JP2011132977A - ディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボルトの組み付けコストが低下し、強度の低いケースを利用することができるディファレンシャル装置を提供することである。
【解決手段】 本発明のディファレンシャル装置１１は、動力源からのトルクが入力されて回転するリングギヤ２と、リングギヤ２とその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフト３と、ピニオンシャフト３に回転自在に軸支されるピニオンギヤ４１、４２と、ピニオンギヤ４１、４２と噛合するサイドギヤ５１、５２と、リングギヤ２及びピニオンシャフト３と一体回転し、ピニオンギヤ４１、４２とサイドギヤ５１、５２とを内部に収容するケース６と、を有することを特徴とする。
【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。

自動車などの車両に用いられるディファレンシャル装置がある。ディファレンシャル装置は、例えば、特許文献１に示されるようなエンジン等の動力源からのトルクをリングギヤ（１１）、ケース（３）、ピニオンシャフト（２１）、ピニオンギヤ（１９）、サイドギヤ（１５，１７）と伝達するものが知られている。リングギヤ（１１）はケース（３）のフランジ部（９）にボルト（１３）で組み付けられており、ピニオンシャフト（２１）はケース（３）に組み付けられている。そして、ピニオンギヤ（１９）はピニオンシャフト（２１）に回転自在に軸支されており、ピニオンギヤ（１９）とサイドギヤ（１５，１７）とが噛合している。

特開平６−５８３７８号公報

上記したディファレンシャル装置は、リングギヤに入力されたトルクをボルトの軸力によって発生させたリングギヤとフランジ部との間の摩擦力によってケースに伝達するため、トルク伝達に関与するボルトの組み付けは、高精度で強く締結する等、コストが掛かる。また伝達されるトルクは、ケースを介して伝えられるため、ケースも伝達されるトルクや摩擦力に耐え得る強度を必要とするためコストが掛かるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、ボルトの組み付けの簡略化やケースを簡略化することができるディファレンシャル装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、動力源からのトルクが入力されて回転するリングギヤと、
前記リングギヤとその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、
前記リングギヤ及び前記ピニオンシャフトと一体回転し、前記ピニオンギヤと前記サイドギヤとを内部に収容するケースと、
を有することである。

また上記課題を解決するための請求項２に係る発明の構成上の特徴は、動力源からのトルクが入力されて回転するリングギヤと、
前記リングギヤと一体回転可能なケースと、
前記ケースと一体回転可能で、前記リングギヤと係合し、前記トルクが前記ケースを介さず直接伝達されて前記リングギヤと一体回転するピニオンシャフトと、
前記ケースに収容され、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、
前記ケースに収容され、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、
を有することである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記リングギヤのその軸方向における移動を制限してリングギヤとケースとの係合を保持する係合保持部材を有することである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか１項において、前記ケースは、前記ピニオンギヤと前記サイドギヤとが内部に収容される本体部と、前記本体部の外周面から周方向の一部が拡径方向に突出し、前記リングギヤと前記ケースとが回転方向で締結する締結部とを有することである。

請求項１に係る発明においては、リングギヤとピニオンシャフトとが回転方向に係合して一体回転するため、リングギヤに入力されたトルクが直接ピニオンシャフトに伝達される。通常、このような構成のディファレンシャル装置は、リングギヤとケースとを係合する部材によってリングギヤに入力されたトルクが摩擦力としてケースに伝達され、摩擦力によりケースが回転することでピニオンシャフトにトルクが伝達される。しかし、本願のディファレンシャル装置は、ケースはピニオンギヤとサイドギヤとを収容するための部材であり、リングギヤ及びピニオンシャフトと一体回転するが、トルクの伝達に直接関与する部材ではない。そのため、リングギヤとケースとがトルクにより外れたりしないように組み付ければ良いし、締結する部材も減らすことができる等、組み付けが簡略化できる。あるいは、ケースに大きな荷重が加わらないため、ケース自体の強度も従来ほど高いものでなくても良く、簡略化可能でケースの重量を削減したり、ケースの費用を低減したりすることができる。

請求項２に係る発明においては、リングギヤに入力されたトルクがケースを介さずにピニオンシャフトに直接伝達されるため、リングギヤとケースとの間で発生する摩擦力により、ケースが回転してピニオンシャフトが回転するものではない。そのため、リングギヤとケースとを締結する部材を必要なトルクを伝達できるように高精度で強く締結する必要がないので、組み付けを簡略化できる。また、ケースは、これまで発生していた摩擦力に耐え得る強度を必要としないため、例えば、高強度でない材料や肉薄化等、簡略化することが可能となる。

請求項３に係る発明においては、係合保持部材が、リングギヤの軸方向でリングギヤとケースとの係合を保持する部材であるため、リングギヤに入力されるトルクにより発生する軸力でリングギヤが移動することができず、リングギヤとケースとの係合が保持される。

請求項４に係る発明においては、ケースがピニオンギヤと前記サイドギヤとが内部に収容される本体部の外周面から拡径方向に一部突出している締結部でリングギヤと締結する。リングギヤが回転することで伝達される動力を摩擦力として受けピニオンシャフトに伝達するケースでは、全周に渡り突出したフランジ部でリングギヤと固結する。本発明のディファレンシャル装置によれば、周方向の一部が突出しており、締結部（フランジ部）を大幅に削減できるため、ケースが軽量化できる。

本実施形態１のディファレンシャル装置１１の構成を示す、一部断面図である。 本実施形態２のディファレンシャル装置１２の構成を示す、一部断面図である。 本変形形態１のディファレンシャル装置の一部を示す説明図である。 本実施形態３のディファレンシャル装置１３の構成を示す、一部断面図である。

本発明の代表的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。本実施形態及び変形形態は、自動車等において動力源からのトルクが伝達され、回転を減速し、左右の駆動軸（第１駆動軸９１、第２駆動軸９２）に分配するディファレンシャル装置である。

（実施形態１）
本実施形態１のディファレンシャル装置１１は、図１に示されるように、リングギヤ２と、ピニオンシャフト３と、ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ４１、第２ピニオンギヤ４２）と、サイドギヤ（第１サイドギヤ５１、第２サイドギヤ５２）と、ケース６とを有する。

リングギヤ２は、動力源からのトルクにより軸心Ａを回転軸として回転し、外周に歯２１が形成されるはすば歯車である。そして、内周部分が歯２１の歯幅より回転軸方向の一方に突出し、後述するピニオンシャフト３と一体回転可能に固結する係合部２２を有する。

ケース６は、リングギヤ２の内周側で、係合部２２より内周側に位置し、本体部６４と、フランジ部（締結部）６５とを有する。本体部６４は、後述する第１及び第２ピニオンギヤ４２，４２、第１及び第２サイドギヤ５１，５２を収容する。フランジ部６５は、本体部６４の外周面６０から拡径方向に突出しており、係合部２２と回転方向で係合する。そして、フランジ部６５は、周方向に等間隔でピン（図示略）を挿入する孔６１が複数形成されており、後述するピニオンシャフト３とピンによって係合する。ケース６は、リングギヤ２の回転軸である軸心Ａを回転軸として、リングギヤ２が回転すると回転する。

ピニオンシャフト３は、リングギヤ２の回転軸である軸心Ａを回転軸とする回転部材であり、リングギヤ２の係合部２２に固結し、また、ケース６とも係合している。ピニオンシャフト３は、リングギヤ２にトルクが伝達され回転すると、そのトルクが直接伝達され、ピニオンシャフト３と一体回転する。ケース６はリングギヤ２とピニオンシャフト３とが回転するのにつられて回転する。

第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２は、軸心Ａと直交する軸心Ｂを回転軸とするかさ歯車であり、ピニオンシャフト３に回転自在に軸支されている。軸心Ａを対称線として、第１ピニオンギヤ４１と第２ピニオンギヤ４２の２つが分離してケース６の本体部６４の内部に収容されている。第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２は、軸心Ｂを回転軸として互いに逆方向に回転することができる。軸心Ｂを回転軸として回転するのが「自転」とし、軸心Ａを回転軸としてピニオンシャフト３の回転で回転するのが「公転」とする。

第１及び第２サイドギヤ５１、５２は、回転軸が直交する第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２と噛合するかさ歯車である。軸心Ａを回転軸とする第１駆動軸９１の一端が第１サイドギヤ５１の軸穴５１ａに、軸心Ａを回転軸とする第２駆動軸９２の一端が第２サイドギヤ５２の軸穴５２ａにスプライン構造等により同軸に係合しており、それぞれが一体回転することができる。第１及び第２サイドギヤ５１、５２は、軸心Ｂを対称線としてケース６の本体部６４の内部に分離して収容されている。

本実施形態１のディファレンシャル装置１１は、動力源から伝達されたトルクにより軸心Ａを回転軸としてリングギヤ２が回転するとピニオンシャフト３が回転する。同時に、ケース６が回転し、第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２が公転する。第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２が公転すると、これらに噛み合う第１及び第２サイドギヤ５１、５２に係合する第１及び第２駆動軸９１、９２が、軸心Ａを回転軸として回転する。このようにして、リングギヤ２に入力されたトルクは、ピニオンシャフト３に伝達され、第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２の公転により第１及び第２サイドギヤ５１、５２が回転し、第１及び第２駆動軸９１、９２に伝達する。なお、第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２が自転しない場合、ピニオンシャフト３の回転速度と、第１及び第２駆動軸９１、９２の回転速度は同一となる。リングギヤ２に入力されたトルクを、第１及び第２駆動軸９１、９２に伝達する過程において、第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２が、軸心Ｂを回転軸として互いに逆方向に自転すると、第１及び第２サイドギヤ５１、５２と、これらに係合する第１及び第２駆動軸９１、９２は逆方向に、ピニオンシャフト３に対して相対回転する。つまり、第１及び第２駆動軸９１、９２のうち一方を、ピニオンシャフト３に比べて、より高い回転速度で回転させ、他方を、ケース６に比べてより低い回転速度で回転させることとなる。

このようにして、ディファレンシャル装置１１は、自動車が旋回する場合など、第１駆動軸９１と第２駆動軸９２との回転速度が異なる場合に、第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２を、軸心Ｂを回転軸として互いに逆方向に自転させることで、第１駆動軸９１と第２駆動軸９２との間に生じる回転速度の差を吸収することができる。

本実施形態１のディファレンシャル装置１１によれば、リングギヤ２とピニオンシャフト３とが固結して一体回転するため、リングギヤ２に入力されたトルクが直接ピニオンシャフト３に伝達される。通常、このような構成のディファレンシャル装置は、リングギヤとケースとを係合する部材によってリングギヤに入力されたトルクが摩擦力としてケースに伝達され、摩擦力によりケースが回転することでピニオンシャフトにトルクが伝達される。しかし、ディファレンシャル装置１１は、ケース６は第１及び第２ピニオンギヤ４１、４２と第１及び第２サイドギヤ５１、５２とを収容するための部材であり、トルクの伝達に直接関与する部材ではない。そのため、リングギヤ２とケース６とがトルクにより外れたりしない程度に組み付ければ良い。例えば、伝達するトルクを考慮して高精度に強く締結する必要がなかったり、締結するための部材（ボルト等）の数を減らせたりと、組み付けが簡略化でき、それに伴いコストが低減できる。あるいは、ケース６に大きな荷重が加えられないため、ケース自体の強度も従来ほど高いものでなくても良くなり、ケースが簡略化できる。簡略化により、例えばケースを高強度でない材料等の安価のものにしたり、ケースの厚さが肉薄化することで重量が低減したりと、ケースの費用も削減することができる。

（実施形態２）
本実施形態２のディファレンシャル装置１２は、実施形態１のディファレンシャル装置１１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

リングギヤ２は、内周部分が歯２１の歯幅より回転軸方向の一方に突出し、ピニオンシャフト３と一体回転可能に固結する係合部２３と、ボルト（係合保持部材）７が挿入されるボルト穴とを有する。ボルト穴は、係合部２３部分で、軸心Ａ方向にボルト７が挿入されるように、周方向に等間隔で複数形成されている。

ケース６は、リングギヤ２のボルト穴と同じ位置に、ボルト７が挿入されるように、フランジ部（締結部）６２が形成されている。

実施形態２のディファレンシャル装置１２によれば、リングギヤ２とケース６との係合をボルト７で保持することができるため、はすば歯車であるリングギヤ２にトルクが入力された際に発生する軸心Ａ方向の軸力により、リングギヤ２の移動が制限されているため、係合が外れない。また、ボルト７は、軸力を支持することもできる。

従来のリングギヤ７とケース６とを係合するために用いられていたボルトは、ケース６にトルクを伝達するために、強い締結力でセットされていた。しかし、ディファレンシャル装置１２では、ボルト７はリングギヤ２に発生した軸力を支持するだけでよいため、強い締結力を必要とせず、その個数も減らすことができるため、組み付けコストの削減、部品の削減による重量の軽量化が図れる。

（実施形態２の変形形態１）
変形形態１のディファレンシャル装置は、実施形態２のディファレンシャル装置１２と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

変形形態１のディファレンシャル装置で用いられるケース６は、図３に示されるように、フランジ部６６が周方向の一部である。ケース６とリングギヤ２とは、上２カ所と下２カ所の４カ所（上下は、図３において）がボルト７によって締結されている。図３の二点破線は、従来のフランジ部６９が存在した場所を示し、破線は従来のボルト７９の位置を示している。本変形形態１のディファレンシャル装置は、フランジ部が大幅に削減できるためケース６が軽量化できる。また、締結するためのボルト７の数も減少しているため、部品点数が減らせ、組み付けコストも低下する。

そして、本変形形態１のディファレンシャル装置で用いられるケース６のフランジ部６６の構造は、上記した実施形態１のディファレンシャル装置１１及び後述の実施形態３のディファレンシャル装置１３のケース６として用いることができる。

また、フランジ部６９は、周方向２つに限らず、３つ、４つ、と拡径方向に突出する形状とすることもできる。

（実施形態３）
本実施形態３のディファレンシャル装置１３は、実施形態１のディファレンシャル装置１１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

リングギヤ２は、図４に示されるように、内周部分が歯２１の歯幅より回転軸方向の一方に突出し、ピニオンシャフト３と一体回転可能に固結する係合部２４と、内周にリングギヤスプライン部２５とを有する。

ケース６は、リングギヤ２の内周側と対向する外面部分に、リングギヤスプライン部２５とスプライン係合するフランジ部（締結部）６３が形成されている。

軸心Ａの軸方向において、係合部２４及びフランジ部６３の一端側に、ケース６の外形を挟み込むようにスナップリング（係合防止部材）８が配置されている。スナップリング８は、リングギヤ２にトルクが入力された際に発生する軸力により、リングギヤ２が軸心Ａの方向に移動してリングギヤ２とケース６との係合が離脱しないように、リングギヤ２の軸力に対向する位置に設置される。

実施形態３のディファレンシャル装置１３によれば、リングギヤ２とケース６との係合をスナップリング８で保持することができるため、はすば歯車であるリングギヤ２にトルクが入力された際に発生する軸心Ａ方向の軸力により、係合が外れるのを防ぐことができる。また、スナップリング８は、軸力を支持することもできる。

従来のリングギヤ２とケース６とを係合するために用いられていたボルトは、ケース６にトルクを摩擦力として伝達するために、強い締結力でセットされていた。しかし、ディファレンシャル装置１３では、ケース６を介さずにリングギヤ２に入力されたトルクがピニオンシャフト３に伝達されるため、ボルトによってリングギヤ２とケース６とを強く締結する必要がない。よって、ボルトの数が削減でき、ボルトを強く締結する必要もないため、部品個数の減少及び強い締結等に係っていた組み付けコストが低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、リングギヤ２は、係合部２２、２３、２４が軸方向に突出しているが、外周の歯２１の部分も軸方向で、ピニオンシャフト３と係合するのに必要な長さ分延長された形状のものでも良い。

１１，１２，１３：ディファレンシャル装置、 ２：リングギヤ、
２１：歯、 ２２，２３，２４：係合部、
２５：リングギヤスプライン部、 ３：ピニオンシャフト、
４１、：第１ピニオンギヤ、 ４２：第２ピニオンギヤ、
５１：第１サイドギヤ、 ５１ａ、５２ａ：軸穴、
５２：第２サイドギヤ、 ６：ケース、
６０：外周面、 ６１：孔、
６２，６３，６５，６６：フランジ部（締結部）、
６４：本体部、 ６３：ケーススプライン部、
６９：従来のフランジ部、 ７：ボルト（係合保持部材）、
７９：従来のボルト、 ８：スナップリング（係合保持部材）、
９１：第１駆動軸、９２：第２駆動軸。

Claims (4)

1. 動力源からのトルクが入力されて回転するリングギヤと、
   前記リングギヤとその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフトと、
   前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、
   前記リングギヤ及び前記ピニオンシャフトと一体回転し、前記ピニオンギヤと前記サイドギヤとを内部に収容するケースと、
   を有することを特徴とするディファレンシャル装置。
2. 動力源からのトルクが入力されて回転するリングギヤと、
   前記リングギヤと一体回転可能なケースと、
   前記ケースと一体回転可能で、前記リングギヤと係合し、前記トルクが前記ケースを介さず直接伝達されて前記リングギヤと一体回転するピニオンシャフトと、
   前記ケースに収容され、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、
   前記ケースに収容され、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、
   を有することを特徴とするディファレンシャル装置。
3. 前記リングギヤのその軸方向における移動を制限してリングギヤとケースとの係合を保持する係合保持部材を有する請求項１又は２に記載のディファレンシャル装置。
4. 前記ケースは、前記ピニオンギヤと前記サイドギヤとが内部に収容される本体部と、前記本体部の外周面から周方向の一部が拡径方向に突出し、前記リングギヤと前記ケースとが回転方向で締結する締結部とを有する請求項１〜３の何れか１項に記載のディファレンシャル装置。

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