JP2018091412A - ディファレンシャルギヤ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型・軽量化を達成しながら、ピニオンギヤのギヤ支持部での摩耗を低減すること。
【解決手段】デフケース７に固定されるピニオンシャフト８と、ピニオンシャフト８に回転可能に支持されるピニオンギヤ９，１０と、ピニオンギヤ９，１０に両側から噛み合うと共にドライブシャフト１５，１７がそれぞれに嵌合される第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２と、を備える。このディファレンシャルギヤ装置Ｄにおいて、ピニオンギヤ９，１０のピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが、ドライブシャフト１５，１７とは反対側に向けて外側に形成される。第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２のサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが、ドライブシャフト１５，１７に向けて内側に形成される。ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で互いに噛み合わせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤに両側から噛み合う第１サイドギヤ及び第２サイドギヤを備えるディファレンシャルギヤ装置に関する。

従来、デフケースに固定されるピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤと、ピニオンギヤに両側から噛み合うと共にドライブシャフトが嵌合されるサイドギヤと、を備える。そして、ピニオンギヤのピニオンギヤ歯が、ドライブシャフトに向けて内側に形成され、サイドギヤのサイドギヤ歯が、ドライブシャフトとは反対側に向けて外側に形成される。この差動ギヤ構成により、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とを、サイドギヤの外側位置で互いに噛み合わせるディファレンシャルギヤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１３０２号公報

しかしながら、従来装置にあっては、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とが噛み合いながら動力を伝達するとき、ギヤ噛み合い力の分力として、ピニオンギヤにドライブシャフトと反対側（デフケース側）に向けたスラスト力が発生する。一方、デフケースが回転するときピニオンギヤには遠心力が発生する。このスラスト力と遠心力は同じ方向に発生するため、ピニオンギヤの外周面とデフケースの内周面との間には、２つの力を合わせた合力によって高い面圧が発生する。このため、ピニオンギヤのケース支持構造を、高い面圧を支持することが可能な構造にする必要があり、装置を小型・軽量化しようとしても限界がある。さらに、ピニオンギヤのケース支持部では、高い支持面圧を受けながら相対回転状態で接触干渉することにより摩耗が発生する、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、装置の小型・軽量化を達成しながら、ピニオンギヤのギヤ支持部での摩耗を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、デフケースに固定されるピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤと、第１サイドギヤ及び第２サイドギヤと、を備える。
第１サイドギヤ及び第２サイドギヤは、ピニオンギヤに両側から噛み合うと共にドライブシャフトがそれぞれに嵌合される。
このディファレンシャルギヤ装置において、ピニオンギヤのピニオンギヤ歯が、ドライブシャフトとは反対側に向けて外側に形成される。
第１サイドギヤ及び第２サイドギヤのサイドギヤ歯が、ドライブシャフトに向けて内側に形成される。
ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とを、第１サイドギヤ及び第２サイドギヤの内側位置で互いに噛み合わせる。

即ち、本発明者等は、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯との噛み合わせ位置が、サイドギヤ外側なのかサイドギヤ内側なのかによってピニオンギヤに発生するスラスト力の方向が変わることを知見した。
この点に着目し、デフケースの反対側に向けたスラスト力が発生するように、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とを、第１サイドギヤ及び第２サイドギヤの内側位置で互いに噛み合わせるようにした。これにより、ピニオンギヤの支持面が、ケース支持面から内側支持面（シャフト支持面やギヤ支持面等）に移行する。そして、ピニオンギヤに作用する遠心力がスラスト力の反対方向になり、ピニオンギヤを支持する支持面圧が軽減される。
この結果、装置の小型・軽量化を達成しながら、ピニオンギヤのギヤ支持部での摩耗を低減することができる。

実施例１のディファレンシャルギヤ装置が適用された車両用自動変速機ユニットの概略構成を示す断面図である。 実施例１のディファレンシャルギヤ装置における差動ギヤ詳細構成を示す断面図である。 比較例において動力伝達時にピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯の噛み合いで生じるスラスト力の支持作用を示す作用説明図である。 実施例１において動力伝達時にピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯の噛み合いで生じるスラスト力の支持作用を示す作用説明図である。 比較例と実施例１との対比によるディファレンシャルギヤ装置の径方向寸法の短縮によるコンパクト化作用を示す作用説明図である。

以下、本発明によるディファレンシャルギヤ装置を実現する最良の実施形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
実施例１におけるディファレンシャルギヤ装置は、自動変速機構や終減速ギヤ機構等をユニットケースに内蔵する車両用自動変速機ユニットに適用される。以下、実施例１の構成を、「車両用自動変速機ユニットの概略構成」、「ディファレンシャルギヤ装置の差動ギヤ詳細構成」に分けて説明する。

［車両用自動変速機ユニットの概略構成］
図１は、実施例１のディファレンシャルギヤ装置が適用された車両用自動変速機ユニットの概略構成を示す。以下、図１に基づいて車両用自動変速機ユニットの概略構成を説明する。

車両用自動変速機ユニットは、図１に示すように、ユニットケース１に内蔵される図外のトルクコンバータと、図外の自動変速機構と、終減速ギヤ機構Ｇと、ディファレンシャルギヤ装置Ｄと、を有する。
ここで、自動変速機構とは、２つのプーリとベルトによるベルト式無段変速機構、複数の遊星ギヤと変速締結要素を組み合わせた有段変速機構、等のように、電子制御/油圧制御によって変速比や変速段が自動的に変更される機構をいう。

終減速ギヤ機構Ｇは、図１に示すように、自動変速機構の出力側に配され、第１減速ギヤ２と、第２減速ギヤ３と、第３減速ギヤ４と、第４減速ギヤ５と、を有する。第１減速ギヤ２と第２減速ギヤ３とが噛み合って１段目減速ギヤ段を構成し、第３減速ギヤ４と第４減速ギヤ５とが噛み合って２段目減速ギヤ段を構成する。なお、第２減速ギヤ３と第３減速ギヤ４は、ユニットケース１に両端部が回転可能にベアリング支持される減速ギヤ軸６に設けられる。

ディファレンシャルギヤ装置Ｄは、図１に示すように、終減速ギヤ機構Ｇから入力される回転駆動力を左右の駆動輪に分ける位置に配され、旋回走行時等において、左右の駆動輪の差動回転を許容する機能を有する。このディファレンシャルギヤ装置Ｄは、デフケース７と、ピニオンシャフト８と、第１ピニオンギヤ９と、第２ピニオンギヤ１０と、第１サイドギヤ１１と、第２サイドギヤ１２と、を有する。

デフケース７は、ユニットケース１に両端部が回転可能にローラベアリング等により支持され、終減速ギヤ機構Ｇの第３減速ギヤ４（ドライブギヤ）と噛み合う第４減速ギヤ５（リングギヤ）が外周位置に固定される。このデフケース７は、第４減速ギヤ５や駆動輪から回転駆動力を入力すると、ドライブ軸線DLを回転中心軸として回転駆動する。

ピニオンシャフト８は、ケース空間１３の中心部位置を貫通して配され、デフケース７に対し固定ピン１４により固定される。ピニオンシャフト８のシャフト中心軸線CLは、ドライブ軸線DLと直交する関係とされている。このピニオンシャフト８は、デフケース７と一体にドライブ軸線DLを回転中心軸として回転する。

第１ピニオンギヤ９は、ピニオンシャフト８の一端部（図１の上端部）に回転可能にベアリング支持され、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２と噛み合う。第２ピニオンギヤ１０は、ピニオンシャフト８の他端部（図１の下端部）に回転可能にベアリング支持され、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２と噛み合う。

第１サイドギヤ１１は、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０に対して一方側（図１の左側）から噛み合うと共に第１ドライブシャフト１５がスプライン嵌合される。第１サイドギヤ１１が受けるギヤ噛み合い反力のドライブ軸線方向分力（図１の左方向分力）は、スラストベアリング１６により受けられる。なお、第１ドライブシャフト１５の第１サイドギヤ１１と反対側の端部には、図外の駆動輪が装着される。

第２サイドギヤ１２は、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０に対して他方側（図１の右側）から噛み合うと共に第２ドライブシャフト１７がスプライン嵌合される。第２サイドギヤ１２が受けるギヤ噛み合い反力のドライブ軸線方向分力（図１の右方向分力）は、スラストベアリング１８により受けられる。なお、第２ドライブシャフト１７の第２サイドギヤ１２と反対側の端部には、図外の駆動輪が装着される。

［ディファレンシャルギヤ装置の差動ギヤ詳細構成］
図２は、実施例１のディファレンシャルギヤ装置Ｄの差動ギヤ詳細構成を示す。以下、図２に基づいて差動ギヤ詳細構成を説明する。

第１ピニオンギヤ９は、ピニオンシャフト８のシャフト中心軸線CLを回転中心軸としてニードルベアリング１９により回転可能に支持される。この第１ピニオンギヤ９は、第１ピニオン本体部９ａと、第１ピニオンギヤ歯９ｂと、第１延設部９ｃと、第１外側平面９ｄと、第１内側平面９ｅと、を有する。

第１ピニオン本体部９ａは、外側が小径で内側が大径の円錐形による構成であり、第１ピニオン本体部９ａの外側円錐面には、第１ピニオンギヤ歯９ｂが形成される。

第１延設部９ｃは、第１ピニオン本体部９ａと一体に延設形成された円筒状部分であり、第１ピニオン本体部９ａからピニオンシャフト８に沿って両ドライブシャフト１５，１７に向かって内側方向に延びる。そして、第１延設部９ｃの端面位置を、ドライブ軸線DLの少し手前の位置とする。

第１外側平面９ｄは、第１ピニオン本体部９ａの外面側に、両ドライブシャフト１５，１７に平行な面として形成される。この第１外側平面９ｄによってデフケース７の内面との間に所定のクリアランスt1（図１）が確保される。第１内側平面９ｅは、第１ピニオン本体部９ａの内面側に、第１ピニオンギヤ歯９ｂから第１延設部９ｃまでの領域で両ドライブシャフト１５，１７と平行に延びる面である。

第２ピニオンギヤ１０は、ピニオンシャフト８のシャフト中心軸線CLを回転中心軸としてニードルベアリング２０により回転可能に支持される。この第２ピニオンギヤ１０は、第１ピニオンギヤ９と同様の構成であり、第２ピニオン本体部１０ａと、第２ピニオンギヤ歯１０ｂと、第２延設部１０ｃと、第２外側平面１０ｄと、第２内側平面１０ｅと、を有する。

第２ピニオン本体部１０ａは、外側が小径で内側が大径の円錐形による構成であり、第２ピニオン本体部１０ａの外側円錐面には、第２ニオンギヤ歯１０ｂが形成される。

第２延設部１０ｃは、第２ピニオン本体部１０ａと一体に延設形成された円筒状部分であり、第２ピニオン本体部１０ａからピニオンシャフト８に沿って両ドライブシャフト１５，１７に向かって内側方向に延びる。そして、第２延設部１０ｃの端面位置を、ドライブ軸線DLの少し手前の位置とする。

第２外側平面１０ｄは、第２ピニオン本体部１０ａの外面側に、両ドライブシャフト１５，１７に平行な面として形成される。この第２外側平面１０ｄによってデフケース７の内面との間に所定のクリアランスt2（図１）が確保される。第２内側平面１０ｅは、第２ピニオン本体部１０ａの内面側に、第２ピニオンギヤ歯１０ｂから第２延設部１０ｃまでの領域で両ドライブシャフト１５，１７と平行に延びる面である。

第１延設部９ｃの端面と第２延設部１０ｃの端面との間には、両端面がそれぞれ当接するリング状のワッシャ２１が介装される。ワッシャ２１の外周面は、第１延設部９ｃの外周面及び第２延設部１０ｃの外周面と同一面上に形成される。即ち、第１延設部９ｃ、第２延設部１０ｃ、ワッシャ２１の同一外周面と、第１内側平面９ｅ及び第２内側平面１０ｅとによって、第１ドライブシャフト１５及び第２ドライブシャフト１７のシャフト端部を、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０とドライブ軸線方向に重なる位置まで挿入するシャフト挿入空間２２が形成される。

第１サイドギヤ１１は、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０に一側面から噛み合いながら、第１ドライブシャフト１５のドライブ軸線DLを回転中心軸として第１ドライブシャフト１５と一体に回転する。この第１サイドギヤ１１は、第１サイドギヤ本体部１１ａと、第１サイドギヤ歯１１ｂと、大径外周面１１ｃと、小径外周面１１ｄと、段差面１１ｅと、スプライン歯１１ｆと、を有する。

第１サイドギヤ歯１１ｂは、第１サイドギヤ本体部１１ａのうち、ピニオンシャフト８に近い側が大径で遠い側が小径の円錐形凹部の内側円錐面に形成される。この第１サイドギヤ歯１１ｂは、第１ピニオンギヤ歯９ｂと第２ピニオンギヤ歯１０ｂに対し、傾斜角度を有する噛み合い歯面を介して直交状態で噛み合わせている。

大径外周面１１ｃは、デフケース７の内面との間に所定のクリアランスを確保して形成される面で、大径外周面１１ｃの外径（シャフト中心軸線CL方向の径）が差動ギヤ機構の最大径になる。小径外周面１１ｄは、デフケース７の内面との間に所定のクリアランスを確保して形成される。段差面１１ｅは、デフケース７の段差面との間にスラストベアリング１６を介装する面である。スプライン歯１１ｆは、第１ドライブシャフト１５とスプライン嵌合する歯である。

第２サイドギヤ１２は、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０に一側面から噛み合いながら、第２ドライブシャフト１７のドライブ軸線DLを回転中心軸として第２ドライブシャフト１７と一体に回転する。この第２サイドギヤ１２は、第２サイドギヤ本体部１２ａと、第１サイドギヤ歯１２ｂと、大径外周面１２ｃと、小径外周面１２ｄと、段差面１２ｅと、スプライン歯１２ｆと、を有する。

第２サイドギヤ歯１２ｂは、第２サイドギヤ本体部１２ａのうち、ピニオンシャフト８に近い側が大径で遠い側が小径の円錐形凹部の内側円錐面に形成される。この第２サイドギヤ歯１２ｂは、第１ピニオンギヤ歯９ｂと第２ピニオンギヤ歯１０ｂに対し、傾斜角度を有する噛み合い歯面を介して直交状態で噛み合わせている。

大径外周面１２ｃは、デフケース７の内面との間に所定のクリアランスを確保して形成される面で、大径外周面１２ｃの外径（シャフト中心軸線CL方向の径）が差動ギヤ機構の最大径になる。小径外周面１２ｄは、デフケース７の内面との間に所定のクリアランスを確保して形成される。段差面１２ｅは、デフケース７の段差面との間にスラストベアリング１８を介装する面である。スプライン歯１２ｆは、第２ドライブシャフト１７とスプライン嵌合する歯である。

第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０と、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２とは、直交状態で噛み合わせる際のギヤ歯構成について説明する。

第１ピニオンギヤ９の第１ピニオンギヤ歯９ｂ及び第２ピニオンギヤ１０の第２ピニオンギヤ歯１０ｂが、両ドライブシャフト１５，１７（ドライブ軸線DL）とは反対側に向けて外側に形成される。第１サイドギヤ１１の第１サイドギヤ歯１０ｂ及び第２サイドギヤ１２の第２サイドギヤ歯１２ｂが、両ドライブシャフト１５，１７（ドライブ軸線DL）に向けて内側に形成される。そして、両ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂと両サイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で互いに噛み合わせている。

つまり、第１サイドギヤ歯１１ｂと第２サイドギヤ歯１２ｂは、第１ピニオンギヤ歯９ｂと第２ピニオンギヤ歯１０ｂに対して内側傾斜角度を有する噛み合い歯面により両側から噛み合わせている。
ここで、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとの噛み合い歯面に沿って引かれる線をギヤ噛み合い軸線という。そして、第１サイドギヤ歯１１ｂに対するギヤ噛み合い軸線GL1,GL1をドライブ軸線DLに向かって延ばしたときの交点を第１交点P1という。第２サイドギヤ歯１２ｂに対するギヤ噛み合い軸線GL2,GL2をドライブ軸線DLに向かって延ばしたときの交点を第２交点P2という。このとき、第１交点P1は、第１サイドギヤ歯１１ｂとピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとの噛み合い中心位置をドライブ軸線DLに向かって延ばしたときの噛み合い交点G1よりも外側（駆動輪側）の位置になる内側傾斜角度θ（＞90°）を有する。第２交点P2は、第２サイドギヤ歯１２ｂとピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとの噛み合い中心位置をドライブ軸線DLに向かって延ばしたときの噛み合い交点G2よりも外側（駆動輪側）の位置になる内側傾斜角度θ（＞90°）を有する。

次に、作用を説明する。
実施例１の作用を、「比較例でのスラスト力発生作用」、「実施例１でのスラスト力発生作用」、「ディファレンシャル装置の特徴作用」に分けて説明する。

［比較例でのスラスト力発生作用］
図３は、比較例において動力伝達時にピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯の噛み合いで生じるスラスト力の支持作用を示す。以下、図３に基づいて比較例でのスラスト力発生作用を説明する。

ディファレンシャルギヤ装置において、図３に示すように、ピニオンギヤのピニオンギヤ歯が、ドライブシャフトに向けて内側に形成され、サイドギヤのサイドギヤ歯が、ドライブシャフトとは反対側に向けて外側に形成される。この差動ギヤ構成により、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とを、サイドギヤの外側位置で互いに噛み合わせるものを比較例とする。

比較例のディファレンシャルギヤ装置にあっては、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とが噛み合いながら動力を伝達するとき、図３の矢印Ａで示す方向のギヤ噛み合い力が作用する。このとき、ピニオンギヤには、ギヤ噛み合い力の分力として、ドライブシャフトと反対側（デフケース側）に向けたスラスト力Ｆｓが発生する。

一方、駆動源や駆動輪からの回転入力によりデフケースが回転するとき、ピニオンギヤには、質量と回転半径と回転角速度とに応じた遠心力Ｆｃが発生する。このスラスト力Ｆｓと遠心力Ｆｃは、同じ方向に発生するため、ピニオンギヤの外周面とデフケースの内周面との間には、２つの力を合わせた合力によって高い面圧が発生する。

このため、ピニオンギヤのケース支持構造として、高い面圧を支持することが可能な構造にする必要があり、径方向（ピニオンシャフト方向）に大きくなり、ディファレンシャルギヤ装置を小型・軽量化しようとしても限界がある。例えば、ピニオンギヤのケース支持構造としては、図３に示すように、ピニオンギヤの外周面を凸球面形状とし、デフケースの内周面を凹球面形状とし、球面形状のスラストワッシャを介装させて接触面積を拡大するような構造になる。このようなケース支持構造にすると、２つのピニオンギヤの外周径が差動ギヤ機構の最大径になり、装置の小型・軽量化ができないばかりでなく、下記のような問題も加わる。
・ピニオンギヤとデフケースの接触面積が拡大するため、動力伝達時にディファレンシャルギヤ装置でのフリクショントルクが高くなり、動力性能が低下する。
・ピニオンギヤとデフケースとの接触面のそれぞれに球面加工を要するため、部品加工性が低下する。
・ピニオンギヤの外側円錐面をデフケースの内側円錐面に当接させた状態で組み立てるため、組立性が低下する。

さらに、ピニオンギヤのケース支持部では、高い支持面圧を受けながら相対回転状態で接触干渉することにより摩耗が発生する。車両用自動変速機ユニットの場合、ピニオンギヤやデフケースが摩耗すると、摩耗により生じる摩耗粉が変速機作動油に混入し、混入した摩耗粉が、コントロールバルブユニットに有する複数のスプールバルブのコンタミとなってしまう。

［実施例１でのスラスト力発生作用］
図４は、実施例１において動力伝達時にピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯の噛み合いで生じるスラスト力の支持作用を示す。以下、図４に基づいて実施例１でのスラスト力発生作用を説明する。

実施例１のディファレンシャルギヤ装置Ｄは、図４に示すように、ピニオンギヤ９，１０のピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが、両ドライブシャフト１５，１７とは反対側に向けて外側に形成される。サイドギヤ１１，１２のサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが、両ドライブシャフト１５，１７に向けて内側に形成される。この差動ギヤ構成により、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、サイドギヤ１１，１２の内側位置で互いに噛み合わせている。

この構成によって、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとが噛み合いながら動力を伝達するとき、図４の矢印Ｂで示す方向のギヤ噛み合い力が作用する。このとき、ピニオンギヤ９，１０には、ギヤ噛み合い力の分力として、両ドライブシャフト１５，１７に向けた内側方向のスラスト力Ｆｓが発生する。

即ち、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとが、サイドギヤ外側（比較例）を噛み合わせ位置とするのかサイドギヤ内側（実施例１）を噛み合わせ位置とするのかによって、ピニオンギヤ９，１０に発生するスラスト力Ｆｓの方向が変わる。このように、スラスト力Ｆｓの発生方向が変わることで、ピニオンギヤ９，１０の支持面が、ケース支持面（比較例）から内側支持面（実施例１）に移行する。
ここで、内側支持面とは、ギヤ支持面やシャフト支持面等のように、両ピニオンギヤ９，１０の内側位置（ドライブ軸線DL側位置）に存在する支持面をいう。ギヤ支持面とは、実施例１のように、第１ピニオンギヤ９の第１延設部９ｃの端面と第２ピニオンギヤ１０の第２延設部１０ｃの端面とを互いに当接させることによる支持面をいう。シャフト支持面とは、図示していないがピニオンシャフト８に設けた段差面に１つ又は２つのピニオンギヤを支持させることによる支持面をいう。

一方、駆動源や駆動輪からの回転入力によりデフケース７が回転するとき、ピニオンギヤ９，１０には、質量ｍと回転半径ｒと回転角速度ωに応じた遠心力Ｆｃ（＝ｍｒω²）が発生する。このスラスト力Ｆｓと遠心力Ｆｃは、異なる方向に発生するため、ピニオンギヤ９，１０を支持する内側支持面の支持面圧が軽減される。例えば、Ｆｓ＞Ｆｃのときは、支持面圧が（Ｆｓ−Ｆｃ）になり、Ｆｓ≦Ｆｃのときは、支持面圧がゼロになる。なお、Ｆｓ＜Ｆｃのときは、（Ｆｃ−Ｆｓ）による力がピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとの噛み合い位置で受けられる。

このように、ピニオンギヤ９，１０に発生するスラスト力Ｆｓの方向が変わることにより、ピニオンギヤ９，１０とデフケース７との間には面圧が発生しない。さらに、ピニオンギヤ９，１０を支持する内側支持面での支持面圧は、ピニオンギヤ９，１０に遠心力Ｆｃが発生することで軽減される。この結果、下記に列挙するようなメリットが得られることになる。
(a) ディファレンシャルギヤ装置Ｄの径方向のコンパクト化による車両用自動変速機ユニットの軽量化ができる。
(b) 軽量化による燃費向上を望めるし、コストダウンになる。
(c) ピニオンギヤとサイドギヤ間に発生するスラスト力の方向変更で、スラストワッシャを廃止することが可能である。
(d) ピニオンギヤとサイドギヤ間に発生するスラスト力の方向変更によりピニオンギヤの内側支持面の面圧が小さくなり、摩耗の不具合が防止できる。
(e) スラスト力による面圧が軽減されることで、フリクショントルクが低減され、動力性能を向上することができる。
(f) ピニオンギヤの凸球面加工を要さないことで、ピニオンギヤの加工性が向上する。
(g) 両ピニオンギヤの延設部（ボス部）が当たる状態で組み立てるので、組立性が向上する。

ここで、比較例と実施例１との対比によるディファレンシャルギヤ装置の径方向寸法の短縮によるコンパクト化作用を、図５に基づいて説明する。

比較例と実施例１との差動ギヤ機構において、第１サイドギヤと第２サイドギヤによる軸方向全長Ｌを同じ寸法にし、第１サイドギヤと第２サイドギヤのドライブシャフトをスプライン嵌合するシャフト差し込み径Ｒを同じ寸法にしたとする。

このとき、比較例の場合、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯とを、サイドギヤの外側位置で互いに噛み合わせる構成であるため、２つのピニオンギヤ間の距離が長くなり、ピニオンシャフトの長さSL1が長くなる。このため、比較例の差動ギヤ機構を内蔵するディファレンシャルギヤ装置は大型化する。

これに対し、実施例１の場合、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、サイドギヤ１１，１２の内側位置で互いに噛み合わせる構成である。このため、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０との間の距離が短くなり、ピニオンシャフト８の長さSL2（＜SL1）が短くなる。従って、実施例１の差動ギヤ機構を内蔵するディファレンシャルギヤ装置Ｄは、図５から明らかなように、比較例に比べてコンパクト化を達成することが可能になる。

［ディファレンシャル装置の特徴作用］
実施例１では、第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０のピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが、第１ドライブシャフト１５及び第２ドライブシャフト１７とは反対側に向けて外側に形成される。第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２のサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが、第１ドライブシャフト１５及び第２ドライブシャフト１７に向けて内側に形成される。ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で互いに噛み合わせる。

即ち、本発明者等は、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯との噛み合わせ位置が、サイドギヤ外側なのかサイドギヤ内側なのかによってピニオンギヤに発生するスラスト力の方向が変わることを知見した。
この点に着目し、デフケース７の反対側に向けたスラスト力Ｆｓが発生するように、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で互いに噛み合わせるようにした。これにより、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０の支持面が、ケース支持面から内側支持面であるギヤ支持面に移行する。そして、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０に作用する遠心力Ｆｃがスラスト力Ｆｓの反対方向になり、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０を支持する支持面圧が軽減される。
この結果、装置の小型・軽量化を達成しながら、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０のギヤ支持部での摩耗が低減される。

実施例１では、ピニオンギヤ９，１０は、外側が小径で内側が大径の円錐形によるピニオン本体部９ａ，１０ａの外側円錐面にピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが形成される。第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２は、ピニオンシャフト８に近い側が大径で遠い側が小径の円錐形凹部の内側円錐面にサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが形成される。サイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂは、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂに対して内側傾斜角度θを有する噛み合い歯面により両側から噛み合わせる。

例えば、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で噛み合わせる態様としては、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯との噛み合い歯面をドライブ軸線DLに平行な歯面とし、シャフト中心軸線CL方向に対向して噛み合わせる態様がある。しかし、この場合、噛み合い力がそのままスラスト力になり、スラスト力が大きくなる。さらに、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯との噛み合い歯面をドライブ軸線DLに平行な歯面であるため、ピニオンギヤ歯とサイドギヤ歯の歯面加工が困難である。
これに対し、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂの噛み合い歯面が、内側傾斜角度θを有する傾斜歯面であるため、噛み合い力の分力がスラスト力Ｆｓとなり、スラスト力Ｆｓが軽減される。さらに、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂは傘歯車構造であり、サイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂもピニオンシャフト８に向かって開いた歯になるため、歯面加工も容易になる。

実施例１では、第１ピニオンギヤ９は、第１ピニオン本体部９ａからピニオンシャフト８に沿って内側方向に延びる第１延設部９ｃを有し、第２ピニオンギヤ１０は、第２ピニオン本体部１０ａからピニオンシャフト８に沿って内側方向に延びる第２延設部１０ｃを有する。ここで、“内側方向”とは、ドライブ軸線DLに向かう方向をいう。

即ち、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０に加わるスラスト力Ｆｓにより、両ピニオンギヤ９，１０は互いに近づく方向へ力が作用する。これに対し、第１延設部９ｃと第２延設部１０ｃが互いに当接することで、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０におけるピニオンシャフト８の内側軸方向への移動が規制される。なお、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０におけるピニオンシャフト８の外側軸方向への移動は、サイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとの噛み合いにより規制される。
従って、新たに固定具等を用いたり、新たにピニオンシャフト８への加工を要したりすることなく、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０がスラスト力Ｆｓにより移動することが防止される。

実施例１では、第１延設部９ｃの端面と第２延設部１０ｃの端面との間に、両端面がそれぞれ当接するワッシャ２１を介装する。

即ち、旋回走行シーン等において、第１ドライブシャフト１５と第２ドライブシャフト１７の回転速度が異なるときは、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０は、両ドライブシャフト１５，１７の差動を吸収するように相対回転する。このとき、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０の相対回転に対しワッシャ２１を介装することで、相対回転時の摩耗が低減される。

実施例１では、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０は、第１ピニオン本体部９ａと第２ピニオン本体部１０ａの外面側に、ドライブ軸線DLに平行な第１外側平面９ｄと第２外側平面１０ｄをそれぞれ有する。

即ち、比較例の場合は、ピニオンギヤの外周面を球面形状に形成する必要があるため、加工工数を要して生産性が低いし、ピニオンギヤがサイドギヤの外径より外側に出っ張ることで、ピニオンシャフトのシャフト中心軸線方向における寸法が長くなる。
これに対し、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０の外周面を第１外側平面９ｄと第２外側平面１０ｄにするため、球面形状に形成する比較例に比べ生産性が高くなる。さらに、球面形状に形成するよりピニオンシャフト８のピニオン軸線CLの方向における寸法が比較例に比べて短くなり、装置の小型化が図られる。

次に、効果を説明する。
実施例１におけるディファレンシャルギヤ装置Ｄにあっては、下記に列挙する効果が得られる。

(1) デフケース７に固定されるピニオンシャフト８と、ピニオンシャフト８に回転可能に支持されるピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）と、ピニオンギヤに両側から噛み合うと共にドライブシャフト（第１ドライブシャフト１５、第２ドライブシャフト１７）がそれぞれに嵌合される第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２と、を備える。
このディファレンシャルギヤ装置Ｄにおいて、ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）のピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが、ドライブシャフト（第１ドライブシャフト１５、第２ドライブシャフト１７）とは反対側に向けて外側に形成される。
第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２のサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが、ドライブシャフト（第１ドライブシャフト１５、第２ドライブシャフト１７）に向けて内側に形成される。
ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂとを、第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２の内側位置で互いに噛み合わせる。
このため、装置の小型・軽量化を達成しながら、ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）のギヤ支持部での摩耗を低減することができる。

(2) ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）は、外側が小径で内側が大径の円錐形によるピニオン本体部９ａ，１０ａの外側円錐面にピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂが形成される。
第１サイドギヤ１１及び第２サイドギヤ１２は、ピニオンシャフト８に近い側が大径で遠い側が小径の円錐形凹部の内側円錐面にサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂが形成される。
サイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂは、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂに対して内側傾斜角度θを有する噛み合い歯面により両側から噛み合わせる。
このため、(1)の効果に加え、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂの歯面加工の容易性を確保しながら、ピニオンギヤ歯９ｂ，１０ｂとサイドギヤ歯１１ｂ，１２ｂの噛み合いによる動力伝達時にスラスト力Ｆｓを軽減することができる。

(3) ピニオンギヤとして、ピニオンシャフト８の一端部と他端部のそれぞれに回転可能に支持される第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０とを有する。
第１ピニオンギヤ９は、第１ピニオン本体部９ａからピニオンシャフト８に沿って内側方向に延びる第１延設部９ｃを有する。
第２ピニオンギヤ１０は、第２ピニオン本体部１０ａからピニオンシャフト８に沿って内側方向に延びる第２延設部１０ｃを有する。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、新たに固定具等を用いたり、新たにピニオンシャフト８への加工を要したりすることなく、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０がスラスト力Ｆｓにより移動することを防止することができる。

(4) 第１延設部９ｃの端面と第２延設部１０ｃの端面との間に、両端面がそれぞれ当接するワッシャ２１を介装する。
このため、(3)の効果に加え、第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０により差動を吸収する相対回転時において、第１延設部９ｃと第２延設部１０ｃの摩耗を低減することができる。

(5) ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）は、ピニオン本体部（第１ピニオン本体部９ａ、第２ピニオン本体部１０ａ）の外面側に、ドライブ軸線DLに平行な外側平面（第１外側平面９ｄ、第２外側平面１０ｄ）を有する。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、ピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ９、第２ピニオンギヤ１０）の生産性を高くすることができると共に、ディファレンシャルギヤ装置Ｄの小型化を図ることができる。

以上、本発明のディファレンシャルギヤ装置を実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、ピニオンギヤとして、ピニオンシャフト８の一端部と他端部のそれぞれに回転可能に支持される第１ピニオンギヤ９と第２ピニオンギヤ１０とを有する例を示した。しかし、ピニオンギヤとしては、ピニオンシャフトの一端部のみに１つのピニオンギヤを有する例であっても良い。

実施例１では、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０として、ピニオンシャフト８に沿って内側方向への移動を規制する移動規制構造として、第１延設部９ｃと第２延設部１０ｃによる例を示した。しかし、ピニオンギヤの内側方向への移動規制構造としては、ピニオンシャフトに段差構造を設けたり、ピニオンシャフトに位置規制リングを設けたりするような例であっても良い。

実施例１では、第１ピニオンギヤ９及び第２ピニオンギヤ１０として、第１ピニオン本体部９ａ及び第２ピニオン本体部１０ａの外面側に、ドライブ軸線DLに平行な第１外側平面９ｄ及び第２外側平面１０ｄを有する例を示した。しかし、第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤとしては、第１ピニオン本体部及び第２ピニオン本体部の外面側に、デフケースの内面形状と合致させた外側曲面を有する例であっても良い。

実施例１では、本発明のディファレンシャルギヤ装置を、自動変速機構や終減速ギヤ機構等をユニットケースに内蔵する車両用自動変速機ユニットに適用する例を示した。しかし、本発明のディファレンシャルギヤ装置は、手動変速機構や終減速ギヤ機構等をユニットケースに内蔵する車両用手動変速機ユニット、４輪駆動車の前後輪へ駆動力を分けるトランスファユニット等に対しても適用することができる。さらに、車両の左右駆動輪の間に配される単体のディファレンシャルギヤ装置に対しても適用できる。要するに、ピニオンシャフトと、ピニオンギヤと、第１サイドギヤ及び第２サイドギヤと、を備えるディファレンシャルギヤ装置であれば適用できる。

Ｄ ディファレンシャルギヤ装置
７ デフケース
８ ピニオンシャフト
９ 第１ピニオンギヤ（ピニオンギヤ）
９ａ 第１ピニオン本体部
９ｂ 第１ピニオンギヤ歯
９ｃ 第１延設部
９ｄ 第１外側平面
９ｅ 第１内側平面
１０ 第２ピニオンギヤ（ピニオンギヤ）
１０ａ 第２ピニオン本体部
１０ｂ 第２ピニオンギヤ歯
１０ｃ 第２延設部
１０ｄ 第２外側平面
１０ｅ 第２内側平面
１１ 第１サイドギヤ
１１ａ 第１サイドギヤ本体部
１１ｂ 第１サイドギヤ歯
１１ｆ スプライン歯
１２ 第２サイドギヤ
１２ａ 第２サイドギヤ本体部
１２ｂ 第２サイドギヤ歯
１５ 第１ドライブシャフト
１７ 第２ドライブシャフト
２１ ワッシャ
CL シャフト中心軸線
DL ドライブ軸線

Claims (5)

1. デフケースに固定されるピニオンシャフトと、
   前記ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤに両側から噛み合うと共にドライブシャフトがそれぞれに嵌合される第１サイドギヤ及び第２サイドギヤと、
   を備えるディファレンシャルギヤ装置において、
   前記ピニオンギヤのピニオンギヤ歯が、前記ドライブシャフトとは反対側に向けて外側に形成され、
   前記第１サイドギヤ及び第２サイドギヤのサイドギヤ歯が、前記ドライブシャフトに向けて内側に形成され、
   前記ピニオンギヤ歯と前記サイドギヤ歯とを、前記第１サイドギヤ及び第２サイドギヤの内側位置で互いに噛み合わせる
   ことを特徴とするディファレンシャルギヤ装置。
2. 請求項１に記載されたディファレンシャルギヤ装置において、
   前記ピニオンギヤは、外側が小径で内側が大径の円錐形によるピニオン本体部の外側円錐面に前記ピニオンギヤ歯が形成され、
   前記第１サイドギヤ及び第２サイドギヤは、前記ピニオンシャフトに近い側が大径で遠い側が小径の円錐形凹部の内側円錐面に前記サイドギヤ歯が形成され、
   前記サイドギヤ歯は、前記ピニオンギヤ歯に対して内側傾斜角度を有する噛み合い歯面により両側から噛み合わせる
   ことを特徴とするディファレンシャルギヤ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたディファレンシャルギヤ装置において、
   前記ピニオンギヤとして、前記ピニオンシャフトの一端部と他端部のそれぞれに回転可能に支持される第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとを有し、
   前記第１ピニオンギヤは、第１ピニオン本体部から前記ピニオンシャフトに沿って内側方向に延びる第１延設部を有し、
   前記第２ピニオンギヤは、第２ピニオン本体部から前記ピニオンシャフトに沿って内側方向に延びる第２延設部を有する
   ことを特徴とするディファレンシャルギヤ装置。
4. 請求項３に記載されたディファレンシャルギヤ装置において、
   前記第１延設部の端面と前記第２延設部の端面との間に、両端面がそれぞれ当接するワッシャを介装する
   ことを特徴とするディファレンシャルギヤ装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載されたディファレンシャルギヤ装置において、
   前記ピニオンギヤは、ピニオン本体部の外面側に、ドライブ軸線に平行な外側平面を有する
   ことを特徴とするディファレンシャルギヤ装置。