JP2018123936A - デフケース - Google Patents

Abstract

【課題】高い剛性及び強度を維持しつつ、軽量化を図るとともにコストを低減する、ディファレンシャルギヤアセンブリのデフケースを提供する。【解決手段】本発明のデフケース（２０）は、ディファレンシャルギヤセットを収容するための空間を区画する本体部（２１）と、本体部から外径側に広がるフランジ部（２２）とを有し、本体部は当該本体部の回転軸線を挟んで対をなす周方向２箇所にディファレンシャルギヤセットのピニオンシャフト（３０）両端を支持するためのピニオンシャフト支持部を含み、フランジ部は内周縁で２箇所のピニオンシャフト支持部と結合するとともに外周縁でリングギヤ（１０）と同軸に結合し、回転軸線に対し内周縁から外周縁まで角度（θ）で傾斜するように広がる。【選択図】図１

Description

本発明は、リングギヤとデフケースとの取付構造に関し、より特定的には、自動車の左右の駆動輪に差動を与えて曲がりやすくするためのデフケースに関する。

従来のリングギヤとデフケースとの取付構造の一例を図２に示す。図示した構造のリングギヤとデフケースとの取付構造は、例えば、特開平１０−１３２０５７号公報（特許文献１）に開示されている。

図２を参照して、従来のリングギヤとデフケースとの取付構造について説明する。従来のリングギヤとデフケースとの取付構造を備えるディファレンシャルギヤアセンブリは、図２に示すように、入力軸に接続されたドライブピニオン１０１と、ドライブピニオン１０１に噛み合うように配置されたリングギヤ１０２と、リングギヤ１０２の背面にボルト１０３を介して固定されたデフケース１０４と、デフケース１０４に保持されたピニオンシャフト１０５と、ピニオンシャフト１０５に回転自在に保持された一対のデフピニオン１０６と、一対のデフピニオン１０６に噛み合うように配置されるとともに、左右の出力軸に接続された一対のサイドギヤ１０７とを備えている。

デフケース１０４は、リングギヤ１０２に接続するために外径側に向けて延びるフランジ部１０４ａと、このフランジ部１０４ａと連なるとともに、一対のデフピニオン１０６および一対のサイドギヤ１０７を内部に収容する本体部１０４ｂとを含んでいる。

従来のリングギヤとデフケースとの取付構造を備えるディファレンシャルギヤアセンブリにおいて、入力軸からの駆動力は、図２の矢印に示すように、ドライブピニオン１０１、リングギヤ１０２、ボルト１０３、デフケース１０４、ピニオンシャフト１０５、デフピニオン１０６、サイドギヤ１０７、及び出力軸へと順に伝わる。

特開平１０−１３２０５７号公報

しかしながら、従来のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、デフケース１０４のフランジ部１０４ａにおける本体部１０４ｂ側の領域に応力が集中するため、強度が低いという問題がある。また、スラスト方向の剛性が低いという問題がある。

従来のリングギヤとデフケースとの取付構造において、剛性及び強度を高めるためには、フランジ部１０４ａの厚みを大きくする必要がある。しかし、この場合には、フランジ部１０４ａの質量が増加するとともに、材料費が増加してしまう。フランジ部１０４ａの質量が増加すると、リングギヤとデフケースとの取付構造の質量が大きくなるという問題がある。フランジ部１０４ａの材料費が増加すると、リングギヤとデフケースとの取付構造のコストが増加するという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、ディファレンシャルギヤアセンブリにおいて、高い剛性及び強度を維持しつつ、軽量化を図るとともにコストを低減するデフケースを提供することを課題とする。

本発明のデフケースは、ディファレンシャルギヤセットを収容するための空間を区画する本体部と、かかる本体部から外径側に広がるフランジ部とを有する。これらのうち本体部は、当該本体部の回転軸線を挟んで対をなす周方向２箇所にディファレンシャルギヤセットのピニオンシャフト両端を支持するためのピニオンシャフト支持部を含む。そしてフランジ部は、フランジ部の内周縁で２箇所のピニオンシャフト支持部と結合するとともにフランジ部の外周縁でリングギヤと同軸に結合し、デフケースの回転軸線に対しフランジ部の内周縁からフランジ部の外周縁まで傾斜するように広がる。

本発明のデフケースによれば、フランジ部がリングギヤの回転軸線に対して傾斜して延在しているので、フランジ部に局所的に応力が加えられることを低減できる。このため、フランジ部を薄肉化しても高い剛性及び強度を維持でき、デフケースの軽量化を図ることができる。また、フランジ部を薄肉化できると、材料費を低減できるので、リングギヤとデフケースとの取付構造のコストを低減できる。よって、本発明のデフケースは、高い剛性及び強度を維持しつつ、軽量化を図るとともにコストを低減できる。なおデフケースの回転軸線はリングギヤの中心と一致する。また本発明でいうところのディファレンシャルギヤセットとは、ディファレンシャルギヤアセンブリに相当する差動装置のうち、リングギヤおよびデフケースを除いた残りの部品をいい、例えば、左右に延びるデフケースの回転軸線の両端側にそれぞれ配置される左右１対のサイドギヤと、デフケースの回転軸線と直交するピニオンシャフトと、ピニオンシャフトの両端にそれぞれ回転自在に支持されて１対のサイドギヤと噛合する１対のデフピニオンを含む。

本発明のフランジ部は、デフケースの回転軸線に対して直交するのではなく、傾斜するものであればよく、フランジ部の形状は特に限定されない。例えばフランジ部は円錐形状であってもよいし、あるいは周方向に凹凸を繰り返す軸線方向厚み一定の波形であってもよい。本発明のデフケースにおいて好ましくは、リングギヤとフランジ部とが溶接されている。

これにより、デフケースのフランジ部がリングギヤの回転軸線に対して傾斜するように延在していても、フランジ部とリングギヤとを容易に接続できる。また、コストをより低減できる。

本発明のデフケースにおいて好ましくは、リングギヤの内径面とフランジ部とが接続されている。

本発明は、リングギヤの内径面とデフケースのフランジ部とが接続された、リングギヤとデフケースとの取付構造を実現できる。

本発明のデフケースにおいて好ましくは、フランジ部は、リングギヤの内径面に内側から当接する内側当接部と、リングギヤの内径面と連なる側壁面に側方から当接する側方当接部とを有している。

これにより、リングギヤの内径面とデフケースのフランジ部とが容易に接続された、リングギヤとデフケースとの取付構造を実現できる。

本発明のデフケースによれば、デフケースのフランジ部を傾斜させることで高い剛性及び強度を維持しつつ、軽量化を図るとともにコストを低減することができる。

本発明の実施の形態におけるデフケースをリングギヤおよびディファレンシャルギヤセットとともに概略的に示す断面図である。 従来のディファレンシャルギヤアセンブリを概略的に示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態になるデフケースを含むディファレンシャルギヤアセンブリについて説明する。なお、図１は、リングギヤ１０とデフケース２０との取付構造、及び、リングギヤ１０とデフケース２０との取付構造を備えるディファレンシャルギヤアセンブリを示している。

リングギヤとデフケースとの取付構造は、リングギヤ１０と、デフケース２０とを備えている。また、本実施の形態のディファレンシャルギヤアセンブリは、リングギヤ１０と、デフケース２０と、ピニオンシャフト３０と、デフピニオン４０と、サイドギヤ５０とを備えている。

リングギヤ１０は、入力軸からの駆動力が伝達される。具体的には、リングギヤ１０は、入力軸に接続されたドライブピニオン（図示せず）に噛み合うように配置される。リングギヤ１０は、回転軸線（図１における左右方向の軸）を中心に回転する。

このリングギヤ１０に、デフケース２０は接続固定されている。デフケース２０は、リングギヤ１０の一方側（デフケース回転軸線の一方端側であって図中、紙面左側）に位置している。デフケース２０は、軸受を介してデフキャリアまたは変速機ケース（図示せず）に回転可能に支持されている。デフケース２０については、後述する。

このデフケース２０に保持されるように、ピニオンシャフト３０が配置されている。ピニオンシャフト３０は、デフケース２０を貫通している。ピニオンシャフト３０はデフケース２０の回転軸線と直交する。

このピニオンシャフト３０に回転自在に枢支されるように、一対のデフピニオン４０が配置されている。この一対のデフピニオン４０に噛み合うように、一対のサイドギヤ５０が配置されている。１対のサイドギヤ５０は、図示しない左右の出力軸にそれぞれ接続されている。一対のデフピニオン４０及び一対のサイドギヤ５０とで構成されるディファレンシャルギヤ（差動ギヤ）セットは、デフケース２０に収容されている。

ここで、デフケース２０について説明する。デフケース２０は、ディファレンシャルギヤセットを収容する本体部２１と、この本体部２１から外径側に延びるフランジ部２２とを有している。

本体部２１は、ケース状であり、ディファレンシャルギヤセット、具体的には一対のデフピニオン４０及び一対のサイドギヤ５０、を収容するための空間を区画する。また本体部２１は、軸線方向両端が小径に形成され、軸線方向中央部が大径に形成され、かかる軸線方向中央部にピニオンシャフト３０を貫通させている。このため本体部２１の軸線方向中央部は、ピニオンシャフト３０両端を支持するためのピニオンシャフト支持部を含む。ピニオンシャフト支持部は、デフケース２０の回転軸線を挟んで周方向２箇所に対設される貫通孔である。なお本体部２１の軸線方向両端には、図示しない出力軸が貫通するための孔がそれぞれ形成される。かかる１対の孔は、デフケース２０の回転軸線と一致する。

フランジ部２２は、一端（フランジ部２２の外周縁）がリングギヤ１０に接続されているとともに、他端（フランジ部２２の内周縁）が本体部２１に接続されている。本実施形態では、フランジ部２２の内周縁が上記のピニオンシャフト支持部と一体形成される。フランジ部２２の一端及び他端での接続手段は特に限定されない。フランジ部２２の一端とリングギヤ１０との接続手段は、ボルトにより連結されていてもよく、嵌合されていてもよく、溶接により連結されていてもよいが、本実施の形態ではフランジ部２２とリングギヤ１０とは溶接されている。また、フランジ部２２の他端と本体部２１との接続手段は、接続部材で連結されていてもよく、一体成形されていてもよいが、本実施の形態では本体部２１とフランジ部２２とは一体成形されている。

デフケース２０の回転軸線に関し、フランジ部２２は軸線方向一方（図中、紙面左側）に寄せるよう配置される。このためフランジ部２２は、軸線方向中央に配置されるピニオンシャフト３０よりも軸線方向一方に配置される。フランジ部２２は、リングギヤ１０の回転軸線（図１における左右方向に延びサイドギヤ５０の中心軸に一致する）に対して傾斜して延在している。なお、フランジ部２２は、一端から他端に向けて直線状に延びていてもよく、波打ち状に延びていてもよい。また、フランジ部２２の厚みは特に限定されないが、本実施の形態のフランジ部２２は、略一定の厚みで延在している。

また、フランジ部２２の内径側領域Ａは、リングギヤ１０の回転軸線（以下、単に回転軸ともいう）に対して傾斜している。換言すると、リングギヤ１０の回転軸に対するフランジ部２２の立上り角度θは、鈍角である。立上り角度θは、好ましくは１００°≦θ≦１５０°の範囲に含まれる所定値である。かかる本実施形態によればフランジ部２２の内縁部とケース部２１の軸線Ｏ方向一方領域との結合箇所Ａ（立上り部）にかかる応力を分散することができ、デフケース２０の剛性及び強度をより向上できる。本実施形態ではθ＝１１５°である。

なお９０°＜θ＜１００°の場合、フランジ部２２が円錐形状というよりも円板形状になってしまうことからフランジ部２２を薄肉にすると剛性を確保することが困難となり好ましくない。あるいは１５０°＜θ＜１８０°の場合、フランジ部２２において必要な外径寸法を確保し難くなり、好ましくない。

フランジ部２２において、リングギヤ１０の回転軸方向に延びる面と、外径側に延びる面との交差部分Ｃは、角であってもよいが、応力を分散する観点から図１に示すようにＲ（曲線）であることが好ましい。

フランジ部２２の外径側領域には、リングギヤ１０の回転軸に沿ってリングギヤ１０側に延びる突起部２２ａが形成されている。突起部２２ａの外径面（後述する内側当接部２２ａ１）は、リングギヤ１０の内径面１１と接続している。

フランジ部２２において突起部２２ａの外径面と連なり、外径側に延びる面（後述する側方当接部２２ｂ）は、突起部２２ａの外径面と略直交している。そのフランジ部２２の外径側に延びる面は、リングギヤ１０の内径面１１と連なる側壁面１２と接続されている。つまり、フランジ部２２は、リングギヤ１０の内径面１１に内側から当接する内側当接部２２ａ１と、リングギヤ１０の内径面１１と連なる側壁面１２に側方から当接する側方当接部２２ｂとを有している。内側当接部２２ａ１及び側方当接部２２ｂは、リングギヤ１０の内径面１１と、この内径面１１と連なる側壁面１２とに係止されている。

図１に示す本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、入力軸からの駆動力は、図１の矢印に示すように、リングギヤ１０、デフケース２０、ピニオンシャフト３０、デフピニオン４０、サイドギヤ５０、及び図示しない出力軸へと順に伝わる。自動車の直進状態では、一対のデフピニオン４０は自転せずに公転運動だけを行うので、一対のサイドギヤ５０は同方向に同速度で回転する。自動車の進行方向を変更する際には、左右のサイドギヤ５０に回転差が生じ、一対のデフピニオン４０が自転運動を行うので、回転差を吸収してコーナリングをスムーズに行うことができる。

続いて、本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造の効果について、図２に示す従来技術と対比して説明する。

図２に示す従来のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、デフケース１０４のフランジ部１０４ａは、リングギヤ１０２の回転軸に対して直交して延在しているので、フランジ部１０４ａの内径側領域（フランジ部１０４ａにおける本体部１０４ｂ側の領域）に応力が集中するため、強度が低い。また、スラスト方向の剛性が低い。剛性及び強度を高めるためには、フランジ部１０４ａの厚みを大きくする必要がある。この場合、フランジ部１０４ａの質量が増加して軽量化が図れず、かつフランジ部１０４ａの材料費が増加してしまうのでリングギヤとデフケースとの取付構造のコストが増加する。

一方、図１に示す本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、デフケース２０のフランジ部２２は、リングギヤ１０の回転軸に対して傾斜して延在している。このように本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造はテーパ型のフランジ部２２を備えているので、フランジ部２２に局所的に応力が集中することを緩和できる。このため、フランジ部２２へ加えられる応力を分散できるので、フランジ部２２の剛性及び強度が高くなる。

したがって、フランジ部２２を薄肉化しても高い剛性及び強度を維持できるので、軽量化を図ることができる。

また、フランジ部２２を薄肉化することにより、材料費を低減できるので、リングギヤとデフケースとの取付構造のコストを低減できる。さらに、本実施の形態のフランジ部２２を従来のフランジ部１０４ａに比べて長く形成しても、フランジ部２２の剛性及び強度が高い。このため、本実施の形態では、リングギヤ１０の内径を大きくできるので、リングギヤ１０に要する材料費も低減できるため、全体のコストを低減できる。

また、本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、リングギヤ１０の回転軸に対するフランジ部２２の立上り角度θが鈍角である。なお、従来のリングギヤとデフケースとの取付構造においては、リングギヤ１０２の回転軸に対するフランジ部１０４ａの立上り角度は９０度である。このため、本実施の形態では、フランジ部２２における本体部２１側の領域Ａ（立上り部）にかかる応力を分散することができるので、剛性及び強度をより向上できる。

このように、本実施の形態のリングギヤとデフケースとの取付構造は、高い剛性及び強度を維持しつつ、軽量化を図り、コストを低減できるので、走行性能を損ねることなく、近年の自動車に対する軽量化・低価格化のニーズに応じることができる。

なお、本実施の形態のデフケース２０は、鋳造型の成形が容易となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ リングギヤ、１１ 内径面、１２ 側壁面、２０ デフケース、２１ 本体部、２２ フランジ部、２２ａ 突起部、２２ａ１ 内側当接部、２２ｂ 側方当接部、３０ ピニオンシャフト、４０ デフピニオン、５０ サイドギヤ、Ａ 領域、Ｃ 交差部分。

Claims (4)

1. ディファレンシャルギヤセットを収容するための空間を区画する本体部と、前記本体部から外径側に広がるフランジ部とを有し、
   前記本体部は、当該本体部の回転軸線を挟んで対をなす周方向２箇所に前記ディファレンシャルギヤセットのピニオンシャフト両端を支持するためのピニオンシャフト支持部を含み、
   前記フランジ部は、内周縁で前記２箇所のピニオンシャフト支持部と結合するとともに外周縁でリングギヤと同軸に結合し、前記回転軸線に対し前記内周縁から前記外周縁まで傾斜するように広がる、デフケース。
2. 前記リングギヤと前記フランジ部とが溶接されている、請求項１に記載のデフケース
3. 前記リングギヤの内径面と前記フランジ部とが接続されている、請求項１または２に記載のデフケース。
4. 前記フランジ部は、前記リングギヤの内径面に内側から当接する内側当接部と、前記リングギヤの内径面と連なる側壁面に側方から当接する側方当接部とを有する、請求項３に記載のデフケース。

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