JP4779577B2 - ディファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライブシャフトのスプラインと、該ドライブシャフトと同軸上でかつ軸方向移動不能なパワートレーンユニットの入力軸のスプラインとが、それぞれドライブシャフト接続部の第１スプラインとパワートレーンユニット接続部の第２スプラインとにスプライン係合するディファレンシャル装置に係り、詳しくは、それら二重のスプラインの組立性の向上を図ったディファレンシャル装置に関する。

一般に、例えばＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車やＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）車等をベースにしたエンジン横置き型の四輪駆動車では、エンジンより出力した回転をトランスミッションで変速してフロントディファレンシャル装置に入力し、該フロントディファレンシャル装置にて前輪と後輪とに分配する形で伝達している。

該フロントディファレンシャル装置は、本体ケース内部に、トランスミッションの出力ギヤに噛合するデフケースと、該デフケースの回転を左右の差回転を許容しつつ伝達するディファレンシャルギヤ部とを有していると共に、該ディファレンシャルギヤ部の両サイドギヤに例えば左右前輪のドライブシャフトが接続され、該デフケースに後輪に回転を伝達するパワートレーンユニット（以下、「ＰＴＵ」という）の入力軸が接続されて構成されている（特許文献１）。

ディファレンシャルギヤ部よりドライブシャフトに入力された回転は例えば左右前輪に伝達され、また、フロントディファレンシャル装置のデフケースよりＰＴＵ入力軸に入力された回転は、例えばＰＴＵ内部の傘歯車機構等を介して、車両の前後方向を軸とするプロペラシャフトに伝達され、更に例えばリヤディファレンシャル装置、左右後輪のドライブシャフトを介して左右後輪に伝達される。

特開２００４−３１４７９６号公報

ところで、上述の四輪駆動車においては、上記ＰＴＵの入力軸（以下、単に「ＰＴＵ入力軸」という）が、スリーブ状に形成されており、左右ドライシャフトの一方（例えば右側）の外周側に被覆して該ドライブシャフトに回転自在に支持されるように配設され、いわゆる二重軸構造をなしている。このようなものの中で、例えばＰＴＵ入力軸をフロントディファレンシャル装置のリングギヤに直接的にスプライン係合させるものにおいては、上記ドライブシャフト接続部と上記ＰＴＵ接続部とが、同軸上の内外周の位置関係となるように構成され、それら２つの接続部にドライブシャフトとＰＴＵ入力軸とがそれぞれスプライン係合するような二重軸のスプライン係合構造を成すことになる。

このような二重軸のスプライン係合構造を成すフロントディファレンシャル装置、ドライブシャフト、及びＰＴＵを組立てる際には、ドライブシャフトとＰＴＵとを一体的に組立てた後、フロントディファレンシャル装置をそれらドライブシャフト及びＰＴＵのセットに組付けることがある。この場合、ドライブシャフトとＰＴＵ入力軸とが軸方向移動不能に組立てられた後、ドライブシャフトのスプライン及びＰＴＵ入力軸のスプラインを、フロントディファレンシャル装置のドライブシャフト接続部のスプライン及びＰＴＵ接続部のスプラインに、略々同時に挿入しつつスプライン位置合わせを行って、組立てることになってしまう。このため、これらの組立時においては、２つのスプラインを同時に位置合わせするという困難性が伴ってしまうという問題があった。

そこで、ドライブシャフト接続部のスプライン及びＰＴＵ接続部のスプラインの一方を延設し、つまり組立時に一方のスプラインの挿入が先に行われるように構成することが考えられる。しかしながら、ＰＴＵ接続部は、一般にドライブシャフト接続部より突出しており、即ちフロントディファレンシャル装置の最端部に位置するため、例えばスプラインを延設するために外周側にあるＰＴＵ接続部を延設すると、フロントディファレンシャル装置の肥大化を招いてしまう。また、ＰＴＵ接続部を延設することは、先にＰＴＵ接続部とＰＴＵ入力軸とをスプライン係合させることが可能となるものの、後からスプライン係合されるドライブシャフト接続部とドライブシャフトとが内周側に位置するため、目視することができず、結局は組立時において困難性が生じてしまう。

一方、ドライブシャフト接続部とＰＴＵ接続部との間には、特にドライブシャフト接続部の先端部分の外周側に、当該ディファレンシャル装置内の潤滑油を封入するためのオイルシールが配設されており、該ドライブシャフト接続部の先端部分は、該オイルシールの厚みを確保するため、肉厚が薄くなるように形成されている。このため、例えば内周側にあるドライブシャフト接続部のスプラインを延設すると、回転伝達時に上記肉厚の薄いドライブシャフト接続部の先端部分までトルク伝達を行うことになり、耐久性として問題を生じる虞がある。

なお、例えばドライブシャフト接続部自体を延設したとしても、ＰＴＵ接続部のスプライン係合部分の長さ（即ちトルク伝達容量）を確保するためには、該ＰＴＵ接続部の軸方向位置がオフセットされる形で延設されるだけであり、組立時の困難性に変わりがないと共に、上述したようにフロントディファレンシャル装置の肥大化を招くだけである。

そこで本発明は、肥大化の防止や耐久性の確保を可能とするものでありながら、組立性を向上することが可能なディファレンシャル装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る本発明は（例えば図１乃至図１０参照）、円筒状に形成され、内周部に第１スプライン（２１ｓ、２１ｓ’）を有し、左右のドライブシャフト（５０）の差回転を許容しつつデフケース（１４）の回転を伝達するディファレンシャルギヤ部（２０）の一方のサイドギヤ（２１）に接続されるドライブシャフト接続部（２１ａ）と、前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）と同軸上外周側にて円筒状に形成され、内周部に第２スプライン（１４ｓ）を有し、前記デフケース（１４）に接続されるパワートレーンユニット接続部（１４ａ）と、を備え、
前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）の第１スプライン（２１ｓ、２１ｓ’）が、前輪及び後輪の一方における左右車輪の一方に接続されるドライブシャフト（５０）の先端外周部分に形成されたスプライン（５０ｓ、５０ｓ’）にスプライン係合すると共に、前記パワートレーンユニット接続部（１４ａ）の第２スプライン（１４ｓ）が、前輪及び後輪の他方に回転を伝達する前記ドライブシャフト（５０）を軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）移動不能に被覆したスリーブ状のパワートレーンユニット（４０）の入力軸（４２）の先端外周部分に形成されたスプライン（４２ｓ）にスプライン係合する、ディファレンシャル装置（１）において、
前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）の内周部における前記第１スプライン（２１ｓ、２１ｓ’）の軸方向（例えばＸ２方向）先端側に、前記第１スプライン（２１ｓ、２１ｓ’）と前記ドライブシャフト（５０）のスプライン（５０ｓ、５０ｓ’）とがスプライン係合した状態で、前記ドライブシャフト（５０）のスプライン（５０ｓ、５０ｓ’）の溝部（５０ｓｂ、５０ｓｂ’）内に突出するように形成されると共に、前記ドライブシャフトのスプラインのスプライン歯（５０ｓａ、５０ｓａ’）との間に非接触部（Ａ、Ａ’）を形成され、組立時において、前記第２スプライン（１４ｓ）に前記パワートレーンユニット（４０）の入力軸（４２）のスプライン（４２ｓ）が係合する前に先立ち、前記ドライブシャフト（５０）のスプライン（５０ｓ、５０ｓ’）の周方向（ω１−ω２方向）位置を前記第１スプライン（２１ｓ、２１ｓ’）にスプライン係合する周方向位置に案内する案内部材（２５，１２５）を備え、
前記パワートレーンユニット接続部（１４ａ）は、前記第２スプライン（１４ｓ）が、前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）より軸方向（例えばＸ２方向）に突出するように形成され、
前記第１スプライン（２１ｓ）と前記第２スプライン（１４ｓ）との軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）における間にて、前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）の外周面（２１ｃ）と前記パワートレーンユニット接続部（１４ａ）の内周面（１４ｃ）との間をシールするシール部材（７）を備え、
前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）は、前記案内部材（２５，１２５）及び前記シール部材（７）と軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）にオーバーラップする部分（２１ｂ）が、前記第１スプライン（２１ｓ）と軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）にオーバーラップする部分（２１ｄ）に比して、肉厚が薄く形成されてなる、
ことを特徴とするディファレンシャル装置（１）にある。

請求項２に係る本発明は（例えば図３乃至図５参照）、前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）の第１スプライン（２１ｓ）のスプライン歯（２１ｓａ）と、前記ドライブシャフト（５０）のスプライン（５０ｓ）のスプライン歯（５０ｓａ）とは、インボリュート歯形状からなり、
前記案内部材（２５）は、前記インボリュート歯形状のスプライン同士の接触位置（Ｐ）よりも歯丈の低いスプライン歯（２５ａ）に形成されてなる、
ことを特徴とする請求項１記載のディファレンシャル装置（１）にある。

請求項３に係る本発明は（例えば図９及び図１０参照）、前記案内部材（１２５）は、前記ドライブシャフト接続部（２１ａ）の内周面（２１ｅ）に一体的に形成されると共に、前記第１スプライン（２１ｓ’）のスプライン歯（２１ｓａ’）よりも周方向（ω１−ω２方向）の幅が小さいスプライン歯（１２５ａ）に形成されてなる、
ことを特徴とする請求項１記載のディファレンシャル装置（１）にある。

請求項４に係る本発明は（例えば図９及び図１０参照）、前記案内部材（１２５）は、前記案内部材（１２５）のスプライン歯（１２５ａ）の側面（１２５ａｂ）と前記第１スプライン（２１ｓ’）のスプライン歯（２１ｓａ’）の側面（２１ｓｃ’）とを滑らかに接続するテーパ状のテーパ面（１２５ｔａ）を有する、
ことを特徴とする請求項３記載のディファレンシャル装置（１）にある。

請求項５に係る本発明は（例えば図１乃至図１０参照）、前記ドライブシャフト（５０）は、前輪に接続されてなり、
前記パワートレーンユニット（４０）は、前記デフケース（１４）の回転を後輪に伝達してなる、
請求項１ないし４のいずれか記載のディファレンシャル装置（１）にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、案内部材は、ドライブシャフト接続部の第１スプラインとドライブシャフトのスプラインとがスプライン係合した状態で、ドライブシャフトのスプラインのスプライン歯との間に非接触部を形成しているので、ドライブシャフト接続部とドライブシャフトとの間でトルク伝達が行われる状態であっても、案内部材やドライブシャフト接続部の第１スプラインが形成されていない部分にトルクが生じないようにすることができる。これにより、ドライブシャフト接続部の第１スプラインが形成されていない部分の肉厚を厚くしなくても、耐久性を確保することができる。即ち、ドライブシャフト接続部の外周面とパワートレーンユニット接続部の内周面との間にシール部材を備えて、ディファレンシャル装置内の潤滑油をシール可能にするものでは、ドライブシャフト接続部のシール部材と軸方向にオーバーラップする部分の肉厚が薄く形成されてしまうが、上記案内部材によって該案内部材とドライブシャフトとの間でトルクが生じないようにすることができるため、耐久性を確保することができる。

また、組立時において案内部材は、パワートレーンユニットの入力軸のスプラインが第２スプラインに係合する前に先立ち、ドライブシャフトのスプラインの周方向位置を第１スプラインにスプライン係合する周方向位置に案内することができるので、組立時の位置合わせを容易化することができ、組立性を向上することができる。

更に、上述のように案内部材を備えることで組立性を向上することができるため、パワートレーンユニット接続部を延設して第２スプラインを延設することを不要とすることができ、ディファレンシャル装置における肥大化も防止することができる。

請求項２に係る本発明によると、第１スプラインのスプライン歯とドライブシャフトのスプライン歯とがインボリュート歯形状からなり、案内部材はインボリュート歯形状のスプライン同士の接触位置よりも歯丈の低いスプライン歯に形成されているので、ドライブシャフトのスプラインのスプライン歯との間を非接触にすることができる。また特に、第１スプラインのスプライン歯を延設し、該スプライン歯を歯丈方向に切削加工して高さを低くするだけで形成することができ、安価にかつ容易に案内部材を形成することができる。

請求項３に係る本発明によると、案内部材は、ドライブシャフト接続部の内周面に一体的に形成され、第１スプラインよりもスプライン歯の周方向の幅が小さいスプライン歯に形成されているので、ドライブシャフトのスプラインの溝部との間を非接触にすることができる。これにより、ドライブシャフト接続部とドライブシャフトとの間でトルク伝達が行われる状態であっても、案内部材やドライブシャフト接続部の第１スプラインが形成されていない部分にトルクが生じないようにすることができる。

請求項４に係る本発明によると、案内部材は、該案内部材のスプライン歯の側面と第１スプラインのスプライン歯の側面とを滑らかに接続するテーパ状のテーパ面を有しているので、ドライブシャフトとドライブシャフト接続部との組立時において、第１スプラインにスプライン係合する周方向位置に案内したドライブシャフトのスプラインを、第１スプラインに引っ掛かることなく滑らかに係合させることができる。

請求項５に係る本発明によると、ドライブシャフトは前輪に接続され、パワートレーンユニットはデフケースの回転を後輪に伝えるので、例えばＦＦ車やＲＲ車等をベースにした、エンジン横置き型の四輪駆動車に用いて好適とすることができる。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係る第１の実施の形態を図１乃至図８に沿って説明する。

本発明に係るフロントディファレンシャル装置（以下、単に「フロントデフ」という）１は、例えばＦＦ車をベースにしたエンジン横置き型の四輪駆動車に搭載されるものであり、エンジンより出力した回転をトランスミッションで変速して入力し、前輪と後輪とに分配する形で伝達可能に構成されている。

図１に示すように、フロントデフ１は、詳しくは後述するトランスミッションケース内にデフケース１４と、該デフケース１４内にデフピニオンギヤ２６，２７及びサイドギヤ２１，２２を有するディファレンシャルギヤ部２０とを備えて構成されている。該デフケース１４は、不図示のトランスミッションの出力ギヤに噛合されており、デフサイドギヤ２１が右前輪に接続されるドライブシャフト５０に接続され、デフサイドギヤ２２が左前輪に接続されるドライブシャフト５１に接続されている。また、該ドライブシャフト５０の外周側を被覆するようにスリーブ状に形成されたＰＴＵ入力軸４２を介してＰＴＵ（パワートレーンユニット）４０に接続している。

該ＰＴＵ４０には、上記ＰＴＵ入力軸４２と、該ＰＴＵ入力軸４２に一体的に連結された第１ギヤ４２ａと、該第１ギヤ４２ａに噛合する第２ギヤ４３と、該第２ギヤ４３と一体的に連結された第１シャフト４７とが備えられている。また、該ＰＴＵ４０には、該第１シャフト４７に一体的に連結された傘歯車４８と、該傘歯車４８に噛合する傘歯車４９とが備えられており、該傘歯車４９がプロペラシャフト６０に接続されている。

フロントデフ１は、詳細には図２に示すように、トランスミッションケース１１，１２と、該トランスミッションケース１１，１２に内包されたデフケース１４と、該デフケース１４内に収納されたディファレンシャルギヤ部２０と、デフケース１４にボルトにより連結された図不示のデフリングギヤとで構成されている。

上記トランスミッションケース１１，１２は、不図示の車体（シャーシ等）やトランスミッションに対して固着されていると共に、ＰＴＵ４０のＰＴＵケース４１，４６にボルト１９等により固定されており、デフケース１４等を内部に収納するように、ボルト１８等によって互いに固定されている。該トランスミッションケース１１，１２内において、デフケース１４は、スラストベアリング５等によって挟持されると共に回転自在に支持されている。該デフケース１４は、内部に空間を有するように互いに固定されており、その内部空間には後述するディファレンシャルギヤ部２０が備えられている。

また、デフケース１４には、Ｘ２方向先端側にＰＴＵ入力軸４２と接続し得るＰＴＵ入力軸接続部１４ａが円筒凹状にデフケース１４と一体的に形成されており、その内周面には、ＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓとスプライン係合する第２スプライン１４ｓが形成されている。該ＰＴＵ入力軸接続部１４ａの外周面と上記トランスミッションケース１１の内周面との間には、オイルシール６が備えられており、上記トランスミッションケース１１，１２の内部の潤滑用オイルをシールしている。なお、ＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓと第２スプライン１４ｓとのスプライン歯の形状は、詳しくは後述する第１スプラインとドライブシャフトのスプラインとのスプライン歯の形状と同様に、インボリュート形状に形成されている。

一方、ディファレンシャルギヤ部２０は、デフピニオンシャフト２８，２９と、デフピニオンギヤ２６，２７と、デフサイドギヤ２１，２２とで構成されている。該デフピニオンシャフト２８，２９は、該デフケース１４の内部に、該デフケース１４の回転軸とは垂直な回転軸を有して、同軸上に直列的に並設されている。また、該デフピニオンシャフト２８，２９は、それぞれピン１６ａ，１６ｂによりデフケース１４に固定されている。

上記デフピニオンギヤ２６，２７は、該デフケース１４の内周面に接するように、互いに対向した形で配設された一対の傘歯車であり、上記デフピニオンシャフト２８，２９のそれぞれに回転自在に支持されている。

デフサイドギヤ２１，２２は、上述したデフピニオンギヤ２６，２７の双方に噛合するように対向して配設される一対の傘歯車である。また、該デフケース１４とは同軸上に配設されており、デフサイドギヤ２１，２２の中心部分の端部には、潤滑用オイルの流出を防ぐための蓋部２３，２４がそれぞれに固定されている。

また、デフサイドギヤ２１には、軸方向であるＸ２方向に対して、ドライブシャフト５０と接続するためのドライブシャフト接続部２１ａが円筒凹状に一体的に形成されている。該ドライブシャフト接続部２１ａは、上記デフサイドギヤ２１の内周部、肉厚の厚い円筒本体部２１ｄ、及び該円筒本体部２１ｄに比して肉厚の薄い先端部２１ｂを有して構成されている。

上記ドライブシャフト接続部２１ａの円筒本体部２１ｄの外周面とデフケース１４のデフサイドギヤ支持部１４ｂの内周面１４ｃとの間には、ベアリング８が備えられており、つまり該デフサイドギヤ２１はデフケース１４に回転自在に支持されている。また、デフサイドギヤ支持部１４ｂの内周面１４ｃと先端部２１ｂの外周面２１ｃとの間にはオイルシール（シール部材）７が備えられており、デフケース１４の内部の潤滑用オイルをシールしている。

上記ドライブシャフト接続部２１ａの内周面２１ｅには、上記円筒本体部２１ｄの軸方向に対してオーバーラップする部分に、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓとスプライン係合する第１スプライン２１ｓが形成されている。更に内周面２１ｅには、第１スプライン２１ｓよりＸ２方向先端部分であって、上記先端部２１ｂの軸方向に対してオーバーラップする部分、つまりオイルシール７と軸方向にオーバーラップする部分に、後述する案内部材２５がドライブシャフト接続部２１ａと一体的に形成されている。なお、本第１の実施の形態で用いられているスプライン歯は、インボリュート曲面を有した歯形となっている。

該案内部材２５は、図３乃至図５に示すように、第１スプライン２１ｓがそのまま延設され、かつスプライン歯の高さが低くなるように高さ方向に対して切削加工されて形成され、つまり第１スプライン２１ｓの周方向位置と同位置であるスプライン形状に形成されており、スプライン歯部２５ａと、テーパ部２５ｔと、先端部２５ｂとで構成されている。該スプライン歯部２５ａは、第１スプライン２１ｓのスプライン歯２１ｓａとドライブシャフト５０のスプライン５０ｓのスプライン歯５０ｓａとが、回転伝達時に接触する接触位置Ｐよりも歯丈が低くなるように形成されており、これによって、スプライン５０ｓのスプライン歯５０ｓａと接触しない非接触部Ａ（即ち空隙）が形成されている。また、案内部材２５のスプライン歯部２５ａの内周面２５ａａ及び内周面２１ｓｄとは、案内部材２５の内周面側テーパ面２５ｔａによって滑らかに接続されており、つまり軸方向に対して段差がないように形成されている。更に、先端部２５ｂは、内周側傾斜面２５ｂａを有しており、つまり軸方向に対して段差がないように形成されている。

一方、図２に示すように、上記ＰＴＵ４０においては、略々円筒状のＰＴＵケース４１に対してスリーブ状（中空軸状）のＰＴＵ入力軸４２が回転自在に支持されており、その中空軸部分にドライブシャフト５０を回転自在に支持している。また、該ＰＴＵ入力軸４２のＸ１方向先端部分外周面には上述したＰＴＵ入力軸接続部１４ａのスプライン１４ｓとスプライン係合するスプライン４２ｓが形成されている。

なお、該ＰＴＵケース４１と上記ＰＴＵ入力軸接続部１４ａとの間には、シール部材４４が備えられ、また、該ＰＴＵケース４１とＰＴＵ入力軸４２との間にはシール部材４５が備えられ、これによってＰＴＵ４０内部の潤滑用オイルをシールしている。

上記ドライブシャフト５０は円柱状に形成されており、ＰＴＵ入力軸４２の中空軸部分を通って、右前輪に接続されている。また、該ドライブシャフト５０のＸ１方向先端部分外周面には、上述したドライブシャフト接続部２１ａのスプライン２１ｓとスプライン係合する、スプライン歯５０ｓａ及び溝部５０ｓｂからなるスプライン５０ｓが形成されている（図３参照）。

なお、左前輪に接続しているドライブシャフト５１は、ドライブシャフト５０と同様に、デフサイドギヤ２２に対してスプライン係合により接続されている。

以上のように、フロントデフ１には、上記ドライブシャフト５０とＰＴＵ入力軸４２とが同軸上でスプライン係合する二重軸のスプライン係合構造２を備えていることになる。この二重軸のスプライン係合構造２におけるドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとのスプライン係合部分にあっては、図３乃至図５に示すように、それらスプライン歯２１ｓａ，５０における歯幅方向であるＹ１−Ｙ２方向の隙間（いわゆるガタ）とは別に、案内部材２５のスプライン歯２５ａとドライブシャフト５０のスプライン５０ｓのスプライン歯５０ｓａとの間に非接触部Ａが形成されている。

つづいて本発明に係るフロントデフ１の動力伝達について図１乃至図５に沿って説明する。

まず、通常の直進走行状態におけるフロントデフ１においては、例えばエンジンで出力され、トランスミッションで変速された出力回転が、デフケース１４に入力される。該デフケース１４は、該デフケース１４の内部に配設されたディファレンシャルギヤ部２０と共に回転する。このとき、ディファレンシャルギヤ部２０のデフサイドギヤ２１はデフケース１４と同軸上に配設されているので、該デフサイドギヤ２１と一体に形成されているドライブシャフト接続部２１ａから該ドライブシャフト接続部２１ａとスプライン係合しているドライブシャフト５０にそのまま回転を伝達し、これによって右前輪に回転を伝達する。同様に対向した位置に配設されたデフサイドギヤ２２からもドライブシャフト５１を介して左前輪に回転を伝達する。

これは、直進走行状態では左右の前輪にかかる抵抗は同じであり、この状態では左右のデフサイドギヤ２１，２２にも同じ抵抗がかかりデフピニオンギヤ２６，２７は公転はするが自転はせず、即ち、フロントデフ１は左右の前輪に同速度の回転を伝達する。

また、このときデフケース１４は、該デフケース１４と一体に形成されているＰＴＵ入力軸接続部１４ａから該ＰＴＵ入力軸接続部１４ａとスプライン係合しているＰＴＵ入力軸４２に回転を伝達する。この回転は上述したようにＰＴＵ４０、プロペラシャフト６０、リヤディファレンシャルギヤ（図示せず）、及びリヤドライブシャフト（図示せず）等を介して後輪まで伝達され、これによって車輌は四輪駆動状態になる。

ここで、車輌の走行状態が不図示のステアリングホイールを操作するなどして、例えば右方向へ旋回動作を開始すると、内側の車輪、つまり右前輪の移動距離が短くなり、回転数差を生じ、外側の車輪、つまり左前輪に比べると右前輪の方が抵抗が大きくなる。すると、右側のデフサイドギヤ２１は抵抗によりデフピニオンギヤ２６，２７に力を生じるようになり、該デフピニオンギヤ２６，２７は回転を始める。つまり該デフピニオンギヤ２６，２７は公転をしながらそれぞれ逆方向に自転を行う。

これにより、左側のデフサイドギヤ２２が抵抗のない状態より早く回転するようになり、回転数差を相殺して円滑に旋回できるようになる。また、旋回動作中であっても出力回転は後輪にも伝達され、車輌の四輪駆動状態は維持される。なお、上述の説明では右旋回時で説明したが、左旋回時でも同様の動作をする。

以上のようにフロントデフ１により回転伝達を行う状態にあって、ドライブシャフト接続部２１ａとドライブシャフト５０とのスプライン係合部分においては、図３に示すように、例えばエンジンからのトランスミッションを介して伝達される前進回転が、デフケース１４を介してドライブシャフト接続部２１ａに矢印ω４方向に伝達され、第１スプライン２１ｓのスプライン歯２１ｓａの側面２１ｓｃがドライブシャフト５０のスプライン５０ｓのスプライン歯５０ｓａに接触位置Ｐで当接して、該ドライブシャフト５０を矢印ω２方向に押圧駆動する。

この状態にあって案内部材２５においては、図３乃至図５に示すように、スプライン５０ｓのスプライン歯５０ｓａとの間に非接触部Ａを有しているため、案内部材２５のスプライン歯部２５ａにトルクが生じることはなく、これによってオイルシール７が外周側に配設されている肉厚の薄い先端部２１ｂに駆動に伴ってトルクが生じることはない。

また、同様に、例えばエンジンからのトランスミッションを介して後進回転が伝達された場合（矢印ω３方向の駆動回転に基づき矢印ω１方向に回転する場合）や、コースト状態（非駆動状態）で右前輪からの駆動回転がドライブシャフト５０よりドライブシャフト接続部２１ａに逆伝達される場合（矢印ω１又はω２方向の駆動回転に基づき矢印ω３方向又は矢印ω４方向に回転する場合）であっても、案内部材２５や先端部２１ｂにトルクが生じることはない。

つづいて、本発明に係るフロントデフ１とＰＴＵ４０及びドライブシャフト５０のセット（アッセンブリ）との組立時について図２乃至図８に沿って説明する。

組立時においては、まず、図６に示すように、フロントデフ１と、ドライブシャフト５０及びＰＴＵ入力軸４２等が組付けられたアッセンブリとを、デフサイドギヤ２１，２２の回転軸とドライブシャフト５０及びＰＴＵ入力軸４２の回転軸とが一直線上に並ぶように配置し、フロントデフ１とＰＴＵ４０とをその軸方向に対して近づけていく。

すると、図７に示すように、ＰＴＵ入力軸接続部１４ａとＰＴＵ入力軸４２とがスプライン係合するのに先立って、案内部材２５の先端部２５ｂがドライブシャフト５０に形成されたスプライン５０ｓの溝部５０ｓｂに到達し、ドライブシャフト５０或いはデフサイドギヤ２１の周方向位置を回転調整しつつ、スプライン係合を開始させる。これによって、案内部材２５が、該スプライン５０の周方向位置を第１スプライン２１ｓにスプライン係合する周方向位置に案内する。この際、ドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとは、スプライン５０ｓと案内部材２５と係合しているので相対回転しない。また、この案内部材２５が案内を行っている際、ＰＴＵ入力軸接続部１４ａの第２スプライン１４ｓとＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓとはスプライン係合していない。

続いて、更にフロントデフ１とＰＴＵ４０とを軸方向に対して近づけていくと、図８に示すように、ＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓの先端がＰＴＵ入力軸接続部１４ａの第２スプライン１４ｓの先端に到達し、該ＰＴＵ入力軸４２或いはデフケース１４の周方向位置を回転調整しつつ、スプライン係合を開始させる。また、この状態で、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓと第１スプライン２１ｓとのスプライン係合が同時に開始される。

この際、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓの周方向位置は第１スプライン２１ｓの周方向位置に合せてあると共に、図３乃至図５に示すように、案内部材２５のテーパ部２５ｔの特にテーパ面２５ｔａが、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓを第１スプライン２１ｓに滑らかに案内するため、特にドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとのスプライン位置合わせは不要となる。

その後は、更にフロントデフ１とＰＴＵ４０とを軸方向に対して近づけ、図２に示すように、トランスミッションケース１１とＰＴＵケース４６とをボルト１９等により固定し、これによって、フロントデフ１とＰＴＵ４０及びドライブシャフト５０のアッセンブリとの組立が完了する。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係るフロントデフ１によると、案内部材２５は、ドライブシャフト接続部２１ａの第１スプライン２１ｓとドライブシャフト５０のスプライン５０ｓとがスプライン係合した状態で、第１スプライン２１ｓのスプライン歯２１ｓａとの間に非接触部Ａを形成しているので、ドライブシャフト接続部２１ａとドライブシャフト５０との間でトルク伝達が行われる状態であっても、案内部材２５やドライブシャフト接続部２１ａの先端部２１ｂにトルクが生じないようにすることができる。これにより、ドライブシャフト接続部２１ａの先端部２１ｂの肉厚を厚くしなくても、耐久性を確保することができる。

また、組立時において案内部材は、ＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓがＰＴＵ入力軸接続部１４ａのスプライン１４ｓに係合する前に先立ち、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓの周方向（ω１−ω２方向）位置をドライブシャフト接続部２１ａのスプライン２１ｓにスプライン係合する周方向（ω３−ω４方向）位置に案内することができるので、組立時のスプライン位置合わせを容易化することができ、組立性を向上することができる。

更に、上述のように案内部材２５を備えることで組立性を向上することができるため、ＰＴＵ入力軸接続部１４ａを延設してスプライン１４ｓを延設することを不要とすることができ、二重軸のスプライン係合構造２における肥大化も防止することができる。

また、案内部材２５は、組立時においては、ＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓがＰＴＵ入力軸接続部１４ａのスプライン１４ｓに係合する前に先立ち、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓがドライブシャフト接続部２１ａのスプライン２１ｓにスプライン係合するので、スプライン５０ｓの周方向（ω１−ω２方向）位置をスプライン２１ｓの周方向（ω３−ω４方向）位置に案内することができる。

また、スプライン２１ｓのスプライン歯２１ｓａとドライブシャフト５０のスプライン歯５０ｓａとがインボリュート歯形状からなり、案内部材２５はインボリュート歯形状のスプライン同士の接触位置Ｐよりも歯丈の低いスプライン歯２５ａに形成されているので、ドライブシャフト５０のスプラインのスプライン歯５０ｓａとの間に非接触部Ａを形成することができる。また特に、スプライン２１ｓのスプライン歯２１ｓａを延設し、該スプライン歯２１ｓａを歯丈方向に切削加工して高さを低くするだけで形成することができ、安価にかつ容易に案内部材２５を形成することができる。

また、ドライブシャフト５０，５１は前輪に接続され、ＰＴＵ４０はデフケース１４の回転を後輪に伝えるので、例えばＦＦ車やＲＲ車等をベースにした、エンジン横置き型の四輪駆動車に用いて好適とすることができる。

また、ドライブシャフト接続部２１ａの外周面２１ｃとＰＴＵ入力軸接続部１４ａの内周面１４ｃとの間にオイルシール７を備えているので、フロントデフ１内の潤滑油をシール可能にするものの、ドライブシャフト接続部２１ａのオイルシール７と軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）にオーバーラップする部分である先端部２１ｂの肉厚が薄く形成されてしまうが、案内部材２５によって該案内部材２５とドライブシャフト５０との間でトルクを生じないようにすることができるため、耐久性を確保することができる。

＜第２の実施の形態＞
つづいて、本発明の第２の実施の形態を図９及び図１０に沿って説明する。なお、本第２の実施の形態においては、一部の変更を除き、第１の実施の形態と同様な部分に、同符号を付して、その説明を省略する。

第２の実施の形態におけるフロントデフ１においては、第１の実施の形態で説明したようなスプライン歯の形状がインボリュートではなく、第１スプライン２１ｓ’のスプライン歯２１ｓａ’の側面２１ｓｃ’とドライブシャフト５０のスプライン歯５０ｓａ’の側面とが平面形状からなり、つまり第１スプライン２１ｓ’とドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’とのトルク伝達が面同士の当接により行われるものである。

案内部材１２５は、図９及び図１０に示すように、第１スプライン２１ｓ’とスプライン歯の周方向位置が同位置である略スプライン形状に形成されており、スプライン歯部１２５ａと、テーパ部１２５ｔと、先端部１２５ｂとで構成されている。該スプライン歯部１２５ａは、スプライン２１ｓ’よりも歯幅及び歯丈共に小さくなるように形成されている。また、案内部材１２５のスプライン歯部１２５ａの内周面１２５ａａ及び側面（外面）１２５ａｂと第１スプライン２１ｓ’のスプライン歯部２１ｓａ’の側面（外面）２１ｓｃ’及び内周面２１ｓｄ’とは、案内部材１２５の側面側テーパ面１２５ｔａ及び内周側テーパ面１２５ｔｂによって滑らかに接続されており、つまり軸方向に対して段差がないように形成されている。更に、先端部１２５ｂは、内周側傾斜面１２５ｂａ及び側面側傾斜面１２５ｂｂを有しており、つまり軸方向に対して段差がないように形成されている。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るフロントデフ１には、上記ドライブシャフト５０とＰＴＵ入力軸４２とが同軸上でスプライン係合する二重軸のスプライン係合構造２を備えていることになる。この二重軸のスプライン係合構造２におけるドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとのスプライン係合部分にあっては、図９及び図１０に示すように、それらスプライン歯２１ｓａ’，５０ｓａ’における歯幅方向であるＹ１−Ｙ２方向の隙間（いわゆるガタ）Ｄとは別に、案内部材１２５のスプライン歯１２５ａの側面１２５ａｂとドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’のスプライン歯５０ｓａ’との間に歯幅方向であるＹ１−Ｙ２方向の非接触部Ａ’が形成されている。

以上のような第２の実施の形態に係るフロントデフ１を組立てる際には、ＰＴＵ入力軸接続部１４ａとＰＴＵ入力軸４２とがスプライン係合するのに先立って（図７参照）、案内部材１２５の先端部１２５ｂがその傾斜面１２５ｂｂに沿ってドライブシャフト５０に形成されたスプライン５０ｓ’の溝部５０ｓｂ’に入り込み、スプライン歯部１２５ａが、該スプライン５０ｓ’の溝部５０ｓｂ’に係合を開始する。これによって、案内部材１２５が、大よそ該スプライン５０ｓ’の周方向位置を第１スプライン２１ｓ’にスプライン係合する周方向位置に案内する。この状態では、ドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとは、スプライン５０ｓ’と案内部材１２５と係合しているので相対回転しない。その後、ＰＴＵ入力軸接続部１４ａとＰＴＵ入力軸４２とがスプライン係合する際には（図８参照）、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’が、テーパ部１２５ｔによって、引っかからず滑らかに第１スプライン２１ｓ’の周方向位置に案内される。

このように、第２の実施の形態における案内部材１２５は、第１の実施の形態で説明した案内部材２５に比して加工が複雑だが、組立時において、先端部１２５ｂの側面側傾斜面１２５ｂｂや側面側テーパ面１２５ｔａが、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’を第１スプライン２１ｓ’の周方向位置に滑らかに案内するので、特に内側にある第１スプライン２１ｓ’とドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’との係合開始時等におけるスプライン位置あわせを容易にすることができる。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係るフロントデフ１によると、案内部材１２５は、ドライブシャフト接続部２１ａの内周面２１ｅに一体的に形成され、スプライン２１ｓ’のスプライン歯２１ｓａ’よりも周方向であるω１−ω２方向（即ち歯幅方向）の幅が小さいスプライン歯１２５ａに形成されているので、ドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’の溝部５０ｓｂ’との間に歯幅方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に対して非接触部Ａ’を形成することができる。これにより、ドライブシャフト接続部２１ａとドライブシャフト５０との間でトルク伝達が行われる状態であっても、案内部材１２５やドライブシャフト接続部２１ａの先端部２１ｂにトルクが生じないようにすることができる。

また、案内部材１２５は、該案内部材１２５のスプライン歯１２５ａの外面１２５ａｂと第１スプライン２１ｓ’のスプライン歯２１ｓａ’の外面２１ｓｃ’とを滑らかに接続するテーパ状のテーパ面１２５ｔａを有しているので、ドライブシャフト５０とドライブシャフト接続部２１ａとの組立時において、第１スプライン２１ｓ’にスプライン係合する周方向位置に案内したドライブシャフト５０のスプライン５０ｓ’を、第１スプライン２１ｓ’に引っ掛かることなく滑らかに係合させることができる。

なお、本第２の実施の形態においては、この他の構成、作用、及び効果は第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。

なお、以上説明した第１及び第２の実施の形態においては、第１軸がドライブシャフト５０、第２軸がＰＴＵ入力軸４２、第１接続部がドライブシャフト接続部２１ａ、第２接続部がＰＴＵ入力軸接続部１４ａである二重軸のスプライン係合構造２に本発明を適用したものを説明したが、これに限らず、組立時に先に第１軸及び第２軸が軸方向移動不能に組立てられ、かつ第１接続部及び第２接続部に対してスプライン係合する構造を有するものであれば、どのようなものであっても本発明を適用することが可能である。

また、本第１及び第２の実施の形態において、案内部材２５，１２５は、第１スプライン２１ｓ、２１ｓ’と同じ歯数であるスプライン形状であるものを例に説明したが、案内部材は第１スプラインの周方向位置へ第１軸のスプラインを案内できるものであればよいので、案内部材の歯数は第１スプライン２１ｓ、２１ｓ’の歯数より少なくても足り、勿論、１箇所だけ歯が形成されているものであってもよい。

更に、案内部材の歯形状は、スプライン形状でなくても足り、例えば軸方向先端側にピン形状のように植設されたものであってもよく、これに限らず、第１軸のスプラインを第１スプラインに案内できるものであればよい。この際、案内部材の形状は、第１軸のスプラインを第１スプラインに滑らかに引っ掛かることなく案内できるのが好ましい。

また、本第１及び第２の実施の形態においては、第２スプライン１４ｓのスプライン歯の形状とＰＴＵ入力軸４２のスプライン歯の形状がインボリュート形状であるものについて説明したが、第２スプライン１４ｓとＰＴＵ入力軸４２のスプライン４２ｓとのトルク伝達が面同士の当接により行われるものであってもよい。

また、本第１及び第２の実施の形態において説明したパワートレーンユニットは一例であって、例えばビスカス・カップリング機構を有するものやトランスファー機構を有するものであってもよく、これらに限らず、どのようなものであってもよいことは、勿論のことである。

また、本第２の実施の形態において、案内部材１２５は第１スプライン２１’よりも歯丈が低く形成されるように説明したが、該案内部材１２５は歯幅方向にも小さくなるように形成されており、トルク伝達は行われないので、歯丈の高さは同じであっても構わない。

ドライブシャフト及びＰＴＵと本発明に係るディファレンシャル装置とを示すスケルトン図。 ドライブシャフト及びＰＴＵと本発明に係るディファレンシャル装置とを示す断面図。 ドライブシャフト及びドライブシャフト接続部のスプライン係合を示す横断面図。 ドライブシャフト及びドライブシャフト接続部のスプライン係合を示す展開説明図。 ドライブシャフト及びドライブシャフト接続部のスプライン係合を示す縦断面図。 ドライブシャフト及びＰＴＵとディファレンシャル装置とを組立てる前の状態を示す断面図。 組立時におけるドライブシャフトと案内部材との係合開始状態を示す断面図。 組立時におけるＰＴＵ入力軸とＰＴＵ接続部との係合開始状態を示す断面図。 第２の実施の形態に係るドライブシャフト及びドライブシャフト接続部のスプライン係合を示す断面図。 第２の実施の形態に係るドライブシャフト及びドライブシャフト接続部のスプライン係合を示す展開説明図。

符号の説明

１ ディファレンシャル装置（フロントデフ）
２ 二重軸のスプライン係合構造
７ シール部材（オイルシール）
１４ デフケース
１４ａ 第２接続部、ＰＴＵ入力軸接続部
１４ｓ 第２スプライン
２０ ディファレンシャルギヤ部
２１ サイドギヤ（デフサイドギヤ）
２１ａ 第１接続部、ドライブシャフト接続部
２１ｂ ドライブシャフト接続部のシール部材と軸方向にオーバーラップする部分（先端部）
２１ｃ ドライブシャフト接続部の外周面
２１ｄ ドライブシャフト接続部の第１スプラインと軸方向にオーバーラップする部分（円筒本体部）
２１ｅ 第１接続部の内周面、ドライブシャフト接続部の内周面
２１ｓ 第１スプライン
２１ｓ’ 第１スプライン
２１ｓａ 第１スプラインのスプライン歯
２１ｓａ’ 第１スプラインのスプライン歯
２１ｓｃ 第１スプラインのスプライン歯の側面
２１ｓｃ’ 第１スプラインのスプライン歯の側面
２５ 案内部材
２５ａ 案内部材のスプライン歯
４０ パワートレーンユニット（ＰＴＵ）
４２ 第２軸、パワートレーンユニットの入力軸（ＰＴＵ入力軸）
４２ｓ 第２軸のスプライン（ＰＴＵ入力軸のスプライン）
５０ 第１軸、ドライブシャフト
５０ｓ 第１軸のスプライン（ドライブシャフトのスプライン）
５０ｓ’ 第１軸のスプライン（ドライブシャフトのスプライン）
５０ｓａ 第１軸のスプラインのスプライン歯
５０ｓａ’ 第１軸のスプラインのスプライン歯
５０ｓｂ 第１軸のスプラインの溝部（ドライブシャフトのスプラインの溝部）
５０ｓｂ’ 第１軸のスプラインの溝部（ドライブシャフトのスプラインの溝部）
１２５ 案内部材
１２５ａ 案内部材のスプライン歯
１２５ａｂ 案内部材のスプライン歯の側面
１２５ｔａ テーパ面（側面側テーパ面）
Ａ 非接触部
Ａ’ 非接触部
Ｐ 接触位置
Ｘ１−Ｘ２方向 軸方向
ω１−ω２方向 周方向

Claims (5)

1. 円筒状に形成され、内周部に第１スプラインを有し、左右のドライブシャフトの差回転を許容しつつデフケースの回転を伝達するディファレンシャルギヤ部の一方のサイドギヤに接続されるドライブシャフト接続部と、前記ドライブシャフト接続部と同軸上外周側にて円筒状に形成され、内周部に第２スプラインを有し、前記デフケースに接続されるパワートレーンユニット接続部と、を備え、
   前記ドライブシャフト接続部の第１スプラインが、前輪及び後輪の一方における左右車輪の一方に接続されるドライブシャフトの先端外周部分に形成されたスプラインにスプライン係合すると共に、前記パワートレーンユニット接続部の第２スプラインが、前輪及び後輪の他方に回転を伝達する前記ドライブシャフトを軸方向移動不能に被覆したスリーブ状のパワートレーンユニットの入力軸の先端外周部分に形成されたスプラインにスプライン係合する、ディファレンシャル装置において、
   前記ドライブシャフト接続部の内周部における前記第１スプラインの軸方向先端側に、前記第１スプラインと前記ドライブシャフトのスプラインとがスプライン係合した状態で、前記ドライブシャフトのスプラインの溝部内に突出するように形成されると共に、前記ドライブシャフトのスプラインのスプライン歯との間に非接触部を形成され、組立時において、前記第２スプラインに前記パワートレーンユニットの入力軸のスプラインが係合する前に先立ち、前記ドライブシャフトのスプラインの周方向位置を前記第１スプラインにスプライン係合する周方向位置に案内する案内部材を備え、
   前記パワートレーンユニット接続部は、前記第２スプラインが、前記ドライブシャフト接続部より軸方向に突出するように形成され、
   前記第１スプラインと前記第２スプラインとの軸方向における間にて、前記ドライブシャフト接続部の外周面と前記パワートレーンユニット接続部の内周面との間をシールするシール部材を備え、
   前記ドライブシャフト接続部は、前記案内部材及び前記シール部材と軸方向にオーバーラップする部分が、前記第１スプラインと軸方向にオーバーラップする部分に比して、肉厚が薄く形成されてなる、
   ことを特徴とするディファレンシャル装置。
2. 前記ドライブシャフト接続部の第１スプラインのスプライン歯と、前記ドライブシャフトのスプラインのスプライン歯とは、インボリュート歯形状からなり、
   前記案内部材は、前記インボリュート歯形状のスプライン同士の接触位置よりも歯丈の低いスプライン歯に形成されてなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のディファレンシャル装置。
3. 前記案内部材は、前記ドライブシャフト接続部の内周面に一体的に形成されると共に、前記第１スプラインのスプライン歯よりも周方向の幅が小さいスプライン歯に形成されてなる、
   ことを特徴とする請求項１記載のディファレンシャル装置。
4. 前記案内部材は、前記案内部材のスプライン歯の側面と前記第１スプラインのスプライン歯の側面とを滑らかに接続するテーパ状のテーパ面を有する、
   ことを特徴とする請求項３記載のディファレンシャル装置。
5. 前記ドライブシャフトは、前輪に接続されてなり、
   前記パワートレーンユニットは、前記デフケースの回転を後輪に伝達してなる、
   請求項１ないし４のいずれか記載のディファレンシャル装置。

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