JP2009299744A - 前輪用ディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体後部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体後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前輪用ディファレンシャル装置を供給する。
【解決手段】ケース１の車体後部側部分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は車体前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、車体後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、ピニオン軸受４の方向に突出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の前輪用ディファレンシャル装置に関する。更に特定的には、上り坂をバック走行する場合に焼き付きが生じ難い前輪用ディファレンシャル装置に関する。

車両がカーブを曲がる際、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車両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７に示すように、上記方式の前輪用のディファレンシャル装置において、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。前進時においては、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を供給する潤滑油供給路２０８が設けられといるとともにその出口開口部２８２が、ピニオン軸受２０３の下部に設けられているため、ピニオン軸受２０３に潤滑油２０５が供給される。供給された潤滑油２０５の一部は車体前部側に流れ、ピニオン軸受２０４に供給される。また、ピニオン軸受２０３は、ピニオン軸受２０４からリングギア側に向う潤滑油およびリングギアによりかき上げられた潤滑油２０５が直接供給されることによっても潤滑される。
特開２００６−１６１９５７号公報

ところで、車両は常に水平に近い路面のみを走行するわけではなく、常に前進するわけでもない。車両が後進する場合には、図８に示すように、リングギア２０２が前進時と逆回転するため、リングギア２０２のかき上げによるピニオン軸受２０３への潤滑油２０５の供給は望めない。しかし、車両が後進する場合であっても、下り坂あるいは、平坦な路面であれば、図に示すように、潤滑油２０５の液面２２０がピニオン軸受２０３の位置より高いため、リングギア２０２によるかき上げがなくとも潤滑油供給路２０８を介して、潤滑油２０５がピニオン軸受２０３へ流れ込み、ピニオン軸受２０３が潤滑される。しかし後進する場合であってかつ上り坂を走行する場合には、図９に示すように、車両の車体後部側（即ち進行方向側）が、路面の傾斜角θ１だけ持ち上げられた状態に傾くため、前輪用ディファレンシャル装置２００も車体後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２０５の液面２２０位置が、ピニオン軸受２０４の位置より低くなるため、ピニオン軸２０６に供給される潤滑油２０５の量が不十分となり、ピニオン軸受２０４の焼き付きが発生や、異常な磨耗が起こりうる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、車体後部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体後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前輪用ディファレンシャル装置を供給することを目的とする。

本発明にかかる前輪用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、車両の前輪用ディファレンシャル装置である。また、車両後進走行時に前記潤滑油を前記ピニオン軸受に誘導するための潤滑油誘導路を備える。

上記構成によると、車両後進走行時に前記潤滑油を前記ピニオン軸受に誘導するための潤滑油誘導路を備えるため、車両後進走行時に潤滑油がピニオン軸受に供給される。従って、車両後進走行時におけるピニオン軸受の焼き付きの発生や異常な磨耗が抑制される。

本発明にかかる前輪用ディファレンシャル装置は、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が好ましい。

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、車体後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のより小さければ、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、車体後部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体後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、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、車体後部側が上方に持ち上げられた状態における車体後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６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前輪用ディファレンシャル装置１００が備えるケース１は、車体後部側部分１２が前後方向に中心軸を有する略円筒形状であり、車体前部側部分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の車体前部側部分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の車体前部側部分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の車体後部側部分１２の内壁面であるとともにリングギア２に近い端部の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後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の車体前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の車体後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の車体後部側部分１２の下部外壁面と下部内壁面の間には、車両前進時にピニオン軸受４の下部に潤滑油５を供給させるための潤滑油供給路８が設けられている。この潤滑油供給路８は車体前部側であるとともにリングギア２近傍に入口開口部８１を有し、車体後部側であるとともにピニオン軸６の下部に出口開口部８２を有する。

一方、ケース１の車体後部側部分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に上部から潤滑油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は車体前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、車体後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５に示すように、ピニオン軸受４の方向に突出している。

また、ケース１の車体後部側部分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の車体前部側は潤滑油溜５２を形成している。

本実施形態にかかる前輪用ディファレンシャル装置１００を用いた車両が前進する場合のピニオン軸受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。この前輪用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を図１に矢印で示した方向に回転させる。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８１より潤滑油供給路８に供給される。潤滑油供給路８に供給された潤滑油５は、潤滑油供給路８内を通過したのち、出口開口部８２より排出されることにより、ピニオン軸受４の下部を潤滑する。また、ピニオン軸受４の下部を潤滑した潤滑油５の一部は更にピニオン軸受３に向って流れ、ピニオン軸受３の下部を潤滑する。ピニオン軸受３はまた、リングギア２によってかき上げられた潤滑油５を直接受けることによっても潤滑される。

一方、本実施形態にかかる前輪用ディファレンシャル装置１００を用いた車両が後進する場合のピニオン軸受３およびピニオン軸受４への潤滑油５の供給は、図３を参照して、以下のように行われる。この前輪用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を前進状態のときとは反対方向に回転させる。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前輪用ディファレンシャル装置１００を用いた車両が後進で上りの坂道を走行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４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４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、前輪用ディファレンシャル装置１００も水平面に対して傾斜角θ１だけ車体後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を上部から潤滑する。ここで、車両が通行する通常の路面の傾斜角であるので、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。例えば、図６に示すように、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が略平坦であれば、潤滑油５がピニオン軸６に近い内壁面７３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い。図５に示すように、本実施形態における前輪用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。

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。

また、本実施形態にかかる前輪用ディファレンシャル装置１００を用いた車両が後進で下りの坂道を走行する際においては、潤滑油５の液面２０より低い位置にピニオン軸受４の下部が位置する。従って、潤滑油供給路８を介して供給された潤滑油５にピニオン軸受４の下部が浸漬されるため、ピニオン軸受４は潤滑油５によって十分に潤滑される。

上記実施形態の前輪用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）上記実施形態の前輪用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、車体後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、上り坂道を後進走行している状態においても、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。オイルの流体抵抗が特に問題にならないのであれば、ピニオン軸６に近い内壁面７３を、図６に示したように、平坦な構造とすれば、加工コストを削減しうる。

・上記実施形態においては、潤滑油誘導路７はケース１の車体後部側部分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、ケース１の車体後部側部分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を形成しているが、他の構成であっても良い。潤滑油誘導路７によってピニオン軸受４に十分潤滑油５が供給されるのであれば、傾斜部９を割愛することによりコストダウンが可能となりうる。

本発明にかかるディファレンシャル装置は、車体後部側が上方に持ち上げられた状態においても、車体後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。

本発明を適用した前輪用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、車両前進状態における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に示される前輪用ディファレンシャル装置の要部拡大図である。 本発明を適用した前輪用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、車両後進状態におけるピニオン軸の中心軸を通る上下方向の断面図である。 図２に示される前輪用ディファレンシャル装置の車体後部側を傾斜角θ２上方に引き上げた断面図である。 図１および図２に示される前輪用ディファレンシャル装置のＡ−Ａ線断面図である。 本発明を適用した前輪用ディファレンシャル装置の別例における、図１および図２に示される前輪用ディファレンシャル装置のＡ−Ａ線断面図である。 従来の前輪用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、車両前進状態におけるピニオン軸の中心軸を通る上下方向の断面図である。 従来の前輪用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、車両後進状態におけるピニオン軸の中心軸を通る上下方向の断面図である。 図８に示される前輪用ディファレンシャル装置の車体後部側を傾斜角θ上方に引き上げた断面図である。

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、８・・・潤滑油供給路、９・・・傾斜部、１１・・・ケース１の車体前部側部分、１２・・・ケース１の車体後部側部分、２０・・・液面、３１・・・外輪、３２・・・内輪、３３・・・転動体、４１・・・外輪、４２・・・内輪、４３・・・転動体、５２・・・潤滑油溜、５３・・・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、８１・・・入口開口部、８２・・・出口開口部、９１・・・傾斜面、１００・・・前輪用ディファレンシャル装置、２００・・・前輪用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、２０８・・・潤滑油供給路、２２０・・・液面、２８２・・・出口開口部。

Claims (3)

1. 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、車両の前輪用ディファレンシャル装置において、
   車両後進走行時に前記潤滑油を前記ピニオン軸受に誘導するための潤滑油誘導路を備えることを特徴とする前輪用ディファレンシャル装置。
2. 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請求項１に記載の前輪用ディファレンシャル装置。
3. 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または２に記載の前輪用ディファレンシャル装置。

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