JP2012237358A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費効率を向上した差動装置を提供する。
【解決手段】リングギヤ５７の回転によってオイルを掻き揚げる差動装置５であって、リングギヤ５７およびオイルを収容するケース５１、５４と、オイルの流れ方向に沿ってケース５１の内壁に形成されたフィン２０と、フィン２０の背面側に、フィン２０を介してオイルと熱交換を行う媒体が流通する流路２１とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は差動装置に関するものである。

従来、エンジンから排出された排気ガスと熱交換することによって温まった循環水を用いて、差動装置を暖機するものが、特許文献１に開示されている。

特許文献１では、循環水を差動装置の下側外周を覆う保温ケース内に通過させることで、差動装置を暖機している。

特開２００４−２７８３４５号公報

しかし、上記の発明では、循環水を保温ケース内に通過させているだけであり、循環水の熱を差動装置に十分に伝達することができず、燃費効率を向上することができない、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、エンジンの熱によって温まった循環水を用いて差動装置を十分に暖機し、燃費効率を向上することを目的とする。

本発明のある態様に係る差動装置は、リングギヤの回転によってオイルを掻き揚げる差動装置である。差動装置は、リングギヤおよびオイルを収容するケースと、オイルの流れ方向に沿ってケースの内壁に形成されたフィンと、フィンの背面側に、フィンを介してオイルと熱交換を行う媒体が流通する流路とを備える。

この態様によると、オイルと媒体との単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、差動装置を素早く暖機し、燃費効率を向上することができる。

第１実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。 差動装置の概略断面図である。 リングギヤ側からフィンを見た場合の正面図である。 第１ウォータージャケットを説明する図である。 冷媒、オイルの温度変化を示す図である。 第２実施形態の差動装置において、リングギヤ側からフィンを見た場合の正面図である。

本発明の第１実施形態の構成を図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。図２は、差動装置の概略断面図である。

車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、差動装置５と、ウォータポンプ１６と、サーモスタット８と、ラジエータ１３と、タイヤ７とを備える。

エンジン２によって発生した駆動力は、トランスミッション３、プロペラシャフト４、差動装置５、ドライブシャフト６、タイヤ７へ順次伝達され、車両１は走行する。

差動装置５は、図２に示すようにキャリア５４と、リヤカバー５１と、リングギヤ５７と、ピニオンギヤ５６と、デファレンシャルピニオンギヤ（図示せず）と、左サイドギヤ（図示せず）と、右サイドギヤ（図示せず）とを備える。

リングギヤ５７は、キャリア５４とリヤカバー５１とによって形成される室内に収容されている。室内にはオイルが溜められている。リングギヤ５７は、ピニオンギヤ５６に噛み合い、プロペラシャフト４の回転がピニオンギヤ５６を介してリングギヤ５７に伝達され、リングギヤ５７は回転する。リングギヤ５７が回転すると、リングギヤ５７によってオイルが掻き揚げられる。

ピニオンギヤ５６は、Ｒｒベアリング５８およびＦｒベアリング５９によって支持されている。

リヤカバー５１は、キャリア５４と共に室を形成する。リヤカバー５１は、フィン２０と、第１ウォータージャケット２１とを備える。

ここで、フィン２０について図２、図３を用いて詳しく説明する。図３は、リングギヤ５７側からフィン２０を見た正面図である。

フィン２０は、車両１が前進する場合にリングギヤ５７がオイルを掻き揚げる側のリヤカバー５１の内壁に形成される。フィン２０は、車両１が前進する場合のオイルの流れ方向に沿って形成される。フィン２０は、第１整流部２２と、第２整流部第２整流部２３とを備える。

第１整流部２２は、リングギヤ５７の回転方向にオイルを導くように形成される。第１整流部２２は、リングギヤ５７の周方向、つまり回転方向に沿って形成される。本実施形態では、第１整流部２２は、リングギヤ５７側から見た場合に、リングギヤ５７の回転軸と直交する方向に沿って形成される。第１整流部２２は、リングギヤ５７側から見た場合にリングギヤ５７がリヤカバー５１に投影される範囲に形成される中央フィン２２ａと、リングギヤ５７よりも外側であり、リングギヤ５７がリヤカバー５１に投影される範囲よりも外側に形成される端部フィン２２ｂとを備える。

端部フィン２２ｂは、中央フィン２２ａよりも短く、鉛直方向下側（図２中矢印Ａ）、つまりリヤカバー５１の底部側に形成される。

第２整流部２３は、第１整流部２２よりも外側に形成され、リングギヤ５７の回転軸方向にオイルを導くように形成される。第２整流部２３は、リングギヤ５７の周方向に沿って並列に配置される。各第２整流部２３は、リングギヤ５７の回転軸方向に沿って形成される。第２整流部２３は、鉛直方向下側の第２整流部２３ほど、第１整流部２２側の端部とリングギヤ５７との距離が大きい。

次に第１ウォータージャケット２１について図４を用いて説明する。図４は、リングギヤ５７側から第１ウォータージャケット２１を見た正面図である。図４においては、説明のため第１ウォータージャケット２１の形状を実線で示し、リヤカバー５１の外形形状を破線で示す。また、フィン２２は省略する。

第１ウォータージャケット２１は、フィン２０の背面側に形成され、冷媒が流れる流路である。第１ウォータージャケット２１は、直線部３０と、隣接する２つの直線部３０の端部を連結し、冷媒の流れ方向を変更する変更部３１とを備える。隣接する直線部３０は、仕切部３２によって隔てられている。第１ウォータージャケット２１には、導入部３３から冷媒が流入し、フィン２０を介してオイルと熱交換を行った冷媒が排出部３４から排出される。導入部３３は、排出部３４よりも鉛直方向下側に位置する。

図２に戻り、第１ウォータージャケット２１の背面側、つまりリヤカバー５１の外壁には断熱材４０が設けられる。

図１に戻り、ウォータポンプ１６は、第１ウォータージャケット２１、エンジン２に設けた第２ウォータージャケット１７、ラジエータ１３に冷媒を循環させる。

サーモスタット８は、温度に応じて開閉する。冷媒の温度が低い場合にはサーモスタット８が閉じ、冷媒はウォータポンプ１６、第２ウォータージャケット１７、バイパス通路１８を流れる。冷媒の温度が高くなるとサーモスタット８は徐々に開き、冷媒はウォータポンプ１６、第２ウォータージャケット１７、流路１２、ラジエータ１３、流路１５を流れる。また、冷媒の一部は、第２ウォータージャケット１７から分岐して、流路９、第１ウォータージャケット２１、流路１０を通り、ウォータポンプ１６に戻る。

次に本実施形態の作用について説明する。

第２ウォータージャケット１７から分岐した冷媒は、差動装置５の第１ウォータージャケット２１に流入する。第１ウォータージャケット２１に流入した冷媒は、フィン２０を介して差動装置５内のオイルと熱交換を行う。

差動装置５では、リングギヤ５７が回転すると、オイルがリングギヤ５７によって掻き揚げられ、差動装置５の底部に溜まっているオイルはリングギヤ５７の回転によって生じる流れ方向に沿って循環する。

本実施形態では、オイルの流れ方向に沿ってフィン２０を形成する。リングギヤ５７側からリヤカバー５１を見た場合に、リングギヤ５７がリヤカバー５１に投影される箇所では、リングギヤ５７の回転に応じてリングギヤ５７の周方向に沿ってオイルが流れる。この流れを図３において破線の矢印で示す。第１整流部２２をリングギヤ５７の周方向に沿って形成することによって、第１整流部２２近辺においてオイルは流速を保った状態で淀むことなく流れる。これによって、冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量が大きくなる。

また、リングギヤ５７側からリヤカバー５１を見た場合に、リングギヤ５７がリヤカバー５１に投影される箇所よりも外側では、リングギヤ５７の回転に応じて外側に向かってオイルが流れる。この流れを図３において一点鎖線の矢印で示す。第２整流部２３をリングギヤ５７の回転軸方向に沿って形成することによって、第２整流部２３近辺においてもオイルは流速を保った状態で淀むことなく流れる。これによって、冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量が大きくなる。

ここで、本実施形態を用いた場合の冷媒の温度、および差動装置５内のオイルの温度変化について図５を用いて説明する。図５はエンジン２、差動装置５内のオイルが十分に冷えた状態、例えば比較的長い時間停車した状態からエンジン２が始動した場合の温度変化を示し、エンジン始動時にはサーモスタット８は閉じている。なお、本実施形態を用いた場合の温度を実線で示し、本実施形態のフィン２０を用いない場合の温度を破線で示す。

時間ｔ０でエンジン２が始動し、車両１が前進すると、エンジン２との熱交換によって第２ウォータージャケット１７を流れる冷媒の温度は比較的早く昇温するので、第１ウォータージャケット２１を流れる冷媒の温度も比較的早く昇温する。

本実施形態では、リングギヤ５７が差動装置５内のオイルを掻き揚げて生じるオイルの流れ方向に沿ってフィン２０を形成するので、フィン２０を介して冷媒の熱がオイルに効率よく伝達され、オイルの温度が、本実施形態を用いない場合と比較して早く昇温する。

時間ｔ１でサーモスタット８の温度が開弁する温度となると、サーモスタット８の開度が徐々に大きくなり、冷媒の一部がラジエータ１３に流れ、冷媒はラジエータ１３によって冷却される。

本実施形態では、冷媒の一部を差動装置５の第１ウォータージャケット２１に流入させ、フィン２０を介して冷媒の熱によって差動装置５内のオイルを温める。そのため、冷媒の温度上昇が緩やかになり、サーモスタット８の開度は本実施形態を用いない場合と比較して、緩やかに大きくなる。つまり、ラジエータ１３に流入する冷媒の流量は、本実施形態を用いない場合と比較して小さくなり、ラジエータ１３によって外部へ放出されるエネルギー量が小さくなる。したがって、本実施形態では車両１で発生する熱を有効に利用しており、車両１全体における熱効率が向上する。

次に本実施形態の効果について説明する。

差動装置５のリヤカバー５１の内壁にオイルの流れ方向に沿ってフィン２０を形成することで、第１ウォータージャケット２１を流れる冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

第１整流部２２をリングギヤ５７の回転方向に沿って形成することで、第１整流部２２近辺において、流速を保った状態でオイルが淀むことなく流れ、第１整流部２２を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

第２整流部２３をリングギヤ５７の回転軸方向に沿って形成することで、第２整流部２３近辺において、流速を保った状態でオイルが淀むことなく流れ、第２整流部２３を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

鉛直方向下側の第２整流部２３ほど、第１整流部２２側の端部とリングギヤ５７との距離を大きくすることで、鉛直方向上側の第２整流部２３にも流速を保った状態でオイルが到達し、第２整流部２３に均一にオイルを流すことができる。そのため、鉛直方向上側の第２整流部２３においてオイルとの単位時間当たりの熱交換量が小さくなることを抑制することができる。これによって、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

第１整流部２２および第２整流部２３を、車両が前進走行する場合の差動装置５内のオイルの流れ方向に沿って形成することで、車両が前進走行を開始した後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

第１ウォータージャケット２１の外側に断熱材４０を設けることで、外気によって第１ウォータージャケット２１を流れる冷媒の温度が下がることを抑制することができる。そのため、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

本実施形態では、第１整流部２２をリングギヤ５７の回転軸と直交する方向に沿って形成したが、第１整流部２２の一部または全部をリングギヤ５７の回転軸と直交する方向から傾いた方向に沿って形成してもよい。

各第２整流部２３をリングギヤ５７の回転軸に沿って形成したが、リングギヤ５７の回転軸から傾いた方向に沿って形成してもよい。

また、フィン２０として第１整流部２２および第２整流部２３を備えているが、第１整流部２２、第２整流部２３のいずれか一方のみを備えてもよい。

次に本発明の第２実施形態について図６を用いて説明する。

図６は、リヤカバー６０をリングギヤ５７側から見た正面図である。第２実施形態は、第１実施形態と比較して第２整流部６１の形状が異なっている。その他の構成については第１実施形態と同じなので、ここでの説明は省略する。

第２整流部６１は、円弧状に形成されており、車両１が前進する場合に回転するリングギヤ５７の回転方向に沿って、端部から中心付近にかけて突出するように湾曲している。鉛直方向下側となるにつれて、第２整流部６１の曲率は大きくなる。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

第２整流部６１を湾曲させることで、第２整流部６１とオイルとの接触面積を大きくすることができる。また、流速を保った状態でオイルを第２整流部６１に流すことができる。これらによって、第２整流部６１を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、エンジン２の始動後に差動装置５およびオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

鉛直方向下側の第２整流部６１ほど、曲率を大きくすることで、鉛直方向下側の第２整流部６１とオイルとの接触面積を大きくすることができる。そのため、第２整流部６１を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、エンジン２の始動後にオイルを素早く温めることができ、差動装置５のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

２ エンジン
５ 差動装置
２０ フィン
２１ 第１ウォータージャケット（流路）
２２ 第１整流部
２３、６１ 第２整流部
４０ 断熱材（断熱手段）
５１、６０ リヤカバー（ケース）
５４ キャリア（ケース）
５７ リングギヤ

Claims (8)

1. リングギヤの回転によってオイルを掻き揚げる差動装置であって、
   前記リングギヤおよび前記オイルを収容するケースと、
   前記オイルの流れ方向に沿って前記ケースの内壁に形成されたフィンと、
   前記フィンの背面側に、前記フィンを介して前記オイルと熱交換を行う媒体が流通する流路とを備える差動装置。
2. 前記フィンは、前記オイルを前記リングギヤの回転方向に導く第１整流部を備えることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
3. 前記フィンは、前記オイルを前記リングギヤの回転軸方向に導く第２整流部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の差動装置。
4. 前記第２整流部は、鉛直方向下型に位置するほど、前記リングギヤ側の端部と前記リングギヤとの距離が大きいことを特徴とする請求項３に記載の差動装置。
5. 前記第２整流部は、前記リングギヤの回転方向に突出するように湾曲することを特徴とする請求項３または４に記載の差動装置。
6. 前記第２整流部は、鉛直方向下側に位置するほど、曲率が大きくなることを特徴とする請求項５に記載の差動装置。
7. 前記フィンは、車両が前進走行時に前記リングギヤが回転した場合の前記オイルの流れ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の差動装置。
8. 前記流路の外側に断熱手段を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の差動装置。

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