JP2011241903A - 差動制限装置ならびにトランスファ - Google Patents

Abstract

【課題】プラネタリ式の差動制限装置１０において、その摩擦部位でのスティックスリップの発生を長期にわたって抑制または防止可能とし、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成する。
【解決手段】キャリア１４は、円筒形に形成されていて、その円筒部１４ａの円周数ヶ所にピニオンギヤ１３を収納保持するためのポケット１４ｃが設けられる。少なくともポケット１４ｃを構成する壁面とピニオンギヤ１３の歯先とを除いた部位の表面に、オイル中の摩擦調整剤を無極性化するための無極性化剤（２１）が被覆されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラネタリ式の差動制限装置、ならびにエンジンなどの駆動源から入力される駆動力を前輪および後輪に出力するトランスファに関する。

従来、差動機能と差動制限機能とを備えるフロントデファレンシャルにおいて、デフケースとサイドギヤとの摩擦部でスティックスリップが発生して、摩耗や、振動および騒音が発生することを考慮し、前記摩擦部に複数の微細な凹みからなる油溜まりを設けるようにすることが考えられている（例えば特許文献１参照。）。このデファレンシャルは、プラネタリ式ではなく、一般的なベベルギヤ式である。

ところで、本願出願人は、プラネタリ式の差動制限装置を提案している（例えば特許文献２参照。）。

このプラネタリ式の差動制限装置では、インプットシャフトの回転がキャリアに伝達されることによって、このキャリアとともにピニオンギヤが公転するときに、キャリアのポケットを構成する壁面にピニオンギヤの歯先がすべり接触しつつ、このピニオンギヤが前記壁面を押圧する。この押圧作用により前記すべり接触部位つまり摩擦部位でスティックスリップが発生することがありうる。

そこで、前記差動制限装置の潤滑に用いるオイルに、前記摩擦部位における摩擦係数を安定させるための摩擦調整剤を混入することを考えた。この摩擦調整剤は、前記摩擦部位に付着して、前記したようなスティックスリップの発生を抑制または防止する作用を発揮する。

特開２００６−２４２３７７号公報 特開２００８−２１５５３４号公報

近年では、攪拌損失や重量を軽減するために、前記差動制限装置内のオイル封入量を少なくすることが望まれているが、そのような場合には、当然ながら摩擦調整剤も少なくなる。その関係より、オイルの使用期間が長引くにつれて、量の少ない摩擦調整剤の劣化が進展することが避けられないために、前記摩擦部位におけるスティックスリップの発生を抑制または防止する作用を発揮する期間が短くなってしまうことが懸念される。ここに改良の余地がある。

このような事情に鑑み、本発明は、プラネタリ式の差動制限装置において、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成することを目的としている。

また、本発明は、前記プラネタリ式の差動制限装置を備えるトランスファにおいて、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成することを目的としている。

本発明は、リングギヤとサンギヤとに噛み合わされるピニオンギヤをキャリアで自転および公転可能に保持する構成とされ、かつ摩擦調整剤入りのオイルが封入されるプラネタリ式の差動制限装置であって、前記キャリアは、円筒形に形成されていて、その円筒部の円周数ヶ所に前記ピニオンギヤを収納保持するためのポケットが設けられ、少なくとも前記ポケットを構成する壁面と前記ピニオンギヤの歯先とを除いた部位の表面に、前記摩擦調整剤を無極性化するための無極性化剤が被覆されている、ことを特徴としている。

この構成では、前記キャリアにおいて前記ポケットを構成する壁面と前記ピニオンギヤの歯先とに、オイル中の摩擦調整剤が付着するものの、その他の表面には前記オイル中の摩擦調整剤が付着しにくくなる。

これにより、前記壁面とピニオンギヤの歯先とがすべり接触するとき、つまり摩擦するときに、その摩擦部位に付着している摩擦調整剤によって当該摩擦部位の摩擦係数が安定することになり、当該摩擦部位においてスティックスリップの発生が抑制または防止されるようになる。

しかも、無極性化剤を被覆していない従来例に比べると、前記のように摩擦調整剤が付着する領域が大幅に少なくなるので、摩擦調整剤が劣化しにくくなる。そのため、前記摩擦部位においてスティックスリップの発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になるので、スティックスリップに起因する摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。

このようなことから、仮に、攪拌損失や重量を軽減することを目的として差動制限装置に対するオイル封入量を少なくした場合であっても、それに伴い量が少なくなる摩擦調整剤が劣化しにくくなると言えるので、前記摩擦部位の摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。

また、本発明は、４輪駆動車に搭載されかつ入力される駆動力を前輪用出力軸と後輪用出力軸とに出力するとともに、前輪用出力軸と後輪用出力軸との差動を制限する差動制限装置をセンターデファレンシャルとして備えるトランスファであって、前記差動制限装置が、前記した特徴を有する構成とされ、前記キャリアが４輪駆動車の駆動源で発生する駆動力が入力される入力軸に連結され、前記リングギヤが前記後輪用出力軸に連結され、前記サンギヤが動力伝達部材を介して前記前輪用出力軸に駆動力を伝達するように設けられる、ことを特徴としている。

ここでは、トランスファに備える差動制限装置として、前記のように優れた作用、効果を発揮する差動制限装置を用いるように特定している。この特定により、差動制限装置の前記摩擦部位でスティックスリップが発生することを長期にわたって抑制または防止可能になる。そのため、前記スティックスリップに起因する差動制限装置の前記摩擦部位の摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。

このようなことから、仮に、攪拌損失や重量を軽減することを目的としてトランスファに対するオイル封入量を少なくした場合であっても、それに伴い量が少なくなる摩擦調整剤が劣化しにくくなると言えるので、差動制限装置の前記摩擦部位の摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。

本発明は、プラネタリ式の差動制限装置において、オイル中に含有している摩擦調整剤が劣化しにくくなるので、キャリアのポケットを構成する壁面とピニオンギヤの歯先との摩擦部位でスティックスリップが発生することを長期にわたって抑制または防止することが可能になる。これにより、前記スティックスリップの発生に起因して前記摩擦部位が摩耗したり、振動および騒音が発生したりすることを長期にわたって抑制または防止可能になる。その結果として、プラネタリ式の差動制限装置において、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成することが可能になる。

また、本発明は、前記プラネタリ式の差動制限装置を有するトランスファにおいて、オイル中に含有している摩擦調整剤が劣化しにくくなるので、差動制限装置の前記摩擦部位でスティックスリップが発生することを長期にわたって抑制または防止することが可能になる。これにより、前記スティックスリップに起因して差動制限装置の前記摩擦部位が摩耗したり、振動および騒音が発生したりすることを長期にわたって抑制または防止可能になる。その結果として、前記プラネタリ式の差動制限装置を有するトランスファにおいて、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成することが可能になる。

本発明に係るトランスファの一実施形態を示す断面図である。 図１の差動制限装置を分解して、一部を破断した状態を示す斜視図である。 図１の（３）−（３）線断面の矢視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。図１に示すように、トランスファ１００は、入力軸１、前輪用出力軸２、後輪用出力軸３、ドライブギヤ４、アイドラギヤ５、ドリブンギヤ６、プラネタリ式の差動制限装置１０などを備えている。

入力軸１は、図示していないが、車両の駆動源としてのエンジンなどから発生される駆動力が入力されるものである。後輪用出力軸３は、トランスファケース７内において入力軸１と同軸に配置されており、前輪用出力軸２は、トランスファケース７内において入力軸１と平行に配置されている。

ドライブギヤ４は、入力軸１の外径側に転がり軸受を介して相対回転可能に取り付けられているとともに、トランスファケース７に転がり軸受を介して回転自在に支持されている。ドリブンギヤ６は、前輪用出力軸２の外径側にスプライン結合により一体に取り付けられているとともに、トランスファケース７に転がり軸受を介して回転自在に支持されている。アイドラギヤ５は、トランスファケース７に転がり軸受を介して回転自在に支持されている。

そして、ドライブギヤ４、アイドラギヤ５ならびにドリブンギヤ６の各外歯は、ヘリカルギヤとされている。ドライブギヤ４がアイドラギヤ５に噛み合わされており、アイドラギヤ５がドリブンギヤ６に噛み合わされている。

差動制限装置１０は、トルク感応型のリミッド・スリップ・デフ（ＬＳＤ）と呼ばれるものであり、入力軸１に入力される駆動力を前輪用出力軸２と後輪用出力軸３とに出力する機能と、前輪用出力軸２と後輪用出力軸３との差動を許容する機能と、この差動を制限する機能とを有している。

この差動制限装置１０は、図２に示すように、サンギヤ１１、リングギヤ１２、複数のピニオンギヤ１３、キャリア１４などを備えている。

サンギヤ１１の外径側には、リングギヤ１２が同心に配置されている。このサンギヤ１１とリングギヤ１２との径方向対向間には、複数のピニオンギヤ１３が配置されている。この複数のピニオンギヤ１３は、サンギヤ１１とリングギヤ１２とに噛み合わされている。また、複数のピニオンギヤ１３は、キャリア１４によって互いの相対位置を保った状態で自転および公転可能に保持されている。

サンギヤ１１の外歯は、ヘリカルギヤとされている。このサンギヤ１１は、ドライブギヤ４の一端外径側にスプライン結合により一体に連結されていて、これにより、入力軸１に対して同心状に配置されている。このサンギヤ１１の回転動力が、ドライブギヤ４、アイドラギヤ５ならびにドリブンギヤ６などの動力伝達部材を介して前輪用出力軸２に伝達される。

リングギヤ１２の内歯は、ヘリカルギヤとされている。このリングギヤ１２の径方向に沿う壁部１２ａの外側中心には、後輪用出力軸３が同軸に一体に連結されており、リングギヤ１２の回転動力が後輪用出力軸３に伝達される。複数のピニオンギヤ１３の外歯は、ヘリカルギヤとされている。

キャリア１４は、全体的に見て概ね有底の円筒形に形成されており、その円筒部１４ａの円周数ヶ所にはピニオンギヤ１３を適宜のクリアランスを介して収納保持するためのポケット１４ｃが設けられている。このポケット１４ｃは、径方向内外に貫通する空間である。ポケット１４ｃの内面（ポケットを構成する壁面に相当）は、部分円弧形状に凹むように形成されている。このキャリア１４の径方向に沿う壁部１４ｂの内側中心には、ボス部１４ｄが設けられている。このボス部１４ｄの内周には、入力軸１がスプライン結合により嵌合されており、これにより、キャリア１４と入力軸１とが一体回転するようになる。

次に、前記したトランスファ１００の基本的な動作を説明する。

エンジンで発生する駆動力が入力軸１に入力されることにより、入力軸１によってキャリア１４が回転駆動されると、このキャリア１４で保持するピニオンギヤ１３を介してリングギヤ１２およびサンギヤ１１が回転駆動される。

例えば車両が平坦路を直進走行している状況において、前輪と後輪とに回転差がない場合、つまり定常直進走行時には、リングギヤ１２とピニオンギヤ１３とサンギヤ１１とが相対回転せずに三者が一体に回転するので、それらが入力軸１と同期して回転する。つまり、リングギヤ１２とサンギヤ１１との間で差動がないので、ピニオンギヤ１３の各歯先とキャリア１４のポケット１４ｃを構成する壁面とがほとんどすべり接触しない。

しかし、例えば車両がコーナリングしている状況や悪路を走行している状況において、前輪と後輪とのグリップ力（回転抵抗）に差が生じると、差動制限装置１０により差動を許容する。つまり、前記差に応じて、キャリア１４に保持されたピニオンギヤ１３が自転および公転し、リングギヤ１２とサンギヤ１１とが差動回転することになって、前輪用出力軸２と後輪用出力軸３との間で適宜のトルク分配が行われるようになる。この差動回転は、下記するように、差動制限装置１０の各構成要素間で発生する摩擦力により、制限される。

つまり、ピニオンギヤ１３が自転および公転すると、ピニオンギヤ１３の各歯先がサンギヤ１１との噛み合いに伴いキャリア１４のポケット１４ｃを構成する壁面にすべり接触することになって、摩擦力が発生する。さらに、リングギヤ１２、サンギヤ１１およびピニオンギヤ１３がヘリカルギヤからなるので、それらの噛み合いに伴いピニオンギヤ１３にスラスト力が発生し、各ピニオンギヤ１３の軸方向いずれか一方の端面が、キャリア１４の径方向に沿う壁部１４ｂの内面にすべり接触することになって、摩擦力が発生する。これらの摩擦力が、差動制限力となる。

ところで、トランスファケース７内には、適宜の量のオイル（図示省略）が封入されている。このオイルには、適量の摩擦調整剤が混入されている。この摩擦調整剤としては、例えば長鎖脂肪酸のモノエステル、高級アルコール及びその化合物、二硫化モリブデンなどが挙げられる。

そして、前記各すべり接触部位は、トランスファケース７内のオイルによって潤滑、冷却されるようになる。しかも、このオイルに混入されている摩擦調整剤が、前記すべり接触部位でスティックスリップが発生することを抑制または防止する。そのため、スティックスリップに起因する摩耗や、振動および騒音の発生を抑制または防止することが可能になる。

しかも、この実施形態では、トランスファ１００の構成要素において、前記各すべり接触部位を除いた部位の表面に、オイル中の摩擦調整剤を無極性化するための無極性化剤（あるいは金属不活性化剤ともいう）を被覆している。これにより、図３に示すように、トランスファ１００の構成要素において、前記各すべり接触部位を除いた部位の表面に、無極性化剤からなる無極性化膜２１が形成されている。それ以外の無極性化膜２１の図示は割愛している。また、図３では、判り易くするために、無極性化膜２１の膜厚を誇張して記載している。この無極性化剤としては、例えばベンゾトリアゾールなどが挙げられる。このベンゾトリアゾールは、金属不活性型の酸化防止剤として腐食防止性も併せ持っている。

この構成では、キャリア１４においてポケット１４ｃを構成する壁面と、ピニオンギヤ１３の歯先と、各ピニオンギヤ１３の軸方向いずれか一方の端面と、キャリア１４の径方向に沿う壁部１４ｂの内面とに、トランスファケース７内のオイル中の摩擦調整剤が付着するものの、その他の表面には前記オイル中の摩擦調整剤が付着しにくくなる。

これにより、キャリア１４においてポケット１４ｃを構成する壁面とピニオンギヤ１３の歯先とが、また、各ピニオンギヤ１３の軸方向いずれか一方の端面とキャリア１４の径方向に沿う壁部１４ｂの内面とが、それぞれすべり接触するとき、つまり摩擦するときに、その摩擦部位に付着している摩擦調整剤によって当該摩擦部位の摩擦係数が安定することになり、当該摩擦部位においてスティックスリップの発生が抑制または防止されるようになる。

しかも、無極性化剤を被覆していない従来例に比べると、前記のように摩擦調整剤の付着領域が大幅に少なくなるので、摩擦調整剤が劣化しにくくなる。そのため、差動制限装置１０の前記摩擦部位においてスティックスリップの発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になるので、スティックスリップに起因する摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。結果的に、トランスファ１００において、長期にわたるメインテナンスフリー化、低振動化、低騒音化を達成することが可能になる。

このようなことから、仮に、攪拌損失や重量を軽減することを目的としてトランスファケース７に対するオイル封入量を少なくした場合であっても、それに伴い量が少なくなる摩擦調整剤が劣化しにくくなると言えるので、差動制限装置１０の前記摩擦部位の摩耗や、振動および騒音の発生を長期にわたって抑制または防止することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。

（１）無極性化膜２１の被覆対象領域については、上記実施形態で例示した領域の他に、さらに適宜に追加することが可能である。

１ 入力軸
２ 前輪用出力軸
３ 後輪用出力軸
４ ドライブギヤ
５ アイドラギヤ
６ ドリブンギヤ
７ トランスファケース
１０ 差動制限装置
１１ サンギヤ
１２ リングギヤ
１３ ピニオンギヤ
１４ キャリア
１４ａ キャリアの円筒部
１４ｂ キャリアの径方向に沿う壁部
１４ｃ キャリアのポケット
２１ 無極性化膜
１００ トランスファ

Claims (2)

1. リングギヤとサンギヤとに噛み合わされるピニオンギヤをキャリアで自転および公転可能に保持する構成とされ、かつ摩擦調整剤入りのオイルが封入されるプラネタリ式の差動制限装置であって、
   前記キャリアは、円筒形に形成されていて、その円筒部の円周数ヶ所に前記ピニオンギヤを収納保持するためのポケットが設けられ、
   少なくとも前記ポケットを構成する壁面と前記ピニオンギヤの歯先とを除いた部位の表面に、前記摩擦調整剤を無極性化するための無極性化剤が被覆されている、ことを特徴とする差動制限装置。
2. ４輪駆動車に搭載されかつ入力される駆動力を前輪用出力軸と後輪用出力軸とに出力するとともに、前輪用出力軸と後輪用出力軸との差動を制限する差動制限装置をセンターデファレンシャルとして備えるトランスファであって、
   前記差動制限装置が、請求項１に記載の構成とされ、前記キャリアが４輪駆動車の駆動源で発生する駆動力が入力される入力軸に連結され、前記リングギヤが前記後輪用出力軸に連結され、前記サンギヤが動力伝達部材を介して前記前輪用出力軸に駆動力を伝達するように設けられる、ことを特徴とするトランスファ。

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