JP6091508B2 - モジュール式のクロスシャフトヨーク - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、2011年9月6日に出願された米国特許仮出願第61／531,458号に対する優先権を主張し、その開示内容はその全体を参照として本明細書に組み込む。

本開示は、概して、ワンピースのハウジング内に４つのピニオンを有する車両用デファレンシャルに関するものである。さらに具体的に言うと、本開示は、ヨークと、デファレンシャルをアセンブリするために用いるセルフロッキング機構と、を備えたクロスシャフト及びスタブシャフトに関するものである。

車両用デファレンシャルは、スリップ，オーバーステア，及びアンダーステアを防止し、また、トラクションコントロールを行う目的で車両のホイールが別々に回転することを可能にする歯車装置を含む。このデファレンシャルの一部は、１つ以上のシャフトに複数のピニオンギアを収容してもよい。従って、ピニオンギアは、協働しているサイドギアに対して位置を保持することができる。

デファレンシャルの中には、４つのピニオンを含むものがある。このタイプのデファレンシャルの中には、４つのピニオンを包囲するハウジングがピニオンシャフトを取り付けるために中間で２つに分割されていることを必要としているものがある。この設計を有する１つの例としては、中央にノッチを備えたクロスシャフトが交差する。この場合、ハウジングは平面に沿って合体しなければならず、クロスシャフトノッチが合体しなければならず、さらに、ハウジングは、通常、クロスシャフトを受けるために、２分割された片方または両方が変更されるため、機械加工における要求は高い。さらに、この設計では、ハウジングがこの２分割した部材を一体に固定する手段を有しなければならないため、装置のサイズが大きくなり、重くなる。

４つのピニオンを有するデファレンシャルの他の設計では、ワンピースのハウジング、及び、スタブシャフトとクロスシャフトの組み合わせを有する。スタブシャフトとクロスシャフトを位置合わせするための機械加工に加えて、ねじ部品を使用するため、これらの従来技術でのスタブシャフト設計における機械加工の要求はさらに高い。この設計では、さらに、リテーニングプレート（保持板）を含み、それにより、寸法公差を有する部品の数が増える。この設計では、ねじ切りされた領域に剛性用の追加材料を必要とし、また、ハウジングがリテーニングプレート及び／またはねじ切りされた部材を受けるための十分な手段を必要とするため、装置のサイズが大きくなり、重くなる。

デファレンシャル用の取り付けシステムであって、この取り付けシステムは、クロスシャフトと、第１スタブシャフトと、第２スタブシャフトと、ヨークと、を含み、前記クロスシャフトは、長軸と、該長軸に直交して前記クロスシャフトを貫通する通路と、を含み、前記通路は、第１穴部と第２穴部を含み、前記第１スタブシャフトは、前記第１穴部の中心軸と平行な長軸を含み、前記第２スタブシャフトは、前記第２穴部の中心軸と平行な長軸を含み、かつ、前記ヨークは、前記通路内に配置され、また、前記第１スタブシャフト内に延びる第１部分，及び，前記第２スタブシャフト内に延びる第２部分を含む、ことを特徴とする。

ワンピースのハウジングを含むデファレンシャルであって、このデファレンシャルは、前記ワンピースのハウジングが、第１，２，３，４ピニオンギアと、該第１及び第４ピニオンギアを貫通するクロスシャフトと、前記第２ピニオンギアを貫通する第１スタブシャフトと、前記第３ピニオンギアを貫通する第２スタブシャフトと、前記クロスシャフト，前記第１スタブシャフト，及び前記第２スタブシャフトの一部を貫通するヨークと、をほぼ取囲み、かつ、前記ヨークが、前記第１スタブシャフト及び前記第２スタブシャフトに嵌め合わせられ、前記ハウジング内の前記クロスシャフト，前記第１スタブシャフト，及び前記第２スタブシャフトを保持することを特徴とする。

デファレンシャルのハウジング内にピニオンシャフトをアセンブリするための方法であって、この方法は、前記ハウジングの第１開口部にクロスシャフトを挿入して、前記ハウジングを貫通して前記ハウジングの第２開口部まで前記クロスシャフトを延ばす、第１スタブシャフトにヨークを挿入する、前記ハウジングの第３開口部内に第２スタブシャフトを挿入する、前記クロスシャフトに当接するまで前記第２スタブシャフトを延ばす、前記ハウジングの第４開口部内に前記第１スタブシャフトを挿入する、前記クロスシャフトに当接するまで前記第１スタブシャフトを延ばす、前記クロスシャフトの開口部に前記ヨークを通す、及び、前記ヨークを前記第２スタブシャフトに嵌め合わせる、各ステップを含むことを特徴とする。

本発明における追加の目的と効果が、後述の一部において説明され、その一部の記述から明白となり、または、本開示の実施によって知るだろう。この目的と効果は、さらに、添付の請求の範囲において特に挙げられる構成要素とその組み合わせにより、理解を得られるだろう。

当然のことながら、前述の発明の概要と後述の詳細な説明の両方は、例となるものであり、また、説明のためのものでしかない。

図１は、デファレンシャルのピニオン用のハウジングの横断面図である。 図２は、ピニオン取り付けシステムの一部分の横断面図である。 図３は、ピニオン取り付けシステムの斜視図である。

添付図面に示されている本開示の態様を詳細に参照する。可能な限り、同一の参照番号が、同一または同類の構造を示すように図面全体にわたって用いられている。

図１は、デファレンシャルにおけるワンピースのピニオンハウジング５０の横断面を示している。すなわち、このハウジング５０は、二つ割りにして示されているが、実際には、残りの半分とのはめ合いを必要とせずにハウジングを完成させる単一のスリーブである。さらに、図１は、第１，２，３及び４ピニオンギア６１，６２，６３，６４と協働するサイドギア８０を示している。

ハウジング５０は、クロスシャフト１０，第１スタブシャフト２０及び第２スタブシャフト３０の挿入を受け入れるための第１，２，３及び４ハウジング開口部５１，５２，５３，５４を有する。第１及び２ハウジング開口部５１，５２は、同軸上にあり、また、第３及び第４ハウジング開口部５３，５４は、同軸上にある。クロスシャフト１０は、第１及び第４ピニオン６１，６４を貫通し、また、クロスシャフト１０は、一部が第１及び２ハウジング開口部５１，５２内で保持されている。第１スタブシャフト２０は、第２ピニオン６２を貫通し、また、一部が第３ハウジング開口部５３内で保持されている。第２スタブシャフト３０は、第３ピニオン６３を貫通し、また、一部が第４ハウジング開口部５４内で保持されている。

デファレンシャルのピニオン用の取り付けシステムは、ヨーク４０，クロスシャフト１０，第１スタブシャフト２０，及び第２スタブシャフト３０を含むことができる。図２及び３においてより詳細に示すように、ヨーク４０は、第１スタブシャフト２０に接続され、クロスシャフト１０を貫通し、かつ、第２スタブシャフト３０に接続されている。

ヨーク４０は、環状リップ４１を含むことができる。このリップ４１は、ヨーク４０を第１スタブシャフト２０に固定するために、第１スタブシャフト２０内部の凹部２１に圧入される。第１スタブシャフト２０内部の環状溝２２とヨーク４０の環状ノッチ４２において、さらなる取り付け手段を含むことができる。止め輪７０またはバングリングがノッチ４２内に設置される。ヨーク４０，ノッチ４２，及び止め輪７０は、止め輪７０が溝２２にかみ合うまで第１スタブシャフト２０に挿入される。第１スタブシャフト２０にヨーク４０を固定するために、この圧入は、単独か、または、止め輪の取り付けと共に用いられる。また、圧入なしの単独で止め輪の取り付けを行うことが望ましい。

ヨーク４０は、さらに、第２止め輪７１を受けるための第２ノッチ４３を含む。ヨーク４０，第２ノッチ４３，及び止め輪７１は、止め輪７１が第２溝３２にかみ合うまで第２スタブシャフト３０に挿入されることにより、第２スタブシャフト３０にはめ込まれて取り付けられる。図２は、第２スタブシャフト３０内部に第２凹部３１を示しているが、第２凹部３１は、任意のものであり、また、ヨーク４０上のリップをかみ合わせなくてもよい。代わりに、第１スタブシャフト２０を、第２スタブシャフト３０と同一にして、アセンブリにおいて同一部品を用いることができるようにしてもよい。

第１スタブシャフト２０は、第２スタブシャフト３０の長軸と平行なヨーク４０の長軸と平行な長軸を有する。これらの３軸は、クロスシャフト１０の長軸に直交する。クロスシャフト１０は、ヨーク４０の一部を通すための通路を形成する２つの開口部１１，１２を有する。クロスシャフト１０は、さらに、外壁に２つの凹部１３，１４を有する。この凹部１３，１４は、開口部１１，１２に隣接してもよく、また、開口部１１，１２と同心円状に近接してもよい。凹部１３，１４の其々は、平面１５，１６を有する。第１スタブシャフト２０の平面端部２３は、平面１５に当接してもよい。第１スタブシャフト２０の外面の一部は、凹部１３の内部に当接してもよい。同様に、第２スタブシャフト３０の平面端部３３は、平面１６に当接してもよい。第２スタブシャフト３０の外面の一部は、凹部１４の内部に当接してもよい。凹部１３，１４は、スタブシャフトに対する補足的機能として回り止め機能を含んでもよい。

図３は、回り止め機能を含んだ取り付けアセンブリの斜視図である。回り止め機能は、凹部１３に平面状の少なくとも１つの内側壁を含み、また、凹部１４に平面状の少なくとも１つの内側壁を含み得る。図３は、平面２４，２５を備えた第１スタブシャフト２０の２つの部分に当接する凹部１３の２つの平面側壁を示している。凹部１４の２つの平面側壁は、平面３４，３５を備えた第２スタブシャフト３０の２つの部分に当接する。第１及び第２スタブシャフト２０，３０は、曲面２６，３６の其々によって連なる平面２４，２５，３４，３５を備えた部分を含むことができる。クロスシャフト１０が凹部１３，１４において補足的な平坦面を含む場合、この平坦面２４，２５，３４，３５は、クロスシャフト１０に対する回転からスタブシャフト２０，３０をロック（固定）することができる。介在している曲面なしの三角形，四角形，六角形などのような、他の平坦面パターンが、面２６，３６に用いられてもよい。

取り付けシステムの重量バランスを維持するために、クロスシャフト１０は、直径変化または平坦面１９を有する。平坦面２４，２５，３４，３５，１９は、取り付けシステムの全体の重量を減らし、また、部品を形成するために必要とされる材料の量を減らす。

クロスシャフト１０，第１スタブシャフト２０，及び第２スタブシャフト３０の円筒部分１７，１８，２７，３７の其々は、第１，２，３，４ハウジング開口部５１，５２，５３，５４に、はめ込まれる。この円筒部分と開口部は、一旦正しく設置されると、ぴったりとフィットするように寸法公差が設定されているか、または、テーパ状になっていてもよい。

凹部２１，３１の縁部は、止め輪７０，７１が凹部２１，３１を通過して溝２２，３２に滑り込めるように、面取りされている。止め輪７０，７１が再圧縮されてアセンブリから抜け出ないように、溝２２，３２及びノッチ４２，４３は、面取りされていない。クロスシャフト１０は、止め輪７１が圧縮されてクロスシャフト１０を通過するように、開口部１１，１２の端部に追加の面取りを含んでもよい。

取り付けアセンブリをアセンブリする１つの方法は、ヨーク４０を第１スタブシャフト２０に圧入すること、止め輪７１をヨーク４０に取り付けること、ヨーク４０に取り付けられた止め輪７１をクロスシャフト１０の開口部１１，１２に通すこと、及び、止め輪７１及びヨーク４０に第２スタブシャフト３０をはめ込むことを含むことができる。

ピニオンハウジングをアセンブリするための方法は、ハウジング５０内部の第１，２，３，４ピニオン６１，６２，６３，６４を設置することを含むことができる。クロスシャフト１０は、ピニオン６１，６４内の中央ボアを通過することができ、また、ハウジング５０内の開口部５１，５２へ延びることができる。ヨーク４０は、リップ４１を用いて、第１スタブシャフト２０の凹部２１に圧入することができる。この方法における代替または追加のステップとして、ノッチ４２に止め輪７０を設置すること、及び、止め輪７０が溝２２にはまるまで止め輪７０と溝４２を第１スタブシャフト２０内に滑り込ませることが、含まれてもよい。第２止め輪７１は、ヨーク４０のノッチ４３内に設置される。

その後、ヨーク４０と第１スタブシャフト２０は、ハウジング５０の開口部５３に挿入され、第１スタブシャフト２０は、ハウジング５０の開口部５３からクロスシャフト１０へ延びる。第１スタブシャフト２０の平面端部２３は、凹部１３の平坦面１５に当接し、また、ヨーク４０が、クロスシャフト１０内の開口部１１，１２にわたって延び、止め輪７１及びノッチ４３が、クロスシャフト１０の外側に存在することができる。

第２スタブシャフト３０は、第１スタブシャフト２０が挿入される前または後に、ハウジング５０の開口部５４に挿入される。第２スタブシャフト３０は、ハウジング５０の開口部５４からクロスシャフト１０にかけて延び、平面端部３３が平坦面１６に当接するように、挿入される。止め輪７１及びノッチ４３は、溝３２と、滑り込ませることによるはめ込みを形成する。

ヨーク４０，クロスシャフト１０，第１スタブシャフト２０，及び第２スタブシャフト３０は、中空のものであり、これは、アセンブリされる取り付けシステムの重量を大いに減らす。さらに、取り付けシステムのはめ込みは、ねじ部品の必要性を解消し、機械加工公差を緩める。圧入とスナップ嵌めは、アセンブリを簡素化し、さらに、機械加工公差を緩める。これらのピニオンシャフトは、リテーニングプレート，ボルト，またはハウジングに取り付けられる他の手段を使用せずに、適切な位置で互いに保持し合うことができ、これは、アセンブリの重量を減らし、また、製造の複雑性を下げる。さらに、この開示された取り付けシステムは、ワンピースのピニオンハウジング内において容易なアセンブリを提供する。

本明細書様を考慮することやここに開示された実施例を実施することから、他の実施例を実施することは、当業者には明らかである。明細書及び実施例は、単なる例示にすぎず、本発明の技術的範囲及び思想は、以下の請求の範囲によって示されるものとする。

Claims (18)

1. デファレンシャル用の取り付けシステムであって、
   クロスシャフトと、
   第１スタブシャフトと、
   第２スタブシャフトと、
   ヨークと、を含み、
   前記クロスシャフトは、
   長軸と、
   該長軸に直交して前記クロスシャフトを貫通する通路と、を含み、前記通路は、第１穴部と第２穴部を含み、
   前記第１スタブシャフトは、前記第１穴部の中心軸と平行な長軸を含み、
   前記第２スタブシャフトは、前記第２穴部の中心軸と平行な長軸を含み、かつ、
   前記クロスシャフトは、前記第１穴部に隣接する第１凹部，及び，前記第２穴部に隣接する第２凹部を含み、前記第１凹部は第１平面を含み、前記第２凹部は第２平面を含み、前記第１スタブシャフトは、第１平面端部を含み、前記第１平面端部は、前記第１平面に当接し、前記第２スタブシャフトは、第２平面端部を含み、かつ、前記第２平面端部は、前記第２平面に当接し、
   前記ヨークは、前記通路内に配置されて前記クロスシャフトを貫通し、また、前記第１スタブシャフト内に延びる第１部分，及び，前記第２スタブシャフト内に延びる第２部分を含み、前記第１部分が前記第１スタブシャフトの前記第１平面端部近傍に接続され、かつ、前記第２部分が前記第２スタブシャフトの前記第２平面端部近傍に接続されることを特徴とする取り付けシステム。
2. 前記ヨークは、前記第１スタブシャフトに圧入ばめされ、また、前記ヨークは、前記第２スタブシャフトに滑りばめされることを特徴とする請求項１に記載の取り付けシステム。
3. 前記ヨークは、第１ノッチを含み、また、前記第２スタブシャフトは、溝を含み、止め輪が、前記溝に前記第１ノッチを固定することを特徴とする請求項２に記載の取り付けシステム。
4. 前記ヨークは、第２ノッチを含み、また、前記第１スタブシャフトは、第２溝を含み、第２止め輪が、前記第２溝に前記第２ノッチを固定することを特徴とする請求項３に記載の取り付けシステム。
5. 前記ヨークはリップを含み、前記第１スタブシャフトは凹部を含み、かつ、前記リップは、前記凹部に圧入ばめされることを特徴とする請求項２に記載の取り付けシステム。
6. さらに、第１止め輪及び第２止め輪を含み、前記ヨークが、第１ノッチ及び第２ノッチを含み、前記第１スタブシャフトが第１溝を含み、前記第２スタブシャフトが第２溝を含み、前記第１止め輪が、前記第１溝に前記第１ノッチを固定し、かつ、前記第２止め輪が、前記第２溝に前記第２ノッチを固定することを特徴とする請求項１に記載の取り付けシステム。
7. 前記クロスシャフト，前記第１スタブシャフト，及び前記第２スタブシャフトは、中空であることを特徴とする請求項１に記載の取り付けシステム。
8. 前記第１凹部は、少なくとも１つの平面側壁を含み、前記第１スタブシャフトの外側は、平面を有し、また、前記第１凹部の前記少なくとも１つの平面側壁に当接するように配置され、かつ、前記第２凹部は、少なくとも１つの平面側壁を含み、前記第２スタブシャフトの外側は、平面を有し、また、前記第２凹部の前記少なくとも１つの平面側壁に当接するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の取り付けシステム。
9. ワンピースのハウジングを含むデファレンシャルであって、
   前記ワンピースのハウジングは、
   第１，２，３，４ピニオンギアと、
   該第１及び第４ピニオンギアを貫通するクロスシャフトと、
   前記第２ピニオンギアを貫通する第１スタブシャフトと、
   前記第３ピニオンギアを貫通する第２スタブシャフトと、
   前記クロスシャフトを貫通し、前記第１スタブシャフトの一部，及び前記第２スタブシャフトの一部を貫通するヨークと、をほぼ取囲み、かつ、
   前記クロスシャフトは、第１凹部と第２凹部を含み、前記第１凹部は第１平面を含み、前記第２凹部は第２平面を含み、前記第１スタブシャフトは、第１平面端部を含み、前記第１平面端部は、前記第１平面に当接し、前記第２スタブシャフトは、第２平面端部を含み、かつ、前記第２平面端部は、前記第２平面に当接し、
   前記ヨークは、第１部分が前記第１スタブシャフトの前記第１平面端部近傍に嵌め合わされ、かつ、第２部分が前記第２スタブシャフトの前記第２平面端部近傍に嵌め合わせられ、前記ハウジング内の前記クロスシャフト，前記第１スタブシャフト，及び前記第２スタブシャフトを保持することを特徴とするデファレンシャル。
10. 前記ヨークは、前記第１スタブシャフトに圧入ばめされ、また、前記ヨークは、前記第２スタブシャフトに滑りばめされることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
11. 前記ヨークは、第１ノッチを含み、また、前記第１スタブシャフトは、溝を含み、止め輪が、前記溝に前記第１ノッチを固定することを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
12. 前記ヨークは、第２ノッチを含み、また、前記第２スタブシャフトは、第２溝を含み、かつ、第２止め輪が、前記第２溝に前記第２ノッチを固定することを特徴とする請求項１１に記載のデファレンシャル。
13. 前記ヨークはリップを含み、前記第１スタブシャフトは凹部を含み、かつ、前記リップは、前記凹部に圧入ばめされることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
14. 前記クロスシャフト，前記第１スタブシャフト，及び前記第２スタブシャフトは、中空であることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
15. 前記第１凹部は、少なくとも１つの平面側壁を含み、前記第１スタブシャフトの外側は、平面を有し、また、前記第１凹部の前記少なくとも１つの平面側壁に当接するように配置され、かつ、前記第２凹部は、少なくとも１つの平面側壁を含み、前記第２スタブシャフトの外側は、平面を有し、また、前記第２凹部の前記少なくとも１つの平面側壁に当接するように配置されることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
16. 前記ハウジングは、第１通路，第２通路，第３通路，及び第４通路を含み、前記第１通路は、前記第２通路，及び，前記第１通路から前記第２通路へ延びる前記クロスシャフトと同軸上にあり、前記第３通路は、前記第４通路，前記第３通路から前記クロスシャフトへ延びる前記第１スタブシャフト，及び，前記第４通路から前記クロスシャフトへ延びる前記第２スタブシャフトと同軸上にあることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャル。
17. デファレンシャルのハウジング内にピニオンシャフトをアセンブリするための方法であって、
    前記ハウジングの第１開口部にクロスシャフトを挿入して、前記ハウジングを貫通して前記ハウジングの第２開口部まで前記クロスシャフトを延ばす、
    前記クロスシャフトの第１平面に当接する第１スタブシャフトの第１平面端部近傍にヨークの第１部分を挿入する、
    前記ハウジングの第３開口部内に第２スタブシャフトを挿入する、
    前記クロスシャフトに当接するまで前記第２スタブシャフトを延ばす、
    前記ハウジングの第４開口部内に前記第１スタブシャフトを挿入する、
    前記クロスシャフトに当接するまで前記第１スタブシャフトを延ばす、
    前記クロスシャフトの開口部に前記ヨークを通す、及び、
    前記ヨークの第２部分を前記クロスシャフトの第２平面に当接する前記第２スタブシャフトの第２平面端部近傍に嵌め合わせる、各ステップを含むことを特徴とする方法。
18. さらに、前記第１スタブシャフトの凹部に、前記ヨークのリップを連結して圧入ばめとし，及び，止め輪を用いて、前記第２スタブシャフトの溝に、前記ヨークのノッチを連結する，各ステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
    

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