JP2014105838A

JP2014105838A - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2014105838A
Application number: JP2012261199A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kaneko; 隆金子; Yusuke Shirakawa; 裕介白川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースの開口部からケース内部に流入する潤滑油の油量を増加させ、差動ギヤ機構の焼き付き耐力を向上させる。
【解決手段】デファレンシャルケース２２の回転方向に対して、回転方向前側の縁部２９ａは、回転軸Ｏと直交する方向の断面形状がデファレンシャルケース２２の外周円筒面より内径側に小さくなる翼型形状に形成され、回転方向後側の縁部２９ｂは、デファレンシャルケース２２の外周円筒面に沿った形状に形成されている。これにより、デファレンシャルケース２２のケース外周面に沿って流れる潤滑油が、開口部２９の翼型断面形状の縁部２９ａから側面を回り込むように流れ、対向する縁部２９ｂから開口部２９内部に潤滑油をスムーズに流入させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースに開口部を有するデファレンシャル装置に関する。

一般的に、デファレンシャル装置は、動力が入力されるリングギア等を外周に固設した略円筒形状のケース（デファレンシャルケース）内に、ベベルギヤ等からなる差動ギヤ機構を収納して構成されている。通常、このデファレンシャル装置は、潤滑油が貯留された外装ケース内にデファレンシャルケースごと収納されて支持され、外装ケース内の潤滑油によってリングギヤや差動ギヤ機構が潤滑されるように設置されている。

例えば、特許文献１には、デフケースと一体に回転するピニオンシャフト上に回転自在に支承されたピニオンギヤと、ピニオンギヤと噛み合った出力側サイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動ギヤ機構と、デフケースとサイドギヤとの間に形成された円錐クラッチと、デフケースに形成されサイドギヤ側の各円錐面の大径部から小径部までを外部に露出させる潤滑孔とを備えたデファレンシャル装置が開示されている。

特開平９−２９６８５７号公報

従来、差動ギヤ機構をデファレンシャルケース内に収納するタイプのデファレンシャル装置は、デファレンシャルケースの回転軸に沿った領域に開口部を設けたオープンタイプとして構成される。このようなデファレンシャルケースの開口部は、ケースの強度要件を満足させるため、回転軸と直交する方向の開口部周縁の断面形状を、ケースの円筒部よりも厚みを持たせた鍔形状とするものが多い。

しかしながら、デファレンシャルケースの開口部周縁を鍔形状で形成すると、開口部内への潤滑油の流れを阻害し、差動ギヤ機構への潤滑油量が不足して焼付きに対する耐力を悪化させる虞がある。すなわち、図７（ａ）に示すように、従来のデファレンシャルケース１００は、開口部１０１の縁部１０２が回転軸と直交する方向でデファレンシャルケースの外周面より外径側に大きくして厚みを持たせた鍔形状としている。

このため、デファレンシャルケース１００が例えば時計方向に回転したとき、矢印線で示すように、鍔形状の縁部１０２で潤滑油が剥離して流れを外側に向けてしまい、開口部１０１内部への潤滑油の流入が阻害されてしまう。その結果、図８（ａ）に示すように、デファレンシャルケース１００周辺の潤滑油Ｌが縁部１０２近辺に停滞してしまい、開口部１０１内部に供給される潤滑油量が大幅に減少してしまい、差動ギヤ機構に対する潤滑性能が低下して、焼付き耐力が悪化する虞がある。

この場合、図７（ｂ）に示すように、開口部１０１の縁部１０２を鍔形状とせずに、ケースの円筒部を拡大して円周に沿った縁部１０２’とすることで、同図中に矢印線で示すように、潤滑油をケース外周に沿って流し、破線で示すように、開口部内に潤滑油を流入させることができるが、図８（ｂ)に示すように、流入する潤滑油Ｌの油量が十分とはいえず、また、デファレンシャルケースの径拡大による重量増加を招いてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースの開口部からケース内部に流入する潤滑油の油量を増加させ、差動ギヤ機構の焼き付き耐力を向上させることのできるデファレンシャル装置を提供することを目的としている。

本発明によるデファレンシャル装置は、差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースに、前記差動ギヤ機構の収納空間に通じる開口部を前記デファレンシャルケースの回転軸に沿った領域に設けたデファレンシャル装置であって、前記開口部の所定の回転方向に対して前方側となる縁部を、前記デファレンシャルケースの外周面より内径側に小さくなる翼型断面形状に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースの開口部からケース内部に流入する潤滑油の油量を増加させ、差動ギヤ機構の焼き付き耐力を向上させることができる。

車両のパワートレイン系の構成図デファレンシャル装置の断面図デファレンシャルケースの斜視図デファレンシャルケース周辺の潤滑油の流れを模式的に示す説明図デファレンシャルケース周辺の潤滑油の状態を示す説明図潤滑油流量の解析結果を示す説明図従来のデファレンシャルケース周辺の潤滑油の流れを模式的に示す説明図従来のデファレンシャルケース周辺の潤滑油の状態を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
先ず、車両のパワートレイン系について説明する。図１において、符号１は車両前部に配置されるエンジンを示し、本実施の形態においては、エンジン１の駆動力が前輪と後輪とに可変配分される全輪駆動（AWD；all-wheel drive）車に適用される。

具体的には、エンジン１の駆動力は、エンジン１後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含む）２からトランスミッション出力軸２ａを経てトランスファ３に伝達される。更に、トランスファ３に伝達された駆動力は、リヤドライブ軸４、プロペラシャフト５、ドライブピニオン軸部６を介して後輪終減速装置７に入力される一方、トランスファドライブギヤ８、トランスファドリブンギヤ９、フロントドライブ軸１０を介して前輪終減速装置１１に入力される。

後輪終減速装置７に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１３ＲＬを経て左後輪１４ＲＬに伝達され、後輪右ドライブ軸１３ＲＲを経て右後輪１４ＲＲに伝達される。また、前輪終減速装置１１に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１３ＦＬを経て左前輪１４ＦＬに伝達され、前輪右ドライブ軸１３ＦＲを経て右前輪１４ＦＲに伝達される。

ここで、自動変速装置２、トランスファ３、及び前輪終減速装置１１等は、一体的にケース１２内に設けられている。トランスファ３は、ケース１２内部の後方寄りに設けられ、例えば、フロントドライブ軸１０とリヤドライブ軸４とにクラッチを介して動力を伝達するトランスファクラッチを主として構成され、このトランスファクラッチの締結トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を前輪偏重の配分比から後輪偏重の配分比まで可変制御可能なように構成されている。

また、前輪終減速装置１１は、フロントドライブ軸１０に設けらえたドライブピニオン（図示せず）に噛合するドライブギヤを有するデファレンシャル装置２０を主として構成されている。デファレンシャル装置２０は、従来のデファレンシャル装置に比較してケース１２内の潤滑油をデファレンシャル装置２０内部に効果的に流動させることができ、焼付きに対する耐力を大幅に向上させている。以下、デファレンシャル装置２０について説明する。

尚、本実施の形態においては、デファレンシャル装置２０は、前輪終減速装置１１に用いられるものとして説明するが、後輪終減速装置７に適用することも可能である。

図２に示すように、デファレンシャル装置２０は、フランジ部２２ａにリングギヤ２１がボルトで固定されたデファレンシャルケース２２を有し、このデファレンシャルケース２２の回転軸Ｏに沿って左右に延出されるボス部２２Ｌ，２２Ｒが上述のケース１２内部で回動自在に支承されている。デファレンシャルケース２２に固設されたリングギヤ２１は、フロントドライブ軸１０のドライブピニオン（図示せず）と噛合され、エンジンの駆動力によってデファレンシャルケース２２が回転軸Ｏを中心として回転駆動される。

デファレンシャルケース２２には、内部の収納空間２３に、両端が貫通孔２４に嵌合されてスプリングピン２５で廻り止めされたピニオンシャフト２６が配設され、このピニオンシャフト２６上に、ピニオンギヤ２７，２７が回転自在に支承されている。ピニオンギヤ２７には、左右から出力側のサイドギヤ２８Ｌ，２８Ｒが噛合され、各サイドギヤ２８Ｌ，２８Ｒが左右のボス部２２Ｌ，２２Ｒの各貫通孔２２Ｌｈ，２２Ｒｈに挿通される左右の車軸（前輪左ドライブ軸１３ＦＬ、前輪右ドライブ軸１３ＦＲ）にスプライン連結されてベベルギヤ式の差動ギヤ機構ＤＧが構成されている。

すなわち、デファレンシャルケース２２を回転させるエンジンの駆動力がピニオンシャフト２６からピニオンギヤ２７，２７を介してサイドギヤ２８Ｌ，２８Ｒに分配され、各車軸を介して左右の車輪に伝達される。又、例えば、悪路走行中に各車輪間に駆動抵抗差が生じると、各ピニオンギヤ２７の自転によってエンジンの駆動力が左右各側に差動分配される。

ここで、図３に示すように、デファレンシャルケース２２には、回転軸Ｏに沿った領域のうち、フランジ部２２ａを境にした一方の外周円筒面２２ｂを形成する領域（本実施形態では、ボス部２２Ｌ側の領域）に、収納空間２３に通じる２つの開口部２９，２９が開口されている。２つの開口部２９，２９は、回転軸Ｏを挟んで対向する位置に横Ｕの字状に設けられており、開口部２９，２９を介して差動ギヤ機構ＤＧが組み付けられ、また、開口部２９，２９から潤滑油が内部に収納された差動ギヤ機構ＤＧに供給される。

また、開口部２９の周縁では、ピニオンシャフト２６の両端側方向の縁部２９ａ，２９ｂが互いに非対称の断面形状に形成されている。具体的には、図３のＡ−Ａ線断面（回転軸Ｏと直交する方向の断面）である図４に示すように、デファレンシャルケース２２の回転方向に対して、回転の前方側を縁部２９ａ、回転の後方側を縁部２９ｂとすると、回転方向前側の縁部２９ａは、回転軸Ｏと直交する方向の断面形状がデファレンシャルケース２２の外周円筒面２２ｂより内径側に小さくなる翼型形状に形成され、回転方向後側の縁部２９ｂは、デファレンシャルケース２２の外周円筒面２２ｂに沿った形状に形成されている。２つの開口部２９，２９全体では、縁部２９ａと縁部２９ｂとが回転方向に順に配置されることになる。

これにより、デファレンシャルケース２２が例えば時計方向に回転するとき、デファレンシャルケース２２のケース外周面に沿って流れる潤滑油が、矢印線で示すように開口部２９の翼型断面形状の縁部２９ａから側面を回り込むように流れ、対向する縁部２９ｂから開口部２９内部に潤滑油をスムーズに流入させることができる。

図５は、デファレンシャルケース２２周辺の潤滑油の流れの状態を示す解析結果を示している。図５からは、開口部２９の縁部２９ａから側面を回り込んだ潤滑油Ｌが剥離することなく対向する縁部２９ｂから開口部２９内部にスムーズに流入することがわかる。また、流入する潤滑油量も、図６に示すように、開口部の縁部の断面形状が鍔形状である従来のデファレンシャルケース（図７（ａ）参照）や、外周円筒部の径を拡大したデファレンシャルケース（図７（ｂ）参照）に比較して大幅に増加していることがわかる。

尚、後進時は、縁部２９ａの翼型断面形状に対して、デファレンシャルケース２２の回転方向が逆となるが、回転数そのものが低いため、開口部２９から内部に流入する潤滑油量が不足することはない。

このように本実施の形態においては、デファレンシャルケースの開口部において、回転方向に対して前方側となる縁部をケース外周面より内径側に小さくなる翼型断面形状に形成し、回転方向後側の縁部はケース外周面に沿った形状に形成することで、ケースの強度要件を確保しつつケース内部に流入する潤滑油を増加させることができる。すなわち、開口部の回転方向前方側の縁部を翼型断面形状とすることで、ケース外周の潤滑油の縁部からの剥離を抑制し、ケース内部に流入する油量を増加させることができ、ケース内の差動ギヤ機構に対する潤滑性能を向上して、焼付き耐力を向上させることができる。

しかも、ケース外周に沿った流れを円滑化するため外周円筒面の径を拡大する等して重量増加を招くことなくもなく、更に、回転方向に対して前方側となる縁部を翼型断面形状としているため流体抵抗が増加することがなく、燃費性能の悪化を招くことがない。

１エンジン
２自動変速装置
３トランスファ
２０デファレンシャル装置
２２デファレンシャルケース
２６ピニオンシャフト
２７ピニオンギヤ
２８Ｌ，２８Ｒサイドギヤ
２９開口部
２９ａ縁部
２９ｂ縁部
ＤＧ差動ギヤ機構
Ｌ潤滑油
Ｏ回転軸

Claims

差動ギヤ機構を収納するデファレンシャルケースに、前記差動ギヤ機構の収納空間に通じる開口部を前記デファレンシャルケースの回転軸に沿った領域に設けたデファレンシャル装置であって、
前記開口部の所定の回転方向に対して前方側となる縁部を、前記デファレンシャルケースの外周面より内径側に小さくなる翼型断面形状に形成したことを特徴とするデファレンシャル装置。
前記開口部の所定の回転方向に対して前方側となる縁部と後方側となる縁部とは、非対称であることを特徴とするデファレンシャル装置。