JP2014009747A - デファレンシャル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ、デフケースの強度を確保することができるデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】駆動力が入力されるデフケース3と、このデフケース3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差動ギヤ5と、この差動ギヤ5と噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤ7,9とを有する差動機構11と、デフケース3と出力ギヤ9との間に設けられ差動機構11の差動を断続する環状の断続部材13とを備えたデファレンシャル装置1において、断続部材13の内径側を、サイドギヤ9のボス部15の外周に支持した。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両に適用されるデファレンシャル装置に関する。
従来、デファレンシャル装置としては、駆動力が入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共にデフケースの回転によって公転する差動ギヤとしてのピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとしてのサイドギヤとを有する差動機構と、デフケースと一対のサイドギヤのうちいずれか一方のサイドギヤとの間に設けられ差動機構の差動を断続する環状の断続部材とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このデファレンシャル装置では、断続部材の外径側がデフケースの内周面に形成された支持面に支持され、断続部材がデフケースに対して径方向に支持、すなわちセンタリングされている。
特開2010−78137号公報
ところで、上記特許文献1のようなデファレンシャル装置では、デフケースの断続部材の外径側の近傍が、例えば、鋭角な隅部であると、この隅部に応力が集中し易く、デフケースの強度が低下してしまう。
しかしながら、上記特許文献1のようなデファレンシャル装置では、断続部材が外径側で径方向に支持されているので、例えば、鋭角な隅部にR加工を施そうとしても、デフケースの断続部材を支持する支持面が不足する恐れがあり、断続部材の径方向支持とデフケースの強度確保とを両立させることが困難であった。
一方、上記特許文献1のようなデファレンシャル装置において、断続部材の径方向支持とデフケースの強度確保とを満足させるために、デフケースの断続部材を支持する支持面を大きくすることが考えられるが、デフケースが大型化してしまい、装置の大型化を引き起こしてしまう。
そこで、この発明は、大型化を抑制しつつ、デフケースの強度を確保することができるデファレンシャル装置の提供を目的としている。
本発明は、駆動力が入力されるデフケースと、このデフケース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差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを有する差動機構と、前記デフケースと前記一対の出力ギヤのうちいずれか一方の出力ギヤとの間に設けられ前記差動機構の差動を断続する環状の断続部材とを備えたデファレンシャル装置であって、前記断続部材は、内径側が前記一方の出力ギヤのボス部の外周に支持されていることを特徴とする。
このデファレンシャル装置では、断続部材の内径側が一方の出力ギヤのボス部の外周に支持されているので、デフケースに断続部材の支持面を形成させる必要がなく、デフケースが大型化することがない。
また、デフケースと断続部材の外径側との間は、断続部材の径方向支持に関与していないので、デフケースの隅部に対する設計の自由度を向上でき、デフケースの強度を確保することができる。
従って、このようなデファレンシャル装置では、断続部材が一方の出力ギヤのボス部の外周に径方向支持されているので、大型化を抑制しつつ、デフケースの強度を確保することができる。
本発明によれば、大型化を抑制しつつ、デフケースの強度を確保することができるデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の分解断面図である。 (a)は本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置のサイドギヤの側面図である。(b)は本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の断続部材の側面図である。(c)は本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置のデフケースの側面図である。
図1〜図3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。
本実施の形態に係るデファレンシャル装置1は、駆動力が入力されるデフケース3と、このデフケース3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差動ギヤとしてのピニオン5と、このピニオン5と噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとしてのサイドギヤ7,9とを有する差動機構11と、デフケース3とサイドギヤ9との間に設けられ差動機構11の差動を断続する環状の断続部材13とを備えている。
そして、断続部材13は、内径側がサイドギヤ9のボス部15の外周に支持されている。
また、デフケース3は、断続部材13の外径側の近傍に隅R部17が設けられている。
さらに、デフケース3は、断続部材13が配置された壁部19を軸方向に貫通する軸方向孔21と、この軸方向孔21と連通され径方向に貫通する径方向孔23とが設けられ、隅R部17は、軸方向孔21を介して径方向孔23に連通されている。
また、サイドギヤ9のボス部15の外周には、断続部材13を接続解除方向に付勢する付勢部材25が支持されている。
さらに、断続部材13の外径側には、断続部材13を補強する補強部27が設けられている。
また、デフケース3の外周には、断続部材13を断続操作する電磁石29を有するアクチュエータ31が配置され、デフケース3には、電磁石29の外径側を覆い電磁石29の軸方向位置を位置決めする延設部33が設けられている。
さらに、断続部材13は、デフケース3と一体回転可能に係合される凸部35と、この凸部35から内径側に向けて傾斜する傾斜補強部37とが設けられている。
図1〜図3に示すように、デファレンシャル装置1は、差動機構11と、断続機構39と、アクチュエータ31とを備えている。差動機構11は、デフケース3と、ピニオンシャフト41と、ピニオン5と、一対のサイドギヤ7,9とを備えている。
デフケース3は、軸方向両側に形成されたボス部43,45のそれぞれの外周でベアリング47,49を介してキャリアなどの静止系部材(不図示)に回転可能に支持され、カバー体51とケース本体53とからなる。また、デフケース3には、リングギヤ55が固定されるフランジ部57が形成され、リングギヤ55が駆動力を伝達する動力伝達ギヤ(不図示)と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース3を回転駆動させる。
このフランジ部57には、カバー体51とケース本体53との分割部が設けられ、この分割部の開口からケース本体53内にピニオン5、一対のサイドギヤ7,9、断続部材13などの各種部材を収容した後、リングギヤ55を固定するボルト(不図示)によってケース本体53とカバー体51とが共締めされてケース本体53の開口がカバー体51によって閉塞される。このようなデフケース3には、ピニオンシャフト41と、ピニオン5と、一対のサイドギヤ7,9と、断続部材13とが収容配置されている。
ピニオンシャフト41は、長尺の1つのピニオンシャフトと2つの短尺のピニオンシャフトとからなり、短尺のピニオンシャフトの外端部をデフケース3に係合してピン59で抜け止め及び回り止めされ、同シャフトの内端部が長尺のピニオンシャフトの中間に設けられた孔に係合して長尺のピニオンシャフトの抜け止め及び回り止めがなされ、デフケース3と一体に回転駆動される。このピニオンシャフト41には、ピニオン5が支承されている。
ピニオン5は、デフケース3の周方向等間隔に4つ配置される4ピニオンタイプとなっており、それぞれ長尺のピニオンシャフト41の両端側と短尺の2つのピニオンシャフト41の外端側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5の背面側とデフケース3との径方向間には、ピニオン5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61が配置されている。
このピニオン5は、一対のサイドギヤ7,9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7,9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41に自転可能に支持されている。
一対のサイドギヤ7,9は、ボス部63,15でデフケース3に相対回転可能に径方向支持、すなわちセンタリングされ、ピニオン5と噛み合っている。また、サイドギヤ7,9とデフケース3との軸方向間には、ピニオン5との噛み合い反力によるサイドギヤ7,9の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ65,67が配置されている。
この一対のサイドギヤ7,9は、内周側にスプライン形状の連結部69,71が設けられ、出力側の部材に連結された駆動軸73,75がサイドギヤ7,9と一体回転可能に連結され、デフケース3に入力された駆動力を出力側の部材へ出力する。なお、一対のサイドギヤ7,9は、連結部69,71に連結される駆動軸73,75に径方向支持させてセンタリングさせてもよい。
このような差動機構11のデフケース3には、デフケース3とサイドギヤ9との間の差動を断続、詳細には差動機構11の差動をロック又はアンロックする断続機構39が収容されており、断続機構39が接続されると、デフケース3とサイドギヤ9とが接続され、差動機構11の差動がロック状態となる。この状態では、デフケース3に入力された駆動力が一対のサイドギヤ7,9に対して均等に出力される。このようなデファレンシャル装置1は、いわゆるデフロック機能を有するデファレンシャル装置となっている。
断続機構39は、断続部材13と、断続部77とを備えている。断続部材13は、基部79と、補強部27と、凸部35と、傾斜補強部37と、噛み合い歯81とから構成されている。
基部79は、環状に形成され、サイドギヤ9のボス部15の外周側でサイドギヤ9の背面側とデフケース3の壁部19との軸方向の間に軸方向移動可能に配置されている。この基部79の内周面は、サイドギヤ9のボス部15の外周支持面に対して径方向に支持され、断続部材13がサイドギヤ9に対してセンタリングされている。
このようにデフケース3(或いは駆動軸75)に対してセンタリングされたサイドギヤ9に対して断続部材13をセンタリングすることにより、断続部材13をデフケース3に径方向支持させなくとも、安定して断続部材13を径方向支持することができる。また、デフケース3と断続部材13の外径側との径方向間は、断続部材13の径方向支持に関与していないので、デフケース3の内周及び断続部材13の外径の設計の自由度を向上することができる。
一方、基部79とサイドギヤ9の背面との軸方向間には、断続部材13を断続部77の接続解除方向に付勢する付勢部材25が配置されている。この付勢部材25は、サイドギヤ9のボス部15の外周支持面に対して径方向に支持されている。このため、付勢部材25も、断続部材13と同様に、安定して径方向支持することができる。このような基部79の外径側には、補強部27が設けられている。
補強部27は、基部79の外径に基部79と連続する一部材で形成されている。この補強部27は、断続部材13の外径側の肉厚を増加させて補強し、断続部材13の剛性を向上させる。このような補強部27が設けられた基部79のデフケース3の壁部19側には、環状に形成された基部79から軸方向外方に向けて凸部35が設けられている。
凸部35は、基部79の側面に基部79と連続する一部材として周方向等間隔に複数(ここでは3つ)設けられている。この凸部35は、デフケース3の壁部19の回転方向間にデフケース3の内外を連通するように開口して設けられた複数(ここでは3つ)の軸方向孔21に回転方向に係合されている。この凸部35と軸方向孔21との係合により、断続部材13がデフケース3に回り止めされ、断続部材13とデフケース3とが一体回転可能となる。
この凸部35と軸方向孔21との周方向の対向面には、同一傾斜のカム面が形成されている。このため、断続部材13が断続部77の接続方向に移動されたときに、デフケース3の回転によってカム面が係合することにより、断続部材13をさらに断続部77の噛み合い方向に移動させ、断続部77の接続を強化させる。このような凸部35と基部79との間には、傾斜補強部37が設けられている。
傾斜補強部37は、凸部35の先端側から基部79の内径側に向けて傾斜する傾斜壁となっている。この傾斜補強部37は、凸部35の内径側の肉厚を増加させて補強し、軸方向孔21と回転方向に係合する凸部35の剛性を向上させる。加えて、全体として、断続部材13の剛性を向上させる。
このような傾斜補強部37の基部79を軸方向に挟んだ反対側の基部79の側面には、複数の噛み合い歯81が設けられ、この噛み合い歯81と軸方向に対向するサイドギヤ9の背面側には、複数の噛み合い歯83が設けられ、これらの噛み合い歯81,83で断続部77が構成されている。
断続部77は、断続部材13とサイドギヤ9の背面側との軸方向間に設けられ、断続部材13とサイドギヤ9の背面側とにそれぞれ周方向に複数形成されて互いに噛み合う噛み合い歯81,83となっている。
この断続部77が互いに噛み合うことにより、断続部材13とサイドギヤ9とが一体回転可能に接続、すなわちデフケース3とサイドギヤ9とが一体回転可能に接続され、差動機構11の差動がロック状態となる。このような断続部77は、断続部材13を移動操作するアクチュエータ31によって制御可能に断続操作される。
アクチュエータ31は、電磁石29と、可動部材85と、デフケース3の壁部19とを備えている。電磁石29は、デフケース3のボス部45の外周側でデフケース3の壁部19に対して軸方向に隣接配置されると共に、キャリアなどの静止系部材に対して回り止めされ、電磁コイル87と、コア89とを備えている。
電磁コイル87は、環状に所定巻き数巻回されて樹脂でモールド成形されている。また、電磁コイル87には、外部に引き出されるリード線などが接続され、このリード線などを介して通電を制御するコントローラ(不図示)に接続されている。この電磁コイル87の周囲には、コア89が配置されている。
コア89は、電磁コイル87への通電により磁界が形成されるように磁性材料から形成され、所定の磁路断面積を有している。また、コア89は、電磁コイル87の内外周面及び電磁コイル87のデフケース3の壁部19と反対側に位置する軸方向一側端面を覆っている。
このコア89の外径側には、デフケース3の壁部19から軸方向に延設された延設部33が磁束が透過可能に設定された摺動接触面をもって覆うように配置されていると共に、延設部33の軸方向端面によって電磁石29の軸方向一側への位置決めがなされている。なお、コア89の軸方向外側の端面は、デフケース3のボス部45の外周に固定された規制部材91によって軸方向他側への位置決めがなされている。このような電磁石29の内径側には、可動部材85が配置されている。
可動部材85は、電磁石29の内径側でデフケース3のボス部45の外周に軸方向移動可能に配置され、環状のプランジャ93と、リング部材95とを備えている。プランジャ93は、磁性材料から形成され、磁束が透過可能に設定された微小隙間であるエアギャップをもって電磁石29の内径側に配置されている。このプランジャ93の内周には、リング部材95が一体に固定されている。
リング部材95は、非磁性材料から形成され、プランジャ93の内周側からデフケース3側へ磁束が漏れることを防止している。また、リング部材95は、デフケース3のボス部45の外周に軸方向移動可能に配置され、規制部材91によって軸方向一側への移動規制がなされている。このリング部材95には、デフケース3の壁部19の軸方向孔21内で、断続部材13の凸部35との軸方向の対向面に互いに当接する押圧部97が設けられている。この押圧部97は、電磁石29によって作動される可動部材85による軸方向の移動操作力を断続部材13に伝達し、断続部材13を断続部77の接続方向に押圧操作する。
このような可動部材85によって移動操作される断続部材13の作動位置を検出することにより、断続部77の状態を検出することができる。詳細には、断続部材13は、可動部材85によって断続部77の接続位置と断続部77の接続解除位置との間を軸方向移動されるので、断続部材13の作動位置を検出することにより、断続部77の状態を検出することができ、デファレンシャル装置1の状態を検出することができる。そこで、断続部材13には、検出部材99が断続部材13と連動して移動するように固定されている。
検出部材99は、外径側が円盤状に形成され、内径側が凸状板部で連続形成され断続部材13の凸部35の端面にネジなどの固定部材101を介して固定されている。このため、検出部材99は、断続部材13と一体的に軸方向移動される。この検出部材99の外径側には、環状に形成された操作部103が設けられ、この操作部103側にはポジションスイッチ(不図示)が配置されている。
ポジションスイッチは、キャリアなどの静止系部材に固定され、例えば、検出部材99の軸方向移動によってON−OFF操作される接点部が検出部材99の操作部103に当接されている。このポジションスイッチは、接点部の状態により、断続部材13の作動位置を検出し、デファレンシャル装置1の状態を検出する。このようなポジションスイッチをON−OFF操作する検出部材99の中間部は、デフケース3の壁部19に設けられた径方向孔23内に軸方向移動可能に配置されている。
径方向孔23は、デフケース3の壁部19の外径側に周方向等間隔に複数(ここでは3つ)設けられている。この径方向孔23は、デフケース3の壁部19の外径側を径方向に貫通するように、内径側が軸方向孔21に連通され、外径側がデフケース3の外部側に連通されている。このような径方向孔23は、軸方向孔21を介して隅R部17に連通されている。
隅R部17は、デフケース3の内部において、断続部材13の外径側の近傍に位置する隅部を周方向にR加工することによって設けられている。なお、隅R部17の曲率は、R5.0程度とすることが好ましい。この隅R部17は、デフケース3の隅部における応力集中を緩和させ、デフケース3の強度低下を防止する。また、隅R部17は、デフケース3の内部に流入される潤滑油の油溜まりとしても機能する。この油溜まりとなる隅R部17は、軸方向孔21と径方向孔23とに連通されているので、デフケース3の内部や外部への潤滑油の循環が促進され、デファレンシャル装置1の潤滑性を向上することができる。
このように構成されたデファレンシャル装置1では、電磁石29の励磁によりコア89とプランジャ93とデフケース3の壁部19とを透過する磁束で形成される最短の磁束ループを有効に用いることによって、プランジャ93が断続部材13側に移動操作され、リング部材95が押圧部97を介して断続部材13を押圧する。この可動部材85による断続部材13の押圧操作により、断続部材13が付勢部材25の付勢力に抗して断続部77の接続方向に移動され、断続部77が接続される。この断続部77の接続により、サイドギヤ9と断続部材13とが一体回転可能に接続され、サイドギヤ9とデフケース3とが接続されて差動機構11がロック状態となる。
一方、断続部77の接続解除では、電磁石29への通電を停止することにより、断続部材13が付勢部材25の付勢力によって断続部77の接続解除方向に移動され、断続部77の接続が解除される。この断続部77の接続解除により、サイドギヤ7と断続部材13とが相対回転可能となり、サイドギヤ9とデフケース3とが相対回転可能となって差動機構11のロック状態が解除される。
このようなデファレンシャル装置1では、断続部材13の内径側がサイドギヤ9のボス部15の外周に支持されているので、デフケース3に断続部材13の支持面を形成させる必要がなく、デフケース3が大型化することがない。
また、デフケース3と断続部材13の外径側との間は、断続部材13の径方向支持に関与していないので、デフケース3の隅部に対する設計の自由度を向上でき、デフケース3の強度を確保することができる。
従って、このようなデファレンシャル装置1では、断続部材13がサイドギヤ9のボス部15の外周に径方向支持されているので、大型化を抑制しつつ、デフケース3の強度を確保することができる。
また、デフケース3は、断続部材13の外径側の近傍に隅R部17が設けられているので、デフケース3の隅部における応力集中を緩和でき、デフケース3の強度低下を防止することができる。加えて、隅R部17を油溜まりとして機能させることができる。
さらに、隅R部17は、軸方向孔21を介して径方向孔23に連通されているので、デフケース3の内部や外部への潤滑油の循環を促進でき、デファレンシャル装置1の潤滑性を向上することができる。
また、サイドギヤ9のボス部15の外周には、断続部材13を接続解除方向に付勢する付勢部材25が支持されているので、付勢部材25の支持を安定させることができ、断続部材13の断続特性を安定化させることができる。加えて、付勢部材25が断続部材13の外径側に位置されることがなく、デフケース3と断続部材13の外径側との間の設計に影響を与えることがない。
さらに、断続部材13の外径側には、断続部材13を補強する補強部27が設けられているので、断続部材13の強度を向上することができる。加えて、断続部材13の外径側は、断続部材13のセンタリングに関与していないので、補強部27の設計の自由度を向上することができる。
また、デフケース3には、電磁石29の外径側を覆い電磁石29の軸方向位置を位置決めする延設部33が設けられているので、電磁石29が外径側に張り出すことがなく、デファレンシャル装置1の大型化を抑制できる。加えて、電磁石29の軸方向位置が安定され、アクチュエータ31の作動を安定化させることができる。
さらに、断続部材13は、デフケース3と一体回転可能に係合される凸部35と、この凸部35から内径側に向けて傾斜する傾斜補強部37とが設けられているので、回転方向に係合する凸部35の強度を向上することができる。加えて、断続部材13の強度を向上することができる。
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、デフケースの断続部材の外径側の近傍に隅R部を設けているが、これに限らず、デフケースの隅部を傾斜形状とする、或いはデフケースの隅部を厚肉とするなど、デフケースの強度を確保できる形態であれば、どのような形態であってもよい。
また、断続部材は、デフケースと一体回転可能に設けられているが、これに限らず、断続部材を一方の出力ギヤと一体回転可能に設け、デフケースと断続部材との間に断続部を設けてもよい。
さらに、アクチュエータは、電磁式アクチュエータとなっているが、これに限らず、油圧シリンダ・ピストン機構、モータ・ギヤ・カム機構、モータ・ギヤ・ネジ機構、モータ・シフトロッド機構、エアダイアフラムなど、種々のアクチュエータを利用可能である。
1…デファレンシャル装置
3…デフケース
5…ピニオン(差動ギヤ)
7,9…サイドギヤ(出力ギヤ)
11…差動機構
13…断続部材
15…ボス部
17…隅R部
19…壁部
21…軸方向孔
23…径方向孔
25…付勢部材
27…補強部
29…電磁石
31…アクチュエータ
33…延設部
35…凸部
37…傾斜補強部

Claims (7)

  1. 駆動力が入力されるデフケースと、このデフケース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差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを有する差動機構と、前記デフケースと前記一対の出力ギヤのうちいずれか一方の出力ギヤとの間に設けられ前記差動機構の差動を断続する環状の断続部材とを備えたデファレンシャル装置であって、
    前記断続部材は、内径側が前記一方の出力ギヤのボス部の外周に支持されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
  2. 請求項1記載のデファレンシャル装置であって、
    前記デフケースは、前記断続部材の外径側の近傍に隅R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。
  3. 請求項2記載のデファレンシャル装置であって、
    前記デフケースは、前記断続部材が配置された壁部を軸方向に貫通する軸方向孔と、この軸方向孔と連通され径方向に貫通する径方向孔とが設けられ、
    前記隅R部は、前記軸方向孔を介して前記径方向孔に連通されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のデファレンシャル装置であって、
    前記一方の出力ギヤのボス部の外周には、前記断続部材を接続解除方向に付勢する付勢部材が支持されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のデファレンシャル装置であって、
    前記断続部材の外径側には、前記断続部材を補強する補強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。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のデファレンシャル装置であって、
    前記デフケースの外周には、前記断続部材を断続操作する電磁石を有するアクチュエータが配置され、
    前記デフケースには、前記電磁石の外径側を覆い前記電磁石の軸方向位置を位置決めする延設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。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のデファレンシャル装置であって、
    前記断続部材は、前記デフケースと一体回転可能に係合される凸部と、この凸部から内径側に向けて傾斜する傾斜補強部と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。
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