JP5802958B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

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装置に関する。

一般に、自動車等の車両に搭載されるデファレンシャル装置では、特許文献１に開示されているデファレンシャル装置のように、デファレンシャル機構の中心部に向けて潤滑油を噴射することにより、デフケース内に潤滑油を供給するような構成としたものがある。また、デファレンシャル装置においては、ケーシング内に供給された潤滑油がリングギヤによってかき上げられ、ベアリング等の潤滑必要部位に供給されるようになっている。

具体的には、デフケース内に供給された潤滑油は、左右のデファレンシャルサイドギアとデファレンシャルピニオンギアとが摺動する部分、ドライブシャフトとデフケースとが摺動する部分、デフサイドシールが設けられた部分等に供給されている。デファレンシャル装置が差動する場合にはデフケースとドライブシャフトとの間に差回転が生じるが、雪道等においてスタックした場合には差回転が過剰に大きくなるため、潤滑が不十分になり焼き付きが生じる可能性がある。

上述したような潤滑油潤滑不足による焼き付きを解消すべく、例えば下記特許文献２や特許文献３に開示されているデファレンシャル装置が提供されている。特許文献２に開示されているデファレンシャル装置においては、サイドギアとドライブシャフトとのスプライン嵌合部を欠歯とすることにより油路を形成すると共に、ドライブシャフトと摺動するデフケースの内周面にスパイラル溝を設けた構造とされている。特許文献２のデファレンシャル装置においては、このような構成とすることにより欠歯によって構成された油路を通じて潤滑油を流通させ、ピニオンギアの外周部における焼き付きの発生を防止している。

また、下記特許文献３に開示されているデファレンシャル装置においては、デフケースにおいてドライブシャフトと摺動する部分にダブルスパイラル状（網目状）の溝を設けた構造とされている。これにより、ドライブシャフトとのデフケースとの摺動部に十分潤滑油を行き渡らせ、両者間において焼き付きが生じることを防止している。

特開昭５９−２０８２６７号公報 特開２００８−５１３０５号公報 特開平９−４６９８号公報

ここで、デフケース内に供給された潤滑油をデフケースの中心側から側方側（ドライブシャフト側）に向けて供給することにより各摺動部を潤滑させる構成とした場合、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分に至る潤滑油は、サイドギアの背面等の経路を通過してくることになる。そのため、このような構造のデファレンシャル装置においては、スタック等により潤滑油の供給が不十分になると、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分等において他の部分よりも焼き付きが発生しやすい傾向にあるものと想定される。従って、かかる問題を解消すべく、デフケース内に導入された潤滑油を、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分等にも十分に行き渡らせることが可能な構成とすることが望まれている。

しかしながら、上記特許文献２に開示されているデファレンシャル装置においては、欠歯により形成された油路を通じて供給される潤滑油をピニオンギアの外周部の焼き付き防止のために使用するものである。特許文献２に開示されているデファレンシャル装置は、デフケースの中心側へ向かう方向に潤滑油が流れるものであり、デフケースの中心側から外側に向かう方向に潤滑油が流れる構造のものではない。従って、特許文献２には、デフケースの中心側からドライブシャフトとデフケースとの摺動部分、あるいはデフサイドシール等へ潤滑油を供給する点について何ら配慮がなされておらず、この技術をそのまま適用しても上述した問題を解消することができない。

また、特許文献３に開示されているデファレンシャル装置においては、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分においては潤滑油がある程度行き渡るものの、ダブルスパイラル状（網目状）の溝による通路抵抗によりドライブシャフトとデフケースとの摺動部分等に潤滑油が十分行き渡らない可能性がある。従って、雪道等においてスタックした場合のようにデフケースとドライブシャフトとの差回転が過剰に大きくなる場合には、特許文献３に開示されている構成を採用したとしても焼き付きが発生してしまう懸念がある。

そこで、本発明は、雪道等においてスタックする等してデフケースとドライブシャフトとの差回転が過剰に大きくなる場合であっても、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分等において焼き付きが生じないデファレンシャル装置の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく、本発明者らは、デフケース内の収容空間に差動歯車機構を収容させたデファレンシャル装置において、収容空間に導入された潤滑油を、ドライブシャフトを摺動回転可能なように支持するシャフト挿入部側に向けてスムーズに供給可能とすべく、油溝を形成することを検討した。本発明者らの鋭意検討の結果、シャフト挿入部の内周面、あるいはドライブシャフトの外周面に、一端側から他端側に向けて連通した油溝を設けることにより、シャフト挿入部の内周面とドライブシャフトとの摺動部に潤滑油を供給できることが見いだされた。また、シャフト挿入部の内周面及びドライブシャフトのいずれか一方又は双方に、軸対称となるように配置された一対の油溝を形成することにより、ドライブシャフトの回転方向によらず、収容空間からシャフト挿入部側に向けてより一層スムーズに潤滑油が流れるようになることが見いだされた。

かかる知見に基づいて提供される本発明のデファレンシャル装置は、差動歯車機構と、前記差動歯車機構を収容する収容空間を備えたデフケースとを有し、前記差動歯車機構が、駆動輪に動力を伝達するドライブシャフトの一端に接続されたデフサイドギアと、前記デフサイドギアに噛合するデフピニオンギアと、前記デフピニオンギアを回転可能なように支持するデフピニオンシャフトとを備えたものであり、前記デフケースが、前記収容空間と連通しており、前記収容空間内に向けて挿入された前記ドライブシャフトを摺動しつつ回転可能なように支持するシャフト挿入部と、外部から前記収容空間内に潤滑油を導入するための潤滑油導入窓とを備え、前記収容空間内から前記シャフト挿入部側に向かう送油経路により、少なくとも前記潤滑油導入窓を介して前記収容空間内に導入された潤滑油を前記シャフト挿入部側に向けて供給することが可能なものである。本発明のデファレンシャル装置においては、前記シャフト挿入部の内周面及び前記ドライブシャフトのいずれか一方又は双方に、前記シャフト挿入部の一端側から他端側に向けて連通した一対の油溝が、前記ドライブシャフトの軸線方向に対して交差する方向に延び、軸対称、かつ互いの間隔が前記シャフト挿入部の一端側と他端側とで相違するように形成されている。

本発明のデファレンシャル装置においては、ドライブシャフトの軸線方向と平行ではなく、傾斜した油溝がシャフト挿入部の一端側から他端側に向けて連通するように形成されており、潤滑油がこの油溝を通じて収容空間からシャフト挿入部側に向けてよりスムーズに流れる。従って、本発明のデファレンシャル装置は、雪道等においてスタックする等してデフケースとドライブシャフトとの差回転が過剰に大きくなる場合であっても、ドライブシャフトとシャフト挿入部との摺動部分等において焼き付きが生じない。

本発明のデファレンシャル装置においては、上述したような油溝が対をなすように設けられている。また、この一対の油溝が、軸対称に設けられていることから、ドライブシャフトが正逆いずれの方向に回転したとしても収容空間側から一対の油溝に向かう潤滑油の流れは変化しない。従って、本発明のデファレンシャル装置においては、ドライブシャフトが正逆いずれの方向に回転したとしても、ドライブシャフトとシャフト挿入部等の摺動を伴う部分において焼き付きが発生しない。

本発明によれば、雪道等においてスタックする等してデフケースとドライブシャフトとの差回転が過剰に大きくなる場合であっても、ドライブシャフトとデフケースとの摺動部分等において焼き付きが生じないデファレンシャル装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置を搭載した車両のスケルトン図である。 本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置を採用したベルト式無段変速機の構造を示す断面図である。 図２においてデファレンシャル装置が配置された部分を拡大した断面図である。 （ａ）図３のデファレンシャル装置を構成するデフケースを示す断面図、（ｂ）はシャフト挿入部の内周面の展開図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれデフサイドギアの変形例、（ｃ），（ｄ）はドライブシャフトの変形例を示す図である。

本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置３０につき、これを備えたベルト式無段変速機２を搭載した車両Ａを例示して説明する。なお、本実施形態は、デファレンシャル装置３０の構成に特徴を有するものであるが、先ず車両Ａ及び無段変速機２の構成について概略を説明した後、デファレンシャル装置３０の構成について詳細に説明する。

≪車両Ａ及び無段変速機２について≫
図１に示すように、車両Ａにおいて、エンジン１の出力軸１ａは、無段変速機２を介してドライブシャフト（出力軸）３２に接続されている。図１及び図２に示すように、無段変速機２には、トルクコンバータ３、変速装置４（ＣＶＴ）、油圧制御装置（図示せず）及びエンジン１により駆動されるオイルポンプ６などが設けられている。

無段変速機２は、トルクコンバータ３のタービン軸の回転を正逆切り替えてプライマリ軸１０に伝達する前後進切替装置８、プライマリプーリ１１、セカンダリプーリ２１及び両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト１５を有する変速装置４、セカンダリ軸２０の動力をドライブシャフト３２に伝達するデファレンシャル装置３０などで構成されている。タービン軸とプライマリ軸１０とは同一軸線上に配置され、セカンダリ軸２０とドライブシャフト３２とがタービン軸に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機２は全体として３軸構成とされている。ここで用いられるＶベルト１５は、例えば無端状張力帯とこの張力帯に摺動自在に支持された多数のブロックとで構成された公知の圧縮駆動タイプの金属ベルトである。

図１に示すように、前後進切替装置８は、遊星歯車機構８０と逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１とで構成されている。逆転ブレーキＢ１は、前進時に発進クラッチとして機能し、直結クラッチＣ１は、後進時に発進クラッチとして機能する。逆転ブレーキＢ１と直結クラッチＣ１は、それぞれ湿式多板式のブレーキ及びクラッチである。遊星歯車機構８０のサンギヤ８１が入力部材であるタービン軸に連結され、リングギヤ８２が出力部材であるプライマリ軸１０に連結されている。遊星歯車機構８０はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキＢ１はピニオンギヤ８３を支えるキャリア８４とトランスミッションケースとの間に設けられ、直結クラッチＣ１はキャリア８４とサンギヤ８１との間に設けられている。直結クラッチＣ１を解放して逆転ブレーキＢ１を締結すると、前進走行状態となり、逆に、逆転ブレーキＢ１を解放して直結クラッチＣ１を締結すると、後進走行状態となる。

プライマリプーリ１１は、プライマリ軸１０上に一体に形成された固定シーブ１１ａと、プライマリ軸１０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ１１ｂとを備えている。可動シーブ１１ｂの背後には、プライマリ軸１０に固定されたシリンダ１２が設けられ、可動シーブ１１ｂとシリンダ１２との間に油室１３が形成されている。油室１３へ供給される作動油を流量制御することにより、変速制御が実施される。

セカンダリプーリ２１は、セカンダリ軸２０上に一体に形成された固定シーブ２１ａと、セカンダリ軸２０上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ２１ｂとを備えている。可動シーブ２１ｂの背後には、セカンダリ軸２０に固定されたピストン２２が設けられ、可動シーブ２１ｂとピストン２２との間に油室２３が形成されている。この油室２３への供給油圧（セカンダリ圧）を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト挟圧力が与えられる。なお、油室２３には初期挟圧力を与えるバイアススプリングを配置してもよい。

セカンダリ軸２０の一方の端部はエンジン側に向かって延びており、この端部に出力ギヤ２７が固定されている。出力ギヤ２７はデファレンシャル装置３０のリングギヤ３１に噛み合っており、デファレンシャル装置３０から左右に延びるドライブシャフト３２，３２に動力が伝達され、車輪が駆動される。

≪デファレンシャル装置３０について≫
図３に示すように、デファレンシャル装置３０は、差動歯車機構３５と、差動歯車機構３５を収容するデフケース３６と、デフケース３６を自由に回転可能なように支持しつつ収容するデフハウジング３７とを備えている。差動歯車機構３５は、左右のドライブシャフト３２，３２に連結された一対のデフサイドギア３８，３８を有する。ドライブシャフト３２，３２とデフサイドギア３８，３８とは、スプライン嵌合により一体化されている。

また、差動歯車機構３５は、上下に配された一対のデフピニオンギア３９，３９を有する。デフピニオンギア３９，３９は、それぞれ図示状態において左右に対向配置されたデフサイドギア３８，３８に対して噛合している。デフピニオンギア３９，３９は、デフピニオンシャフト５０の両端に連結されており、デフサイドギア３８，３８の間に配されている。

デフハウジング３７は、左側ハウジング部３７ａと、右側ハウジング部３７ｂとをボルト等の締結具により一体化したものである。左側ハウジング部３７ａ及び右側ハウジング部３７ｂにはボス部３７ｃ，３７ｃが形成されている。

図３及び図４に示すように、デフケース３６は、左ケース部３６ａ及び右ケース部３６ｂを一体化したものである。デフケース３６は、左ケース部３６ａ及び右ケース部３６ｂに形成されたボス部３６ｃ，３６ｃと、上述したデフハウジング３７のボス部３７ｃ，３７ｃとの間に設けられた軸受４１，４２により、自由に回転可能なように支持されている。また、デフケース３６において、左ケース部３６ａ側に偏位した位置には、デフリングギア３１が取り付けられている。デフリングギア３１は、上述したように無段変速装置９のセカンダリ軸２０の一端部に取り付けられた出力ギヤ２７と噛合している。そのため、デフケース３６は、無段変速装置９から動力を受けることによりデフハウジング３７内において回転することができる。

図３に示すように、左ケース部３６ａ及び右ケース部３６ｂの間には、上述したデフピニオンシャフト５０が挟み込まれている。そのため、デフピニオンシャフト５０は、デフケース３６の回転に連動して回転する。また、デフケース３６の内部には、上述した差動歯車機構３５を収容する収容空間３６ｘが形成されている。

図３においては破線によって図示するように、デフケース３６の外周部には、差動歯車機構３５に潤滑油を供給するための潤滑油導入窓３６ｅが複数形成されている。潤滑油導入窓３６ｅは、無段変速機２のケーシング内においてデフハウジング３７内に連通する位置に設けられたポンプボディ４８から噴射された潤滑油を収容空間３６ｘ内に導入することができる。具体的には、ポンプボディ４８にはポンプにより加圧された潤滑油を供給する潤滑油通路４８ａが設けられている。潤滑油通路４８ａは、潤滑油導入窓３６ｅに向けて潤滑油を噴射可能な向きに形成された開口部４８ｂを有する。また、開口部４８ｂには、オリフィス４８ｃが形成されている。これにより、ポンプボディ４８から噴射された潤滑油を、潤滑油導入窓３６ｅを介して収容空間３６ｘ内に導入することができる。

また、図４に示すように、デフケース３６は、左ケース部３６ａ及び右ケース部３６ｂにシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚを有する。シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚは、それぞれドライブシャフト３２，３２が挿入される部分であり、収容空間３６ｘと連通している。シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚは、デフケース３６の外側から収容空間３６ｘ内に向けて挿入されたドライブシャフト３２，３２を摺動しつつ回転可能なように支持することができる。

図４（ａ）に示すように、シャフト挿入部３６ｙの内周面には、一対の油溝３６ｐ，３６ｑが形成されている。また、シャフト挿入部３６ｚの内周面にも、油溝３６ｐ，３６ｑと同様の油溝３６ｒ，３６ｓが形成されている。油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓは、いずれも断面形状が略Ｖ字状の溝であり、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの一端側（収容空間３６ｘ側）から他端側（外側）に向けて連通するように形成されている。

油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓは、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚに挿入されたドライブシャフト３２，３２の軸線方向に対して交差する方向に延びている。また、図４（ｂ）に示すシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの展開図に図示されているように、対をなす油溝３６ｐ，３６ｑ、及び油溝３６ｒ，３６ｓは、それぞれ軸対称となるように設けられている。言い換えれば、油溝３６ｐ，３６ｑ、及び油溝３６ｒ，３６ｓの間隔は、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの一端側（収容空間３６ｘ側）と他端側（外側）とで相違している。さらに言い換えれば、油溝３６ｐ，３６ｑ、及び油溝３６ｒ，３６ｓは、それぞれ一端側（収容空間３６ｘ側）から他端側（外側）に向けて拡がる扇状の形状に形成されている。

本実施形態のデファレンシャル装置３０においては、潤滑油導入窓３６ｅを介して収容空間３６ｘ内に導入された潤滑油が、差動歯車機構３５においてデフサイドギア３８，３８とデフピニオンギア３９，３９との噛合部分等の潤滑に使用される。また、収容空間３６ｘ内に導入された潤滑油は、ドライブシャフト３２，３２のスプライン歯とデフサイドギア３８，３８のスプライン溝との隙間を通る送油経路６０、あるいはデフサイドギア３８，３８の背面と収容空間３６ｘの内周面との間に形成された隙間を通る送油経路６２を介してシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚ側に至る。

ここで、上述したようにシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの内周面には、収容空間３６ｘに対して連通するように形成された油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓが設けられている。そのため、上述した送油経路６０，６２を通過してきた潤滑油は、スムーズに油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓ内に取り込まれる。また、油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓがドライブシャフト３２，３２の軸線方向に対して傾斜するように設けられていることから、油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓ内に取り込まれた潤滑油は淀みを生じることなく一端側（収容空間３６ｘ側）から他端側（外側）に向けて流れる。従って、デファレンシャル装置３０は、車両が雪道等においてスタックする等することによりデフケース３６とドライブシャフト３２，３２との差回転が過剰に大きくなった場合であっても、ドライブシャフト３２，３２とシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚとの摺動部分等において焼き付きが生じない。

デファレンシャル装置３０においては、油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓがシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚにおいて対をなすように設けられており、それぞれ軸対称となっている。そのため、ドライブシャフト３２，３２が正逆いずれの方向に回転したとしても収容空間３６ｘ側からシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚに向けて潤滑油がスムーズに供給され、焼き付きが発生しない。

本実施形態においては、油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓをシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの内周面に設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、ドライブシャフト３２，３２の外周面に油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓに相当するものを形成し、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの内周面を平滑なものとしてもよい。また、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚの内周面に油溝３６ｐ，３６ｑを設け、さらにドライブシャフト３２，３２の外周面にも油溝３６ｐ，３６ｑに相当する溝を形成してもよい。これらの構成を採用することによっても、本実施形態に示したものと同様の作用効果が得られる。

本実施形態においては、シャフト挿入部３６ｙ，３６ｚに一対の油溝３６ｐ，３６ｑ、及び一対の油溝３６ｒ，３６ｓを設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油溝３６ｐ，３６ｑ及び油溝３６ｒ，３６ｓと同様の油溝を二対以上設けた構成としてもよい。なお、二対以上の油溝を形成する場合には、油溝同士の交差を回避し、油溝の交差部分において潤滑油の流れが滞ることを防止することが好ましい。

本実施形態においては、スプライン嵌合しているドライブシャフト３２，３２とデフサイドギア３８，３８との間に形成されるごく僅かな隙間を送油経路６０とした構成を例示したが、ドライブシャフト３２，３２あるいはデフサイドギア３８，３８に形成ｓあれるスプライン歯の形状等を調整することにより、潤滑油が送油経路６０を通過しやすくすることが可能である。

具体的には、図５（ａ）にハッチングを付して示すように、デフサイドギア３８に形成されるスプライン歯３８ａの歯底部分に潤滑油を流すための油溝３８ｂを追加した構造とすることが可能である。また、図５（ｂ）に示すように、デフサイドギア３８の内周にスプライン歯３８ａが欠損した欠損部３８ｃを設けることが可能である。

図５（ｃ）に示すように、ドライブシャフト３２に形成されるスプライン歯３２ａの一部につき、その高さを他のスプライン歯３２ａよりも低くすることにより、送油経路６０を拡大することが可能である。また、図５（ｄ）に斜線を付して示すように、ドライブシャフト３２の全周に亘って設けられるスプライン歯３２ａの一部を欠歯させた欠損部３２ｂを設け、これを送油経路６０として利用することも可能である。図５（ａ）〜（ｄ）等の構成とすることにより、送油経路６０を経由してシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚ側にスムーズに潤滑油が供給されることになり、ドライブシャフト３２，３２とシャフト挿入部３６ｙ，３６ｚとの摺動部分等における焼き付きをより一層確実に防止することができる。

本発明は、例えば自動車に搭載されるデファレンシャル装置に適用することが可能である。

３０ デファレンシャル装置
３１ デフリングギア
３２ ドライブシャフト
３５ 差動歯車機構
３６ デフケース
３６ｅ 潤滑油導入窓
３６ｐ，３６ｑ，３６ｒ，３６ｓ 油溝
３６ｘ 収容空間
３６ｙ，３６ｚ シャフト挿入部

Claims (1)

1. 差動歯車機構と、
   前記差動歯車機構を収容する収容空間を備えたデフケースとを有し、
   前記差動歯車機構が、
   駆動輪に動力を伝達するドライブシャフトの一端に接続されたデフサイドギアと、
   前記デフサイドギアに噛合したデフピニオンギアと、
   前記デフピニオンギアを回転可能なように支持するデフピニオンシャフトとを備えたものであり、
   前記デフケースが、
   前記収容空間と連通しており、前記収容空間内に向けて挿入された前記ドライブシャフトを摺動しつつ回転可能なように支持するシャフト挿入部と、
   外部から前記収容空間内に潤滑油を導入するための潤滑油導入窓とを備え、
   前記収容空間内から前記シャフト挿入部側に向かう送油経路により、少なくとも前記潤滑油導入窓を介して前記収容空間内に導入された潤滑油を、前記シャフト挿入部側に向けて供給することが可能なものであり、
   前記シャフト挿入部の内周面及び前記ドライブシャフトのいずれか一方又は双方に、前記シャフト挿入部の一端側から他端側に向けて連通した一対の油溝が、前記ドライブシャフトの軸線方向に対して交差する方向に延び、軸対称、かつ互いの間隔が前記シャフト挿入部の一端側と他端側とで相違するように形成されていることを特徴とするデファレンシャル装置。