JP2009085374A

JP2009085374A - ディファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2009085374A
Application number: JP2007257639A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kume; 浩久米; Koshi Kawaguchi; 幸志川口; Yuzuru Takahashi; 譲高橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側のピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗を抑制するように改善されたディファレンシャル装置を供給する。
【解決手段】ケース１の車体前部側部分１２の下部内壁面の一部はピニオン軸６の方向に突出し、ピニオン軸６およびピニオン軸受４の下部に対向する位置に傾斜部９を形成している。傾斜部９は傾斜面９１を有し、この傾斜面９１によって供給された潤滑油５をピニオン軸受４の下部に導く。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディファレンシャル装置に関する。更に特定的には、上り坂における発進時にも焼き付きが生じにくいディファレンシャル装置に関する。

車がカーブを曲がる時、左右の車輪の通る軌道の長さに差が生じるため、左右の車輪の回転数を変える必要がある。左右の車輪に同じトルクを与えつつ、左右の車輪の回転数を調整するための差動歯車装置として、ディファレンシャル装置が自動車において主として用いられる。ディファレンシャル装置としては差動歯車機構をケース内に潤滑油とともに備え、運転時に潤滑油をリングギアによってかき上げて各部に供給する方式が一般的である。かかる方式のディファレンシャル装置において、高負荷のかかるピニオン軸受へのオイル供給が最も困難かつ重要である。そこで特許文献１においてピニオン軸受への潤滑性能を確保しつつ、リングギア等の回転抵抗を低減する技術が提示されている。

図５に示すように、この方式のディファレンシャル装置２００において、ピニオン軸２０６は２組のピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４によって支持される。ピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４の上方にリングギア２０２が回転することによってかき上げられた潤滑油２０５を誘導する潤滑油誘導路２０７を設け、潤滑油誘導路２０７の出口開口部２７２を、２組の軸受の中間点の上部に設けることにより、２組の軸受の上部それぞれに潤滑油２０５を供給する構造としている。この潤滑油誘導路２０７は２組の軸受に向かって下がり勾配となっているため、リングギア２０２によって潤滑油溜２５１からかき上げられ、入口開口部２７１から潤滑油誘導路２０７内に入った潤滑油２０５は、勾配を下って２組の軸受の中間点であるピニオン軸２０６の上側に供給される。供給された潤滑油２０５の一部はピニオン軸を伝って、２組のピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４のそれぞれの上部へ供給される。また、供給された潤滑油２０５の他の一部はピニオン軸２０６を伝って下部の潤滑油溜２５２および潤滑油溜２５３に落下した後、２組の軸受の下部へ供給される。潤滑油溜の中央部にはピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４のいずれにも均等に潤滑油２０５が流れるようにケース１の内壁面下部から上方に突出した突起部２１０が設けられている。
特開２００６−１６１９５７号公報

ところで、自動車は常に水平に近い路面のみを走行するわけではない。自動車が上り坂を走行する場合には、図６に示すように、自動車の車体前部側が、路面の傾斜角θ１だけ持ち上げられた状態に傾くため、ディファレンシャル装置２００も車体前部側を上方に路面の傾斜角θ１だけ持ち上げられた状態に傾く。そのため潤滑油誘導路２０７の下り勾配が小さくなり、ピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４の中間点であるとともにピニオン軸２０６上の位置に供給される潤滑油２０５の量が不十分となる。また、ピニオン軸２０６を伝って、ピニオン軸受２０３およびピニオン軸受２０４のそれぞれの上部へ供給されるべき潤滑油２０５は低い位置にある車体後部側のピニオン軸受２０３に多く供給され、車体前部側のピニオン軸受２０４への供給が不十分となる。更に、潤滑油溜２５２および潤滑油溜２５３に落下した潤滑油２０５も、車体前部側のピニオン軸受２０４に比べ低い位置にある車体後部側のピニオン軸受２０３の下部に多く供給され、車体前部側のピニオン軸受２０４の下部への供給が不十分となり、車体前部側のピニオン軸受２０４の焼き付きの発生および異常な磨耗の原因となり問題となる。特にディファレンシャル装置２００の始動時や外気温が極端に低い場合などにおいては、潤滑油２０５の粘度が大きく、その流動性が悪いため、車体前部側のピニオン軸受２０４への潤滑油２０５の供給が一層困難となる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側のピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗を抑制するように改善されたディファレンシャル装置を供給することを目的とする。

本発明にかかるディファレンシャル装置は、ピニオンギアを備えるとともに該ピニオンギアを介して動力を伝達するピニオン軸と、前記ピニオン軸を回転自在に支承するピニオン軸受と、前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、前記リングギアに接触するとともに前記ピニオン軸受を潤滑する潤滑油とを備え、前記ピニオン軸により前記ピニオンギアを介して伝達された前記動力により前記リングギアが回転するとともに、前記リングギアの回転により前記潤滑油が前記ピニオン軸受に供給されるディファレンシャル装置である。また、供給された前記潤滑油を前記ピニオン軸受の下部に導くための傾斜面を有する傾斜部が、前記ピニオン軸受の下部および前記ピニオン軸に対向する位置に設けられている。

上記構成によると、供給された潤滑油をピニオン軸受の下部に導くための傾斜面を有する傾斜部が、前記ピニオン軸受の下部および前記ピニオン軸に対向する位置に設けられているため、潤滑油が傾斜面に沿って流れることにより、ピニオン軸の下部に潤滑油が導かれる。従って、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体の傾きが傾斜面の傾斜角より小さければ、潤滑油が傾斜面に沿って流れることによりピニオン軸受の下部に潤滑油が導かれる。そのため、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側のピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗を抑制できる。

本発明にかかるディファレンシャル装置は、前記潤滑油を前記ピニオン軸受の上部に誘導する潤滑油誘導路を更に有し、前記潤滑油誘導路の前記ピニオン軸に近い内壁面が前記ピニオン軸の方向に突出していることが好ましい。

上記構成によると、潤滑油を前記ピニオン軸受の上部に誘導する潤滑油誘導路を更に有するため、潤滑油は上方よりピニオン軸受に供給される。更に、潤滑油誘導路のピニオン軸に近い内壁面がピニオン軸の方向に突出しているため、ピニオン軸に近い内壁面と潤滑油との接触面積が小さくなり、潤滑油誘導路を潤滑油が流れやすくなる。特に低温時など潤滑油の粘度が上昇し、流動性が低くなった状態においても、潤滑油が流れやすい。

本発明によれば、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側のピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗を抑制するように改善されたディファレンシャル装置を供給することができる。

以下、本発明を具体化したディファレンシャル装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかるディファレンシャル装置１００が備えるケース１は、車体前部側部分１２が前後方向に中心軸を有する略円筒形状であり、車体後部側部分１１は車体の左右方向に中心軸を有する略短円柱形状である。

ケース１の車体後部側部分１１の内部には、略環状のリングギア２が回転可能に設けられている。また、ケース１の車体後部側部分１１の底部には潤滑油溜５１が設けられており、潤滑油５が溜められている。そのためリングギア２の下部がこの潤滑油５と接している。

ケース１の車体前部側部分１２の内壁面であるとともにリングギア２に近い端部近傍には略円環状のピニオン軸受３が固定されている。また、内壁面であるとともにピニオン軸受３の固定されている部分より車体前部側には略円環状のピニオン軸受４が固定されている。この２組のピニオン軸受３およびピニオン軸受４によって、ピニオン軸６が回転自在に支承されている。より具体的には、ピニオン軸受３を構成する外輪３１の外周面がケース１の内壁面に嵌合固定されており、外輪３１の内周面は軌道面が形成されている。一方ピニオン軸受３を構成する内輪３２の内周面がピニオン軸６の外周面に嵌合固定されており、内輪３２の外周面には軌道面が形成されている。更に、外輪３１の軌道面と内輪３２の軌道面に接して、転動体３３が転動自在に配設されている。また同様にピニオン軸受４を構成する外輪４１の外周面がケース１の内壁面に嵌合固定されており、外輪４１の内周面は軌道面が形成されている。一方ピニオン軸受４を構成する内輪４２の内周面がピニオン軸６の外周面に嵌合固定されており、内輪４２の外周面には軌道面が形成されている。外輪４１の軌道面と内輪４２の軌道面に接して、転動体４３が転動自在に配設されている。

ピニオン軸６の車体後部側の端部にはピニオンギア６１が設けられており、このピニオンギア６１がリングギア２に噛合している。ピニオン軸６の他方の端部はケース１の車体前部側から外部に突出し、図示しないプロペラシャフトなどの動力側に接続されている。

ここで、ケース１の車体前部側部分１２の上部外壁面と上部内壁面の間には、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部に潤滑油５を誘導するための潤滑油誘導路７が設けられている。この潤滑油誘導路７は車体後部側であるとともにリングギア２近傍に入口開口部７１を有し、車体前部側であるとともにピニオン軸６の上部に出口開口部７２を有する。更に潤滑油誘導路７の下部の内壁面、即ちピニオン軸６に近い内壁面７３は図４に示すように、ピニオン軸受４の方向に突出している。

一方、ケース１の車体前部側部分１２の下部の内壁面の一部はピニオン軸６の方向に突出し、ピニオン軸受４の下部およびピニオン軸６に対向する位置に傾斜部９を形成している。図２に示すように、傾斜部９は水平面８０に対する傾斜角θ２の傾斜面９１を有し、この傾斜面９１によって供給された潤滑油５をピニオン軸受４の下部に導く。また、傾斜部９の車体後部側は潤滑油溜５２を形成している。

本実施形態にかかるディファレンシャル装置１００におけるピニオン軸受３およびピニオン軸受４への潤滑油５の供給は以下のように行われる。このディファレンシャル装置１００が取り付けられている車両のエンジン（不図示）よりプロペラシャフト（不図示）等を介してピニオン軸６に伝達された動力はピニオンギア６１を介してリングギア２を回転させる。リングギア２の回転に伴い、リングギア２に接触している潤滑油５がかき上げられ、かき上げられた潤滑油５の一部が入口開口部７１より潤滑油誘導路７に供給される。潤滑油誘導路７に供給された潤滑油５は、潤滑油誘導路７内を通過したのち、出口開口部７２より排出されることにより、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部に誘導される。この潤滑油５により、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部が潤滑される。また、潤滑油５の他の一部はピニオン軸６の下部に落ち更に一部は傾斜部９の傾斜面９１を下り落ちることによりピニオン軸受４の下部に導かれ、ピニオン軸受４の下部を潤滑する。潤滑油の残りの一部は潤滑油溜５２を介してピニオン軸受３の下部に導かれ、ピニオン軸受３の下部を潤滑する。

次に、本実施形態にかかるディファレンシャル装置１００を用いた車両が上りの坂道において始動する際におけるピニオン軸受３およびピニオン軸受４への潤滑油５の供給について、図３を用いて説明する。なお、潤滑油５供給の基本原理は上述した通りであるので、重複する説明は割愛する。

図３に示すように、上り坂道における路面の水平面８０に対する傾斜角がθ１であるとすると、ディファレンシャル装置１００も水平面に対して傾斜角θ１だけ車体前部側が持ち上げられる。なお、その場合においてもリングギア２の回転に伴い、リングギア２に接触している潤滑油５がかき上げられ、その一部が入口開口部７１より潤滑油誘導路７に入る。ここで、潤滑油誘導路７の傾斜角がθ１より大きければ、潤滑油５は潤滑油誘導路７内を通過したのち、出口開口部７２より排出されることにより、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部に誘導され、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部を潤滑する。ここで、自動車が通行する通常の路面の傾斜角を基準に考えると、θ１の最大値は１５°程度である。従って、潤滑油誘導路７の傾斜角を１５°以上とすることにより、通常の路面において、潤滑油誘導路７は潤滑油５を常に誘導することができる。

しかし、始動時において、特に冬場など外気温が低い場合に、潤滑油５の粘度が高くなりすぎ、潤滑油誘導路７の傾斜角が１５°以上であっても、潤滑油誘導路７内を潤滑油５が十分に流れないことが起こりうる。図７に示すように、上記従来のディファレンシャル装置２００が備える潤滑油誘導路２０７のピニオン軸２０６に近い内壁面２７３は略平坦であるため、潤滑油２０５がピニオン軸２０６に近い内壁面２７３上に薄く広がり、接触面積が広くなるため、流体摩擦が大きくなり、粘性が高い流体は流れにくかった。本実施形態におけるディファレンシャル装置１００が備える潤滑油誘導路７のピニオン軸６に近い内壁面７３はピニオン軸の方向に突出しているため、潤滑油５が薄く広がることがない。従って、内壁面７３と潤滑油５との接触面積を上記従来に比べ小さくできるため、粘性が高い流体であっても、上記従来に比べ流れやすくなっている。

次に、供給された潤滑油５の一部はピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部および中部に誘導され、潤滑油５の他の一部はピニオン軸６の下部に落ち更に一部は傾斜部９の傾斜面９１の上に落ちる。この傾斜面９１の傾斜角θ２がθ１より大きければ、潤滑油５は傾斜面９１を下り落ちてピニオン軸受４の下部に供給され、ピニオン軸受４の下部を潤滑する。ここで、上述したように路面の傾斜角θ１は通常１５°以内であるので、傾斜面９１の傾斜角θ２を１５°以上とすることにより、通常の上り坂道であれば、ピニオン軸受４の下部に潤滑油５を導くことが可能となり、ピニオン軸受４を潤滑することができる。図６に示すように、上記従来においては突起部２１０によって、潤滑油溜２５３を形成しているが、突起部２１０は傾斜面９１を有さないため、上り坂において効果的に潤滑油５をピニオン軸受４の下部に導くことができず、ピニオン軸受４への潤滑が不十分であった。

なお、潤滑油５の残りの一部は潤滑油溜５２を介してピニオン軸受３の下部に供給され、ピニオン軸受３の下部を潤滑する。このピニオン軸受３はピニオン軸受４より車体後部側に位置するため、上り坂道において、ピニオン軸受４はピニオン軸受３より低い位置にあり、潤滑油５の供給量は平坦な路面における場合より一層容易となる。これは、本実施形態に置いても、上記従来においても特に違いはない。

上記実施形態のディファレンシャル装置１００によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）上記実施形態のディファレンシャル装置１００によれば、ピニオン軸受４の下部に供給された潤滑油５を導くための傾斜面９１を有する傾斜部９をピニオン軸受４の下部およびピニオン軸６に対向する位置に備えるため、潤滑油５が傾斜面９１に沿って流れるとともにピニオン軸受４の下部に潤滑油５が導かれる。従って、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体の傾きθ１が傾斜面９１の傾斜角θ２より小さければ、ピニオン軸受４の下部は常に潤滑される。従って、上り坂道においても、ピニオン軸受４の下部における焼き付きの発生および異常な磨耗を抑制することができる。

ここで、傾斜面９１の傾斜角θ２は合目的的に決定することができる。上述のように通常の路面の傾斜角θ１は最大で１５°程度であるので、傾斜面９１の傾斜角θ２は１５°以上とすることが好ましい。また、傾斜面９１の傾斜角は大きいほど、潤滑油５をピニオン軸受４の下部に供給する能力が高くなるため、傾斜部９のピニオン軸６に最も近い部分がピニオン軸６に接触しない範囲で傾斜面９１の傾斜角θ２をできるだけ大きくすることが好ましい。

（２）上記実施形態のディファレンシャル装置に１００よれば、リングギア２の回転により供給される潤滑油５をピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部に誘導する潤滑油誘導路７を更に備えるため、潤滑油５は上方よりピニオン軸受３およびピニオン軸受４に供給される。更に、潤滑油誘導路７のピニオン軸６に近い内壁面７３がピニオン軸６の方向に突出しているため、ピニオン軸６に近い内壁面７３と潤滑油５との接触面積が小さくなり、潤滑油誘導路７内を潤滑油５が流れやすくなる。特に潤滑油５の液温が低いため潤滑油５の粘度が上昇し、流動性が低くなった状態においても、潤滑油５は従来に比して流れやすい。そのため例えば、外気温が低い状態での始動時においても、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４に潤滑油５が供給されやすく、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４が焼きつくことを抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては、潤滑油誘導路７のピニオン軸６に近い内壁面７３がピニオン軸６の方向に断面形状がＶ字型に突出しているが、他の形状であっても良い。例えば、断面形状がＵ字型に突出していても良い。即ち、ピニオン軸６に近い内壁面７３がピニオン軸６の方向に突出することにより、潤滑油５とピニオン軸６に近い内壁面７３との接触面積が小さくなり、流体抵抗が小さくなる構造であればよい。

・上記実施形態においては、潤滑油誘導路７はケース１の車体前部側部分１２の上部外壁面と上部内壁面の間に設けられているが、他の構成であっても良い。例えば、別体の部材で構成しても良い。即ち、リングギア２によってかき上げられた潤滑油５を上方よりピニオン軸受３およびピニオン軸受４に供給できる構造であればいかなる形態でも良い。

・上記実施形態においては、転動体３３および転動体４３が円錐ころであり、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４が円錐ころ軸受であるが、他の構成でも良い。例えば、転動体３３および転動体４３の少なくともいずれか一方が玉であって、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の少なくともいずれか一方が玉軸受であっても良い。

・上記実施形態においては、ピニオン軸６に近い内壁面７３がピニオン軸６側に断面形状がＶ字型に突出した潤滑油誘導路７を有しているが、潤滑油誘導路７を有さない構成でも良い。例えば、リングギア２による潤滑油５のかき上げによって、ピニオン軸受３およびピニオン軸受４の上部および中部に潤滑油５が十分に供給されるのであれば、潤滑油誘導路７は特段に設ける必要がない。

本発明にかかるディファレンシャル装置は、車体前部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体前部側のピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗を抑制するように改善されたディファレンシャル装置であるので、一般的な車両に広く搭載可能である。

本発明を適用したディファレンシャル装置の一実施形態を説明する図面であって、ピニオン軸の中心軸を通る上下方向の断面図である。図１に示されるディファレンシャル装置の要部拡大図である。図１に示されるディファレンシャル装置の車体前部側を傾斜角θ２上方に引き上げた断面図である。図１に示されるディファレンシャル装置のＡ−Ａ線断面図である。従来のディファレンシャル装置の一実施形態を説明する図面であって、ピニオン軸の中心軸を通る上下方向の断面図である。図５に示されるディファレンシャル装置の車体前部側を傾斜角θ上方に引き上げた断面図である。図５に示されるディファレンシャル装置のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１・・・ケース、２・・・リングギア、３・・・ピニオン軸受、４・・・ピニオン軸受、５・・・潤滑油、６・・・ピニオン軸、７・・・潤滑油誘導路、９・・・傾斜部、１１・・・ケース１の車体後部側部分、１２・・・ケース１の車体前部側部分、３１・・・外輪、３２・・・内輪、３３・・・転動体、４１・・・外輪、４２・・・内輪、４３・・・転動体、５１・・・潤滑油溜、５２・・・潤滑油溜、６１・・・ピニオンギア、７１・・・入口開口部、７２・・・出口開口部、７３・・・内壁面、８０・・・水平面、９１・・・傾斜面、１００・・・ディファレンシャル装置、２００・・・ディファレンシャル装置、２０２・・・リングギア、２０３・・・ピニオン軸受、２０４・・・ピニオン軸受、２０５・・・潤滑油、２０６・・・ピニオン軸、２０７・・・潤滑油誘導路、２１０・・・突起部、２５１・・・潤滑油溜、２５２・・・潤滑油溜、２５３・・・潤滑油溜、２７１・・・入口開口部、２７２・・・出口開口部、２７３・・・内壁面。

Claims

ピニオンギアを備えるとともに該ピニオンギアを介して動力を伝達するピニオン軸と、
前記ピニオン軸を回転自在に支承するピニオン軸受と、
前記ピニオンギアに噛合されるリングギアと、
前記リングギアに接触するとともに前記ピニオン軸受を潤滑する潤滑油とを備え、
前記ピニオン軸により前記ピニオンギアを介して伝達された前記動力により前記リングギアが回転するとともに、前記リングギアの回転により前記潤滑油が前記ピニオン軸受に供給されるディファレンシャル装置において、
供給された前記潤滑油を前記ピニオン軸受の下部に導くための傾斜面を有する傾斜部が、前記ピニオン軸受の下部および前記ピニオン軸に対向する位置に設けられていることを特徴とするディファレンシャル装置。
前記潤滑油を前記ピニオン軸受の上部に誘導する潤滑油誘導路を更に有し、
前記潤滑油誘導路の前記ピニオン軸に近い内壁面が前記ピニオン軸の方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル装置。