JP4811125B2

JP4811125B2 - デファレンシャル

Info

Publication number: JP4811125B2
Application number: JP2006144088A
Authority: JP
Inventors: 和彦湯浅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: JP2007315456A

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるデファレンシャルに係り、特に、そのドライブピニオンギア軸を支持する二つの斜接形転がり軸受に対するオイル供給形態を改良している。

例えばデファレンシャルでは、その入力軸となるドライブピニオンギア軸を軸方向に離した二つの斜接形転がり軸受で支持するようにしているが、これらの斜接形転がり軸受を潤滑するために、一般的に、デファレンシャルケース内のオイルを、回転するリングギアで跳ね上げて二つの斜接形転がり軸受側に導くようにしている（例えば特許文献１参照。）。このような潤滑形態を、オイルはねかけ潤滑方式と呼んでいる。

なお、上記従来例では、リングギアでかき上げたオイルを、デファレンシャルケースの天井側内面に形成した左右の傾斜部を伝って天井側に設けてあるオイル案内用のリブに導き、このリブから斜接形転がり軸受側に導くようになっている。

ところで、斜接形転がり軸受側に可及的に多くのオイルを供給すれば潤滑、冷却性能を高めるうえで有利であるが、多過ぎると、斜接形転がり軸受によるオイルの攪拌に伴うフリクションロスが増大する。また、車両の登坂走行等のようにデファレンシャルケースが前上がり姿勢になることがあるが、そのような場合、前記斜接形転がり軸受に対するオイルの供給量が不足する傾向となる。

このため、斜接形転がり軸受に対するオイル供給量については、前記前上がり姿勢時において十分な量を確保できるように設定する必要があるが、それによって平常姿勢時においてオイル供給が過剰になると言え、前記のように斜接形転がり軸受のフリクションロスが増大し、デファレンシャルの動力損失を余儀なくされる。

これに対し、デファレンシャルケースの上方空間にリングギアでかき上げたオイルを保持するオイル溜まり部を設置し、このオイル溜まり部内のオイルを二つの斜接形転がり軸受の間に一定量ずつ滴下するように構成したものがある（例えば特許文献２参照。）。
実開昭６３−４８０５４号公報特開平０７−２１７７２５号公報

上記従来例では、二つの斜接形転がり軸受の間にオイルを過不足なく供給することが可能であるものの、車両の登坂走行等のようにデファレンシャルケースが前上がり姿勢になるような場合、前記二つの斜接形転がり軸受の間に対するオイルの供給量が不足する傾向となると考えられ、ここに改良の余地がある。

本発明は、オイルはねかけ潤滑方式を採用したデファレンシャルにおいて、平常姿勢時に二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給を過不足なく適正とする一方で、前上がり姿勢時に二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給を十分に確保できるようにし、デファレンシャルの動力損失の低減ならびに耐久性の向上を図ることを目的としている。

本発明は、デファレンシャルケース内のオイルを、リングギアの回転に伴い上方に跳ね上げるとともに、前記デファレンシャルケースに対してドライブピニオンギア軸を支持するための二つの斜接形転がり軸受側へ導いた後、前記リングギア側に戻すようにしたオイルはねかけ潤滑方式を採用したデファレンシャルであって、前上がり姿勢になったときに、前記二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給量を平常姿勢時に比べて多くする流量調整機構を備え、前記流量調整機構は、リングギアで跳ね上げるオイルを受け入れるケースを有し、このケースには、受け入れたオイルを前記二つの斜接形転がり軸受の間へ案内するための流路と、前記流路より前記オイル受け入れ方向の奥側に設けられてオイルを貯留するオイル溜まり部と、平常姿勢時に前記流路へのオイル流入量を制限する制限部材と、前上がり姿勢時に前記オイル溜まり部内のオイルを前記流路へ集めて流入させる回収部材とが設けられることを特徴としている。

この構成によれば、デファレンシャルの平常姿勢時における二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給量を過不足のない適量となるように設定しても、デファレンシャルが前上がり姿勢になったときには、前記供給量が前記平常姿勢時に比べて増加されることになる。

これにより、平常姿勢時には斜接形転がり軸受によるオイルの攪拌に伴うフリクションロスを軽減できて、しかも、前上がり姿勢時には斜接形転がり軸受の潤滑性を良好とすることが可能になる。そのため、デファレンシャルの動作安定化ならびに耐久性の向上を図ることが可能になる。

特に、前記流量調整機構の構成では、要するに、平常姿勢時に受け入れたオイルの一部を流路に流入させて残りをオイル溜まり部に貯留しておき、前上がり姿勢になったときに、リングギアから跳ね上げられるオイルに加えて、前記オイル溜まり部に貯留しているオイルを流路に流入させるようにしている。

これにより、平常姿勢時には二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給が過剰にならずに済み、前上がり姿勢時には二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給が十分に確保されることになる。

しかも、上記流量調整機構をデファレンシャルケース内に別部材として組み込むような構成にしているから、デファレンシャルそのもののオイル供給を考慮した設計を行う場合に比べて、遥かに簡単かつ安価なもので済ませることが可能になる。

好ましくは、前記流量調整機構は、リングギアで跳ね上げるオイルを受け入れるケースを有し、このケースには、受け入れたオイルを前記二つの斜接形転がり軸受の間へ案内する流路と、平常姿勢時に前記流路の開口面積を縮小する一方で、前上がり姿勢時に前記流路の開口面積を拡大する弁体とが設けられる。

この構成によれば、平常姿勢時に受け入れたオイルの一部が流路に流入するように流量制限され、前上がり姿勢になったときに流路に多量のオイル流入を許容するようにしている。

さらに、上記流量調整機構をデファレンシャルケース内に別部材として組み込むような構成にしているから、デファレンシャルそのものについてオイル供給配分を考慮した設計を行う場合に比べて、遥かに簡単かつ安価なもので済ませることが可能になる。

好ましくは、前記弁体は、前記ケース内にオイル供給方向に往復変位可能に設置されるもので、かつ、平常姿勢時には前記ケース内に受け入れるオイルの圧力によって前記流路の開口面積を最小とする位置に変位される一方で、前上がり姿勢時には自重によって前記流路の開口面積を最大とする位置に変位される構成。

この構成によれば、弁体がデファレンシャルの姿勢に応じて自動的に変位するようになっているから、弁体の動作を電気的に制御するような場合に比べて、構成の簡素化ならびに設備コストの低減が可能になる。

本発明によれば、平常姿勢時に二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給を過不足なく適量とする一方で、前上がり姿勢時に二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給を十分に確保することができるので、デファレンシャルの動力損失の低減ならびに耐久性の向上を図ることができる。

以下、本発明の詳細を図１から図１３に示す実施形態に基づいて説明する。まず、図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。

図１には、デファレンシャルを縦断面にした状態を示している。図中、１はデファレンシャルケース、２は差動変速機構、３はドライブピニオンギア、４はドライブピニオンギア軸である。

デファレンシャルケース１は、例えばフロントケース１ａと、リアケース１ｂとからなる。このデファレンシャルケース１の内部には、潤滑用のオイルが所定量貯溜されている。

差動変速機構２は、ドライブピニオンギア軸４から入力される動力を必要に応じて図示しない左右の車軸に分配して伝達するもので、デファレンシャルケース１のフロントケース１ａ側に配設されている。この差動変速機構２は、本発明の特徴に直接的に関与しない部分であるので、リングギア２ａのみを図示し、その他の部分の詳細な図示や説明を割愛するが、一般的に公知のピニオンギアやサイドギアを用いるような構成とされる。

ドライブピニオンギア３は、差動変速機構２のリングギア２ａに噛合されるもので、ドライブピニオンギア軸４の内端部に一体形成されている。

ドライブピニオンギア軸４は、その軸方向に離れた二箇所がそれぞれ斜接形転がり軸受５，６を介してデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの所要位置に回転自在に支持されている。

このドライブピニオンギア軸４の外端部には、図示しないドライブシャフトが連結されるフランジ継手７が設けられている。つまり、デファレンシャルでは、ドライブピニオンギア軸４が入力軸となって、前述の差動変速機構２を駆動し、それによって車輪に駆動力を出力するようになっている。

そして、前述した二つの斜接形転がり軸受５，６は、例えば円すいころ軸受、アンギュラ玉軸受、タンデム型複列玉軸受等とされるが、この実施形態では、二つの円すいころ軸受を用い、この二つの円すいころ軸受を外向きに組み合わせた状態で組み込み、それらの間に円筒形スペーサ８を介装することにより、両軸受の相対位置が規定されている。

また、ドライブピニオンギア軸４の外端側の外周面と、デファレンシャルケース１のリアケース１ｂの小端側内周面との対向間には、外部へのオイル漏洩を防止するためのオイルシール９が装着されている。

次に、本発明の特徴を適用した部分について説明する。

上述したデファレンシャルは、デファレンシャルケース１の底側に存在するオイルをリングギア２ａで跳ね上げて斜接形転がり軸受５，６側へ導いた後、リングギア２ａ側に戻すようにしたオイルはねかけ潤滑方式が採用されている。

このようなデファレンシャルにおいて、図３に示すように、デファレンシャルケース１のリアケース１ｂ側で二つの斜接形転がり軸受５，６の上方空間に、デファレンシャルが前上がり姿勢になったときに、二つの斜接形転がり軸受５，６側へのオイル供給量を平常姿勢時に比べて多くする流量調整機構２０を設けている。

流量調整機構２０は、図１から図６に示すように、リングギア２ａで跳ね上げられるオイルを受け入れるケース２１を有している。

このケース２１には、受け入れたオイルを二つの斜接形転がり軸受５，６のうちデファレンシャル前端側に配置される斜接形転がり軸受５の前端側へ導くための第１通路２２と、この第１通路２２と隣り合わせに配置されて二つの斜接形転がり軸受５，６の間へ導くための第２通路２３とが設けられている。

第１通路２２は、一直線形状であり、その天井および両端が開口されている。第２通路２３は、例えば断面矩形の孔であり、その長手方向途中の底面側に受け入れたオイルを二つの斜接形転がり軸受５，６の間へ落下させるための流路２４が設けられている。この流路２４は、ケース２１底壁に貫通形成される孔とされている。

一方、第２通路２３の奥には、オイルを貯留する凹状のオイル溜まり部２５が設けられている。このオイル溜まり部２５において、入り口側の立壁面２５ａは、斜めに傾斜されており、下記する前上がり姿勢時にオイル溜まり部２５内に溜まったオイルを排出させやすくするようになっている。

また、第２通路２３の底面上には、流路２４を覆い囲むような平面視略Ｖ字形の立壁２６が設けられている。

この立壁２６は、その幅広側が第２通路２３の奥側に位置され、幅狭側が第２通路２３の入り口側に位置するように設置されている。さらに、この立壁２６の中央底面側には、厚み方向に貫通してオイルを通過させるための通孔２７が設けられている。

特に、この実施形態では、立壁２６について、デファレンシャルが平常姿勢のときに第２通路２３内に受け入れたオイルが流路２４へ流入する量を制限する制限機能と、デファレンシャルが前上がり姿勢になったときにオイル溜まり部２５内のオイルを流路２４へ集めて流入させる回収機能とを実現するものとされている。

但し、前記制限機能と回収機能とを別々の部材で実現するように構成することも可能であり、そのような構成のものも本発明に含まれる。

次に、上述したデファレンシャルの動作時におけるオイルの流れを説明する。

ここで、まず、デファレンシャルが図１に示すように平常姿勢の場合については、リングギア２ａが例えば正転駆動されて図１中の白抜き矢印で示すように時計方向に回転すると、このリングギア２ａの回転に伴いデファレンシャルケース１内に貯留されているオイルが上方に跳ね上げられるようになるとともに、デファレンシャルケース１のフロントケース１ａ側へ送られる。

このようにしてデファレンシャルケース１の上方に跳ね上げられてきたオイルは、流量調整機構２０のケース２１内の二つの通路２２，２３内に略半々の割合で流入することになる。

第１通路２２に流入したオイルは、すべて前端側開口から排出されて前端側の斜接形転がり軸受５の前端側へ落下され、当該斜接形転がり軸受５の主として内輪大鍔部を潤滑、冷却し、その後、デファレンシャルケース１の側壁部分に設けられる図示省略の戻し通路を経てデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される。

一方、第２通路２３内に流入したオイルは、図２および図３の矢印で示すように、その一部が立壁２６の通孔２７を経て流路２４内に流入するが、残りがオイル溜まり部２５内に貯留されることになる。

この流路２４内に流入したオイルは二つの斜接形転がり軸受５，６の間に落下されることになるが、このオイルは、両斜接形転がり軸受５，６の回転によるポンプ作用でもってそれぞれの軸受内部を小端側から大端側へ向けて送られて各部を潤滑、冷却する。このようにして両軸受５，６内部を通過したオイルは、前記戻し通路を経てデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される他、ドライブピニオンギア軸４を伝ってデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される。

このように、デファレンシャルの平常姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が過不足のない適量とされる。

ところで、デファレンシャルが例えば図４に示すように前上がり姿勢になったときには、図５および図６の矢印で示すように、リングギア２ａから跳ね上げられて第２通路２３に流入したオイルが前述と同様に立壁２６の通孔２７を経て流路２４内に流入することに加えて、オイル溜まり部２５内に貯留されているオイルが溢れ出て第２通路２３を後端側へ流れることになり、立壁２６で集められて流路２４に流入することになる。このようなことから、流路２４を経て二つの斜接形転がり軸受５，６の間に落下されるオイルの量が平常姿勢時に比べて多くなる。

このようにして、デファレンシャルの前上がり姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が十分に確保されることになる。

そして、デファレンシャルの動作中は、デファレンシャルの姿勢に応じて、上述したようにデファレンシャルケース１内のオイルが循環されることになり、デファレンシャルケース１内の各部を潤滑するようになっている。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、デファレンシャルの平常姿勢時における二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給量を過不足のない適量となるように設定しても、デファレンシャルが前上がり姿勢になったときには、二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給量が前記平常姿勢時に比べて増加されることになる。

これにより、平常姿勢時には斜接形転がり軸受５，６によるオイルの攪拌に伴うフリクションロスを軽減できて、しかも、前上がり姿勢時には斜接形転がり軸受５，６の潤滑性を良好とすることが可能になる。そのため、デファレンシャルの動作安定化ならびに耐久性の向上を図ることが可能になる。

さらに、流量調整機構２０をデファレンシャルケース１内に別部材として組み込むような構成にしているから、デファレンシャルそのものについてオイル供給配分を考慮した設計を行う場合に比べて、遥かに簡単かつ安価なもので済ませることが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

図７から図１３に本発明の他の実施形態を示している。

この実施形態の流量調整機構２０において、リングギア２ａで跳ね上げるオイルを受け入れるケース２１を有するとともに、このケース２１に、受け入れたオイルを二つの斜接形転がり軸受５，６のうちデファレンシャル前端側に配置される斜接形転がり軸受５の前端側へ導くための第１通路２２と、この第１通路２２と隣り合わせに配置されて二つの斜接形転がり軸受５，６の間へ導くための第２通路２３とを設けている点は上記実施形態と同じである。

この実施形態において上記実施形態と異なる構成は、第２通路２３であるので、以下で詳しく説明する。

つまり、第２通路２３は、長手方向に貫通する断面円形の孔とされており、その長手方向途中の底面側に、受け入れたオイルを二つの斜接形転がり軸受５，６の間へ案内する流路２４が設けられている。この第２通路２３には、デファレンシャルの平常姿勢時に流路２４の開口面積を縮小する一方で、デファレンシャルの前上がり姿勢時に流路２４の開口面積を拡大する弁体２８が設けられている。

具体的に、第２通路２３は、前端側略半分の領域における内径が小径とされていて、後端側略半分の領域における内径が大径とされている。なお、小径領域に符号２３ａを、大径領域に符号２３ｂをそれぞれ付している。

前記弁体２８は、円筒形部材とされており、第２通路２３の大径領域２３ｂに長手方向にスライド可能に挿入されている。なお、第２通路２３の大径領域２３ｂの開口側には、弁体２８を抜け止めするための止め輪３０が装着されている。この止め輪３０は、例えばＣ字形状のスナップリング等とされ、第２通路２３の入り口側開口寄りに設けられる周溝内にスナップフィット状態で装着される。

そして、流路２４は、その大半が第２通路２３の大径領域２３ｂに配置されており、一部のみが第２通路２３の小径領域２３ａに配置されるように設定されている。これにより、弁体２８が第２通路２３における小径領域２３ａと大径領域２３ｂとの境の段差部２３ｃに当接する位置までスライドすると、流路２４の開口面積が最小となる一方、弁体２８がストッパリング３０に当接する位置までスライドすると、流路２４の開口面積が最大となるようになっている。

ここで、上記実施形態における動作を説明する。

例えばデファレンシャルが図７に示すように平常姿勢の場合には、流量調整機構２０のケース２１内の二つの通路２２，２３内に略半々の割合で流入することになる。

ここで、第１通路２２に流入したオイルは、すべて前端側開口から排出されて前端側の斜接形転がり軸受５の前端側へ落下され、当該斜接形転がり軸受５の主として内輪大鍔部を潤滑、冷却し、その後、デファレンシャルケース１の側壁部分に通常設けられる図示省略の戻し通路を経てデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される。

一方、第２通路２３内に流入したオイルは、第２通路２３において、図８および図９に示すように、ケース２１内に受け入れるオイルの圧力によって弁体２８がデファレンシャル前端側に変位されて第２通路２３における小径領域２３ａと大径領域２３ｂとの境の段差部２３ｃに当接することになり、流路２４の開口面積が最小となる。

これにより、受け入れたオイルの一部が流路２４内に流入するが、残りは上記第１通路２２と同様にすべて前端側開口から排出されて前端側の斜接形転がり軸受５の前端側へ落下されることになる。

そして、この流路２４内に流入したオイルは二つの斜接形転がり軸受５，６の間に落下されることになるが、このオイルは、両軸受５，６の回転によるポンプ作用でもってそれぞれの軸受内部を大端側へ向けて通過されて各部を潤滑、冷却する。この両軸受５，６を通過したオイルは、前記戻し通路を経てデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される他、ドライブピニオンギア軸４を伝ってデファレンシャルケース１のリアケース１ｂの底部側へ戻される。

このようにして、デファレンシャルの平常姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が過不足のない適量とされる。

ところで、デファレンシャルが例えば図１１に示すように前上がり姿勢になると、図１２および図１３に示すように、弁体２８が自重によって流路２４の開口面積を大きくする側へ変位される。例えば前上がり姿勢の傾斜角度が所定角度以上になると、弁体２８が止め輪３０に当接する位置まで変位し、流路２４の開口面積が最大になる。

これにより、第２通路２３に流入したオイルの大半が流路２４内に流入することになって、前端側へ通過しなくなるから、デファレンシャルの前上がり姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が十分に確保されることになり、斜接形転がり軸受５，６の潤滑、冷却が十分に行われることになる。

この実施形態によれば、上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。

つまり、平常姿勢時に受け入れたオイルの一部を流路２４に流入させるように流量制限したうえで、前上がり姿勢になったときに流路２４に多量のオイル流入を許容するようにしているから、平常姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が過剰にならずに済み、前上がり姿勢時には二つの斜接形転がり軸受５，６の間へのオイル供給が十分に確保されることになる。

しかも、流量調整機構２０をデファレンシャルケース１内に別部材として組み込むような構成にしているから、デファレンシャルそのものについてオイル供給配分を考慮した設計を行う場合に比べて、遥かに簡単かつ安価なもので済ませることが可能になる。

特に、この実施形態では、弁体２８をデファレンシャルの姿勢に応じて自動的に変位するように構成しているから、弁体２８の動作を電気的に制御するような場合に比べて、構成の簡素化ならびに設備コストの低減が可能になり、好ましい。

本発明に係るデファレンシャルの一実施形態を示す縦断面図である。図１の平常姿勢でのオイルの流れを説明するための図で、図１中の流量調整機構を拡大して示している。図２の流量調整機構を横方向に断面にした図である。図１のデファレンシャルが前上がり姿勢になった状態を示す図である。図３の前上がり姿勢でのオイルの流れを説明するための図で、図４中の流量調整機構を拡大して示している。図５の流量調整機構を横方向に断面にした図である。本発明に係るデファレンシャルの他実施形態を示す縦断面図である。図７の平常姿勢でのオイルの流れを説明するための図で、図７中の流量調整機構を拡大して示している。図８の流量調整機構を横方向に断面にした図である。図９の（１０）−（１０）線断面の矢視図である。図７のデファレンシャルが前上がり姿勢になった状態を示す図である。図１１の前上がり姿勢でのオイルの流れを説明するための図で、図１１中の流量調整機構を拡大して示している。図１２の流量調整機構を横方向に断面にした図である。

符号の説明

１デファレンシャルケース
２差動変速機構
２ａリングギア
３ドライブピニオンギア
４ドライブピニオンギア軸
５，６斜接形転がり軸受
２０流量調整機構
２１ケース
２３第２通路
２４流路
２５オイル溜まり部
２６立壁

Claims

デファレンシャルケース内のオイルを、リングギアの回転に伴い上方に跳ね上げるとともに、前記デファレンシャルケースに対してドライブピニオンギア軸を支持するための二つの斜接形転がり軸受側へ導いた後、前記リングギア側に戻すようにしたオイルはねかけ潤滑方式を採用したデファレンシャルであって、
前上がり姿勢になったときに、前記二つの斜接形転がり軸受の間へのオイル供給量を平常姿勢時に比べて多くする流量調整機構を備え、
前記流量調整機構は、リングギアで跳ね上げるオイルを受け入れるケースを有し、
このケースには、受け入れたオイルを前記二つの斜接形転がり軸受の間へ案内するための流路と、前記流路より前記オイル受け入れ方向の奥側に設けられてオイルを貯留するオイル溜まり部と、平常姿勢時に前記流路へのオイル流入量を制限する制限部材と、前上がり姿勢時に前記オイル溜まり部内のオイルを前記流路へ集めて流入させる回収部材とが設けられることを特徴とするデファレンシャル。