JP2013228009A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライブピニオンギアとリングギアの噛み合い部に潤滑油を効果的に供給する。
【解決手段】デフキャリア７内の下部には潤滑油が収容されている。ドライブシャフト軸受けのハウジング内側端部から流出して遠心力によって半径方向に飛ばされる潤滑油をデフキャリア７の上部内壁に至る手前でドライブピニオンギア１と、リングギア２の噛み合い部分に向けて案内する潤滑油案内部材９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライブピニオンギアと、リングギアと、リングギアに固定された差動機構とを有するデファレンシャル装置、特に潤滑油の循環に関する。

自動車のデファレンシャル装置は、ドライブシャフトの回転力を左右車輪の回転力に伝達するための装置であり、伝達する駆動力が大きく、十分な潤滑油をギアの噛み合い部と摺動部に供給する必要がある。

例えば、特許文献１では、ドライブピニオンギアや、差動機構を収容するハウジングの上部に潤滑油を溜める油溜まりを設けることを提案している。これによって、リングギアの回転によって上方に飛ばされる潤滑油を捕集して差動機構に滴下させ差動機構への潤滑油の供給を改善している。

特開平０８−０５４０５２号公報 特開２０１１−１６３５３８号公報 特開２０１０−２４２８３２号公報

ここで、車速の上昇によって、リングギアの回転数が大きくなると、リングギアによって掻き上げられる潤滑油の量が増加し、ハウジングの底部に溜まっている油面が低下する。そのため、リングギアによる潤滑油の掻き上げ量が低下して、差動機構への潤滑油の供給が十分に行えない場合も生じる。

本発明は、ドライブシャフトにより回転されるドライブピニオンギアと、このドライブピニオンギアと互いの軸線が交差するように噛み合うリングギアと、このリングギアに固定され、内部に一対のサイドギアとこれらと噛み合うピニオンギアを含む差動機構を収容する差動機構ケースと、前記ドライブピニオンギアと、前記リングギアおよび前記差動機構ケースとを回転自在に収容するハウジングと、ドライブシャフト軸受けと、を含み、前記ドライブシャフト軸受けの前記ハウジング内側端部から流出して遠心力によって半径方向に飛ばされる潤滑油を前記ハウジングの上部内壁に至る手前で受け止め、前記ドライブピニオンギアと前記リングギアの噛み合い部分に向けて案内する潤滑油案内部材を有することを特徴とする。

また、前記ハウジングには前記ドライブシャフト軸受けが設けられ、前記潤滑油案内部材は、前記ドライブシャフト軸受けの前記ハウジング内側端部から流出して遠心力によって半径方向に飛ばされる潤滑油を前記ハウジングの上部内壁に至る手前で前記ドライブピニオンギアと、前記リングギアの噛み合い部分に向けて案内することが好適である。

また、前記潤滑油案内部材は、前記ドライブピニオンギアのギア表面を覆うように形成され、前記ドライブピニオンギアの先端面側が開いていることが好適である。

また、前記潤滑油案内部材は、前記ドライブピニオンギアの上方の前記ハウジング内壁から前記ドライブピニオンギアと、前記リングギアの噛み合い部分に向けて斜め下方向に延びる板状であることが好適である。

また、ドライブピニオンギアの上部であって、ハウジングの内壁面に沿ってドライブピニオン軸受けに向けて返送される潤滑油の開口の下側にリングギアによって掻き上げられる潤滑油が上方に飛ぶのを防止する潤滑油案内部材を設けることが好適である。

本発明によれば、潤滑油案内部材が、ドライブシャフト軸受けのハウジング内側端部から流出して遠心力によって半径方向に飛ばされる潤滑油をハウジングの上部内壁に至る手前で受け止めドライブピニオンギアとリングギアの噛み合い部分に向けて案内する。従って、ドライブピニオンギアとリングギアの噛み合い部分に潤滑油を十分供給できる。また、噛み合い部に案内された潤滑油は、ドライブピニオンギアとリングギアとの噛み合いによって差動機構に向かって噴射されるので、差動機構の潤滑油の供給を改善することができる。

実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す図である。 潤滑油案内部材９の構成を説明する側面図である。 潤滑油案内部材９の構成を説明する側断面図である。 潤滑油の流れを説明するデファレンシャル装置の斜視図である。 回転数に対する潤滑油の供給特性を示す図である。 回転数に対する潤滑油の撹拌トルクを示す図である。 他の実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す図である。 潤滑油案内部材９を省略した潤滑油の流れを説明する図である。 潤滑油案内部材９を省略した潤滑油の流れを説明する図である。 さらに他の実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す図である。 図１０の構成における潤滑油案内部材９を省略した潤滑油の流れを説明する図である。 図１０の構成における潤滑油の流れを説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す図である。デファレンシャル装置は、自動車の駆動輪への動力伝達経路に設けられ、エンジン等の出力によって回転されるドライブシャフトの回転力を左右車輪に分配して伝達する。

エンジン等により回転駆動されるドライブシャフト１１は、車両後方側の先端部がドライブピニオン軸受け８に支持されている。このドライブピニオン軸受け８は、差動機構（デファレンシャルギア）を収容するハウジングであるデフキャリア７に設けられている。ドライブシャフト１１の先端には、ドライブピニオンギア１が設けられている。なお、図１において、デフキャリア７については、ドライブピニオン軸受け８の周辺のみを記載してある。

ドライブピニオンギア１には、リングギア２が噛み合わされている。ドライブピニオンギア１およびリングギア２は、ハイポイドギアや傘歯車などで構成されている。ドライブピニオンギア１とリングギア２のギア比によって、ドライブシャフト１１の回転力が減速されて、リングギア２に伝達される。なお、リングギア２の回転軸の方向は、ドライブシャフト１１の方向と直交している。

リングギア２はデフケース３に固定されており、デフケース３はリングギア２とともに回転する。

デフケース３は中空で、その内部に一対のサイドギア６と、一対のピニオンギア４を回転可能に収容している。サイドギア６と、ピニオンギア４は、傘歯車などで形成され、これらの回転軸は互いに直交している。対向する一対のサイドギア６の間には、一対のピニオンギア４が配置されており、各ピニオンギア４は、両側に位置する一対のサイドギア６と噛み合っている。すなわち、左右のサイドギア６の前後方向の両端部に一対のピニオンギア４がそれぞれ噛み合っている。デフケース３には、その回転中心軸方向において、左右ドライブシャフトが両側から挿入されその先端が一対のサイドギア６にそれぞれ接続されている。また、一対のピニオンギア４は、デフケース３に支持されたピニオンシャフト５に回転自在に軸支されている。なお、デフケース３が差動機構ケースである。

従って、デフケース３がリングギア２と一緒に回転し、ピニオンギア４、ピニオンシャフト５がリングギア２と一緒に回転する。一方、一対のサイドギア６は、その回転軸がデフケース３の回転軸と一致しており、デフケース３と一緒には回転しない。そして、ピニオンギア４はピニオンシャフトに回転可能に支持されているためピニオンギア４の旋回がこれと噛み合う一対のサイドギア６の回転として伝達され、一対のサイドギア６の回転数の平均値がリングギア２の回転数と等しくなる。このようにして、ドライブシャフト１１からの駆動力が一対のサイドギア６に分配される。

そして、本実施形態では、ドライブピニオン軸受け８のドライブピニオンギア１側の端部およびドライブピニオンギア１の周面の一部を覆うように、潤滑油案内部材９が配置してある。すなわち、潤滑油案内部材９は、湾曲された板状の部材であって、ドライブピニオンギア１およびドライブピニオン軸受け８の上方および側方であって、ドライブピニオン軸受け８が装着されたデフキャリア７の側壁面に密着して設けられている。例えば、潤滑油案内部材９は、車両前方側の端部がデフキャリア７の車両前方側内壁に取り付けられている。また、図示されるように、潤滑油案内部材９のデフケース３側の端部は、ドライブピニオンギア１のギア表面に沿ってドライブピニオンギア１の回転中心方向に少し折り曲げられている。従って、潤滑油案内部材９のデフケース３に向いた側が少し狭くなってデフケース３に向けて開いている。なお、デフケース３の周面には比較的大きな開口が形成されている。従って、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部に案内された潤滑油は、ドライブピニオンギアとリングギアとの噛み合いによってデフケース３の開口に向かって噴射され、差動機構に潤滑油が供給される。

図２には、図１における紙面の下方向（車両後方）からみた図が示してあり、図３には、図２の紙面と平行な面による断面図（ドライブピニオンギア１の軸方向の中間部の軸に垂直な方向の断面）が示されている。このように、図２，３の方向から見ると、潤滑油案内部材９は、ドライブピニオンギア１の回転軸を中心として、ドライブピニオンギア１の右側及び上側の部分であって、ほぼ−４５度〜１３５度程度の範囲を覆っている。すなわち、潤滑油案内部材９の一方の端部（図における左側の端部）がドライブピニオンギア１の中心軸に垂直でリングギア２の回転面と平行な方向（９０度の方向）よりもリングギア２側にあり、もう一方の端部（図における下側の端部）がドライブピニオンギア１の中心軸を通り水平な方向（０度の方向）よりも下方にある。

また、図３から明らかなように、潤滑油案内部材９のドライブピニオンギア１との間隙は、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部分（潤滑油案内部材９の一方の端部側）の方向に向けて徐々に狭くなっており、潤滑油案内部材９のもう一方の端部側において、広くなっている。

ここで、潤滑油案内部材９を設けない場合の潤滑油の流れについて、図８，９に基づいて説明する。なお、図において、潤滑油の流れは符号１０の矢印で示してある。図８に示すように、ドライブシャフト１１は、水平方向（通常は車両の前後方向）に配置されており、その先端のドライブピニオンギア１の回転に応じて、リングギア２が回転する。デフキャリア７の底部には潤滑油が溜まっており、リングギア２の下に位置する部分は潤滑油に浸かっているため、潤滑油がリングギア２によって潤滑油が掻き上げられる。また、ドライブピニオンギア１の下に位置する部分も潤滑油に浸かっており、ドライブピニオンギア１によっても潤滑油が掻き上げられる。リングギア２によって掻き上げられた潤滑油の一部は、リングギア２の上方から落下したり、表面に付着して上方に至ったリングギア２の表面から落下しデフケース３の内部に供給される。また、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部において、潤滑油がデフケース３の内部に向けて噴出される。

さらに、リングギア２、ドライブピニオンギア１によって掻き上げられた潤滑油は、デフキャリア７の内壁に沿ってドライブピニオン軸受け８のドライブピニオンギア１とは反対側のドライブピニオン軸受け８の背部空間（車両前方側の空間）に至る。そして、この車両前方側の空間からドライブピニオン軸受け８を通過してドライブピニオンギア１の背面（車両前方側の面）に至り、ここから半径方向に飛ばされる。

図９には、ドライブピニオンギア１による潤滑油の掻き上げ状態が示してある。このようにドライブピニオンギア１によって、潤滑油がデフキャリア７の内表面に向けて掻き上げられる。

図４には、本実施形態における、潤滑油案内部材９を設けた場合の潤滑油の流れが示してある。リングギア２、ドライブピニオンギア１によって掻き上げられた潤滑油は、デフキャリア７の内側壁面に沿ってドライブピニオン軸受け８の車両前方側の空間に向けて流れ、その空間からドライブピニオン軸受け８を通過してドライブピニオンギア１の背面に供給され、ここから半径方向に飛ばされるが、この潤滑油が、潤滑油案内部材９によって受け止められ、リングギア２とドライブピニオンギア１との噛み合い部に供給される。また、ドライブピニオンギア１によって掻き上げられた潤滑油およびドライブピニオン軸受け８を介しドライブピニオンギア１の背面に供給され放射される潤滑油が潤滑油案内部材９の内側面によって受け止められ、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部を介しデフケース３の内部に供給される。

図５は、ドライブピニオンギア１の回転数と、デフケース３の内部（差動部）への潤滑油供給量を示す図である。このように、潤滑油案内部材９を設けることによって各種回転数で差動部への潤滑油供給量が大きくなっていることがわかる。

図６は、回転数と、撹拌トルクの関係を示す図である。潤滑油案内部材９を設けることによる撹拌トルクの増大がほとんどないことがわかる。

図７には、他の実施形態の構成を示してある。この例では、潤滑油案内部材９は、デフキャリア７の上部内壁面のドライブピニオンギア１の上方に、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部の方向に向けて延出して設けられている。図に示すように、潤滑油案内部材９は平板状で、デフキャリア７の上部の内壁面であって、ドライブピニオンギア１の軸の真上より若干右側（リングギア２と反対側）から、斜め左側（下方およびリングギア２側）に伸びて、リングギア２とドライブピニオンギア１の噛み合い部の上方にまで至っている。

このような潤滑油案内部材９によっても、ドライブピニオンギア３の遠心力によって飛ばされる潤滑油を潤滑油案内部材９が受けて、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部に案内することができる。

なお、潤滑油案内部材９の先端は、リングギア２およびドライブピニオンギア１に衝突しない範囲で近づけることが好適であり、潤滑油案内部材９の先端の一部はリングギア２の側方にまで延びてもよい。すなわち、図７では、潤滑油案内部材９の先端がリングギア２の表面の手前で終端しているが、リングギア２の軸より上側であって、リングギア２が存在しない部分ではリングギア２の表面の位置より奥（図における左側）まで延びることが可能である。また、潤滑油案内部材９は、図７における紙面の奥側（車両前方側）については、ドライブピニオンギア１の背面より車両前方側に延び、ドライブピニオンギア１の背面（車両前方）から放射される潤滑油を受け止めることが好適であり、紙面の手前側は、ドライブピニオンギア１の先端表面より後方（車両後方）にまで延びていることが好適である。

以上の実施形態は、差動機構への潤滑油の供給を改善するものであるが、潤滑油案内部材９をドライブピニオンギア１の回りの潤滑油の流れをリングギア２の回りの流れと分離するように構成することで、サイドギア６，ピニオンギア４などで構成される差動機構と、同時にドライブピニオンギア軸受け８への潤滑油の供給も改善できる。

図１０に、さらに他の実施形態の構成を示す。ここで、図１０の左図は右図におけるＡＡ断面である。この実施形態では、潤滑油案内部材９は、デフキャリア７の壁面をドライブピニオンギア１の上部で、ドライブピニオン軸受け８の車両前方側の空間の開口部１２の下部にドライブピニオンギア１の周囲の一部を覆うように突き出して形成されている。また、デフキャリア７の壁面を突き出して構成された潤滑油案内部材９は、ドライブピニオン軸受け８の装着されたデフキャリア７の側壁面と隙間なくつながっている。

ここで、図１１に基づいて、本実施形態に係る潤滑油案内部材９を設けない場合における課題を説明する。デフキャリア７内には、実線の矢印で示したドライブピニオンギア１の回りとリングギア２の回りに大きな潤滑油の流れがある。しかし、この２つの流れはドライブピニオンギア１の上部であって、ドライブピニオン軸受け８の車両前方側の空間との開口部１２の手前で衝突する。従って、リングギア２に掻き上げられた潤滑油の図中破線の矢印で示した開口部１２を通過する流れが阻害され、ドライブピニオン軸受け８に潤滑油を供給する効率が低くなってしまう。

図１２に、図１０に示した本実施形態の作用を示す。ドライブピニオン軸受け８を通過してドライブピニオンギア１の背面から半径方向に飛ばされた潤滑油は潤滑油案内部材９によって受け止められ、ドライブピニオンギア１とリングギア２の噛み合い部を介しデフケース３の内部に供給される。潤滑油案内部材９によって、リングギア２によって掻き上げられデフキャリア７の内側壁面を沿う流れは、上記のドライブピニオンギア１によって掻き上げられた潤滑油の流れと分離されているので、ドライブピニオン軸受け８の車両前方側の空間との開口部１２を通過する流れが阻害されることなく、ドライブピニオン軸受け８に効率よく潤滑油を供給することができる。

１ ドライブピニオンギア、２ リングギア、３ デフケース、４ ピニオンギア、５ ピニオンシャフト、６ サイドギア、７ デフキャリア、８ ドライブピニオン軸受け、９ 潤滑油案内部材、１１ ドライブシャフト。

Claims (1)

1. ドライブシャフトにより回転されるドライブピニオンギアと、
   このドライブピニオンギアと互いの軸線が交差するように噛み合うリングギアと、
   このリングギアに固定され、内部に一対のサイドギアとこれらと噛み合うピニオンギアを含む差動機構を収容する差動機構ケースと、
   前記ドライブピニオンギアと、前記リングギアおよび前記差動機構ケースとを回転自在に収容するハウジングと、
   を含み、
   前記ドライブシャフト軸受けの前記ハウジング内側端部から流出して遠心力によって半径方向に飛ばされる潤滑油を前記ハウジングの上部内壁に至る手前で受け止め、前記ドライブピニオンギアと前記リングギアの噛み合い部分に向けて案内する潤滑油案内部材を有することを特徴とするデファレンシャル装置。