(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを低減しつつ、ディファレンシャルの強度及び剛性を改善し、トルク容量を増大させ、収容スペースを最小化し、構成要素の数を低減する。【解決手段】ディファレンシャル組立体が、所定の軸線15の周りに回転するように支持された第一ケース部13と、この第一ケース部13に固定され、且つ、軸線15の周りに回転するように支持された第二ケース部14と、それら第一ケース部13と第二ケース部14とに取り囲まれる空洞部と、この空洞部内において上記軸線15方向の所定位置に配置され、且つ、第一ケース部13と第二ケース部14の少なくとも一方にそれと共に回転するように固定された第一ピンと、第一ケース部13及び第二ケース部14の少なくとも一つに固定されるとともに、上記軸線15方向に第一ピンと対応する位置に配置され、且つ軸線15周りの径方向外方から当該第一ピンを囲むリングギア20と、を備える。【選択図】図１
2009019769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸線周りに回転するように支持された第一ケース部と、
上記第一ケース部に固定され、且つ、上記軸線周りに回転するように支持された第二ケース部と、
上記第一ケース部と上記第二ケース部とに取り囲まれる空洞部と、
上記空洞部内において上記軸線方向の所定位置に配置され、且つ、上記第一ケース部及び第二ケース部の少なくとも一方にそれと共に回転するように固定された第一ピンと、
上記第一ケース部及び上記第二ケース部の少なくとも一つに固定されるとともに、上記軸線方向に第一ピンと対応する位置に配置され、且つ軸線周りの径方向外方から当該第一ピンを囲むリングギアと、
を備えるディファレンシャル組立体。
【請求項２】
上記第一ケース部が、複数のボルト孔を備えて形成されるフランジを含み、
上記ディファレンシャル組立体は、各々が上記複数のボルト孔の一つを通って延び、且つ、リングギアと係合する複数のボルトと、上記第一ケース部を上記第二ケース部に接続する溶接部と、を更に有する
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項３】
上記第一ケース部が、複数の第一ボルト孔を備えて形成される第一フランジを含み、
上記第二ケース部が、各々が上記第一ボルト孔と位置合わせされている複数の第二ボルト孔を備えて形成される第二フランジを含み、
上記ディファレンシャル組立体は、各々が上記第一ボルト孔と上記第二ボルト孔の一方を通って延び、且つ上記リングギアに係合し、そして、上記第一フランジ、上記第二フランジ及びリングギアを相互に結合するボルトを更に有する
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項４】
上記第一ケース部が、上記軸線周りの角度方向に間隔を空けて配置された複数の第一凹部を含み、
上記第二ケース部が、上記軸線周りの角度方向に間隔を空けて配置された複数の第二凹部を含み、
上記第二凹部の各々が上記第一凹部と位置を合わせて配置され、
上記第一凹部の各々と上記第二凹部の一つが、その中に上記第一ピンの嵌め込まれる孔部を形成する
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項５】
上記第一ピンには上記軸線に実質的に垂直な外面部が形成され、
上記ディファレンシャル組立体は、各々が上記第一ピンに上記外面部の周りに回転するように支持された複数のベベル・ピニオンと、上記空洞部の中に配置され、且つ、上記ベベル・ピニオンと噛み合い係合する第一及び第二サイド・ベベルギアと、を有する
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項６】
上記第一ピンと軸線方向の位置を合わせられ、且つ、上記第一ピンから軸線周りの角度方向に間隔を空けて配設されて、上記第一ケース部及び上記第二ケース部の少なくとも一つに対しそれとともに回転するように固定された第二ピンと、
上記第一ピンと軸線方向の位置を合わせられ、且つ、上記第一ピン及び上記第二ピンから軸線周りの角度方向に間隔を空けて配設されて、上記第一ケース部及び上記第二ケース部の少なくとも一つに対しそれとともに回転するように固定された第三ピンと、
を更に備え、
上記第一ケース部が、上記軸線周りの角度方向に互いに間隔を空けて配置された第一、第二、第三、第四の第一凹部を含み、
上記第二ケース部が、上記軸線周りの角度方向に互いに間隔を空けて配置された第一、第二、第三、第四の第二凹部を含み、
上記第二凹部の各々は、上記第一凹部の一つと位置を合わせられ、そして、第一、第二、第三、第四の孔対の一つを形成し、
上記第一ピンは上記第一孔対及び上記第四孔対に嵌め込まれ、
上記第二ピンは上記第二孔対に嵌め込まれ、そして、上記第三ピンは上記第三孔対に嵌め込まれてる
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項７】
上記第一ピンと軸線方向の位置を合わせられ、上記軸線及び上記第一ピンの双方に対し垂直で、そして、上記第一ケース部と上記第二ケース部の少なくとも一方に、それとともに回転するように固定された第二ピンと、
上記第一ピンに回転可能に支持される第一及び第二ベベル・ピニオン、及び、上記第二ピンに回転可能に支持される第三及び第四ベベル・ピニオンを含む複数のベベル・ピニオンと、
上記第一、第二、第三、及び、第四ベベル・ピニオンと噛み合い係合する第一サイド・ベベルギアと、
上記第一、第二、第三、及び、第四ベベル・ピニオンと噛み合い係合する第二サイド・ベベルギアと、を更に有する
請求項１に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項８】
所定の軸線の周りに回転するように支持された第一ケース部と、
上記第一ケース部に固定され、且つ、上記軸線の周りに回転するように支持された第二ケース部と、
上記第一ケース部と上記第二ケース部とに取り囲まれる空洞部と、
上記空洞部内において上記軸線方向の所定位置に配置され、且つ、上記第一ケース部及び第二ケース部の少なくとも一方に上記軸線周りに回転するように固定された、互いに垂直な第一及び第二ピンと、
上記第一ケース部及び上記第二ケース部に固定されて、上記軸線周りの径方向外方から上記第一ピンを囲むように配置されるとともに、上記軸線方向については上記第一及び第二ピンとオーバーラップして配置されたリングギアと、
を備えるディファレンシャル組立体。
【請求項９】
上記第一ケース部が、複数のボルト孔を備えて形成されるフランジを含み、
上記ディファレンシャル組立体は、各々が上記複数のボルト孔の一つを通って延び、且つ、リングギアと係合する複数のボルトと、上記第一ケース部を上記第二ケース部に接続する溶接部と、を更に有する
請求項８に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項１０】
上記第一ケース部が、複数の第一ボルト孔を備えて形成される第一フランジを含み、
上記第二ケース部は、各々が上記第一ボルト孔と位置合わせされている複数の第二ボルト孔を備えて形成される第二フランジを含み、
上記ディファレンシャル組立体は、各々が上記第一ボルト孔と上記第二ボルト孔の一方を通って延び、且つ上記リングギアと係合し、そして、上記第一フランジ、上記第二フランジ及びリングギアを相互に結合するボルトを更に有する
請求項８に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項１１】
上記第一ピンが、上記軸線に実質的に垂直な第一外面部を有し、
上記第二ピンが、上記軸線に実質的に垂直な第二外面部を有し、
上記第一外面部に回転可能に支持される第一及び第二ベベル・ピニオン、及び、上記第二外面に回転可能に支持される第三及び第四ベベル・ピニオンを含む複数のベベル・ピニオンと、
上記第一、第二、第三、及び、第四ベベル・ピニオンと噛み合い係合する第一サイド・ベベルギアと、
上記第一、第二、第三、及び、第四ベベル・ピニオンと噛み合い係合する第二サイド・ベベルギアと、を更に有する
請求項８に記載のディファレンシャル組立体。
【請求項１２】
上記第一ケース部が、上記軸線周りの角度方向に間隔を空けて配置された第一、第二、第三及び第四凹部を備えて形成され、
上記第二ケース部が、上記軸線周りの角度方向に間隔を空けて配置された第五、第六、第七及び第八凹部を備えて形成され、
上記第一凹部と上記第五凹部とが互いに位置合わせされて第一孔対を形成し`、
上記第二凹部と上記第六凹部とが互いに位置合わせされて、上記第一孔対と径方向に位置合わせされた第二孔対を形成し、
上記第三凹部と上記第七凹部とが互いに位置合わせされて第三孔対を形成し、
上記第四凹部と上記第八凹部とが互いに位置合わせされて、上記第三孔対と径方向に位置合わせされた第四孔対を形成し、
上記第一ピンが上記第一孔対及び上記第二孔対の中に嵌め込まれ、
上記第二ピンが上記第三孔対及び上記第四孔対の中に嵌め込まれる
請求項８に記載のディファレンシャル組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、自動車の複数の車輪が互いに異なる速度で回転するように動力源からの回転動力を配分するための、ディファレンシャル組立体に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ディファレンシャル組立体は、内燃機関（エンジン）或いは電気モーターのような外部動力源によって駆動されるリングギアから複数の出力シャフトに、それぞれ異なる配分で回転動力を伝える。ハイポイド・ベベルギアであることが多いディファレンシャル・リングギアは、高トルクに対応するためにノジュラー鋳鉄またはダクタイル鋳鉄から作られるのが一般的なディファレンシャル・ケースに固定される。
【０００３】
ディファレンシャル・ケースはリングギアに固定され、そして、使用される数に応じてピニオン軸又は十字部（spider）によってケースに駆動可能に結合されるベベルピニオン、そして、ベベルピニオンと常時噛合い係合している右側ベベルギア及び左側ベベルギアを収容する空間を規定する。
【０００４】
また、ディファレンシャル・ケースは、使用されるベベルピニオンを支持するために、その数と同数の等間隔の孔を持ち、それらの孔は、ピニオン軸又は十字部の脚の部分が適切な位置関係でベベルピニオン及び孔を通過するように配設されて、ベベルピニオンとベベルサイドギアとの適切な噛合を許容し、ディファレンシャル・リングギアからディファレンシャル・ケース、ピニオン軸、ベベルピニオンギア、ベベルサイドギア、及び、右側及び左側の出力シャフトへのトルク伝達を可能とする。
【０００５】
左右の各出力シャフトは自動車の車輪に駆動可能に結合される。これらのシャフトは、ディファレンシャル組立体の全体を支持するハブと呼ばれるケースの中の開口を同軸に通過し、ディファレンシャル・キャリア内に圧入されたベアリングによって周方向に支持される。通常、ピニオン軸又は十字部が前述の孔を通過する領域においてケースの壁が厚くなっており、リングギアからディファレンシャル・ピンへ捩じり荷重を伝達するのに十分な接触面積を提供している。この領域において、ケース壁、或いは、ピニオン軸又は十字部が、荷重に対して変形しないことが望ましい。
【０００６】
一塊鋳造品のディファレンシャル・ケースは厳しい公差で機械加工されなければならない。これを実現する為、複雑な工具が、ハブに軸方向に挿入され、そして、複数の開口（window）に放射方向に挿入される。ケース或いは工具が回転させられるとき、工具は、ケース内の異なる位置において要求される異なる回転半径に対応することが出来なければならず、そして、この工具或いは別の工具がピニオンギアを収容して作動させるポケット部を生成することが出来なければならない。ポケット部は、ピニオンギアのタイプによって、その歯面が回転する半球状或いは平底形状のものとなる。
【０００７】
鋳造の公差に応じ、具体的には、その回転軸の同心度及び肉厚の均一性に応じて、ケースによっては、回転バランスを達成する為の内側機械加工によって回転軸が規定された後、外側も機械加工する必要が生じる。複数の開口（window）が一塊鋳造品の中に成型され、それは、ピニオン及びサイドギアが組立ての為に挿入されることを可能とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
オープン・ディファレンシャル、リミティッド・スリップ（limited slip）・ディファレンシャル、及び、ポジティブ・ロッキング（positive locking）・ディファレンシャルを含むディファレンシャル機構の形式の多様性が、ディファレンシャル組立体を構成する構成要素の多様性を要求する。従来は、これらの多様性が、夫々の適用例に必要な種々の構成要素に対応するため、異なる形状のケースが必要とされてきた。
【０００９】
したがって、この業界において、材料コスト及び製造コストを含む総コストの増加を最小にし、若しくは低減しつつ、ディファレンシャル組立体の強度及び剛性を改善して、そのトルク容量を増大させ、その収容スペースを最小化し、そして、ディファレンシャル組立体の特定の適用例に特有の構成要素の数を低減する、ことの必要性が存在する。そして、重量が最小化され、ノイズ・振動・ハーシュネス（noise, vibration and harshness: NVH）を最小化することもまた、望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決する為、本発明のディファレンシャル組立体は、所定の軸線の周りに回転するように支持された第一ケース部、この第一ケース部に固定され、且つ、上記軸線の周りに回転するように支持された第二ケース部、それら第一ケース部及び上記第二ケース部によって取り囲まれる空洞部、この空洞部の中に配置され、且つリングギアを上記軸線方向の所定位置において噛み合わせるべく空洞部の外へ延設され、そして、第一ケース部と第二ケース部の少なくとも一つに、それと共に回転する様に接触するピニオン軸若しくは十字状のピン、及び、第一ケース部と第二ケース部の少なくとも一方に固定され、上記ピニオン軸若しくは十字ピンと軸線方向に対応する位置に配置され、且つ軸線周りの径方向外方から当該ピニオン軸若しくは十字ピンを囲むリングギアと、を備えている。
【００１１】
このディファレンシャル組立体は、トルクをディファレンシャル・リングギアからピニオン軸若しくは十字ピンを経てベベルピニオン或いはディファレンシャルギアに伝えることにより、ディファレンシャル・ケースを通してのトルク・フローをなくす。このような直接的な駆動は、従来のディファレンシャル・ケースにおいてディファレンシャル・ピンやその十字状のサブアセンブリを収容する為に必要とされた厚い壁を不要にする。
【００１２】
ケースが二つの部分に分割されるので、ケースの半分、ディファレンシャル・シャフト、ディファレンシャル・ピニオンギア、及び、一つのディファレンシャル・サイドギアは、オープン・ディファレンシャル、リミティッド・スリップ・ディファレンシャル、及び、ポジティブ・ロッキング・ディファレンシャルを含むディファレンシャル機構の全ての形式で共通となる。このケースをハイポイド・ベベルギアに取り付ける好ましい方法は溶接であるが、機械的な留め具も使用可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のディファレンシャル組立体は、剛性を増大させ且つ、小さな収容空間でトルク容量を最大化しながら、繰り返される負荷によるケース内のディファレンシャル・ピニオン軸の孔の延びを無くし、ディファレンシャル・ピニオン軸の留め具を廃止し、ケースの肉厚を低減する。
【００１４】
好ましい実施形態が適用可能な範囲は、下記の説明と特許請求の範囲、及び、図面から明らかになるであろう。説明及び具体的な実施例が本発明の好ましい実施の態様を示しているが、それらは単に説明の目的で述べられてることを理解すべきである。記述された実施形態及び実施例に対して種々の変更及び修正が本技術分野の当業者には明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図1及び図2を参照すると、ディファレンシャル組立体10は、相互に固定されたケース部13及び14で形成されるディファレンシャル・ケース12を含んでいる。そのケース12は、自動車の左右一組の駆動輪に向かって横方向に延びる軸線15の周りに回転するように支持されている。ケース12は駆動ギア16に駆動可能に結合され、駆動ギアは軸線17周りに回転し、そして、変速機の出力部（不図示）に駆動される。軸線17は軸線15に対して垂直の場合も有れば平行の場合も有る。駆動ギア16に固定されるピニオン18は、リングギア20と係合し、リングギアはケース部13に固定されてディファレンシャル組立体10を駆動して軸線15周りに回転させる。
【００１６】
ケース部13及び14は、夫々がベベルギア歯を備えて形成され、そして、軸線15周りに等角度間隔で配置されたベベルピニオン22-25を収容する空洞を含む。各ピニオン22-25は、ケース12内の二つの孔に嵌められる第一のピン28と、これに対して垂直に組み合わされた第二、第三の二つのピン30、32とからなる十字部、即ち、十字部26（spider）によってケースに固定されている。ピン30、32の各々はケース12内の孔の中に嵌め込まれ、そして、ピン28内の球形の窪み内に嵌め込まれる。ピン28はベベルピニオン22内の孔34、及び、ベベルピニオン24内の対応する孔を貫通する。ピニオン22、24は、ケース12上の、直径に関して相互に正反対の位置で、且つ、ピン28の軸方向反対側の端部に配置される。ピン32はベベルピニオン25を通る孔36を貫通し、そして、ピン30は同様にピニオン23を通る孔を貫通する。ケース12が軸線15周りに回転すると、各ピニオンは軸線15の周りを旋回し、そして、夫々のピン28、30、及び22の回りを回転する。
【００１７】
二つのサイドギア38、40の各々が、ピニオン22-25の歯と噛み合い係合するベベルギア歯を備えて形成され、ケース12の空洞内に配置される。サイドギア38は、十字部26から延設し且つその内面にスプライン44が形成される軸面42を含み、軸面は、そのスプラインによって、自動車の右側車輪に結合されたアクスル・シャフト（不図示）と係合される。
【００１８】
右側アクスル・シャフトは、ケース部14に形成された開口46を通って横方向に延びる。同様に、ディファレンシャル組立体10に左側において、サイドギア40が、十字部26から延びてその内面にスプライン50を備えて形成された軸面48を備え、軸面48は、そのスプライン50によって、自動車の左側車輪に結合されたアクスル・シャフトに係合される。左側アクスル・シャフトは、ケース部13に形成された開口52を通って横方向に延びる。
【００１９】
ケース部14及びギア20は、溶接部54によって相互に固定される。好ましくは、ケース部14及びギアが相互に接触する面において軸線15に向かって径方向に延びるレーザー溶接部によって相互に固定される。溶接部54はまた、軸54周りに周方向にも延びる。ケース部14及びギア20が溶接部によって相互結合された後、ケース部13及びリングギア20は一組のボルト56によって相互に締め付けられる。各ボルト56は、ケース部13上の径方向フランジ60に形成されたボルト孔の円周上の孔58に嵌め込まれる。
【００２０】
図8は、そこに示すように側方から軸方向に溶接された円弧状のレーザー溶接シーム54を示すディファレンシャルケース部14の前面図であり、このレーザー溶接シームによって、リングギア20がケース部14に固定される。リングギア内径とケース外径とが交わる部分は通常、僅かな干渉、若しくは、僅かな滑りを容認可能な、線と線での嵌め合いである。リングギア20とケース部14の間の界面は、好ましくはレーザー溶接によって、軸方向に溶接される。
【００２１】
ケース部13は軸方向突出部80を備え、部品が組み立てられるとき、その軸方向突出部はケース部14上の環状リム82に当接する。軸方向突出部80が、軸線15周りに角度方向に間隔を空けて配置された一組の弓形凹部84を備えて形成される。各弓形凹部84は、ピン28、30、32の各々を部分的に囲み（図6を参照）、そして、ケース部14に形成されたピン孔部86の位置に対応する場所に配置される。弓形凹部84及び孔部86の各々は、ケースが組み立てられたときにピン28、30、32を含む丸孔或いは長孔88を完成させる。
【００２２】
図3及び4は、ディファレンシャル組立体62の代替実施形態を示し、この代替実施形態においては、二つの異なるケース部64、66が相互に固定され、そして、一連のボルトによってリングギア67に固定される。各ボルトは、ケース部64上の径方向フランジ70に形成されたボルト孔の円周上に置かれた孔68、及び、ケース部66上の径方向フランジ74内に形成されたボルト孔の円周上に置かれ、且つ、ケース部66上の孔68と対応する位置にある孔72の中に嵌め込まれる。フランジ70、74は相互に当接し、そして、リングギアはフランジ74の面76に当接する。
【００２３】
図4は、ケース62及びリングギア67を軸線15周りに回転可能に支持するための、ケース部64、66の外面上に嵌め込まれ、且つ、軸線15の周りに軸方向に相互に間隔を空けて配置されたベアリング78、79を示す。
【００２４】
ケース部64は、図4に示すように、部品が組み立てられたときにケース部66上の環状リム82に当接する、環状の軸方向に延びる突出部80を含む。軸方向突出部80は、軸線15周りに角度方向に間隔を空けて配設された一連の環状凹部84を備えて形成される。各凹部84は、その対応するピン28、30、32を部分的に取り囲み、そして、ケース66に形成されたピン孔86と連携する。各凹部84及び孔部86は、ケースが図4に示すように組み立てられたとき、ピン28、30、32を収容する円弧状の孔88を完成させる。
【００２５】
図5が、ケース部14、66上にピン28、30、32の回りに回転すべく支持されたピニオン22−25を示す。図6が、ピン30の径方向内方側に形成された平行溝90、及び、ピン32の径方向内側に形成された平行溝92を示す。クリップ94が、各々がピン30上の溝90と係合する脚部96、97、及び、各々が脚部96、97の夫々と同様にピン32上の溝92と係合する脚部98、99を含む。組立ての際、クリップ94は、ピン30、32をそれらの各孔88の中の正しい位置に保持し、ピン30の内端における突出部100がピン28の中に形成された孔101の中に保持されてそこに支持され、そして、ピン32の内端における突出部102が、孔101と位置合わせされている孔103の中に保持されてそこに支持される。
【００２６】
図7が、孔88を通って延びるピン28の端部104、106、孔88を通って延びるピン30の端部108、及び、孔88を通って延びるピン32の端部110を示す。ケース66の組立ての間、リングギア67はピン104、106、108、110の径方向外側に置かれ、そして、フランジ70、74にボルトで固定される。
【００２７】
図9及び図10に示される第二実施形態のリミティッド・スリップ・ディファレンシャル（limited slip differential: LSD）118においては、角度方向に空間を空けて配置される径方向タブ120が、LSDケース126の中に形成された角度方向に空間を空けて配置された溝124と位置合わせされてその中に配設されており、それによって、クラッチ板の回転を妨げている。或いは、多くの浅タブ120と溝124又はスプラインが、この目的のために使用される場合もある。係合手段の深さがケースの肉厚より小さいならば、溝或いはスプラインはマンドレルで機械加工することが出来、そして、LSDケース126の内径に容易にフロー形成され得る。一連のクラッチ板122の間に交互に配置された摩擦ディスク128が、サイドギア48に固定される。サイドギア分離力によって、摩擦ディスク128とクラッチ板122とが軸方向に相互摩擦接合を強制されるとき、サイドギア48とLSDケース126との間の駆動結合が、サイドギアとケースとの間に生じる滑りの度合いに応じて完全に或いは部分的に完成する。
【００２８】
軸方向に伸びる環状の突出部80を備えて形成される中継要素130が、ボルト56によってケース126のフランジ136とリングギア20に固定されるフランジ132を含む。代替構造として、フランジ132を省略して、中継要素130をケース14、66内に押し付けてもよい。
【００２９】
図10の(a)が、第一実施形態、即ち、そのケース部13、64が環状の軸方向に延びる突出部80を含む、図1乃至4のディファレンシャル10を示す。
【００３０】
図10の(b)が、第二実施形態、即ち、図9に示すリミティッド・スリップ・ディファレンシャル118を示す。
【００３１】
図10の(c)は、ケース部136、ケース部136に固定される電磁石電線コイル138、軸方向に対向するドッグクラッチ歯142を備えて形成されるサイドギア140、及び、ケース部136に固定される作動リング144を含む、ポジティブ・ロッキング・ディファレンシャルである電子ロック式ディファレンシャル135を示す。
【００３２】
電磁石コイルが電気回路によって電圧を加えられたとき、作動リング144は軸方向に移動してクラッチ歯142と係合し、それによって、サイドギア140をケース部136に固定する。電磁石コイル138を流れる電流が断たれたとき、作動リング144は軸方向に移動してクラッチ歯142との係合を解除し、それによってサイドギア140が差動的に回転するのを可能とする。ケース部136は、ボルト56によってリングギア20に固定されたフランジ146を備えて形成される。
【００３３】
図10の(d)が、溶接によってリングギアに取り付けられた共通ケース部14を示す。もしサービス性が問題ないならば、オープン・ディファレンシャル10のケース13、リミティッド・スリップ・ディファレンシャル118のケース126、及び、ポジティブ・ロッキング・ディファレンシャルのケース136の3個の交換可能なケース部も、溶接によってリングギア20に固定され得る。
【００３４】
図11が、リングギア20及び共通ケース部14が、単一の精密鍛造物14に一体化された第4実施形態を示す。一体化鍛造物152と共に使用される第二ケースは、夫々、リングギア20のボウル形状の領域に固定される、オープン・ディファレンシャル10のケース部13、リミティッド・スリップ・ディファレンシャル118のケース部126、及び、ポジティブ・ロッキング・ディファレンシャルのケース部136であり得る。鍛造体152は、径方向内側面に機械加工を必要とする。
【００３５】
図12が、フロー・フォーミング処理（flow forming process）によって形成される、鋼鉄のような金属の管状ワークピース160を図式的に示す。マンドレル164がセットされる予成形されたチューブ162が、マンドレルの端面168と心押し台170との間の一端166部で保持され、心押し台170は、ワークピースをマンドレル上の適所に保持すべく、ワークピースと当接するように軸方向に動かされる。
【００３６】
軸線174周りに回転駆動されるローラー172が、マンドレル164に沿って軸方向に且つ、マンドレルの軸線176に関して径方向に移動する。ワークピース160の材料は、ローラーがマンドレルに沿って動くのに応じ、マンドレルに沿って軸方向に流れ、それによって、ワークピース160の肉厚及び外面の輪郭を形成する。ワークピース160の内側の形状及び肉厚は、ワークピースの長手方向に沿って変わり、また、マンドレル164の外形の変化にも対応する。
【００３７】
鋼鉄のワークピース160は、フロー・フォーミング工程によって生じる加工硬化によって大幅に強化される。例えば、等軸で、且つ、含有レベルの非常に低い微粒子を含むAISI 1006スチールの母材は、115HB（ブリネル硬度）の初期硬度から225HBの硬度に冷間加工され得る。
【００３８】
図13の(a)および(b)が、ディスク母材162、円筒形マンドレル164、ディスク母材を支持するプレート180、及び、円筒形ローラー172を示し、ローラー172は、軸線176に向かって径方向に動かされ、ディスク母材に当接し、そして、ディスク母材162の軸線側に置かれる中空円筒状ワークピース・ハブ182を形成する。図13の(c)が、ハブ182をマンドレル164にきつく巻きつけ、それにより、ハブ182の表面仕上げ、寸法精度、及び、寸法再現性を改善する為に使用される第二ローラー184を示す。
【００３９】
図14の(a)及び(b)が、第二マンドレル186及び第三ローラー188を示し、第三ローラーは、ローラーが軸線176に向かって径方向に動かされるときに、ディスク母材を裂き、そして、ワークピースの一部190の内面形状と外面形状、及び、肉厚を形成すべく使用される。図14の(c)が、ローラー188が、ワークピースの一部190をマンドレル186にきつく巻きつけ、それにより、ワークピースの一部190の表面仕上げ、寸法精度、及び、寸法再現性を改善する為に使用されるローラー188を示す。
【００４０】
図13の(a)及び(b)、図14の(a)及び(b)の処理工程は、ローラーとワークピースとの間の接触面積が増大するので、それらの工程の間に生成されるワークピースの表面における接触応力が、正確なフロー・フォーミングよりも低く、その結果、ワークピース表面の精度及び仕上がりが悪くなる。図13の(c)及び図14の(c)の処理工程は、ワークピースの所望の精度及び仕上がりを生成するのに使用される正確なフロー・フォーミングを示す。
【００４１】
図15が、フロー・フォーミングの前から肉厚が変わっている鍛造母材191を示す。母材191は、後に続くフロー・フォーミングによって、異なるケース部13、14、126、136に成形され、それにより、フロー・フォーミングがより効果的に、且つ、より少ない成形時間で行われることを可能とする。
【００４２】
図16の(a)-(c)が、種々のローラー192をマンドレル194の軸方向に沿って、且つ、軸196に対して径方向に動かすことによって、図15の鍛造母材191をフロー・フォーミングするための次の工程を示す。冷間成形性を増進する為の完全焼きなまし、或いは、その他の熱処理が、図16の(c)に示す工程の後に必要とされる場合がある。
【００４３】
図17の(a)-(c)が、種々のローラー200をマンドレル202の軸方向に沿って、且つ、軸196に対して径方向に動かすことによって、図16の(c)のワークピース198をフロー・フォーミングして、異なるディファレンシャル・ケース部13、14、126、136の内側の公差と内側の表面仕上がりを所望のものにするための、更に後に続く工程を示す。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、ここに具体的に示され且つ記述されたもの以外の代替実施形態もまた実施可能であることを記しておく。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】種々の部品内に形成されるリングギア及び溶接されたディファレンシャル・ケースを、軸方向に分離して且つ間にスペースを空けて示す、斜視断面図である。
【図２】図１のディファレンシャル・ケース及びリングギアと、ケース内に汲み付けられているディファレンシャル機構の構成要素を示す、斜視断面図である。
【図３】種々の部品内に形成されるボルト締結されるディファレンシャル・ケースを、軸方向に分離して且つ間にスペースを空けて示す、斜視断面図である。
【図４】図３のディファレンシャル・ケース及びリングギアが組立て位置にあるときの部分断面図である。
【図５】ピン上に組み付けられたベベルピニオンを示す、ディファレンシャル・ケース部の内部の斜視図である。
【図６】ピン及び保持クリップを示す、ディファレンシャル・ケース部の内部の斜視図である。
【図７】ケースを貫通して延びるピンの端部を示す、ディファレンシャル・ケース部の外部の斜視図である。
【図８】リングギアに固定された溶接シームを示す、ディファレンシャル・ケースの前面図である。
【図９】差動制限ディファレンシャルの構成部品を間にスペースをおいて示す斜視図である。
【図１０】オープン・ディファレンシャルの構成部品を収容するディファレンシャル・ケース部の斜視図（a）、リミティッド・スリップ・ディファレンシャルの構成部品を収容するディファレンシャル・ケース部の斜視図（b）、電磁駆動式ロック・ディファレンシャルの構成部品を収容するディファレンシャル・ケース部の斜視図（c）、及び、（a）−（c）のいずれの組立体にも使用可能な、構成部品を収容するディファレンシャル・ケース部の斜視図（d）である。
【図１１】リングギアと共通ディファレンシャル・ケース部を一体化する機械加工された鍛造物の横断面図である。
【図１２】フロー・フォーミングによって形成されるワークピースの概略図である。
【図１３】ディファレンシャル・ケース部の軸方向の第一の側をフロー・フォーミングする為の処理工程を示す図である。
【図１４】ディファレンシャル・ケース部の軸方向の第二の側をフロー・フォーミングする為の処理工程を示す図である。
【図１５】フロー・フォーミングの前に肉厚が変わっている鍛造母材の直径面において切り取った断面図である。
【図１６】ディファレンシャル・ケース部をフロー・フォーミングするための次の処理工程を示す、ワークピースを直径面において切り取った断面図である。
【図１７】ディファレンシャル・ケース部をフロー・フォーミングするための更に次の処理工程を示す、ワークピースを直径面において切り取った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
10.  ディファレンシャル組立体
12.  ディファレンシャル・ケース
13.  ケース部（第一ケース部）
14.  ケース部（第二ケース部）
16.  駆動ギア
18.  ピニオン
20.  リングギア
26.  十字部
28.  ピン（第一のピン）
30.  ピン（第二のピン）
32.  ピン（第三のピン）
38.  サイドギア
40.  サイドギア
【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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【図１６】
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【図１７】
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