JP2018119564A - ディファレンシャルケース - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌損失を低減しながらディファレンシャルケース内部に流入する潤滑油量を増大させることができるディファレンシャルケースを提供すること。
【解決手段】差動ギヤ機構を収容するディファレンシャルケース１０は、ボス部１８−２とフランジ部１９との間の外周面１１および内周面１２に、孔１６と、孔１６から離隔した位置に設けられた開口部１７とを有する。２つの開口部１７は、開口において形成される開口面に対して垂直な開口方向が回転軸Ｏに対して傾斜するように、回転軸Ｏを挟んで対向する位置に設けられている。接続面１３は、回転軸Ｏに直交する面において、回転軸Ｏと外縁１４とを通る径方向線が内縁１５よりも開口部の中心側に位置するように形成され、かつ、外周面１１上の開口幅ｄ１は、内周面１２上の開口幅ｄ２よりも広く形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディファレンシャルケースに関し、より詳細には、差動ギヤ機構を収容するディファレンシャルケースに関する。

従来、自動車の差動装置（ディファレンシャル）として、そのディファレンシャルハウジング内に、リングギヤと、リングギヤに噛み合うピニオンギヤを有するドライブピニオン軸と、ドライブピニオン軸を軸支する転がり軸受とから構成された終減速機構と、リングギヤがボトル締結され、差動ギヤ機構が収容されたディファレンシャルケースとを備えた差動装置が一般に知られている。差動ギヤ機構含むディファレンシャルケースは、ディファレンシャルハウジングに回転軸まわりに回転可能に支持されている。

ここで図７に、差動装置で用いられる従来の一般的なディファレンシャルケースの回転軸Ｏに垂直な面での断面図を示す。差動ギヤ機構を収容するディファレンシャルケース２０は、ドライブシャフトが挿通され、ディファレンシャルケース２０が回転可能なようにディファレンシャルハウジングに支持されるボス部と、リングギヤがボルトで固定されるフランジ部２５とを有する。また、外周円筒面２１には開口部２４ａ、２４ｂを有する。

２つの開口部２４ａ、２４ｂは、ディファレンシャルケース２０の内部と外部とを連通しており、回転軸Ｏを挟んで対向する位置に設けられており、差動ギヤ機構を組み付ける際に各ギヤをディファレンシャルケース２０内部に入れるために用いられる。

このような差動装置においては、ギヤや軸受の損傷防止などのためにそれらを潤滑油によって潤滑する必要がある。ディファレンシャルケース２０は、ディファレンシャルハウジング内に溜まった潤滑油を開口部２４ａ、２４ｂの端部ですくい上げるようにして取り込む、または回転するディファレンシャルケースによって掻き上げられる等により上部から落下してくる潤滑油を開口部２４ａ、２４ｂから取り込む。このようなことから、差動ギヤ機構の焼き付きに対する耐力を向上させるために、開口部２４ａ、２４ｂからの潤滑油の取り込みを改善するディファレンシャルケースが提案されている。

例えば、特許文献１に記載のディファレンシャルケースでは、ディファレンシャルケース２０の回転方向に対して、回転方向前側の縁部２２ａを回転軸Ｏと直交する方向の断面形状がディファレンシャルケース２０の外周円筒面より内径側に小さくなる翼型形状に形成し、回転方向後側の縁部２２ｂをディファレンシャルケース２０の外周円筒面に沿った形状に形成するようにされている。これにより、ディファレンシャルケースのケース外周面に沿って流れる潤滑油が、開口部の翼型断面形状の縁部から側面を回り込むように流れ、対向する縁部から開口部内部に潤滑油をスムーズに流入させることができるとされている。

特開２０１４−１０５８３８号公報

しかしながら、従来技術では、ディファレンシャルケース２０の回転方向後側の縁部２２ｂの端面２３ｂが、ディファレンシャルケースの外側に向けて傾斜されている。図７に示すように、端面２３ｂがディファレンシャルケース２０の外側に向けて傾斜しているため、ディファレンシャルケース２０が回転して縁部２２ｂが潤滑油に浸ると、端面２３ｂは潤滑油に対して矢印Ｒの方向に力を加える。その結果、潤滑油はディファレンシャルケース２０の外側に押しのけられることになる。

このように端面２３ｂが潤滑油をディファレンシャル２０の外部方向に押しのけてしまう場合、ディファレンシャルケース２０内に潤滑油を取り込むには、潤滑油レベルを、端面２３ｂ内側の内縁２６が最下点に位置するときの高さＳよりも高くする必要がある。撹拌損失は潤滑油レベルと相関するため、従来技術では、潤滑油レベルによって決まる撹拌損失を、潤滑油レベルが高さＳであるときの大きさ以下にすることが困難であるという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、撹拌損失を低減しながらディファレンシャルケース内部に流入する潤滑油量を増大させることができるディファレンシャルケースを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、差動ギヤ機構を収容する内部と外部とを連通する開口部が形成され、回転軸まわりに回転するディファレンシャルケースであって、前記開口部は、前記ディファレンシャルケースの外周面上の開口を規定する外縁と、前記ディファレンシャルケースの内周面上の開口を規定する内縁と、前記外縁と前記内縁とを接続する接続面とを含み、前記接続面は、前記回転軸に直交する面において、前記回転軸と前記外縁とを通る径方向線が前記内縁よりも前記開口部の中心側に位置するように形成され、かつ、前記外周面上の開口幅は、前記内周面上の開口幅よりも広く形成されていることを特徴とする。

本発明は、ディファレンシャルケースの開口部の外縁と内縁を接続する接続面が、ディファレンシャルケースの回転軸に直交する面において、回転軸と外縁とを通る径方向線が内縁よりも開口部の中心側に位置するように形成されていることにより、外縁の最下点での高さよりも潤滑油レベルが高ければ接続面で潤滑油をすくい上げるようにしてディファレンシャルケース内部に潤滑油を取り込むことができるため、撹拌損失を低減することができる。これに加え、本発明は、外縁側の開口幅が内縁側の開口幅よりも広く形成されていることにより、ディファレンシャルケース上部から落下してくる潤滑油を取り込み易くなっている。

これらのことから本発明は、撹拌損失を低減しながらディファレンシャルケース内部に流入する潤滑油量を増大させることができる。

本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケースの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケースの側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面の断面図である。 図３の一部を拡大した図であり、外縁１４が最下点に位置するように回転した図である。 パイプから噴射された潤滑油がディファレンシャルケースの開口部から入る様子を説明する図であり、（ａ）は本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケースの断面形状を示す図であり、（ｂ）は従来のディファレンシャルケースの断面形状を示す図である。 従来のディファレンシャルケースの回転軸に垂直な面での断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

差動装置は、ディファレンシャルハウジングと、ディファレンシャルハウジング内で回転可能に保持されるディファレンシャルケースと、ディファレンシャルケースに保持されるピニオンシャフトと、ディファレンシャルケース内部においてピニオンシャフトに回転可能に保持される２つのピニオンギヤと、ディファレンシャルケース内部においてピニオンギヤと噛み合う２つのサイドギヤと、各サイドギヤと一体となって回転する２本のドライブシャフトとを備える。

図１〜５に、本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケースの構造を示す。ディファレンシャルケース１０は、不図示のドライブシャフトを回転軸として回転することが可能である。ディファレンシャルケース１０にはフランジ部１９に不図示のリングギヤが取り付けられ、リングギヤはトランスミッションから出力される回転力が伝達され、リングギヤと共にディファレンシャルケース１０が回転する。

不図示のピニオンシャフトは、ディファレンシャルケース１０の回転軸Ｏと直交し、ディファレンシャルケース１０を貫通するように設けられ、ディファレンシャルケース１０と共に回転する。不図示の２つのピニオンギヤは、ピニオンシャフトを中心としてそれぞれ自転可能であり、かつ、ドライブシャフトを中心としてディファレンシャルケース１０と共に公転可能である。

不図示の２つのサイドギヤは、それぞれ２つのピニオンギヤと噛み合い、それぞれドライブシャフトが１本ずつ取り付けられ、ドライブシャフトと一体となって回転可能である。

ピニオンシャフトとピニオンギヤ、ピニオンギヤとサイドギヤ、ディファレンシャルケース１０とピニオンギヤおよびサイドギヤは、それぞれ面接触している。これらの接触部分は、ディファレンシャルハウジング内に溜められた潤滑油により潤滑される。その潤滑油レベルは、ディファレンシャルケース１０の下部が油面よりも下に位置するよう設定され、ディファレンシャルケース１０が回転する際にディファレンシャルケース１０の開口部１７から潤滑油を取り込むことができる高さとされている。

差動ギヤ機構を収容するディファレンシャルケース１０は、不図示のドライブシャフトが挿通され、ディファレンシャルケース１０が回転軸Ｏを中心に回転可能なようにディファレンシャルハウジングに支持される左右のボス部１８−１、１８−２と、駆動力を伝達するリングギヤがボルトで固定されるフランジ部１９とを有する。左右のボス部１８−１、１８−２の一方側、図１、２では右側のボス部１８−２とフランジ部１９との間の外周面１１および内周面１２には、ピニオンシャフトを挿入し保持するための２つの孔１６と、孔１６から回転方向に離隔された位置に設けられた２つの開口部１７とを有する。尚、孔１６と開口部１７はそれぞれ２つずつ存在するが、ここでの説明においては区別する必要がないため、それぞれ同一の符号で示している。

開口部１７は、ディファレンシャルケース１０の内部と外部とを連通しており、外周面１１上の開口を規定する外縁１４、内周面１２上の開口を規定する内縁１５、外縁１４および内縁１５の間に形成され、外縁１４と内縁１５とを接続する接続面１３を有する。２つの開口部１７は、外縁１４において規定される開口面内の法線の少なくとも一部が回転軸Ｏに対して非平行となるように、回転軸Ｏを挟んで対向する位置に設けられており、差動ギヤ機構の各ギヤを開口部１７からディファレンシャルケース１０内部に入れるために用いられる。

本発明の実施形態１では、図３〜５に示すように、接続面１３が、回転軸Ｏに直交する面において、回転軸Ｏと外縁１４とを通る径方向線Ｐが内縁１５よりも開口部１７の中心側に位置するように形成され、かつ、外周面１１上の開口幅ｄ１は、内周面１２上の開口幅ｄ２よりも広く形成される。

図５に示すように接続面１３を上記のように設定することで、外縁１４が最下点にあるときの高さＱよりも高く、潤滑油が接続面１３に衝突可能な潤滑油レベルがあれば、接続面１３と衝突した潤滑油に対して、回転軸Ｏ方向への力、すなわちディファレンシャルケース１０内部方向への力を加えることができる。そのため、ディファレンシャルケース１０が回転して潤滑油に浸る際、接続面１３に衝突した潤滑油を接続面１３によってディファレンシャルケース１０内部方向に押し上げ、ディファレンシャルケース１０内部に取り込むことができる。このように、本発明では、潤滑油レベルが、図７に示す高さＳに対応する内縁１５の最下点における位置まで達していなくても、外縁１４の最下点における高さＱを超えていれば、接続面１３に衝突する潤滑油をすくい上げてディファレンシャルケース１０内部に取り込むことができる。

その結果、本発明では、必要な潤滑油レベルを低く抑えることができるため、ディファレンシャルケースの内縁の最下点での高さを超える潤滑油レベルが必要であった従来技術に対し、ディファレンシャルケース１０内部に流入する潤滑油量を減らさずに撹拌損失を低減することができる。

また、例えば潤滑油レベルを従来と同等とした場合、潤滑油レベルが何らかの理由によって低下したとしても、潤滑油レベルが外縁１４を超えていればディファレンシャルケース１０内部への潤滑油の取り込みが途絶えないため、従来技術に対して差動ギヤ等の焼付きが生じ難くなる。このように本発明では、撹拌損失を増加させることなく、差動ギヤ等の焼付き性耐力を向上させることもできる。

尚、接続面１３が、回転軸Ｏに直交する面において、回転軸Ｏと外縁１４とを通る径方向線Ｐが内縁１５よりも開口部１７の中心側に位置するように形成されるのは、各開口部１７の一方の接続面１３のみでも良いが、両方とも接続面１３が上記のように形成されていると、いずれの回転方向に対しても同様の効果を奏することができ、より望ましい。

また、本発明では、図３、４に示すように、回転軸Ｏに直交する面において外縁１４により規定される開口の幅ｄ１は、内縁１５により規定される開口の幅ｄ２よりも広い。そのため、ディファレンシャルケース１０上部から外縁１４により規定される開口内に落下する潤滑油は、接続面１３を伝って内縁１５により規定されるより狭い開口からディファレンシャルケース１０内部に取り込まれる。このように、本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケース１０は、落下してくる潤滑油も内部へ取り込み易くなっている。

潤滑油がディファレンシャルケース１０上部から落下してくる状況としては、ディファレンシャルケース１０によりディファレンシャルケース１０上部まで潤滑油が掻き上げられた場合と、ディファレンシャルケース１０の上部に潤滑油を噴射する機構が設けられた場合とが考えられる。

図６は、パイプから噴射された潤滑油がディファレンシャルケースの開口部から入る様子を説明する図であり、（ａ）は本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケース１０の断面形状を示す図であり、（ｂ）は従来のディファレンシャルケース２０の断面形状を示す図である。図６（ａ）に示すように、パイプ３０から噴射され、接続面１３に当たった潤滑油は、接続面１３を伝ってディファレンシャルケース１０の内部に取り込まれる。一方、図６（ｂ）に示すように、従来のディファレンシャルケース２０では、パイプ３０から噴射され、接続面１３に相当する端面２３ａ、２３ｂに当たった潤滑油の多くは、端面２３ａ、２３ｂが開口に対して水平であるため外周円筒面２１側に流れていき、ディファレンシャルケース２０内部に入り難い。

このように本発明の一実施形態に係るディファレンシャルケース１０は、開口部１７に直接噴射されて内部に潤滑油を供給する構造においても、ディファレンシャルケース１０によって掻き上げられた潤滑油がディファレンシャルケース１０上部から落下して来る場合と同様に、開口部１７から内部への潤滑油の取り込みを容易にする。そのため、噴射する潤滑油量を少なくすることができるのでオイルポンプを小型化することができ、このオイルポンプ小型化により損失低減とコスト低減が可能になる。

１０ ディファレンシャルケース
１１ 外周面
１２ 内周面
１３ 接続面
１４ 外縁
１５ 内縁
１６ 孔
１７ 開口部
１８−１、１８−２ ボス部
１９ フランジ部
２０ ディファレンシャルケース
２１ 外周円筒面
２２ａ、２２ｂ 縁部
２３ａ、２３ｂ 端面
２４ａ、２４ｂ 開口部
２５ フランジ部
２６ 内縁
３０ パイプ

Claims (1)

1. 差動ギヤ機構を収容する内部と外部とを連通する開口部が形成され、回転軸まわりに回転するディファレンシャルケースであって、
   前記開口部は、前記ディファレンシャルケースの外周面上の開口を規定する外縁と、前記ディファレンシャルケースの内周面上の開口を規定する内縁と、前記外縁と前記内縁とを接続する接続面とを含み、
   前記接続面は、前記回転軸に直交する面において、前記回転軸と前記外縁とを通る径方向線が前記内縁よりも前記開口部の中心側に位置するように形成され、かつ、前記外周面上の開口幅は、前記内周面上の開口幅よりも広く形成されていることを特徴とするディファレンシャルケース。

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