(57)【要約】  差動装置のような、角度をもって連なる複数の平坦面を含む多角形断面を有する筒状のハウジングと、ハウジングの平坦面とはまり合う平坦面を有するハウジング内のトルク伝達部材とを含むトルク伝達アッセンブリであり、トルクがハウジングを介して伝達される。差動装置内でトルク伝達部材は、複数の環状歯を有する環状のサイドギアと、サイドギアのギア歯と噛合するギア歯を含むピニオンギアとを含む。【選択図】図６
2015508149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度をもって連なる複数の平坦面を有する多角形断面を含む筒状の鋼製ハウジングと、
前記ハウジングの前記角度をもって連なる複数の平坦面とはまり合う平坦面を有する前記ハウジング内に配置されたトルク伝達部材と、を備え、
前記トルク伝達部材は、当該トルク伝達部材にトルクが適用される際、前記鋼製ハウジングを介してトルクを伝達する、
ことを特徴とするトルク伝達アッセンブリ。
【請求項２】
前記ハウジングの多角形断面を密接して収容する中央多角形開口と複数の外部ギア歯とを有するリングギアを含む、請求項１に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項３】
前記トルク伝達部材は、複数のギア歯を有する第１のギア部材である、請求項１に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項４】
前記第１のギア部材のギア歯と噛合する複数のギア歯を有する第２のギア部材を含み、当該第２のギア部材は前記第１のギア部材を介して前記筒状の鋼製ハウジングにトルクを伝達する、請求項３に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項５】
前記筒状の鋼製ハウジングは、当該ハウジング内の前記トルク伝達部材を保持する多角形部に隣接する直径減少部を含む、請求項１に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項６】
前記筒状の鋼製ハウジングの前記直径減少部は、円形断面を含む、請求項４に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項７】
前記筒状の鋼製ハウジングの前記断面は、等辺等角多角形である、請求項１に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項８】
前記筒状の鋼製ハウジングの前記断面は、八角形である、請求項１に記載のトルク伝達アッセンブリ。
【請求項９】
角度をもって連なる複数の平坦面を有する多角形断面を含む筒状の鋼製ハウジングと、
各々が、前記筒状のハウジングの前記角度をもって連なる複数の平坦面とはまり合う外側平坦面と、複数の環状ギア歯と、を含む前記ハウジング内の環状サイドギアと、
各々が、前記環状サイドギアの前記環状ギア歯と噛合する環状ギア歯と、角度をもって連なる複数の内側平坦面を有する軸方向ボアと、を含む前記ハウジング内の環状ピニオンギアと、
前記環状サイドギアの前記角度をもって連なる複数の内側平坦面と噛合し、前記環状サイドギアと前記環状ピニオンギアとを介して前記ハウジングにトルクを伝達する、角度をもって連なる複数の外側平坦面を有するシャフトと、を備える、
ことを特徴とする自動車用差動ジョイント。
【請求項１０】
さらに、前記ハウジングの前記多角形断面の周囲に収容された軸方向多角形ボアを含む環状リングギアを含む自動車用差動ジョイントであって、前記環状リングギアは前記ハウジングの外側平坦面とはまり合う複数の内側平坦面を含み、複数の概して放射状ギア歯を含む、請求項９に記載の自動車用差動ジョイント。
【請求項１１】
さらに、前記環状リングギアの外側ギア歯と噛合するギア歯を含む円錐台形状面を有するピニオンギアを含むことで、トルクが前記ピニオンギアによって前記リングギアを介して前記ハウジングに伝達される、請求項１０に記載の自動車用差動ジョイント。
【請求項１２】
前記ハウジングは、等辺等角多角形断面を含む、請求項９に記載の自動車用差動ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用差動装置、駆動用軸受、トランスミッション用リングギア等のような、多角形断面を有する筒状の鋼製ハウジングを含むトルク伝達アッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用差動装置のようなトルク伝達アッセンブリは、頑丈で、駆動シャフトから車輪へトルクを伝達できる必要がある。したがって、自動車用差動装置は一般に、内部にピニオンギアとサイドギアとを収容する、鋳造あるいは型抜き成形からなる金属製ハウジングを含み、ハウジングは駆動軸からのトルクに耐えられるように１２本以上のネジによってリングギアにネジ止めされている。当業者によって理解されるように、リングギアはブレーキアッセンブリと車輪とに連結されるアクセルシャフトを駆動する。自動車用差動装置は高価で、労働集約を要し、また車両に対して相当な重量を付加する。にもかかわらず、自動車用差動装置は何十年にもわたり同じ方法で製造されてきた。しかしながら、自動車用差動装置は、概して過酷な使用を想定したトラックにおいて、ハウジングに直接触れるリングギアを保持する各ネジに作用するトルクを含む、幾つかの理由により故障を被りやすかった。
【０００３】
したがって、強固で軽く、従来のトルク伝達アッセンブリよりも工費が安く、改良された自動車用差動装置に限定されないような、改良されたトルク伝達アッセンブリが永年の要請であった。本発明の改良されたトルク伝達アッセンブリと差動装置とは、以下により十分に説明されたように、従来技術に伴っていた問題点を解決する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述したように、本発明は、それに限定されることはないが、改良された自動車用差動装置を含む、改良されたトルク伝達アッセンブリに関する。本発明のトルク伝達アッセンブリは、角度をもって連なる複数の平坦面もつ多角形断面を含む、筒状の鋼製ハウジングを有する。ここに言及するように、ハウジングは八角形、六角形、四角形のような等辺等角多角形や、適用例によって、一以上の辺が他辺より長いような不等辺多角形を含んでも良い。筒状ハウジングは、所望の多角形状に成形された、溶接継ぎ目を有する筒あるいは継ぎ目のない筒から成形されても良い。好適な一実施例において、トルク伝達アッセンブリは、さらにハウジングの多角形断面上に収容される中央多角形開口と複数の外側放射状歯を含むリングギアを含み、これによりリングギアの回転はハウジングも回転させる。
【０００５】
本発明のトルク伝達アッセンブリは、さらにハウジングの角度をもって連なる複数の内側平坦面とはまり合う平坦面を有するハウジング内に配置されたトルク伝達部材を含み、この場合、トルク伝達部材はねじり力又はトルクを、トルク伝達部材にトルクが適用される際、鋼製ハウジング部材を介して伝達する。自動車用差動装置のような、いくつかの適用例において、トルク伝達部材は複数のギア歯を有する第１のギア部材と、第１のギア部材のギア歯と噛合する複数のギア歯を有する第２のギア部材とを含む、２個のギア部材から構成されてもよく、この場合、第２のギア部材は第１のギア部材を介して筒状のハウジングにトルクを伝達する。鋼製筒は、本適用例で説明したように、筒状ハウジング内に構成部品を保持する、より小さな円形断面を成形するためにローラー成形されることが好ましい。
【０００６】
本発明の自動車用差動装置、あるいは差動ジョイントは、上述したように、筒状の鋼製ハウジングが、角度をもって連なる複数の平坦面を有する多角形断面と、筒状ハウジングの角度をもって連なる内側平坦面とはまり合う外側平坦面を含むハウジング内に配置された１個または複数の環状ピニオンギアとを有し、さらに複数の内側環状ギア歯と、ピニオンギアの内側ギア歯と噛合する外側ギア歯を含む、１個または複数の環状サイドギアとを含み、この場合、環状サイドギアはさらに、円筒状スプライン面のような、角度をもって連なる複数の内側平坦面を有する軸方向ボアを含む。自動車用差動ジョイントはさらに、環状サイドギアの角度をもって連なる複数外側平坦面又はスプライン面と噛合する、角度をもって連なる複数外側平坦面を有する駆動シャフトを含み、この場合、シャフトは環状サイドギアと環状ピニオンギアとを介してハウジングからトルクを伝達する。
【０００７】
本発明の自動車用差動装置の好適な一実施例において、差動装置はさらに、ハウジングの外側平坦面とはまり合う、角度をもって連なる複数内側平坦面と複数の外側環状ギア歯とを含む、ハウジングの多角形断面の周囲に接近して収容可能な軸方向多角形ボアを有する環状リングギアを含む。自動車用差動装置はさらに、リングギアのギア歯と噛合するギア歯を含む円錐台形状端部を有するピニオンギアを含む駆動シャフトを含む。このように、駆動シャフトの回転はリングギアとハウジングとを回転させ、ハウジングの回転はアクセルシャフトを回転させるピニオンギアとサイドギアとを回転させる。
【０００８】
多角形断面を含む筒状の鋼製ハウジングは、ハウジングとリングギアのようにトルク伝達アッセンブリの構成部品を互いに連結するボルトやネジの必要性をなくし、その結果、アッセンブリを簡易化し、強化し、労働コストを低減する。
【０００９】
特に本発明の自動車用差動装置を含むトルク伝達アッセンブリは、従来技術を越えるいくつかの主要な利点を有する。第一に、本発明は十分なコストと重量の削減を果たせ、このことは特に、自動車や航空機への適用において重要である。このアッセンブリはフランジリングと、ハウジングにリングギアを相互に連結するためのボルト装着をなくすことができる。アッセンブリは、鋳鉄製のハウジングの不揃いな壁厚に対して一貫した壁体材料の壁厚によって、よりよいバランスを有し、７０％以上大きなトルクを伝達することができる。差動装置はまた、リングギアの撓みや凹凸化を最小限にし、またピニオンギアに対する内側サイドギアのバックラッシュの改良あるいは低減を果たす。本発明のアッセンブリと差動装置とはまた、多様に変形された打ち抜き型や、相当重量のプレス機や、コイル取り扱い設備や、自動プレス機や、部品搬送設備や、スクラップ取り扱い設備などの高価な設備の排除を含む、製造面での節約を果たす。現に、本発明の差動装置は、見積上３８％までのスクラップの節約と、９０％未満の切削片の節約と、自動的な組み立てを許容する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ハウジング部材、すなわち加工過程時の本発明のトルク伝達アッセンブリのプリフォームの端面図である。
【図２】図２は、図１におけるハウジングのプリフォームを一部断面で示した側断面図である。
【図３】図３は、図１および図２に示したハウジング部材の端面図である。
【図４】図４は、さらなる加工工程後の図１から図３に示したハウジング部材の側断面図である。
【図５】図５は、その後の加工工程での図１から図４に示したハウジング部材の側断面図である。
【図６】図６は、図５に示したハウジング部材を含む自動車用差動装置の側断面図である。
【図７】図７は、図６に示した差動装置を一部断面で示した頂部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
当業者において理解されるように、添付された請求項の範囲内において、ここに開示されたトルク伝達アッセンブリと自動車用差動装置に対して、種々の変形を施すことができる。好適な実施例において、ハウジングは多角形断面を含み、鋼材を成形してなる。好適な鋼材は適用例によるが、トラックの差動装置のように過酷な使用を想定した適用分野では、ハウジングは低合金高張力（ＨＳＬＡ）鋼から成形されることが好ましい。好ましい多角形状も適用分野による。ハウジングは、八角形、五角形、あるいは四角形でも、等辺等角の多角形断面であり得る。等辺等角でない多角形状も一定の適用例では好ましい。本発明のトルク伝達アッセンブリは、単なる例示としての自動車用差動装置に関して説明される。
【００１２】
図１から図３は、８個の内側平坦面２４と、８個の外側平坦面２６とをそれぞれ含み、開示された実施例において八角形状をなす多角形断面２２を含む、筒状のハウジングプリフォーム２０を示している。本実施例のハウジングプリフォーム２０はさらに、開示された実施例において円形断面３０を有する直径減少部２８を含む。同時係属中の自己の特許出願中に開示されているように、直径減少部は筒に対して直角をなして延在する、筒の軸線に平行な回転軸を有するローラーによって成形することができる。このように、筒状のハウジングプリフォームは、ここに開示したようにハウジング内に構成部品を保持するのに利用される直径減少部３２と、ハウジング内に構成部品あるいはアッセンブリを収容するために利用される直径拡大部３４とを有する。
【００１３】
ハウジングプリフォーム部材は、自己の原出願で開示されたようにマンドレル上のハウジングプリフォームを、図４に示したように、直径減少開口４２を囲んで、フレア部３８と内向きに変形されたリップ４０とを形成するように、たとえばローリング成形あるいはスピニング成形によって冷間加工される。前述したように、冷間加工は鋼の材質強度を高め、結果としてハウジングの強度も高める。部分的に冷間加工で成形されるハウジングは、図５に示されたハウジング部材４６のように、所望の形状に成形することができる。ハウジング部材４６は、内部ハウジングチャンバー４８と一体化された首部５０とを有する多角形断面を含む。ハウジング部材は、首部５０内に延在する軸方向ボア５２と副ボア５４とを含む。
【００１４】
本実施例のハウジングアッセンブリはさらに、キャップあるいは図６に示したように、八角形の拡張された開口６０内に収容される八角形フランジ部６２を有するカバー５８を含む。キャップは、さらにハウジングの軸方向ボア５２と同軸的に配置された軸方向ボア６４と、副ボア６６とを含む。本実施例において、直径拡径開口６０の自由端はまた副ボアを含み、また自由端６８は確実なアッセンブリを成形するよう、カバーのフランジ部６２を覆って回転、変形される。本実施例のハウジング５８は、対向配置された円筒状開口７０と、ハウジングと一体をなしてハウジング壁を強化する内側に突出した筒状部７１とを含む。
【００１５】
図６と図７は、図１から図５を参照して記述された方法により成形された多角形ハウジング４６を備えた自動車用差動装置を描いている。自動車用差動装置７２は、図５に示したように、キャップ５８と、図５においてもっともわかるようなハウジングの対応配置された円筒形状開口７０内に収容される円筒形状端部を有する中心ポスト７４と、各々が外側ギア歯７８を有する２個のピニオンギア７６と、各々がピニオンギア７６の外側歯７８と噛合可能なギア歯をそれぞれ有するサイドギア８０を含む。各サイドギア８０は、さらに同軸配置された、スプライン加工された軸方向ボア８４を含む。当業者によって理解されるように、スプライン加工された端部を有するアクセルシャフトは、ハウジングの軸方向ボア５２内に収容され、また第２の軸方向シャフトがサイドギアとハウジングとによって駆動するキャップの軸方向ボア６４内に収容されている。ピニオンギア７６の外側面は、ハウジングからサイドギア８０にトルクを伝達するハウジング４６の内側平坦面とはまり合う平坦面１００を含む。
【００１６】
本実施例の自動車用差動装置は、さらにハウジングの八角形断面２２の外側平坦面２６を密接して収容する八角形開口９０を有するリングギア８８を含む。本実施例において、リングギア８８は、傾斜面上に放射状ギア歯９２と、図６、図７に示したように、リングギア８８のギア歯９２と噛合するギア歯９８を含む円錐台形状の頭部９６を有する駆動シャフト９４とを含む。したがって、駆動シャフト９４の回転はリングギア８８とハウジング４６とを回転させ、当該ハウジング４６はピニオンギア７６とサイドギア８０とを回転させ、当該サイドギア８０は図示しないアクセルシャフトを回転させる。
【００１７】
本出願は、２０１２年３月１９日出願の米国仮特許出願第６１／６１２，７３２号と、２０１２年２月２４日出願の米国特許出願第１３／４０４，０７６号であって、２０１３年１月２２日に発行された米国特許第８，３５６，５０６号とに優先権の利益を主張する。
【図１】
2015508149.tif 000003
【図２】
2015508149.tif 000004
【図３】
2015508149.tif 000005
【図４】
2015508149.tif 000006
【図５】
2015508149.tif 000007
【図６】
2015508149.tif 000008
【図７】
2015508149.tif 000009
【国際調査報告】
2015508149.tif 000010
2015508149.tif 000011