JP2007002885A - Differential gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の駆動系などの動力伝達機構に使用される差動装置(ディフェレンシャルギア)に関するものである。 The present invention relates to a differential gear (differential gear) used in a power transmission mechanism such as a driving system of an automobile.
例えば自動車の駆動系には、左右の駆動輪あるいは前後の駆動車軸の回転数差を吸収して円滑な転がり走行を実現するための差動装置が設けられている。一般に差動装置は、ギア収納室が内部に区画された差動ケース、並びに、その差動ケースのギア収納室内に組み込まれる一対のピニオンギア及び一対のサイドギアを具備する。ピニオンギアは、例えば球面状の背面を持った傘歯車として構成される。他方、差動ケースのギア収納室には、ピニオンギアの球面状背面に対応する球面状の内壁面が形成される。現在製品化されている大多数の差動装置では、差動ケースのギア収納室の球面状内壁面とピニオンギアの球面状背面との間に球面薄板状のピニオンギアワッシャーを介在させた状態で、差動ケースの球面状内壁面に対しピニオンギアを摺動可能に支持している。球面薄板状のピニオンギアワッシャーは、外部から供給される潤滑オイルを巻き込んで、差動ケースの球面状内壁面とピニオンギアの球面状背面との間の摺動性及び潤滑性を確保する働きをする(ピニオンギアワッシャーの例としては例えば特許文献1参照)。
For example, a drive system of an automobile is provided with a differential device for realizing smooth rolling running by absorbing a difference in rotational speed between left and right drive wheels or front and rear drive axles. Generally, the differential device includes a differential case having a gear housing chamber defined therein, and a pair of pinion gears and a pair of side gears incorporated in the gear housing chamber of the differential case. The pinion gear is configured as a bevel gear having a spherical back surface, for example. On the other hand, a spherical inner wall surface corresponding to the spherical back surface of the pinion gear is formed in the gear housing chamber of the differential case. In most of the differential devices that are currently commercialized, a spherical thin pinion gear washer is interposed between the spherical inner wall surface of the gear housing chamber of the differential case and the spherical rear surface of the pinion gear. The pinion gear is slidably supported on the spherical inner wall surface of the differential case. The spherical thin pinion gear washer entrains lubrication oil supplied from the outside, and serves to ensure slidability and lubricity between the spherical inner wall surface of the differential case and the spherical rear surface of the pinion gear. (For example, see
ただし、ピニオンギアワッシャーを必要とすることで部品点数が多くなるという欠点がある。また、多数の部品の組み付け作業性を配慮すると、差動ケース自体の小型化が難しいという問題が生ずる。かかる事情を考慮して、ワッシャー類を必要としない設計が提案されている。例えば特許文献2の差動制限装置では、ピニオンギアワッシャーを省く代わりに、ピニオンギアの球面状背面に螺旋状の油溝(3A,4A)を刻設し、この油溝を循環する潤滑油により部材間の焼き付きを防止している。
However, there is a disadvantage that the number of parts increases due to the need for the pinion gear washer. Further, when considering the workability of assembling a large number of parts, there arises a problem that it is difficult to downsize the differential case itself. In consideration of such circumstances, a design that does not require washers has been proposed. For example, in the differential limiting device of
しかしながら、ピニオンギアの球面状背面にあっては、油溝の形成後において当該背面の球面精度を確保するために球面仕上げ加工を施す必要が生じる。その際、油溝の形成状況によっては、溝の開口縁に加工バリ(具体的には「返りバリ」)が生じるという問題がある。溝の開口縁に加工バリが残ったままだと、差動ケースの球面状内壁面とピニオンギアの球面状背面との円滑な摺動が妨げられるので、加工バリを除去するために更に追加加工が必要になるというジレンマがある。 However, in the spherical rear surface of the pinion gear, it is necessary to perform spherical finishing to ensure the spherical accuracy of the rear surface after the oil groove is formed. At that time, depending on the formation state of the oil groove, there is a problem that a processing burr (specifically, a “return burr”) is generated at the opening edge of the groove. If the processing burr remains at the opening edge of the groove, smooth sliding between the spherical inner wall surface of the differential case and the spherical back surface of the pinion gear is hindered, so additional processing is required to remove the processing burr. There is a dilemma that is necessary.
本発明の目的は、ギアの背面又はその背面が接触する差動ケース内壁部の座面に設けられた摺動時の潤滑確保のための凹部又は溝につき、面の仕上げ加工時には加工バリが生じ難く、且つ、使用時には潤滑油の保持性及び供給性が良好である差動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a processing burr at the time of finishing the surface of the recess or groove for ensuring lubrication during sliding provided on the back surface of the gear or the seat surface of the inner wall portion of the differential case with which the back surface contacts. It is an object of the present invention to provide a differential device that is difficult and has good retention and supply of lubricating oil when used.
請求項1の発明は、差動ケース及びその内部に組み込まれるギアを備え、差動ケース内壁部の座面にギアの背面を接触させた状態で差動ケース内にギアを回動可能に支持する差動装置において、前記ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方には、円錐面状の内周面を有する略すり鉢形状の凹部が設けられており、その凹部の中心線(Q)に対する前記円錐面状内周面の傾斜角度(θ1)が45°以上60°以下に設定されていることを特徴とする差動装置である。
The invention of
なお、請求項1中の「略すり鉢形状」とは、底が一点に収束するようなすり鉢形状のほかに、所定面積の底面を持ったすり鉢形状(即ち円錐台を上下逆にしたような凹形状)をも含む意味である。
In addition, the “substantially mortar shape” in
請求項2の発明は、差動ケース及びその内部に組み込まれるギアを備え、差動ケース内壁部の座面にギアの背面を接触させた状態で差動ケース内にギアを回動可能に支持する差動装置において、前記ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方には、左右二つの傾斜した溝形成面を有する略V字断面形状の溝が設けられており、その溝を左右に二分割する中心面(P)に対する前記各溝形成面の傾斜角度(θ2)が45°以上60°以下に設定されていることを特徴とする差動装置である。
The invention of
なお、請求項2中の「略V字断面形状」とは、底が鋭角的なV字断面形状のほかに、所定長の底辺を持ったV字断面形状(即ち台形を上下逆にしたような断面形状)をも含む意味である。
The “substantially V-shaped cross-sectional shape” in
請求項1又は2に記載の差動装置において、前記ギアは球面状の背面を持ったピニオンギアであり、そのピニオンギアの球面状背面が接触する差動ケースの座面も球面状をなしていること(請求項3)は好ましい。 The differential gear according to claim 1 or 2, wherein the gear is a pinion gear having a spherical back surface, and the seating surface of the differential case with which the spherical back surface of the pinion gear contacts also has a spherical shape. (Claim 3) is preferable.
[作用]
本発明では、ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方に設けられた略すり鉢形状の凹部(又は略V字断面形状の溝)において、略すり鉢形状の凹部を構成する円錐面状内周面の傾斜角度θ1(又は略V字断面形状の溝を構成する溝形成面の傾斜角度θ2)を45°以上60°以下に設定している。このため、ギア背面又は座面の仕上げ加工時において凹部(又は溝)の開口縁で加工バリが発生する事態を抑制することと、凹部(又は溝)が潤滑油を保持し供給する機能とを両立させることができる。すなわち、傾斜角度θ1(又はθ2)が45°未満になると、凹部(又は溝)の開口縁において加工バリが生じ易くなる。他方、傾斜角度θ1(又はθ2)が60°を超えると、凹部(又は溝)の深さが非常に浅くなり、その内部に潤滑油を保持する機能や潤滑油を供給する機能が損なわれる。なお、前記ギアが球面状の背面を持ったピニオンギアであり、そのピニオンギアの球面状背面が接触する差動ケースの座面も球面状をなす場合には特に、本発明の有用性は高い。
[Action]
In the present invention, in a substantially mortar-shaped recess (or a groove having a substantially V-shaped cross section) provided in at least one of the back surface of the gear and the seat surface of the differential case with which the back surface contacts, a substantially mortar-shaped recess Is set to 45 ° or more and 60 ° or less. (Inclination angle θ1 of the conical inner circumferential surface (or inclination angle θ2 of a groove forming surface forming a groove having a substantially V-shaped cross section)). For this reason, at the time of finishing the back surface of the gear or the seating surface, it is possible to suppress the occurrence of processing burr at the opening edge of the recess (or groove), and the function that the recess (or groove) holds and supplies the lubricating oil. Both can be achieved. That is, when the inclination angle θ1 (or θ2) is less than 45 °, processing burrs are likely to occur at the opening edge of the recess (or groove). On the other hand, when the inclination angle θ1 (or θ2) exceeds 60 °, the depth of the concave portion (or groove) becomes very shallow, and the function of holding the lubricating oil therein and the function of supplying the lubricating oil are impaired. The present invention is particularly useful when the gear is a pinion gear having a spherical back surface, and the seating surface of the differential case with which the spherical back surface of the pinion gear contacts also has a spherical shape. .
本発明によれば、差動ケース及びその内部に組み込まれるギアを備え、差動ケース内壁部の座面にギアの背面を接触させた状態で差動ケース内にギアを回動可能に支持すると共に、ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方に、摺動時の潤滑確保のための凹部又は溝を備えた差動装置において、その凹部又は溝につき、ギア背面又は座面の仕上げ加工時には加工バリを生じ難くする一方で、使用時には潤滑油の保持性及び供給性を良好にすることができる。 According to the present invention, the differential case and the gear incorporated therein are provided, and the gear is rotatably supported in the differential case in a state where the back surface of the gear is in contact with the seating surface of the differential case inner wall. And at least one of the back surface of the gear and the seat surface of the differential case with which the back surface is in contact with a recess or groove for ensuring lubrication at the time of sliding, in the recess or groove, While it is difficult to produce a processing burr at the time of finishing the gear back or seating surface, it is possible to improve the retention and supply of the lubricating oil during use.
本発明を自動車の駆動系に装備される差動装置に具体化した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1(A)に示すように、自動車用の差動装置は少なくとも、差動ケース1、一対のピニオンギア2及び一対のサイドギア3を備える。この差動装置は、デフキャリア(図示略)内に回転軸線Cを中心として回転可能に支持されるものである。
An embodiment in which the present invention is embodied in a differential gear equipped in a drive system of an automobile will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1A, the differential for an automobile includes at least a
図1(A)及び(B)に示すように、差動ケース1は、その内部に複数のギア類(2,3)を組み込むためのギア収納室10を区画するケース体として構成されている。差動ケース1の外周部には、回転軸線Cを取り囲むようにフランジ部11が設けられている。このフランジ部11には、エンジンの駆動力を当該差動ケース1に伝達するための傘歯状のリングギア12(仮想線で示す)がボルト等の締結具によって固定される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
差動ケース1のギア収納室10の左右の内壁部にはそれぞれ、左右一対のサイドギア3を回転軸線C回りで回転可能に支持するための台座部(13,14)が形成されている。この台座部は、少なくとも平面状の座面13及び円筒状の座面14から構成されている。他方、差動ケース1のギア収納室10の上下の内壁部にはそれぞれ、上下一対のピニオンギア2を回転可能に支持するための球面状の座面15が形成されている。各座面15の球面形状は、その座面15に接触するピニオンギア2の背面23の球面形状に対応しており、ピニオンギア2の球面状背面23が差動ケース内壁の球面状座面15に接触(着座)することにより、各ピニオンギア2が差動ケース1内で位置決めされる。
The left and right inner walls of the
図2(A)は、差動ケース1のギア収納室10の中心から各球面状座面15を見た状態を示す(図1(B)の「視方向」矢印参照)。 図2(A)に示すように、球面状座面15には、複数の凹部16が形成されている。図2(B)及び(C)は、個々の凹部16の正面及びA−A線断面(径方向断面)を示す。これらの図面に示すように、球面状座面15の凹部16は、すり鉢形状(つまり逆円錐形状)をなしており、そのすり鉢形状の凹部16は、円錐面状の内周面17を有している。そして、この円錐面状の内周面17は、凹部16の中心線Q(この中心線Qは球面状座面15の球の半径方向に延びる)に対して所定の傾斜角度θ1で傾斜している。この傾斜角度θ1は45°〜60°に設定される。
FIG. 2A shows a state in which each
なお、図1(B)に示すように、差動ケース1には、ギア収納室10のほかに、シャフトを垂直方向に通すためのシャフト孔18と、ピンを水平方向に通すためのピン孔19とが形成されている。
As shown in FIG. 1B, in addition to the
図3(A)及び(B)に示すように、ピニオンギア2は、その中心を貫通する中心孔21を有する傘歯車として構成されている。ピニオンギア2は、同じく傘歯車として構成されたサイドギア3の歯と噛合可能な複数の歯22を備えている。ピニオンギア2の背面23は、前記差動ケース1の座面15の球面形状に対応する球面状に形成されている。そして、各ピニオンギア2の球面状背面23には、複数条の溝24(本例では4条)がギアの半径方向に沿って直線的に延びるように刻設されている。特に図3(B)及び(C)に示すように、ピニオンギア背面23の溝24はほぼV字状の横断面形状をなし、左右二つの傾斜した溝形成面24a,24bを有している。そして、これらの傾斜した溝形成面24a,24bは、その溝24を左右に二分割する中心面Pに対して所定の傾斜角度θ2で傾斜している。この傾斜角度θ2は45°〜60°に設定される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
図1(A)に示すように、差動ケース1の左右の台座部(13,14)に対して左右一対のサイドギア3を当接させると共に、差動ケース1の上下の球面状座面15に対して上下一対のピニオンギア2を当接させ、且つ、隣り合うサイドギア3とピニオンギア2とを互い噛合させる。そして、上下のピニオンギア2の中心孔21及び差動ケース1のシャフト孔18を貫通するように一本のピニオンギアシャフト4を垂直に通すと共に、該ピニオンギアシャフト4の上端部を水平に貫通するように一本の固定ピン5を差動ケースのピン孔19内に装着する。このようにして、差動ケース1内にピニオンギア2及びサイドギア3が組み込まれた差動装置を組み立てている。なお、各サイドギア3はその中心を貫通する中心孔31を有しており、その中心孔31の内周部には、車輪のアクスル軸とスプライン嵌合させるための複数のスプラインキー(図示略)が形成されている。
As shown in FIG. 1A, a pair of left and right side gears 3 are brought into contact with the left and right pedestals (13, 14) of the
かかる差動装置は、リングギア12を介して伝達されるエンジンの駆動力に基づき、デフキャリア(図示略)内において回転軸線Cを中心として回転する。その際、デフキャリア内に貯留されている潤滑油が回転する差動ケース1によって掻き回されて飛散し、差動装置の各部に供給される。その際、差動ケース1の各台座部(13,14)とそれに接触するサイドギア3の背面との間や、差動ケース1の各球面状座面15とそれに接触するピニオンギア2の球面状背面23との間にも、飛散した潤滑油が供給される。
Such a differential device rotates around a rotation axis C in a differential carrier (not shown) based on the driving force of the engine transmitted through the
差動ケース1の球面状座面15とピニオンギア2の球面状背面23との間に供給された潤滑油は、球面状座面15側の凹部16やピニオンギア背面23の溝24に一時的に蓄えられる。特にピニオンギア背面23の半径方向に延びる各溝24は、ピニオンギア2の外周部から中心孔21に向かって又はその逆の向きに潤滑油を導くので、差動ケース1の球面状座面15とピニオンギア2の球面状背面23とが接する領域にも、潤滑油の供給・排出による油の循環が生じ得る。従って、差動ケース1とピニオンギア2との間の焼付きや異常摩耗を防止しつつ、両者の円滑な相対摺動(相対回動)が確保される。
Lubricating oil supplied between the
本実施形態では、差動ケース1の球面状座面15に設けられた各凹部16の内周面17の傾斜角度θ1は、凹部の中心線Qに対して45°以上となるように設定されている。このため、例えば球面状座面15の球面精度を確保するための球面仕上げ加工(例えば研磨加工)を行った場合でも、既設の凹部16の開口縁において「返りバリ」が発生し難く、凹部16の存在が球面仕上げの阻害又は障害原因となることがない。従って本実施形態によれば、摺動時の潤滑確保のための凹部16を備えた球面状座面15の球面精度を向上させることができる。
In the present embodiment, the inclination angle θ1 of the inner
同様に、ピニオンギア2の球面状背面23に設けられた溝24の各溝形成面24a,24bの傾斜角度θ2は、溝の中心面Pに対して45°以上となるように設定されている。このため、例えば球面状背面23の球面精度を確保するための球面仕上げ加工(例えば研磨加工)を行った場合でも、既設の溝24の開口縁において「返りバリ」が発生し難く、溝24の存在が球面仕上げの阻害又は障害原因となることがない。従って本実施形態によれば、摺動時の潤滑確保のための溝24を備えたピニオンギア2の球面状背面23の球面精度を向上させることができる。
Similarly, the inclination angle θ2 of each
他方、凹部16の内周面17の傾斜角度θ1及び溝24の各溝形成面24a,24bの傾斜角度θ2ともに、凹部の中心線Q又は溝の中心面Pに対して60°以下となるように設定されている。このため、凹部16及び溝24の深さは油保持等のために最低限必要な程度確保されており、凹部16及び溝24が潤滑油を保持する機能や、潤滑油を凹部16又は溝24内からその周辺に供給する機能が損なわれることはない。即ち、本実施形態の傾斜角度θ1及びθ2の設定によれば、凹部16及び溝24における加工バリの発生抑制と、凹部16及び溝24における潤滑油の保持供給機能とを両立させることができる。
On the other hand, both the inclination angle θ1 of the inner
[変更例]上記実施形態では、差動ケース1の球面状座面15に複数の凹部16を形成し、ピニオンギア2の背面23に複数の溝24を形成したが、球面状座面15の側に溝を形成し、ピニオンギア背面23の側に凹部を形成してもよい。また、球面状座面15及びピニオンギア背面23の双方に凹部(16)を形成してもよいし、球面状座面15及びピニオンギア背面23の双方に溝(24)を形成してもよい。あるいは、球面状座面15及びピニオンギア背面23のうちの一方にのみ、凹部(16)又は溝(24)を形成してもよい。
[Modification] In the above embodiment, the plurality of
[変更例]上記実施形態では、ピニオンギア背面23の溝24を直線的に延びるものとしたが、図4に示すように、溝24は曲線的に(例えば螺旋状に)延びるものであってもよい。
[Modification] In the above embodiment, the
[変更例]上記実施形態では、差動ケース1の球面状座面15の凹部16をすり鉢形状としたが、図5(A)に示すように、円錐面状の内周面17と水平な円形底面20とから構成される逆円錐台形状の凹部16’としてもよく、とにかく凹部の中心線Qに対する円錐面状の内周面17の傾斜角度θ1が45°〜60°の範囲にあればよい。同様に、上記実施形態では、ピニオンギア2の背面23の溝24を横断面V字形状としたが、図5(B)に示すように、左右二つの傾斜した溝形成面24a,24bと水平な溝底面25とから構成される横断面が逆台形状の溝24’としてもよく、とにかく溝の中心面Pに対する各溝形成面24a,24bの傾斜角度θ2が45°〜60°の範囲にあればよい。
[Modification] In the above embodiment, the
[変更例]サイドギア3についても前記ピニオンギア2と同様に構成してもよい。すなわち、差動ケース1の台座部(13,14)を構成する平面状の座面13又は円筒状の座面14及びその座面に接触するサイドギア3の背面のうちの少なくとも一方に、前記と同様の凹部16,16’又は溝24,24’を設けてもよい。
[Modification] The
1…差動ケース、2…ピニオンギア、3…サイドギア、10…ギア収納室、13…平面状の座面、14…円筒状の座面、15…球面状の座面、16,16’…凹部、17…円錐面状の内周面、23…ピニオンギアの背面、24,24’…溝、24a,24b…溝形成面、C…回転軸線、P…溝の中心面、Q…凹部の中心線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方には、円錐面状の内周面を有する略すり鉢形状の凹部が設けられており、その凹部の中心線(Q)に対する前記円錐面状内周面の傾斜角度(θ1)が45°以上60°以下に設定されていることを特徴とする差動装置。 In a differential device comprising a differential case and a gear incorporated in the differential case and rotatably supporting the gear in the differential case in a state where the back surface of the gear is in contact with the seating surface of the inner wall portion of the differential case,
At least one of the back surface of the gear and the seating surface of the differential case with which the back surface contacts is provided with a substantially mortar-shaped recess having a conical inner peripheral surface, and the center line of the recess ( A differential device, wherein an inclination angle (θ1) of the inner circumferential surface of the conical surface with respect to Q) is set to 45 ° or more and 60 ° or less.
前記ギアの背面及びその背面が接触する差動ケースの座面のうちの少なくとも一方には、左右二つの傾斜した溝形成面を有する略V字断面形状の溝が設けられており、その溝を左右に二分割する中心面(P)に対する前記各溝形成面の傾斜角度(θ2)が45°以上60°以下に設定されていることを特徴とする差動装置。 In a differential device comprising a differential case and a gear incorporated in the differential case and rotatably supporting the gear in the differential case in a state where the back surface of the gear is in contact with the seating surface of the inner wall portion of the differential case,
At least one of the back surface of the gear and the seating surface of the differential case with which the back surface is in contact is provided with a groove having a substantially V-shaped cross section having two right and left inclined groove forming surfaces. A differential device characterized in that an inclination angle (θ2) of each groove forming surface with respect to a central plane (P) divided into right and left is set to 45 ° or more and 60 ° or less.
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