(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸から車両の差動組立体内の車軸へ回転エネルギーを伝達するようにされた差動ケースであって、
前記差動ケース内部に保持された歯車セットであって、第１の長手方向軸線のまわりで回転するよう支持された一対のピニオン歯車と、第２の長手方向軸線のまわりで回転するよう支持された一対のサイドギヤとを含み、前記第２の長手方向軸線は前記第１の長手方向軸線に対して直角である歯車セットと、
該差動ケース内部の室への出入りをさせる内部に形成された少なくとも２つの孔を含み、前記歯車セットが該孔を通過して前記室に保持することができるようになっており、前記各孔の前記第１の長手方向軸線の方向の寸法は前記第２の長手方向軸線の方向の寸法よりも小さい差動ケース。
【請求項２】
請求項１に記載の差動ケースにおいて、前記各孔は、前記歯車セットのピニオン歯車の半径よりも僅かだけ大きく選定された半径を有する一対の対向した円形縁部分と、この一対の対向した円形縁部分により相互接続されて半径方向の外方に偏向した一対の対向した細長い縁部分により形成され、前記一対の対向した細長い縁部分は前記第２の長手方向軸線と実質的に平行な縁断片部を有する差動ケース。
【請求項３】
請求項１に記載の差動ケースにおいて、前記孔は前記歯車セットのサイドギヤの外径よりも僅かだけ大きい寸法の部分を有している差動ケース。
【請求項４】
請求項３に記載の差動ケースにおいて、前記サイドギヤの外径よりも僅かだけ大きい寸法の部分により前記サイドギヤは前記室への組立時に前記差動ケースの前記第２の長手方向軸線に対して最初に角度を付けることができ、その後前記第２の長手方向軸線に対して整合できるようになっている差動ケース。
【請求項５】
請求項１に記載の差動ケースにおいて、前記差動ケースはアルミニウムおよびマグネシウムを含む群から選定された材料で形成されている差動ケース。
【請求項６】
請求項１に記載の差動ケースにおいて、前記差動ケースのバレル断片部は可変の厚みを含む差動ケース。
【請求項７】
請求項１に記載の差動ケースにおいて、前記室は概ね球形に形状付けられ内部に前記歯車セットを保持している差動ケース。
【請求項８】
請求項１に記載の差動ケースにして、前記サイドギヤの各々と前記室に隣接した前記差動ケースとの間に配備されていてスラスト負荷を吸収し、かつ硬化された摺動面を提供するスラスト板を更に有しており、該硬化された摺動面に対して各摺動歯車が回転することができるようになっている差動ケース。
【請求項９】
請求項８に記載の差動ケースにおいて、前記スラスト板の各々は該スラスト板から延在している少なくとも１つの突起を含み、該少なくとも１つの突起は前記差動ケースの溝に係合していて該差動ケースに対して前記スラスト板が回転するのを阻止している差動ケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概ね自動車の差動装置に係わり、より具体的には差動ケースに形成された組立体窓用の最適化された幾何学的形状を有するその差動ケースに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
差動装置はモーター車両の駆動列に用いられていて駆動トルクを車輪に伝え、一方、それらの間の速度差を可能にしている。図１および図２を参照して、従来技術による差動装置１０は差動ケース１２を含むものとして示されており、該差動ケース１２は、その対向する軸線方向端部で、軸受組立体１４により支持されていて差動キャリア即ちハウジング１６に対して回転するようになっている。ハウジング１６は後輪駆動車両に用いられている形式の軸組立体の一部で有ることができ、あるいは前輪駆動車両の変速装置に組み込むことができる。差動ケース１２は拡大された内部室１８を含むよう形成されており、該拡大された内部室１８内には歯車セットが保持されている。差動ケース１２は、また一対の第１の穴２０と一対の第２の穴２２とを含み、双方の対の穴は室１８に連通している。加えて、差動ケース１２は半径方向フランジ２４を含み、該半径方向フランジ２４にはリング歯車２６が、ボルト２８のごときものにより固着されている。ピニオン軸３０は第１の穴２０間を延在しており、また、孔３３に保持された錠止用ピン３２により差動ケース１２にしっかりと固定されている。
【０００３】
歯車セットは一対のピニオン歯車３４を含み、該一対のピニオン歯車３４は室１８内のピニオン軸３０に支持されていて、図１に作図線「Ａ」で示されているその長手方向軸線のまわりで回転するようになっている。各ピニオン歯車３４は一対のサイドギヤ３６に噛み合っており、該一対のサイドギヤ３６は、作図線「Ｂ」で示されている差動ケース１２の長手方向軸線のまわりで回転するよう各々回転可能に支持されている。差動ケース１２の軸線方向端部は一対の筒状ハブ３８および４０を画成しており、該一対の筒状ハブ３８および４０は一対の車軸４２および４４をそれぞれ回転可能に支持しており、また該一対の筒状ハブ３８および４０には軸受組立体１４が装架されている。車軸４２の一端はサイドギヤ３６の一方に固定（言い換えれば、スプライン結合）されており、一方、その反対側端部は車両の車輪のうちの一方に固定されている。同様に、車軸４４の一方の端部はサイドギヤ３６の他方のものに固定（言い換えれば、スプライン結合）されており、一方、その反対側端部は車両の車輪のうちの他方に固定されている。従来の通り、リング歯車２６、および、そのリング歯車２６が取り付けられる差動ケース１２は、入力駆動ピニオン（図示せず）により、ハウジング１６内で回転せしめられ、該入力駆動ピニオンは駆動軸（図示せず）の端部に固着されている。このように、ケース１２の回転運動は、ピニオン歯車３４とサイドギヤ３６との係合を介して車軸４２および４４に伝えられてそれらの間の相対回転を可能にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
差動装置１０の従来の組立方法によれば、サイドギヤ３６およびピニオン歯車３４を、以後組立体窓と言及する第２の穴２２を通過させることにより、室１８内に次々と組み立てる。図２を参照して、組立体窓２２のうちの一方は、軸線方向寸法「Ｘ」および円周方向寸法、即ち、横方向寸法「Ｙ」を備えた形状が概ね楕円形であるとして示されている。重要な設計上の制約は、室１８内への該サイドギヤ３６の進入を可能にし、また回転軸線「Ｂ」に対するサイドギヤ３６のその後の整合を許すために横方向寸法「Ｙ」の寸法がサイドギヤ３６の外径よりも伝統的に大きいことである。同様に、軸線方向寸法「Ｘ」はピニオン歯車３４の外径よりも大きく、もって、そのピニオン歯車３４が室１８に進入するのを許し、また、サイドギヤ３６との噛み合わされた係合状態でのその後の整合を許すようになっていなければならない。その後、ピニオン歯車３４はピニオン軸３０を収容するようになっている第１の穴２０と整合状態に回転せしめられる。この窓の幾何学的形状により、設計形状における妥協が必要とされる。何故なら、最も小さな外径（言い換えれば、リング歯車のパイロット直径）を可能な限り維持しつつ差動ケース１２のバレル断片部４８を十分に厚くして、差動ユニット１０の寿命中それに適用されると予想される最大曲げ応力に耐えねばならないからである。更に、材料の選択は、例えば鋳鉄のごとき鉄系材料に、先に限定されてしまってこれらの曲げ応力に適応されている。
【０００５】
前述したことに基づき、歯車構成要素の簡単な組立を容易にし、一方、差動ケースの構造的および作用的特徴を改良する該差動ケースにおける組立窓用の最適化された幾何学的形状を提供する必要性が存在する。それ故、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服する差動ケースの組立体窓用の幾何学的形状を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、組立体窓の幾何学的形状即ち形がピニオン歯車の直径プラス最小クリアランスの関数である差動ケースにおける組立体窓を提供することである。
【０００７】
関連する目的として、組立体窓は、軸線方向寸法よりも小さい横方向寸法を有することができる。
【０００８】
本発明に別の目的として、差動ケースは概ね球形の室を含み、該概ね球形の室内にはピニオン歯車およびサイドギヤが保持されている。
【０００９】
更に別の目的は、球形室の壁面に対してスラスト板を位置させ、且つ、保持して該球形室に対するサイドギヤの回転を許すシステムを提供することである。
【００１０】
上述した目的および別の目的、並びに、本発明の利点は、添付図面および請求の範囲に照らして考慮する際、好適実施例として現在意図されている最良の態様の以下の詳細な説明から当業者には明かとなろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
さて、図面、特に、図３から図７を参照して、差動ケース１１２が図示されており、該差動ケース１１２は図２に示された差動ケース１２の変形であり、また、該差動ケース１１２は差動ユニット１０においてその変わりに用いられて様々な構造用利点を与えることができる。比較の目的で、以降、同様の参照番号が用いられていて先に述べられたものと同様の差動ケース１１２の構成要素即ち素子を示している。
【００１２】
一般に、差動ケース１１２は、図３および図４にそれぞれ示されている一対の組立体穴即ち窓１２２ａおよび１２２ｂを有しており、該一対の組立体穴即ち窓１２２ａおよび１２２ｂは、図２の組立体窓２２に較べて、変形された幾何学的形状を有している。より具体的には、組立体窓１２２ａおよび１２２ｂは軸線方向寸法「Ｘ１」および横方向寸法「Ｙ１」を有している。本発明の１つの利点は、「Ｙ１」が「Ｙ」よりも小さくて組立体窓１２２ａおよび１２２ｂ間に置かれている、以降ウェブ部分１５０と呼ぶバレル断片部１４８の円周部分が先に利用可能なものよりも幅広いという事実にある。かかる付加的な幅は、差動ケース１１２のバレル断片部１４８に作用する最大曲げ応力を有効に減少させ、該差動ケース１１２は減少されたケーシングの厚みを用いてもよく、および（または）例えば、アルミニウムあるいはマグネシウムのごとき低い疲労特性を有する別の材料を使用してもよい。約８５ｍｍの窓横方向寸法「Ｙ」を有している従来の差動ケース１２と約６３ｍｍの窓横方向寸法「Ｙ１」を有している差動ケース１１２の所与の負荷条件についての最大曲げ応力を比較するプロットは図８に示されている。明らかな通り、応力の低減はかなりである。
【００１３】
再び図３および図４を参照して、組立体窓１２２ａおよび１２２ｂは反転鏡像の輪郭をつけられており、各々は、一対の対向した細長い縁部分１５４により接合された一対の対向した円形縁部分１５２を有している。細長い縁部分１５４は、各々、第１の縁断片部１５５ａにより画成されており、該第１の縁断片部１５５ａは円形断片部１５５ｃにより第２の縁断片部１５５ｂに相互接続されている。横方向寸法「Ｙ１」を最小にするために、各縁部分１５４の第１の縁断片部１５５ａは中心軸線「Ｂ」に対して実質上平行をなしている。縁部分１５２の半径「Ｒ」は、差動ケース１１２に関連せしめられた「Ａ」および「Ｂ」の回転軸線の交点から端を発しているとして示されている。想像線は、明らかに、半径「Ｒ」から遠ざかる方向の細長い縁部分１５４の偏向、即ち、逸脱を示している。事実、半径「Ｒ」はピニオン歯車３４の半径よりも僅かだけ大きいよう選定されていて、差動ケーシング１１２への組立時、必要とされるクリアランス、即ち、間隙の原因である。更に、組立体窓１２２ａおよび１２２ｂの最も大きな全体長さ「Ｌ」は、差動ケース１２に関連せしめられた横方向寸法「Ｙ」に概ね等しい。組立体窓１２２ａおよび１２２ｂの幾何学的形状即ち形は、サイドギヤ３６が、室１１８への組立時、回転軸線「Ｂ」に対して、最初に、角度が付けられ、その後に、それに対して整合されるのを可能にするよう選定されていた。
【００１４】
さて、図６を参照して、差動ケース１１２の断面図は、対向する縁面１５６ａおよび１５６ｂにより画成されるごとく、部分的に球形であるとして室１１８を図示している。室１１８は、軸線「Ｂ」に沿って整合されている一対の軸線方向孔１５８および１６０に連通している。該軸線方向孔１５８は、内部に車軸４２を収容するようにされた第１の断片部１６２と、内部にサイドギヤ３６の軸線方向ハブ断片部を収容するようにされた第２の断片部１６４とを含む。該第２の断片部１６４は第１の断片部１６２よりも大きな直径を有し、室１１８および軸線方向孔１５８に対してサイドギヤ３６を適切に着座させるよう機能する。同様に、軸線方向孔１６０は、車軸４４を収容するようにされた第１の断片部１６６と、内部に他方のサイドギヤ３６の軸線方向ハブ断片部を収容するようにされた第２の断片部１６８とを含む。最後に、該図７は、組立体窓１２２ａおよび１２２ｂに関連して差動ケース１１２のバレル断片部１４８の可変の厚みを示している。理解される通り、設計者は、特定の差動ケースの応用例で必要とされているごとく、バレル断片部１４８の可変の厚み、あるいは、一定の厚みのどちらかを選定することができる。
【００１５】
さて、図９を参照して、差動装置１１０の好適な構造が示されており、該差動装置１１０は上述した差動ケース１１２を含む。示されているごとく、一対の横方向円形溝１７０が球形室１１８に形成されており、軸線方向孔１５８および１６０の両側に位置されているとともに各々差動ケーシング１１２の軸線方向中心線に沿って取られた垂直平面に実質上平行な平面で整合されている。サイドギヤ３６は、前方歯車断片部１７２、後方スラスト面１７４、および、軸線方向ハブ１７６を含むとして示されている。ハブ１７６に形成されている内部スプライン１７８は車軸の対応する外部スプラインに噛み合わされた係合状態をなして備えられている。後方スラスト面１７４は、形状が部分的に球形であり、また、室１１８の球形形状にマッチするよう形状決めされている。円錐形スラスト板１８０が室１１８と各サイドギヤ３６との間に用いられていてスラスト負荷を吸収し、硬化された摺動面を提供しており、該摺動面に対して各サイドギヤ３６が回転することができるようになっている。スラスト板１８０は軸線方向ハブ１８２を含み、該軸線方向ハブ１８２はサイドギヤ３６の軸線方向ハブ１７６を同心円的に囲繞するようにされている。スラスト板１８０は軸線方向孔１５８および１６０の断片部１６４および１６８内にそれぞれ非回転態様をなして、即ち、実質的に制限された回転態様をなして室１１８に保持されている。室１１８内にスラスト板１８０を保持するための手段を提供するために、各スラスト板１８０は組をなす円周方向に離隔された突起あるいは凹み１８４を含み、該突起あるいは凹み１８４は溝１７０内に収まるようにされている。好ましくは、４つの凹み１８４が各スラスト板８０に備えられていて２つの凹み１８４が各溝１７０に保持されるようになっている。かくて、一旦組み立てられると、スラスト板１８０は、ハウジング１６に対してサイドギヤ３６と一緒に回転するのが阻止されている。有利なことには、溝１７０は、球形室の機械加工作業時に機械加工することができ、このように、差動ケース１１２に対してコストを加えることはない。最後に、差動装置１１０はピニオン歯車３４を含むとして示されており、該ピニオン歯車３４の各々は前方歯車断片部１８６と、後方スラスト面１８８と、ピニオン軸３０を受け入れるようにされた孔１９０とを有している。円錐状のスラスト板１９２もピニオン歯車３４に関連して用いられていてケース１１２に対する硬化された摺動面を提供している。必要とされないけれども、スラスト板１９２は、保持用スラスト板１８０に用いられているのと同様の態様でケース１１２に保持することができる。
【００１６】
以上、詳細な説明の最適化された組立体窓幾何学的形状は従来の差動ケースを越えるいくつかの利点を提供する。まず第１に、従来の楕円形窓幾何学形状に較べて、最大曲げ応力を減少させることができる。次に、幾何学的楕円形の窓形状を有する場合に必要とされるごとき球形半径機械加工作業に対する同じ工具クリアランスの維持が可能となる。また、それは同じコアボックス分断線（リング歯車中心線に対して直角である球形室を二等分する平面）を維持し、並びに、リング歯車中心線に対して直角な全て断面の（リング歯車の中心線上での）重心の最適の位置を維持する。これらおよび他の利点により、差動ケースの壁厚の付随した低減が可能となり、および（または）疲労度の低い形式の材料を用いることが可能となる。
【００１７】
前述した記載は、本発明の様々な実施例を開示し、且つ述べている。特許請求の範囲に規定されている本発明の真の精神および正当な範囲から逸脱することなく、かような記載から、また、添付図面および特許請求の範囲から、様々な改変、変形および変化をなすことができることを当業者は容易に認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】モーター車両の軸組立体に組み込まれている従来の差動ユニットの断面図である。
【図２】図１に示されている差動ユニットとともに用いられるものと同様の差動ケースの側面図である。
【図３】本発明の好適実施例による差動ケースの側面図である。
【図４】図３に示された差動ケースの逆からの側面図である。
【図５】図３に示された差動ケースの頂面図である。
【図６】概ね図５の線６−６に沿って取られた断面図である。
【図７】概ね図３の線７−７に沿って取られた断面図である。
【図８】所定の負荷条件対差動ケース組立体窓の窓高さに対する最大曲げ応力のプロットである。
【図９】図３から図７の差動ケースを組み込み、且つ、付加的な新規な特徴を更に組み込んでいる差動ユニットの分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  差動装置
１２  差動ケース
１４  軸受組立体
１６  差動キャリア即ちハウジング
１８  内部室
２０  第１の穴
２２  第２の穴
２４  半径方向フランジ
２６  リング歯車
２８  ボルト
３０  ピニオン軸
３２  錠止用ピン
３３  孔
３４  一対のピニオン歯車
３６  一対のサイドギヤ
３８，４０  一対の筒状ハブ
４２，４４  一対の車軸
４８  バレル断片部
１１０  差動装置
１１２  差動ケース
１１８  室
１２２ａ，１２２ｂ  一対の組立体穴即ち窓
１４８  バレル断片部
１５０  ウェブ部分
１５２  円形縁部分
１５４  一対の対向した細長い縁部分
１５５ａ  第１の縁断片部
１５５ｂ  第２の縁断片部
１５５ｃ  円形断片部
１５６ａ，１５６ｂ  対向する縁面
１５８，１６０  一対の軸線方向孔
１６２  第１の断片部
１６４  第２の断片部
１６６  第１の断片部
１６８  第２の断片部
１７０  一対の横方向円形溝
１７２  前方歯車断片部
１７４  後方スラスト面
１７６  軸線方向ハブ
１７８  内部スプライン
１８０  円錐形スラスト板
１８２  軸線方向ハブ
１８４  突起あるいは凹み
１８６  前方歯車断片部
１８８  後方スラスト面
１９０  孔
１９２  円錐状のスラスト板
【図１】
0003805890.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003805890.tif 000006
【図６】
0003805890.tif 000007
【図７】
0003805890.tif 000008
【図８】
0003805890.tif 000009
【図９】
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