JP2011112097A

JP2011112097A - 車両用デファレンシャル切替装置

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Publication number: JP2011112097A
Application number: JP2009266864A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Shibata; 真一郎柴田; Norihiro Mizoguchi; 典弘溝口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP5359813B2; DE102010061806A1; DE102010061806B4

Abstract

【課題】溶接時におけるデフケースに対するリングギヤの傾きを抑制する車両用デファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】ハウジング内に一軸心ＣＬ２まわりに自転可能に設けられた殻状のデフケース５０と、そのデフケース５０のフランジ部５０ｆと少なくとも周方向３６０度に渡って溶接されたリングギヤとしての大径傘歯車５２とを、備えた車両用デファレンシャル装置３４において、デフケース５０のフランジ部５０ｆにおける大径傘歯車５２との溶接開始部分の厚み寸法が他の部分の厚み寸法よりも肉薄に形成されたものであることから、溶接に際してその肉薄の溶接開始部分をあえて積極的に歪ませることで、デフケース５０に対して大径傘歯車５２が傾くのを好適に抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用デファレンシャル装置に関し、特に、溶接時におけるデフケースに対するリングギヤの傾きを抑制するための改良に関する。

車両の動力伝達経路には、エンジンの動力を前後或いは左右の駆動輪に配分するためのデファレンシャル装置（差動歯車装置）が用いられている。斯かるデファレンシャル装置は、例えば、ハウジングと、外周歯を有してそのハウジング内に設けられたリングギヤと、そのリングギヤと一体的に設けられて一軸心まわりに回転する殻状のデフケースと、そのデフケース内においてそのデフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、上記デフケース内においてそのピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えて構成される。

上記デファレンシャル装置において、上記デフケースとリングギヤとを溶接により固設する技術が知られている（特許文献１を参照）。斯かる技術においては、上記デフケースとリングギヤとが少なくとも周方向３６０度に渡って例えば外周側からのレーザ溶接等により相互に固定される。

欧州特許第１７１９５７２号明細書等

しかし、前記従来の技術では、固定を確かなものとするために周方向３６０度以上に渡って前記デフケースとリングギヤとの溶接が行われる場合が多いが、そのような溶接においては溶接開始部分が最後にもう一度入熱されることから、その熱によってリングギヤが歪む等して前記デフケースに対してそのリングギヤが傾くおそれがあった。そのようにデフケースに対してリングギヤが傾いた場合、個内で歯当たり位置が変化することによりＮＶ性能の悪化やギヤ強度の低下といった不具合を引き起こすことが考えられる。このため、溶接時におけるデフケースに対するリングギヤの傾きを抑制する技術の開発が求められていた。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、溶接時におけるデフケースに対するリングギヤの傾きを抑制する車両用デファレンシャル装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、ハウジング内に一軸心まわりに自転可能に設けられた殻状のデフケースと、そのデフケースのフランジ部と少なくとも周方向３６０度に渡って溶接されたリングギヤとを、備えた車両用デファレンシャル装置であって、前記デフケースのフランジ部における前記リングギヤとの溶接開始部分の厚み寸法が他の部分よりも肉薄に形成されていることを特徴とするものである。

このようにすれば、ハウジング内に一軸心まわりに自転可能に設けられた殻状のデフケースと、そのデフケースのフランジ部と少なくとも周方向３６０度に渡って溶接されたリングギヤとを、備えた車両用デファレンシャル装置であって、前記デフケースのフランジ部における前記リングギヤとの溶接開始部分の厚み寸法が他の部分よりも肉薄に形成されたものであることから、溶接に際してその肉薄の溶接開始部分をあえて積極的に歪ませることで、前記デフケースに対してリングギヤが傾くのを好適に抑制することができる。すなわち、溶接時におけるデフケースに対するリングギヤの傾きを抑制する車両用デファレンシャル装置を提供することができる。

本発明の一実施例である車両用デファレンシャル装置を備えた前置エンジン後輪駆動型車両の動力伝達装置を説明する図である。図１の動力伝達装置に備えられた終減速装置の構成を説明するためにその軸心を含む面で切断して示す断面図である。本発明の一実施例である車両用デファレンシャル装置におけるデフケース及び大径傘歯車の構成を詳しく説明する図である。従来の技術によるデフケースに対する大径傘歯車の溶接に係る問題点を説明する図である。本実施例の車両用デファレンシャル装置に加えられた改良点について説明する図であり、図３におけるデフケースのV-V視断面図である。本実施例の車両用デファレンシャル装置に加えられた改良点について説明するためにフランジ部に対する大径傘歯車の固設部分を詳しく説明する図であり、図５におけるVI-VI視断面図に相当するものである。本実施例の車両用デファレンシャル装置に加えられた改良点について説明するためにフランジ部に対する大径傘歯車の固設部分を詳しく説明する図であり、図５におけるVII-VII視断面図に相当するものである。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例である車両用デファレンシャル装置３４を備えた前置エンジン後輪駆動（フロントエンジン・リアドライブ：ＦＲ）型車両の動力伝達装置１０を説明する図である。この動力伝達装置１０は、駆動力源であるエンジン１２と、左右一対の前輪車軸１８ｌ、１８ｒと、左右一対の前輪２０ｌ、２０ｒと、上記エンジン１２から出力される回転を変速するための自動変速機２２と、その自動変速機２２の出力軸から出力される駆動力を伝達するためのプロペラシャフト２４と、後輪用駆動力分配装置として機能する終減速装置２６と、その終減速装置２６により分配された駆動力を伝達するための左右一対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒと、その後輪車軸２８ｌ、２８ｒを介して駆動力が伝達される左右一対の後輪３０ｌ、３０ｒとを、備えて構成されている。

上記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、上記自動変速機２２は、例えば、上記エンジン１２から入力される回転を所定の変速比γで減速或いは増速して出力する有段式の自動変速機（オートマチックトランスミッション）であり、前進変速段、後進変速段、及びニュートラルのうち何れかが選択的に成立させられ、それぞれの変速比γに応じた速度変換が成される。なお、この自動変速機２２の入力軸は、図示しないトルクコンバータ等を介して上記エンジン１２の出力軸に連結されている。

図２は、前記終減速装置２６の構成を説明するためにその軸心を含む面で切断して示す断面図である。この図２に示すように、前記終減速装置２６は、減速機３２と、本発明の一実施例である車両用デファレンシャル装置（差動装置）３４と、それら減速機３２及びデファレンシャル装置３４を収容するハウジング４０とを、備えて構成されており、前記エンジン１２から自動変速機２２及びプロペラシャフト２４を介して伝達された回転が上記減速機３２によって減速された後、上記デファレンシャル装置３４により左右の相対回転を許容しつつ前記一対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒへ伝達されるようになっている。

前記終減速装置２６は、上記ハウジング４０内に、そのハウジング４０との間に一対の円錐ころ軸受４２を介してそのハウジング４０に対する回転可能（自転可能）に支持され、前記プロペラシャフト２４の軸端に図示しない自在継手を介して一端部が連結され且つ他端部に小径傘歯車４４を備えたデフ入力軸４６と、そのデフ入力軸４６の軸心ＣＬ１と直交する軸心ＣＬ２まわりに回転可能（自転可能）に上記ハウジング４０との間に一対の円錐ころ軸受４８を介して支持された例えば鋳鉄製のデフケース（デファレンシャルケース）５０と、そのデフケース５０の外周部に突き出して形成されたフランジ部５０ｆに溶接によって固定された、上記小径傘歯車４４と噛み合う大径傘歯車５２と、上記デフケース５０に両端部が支持され、そのデフケース５０の回転軸心ＣＬ２に直交する姿勢でノックピン５４によりそのデフケース５０に固定されたピニオンシャフト５６と、そのピニオンシャフト５６を挟んで相対向する状態で、上記デフケース５０によってその軸心ＣＬ２まわりに回転可能（自転可能）に支持された一対のサイドギヤ５８ｌ、５８ｒと、上記ピニオンシャフト５６が貫通させられることによってそのピニオンシャフト５６により回転可能（自転可能）に支持されて一対のサイドギヤ５８ｌ、５８ｒとそれぞれ噛み合う一対のピニオンギヤ６０とを、備えている。すなわち、本実施例のデファレンシャル装置３４においては、上記大径傘歯車５２が上記デフケース５０のフランジ部５０ｆに固設されたリングギヤに対応する。

また、図２に示すように、前記一対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒの軸端は、上記デフケース５０にその軸心ＣＬ２方向に形成された一対の貫通穴５０ｌ、５０ｒに摺動可能に嵌合され、且つ上記一対のサイドギヤ５８ｌ、５８ｒにスプライン嵌合されることにより連結されている。また、それぞれ環状を成す一対のワッシャ（座金）６２が上記一対のサイドギヤ５８ｌ、５８ｒの端面とそれを支持するデフケース５０の貫通穴５０ｌ、５０ｒの内側開口縁との間に介挿されている。また、部分球面状であって中央に上記ピニオンシャフト５６を通す穴を有する凸円板状のワッシャ（座金）６４が、上記一対のピニオンギヤ６０の外周側端面とデフケース５０の内壁面との間に介挿されている。斯かるワッシャ６２、６４は、耐磨耗性を有する金属、例えば鉛基或いはＳｎ基の軸受メタルや、必要に応じてその合金にバネ性をさらに加えた金属により構成されている。

以上のように構成された終減速装置２６では、前記デフ入力軸４６の小径傘歯車４４と、その小径傘歯車４４と噛み合う前記大径傘歯車５２とによって前記減速機３２が構成されており、前記デフ入力軸４６の回転が減速させられて前記デフケース５０に伝達される。また、前記デフケース５０、一対のサイドギヤ５８ｌ、５８ｒ、及びピニオンシャフト５６により回転可能に支持されたピニオンギヤ６０等によって、前記デファレンシャル装置３４が構成されており、前記デフケース５０に入力された回転がそのデファレンシャル装置３４を介して前記一対の後輪車軸２８ｌ、２８ｒへ伝達される。なお、前記小径傘歯車４４及び大径傘歯車５２には、好適には、ハイポイドギヤとまがり歯傘歯車とが用いられる。

図３は、前記デファレンシャル装置３４におけるデフケース５０及び大径傘歯車５２の構成を詳しく説明する図である。この図３に示すように、前記デフケース５０の外周側には、そのデフケース５０の回転軸心ＣＬ２を中心とする環状の鍔部であるフランジ部５０ｆが外周に向かい突出して設けられている。また、そのフランジ部５０ｆにおける前記大径傘歯車５２が固設される側の面は環状の平面部５０ｐとされている一方、その大径傘歯車５２における前記フランジ部５０に固設される側の面がその平面部５０ｐに対応する環状の平面部５２ｐとされている。前記デファレンシャル装置３４の製造においては、例えば、前記デフケース５０（フランジ部５０ｆ）の平面部５０ｐと大径傘歯車５２の平面部５２ｐとが略当接させられた状態で外周側からレーザ溶接等が行われることにより、前記デフケース５０に対して大径傘歯車５２が固設される。この溶接は、少なくとも前記デフケース５０の回転軸心ＣＬ２を中心とする周方向３６０度（すなわち全周）に渡って行われ、通常は固定を確かなものとするために３６５〜３７０度程度に渡って（すなわち溶接開始に係る部分が５〜１０度程度重複して）行われる。

図４は、従来の技術による前記デフケース５０に対する大径傘歯車５２の溶接に係る問題点を説明する図である。上述のように、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接においては、例えばそのフランジ部５０ｆの平面部５０ｐと大径傘歯車５２の平面部５２ｐとが略当接させられた状態で前記軸心ＣＬ２を中心とする周方向３６０度以上に渡って外周側からのレーザ溶接が行われ、それらフランジ５０ｆと大径傘歯車５２との間に溶込み領域６６が形成される。そして、溶接開始に係る部分は５〜１０度程度重複して溶接が行われる。すなわち、溶接開始部分は最後にもう一度入熱される。従来の技術では、この溶接開始部分に重複して入熱が行われることにより前記大径傘歯車５２が前記デフケース５０（フランジ部５０ｆ）に対して傾き、その状態で溶接が進んでいくことで最終的に前記フランジ部５０ｆの平面部５０ｐに対して大径傘歯車５２が傾いた状態で固設されるおそれがあった。そのようにデフケース５０のフランジ部平面に対して前記大径傘歯車５２が傾いている場合、個内で歯当たり位置が変化する。それにより、噛み合い伝達誤差が悪化してＮＶ性能が悪化したり、歯先歯当たりとなってギヤ強度が低下する等の不具合が引き起こされる。

図５乃至図７は、上記従来の技術における不具合を解消するために本実施例のデファレンシャル装置３４に加えられた改良点について説明する図であり、図５は図３におけるデフケース５０のV-V視断面図である。また、図６及び図７は前記フランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の固設部分を詳しく説明する図であり、図５におけるVI-VI視断面図及びVII-VII視断面図にそれぞれ相当するものである。これらの図に示すように、本実施例のデファレンシャル装置３４においては、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆのうち一部の厚み寸法が他の部分よりも肉薄に形成されている。すなわち、該当する部分における前記大径傘歯車５２の固設される側の逆側すなわち前記平面部５０ｐに対する裏側が、図７に破線で示すように切り欠かれて（掘り下げられて）おり、その部分のフランジ部５０ｆの厚み寸法ｔ２が図６に示す他の部分のフランジ部５０ｆの厚み寸法ｔ１よりも薄手に（ｔ１＞ｔ２となるように）構成されている。この厚み寸法が肉薄に形成された部分は、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接の開始位置すなわち全周に渡って溶接が行われた最後に重複して溶接（入熱）が行われる溶接開始部分５０ｓに相当し、例えば前記デフケース５０の軸心ＣＬ２を中心とする中心角θ＝５〜１０度程度の範囲に対応する部分である。

上述したような本実施例の構成においては、前記フランジ部５０ｆにおける溶接開始部分５０ｓが肉薄に形成されており他の部分に比べて剛性が低く、且つ前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接に際してその溶接開始部分５０ｓに重複して入熱が行われることから、実際の溶接においてはその溶接開始部分５０ｓが他の部分に比べて大きく歪むことになる。そのようにあえて上記溶接開始部分５０ｓを積極的に歪ませることで前記フランジ部５０ｆの平面部５０ｐに対する前記大径傘歯車５２の傾きを抑え、設計通りにそのフランジ部５０ｆに対して前記大径傘歯車５２を固設することができる。換言すれば、上記溶接開始部分５０ｓに対応するフランジ部５０ｆの厚み寸法ｔ２としては、他の部分におけるフランジ部５０ｆの厚み寸法ｔ１や溶接に係る熱量等との兼ね合いにおいて、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接の結果としてそれらが設計通りに固設されるように実験的に求められた値が採用される。

このように、本実施例によれば、ハウジング４０内に一軸心ＣＬ２まわりに自転可能に設けられた殻状のデフケース５０と、そのデフケース５０のフランジ部５０ｆと少なくとも周方向３６０度に渡って溶接されたリングギヤとしての大径傘歯車５２とを、備えた車両用デファレンシャル装置３４において、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆにおける前記大径傘歯車５２との溶接開始部分５０ｓの厚み寸法ｔ２が他の部分の厚み寸法ｔ１よりも肉薄に形成されたものであることから、溶接に際してその肉薄の溶接開始部分５０ｓをあえて積極的に歪ませることで、前記デフケース５０に対して大径傘歯車５２が傾くのを好適に抑制することができる。すなわち、溶接時におけるデフケース５０に対する大径傘歯車５２の傾きを抑制する車両用デファレンシャル装置３４を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例においては、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接に際して重複して溶接が行われる部分に相当する溶接開始部分５０ｓの厚み寸法ｔ２が他の部分の厚み寸法ｔ１より肉薄に形成された構成例を説明したが、この溶接開始部分５０ｓは必ずしも厳密に溶接に際しての重複溶接部分に一致するものでなくともよい。すなわち、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接に際して最初に入熱される部分を含む前記フランジ部５０ｆの一部範囲が他の部分よりも肉薄に形成されたものであれば、本発明の一応の効果を奏する。

また、前述の実施例においては、前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の溶接は外周側からのレーザ溶接により行われるものであったが、十分な強度が得られるのであれば他の形態の溶接例えば電子ビーム溶接等により前記デフケース５０のフランジ部５０ｆに対する前記大径傘歯車５２の固設が行われるものであってもよい。

また、前述の実施例において、前記デファレンシャル装置３４を含む終減速装置２６はＦＲ型車両に搭載されたものであったが、ＦＦ型車輌や４輪駆動型車両等の他の駆動方式の車両に搭載された装置にも本発明は好適に適用される。

また、前述の実施例において、前記動力伝達装置１０は、前記エンジン１２から左右１対の後輪３０ｌ、３０ｒに至る動力伝達経路に前記有段式自動変速機２２が設けられていたが、これに替えて手動変速機や無段変速機が設けられたものであってもよい。

また、前述の実施例において、前記デファレンシャル装置３４は、前記ピニオンシャフト５６により回転可能に支持された一対のピニオンギヤ６０を備えるものであったが、それらピニオンギヤ６０の数は必ずしも２個でなくてもよい。例えば、前記ピニオンシャフト５６が三叉状或いは十文字状であれば３個或いは４個のピニオンギヤ６０が備えられ得る。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

３４：車両用デファレンシャル装置
４０：ハウジング
５０：デフケース
５０ｆ：フランジ部
５０ｓ：溶接開始部分
５２：大径傘歯車（リングギヤ）
ＣＬ２：軸心

Claims

ハウジング内に一軸心まわりに自転可能に設けられた殻状のデフケースと、該デフケースのフランジ部と少なくとも周方向３６０度に渡って溶接されたリングギヤとを、備えた車両用デファレンシャル装置であって、
前記デフケースのフランジ部における前記リングギヤとの溶接開始部分の厚み寸法が他の部分よりも肉薄に形成されていることを特徴とする車両用デファレンシャル装置。