JP2017141855A - Differential device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、差動歯車機構、ドライブピニオン軸、及びこれらを収容かつ支持するディファレンシャルキャリアを備えた差動装置に関する。 The present invention relates to a differential gear mechanism, a drive pinion shaft, and a differential device including a differential carrier that houses and supports them.
差動歯車機構、ドライブピニオン軸、及びこれらを収容かつ支持するディファレンシャルキャリアを備えた差動装置においては、温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮が問題になりうる。例えば、差動歯車機構に固定されたリングギヤと、ドライブピニオン軸に設けられたピニオンギヤとの位置関係が、ディファレンシャルキャリアの熱膨張収縮に起因して変化すると、これらギヤにおいて騒音や振動が発生しやすくなるなど、動力伝達状態に変動が生じるおそれがある。 In a differential device including a differential gear mechanism, a drive pinion shaft, and a differential carrier that accommodates and supports them, a dimensional change accompanying a temperature change, that is, a thermal expansion and contraction can be a problem. For example, if the positional relationship between the ring gear fixed to the differential gear mechanism and the pinion gear provided on the drive pinion shaft changes due to the thermal expansion and contraction of the differential carrier, noise and vibration are likely to occur in these gears. There is a possibility that the power transmission state fluctuates.
特許文献1では、ディファレンシャルキャリアを、線膨張係数の異なる複数の構造体から構成している。この構成によれば、ディファレンシャルキャリアの構造体を全て線膨張係数の高いものとした場合と比較して、これよりも線膨張係数の低い構造体によってディファレンシャルキャリアの熱膨張収縮が抑制される。 In Patent Document 1, the differential carrier is composed of a plurality of structures having different linear expansion coefficients. According to this configuration, the thermal expansion and contraction of the differential carrier is suppressed by the structure having a lower linear expansion coefficient than the case where all the differential carrier structures have a high linear expansion coefficient.
本発明は、ディファレンシャルキャリアにおける温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制するための、新規な手段を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel means for suppressing a dimensional change accompanying a temperature change in a differential carrier, that is, a change in a power transmission state caused by thermal expansion and contraction.
上記目的を達成するために、本発明に係る差動装置は、
差動歯車機構に固定されたリングギヤと、
当該リングギヤに噛合するピニオンギヤを遠位端部に有するドライブピニオン軸と、
前記ドライブピニオン軸の少なくともピニオンギヤの近傍を支持する遠位軸受と、
前記差動歯車機構と前記遠位軸受のアウターレースとを支持するディファレンシャルキャリアと、
を備えた差動装置であって、
前記アウターレースは、当該アウターレースの径方向外側に延在する係合片であって、前記アウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有する係合片を備え、前記係合面は、前記ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a differential according to the present invention includes:
A ring gear fixed to the differential gear mechanism;
A drive pinion shaft having a pinion gear meshing with the ring gear at the distal end;
A distal bearing that supports at least the vicinity of the pinion gear of the drive pinion shaft;
A differential carrier that supports the differential gear mechanism and the outer race of the distal bearing;
A differential device comprising:
The outer race includes an engagement piece that extends outward in the radial direction of the outer race, and has an engagement piece that has an engagement surface distal to the proximal end of the outer race. The mating surface engages with a shoulder provided on the differential carrier.
本発明によれば、遠位軸受のアウターレースの係合片が、ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合するところ、係合片がアウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有するため、アウターレースの近位端部においてディファレンシャルキャリアに係合する構成と比較して、差動歯車機構を支持する支持点と、アウターレースを支持する支持点との間のディファレンシャルキャリアの寸法が小さくなる。このため、本発明によれば、ディファレンシャルキャリアにおける温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、したがって熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。 According to the present invention, when the engagement piece of the outer race of the distal bearing is engaged with the shoulder provided on the differential carrier, the engagement piece is engaged more distally than the proximal end of the outer race. A differential carrier between the support point that supports the differential gear mechanism and the support point that supports the outer race as compared to the configuration that engages the differential carrier at the proximal end portion of the outer race because it has a mating surface. The dimension of becomes smaller. For this reason, according to this invention, the dimensional change accompanying the temperature change in a differential carrier can be suppressed, Therefore, the change of the power transmission state resulting from thermal expansion and contraction can be suppressed.
以下、本発明の実施形態につき、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用の差動装置の平面断面図である。本実施形態の差動装置1は、例えば、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)の車両における後輪駆動用のものである。なお、図1において、矢印の「前」と示した方向が車両の前方側である。本明細書では、動力伝達経路において駆動源に近い方向を「近位」、駆動源から遠い方向を「遠位」と称するものであり、本実施形態に係る差動装置1では、車両の前方側が「近位」である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional plan view of a vehicle differential device according to a first embodiment of the present invention. The differential device 1 of the present embodiment is for driving rear wheels in a FR (front engine / rear drive) vehicle, for example. In FIG. 1, the direction indicated by “front” of the arrow is the front side of the vehicle. In this specification, the direction close to the drive source in the power transmission path is referred to as “proximal”, and the direction far from the drive source is referred to as “distal”. In the differential device 1 according to this embodiment, the front of the vehicle The side is “proximal”.
図1に示すように、差動装置1は、ディファレンシャルハウジング20、ドライブピニオン軸13、ドライブピニオンギヤ14、フロント軸受15、リヤ軸受16、リングギヤ18、差動歯車機構31などから構成されている。
As shown in FIG. 1, the differential device 1 includes a
ディファレンシャルハウジング20は、ディファレンシャルキャリア21とキャリアカバー22とからなる。これらディファレンシャルキャリア21及びキャリアカバー22は、いずれもアルミニウム系材料からなる。キャリアカバー22はディファレンシャルキャリア21後端の開口部に、ボルト25によって締結される。
The
ディファレンシャルキャリア21の前方部(車両の前方側)には、その内部にピニオン軸室23が形成され、このピニオン軸室23の内部に、転がり軸受であるフロント軸受15及びリヤ軸受16が嵌合されている。これらフロント軸受15及びリヤ軸受16によって、ドライブピニオン軸13が回転可能に軸支されている。リヤ軸受16は、ドライブピニオン軸13のドライブピニオンギヤ14の近傍を支持するものであり、本発明における遠位軸受に相当する。なお、本実施形態ではフロント軸受15及びリヤ軸受16に、損失低減を目的としてアンギュラ玉軸受(単列,複列)を用いているが、軸受は例えば、差動装置で一般的に用いられる円すいころ軸受であってもよい。
A
リヤ軸受16は、インナーレース41、アウターレース42、及びこれらの間で転動する2列のボール43を備えており、ボール43は樹脂製の保持器44によって保持されている。
The
ドライブピニオン軸13の一端(車両の前方側)には、フランジ6が、ナット5によって締結されている。フランジ6とフロント軸受15との間には、オイルシール17が設けられている。フランジ6は、ボルト(不図示)によって、車両前部に設けられた駆動源であるエンジン(不図示)の動力を伝達する不図示のプロペラシャフトの最後端部と連結されている。駆動源はモータであっても良い。
A
ドライブピニオン軸13の遠位端部、すなわちフランジ6の反対側となる軸端には、ドライブピニオンギヤ14が一体に形成され、ドライブピニオンギヤ14はリングギヤ18と噛合している。このドライブピニオンギヤ14とリングギヤ18とのギヤ比によって、ドライブピニオン軸13の回転駆動力が減速され、その減速後の駆動力がリングギヤ18に伝達される。ドライブピニオンギヤ14およびリングギヤ18は、かさ歯車やその一種であるハイポイドギヤなどを用いて構成されている。ハイポイドギヤを用いた場合、リングギヤ18の軸方向は、ドライブピニオン軸13の軸方向と高さが異なり且つ平面視で直交するねじれの位置となる。
A
リングギヤ18は、差動歯車機構31と共に、ディファレンシャルキャリア21の内部において、その後方部(車両の後方側)に形成されたデフ機構室24に収容されている。差動歯車機構31は、デフケース33、サイドギヤ34,35、デフピニオン36,37、デフピニオン軸38などから構成されている。デフケース33には、リングギヤ18がボルト32によって固定されており、これにより、リングギヤ18はデフケース33と一体回転可能となっている。
The
デフケース33の中空部には、デフケース33の回転の際の中心軸となる軸線Aと直交する方向にデフピニオン軸38が保持され、このデフピニオン軸38の両軸端部分に、一対のデフピニオン36,37が互いに対向する向きで回転可能に軸支されている。デフピニオン36,37には、デフピニオン軸38を境にしてデフケース33の中空部の左右に配設された一対のサイドギヤ34,35が噛合している。これらサイドギヤ34,35には、デフケース33に挿通された左右の車軸(不図示)の一端がそれぞれ一体回転可能に連結され、左右の各車軸の他端には、左右の各車輪(不図示)が接続される。
In the hollow portion of the
このように構成された差動装置1において、エンジン(不図示)の駆動力は、トランスミッション(不図示)により変速され、変速後の駆動力が不図示のプロペラシャフトを通じて、ドライブピニオン軸13に伝達される。ドライブピニオン軸13のドライブピニオンギヤ14が回転すると、そのドライブピニオンギヤ14に噛み合ったリングギヤ18と、そのリングギヤ18が固定されたデフケース33とが共に回転駆動される。デフケース33の回転により、その中空部のサイドギヤ34,35、デフピニオン36,37、デフピニオン軸38と、デフケース33に挿通された左右の車軸(不図示)とが一体に回転駆動される。そして、この車軸の回転により、左右の車輪(不図示)が差動回転するように駆動される。
In the differential device 1 configured as described above, the driving force of the engine (not shown) is changed by a transmission (not shown), and the driving force after the transmission is transmitted to the
さて、上述のとおり、ディファレンシャルハウジング20を構成するディファレンシャルキャリア21はアルミニウム系材料からなる。これに対し、差動装置1の残余の主たる部材、とくにドライブピニオン軸13、ドライブピニオンギヤ14、フロント軸受15、リヤ軸受16、リングギヤ18及び差動歯車機構31は、いずれも鉄により構成されている。アルミニウム系材料の線膨張係数は、鉄よりも顕著に大きいため、差動装置1においては、温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮が問題になりうる。例えば、差動歯車機構31に固定されたリングギヤ18と、ドライブピニオン軸13に設けられたドライブピニオンギヤ14との位置関係が、ディファレンシャルキャリア21の熱膨張収縮に起因して変化すると、これらギヤにおいて騒音(うなり音など)や振動が発生しやすくなるなど、動力伝達状態に変動が生じるおそれがある。
Now, as described above, the
そこで、第1実施形態に係る差動装置1では、ディファレンシャルキャリア21における温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制するための、新規な手段が提供されている。すなわち、本発明における遠位軸受であるリヤ軸受16のアウターレース42は、当該アウターレース42の径方向外側に延在する係合片45を備えており、この係合片45がディファレンシャルキャリア21と係合している。
Therefore, the differential device 1 according to the first embodiment provides a novel means for suppressing a dimensional change accompanying a temperature change in the
図2に示されるように、係合片45は、アウターレース42の遠位端部42aに設けられている。係合片45は、近位方向を向いた係合面45aを有する。他方、ディファレンシャルキャリア21は、肩部21aを有し、係合片45は、この肩部21aと係合することによって、近位方向への移動を規制される。アウターレース42の近位端部42bは、その近位方向に対向するディファレンシャルキャリア21の第2肩部21bとは当接しておらず、アウターレース42の組み付け後において、両者の間には間隙gが形成される。
As shown in FIG. 2, the
図3に示されるとおり、係合片45は、アウターレース42の全周に亘って設けられており、このため係合片45の形状は全体として鍔状となっている。これに対応して、ディファレンシャルキャリア21の肩部21aも、アウターレース42を囲む全周に亘り環状に設けられている。係合片45を鍔状としたことにより、その剛性を高めることができる。ただし、係合片45及び肩部21aは、アウターレース42の周囲のうち一部のみに設けられていても良く、また複数のタブ状の係合片を設けても良い。
As shown in FIG. 3, the
以上のとおり構成された第1実施形態の差動装置1では、リヤ軸受16(遠位軸受)のアウターレース42の係合片45が、ディファレンシャルキャリア21に設けられた肩部21aと係合するところ、係合片45がアウターレース42の近位端部42b(図2参照)よりも遠位側に、近位方向を向いた係合面45aを有するため、アウターレース42の近位端部42bにおいてディファレンシャルキャリア21に係合する構成と比較して、差動歯車機構31を支持する支持点(例えば、デフケース33に挿通された左右の車軸(不図示)の軸線A)と、アウターレース42を支持する支持点との間のディファレンシャルキャリア21の寸法が小さくなる。具体的には、軸線Aと係合片45の係合面45aとの間の寸法L1と、軸線Aとアウターレース42の近位端部42bとの間の寸法L2とでは、前者の方が小さい(L1<L2)。一般に部材の熱膨張量は、線膨張係数×寸法×温度差によって定まるところ、本実施形態によれば、差動歯車機構31を支持する支持点(軸線A)と、アウターレース42を支持する支持点(係合面45a)との間の寸法をより小さくできるため、ディファレンシャルキャリア21における温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、したがって熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。
In the differential device 1 of the first embodiment configured as described above, the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。上述した第1実施形態では、ドライブピニオン軸13の遠位端部の近傍をリヤ軸受16で支持すると共に、ドライブピニオン軸13の近位端部の近傍を、リヤ軸受16とは別の部材であるフロント軸受15で支持している。しかしながら、アルミニウム系材料からなるディファレンシャルキャリア21における線膨張係数が、鉄からなる他の主部材とくにドライブピニオン軸13よりも高いため、温度上昇時には、リヤ軸受16とフロント軸受15との間の領域におけるディファレンシャルキャリア21の熱膨張の影響が顕著になり、組み付け工程でリヤ軸受16とフロント軸受15との間に付与していた軸方向の予圧が減少し、異音や耐久性低下の原因になりうる。そこで第2実施形態では、上述した第1実施形態におけるリヤ軸受16及びフロント軸受15に代えて、ドライブピニオン軸113の遠位端部の近傍及び近位端部の近傍を共に保持するためのユニット軸受116を用いたものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the above-described first embodiment, the vicinity of the distal end portion of the
図4において、第2実施形態に係る差動装置においては、ディファレンシャルキャリア121の前方部(車両の前方側)の内部にピニオン軸室123が形成され、このピニオン軸室123に、転がり軸受であるユニット軸受116が収容されている。ユニット軸受116は、インナーレース141a,141b、単一部材であるアウターレース142、及びこれらの間で転動する2列のボール143を備えており、ボール143は樹脂製の保持器144によって保持されている。更にユニット軸受116は、その近位側(すなわち、図4における右側)の端部の近傍において、1列のボール146を備えている。このような構成を採用した結果、ユニット軸受116では、遠位側のボール143によってドライブピニオン軸113の遠位端部の近傍が、またボール146によってドライブピニオン軸113の近位端部の近傍が、それぞれ回転可能に支持される。ユニット軸受116はドライブピニオン軸113の近位端部の近傍を支持する機能を有するが、なおドライブピニオン軸113のピニオンギヤ114の近傍を支持するものであり、本発明における遠位軸受に相当する。アウターレース142には潤滑のための通孔142cが穿設されている。ユニット軸受116は円すいころ軸受であってもよい。
In FIG. 4, in the differential gear according to the second embodiment, a
ユニット軸受116のアウターレース142は、当該アウターレース142の径方向外側に延在する係合片145を備えている。係合片145は、アウターレース142の遠位端部142aに設けられている。係合片145は、近位方向を向いた係合面145aを有する。他方、ディファレンシャルキャリア121は、肩部121aを有し、係合片145は、この肩部121aと係合することによって、近位方向への移動を規制される。アウターレース142の近位端部142bは、その近位方向に対向するディファレンシャルキャリア121の第2肩部121bとは当接しておらず、アウターレース142の組み付け後において、両者の間には間隙gが形成される。なお係合片145は、アウターレース142の全周に亘って設けられている。これに対応して、ディファレンシャルキャリア121の肩部121aも、アウターレース42を囲む全周に亘り環状に設けられている。ただし、係合片145及び肩部121aは、アウターレース142の周囲のうち一部のみに設けられていても良く、また複数のタブ状の係合片を設けても良い。
The
係合片145には少なくとも1つの通孔145bが設けられ、アウターレース142はボルト147によって、通孔145bを通じてディファレンシャルキャリア121に固定されている。
The
以上のとおり構成された第2実施形態に係る差動装置では、アウターレース142に設けられた係合片145が、ディファレンシャルキャリア121に設けられた肩部121aと係合する。したがって、第1実施形態と同様に、差動歯車機構31を支持する支持点(軸線A)と、アウターレース142を支持する支持点(係合面145a)との間の寸法をより小さくでき、ディファレンシャルキャリア121における温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。
In the differential device according to the second embodiment configured as described above, the
そして第2実施形態では、ドライブピニオン軸113の遠位端部及び近位端部を共に保持するためのユニット軸受116を用いており、とくに、ドライブピニオン軸113の遠位端部の近傍と近位端部の近傍とを、単一部材であるアウターレース142によって保持している。したがって、アルミニウム系材料からなるディファレンシャルキャリア121における線膨張係数が、鉄からなる他の主部材とくにドライブピニオン軸113よりも高いにもかかわらず、温度上昇時には、ドライブピニオン軸113の遠位端部と近位端部との間の領域におけるディファレンシャルキャリア121の熱膨張が、ボール143,146の保持点の間隔に及ぼす影響を抑制することができる。したがって第2実施形態では、組み付け工程でリヤ軸受16とフロント軸受15との間に付与していた軸方向の予圧の減少や、異音や耐久性低下を抑制することができる。
In the second embodiment, the unit bearing 116 for holding both the distal end portion and the proximal end portion of the
なお、上記各実施形態では、係合片45,145を遠位軸受のアウターレース42,142の遠位側の端部に設けたが、本発明における係合片はアウターレースの近位側の端部よりも遠位側に係合面を有するものであれば、上述の構成に限られない。上記各実施形態では、後輪用の差動装置の例を示したが、本実施形態の差動装置は前輪用の差動装置にも適用可能である。ディファレンシャルキャリアや他の部材の材質は、上述のものに限られず、例えばディファレンシャルキャリアにマグネシウム系材料などの他の軽量非鉄金属を用いても良い。ディファレンシャルキャリアを、線膨張係数の異なる複数の構造体から構成しても良い。
In each of the above embodiments, the
本発明は前述の各態様および変形例のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described aspects and modifications, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.
1 差動装置
13,113 ドライブピニオン軸
14,114 ドライブピニオンギヤ
15 フロント軸受
16 リヤ軸受
18 リングギヤ
20 ディファレンシャルハウジング
21,121 ディファレンシャルキャリア
21a,121a 肩部
31 差動歯車機構
42,142 アウターレース
45,145 係合片
45a,145a 係合面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Differential device 13,113 Drive pinion shaft 14,114 Drive pinion gear 15
Claims (1)
当該リングギヤに噛合するピニオンギヤを遠位端部に有するドライブピニオン軸と、
前記ドライブピニオン軸の少なくともピニオンギヤの近傍を支持する遠位軸受と、
前記差動歯車機構と前記遠位軸受のアウターレースとを支持するディファレンシャルキャリアと、
を備えた差動装置であって、
前記アウターレースは、当該アウターレースの径方向外側に延在する係合片であって、前記アウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有する係合片を備え、前記係合面は、前記ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合することを特徴とする差動装置。 A ring gear fixed to the differential gear mechanism;
A drive pinion shaft having a pinion gear meshing with the ring gear at the distal end;
A distal bearing that supports at least the vicinity of the pinion gear of the drive pinion shaft;
A differential carrier that supports the differential gear mechanism and the outer race of the distal bearing;
A differential device comprising:
The outer race includes an engagement piece that extends outward in the radial direction of the outer race, and has an engagement piece that has an engagement surface distal to the proximal end of the outer race. The mating surface engages with a shoulder provided on the differential carrier.
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