JP2016138575A

JP2016138575A - 車両用デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2016138575A
Application number: JP2015012920A
Authority: JP
Inventors: 辰哉林; Tatsuya Hayashi; 法臣大和田; Norishige Owada
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-08-04

Abstract

【課題】簡単な構成で、潤滑油温の上昇が抑制されると共に、冷態時の潤滑油粘度上昇によるスピンロスが低減できる車両用デファレンシャル装置を提供する。【解決手段】デファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａを覆う保温カバー２１によってチャンバ４０を形成し、保温カバー２１に走行風を導入する開口部２４及び導出する開口部３４を設け、開口部２４を閉鎖する導入側可変シャッタ２６と、開放可能に開口部３４を閉鎖する導出側可変シャッタ３６を備える。車両の走行による走行風で導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６を開き、開口部２４から導入された走行風がデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａに沿って流れて潤滑油温の過剰な上昇が抑制する。一方、車両が走行してデファレンシャル装置内の潤滑油が昇温した状態で停車すると、導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６が開口部２４、３４を閉鎖してデファレンシャルキャリヤ３に貯留された潤滑油が保温される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用デファレンシャル装置に関し、特にスピンロスの低減及び良好な潤滑が確保できる車両用デファレンシャル装置に関する。

車両におけるデファレンシャル装置は、内部に差動歯車機構を収容するデファレンシャルケースと、デファレンシャルケースに固定されるリングギヤと、デファレンシャルケースを回転自在に収容するギヤ収容室が形成されたデファレンシャルキャリヤと、デファレンシャルキャリヤに回転自在に支持されてリングギヤに噛み合うドライブピニオンを備え、ギヤ収容室に潤滑油が貯留される。

このデファレンシャル装置は、リングギヤの下部をギヤ収容室の下部に貯留された潤滑油に浸漬して該部を潤滑すると共にリングギヤにより掻き上げられて飛散する潤滑油によって各被潤滑部を潤滑する。

しかし、高速走行時や高負荷時等にリングギヤとドライブピニオンとの噛み合いによる発熱や差動歯車機構等の各部の発熱及び潤滑油の攪拌による発熱等で潤滑油温が高くなり、ギヤ収容室の下部に貯留される潤滑油の粘性が過剰に低下して各被潤滑部の良好な潤滑ができないことが懸念される。さらに、潤滑油の高温化に伴い潤滑油の劣化が促進される。

一方、長期間に亘り停車してデファレンシャル装置が周囲の気温と同じ温度或いは所定の温度以下に冷却される冷態時においては、ギヤ収容室に貯留される潤滑油の温度が低下して粘度が上昇する。この潤滑油の粘度が上昇した状況で、車両が発進すると、リングギヤやドライブピニオン、差動歯車機構等による潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、スピンロス（駆動損失）により燃費の悪化を招き、かつリングギヤにより掻き上げられる潤滑油量が減少して各被潤滑部の潤滑不足が発生する。特に、車両発進直後に旋回走行等が行われた場合には、まだ差動歯車機構に十分な潤滑油が供給されていない状況下で差動動作が行われ、差動歯車機構の損傷や耐久性の低下が懸念される。

この対策として特許文献１のデファレンシャル装置１００は、図１１に概要を示すように、後部に差動歯車機構及びドライブピニオン１０６に噛み合うリングギヤ１０５等を収容するギヤ収容室１０２が形成されたデファレンシャルキャリヤ１０１を有し、デファレンシャルキャリヤ１０１の後方開口端を閉蓋するリヤカバー１０３の内壁にフィン１０３ａを形成し、フィン１０３ａの背面側にウォータジャケット１０３ｂを形成するとともに外壁に断熱材１０４が設けられる。

このギヤ収容室１０２に貯留された潤滑油が冷えた冷態状態で、エンジンを始動すると、エンジンとの熱交換で昇温した冷媒がウォータジャケット１０３ｂに供給されてギヤ収容室１０２の潤滑油を暖める。これにより、エンジンの始動後にデファレンシャル装置１００及び潤滑油が暖められて粘度が減少して、デファレンシャル装置１００のスピンロスが低減する。

特許文献２のデファレンシャル装置１１０は、図１２に示すように、ハウジング１１１と、その中に内蔵されてドライブピニオン１１３の回転をドライブ軸１１４に伝達するギヤ機構１１２を備え、ハウジング１１１の内部に潤滑油が貯留される。このハウジング１１１の外周に保温ケース１１５を設ける一方、エンジンの排気と熱交換された循環水の熱を蓄える蓄熱タンクを備え、エンジン始動時に蓄熱タンクの循環水を保温ケース１１５に供給循環させてデファレンシャル装置１１０を暖機する。

また、特許文献３のデファレンシャル装置は、デファレンシャルキャイヤの内部上方にリングギヤの回転により掻き上げられた潤滑油を受ける受け皿を設け、かつリヤカバーの外側にオイルクーラを備えた導風ダクトを設け、受け皿で受け止められた潤滑油をオイルクーラに循環させて潤滑油の温度上昇を抑止する。

特開２０１２−２３７３５８号公報特開２００４−２７８３４５号公報実開平０５−０７６８４５号公報

上記特許文献１によると、デファレンシャルキャリヤの後方開口端を閉蓋するリヤカバーにフィン及びウォータジャケットを形成し、エンジン始動時にエンジンとの熱交換で昇温した冷媒をウォータジャケットに供給循環してギヤ収容室に貯留された潤滑油が暖めてられ、潤滑油の粘度が抑制されて冷態時のスピンロスが低減する。

しかし、エンジンと熱交換した冷媒をデファレンシャル装置のリヤカバーに形成されたウォータジャケットに循環供給することから、そのためのサーモスタット、ウォータポンプ、ラジエータ、ウォータジャケット等の多くの構成部材を要し、その構成が複雑になるとともに制御が厄介になる。特に冷媒が循環するエンジンとデファレンシャル装置とが車体前後に離反して配置される車両では、構造がさらに複雑になるととともに重量が増加して燃費に影響を与える。

特許文献２によると、デファレンシャル装置のハウジングの外周に保温ケースを設け、エンジン始動時に蓄熱タンクの循環水を保温ケースに供給してデファレンシャル装置を暖機することで潤滑油を暖められ、冷態時のスピンロスが低減される。

しかし、エンジン排気との間で熱交換する熱交換機、潤滑水を循環させる循環回路、蓄熱タンク、電動ポンプ及び保温ケース等の多くの構成部材を備え、その構成が複雑になると供に制御が煩雑にまる。

これら特許文献１及び特許文献２のデファレンシャル装置においては、デファレンシャル装置及び潤滑油が温められて冷態時のスピンロスが低減するものの、高速走行時や高負荷時等に潤滑油温が高くなり、潤滑油の粘性が過剰に低下して各被潤滑部の良好な潤滑ができないことが懸念される。さらに、潤滑油の高温化に伴い潤滑油の劣化が促進される。

一方、特許文献３によると、デファレンシャル装置のリヤカバーの外側にオイルクーラを備えた導風ダクトを設け、潤滑油をオイルクーラに循環させて冷却することで、潤滑油の温度上昇が抑止される。

しかし、潤滑油を保温或いは加温する手段がなく、例えば、冷態時において潤滑油の温度が過剰に低下して粘度が上昇することが懸念される。

従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、簡単な構成により、過剰な潤滑油温の上昇が抑制されると共に、冷態時の潤滑油粘度上昇によるスピンロスが低減できる車両用デファレンシャル装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の車両用デファレンシャル装置の発明は、車体前後方向に延在する筒部及び該筒部の後端に差動歯車機構及びリングギヤを収容し、かつ下部に潤滑油を貯留する中空筒状のギヤ収容室が連続形成されたデファレンシャルキャリヤと、該デファレンシャルキャリヤギヤの後方開口端を閉蓋するリヤカバーとを備え、前記リングギヤの回転によって潤滑油を掻き上げて各被潤滑部を潤滑するデファレンシャル装置において、前記ギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面を被覆して前記デファレンシャルキャリヤの外周面との間に中空筒状のチャンバを形成する保温カバーと、該保温カバーの前部に開口して走行風を前記チャンバ内に導入する走行風導入口と、前記保温カバーの後部に開口して前記チャンバ内に導入された前記走行風を排出する導出口と、車両が走行する時の走行風を受けて開放可能に前記走行風導入口を閉鎖する導入側可変シャッタと、前記チャンバ内の空気圧を受けて開放可能に前記導出口を閉鎖する導出側可変シャッタと、を有する保温装置を備えたことを特徴とする。

これによると、ギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面を覆う中空筒状のチャンバを形成する保温カバーと、走行風導入口を閉鎖する導入側可変シャッタと、保温カバーに形成された導出口を閉鎖する導出側可変シャッタを設ける簡単な構成で、車両の走行による走行風が各可変シャッタを開かせる。これにより、導入口から導入された走行風が保温カバーによって誘導されてギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面に沿って流れて導出口から放出する風路が生成され、デファレンシャルキャリヤが冷却されてギヤ収容室内の潤滑油温の過剰な上昇が抑制され、かつ潤滑油温の過剰な上昇による被潤滑部の潤滑不良や潤滑油の劣化が抑制される。

一方、車両が走行してデファレンシャル装置内の潤滑油が昇温した状態で停車すると、各可変シャッタに作用する走行風がなくなり、各可変シャッタにより走行風導入口及び導出口が閉じられてチャンバ内にデファレンシャルキャリヤの外周面を囲むように空気が滞留する保温性に優れた空気層が形成され、かつデファレンシャルキャリヤの外周面が外気に直接的に曝されることなくなり、走行時に昇温したデファレンシャルキャリヤやギヤ収容室に貯留された潤滑油が保温される。これにより、長期間に亘り停車した冷態時においても、ギヤ収容室に貯留される潤滑油の温度低下が抑制されて、潤滑油の粘度が適正な使用範囲或いは適正な使用可能状態に保持される。

この潤滑油の粘度が適正に保持された状態で、車両が発進することで、リングギヤや、差動歯車機構等による潤滑油の攪拌抵抗が抑制されて、スピンロスによる燃費の悪化が回避或いは抑制され、かつリングギヤにより掻き上げられて飛散する潤滑油量が確保されて各被潤滑部の潤滑不足が防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の車両用デファレンシャル装置において、前記走行風導入口は、前記保温カバーの前部における下部範囲に比較して上部範囲に開口面積が大きくなるように開口し、前記導出口は前記保温カバーの後部における下部範囲に比較して上部範囲に開口面積が大きくなるように開口することを特徴とする。

これによると、チャンバの下部範囲に対して上部範囲を流れる送風量が多くなり、ギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの上部が積極的に冷却され、潤滑油が効率的に冷却される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両用デファレンシャル装置において、前記保温カバーは、前記走行風導入口からチャンバ内に導入された走行風を前記ギヤ収容室上部に向けて誘導する送風誘導手段を備えたことを特徴とする。これによると、例えばリブ等の送風誘導手段によって誘導される走行風によってギヤ収容室の上部が冷却され、潤滑油の冷却が効率的に行われる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用デファレンシャル装置において、前記保温カバーは、前記デファレンシャルキャリヤの下部を覆う断熱層を備えたことを特徴とする。これによると、デファレンシャルキャリヤの下部を覆う断熱層を備えることで、停車時における潤滑油の油温低下が抑制される。

本発明によると、ギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面を覆う中空筒状のチャンバを形成する保温カバーと、保温カバーに形成された走行風導入口を閉鎖する導入側可変シャッタと、導出口を閉鎖する導出側可変シャッタを設ける簡単な構成で、車両の走行により走行風導入口からキャンバ内に導入された走行風が保温カバーによって誘導されてデファレンシャルキャリヤのギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面に沿って流れてデファレンシャルキャリヤ内の潤滑油温の過剰な上昇が抑制され、潤滑油温の過剰な上昇による被潤滑部の潤滑不良や潤滑油の劣化が抑制される。

一方、車両が走行してデファレンシャル装置内の潤滑油が昇温した状態で停車すると、各可変シャッタにより走行風導入口及び導出口が閉じられてチャンバ内にデファレンシャルキャリヤの外周面を囲むように保温性に優れた空気層が形成されてデファレンシャルキャリヤに貯留された潤滑油が保温される。この潤滑油が保温された状態で車両が発進することで、リングギヤや、差動歯車機構等による潤滑油の攪拌抵抗が抑制されて、スピンロスによる燃費の悪化が回避或いは抑制され、かつリングギヤにより掻き上げられて飛散する潤滑油量が確保されて各被潤滑部の潤滑不足が防止できる。

一実施の形態に係るデファレンシャル装置を備えた車両の構成図である。デファレンシャル装置の概要を示す縦断面図である。デファレンシャル装置を前方から見た前部斜視図である。デファレンシャル装置を後方から見た後部斜視図である。走行風導入口及び逆止弁構造の説明図であり、（ａ）は図３のＶ―Ｖ線断断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。走行風導出口及び逆止弁構造の説明図であり、（ａ）は図４のＶＩ―ＶＩ線断断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。作動説明図であり、停車時の状態を示す図である。作動説明図であり、走行時の状態を示す図である。他の逆止弁構造の説明図である。他のデファレンシャル装置の概要を示す縦断面図である。従来のデファレンシャル装置の概略説明図である。従来のデファレンシャル装置の概要説明図である。

本発明のデファレンシャル装置の一実施の形態を図１乃至図１０を参照して説明する。なお、各図において矢印Ｆｔは車両前方方向を示す。

図１はデファレンシャル装置を備えた車両の構成図、図２はデファレンシャル装置の縦断面図、図３はデファレンシャル装置を前方から見た前部斜視図、図４はデファレンシャル装置を後方から見た後部斜視図である。

図１において、符号Ｅは車両前部に配置されたエンジンであり、エンジンＥの駆動力が変速機Ｍに入力され、変速機Ｍからの変速出力が前後方向に延在するプロペラ軸Ｐを介して車体後部に配置されたデファレンシャル装置１に動力伝達され、デファレンシャル装置１からドライブ軸ＤＬ、ＤＲを介して左右の車輪ＷＬ、ＷＲに伝達される。

デファレンシャル装置１は、図２に縦断面図を示し、図３に前方から見た前部斜視図、図４に後方から見た後部斜視図を示すように、デファレンシャルキャリヤ３及びリヤカバー６からなる中空状のハウジング２及びデフレンシャルキャリヤ３の外周を被覆する保温装置２０を備える。

デファレンシャルキャリヤ３は、図２に示すように、前後方向に延在する筒部４及び該筒部４の後端に連続形成される大径中空状のギヤ収容室５を有する筒状に形成され、筒部４にベアリング４ａ、４ｂ、４ｃ等介してドライブピニオン７が回転自在に支持されている。ドライブピニオン７の先端にハイポイドギヤ等のファイナルギヤ７ａが形成され、筒部４の前端から突出する基端にプロペラ軸Ｐの後端にジョイントを介して連結するコンパニオンフランジ８がスプライン結合され、ナット８ａによって固定される。筒部４の前端とコンパニオンフランジ８との間は、リング状のシール材９ａ及びリテーナ９ｂによって閉鎖される。

一方、大径中空状のギヤ収容室５内に、両端部がデファレンシャルキャリヤ３にホルダおよびベアリングを介して回転自在に支持されたデファレンシャルケース１１が設けられ、デファレンシャルケース１１にドライブピニオン７のファイナルギヤ７ａが噛み合う大径のリングギヤ１０が設けられる。デファレンシャルケース１１内には、差動歯車機構１２が収容される。差動歯車機構１２は、デファレンシャルケース１１に両端が支持されたピニオン軸１２ａに一対のピニオンギヤ１２ｂが回転自在に設けられ、両ピニオンギヤ１２ｂに左右のサイドギヤ１２ｃが各々噛み合い、各サイドギヤ１２ｃから図示しないジョイント及ドライブ軸ＤＬ、ＤＲを介して左右の車輪ＷＬ、ＷＲに伝達される。

デファレンシャルキャリヤ３の後方開口端は、シール部材６ａを介在して取付ボルト６ｂによって取り付けられるリヤカバー６によって閉蓋され、ギヤ収容室５内にリングギヤ１０の下部が静止油面下に没するように潤滑油が貯留される。

このように構成されたデファレンシャル装置１は、プロペラ軸Ｐによってドライブピニオン７が回転駆動され、ドライブピニオン７のファイナルギヤ７ａに噛み合うリングギヤ１０を介してデファレンシャルケース１１が回転駆動し、ピニオンギヤ１２ｂ、サイドギヤ１２ｃ等の差動歯車機構１２によって左右の車輪ＷＬ、ＷＲに動力分配される。このとき、ギヤ収容室５内において下部範囲が潤滑油に浸漬されて回転するリングギヤ１０によって掻き上げられて飛散する潤滑油によって各被潤滑部を潤滑する。

ここで、通常走行時においてリングギヤ１０の回転によって飛散する潤滑油はリングギヤ１０の周方向に沿って流れ、高温の潤滑油に曝されるギヤ収容室５の上部範囲が、潤滑油が貯留されるギヤ収容室５の下部に対し高温となる傾向がある。このため、通常運転時においてはギヤ収容室５の上部範囲を積極的に冷却することで効率的に潤滑油の油温上昇が抑制される。また、運転停止時における潤滑油の温度低下は潤滑油が貯留されるギヤ収容室５の下部を保温することで有効的に抑制される。

保温装置２０は、例えば樹脂製でデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａにほぼ倣った形状でデファレンシャルキャリヤ３を、その外周面３ａと間隙を有して覆う筒状の外周カバー部２２と、外周カバー部２２の前端縁２２ａと筒部４の前端外周面と間回を閉鎖する環状の前側カバー部２３と、外周カバー部２２の後端縁２２ｂとギヤ収容室５の後端外周面と間を閉鎖する環状の後側カバー部３３とが一体形成された筒状の保温カバー２１を備える。これらデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａと、保温カバー２１とによってデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａに沿って前後方向に連続する筒状のチャンバ４０が形成される。

なお、保温カバー２１は例えば、上下に分離された半割状の上側カバーと下側カバーと形成し、デファレンシャルキャリヤ３に上側及び下側から上側カバー及び下側カバーによって被覆するように構成される。

外周カバー部２２は、デファレンシャルキャリヤ３の筒部４の前端外周面から筒部後端に亘って筒部４の外周面を間隙を有して被覆する筒部カバー部２２Ａと、筒部カバー部２２Ａの後端に連続形成されてギヤ収容室５の前端外周面から後端外周面に亘ってギヤ収容室５の外周面を間隙を有して被覆する大径筒状のギヤ収容室カバー部２２Ｂを備える。また、外周カバー部２２には、後述する前側カバー部２３に開口する走行風導入口となる開口部２４からチャンバ４０内に導入される走行風をギヤ収容室５の上部範囲に誘導する送風誘導手段となるリブ２２Ｃが形成される。

保温カバー２１の前部を形成する前側カバー部２３は、図３に示すように外周が外周カバー部２２の前端縁２２ａに連続形成され内周縁２３ａが筒部４の前端外周面に当接或いは近接する環状板であって、その上部範囲及び両側部範囲に前方からの走行風を導入する走行風導入口となる矩形の開口部２４が開口し、開口部２４の全体の開口面積は、前部カバー部２３の下部範囲に比較して上部範囲が大きくなるように開口する。各開口部２４に対して走行風を受けて開口部２４を開閉する導入側可変シャッタ２６を有する逆止弁構造２５を備える。

逆止弁構造２５の構成を図５を参照して説明する。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。

開口部２４を開閉する導入側可変シャッタ２６は、前側カバー部２３に形成された開口部２４を後方、すなわちチャンバ４０側から閉鎖可能な矩形板状であって、前側カバー部２３に対して一辺がスプリング２７ｓが組み込まれたヒンジ２７で回動可能に取り付けられる。この導入側可変シャッタ２６は、ヒンジ２７に組み込まれたスプリング２７ｓによって常時、閉方向に付勢される。

導入側可変シャッタ２６は、前方から予め設定された以上の走行風圧Ｐを受けた際、その風圧Ｐによってスプリング２７ｓの付勢力に抗して仮想線２６ａで示すように開位置に回動して開口部２４を開放する。一方、走行風圧Ｐが設定風圧より小さいときにはスプリング２７ｓの付勢力で導入側可変シャッタ２６は開口部２４を閉じた閉止位置に保持される。

これにより、車両１が停止しているか或いは走行速度が遅いために導入側可変シャッタ２６に、導入側可変シャッタ２６を開かせるだけの風圧Ｐが作用しないときは、図５（ａ）に示すように、導入側可変シャッタ２６が開口部２４を閉じた閉位置に維持される。一方、車両１の走行により走行風の風圧Ｐが導入側可変シャッタ２６を開かせる大きさになると、導入側可変シャッタ２６がヒンジ２７のスプリング２７ｓによる付勢力に抗して仮想線２６ａで示すように回動して開口部２４を開放し、走行風がチャンバ４０内に導入される。

また、保温カバー２１の後部を形成する後側カバー部３３は、図４に示すように外周が外周カバー部２２の後端縁２２ｂに連続形成され内周縁３３ａがギヤ収容室５の後端外周面に当接或いは近接する環状板であって、その上部範囲及び両側部範囲にチャンバ４０内の空気を導出する導出口となる矩形の開口部３４が開口し、開口部３４の全体の開口面積は、後部カバー部３３の下部範囲に比較して上部範囲が大きくなるように開口する。

各開口部３４に対して前方、すなわちチャンバ４０側からの空気圧乃至風圧Ｐを受けて開放可能に閉鎖する導出側可変シャッタ３６を有する逆止弁構造３５を備える。

逆止弁構造３５の構成を図６を参照して説明する。図６（ａ）は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図である。

開口部３４を開閉する導出側可変シャッタ３６は、後側カバー部３３に形成された開口部３４を後方側から閉鎖可能な矩形板状であって、後側カバー部３３に対して一辺がヒンジ３７によって回動可能に取り付けられる。

この導出側可変シャッタ３６は、前方、すなわちチャンバ４０側から予め設定された以上の空気圧乃至風圧Ｐを受けた際、その風圧Ｐによってスプリング３７ｓの付勢力に抗して仮想線３６ａｃで示す開位置に回動して開口部３４を開放する。一方、風圧Ｐが設定風圧より小さいときにはスプリング３７ｓの付勢力で導出側可変シャッタ３６は開口部３４を閉じた閉位置に維持される。

これにより、車両１が停止しているか或いは走行速度が遅く、前側カバー部２３に設けた導入側可変シャッタ２６を開かせるだけの風圧Ｐが作用しないときは、導出側可変シャッタ２６が開口部２６を閉じた閉位置に保持されて前方からの走行風等がチャンバ４０内に導入されることがない。一方、走行風が導入されない状態においては導出側可変シャッタ３６に前方から空気圧乃至風圧Ｐが作用することがなく開口部３６を閉じた閉位置に保持される。すなわち、この状態では前側カバー部２３の各開口部２４が導入側可変シャッタ２６によって閉じられとともに後側カバー部３３の各開口部３４が導出側可変シャッタ３６によって閉じられ、封鎖されたチャンバ４０内に空気が滞留する。換言すると、車両１が停止あるいは走行が遅いときには、前側カバー部２３及び後側カバー部３３に設けられた各開口部２４、３４の導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６が閉じ、外気が遮断されてチャンバ４０に滞留する空気層によってデファレンシャルキャリヤ３が被覆されて保温可能になる。

一方、車両１の走行による走行風の風圧Ｐが、前側カバー部２３に設けた導入側可変シャッタ２６を開かせる大きさになると、その風圧Ｐによって前側カバー部２３の開口部２４を閉止する導入側可変シャッタ２６が押し広げられ、開放された開口部２４から走行風がチャンバ４０内に導入されて、チャンバ４０内の空気圧が高められ、その風圧Ｐが後側カバー部３３の開口部３４から導出側可変シャッタ３６に作用して、導出側可変シャッタ３６が回動して開口部３４を開放する。すなわち、走行風の風圧によって前部カバー部２３に設けた導入側可変シャッタ２６が開口部２４を開放した際には、チャンバ４０に導入された走行風の風圧によって後側カバー部３３に設けた導出側可変シャッタ３６による開口部３４が開放されて開口部３４から放出される。

換言すると、これにより、チャンバ４０内に開口部２４から導入された走行風が外周カバー２２によって誘導されてデファレンシャルキャリヤ３の筒部４からギヤ収容室５の外周面３ａに沿って流れて開口部３４から放出される風路Ｆが生成され、デファレンシャルキャリヤ３を冷却する。この冷却は、走行風導入口となる開口部２４の全体の開口面積が、前部カバー部２３の下部範囲に比較して上部範囲が大きくなるように開口し、かつ導出口となる開口部３４の全体の開口面積が、後部カバー部３３の下部範囲に比較して上部範囲が大きくなるように開口することで、チャンバ４０の下部範囲に比較して上部範囲の送風量が多く制御されてデファレンシャルキャリヤ３の上部が積極的に冷却され、特にリブ３７Ｃに誘導される走行風によって積極的にギヤ収容室５の上部範囲を冷却する。

次に、図２及び図７及び図８等を参照して作用を説明する。図７は停車時のデファレンシャル装置１の状態を示し、図８は走行時のデファレンシャル装置１の状態を示す。

停車時においては、デファレンシャル装置１は、走行風が作用することなく図７に概略を示すように、前側カバー部２３の各開口部２４及び後側カバー部３３の各開口部３４が導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６によって閉蓋され、かつドライブピニオン７及びリングギヤ１０等が回転停止状態であり、ギヤ収容室５の下部に貯留された潤滑油は、リングギヤ１０等によって攪拌されることなく、リングギヤ１０の下部及びリングギヤ１０に噛み合うファイナルギヤ７ａの下部及びドライブピニオン７を回転自在に支持するベアリング４ａ、４ｂ、４ｃの下部等が潤滑油に浸漬された状態に維持される。

走行開始すると、回転するリングギヤ１０によってギヤ収容室の下部に貯留される潤滑油が攪拌されるとともに、リングギヤ１０によって掻き上げられた飛散する潤滑油によって各被潤滑部が潤滑される。

一方、走行等によりリングギヤ１０とドライブピニオン７との噛み合いや、差動歯車機構１２等の各部の発熱や潤滑油の攪拌による発熱でギヤ収容室５の下部に貯留される潤滑油の温度が上昇して粘度が次第に低下し、リングギヤ１０による潤滑油の連れ廻り量が増加してリングギヤ１０により掻き上げられて飛散する潤滑油が多くなり、各被潤滑部を良好に潤滑するする。特に、リングギヤ１０の回転によって掻き上げられて飛散する潤滑油は、リングギヤ１０の回転に応じてリングギヤ１０の周方向に沿って流れギヤ収容室５の上部範囲に付着して該部の温度を上昇させる。

ここで、車両１の走行による風圧Ｐが、前側カバー部２３の各開口部２４に設けた導入側可変シャッタ２６を開かせる大きさなると、図８に概略を示すように、その風圧Ｐによって前側カバー部２３の各開口部２４を閉止する導入側可変シャッタ２６が押し広げられ、各開放された開口部２４か走行風がチャンバ４０内に導入され、その空気圧Ｐが後側カバー部３３の開口部３４から導出側可変シャッタ３６に作用して、開口部３４を開放する。これにより、前側カバー部２３の開口部２４から導入された走行風が外周カバー２２によって誘導されてデファレンシャルキャリヤ３の筒部４からギヤ収容室５に亘る外周面３ａに沿って流れて後側カバー部３３の開口部３４から放出される風路Ｆが生成され、デファレンシャルキャリヤ３が冷却され、デファレンシャルキャリヤ３内の潤滑油温の過剰な上昇が抑制されて、被潤滑部の潤滑不良や潤滑油の劣化が回避乃至抑制される。

特に、前側カバー部２３の上部及び側部範囲に走行風導入用の開口部２４が開口し、後側カバー部３３の上部及び側部範囲に放出用の開口部３４を形成することで、開口部２４から導入された走行風がチャンバ４０内の上側部分に沿って積極的に走行風が流れ、比較的高温となるデファレンシャルキャリヤ３の上部範囲を効率的に冷却され、かつ走行風がリブ３Ａに誘導されてギヤ収容室５の上部範囲が冷却されて効率的にデファレンシャルキャや３及び潤滑油が冷却される。

車両１が走行してデファレンシャル装置１及びデファレンシャル装置１内の潤滑油が昇温した後停車すると、前側カバー部２３に配置されたシャッタ２６に作用する走行風がなくなり、図７に示すようにヒンジ２７に組み付けられたスプリング２７ｓの付勢力で導入側可変シャッタ２６が開口部２６を閉じた閉位置となり、閉位置に保持されて前方から空気がチャンバ４０内に導入されることがなくなる一方、導出側可変シャッタ３６がヒンジ３７に組み込まれたスプリング３７ｓの付勢力で開口部３４を閉じた閉位置に保持される。

この状態では前側カバー部２３の各開口部２４が導入側可変シャッタ２６によって閉じられとともに後側カバー部３３の各開口部３４が導出側可変シャッタ３６によって閉じられ、チャンバ４０内にデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａを囲むように空気が滞留して保温性に優れた空気層Ａが形成され、かつデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａが外気に直接的に曝されることなく、走行時に昇温したデファレンシャルキャリヤ３やギヤ収容室５に貯留された潤滑油が保温され、潤滑油の温度低下が抑制される。

これにより、長期間に亘り停車した状態、例え高速走行後に数時間停車した、いわゆる冷態時においても、ギヤ収容室５に貯留される潤滑油の温度低下が抑制されて、潤滑油の温度低下による粘度上昇が抑えられて潤滑の粘度が適正な使用、範囲或いは適正な使用可能状態に保持される。

この潤滑油の粘度が適正に保持された状態で、車両１が発進することで、リングギヤ１０や、差動歯車機構１２等による攪拌抵抗が抑制されて、スピンロスによる燃費の悪化が回避或いは抑制され、かつリングギヤ１０により掻き上げられて飛散する潤滑油量が確保されて各被潤滑部の潤滑不足が防止できる。特に、車両発進直後に車両旋回等が行われた場合でも、潤滑油が差動歯車機構１２に潤滑油が確保された状況下で差動動作が行われ、差動歯車機構１２の損傷が抑制されて耐久性の向上が得られる。

従って、この実施の形態によると、デファレンシャルキャリヤ３の外周３ａに間隙を有して覆う保温カバー２１及び保温カバー２１に開口する各開口部２４、３４を開閉する導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６を設ける簡単な構成で、車両の走行による走行風が導入側可変シャッタ２６を開かせ、開放された開口部２４から走行風がチャンバ４０内に導入して導出側可変シャッタ３６が開口部３４を開放する。これにより、開口部２４から導入された走行風が保温カバー２１によって誘導されてギヤ収容室５を含むデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａに沿って流れて開口部b３４から放出される風路が生成され、デファレンシャルキャリヤ３が冷却されてギヤ収容室５内の潤滑油温の過剰な上昇が抑制され、潤滑油温の過剰な上昇による被潤滑部の潤滑不良や潤滑油の劣化が回避乃至抑制される。

一方、車両１が走行してデファレンシャル装置１内の潤滑油が昇温した状態で停車すると、導入側可変シャッタ２６が開口部２４を閉じ、かつ開口部３４が導出側可変シャッタ３６で閉じられてチャンバ４０内にデファレンシャルキャリヤの外周面を囲むように空気が滞留して保温性に優れた空気層Ａが形成され、かつデファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａが外気に直接的に曝されることなく、走行時に昇温したデファレンシャルキャリヤ３やギヤ収容室５に貯留された潤滑油が保温されて、潤滑油の温度低下による粘度上昇が抑えられ、潤滑の粘度が適正な使用、範囲或いは適正な使用可能状態に保持される。

この潤滑油の粘度が適正に保持された状態で、車両が発進することで、リングギヤ１０や、差動歯車機構１２等による潤滑油の攪拌抵抗が抑制されて、スピンロスによる燃費の悪化が回避或いは抑制され、かつリングギヤ１０により掻き上げられて飛散する潤滑油量が確保されて各被潤滑部の潤滑不足が防止できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるこことなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、デファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａ全体に亘り保温カバー２１で被覆してデファレンシャルキャリヤ３のほぼ全長に亘る円筒状のチャンバ４０を形成したが、筒部４の後端近傍からリングギヤ１０及び差動歯車機構１２等が収容されかつ潤滑油が貯留されるギヤ収容室５の後端外周までの範囲のみを部分的に覆う保温カバー２１を設けることで、保温カバー２１の小型化を図りデファレンシャル装置１の小型化及びデファレンシャル装置１の占有スペースの増大を抑制することもできる。

さらに、上記実施の形態ではチャンバ４０内に導入された走行風を収容室５の上部範囲に誘導する送風誘導手段としてリブ２２Ｃを外周カバー部２２に形成したが、デファレンシャルキャリヤ３の外周面３ａに設けられるリブ等によって形成することもできる。

また、上記実施の形態では、スプリング２７ａ、３７ａが組み込まれたヒンジ２７、３７を介して導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６を閉位置に常時付勢するように構成したが、例えば図９に示すように、前端側カバー部２３や後端側カバー部３３の各開口部２４、３４を開閉可能に閉鎖する導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６を薄いゴム板等の可撓性を有する弾性部材で構成し、前側カバー部２３及び後側カバー部３３に導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６の一辺をリベット２６ｂ、３６ｂ等で固定して構成し、車両が停止し走行風が作用しないときには、実線で示す開口部２４、３４を閉じた状態となり、走行により風圧Ｐを受けて導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６が仮想線２６ａ、３６ａで示すように弾性変形して各開口部２４、３４を開き、走行風がチャンバ４０内を通過するように構成することができる。これによると、走行風を受けた導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６が自身の弾性で変形して開状態となるため、必ずしも導入側可変シャッタ２６、および導出側可変シャッタ３６を上記ヒンジ２７、３７のような軸部材等を用いて回動可能に支持する必要がなくなり、部品点数の削減及び生産性の向上を図ることができる。

さらに、図１０の断面図を示すように、デファレンシャルキャリヤ３の下部を覆う断熱層４１をデファレンシャルキャイヤ３と保温カバー２１の外周カバー部２２との間に形成、或いは保温カバー２２と一体に形成することもできる。これによると、潤滑油を貯留するギヤ収容室５の下部が断熱層４１で被覆され、停車時における潤滑油の保温機能が向上する。

１デファレンシャル装置
３デファレンシャルキャリヤ
３ａ外周面
４筒部
５ギヤ収容室
６リヤカバー
７ドライブピニオン
１０リングギヤ
１１デファレンシャルケース
１２差動歯車機構
２０保温装置
２１保温カバー
２２外周カバー部
２２Ｃリブ（送風誘導手段）
２３前側カバー部（前部）
２４開口部（走行風導入口）
２６導入側可変シャッタ
３３後側カバー部（後部）
３４開口部（導出口）
３６導出側可変シャッタ
４０チャンバ
４１断熱層

Claims

車体前後方向に延在する筒部及び該筒部の後端に差動歯車機構及びリングギヤを収容し、かつ下部に潤滑油を貯留する中空筒状のギヤ収容室が連続形成されたデファレンシャルキャリヤと、該デファレンシャルキャリヤギヤの後方開口端を閉蓋するリヤカバーとを備え、前記リングギヤの回転によって潤滑油を掻き上げて各被潤滑部を潤滑するデファレンシャル装置において、
前記ギヤ収容室を含むデファレンシャルキャリヤの外周面を被覆して前記デファレンシャルキャリヤの外周面との間に中空筒状のチャンバを形成する保温カバーと、
該保温カバーの前部に開口して走行風を前記チャンバ内に導入する走行風導入口と、
前記保温カバーの後部に開口して前記チャンバ内に導入された前記走行風を排出する導出口と、
車両が走行する時の走行風を受けて開放可能に前記走行風導入口を閉鎖する導入側可変シャッタと、
前記チャンバ内の空気圧を受けて開放可能に前記導出口を閉鎖する導出側可変シャッタと、
を有する保温装置を備えたことを特徴とする車両用デファレンシャル装置。
前記走行風導入口は、前記保温カバーの前部における下部範囲に比較して上部範囲に開口面積が大きくなるように開口し、前記導出口は前記保温カバーの後部における下部範囲に比較して上部範囲に開口面積が大きくなるように開口することを特徴とする請求項１に記載の車両用デファレンシャル装置。
前記保温カバーは、前記走行風導入口から前記チャンバ内に導入された走行風を前記ギヤ収容室上部に向けて誘導する送風誘導手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用デファレンシャル装置。
前記保温カバーは、前記デファレンシャルキャリヤの下部を覆う断熱層を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用デファレンシャル装置。