专利名称：内啮合齿轮与差速箱的紧固结构和使用该紧固结构的差动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内啮合齿轮与差速箱的紧固结构和使用该紧固结构的差动装置。
背景技术：
在汽车的驱动机构中使用的差速齿轮(differential gear)是被用于连接汽车的驱动轮的轴、并在汽车在弯道上转弯时吸收内轮与外轮的速度差差动装置的一种。简单说明其结构，差速齿轮包括被保持在差速箱的外侧的内啮合齿轮；被设置在差速箱内部并被安装在差速箱上的小齿轮；以及与小齿轮啮合的被安装在车轴上的齿轮。
并且，汽车的发动机等产生的驱动力被传递到紧固在差速箱上的内啮合齿轮，通过安装在差速箱上的小齿轮转动被安装在车轴上的齿轮，由此向车轴传递动力。除此之外，作为用于汽车的差动装置，还有补救了在一侧车轮处于无负荷状态时导致车轴空转的差速齿轮的缺点的被称为LSD的装置，但其在差速箱的外侧使用内啮合齿轮的方面具有相同的结构。此外，将内啮合齿轮紧固到该差动装置具备的差速箱上的方法一直以来采用了使用螺栓紧固的方法。但是，若使用所述使用螺栓的紧固方法，由于螺栓的重量和需要为了用螺栓紧固而所需的壁厚等，存在重量增加的问题。因此，还研究了不是通过螺栓紧固而是通过铆接固定进行差速箱与内啮合齿轮的紧固的方法(例如参见专利文献I)。图10是现有的差速齿轮110的概要构成图。图11是差动齿轮112的装配示意图。图12是示出内啮合齿轮103压配至差速箱102的工序的图，示出了压配完成前的状态。图13是示出将内啮合齿轮103压配至差速箱102的工序的图，示出了完成压配的状态。图14是示出将内啮合齿轮103铆接固定到差速箱102上的工序的图。图10所示的差速齿轮110采用了在将环形的内啮合齿轮103压配到图11所示的差速箱102的一端外周面上之后、通过铆接加工进行紧固的紧固结构101。如图12 图14所示，在内啮合齿轮103的外周面上设置有传递驱动的齿轮部104。并且，多个槽口部105在内啮合齿轮103的内周面上沿周向连续形成。如图12所示，在差速箱102上，与差速箱102同轴地设置有箱侧压配面106，内啮合齿轮103被压配至该箱侧压配面106。跟部107相对于箱侧压配面106垂直地设置在箱侧压配面106的外侧(图中右端部)，用于限制内啮合齿轮103的压配量。此外，凸缘部108沿差速箱102的轴向延伸设置在箱侧压配面106的内侧(图中左端部)。凸缘部108从箱侧压配面106延伸设置的长度被设定为当将内啮合齿轮103向箱侧压配面106压配直至触到跟部107时凸缘部108从内啮合齿轮103向侧方突出的长度。这样的差速齿轮110如图12所示，将内啮合齿轮103从差速箱102的凸缘部108侧向箱侧压配面106压配。如图13所示，内啮合齿轮103被压配到箱侧压配面106，直到端面103a触到跟部107为止。此时，内啮合齿轮103以使槽口部105被配置在与跟部107相反的一侧的方式被压配到箱侧压配面106。并且，如图14所示，将凸缘部108的从内啮合齿轮103伸出的部分向槽口部105侧推到并推压到槽口部105上。于是，凸缘部108的材料相对于各个槽口部105塑性流动。由此，凸缘部108被铆接固定到槽口部105中，内啮合齿轮103被保持在该铆接部分与跟部107之间。专利文献I :欧洲专利申请公开公报第647789号
发明内容
然而，在现有的差速齿轮110中，如图14所示，跟部107比箱侧压配面106被设置在更外侧(图中右端部)，因此如图10和图11所示，差速箱102的轴向长度延长了与跟部107的轴向厚度C相当的量。尤其，当进行将内啮合齿轮压配到差速箱102的箱侧压配面106的压配工序时，会有例如重达800kg的负载作用于跟部107。此外，当差速齿轮110传 递动力时，会有例如重达2吨的力作用于凸缘部108与槽口部105的铆接部，而其啮合反作用力作用于跟部107。为了应对该压配负载和啮合反作用力，跟部107的图10、图11、图14所示的轴向厚度C需达到一定程度，因此具有差速箱102的轴向长度变长的倾向。而且，如图14所示，为了在跟部107进行定位，需要将跟部107的外径尺寸D2设置得比箱侧压配面106的外径尺寸Dl大。由此，现有的紧固结构101以及差速箱110中，跟部107向内啮合齿轮103的外侧突出很多。跟部107的轴向厚度C越大，并且跟部107的外径尺寸D2越大，材料重量就越增大，并引起成本上升。此外，当跟部107从箱侧压配面106向外侧突出时，搬运部件时部件间会发生碰撞，有时会在跟部107留下打痕。如果在跟部107的与内啮合齿轮103的端面103a对接的面形成打痕，跟部107就无法相对于差速箱102正确地定位内啮合齿轮103。在此情况下，该差速箱102成为疵品，恶化成品率。而且，在差速齿轮110中，如图11所示，将差动齿轮112装配到设置在差速箱102中的装配空间111。为了将差动齿轮112自动装配到装配空间111，需要在差速箱102中设置装配空间111，以使差动齿轮112完全容纳其中。但是，如果跟部107从箱侧压配面106伸出，差速箱102的轴向长度变长，有时在设计上难以确保装配空间111的轴向长度E以完全容纳差动齿轮112。本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种能够将差速箱小型化的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构以及使用了该紧固结构的差动装置。为了解决上述问题，本发明一个方面涉及的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构中，其特征在于，所述内啮合齿轮包括齿轮侧压配面，其被设置成环形；凸部，其比所述齿轮侧压配面形成于更内侧；以及槽口部，其隔着所述凸部而被设置在所述齿轮侧压配面的相反侧，所述差速箱包括箱侧压配面，其被设置为环形，所述齿轮侧压配面被压配至该箱侧压配面；凸缘部，其外径尺寸小于所述箱侧压配面的外径尺寸，并且该凸缘部被铆接至所述槽口部；以及箱侧平滑面，其通过与所述凸部抵靠而相对于所述差速箱定位所述内啮合齿轮。
在如上构成的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构中优选所述凸部被设置成相对于所述内啮合齿轮的轴线垂直，所述箱侧平滑面被设置成相对于所述差速箱的轴线垂直。在如上构成的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构中优选所述齿轮侧压配面的轴向长度与所述箱侧压配面的轴向长度相同。为了解决上述问题，本发明一个方面涉及的差动装置使用了上述内啮合齿轮与差速箱的紧固结构。上述方面的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构以及使用了该紧固结构的差动装置将箱侧压配面和齿轮侧压配面压配，直到内啮合齿轮的凸部触到箱侧平滑面为止。然后，将凸缘部推压到槽口部上进行铆接。通过将凸部触到箱侧平滑面上，内啮合齿轮被定位到差速箱上。凸部被设置在比齿轮侧压配面更内侧，并被配置在槽口部与齿轮侧压配面之间，因此其与箱侧平滑面的接触部分不向差速箱的外侧伸出。由此，上述方面的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构以及使用了该紧固结构的差动装置不需要在差速箱的箱侧压配面的外侧 设置用于相对于差速箱定位内啮合齿轮的凸部，能够将差速箱小型化。在如上构成的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构中，凸部被设置成相对于内啮合齿轮的轴线垂直，箱侧平滑面被设置成相对于差速箱的轴线垂直。因此，当将内啮合齿轮压配至差速箱直到使凸部触到箱侧平滑面时，使得凸部与箱侧平滑面面接触来进行定位。由此，根据如上构成的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构，能够相对于差速箱正确地定位内啮合齿轮。在如上构成的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构中，以使齿轮侧压配面在压配方向上的长度与箱侧压配面在压配方向上的长度相同的方式，将凸部配置在齿轮侧压配面的内侦牝因此当使凸部触到箱侧平滑面来进行定位时，内啮合齿轮不会伸出到差速箱的外侧。
图I涉及本发明的第一实施方式，是应用了内啮合齿轮与差速箱的紧固结构的差动装置的概要构成图；图2涉及本发明的第一实施方式，是内啮合齿轮与差速箱的紧固结构的示意图；图3是相对于内哨合齿轮的轴向垂直的方向上的局部截面图；图4是从图3的K方向观看的内啮合齿轮的内周面的局部放大图；图5是差速箱的局部截面图；图6是用于说明压配工序的图，示出了压配完成前的状态；图7是用于说明压配工序的图，示出了完成压配的状态；图8是用于说明柳接工序的图；图9是铆接部分的局部放大图；图10是现有的差速齿轮的概要构成图；图11是差动齿轮的装配示意图；图12是示出将内啮合齿轮压配到差速箱的工序的图，示出了压配完成前的状态；图13是示出将内啮合齿轮压配到差速箱的工序的图，示出了完成压配的状态；图14是示出将内啮合齿轮铆接固定到差速箱的工序的图。符号说明
I内啮合齿轮与差速箱的紧固结构2差速箱3内啮合齿轮6箱侧压配面8凸缘部9箱侧平滑面 10差速齿轮(差动装置的一例)21齿轮侧压配面23 凸部
具体实施例方式下面，参考附图，对本发明涉及的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构以及使用了该紧固结构的差动装置的一个实施方式进行说明。图I涉及本发明的第一实施方式，是应用了内啮合齿轮3与差速箱2的紧固结构I (以下称为“紧固结构I”。)的差动装置的概要构成图。图2是涉及本发明的第一实施方式，是差速箱2与内啮合齿轮3的紧固结构I的示意图。图I以及图2所示的紧固结构I与现有技術一样被应用于在汽车的驱动机构中使用的差速齿轮10 (差动装置的一例)。紧固结构I中，通过将内啮合齿轮3压配到差速箱2之后进行铆接加工，从而内啮合齿轮3被紧固在差速箱2上。在差速齿轮10中，当旋转力矩传递到内啮合齿轮3时，差速箱2经由与内啮合齿轮3铆接的铆接部分和与内啮合齿轮3压配的压配部分从内啮合齿轮3接受旋转力矩的传递，从而与内啮合齿轮3 —体地旋转。如图2所示，在差速箱2中设置有用于装配差动齿轮12的装配空间11。没有图示的小齿轮经由没有图示的小齿轮轴可旋转地配置在装配空间11中。差动齿轮12以完全进入装配空间11内的状态被配置，并与没有图示的小齿轮啮合。差动齿轮12与没有图示的车轴连结。在这种差速齿轮10中，当差速箱2与内啮合齿轮3 —体旋转时，没有图示小齿轮经由没有图示的小齿轮轴而与差速箱2 —体旋转,从而变换从内啮合齿轮3传递到差速箱2的旋转力矩的力的朝向后传递给差动齿轮12，使得车轴旋转。应用于这种差速齿轮10的紧固结构I中，相对于差速箱2在轴向上定位内啮合齿轮3的部位被设置成不向内啮合齿轮3的外侧伸出。图I以及图2所示的内啮合齿轮3通过将低碳钢成型为轴向长度短的圆筒形状而形成，并在其表面实施了浸碳处理。如图I所示，在内啮合齿轮3的外周面设置有从外部装置被传递旋转力矩的齿轮部4。图3是相对于内啮合齿轮3的轴向垂直的方向的局部截面图。图4是从图3的K方向观看的内啮合齿轮3的内周面3c的局部放大图。如图3所示，从内啮合齿轮3的图中右侧的第一端面3a形成有环形的齿轮侧压配面21。齿轮侧压配面21的内径尺寸All被设定得比内啮合齿轮3的内周面3c的内径尺寸A12大，并且齿轮侧压配面21被形成在与内啮合齿轮3的轴线相同的轴上。齿轮侧压配面21从第一端面3a沿轴向形成规定长度W2。因此，在内啮合齿轮3中，从图中左侧的第二端面3b沿轴向具有规定长度Wl的凸部23呈环形形成在齿轮侧压配面21的内侧(图中左侧)。齿轮侧平滑面22由在内啮合齿轮3的内周面3c与齿轮侧压配面21之间形成高低差的面(凸部23的齿轮侧压配面21侧的面)构成。齿轮侧平滑面22以相对于内啮合齿轮3的轴线垂直的方式平坦地形成。凸部23的轴向的规定长度Wl被设定为以确保以下刚性，该刚性在将内啮合齿轮3压配到差速箱2时能够阻止接受压配负载的凸部23变形，并且在将作用于该齿轮部4的旋转力矩从内啮合齿轮3向差速箱2传递时能够阻止接受齿轮部4的啮合反作用力的凸部23变形。内啮合齿轮3具有多个槽口部5，该槽口部5隔着凸部23而设置在齿轮侧压配面21的相反侧。如图4所示，槽口部5从内啮合齿轮3的第二端面3b侧(图3的K方向)观看被形成为山形状。槽口部5沿着向内啮合齿轮3的第二端面3b开口的内周面3c的開口部而连续设置。图5是差速箱2的局部截面图。 差速箱2通过比内啮合齿轮3更软的铸铁形成，以便铆接工序时容易发生塑性流动。差速箱2中的箱侧压配面6、凸缘部8、箱侧平滑面9、装配空间11等通过切削加工而形成。箱侧压配面6在差速箱2的一端外周面上被设置成环形，内啮合齿轮3的齿轮侧压配面21将被压配到该箱侧压配面6。凸缘部8的外径尺寸A2小于箱侧压配面6的外径尺寸Al，该凸缘部8将被铆接至内啮合齿轮3的槽口部5。凸缘部8被设置成环形。箱侧压配面6和凸缘部8被设置在与差速箱2的轴线相同的轴上。箱侧平滑面9由在箱侧压配面6与凸缘部8之间形成的高低差部分形成。箱侧平滑面9以相对于差速箱2的轴线垂直的方式平坦地设置。箱侧压配面6的外径尺寸Al被设定为大于图3所示的齿轮侧压配面21的内径尺寸All，由此设置压配量。箱侧压配面6被设置成轴向长度W21与齿轮侧压配面21的轴向的规定长度W2相同，并且当将凸部23触到箱侧平滑面9来在轴向上进行定位时，使得差速箱2的第一端面2a与内啮合齿轮3的第一端面3a被配置在同一平面上。轴向长度W21被设定为能够阻止箱侧平滑面9由于在内啮合齿轮3被齿轮部4驱动传递时齿轮部4上产生的啮合反作用力、或在将内啮合齿轮3压配到差速箱2时产生的压配负载而变形。凸缘部8被设定为从差速箱2的箱侧平滑面9向差速箱2的轴向突出规定长度Wllo凸缘部8与箱侧压配面6同轴地被设置成环形。规定长度Wll被设置成比图3所示的凸部23的轴向的规定长度Wl更长，使得当向箱侧压配面6压配齿轮侧压配面21直到凸部23触到箱侧平滑面9为止时，先端部从内啮合齿轮3的第二端面3b突出。凸缘部8的径向厚度B被设定为可变形的厚度。[差速箱与内啮合齿轮的紧固方法]图6是用于说明压配工序的图，示出了压配完成前的状态。图7是用于说明压配工序的图，示出了完成压配的状态。图8用于说明铆接工序的图。图9是铆接部分30的局部放大图。如图6所示，将内啮合齿轮3的齿轮侧压配面21从差速箱2的凸缘部8侧向箱侧压配面6对接，向轴向推压内啮合齿轮3来将齿轮侧压配面21压配到箱侧压配面6。如图7所示，内啮合齿轮3中的齿轮侧压配面21被压配到箱侧压配面6，直到将齿轮侧平滑面22触到差速箱2的箱侧平滑面9。若在将齿轮侧压配面21压配到箱侧压配面9时凸部23触到箱侧平滑面9，则例如会有重达800kg的力作用于作用箱侧平滑面9。但是，在差速箱2中，由于箱侧压配面6的轴向长度W21设定为能够抵抗压配负载的大小，因此箱侧平滑面9等不会因为压配负载而变形。此外，凸部23的轴向长度Wl也被设定为能够抵抗压配负载的大小，因此凸部23不会因为压配负载而变形。齿轮侧平滑面22与箱侧平滑面9被形成为没有凹凸的平坦的形状。此外，齿轮侧平滑面22被设置为相对于内啮合齿轮3的轴线垂直，箱侧平滑面9被设置为相对于差速箱2的轴线垂直。因此，通过齿轮侧平滑面22与箱侧平滑面9面接触，内啮合齿轮3相对于差速箱2在轴向上被正确地定位。此外，齿轮侧压配面21以与内啮合齿轮3的轴线同轴的方式被设置为环形，箱侧平滑面9以与差速箱2的轴线同轴的方式被设置为环形。因此，通过齿轮侧压配面21与箱 侧压配面6的压配部分，内啮合齿轮3相对于差速箱2在径向上被定位。然后，如图8所示，将从内啮合齿轮3的第二端面3b向侧方伸出的差速箱2的凸缘部8向内啮合齿轮3侧推到，并强力推压到槽口部5上。凸缘部8的硬度低于槽口部5的的硬度，因此当将凸缘部8推压到槽口部5时，凸缘部8的材料塑性流动并填充到各槽口部5中。由此，如图9所示，凸缘部8以进入各槽口部5的截面呈山形的方式塑性变形而被铆接，从而形成铆接部30。通过上述压配工序和铆接工序，内啮合齿轮3以下述状态被差速箱2保持凸部23被凸缘部8和槽口部5的铆接部30、与箱侧平滑面9和齿轮侧平滑面22之间的接触部分夹持，从而防止了内啮合齿轮3相对于差速箱2的轴向滑动，并且通过箱侧压配面6与齿轮侧压配面21之间的压配部分防止了内啮合齿轮3相对于差速箱2的径向滑动。[驱动传递动作说明]在图2所示的差速齿轮10中，当旋转力矩传递到内啮合齿轮3的齿轮部4时，差速箱2与内啮合齿轮3 —体旋转，从而向差动齿轮12传递动力。从内啮合齿轮3向差速箱2的动力传递通过齿轮侧压配面21与箱侧压配面9的压配部分、以及各槽口部5与凸缘部8的铆接部30来进行。例如，当从没有图示驱动齿轮向齿轮部4传递了旋转力矩时，齿轮部4产生啮合反作用力。在此情况下，有时例如会有重达200吨的啮合反作用力作用于箱侧平滑面9或凸部23上。在差速箱2中，由于箱侧压配面6的轴向长度W21被设定为能够反抗啮合反作用力的大小，因此箱侧平滑面9等不会因为啮合反作用力而变形。此外，由于轴向长度Wl被设定为能够反抗啮合反作用力的大小，因此凸部23不会因为啮合反作用力而变形。而且，在差速箱2中，由于侧平滑面9被设置在箱侧压配面6的内侧，因此能够确保箱侧平滑面9的径向宽度尺寸(高度)与图10 图14所示的现有的紧固结构101的跟部107的径向宽度尺寸(高度)相等或者更大。由此，齿轮侧压配面21与箱侧压配面6在传递力矩时不会相互滑动而磨损压配部分，旋转力矩可从内啮合齿轮3稳定地传递到差速箱2。[作用效果]根据上述紧固结构I以及差速齿轮10，齿将箱侧压配面9和齿轮侧压配面21压配，直到圈3的凸部23触到箱侧平滑面9为止。然后，将凸缘部8推压到槽口部5中并进行铆接。通过使凸部23触到箱侧平滑面9，内啮合齿轮3相对于差速箱2被定位。凸部23比齿轮侧压配面21设置在更内侧，并被配置在槽口部5与齿轮侧压配面21之间，因此其与箱侧平滑面9的接触部分不会伸出到差速箱2的外侧。由此，本实施方式的紧固结构I以及使用了该紧固结构I的差速齿轮10不需要如图11所示的现有的差速箱102那样在箱侧压配面106的外侧(形成有槽口部5的第二端面3b的相反侧的第一端面3a)上设置跟部107，能够缩短差速箱2的轴向长度来使差速箱2小型化。通过将差速箱2小型化，可获得减少差速箱2中使用的材料重量、能够降低成本的附加效果。此外，差速箱2与现有的差速箱102相比能够将轴向总长缩短与跟部107的轴向厚度C相当的量，因此能够获得可提高设计用于装配差动齿轮12的装配空间11的轴向长度W3(参见图2)的自由度的附加效果。 此外，由于凸部23被设置在齿轮侧压配面21的内侧，并且箱侧平滑面9被设置在箱侧压配面6的内侧，因此可获得在搬运部件时由于部件间发生碰撞而在凸部23的齿轮侧平滑面22或差速箱2的箱侧平滑面9留下打痕的情况较少的附加效果。通过箱侧平滑面9与齿轮侧平滑面22的对接面难以留下打痕，可正确地进行内啮合齿轮3与差速箱2在轴向上的定位，从而能够提高内啮合齿轮3和差速箱2的成品率。在上述紧固结构I中，凸部23被设置成相对于内啮合齿轮3的轴线垂直，箱侧平滑面9被设置成相对于差速箱2的轴线垂直。因此，当将内啮合齿轮3压配到差速箱2并将凸部23触到箱侧平滑面9的情况下，使凸部23与箱侧平滑面9面接触来进行定位。由此，根据本实施方式的紧固结构1，能够相对于差速箱2正确地定位内啮合齿轮3。在上述紧固结构I中，以使齿轮侧压配面21在压配方向上的长度W2与箱侧压配面6在压配方向上的长度W21相同的方式，将凸部23配置在齿轮侧压配面21的内侧，因此在将凸部23触到箱侧平滑面9上来定位的情况下，内啮合齿轮3不会伸出到差速箱2的外侧。本发明不限定于上述实施方式，可进行各种应用。例如，在上述实施方式中，在内啮合齿轮3上呈环形地设置了凸部23，但也可以沿内啮合齿轮3的周向分隔而设置三处以上的凸部23。
权利要求
1.一种内哨合齿轮与差速箱的紧固结构，其特征在于， 所述内啮合齿轮包括 齿轮侧压配面，其被设置成环形； 凸部，其比所述齿轮侧压配面形成于更内侧；以及 槽口部，其隔着所述凸部而被设置在所述齿轮侧压配面的相反侧， 所述差速箱包括 箱侧压配面，其被设置为环形，所述齿轮侧压配面被压配至该箱侧压配面； 凸缘部，其外径尺寸小于所述箱侧压配面的外径尺寸，并且该凸缘部被铆接至所述槽口部；以及 箱侧平滑面，其通过与所述凸部抵靠而相对于所述差速箱定位所述内啮合齿轮。
2.如权利要求I所述的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构，其特征在于， 所述凸部被设置成相对于所述内啮合齿轮的轴线垂直， 所述箱侧平滑面被设置成相对于所述差速箱的轴线垂直。
3.如权利要求I或2所述的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构，其特征在于， 以使所述齿轮侧压配面在压配方向上的长度与所述箱侧压配面在压配方向上的长度相同的方式，将所述凸部配置在所述齿轮侧压配面的内侧。
4.一种差动装置，其特征在于，使用了权利要求I至3中任一项所述的内啮合齿轮与差速箱的紧固结构。
全文摘要
在内啮合齿轮(3)与差速箱(2)的紧固结构中，在所述内啮合齿轮(3)上设置齿轮侧压配面(21)，其被设置成环形；凸部(23)，其比所述齿轮侧压配面(21)形成于更内侧；以及槽口部(5)，其隔着所述凸部(23)而被设置在所述齿轮侧压配面(21)的相反侧，在所述差速箱(2)上设置箱侧压配面(6)，其被设置为环形，所述齿轮侧压配面(21)被压配至该箱侧压配面(6)；凸缘部(8)，其外径尺寸小于所述箱侧压配面(6)的外径尺寸，并且该凸缘部(8)被铆接至所述槽口部(5)；以及箱侧平滑面(9)，其通过与所述凸部(23)抵靠而相对于所述差速箱(2)定位所述内啮合齿轮(3)，由此将差速箱(2)小型化。
文档编号F16H48/40GK102933875SQ201080067239
公开日2013年2月13日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者谷口真, 鹈饲须彦, 恒川浩一, 盐入广行 申请人:丰田自动车株式会社