JP4583033B2 - 差動装置用のクロスピン保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、全体として、自動車の駆動ラインにて使用される差動装置、より具体的には、クロスピンを差動装置ケース内に保持する機構に関する。

多くの自動車の駆動車軸は、車の走行方向に対し平行な軸線から該走行方向に対し垂直な軸線へ動力の伝動方向を変化させるハイポイドギヤセットを有している。該ハイポイドギヤセットは、差動装置ハウジングに連結されたリング歯車と、車軸ハウジング内に全体として支持されたピニオン歯車とを有している。駆動車軸組立体の適正な機能を促進するため、差動装置は、１対の可調節型差動装置軸受に取り付けられている。

更に、幾つかの自動車の駆動車軸は、１対の出力軸の間の相対的な回転を促進し得るように差動装置ハウジング内にて支持された歯車セットを有する差動装置組立体を備えている。該歯車セットは、典型的に、車軸の軸の端部にスプライン止めされた１対のヘリカル側部歯車を有している。ヘリカル側部歯車は、差動装置ハウジングに連結されたクロスピン上に全体として支持された対としたセットのヘリカルピニオンとかみ合っている。出力軸間の速度差に応答して、側部歯車とピニオンとのかみ合い係合を通じて伝動されたトルクは、歯車構成要素によって差動装置ハウジングの壁面に対して加えられる推進力を発生させ、速度差を摩擦力によって制限し且つ、出力軸の間にてトルクを比例的に供給する。

少なくとも１つの既知の差動装置は、止めねじ又はボルトを介して差動装置ケース内にクロスピンを保持する。該止めねじは、差動装置ケースのタップ穴と螺着可能に係合し且つ、差動装置のクロスピンの開口内に更に突き出す。差動装置のクロスピンを保持する別の既知の方法は、スナップリングをクロスピンの溝及び差動装置ケースの相応する溝内に配置することを含む。残念なことに、これらの機構は、差動装置ケース、クロスピン又はその双方に対しコスト高の機械加工工程を実施することを必要とする。更に、ねじ式締結具を使用するとき必要とされるトルク付与作業は、望ましくない程に、時間を消費し且つ、コスト的に許容し得ない。更に、構成要素の製造許容公差の結果、組み立てられたクロスピンは、差動装置ハウジングに対してある程度の自由度すなわち「アキシアル隙間（ｅｎｄ ｐｌａｙ）」を有することとなる。トルク付与又は止めリングの組み立てステップを不要にすることは、差動装置組立体を製造するのに必要な時間及びコストを削減する上で有益であろう。クロスピンのアキシアル隙間を解消することは、雑音又は過早の磨耗を生ずる傾向の少ない堅固な差動装置組立体を提供することになる。

本発明は、差動装置の歯車組立体内にてクロスピンを確実に保持する構成を提供する。クロスピンを保持するための改良された構成は、差動装置を比較的簡単に且つ、迅速に組み立てることを可能にする。更に、本発明は、必要な構成要素が少ない低コストの差動装置を製造する方法を提供する。従って、より少数の構成要素を取り扱い且つ設置するのに必要な時間を短くすることによりコストは更に最小となる。

本発明の１つの実施の形態において、差動装置の歯車組立体は、差動装置ハウジング内のリセス部に近接して配置された溝と共にクロスピンを有するクロスピンの保持装置を備えている。リセス部及び溝は、クロスピンを差動装置ハウジング内にて保持するため少なくとも部分的に樹脂で充填された保持通路を画成する。この実施の形態は、クロスピンを押し込んで凝固した樹脂材料をせん断させることだけで保守を行うことができる。保持後の差動装置の歯車組立体を再度、組み立てる間、スナップリングが保持通路内に配置される。

本発明の更なる側面において、代替的な実施の形態の差動装置の歯車組立体は、クロスピンに連結された１対の止めクリップを有している。ピニオン歯車の各々は、止めクリップの１つと差動装置ハウジングとの間に保持される。この実施の形態において、差動装置ハウジングは、溶融した樹脂材料に対するポート又は通路を提供し得るように機械加工を行わず、また、ハウジングに対して、止めボルトに対する隙間を提供し得るように機械加工を行わない。

本発明のその他の目的及び有利な効果は、添付図面及び特許請求の範囲の記載を参照しつつ、以下の好ましい実施の形態に関する詳細な説明を読むことによって当該技術分野の当業者に明らかになるであろう。

好ましい実施の形態の以下の説明は、性質上、単に一例にしか過ぎず、本発明、その用途又は使用を何ら限定することを意図するものではない。
図１及び図２を参照すると、本発明の１つの実施の形態の教示による構造とされたクロスピン保持装置が、全体として参照番号１０で示してある。クロスピン保持装置は、一例としての駆動車軸組立体１２と作用可能に関係付けた状態で示されている。図１に特に示すように、駆動車軸組立体１２は、全体として、差動装置組立体２０に駆動可能に相互に接続されたピニオン歯車１６及びリング歯車１８を有する遊星歯車セットを回転可能に取り付け得るように車軸ハウジング１４を有するものとして示してある。差動装置組立体２０は、方向変更又はその他の操縦操作の間に生ずるであろう車軸の軸の回転速度の差を補正しつつ、動力を１対の車軸の軸２２、２３に伝達する機能を果たす。車軸の軸の回転速度の差を補正するため、差動装置組立体２０は、車軸の軸に相互に接続された１対のピニオン歯車２４及び１対の側部歯車２６を有している。車軸組立体１２の適正な機能を促進するため、差動装置組立体２０は、１対の差動装置軸受２８に回転可能に取り付けられている。より具体的には、ハウジング１４は、差動装置軸受２８の各々の円周の約１／２を支持する半円形のジャーナル（図示せず）を有している。１対の軸受キャップ３０は、全体として、差動装置軸受２８の各々の残り約１／２を支持している。軸受キャップ３０の各々は、ねじ式締結具を介するといったような、当該技術分野にて慣用的な仕方にて車軸ハウジング１４に取り付けられている。

図３乃至図５を参照すると、差動装置組立体２０は、差動装置ケースすなわちハウジング３２と、クロスピン３４と、１対の側部歯車の座金３６と、１対のピニオン歯車の座金３８と、先に導入されたピニオン歯車２４と、側部歯車２６とを有している。差動装置ハウジング３２は、壁４２によって画成された内部キャビティ４０を有している。差動装置ハウジング３２は、壁４２を貫通して伸び且つ、内部キャビティ４０を差動装置ハウジング３２の外面４６と相互に接続する、１対の軸方向に整合した開口部４４を有している。開口部４４は、側部歯車２６を回転可能に支持し得る寸法とされている。また、開口部４４は、車軸の軸２２、２３が内部キャビティ４０内に挿入され且つ、側部歯車２６の内側スプライン部分４８と係合することも許容する。

差動装置ハウジング３２は、互いに実質的に軸方向に整合された第一の開口５０及び第二の開口５２も有している。第一及び第二の開口５０、５２の各々は、壁４２を貫通して伸びて内部キャビティ４０を差動装置ハウジング３２の外面４６と相互に接続する。第一の開口５０は、その一部分の周りを実質的に環状に伸びる第一のリセス部５４を有している。第一のポート５６は外面４６から壁４２を貫通して第一のリセス部５４まで伸びている。第二の開口５２は、第二のリセス部５８を有している。第二のポート６０は壁４２を貫通して伸び且つ第二のリセス部５８と連通状態に配置されている。

クロスピン３４は、第一の端部６２及び第二の端部６４を有する全体として円筒形状部材である。第一の端部６２は環状溝６６を有している。第二の端部６４は環状溝６８を有している。作動中、潤滑剤リザーバとして機能するように１対の平坦部７０（図２）がクロスピン３４に形成されている。

図５には、クロスピン３４が第一及び第二の開口５０、５２内に配置された完全な差動装置組立体２０が図示されている。環状溝６６は、第一の保持通路７２を画成し得るよう第一のリセス部５４と整合されている。クロスピン３４の第二の端部６４は第二の開口５２内に配置され、環状溝６８が第二のリセス部５８に近接するようにする。第二のリセス部５８及び環状溝６８は第二の保持通路７４を画成する。

ピニオン歯車２４がクロスピン３４にて回転可能に支持されている。ピニオン歯車の座金３８が壁４２とピニオン歯車２４との間にて内部キャビティ４０内に配置されている。ピニオン歯車の座金３８の各々はピニオン歯車が当接することができるスラスト面を提供する。同様に、側部歯車２６と差動装置ハウジング３２との間に側部歯車の座金３６が配置されている。

ピニオン歯車及び側部歯車が図５に図示するように、互いにかみ合い係合状態に配置された後、溶融した樹脂材料７６を導入してクロスピン３４を差動装置ハウジング３２内に保持する。具体的には、溶融した樹脂を第一のポート５６及び第一の保持通路７２内に注入する。溶融した樹脂は流動して第一のリセス部５４及び環状溝６６を充填し、これにより樹脂が凝固したならば、差動装置ハウジング３２に対するクロスピン３４の軸方向位置を固定する。冗長的な保持手段として、追加的な溶融樹脂が第二のポート６０及び第二の保持通路７４内に注入される。溶融した樹脂は、第二のリセス部５８及び環状溝６８と実質的に充填するように注入し、クロスピン３４を差動装置ハウジング３２に更に連結する。上述したように、ねじ穴内に止めピンを使用せずに、クロスピン３４を差動装置ハウジング３２内に保持することができる。更に、止めボルトを受け入れ得るようにクロスピン３４に横断穿孔する必要がない。

差動装置組立体２０は、必要となったならば、保守可能な組立体である。凝固した樹脂材料７６は、クロスピン３４又は差動装置ハウジング３２よりも実質的に低い機械的性質を示すため、クロスピン３４をその長手方向軸線に沿って押込むことにより、保持通路内に配置された凝固した樹脂をせん断することで差動装置組立体２０を分解することができる。一度び分解したならば、第一の保持通路７２及び第二の保持通路７４内に配置された１対の標準型スナップリング（図示せず）を使用することにより差動装置組立体の保守及び再組み立てを行うことができる。

図６を参照すると、第二の実施の形態のクロスピン保持装置が参照番号１００で示してある。第二の実施の形態のクロスピン保持装置１００は、上述したものと極めて類似する構成要素を含む差動装置組立体内にて使用可能である。明確化のため、同様の構成要素は、上述した参照番号で示してある。

クロスピン保持装置１００は、クロスピン１０４及び差動装置ハウジング１０２を連結する止めリング１０６を有する改変したクロスピン１０４と共に作用する簡略化した差動装置ハウジング１０２を有している。差動装置ハウジング１０２は、内部キャビティ１０８を画成する壁１０７を有するものとして上述した差動装置ハウジング３２と同様である。差動装置ハウジング１０２は、内部キャビティ１０８を差動装置ハウジング１０２の外面１１０と相互に接続する第一の開口１０９を有している。第二の開口１１２は、第一の開口１０９と整合されている。第二の開口１１２は、内部キャビティ１０８を外面１１０と相互に接続する。止めリング１０６の位置に基づいて、第一の開口１０９及び第二の開口１１２は、先の実施の形態の第一のリセス部５４及び第二のリセス部５８のような、更なる幾何学的作用部を有する必要がない。ポート５６、６０は省略することも可能であることを理解すべきである。従って、差動装置ハウジング１０２を機械加工するのに必要なコスト及び時間は、実質的に減少する。

クロスピン１０４は、第一の端部１１４及び第二の端部１１６を有する実質的に中実な円筒状部材である。第一のリング溝１１８及び第二のリング溝１２０は、第一の端部１１４と第二の端部１１６との間でクロスピン１０４に形成されている。クロスピン１０４の中間部分１２２は、第一のリング溝１１８と第二のリング溝１２０との間に配置されている。当該技術分野の当業者は、クロスピン１０４の第一の端部１１４及び第二の端部１１６は、最早、止めボルトを受け入れるため横断穿孔されないことが認識されよう。従って、クロスピン１０４の製造コストは削減される。

クロスピン保持システム１００を具備する差動装置組立体を組み立てるためには、側部歯車２６及び側部歯車の座金３６の各々が図６に示すように配置される。同様に、ピニオン歯車２４及びピニオン歯車の座金３８は、差動装置組立体１０２の内部キャビティ１０８内に配置されている。このとき、クロスピン１０４は、第一の開口１０９、ピニオン歯車２４を貫通して伸びる開口及び第二の開口１１２を通じて摺動可能に配置されている。止めリング１０６はクロスピン１０４に連結されている。１つの止めリング１０６は、第一のリング溝１１８内に配置されている。別の止めリング１０６は、第二のリング溝１２０内に配置されている。ピニオン歯車２４の各々は、止めリング１０６の各々の外側面１２６と当接する端面１２４を有している。上述した構成要素の各々の位置に基づいて、ピニオン歯車２４の各々は、一側部にて止めリング１０６によって軸方向に拘束されている。ピニオン歯車２４の各々は、ピニオン歯車座金３８、差動装置ハウジング１０２及び側部歯車２６によって止めリング１０６から軸方向に摺動しないように拘束されている。止めリング１０６は、また、中間部分１２２をピニオン歯車２４の各々の間にて捕捉することによりクロスピン１０４の軸方向への動きを制限する機能も果たす。

上記の説明は、本発明の単に一例としての実施の形態を開示し且つ記述するものである。当該技術分野の当業者は、上記の説明、添付図面及び特許請求の範囲から、特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、各種の変更、改変及び変化を為すことが可能であることが容易に認識されよう。

本発明のクロスピン保持装置を具備する一例としての車軸組立体の分解斜視図である。 本発明の第一の実施の形態のクロスピン保持装置を有する差動装置組立体の分解斜視図である。 本発明の教示による構造とされた差動装置ハウジングの端面図である。 図３に図示した差動装置ハウジングの断面側面図である。 本発明の第一の実施の形態のクロスピン保持装置を有する差動装置組立体の断面側面図である。 本発明の第二の実施の形態のクロスピン保持装置を有する差動装置組立体の断面側面図である。

符号の説明

１０ クロスピン保持装置
１２ 駆動車軸組立体
１４ 車軸ハウジング
１６ ピニオン歯車
１８ リング歯車
２０ 差動装置組立体
２２、２３ 車軸の軸
２４ ピニオン歯車
２６ 側部歯車
２８ 差動装置軸受
３０ 軸受キャップ
３２ 差動装置ケースすなわちハウジング
３４ クロスピン
３６ 側部歯車の座金
３８ ピニオン歯車の座金
４０ 内部キャビティ
４２ 壁
４４ 開口部
４６ 差動装置ハウジングの外面
４８ 内部スプライン部分
５０ 第一の開口
５２ 第二の開口
５４ 第一のリセス部
５６ 第一のポート
５８ 第二のリセス部
６０ 第二のポート
６２ 第一の端部
６４ 第二の端部
６６、６８ 環状溝
７０ 平坦部
７２ 第一の保持通路
７４ 第二の保持通路
７６ 樹脂材料
１００ クロスピン保持装置
１０２ 差動装置ハウジング
１０４ クロスピン
１０６ 止めリング
１０７ 壁
１０８ 内部キャビティ
１０９ 第一の開口
１１０ 差動装置ハウジングの外面
１１２ 第二の開口
１１４ 第一の端部
１１６ 第二の端部
１１８ 第一のリング溝
１２０ 第二のリング溝
１２２ クロスピンの中間部分
１２４ 端面
１２６ 外側面

Claims (8)

1. 差動装置歯車組立体において、
   車軸ハウジング内に回転可能に支持し得るようにされた差動装置ハウジングであって、内部チャンバと、第一の開口と、第二の開口とを有し、該第一及び第二の開口が、互いに実質的に軸方向に整合され、該第一の開口が該開口内に形成されたリセス部を有する前記差動装置ハウジングと、
   該差動装置ハウジングの前記内部チャンバ内で回転可能に支持された側部歯車と、
   前記差動装置ハウジングの前記内部チャンバ内に支持されたクロスピンであって、前記第一の開口及び第二の開口内に配置された端部を有し、保持通路を画成し得るように前記リセス部に近接して配置された溝を有する前記クロスピンと、
   該クロスピン上で且つ、前記側部歯車とかみ合い係合状態に回転可能に支持されたピニオン歯車と、
   前記クロスピンを前記差動装置ハウジング内にて保持し得るように前記保持通路内に配置された樹脂材料とを備え、前記差動装置ハウジングが、前記リセス部及び前記差動装置ハウジングの外面を相互に接続するポートを有する、差動装置歯車組立体。
2. 請求項１の差動装置歯車組立体において、前記溝が、前記クロスピンの外周の周りを伸びる環状凹部である、差動装置歯車組立体。
3. 請求項２の差動装置歯車組立体において、前記リセス部が、前記ポートと整合させた環状凹部の形状とされる、差動装置歯車組立体。
4. 請求項１の差動装置歯車組立体において、前記樹脂材料が、少なくとも部分的に前記ポートを充填する、差動装置歯車組立体。
5. 請求項４の差動装置歯車組立体において、前記第二の開口がリセス部を有し、前記クロスピンが第二の溝を有し、前記差動装置組立体が、前記第二の開口のリセス部及び前記第二の溝内に配置された追加的な樹脂材料を有する、差動装置歯車組立体。
6. 請求項１の差動装置歯車組立体において、前記リセス部及び前記溝が、前記差動装置歯車組立体を分解する間、前記樹脂材料が除去された後、スナップリングを受け入れて前記クロスピンを保持し得るような形態とされる、差動装置歯車組立体。
7. 差動装置歯車組立体を組み立てる方法において、
   １対の側部歯車を差動装置ハウジング内にて１対のピニオン歯車とかみ合い係合する状態に配置することと、
   リセス部を有する前記差動装置ハウジング内にて前記ピニオン歯車の各々を回転可能に支持し得るように、溝を有するクロスピンを配置することと、
   保持通路を画成し得るように前記溝を前記リセス部に近接する位置に配置することと、
   前記保持通路を溶融した樹脂材料にて少なくとも部分的に充填し、前記クロスピンを前記差動装置ハウジング内に保持することとを備え、前記差動装置ハウジングの外面から前記保持通路まで伸びるポート内に溶融した樹脂を注入することを更に備える、差動装置歯車組立体を組み立てる方法。
8. 請求項７の差動装置歯車組立体を組み立てる方法において、前記クロスピンと前記差動装置ハウジングとの間に配置され、前記第一の保持通路から隔てられた第二の保持通路内に溶融した樹脂を注入することを更に備える、差動装置歯車組立体を組み立てる方法。

Images