改良されたディファレンシャル用ホールドアウトリングの構造

专利摘要:
ロッキングディファレンシャルは、スナップリングのようなキー装置を用いることなく、環状の中央部材内部で自由かつ回転可能に支持された環状中央カム部材を含み、ディファレンシャルの構造とアセンブリを簡素化しコストを削減する。中央カム部材は、側部ギアの周りの外側で同心状に配置された螺旋状の圧縮ばねにより中央駆動部材の対向側上で配置されたクラッチに付与される付勢力により、長手方向の複数箇所で維持される。中央カム部材と中央駆動部材はそれぞれ、隣接した外側及び内側の円周状表面を持つ。これら表面は滑らかで連続し何ら妨げられない。ホールドアウトリングは壁の表面に含まれる溝内部に延在し、一体化された環状外側リブにより、クラッチ部材により遠隔の端部に回転可能に接続される。
公开号:JP2011511226A
申请号:JP2010544806
申请日:2009-01-28
公开日:2011-04-07
发明作者:ボウクス，ジェームス，アール．
申请人:イートン コーポレーションＥａｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；
IPC主号:F16H48-24

专利说明:

[0001] ロッキングディファレンシャルは、スナップリングのようなキー装置を用いずに、環状の中央駆動部材内で自由に回転可能に支持された環状の中央カム部材を含み、これにより、ディファレンシャルの構造及びアセンブリを簡単にしかつコストを削減する。中央カム部材及び中央駆動部材は、それぞれ、隣接した外周表面及び内周表面を持ち、これらは滑らかであって連続し、妨害を受けない。ホールドアウトリングは、対向孔付き壁の表面に包含されかつ対応する溝内に延在し、一体化された環状外側リブにより、クラッチ部材を用いて、遠隔の端部で回転可能に接続されている。]
背景技術

[0002] ロッキングディファレンシャルは、ノブロックへの米国特許第２,３２９,０５９号、ボウクス（本願発明者）への米国特許第４,４２４,７２５号、エドワードらへの米国特許第４,７４５,８１８号によって明らかにされているように、特許権が付与されている従来技術で公知である。これら従来技術では、環状の中央カム部材が、通常、環状の中央駆動部材の内部で同心状に配置されており、かつ（スナップリング等によって）環状の中央駆動部材にキー付けされており、もって、２つの構成要素間の軸方向の相対的変位を防止する。１つの出力シャフトがその他の出力シャフトに所定量分、オーバーランするとき、側部ギア上に滑動可能に取り付けられたオーバーラン中のシャフトと協働するオーバーラン中のクラッチ部材が、中央駆動部材上の歯とクラッチ部材上の歯とによってカムが解除され、その結果、オーバーランの条件が存在する限り、オーバーラン中の出力シャフトを非係合状態にする。]
[0003] これら公知のディファレンシャルは、比較的多数の複雑な部品を必要とし、かつ、製造、アセンブリすることは難しく、高価である。例えば、ボウクス及びノブロックの発明では、ロッキングディファレンシャルのためのばね付勢手段がクラッチ部材及び中央カム部材の内部に同心状に配置されており、そのために、ディファレンシャルのアセンブリ及び保守を複雑にする。エドワードらへ特許のクラッチ部材では、カム用の歯と駆動用の歯との間のクラッチ部材面に含まれる溝において遠隔の端部に取り付けられたホールドアウトリングを用いながら、カム用の歯が、クラッチ部材の対向面の外周部に隣接した円形パターンに配置されており、かつ、駆動歯が、クラッチ部材の外周部に隣接しかつ外側に空間が形成された円形パターン状に配置されている。]
[0004] 公知のディファレンシャルのいくつかは、ホールドアウトリングがスパイダとクラッチとの間で、速度変化中にスパイダキーを越えて飛ぶ可能性があり、その結果、クラッチがスパイダに対して非平行にさせられるという問題を呈する。このことは、クラッチ歯に損傷を与え、かつディファレンシャルに誤動作をもたらす。]
[0005] 本発明は、改良されたものであって、より低コストで、必要とする部品が少なく、製造やアセンブリがより簡易であり、動作上、耐久性があり、保守もより簡易であるロッキングディファレンシャルを提供するために開発された。]
[0006] したがって、本発明の主な目的は、中央カム部材と中央駆動部材との間のキー手段の必要性を取り除く、改良されたロッキングディフェレンシャルを供給し、これにより、同心状に配置された中央カムと中央駆動部材の隣接した外部と内部の円周状表面が滑らかにかつ連続しており、何ら妨げられないことにある。付勢用のばね手段は、それぞれ、側部ギアの周りに同心状かつ外部に配置された一対の螺旋状の圧縮ばねであり、これにより、圧縮ばねの間に配置された中央駆動部材の方へ向かい、共に内側方向にクラッチ部材を付勢する。]
[0007] 本発明の他の目的は、クラッチ部材に隣接した端部にあるクラッチ歯が連続かつ単一のディファレンシャルを提供することであり、そのために、中央カム部材上のカム歯はクラッチ部材の内側円周部に隣接したクラッチ歯に係合し、かつ、中央駆動部材上の駆動歯はクラッチ部材の外側円周部に隣接した、対応するクラッチ歯に係合する。]
[0008] 他の目的によれば、環状のホールドアウトリングは、棒状の切片、粉末金属を鍛造化したもの又は弾性金属材料のシートから形成され、かつ、それらの外側円周表面の環状リブ状の遠隔の端部であって、それぞれが、クラッチ部材内部で対向する孔を持つ壁表面に包含された対応する溝の内部に延在する端部を含む。ホールドアウトリングは、通常は、中央カム部材に包含された対応する貫通スロットの内部に延在する円周状に隔置され、かつ、軸方向に延在する一体化された複数の突起を、それらの他の端部に備えている。ホールドアウトリングはそれぞれが、クラッチ部材の対向する孔を備えた壁表面と係合されて半径方向かつ外側方向に弾性的に付勢され、これにより、オーバーランニングするクラッチ部材は、非係合状態にカムが解除されたときに、それに関連するホールドアウトリングは、小さな角度で回転可能に引っ張られ、突起のコーナ両端が、中央カム部材の貫通スロットの自由縁に備えたホールドアウトノッチに着座される。]
[0009] 新規なディファレンシャルの設計により、ホールドアウトリングがキーを飛ばすことを防止する。このことは、スパイダ及び／又は中央駆動部からホールドアウトリングの位置決め用表面を移動することにより、かつ、ホールドアウトリング突起と中央カムの位置決め用肩との間の接触の、付加的な長尺部を付与することで達成される。ホールドアウトリングは、中央カムの位置決め用の肩部の上に登るはずがなく、それゆえに、クラッチは、スパイダ及び／又は中央の駆動部によって非平行になり得ない。このことは、部分的な接触による歯の損傷を防ぐ。]
[0010] 上記のことは、クラッチカム歯の力を改善する。そして、カム歯は、クラッチを、ホイール速度変化中に、スパイダー及び／又は中央駆動部の駆動歯から非係合状態にさせる。また、上記のことは、クラッチカム歯をクラッチ駆動歯への拡張部になることを許可しながら、ホールドアウトリングの溝をクラッチ上で内側に駆動させて達成される。スパイダー及び／又は中央駆動キーを取り除くための、対応する製造段階は省かれる。]
図面の簡単な説明

[0011] 本発明の他の目的及び利点は、添付の図面に参照し観察し、以下の明細書を読むことで明らかになる。
図１は、従来技術のディファレンシャル機構の断面図である。
図２は、図１の従来技術のディファレンシャルのスパイダ部材の平面図である。
図３は、図２の線３−３で切り取られた詳細な図である。
図４は、本発明の改良されたディファレンシャルの端面図である。
図５は、図４の線５−５で切り取られた断面図である。
図６は、図５の側部ギアの端面図である。
図７は、図６の線７−７で切り取られた断面図である。
図８は、図５のディファレンシャルの分解図である。
図９は、図５の中央カム部材の側面図である。
図１０は、図５の中央カム部材の端面図である。
図１１は、図１０の線１１に沿って切り取られた側面図である。
図１２は、図１０の中央カム部材の斜視図である。
図１３は、図５のホールドアウトリングの１つの端面図である。
図１４は、図１３の線１４−１４に沿って切り取られた断面図である。
図１５は、図５の中央駆動部材の端面図である。
図１６は、図１５の線１６−１６に沿った断面図である。
図１７は、図５のクラッチ部材の１つの端面図である。
図１８は、図１７の線１８−１８に沿った側面図である。] 図１ 図１０ 図１１ 図１２ 図１３ 図１４ 図１５ 図１６ 図１７ 図１８
実施例

[0012] まず図１から図３（これらは従来技術のエドワードらへの米国特許４,７４５,８１８号のディファレンシャルを示す）を、より特に参照すると、同一線上に配置された出力シャフト１２、１４は、ディファレンシャル筐体２の対向側部壁に包含される開口内で軸支される側部ギア１６、１８の内部の隣接した端部でスプライン係合されている。中央のスパイダ部材１０の対向端部で駆動歯１０ａを用いてクラッチ歯２０ａ、２２ａの噛合を効果たらしめるために、圧縮ばねによって共に付勢されているクラッチ部材２０、２２が、側部ギアにスライド可能にスプライン係合されている。環状の中央カム部材２４は、従来のスナップリング２６の手段によって中央のスパイダ部材にキー止めされ、これにより、中央の駆動部材に対して中央カム部材の軸方向の変位を防止する。中央カム部材は、クラッチ部材上に備えられたカム歯２０ｂ、２２ｂの対応するセットに係合するカム歯２４ａ、２４ｂを持つ。当業者に知られているようなカムが解除された非係合条件でオーバーラン中の出力シャフトと関連したクラッチ部材を維持するように作用可能な、分割されたホールドアウトリング２８、３０が駆動歯とカム歯とのセットの間でクラッチ部材に包含された溝に配置されている。] 図１ 図３
[0013] 図２、３に示されるように、スパイダ又は中央駆動部材１０は、ホールドアウトリングに包含されたスリット内部に延在するキー１０と共に内側円周部上に具備され、これにより、ホールアウトリングの動作中に中央カム部材に対する各ホールドアウトリングの角度変位の幅を制限する。このキーが、ホールドアウトリングの誤動作中、ホールドアウトリングによって飛ばされる場合に、ディファレンシャルの構成要素への損傷が結果として起こり得る。] 図２
[0014] 以下、図４、５を参照すると、本発明の改良されたディファレンシャルによれば、環状の側部ギア１１８、１２０、これらは同一線上に配置された出力シャフト１０４、１０６に回転不可能にスプライン係合されているが、回転可能に駆動された筐体１１４の対向する端部壁に包含される開口に軸支され、それで回転軸Ｒを定義する。それぞれ、特に側部ギアの周りに同心状に空間が形成された関係で外部に配置される螺旋状の圧縮ばね１４４、１４６によって中央駆動部材１１６の方へ共に付勢されるクラッチ部材１２２、１２４は、側部ギア上で長手方向のスライド変位のためにスプライン係合されている。遠隔の端部において、圧縮ばねは、側部ギア上で外部で一体化された環状肩１１８ｃ、１２０ｃに当接する環状ばねのリテーナ部材１４８、１５０に係合する。圧縮ばねの隣接した端部はそれぞれが、クラッチ部材に係合され、これにより、クラッチ歯１２２ａ、１２４ａと、中央駆動部材の対向する端部の駆動歯１１６ａの対応する部分との間で係合関係を生じさせる。なお、この部分は中央駆動部材の外側周辺部に隣接している。] 図４
[0015] 環状の中央カム部材１３０は、中央駆動部材の内部で同心状かつ回転可能に配置され、かつカム歯１３０ａの円形状の配置で各端部に具備されている。またカム歯１３０ａは中央駆動部材１１６の内部円周部に隣接した駆動歯１１６ａのいくつかの箇所と係合して配置されている。本発明の特徴部によれば、従来技術のスナップリングの必要が除去されたため、中央駆動部材１１６ｃの、隣接した内側、外側の円周状表面のそれぞれが、滑らかで連続しており、何ら妨げられない。中央カム部材は、以下に述べられるように１対の横方向のホールドアウトノッチ１４４を用いて各端部で終端する複数の円周状に隔置された長手方向の貫通スロット１４２と共に、その内側円周部上に具備される。]
[0016] クラッチ部材１２２、１２４の隣接した端部に包含される対向穴１２５の内部で同心状にかつ遠隔の端部に延在する、一対の長手方向に隔置されかつ同一線上に配置されたホールドアウトリング１３２、１３４のそれぞれが具備される。ホールドアウトリングとそれらに関連するクラッチ部材との間の相対的な長手方向の変位を防ぐために、ホールドアウトリングは、対向する孔を備えた壁表面に包含された対応する溝１４０の内部に延在する環状のリブ１３２ａ、１３４ａを伴う外側周辺部に具備される。ホールドアウトリングは棒状の加工材から形成され鍛造される。粉末金属又は弾性の金属シートは、スリット１３５によって長手方向に分割され、かつそれぞれが関連するクラッチ部材と摩擦係合されるように外側方向に向かって弾性的に付勢される。隣接した端部において、ホールドアウトリングは、中央カム部材に包含された、対応する貫通スロット１４２の対向端部に延在する複数の円形状に隔置され、軸方向に延在する一体された突起部１３２ｂ、１３４ｂを備えている。]
[0017] 動作中に、出力シャフト１０４、１０６のそれぞれは、通常、筐体１１４、中央駆動部材１１６、クラッチ部材１２２、１２４及び側部ギア１１８、１２０を介して、主駆動シャフトから同じ回転速度で駆動される。１つの出力シャフトの回転速度が、（乗り物の旋回中に起こるような）所定の回転速度以上の他の回転速度を超えるときに、オーバーラン中のシャフトと関連するクラッチ部材は、オーバーラン中のクラッチ部材上のクラッチ歯と中央カム部材状のカム歯１３０ａとの間の協働によってカムが解除され、これにより、中央カム部材の駆動歯からクラッチ部材のクラッチ歯を非係合にさせる。ホールドアウトリングは、中央カム部材上のノッチ１４４に入るためにホールドアウトリングの突起のコーナー先端部を生じるように僅かに引っ張られ、これにより、非係合条件にあるクラッチ部材を維持する。オーバーラン中の出力シャフト条件が上記展開の完了時に終えるとき、ホールドアウトリングはその初期位置に回転しながら引かれ、ばねの付勢力は突起を再びカムスロットに入らせる。この時点で、クラッチ部材は、中央駆動部材の駆動歯とクラッチ歯とを再度係合するために戻される。リングギアのトルクは、クラッチ部材及び側部ギアを介して出力シャフトに再び作用する。]
[0018] 特許法の規定に従い、本発明の好適な態様及び実施形態が例示されかつ記載される一方、上述された発明から逸脱することなく改変がなされることは当業者に明らかである。]

权利要求:

請求項1
一対の隔置され同一線上に配置された、主駆動シャフトからの出力シャフト（１０４、１０６）を駆動するためのロッキングディファレンシャル機構であって、（ａ）前記出力シャフトの軸と同一線上にある軸（Ｒ）を中心に回転する駆動シャフトによって駆動され、かつ、前記出力シャフトの、隣接した端部を受け付けるために位置決めされたシャフト開口を含む１対の対向した端部壁を形成するチャンバを包含する筐体（１１４）と；（ｂ）前記軸を中心にして同心円状かつ前記チャンバーに回転不可能に取り付けられ、かつ、前記中央駆動部材は半径方向に延在し連続した駆動歯（１１６ａ）の円形状の構成を備えた端部表面を各端部に持つ環状中央駆動部材（１１６）と； （ｃ）前記シャフト開口に隣接した前記軸を中心に回転するために前記チャンバに取り付けられており、かつ、前記側部ギアそれぞれが、前記出力シャフトの隣接した端部に回転不可能な接続のために内側がスプライン加工されている１対の環状側部ギア（１１８、１２０）と；（ｄ）前記側部ギアの周りに同心円状に取り付けられかつ前記側ギアに対して回転不可能な長手方向の変位のためにそれぞれがスプライン加工されており、前記クラッチ部材の隣接した端部は、前記中央駆動部材の外側周囲部に隔置され、かつ半径方向に延在するクラッチ歯（１２２ａ、１２４ａ）を含む１対の環状クラッチ部材（１２２、１２４）と；（ｅ）前記中央駆動部材に対して係合位置の方に向かって前記クラッチ部材を、通常、付勢し、かつ、ばね手段のそれぞれが、前記側部ギアの周りに、外部かつ同心円状に配置された１対の圧縮ばね（１４４、１４６）を含むばね手段と；（ｆ）一方の出力シャフトの回転速度が、ある所定値以上、他方の出力シャフトの回転速度を超えるときに、オーバーランする一方の出力シャフトと関連する前記クラッチ部材を非係合位置への軸方向に変位させるために作動可能な中央カム手段と； ここで、非係合のための手段は、（１）前記中央駆動部材の内部で同心状かつ回転可能に取り付けられた環状の中央カム部材（１３０）；（２）連続かつ滑らかであって、隣接する円周状表面（１３０ｂ、１１６ｃ）を持つ前記中央カム部材と前記中央駆動部材； （３）隣接したクラッチ部材の内側クラッチ歯の対応部分に係合するために配置された複数のカム歯（１３０ａ）を、対向端部においてそれぞれ持つ前記中央カム部材；及び、（４）長手方向に延在しかつ円周状に隔置された複数の貫通スロット（１４２）を包.含する内側円筒表面を持つ前記中央カムを含み、（ｇ） 前記オーバーラン中の前記出力シャフトの回転速度が前記値を超える限り、前記非係合条件で前記オーバラン中の出力シャフトと協働するオーバーラン中のクラッチ部材を保持するために、非アクティブ位置からロックアウト位置に作動可能なホールドアウト手段と；を具備し、該ホールドアウト手段は、（１）それぞれが長手方向のスリット（１３５）を包含し、かつ前記軸の周囲に同心状に配置された弾性を有する環状の１対のホールドアウトリング（１３２、１３４）と、（２）それぞれが、滑らかでありかつ妨げられない内側円周表面を備えた基体部を含み、かつ、前記ホールドアウトリングはそれぞれの離れた第１端部が、関連するクラッチ部材内部に包含された対応する溝（１４０）の内部に延在する、一体化された円周状の環状リブ部（１３２ａ、１３４ａ）を備えた外側円周状表面を持ち、これにより、前記クラック部材に対する前記ホールドアウトリングの長手方向の変位をそれぞれが阻止する前記ホールドアウトリングと、（３）それぞれが、前記中央カム部材の貫通スロットに通常延在し、複数の円周状に隔置され、かつ軸方向に延在する突起部（１３２ｂ、１３４ｂ）を備えた隣接する端部を持つ前記ホールドアウトリングと、（４）前記ホールドアウトリングは、前記クラッチ部材と摩擦係合するように弾性的かつ半径方向外側に付勢され、その結果、オーバーラン中の出力シャフトと関連するクラッチ部材が非係合位置の方向に向け長手方向に変位されたとき、前記クラッチ部材の連続した相対的な回転動作により前記ホールドアウトリングを前記ロックアウト位置の方へ回転しながら引ひいて、かつ前記ホールドアウトリングの突起の先端が前記貫通スロットの各端部と対向側に備えられたロックアウトノッチ（１４４）の内部に着座されることと、を含むことを特徴とするロッキングディファレンシャル機構。
請求項2
前記クラッチ部材の隣接する端部は、カウンタボア付き壁を形成する、中央の対向穴（１２５）を包含し、かつ、前記溝がそれぞれ前記カウンタボア付き壁に包含されていることを特徴とする請求項１に記載のロッキングディファレンシャル機構。
請求項3
前記側部ギアのそれぞれが、一体化した外側環状フランジ部（１１８ｃ、１２０ｃ）を備えており、前記ばね手段は、（１）前記側部ギアフランジ部材と前記クラッチ部材との間の前記側部ギアの周りに同心円状に配置され、かつ、それぞれ前記側部ギア環状フランジ部と当接して係合されている１対の環状リテーナ部材（１４８、１５０）と、（２）前記ばねのリテーナ及び関連するクラッチフランジ部の間に前記側部ギアの周りに同心円状にそれぞれが配置された１対の圧縮ばね（１４４、１４６）と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のロッキングディファレンシャル機構。
請求項4
前記中央駆動部材は、前記筐体と、前記中央駆動部材を回転不可能に接続するスプライン歯（１１６ｂ）とを、その外側円周表面上に備えることを特徴とする請求項３に記載のロッキングディファレンシャル機構。