JP2009174682A - ディファレンシャル装置の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ディファレンシャル装置内の潤滑油の全体量を少なく設定しても、車両の始動時にフロント側の円すいころ軸受において潤滑不足による焼き付きが発生し難いディファレンシャル装置の潤滑構造を提供する。
【解決手段】ディファレンシャル装置３においては、一端にピニオンギヤ３２が固定されたピニオン軸３１が車両の前後方向に配置された円すいころ軸受１０，２０（フロント側及びリヤ側軸受）によって所定の間隔で支持される。ピニオンギヤ３２とギヤ結合されるリングギヤ３３によってディファレンシャルケース３４の油溜り３４ａ内の潤滑油Ｌがかき上げられ、かき上げられた潤滑油Ｌが円すいころ軸受１０，２０の上方に配置されたリザーバタンク４０に溜められる。リザーバタンク４０には、円すいころ軸受１０寄りのフロント側流出口４１ａと、円すいころ軸受２０寄りのリヤ側流出口４１ｂとが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明はディファレンシャル装置の潤滑構造に関し、特にピニオン軸を支持するフロント側及びリヤ側軸受の上方に配置されたリザーバタンクから潤滑油を滴下させる方式のディファレンシャル装置の潤滑構造に関する。

この種のディファレンシャル装置の潤滑構造は、例えば特許文献１に記載されているように、一端にピニオンギヤが固定されたピニオン軸が車両の前後方向に配置されたフロント側及びリヤ側軸受によって所定の間隔で支持され、ピニオンギヤとギヤ結合されるリングギヤによってディファレンシャルケースの油溜り内の潤滑油がかき上げられ、かき上げられた潤滑油がフロント側及びリヤ側軸受の上方に配置されたリザーバタンクに溜められ、溜められた潤滑油がリザーバタンクに形成された一つの流出口を通してフロント側及びリヤ側軸受に滴下されるように構成されている。フロント側及びリヤ側軸受としては、装置の剛性を高める観点から、一対の円すいころ軸受が背面組合せで使用されるのが一般的である。

ところで、近年では省エネの観点から、上記円すいころ軸受の低トルク化が望まれている。円すいころ軸受の低トルク化を実現するには、ディファレンシャル装置内の潤滑油の全体量を少なく設定することが有効である。すなわち、円すいころ軸受に供給される潤滑油の油量を低減すれば、円すいころ軸受での攪拌抵抗が小さくなって、円すいころ軸受におけるトルク損失が小さくなる。一方、これと相反して、潤滑油の油量を低減し過ぎると、円すいころ軸受において潤滑不足による焼き付きが発生するおそれがある。特に、ＦＲ車では車両の始動時（リザーバタンク内の潤滑油の油量が少ない状態にある）に車体先端が持ち上がり後方が沈むノーズアップ（ノーズリフト）現象により、リングギヤから遠い位置に配置されたフロント側円すいころ軸受に供給される潤滑油の油量が一段と制限されるようになって、大きな負荷がかかる内輪の大鍔部ところ大端面間での焼き付きの発生が懸念される。

特開平７−２１７７２５号公報

本発明は、上記した問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ディファレンシャル装置内の潤滑油の全体量を少なく設定しても、車両の始動時にフロント側の円すいころ軸受において潤滑不足による焼き付きが発生し難いディファレンシャル装置の潤滑構造を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明は、一端にピニオンギヤが固定されたピニオン軸が車両の前後方向に配置されたフロント側及びリヤ側軸受によって所定の間隔で支持され、ピニオンギヤとギヤ結合されるリングギヤによってディファレンシャルケースの油溜り内の潤滑油がかき上げられ、かき上げられた潤滑油がフロント側及びリヤ側軸受の上方に配置されたリザーバタンクに溜められ、溜められた潤滑油がリザーバタンクに形成された流出口を通してフロント側及びリヤ側軸受に供給されるように構成されたディファレンシャル装置の潤滑構造において、流出口は、フロント側軸受寄りのフロント側流出口と、リヤ側軸受寄りのリヤ側流出口とに分けて形成されていることを特徴とする。

本発明のディファレンシャル装置の潤滑構造においては、リザーバタンクに溜められた潤滑油がフロント側流出口を通してフロント側軸受に供給され、リヤ側流出口を通してリヤ側軸受に供給される。したがって、一つの流出口のみを通してフロント側軸受に潤滑油を供給する場合よりも、フロント側軸受に供給される潤滑油の油量を多くすることが可能となる。このため、ディファレンシャル装置内の潤滑油の全体量を少なく設定しても、車両の始動時にフロント側軸受において潤滑不足による焼き付きが発生することを防止することが可能である。

この場合、フロント側流出口は、リヤ側流出口よりも開口面積が大きく設定されているとよい。これによれば、リザーバタンク内の潤滑油の油量が少ない状態でも、リザーバタンクからフロント側軸受に滴下される潤滑油の油量を十分に確保することができる。なお、リヤ側軸受には、リングギヤによりかき上げられた潤滑油の一部が直接供給されるので、リザーバタンクからリヤ側軸受に滴下される潤滑油の油量が少なくなっても、リヤ側の軸受に支障の生じる可能性は極めて低い。

また、本発明の実施に際して、リザーバタンクは、仕切壁によりフロント側流出口が属するフロント室とリヤ側流出口が属するリヤ室とに仕切られ、フロント側流出口には車両の停止時に該フロント側流出口を閉状態とし、車両の走行時に該フロント側流出口を開状態とするバルブが設けられるように構成するとよい。

これによれば、車両の停止時にバルブによりフロント側流出口が閉状態となり、フロント室に潤滑油が溜められる。そして、車両の走行時にバルブによりフロント側流出口が開状態となり、フロント室内の潤滑油がフロント側流出口を通してフロント側軸受に供給されるようになる。このため、フロント側軸受に供給される潤滑油の油量をより一層十分に確保することができる。なお、リヤ側流出口は常に開状態にあるため、リア側流出口を通して油抜きがなされ、ディファレンシャルケースの油溜りに潤滑油が戻される。

この場合、バルブは、車両の振動に応じて弾性的に伸縮する弾性体と、弾性体の収縮状態でフロント側流出口を閉じ、弾性体の伸張状態でフロント側流出口を開く弁体とを備えるように構成するとよい。これによれば、バルブを簡易かつ安価に構成することができる。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造を採用したディファレンシャル装置の一例を示す側面断面図である。

図１に示すＦＲ（前方エンジン後輪駆動）方式では、車両前方（図１では右側）に搭載されるエンジン（図示せず）の動力が、前後に長いプロペラシャフト１からディファレンシャル装置３を経てドライブシャフト２へ伝えられ、左右の後輪（駆動輪；図示せず）を回転させる。ディファレンシャル装置３では、プロペラシャフト１の回転が、コンパニオンフランジ３８を介してピニオン軸３１に伝達される。ピニオン軸３１は、円筒状のスペーサ３９によりアキシャル方向に所定の間隔を有する一対の円すいころ軸受１０，２０によって、背面組合せで支持されている。一対の円すいころ軸受１０，２０は、ディファレンシャルケース３４における軸受ハウジング部３５の内周部に固定されている。

円すいころ軸受１０（フロント側軸受）は、内輪１１及び外輪１２よりなる軌道輪の間に複数の円すいころ１３（転動体）が保持器１４によって周方向に所定間隔を保持しつつ配置されるように構成されている。

内輪１１（コーン）は、その背面側にて円すいころ１３の大端面（大径端部）からの負荷を受けることが可能な大鍔部１１ａを一体に有するとともに、その正面側にて円すいころ１３の小端面（小径端部）からの負荷を受けることが可能な小鍔部１１ｂを一体に有している。

円すいころ軸受２０（リヤ側軸受）は、内輪２１及び外輪２２よりなる軌道輪の間に複数の円すいころ２３（転動体）が保持器２４によって周方向に所定間隔を保持しつつ配置されるように構成されている。

内輪２１（コーン）は、その背面側にて円すいころ２３の大端面（大径端部）からの負荷を受けることが可能な大鍔部２１ａを一体に有するとともに、その正面側にて円すいころ２３の小端面（小径端部）からの負荷を受けることが可能な小鍔部２１ｂを一体に有している。

ピニオン軸３１の後端にはピニオンギヤ３２が固定され、ピニオンギヤ３２とギヤ結合されたリングギヤ３３の回転により、ディファレンシャルケース３４の油溜り３４ａ内の潤滑油Ｌがかき上げられる。

なお、コンパニオンフランジ３８（連結継手）は、プロペラシャフト１とピニオン軸３１とを連結するとともに、ナット３８ａ（締付部材）の締め付け（螺合）により内輪１１の背面１１ｃを押圧して予圧を付与している。また、円環状のオイルシール３６は、軸受ハウジング部３５の内周面に固定され、コンパニオンフランジ３８に摺動して、潤滑油Ｌの外部への漏れを防止する。環状のデフレクタ３７（保護部材）はコンパニオンフランジ３８に固定され、ラジアル方向外側に延びて軸受ハウジング部３５の外周面にまで達し、オイルシール３６に異物が侵入しないようにアウタ側から覆っている。

軸受ハウジング部３５内には、リザーバタンク４０が取り付けられている。リザーバタンク４０は、一対の円すいころ軸受１０，２０の上方に配置されている。リザーバタンク４０の底壁４１には、円すいころ軸受１０に対応してフロント側流出口４１ａが形成され、円すいころ軸受２０に対応してリヤ側流出口４１ｂが形成されている。

フロント側流出口４１ａは、円すいころ軸受１０に適量の潤滑油Ｌが供給されるように円すいころ軸受１０に近い所定の位置に設けられ、リヤ側流出口４１ｂは、円すいころ軸受２０に適量の潤滑油Ｌが供給されるように円すいころ軸受２０に近い所定の位置に設けられている。このフロント側流出口４１ａは、リヤ側流出口４１ｂに比べて開口面積が大きく設定されており、フロント側流出口４１ａを通して滴下される潤滑油Ｌの油量の方がリヤ側流出口４１ｂを通して滴下される潤滑油Ｌの油量よりも多くなるように設定されている。また、リザーバタンク４０は、仕切壁４２によりフロント側流出口４１ａが属するフロント室４３とリヤ側流出口４１ｂが属するリヤ室４４とに仕切られている。

次に、上記のように構成された第１実施形態の動作について説明する。リングギア３３でかき上げられた油溜り３４ａ内の潤滑油Ｌの大部分は、軸受ハウジング部３５の内壁面に沿う給油路３５ａを通ってリザーバタンク４０に溜められる。リザーバタンク４０に溜められた潤滑油Ｌは、フロント側流出口４１ａを通して円すいころ軸受１０における内輪１１の正面側から供給され、リヤ側流出口４１ｂを通して円すいころ軸受２０における内輪２１の正面側から供給される。

具体的には、円すいころ軸受１０，２０において、内輪１１，２１の正面側へ供給された潤滑油Ｌは、ポンプ作用と呼ばれる油の引き込み現象により、各軸受１０，２０内に進入し、円すいころ１３，２３の回転に伴う遠心力で内輪１１，２１と外輪１２，２２との間を遡上し、内輪１１，２１の背面側である大鍔部１１ａ，２１ａ側から排出される。

なお、リングギア３３でかき上げられた潤滑油Ｌの一部分は、リングギア３３の外周に沿う給油路３５ｂを通って、円すいころ軸受２０における内輪２１の大鍔部２１ａ側へも供給される。このように、後方側の円すいころ軸受２０では、潤滑油Ｌの流入量（供給量）不足が前方側の円すいころ軸受１０よりも発生し難い。

以上の説明からも明らかなように、この第１実施形態においては、リザーバタンク４０に溜められた潤滑油Ｌがフロント側流出口４１ａを通して円すいころ軸受１０に供給され、リヤ側流出口４１ｂを通して円すいころ軸受２０に供給される。したがって、一つの流出口のみを通して円すいころ軸受１０に潤滑油Ｌを供給する場合よりも、円すいころ軸受１０に供給される潤滑油Ｌの油量を多くすることが可能となる。これにより、ディファレンシャル装置３内の潤滑油Ｌの全体量を少なく設定しても、車両の始動時に円すいころ軸受１０において潤滑不足による焼き付きが発生することを防止することが可能である。

また、フロント側流出口４１ａは、リヤ側流出口４１ｂよりも開口面積が大きく設定されている。これにより、リザーバタンク４０内の潤滑油Ｌの油量が少ない状態でも、リザーバタンク４０から円すいころ軸受１０に滴下される潤滑油Ｌの油量を十分に確保することができる。

また、リザーバタンク４０は、仕切壁４２によりフロント側流出口４１ａが属するフロント室４３とリヤ側流出口４１ｂが属するリヤ室４４とに仕切られている。これにより、潤滑油Ｌの油量が仕切壁４２の上端位置を下回った状態では、フロント室４３に溜められた潤滑油Ｌがフロント側流出口４１ａを通して円すいころ軸受１０に供給され、リヤ室４４に溜められた潤滑油Ｌがリヤ側流出口４１ｂを通して円すいころ軸受２０に供給されるようになるので、円すいころ軸受１０に滴下される潤滑油Ｌの油量をより一層十分に確保することができる。なお、仕切壁４２を設ければこのような効果が得られるが、仕切壁４２を省略した構成としてもよい。

（変形実施形態）
上記第１実施形態では、フロント室４３に溜められた潤滑油Ｌがフロント側流出口４１ａを通して円すいころ軸受１０に滴下され、リヤ室４４に溜められた潤滑油Ｌがリヤ側流出口４１ｂを通して円すいころ軸受２０に滴下されるように構成したが、例えば図２に示すように、フロント側流出口４１ａに連通する樋部４５を設け、リヤ側流出口４１ｂに連通する樋部４６を設けてもよい。

この変形実施形態では、フロント室４３に溜められた潤滑油Ｌがフロント側流出口４１ａから樋部４５を通して円すいころ軸受１０に直接的に供給され、リヤ室４４に溜められた潤滑油Ｌがリヤ側流出口４１ｂから樋部４６を通して円すいころ軸受２０に直接的に供給されるようになる。これにより、円すいころ軸受１０に供給される潤滑油Ｌの油量を一層確実に確保することができる。なお、樋部４６を設けることにより、円すいころ軸受２０に供給される潤滑油Ｌの油量も一層確実に確保されるようになるが、上述したように、円すいころ軸受２０では、潤滑油Ｌの流入量不足が円すいころ軸受１０よりも発生し難いので、樋部４６を省略した構成としてもよい。また、潤滑油Ｌが樋部４５を通して円すいころ軸受１０に直接的に供給されるので、フロント側流出口４１ａの開口面積（樋部４５の流路面積）をリヤ側流出口４１ｂの開口面積（樋部４６の流路面積）に比して大きく設定しなくてもよい。

ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態では、円すいころ軸受１０に対応してフロント側流出口４１ａを形成したが、このフロント側流出口４１ａに加えて、例えば図３及び図４に示すように、バルブ５０を設けてもよい。なお、その他の構成は上記第１実施形態と同様であるので、上記第１実施形態と同じ部材、同じ機能を果たす部位には同じ符号を付して説明を省略する。

バルブ５０は、フロント側流出口４１ａの周辺下部に形成されたバルブケース４７内に組み込まれている。バルブケース４７には、フロント側流出口４１ａを経てケース内に流入した潤滑油Ｌを円すいころ軸受１０に滴下するケース側流出口４７ａが形成されている。

バルブ５０は、車両の振動に応じて弾性的に伸縮するばね５１（弾性体）と、ばね５１の自然長状態でフロント側流出口４１ａを閉じ、ばね５１の伸張状態でフロント側流出口４１ａを開く球状の弁体５２とを備えている。具体的には、フロント側流出口４１ａは、底壁４１の下方へ向かうに従って開口面積が小さくなるテーパ状の弁座部４１ａ１を有しており、ばね５１の自然長状態では弁体５２が弁座４１ａ１にほぼ着座してフロント側流出口４１ａとケース側流出口４７ａとの連通を遮断しているが、車両の振動によるばね５１の伸張状態では弁体５２が弁座４１ａ１から離間してフロント側流出口４１ａとケース側流出口４７ａとを連通させるようになっている。

この第２実施形態では、車両の停止時にバルブ５０によりフロント側流出口４１ａが閉状態となり、フロント室４３に潤滑油Ｌが溜められる。そして、車両の走行時にバルブ５０によりフロント側流出口４１ａが開状態となり、フロント室内４３の潤滑油Ｌがフロント側流出口４１ａ及びケース側流出口４７ａを通して円すいころ軸受１０に供給されるようになる。これにより、円すいころ軸受１０に供給される潤滑油Ｌの油量をより一層確実に確保することができる。なお、リヤ側流出口４１ｂは常に開状態にあるため、リア側流出口４１ｂを通して油抜きがなされ、油溜り３４ａ内に潤滑油が戻される。

また、バルブ５０が、ばね５１と弁体５２とを備えたメカニカルバルブであるため、バルブ５０を簡易かつ安価に構成することができる。

なお、バルブ５０に加えて又は代えて、例えばイグニッションのオフでフロント側流出口４１ａを閉じ、イグニッションのオンでフロント側流出口４１ａを開くような電磁バルブを設けてもよい。

上記第１及び第２実施形態等では、軸受ハウジング部３５内にリザーバタンク４０を取り付けるように構成したが、リザーバタンク４０を用いる代わりに、軸受ハウジング部３５の内周壁をタンク状に形成してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態等では、ＦＲ方式の車両に用いるディファレンシャル装置についてのみ説明したが、ＦＦ（前方エンジン前輪駆動）方式や４ＷＤ（４輪駆動）方式の車両等に用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造を採用したディファレンシャル装置の一例を示す側面断面図。 第１実施形態の変形実施形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造を採用したディファレンシャル装置の一例を示す側面断面図。 本発明の第２実施形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造を採用したディファレンシャル装置の一例を示す側面断面図。 図３の要部拡大図。

符号の説明

３ ディファレンシャル装置
１０ 円すいころ軸受（フロント側軸受）
２０ 円すいころ軸受（リヤ側軸受）
３１ ピニオン軸
３２ ピニオンギヤ
３３ リングギヤ
３４ ディファレンシャルケース
３４ａ 油溜り
３５ 軸受ハウジング部
３５ａ 給油路
３５ｂ 給油路
４０ リザーバタンク
４１ 底壁
４１ａ フロント側流出口
４１ａ１ 弁座部
４１ｂ リヤ側流出口
４２ 仕切壁
４３ フロント室
４４ リヤ室
４５，４６ 樋部
４７ バルブケース
４７ａ ケース側流出口
５０ バルブ
５１ ばね（弾性体）
５２ 弁体
Ｌ 潤滑油

Claims (4)

1. 一端にピニオンギヤが固定されたピニオン軸が車両の前後方向に配置されたフロント側及びリヤ側軸受によって所定の間隔で支持され、前記ピニオンギヤとギヤ結合されるリングギヤによってディファレンシャルケースの油溜り内の潤滑油がかき上げられ、かき上げられた潤滑油が前記フロント側及びリヤ側軸受の上方に配置されたリザーバタンクに溜められ、溜められた潤滑油が前記リザーバタンクに形成された流出口を通して前記フロント側及びリヤ側軸受に供給されるように構成されたディファレンシャル装置の潤滑構造において、
   前記流出口は、前記フロント側軸受寄りのフロント側流出口と、前記リヤ側軸受寄りのリヤ側流出口とに分けて形成されていることを特徴とするディファレンシャル装置の潤滑構造。
2. 前記フロント側流出口は、前記リヤ側流出口に比べて開口面積が大きく設定されている請求項１に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。
3. 前記リザーバタンクは、仕切壁により前記フロント側流出口が属するフロント室と前記リヤ側流出口が属するリヤ室とに仕切られ、前記フロント側流出口には車両の停止時に該フロント側流出口を閉状態とし、車両の走行時に該フロント側流出口を開状態とするバルブが設けられる請求項１に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。
4. 前記バルブは、車両の振動に応じて弾性的に伸縮する弾性体と、前記弾性体の収縮状態で前記フロント側流出口を閉じ、前記弾性体の伸張状態で前記フロント側流出口を開く弁体とを備える請求項３に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。

Images