差动装置的制造方法_4

文档序号:9783434阅读:来源:国知局
差动装置D在 输出轴A轴向上扁平化。即,在小齿轮轴PS贯通小齿轮P的情况下,需要在小齿轮P上形 成与小齿轮轴的直径对应的尺寸的贯通孔,而在使支承轴部PS'与小齿轮P端面一体化的 情况下,能够不依赖支承轴部PS'的直径d2而实现小齿轮P的小径化(轴向窄幅化)。
[0107] 而且在本实施方式中,在该支承轴部PS'的外周面和插入支承轴部PS'的安装体 T的保持孔Th内周面之间,介入有允许其间的相对旋转的作为轴承的轴承衬套12,该轴承 衬套12在尤其所述组装工序[3]中被插入安装在安装体T的保持孔Th的内周和支承轴部 PS'的外周之间。由此,由于能够在所述组装工序中包含该轴承衬套12在内汇总组装起安 装单元U,因此即使由于增加了该轴承衬套12而使得部件数量增加,也能够将组装作业效 率的降低抑制在最小限度内。此外,作为所述轴承,也可以为滚针轴承等轴承。并且,也可 以省略所述轴承,使支承轴部PS'直接与安装体T的保持孔Th嵌合。
[0108] 另外在如在所述的专利文献1、2中例示的以往的差动装置中,通常,使用例如专 利文献2所示的14X10、16X10或者13X9作为侧面齿轮(输出齿轮)的齿数Z1和小齿 轮(差动齿轮)的齿数Z2,在该种情况下,输出齿轮相对于差动齿轮的齿数比Z1/Z2分别 为1.4、1.6、1.44。并且,在以往的差动装置中,作为齿数Zl、Z2的其他组合,公知有例如 15 X 10、17 X 10、18 X 10、19 X 10或者20 X 10,该种情况下的齿数比Z1/Z2分别为1. 5、1. 7、 1. 8、1· 9、2· 0〇
[0109] 另一方面,现今,伴有在差动装置周边的布局上的限制的差动装置也增多,市场 中要求确保差动装置的齿轮强度并且使差动装置在输出轴的轴向上充分窄幅化(即扁平 化)。然而,由于在以往既有的差动装置中,从上述齿数比的组合可知,为在输出轴的轴向上 宽度宽的结构方式,因此处于难以满足上述的市场的要求的状况。
[0110] 因此,以下通过与上述的实施方式不同的观点,具体确定能够确保差动装置的齿 轮强度并且使差动装置在输出轴的轴向上充分窄幅化(即扁平化)的差动装置D的结构 例。此外,由于该构成例所涉及的差动装置D的各结构要素的结构与在图1至图7中说明 的所述实施方式的差动装置D的各结构要素相同,因此,各结构要素的参考标号使用与所 述实施方式的标号相同的标号,省略结构说明。
[0111] 首先,一并参照图10对用于使差动装置D在输出轴A的轴向上充分窄幅化(即扁 平化)的基本的想法进行说明,其为:
[0112] [1]相比于以往既有的差动装置的齿数比增大侧面齿轮S即输出齿轮相对于小齿 轮P即差动齿轮的齿数比Z1/Z2。(由此,齿轮的模数(因而,齿厚)减小,齿轮强度降低,另 一方面,侧面齿轮S的分度圆直径增大,齿轮啮合部处的传递负荷降低并且齿轮强度增大, 整体上,如后所述,齿轮强度降低。)
[0113] [2]相比于以往既有的差动装置的节锥距增大小齿轮P的节锥距P⑶。(由此,齿 轮的模数增加,齿轮强度增大,同时侧面齿轮S的分度圆直径增大,齿轮啮合部处的传递负 荷降低,齿轮强度增大,因此,整体上,如后所述,齿轮强度大幅度增大。)
[0114] 因此,通过将齿数比Z1/Z2和节锥距P⑶设定成使得上述[1]的齿轮强度降低的 量和上述[2]的齿轮强度增大的量相等或者使得上述[2]的齿轮强度增大的量比上述[1] 的齿轮强度降低的量大,整体上,能够使齿轮强度与以往既有的差动装置相等或比其大。
[0115] 接着,通过数学式来具体地验证基于上述[1] [2]的齿轮强度的变化方式。而且, 在以下的实施方式中对验证进行说明。首先,将使侧面齿轮S的齿数Z1为14,使小齿轮P 的齿数Z2为10时的差动装置D'作为"基准差动装置"。并且,"变化率"是指在以所述基 准差动装置D'为基准(即100% )的情况下的各种变量的变化率。
[0116] 对于[1],
[0117] 在设侧面齿轮S的模数为M,设分度圆直径为TOi,设节面角为Θ i,设节锥距为 PCD,设在齿轮啮合部处的传递负荷为F,设传递扭矩为T的情况下,通过锥齿轮的一般公式
[0118] M = PD1/Z1
[0119] P D!= 2PCD · sin Θ i
[0120] Θ 1= tan 1 {11/12)
[0121] 根据这些式子,齿轮的模数为
[0122] M = 2PCD · sinltan YZI/ZSM/ZI · · · (1),
[0123] 并且基准差动装置D'的模数为2PCD · sin {tan ^7/5)}/14。
[0124] 因此,通过将该两个式子的右边项相除,相对于基准差动装置D'的模数变化率如 以下的式子(2)所示。
[0125] 【数学式1】
[0126]
[0127] 并且,与齿轮强度(即齿部的弯曲强度)相当的齿部的截面系数为与齿厚的平方 成比例的关系,另一方面,该齿厚与模数Μ为大致线性的关系。因此,模数变化率的平方与 齿部的截面系数变化率、进而齿轮强度的变化率相当。即,该齿轮强度变化率根据所述式子 (2)如以下的式子(3)所示。该式子⑶在小齿轮Ρ的齿数Ζ2为10时通过图11的L1示 出,由此可知,随着齿数比Ζ1/Ζ2增加,齿轮强度降低因模数减小而降低。
[0128] 【数学式2】
[0129]
[0130] 另外,根据所述的锥齿轮的一般公式,侧面齿轮S的扭矩传递距离如以下的式子 (4)所示。
[0131] PD/2 = PCD · sinltan HZI/ZSM/ZI · · · (4)
[0132] 而且,基于扭矩传递距离ro/2的传递负荷F为F = ST/PDi。因此,在基准差动装 置D'的侧面齿轮S中,如果使扭矩T为一定,则传递负荷F和分度圆直径1?为成反比例 的关系。并且由于传递负荷F的变化率也为与齿轮强度的变化率成反比例的关系,因此,齿 轮强度的变化率与分度圆直径的变化率相等。
[0133] 其结果为,分度圆P Di的变化率使用式子(4)而如以下的式子(5)所示。
[0134] 【数学式3】
[0135]
[0136] 该式子(5)在小齿轮P的齿数Z2为10时通过图11的L2示出,由此可知,随着齿 数比Z1/Z2增加,齿轮强度因传递负荷降低而增加。
[0137] 结果为,通过模数Μ的减小导致的齿轮强度的减小变化率(所述的式子(3)的右 边项)乘以传递负荷降低导致的齿轮强度的增加变化率(所述的式子(5)的右边项),用以 下的式子(6)表示伴随着齿数比Ζ1/Ζ2增加的齿轮强度的变化率。
[0138] 【数学式4】
[0139]
[0140] 该式于(6)在小齿轮Ρ的齿数Ζ2为10时用图11的L3不出,由此叫知,随着齿数 比Ζ1/Ζ2增加,整体上,齿轮强度下降。
[0141] 对于[2],
[0142] 当相比于基准差动装置D'的节锥距而增加小齿轮Ρ的节锥距Ρ⑶时,在将变更前 的PCD设为PCD1,将变更后的PCD设为PCD2的情况下,根据上述的锥齿轮的一般公式,如果 设齿数为一定,则PCD的变更前后的模数变化率为(PCD2/PCD1)。
[0143] 另一方面,根据导出所述式子(3)的过程可知,侧面齿轮S的齿轮强度的变化率与 模数变化率的平方相当,因此,结果为,
[0144] 模数增大导致的齿轮强度变化率=(PCD2/PCD1)2 · · · (7)
[0145] 该式子(7)通过图12的L4示出,由此可知,随着节锥距P⑶增加,齿轮强度因模 数增加而增加。
[0146] 并且,在相比于基准差动装置D'的节锥距P⑶1而增加节锥距P⑶时,传递负荷F 降低,但由此导致的齿轮强度的变化率如前所述与分度圆直径TOi的变化率相等。并且侧 面齿轮S的分度圆直径ro#节锥距P⑶为成比例关系。因此,
[0147] 传递负荷降低导致的齿轮强度变化率=P⑶2/P⑶1 · · · (8)
[0148] 该式子(8)通过图12的L5示出,由此可知,随着节锥距P⑶增加,齿轮强度因传 递负荷降低而增加。
[0149] 而且,通过模数Μ的增大导致的齿轮强度的增加变化率(所述的式子(7)的右边 项)乘以伴随分度圆ro的增加的传递负荷降低导致的齿轮强度的增加变化率(所述式子 (8)的右边项),用以下的式子(9)表示伴随节锥距PCD增加的齿轮强度的变化率。
[0150] 节锥距增大导致的齿轮强度变化率=(P⑶2/P⑶I)3 · · · (9)
[0151] 该式子(9)通过图12的L6示出,由此可知,随着节锥距P⑶增加,齿轮强度大幅 度提高。
[0152] 而且,将齿数比Z1/Z2和节锥距P⑶的组合决定成:用所述[2]的方法(节锥距 增大)导致的齿轮强度的增大量足以弥补所述[1]的方法(齿数比增大)导致的齿轮强度 的降低量,使整体上差动装置的齿轮强度与以往既有的差动装置的齿轮强度相等或在其以 上。
[0153] 例如,在100%维持基准差动装置D'的侧面齿轮S的齿轮强度的情况下,设定成通 过所述[1]求得的伴随齿数比增大导致的齿轮强度的变化率(所述的式子(6)的右边项) 乘以通过所述[2]求得的根据节锥距增大导致的齿轮强度的变化率(所述的式子(9)的右 边项)的值为100%即可。由此,100%维持基准差动装置D'的齿轮强度的情况下的齿数比 Z1/Z2和节锥距PCD的变化率的关系可通过以下的式子(10)求得。该式子(10)在小齿轮 P的齿数Z2为10时通过图13的L7示出。
[0154]【数学式5】
[0155]
[0156] 这样,式子(10)示出在将齿数比Z1/Z2 = 14/10的基准差动装置D'的齿轮强度 维持在100%的情况下的齿数比Z1/Z2和节锥距P⑶的变化率的关系(参照图13),但在将 支承小齿轮P的小齿轮轴PS (即差动齿轮支承部)的轴直径设为d2的情况下,该图13的 纵轴的节锥距PCD的变化率能够转换为d2/PCD的比率。
[0157]【表1】
[0158]
[0159] 即,在以往既有的差动装置中\节锥距PCD的增大变化如上述表1那样与d2的增 大变化相关,并且能够在设d2为一定时,表现为d2/PCD的比率下降。而且,在以往既有的差 动装置中,如上述表1那样,由于在为基准差动装置D'的时候d2/P⑶容纳于40%至45% 的范围内的关系、和当PCD增大时齿轮强度增大,因此,只要将小齿轮轴PS的轴直径d2和 节锥距PCD决定成在基准差动装置D'时至少d2/PCD为45%以下,则能够使齿轮强度与以 往既有的差动装置的齿轮强度相等或者在其以上。即,对于基准差动装置D'的情况,只要 满足d2/P⑶彡0. 45即可。在该种情况下,相对于基准差动装置D'的节锥距PCD,如果将增 减变更后的PCD设为PCD2,则满足以下关系即可:
[0160] d2/PCD2 彡 0· 45APCD2/PCD1) · · · (11)。
[0161] 而且,如果将该式子(11)代入所述的式子(10),则d2/P⑶和齿数比Z1/Z2的关系 能够转换为以下的式子(12)。
[0162] 【数学式6】
[0163]
[0164] 在该式子(12)的等号成立时,在小齿轮P的齿数Z2为10时能够表示为如图14 的L8那样。该式子(12)的等号成立时为将基准差动装置D'的齿轮强度维持在100%的情 况下的d2/P⑶和齿数比Z1/Z2的关系。
[0165] 另外,在以往既有的差动装置中,如上所述,通常,不仅是如基准差动装置D'那样 使齿数比Z1/Z2为1. 4,还采用使齿数比Z1/Z2为1. 6的装置,或者齿数比Z1/Z2为1. 44的 装置。基于该事实,在假定得到基准差动装置D'(齿数比Zl/Z2 = 1.4)所需的足够的即 100%的齿轮强度的情况下,在以往既有的差动装置中,在齿数比Z1/Z2为16/10的差动装 置中,根据图11可知,齿轮强度与基准差动装置D'相比降低至87%
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