差速器壳及差速器装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够适当地抑制在熔接有环形齿轮的法兰部的圆弧根部产生的应力的差速器壳及差速器装置。差速器壳2具备：在内部容纳差速齿轮机构的差速器室21a；以使该差速器壳2能够围绕差速器室21a的中心轴Ax旋转的方式被支撑的两个延伸部22；向外径方向突出地设置在两个延伸部22之间的部分，并同轴地熔接有环形齿轮3的圆环板状的法兰部23。法兰部23在齿轮侧具有：与环形齿轮3的与齿面相反一侧的面抵接的齿轮支承面23a和与该齿轮支承面23a相连的圆弧根部23b。在法兰部23与齿轮侧的延伸部22之间的部分，设置有用于使由来自环形齿轮3的齿轮反作用力在圆弧根部23b产生的应力分散的圆弧部21r。
【专利说明】
差速器壳及差速器装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种差速器壳及差速器装置，特别地，涉及对缓和由齿轮反作用力在差速器壳产生的应力集中而言有用的技术。
【背景技术】
[0002]以往，在车辆用的差速器装置中，如图3所示，对容纳差速齿轮的差速器壳与环形齿轮(末级从动齿轮:final driven gear)进行螺栓紧固的固定结构是比较常见的。
[0003]与此相对，近年来，在响应对车辆的轻量化和/或低油耗化的要求的外形中，使用熔接接合来代替螺栓紧固的固定结构得到了广泛应用(例如，参照专利文献1、2)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2010-91046号公报
[0007]专利文献2:日本特开2011-117540号公报
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]然而，在单纯地将差速器壳与环形齿轮的固定结构从螺栓紧固替换为熔接接合的情况下，由于以下两个原因，在差速器壳的与环形齿轮熔接的法兰部的圆弧根部，有可能产生过度的应力集中。
[0010]首先，在法兰部作用有来自环形齿轮的齿轮反作用力，但是，在熔接接合的情况下，其载荷作用点比螺栓紧固时向外径侧移动，从法兰部的圆弧根部到载荷作用点为止的臂的长度从图中的LI变长为L2。因此，在齿轮反作用力作用时，施加于圆弧根部的力矩载荷(moment load)增加。
[0011]进一步地，为了抑制由熔接时的热收缩引起的环形齿轮向法兰侧的倾斜，例如如图3中双点划线所示，需要将法兰部的厚度比螺栓紧固的情况充分地减薄。因此，相对于齿轮反作用力的法兰部的强度下降，导致在圆弧根部产生的应力增加。
[0012]由这两个原因引起的圆弧根部的应力增加，可通过将圆弧根部自身增大或将差速器壳的材料替换为高强度材料来应对。可是，如果将圆弧根部增大，则重量增加和/或环形齿轮的嵌合长度变短等的弊端变得更显著，此外，高强度材料的采用会导致成本上升。
[0013]因此，人们期望一种不基于这些对策而能够适当地抑制在圆弧根部产生的应力的技术。
[0014]本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于适当地抑制在熔接有环形齿轮的法兰部的圆弧根部产生的应力。
[0015]技术方案
[0016]为了实现上述目的，本发明的第一形态的特征在于具备:
[0017]差速器室，在内部容纳差速齿轮机构；
[0018]两个被支撑部，以使该差速器壳能够围绕上述差速器室的中心轴旋转的方式被支撑;和
[0019]圆环板状的法兰部，向外径方向突出地设置在上述两个被支撑部之间的部分，并同轴地熔接有环形齿轮，
[0020]上述法兰部在轴向的一侧具有:支承面，与上述环形齿轮的与齿面相反一侧的面抵接;和圆弧根部，与该支承面相连，
[0021]在上述法兰部与上述一侧的上述被支撑部之间的部分，具有用于使由来自上述环形齿轮的齿轮反作用力在上述圆弧根部产生的应力分散的圆弧部。
[0022]这里，“外径方向”是指以差速器室的中心轴为中心的径向的朝外的方向，“轴向”是指沿着差速器室的中心轴的方向。
[0023]本发明的第二形态的特征在于，在第一形态的差速器壳中，在从上述法兰部到上述一侧的上述被支撑部之间的部分，间断地设置有两个上述圆弧部。
[0024]本发明的第三形态的特征在于，在第一形态或第二形态的差速器壳中，上述圆弧部遍及围绕上述中心轴的整个圆周而形成在该差速器壳的外周面。
[0025]本发明的第四形态为差速器装置，其特征在于，具备:第一形态?第三形态中任一形态的差速器壳、上述环形齿轮和支撑上述两个被支撑部的两个轴承。
[0026]技术效果
[0027]根据本发明，在差速器壳的熔接有环形齿轮的法兰部与抵接有环形齿轮的作为支承面侧的轴向的一侧的被支撑部之间的部分，设置有用于使在与支承面相连的圆弧根部产生的应力分散的圆弧部。
[0028]由此，在起因于在被支撑部被支撑(即，约束)的状态下针对法兰部施加向轴向的另一侧作用的齿轮反作用力，而在法兰部与轴向的另一侧的被支撑部之间产生应力时，通过将该应力向新设置的圆弧部分散来缓和在法兰部的圆弧根部的应力集中。
[0029]因此，不需要增大法兰部的圆弧根部或使用高强度材料，就能够适当地抑制在该圆弧根部产生的应力。
【附图说明】
[0030]图1是实施方式中的差速器装置的俯视图。
[0031 ]图2是在图1的Π -Π线处的差速器装置的剖面图。
[0032]图3是以往的差速器装置的剖面图。
[0033]符号说明
[0034]1:差速器装置
[0035]2:差速器壳
[0036]21:壳主体部
[0037]21a:差速器室
[0038]21r:圆弧部
[0039]21rl:第一圆弧部
[0040]21r2:第二圆弧部[0041 ]22:延伸部(被支撑部)
[0042]23:法兰部
[0043]23a:齿轮支承面
[0044]23b:圆弧根部
[0045]24:嵌合部
[0046]24a:外周面
[0047]3:环形齿轮
[0048]5:轴承
[0049]Ax:中心轴
【具体实施方式】
[0050]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0051]图1是本实施方式中的差速器装置I的俯视图，图2是在图1的Π-Π线处的差速器装置I的剖面图。
[0052]应予说明，本实施方式中的差速器装置I为以后述的中心轴Ax为对称轴的大致旋转对称形状，因此，在图2中只图示了中心轴Ax的一侧的一半。
[0053]如图1和图2所示，差速器装置I为车辆用的差动装置，具备铸铁制的差速器壳2。
[0054]差速器壳2具有内部被设为差速器室21a的中空的壳主体部21。在差速器室21a内容纳有由各一对的侧齿轮(side gear)和小齿轮(pin1n gear)嗤合而成的锥齿轮式的差速齿轮机构(省略图示)。
[0055]在壳主体部21，沿着通过差速器室21a的中心的大致水平的中心轴Ax设置有从该壳主体部21两侧部的最小直径部延伸而成的大致圆柱状的两个延伸部22、22。各延伸部22的外周面被轴承5(圆锥滚子轴承)所支撑，由此，差速器壳2能够围绕中心轴Ax旋转。就各延伸部22而言，其圆柱内部与差速器室21a内连通，与差速器室21a内的侧齿轮连接的驱动轴(drive shaft)(省略图示)插入该圆柱内部。
[0056]在壳主体部21的沿着中心轴Ax的方向(以下，称为“轴向”)的中央形成有两个轴承孔21b、21b(图1、图2中只图示一个)和两个润滑油导入孔(省略图示)。
[0057]其中，两个轴承孔21b、21b用来可旋转地支撑差速器室21a内的小齿轮的轴(省略图示)，且沿着与中心轴Ax垂直的方向而形成，使壳主体部21的内部与外部连通。
[0058]另一方面，两个润滑油导入孔用来将润滑油从外部导入到差速器室21a内，且沿着与两个轴承孔21b、21b所沿的方向和中心轴Ax都垂直的方向而形成。
[0059]在壳主体部21的在轴向上比中央更偏向一侧(图1、图2的右侧，以下，称为“齿轮侧”)的部分设置有固定作为末级从动齿轮的环形齿轮3的圆环板状的法兰部23、和嵌合有环形齿轮3的嵌合部24。
[0060]其中，法兰部23以从壳主体部21向外径方向(以中心轴Ax为中心的径向的朝外的方向)突出的方式突出地设置，其齿轮侧的面为与中心轴Ax大致垂直的齿轮支承面23a。预定半径的圆弧根部23b与该齿轮支承面23a的内径侧相连。
[0061 ]另一方面，在法兰部23的齿轮侧，与该法兰部23的齿轮支承面23a相连地设置有嵌合部24。更具体地，嵌合部24具有以中心轴Ax为中心的圆柱面状的外周面24a，该外周面24a经由法兰部23的圆弧根部23b与齿轮支承面23a相连。
[0062]环形齿轮3的与齿面相反一侧的部分为具有与法兰部23大致相同的外径的阶梯部31，并被配置为相对于壳主体部21将齿面朝向齿轮侧，同时使内周面嵌合到嵌合部24的外周面24a，使阶梯部31的端面与齿轮支承面23a抵接的状态。并且，通过将相互抵接的阶梯部31的端面与法兰部23的齿轮支承面23a以自外周侧起的预定的熔接深度遍及整个圆周地进行熔接，从而使环形齿轮3同轴地固定于差速器壳2。
[0063]此外，在壳主体部21的比法兰部23更靠近齿轮侧的外周面形成有两个圆弧部21r。
[0064]其中的第一圆弧部21rl遍及围绕中心轴Ax的整个圆周而形成在壳主体部21的嵌合部24的齿轮侧的根部。另一方面，另一个第二圆弧部21r2为壳主体部21的位于比第一圆弧部21rl更靠近齿轮侧和内径侧的位置的部分，并遍及围绕中心轴Ax的整个圆周而形成在与延伸部22的连结部。即，这两个圆弧部21r间断地设置在差速器壳2的从法兰部23到齿轮侧的延伸部22之间的部分。
[0065]这两个圆弧部21r用于使由从环形齿轮3作用于法兰部23的齿轮反作用力在圆弧根部23b产生的应力分散。
[0066]对于差速器壳2，在延伸部22受轴承5约束的状态下，包含向轴向上与齿轮侧相反一侧(以下，称为“壳主体侧”)的方向的荷载分量的齿轮反作用力作用于法兰部23。因此，在该法兰部23的圆弧根部23b会产生由齿轮反作用力引起的应力集中。
[0067]因此，虽然法兰部23与齿轮侧的延伸部22之间的部分通常形成得较为光滑，但是在本实施方式的差速器壳2中，特意设置了两个圆弧部21r。由此，使由齿轮反作用力引起的应力稍微集中在两个圆弧部21r，而使在更接近载荷作用点的法兰部23的圆弧根部23b产生的应力分散，从而抑制超过差速器壳2的强度那样的过度的应力的产生。
[0068]应予说明，对于该圆弧部21r而言，只要在强度上将法兰部23的圆弧根部23b和/或包括自身在内的差速器壳2的各部分限定在容许范围内即可，其数量、位置、大小等不特别限定。例如，圆弧部21r也可以设置为一个或三个以上，也可以设置在差速器壳2(壳主体部21)的内周面。
[0069]如上所述，根据本实施方式，在差速器壳2的熔接环形齿轮3的法兰部23与作为齿轮支承面23a侧的齿轮侧的延伸部22之间的部分，设置有用于使在与法兰部23的齿轮支承面23a相连的圆弧根部23b产生的应力分散的圆弧部21 r。
[0070]由此，在起因于在延伸部22被轴承5支撑(即约束)的状态下针对法兰部23施加向壳主体部侧作用的齿轮反作用力，而在法兰部23与齿轮侧的延伸部22之间产生应力时，通过将该应力向新设置的圆弧部21r分散来缓和在法兰部23的圆弧根部23b的应力集中。
[0071]因此，不需要增大法兰部23的圆弧根部23b或使用高强度材料，就能够适当地抑制在该圆弧根部23b产生的应力。
[0072]此外，由于在从法兰部23到齿轮侧的延伸部22之间的部分间断地设置有两个圆弧部21r，所以能够使在法兰部23与齿轮侧的延伸部22之间产生的应力向该两个圆弧部21r分散。
[0073]因此，能够进一步适当地抑制在法兰部23的圆弧根部23b产生的应力。
[0074]应予说明，能够应用本发明的实施方式并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行适当变更。
【主权项】
1.一种差速器壳，其特征在于，具备: 差速器室，在内部容纳差速齿轮机构； 两个被支撑部，以使该差速器壳能够围绕所述差速器室的中心轴旋转的方式被支撑；和 圆环板状的法兰部，向外径方向突出地设置在所述两个被支撑部之间的部分，并同轴地熔接有环形齿轮， 所述法兰部在轴向的一侧具有: 支承面，与所述环形齿轮的与齿面相反一侧的面抵接;和 圆弧根部，与该支承面相连， 在所述法兰部与所述一侧的所述被支撑部之间的部分，具有用于使由来自所述环形齿轮的齿轮反作用力在所述圆弧根部产生的应力分散的圆弧部。2.根据权利要求1所述的差速器壳，其特征在于， 在从所述法兰部到所述一侧的所述被支撑部之间的部分，间断地设置有两个所述圆弧部。3.根据权利要求1或2所述的差速器壳，其特征在于， 所述圆弧部遍及围绕所述中心轴的整个圆周而形成在该差速器壳的外周面。4.一种差速器装置，其特征在于，具备: 权利要求1?3中任一项所述的差速器壳、所述环形齿轮和支撑所述两个被支撑部的两个轴承。
【文档编号】F16H48/40GK106015512SQ201610160306
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】千田博之, 白川裕介
【申请人】富士重工业株式会社