JP2676690B2 - 球形支承軸部を備えた差動小歯車を有する差動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車箱内で回転可
能に支承された差動ケースを含み、このケース内に２個
の同軸な差動横歯車と２組の軸平行な差動小歯車が受容
されており、各差動横歯車が一方の組の差動小歯車に噛
み合い、一方の組の各差動小歯車が他方の組の差動小歯
車の少なくとも１個に噛み合い、差動小歯車がそれぞれ
１つの歯列部分とこれに両側で続く支承軸部とを有し、
これらの支承軸部が差動ケースの支承穴のなかで支承さ
れている差動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記種類の差動装置は例えば米国特許公
報第 799 778号により公知であり、差動ケース及び歯車
セットの構造が単純である点で優れている。差動横歯車
と差動小歯車は平歯又は斜歯としておくことができる。
差動横歯車が支承軸部で支承されているので、特定の用
途にとって望ましいことであるが、このようなディファ
レンシャルの遮断値は小さい。

【０００３】この種のディファレンシャルは半径方向直
径が小さくなるように最適化されるとき、差動横歯車と
差動小歯車はやはり小さな直径に設計することが不可欠
である。所定のトルクにおいて歯の負荷が許容外に高く
なるのを防止するために適宜に大きな歯列長が必要であ
る。これによって差動小歯車が比較的細くなり、ピーク
トルクのとき差動小歯車のたわみは排除することができ
ない。その際に支承軸部で及び噛合い部内で動径移動が
生じて、それ相応の逸脱をもたらすことがある。差動装
置の直径低減の可能性がこれによって限定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その点から出発して本
発明の課題は、冒頭指摘した種類の差動装置用の差動小
歯車及びかかる差動小歯車を装備した差動装置を、差動
小歯車の細長構造様式の場合でも短時間のピーク負荷に
破損することなく耐えるように構成することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このための解決策は、支
承軸部の支承面が連続的に湾曲して樽状に構成され、即
ち長手中心に向けて膨らませて肉厚にされていることに
ある。

【０００６】そのことの利点として、ピーク負荷のと
き、支承穴の内部で支承軸部で動径移動が現れることな
く、差動横歯車の弾性たわみが可能となり且つ許容され
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】設計どおりのピークトルク及びそ
のことから生じる差動小歯車のたわみのとき動径移動が
まさに防止されるように、膨らみ部は設計されねばなら
ない。好ましい実施態様では支承軸部の支承面が縦断面
で円弧状に限定されており、最大中心距離が支承軸部の
長さのほぼ半分の箇所にある。

【０００８】更なる向上は、差動小歯車の歯列が好まし
くは両端に、各差動小歯車の軸の方に湾曲した勾配を有
する点にある。こうして、ピークトルクのもとで差動小
歯車が曲がるとき動径移動は相互噛合い範囲でも防止す
ることができる。この点についての補足的向上は、差動
横歯車の歯列が少なくとも、それぞれ外向きの軸方向末
端に、各差動横歯車の軸の方に湾曲した勾配を有する点
にある。

【０００９】別の好ましい１実施態様によれば、差動横
歯車の歯列範囲に直接続く軸部の軸部直径が、中間軸部
を介して縮減された支承軸部の軸部直径よりも大きい。
これによって、歯列範囲に直接続く軸部が特に強く負荷
されている事情に配慮され、というのもこれらの軸部は
差動横歯車との噛合い力を直接吸収するからである。

【００１０】支承軸部の範囲で動径移動を防止する補足
的措置では、差動ケースの支承穴がケース内側に向かっ
て拡張している。その際特に、ケース外側からケース内
側にかけて支承穴を連続的に円錐状に拡張させて設けて
おくことができ、又は、ケース外側に向かって軸部形状
に合わせて球冠状に先細となった円錐状拡張部をケース
内側の近傍に設けておくこともできる。

【００１１】最後に、支承穴はケース内側で円筒形に構
成し、それに続いてケース外側に向かって支承軸部の形
状に合わせて球冠状に先細とすることも可能である。

【００１２】前記支承穴は蓋部分の材料に直接に、又は
蓋部分の大きな円筒穴に嵌め込まれた軸受胴の材料に、
実施しておくことができる。

【００１３】最後に、支承穴は、その表面が軸受胴の材
料に実施されている限り、最大直径の横断面からケース
外側に向かってもケース内側に向かっても軸部形状に合
わせて球冠状に先細に構成することが可能である。この
ことから、当該軸受胴は周面に溝を設け、円筒穴に嵌め
込む前に樽状支承軸部に嵌める必要がある。

【００１４】別の１構成によれば、差動小歯車の円筒形
基本軸部に被着された軸受輪に支承軸部の樽状表面を実
施しておくことが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて好ましい１実施例を説
明する。図１に示す差動装置の差動ケース11は中央ケー
ス部分12と一体に形成された蓋13と端側で嵌め込まれた
蓋14とからなる。ケース部分12と蓋14とにフランジ15が
構成されており、このフランジに駆動小歯車がフランジ
接合可能である。蓋部分13、14には車軸を差し通すため
の貫通穴17、18と支承座19、20が設けられており、これ
らの支承座に支承手段を被着することができる。これら
の支承手段によって差動ケース11は図示しない歯車箱内
で回転可能に支承することができる。差動ケース11内で
２個の差動横歯車21、22が中央貫通穴のなかで同軸で受
容されている。差動横歯車21が歯列23を有し、差動横歯
車22が歯列24を有する。両方の差動横歯車21、22の間で
間座部材16がやはりこの穴のなかにある。第１組の差動
小歯車の第１差動小歯車25を偏心で認めることができ
る。この差動小歯車が歯列範囲26を有し、この歯列範囲
は差動横歯車22に噛み合い、且つ軸方向で付加的に間座
部材16の全長にわたって延びている。歯列範囲26に直接
に続く第１支承軸部27は蓋14の蓋穴30内で支承されてい
る。歯列範囲26の反対側末端に中間軸部28があり、この
中間軸部に続く第２支承軸部29は蓋部分13のケース穴31
内で支承されている。第２支承軸部29は中間軸部28及び
第１支承軸部27よりもそれぞれ直径が小さい。第１差動
小歯車25に対して対称に第２組の差動小歯車の第２の同
一構造の、但し軸方向で反対側に配置された差動小歯車
32が設けられており、この差動小歯車が歯列範囲33を有
し、この歯列範囲は差動横歯車21に噛み合い、且つ軸方
向で付加的に間座部材16の全長にわたって延びている。
歯列範囲33に直接に続く第１支承軸部34は蓋13の蓋穴37
内で支承されている。歯列範囲33の反対側末端に中間軸
部35があり、この中間軸部に続く第２支承軸部36は蓋部
分14のケース穴38内で支承されている。第２支承軸部36
は第１支承軸部34及び中間軸部35よりもそれぞれ直径が
小さい。

【００１６】本発明による１対の差動小歯車25、32と既
に説明した細部を図２〜図４に認めることができ、これ
らの細部にはここでも同じ符号が付けられている。中間
軸部28、35とそれぞれ他方の差動小歯車32、25の歯列と
の間に半径方向遊隙が設けられている。両方の歯列範囲
26、33は、間座部材16の位置及び長さに対応した軸方向
範囲で互いに噛み合う。それぞれこれを越える歯列部分
では図１に示すように歯列範囲26が差動横歯車22に噛み
合い、また図１に認めることができるように歯列範囲33
が差動横歯車21に噛み合う。支承軸部27、29、34、36の
表面がそれぞれ拡大細部Ｘによって図３に再現されてい
る。この図３において認められるように、支承軸部は樽
状表面を有し、即ち長さのほぼ半分の箇所に最大直径
と、そこから出発して両側へと減少する直径とを有す
る。図１の縦断面図において支承表面は、それぞれ長手
軸Z1、Z2の向こう側にその曲率中心がある円弧によって
限定されている。歯列範囲26、33の末端がそれぞれ図４
に示した拡大細部Ｙによって再現されている。これから
認めることができるように、歯丈がそのままの場合歯列
範囲の中心線はこの歯列末端で長手軸Z1、Z2の方に曲が
っている。

【００１７】図１の図示に対して僅かに変更された実施
態様の差動横歯車21、22が図５に示されている。歯列範
囲23、24を詳細に認めることができる。差動横歯車の間
の図示された軸方向間隔は既に指摘した中央間座部材が
占める。歯列範囲23、24の軸方向末端範囲がそれぞれ拡
大細部Ｚによって図６に再現されている。認めることが
できるように、歯丈がそのままの場合これらの歯列末端
範囲でそれぞれ歯列範囲の中心線が長手軸Z3、Z4の方に
曲がっている。

【００１８】図７から図９までには、既に先に示したさ
まざまな断面図で、即ち接線方向断面図（図７）と半径
方向断面図（図８，図９）で、差動ケース11内で支承さ
れた１対の差動小歯車25、32が相互噛合い状態（図７）
で、又は各付属の差動横歯車21、22との噛合い状態（図
８，図９）でそれぞれ示されている。未負荷状態におけ
る各長手中心線Z1、Z2と、トルクを受けて歯の負荷が高
まった状態における各長手中心線Ｚ1M、Ｚ2Mが示されて
いる。各中心線は、中心で負荷される２点支承式曲げ棒
の曲げ線から適宜に変形する。この場合差動小歯車の相
互支持が接線面での変形（図７）に寄与し、差動横歯車
での差動小歯車の支持が半径面での変形（図８，図９）
に寄与する。図２の本発明による細部Ｘ、Ｙは、難なく
裏付けることができるように、支承箇所30、31、37、38
の範囲で支承軸部の動径移動を防止するとともに歯列末
端範囲で歯列の動径移動も防止する。

【００１９】支承軸部34用支承穴37の各種構成態様が図
１０から図１２までに示されている。すべての図示にお
いて、詳しくは図示されていない断面図の蓋部分のそれ
ぞれ右側にケース内部を、また蓋部分の左側にケース外
部を想定することができる。図１０のａ、図１０のｂ、
図１０のｃでは支承穴37がそれぞれ蓋部分に直接設けら
れており、図１１のａ、図１１のｂ、図１１のｃではそ
れぞれ個別の軸受胴41、42が蓋部分の平滑な貫通穴43に
嵌め込まれている。

【００２０】支承穴37a はケース内部に向かって連続的
に円錐状に拡張して形成されている。支承穴37b はケー
ス内部に向かって最大軸部直径の横断面から円錐形に拡
張して構成されており、樽状の軸部形状に適合した球冠
状先細部がケース外側に向かって実施されている。

【００２１】支承穴37c はそれぞれ、ほぼ最大軸部直径
の横断面から、ケース内部に向かって純粋に円筒形に実
施されており、ケース内部に向かっては、樽状軸部形状
に合わせて球冠状に先細となっている。

【００２２】図１２では内部球冠体の形の支承表面37d
を有する軸受胴42が実施されている。この場合軸受輪42
は必然的に周面に溝が設けられている。外部樽形表面を
有する軸受輪44が球冠体に嵌め込まれている。軸受輪と
溝付き軸受胴との嵌合せは、軸受胴42を円筒穴43に挿入
する前に行わねばならない。差動小歯車の円筒形基本軸
部が軸受輪44に嵌め込まれ、軸受輪44は差動小歯車の支
承軸部の樽形表面を形成する。軸受輪のこの被着は、好
ましくは、軸受輪及び軸受胴を蓋穴に嵌め込む前に行わ
れる。

【００２３】本発明に係わる差動装置の実施の態様を列
挙すると、概ね以下の通りである。

【００２４】1. 支承軸部(27,29,34,36) の支承面が縦
断面で円弧状に限定されており、最大中心距離が支承軸
部の長さのほぼ半分の箇所にあることを特徴とする請求
項１に記載の差動装置。

【００２５】2. 差動小歯車(25, 32)の歯列(26, 33)が
少なくとも一方の軸方向末端に、好ましくは両方の軸方
向末端に、各差動小歯車の軸Z1、Z2の方に湾曲した勾配
を有することを特徴とする請求項１又は上記１項に記載
の差動装置。

【００２６】3. 差動横歯車(21, 22)の歯列(23, 24)が
少なくともそれぞれ、外向きの軸方向末端に、各差動横
歯車の軸Z3、Z4の方に湾曲した勾配を有することを特徴
とする請求項１または上記１〜２項のいずれか１項に記
載の差動装置。

【００２７】4. 歯列範囲に直接続く第１支承軸部(27,
34)の軸部直径(27, 34)が、歯列範囲から中間軸部(28,
35)を介して縮減された第２支承軸部(29, 36)の軸部直
径よりも大きいことを特徴とする請求項１または上記１
〜３項のいずれか１項に記載の差動装置。

【００２８】5. 支承軸部(27,29,34,36) の支承面が軸
受輪(44)に形成されており、これらの軸受輪が差動小歯
車(25, 32)の円筒形基本軸部に被着されていることを特
徴とする請求項１または上記１〜４項のいずれか１項に
記載の差動装置。

【００２９】6. 差動ケース(11)の支承穴(30,31,37,3
8) がケース内側に向かって拡張していることを特徴と
する請求項１または上記１〜５のいずれか１項に記載の
差動装置。

【００３０】7. 支承穴(30,31,37,38) がケース内側に
向かって円錐状に拡張していることを特徴とする上記６
項に記載の差動装置。

【００３１】8. 差動ケース(11)の支承穴(30,31,37,3
8) がケース外側に向かって、ほぼ最大軸部直径の横断
面から、球冠状に先細となっているいることを特徴とす
る請求項１または上記１〜７項のいずれか１項に記載の
差動装置。

【００３２】9. 支承穴(30,31,37,38) の表面が軸受胴
(41, 42)内に形成されており、これらの軸受胴が円筒形
ケース穴(43)に嵌め込まれていることを特徴とする請求
項１または上記１〜８項のいずれか１項に記載の差動装
置。

【００３３】１０．軸受胴(42)の周面に溝が設けられて
いることを特徴とする上記９項に記載の差動装置。

【００３４】１１．軸受胴(42)の内部が、ほぼ最大軸部
直径の横断面から、両端に向かって球冠状に先細となっ
ていることを特徴とする上記１０項に記載の差動装置。

【００３５】

【発明の効果】本発明による差動装置は上記構成を具備
しており、差動装置用の差動小歯車及びかかる差動小歯
車を装備した差動装置を、差動小歯車の細長構造様式の
場合でも短時間のピーク負荷に破損することなく耐える
ように構成したので、ピーク負荷時、支承穴の内部で球
形支承軸部で動径移動が現れることなく、差動横歯車の
弾性たわみが可能となり且つ許容される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による差動装置の縦断面図であるが、但
しこの図では本発明による細部を認めることはできな
い。

【図２】本発明による１対の差動小歯車を示す。

【図３】図２の支承軸部の表面細部Ｘの部分拡大図を示
す。

【図４】図２の歯列範囲の末端Ｙの部分拡大図を示す。

【図５】１組の差動横歯車を示す。

【図６】歯列範囲の軸方向末端範囲Ｚの部分拡大図を示
す。

【図７】負荷を受けて差動ケース内で支承される１対の
互いに噛み合う差動小歯車の接線方向断面図を示す。

【図８】付属の差動横歯車と噛み合う２つの小歯車のう
ちの第１小歯車の半径方向断面図を示す。

【図９】付属の差動横歯車と噛み合う２つの小歯車のう
ちの第２小歯車の半径方向断面図を示す。

【図１０】蓋部分に直接設けられた支承穴の形状及び３
つの実施態様を断面図において示し、 ａ）は１つの実施態様を示し、 ｂ）は類似する他の実施態様を示し、 ｃ）は類似する別の実施態様を示している。

【図１１】蓋部分に軸受胴を介して設けられた支承穴の
形状及び３つの実施態様を断面図で示し、 ａ）は１つの実施態様を示し、 ｂ）は類似する他の実施態様を示し、 ｃ）は類似する別の実施態様を示している。

【図１２】蓋部分に軸受胴に嵌め込まれた軸受輪を介し
て設けられた支承穴を断面図で示している。

【符号の説明】

11 差動ケース 12 ケース中央部分 13 蓋部分 14 蓋部分 15 フランジ 16 間座部材 17 貫通穴 18 貫通穴 19 支承座 20 支承座 21 差動横歯車 22 差動横歯車 23 歯列 24 歯列 25 差動小歯車（第１組） 26 歯列範囲 27 支承軸部 28 中間軸部 29 支承軸部 30 支承穴 31 支承穴 32 差動小歯車（第２組） 33 歯列範囲 34 支承軸部 35 中間軸部 36 支承軸部 37 支承穴 38 支承穴 41 軸受胴 42 軸受胴 43 円筒穴 44 軸受輪 Ｚ1 長手軸(25)、無トルク Ｚ1M 長手軸(25)、トルク負荷 Ｚ2 長手軸(26)、無トルク Ｚ2M 長手軸(26)、トルク負荷

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】歯車箱内で回転可能に支承された差動ケー
   ス(11)を含み、このケース内に２個の同軸な差動横歯車
   (21, 22)と２組の軸平行な差動小歯車(25, 32)が受容さ
   れており、各差動横歯車(21, 22)が一方の組の差動小歯
   車(25, 32)に噛み合い、一方の組の各差動小歯車が他方
   の組の差動小歯車の少なくとも１個に噛み合い、差動小
   歯車(25, 32)がそれぞれ１つの歯列部分(26, 33)とこれ
   に両側で続く支承軸部(27,29,34,36) とを有し、これら
   の支承軸部が差動ケース(11)の支承穴(30,31,37,38) の
   なかで支承されている差動装置において、 支承軸部(27,29,34,36) の支承面が連続的に湾曲して樽
   状に構成されていることを特徴とする差動装置。