歯車は差動装置ケースの外側中央に取り付けられる。
【００２６】
トランスミッションと差動装置に同じオイルを使用する場合、駆動歯車はシール機能を持たない。その場合、重量最小化のために可能な限り多数の大型で軸方向に連通する貫通口を備えることが好適である。しかしながらシール機能を有する場合は貫通口を備えずまた差動装置ケースと気密に接続する必要があり、従ってその作用によって歯車の上方に存在する容積の歯車の下方に存在する容積からの封止が可能になる。
【００２７】
次に、本発明の実施例につき添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】シール機能を持たない歯車を有する差動装置を示した断面図である。
【図２】円筒形の差動装置ケースを示した前面図である。
【図３】図２の差動装置ケースを示した側面図である。
【図４】ビーディングを有する円筒形の差動装置ケースを示した透視図である。
【図５】開口部を有する円筒形の差動装置ケースを示した透視図である。
【図６】実質的に円筒形上で側面に平坦部を備えた差動装置ケースを示した前面図である。
【図７】図６の差動装置ケースを示した側面図である。
【図８】略正方形の断面を有する差動装置ケースを示した透視図である。
【図９】直線状の歯車盤の接続を有する平歯車からなる駆動歯車を示した平面図である。
【図１０】図９の平歯車を示した軸方向断面図である。
【図１１】斜めの歯車盤の接続を有する平歯車からなる駆動歯車を示した平面図である。
【図１２】図１１の平歯車を示した軸方向断面図である。
【図１３】駆動歯車のシール機能を備えた差動装置ケースを部分的に切断して示した側面図である。
【図１４】補強マトリクスを備えた差動装置を部分的に切断して示した前面図である。
【図１５】図１４の差動装置を部分的に切断して示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１には自動車用差動装置がその差動装置の軸、すなわちドライブシャフトの軸１５および伝動ピン１１の軸１６に沿った断面で示されている。この実施例の差動装置はステンレスあるいは非ステンレス鉄鋼材料からなる円筒形状の差動装置ケース５を備え、その中に伝動機構部品が取り付けられるとともにその外面に駆動歯車１が溶接によって固定されている。差動装置ケース５の両方の対向する側面の溶接継ぎ目のうち平歯車として形成された駆動歯車１の歯車盤１７の下面上の溶接継ぎ目１３のみが図示されており；それに対向する歯車盤１７の上面上の溶接継ぎ目はこの断面図においては不可視であるが、差動装置ケース５の外側面に沿って延在する。差動装置ケース５から突出するピン穴のためのガイドインサート２の鍔部材１９は駆動歯車１の領域内で切断されており、それの歯車盤１７がその接触面２８（図１０参照）によって伝動ピン１１まで到達する。
【００３０】
差動装置ケース５は伝動ピン１１と（図示されていない）車軸のための穴群を備えている。それらの穴の中に鋼鉄製のガイドインサートがそれぞれ挿入され、差動装置ケース５の外面に溶接される。車軸穴用のガイドインサート６はいずれも周回する溶接継ぎ目７によって固定され；ピン穴用のガイドインサート２は周回する溶接継ぎ目３によって固定される。内側においてガイドインサート２，６は対応する傘歯車、すなわち差動傘歯車４あるいは車軸傘歯車８を支承するためのガイド面を形成する。差動傘歯車４は伝動ピン１１上で自由に回転するとともに、車軸傘歯車８と噛み合い接続する。差動傘歯車５の回転は、ガイドインサート２と伝動ピン１１と差動傘歯車４を介して車軸傘歯車８に伝導される。
【００３１】
鋼鉄製の伝動ピン１１は軽量化のために中空に形成され；充填材によって補強された樹脂からなる補強マトリクス５２を核として有する。
【００３２】
図１に示されているように、差動装置ケース５は図２ないし図８のように小型化して多様な方式で半加工材料として再現される。
【００３３】
図２および図３の実施形態は直径を介して対向する車軸穴９とピン穴１０を有する円筒形状の差動装置ケース５を示したものである。円筒形の末端部はいずれもその最大延長を短縮する窪み部１８を備え、図示された実施例においてその切欠きが一方で車軸穴９に対してと他方でピン穴１０に対していずれも同じ距離ａをもって延在する。それによってピン穴直径にそれぞれ配慮しながら差動装置ケースの最低強度が保証され、図示された実施例においてはピン穴１０が車軸穴９に比べて著しく小さな直径を有する。従って窪み部１８は、差動装置ケース５の充分な強度を保持しながら大幅な材料節約とそれに伴って軽量化を可能にする。窪み部１８は差動装置ケース５の縦軸３３に関して対称に延在し、従ってサプライ管上で連続するケース断片が互いに同一となるが、その際車軸穴とピン穴が交替して９０°ずれて設置されることにのみ注意すべきである。
【００３４】
図４は円筒形の差動装置ケース５を示した透視図であり、これは図２のものと異なって追加的に内側に突出した８本のビーディング２０を備え、それらが差動装置ケース５を追加的に補強するよう機能する。
【００３５】
図５には別の円筒形の差動装置ケース５の実施形態が示されており、これは図２のものと異なって軽量化の作用をなす４個の開口部２２を備える。
【００３６】
図６にも実質的に円筒形の差動装置ケース５が示されており、これは図２のものと異なって側面の平坦部２４を備えており、その延伸が図７に示されている。その平坦部はシリンダ形状を非切削で変形しそれと同時の冷温硬化によって好適に形成され、従って平坦部２４は差動装置ケース５を追加的に補強するよう機能する。
【００３７】
図８には、略正方形で面取りされた角部を有するプロファイリング断面を備えた管形状の差動装置ケース５が示されている。この断面形状は外側に向かって湾曲するガイド取り付け部２６，２７を成形するために特に適しており、それらのガイド取り付け部が傘歯車８または４の支承のために作用する。この実施例においては、ガイド取り付け部２６がシャフト歯車型の車軸傘歯車８を支承するために適するように形成されている。同様なことが、球状回転体型の差動傘歯車４を支承するためのガイド取り付け部２７にも該当する。
【００３８】
図９および図１０には、歯車盤１７の直線状の接続１２を有する平歯車の形式の駆動歯車１が平面および断面で示されている。歯車盤１７の内周上には、互いに向かい合った側にそれぞれ円筒形の差動装置ケース５の外面が完全に接合するための球形の接触面２８が形成される。
【００３９】
図１１および図１２にも平歯車の形式の駆動歯車１が示されているが、これは歯車盤１７への斜めの接続１４を備えている。ここでは、図６の平坦部２４を有する形式の差動装置ケース上へ固定するのに適するように、接触面３１が平坦に形成されている。周回方向に延在する４本のスリット３０が平歯車を軽量化するよう機能する。
【００４０】
図１３には図１の差動装置の変更例が示されており、すなわちこれは差動装置ケース５の下側面と気密に結合された駆動歯車１を備えている。この方式によって、駆動歯車１の両側へのオイル容量の分離が実現し、従って一方でトランスミッションに対してと他方で差動装置に対して異なったオイルの使用が可能になる。シール機能は、差動装置ケース５の外側面ラインに沿った駆動歯車１の上面上の溶接継ぎ目３４と駆動歯車１の下面上の中央穴２９内の溶接継ぎ目１３によって達成される。車軸歯車８は、その内穴上に（図示されていない）駆動シャフトへのトルク伝達のために一般的な内側ギア歯を備える。その他は、図１と同じ構成部品について図１と同じ参照符号で示される。
【００４１】
図１４と図１５には、図１の差動装置の別の変更例として補強マトリクス２１，３８，４６，４９を有する差動装置が示されているが、ここでは図１のものと異なって平歯車ではなく極概略的に図示されている冠歯車が駆動歯車として使用される。図１４には部分的に切断された前面が示され、図１５には同じ差動装置の部分的に切断された側面が示されている。差動装置ケース５は複数の低没部４５，４７，４８を備えた駆動歯車１の内側塑形空間内に挿入され、適宜な溶接継ぎ目３７，４０，４２によってそれと結合される。さらに管形状に形成されたガイドインサート６が、複数の溶接継ぎ目３２，３５，３９，４３によって差動装置ケース５と、また別の溶接継ぎ目４１を介して駆動歯車１と結合される。補強マトリクス２１，３８，４６，４９は例えば樹脂射出成形によって形成され；それによって一方でシステム全体の強度が高められ、他方では鋼鉄より大幅に小さい比重を有する材料を使用することによって完全鋼鉄製方式に比べてシステム総重量が顕著に削減される。強度を最適化するために差動装置ケース５およびガイドインサート６が（極部分的に図示されている）開口部を備えており、それらは補強材料によって充填されている。図示された変更例においてはさらに、車軸傘歯車のための支承面が部分的に２個の補強マトリクス２１，４６によって、また差動装置システムの放射方向支承のための軸方向ストッパ５０，５１は別の２個の補強マトリクス２１，４９によって形成される。伝動ピンは棒部材３６によって軸方向において固定される。差動装置ケース５は伝動軸１６に関して非対称に形成されている。その外形は図１４および図１５の切断図によって示されており、図１５の点線に沿って延在している。図１と同一の構成要素は同じ参照符号で示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2013537287.tif 000018
2013537287.tif 000019
2013537287.tif 000020
2013537287.tif 000021
2013537287.tif 000022
2013537287.tif 000023