JP3574176B2

JP3574176B2 - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP3574176B2
Application number: JP11991094A
Authority: JP
Inventors: 正夫寺岡; 雅彦朝日
Original assignee: 栃木富士産業株式会社
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1994-06-01
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH07332464A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両のデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ５２４４４４０号登録証にデファレンシャル装置が記載されている。これは、デフケースを回転させるエンジンの駆動力をピニオンギヤから一対のサイドギヤを介して車輪側に分配するように構成されている。サイドギヤを連結するピニオンギヤはデフケースに設けられた収納孔に摺動回転自在に収納されており、ピニオンギヤと収納孔の間に生じる摩擦抵抗などにより差動制限力を得ている。
【０００３】
又、図８は類似構成のデファレンシャル装置に用いられているデフケース２０１を示している。デフケース２０１はカバー２０３とケーシング本体２０５とを備えている。カバー２０３には凸部２０７が形成され、凸部２０７にはポケット部２０９が設けられており、ケーシング本体２０５のポケット部と共にピニオンギヤの収納孔を形成し、各ピニオンギヤを内側から支持して倒れを防止している。
【０００４】
又、実開昭５２−９３１３４号記載の車両用歯車差動機構においては、デフケースとは別部材のスペーサを設け、このスペーサの外周に凹部を有し、ピニオンギヤの内周側を摺動支持するような構造で各ピニオンギヤの倒れを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、カバー２０３はこのような凸部２０７を設けたことにより形状が複雑になって加工が困難である。又、ピニオンギヤを摺動しながら支持するポケット部２０９は硬度調整のために熱処理が必要であるが、カバー２０３全体を熱処理するとコスト高であると共に、熱処理に伴う歪発生の問題があり、ポケット部２０９だけの部分的な熱処理は難しく、コスト高でもある。更に、収納孔をカバー２０３のポケット部２０９とケーシング本体２０５側のポケット部で形成する構成では、収納孔を正しく円筒形にするためにカバー２０３とケーシング本体２０５の組付けに高い精度が要求される。前述した第２の従来例におけるスペーサにおいても熱処理に伴う歪発生の問題により、ピニオンギヤの摺動支持が確実に行われない。
【０００６】
そこで、この発明は、デフケース側にピニオンギヤ支持用の凸部あるいは支持用の凹部を有する部材を設けずにピニオンギヤの倒れを防止できるデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１発明のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケース内に配置された一対の車輪側サイドギヤと、これらのサイドギヤと各別に噛合う第１のギヤ部及び互いに噛合う第２のギヤ部を有するピニオンギヤからなるピニオンギヤ組と、デフケースに形成されこれらのピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、前記第２ギヤ部の内側に配置され各ピニオンギヤの内側への倒れを防止する支持リングとを備え、サイドギヤにボス部が形成され、支持リングがサイドギヤのボス部外周にフローティング支持されたことを特徴とする。
【０００８】
第２発明のデファレンシャル装置は、支持リングが弾性体からなる請求項１記載のデファレンシャル装置である。
【００１３】
【作用】
第１又は第２発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤのギヤ部のうちサイドギヤと噛合わない第２のギヤ部の内側に支持リングを配置し、各ピニオンギヤの内側への倒れを防止している。
【００１４】
従って、第１又は第２発明では、従来例と異ってカバーに凸部を設けたり凹部を有する別部材を設けることが不要になり、形状簡単で加工が容易になると共に、ピニオンギヤの内周側を摺動支持するポケット部が無いので、熱処理において工数が削減できると共にコスト低減になる。又、支持リングをサイドギヤボス部にフローティング支持することによりボス部及び支持リングの摩耗が防止され、耐久性が向上し初期性能が長期にわたり保持される。
【００１５】
又、請求項２の構成を用いた発明では、弾性体で作られた支持リングの押圧力によってピニオンギヤと収納孔との間で摩擦抵抗によるイニシャルトルクが生じる。このイニシャルトルクにより常時一定の差動制限力が得られ、一輪空転時の車両の悪路脱出性などが向上する。
【００１７】
【実施例】
図１，２，３及び図６により第１又は第２発明の一実施例を説明する。図１はこの実施例を示し、図６はこの実施例を用いた車両の動力系を示す。左右の方向はこの車両及び図１での左右の方向である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００１８】
図６のように、この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、プロペラシャフト５、リヤデフ７（後輪側に配置された実施例のデファレンシャル装置）、後車軸９，１１、左右の後輪１３，１５、左右の前輪１７，１９などから構成されている。
【００１９】
リヤデフ７のデフケース２１はデフキャリヤ２３内に回転自在に配置されている。デフケース２１にはリングギヤ２５が固定されており、このリングギヤ２５はドライブピニオンギヤ２７と噛合っている。ドライブピニオンギヤ２７はプロペラシャフト５側に連絡されたドライブピニオンシャフト２９と一体に形成されている。デフキャリヤ２３にはオイル溜りが設けられている。
【００２０】
こうして、エンジン１の駆動力はトランスミッション３とプロペラシャフト５とを介してデフケース２１を回転駆動する。
【００２１】
図１のように、デフケース２１はカバー３１とケーシング本体３３とをボルト３５で固定して構成されている。デフケース２１の内部には中空のヘリカルサイドギヤ３７，３９が配置されており、各サイドギヤ３７，３９は各ボス部４１，４３とカバー３１及びケーシング本体３３との間に形成された軸支部４５，４７によりそれぞれ支承されると共に、互いの間に形成された軸支部４９により互いに支承し合い、センターリングしている。
【００２２】
サイドギヤ３７とカバー３１の間及びサイドギヤ３９とケーシング本体３３との間にはそれぞれワッシャ５１，５３が配置され、サイドギヤ３７，３９の間にはワッシャ５５が配置されている。左のサイドギヤ３７は左の後車軸９にスプライン連結され、右のサイドギヤ３９は右の後車軸１１にスプライン連結されている。サイドギヤ３７の内側には各車軸９，１１を突合わせるスラストブロック５７が配置されている。
【００２３】
ケーシング本体３３には長短の収納孔５９，６１が周方向に４組形成され、これらには図２のようにピニオンギヤ組６３をなす長短のヘリカルピニオンギヤ６５，６７が摺動回転自在に収納されている。図１のように、長いピニオンギヤ６５は第１と第２のギヤ部６９，７１及びこれらを連結する小径の軸部７３からなり、第１のギヤ部６９は右のサイドギヤ３９と噛合っている。又、短いピニオンギヤ６７の第１のギヤ部は左のサイドギヤ３７と噛合い、図２のように、第２のギヤ部７５は長いピニオンギヤ６５の第２のギヤ部７１と噛合っている。
【００２４】
図２のように、各ピニオンギヤ６５，６７の内側には支持リング７７が配置されている。この支持リング７７は左のサイドギヤ３７のボス部４１外周との間に形成された厚さ５０〜２００μのオイルフィルム７９を介してフローティング支持されている。支持リング７７は鋼のような弾性体で作られており、組付けられた状態で第２ギヤ部７１，７５の歯先を押圧しピニオンギヤ６５，６７を各収納孔５９，６１の壁面に押し付けている。
【００２５】
デフケース２１に設けられた開口８１，８３，８５からはオイル溜りのオイルが流出入し、このオイルは、ギヤの噛合い部、各摺動部、支持リング７７のオイルフィルム７９などに供給される。
【００２６】
デフケース２１を回転させるエンジン１の駆動力はピニオンギヤ６５，６７からサイドギヤ３７，３９を介して左右の後輪１３，１５に分配され、後輪間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ６５，６７の自転によりエンジン１の駆動力は左右各側に差動分配される。
【００２７】
車両の走行中、ピニオンギヤ６５，６７はサイドギヤ３７，３９との噛合い反力により収納孔５９，６１の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じる。又、ヘリカルギヤの噛合いスラスト力によりピニオンギヤ６５，６７はカバー３１とケーシング本体３３などに押し付けられ、サイドギヤ３７，３９はワッシャ５１，５３を介してデフケース２１に押し付けられ、あるいはワッシャ５５を介して互いに押圧し合って摩擦抵抗が生じる。これらの摩擦抵抗は伝達トルクが大きい程強くなる。これに加えて、支持リング７７の押圧力によりピニオンギヤ６５，６７と収納孔５９，６１との間で、伝達トルクとは無関係に一定の摩擦抵抗が得られる。これらの摩擦抵抗により差動が制限される。
【００２８】
図３は差動制限特性を示し、縦軸は図６の車両の右後輪１５に送られる右軸トルクであり、横軸は左後輪１３に送られる左軸トルクである。４５°のグラフ８７は差動制限機能を持たないデファレンシャル装置の特性であり、駆動軸の一方が脱輪し軸トルクが零になると他方の駆動輪の軸トルクも零になり車両がスタックすることを示している。
【００２９】
グラフ８９，９１はリヤデフ７の特性であり、グラフ９３，９５は支持リング７７の押圧力によるイニシャルトルクを各グラフ８９，９１から差し引いた特性である。例えばグラフ８９が示すように、左後輪１３が悪路などで空転し軸トルクがＴ_Ｌまで低下してもリヤデフ７の差動制限力により右後輪１５には大きなトルクＴ_Ｒが送られて、悪路から脱出することができる。又、この差動制限機能により加速時の車両の直進安定性が向上し、円滑で安定な旋回が行える。又、グラフ９３，９５が示すようにトルク感応型の差動制限機能では駆動輪の一方の軸トルクが零になると他方の軸トルクも零になり悪路からの脱出が不可能になるが、リヤデフ７ではグラフ８９，９１が示すようにイニシャルトルクＴ_ＲＯ，Ｔ_ＬＯにより片輪空転時での悪路脱出性が保たれる。
【００３０】
上記のように、ピニオンギヤ６５，６７はサイドギヤ３７，３９と噛合わない第２のギヤ部７１，７５が支持リング７７により内側から支持されて倒れが防止されている。ピニオンギヤ６５，６７が倒れる方向の力は支持リング７７を介して点対称側にあるピニオンギヤ６５，６７とその収納孔５９，６１の間に掛ると共に上記のようにオイルフィルム７９によりフローティング支持されているから、支持リング７７自体が円滑に転動するので支持リング７７とボス４１との間では殆ど摩擦抵抗が生じない。又、ピニオンギヤ６５，６７による支持リング７７への反力が支持リングの回転力に変換されるので支持リング７７の摩耗も防止され、耐久性が向上し、初期性能を長く保つことができる。
【００３１】
更に、車両が前進中に例えば左旋回したときのデフケース２１が図２の矢印９７の方向に回転すると各ピニオンギヤ６５，６７には矢印９９，１０１方向の噛合い反力が生じ、矢印９９の噛合い反力により長いピニオンギヤ６５が支持リング７７に接触する。このとき旋回の外輪側である右後輪１５の先行回転によるサイドギヤ３９の回転によって各ピニオンギヤ６５，６７はそれぞれ矢印１０３，１０５の方向に自転し、接触しているピニオンギヤ６５の自転により支持リング７７は矢印１０７の方向に回転する。
【００３２】
右旋回時はピニオンギヤ６５の自転方向が変わり支持リング７７は矢印１０７と反対の方向に回転する。又、車両の後進時は短いピニオンギヤ６７が支持リング７７に接触し、旋回方向に応じて支持リング７７を反対方向に回転させる。又、サイドギヤ３７が噛合いスラスト力により左方に移動してもサイドギヤ３７がワッシャ５１と接触した状態で、支持リング７７の軸方向両側には隙間があり支持リング７７は自由に回転することができる。
【００３３】
このように、トルク伝達時のピニオンギヤ６５，６７からの力は支持リング７７を押し付ける方向ではなく回転させる方向に働くから摩耗の問題が生じない。
【００３４】
こうして、リヤデフ７が構成されており、上記のように各ピニオンギヤ６５，６７はサイドギヤ３７，３９によって支持されない第２のギヤ部７１，７５が支持リング７７によって内側から支持され、倒れ防止と各ギヤ６５，６７のセンターリングとが行われる。又、支持リング７７を用いることにより、従来例と異って、カバー３１には収納孔の一部をなす凸部を設ける必要がない。従って、形状が簡単で加工し易く、耐摩耗性を高めるための熱処理が不要であると共にケーシング本体３３との組付け精度の問題から解放される。又、弾性体の支持リング７７を用いたことによりイニシャルトルクが得られ、車両の悪路脱出性が向上する。
【００３５】
次に、図４ないし図６により第１又は第２発明の他の一実施例を説明する。この実施例は図６の車両のリヤデフ１０９として用いられている。図４はこのリヤデフ１０９を示し、左右の方向はこの車両及び図４での左右の方向である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３６】
以下、前記リヤデフ７との相異点を説明する。尚、リヤデフ７と同機能の部材には同符号が与えられている。
【００３７】
デフケース１１１はカバー１１３とケーシング本体１１５とをボルトで固定して構成されている。デフケース１１１の内部にはヘリカルサイドギヤ３７，３９が配置されており、これらは各ボス部４１，４３とカバー１１３及びケーシング本体１１５との間に形成された軸支部１１７，１１９により支承されると共に、互いの間の軸支部４９により互いに支承し合いセンターリングしている。
【００３８】
図５のように、ケーシング本体１１５には４組の収納孔１２１，１２３が形成され、これらにはピニオンギヤ組１２５をなすヘリカルピニオンギヤ１２７，１２９が摺動回転自在に収納されている。図４のように、ピニオンギヤ１２７は第１と第２のギヤ部１３１，１３３，１３３及び小径の軸部１３５からなり、第１のギヤ部１３１は右のサイドギヤ３９と噛合っている。又、ピニオンギヤ１２９は第１と第２のギヤ部１３７，１３９，１３９及び小径の軸部１４１からなり、第１のギヤ部１３７は左のサイドギヤ３７と噛合い、第２のギヤ部１３９，１３９はそれぞれピニオンギヤ１２７の第２のギヤ部１３３と噛合っている。
【００３９】
各ピニオンギヤ１２７，１２９の第２ギヤ部１３３，１３９の内側には支持リング１４３，１４３が配置されている。支持リング１４３，１４３はサイドギヤ３７，３９のボス部４１，４３外周との間に形成された厚さ５０〜２００μのオイルフィルム１４５を介してフローティング支持されている。各支持リング１４３は鋼のような弾性体であり、第２ギヤ部１３３，１３９の歯先を押圧し各ピニオンギヤ１２７，１２９を収納孔１２１，１２３の壁面に押し付けて、摩擦抵抗によりイニシャルトルクを与えると共に、ピニオンギヤ１２７，１２９の内側への倒れを防止している。さらに本発明においては、ピニオンギヤ１２７，１２９をそれぞれ両端で収納孔１２１，１２３の壁面に押し付けるので、ピニオンギヤの摺接が全面均等になり差動制限トルクが安定する。
【００４０】
噛合いスラスト力によりサイドギヤ３７が左に又、サイドギヤ３９が右に移動してもそれぞれワッシャ５１，５３と接触した状態で各支持リング１４３の軸方向両側には隙間があり、支持リング１４３は自由に回転できる。又、リヤデフ７と同様にトルク伝達時のピニオンギヤ１２７，１２９の力は支持リング１４３を回転させる方向に働くから、フローティング支持構造と相俟って支持リング１４３とボス部４１，４３の間で摩耗の問題は生じない。支持リング７７と同様に支持リング１４３自体の摩耗が防止され耐久性が向上し、初期性能が長く保たれる。
【００４１】
デフケース１１１に設けられた開口１４７，１４９，１５１からはデフキャリヤ２３内のオイル溜りからオイルが流出入し、ギヤの噛合い部、各摺動部、オイルフィルム１４５などにオイルが供給される。
【００４２】
エンジン１の駆動力はピニオンギヤ１２７，１２９からサイドギヤ３７，３９を介して後輪１３，１５に分配され、各ギヤの噛合い反力及び噛合いスラスト力によって生じるトルク感応型の差動制限機能により、差動が制限されて車両の直進安定性が向上し、円滑で安定な旋回が行えると共に、支持リング１４３により与えられたイニシャルトルクの差動制限力により悪路脱出性が向上する。
【００４３】
こうして、カバー１１３にはピニオンギヤ１２７，１２９を支持するための凸部が不要であるから、形状が簡単で加工し易く、熱処理も不要であり、ケーシング本体１１５との組付け精度の問題から解放される。
【００４４】
次に、図６乃至図７により第１又は第２発明の他の一実施例を説明する。この実施例は図６の車両のリヤデフ１６１として用いられている。図７は、このリヤデフ１６１を示し、左右の方向はこの車両及び図７の左右の方面である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００４５】
以下、リヤデフ７，１０９との相異点を説明する。尚、リヤデフ７，１０９と同機能の部材には同符号が与えられている。
【００４６】
デフケース１６３は、カバー１６５とケーシング本体１６７とをボルト３５で固定して構成されている。デフケース１６３の内部にはヘリカルサイドギヤ３７，３９が配置されており、これらは左右外側のボス部４１，４３を、カバー１６５及びケーシング本体１６７との間に形成された軸支部１７１，１７３により支承されると共に、円環状に形成されヘリカルサイドギヤ３７，３９の突き当て部材１７５の両端面に当接する左右内側のボス部１７７，１７９が形成されている。
【００４７】
ケーシング本体１６７には、収納孔１８１，１８３が周方向に３組（図示せず）形成され、これらの収納孔にはヘリカルピニオンギヤ１８４，１８７から成るピニオンギヤ組が摺動回転自在に収納されている。
【００４８】
ピニオンギヤ１８４は、第１と第２のギヤ部１８５，１８６からなり、第１のギヤ部１８５は左のサイドギヤ３７と噛合っている。又、ピニオンギヤ１８７は第１と第２のギヤ部１８８，１８９からなり、第１のギヤ部１８８は右のサイドギヤ３９と噛合い、第２のギヤ部１８９はピニオンギヤ１８４の第２ギヤ部１８６と噛合っている。ピニオンギヤ１８４はカバー１６５によって軸方向の抜け止めがなされ、ピニオンギヤ１８７はプレート１９１とスナップリング１９３により軸方向の抜け止めがなされている。
【００４９】
各ピニオンギヤ１８４，１８７、第２ギヤ部１８６，１８９の内側には支持リング１９５が配置されている。支持リング１９５はサイドギヤ３７，３９のボス部１７７，１７９外周をまたぎ、厚さ５０〜２２０μｍのオイルフィルム１４５，１４５を介してフローティング支持されている。前述した２実施例同様に、支持リング１９５は鋼のような弾性体であり、第２ギヤ部１８６，１８９の歯先を押圧し、各ピニオンギヤ１８４，１８７を収納孔１８１，１８３の壁面に押し付け、摩擦抵抗によりイニシャルトルクを与えると共にピニオンギヤ１８４，１８７の内側への倒れを防止している。
【００５０】
噛合いスラスト力により、サイドギヤ３７が右に又、サイドギヤ３９が左に移動しても、それぞれが突き当て部材１７５と接触した状態で支持リング１９５の軸方向両側には隙間があり、支持リング１９５は自由に回転できる。又、リヤデフ７，１０９と同様にトルク伝達時のピニオンギヤ１８４，１８７の力は支持リング１９５を回転させる方向に働くから、フローティング支持構造としたことにより、支持リング自体もボス部に支持され円滑に転動することができ、支持リング１９５とボス部１７７，１７９の間で摩耗の問題は生じない。又、ピニオンギヤ１８４，１８７による支持リング１９５への反力は支持リング回転力に変換されるので、支持リング１９５自体の摩耗も防止され耐久性が向上し、初期性能を長く保持することができる。
【００５１】
エンジンの駆動力は、ピニオンギヤ１８４，１８７からサイドギヤ３７，３９を介して後輪１３，１５に分配され、各ギヤの噛み合い反力及び噛み合いスラスト力によって生じるトルク感応型の差動制限機能により、差動が制限されて車両の直進安定性が向上し、円滑な旋回が行えると共に、支持リング１９５により付与されたイニシャルトルクの差動制限力により悪路脱出性が向上する。
【００５２】
こうして、別部材のスペーサの外周に支持凹部を設けずに済むので、形状が簡単になり加工の手間が省略でき、熱処理も不要になり製造コストが大幅に削減できる。
【００５３】
なお、本実施例においてはサイドギヤ３７，３９を突き当て部材１７５を介して当接させずに直接ボス部を当接させるか又はワッシャを介して当接させて、これらのボス部１７７，１７９の外周に支持リング１９５を配置しても良い。
【００５４】
【発明の効果】
第１又は第２発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤの相互噛合い部でありサイドギヤによって支持されない第２ギヤ部の内側に支持リングを配置してピニオンギヤの内側への倒れを防止したから、ケーシング部材はピニオンギヤの倒れを防止するための凸部を設ける必要がなくなり、形状が簡単で加工が容易になり、耐摩耗性向上のための熱処理が不要になって、コストが低減される。
【００５５】
又、支持リングがボス部外周にフローティング支持されながら積極的に転動するので、支持リング内・外周面及びサイドギヤボス部の摩耗が防止され耐久性が向上するので、初期性能を長期にわたり保持することができる。
【００５６】
又、支持リングを弾性体にしピニオンギヤを収納孔に押し付けてイニシャルトルクを発生させる第２発明の構成では、車両の悪路脱出性などが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第４発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１の実施例の差動制限特性などを示すグラフである。
【図４】第５発明の一実施例を示す断面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】各実施例を用いた車両の動力系を示すスケルトン機構図である。
【図７】第６発明の一実施例である。
【図８】従来例の斜視図である。
【符号の説明】
７，１０９，１６１リヤデフ（デファレンシャル装置）
２１，１１１，１６３デフケース
３１，１１３，１６５カバー
３３，１１５，１６７ケーシング本体
３７，３９ヘリカルサイドギヤ（サイドギヤ）
４１，４３，１７７，１７９ボス部
５９，６１，１２１，１２３，１８１，１８３収納孔
６３，１２５ピニオンギヤ組
６５，６７，１２７，１２９，１８４，１８７ヘリカルピニオンギヤ（ピニオンギヤ）
６９，１３１，１３７，１８５，１８８第１のギヤ部
７１，７５，１３３，１３９，１８６，１８９第２のギヤ部
７７，１４３，１９５支持リング

Claims

エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケース内に配置された一対の車輪側サイドギヤと、これらのサイドギヤと各別に噛合う第１のギヤ部及び互いに噛合う第２のギヤ部を有するピニオンギヤからなるピニオンギヤ組と、デフケースに形成されこれらのピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、前記第２ギヤ部の内側に配置され各ピニオンギヤの内側への倒れを防止する支持リングとを備え、サイドギヤにボス部が形成され、支持リングがサイドギヤのボス部外周にフローティング支持されたことを特徴とするデファレンシャル装置。
支持リングが弾性体からなる請求項１記載のデファレンシャル装置。