JP2004204873A - デファレンシャル - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト化の要求に応えることのできるデファレンシャルを提供する。
【解決手段】ピニオンシャフト１９は、棒状に形成されたストレートピニオンシャフト２０の外側から内側に向かう方向を深さ方向とし、軸心に平面状の底面を備えた嵌合凹部２１を、軸方向の中央部に、軸方向に対して直交する方向に沿って形成し、２つのストレートピニオンシャフト２０の嵌合凹部２１の底面２１ａを相互に対向するように配置することにより、２つのストレートピニオンシャフト２０を十字状に形成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンやモータなどの原動機の駆動力を車輪駆動軸に伝達するデファレンシャルに係り、特に、密閉状のデフケース内に４つのピニオンが十字状のピニオンシャフトによって回転可能に保持されているデファレンシャルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、３輪、４輪などの車両においては、原動機としてのエンジンあるいはモータなどの駆動力をトランスミッション（変速機）に入力して駆動力を制御し、この制御された駆動力をトランスミッションの出力軸から必要に応じてプロペラシャフト（推進軸）を介してデフと称されるデファレンシャル（差動装置）に入力し、デファレンシャルにより原動機の駆動力を車輪駆動軸に伝達するようにした駆動力伝達装置が用いられている。
【０００３】
このような駆動力伝達装置のデファレンシャルとして、ピニオンを４つ設けた４ピニオンタイプのデファレンシャルが、近年の原動機の駆動力の高出力化にともなうピニオンに作用する高荷重を分散させて、１つのピニオンが分担する荷重を軽減できるなどの理由により提案されている。
【０００４】
また、近年においては、ピニオンおよびサイドギアにより構成されるデファレンシャルギアの作動音などのデフケースの内部の摺動部位から生じる音が外部へ洩れることにより生じる騒音を容易に低減できるなどの理由により、密閉状とされたデフケースを用いた構成のデファレンシャルが提案されている。
【０００５】
従来の密閉状のデフケースを用いた４ピニオンタイプのデファレンシャルとしては、以下に記す２種類のものがある。
【０００６】
従来の第１のデファレンシャルは、密閉状のデフケース内に、４つのピニオンを十字状に一体形成したピニオンシャフトに回転可能に保持した構成のデファレンシャルである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
従来の第２のデファレンシャルは、図５に示すように、デファレンシャル１００のケース１０１に、１つの長ピニオンシャフト１０２と、２つの短ピニオンシャフト１０３，１０４とを十字状に配設することにより、４つのピニオン１０５を回転可能に支持する構成のものである。
【０００８】
この構成のデファレンシャルにおいては、図５に示すように、ケース１０１に、その回転軸心ＲＬを中心として上下左右の４方向に４つの貫通孔１０６が形成されている。これらの貫通孔１０６は、ケース１０１の回転軸心ＲＬを中心として、隣り合う相互間距離が等しくなるように９０度の角度をもって等角度配置されている。そして、各貫通孔１０６に対して各ピニオンシャフト１０２，１０３，１０４がケース１０１の外側から嵌合されている。これらのピニオンシャフト１０２，１０３，１０４は、ケース１０１に嵌合固定される固定ピン１０７によってケース１０１に固定されている。
【０００９】
すなわち、長ピニオンシャフト１０２は、その両端部が貫通孔１０６に嵌合されており、ケース１０１の図５の上方に示す上端部側の貫通孔１０６の形成部においてケース１０１に嵌合される固定ピン１０７によって、長ピニオンシャフト１０２がその軸心を中心として回転するのを防止できるようにされている。さらに、図５の左方に示す短ピニオンシャフト１０３は、その左端部が貫通孔１０６に嵌合され、その右端がケース１０１の回転軸心ＲＬ側に配置されており、ケースの図５の左端部側の貫通孔１０６の形成部においてケース１０１に嵌合される固定ピン１０７によって、短ピニオンシャフト１０３がその軸心を中心として回転するのを防止できるようにされている。また、図５の右方に示す短ピニオンシャフト１０４は、その右端部が貫通孔１０６に嵌合され、その左端がケース１０１の回転軸心ＲＬ側に配置されており、ケースの図５の右端部側の貫通孔１０６の形成部においてケース１０１に嵌合される固定ピン１０７によって、短ピニオンシャフト１０４がその軸心を中心として回転するのを防止できるようにされている。
【００１０】
また、ケース１０１内には、支持リング１０８が配設されており、長ピニオンシャフト１０２は、支持リング１０８をその中心を通って径方向に貫通するように配置されており、２つの短ピニオンシャフト１０３，１０４は、それぞれケース１０１の回転軸心ＲＬ側に位置する端部が支持リング１０８によって支持されている。
【００１１】
前記３つのピニオンシャフト１０２，１０３，１０４と、３つの固定ピン１０７と、支持リング１０８とにより十字状をなすピニオンシャフトユニット１０９が構成されている。このピニオンシャフトユニット１０９を図６に示す。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２６６１６２号公報（図３）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】。
【００１４】
ところで、近年においては、各種装置の低コスト化が求められており、このような低コスト化の一つとして、デファレンシャルの低コスト化が求められている。
【００１５】
しかしながら、従来の第１のデファレンシャルにおいては、十字状のピニオンシャフトの形成に多大な加工工程を必要とし手間がかかるので、低コスト化の要求に応えることができないという問題点があった。
【００１６】
また、従来の第２のデファレンシャルにおいては、部品点数が多いとともに、組み立て工程が多く、やはり低コスト化の要求に応えることができないという問題点があった。
【００１７】
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、低コスト化の要求に応えることのできるデファレンシャルを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に係る本発明のデファレンシャルの特徴は、原動機の駆動力によりリングギアとともに一体回転する密閉状のデフケース内に、４つのピニオンが十字状に形成されたピニオンシャフトに回転可能に保持されているデファレンシャルにおいて、前記ピニオンシャフトは、棒状に形成された２つのストレートピニオンシャフトを有しており、これらのストレートピニオンシャフトには、外側から内側に向かう方向を深さ方向とし、軸心に平面状の底面を備えた嵌合凹部が、軸方向の中央部に、軸方向に対して直交する方向に沿ってそれぞれ形成されており、２つのストレートピニオンシャフトの嵌合凹部の底面を相互に対向するように配置することにより、２つのストレートピニオンシャフトを十字状に配置した点にある。そして、このような構成を採用したことにより、２つのストレートピニオンシャフトの嵌合凹部の底面を相互に対向するように配置するという簡単な操作によって、十字状のピニオンシャフトを容易に形成することができる。
【００１９】
また、請求項２に係る本発明のデファレンシャルの特徴は、請求項１において、前記２つのストレートピニオンシャフトが同一形状である点にある。そして、このような構成を採用したことにより、２つのストレートピニオンシャフトを共通部品とすることができるので生産性がより向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００２１】
図１から図４は本発明に係るデファレンシャルの実施形態を示すものであり、図１は要部の一部切断分解斜視図、図２は要部の断面図、図３は本体ケースへのデファレンシャルギアの装着状態を示す左側面図、図４は２つのストレートピニオンシャフトを十字状に形成した状態を示す斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のデファレンシャル１は、デフケース２を有している。このデフケース２は、車両搭載状態において回転軸心ＲＬ（図２）がほぼ水平となるように配置されている。また、デフケース２は、図１右方に示すケース３と、図１左方に示すカバー４とに２分割形成されている。すなわち、デフケース２は、その回転軸心ＲＬに沿って左右に２分割されている。さらに、デフケース２は、ケース３にカバー４を固定ボルト５（図２）によって締結することでその内部を密閉状態とすることができるようになっている。
【００２３】
前記ケース３は、図１右方に示す小径部７と、この小径部７に接続するようにして同軸状に形成された図１左方に示す大径部８とにより全体としてほぼ段付き円筒形状に形成されている。そして、ケース３の小径部７の外周面には、軸受９（図２）を介して図示しないハウジングにデフケース２を回転自在に支持するための一対のジャーナル部１０（１０Ｒ，１０Ｌ）のうちの一方のジャーナル部１０Ｒが形成されている。このジャーナル部１０Ｒの内側には、従来と同様に例えば車輪駆動軸の一方（右車輪駆動軸）の基端部が挿通可能な軸方向に貫通する車軸貫通孔１１Ｒが形成されており、この車軸貫通孔１１Ｒの軸心は、デフケース２の回転軸心ＲＬと一致するように形成されている。
【００２４】
前記ケース３の大径部８の内側には、４つのピニオン１２および一対のサイドギア１３からなるデファレンシャルギア１４のうちの４つのピニオン１２と図１の右方に示す一方のサイドギア１３とを内部に装着可能なギア装着孔１５が形成されている。このギア装着孔１５は、ピニオン１２の外周面が球面滑り軸受１６を介して摺接可能な曲率半径により形成された球状面１７を有している。
【００２５】
すなわち、ケース３と４つのピニオン１２との相互の対向面間、詳しくは４つのピニオン１２の背面と、これらの背面に対向するケース３のギア装着孔１５の球状面１７との相互間には、スペーサを兼ねた球面滑り軸受１６がそれぞれ配設されている。
【００２６】
前記ギア装着孔１５の内周面には、図３の上下に示す上下方向両内周面、および、図３の左右に示す左右方向両内周面の総計４カ所に、ギア装着孔１５の軸方向（図２左右方向）に延在し、ギア装着孔１５の大径の開口端側（図１左側）に開口する４つのシャフト装着溝１８が上下方向および左右方向においてそれぞれ対向するようにしてそれぞれ形成されている。
【００２７】
すなわち、４つのシャフト装着溝１８は、ケース３の大径部８側の内周面に、回転軸心ＲＬを中心として、等距離位置に隣り合う相互間距離が等しくなるように等角度配置されている。また、図２に示すように、各シャフト装着溝１８の対向する一対の内側面１８ａは相互にほぼ平行に形成されている。
【００２８】
前記４つのピニオン１２は、図３に示すように、十字状に形成されたピニオンシャフト１９の４つの先端部よりやや中央寄りにそれぞれ回転自在に装着されている。このピニオンシャフト１９は、同一形状に形成された２つのストレートピニオンシャフト２０を十字状に配置することにより構成されている。なお、２つのストレートピニオンシャフト２０の形状を異ならせてもよい。
【００２９】
前記ストレートピニオンシャフト２０は、図１に示すように、全体としてほぼ円柱形に形成されており、その軸方向の中央部には、軸方向に対して直交する方向に沿って嵌合凹部２１が形成されている。この嵌合凹部２１は、外側から内側である外周側から軸心に向かう方向を深さ方向とし、軸心に平面状の底面２１ａが形成されている。そして、一方のストレートピニオンシャフト２０の嵌合凹部２１の底面２１ａを他方のストレートピニオンシャフト２０の嵌合凹部２１の底面２１ａに非接触状態で対向させることで、２つのストレートピニオンシャフト２０を容易に十字状に形成することができるようになっている。
【００３０】
すなわち、２つのストレートピニオンシャフト２０の嵌合凹部２１の底面２１ａを相互に対向するように配置することにより、２つのストレートピニオンシャフト２０を十字状に形成したピニオンシャフト１９を容易かつ簡単に得ることができるようになっている。この２つのストレートピニオンシャフト２０を十字状に形成した状態のみを図４に示す。
【００３１】
なお、ストレートピニオンシャフト２０の形状としては、断面円形の円柱形に限らず、断面多角形の棒状、断面楕円形の棒状などの各種の形状から、設計コンセプトなどの必要に応じて選択使用できる。
【００３２】
前記ストレートピニオンシャフト２０の外周面の両先端部近傍には、相互にほぼ平行な２つの平行面からなる取着部２２が前記嵌合凹部２１の底面２１ａと直交する方向にそれぞれ形成されている。そして、ストレートピニオンシャフト２０の取着部２２が前記シャフト装着溝１８にギア装着孔１５の図１左方に示す開口側から挿入されるようになっている。さらに、ストレートピニオンシャフト２０の先端部に形成されている平行面からなる各取着部２２をシャフト装着溝１８の内側面１８ａ，１８ａと対向するようにして挿入することにより、ストレートピニオンシャフト２０がその軸心を中心として回転するのを防止することができるようにされている。このシャフト装着溝１８の２つの内側面１８ａが対向する方向の幅寸法は、ストレートピニオンシャフト２０の取着部２２の間隔より若干大きく形成されており、その結果ストレートピニオンシャフト２０はフリー状態でケース３、詳しくはギア装着孔１５の内部に配設されている。また、ストレートピニオンシャフト２０の両端部には小径の突起が同軸状に形成されている。
【００３３】
前記ギア装着孔１５の内部の図１右方に示す一端たる底部側には、前記ピニオンシャフト１９に装着された４つのピニオン１２にそれぞれ噛合する一対のサイドギア１３のうちの一方がその軸心をデフケース２の回転軸心ＲＬとほぼ一致するようにして配設されている。
【００３４】
なお、各サイドギア１３の内周面には、図示しない車輪駆動軸、あるいは車輪駆動軸に接続される出力軸の基端部がスプラインなどの結合手段によりそれぞれ一体回転可能なように結合されている。
【００３５】
前記ケース３の大径部８の図１左方に示す開口端の外周面には、径方向外側に向けて延出された円環状のフランジ部２３が形成されており、このフランジ部２３には、板厚方向に貫通する１２箇所の雌ねじ２４（図２に１箇所のみ図示）がデフケース２の回転軸心ＲＬから等距離位置に隣位する２つの雌ねじ２４の中心間距離が等しくなるように等角度配置されている。
【００３６】
前記カバー４は、図１左方に示す小径部３１と、この小径部３１に接続するようにして同軸状に形成された図１右方に示す大径部３２とにより全体としてほぼ段付き円筒形状に形成されている。そして、カバー４の図１左方に示す小径部３１の外周面には、軸受９を介して図示しないハウジングにデフケース２を回転自在に支持するための一対のジャーナル部１０（１０Ｒ，１０Ｌ）のうちの他方のジャーナル部１０Ｌが形成されている。この他方のジャーナル部１０Ｌの内側には、従来と同様に例えば車輪駆動軸の他方（左車輪駆動軸）の基端部が挿通可能な軸方向に貫通する車軸貫通孔１１Ｌが形成されており、この車軸貫通孔１１Ｌの軸心は、デフケース２の回転軸心ＲＬと一致するように形成されている。また、各車軸貫通孔１１Ｒ，１１Ｌは、それぞれの軸心が一致するように形成されている。
【００３７】
前記カバー４の大径部３２の図１左方に示す外側面の外周側には、リングギア３３（図２）を装着するための円環状のリングギア装着溝３４が形成されており、このリングギア装着溝３４には、デフケース２の回転軸心ＲＬに対して平行となるように板厚方向に貫通する１２箇所の貫通孔３５が前記ケース３の雌ねじ２４と同様に等角度配置されている。また、リングギア３３にも、その板厚方向に貫通する１２箇所のねじ貫通孔３６（図２）が前記ケース３の雌ねじ２４と同様に等角度配置されている。
【００３８】
そして、リングギア３３のねじ貫通孔３６と、カバー４の貫通孔３５とにこの順に挿通される固定ボルト５を、ケース３のフランジ部２３に形成された雌ねじ２４に螺入することで、ケース３の大径部８の開口端をカバー４の大径部３２で塞ぐように一体化して密閉状のデフケース２を形成するとともに、デフケース２にリングギア３３を固着することができるようになっている。
【００３９】
なお、固定ボルト５の代わりに図示しないリベットなどの公知の締結部材を用いてもよい。さらに、固定ボルト５の使用数は、強度などの必要に応じて増減することができる。
【００４０】
前記デフケース２とサイドギア１３との相互の対向面間、詳しくはサイドギア１３の背面と、この背面に対向するデフケース２の内面との相互間には、図１右方に示す一方にスペーサを兼ねた環状のスラスト滑り軸受４１が配設されており、図１左方に示す他方にスペーサを兼ねた環状のスラスト滑り軸受４２が配設されている。また、図１左方に示すスペーサを兼ねた環状のスラスト滑り軸受４２は、隙間調整を行うシムも兼ねている。
【００４１】
その他の構成は、従来公知のデファレンシャルと同様とされているので、その詳しい説明は省略する。
【００４２】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００４３】
本実施形態のデファレンシャル１によれば、低コスト化の要求に応えることができる。
【００４４】
すなわち、本実施形態のデファレンシャル１によれば、２つのストレートピニオンシャフト２０の嵌合凹部２１の底面２１ａを相互に対向するように配置するという簡単な操作によって、十字状のピニオンシャフト１９を容易に形成することができる。
【００４５】
さらに、本実施形態のデファレンシャル１によれば、ピニオンシャフト１９を、容易かつ短時間に加工することのできるストレートピニオンシャフト２０によって形成しているので、ピニオンシャフト１９の低コスト化を図ることができる。
【００４６】
すなわち、従来の一体化した十字状のピニオンシャフトを加工により形成する場合には、十字状の素材を形成すること自体にコストがかかるとともに、十字状の加工には高い加工精度が必要であり、しかも加工工程が複雑になるのに対し、本実施形態のピニオンシャフト１９は、組み立て時に１工程多くなるものの、棒状の素材を簡単な加工工程でストレートピニオンシャフト２０に形成することが効率よくできるので、全体として低コスト化を確実かつ容易に図ることができる。
【００４７】
また、従来のピニオンシャフトユニット１０９を用いる場合には、３つのピニオンシャフト１０２，１０３，１０４と、３つの固定ピン１０７と、支持リング１０８との総計７つの部品点数が必要であり、しかも加工工程が多く複雑になるのに対し、本実施形態のピニオンシャフト１９は、棒状の素材を簡単な加工工程でストレートピニオンシャフト２０に形成することが効率よくできるので、部品点数が少なく、低コスト化を確実かつ容易に図ることができる。
【００４８】
さらに、従来のピニオンシャフトユニット１０９を用いる場合には、部品点数が７点と多いので、ケース１０１への組み立て工程が複雑になるのに対し、本実施形態のピニオンシャフト１９は、２つのストレートピニオンシャフト２０により部品点数が２点であり、デフケース２への組み立てが簡単であるので、低コスト化を確実かつ容易に図ることができる。
【００４９】
さらにまた、本実施形態のピニオンシャフト１９は、従来のピニオンシャフトユニット１０９を用いる場合に比べて部品点数が少ないので、軽量化を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態のデファレンシャル１によれば、２つのストレートピニオンシャフト２０が同一形状であるから、２つのストレートピニオンシャフト２０を共通部品とすることができるので生産性がより向上する。その結果、より低コスト化を図ることができる。
【００５１】
さらに、本実施形態のデファレンシャル１によれば、棒状の素材を加工することによりストレートピニオンシャフト２０を形成することができるので、素材の低コスト化を図ることができるとともに、保管時のスペースを少なくすることができる。
【００５２】
さらにまた、本実施形態のデファレンシャル１によれば、鋼材を素材とした鍛造加工によってデフケース２を形成することができるので、加工箇所の削減およびデフケース２の薄肉化による軽量化を図ることが可能である。
【００５３】
またさらに、本実施形態のデファレンシャル１によれば、ストレートピニオンシャフト２０の両端部をケース３の開口端側からシャフト装着溝１８に落とし込むことで、ピニオンシャフト１９の装着ができるので、デファレンシャル１の組み立ての自動化を容易に図ることもできる。この時、各ストレートピニオンシャフト２０には、２つのピニオン１２および球面滑り軸受１６を予め装着することが肝要である。
【００５４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に係る本発明のデファレンシャルによれば、低コスト化の要求に応えることができるなどの極めて優れた効果を奏する。
【００５６】
また、請求項２に係る本発明のデファレンシャルによれば、２つのストレートピニオンシャフトを共通部品とすることができるので生産性がより向上するなどの極めて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデファレンシャルの実施形態の要部の一部切断分解斜視図
【図２】図１のデファレンシャルの組み立て状態における要部の断面図
【図３】図１のデファレンシャルのケースへのピニオンシャフトの装着状態を示す左側断面図
【図４】図１のデファレンシャルの２つのストレートピニオンシャフトを十字状に形成した状態のみを示す斜視図
【図５】従来のピニオンシャフトユニットを用いた４ピニオンタイプのデファレンシャルのケースへのピニオンシャフトユニットの装着状態を示す左側断面図
【図６】図５のピニオンシャフトユニットの構成を示す斜視図
【符号の説明】
１ デファレンシャル
２ デフケース
３ ケース
４ カバー
１２ ピニオン
１３ サイドギア
１４ デファレンシャルギア
１６ 球面滑り軸受
１９ ピニオンシャフト
２０ ストレートピニオンシャフト
２１ 嵌合凹部
２１ａ （嵌合凹部の）底面
３３ リングギア
４１ スラスト滑り軸受
４２ スラスト滑り軸受
ＲＬ （デフケースの）回転軸心

Claims (2)

1. 原動機の駆動力によりリングギアとともに一体回転する密閉状のデフケース内に、４つのピニオンが十字状に形成されたピニオンシャフトに回転可能に保持されているデファレンシャルにおいて、
   前記ピニオンシャフトは、棒状に形成された２つのストレートピニオンシャフトを有しており、これらのストレートピニオンシャフトには、外側から内側に向かう方向を深さ方向とし、軸心に平面状の底面を備えた嵌合凹部が、軸方向の中央部に、軸方向に対して直交する方向に沿ってそれぞれ形成されており、２つのストレートピニオンシャフトの嵌合凹部の底面を相互に対向するように配置することにより、２つのストレートピニオンシャフトを十字状に配置したことを特徴とするデファレンシャル。
2. 前記２つのストレートピニオンシャフトが同一形状であることを特徴とする請求項１に記載のデファレンシャル。

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