(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディファレンシャルギアセット（３８）を有するキャリアハウジングアセンブリ（２６）と、
上記ディファレンシャルギアセット（３８）を１組の車輪（２２）の各々に連結するアクスルシャフト（５８）を有するチューブアセンブリ（２８）であって、自身の第一端部（４８）近傍に形成された受け口（７０）を有し、該受け口（７０）が自身の長手方向軸を概ね横切るように配置されている鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）と、
上記受け口（７０）に連結された鋼鉄製の挿入部（７２）と、
上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）に形成された孔部（６４）内に配置され、上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）を上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）に連結するために上記挿入部（７２）と固定して連結されたプラグ（６８）と、を備えたアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２】
上記受け口（７０）が開口部（９８）を形成し、上記挿入部（７２）が柱部（９４）を含み、
上記柱部（９４）は上記開口部（９８）内に配置されている、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項３】
上記受け口（７０）が１対の壁（８０）を含み、該１対の壁（８０）は各々鋸歯状構造を形成し、
上記挿入部（７２）が１対の側壁（８６）を含み、該１対の側壁（８６）は上記１対の壁（８０）の鋸歯状構造と相補的な鋸歯状構造を各々形成し、
上記１対の壁（８０）の鋸歯状構造は、上記１対の側壁（８６）の相補的な鋸歯状構造と連結されている、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項４】
上記受け口（７０）は、１対の壁（８０）、および、該１対の壁（８０）の各々と一定の角度を成す底部（７４）を含み、
上記角度は、鋭角と鈍角と直角とのうちの何れか１つである、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項５】
上記受け口（７０）と上記挿入部（７２）との間に接着剤（１００）をさらに備えている、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項６】
上記接着剤（１００）はアクリル接着剤である、請求項５に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項７】
上記挿入部（７２）を上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）に連結させる締め具（９２）をさらに備えている、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項８】
上記締め具（９２）が頭部を含み、
上記挿入部（７２）がチューブアセンブリ（２８）の外面とほぼ同一平面である上面を含み、
上記締め具（９２）の上記頭部は、上記挿入部（７２）の上記上面より下に配置されている、請求項７に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項９】
上記挿入部（７２）の上面および上記チューブアセンブリ（２８）の外面をさらに備え、
上記挿入部（７２）の上記上面は、上記チューブアセンブリ（２８）の上記外面とほぼ同一平面である、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１０】
上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）は、少なくとも部分的には鋳鉄製であり、
上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）は、上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）の第一端部（４８）を受け入れるよう構成された開口部（４２）を既定する環部（６０）を有する、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１１】
上記孔部（６４）は上記環部（６０）に形成されており、
上記プラグ（６８）が鋼鉄製である、請求項１０に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１２】
上記プラグ（６８）は上記挿入部（７２）に溶接されている、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１３】
上記受け口（７０）は、上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）の上記第一端部（４８）を少なくとも部分的には取り囲む、少なくとも部分的には環状である凹部（１０４）を形成している、請求項１に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１４】
上記挿入部（７２）は、上記少なくとも部分的には環状である凹部（１０４）内に配置された少なくとも部分的には環状である部材（１０２）を形成している、請求項１３に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１５】
上記挿入部（７２）が鋼鉄製の完全な環部（１０２）であり、上記受け口（７０）が完全な環状凹部（１０４）であり、かつ、該環部（１０２）は該環状凹部（１０４）と連結されている、請求項１３に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１６】
ディファレンシャルギアセット（３８）を１組の車輪（２２）の各々に連結するアクスルシャフト（５８）を有する鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）であって、外面および第一端部（４８）を有する鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）と、
上記第一端部（４８）の外面に形成された受け口（７０）と、
上記受け口（７０）内に保持された鋼鉄製の挿入部（７２）と、
上記ディファレンシャルギアセット（３８）を有する鋼鉄製のキャリアハウジングアセンブリ（２６）であって、上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）の上記第一端部（４８）を受け入れるために構成された開口部（４２）を形成するキャリアハウジングアセンブリ（２６）と、
鋼鉄製であって、上記開口部（４２）近傍の上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）内に配置され、上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）を上記キャリアハウジングアセンブリ（２６）に連結するために上記挿入部（７２）と固定して連結されたプラグ（６８）と、を備えたアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１７】
上記受け口（７０）が開口部（９８）を形成し、上記挿入部（７２）が柱部（９４）を含み、該柱部（９４）が該開口部（９８）内に配置されている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１８】
上記受け口（７０）が１対の壁（８０）を含み、該１対の壁（８０）は各々鋸歯状構造を形成し、
上記挿入部（７２）が１対の側壁（８６）を含み、該１対の側壁（８６）は上記１対の壁（８０）の鋸歯状構造と相補的な鋸歯状構造を各々形成し、
上記１対の壁（８０）の鋸歯状構造が上記１対の側壁（８６）の相補的な鋸歯状構造と連結されている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項１９】
上記受け口（７０）は、１対の壁（８０）、および、該１対の壁（８０）の各々と一定の角度を成す底部（７４）を含み、上記角度は、鋭角と鈍角と直角とのうちの何れか１つである、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２０】
上記受け口（７０）と上記挿入部（７２）との間に接着剤（１００）をさらに備えている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２１】
上記接着剤（１００）はアクリル接着剤である、請求項２０に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２２】
上記挿入部（７２）を上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）に連結させる締め具（９２）をさらに備えている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２３】
上記挿入部（７２）の上面をさらに備え、
上記挿入部（７２）の上記上面は、上記第一端部（４８）近傍の上記鋳鉄製チューブアセンブリ（２８）の外面とほぼ同一平面である、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２４】
上記プラグ（６８）は上記挿入部（７２）に溶接されている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【請求項２５】
上記挿入部（７２）が鋼鉄製の環部（１０２）であり、上記受け口（７０）が環状凹部（１０４）であり、かつ、該環部（１０２）は該環状凹部（１０４）と連結されている、請求項１６に記載のアクスルハウジングアセンブリ（１２）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、アクスルハウジングアセンブリに関するものであり、より具体的には、鋳鉄製のチューブアセンブリを鋳鉄製のキャリアアセンブリに連結させる装置および方法に関するものである。
【０００２】
〔背景技術〕
アクスルハウジングアセンブリは、キャリアアセンブリおよび該キャリアアセンブリに圧入可能な２つのチューブアセンブリを含み得る。上記キャリアアセンブリは、ディファレンシャルギアセットを有することができ、チューブアセンブリの各々は、該ディファレンシャルギアセットを１組の車輪の各々に連結させることができるアクスルシャフトを有し得る。伝統的に、キャリアアセンブリは鋳鉄製であり、チューブアセンブリは鋼鉄製である。鋼鉄製の複数の構成部品は、例えばステアリング・ナックル、サスペンション・ブラケット、および／または油圧コネクタのような鋼鉄製のチューブアセンブリの各々から形成または溶接できる。
【０００３】
圧入によってチューブアセンブリの各々をキャリアアセンブリに連結させることに加えて、該チューブアセンブリの各々は、該キャリアアセンブリにスラグウェル（slug-welded）可能である。スラグウェル工程は、例えば、キャリアアセンブリとチューブアセンブリの各々とが連結する２箇所に、複数の孔部を形成する工程を含み得る。鋼製プラグをこの複数の孔部に挿入し、鋼鉄製のチューブアセンブリの各々を連結させることができる。それから上記鋼製プラグがチューブアセンブリの各々に溶接され、上記チューブアセンブリの各々を鋳鉄製のキャリアアセンブリにさらに固定できる。
【０００４】
他の例では、チューブアセンブリの各々は鋳鉄から製造することもできる。チューブアセンブリを鋳鉄から製造することによって複雑さを緩和し、したがって経費を節約できるが、鋼製プラグをチューブアセンブリに連結する工程がいくぶん複雑になってしまう。
【０００５】
〔発明の概要〕
本発明は、受け口を有する鋳鉄製管を含むアクスルハウジングアセンブリを含む。該受け口は該鋳鉄製管の第一端部近傍に形成され、また、該鋳鉄製管の長手方向軸を概ね横切るように配置される。上記アクスルハウジングアセンブリは、また、上記受け口に連結された鋼鉄製の挿入部を含む。
【０００６】
本発明のさらなる適用領域を、以下の詳細な説明によって明らかにする。詳細な説明および具体的な実施例は本発明の様々な実施形態を示してはいるが、あくまでも説明を目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを企図したものではないと理解されたい。
【０００７】
〔様々な実施形態の詳細な説明〕
本発明は、詳細な説明、添付された請求の範囲、および付属図面から、よりよく理解されるであろう。
【０００８】
以下の様々な実施形態の詳細な説明は、あくまでも例であり、本発明およびその適用または使用の限定を企図したものではまったくない。
【０００９】
図１を参照すると、本発明の教示によって構成されたアクスルアセンブリ１２を有する典型的な車両１０が示されている。典型的な車両１０は、エンジン１４、フレーム１６、変速装置１８、駆動軸２０、１対の駆動輪２２、および任意で駆動される１対の車輪２４を含み得る。エンジン１４は、トルク成分を有する出力を従来知られている方法で発生させ、該出力を変速装置１８に送る。変速装置１８は、速度を落とし、エンジン１４によって発生される該出力のトルクを増加させ、かつ、駆動軸２０を介してトルクをアクスルアセンブリ１２に伝える。アクスルアセンブリ１２は、該トルクを１対の駆動輪２２に伝え、車両１０を推進することができる。任意で駆動される１対の車輪２４は、例えば４輪駆動構成のような従来知られている方法で、変速装置１８と連結可能であることが理解されるであろう。
【００１０】
図２および図６を参照すると、上記アクスルアセンブリ１２は、キャリアアセンブリ２６および２つのチューブアセンブリ２８を含み得る。キャリアアセンブリ２６は、キャリアハウジング３０と、複数の締め具３４によってキャリアハウジング３０に取り外し可能に連結されたキャリアハウジングカバー(carrier housing cover)３２とを含み得る。キャリアハウジング３０は、ディファレンシャルギアセット３８を備え得るキャリアキャビティー３６を規定できる。キャリアハウジング３０は、１つ以上のサスペンション・ブラケット４０、１対のチューブアセンブリ開口部（tube assembly aperture）４２および／またはピニオン開口部（pinion aperture）４４を含むよう既定され得る。サスペンション・ブラケット４０は、従来知られている方法で、典型的な懸架装置と連結可能である。キャリアハウジング３０は、鋳鉄で製造できる。
【００１１】
上記チューブアセンブリ２８の各々は、キャリアアセンブリ２６と連結するように構成可能な第一端部４８と、駆動輪２２のどちらか１つと連結可能な第二端部５０とを有する管部４６を含み得る（図１）。チューブアセンブリ２８は、サスペンション・ブラケット５２、ステアリング・ナックル５４、および／または適切な場合には、コイルバネホルダー（coil spring holder）５６を含み得る。アクスルシャフト５８は、各管部４６内に配置され、ディファレンシャルギアセット３８と共に回転するように、従来知られている方法で駆動輪２２（図１）のうちの１つに連結され得る。アクスルシャフト５８の各々は、回転するように、管部４６内に格納可能な１つ以上のアクスルシャフトハウジング（図示せず）によって側方で支持され得る。ディファレンシャルギアセット３８は、駆動軸２０から受けた動力をアクスルシャフト５８に伝達するように構成できる。
【００１２】
上記チューブアセンブリ２８の各々および上記キャリアハウジング３０は、実質的には鋳鉄から、それぞれ一体成形で製造され得る。サスペンション・ブラケット４０、５２、コイルバネホルダー５６、対になったチューブアセンブリ開口部４２、ピニオン開口部４４および／またはステアリング・ナックル５４は、鋳造法で形成され得ることが理解されるであろう。典型的な鋳造法の１つは一般に消失鋳型鋳造法と称される。消失鋳型鋳造法および他の好適な鋳造法は、同一出願人による、２００１年２月２０日取得米国特許第6,189,413B1号「異材の挿入を伴う自家用成形（captive molding）」にきわめて詳細に開示されており、この参照により開示に含まれる。
【００１３】
上記キャリアハウジング３０上のチューブアセンブリ開口部４２の各々は、上記チューブアセンブリ２８をそこに圧入できるように構成され得る環部６０を含み得る。環部６０は、そこを貫通して複数の孔部６４が形成され得る外側環状面６２を含み得、厚さ６６を既定する大きさを有し得る。複数のピンまたはプラグ６８は、鋼鉄で製造でき、環部６０内に形成された各孔部６４に挿入され、上記チューブアセンブリ２８を連結できる。複数の孔部６４は、例えば孔部６４を環部６０に機械加工する、または、典型的な鋳造法で孔部６４を環部６０に形成するなどの様々な好適な成形過程によって、環部６０に形成可能であることが理解されるであろう。また、鋳鉄製のキャリアハウジング３０が上記米国特許第6,189,413B1号に記述された方法で形成される際に、プラグ６８が適当な位置に鋳造され得るということも理解されるであろう。
【００１４】
図２および図３Ａ〜３Ｆを参照すると、チューブアセンブリ２８の第一端部４８は、１つ以上の受け口７０を含み得る。鋼鉄で製造できる挿入部７２は、受け口７０内に配置され得る。受け口７０は、第一端部４８内に、第一端部４８に受け口７０を機械加工するといった様々な好適な方法によって形成され得る。受け口７０が鋳造法で形成され、挿入部７２が配置され、かつ受け口７０に固定され得ることが理解されるであろう。例えば、消失鋳型鋳造法では、溶けた鉄が発泡成形（foam mold）に注がれると完成した鋳造が受け口７０に固定され連結された挿入部７２を含むように、消失鋳型鋳造法で使用される発泡成形（図示せず）内に挿入部７２を配置できる。
【００１５】
図３Ａを参照すると、本発明の実施形態の１つは、受け口７０の底部７４を含み、該低部７４は、チューブアセンブリ２８の曲率を近似する曲率７６を有し得る。受け口７０の１対の壁８０は互いにほぼ平行に形成し得る。また、図３Ｅに参照番号８２で示されているように、受け口７０の１対の壁８０は、全部または一部が、（外側に向かうにつれて互いに）近づくように形成し得る。また、図３Ａ参照番号８４に点線で示されているように、受け口７０の１対の壁８０は、（外側に向かうにつれて互いに）遠ざかるように形成し得る。挿入部７２の１対の側壁８６および底部８８は、受け口７０と相補的な形状を有していることが理解されるであろう。また、挿入部７２および受け口７０は、必ずしも矩形状である必要はなく、円形、楕円形、または、他の好適な形状であってもよいということも理解されるであろう。そのようなものとして、図２には円形の受け口７０ａ内に受け入れられた円形の挿入部７２ａが示されている。さらに、以下に記述される、挿入部７２の１対の側壁８６および受け口７０の１対の壁８０の様々な構成は、該円形の挿入部７２ａおよび円形の受け口７０ａにも適用できる。
【００１６】
図３Ｂを参照すると、本発明の実施形態の１つは、鋸歯状のまたは鳩尾型の壁８０を有し得る挿入部７２を含み得る。上記受け口７０は、それを補うような形状を有し、参照番号９０で示されている壁を有し得、挿入部７２を受け口７０にさらにしっかり固定する。図３Ｃを参照すると、本発明の実施形態の１つは、挿入部７２を受け口７０に固定するために使用可能な機械的な締め具９２を含み得る。例として、該締め具９２は、挿入部７２と、チューブアセンブリ２８内へと形成された受け口７０とを貫通して装着され得る。図３Ｄを参照すると、本発明の実施形態の１つは、挿入部７２からチューブアセンブリ２８内に形成された受け口７０内へと伸びる柱部９４を含み得る挿入部７２を含むことができる。柱部９４は、チューブアセンブリ２８の中心９６（図４）に向かう方向へと伸び得る。例として、開口部９８を受け口７０内に形成し、該開口部９８が、例えば、テーパ・ロックまたは締まり嵌めで、上記柱部９４を受け入れるように構成することができる。
【００１７】
図３Ｆを参照すると、本発明の実施形態の１つは、受け口７０内に位置し、好適な接着剤１００で固定された挿入部７２を含み得る。挿入部７２と受け口７０との間に位置する接着剤１００は、様々な好適なアクリルまたはエポキシを含み得る。本発明で使用されるのに好適な接着剤は、例えば、ウレタンメタクリル樹脂を含むアクリル接着剤を含み得る。例として、好適なアクリル接着剤の１つはLoctite(登録商標)６４８であり、ミシガン州オーバーンヒルズのHenkel Loctite Corp.から市販されている。
【００１８】
図４および５を参照すると、本発明の実施形態の１つは、上述の挿入部７２の代わりに使用可能な鋼鉄製の環状部材１０２を含み得る。例として、環状部材１０２は、最後の鋳造が終わると環状部材１０２が上記第一端部４８近傍の環状凹部１０４に位置し得るように、チューブアセンブリ２８の発泡成形（図示せず）内に配置され得る。環状凹部１０４にある環状部材１０２はチューブアセンブリ２８の外面１０６と同一平面であり得る。図５に示されているように、環状部材１０２は、第一端部４８の末端１０８から所定の距離に置かれるか、または末端１０８と同一平面であり得ることが理解されるであろう。環状部材１０２は完全な環状であっても部分的な環状であってもよく、環状凹部１０４はその端部に対して補完的な形状（例えば、部分的な環状、完全な環状）を有しうることもまた理解されるであろう。さらにまた第一端部４８の末端１０８から、挿入部７２、受け口７０、および／または環状部材１０２の位置までの距離は、前記アクスルアセンブリ１２の型によって異なることも理解されるであろう。
【００１９】
図６を参照すると、上記チューブアセンブリ２８の第一端部が前記キャリアハウジング３０上の環部６０内に挿入されている。環部６０は、キャリアハウジング３０内の所望の深さにチューブアセンブリ２８を配置することを促進するための絞り（図示せず）を含み得る。鋼鉄製の挿入部７２は、前記プラグ６８と位置を合わせることができ、該プラグ６８は挿入部７２と溶接可能であり、例えばスラグウェル工程を用いてチューブアセンブリ２８をキャリアハウジング３０に固定して連結できる。簡単に言えば、スラグウェル工程には、例えば、プラグ６８を十分な温度まで熱し、それによって挿入部７２とプラグ６８との両方が部分的に液化され、その後冷却されて単体を形成する工程が含まれる。キャリアハウジング３０内に連結されたプラグ６８を、チューブアセンブリ２８に連結された挿入部７２に連結させることによって、鋼鉄と鋼鉄との溶接部が形成される。チューブアセンブリ２８が前記キャリアアセンブリ２６とスラグウェルされると、スラグウェルされたものと圧入されたものとによって頑丈な連結がもたらされ、上記アクスルアセンブリ１２が形成される。
【００２０】
前述の説明から、本発明の広範な教示が様々な形式で実行可能であることが当業者には理解されるであろう。したがって、この発明はその特定の実施例と関連して記述されてはいるが、図面を参照し、かつ明細書および請求の範囲を読むことによって、当業者には本発明の他の修正が明らかになるため、本発明の真の範囲は限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の様々な実施形態によって構成されたアクスルハウジングアセンブリを示す典型的な車両の平面図である。
【図２】図２は、本発明の様々な実施形態によって構成されたキャリアアセンブリおよびチューブアセンブリの斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の他の実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の他の実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の他の実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の他の実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の他の実施形態によって構成されたチューブアセンブリ内に位置する鋼鉄製の挿入部を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態によって構成されたチューブアセンブリ上に形成された環状凹部内に配置された環状部材を示すチューブアセンブリの斜視図である。
【図５】図５は、チューブアセンブリの第一端部に対する環状部材の位置を示す、図４の断面図である。
【図６】図６は、図２と同様であり、キャリアアセンブリに連結されたチューブアセンブリを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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