JP4980725B2 - コンパクトディファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシング内部にて長手方向軸線Ａを中心として回転可能に支承するため及び回転駆動するためのディファレンシャル装置であって、第１の端部に底を有しかつ第２の端部に開口を有しているディファレンシャルケージと、長手方向軸線Ａに対し同軸に配置された２つのラテラルシャフトギヤと、ディファレンシャルケージ内でそれぞれラテラルシャフトギヤと噛合う複数の補償ギヤとを有する形式のものに関する。ディファレンシャル装置はしばしば自動車の駆動軸の軸ケーシング内に配置され、ラテラルシャフトギヤとジョイント軸とを介して１つの駆動軸の複数の駆動輪を駆動し、同時に駆動輪の間で回転数差を許容するために用いられる。この場合にはディファレンシャル装置が軸方向できわめてコンパクトでかつ短く構成され、駆動輪へのジョイント軸をできるだけ長く構成できると好適である。ジョイント軸が長ければ長いほど自動車の運転に必要な等速ジョイントの屈曲角は小さくなる。

先に述べた使用目的のための、軸方向でコンパクトに構成されたディファレンシャルは本願出願人の先の出願ドイツ国特許出願１０３５４９９９.４、１０３５４９９８.６、１０３５２９０４.７号明細書によって公知である。

本発明の課題は、同様に軸方向の構成長さの節減に対する大きなポテンシャルを有する、同様にコンパクトな構成を有するディファレンシャル装置を提供することである。課題の解決策は、ケーシング内部にて長手方向軸線Ａを中心として回転可能に支承するため及び回転駆動するためのディファレンシャル装置が、第１の端部に底を備えかつ第２の端部に開口を備えたディファレンシャルケージと、長手方向軸線Ａに対して同軸に配置された２つのラテラルシャフトギヤと、ディファレンシャルケージ内でそれぞれ両方のラテラルシャフトギヤに噛合う複数の補償ギヤと、ディファレンシャルケージの第１の端部にあって第１の転がり軸受を上側に差嵌めるための外側の支承座と、ディファレンシャルケージの第２の端部にあって第２の転がり軸受を内側に差嵌めるための内側の支承座とを有していることである。

ここで提案されている本発明による構成形式の支承装置によって、軸方向に短い構成形式は、第２の支承座のためにディファレンシャルケージに特別な付加部を設ける必要はなくなり、この支承座が内側の支承面として直接的にディファレンシャルケージに構成されることで達成される。これにより従来の意味でのディファレンシャルケージの底に向き合ったカバーを省略し、ディファレンシャルケージにおけるラテラルシャフトギヤと補償ギヤとの軸方向の組み立てをもっぱら簡単な確保手段で実施する可能性が与えられる。第２の軸受が開口側のラテラルシャフトギヤの外に接続しかつ確保手段が直接的に軸受に作用することで、この軸方向の確保手段は、間接的に開口側のラテラルシャフトギヤに作用することができる。補完された実施態様によれば、接触円板及び／又は支え円板はラテラルシャフトギヤと第２の軸受の軸受外レースリングとの間に挿入することができる。接触円板は外径においてラテラルシャフトギヤに相応していることができる。支え円板は第２の軸受と同じ外径を有している場合には外側の支承座に挿入されることができる。この場合、ディファレンシャルケージは有利な形式で内部にて直径を段階的に変化させられて、軸方向でバックカットなしで構成されていることができる。

軸方向の構成長さをさらに減じるためには、ラテラルシャフトギヤをクラウンギヤとしてかつ補償ギヤを円筒歯車として構成することができる。

組み立ての有利な形式では第１の転がり軸受は第１のケーシング部分に支承可能でかつ第２の転がり軸受は第２のケーシング部分に支承可能である。第２のケーシング部分は第１のケーシング部分と緊定可能、有利にはねじ固定可能なカバー部分であると有利である。

さらに有利である実施形態では第１のラテラルシャフトギヤはディファレンシャルケージ内に支承されているのに対し、第２のラテラルシャフトギヤはケーシングの１部、特に前記カバー部分に支承されている。

ラテラルシャフトギヤと補償ギヤは軸方向でディファレンシャルケージの底に支えられかつディファレンシャルケージの開口に挿入された既述の確保手段、特に簡単な確保リングにより軸方向で確保さていることができる。

軸ケーシングにおけるディファレンシャル装置の組み立ては、まず当該装置が第１の軸受手段でケーシング内に挿入され、次いでカバー部分が第２の軸受手段を取付けたうえで第１のケーシング部分と結合されることで行なわれる。両転がり軸受はこの組み立て順序に適合させられて、長手方向軸線Ａと同じ方向の角度を形成する作用線を有する。つまり作用線はほぼ互いに平行に位置している。この場合、作用線全体の円錐尖端は一致してディファレンシャルケージの開口へ向いている。ラテラルシャフトギヤには内側の軸スプラインを有する接続スリーブが付加されており、この接続スリーブ内へは等速ジョイントの軸ジャーナルが相対回動不能な結合のために直接的に挿入されることができる。本発明は部品数のきわめて少ない、軸方向の構成長さの短いディファレンシャルを提供する。この場合、第２の転がり軸受は直径において第１の転がり軸受よりも大きく構成されていることができる。互いに平行な作用線を有する提案された軸受配置によって軸受装置の支え長さは従来のいわゆるＸ配置された作用線を有する軸受装置に較べて拡大される。軸受配置の予荷重は第１のケーシング部分とカバー部分との組み立て結合によって付与される。

ディファレンシャルケージを閉鎖する、ディファレンシャルケージと結合された、従来の意味でのカバーは不要になるので軸方向の構成長さは節減されることができる。ディファレンシャルケージはコンパクトでかつ容易に製作可能である。

本発明の有利な実施例を以下、図面に基づき説明する。

図１はケーシングカバーを有する本発明によるディファレンシャル装置の第１実施例を長手方向断面図ａ）と横断面図ｂ）とで示した図である。

図２は図１に示したディファレンシャル装置をこれを補完するトリポードジョイントと共に示した縦断面図である。

図３はケーシングカバーを有する本発明によるディファレンシャル装置の第２実施例の縦断面図ａ）と横断面図ｂ）である。

図４は図３のディファレンシャル装置をこれを補完するトリポードジョイントと共に示した縦断面図である。

以下、図１と図３とについて一緒に説明する。図１と図３とにおいてはそれぞれ長手方向軸線Ａを有する本発明によるディファレンシャル装置１１が示されている。このディファレンシャル装置１１は第１端部に底１３を備えかつ第２端部に開口１４を備えたディファレンシャルケージ１２を有している。第１端部には外側にある支承座１５が構成され、該支承座１５の上には斜ローラ形軸受の形をした転がり軸受１６が被せ嵌められている。第２の端部にはディファレンシャルケージ１２は内側にある支承座１７を有している。この支承座１７内には同様に斜ローラ形軸受の形をした転がり軸受１８が差嵌められている。両転がり軸受１６，１８の作用線Ｃ１，Ｃ２は長手方向軸線Ａに関して同じ方向に向けられている。つまり両作用線Ｃ１，Ｃ２はほぼ平行でありかつその円錐先端で開口側へ向いている。ディファレンシャルケージ１２内には第１のラテラルシャフトギヤ２１と第２のラテラルシャフトギヤ２３とが配置され、第１のラテラルシャフトギヤ２１は接触円板２２を介して底１３に支えられかつ第２のラテラルシャフトギヤ２３は間接的に第２の転がり軸受１８に支えられている。図１においては接触円板２４はラテラルシャフトギヤ２３の外径を有し、これにより第２の転がり軸受１８の軸受外レースリングはケーシング面に軸方向で接触している。

図３においては支え円板２０が第２の転がり軸受１８の外径を有しているので、第２の転がり軸受１８の軸受外レースリングは支えリング２０の大きい方のリング面に軸方向で接触する。転がり軸受１８の領域ではディファレンシャルケージ１２にフランジ１９が一体成形されている。このフランジ１９には駆動する皿歯車が固定されることができる。ラテラルシャフトギヤ２１，２３はそれぞれクラウンギヤとして構成されかつ補償ギヤ２５，２６，２７と噛合う。これらの補償ギヤ２５，２６，２７は半径方向のジャーナル２９，３０，３１を有するジャーナルスター２８の上に支承されている。ジャーナルスター２８はリングカバー３３，３４，３５でディファレンシャルケージ１２において確保されている。ラテラルシャフトギヤ２１，２３と接触円板２２，２４と補償ギヤ２５，２６，２７とから成る組立ユニットはもっぱら内溝３６に挿入された確保リング３７によって軸方向で確保されている。確保リング３７はディファレンシャルケージ１２の開口１４内へ挿入される。ディファレンシャルケージ１２は転がり軸受１６を介して図示されていないケーシング部分に支承されるのに対し、転がり軸受１８を介してカバー部分３８に支承されている。該カバー部分３８は先に述べたケーシング部分内へ挿入可能で、特に該ケーシング部分とねじ結合可能である。カバー部分３８には外側の支承座３９を有する支承付加部４０があり、支承座３９に転がり軸受１８の内レースを受容している。ラテラルシャフトギヤ２１は結合スリーブ４１を介して直接的にディファレンシャルケージの１部に支承されている。結合スリーブ４１内には内側の軸スプライン４２を、ラテラルシャフトを差込むために備えている。ラテラルシャフトギヤ２３は同様に結合スリーブ４３を有している。この結合スリーブ４３にはラテラルシャフトを差込むための内側の軸スプラインが配置されている。結合スリーブ４３はニードル軸受４５を介してカバー部分３８の支承付加部４０内に支承されている。ディファレンシャルケージをシールするためにはさらにシール４６が設けられている。ここに開示したディファレンシャルケージにおいては、その軸方向の確保機能に関しては一般的なカバーは確保リング３７によって置換えられているのに対し、シール機能に関しては一般的なカバーはケーシングカバー３８によって置換えられている。この場合、ディファレンシャル装置はきわめて短く、ラテラルシャフトギヤとしてクラウンギヤを使用することによって特に短く構成される。ディファレンシャルケージは開口１４から見て内方へバックカットがなく、したがって簡単に製作されることができる。同時に当該構成形式では第２の転がり軸受１８は直径にて第１の転がり軸受１６よりも大きく構成すると有利である。

ディファレンシャルケージ１２自体は、まずラテラルシャフトギヤ２１が接触円板２２と一緒に導入され、次いで開口１４を通ってジャーナルスター２８が導入される。次いでジャーナルスター２８の上に外から補償ギヤ２５，２６，２７が取付けられ、次いで補償ギヤ２５，２６，２７がリングカバー３３，３４，３５により確保される。最後にラテラルシャフトギヤ２３が接触円板２４又は支え円板２０と一緒にかつ転がり軸受１８の外レースリングが組込まれる。そのあとで確保リング３７による確保が行なわれる。ディファレンシャル装置は全体としては左から右へ組み立てられる。この場合にはまずディファレンシャルケージが第１の転がり軸受１６を介して、図示されていないケーシングに挿入され、次いでカバー部分３８が軸受内レースリングと転がり軸受１８のローラと一緒にすでに組込まれた転がり軸受の軸受外レースリング内に挿入される。

図２と４とについては以下一緒に説明する。この場合には図１と３とに示された個々の構成部分は同じ符号で示されている。先の記述はその限りにおいてここに援用する。第２のラテラルシャフトギヤ２３の接続スリーブの軸スプライン内にはトリポードジョイント５１のジョイントピン５２が差込まれている。このジョイントピン５２は確保リング５３で接続スリーブ内に確保されている。トリポードジョイント５１にはジョイントチューリップ５４、ローラ装置５６を有するトリポードスター５５並びにトリポードスター５５に差込まれた軸５７が確認される。ジョイントチューリップ５４は軸５７に対し折畳ベロー５８でシールされている。

以下、本願の請求項１の有利な実施態様を記載しておく。
（１）第１の転がり軸受（１６）が第１のケーシング部分に支承可能でかつ第２の転がり軸受（１８）が、前記第１のケーシング部分と緊定可能である第２のケーシング部分、特にカバー部分（３８）に支承可能である、請求項１記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（２）第１のラテラルシャフトギヤ（２１）がディファレンシャルケージ（１２）内に支承されているのに対し、第２のラテラルシャフトギヤ（２３）がケーシング部分、特にカバー部分（３８）内に支承されている、請求項１又は２記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（３）ラテラルシャフトギヤ（２１，２３）と補償ギヤ（２５，２６，２７）とが軸方向でディファレンシャルケージ（１２）の底（１３）に支えられており、ディファレンシャルケージ（１２）の開口（１４）内に挿入された確保手段によって軸方向で確保されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（４）前記確保手段が第２の転がり軸受（１８）に軸方向で支えられて作用し、該第２の転がり軸受（１８）に開口側のラテラルシャフトギヤ（２３）が直接的又は間接的に軸方向で支えられている、請求項４記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（５）接触円板（２４）及び／又は支え円板（２０）が第２の転がり軸受（１８）の軸受外レースリングと開放側のラテラルシャフトギヤ（２３）との間に配置されている、請求項４又は５記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（６）ラテラルシャフトギヤ（２１，２３）がクラウンギヤであってかつ補償ギヤ（２５，２６，２７）が円筒歯車である、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（７）前記確保手段が内溝（３６）に挿入された確保リング（３７）として形成されている、請求項４から７までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（８）転がり軸受（１６，１８）が長手方向軸線（Ａ）に対し同じ方向の角度を形成する作用線、つまり互いに平行に位置している作用線を有しており、作用線の円錐先端がディファレンシャルケージ（１２）の開口（１４）に向いている、請求項１から８までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
（９）第２の転がり軸受（１８）が直径において第１の転がり軸受（１６）よりも大きい、請求項１から９までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。

ケーシングカバーを有する本発明によるディファレンシャル装置の第１実施例の長手方向断面図ａ）と横断面図ｂ）。 図１に示したディファレンシャル装置をこれを補完するトリポードジョイントと共に示した縦断面図。 ケーシングカバーを有する本発明によるディファレンシャル装置の第２実施例の縦断面図ａ）と横断面図ｂ）。 図３のディファレンシャル装置をこれを補完するトリポードジョイントと共に示した縦断面図。

符号の説明

１１ ディファレンシャル装置
１２ ディファレンシャルケージ
１３ 底
１４ 開口
１５ 支承座
１６ 転がり軸受
１７ 支承座
１８ 転がり軸受
１９ フランジ
２０ 支え円板
２１ ラテラルシャフトギヤ
２２ 接触円板
２３ ラテラルシャフトギヤ
２４ 接触円板
２５ 補償ギヤ
２６ 補償ギヤ
２７ 補償ギヤ
２８ ジャーナルスター
２９ ジャーナル
３０ ジャーナル
３１ ジャーナル
３３ リングカバー
３４ リングカバー
３５ リングカバー
３６ 内溝
３７ 確保リング
３８ カバー部分
３９ 支承座
４０ 支承付加部
４１ 接続スリーブ
４２ 軸スプライン
４３ 接続スリーブ
４４ 軸スプライン
４５ ニードル軸受
４６ 軸シール
５１ トリポードジョイント
５２ ジョイントピン
５３ 確保リング
５４ ジョイントチューリップ
５５ ジャーナルスター
５６ ローラ装置
５７ 軸
５８ 折畳ベロー

Claims (10)

1. ケーシング内部にて長手方向軸線（Ａ）を中心として回転可能に支承するため及び回転駆動するためのディファレンシャル装置（１１）であって、第１の端部に底（１３）を有しかつ第２の端部に開口（１４）を有しているディファレンシャルケージ（１２）と、長手方向軸線（Ａ）に対し同軸に配置された２つのラテラルシャフトギヤ（２１，２３）と、ディファレンシャルケージ（１２）内でそれぞれ両方のラテラルシャフトギヤ（２１，２３）と噛合う複数の補償ギヤ（２５，２６，２７）と、ディファレンシャルケージ（１２）の第１の端部にあって第１の転がり軸受（１６）を外側に支承するための外側の支承座（１５）と、ディファレンシャルケージ（１２）の第２の端部にあって第２の転がり軸受（１８）を内側に支承するための内側の支承座（１７）とを有しており、第１のラテラルシャフトギヤ（２１）が軸方向でディファレンシャルケージ（１２）の底（１３）に支えられていて、第２のラテラルシャフトギヤ（２３）が直接的又は間接的に第２の転がり軸受（１８）に軸方向で支えられていることを特徴とする、コンパクトディファレンシャル装置。
2. 第１の転がり軸受（１６）が第１のケーシング部分に支承可能でかつ第２の転がり軸受（１８）が、前記第１のケーシング部分と緊定可能である第２のケーシング部分のカバー部分（３８）に支承可能である、請求項１記載のコンパクトディファレンシャル装置。
3. 第１のラテラルシャフトギヤ（２１）がディファレンシャルケージ（１２）内に支承されているのに対し、第２のラテラルシャフトギヤ（２３）がカバー部分（３８）内に支承されている、請求項１又は２記載のコンパクトディファレンシャル装置。
4. ラテラルシャフトギヤ（２１，２３）と補償ギヤ（２５，２６，２７）とが、ディファレンシャルケージ（１２）の開口（１４）内に挿入された確保手段によって軸方向で確保されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
5. 前記確保手段が、第２の転がり軸受（１８）に軸方向で支えられており、第２の転がり軸受（１８）を介してラテラルシャフトギヤ（２１，２３）と補償ギヤ（２５，２６，２７）とに前記確保のために作用する、請求項４記載のコンパクトディファレンシャル装置。
6. 接触円板（２４）又は支え円板（２０）が第２の転がり軸受（１８）の軸受外レースリングと開放側のラテラルシャフトギヤ（２３）との間に配置されており、接触円板（２４）は開放側のラテラルシャフトギヤ（２３）の外径を有しており、支え円板（２０）は第２の転がり軸受（１８）の外径を有している、請求項４又は５記載のコンパクトディファレンシャル装置。
7. ラテラルシャフトギヤ（２１，２３）がクラウンギヤであってかつ補償ギヤ（２５，２６，２７）が円筒歯車である、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
8. 前記確保手段がディファレンシャルケージ（１２）の内溝（３６）に挿入された確保リング（３７）として形成されている、請求項４から７までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
9. 転がり軸受（１６，１８）が長手方向軸線（Ａ）に対し同じ方向の角度を形成する作用線、つまり互いに平行に位置している作用線を有しており、作用線の円錐先端がディファレンシャルケージ（１２）の開口（１４）に向いている、請求項１から８までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。
10. 第２の転がり軸受（１８）が直径において第１の転がり軸受（１６）よりも大きい、請求項１から９までのいずれか１項記載のコンパクトディファレンシャル装置。

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