JP3597229B2

JP3597229B2 - Differential device

Info

Publication number: JP3597229B2
Application number: JP26404394A
Authority: JP
Inventors: 弘和上林
Original assignee: 栃木富士産業株式会社
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JPH08121572A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両に用いられるデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は特開昭６３−７６９３８号公報に記載されたデファレンシャル装置２０１を示す。このデファレンシャル装置２０１では、デフケース２０３を回転させるエンジンの駆動力はヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７から一対の出力側ヘリカルサイドギヤ２０９，２１１を介して車輪に伝達される。ヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７はデフケース２０３の収納孔２１３，２１５にそれぞれ摺動回転自在に収納されている。
【０００３】
トルクを伝達している間、ピニオンギヤ２０５，２０７はサイドギヤ２０９，２１１との噛み合い反力により収納孔２１３，２１５の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じると共に、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって、サイドギヤ２０９，２１１の間や各ギヤ２０５，２０７、２０９，２１１とデフケース２０３との間で摩擦抵抗が生じ、これらの摩擦抵抗によって差動制限力が得られる。
【０００４】
このような差動制限力の強さは、ピニオンギヤ２０５，２０７の歯先径、各ギヤの歯筋の角度や方向などを変えて調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
デファレンシャル装置の差動制限機能によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比はＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）と言われ、その値は差動制限力が強い程大きいが、上記のような構成のデファレンシャル装置では従来ＴＢＲは通常走行の２．０〜３．０が限度であり、スポーティ走行をする場合やレーシングカーなどではもっと大きいＴＢＲが望まれている。
【０００６】
このように、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意しなければならないので、部品点数がそれぞれ別個となり複数の種類が必要となり、部品製作、管理が煩雑となるとともにコスト高となる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝を有していないために潤滑不良となり、歯先とデフケース収納孔との摺動面に焼き付きを生じる恐れがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１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、デフケースに形成された収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤと、ピニオンギヤの歯先に複数の突部を設け、この各突部の先端に収納孔の壁面と摺動する摺動面を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積を差動制限力を変化させるために選択したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、Ｓを０．０８以上０．１５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、Ｓを０．０５以上０．０８以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、Ｓを０．０５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記ピニオンギヤのねじれ角を２０°〜３０°としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記突部は前記ピニオンギヤの歯筋方向に直角（歯厚方向に平行）な溝と歯筋方向に平行（歯厚方向に直角）な溝とが歯先面において略直行し、前記複数の摺動面の各々の摺動面はこれらの溝によって、または溝と歯先端部とによって周包されていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明のデファレンシャル装置は、収納孔の壁面と摺動する複数の摺動面により、適正な差動制限力を得ることができる。
【００１５】
請求項２の発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤの歯先の摺動面の面積を変えてピニオンギヤの歯先と収納孔の壁面との摩擦抵抗を調整する。この摩擦抵抗による差動制限力は、摺動面の面積を狭くすると大きくなり、広くすると小さくなる。このように、摺動面の面積を変えることによって、ピニオンギヤの歯先径や、ギヤの角度、方向を変えることなく、ピニオンギヤ自体を共通化できるので低コストで歯先の焼き付きが防止でき差動制限力（ＴＢＲ）を所望の値に調整することができる。
【００１６】
請求項３の発明のデファレンシャル装置は、差動制限力によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比としてのＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）を２．０〜３．０にすることができる。
【００１７】
請求項４の発明のデファレンシャル装置は、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができる。
【００１８】
請求項５の発明のデファレンシャル装置では、ＴＢＲを４．０〜５．０にすることができる。
【００１９】
請求項６の発明のデファレンシャル装置は、ＴＢＲを適正に得ることができる。
【００２０】
請求項７の発明のデファレンシャル装置では、溝から摺動面へ潤滑油を適正に導くことができる。
【００２１】
【実施例】
図１ないし図９により本発明の一実施例を説明する。図１は実施例を用いたデファレンシャル装置の断面図であり、左右の方向は図１での左右の方向である。
【００２２】
図１のように、デフケース２１は、ケーシング本体３１とカバー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の内部には左右のヘリカルサイドギヤ３７，３９（出力側サイドギヤ）が配置されている。
【００２３】
各サイドギヤ３７，３９の中空のボス部４１，４３はデフケース２１の支承部４５，４７によって回転自在に支承されていると共に、各サイドギヤ３７，３９は互いの間に形成された支持部４９を介して各自由端を支持し合い、互いにセンターリングしている。各ボス部４１，４３はそれぞれ図示しない左右の出力軸にスプライン連結されており、ボス部４１の外周にはカバー３３が後述するピニオンギヤ６１，６３を内周側から支承している。サイドギヤ３７，３９の間にはワッシャ５３が配置され、サイドギヤ３９とケーシング本体３１との間にはワッシャ５５が配置されておりサイドギヤ３７とカバー３３の間にはワッシャ５６が配置されている。
【００２４】
デフケース２１とスリーブ５１には４組の収納孔５７，５９が周方向等間隔に形成されている。これらの収納孔５７，５９にはそれぞれ長短のヘリカルピニオンギヤ６１，６３が摺動回転自在に収納されている。
【００２５】
長いピニオンギヤ６１は、第１と第２のギヤ部６５，６７とこれらを連結する小径の軸部６９とからなり、第１ギヤ部６５は右のサイドギヤ３９と噛み合っている。また、短いピニオンギヤ６３の第１ギヤ部７１は左のサイドギヤ３７と噛み合い、第２ギヤ部７３はピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７と噛み合っている。
【００２６】
デフケース２１には収納孔５７，５９と連通する開口７５，７７，７９が設けられており、デフケース２１の回転に伴い、これらの開口７５，７７，７９を介して図示しないデフキャリヤのオイル溜りからオイルがデフケース２１に流出入し、各ギヤの噛み合い部や摺動部等を潤滑する。
【００２７】
デフケース２１を回転させるエンジンの駆動力はピニオンギヤ６１，６３からサイドギヤ３７，３９を介して左右の出力軸に分配され、出力軸間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ６１，６３の自転によってエンジンの駆動力は左右各側に差動分配される。
【００２８】
トルクを伝達している間、各ピニオンギヤ６１，６３の歯先はサイドギヤ３７，３９との噛み合い反力により収納孔５７，５９の壁面に押しつけられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ６１，６３の端面とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生し、サイドギヤ３７，３９の間、あるいはサイドギヤ３７，３９とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【００２９】
図２にピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７の例を示すように、ピニオンギヤ６１，６３の歯先には互いに交差する油溝８１，８３がローレット加工されており、各油溝８１，８３の間に収納孔５７，５９の壁面と摺動する摺動面８５が形成されている。各ギヤの歯先は、矢印８７が示すようにセミトップ加工により歯厚を薄くして、噛み合いが油溝８１の部分で開始されないようにしてある。
【００３０】
図３はヘリカルギヤの歯厚方向と歯筋方向とを示し、図４はこれらの歯厚方向と歯筋方向とに対する油溝８１，８３の方向及び油溝８１，８３と摺動面８５の寸方を示し、図５は油溝８１，８３の深さを示している。
【００３１】
図４のように、Ａは摺動面８５の歯筋方向寸法、Ｂは摺動面８５の歯厚方向寸法、ＣとＤはそれぞれ油溝８１，８３の幅、Ｅは油溝８１の歯筋方向に対する角度であり、図５のようにＲａは油溝８１，８３の深さである。図６は７個の試料（デファレンシャル装置）でＡ〜ＥとＲａの寸法を変えたことによるＴＢＲの変化を示す表である。７個の試料とも本発明のデファレンシャル装置であり、各試料におけるピニオンギヤの歯先径は、同一にしたものであり、試料１、２、５、７はヤのねじれ角を３０°とし、試料３、４はギヤのねじれ角を２０°としたものである。又、図７、８、９は試料で実測したＴＢＲのグラフであり、図７は試料１〜５の一例であり、図８、９はそれぞれ試料６、７のグラフである。
【００３２】
図６のように、各試料のＥは全て９０°であり、油溝８１は歯厚方向に、油溝８３は歯筋方向にそれぞれ形成され、油溝８１，８３は直交している。
【００３３】
図６のデータが示すように、試料６、７は油溝８１，８３の幅ＣとＤ及び油溝８１，８３の深さＲａを試料１〜５より大きくし、ブロック面積（摺動面８５の面積）を０．０５ｍｍ^２以下にしている。その結果、各ピニオンギヤ６１，６３と収納孔５７，５９の壁面との間で大きな摩擦抵抗が得られ、図８、９のグラフ８９，９１、９３，９５のように４．０又は５．０という大きなＴＢＲを得ている。又、試料１〜５はブロック面積を０．０８ｍｍ^２〜０．１５ｍｍ^２の範囲で選択し、図７のグラフ９７，９９（ＴＢＲ２．５）のように２．０〜３．０の範囲でＴＢＲを調整している。
【００３４】
例えば、車両が左旋回した時右軸トルクが１５ｋｇ・ｍまで下がると、図７のデファレンシャル装置ではグラフ９７のように左軸トルクは３７．５ｋｇ・ｍになり、これに対して図９のデファレンシャル装置ではグラフ９３のように７５ｋｇ・ｍの大きな左軸トルクが得られる。
【００３５】
なお、このようにピニオンギヤの歯先と収納孔との摩擦抵抗を大きくしても、トルク感応型差動制限機能の特性により、差動制限トルクが増大する程摺動部の摺動速度が低下する。これに加えて、油溝８１，８３から供給されるオイルによって充分に潤滑、冷却されるから、摺動部の焼き付きや焼損が防止されると共に、磨耗も最小限に抑えられる。万が一、トルクハンプが生じた場合においても各ピニオンギヤの自転が停止するのでこれらピニオンギヤと収納孔との間では焼き付き等の問題が生じないことが実験で確認されている。又、このオイル供給効果によって摺動部に形成される油膜の厚み変動が小さくなり、異音の発生が防止される。
【００３６】
デファレンシャル装置を掲載した車両は、発進時や加速時のように大きなトルクを掛けた時の車体の挙動が、トルク感応型差動制限機能によって安定し操縦性が向上すると共に、レース車両に搭載した場合のように車輪のグリップ限界に近い急旋回を行ってもデファレンシャル装置７の大きなＴＢＲによって、車両はコントロールを失うことなく優れた旋回性が得られる。
【００３７】
こうして、デファレンシャル装置７が構成されている。
【００３８】
上記のように、デファレンシャル装置７は、ピニオンギヤ６１，６３の歯先に形成した摺動面８５の面積Ｓを０．０５ｍｍ^２以下にし、ピニオンギヤ６１，６３の歯先と収納孔５７，５９の壁面との摩擦抵抗を増大させて、レーシングカー用としても充分に大きい４．０〜５．０のＴＢＲを得ている。又、摺動面の面積Ｓを０．１５≧Ｓ＞０．０８ｍｍ^２にすれば、通常走行用の２．０〜３．０のＴＢＲを得られる。さらに、摺動面８５の面積Ｓを０．０８≧Ｓ＞０．０５ｍｍ^２にすれば、３．０〜４．０のＴＢＲを得られる。このように摺動面８５の面積を変えることにより、低コストで差動制限力を変更でき、また強化することができる。
【００３９】
また、溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているのでピニオンギヤ８７に設けられた複数の摺動面８５はデフケース２１に形成された収納孔５７，５９の長手方向全域で摺動することとなり偏磨耗が防止される。また、油溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているので潤滑油の流動作用が得られるので摺動面の潤滑が十分に行われ、焼き付きが効果的に防止される。
【００４０】
さらに、摺動面の面積を変えることにより、差動制限力を大きくするだけでなく、広い範囲で所望の値に調整できるから、例えば、標準のピニオンギヤを用意しその摺動面の面積を変えるだけで、ピニオンギヤを歯筋の角度や歯筋方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化して、低コストで差動制限力を所望の値に調整できる。
【００４１】
従って、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意する必要がなく、部品点数が削減され、部品製作、管理が簡単になるとともにコストダウンとなる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝８１，８３を有しているために潤滑が良好に行なわれ、歯先とデフケース収納孔５７，５９との摺動面８５に焼き付きを生じる恐れがない。
【００４２】
油溝は、ピニオンギヤの回転方向、歯厚方向、歯筋方向などに対して任意に形成してよく、油溝は互いに直交しなくてもよい。
【００４３】
油溝と摺動面は、転造などの塑性加工の他に、旋盤などによる切削加工によって成形してもよい。又、既成の摺動面を広くするには摺動面を切削又は研磨加工すればよい。
【００４４】
型を用いて加工する場合、油溝と摺動面とのパターンは広い範囲で選ぶことができる。例えば、油溝は直線である必要はなく、摺動面は種々の形状や面積のものを混在させてもよく、このようなパターンは所望の差動制限特性との対応で選択すればよい。
【００４５】
なお、油溝の深さＲａは１〜５０μｍの範囲から選択するのが好ましく、ＴＢＲ＝２．０〜３．０を得るためには油溝の深さＲａは３〜２０μｍ、ＴＢＲ＝４．０〜５．０を得るためにはＲａは３５〜５０μｍが最適値でありそれぞれ複数の摺動面の各々の面積値と組み合わせることにより、所望の差動制限力を得ることができる。
【００４６】
本発明において、各ギヤはヘリカルギヤでなく、スパーギヤでもよい。
【００４７】
また、ＴＢＲ＝３．０〜４．０の差動制限力を得るためには前述したＴＢＲ＝２．０〜３．０とＴＢＲ＝４．０〜５．０の摺動面積値Ｓの範囲の間の値を取れば良い。この場合油溝の深さＲａを摺動面積値と同様な方法で選択することができる。
【００４８】
以上、デファレンシャル装置７を例にして説明したが、この発明のデファレンシャル装置はリヤデフ、フロントデフ（前輪側の車軸デフ）やセンターデフ（前輪と後輪とに駆動力を分配するデファレンシャル装置）に用いられる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、摺動面により、適正な差動制限力を容易に得ることができる。
【００５０】
請求項２の発明では、ピニオンギヤの歯先に摺動面を形成し、この摺動面の面積を変えることにより、ピニオンギヤを歯筋の角度や方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化するので差動制限力（ＴＢＲ）を低コストで、広い範囲で、精密に調整することができる。
【００５１】
請求項３の発明では、ＴＢＲを２．０〜３．０にすることができ、通常走行用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５２】
請求項４の発明では、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができ、例えばオフロード操向用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５３】
請求項５の発明では、ＴＢＲを４．０〜５．０にすることができ、例えばレーシングカー用としても充分に大きな差動制限力が低コストで得られる。
【００５４】
請求項６の発明では、ねじれ角２０°〜３０°のピニオンギヤにより、各種のＴＢＲを容易に得ることができる。
【００５５】
請求項７の発明では、摺動面を確実に潤滑することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１の実施例に用いられたピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図３】ヘリカルギヤの歯先を示す斜視図である。
【図４】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の形状と寸法とを示す正面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図であり、油溝の深さと形状とを示す。
【図６】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の寸法とを示す表である。
【図７】本発明のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図８】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図９】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図１０】従来例の断面図である。
【符号の説明】
７デファレンシャル装置
２１デフケース
３７，３９ヘリカルサイドギヤ（出力側サイドギヤ）
５７，５９収納孔
６１，６３ヘリカルピニオンギヤ
８１，８３油溝
８５摺動面[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a differential device used for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows a differential device 201 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-76938. In the differential device 201, the driving force of the engine that rotates the differential case 203 is transmitted from the helical pinion gears 205 and 207 to the wheels via a pair of output helical side gears 209 and 211. Helical pinion gears 205 and 207 are slidably and rotatably housed in housing holes 213 and 215 of differential case 203, respectively.
[0003]
While transmitting the torque, the pinion gears 205 and 207 are pressed against the wall surfaces of the storage holes 213 and 215 by the reaction of engagement with the side gears 209 and 211 to generate frictional resistance. Friction resistance is generated between the gears 211 and between the gears 205, 207, 209, 211 and the differential case 203, and a differential limiting force is obtained by the friction resistance.
[0004]
The strength of such a differential limiting force is adjusted by changing the tip diameter of the pinion gears 205 and 207, the angle and direction of the tooth trace of each gear, and the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The torque ratio distributed between one wheel and the other wheel by the differential limiting function of the differential device is called TBR (Torque Bias Ratio), and the value is larger as the differential limiting force is stronger. In the differential device having the configuration, the conventional TBR has a limit of 2.0 to 3.0 for normal running, and a larger TBR is desired for sporty running or a racing car.
[0006]
As described above, different pinion gears and side gears must be prepared depending on the form and characteristics of the vehicle, so that the number of parts is different and a plurality of types are required, which makes the production and management of parts complicated and increases costs. Become. Further, since the pinion gear does not have an oil groove at the tooth tip, lubrication failure occurs, and there is a fear that seizure may occur on the sliding surface between the tooth tip and the differential case housing hole.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a differential device according to claim 1 includes a differential case that is rotationally driven by a driving force of an engine, a pinion gear that is slidably and rotatably stored in a storage hole formed in the differential case, and a pinion gear. A plurality of projections are provided on the tooth tip of the pinion gear and a pair of output side gears connected to each other, and a sliding surface that slides on a wall surface of the storage hole is provided at an end of each projection.
[0008]
A differential device according to a second aspect is the differential device according to the first aspect, wherein an area of the sliding surface is selected to change a differential limiting force.
[0009]
A differential device according to a third aspect is the differential device according to the second aspect, wherein when the area of the sliding surface is S (mm ² ), S is selected in a range of 0.08 or more and 0.15 or less. It is characterized by the following.
[0010]
A differential device according to a fourth aspect is the differential device according to the second aspect, wherein S is selected in a range of 0.05 or more and 0.08 or less when the area of the sliding surface is S (mm ² ). It is characterized by the following.
[0011]
The differential device according to a fifth aspect is the differential device according to the second aspect, wherein S is selected within a range of 0.05 or less, where S (mm ² ) is the area of the sliding surface. I do.
[0012]
A differential device according to a sixth aspect is the differential device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a twist angle of the pinion gear is set to 20 ° to 30 °.
[0013]
A differential device according to a seventh aspect is the differential device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the protrusion has a groove and a groove perpendicular to the tooth trace direction of the pinion gear (parallel to the tooth thickness direction). Are substantially perpendicular to the tooth apex surface, and each sliding surface of the plurality of sliding surfaces is surrounded by these grooves or by the groove and the tooth tip. It is characterized by having.
[0014]
[Action]
In the differential device according to the first aspect of the present invention, an appropriate differential limiting force can be obtained by the plurality of sliding surfaces that slide on the wall surface of the storage hole.
[0015]
In the differential device according to the second aspect of the present invention, the frictional resistance between the tooth tip of the pinion gear and the wall surface of the storage hole is adjusted by changing the area of the sliding surface of the tooth tip of the pinion gear. The differential limiting force due to this frictional resistance increases as the area of the sliding surface decreases, and decreases as the area increases. In this way, by changing the area of the sliding surface, the pinion gear itself can be shared without changing the tip diameter of the pinion gear and the angle and direction of the gear, so that seizure of the tooth tip can be prevented at low cost and differential The limiting force (TBR) can be adjusted to a desired value.
[0016]
In the differential device according to the third aspect of the present invention, TBR (torque bias ratio) as a torque ratio distributed to one wheel and the other wheel by the differential limiting force can be set to 2.0 to 3.0. .
[0017]
In the differential device according to the fourth aspect of the present invention, the TBR can be set to 3.0 to 4.0.
[0018]
In the differential device according to the fifth aspect of the present invention, the TBR can be set to 4.0 to 5.0.
[0019]
The differential device according to the invention of claim 6 can appropriately obtain TBR.
[0020]
In the differential device according to the seventh aspect, the lubricating oil can be appropriately guided from the groove to the sliding surface.
[0021]
【Example】
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a differential device using the embodiment, and the left and right directions are the left and right directions in FIG.
[0022]
As shown in FIG. 1, the differential case 21 is configured by fixing a casing main body 31 and a cover 33 with bolts 35. Left and right helical side gears 37 and 39 (output side gears) are arranged inside the differential case 21.
[0023]
The hollow boss portions 41, 43 of the side gears 37, 39 are rotatably supported by support portions 45, 47 of the differential case 21, and the side gears 37, 39 are supported via a support portion 49 formed therebetween. Support the free ends and center each other. The bosses 41 and 43 are spline-connected to left and right output shafts (not shown), and a cover 33 supports pinion gears 61 and 63 (described later) from the inner peripheral side of the outer periphery of the boss 41. A washer 53 is disposed between the side gears 37 and 39, a washer 55 is disposed between the side gear 39 and the casing body 31, and a washer 56 is disposed between the side gear 37 and the cover 33.
[0024]
Four sets of storage holes 57 and 59 are formed in the differential case 21 and the sleeve 51 at equal intervals in the circumferential direction. Long and short helical pinion gears 61 and 63 are slidably and rotatably stored in these storage holes 57 and 59, respectively.
[0025]
The long pinion gear 61 includes first and second gear portions 65 and 67 and a small-diameter shaft portion 69 connecting the first and second gear portions 65 and 67, and the first gear portion 65 meshes with the right side gear 39. Further, the first gear portion 71 of the short pinion gear 63 meshes with the left side gear 37, and the second gear portion 73 meshes with the second gear portion 67 of the pinion gear 61.
[0026]
The differential case 21 is provided with openings 75, 77, 79 communicating with the storage holes 57, 59. With the rotation of the differential case 21, the oil from the oil reservoir of a differential carrier (not shown) passes through these openings 75, 77, 79. Flows into and out of the differential case 21 and lubricates meshing portions and sliding portions of each gear.
[0027]
The driving force of the engine for rotating the differential case 21 is distributed from the pinion gears 61 and 63 to the left and right output shafts via the side gears 37 and 39. When a difference in driving resistance occurs between the output shafts, the rotation of the pinion gears 61 and 63 rotates the engine. Force is differentially distributed to each side.
[0028]
While the torque is being transmitted, the tooth tips of the pinion gears 61 and 63 are pressed against the wall surfaces of the storage holes 57 and 59 due to the meshing reaction force with the side gears 37 and 39 to generate frictional resistance. Further, frictional resistance is generated between the end faces of the pinion gears 61 and 63 and the differential case 21 due to the meshing thrust force of the helical gear, and frictional resistance is generated between the side gears 37 and 39 or between the side gears 37 and 39 and the differential case 21. appear. These frictional resistances provide a torque-sensitive differential limiting function.
[0029]
As shown in FIG. 2, an example of the second gear portion 67 of the pinion gear 61 is provided with knurled oil grooves 81, 83 intersecting each other at the tooth tips of the pinion gears 61, 63. A sliding surface 85 that slides on the wall surfaces of the storage holes 57 and 59 is formed at the bottom. The tooth tip of each gear is made thinner by semi-top processing as indicated by an arrow 87 so that meshing does not start at the oil groove 81.
[0030]
FIG. 3 shows the tooth thickness direction and the tooth trace direction of the helical gear. FIG. 4 shows the directions of the oil grooves 81 and 83 with respect to the tooth thickness direction and the tooth trace direction, and the dimensions of the oil grooves 81 and 83 and the sliding surface 85. FIG. 5 shows the depths of the oil grooves 81 and 83.
[0031]
As shown in FIG. 4, A is the dimension of the sliding surface 85 in the tooth trace direction, B is the dimension of the sliding surface 85 in the tooth thickness direction, C and D are the widths of the oil grooves 81 and 83, respectively, and E is the tooth of the oil groove 81. This is an angle with respect to the streak direction, and Ra is the depth of the oil grooves 81 and 83 as shown in FIG. FIG. 6 is a table showing changes in TBR caused by changing the dimensions of A to E and Ra in seven samples (differential devices). Each of the seven samples is a differential device of the present invention, and the tip diameter of the pinion gear in each sample is the same. Samples 1, 2, 5, and 7 have a torsion angle of 30 ° and sample 3 Reference numeral 4 denotes a gear having a twist angle of 20 °. 7, 8 and 9 are graphs of TBR actually measured on the samples, FIG. 7 is an example of samples 1 to 5, and FIGS. 8 and 9 are graphs of samples 6 and 7, respectively.
[0032]
As shown in FIG. 6, E of each sample is all 90 °, the oil groove 81 is formed in the tooth thickness direction, the oil groove 83 is formed in the tooth trace direction, and the oil grooves 81 and 83 are orthogonal to each other.
[0033]
As shown in the data of FIG. 6, in Samples 6 and 7, the widths C and D of the oil grooves 81 and 83 and the depth Ra of the oil grooves 81 and 83 were larger than those of Samples 1 to 5, and the block area (the sliding surface 85 Area) is 0.05 mm ² or less. As a result, a large frictional resistance is obtained between each of the pinion gears 61 and 63 and the wall surfaces of the storage holes 57 and 59, and as shown in the graphs 89, 91, 93, and 95 in FIGS. Has a big TBR. Also, the samples 1-5 block area selected in the range of 0.08mm ^² ~0.15mm ^2, in the range of 2.0-3.0 as shown in the graph of FIG. 7 97,99 (TBR2.5) TBR is being adjusted.
[0034]
For example, when the right shaft torque drops to 15 kg · m when the vehicle turns left, the left shaft torque becomes 37.5 kg · m as shown in a graph 97 in the differential device of FIG. In the device, a large left-axis torque of 75 kg · m is obtained as shown in graph 93.
[0035]
Even if the frictional resistance between the tooth tip of the pinion gear and the storage hole is increased, the sliding speed of the sliding portion decreases as the differential limiting torque increases due to the characteristics of the torque-sensitive differential limiting function. I do. In addition, since the lubrication and cooling are sufficiently performed by the oil supplied from the oil grooves 81 and 83, seizure and burning of the sliding portion are prevented, and wear is minimized. Even if a torque hump occurs, the rotation of each pinion gear stops, and it has been experimentally confirmed that there is no problem such as seizure between these pinion gears and the storage holes. In addition, the oil supply effect reduces the variation in the thickness of the oil film formed on the sliding portion, thereby preventing generation of abnormal noise.
[0036]
The vehicle with the differential system was mounted on race cars while the behavior of the vehicle body when applying a large torque such as when starting or accelerating was stabilized by the torque-sensitive differential limiting function, and the maneuverability was improved. Even when making a sharp turn close to the wheel grip limit as in the case, the large TBR of the differential device 7 allows the vehicle to obtain excellent turning performance without losing control.
[0037]
Thus, the differential device 7 is configured.
[0038]
As described above, the differential device 7 sets the area S of the sliding surface 85 formed on the tooth tips of the pinion gears 61 and 63 to 0.05 mm ² or less, and the tooth tips of the pinion gears 61 and 63 and the wall surfaces of the storage holes 57 and 59. The TBR of 4.0 to 5.0, which is large enough for a racing car, is obtained by increasing the frictional resistance with the TBR. If the area S of the sliding surface is 0.15 ≧ S> 0.08 mm ² , a TBR of 2.0 to 3.0 for normal running can be obtained. Furthermore, if the area S of the sliding surface 85 is set to 0.08 ≧ S> 0.05 mm ² , a TBR of 3.0 to 4.0 can be obtained. By changing the area of the sliding surface 85 in this way, the differential limiting force can be changed and reduced at low cost.
[0039]
Further, since the grooves 81 and 83 are inclined with respect to the rotation direction of the pinion gear 87, the plurality of sliding surfaces 85 provided on the pinion gear 87 slide over the entire length of the storage holes 57 and 59 formed in the differential case 21 in the longitudinal direction. And the uneven wear is prevented. Further, since the oil grooves 81 and 83 are inclined with respect to the rotation direction of the pinion gear 87, a lubricating oil flow action can be obtained, so that the sliding surface is sufficiently lubricated and seizure is effectively prevented.
[0040]
Further, by changing the area of the sliding surface, not only can the differential limiting force be increased, but also a desired value can be adjusted in a wide range. For example, a standard pinion gear is prepared and the area of the sliding surface is changed. Thus, the pinion gear can be used in common without changing the angle of the tooth trace, the direction of the tooth trace, or the diameter of the tooth tip, and the differential limiting force can be adjusted to a desired value at low cost.
[0041]
Therefore, it is not necessary to prepare separate pinion gears and side gears depending on the form and characteristics of the vehicle, so that the number of parts is reduced, parts production and management are simplified, and costs are reduced. In addition, since the pinion gear has oil grooves 81 and 83 at the tooth tips, lubrication is performed well, and there is no risk of seizure occurring on the sliding surface 85 between the tooth tips and the differential case housing holes 57 and 59.
[0042]
The oil grooves may be formed arbitrarily in the rotation direction, the tooth thickness direction, the tooth trace direction, and the like of the pinion gear, and the oil grooves may not be orthogonal to each other.
[0043]
The oil groove and the sliding surface may be formed by cutting using a lathe or the like, in addition to plastic working such as rolling. In order to widen the existing sliding surface, the sliding surface may be cut or polished.
[0044]
When processing using a mold, the pattern between the oil groove and the sliding surface can be selected in a wide range. For example, the oil groove does not need to be straight, and the sliding surface may have various shapes and areas, and such a pattern may be selected in accordance with a desired differential limiting characteristic.
[0045]
The oil groove depth Ra is preferably selected from the range of 1 to 50 μm. In order to obtain TBR = 2.0 to 3.0, the oil groove depth Ra is 3 to 20 μm and TBR = 4. In order to obtain 0 to 5.0, the optimum value of Ra is 35 to 50 μm, and a desired differential limiting force can be obtained by combining Ra with each area value of a plurality of sliding surfaces.
[0046]
In the present invention, each gear may be a spur gear instead of a helical gear.
[0047]
Further, in order to obtain the differential limiting force of TBR = 3.0 to 4.0, the above-mentioned range of the sliding area value S of TBR = 2.0 to 3.0 and TBR = 4.0 to 5.0 is required. You can take a value between. In this case, the depth Ra of the oil groove can be selected in the same manner as the sliding area value.
[0048]
Although the differential device 7 has been described above as an example, the differential device of the present invention is used for a rear differential, a front differential (axle differential on the front wheel side) and a center differential (a differential device for distributing driving force to front and rear wheels). Can be
[0049]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an appropriate differential limiting force can be easily obtained by the sliding surface.
[0050]
In the invention of claim 2, a sliding surface is formed on the tooth tip of the pinion gear, and by changing the area of the sliding surface, the pinion gear can share the pinion gear itself without changing the angle or direction of the tooth trace or the tooth tip diameter. Therefore, the differential limiting force (TBR) can be precisely adjusted over a wide range at low cost.
[0051]
According to the third aspect of the present invention, the TBR can be set to 2.0 to 3.0, and the differential limiting force for normal running or the like can be obtained at low cost.
[0052]
According to the fourth aspect of the present invention, the TBR can be set to 3.0 to 4.0, and a differential limiting force for off-road steering or the like can be obtained at low cost.
[0053]
According to the fifth aspect of the present invention, the TBR can be set to 4.0 to 5.0, and for example, a sufficiently large differential limiting force can be obtained at low cost even for a racing car.
[0054]
According to the sixth aspect of the present invention, various TBRs can be easily obtained by the pinion gear having a twist angle of 20 ° to 30 °.
[0055]
According to the invention of claim 7, the sliding surface can be surely lubricated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a tooth tip of a pinion gear used in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a tooth tip of the helical gear.
FIG. 4 is a front view showing the shape and dimensions of an oil groove formed on a tooth tip of a pinion gear used in the present invention and a sliding surface.
FIG. 5 is a sectional view taken along line XX of FIG. 4, showing the depth and shape of an oil groove.
FIG. 6 is a table showing oil grooves formed on the tooth tips of a pinion gear used in the present invention and dimensions of a sliding surface.
FIG. 7 is a graph of the TBR of the differential device of the present invention.
FIG. 8 is a graph of the TBR of the differential device of the embodiment.
FIG. 9 is a graph of the TBR of the differential device of the example.
FIG. 10 is a sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
7 Differential device 21 Differential case 37, 39 Helical side gear (output side gear)
57, 59 Storage hole 61, 63 Helical pinion gear 81, 83 Oil groove 85 Sliding surface

Claims

A differential case that is rotationally driven by the driving force of the engine, a pinion gear that is slidably and rotatably stored in a storage hole formed in the differential case, a pair of output side gears that are connected via the pinion gear, and a tooth tip of the pinion gear. A differential device comprising: a plurality of projections; and a sliding surface that slides on a wall surface of the storage hole at a tip of each projection.

The differential device according to claim 1, wherein
A differential device wherein the area of the sliding surface is selected to change a differential limiting force.

The differential device according to claim 2,
A differential device wherein S is selected in a range of 0.08 or more and 0.15 or less, where S (mm ² ) is the area of the sliding surface.

The differential device according to claim 2,
A differential device wherein S is selected in a range of 0.05 to 0.08, where S (mm ² ) is the area of the sliding surface.

The differential device according to claim 2,
A differential device wherein S is selected within a range of 0.05 or less, where S (mm ² ) is the area of the sliding surface.

The differential device according to any one of claims 1 to 5,
A differential device wherein the torsion angle of the pinion gear is 20 ° to 30 °.

The differential device according to any one of claims 1 to 5,
In the protrusion, a groove perpendicular to the tooth trace direction of the pinion gear (parallel to the tooth thickness direction) and a groove parallel to the tooth trace direction (perpendicular to the tooth thickness direction) are substantially perpendicular to the tooth tip surface, and the plurality of slides are provided. A differential device, characterized in that each sliding surface of the moving surface is surrounded by these grooves or by the grooves and the tooth tips.