JP2011190836A - デファレンシャル装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デフケースとピニオンシャフトとの接合構造が差動機構の作動に悪影響を与えることのないデファレンシャル装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】駆動トルクが入力され回転可能なデフケース３と、このデフケース３と一体回転可能なピニオンシャフト５と、このピニオンシャフト５に支承されて自転可能であると共にデフケース３の回転によって公転するピニオン７と、このピニオン７と噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤ９，１１とからなる差動機構１３を備えたデファレンシャル装置１において、デフケース３に、塑性流動によって変形する変形部１５を設け、ピニオンシャフト５に、変形部１５と係合しデフケース３とピニオンシャフト５とを結合させる係合部１７を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に適用されるデファレンシャル装置及びその製造方法に関する。

従来、差動機構のピニオンがデフケースと一体回転可能に設けられたピニオンシャフトに支承されたデファレンシャル装置としては、ピニオンシャフトとデフケースとしての差動ケースとの係合部において、ピニオンシャフトの端部近傍に周方向に亘って環状溝を形成し、デフケースの環状溝が臨む位置にピン孔を穿設し、ピン孔にピンを嵌入させてピニオンシャフトの環状溝とピンとを係合し、差動ケースとピニオンシャフトとを一体回転可能にさせたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、デフケースとピニオンシャフトとが一体回転可能に設けられたデファレンシャル装置の他例としては、デフケースの貫通孔に係合されたピニオンシャフトの先端面の外周部に対して溶接し、デフケースとピニオンシャフトとを一体回転可能にしたもの、デフケースの貫通孔の開口部に溶接でピニオンシャフトの抜け止めを行う凸部を形成させ、デフケースとピニオンシャフトとを一体回転可能にしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−２６０１４号公報 特開２００７−１９２３２６号公報

しかしながら、上記特許文献１のデファレンシャル装置のように、デフケースとピニオンシャフトとをピンによって一体回転可能に設けてしまうと、デフケースに設けたピニオンシャフトの支持孔の支持面がピンの係合部で十分確保できないので、支持の不安定につながり、差動機構の経時劣化よる作動不良を生じる恐れがあった。

これに対して、上記特許文献２のようなデファレンシャル装置では、デフケースとピニオンシャフトとを溶接によって一体回転可能としており、デフケースとピニオンシャフトとの一体構造に関してピンの使用を排除している。

しかしながら、上記特許文献２のようなデファレンシャル装置では、ピンの使用に関する問題を解決することができるが、溶接による一体化ではデフケースとピニオンシャフトとの溶接部において、加熱による支持部分の変形や、溶接スパッタが差動機構のギヤ部や支持部に噛み込み、作動不良を生じる恐れがあった。

そこで、この発明は、デフケースとピニオンシャフトとの接合構造が差動機構の作動に悪影響を与えることのないデファレンシャル装置及びその製造方法の提供を目的としている。

本発明は、駆動トルクが入力され回転可能なデフケースと、このデフケースと一体回転可能なピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤとからなる差動機構を備えたデファレンシャル装置であって、前記デフケースと前記ピニオンシャフトとのいずれか一方には、塑性流動によって変形する変形部が設けられ、他方には、前記変形部と係合し前記デフケースと前記ピニオンシャフトとを結合させる係合部が設けられていることを特徴とする。

また、駆動トルクが入力され回転可能なデフケースと、このデフケースと一体回転可能なピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤとからなる差動機構を備えたデファレンシャル装置の製造方法であって、前記デフケースと前記ピニオンシャフトとのいずれか一方に塑性流動によって変形する変形部を設け、他方に前記変形部と係合する係合部を設ける第１工程と、前記変形部を塑性流動によって変形させ、前記係合部と係合させて前記デフケースと前記ピニオンシャフトとを結合させる第２工程とを有することを特徴とする。

なお、本発明における「塑性流動」とは、圧力を付与された部材が流動して所望の形状に塑性変形することを示すものとする。さらに、この「塑性流動」においては、圧力を付与すると共に、部材を熱昇温させ、流動作用を助長することが好ましい。

本発明によれば、デフケースとピニオンシャフトとの接合構造を接合時及び経時的に的確に保持可能であり、差動機構の作動に悪影響を与えることのないデファレンシャル装置及びその製造方法を提供できるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の加工前の断面図と要部拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の加工後の断面図と要部拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置のピニオンシャフトの断面図と上面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。（ｂ）図４（ａ）の要部拡大図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。（ｂ）図５（ａ）の要部拡大図である。

図１〜図５を用いて本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置について説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４を用いて第１実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１は、駆動トルクが入力され回転可能なデフケース３（シャフトを支持する固定体）と、このデフケース３と一体回転可能なピニオンシャフト５と、このピニオンシャフト５に支承されて自転可能であると共にデフケース３の回転によって公転するピニオン７と、このピニオン７と噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤ９，１１とからなる差動機構１３を備えている。

そして、デフケース３には、塑性流動によって変形する変形部１５が設けられ、ピニオンシャフト５には、変形部１５と係合しデフケース３とピニオンシャフト５とを結合させる係合部１７が設けられている。

また、デファレンシャル装置１の製造方法は、デフケース３に塑性流動によって変形する変形部１５を設け、ピニオンシャフト５に変形部１５と係合する係合部１７を設ける第１工程と、変形部１５を塑性流動によって変形させ、係合部１７と係合させてデフケース３とピニオンシャフト５とを結合させる第２工程とを有する。

図１〜図４に示すように、差動機構１３は、デフケース３と、ピニオンシャフト５と、ピニオン７と、一対のサイドギヤ９，１１とを備えている。

デフケース３は、合金鋼の鋳物からなり、軸方向両側に形成されたボス部１９，２１でそれぞれベアリング（不図示）を介してキャリア（不図示）に回転可能に支持されている。また、デフケース３には、フランジ部２５が形成され、リングギヤ（不図示）が固定される。このリングギヤは、動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合っており、駆動力が伝達されてデフケース３を回転駆動させると共に、デフケース３の係合孔２３に挿通され、両端側の円筒支持面６によって支持されたピニオンシャフト５に駆動力を伝達している。

ピニオンシャフト５は、合金鋼からなり、軸方向の両端部がデフケースの係合孔２３に挿通されて支持面６，６によって係合孔２３に支持されている。このピニオンシャフト５は、軸方向の一端側の支持面６にデフケース３に形成された変形部１５と係合する係合部１７が設けられ、変形部１５と係合部１７とが係合することにより、デフケース３と一体に回転駆動される。

ピニオン７は、ピニオンシャフト５に支承されてデフケース３の回転によって公転する。また、ピニオン７は、一対のサイドギヤ９，１１に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ９，１１に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト５に自転可能に支持されている。また、ピニオン７の背面側とデフケース３との間にはピニオン７の公転時に発生する径方向への移動を受ける球面ワッシャ２７が配置されている。このピニオン７は、一対のサイドギヤ９，１１と噛み合いベベルギヤ式のギヤ組を構成している。

一対のサイドギヤ９，１１は、ボス部２９，３１でデフケース３に相対回転可能に支持され、ピニオン７と噛み合っている。また、サイドギヤ９，１１の背面側とデフケース３との間には、ピニオン７との噛み合い反力によるサイドギヤ９，１１の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ３３，３５が配置されている。この一対のサイドギヤ９，１１の内周側に形成されたスプライン形状の連結部３７，３９には、車両の左右輪にそれぞれ連結された駆動軸（不図示）が一体回転可能に連結され、左右輪側に駆動力を伝達する。

このようなデファレンシャル装置１において、デフケース３とピニオンシャフト５とには、デフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能にさせるため、それぞれ変形部１５と係合部１７とが設けられている。

変形部１５は、ピニオンシャフト５が挿通された係合孔２３の一方の係合孔２３の外周縁において、デフケース３の外周面４１から隆起するように係合孔２３の外周縁に設けられている。この変形部１５は、ピニオンシャフト５の軸方向両側に配設された治具４３，４５によって付与される圧力により、係合部１７に対して塑性流動するように成形され、係合部１７と係合する。

係合部１７は、ピニオンシャフト５の軸方向の変形部１５側端部の支持面６の外周において、断面が凹凸形状となるように変形部１５と対応する位置にそれぞれ離反して周方向に均等箇所に２つ設けられている。このため、係合部１７と係合孔２３との間は、塑性流動によって流動する変形部１５の収容部４７となっている。この係合部１７は、塑性流動によって変形部１５が収容部４７内に流動され、塑性変形した変形部１５と係合する。また、係合部１７を凹凸形状とすることにより、デフケース３に対するピニオンシャフト５の回転方向、及び軸方向の移動を規制することができる。この係合部１７と変形部１５との係合により、デフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合させることができる。

ここで、このようなデファレンシャル装置１におけるデフケース３とピニオンシャフト５との一体接合方法について説明する。

まず、デフケース３の係合孔２３の外周縁に変形部１５を設け、ピニオンシャフト５の変形部１５と対応する位置にピニオンシャフト５の係合部１７を設け、デフケース３に対してピニオンシャフト５を組付ける。（第１工程）
次に、デフケース３の変形部１５が設けられた外周側に配設された治具４３を矢印４４のように回転させながら加工治具４３と変形部１５との当接面に矢印４６のように軸方向に圧力を加えて摩擦熱を発生させ変形部１５を熱昇温させながら、変形部１５を押圧して塑性流動させる。そして、収容部４７内に変形部１５を流動させ、塑性変形した変形部１５と係合部１７とを係合させ、デフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合させる。（第２工程）
このようなデファレンシャル装置１では、変形部１５が塑性流動によって変形し係合部１７と係合してデフケース３とピニオンシャフト５とが一体回転可能に接合されるので、ピンによる固定や溶接を伴うことなく、デフケース３とピニオンシャフト５とを的確に一体回転可能に設けることができる。

また、塑性流動によってデフケース３とピニオンシャフト５とが一体回転可能に接合されるので、ピンを設けたときの工程や溶接するときの工程に比べて、少ない工程で、かつ短時間でデフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合することができる。

従って、デフケース３とピニオンシャフト５との接合構造を接合時及び経時的に的確に保持することができ、差動機構１３の作動に悪影響を与えることがない。加えて、デフケース３とピニオンシャフト５との接合構造を簡易化することができる。

また、本実施の形態においては、塑性流動という定義の中で、摩擦昇温を工程内に含むので、より的確な接合状態が得られる。

（第２実施形態）
図５を用いて第２実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１０１は、ピニオンシャフト５には、塑性流動によって変形する変形部１０３が設けられ、デフケース３には、変形部１０３と係合しデフケース３とピニオンシャフト５とを結合させる係合部１０５が設けられている。

また、デファレンシャル装置１０１の製造方法は、ピニオンシャフト５に塑性流動によって変形する変形部１０３を設け、デフケース３に変形部１０３と係合する係合部１０５を設ける第１工程と、加工治具４３を矢印４４のように回転させながら、矢印４６のように圧力を加え、変形部１０３を塑性流動によって変形させ、係合部１０５と係合させてデフケース３とピニオンシャフト５とを結合させる第２工程とを有する。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、得られる効果は同一である。

図５に示すように、変形部１０３は、ピニオンシャフト５の支持面６の延長上で軸方向一端側外周において、組付け状態でデフケース３の外周面４１から突出するように端部外周に設けられている。この変形部１０３は、ピニオンシャフト５の軸方向両側に配設された治具４３，４５によって付与される圧力により、係合部１０５に対して塑性流動するように成形され、係合部１０５と係合する。

係合部１０５は、デフケース３の変形部１０３側の係合孔２３の外周縁において、デフケース３の外周面４１から陥没するように係合孔２３の外周縁に変形部１０３と対応する位置に２つ対向して設けられている。また、係合部１０５の内周面は凹凸形状となっており、係合部１０５の内周面とピニオンシャフト５の外周面との間は、塑性流動によって流動する変形部１０３の収容部１０７となっている。この係合部１０５は、塑性流動によって変形部１０３が収容部１０７内に流動され、塑性変形した変形部１０３と係合する。また、係合部１０５を凹凸形状とすることにより、デフケース３に対するピニオンシャフト５の回転方向、及び軸方向の移動を規制することができる。この係合部１０５と変形部１０３との係合により、デフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合させることができる。

ここで、このようなデファレンシャル装置１０１におけるデフケース３とピニオンシャフト５との一体接合方法について説明する。

まず、ピニオンシャフト５の一端側に変形部１０３を設け、デフケース３の変形部１０３側の係合孔２３の外周縁に変形部１０３と対応する位置に係合部１０５を設け、デフケース３に対してピニオンシャフト５を組付ける。（第１工程）
次に、デフケース３の外周面４１からピニオンシャフト５の変形部１０３が突出した側に配設された治具４３を回転させながら変形部１０３を押圧し、変形部１０３に圧力を付与して塑性流動させる。そして、収容部１０７内に変形部１０３を流動させ、塑性変形した変形部１０３と係合部１０５とを係合させ、デフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合させる。（第２工程）
このようなデファレンシャル装置１０１では、変形部１０３が塑性流動によって変形し係合部１０５と係合してデフケース３とピニオンシャフト５とが一体回転可能に接合されるので、ピンによる固定や溶接を伴うことなく、デフケース３とピニオンシャフト５とを的確に一体回転可能に設けることができる。

また、塑性流動によってデフケース３とピニオンシャフト５とが一体回転可能に接合されるので、ピンを設けたときの工程や溶接するときの工程に比べて、少ない工程で、かつ短時間でデフケース３とピニオンシャフト５とを一体回転可能に接合することができる。

従って、デフケース３とピニオンシャフト５との接合構造を接合時及び経時的に的確に保持することができ、差動機構１３の作動に悪影響を与えることがない。加えて、デフケース３とピニオンシャフト５との接合構造を簡易化することができる。

また、第１実施形態と同様に、本実施の形態においても、塑性流動という定義の中で、摩擦昇温を工程内に含むことで、より的確な接合状態が得られる。

なお、本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置では、ピニオンシャフトの軸方向一側のみに変形部と係合部とを設けているが、これに限らず、ピニオンシャフトの軸方向両側に変形部と係合部とを設けてもよい。この場合には、加工を両端側から同時に行うことが、加工の安定性と工数削減として好ましく、さらに好ましくは、両端側の治具の回転方向を互いに逆方向とさせると、加工時の被加工部材の保持安定性を増すことができる。

また、加工治具で変形させるデフケース又はピニオンシャフトは、押え側の治具（例えば治具４５）との間に互いの回り止めを設けるか、或いは加工時にチャッキングして保持安定性を高めてもよい。

さらに、係合部は、各実施の形態に記載したような２箇所である必要もなく、形状も各実施の形態の形状にとらわれなくともよい。有効な箇所数と形状は、適宜設計事項として設定可能である。

また、本発明のシャフトと固定体との接合関係は、プラネタリーキャリアにシャフトによって支持されたピニオンと、このピニオンに噛み合うサンギヤ、インターナルギヤを備えたプラネタリーギヤ機構のプラネタリーピニオンギヤを支持するシャフトと、このシャフトを支持する固定体としてのプラネタリーキャリアとの間の接合構造及び接合構造の製造方法にも適用することができる。

さらに、２箇所の係合孔とシャフトの両端の円筒支持面６との関係においては、一端側と他端側の支持面の大きさや径などの寸法を異ならせてもよい。

１，１０１…デファレンシャル装置
３…デフケース（シャフトを支持する固定体）
５…ピニオンシャフト
７…ピニオン
９，１１…一対のサイドギヤ
１３…差動機構
１５，１０３…変形部
１７，１０５…係合部

Claims (2)

1. 駆動トルクが入力され回転可能なデフケースと、このデフケースと一体回転可能なピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤとからなる差動機構を備えたデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースと前記ピニオンシャフトとのいずれか一方には、塑性流動によって変形する変形部が設けられ、他方には、前記変形部と係合し前記デフケースと前記ピニオンシャフトとを結合させる係合部が設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置
2. 駆動トルクが入力され回転可能なデフケースと、このデフケースと一体回転可能なピニオンシャフトと、このピニオンシャフトに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤとからなる差動機構を備えたデファレンシャル装置の製造方法であって、
   前記デフケースと前記ピニオンシャフトとのいずれか一方に塑性流動によって変形する変形部を設け、他方に前記変形部と係合する係合部を設ける第１工程と、
   前記変形部を塑性流動によって変形させ、前記係合部と係合させて前記デフケースと前記ピニオンシャフトとを結合させる第２工程とを有することを特徴とするデファレンシャル装置の製造方法。

Images