(57)【要約】  ヘリカルフェースギヤからなる少なくとも１つのサイドギヤ１２及びこのヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオン１４を含むギヤトレーン１０が設けられる。ギヤトレーン１０は、更に、複数のヘリカルピニオン１４の少なくとも１つに軸力を付与するように構成された吸収体１６を含む。また、ディファレンシャルケース２４及びディファレンシャルケース２４内に配置されたギヤトレーン１０を含むディファレンシャル２２が設けられる。ギヤトレーン１０は、ヘリカルフェースギヤからなる少なくとも１つのサイドギヤ１２及びこのヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオン１４を含む。ディファレンシャル２２内のギヤトレーン１０は、更に、複数のヘリカルピニオン１４の少なくとも１つに軸力を付与する手段を含む。【選択図】図１
2012523536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリカルフェースギヤを含む少なくとも１つのサイドギヤ（１２）と、
前記ヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオン（１４）と、
複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに軸力を付与するように構成された吸収体（１６）とを備えたことを特徴とするギヤトレーン。
【請求項２】
第１サイドギヤ（１２）及び第２サイドギヤ（１２）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項３】
前記第１サイドギヤ（１２）は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の第１側に配置され、前記第２サイドギヤ（１２）は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の第２側に配置され、前記第１側は、前記第２側の反対側であることを特徴とする請求項２に記載のギヤトレーン
【請求項４】
前記ヘリカルフェースギヤと少なくとも１つの前記ヘリカルピニオン（１４）との間の噛合い率は、約１から約１．２の範囲の間であることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項５】
少なくとも１つの前記サイドギヤ（１２）の歯（１７）の数は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の数の整数倍に等しいことを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項６】
複数の前記ヘリカルピニオン（１４）は、前記サイドギヤ（１２）の円周周りに等角度で間隔をもって配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項７】
複数の前記ヘリカルピニオン（１４）のそれぞれは、少ない歯数を有していることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項８】
前記ヘリカルピニオン（１４）は、次の等式：
θｐ≦ｓｉｎ−１（ｄｏ.ｐ−ｄｌ.ｐ／ｄｏ.ｓｇ−ｄｉｎ.ｓｇ）
但し、ｄｏ.ｐは前記ヘリカルピニオン（１４）の外直径、ｄｌ.ｐは前記ヘリカルピニオン（１４）の限界直径、ｄｏ.ｓｇは前記サイドギヤ（１２）の外直径、ｄｉｎ.ｓｇは前記サイドギヤ（１２）の内直径、
によって規定される頂角（θｐ）を有していることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項９】
更に、少なくとも一つの前記サイドギヤ（１２）及び複数の前記ヘリカルピニオン（１４）が配置されるハウジングと、
前記ハウジング及び入力源に連結されるリングギヤとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１０】
更に、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）を収容して、隣接する前記サイドギヤ（１２）に対して位置決めするトルクリング（２５）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１１】
前記吸収体（１６）は、弾性吸収体を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１２】
前記吸収体（１６）は、所定の硬さを有していることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１３】
更に、それぞれが複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに軸力を付与するように構成された複数の吸収体（１６）を備え、
第１の複数の前記吸収体（１６）は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つの第１端部（１８）に配置され、第２の複数の前記吸収体（１６）は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つの第２端部（２０）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１４】
第１軸力が複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに第１方向に作用することを特徴とする請求項１に記載のギヤトレーン。
【請求項１５】
第２軸力が複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに第２方向に作用し、前記第２方向は、前記第１方向の反対方向であることを特徴とする請求項１４に記載のギヤトレーン。
【請求項１６】
前記第１方向は、前記サイドギヤ（１２）の軸（１３）に対して、径方向内側に向かうことを特徴とする請求項１５に記載のギヤトレーン。
【請求項１７】
前記第２方向は、前記サイドギヤ（１２）の軸（１３）に対して、径方向外側に向かうことを特徴とする請求項１５に記載のギヤトレーン。
【請求項１８】
前記吸収体（１６）は、前記第１方向又は前記第２方向に軸力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のギヤトレーン。
【請求項１９】
前記吸収体（１６）は、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに前記第１方向に作用させる軸力の和が、複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに前記第２方向に作用させる軸力の和にほぼ等しくなるように軸力を付与するように構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のギヤトレーン。
【請求項２０】
ディファレンシャルケース（２４）と、
前記ディファレンシャルケース（２４）内に配置されたギヤトレーン（１０）とを備え、
前記ギヤトレーン（１０）は、
ヘリカルフェースギヤを含む少なくとも１つのサイドギヤ（１２）と、
前記ヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオン（１４）と、
複数の前記ヘリカルピニオン（１４）の少なくとも１つに軸力を付与する手段とを備えていることを特徴とするディファレンシャル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のピニオン間でトルクを分割する特性を有するギヤトレーンに関し、改良されたトルク分割式ギヤトレーン、及び、ピニオンとギヤトレーンの他の要素との改善された相互作用を含む。
【背景技術】
【０００２】
複数のピニオン間のトルクの分割が要求されるギヤトレーンは、自動車産業（例えば、自動車用ディファレンシャル、自動車用変速機等）、航空宇宙産業（例えば、ヘリコプター用変速機等）、風力発電所の遊星歯車変速機、同様に他の多くの工学分野において、見ることができる。
【０００３】
ギヤトレーンは、ギヤトレーン部品の製造工程、ギヤトレーンの組立工程、及び／又は、常時荷重下のギヤトレーンの弾性変形によって生じる誤差があり、これらの全ての誤差は、不可避であり、ギヤトレーンのピニオン間の不均一なトルクの分割を生じる虞がある。
【０００４】
ギヤトレーンを構成するピニオン及びサイドギヤの製造精度を高めることは、不整合、及び／又は、ピニオンとサイドギヤとの間の適切な噛合いからの逸脱によって生じる複数のピニオン間のトルクの分割の不均一の発生を減少させる直接的な方法であろう。しかしながら、製造精度を高めることは、非常にコスト高であり、トルク分割式ギヤトレーン用のギヤの大量生産において商業的に実行可能ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製造方法においてコスト高な変更を必要とすることなく、ギヤトレーンの全てのピニオン間でほぼ均一なトルクの分割が可能なギヤトレーンを設計することが望まれている。更に、トルク分割式ギヤトレーンにおいて、ほぼ均一なトルクの分割は、ギヤトレーンを通るトルク密度を少なくとも２倍にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ヘリカルフェースギヤ及びこのヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオンを有する少なくとも１つのサイドギヤを含むギヤトレーンが設けられる。このギヤトレーンは、更に、複数のヘリカルピニオンの少なくとも１つに軸力を作用させるように構成された吸収体を含む。
【０００７】
また、ディファレンシャルケース及びこのディファレンシャルケース内に配置されたギヤトレーンを含むディファレンシャルが設けられる。このギヤトレーンは、ヘリカルフェースギヤ及びこのヘリカルフェースギヤに噛合う複数のヘリカルピニオンを有する少なくとも１つのサイドギヤを含む。このディファレンシャルのギヤトレーンは、更に、複数のヘリカルピニオンの少なくとも１つに軸力を作用させるための手段を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンの一部縦断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンのサイドギヤのヘリカル歯を有する歯面の斜視図である。
【図２Ｂ】ギヤトレーンのサイドギヤの歯面の歯の尖端及び歯のアンダーカットの概略図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンのサイドギヤの歯面の接触線の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンに関連して使用するピニオンの頂角を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンのピニオンの１つの歯を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンの各ピニオンに作用する軸力を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンに使用される弾性吸収体の数例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンを含むディファレンシャルの分解斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に従うギヤトレーンを含むディファレンシャルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付の図面を参照して、例示として、本発明の実施形態が以下に説明されている。
ここに説明されて添付の図面に示される例示を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、実施形態に関連して説明されるが、これらは本発明をこれらの実施形態に限定することを意図しないことを理解すべきである。むしろ本発明は、代替例、変形例及び均等物をカバーし、これらは、添付の請求の範囲によって具現化される本発明の技術的思想及び範囲内に含まれるものとする。
【００１０】
図１を参照して、本発明に従うギヤトレーン１０は、１つ以上のサイドギヤ１２と、複数のピニオン１４と、複数のピニオン１４の少なくとも１つに軸力を作用させるように構成された吸収体１６を備えている。この吸収体１６は、また、ピニオン１４とサイドギヤ１２との不整合、及び／又は、ピニオン１４とサイドギヤ１２との間の適切な噛合いからの逸脱を引起す製造誤差を吸収するように構成されている。
【００１１】
図１には単一のサイドギヤ１２が示されているが、ギヤトレーン１０は、本発明に従う複数のサイドギヤ１２を含むことができる。サイドギヤ１２の数は、２つにしてもよい。したがって、複数のピニオン１４は、２つのサイドギヤ１２に噛合うことができる。２つのサイドギヤが詳細に説明されるが、他の実施形態では、より少ない、又は、より多くのサイドギヤがあってもよい。サイドギヤ１２は、ピニオン１４から出力（例えばアクスルシャフト）にトルクを伝達することができる。各サイドギヤ１２は、回転軸１３を有している。また、各サイドギヤ１２は、スプライン相互結合を介してサイドギヤ１２に結合するアクスルシャフト（図示せず）が通る軸方向に整合する内側開口１５を有している。図２Ａを参照して、一実施形態においては、各サイドギヤ１２は、ヘリカル歯１７を有する歯面を備えている。一実施形態においては、ほぼ平坦面がサイドギヤ１２上のヘリカル歯１７を有するフェースに対向する。
【００１２】
サイドギヤ１２は、ピニオン１４の両側に配置することができる。ヘリカル歯１７を有する各サイドギヤ１２の歯面は、ピニオン１４と噛合うように形成される。サイドギヤ１２のヘリカル歯１７は、歯元の面１９は複雑な形態を形成する。サイドギヤの一般的な設計のヘリカル歯は、歯の尖端及び／又はアンダーカットに対して脆弱になる。図２Ｂの概略図を参照して、歯の尖端は、一般的なサイドギヤの外径部で形成され、歯のアンダーカットは、従来のサイドギヤの内径部で形成される。具体的には、歯の尖端は、歯の頂部の外形が尖ることになり、尖った歯の側部の外形の角度φＯは、標準の歯の側部の外形の角度φよりも大きい。歯のアンダーカットは、歯の頂部の外形の平坦化が増大することになり、歯のアンダーカットの側部の外形の角度φｆは、標準の歯の側部の外形の角度φよりも小さくなる。歯の尖端及び歯のアンダーカットの両方は、一般的に望ましくない。特に、サイドギヤの歯の尖端は、トルク分割ギヤトレーンのトルク容量を減少させる虞があり、解消されるべきである。更に、サイドギヤの歯のアンダーカットは、ギヤの大量生産に不可欠なサイドギヤの鍛造を妨げる。
【００１３】
一実施形態におけるサイドギヤ１２に対するヘリカルフェースギヤの使用は、ピニオン１４及びサイドギヤ１２に対する適切な設計パラメータのコンピュータ計算と同様、本発明の一実施形態に従って、歯の尖端及び歯のアンダーカットのような問題への取組みを補助する。図２Ｃを参照して、ギヤトレーン１０のサイドギヤ１２のヘリカル歯１７の歯元の面１９における複数の接触線（例えば接触線Ｌ）の概略図が示されている。接触線Ｌは、単一の線分として図示されているが、様々な瞬間において異なる接触線Ｌが存在する。ピニオン１４及びサイドギヤ１２の回転により、接触線Ｌは、図２Ｃに概略的に示されるように、歯元の面１９を横切って移動し、サイドギヤ１２の歯元の面１９内で異なる位置を占有する。歯元の面１９の形状により、接触線Ｌは、歯元の面１９を横切って変位（移動）して歯元の面１９内で異なる位置を占有するだけでなく、接触線Ｌは、形状が変化する。図２Ｃは、接触線Ｌの変位（例えば移動）及び形状の変化の両方を示す。サイドギヤ１２の歯元の面１９内の接触線Ｌ群は、様々な異なる瞬間に対応する。接触線Ｌが長いほど、噛合い率が高い。一実施形態において、望ましい噛合い率ｕは、１＜ｕ＜１．２の範囲である。１未満の噛合い率ｕ（すなわち、ｕ＜１）は、そのような状況下でサイドギヤ１２とピニオン１４との間のギヤの噛合いが妨げられるため、一般的に望ましくない。１．２より大きい噛合い率ｕ（すなわち、ｕ＞１．２）は、対応してピニオン１４の螺旋角が増大することになり、同様に、サイドギヤ１２のねじれ角が増大することになり、一般的に利点にはならない。
【００１４】
各サイドギヤ１２のヘリカル歯１７の数（すなわち、ギヤの歯数）は、ピニオン１４の数の整数倍に等しい。この歯数において、ピニオン１４は、サイドギヤ１２の周りに円周方向に等間隔で配置される。サイドギヤ１２の周りのピニオン１４の等間隔の配置（例えば、ピニオンがサイドギヤ１２の周りに等しい角度で間隔をあけて配置されること）が望ましい。しかしながら、他の実施形態においては、ピニオン１４は、サイドギヤ１２の周りに円周方向で異なる間隔のピニオン１４を有するものを含む様々な態様で分配されてもよい。
【００１５】
複数のピニオン１４が設けられて、トルクを１つ以上のサイドギヤ１２に伝達し、及び／又は、一つのサイドギヤ１２からもう一つのサイドギヤ１２に伝達することができる。複数のピニオン１４の数及び寸法は、変更することができる。しかしながら、ギヤトレーン１０は、複数のピニオン間のトルクの分割を改善するように設計されていることから、ギヤトレーン１０には、少なくとも２つのピニオン１４がある。例えば、限定ではないが、ギヤトレーン１０のピニオン１４の数は、６ピニオンから８ピニオンとすることができる。この特定の範囲のピニオン数が詳細に説明されるが、本発明の他の実施形態では、より少ない、又は、より多くのピニオンがあってもよい。一実施形態において、複数のピニオン１４のそれぞれは、略円筒状とすることができる。更に、複数のピニオン１４のそれぞれは、第１端部１８、反対側の第２端部２０及び縦軸２１を有する。このピニオン１４は、ヘリカル歯の数及びギヤの歯の形状に関して柔軟性を有するように構成される。ピニオン１４上の歯の数は、ピニオン１４の寸法に対して、歯が少なく考慮されている。
【００１６】
図３を参照して、本発明に従うピニオン１４の頂角θｐの説明図が示されている。頂角θｐは、他のギヤの設計に比して非常に小さくなっている（例えば、約２０°未満）。頂角θｐは、次の等式に依存する。
θｐ≦ｓｉｎ−１（ｄｏ.ｐ−ｄｌ.ｐ／ｄｏ.ｓｇ−ｄｉｎ.ｓｇ）
但し、ｄｏ.ｐはピニオン１４の外直径、ｄｌ.ｐはピニオンの限界直径、ｄｏ.ｓｇはサイドギヤの外直径、ｄｉｎ.ｓｇは、サイドギヤの内直径である。
複数のピニオン１４のそれぞれは、ヘリカルピニオンからなる（すなわち、ヘリカル歯２３を有する）。ピニオンの歯２３は、図４に示されるように表すことができ、図４は、本発明の一実施形態に従うギヤトレーン１０のピニオン１４上の歯２３の説明図である。複数のピニオン１４は、ハウジング（図示せず）内に組み付けられる。例えば、限定ではないが、このハウジングは、ディファレンシャルケースを備える。当該技術において公知の一般的な方法でリングギヤ（図示せず）が入力源及び／又は駆動源（図示せず）に連結され、また、ハウジングにも連結される。
【００１７】
全てのピニオン１４が両方のサイドギヤ１２に同時に噛合わされるので、第１サイドギヤ１２に噛合う第１ピニオン１４の軸推力は、反対側の第２サイドギヤ１２に噛合う第２ピニオン１４の軸推力にほぼ等しい。このようにして、ピニオン１４からハウジング（すなわち、ディファレンシャルケース）に作用する軸荷重は、ほぼゼロ値になる。ハウジング（すなわち、ディファレンシャルケース）に作用する軸荷重がほぼゼロ値となることにより、ハウジングは、ギヤトレーン用の従来のハウジング（すなわち、ディファレンシャルケース）に比して、より薄い壁部を有するように設計することができる。
【００１８】
トルクは、トルクリング２５（例えば図５参照）を使用してもしなくてもギヤトレーン１０（すなわち、リングギヤからサイドギヤ１２に）を伝達する。トルクがトルクリング２５を使用してギヤトレーン１０を伝達するとき、トルクリング２５は、ハウジング（すなわち、ディファレンシャルケース）内に取付けられ、ハウジングによって取囲まれる。トルクリング２５は、略リング状で、サイドギヤ１２間に１つ以上のピニオン１４を配置するように設けられる。トルクリング２５は、トルクリング２５の径方向外側表面からトルクリング２５内に径方向内方に延びる複数の穴２７を含む。ピニオン１４は、穴２７内に配置される。このようにして、ピニオン１４は、トルクリング２５の周りに円周方向に間隔をもって配置される。ピニオン１４は、トルクリング２５の穴２７内で自由に回転することができる。ピニオン１４は、ハウジングの内側表面とトルクリング２５の径方向内側部分との間で軸方向に拘束される。ハウジング及びトルクリング２５は、これにより、ほぼ、又は、完全にピニオン１４を軸方向の移動に対して拘束する。トルクリング２５は、更に、その側面に複数の溝を含む。これらの溝は、ピニオン１４のサイドギヤ１２との噛合いを許容及び／又は制限するように構成されている。これは、各サイドギヤ１２のヘリカル歯面がトルクリング２５の側面の溝の１つの中へ延び、また、各ピニオン１４のヘリカル歯がサイドギヤ１２に噛合うためにトルクリング２５の側面の対向する溝の中へ延びるからである。一実施形態では、トルクリング２５は、ピニオン１４上に圧力を作用させて、これらをサイドギヤ１２の中心軸線１３の周りに径方向に移動させる。ピニオン１４とサイドギヤ１２との間の噛合いにより、サイドギヤ１２は、中心軸線１３の周りを回転させられる。出力（例えば、アクスルシャフト）がサイドギヤ１２に連結されているので、自動車は動く。
【００１９】
トルクがトルクリング２５を使用せずにギヤトレーン１０を伝達するとき、ピニオン１４は、当該技術において一般的であるように、アクスル（図示せず）上で回転するように構成されている。トルクがギヤトレーン１０を伝達する際、トルクリング２５を使用しても、使用しなくても、複数のピニオン１４のそれぞれは、２つのサイドギヤ１２に同時に噛合う。これにより、サイドギヤ１２及びピニオン１４は、ギヤの噛合いを通してトルクを分割する。
【００２０】
従来のギヤトレーンにおける製造誤差の可能性により、ピニオン１４の軸とサイドギヤ１２の軸１３との不整合、同様に、他のピニオン１４とサイドギヤ１２との間の適切な噛合いからの逸脱が生じる。このような不整合及び逸脱は、ギヤトレーン１０を通して伝達するトルクのピニオン１４間での分割の不均衡を生じることになる。したがって、複数のピニオン１４の１つにより大きな荷重がかかるのに対して、残りの複数のピニオン１４には、より小さい荷重がかかる。状況次第で、いくつかのピニオン１４は、アイドル（すなわち、全く荷重がかからない）状態となる。トルクが複数のピニオン１４間で均等に分割されないとき、最も大きな荷重がかかるピニオン１４は、過大な荷重を支持し、その荷重下でピニオンが破損する可能性が最も高い。複数のピニオン１４間での等しいトルク分配は、高トルク密度を特徴とするギヤトレーンに対して特に有利である。
【００２１】
単にギヤトレーン１０を構成するピニオン１４及びサイドギヤ１２の製造に関して精度を高める（すなわち、製造誤差を避けることであり、多大なコストがかかる）のではなく、本発明のギヤトレーン１０は、複数のピニオン１４の少なくとも１つに軸力を付与するように構成された吸収体１６を含む。また、この吸収体１６は、特に、ピニオン１４とサイドギヤ１２との不整合を生じる製造誤差を吸収するように構成されている。
【００２２】
再度図１を参照して、吸収体１６は、複数のピニオン１４の少なくとも１つに軸力を付与するための１つ以上の弾性吸収体又は他の手段を備えている。第１吸収体１６１は、各ピニオン１４の第１端部１８に配置されている。第２吸収体１６２は、各ピニオン１４の第２端部２０に配置されている。各吸収体１６１及び１６２は、所定の寸法（例えば厚さ）を有して、不整合を生じる製造誤差を吸収する。これにより、各吸収体１６１及び１６２の寸法は、吸収しようとする製造誤差に依存、すなわち、関連する。また、一実施形態においては、各吸収体１６１及び１６２は、所定の硬さ及び／又は剛性を呈し、この硬さ及び／又は剛性は、ギヤトレーン１０の設計パラメータ（例えば、吸収しようとする製造誤差）及び伝達されるトルクの大きさに関連して表すことができる。伝達されるトルクの大きさは、サイドギヤ１２間の所定の差動の値に依存する。また、各吸収体１６１及び１６２は、ピニオン１４とサイドギヤ１２との間の噛合いの変化に対して僅かな移動を許容する。
【００２３】
各吸収体１６１及び１６２の所定の硬さ及び／又は剛性は、数学的に表すことができる。一実施形態においては、各吸収体１６の硬さ及び／又は剛性の数学的表現を導き出すため、ギヤトレーン１０のピニオン１４の数がｎで表され、ここでｎは≧２である。吸収体１６（例えば吸収体１６１及び１６２）によって吸収されるべき総誤差はδＴで表される。様々な製造誤差に依存し、作動時の荷重に対応する部分で、ピニオン１４の１つが最初に荷重され、他のピニオン１４が最後に荷重される。複数のピニオン１４では、ギヤトレーン１０の残りのピニオン１４がどの瞬間に荷重されるのか、及び／又は、残りのピニオン１４がどのように荷重されるのかわからない。ギヤトレーン１０のピニオン１４間の実際の荷重配分は、個々の各ギヤトレーンに対して特有である。ピニオン１４の数が充分に多い場合、ピニオン１４間の荷重に正規分布（すなわちガウス分布）を適用することができる。ピニオン１４の数が充分多くない場合（例えば、本発明の一実施形態に従うトルク分割式ギヤトレーン１０の設計として、数個のピニオン１４がある場合）、ピニオン１４間の荷重分配に関して合理的な仮定が行われる。ギヤトレーン１０において最初にトルクを分割するピニオン１４は、ｎｍａｘで示され、残りのピニオン１４と比較して、より大きな荷重がかかる。ギヤトレーン１０においてトルクが最後に伝達されるピニオン１４は、ｎｍｉｎで示され、残りのピニオン１４と比較して、より小さな荷重がかかるピニオン１４となる。
【００２４】
ギヤトレーンを通して伝達される最大トルクは、ＴΣで示される。したがって、１つのピニオンＴｉによって伝達される最大のトルクは、次の等式に等しい。
Ｔｉ＝ＴΣ／ｎ
総トルクＴΣの一部Ｔｉ（すなわち、１つのピニオンによって伝達される最大のトルク）は、最も大きな荷重がかかるピニオンｎｍａｘによって伝達される。残りのピニオンは、より小さいトルクで荷重される。ギヤトレーン１０において最後にトルクが伝達されるピニオン（すなわち、ｎｍｉｎ）は、ｔｉで示されるトルクの一部を伝達する。Ｔｉとｔｉとの間の許容可能な差は、トルク係数ｋＴによって特定することができ、このトルク係数ｋＴは、次の等式に等しい。
ｋＴ＝（Ｔｉ−ｔｉ）／Ｔｉ
例えば、限定ではないが、トルク係数ｋＴは、ｋＴ＝０．１とすることができる。このトルク係数ｋＴは、１０％を超えないピニオン荷重の変化に対応する。また、これは、ギヤトレーン１０を通して実際に伝達するトルクが所望のトルクＴΣの１０％未満であることを意味する。ギヤトレーン１０において、最初にトルクを伝達するピニオン１４（すなわち、ｎｍａｘ）がトルクの最大部分Ｔｉを伝達したとき、その後、ギヤトレーン１０において、最後にトルクを伝達するピニオン１４（すなわち、ｎｍｉｎ）は、トルクの一部ｔｉを伝達する。このトルクの一部ｔｉは、次の等式に示されるように、ギヤトレーンパラメータに関連して表すことができる。
ｔｉ＝Ｔｉ（１−ｋＴ）
特定用途（例えば、ｎ−２ピニオン）に対して、ギヤトレーン１０の残りのピニオン１４は、等しく荷重され、各ピニオン１４は、トルクの一部τｉを支持する。この残りのピニオン１４に作用するトルクの一部は、次の等式で表すことができる。
τｉ＝（Ｔｉ＋ｔｉ）／２
上記をｔｉに代入すると、残りのピニオン１４にかかるトルクの一部の計算の表示は、次の等式で示される。
τｉ＝（Ｔｉ＋ｔｉ）／２＝（Ｔｉ＋Ｔｉ（１−ｋＴ））／２＝Ｔｉ（１−ｋＴ）／２
この条件下では、総荷重ＴΣは、
ＴΣ＝Ｔｉ＋ｔｉ＋τｉ（ｎ−２）＜ＴΣ
である。ギヤトレーン１０において最後にトルクを伝達するピニオン１４（すなわち、ｎｍｉｎ）がトルクの伝達を開始した瞬間から、ギヤトレーン１０において最初にトルクを伝達するピニオン１４（すなわち、ｎｍａｘ）は、残りのピニオン１４に対して、合成誤差δＴに等しい距離移動する。この誤差δＴを吸収している間、ピニオンｎｍａｘを通るトルクは、ｋＴ倍に増大する（すなわち、トルクはｋＴ・Ｔｉに増大する）。これにより、吸収体１６１、１６２の要求される硬さｑＴは、次の等式に等しい。
ｑＴ＝ｋＴ・Ｔｉ／δＴ
ギヤトレーン１０のトルク容量は、ピニオン１４間の適切な荷重分配によって改善することができる。
【００２５】
図５を参照すると、本発明の一実施形態に従うギヤトレーン１０の各ピニオン１４に作用する軸力の説明図が示されている。図１及び５を参照して、吸収体１６は、各ピニオン１４に作用する２つの軸力Ｐａｘｉｎ、Ｐａｘｏｕｔを発生する。これらの軸力Ｐａｘｉｎ、Ｐａｘｏｕｔは、製造誤差が認められないとき、互いに相殺される（すなわち、Ｐａｘｉｎ＝Ｐａｘｏｕｔ）。この状況下では、軸力Ｐａｘｉｎ、Ｐａｘｏｕｔは、同じ大きさで、反対方向に向けられている。軸力Ｐａｘｉｎは、サイドギヤ１２の軸１３に向かって径方向内側に向けられている。軸力Ｐａｘｏｕｔは、サイドギヤ１２の軸１３から離れて径方向外側に向けられている。この状況下では、ピニオン１４間で等しいトルクの分割が生じる。しかしながら、この状況（すなわち、製造誤差が認められない）は、理想に過ぎない。製造誤差が存在するとき、この等式Ｐａｘｉｎ＝Ｐａｘｏｕｔは、もはや成立しない。この不均衡Ｐａｘｉｎ≠Ｐａｘｏｕｔが代りに成立する。吸収体１６は、対応するピニオン１４を等式Ｐａｘｉｎ＝Ｐａｘｏｕｔが復元される距離だけ軸方向に押圧するように構成されている。これにより、ピニオン１４間の等しいトルクの分割を確実にする。このため、吸収体１６は、ある圧縮荷重下で各ピニオン１４を軸方向に拘束して、各ピニオン１４上の荷重を均等化する。
【００２６】
図６を参照すると、本発明の様々な実施形態に従うギヤトレーン１０に使用することができる各吸収体１６１、１６２の設計の数例の平面図が示されている。例えば、図６（ａ）は、直径方向に曲げられた弾性シムからなる吸収体１６１、１６２を示している。一般的に、吸収体１６１、１６２として機能するため、弾性シムは、所定の寸法（例えば、厚さ）及び所定の硬さを有するように修正されなければならない。図６（ｂ）は、「皿」（例えば、円錐台）の形状に形成された吸収体１６１、１６２を示している。図６（ｃ）は、ゴム、プラスチック又は他の同様な材料等の弾性材料で作られた吸収体１６１、１６２を示している。図６（ｄ）は、例えばスチールで作られた波形の吸収体１６１、１６２の一例を示している。図６（ｅ）は、スプリングからなる吸収体１６１、１６２を示している。図６（ｆ）は、圧縮空気圧が作用するピストンを有する２室シリンダからなる吸収体１６１、１６２を示している。各吸収体の厚さ、剛性及び／又は硬さは、変更することができる。これらの例は、吸収体１６１、１６２について詳細に示され、図示されているが、本発明の他の実施形態に従って他の吸収体を使用することもできる。
【００２７】
図７及び８を参照すると、ギヤトレーン１０を含むディファレンシャル２２の分解図及び断面図がそれぞれ示されている。図示されているように、ディファレンシャル２２は、ロッキングディファレンシャルを備えている。ロッキングディファレンシャルが説明され、詳細に示されているが、ディファレンシャル２２は、本発明の他の実施形態において、他のタイプのディファレンシャルを含んでもよい。例えば、ディファレンシャル２２は、様々な実施形態において、オープンディファレンシャル、リミテッドスリップディファレンシャル、及び／又は、ロッキングディファレンシャルからなるものでもよい。また、ディファレンシャル２２は、ディファレンシャルケース２４、カバー２６、及び、ディファレンシャルケース２４とカバー２６とを結合する１つ以上のファスナ２８を含んでもよい。ディファレンシャル２２は、ドライブアクスルの左右両方の車輪への出力を維持しながら、自動車がカーブを走行できるようにするために設けられる。オープンディファレンシャルは、２つのアクスルの車輪が異なる速度で回転できるようにするが、最大トラクションを有する車輪に強制的にトルクを伝達することができないため、自動車がスタックする危険が最も大きい。リミテッドスリップディファレンシャルは、オープンディファレンシャルに関連するスリップを制限する手段（例えば、一つの車輪から他の車輪に出力の一部を伝達することにより、スリップ量を制限するように構成されたクラッチパック）を含んでいる。ロッキングディファレンシャルは、極端な車輪のスリップが生じたとき全出力を両方の車輪に与えるため、完全にロック（例えば、自動的に、又は、選択的に）するように構成されている。
【００２８】
以上の本発明の特定の実施形態の説明は、図示及び説明のためのものである。これらは、本発明が開示された厳密な形態によって網羅し、限定することを意図するものではなく、以上の教示に照らして様々な修正及び変更が可能である。これらの実施形態は、本発明及びその実際の適用例の原理を説明するために選択されて説明されており、これにより、当業者が本発明及び予定された特定の用途に見合った種々の修正を伴う様々な実施形態を利用できるようにする。本発明は、以上の明細書に詳細に説明されており、これらの様々な変形例及び修正例は、この明細書を読んで理解することにより、当業者には自明になるものとする。このような全ての変形例及び修正例は、添付の請求の範囲の技術的範囲内にある限りにおいて、本発明に含まれるものとする。本発明の技術的範囲は、ここに添付された請求の範囲によって定義され、その均等物に及ぶものとする。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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