本发明涉及一种差动装置，特别是涉及这样的差动装置：具有从与动力源相连的驱动齿轮接受旋转驱动力的齿圈、与齿圈绕规定轴线一体地旋转的差动器壳体、以及内置于差动器壳体的筒部中的差动机构，差动机构能够允许差动旋转地将从驱动齿轮经由齿圈传递至差动器壳体的旋转驱动力分配给一对传动轴。
另外，在本发明以及本说明书中，所谓“轴向”除非另有说明，是指沿着差动器壳体的旋转轴线(所述规定轴线)的方向，此外所谓“径向”除非另有说明，是指以差动器壳体的旋转轴线(所述规定轴线)为中心线的半径方向。
背景技术：
这样的差动装置如下述专利文献1所公开那样已经知晓。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2018－132174号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
在专利文献1所示的差动装置中，一体地突出设置有从齿圈的轮圈部内周向径向内侧延伸的内向凸缘，将该内向凸缘与比差动器壳体的筒部外周向径向外侧延伸的外向凸缘接合(例如螺栓结合)。
在这样的以往的齿圈以及差动器壳体相互的结合结构中，为了使齿圈充分小径化，例如考虑废除齿圈的内向凸缘而将齿圈的轮圈部内周与差动器壳体的筒部外周直接嵌合并进行焊接，但是这样的情况下，存在这样的问题：因齿圈的齿轮部与焊接部接近的关系，焊接造成的热应变对齿轮部的影响变大，成为齿轮部的强度或耐久性降低的要因。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种差动装置，能够以简单的结构来解决以往装置的问题。
为了达成上述目的，本发明提供一种差动装置，其具有：齿圈，其从与动力源相连的驱动齿轮接受旋转驱动力；差动器壳体，其绕规定轴线与所述齿圈一体地旋转；以及差动机构，其内置于所述差动器壳体的筒部，所述差动机构能够允许差动旋转地将从所述驱动齿轮经由所述齿圈传递至所述差动器壳体的旋转驱动力分配给一对传动轴，其第一特征在于，所述齿圈具有：齿轮部，其与所述驱动齿轮啮合；以及轮圈部，其一体地形成于所述齿轮部的内周，以非焊接状态与所述筒部的径向最外周部或者直径比该径向最外周部小的规定外周部嵌合，所述轮圈部具有被固定部，该被固定部在从该轮圈部与所述筒部嵌合的嵌合部在轴向上离开且比该嵌合部靠径向内侧的位置焊接于所述筒部。
此外，本发明在第一特征的基础上，第二特征在于，所述筒部具有凹部，该凹部位于比所述被固定部与该筒部焊接的焊接部靠径向内侧的位置，且向该筒部的轴向内侧凹陷。
此外，本发明在第二特征的基础上，第三特征在于，在设所述焊接部的轴向宽度为a，设所述凹部的自所述焊接部的轴向外端起的轴向深度为b时，所述轴向宽度以及所述轴向深度被设定成使得b＞a成立。
此外，本发明在第一特征的基础上，第四特征在于，所述齿圈具有这样的齿部形状：通过所述齿轮部与所述驱动齿轮的啮合而该齿圈承受轴向的推力载荷，所述被固定部与所述筒部焊接的焊接部从所述嵌合部在轴向上离开，在该焊接部与该嵌合部之间形成有由所述筒部以及所述轮圈部所夹出的空洞部，所述筒部的外周面的、面向所述空洞部的空洞形成面部由跨所述焊接部的轴向内端与所述嵌合部而平滑连续的连续面形成。
此外，本发明在第二或第三特征的基础上，第五特征在于，所述被固定部与所述筒部焊接的焊接部从所述嵌合部在轴向上离开，在该焊接部与该嵌合部之间形成有由所述筒部以及所述轮圈部所夹出的空洞部，所述空洞部与所述凹部形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠。
此外，本发明在第一～第五中的任一项的特征的基础上，第六特征在于，所述被固定部与所述筒部焊接的焊接部从所述嵌合部在轴向上离开，在该焊接部与该嵌合部之间形成有由所述筒部以及所述轮圈部所夹出的空洞部，所述筒部的外周面的、面向所述空洞部的空洞形成面部具有从所述焊接部的轴向内端向径向内侧延伸且与所述规定轴线大致正交的第一平坦面部，此外所述轮圈部的内周面的、面向所述空洞部的空洞形成面部具有从所述焊接部的轴向内端向径向外侧延伸且与所述规定轴线大致正交的第二平坦面部，所述筒部以及所述轮圈部在两者的所述焊接部周围分别具有因焊接时的热输入(热升温)而硬化的热影响部，所述第一、第二平坦面部形成为包含所述热影响部的面向所述空洞部的全部区域。
此外，本发明在第六特征的基础上，第七特征在于，所述齿圈具有这样的齿部形状：通过所述齿轮部与所述驱动齿轮的啮合而该齿圈承受轴向的推力载荷，所述筒部的外周面的所述空洞形成面部具有：所述第一平坦面部；与所述第一平坦面部相连的凹部形状的第一曲面部；以及与所述第一曲面部相连的凹部形状的第二曲面部，在所述筒部的包含所述规定轴线的纵截面中观察时，所述第一曲面部是曲率半径比所述第二曲面部小的圆弧状。
发明效果
根据本发明的第一特征，齿圈具有：齿轮部；以及轮圈部，其一体地形成于齿轮部的内周，以非焊接状态与差动器壳体筒部的径向最外周部或者直径比径向最外周部小的规定外周部嵌合，轮圈部具有被固定部，该被固定部在从轮圈部与筒部嵌合的嵌合部在轴向上离开且比该嵌合部靠径向内侧的位置焊接于筒部，因此，齿圈即使为了实现其小径化而将轮圈部内周与差动器壳体筒部的外周直接嵌合，也能够使齿轮部相对于齿圈与差动器壳体彼此的焊接部离开，能够抑制焊接造成的热应变对齿轮部的影响，由此，抑制了该热应变的影响造成的齿轮部的强度或耐久性的降低，同时，能够达成带齿圈的差动器壳体的小径化。此外能够减少差动器壳体与齿圈间的焊接部位，有助于成本节约以及生产性提升。
此外，根据第二特征，差动器壳体筒部具有凹部，该凹部位于比轮圈部的被固定部与筒部焊接的焊接部靠径向内侧的位置，且向筒部的轴向内侧凹陷，因此，筒部外周的凹部周围(特别是凹部与焊接部之间)容易弹性变形，由此，能够吸收焊接后的收缩造成的热应变，能够进一步减少热应变对齿轮部的影响。
此外，根据第三特征，在设焊接部的轴向宽度为a，设凹部的自焊接部的轴向外端起的轴向深度为b时，b＞a成立，因此，能够相对于焊接部的轴向宽度将凹部设定得足够深，凹部周围容易弹性变形，可以进一步减少热应变对齿轮部的影响。
此外，根据第四特征，齿圈具有通过与驱动齿轮的啮合而承受推力载荷的齿部形状，轮圈部的被固定部与筒部焊接的焊接部从嵌合部在轴向上离开，在焊接部与嵌合部之间形成有由筒部以及轮圈部所夹出的空洞部，筒部外周面的空洞形成面部由跨焊接部的轴向内端与嵌合部而平滑连续的连续面形成，因此，能够抑制在筒部外周的空洞形成面部附近产生由推力载荷引起的应力集中。
此外，根据第五特征，空洞部与凹部形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠，因此，在筒部外周面的空洞形成面部与凹部内表面之间壁厚最薄的部分容易因上述焊接后的收缩造成的热应变而弹性变形，由此，能够吸收焊接后的收缩造成的热应变，可以进一步减少热应变对齿轮部的影响。
此外，根据第六特征，筒部外周面的空洞形成面部具有从焊接部的轴向内端向径向内侧延伸且与规定轴线大致正交的第一平坦面部，此外轮圈部内周面的空洞形成面部具有从焊接部的轴向内端向径向外侧延伸且与规定轴线大致正交的第二平坦面部，筒部以及轮圈部在两者的焊接部周围分别具有因焊接时的热输入而硬化的热影响部，第一、第二平坦面部形成为包含热影响部的面向空洞部的全部区域。由此，上述热影响部和焊接部处没有设置成为应力集中的要因的拐点或阶梯差，因此能够有效地防止以热影响部或焊接部为起点的破损。
关于因推力载荷而在筒部外周面的空洞形成面部产生的应力，该空洞形成面部的凹曲面的曲率半径越大，该应力越是分散在大范围分散而有助于应力集中的缓和，而相反地，因第一平坦面部比焊接部内端向径向内侧延伸的关系，与第一平坦面部相连的上述凹曲面的半径越大，空洞形成面部向径向内侧的凹陷越大，而使得筒部的壁厚减少。与之相对地，根据第七特征，通过经由曲率半径小的第一曲面部将曲率半径大的第二曲面部与第一平坦面部相连，可以利用曲率半径大的第二曲面部将因推力载荷而在筒部外周面的空洞形成面部产生的应力分散至较大范围而缓和应力集中，同时，通过曲率半径小的第一曲面部的特别设置而能够尽量将空洞形成面部的上述凹陷设定得浅，可以极力抑制空洞形成面部的特别设置造成的壁厚的减少，能够对筒部确保足够的刚性强度。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式涉及的差动装置以及周围设备的纵截面图。
图2是图1的箭头2部放大截面图。
图3是表示本发明的第二实施方式涉及的差动装置以及周围设备的主要部分纵截面图。
标号说明
a：差动装置；
a：焊接部的轴向宽度；
b：凹部的自焊接部的轴向外端起的轴向深度；
c：空洞部；
dc：差动器壳体；
dg：差动机构；
f1，f2：第一、第二平坦面部；
h：凹部；
r：齿圈；
rg：齿轮部；
rr：轮圈部；
rra：被固定部；
rrc：轮圈内周面的空洞形成面部；
r1～r3：第一～第三曲面部；
t1，t2：热影响部；
w：轮圈部的被固定部与筒部焊接的焊接部；
x1：作为规定轴线的第一轴线；
6：差动器壳体的筒部；
6c：筒部外周面的空洞形成面部；
6omax、6ox：筒部的径向最外周部、规定外周部；
11、12：作为一对传动轴的左右车轴；
31：驱动齿轮；
50：轮圈部与筒部嵌合的嵌合部。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，参照图1以及图2，对第一实施方式进行说明。图1中，在搭载于车辆例如汽车的变速箱5中收纳有将来自未图示的动力源(例如车载的发动机)的动力分配传递至左右的车轴11、12的差动装置a。差动装置a具有能够绕作为规定轴线的第一轴线x1旋转的金属制的差动器壳体dc以及内置于差动器壳体dc的差动机构dg。左右的车轴11、12是一对传动轴的一例。
此外，在变速箱5中设置有经由未图示的变速装置与所述动力源联动的驱动齿轮31，与该驱动齿轮31啮合的齿圈r通过后述的安装结构而固定、支承于差动器壳体dc。
差动器壳体dc具有：形成为大致球体状且在内部收纳有差动机构dg的中空的筒部6；以及分别一体地连接设置于筒部6的左右一侧部以及另一侧部且在第一轴线x1上排列的第一、第二轴承凸起7、8。第一、第二轴承凸起7、8经由轴承13、14而能够绕第一轴线x1旋转自如地支承于变速箱5。另外，变速箱5由相互间能够装卸的多个箱体要素分割构成，在进行差动器壳体dc的安装时或检查维护时被适当分解。
此外，在第一以及第二轴承凸起7、8的内周面上，分别嵌合有旋转自如的左右的车轴11、12，并且设置有引入润滑油用的螺旋槽15、16(参照图1)。螺旋槽15、16发挥随着各轴承凸起7、8与各车轴11、12之间的相对旋转而将变速箱5内的润滑油送入到差动器壳体dc内的螺杆泵作用。
差动机构dg具有：小齿轮轴21，其在筒部6的中心o处配置于与第一轴线x1正交的第二轴线x2上且支承于筒部6；一对小齿轮22、22，其旋转自如地支承于该小齿轮轴21；以及左右的侧面齿轮23、23，其与各小齿轮22啮合且能够绕第一轴线x1旋转。两侧面齿轮23、23作为差动机构dg的输出齿轮发挥功能，两侧面齿轮23、23的内周面分别与左右的车轴11、12的内端部花键嵌合。
小齿轮22以及侧面齿轮23各自的背面隔着垫片25、26分别旋转自如地支承于筒部6的内表面6i。筒部6的内表面6i中，例如隔着垫片25与小齿轮22的背面相对的小齿轮支承面、和隔着垫片26与侧面齿轮23的背面相对的侧面齿轮支承面通过加工工具(例如车床的刀具)机械加工为球面状。另外，也可以省略垫片25、26，将小齿轮22以及侧面齿轮23各自的背面旋转自如地直接支承于筒部6的内表面6i。
小齿轮轴21贯插保持于设置于筒部6且在第二轴线x2上延伸的一对支孔6h中。两支孔6h配设于筒部6的径向最外周部6omax或者其周围的厚壁外周部。在该筒部6的厚壁外周部插入安装(例如压入)有以横穿方式贯穿小齿轮轴21的一端部的止脱销17，通过该止脱销17，阻止小齿轮轴21从支孔6h脱离。
但是，关于筒部6，相比于在轴向上位于小齿轮轴21的一侧(图1中左侧)的第一筒部半体6l，位于另一侧(图1中右侧)的第二筒部半体6r整体上构成为厚壁状。并且，齿圈r的内周侧被稳定性良好地固定、支承于该厚壁的第二筒部半体6r。并且，通过差动机构dg，针对左右的车轴11、12允许差动旋转地分配旋转驱动力(从驱动齿轮31经由齿圈r传递至差动器壳体dc的筒部6)。另外，差动机构dg的差动功能以往周知，因此，省略说明。
另外，虽然没有图示，但是差动器壳体dc的筒部6主要在第一筒部半体6l上具有一对作业窗，两作业窗在与第一轴线x1正交的投影面上观察时夹着第二轴线x2而对称地配置形成在其两侧方。两作业窗是用于允许对筒部6的内表面6i的车削加工或差动机构dg相对筒部6内的组装的窗，形成为符合其目的的足够大的形状。接下来，一并参照图2，对齿圈r相对筒部6(更具体来说是第二筒部半体6r)的安装结构进行说明。
齿圈r具有与驱动齿轮31啮合的齿轮部rg以及一体地形成于齿轮部rg的内周的轮圈部rr。齿轮部rg具有斜齿轮状的齿部，由此，随着与同样具有斜齿轮状的齿部的驱动齿轮31的啮合，齿轮部rg承受轴向的推力载荷(即、啮合反作用力的推力方向成分)。并且，该推力载荷从齿圈r经由后述的焊接部w被筒部6承受。另外，在图1中，齿轮部rg为了简化显示而设为沿着齿线的截面显示。
此外，轮圈部rr基本上形成为圆筒状，其内周面40中的、轴向一端侧(即小齿轮轴21附近)的第一内周面部41以非焊接状态嵌合、支承于筒部6的规定外周部6ox。该规定外周部6ox形成为比径向最外周部6omax直径略小的圆筒面状，该规定外周部6ox经由较小的阶梯差6os与径向最外周部6omax相邻。并且，通过使轮圈部r的内端面与该阶梯差6os抵接，齿圈r相对于筒部6外周的嵌合位置在轴向上被可靠地定位。
另外，虽未图示，但是作为第一实施方式的变形例，使轮圈部r的内端面与阶梯差6os不抵接(即与阶梯差6os在轴向上分离少许)的结构也能够实施。
此外，在本实施方式中，阶梯差6os的立起部分为了确保强度而倒角为圆弧状，此外，轮圈部rr的第一内周面部41的轴向内端部也被倒角，以便避开阶梯差6os的立起部分。
如上所述，齿圈r将轮圈部rr的内周嵌合支承于差动器壳体dc的筒部6的外周、特别是接近径向最外周部6omax的规定的外周部6ox，因此，不需要为了该嵌合支承而从轮圈部rr的内周突出设置朝向径向内侧的凸缘，此外，也不需要从筒部6的外周突出设置朝向径向外侧的凸缘。因此，有利于实现齿圈r的小径化。
并且，关于轮圈部rr(即第一内周面部41)与筒部6(即规定外周部6ox)嵌合的嵌合部50，在本实施方式中轮圈部rr(即第一内周面部41)与筒部6(即规定外周部6ox)能够在轴向上相对滑动，但是在径向上被设定为没有松动的嵌合状态。并且，只要是能够实现这样的相对滑动的嵌合状态，即使嵌合部50的滑动间隙微小，也能够通过嵌合部50进行焊接时的排气。
另外，关于嵌合部50，也可以在嵌合面间设定规定的过盈量以便成为压入嵌合状态(例如轻压入或者高压入)。该情况下，即使通过压入状态的嵌合部50，也能够承受上述的推力载荷，此外能够实现一定程度的转矩传递，因此相应地，后述的焊接部w的载荷负担得以减轻。
这样，本发明所谓的“嵌合”是除了包含能够在轴向相对滑动的嵌合以外，还包含嵌合部50处于上述压入嵌合状态(例如轻压入或者高压入)的情况的概念。
另外，在齿圈r的轮圈部rr的内周面，在从轮圈部rr与筒部6嵌合的嵌合部50向轴向外侧(即从小齿轮轴21远离的一侧)离开的位置，一体地突出设置有向径向内侧延伸的内向环状凸缘状的被固定部rra。另一方面，在筒部6(第二筒部半体6r)的外周面，在从上述嵌合部50向轴向外侧离开的位置，一体地突出设置有朝向径向外侧的环状凸缘状的支承突部6a。
并且，支承突部6a的径向外端部与被固定部rra的径向内端部位于比上述嵌合部50靠轴向外侧且靠径向内侧的位置，并且相互间在整周范围以对接状态进行焊接。作为该焊接手段，能够适当采用以往周知的焊接方法(例如激光焊接，电子束焊接等)。
此外，在筒部6(更具体来说是第二筒部半体6r)的轴向外端面，特别是与支承突部6a相连的端面部分，形成有在轴向上向筒部6的内侧凹陷的环状的凹部h，所述凹部h位于比被固定部rra与支承突部6a焊接的焊接部w靠径向内侧的位置。
并且，焊接部w与上述嵌合部50相互在轴向上分离，而且，在该焊接部w与嵌合部50两者的相互间形成有被筒部6以及轮圈部rr在径向上夹着的环状的空洞部c。
而且，该空洞部c与凹部h形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠。即，在设焊接部w的轴向宽度为a，设凹部h的自焊接部w的轴向外端起的轴向深度为b时，轴向宽度a以及轴向深度b被设定成使得b＞a成立。因此，凹部h的轴向深度b比焊接部w的轴向范围a深。
此外，如果设空洞部c与凹部h之间的轴向范围的重叠量为d，则d＝b－a。因此，凹部h的轴向深度b比焊接部w的轴向宽度a越深，空洞部c与凹部h之间的重叠量d越大。
并且，在设从焊接部w的外端到空洞部c的轴向内端为止的轴向距离为c时，上述轴向距离c以及凹部h的轴向深度b被设定成使得c＞b成立。由此，明确可知空洞部c的内端部与凹部h的内端部相比存在于更深处的位置(即轴向内侧)。该情况下，因c＞b而可以充分确保空洞部c的空间容积，因此，在焊接时空洞部c内的气体膨胀时，空洞部c内的内压因空间容积大而使得空洞部c内的气体的热容量变大，针对焊接产生的热输入，气体不易膨胀。此外，从通过焊接而热输入到自然冷却为止的期间的空洞部c内的内压没有上升至产生焊接不良的压力时，不需要排气用的结构。即使需要排气时，因空洞部c的空间容积大而使得气体难以膨胀，因此，可以降低应该排出的气体的量，可以将排气所需的孔等的截面积设定得小。
此外，在本实施方式中，轮圈部rr与筒部6的嵌合部50的轴向嵌合长度被设定为与焊接部w的轴向长度相比足够长。由此，可以将轮圈部rr更稳定地嵌合、支承于筒部6。
但是，筒部6的外周面的、面向空洞部c的空洞形成面部6c由跨焊接部w的轴向内端与嵌合部50而平滑连续的连续面形成。更详细来说，如图2所明示，空洞形成面部6c具有：从焊接部w的轴向内端向径向内侧笔直延伸的第一平坦面部f1；与第一平坦面部f1相连的凹部形状的第一曲面部r1；与第一曲面部r1相连的凹部形状的第二曲面部r2；与第二曲面部r2相连的凹部形状的第三曲面部r3；以及从第三曲面部r3向径向外侧笔直延伸直至嵌合部50(即所述的规定外周部6ox)的外端附近的第三平坦面部f3。
并且，在筒部6的包含第一轴线x1的纵截面(例如图2)中进行观察，第一平坦面部f1与规定轴线x1大致正交，且第一以及第三曲面部r1、r3形成为曲率半径比第二曲面部r2小的圆弧状。此外，优选第二曲面部r2尽可能将曲率半径设定得大。
另一方面，轮圈部rr的内周面的、面向空洞部c的空洞形成面部rrc具有：从焊接部w的轴向内端向径向外侧笔直延伸而与规定轴线x1大致正交的第二平坦面部f2；与第二平坦面部f2相连的第四曲面部r4；以及与第四曲面部r4相连、在轴向上延伸至嵌合部50(即所述的第一内周面部41)的圆筒面状的第二内周面部42。另外，在轮圈部rr的第一、第二内周面部41、42间存在微小的内径差，两者之间通过弧状的小阶梯差面连接。
此外，筒部6的支承突部6a以及轮圈部rr的被固定部rra在两者的焊接部w周围分别具有因焊接时的热输入而硬化的热影响部t1、t2。并且，第一、第二平坦面部f1、f2在足够的径向范围内形成，以便如图2所示能够包含热影响部t1、t2的面向空洞部c的全部区域。
接下来，对第一实施方式的作用进行说明。
差动器壳体dc整体由适当的金属材料(例如铁系合金、铝合金等)一体成形(例如铸造成形)，其成形后对差动器壳体dc的各部适当实施机械加工。在该机械加工中，例如，除了针对筒部6的规定外周部6ox或阶梯差6os的表面精加工、或螺旋槽15、16的槽加工之外，至少包含针对筒部6的内表面6i的车削加工。
进行差动装置a的组装时，首先，通过未图示的作业窗或者支孔6h将差动机构dg的各结构要素装入到差动器壳体dc的筒部6内，并设置于规定的组装位置。之后，以如下的作业过程将齿圈r固定于差动器壳体dc的筒部6外周。
首先，将齿圈r的轮圈部rr的第一内周面部41与差动器壳体dc的筒部6的规定外周部6ox嵌合直到轮圈部rr的轴向内端面与筒部6外周的阶梯差6os卡合为止。并且，在该嵌合完成的状态下，筒部6外周的支承突部6a的径向外端部与轮圈部rr内周的被固定部rra的径向内端部成为在径向上相互对接的状态。
接下来，从该对接的状态从差动器壳体dc的轴向外侧(图1、2中是右侧)将支承突部6a的径向外端部与被固定部rra的径向内端部在整周范围焊接时，借助于该焊接部w，轮圈部rr内周与筒部6外周之间被结合为一体。该情况下，筒部6外周的阶梯差6os不仅成为容易定位齿圈r的相对筒部6外周的嵌合位置的定位单元，还能发挥承受齿圈r从驱动齿轮31受到的一个方向(图1、2中是左方向)的推力载荷的功能，因此有助于提高齿圈r的组装作业性且减轻焊接部w的载荷负担。
另外，差动机构dg相对筒部6内的组装作业、与齿圈r相对筒部6的固定作业也能够以与上述相反的过程来执行。即，可以在将齿圈r嵌合、焊接到筒部6外周后，向筒部6内组装差动机构dg。
并且，差动机构dg的组装以及齿圈r的焊接结束之后的差动器壳体dc将其第一、第二轴承凸起7、8借助于轴承13、14旋转自如地支承于变速箱5，进一步将左右的车轴11、12的内端部插入到第一、第二轴承凸起7、8且与左右的侧面齿轮23、23的内周花键嵌合，由此，差动装置a相对变速箱5内的组装结束。
在以上说明的本实施方式的差动装置a中，齿圈r具有齿轮部rg以及轮圈部rr，轮圈部rr一体地形成于齿轮部rg内周，以非焊接状态与差动器壳体dc的筒部6的径向最外周部6omax附近的规定外周部6ox嵌合，轮圈部rr具有从轮圈部rr与筒部6嵌合的嵌合部50在轴向上离开且在比嵌合部50靠径向内侧的位置与筒部6焊接的被固定部rra。
根据这样的齿圈r的固定结构，齿圈r即使为了实现其小径化而将轮圈部rr的内周与筒部6的外周直接嵌合，也能够相对于齿圈r与筒部6彼此的焊接部w使齿轮部rg在径向上充分分离，因此，能够抑制焊接造成的热应变对齿轮部rg的影响。因此，抑制了该热应变的影响造成的齿轮部rg的强度或耐久性的降低的同时，能够达成带齿圈r的差动器壳体dc的小径化。而且，以非焊接状态将轮圈部rr内周与筒部6的外周直接嵌合而减少了筒部6与齿圈r之间的焊接部位，因此，相应地实现了成本节约以及生产性提升。
而且，在本实施方式的筒部6的轴向外侧的端面形成有在轴向上向筒部6的内侧凹陷的凹部h，所述凹部h位于比轮圈部rr内周与筒部6外周焊接的焊接部w靠径向内侧的位置。根据该凹部h的特别设置，筒部6外周的凹部h周围(特别是凹部h与焊接部w之间在径向上所夹着的部位)容易弹性变形，因此，能够轻松地吸收焊接后的收缩造成的热应变，能够进一步抑制热应变对齿轮部rg的影响。
该情况下，特别是在本实施方式中设焊接部w的轴向宽度为a，设凹部h的自焊接部w的轴向外端起的轴向深度为b时，设定成b＞a成立，因此，能够相对于焊接部w的轴向宽度将凹部h设定得足够深，能够充分确保上述的可弹性变形部位，可以进一步减少热应变对齿轮部rg的影响。
此外，本实施方式的齿圈r具有通过与驱动齿轮31啮合而承受推力载荷的齿部形状(即斜齿)，轮圈部rr与筒部6焊接的焊接部w从嵌合部50在轴向上离开，在该焊接部w与嵌合部50之间形成有被筒部6以及轮圈部rr在径向上所夹出的环状的空洞部c。
并且，筒部6外周面的空洞形成面部6c由跨焊接部w的轴向内端与嵌合部50平滑连续的连续面(即f1、r1～r3、f3)形成，因此，能够有效缓和推力载荷引起的空洞形成面部6c附近的应力集中。
此外，在本实施方式中，空洞部c与凹部h形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠(参照图2的d区域)。根据该重叠结构，夹在筒部6外周面的空洞形成面部6c与凹部h的内表面之间的、壁厚最薄的壁薄部位61(例如参照图2的格子状阴影区域)容易因上述焊接后的收缩造成的热应变而弹性变形，因此，能够吸收焊接后的收缩造成的热应变，可以减少热应变对齿轮部rg的影响。此外，通过空洞形成面部6c与凹部h的相对位置关系的适当设定，能够容易地调整上述壁薄部位61的刚性或位置、区域等。
而且，在本实施方式中，筒部6外周面的空洞形成面部6c具有从焊接部w的轴向内端向径向内侧延伸且与第一轴线x1大致正交的第一平坦面部f1，另一方面，轮圈部rr内周面的空洞形成面部rrc具有从焊接部w的轴向内端向径向外侧延伸且与第一轴线x1大致正交的第二平坦面部f2。并且，筒部6以及轮圈部rr在两者的焊接部w周围分别具有因焊接时的热输入而硬化的热影响部t1、t2，第一、第二平坦面部f1、f2形成为包含热影响部t1、t2的面向空洞部c的区域全部。由此，由于不在热影响部t1、t2设置成为应力集中的原因的拐点或阶梯差，因此能够有效地防止以热影响部t1、t2为起点的破损。
但是，关于因推力载荷而在筒部6外周的空洞形成面部6c产生的应力，该空洞形成面部6c的凹曲面的半径越大该应力越是大范围分散而有助于应力集中的缓和，但相反地，因第一平坦面部f1比焊接部w内端向径向内侧延伸的关系，与第一平坦面部f1相连的上述凹曲面的曲率半径越大，空洞形成面部6c的向径向内侧的凹陷越深，存在筒部6的壁厚减少的不良。与之相对地，在本实施方式中，通过经由曲率半径小的第一曲面部r1将曲率半径大的第二曲面部r2与第一平坦面部f1相连，可以利用曲率半径大的第二曲面部r2使因推力载荷而在空洞形成面部6c产生的应力分散至大范围而缓和应力集中，同时，通过曲率半径小的第一曲面部r1的特别设置而能够将空洞形成面部6c的上述凹陷尽量设定得浅，可以极力抑制空洞形成面部6c的特别设置造成的壁厚的减少。
此外，通过不使筒部6外周的空洞形成面部6c向径向内侧过度深陷，可以确保空洞形成面部6c与凹部h之间的上述壁薄部位61所需的壁厚，该壁薄部位61不会过度降低强度而容易弹性变形。并且，筒部6通过空洞部c的特别设置也确保了足够的壁厚，能够确保足够的刚性强度。
而且，在本实施方式中，筒部6外周面的空洞形成面部6c具有从嵌合部50(规定外周部6ox)的外端附近向径向内侧笔直延伸的第三平坦面部f3，因此，可以使空洞形成面部6c的、嵌合部50侧的起点位置偏置向轴向外侧(即远离小齿轮轴21的那一侧，换言之距嵌合部50的内端远的那一侧)。并且，与该偏置相应地，能够将嵌合部50的轴向范围确保得长，因此，筒部6外周对齿圈r的嵌合支承更稳定。
此外，本实施方式的空洞形成面部6c具有与第三平坦面部f3相连的凹部形状的第三曲面部r3，第三曲面部r3以曲率半径比第二曲面部r2小的圆弧状与第二曲面部r2平滑地连续。假设在省略了第三曲面部r3时，在第二曲面部r2与第三平坦面部f3的连接部处产生角部时，应力会集中于角部，因此，需要设为平滑地连续的连续面，但是当相对于第三平坦面部f3将曲率半径大的第二曲面部r2的接线配置为成为平滑连续的连续面时，第二曲面部r2的曲率半径大，但是因此差动器壳体(筒部6)的尺寸也大。因此，通过曲率半径比第二曲面部r2小的第三曲面部r3来连接第三平坦面部f3与第二曲面部r2之间，可以避免尺寸变大并且可以缓和空洞形成面部6c处的应力集中。
此外，在图3中，示出了本发明的第二实施方式。即，示出了这样的结构：在第一实施方式的差动器壳体dc中，使齿圈r的轮圈部rr内周同经由阶梯差6os与筒部6的径向最外周部6omax相邻的规定外周部6ox嵌合且使轮圈部rr端面与阶梯差6os卡合。但是，未必需要设置阶梯差6os，例如，在第二实施方式中，使齿圈r的轮圈部rr内周的第一内周面部41与筒部6的径向最外周部6omax的圆筒面嵌合。第二实施方式的其他结构与第一实施方式一样，因此，对第二实施方式的各结构要素直接标注与第一实施方式对应的结构要素的参照标号，并省略结构的说明。
在该第二实施方式中，能够达成与第一实施方式基本一样的作用效果(但是，除了基于使轮圈部rr端面与阶梯差6os卡合的效果)。并且，在第二实施方式中，不需要在筒部6的径向最外周部6omax周围特别设置齿圈r的定位用的阶梯差，相应地还存在筒部6的外周形状简化而加工性良好等的优点。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种设计变更。
例如，在上述实施方式中示出了将差动装置a作为车辆用差动装置，特别是左右的驱动车轮间的差动装置而实施的实施方式，但在本发明中，也可以将差动装置a作为车辆的前后的驱动车轮间的差动装置来实施。或者此外，还可以将本发明的差动装置作为车辆以外的各种机械装置中的差动装置来实施。
此外，在所述实施方式中，示出了将齿圈r的齿部设为斜齿状的实施方式，但是本发明的齿圈即使不是斜齿轮，也可以是通过与驱动齿轮31啮合而承受沿着第一轴线x1的方向的推力载荷的齿部形状的其他齿轮(例如伞齿轮、准双曲面齿轮等)。或者此外，还可以是不通过与驱动齿轮31的啮合而承受推力载荷的齿部形状的齿轮(例如正齿轮)。
1.一种差动装置，其具有：齿圈(r)，其从与动力源相连的驱动齿轮(31)接受旋转驱动力；差动器壳体(dc)，其绕规定轴线(x1)与所述齿圈(r)一体地旋转；以及差动机构(dg)，其内置于所述差动器壳体(dc)的筒部(6)，所述差动机构(dg)能够允许差动旋转地将从所述驱动齿轮(31)经由所述齿圈(r)传递至所述差动器壳体(dc)的旋转驱动力分配给一对传动轴(11、12)，
其特征在于，
所述齿圈(r)具有：齿轮部(rg)，其与所述驱动齿轮(31)啮合；以及轮圈部(rr)，其一体地形成于所述齿轮部(rg)的内周，以非焊接状态与所述筒部(6)的径向最外周部(6omax)或者直径比该径向最外周部(6omax)小的规定外周部(6ox)嵌合，
所述轮圈部(rr)具有被固定部(rra)，该被固定部(rra)在从该轮圈部(rr)与所述筒部(6)嵌合的嵌合部(50)在轴向上离开且比该嵌合部(50)靠径向内侧的位置焊接于所述筒部(6)。
2.根据权利要求1所述的差动装置，其特征在于，
所述筒部(6)具有凹部(h)，该凹部(h)位于比所述被固定部(rra)与该筒部(6)焊接的焊接部(w)靠径向内侧的位置，且向该筒部(6)的轴向内侧凹陷。
3.根据权利要求2所述的差动装置，其特征在于，
在设所述焊接部(w)的轴向宽度为a，设所述凹部(h)的自所述焊接部(w)的轴向外端起的轴向深度为b时，所述轴向宽度以及所述轴向深度被设定成使得b＞a成立。
4.根据权利要求1所述的差动装置，其特征在于，
所述齿圈(r)具有这样的齿部形状：通过所述齿轮部(rg)与所述驱动齿轮(31)的啮合而该齿圈(r)承受轴向的推力载荷，所述被固定部(rra)与所述筒部(6)焊接的焊接部(w)从所述嵌合部(50)在轴向上离开，在该焊接部(w)与该嵌合部(50)之间，形成有由所述筒部(6)以及所述轮圈部(rr)所夹出的空洞部(c)，所述筒部(6)的外周面上的、面向所述空洞部(c)的空洞形成面部(6c)由跨所述焊接部(w)的轴向内端与所述嵌合部(50)而平滑连续的连续面形成。
5.根据权利要求2所述的差动装置，其特征在于，
所述焊接部(w)从所述嵌合部(50)在轴向上离开，在该焊接部(w)与该嵌合部(50)之间形成有由所述筒部(6)以及所述轮圈部(rr)所夹出的空洞部(c)，所述空洞部(c)与所述凹部(h)形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠。
6.根据权利要求3所述的差动装置，其特征在于，
所述焊接部(w)从所述嵌合部(50)在轴向上离开，在该焊接部(w)与该嵌合部(50)之间形成有由所述筒部(6)以及所述轮圈部(rr)所夹出的空洞部(c)，所述空洞部(c)与所述凹部(h)形成为各自的轴向范围的至少一部分相互重叠。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的差动装置，其特征在于，
所述被固定部(rra)与所述筒部(6)焊接的焊接部(w)从所述嵌合部(50)在轴向上离开，在该焊接部(w)与该嵌合部(50)之间形成有由所述筒部(6)以及所述轮圈部(rr)所夹出的空洞部(c)，所述筒部(6)的外周面上的、面向所述空洞部(c)的空洞形成面部(6c)具有从所述焊接部(w)的轴向内端向径向内侧延伸且与所述规定轴线(x1)大致正交的第一平坦面部(f1)，并且所述轮圈部(rr)的内周面上的、面向所述空洞部(c)的空洞形成面部(rrc)具有从所述焊接部(w)的轴向内端向径向外侧延伸且与所述规定轴线(x1)大致正交的第二平坦面部(f2)，所述筒部(6)以及所述轮圈部(rr)在两者的所述焊接部(w)的周围分别具有因焊接时的热输入而硬化的热影响部(t1、t2)，所述第一平坦面部(f1)和所述第二平坦面部(f2)形成为包含所述热影响部(t1、t2)的面向所述空洞部(c)的全部区域。
8.根据权利要求7所述的差动装置，其特征在于，
所述齿圈(r)具有这样的齿部形状：通过所述齿轮部(rg)与所述驱动齿轮(31)的啮合而该齿圈(r)承受轴向的推力载荷，所述筒部(6)的外周面的所述空洞形成面部(6c)具有：所述第一平坦面部(f1)；与所述第一平坦面部(f1)相连的凹部形状的第一曲面部(r1)；以及与所述第一曲面部(r1)相连的凹部形状的第二曲面部(r2)，在所述筒部(6)的包含所述规定轴线(x1)的纵截面中观察时，所述第一曲面部(r1)是曲率半径比所述第二曲面部(r2)小的圆弧状。
技术总结