JP6610270B2 - ディファレンシャル装置の潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるディファレンシャル装置の潤滑構造に関する。

自動車等の車両に搭載されるディファレンシャル装置は、差動歯車機構を用いてドライブシャフトの回転力を駆動輪に伝達する。ディファレンシャル装置は、変速機のドライブピニオンギヤと噛み合うリングギヤが外周部に取付けられたディファレンシャルケースを備えており、ディファレンシャルケースに差動歯車機構が内蔵されている。
これにより、ディファレンシャルケースとリングギヤの噛み合い部や差動歯車機構の噛み合い部を潤滑する必要がある。

従来のこの種のディファレンシャル装置の潤滑構造としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されるディファレンシャル装置の潤滑構造は、リングギヤに、リングギヤの回転に伴って潤滑油が導入される潤滑油案内路が形成され、ディファレンシャルケースに、潤滑油案内路と連通し、潤滑油案内路により案内される潤滑油をディファレンシャルケース内に供給する潤滑油導入孔が形成されている。

特開２００２−２９５６４７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたディファレンシャル装置の潤滑構造にあっては、ディファレンシャルケースの回転によってオイルが掻き上げられるので、潤滑油の油面が低くなり、ディファレンシャルケースが潤滑油に浸り難くなる。

これにより、リングギヤの潤滑油案内路も潤滑油に浸り難くなり、潤滑油案内路によってオイルを掻き上げることが困難となるおそれがある。このため、ディファレンシャルケース内に潤滑油を供給し難くなる。

ディファレンシャルケース内に潤滑油を供給し易くするために、潤滑油量を増大させることが考えられるが、このようにすると、ディファレンシャル装置の攪拌抵抗が増大してしまい、好ましくない。

本発明は、ディファレンシャル装置の攪拌抵抗が増大することなく、ディファレンシャル装置に確実にオイルを供給することができるディファレンシャル装置の潤滑構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、潤滑油が貯留される変速機ケースに収容され、変速機構の出力部に噛み合うリングギヤを有するディファレンシャルケースと、前記ディファレンシャルケースに内蔵される差動歯車機構とを含んで構成されるディファレンシャル装置の潤滑構造であって、前記リングギヤに対向する前記変速機ケースの壁面にオイル溜まりが形成されており、前記オイル溜まりは、前記リングギヤから離れる方向に窪んで形成されており、前記ディファレンシャルケースに対向する前記変速機ケースの壁面に、前記リングギヤから離れるようにして凹状に形成され、前記ディファレンシャルケースを取り囲む環状の窪み部が形成されており、前記オイル溜まりは、前記変速機ケースの底面から前記窪み部まで上下方向に延びる半筒形状に形成されている。

本発明によれば、ディファレンシャル装置の攪拌抵抗が増大することなく、ディファレンシャル装置に確実にオイルを供給することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機の上面図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機において、レフトケースを取り外した状態の変速機の上面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機において、ライトケースを取り外した状態の変速機の上面図である。 図４は、図２の矢視Ａ方向から見たライトケースの左側面図である。 図５は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機において、レフトケースの右側面図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機において、ライトケースの底面図である。 図７は、図６のＶII−ＶII方向矢視断面に相当する。 図８は、図４のＶIII−ＶIII方向矢視断面図である。 図９は、図６のIＸ−IＸ方向矢視断面図である。 図１０は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置を備えた変速機において、ライトケースの左側面図である。

以下、本発明に実施の形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造について、図面を用いて説明する。
図１〜図１０は、本発明の一実施の形態に係るディファレンシャル装置の潤滑構造を示す図である。

まず、構成を説明する。なお、図１〜図１０において、左右前後方向は、運転席から見た車両の左右前後方向を表す。
図１において、車両１は、車体１Ａを備えており、車体１Ａの前部に設置されたエンジンンルーム１ａには変速機２が搭載されている。変速機２は、変速機ケース３を備えており、変速機ケース３は、ライトケース４およびレフトケース５から構成されている（図２、図３参照）。ライトケース４は、内燃機関としてのエンジン６に連結されている。

ライトケース４にはクラッチ機構２０が収容されている。図３において、レフトケース５には変速機構２Ａが収容されている。クラッチ機構２０は、図示しないフライホイールを介してエンジン６の図示しないクランク軸と変速機構２Ａの入力軸２ａとを接続および切断することにより、クランク軸から入力軸２ａに動力を伝達および遮断する。

変速機構２Ａは、例えば、入力軸２ａと、入力軸２ａと平行に設けられた図示しないカウンタ軸と、入力軸２ａおよびカウンタ軸に設けられた図示しない変速ギヤ対と、変速ギヤ対を所定の変速段に切換える図示しないシフト機構と、カウンタ軸に設けられたファイナルドライブギヤ２ｂ等を備えている。

本実施の形態の入力軸２ａ、カウンタ軸、変速ギヤ対およびファイナルドライブギヤ２ｂは、本発明の変速機構を構成し、ファイナルドライブギヤ２ｂは、本発明の出力部を構成する。
変速機構２Ａは、エンジン６から入力軸２ａに伝達された動力を変速ギヤ対によって変速し、カウンタ軸に伝達する。

図２、図３のいずれかにおいて、ライトケース４およびレフトケース５にはディファレンシャル装置８が収容されている。ディファレンシャル装置８にはカウンタ軸に設けられたファイナルドライブギヤ２ｂから動力が伝達される。

図４、図５において、ディファレンシャル装置８は、ディファレンシャルケース１０を備えている。図７において、ディファレンシャルケース１０は、図示しない軸受を介してライトケース４およびレフトケース５の開口部４Ａ、５Ａに回転自在に支持されている。

ディファレンシャルケース１０の外周部にはディファレンシャルケース１０と一体で回転するようにリングギヤ１１がボルト１９（図８参照）によって取付けられており、リングギヤ１１のギヤ部１１Ｇは、変速機構２Ａのファイナルドライブギヤ２ｂに噛み合っている。

ディファレンシャルケース１０の内部にはディファレンシャルケース１０と一体で回転するピニオンシャフト１３と、ピニオンシャフト１３の前後端に回転自在に支持された一対のピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂと（図９参照）、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂのそれぞれに噛み合う一対のサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒとを備えている。

ディファレンシャルケース１０の回転軸線に沿った車幅方向の両端側にはドライブシャフト１６Ｌ、１６Ｒ（図１参照）の一端部が挿入されている。ドライブシャフト１６Ｌ、１６Ｒの一端部は、サイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒに嵌合されており、サイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒから開口部４Ａ、５Ａを通して車幅方向外方に延びている。ドライブシャフト１６Ｌ、１６Ｒは、それぞれ左右の駆動輪１７Ｌ、１７Ｒに接続されている。
ピニオンシャフト１３は、その軸線方向がディファレンシャルケース１０の回転軸線に対して直交する方向に向けてディファレンシャルケース１０に取付けられている（図９参照）。

ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂは、それぞれがディファレンシャルケース１０の回転時に、ディファレンシャルケース１０の回転軸線を中心として公転するとともに、ピニオンシャフト１３の軸線を中心として自転するように形成されている。
一対のサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒは、それぞれがディファレンシャルケース１０の回転軸線と同軸にしてディファレンシャルケース１０の内部に対向した位置に配置されている。

このように構成されるディファレンシャル装置８は、変速機構２Ａのファイナルドライブギヤ２ｂからリングギヤ１１に動力が伝達されると、ディファレンシャルケース１０が回転する。

車両１が平坦路を直進する場合には、左右の駆動輪１７Ｌ、１７Ｒの転がる距離が等しいので、一対のサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒは、同じ回転速度で回転し、サイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの間に挟まれたピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂは、自転しない。よって、ドライブシャフト１６Ｌ、１６Ｒは、ディファレンシャルケース１０と等速で回転するため、左右の駆動輪１７Ｌ、１７Ｒには左右に等しく駆動力が伝達される。

一方、例えば、車両１がカーブを右旋回する場合にはカーブ外側の駆動輪１７Ｌの転がる距離がカーブ内側の駆動輪１７Ｒよりも長いため、カーブ外側のサイドギヤ１５Ｌは、カーブ内側のサイドギヤ１５Ｒよりも速く回転する。

したがって、一対のサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒに挟まれたピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂは、公転だけでなく自転もするようになり、サイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの間に回転数の差を発生させる。

よって、カーブ外側のドライブシャフト１６Ｌは、ディファレンシャルケース１０の回転数にサイドギヤ１５Ｌの回転数を加えた回転数で回転し、カーブ内側のドライブシャフト１６Ｒは、ディファレンシャルケース１０の回転数からサイドギヤ１５Ｒの回転数を差し引いた回転数で回転するため、左右の駆動輪１７Ｌ、１７Ｒには左右に配分された駆動力が伝達される。

本実施の形態のピニオンシャフト１３、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂおよびサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒは、本発明の差動歯車機構を構成する。
図２、図３、図７において、ディファレンシャルケース１０には開口部１０Ａが形成されており、開口部１０Ａを通してディファレンシャルケース１０の内部と外部とが連通している。これにより、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂおよびサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒは、開口部１０Ａを通して目視可能となっている。

図８において、リングギヤ１１に対向するライトケース４の壁面４Ｂにはオイル溜まり２１が形成されており、オイル溜まり２１は、リングギヤ１１から離れる方向に窪んで形成されている。図９、図１０において、オイル溜まり２１は、上下方向に延びた半筒形状に形成されている。なお、開口部１０Ａは、オイル溜まり２１に対向する面に形成されている。

図７において、ディファレンシャルケース１０に対向するライトケース４の壁面４Ｂには窪み部４Ｃ（図１０参照）が形成されている。
窪み部４Ｃは、リングギヤ１１から離れるようにして凹状に形成され、ディファレンシャルケース１０を取り囲むように環状に窪んでいる。

図１０において、半筒形状のオイル溜まり２１は、ライトケース４の底面４Ｄから窪み部４Ｃまで上下方向に延びている。オイル溜まり２１は、オイル溜まり２１の上下方向中心軸Ｃ１がディファレンシャルケース１０の回転中心軸Ｃｏを上下方向に横切る平面Ｃ２に対して直交する水平方向に距離Ｌだけオフセットされて形成されている。
図８において、車両１の前後方向におけるオイル溜まり２１の周方向一端部２１ａと周方向他端部２１ｂはライトケース４の壁面４Ｂに連続している。

本実施の形態のディファレンシャル装置８において、ディファレンシャルケース１０が車両１の前進走行時の回転方向である一方向（図４、図５の反時計回転方向Ｒ１、図５の時計回転方向Ｒ２）に回転したときのオイルの流れを基準とし、オイル溜まり２１のオイルの流れ方向上流側の周方向一端部２１ａよりも上流のライトケース４の壁面４Ｂに沿った仮想線Ｅを、オイル溜まり２１の下流側の周方向他端部２１ｂに延長した場合に、仮想線Ｅが周方向他端部２１ｂに突き当たるようにオイル溜まり２１が形成される。

図７〜図９において、オイル溜まり２１の底面２１Ａにはオイルドレイン孔２２が形成されており、オイルドレイン孔２２は、プラグ２３によって閉止されている。オイルドレイン孔２２からプラグ２３を取り外したときには、変速機ケース３に貯留されているオイルがオイルドレイン孔２２から排出される。本実施の形態のオイルドレイン孔２２は、本発明のオイル排出孔を構成する。

オイル溜まり２１が形成されているライトケース４の壁面４Ｂに対向するリングギヤ１１の対向面には複数の案内溝１１Ａが形成されており（図５参照）、案内溝１１Ａは、リングギヤ１１の周方向に離隔して形成されている。

案内溝１１Ａは、オイル溜まり２１が形成されたライトケース４の壁面４Ｂから離れる方向に窪んでいる。案内溝１１Ａは、ディファレンシャルケース１０の開口部１０Ａに連続している。このため、ディファレンシャルケース１０の回転時に、案内溝１１Ａに導入されるオイルは、案内溝１１Ａの周方向の一方の側面１１ａまたは他方の側面１１ｂに押し上げられることにより、上方に掻き上げられ、開口部１０Ａを通してディファレンシャルケース１０の内部に流入する。

なお、図５では、仮想線で示すようにオイル溜まり２１は、リングギヤ１１の手前に設けられている。したがって、図５では図示しないが、オイル溜まり２１が形成されるライトケース４の壁面４Ｂは、リングギヤ１１の手前に設けられている。

次に、作用を説明する。
車両１の前進走行時に、ディファレンシャルケース１０およびリングギヤ１１が図５中、時計回転方向Ｒ２に回転すると、変速機ケース３の底面に貯留されるオイルがリングギヤ１１のギヤ部１１Ｇによって上方に掻き上げられる。

これにより、リングギヤ１１のギヤ部１１Ｇとファイナルドライブギヤ２ｂとの噛み合い部が潤滑される。また、リングギヤ１１によって掻き上げられたオイルは、変速機構２Ａを構成する変速ギヤ対の噛み合い部等に飛散することで、変速ギヤ対の噛み合い部等が潤滑される。

リングギヤ１１の回転に伴ってオイルが案内溝１１Ａに導入され、案内溝１１Ａに導入されるオイルは、リングギヤ１１の回転に伴って案内溝１１Ａの一方の側面１１ａに押し上げられることにより、上方に掻き上げられる。

これにより、案内溝１１Ａからピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂとサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの噛み合い部等にオイルが供給され、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂとサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの噛み合い部等が潤滑される。

ここで、車両１の後進走行時には、リングギヤ１１が図５中、Ｒ１方向に回転するのに伴ってオイルが案内溝１１Ａに導入されたオイルは、案内溝１１Ａの他方の側面１１ｂに押し上げられることにより、上方に掻き上げられる。

これにより、案内溝１１Ａからピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂとサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの噛み合い部等にオイルが供給され、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂとサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの噛み合い部等が潤滑される。
このようにリングギヤ１１によってオイルが掻き上げられることにより、変速機ケース３に貯留されるオイルの油面が低下する。

本実施の形態のディファレンシャル装置８の潤滑構造において、リングギヤ１１に対向するライトケース４の壁面にオイル溜まり２１が形成されており、オイル溜まり２１は、リングギヤ１１から離れる方向に窪んで形成されている。

これにより、変速機ケース３に貯留されるオイルの油面が低下しても、オイル溜まり２１にオイルを集めてオイル溜まり２１の内部でオイルの油面を高くできる。このため、オイル溜まり２１に溜まったオイルをリングギヤ１１によって掻き上げることで、変速機構２Ａやディファレンシャル装置８を確実に潤滑できる。

図５において、従来の変速機においては、矢印Ｏ１で示す油面のオイルが必要であったのに対して、本実施の形態の変速機構２Ａは、オイル溜まり２１を有するので、矢印Ｏ２で示すように、従来の油面Ｏ１よりも油面を低くできる。このため、ディファレンシャル装置８の攪拌抵抗を小さくできる。

また、本実施の形態のディファレンシャル装置８の潤滑構造によれば、ディファレンシャルケース１０に対向するライトケース４の壁面４Ｂに、リングギヤ１１から離れるようにして凹状に形成され、ディファレンシャルケース１０を取り囲む環状の窪み部４Ｃが形成されている。

さらに、オイル溜まり２１は、ライトケース４の底面４Ｄから窪み部４Ｃまで上下方向に延びる半筒形状に形成されており、オイル溜まり２１は、オイル溜まり２１の上下方向中心軸Ｃ１がディファレンシャルケース１０の回転中心軸Ｃｏを上下方向に横切る平面Ｃ２に対して直交する水平方向に距離Ｌだけオフセットされて形成されている。

これにより、オイル溜まり２１をオイル溜まり２１の上下方向の中心軸Ｃ１と平面Ｃ２が同一のときに形成されるオイル溜まりの高さ４ｃよりも高さＨだけ上方に延ばすことができ、オイル溜まり２１の上下方向の長さを長くできる。

このため、オイル溜まり２１により多くのオイルを集め、かつ、オイル溜まり２１の内部でオイルの油面をより高くできる。したがって、オイル溜まり２１のオイル貯留量を効果的に確保してディファレンシャル装置８に供給することができ、変速機構２Ａやディファレンシャル装置８の潤滑性をより効果的に向上できる。

また、本実施の形態のディファレンシャル装置８の潤滑構造によれば、ディファレンシャルケースが車両１の前進走行時の回転方向に回転したときのオイルの流れを基準とした場合において、オイル溜まり２１の上流側の周方向一端部２１ａよりも上流のライトケース４の壁面４Ｂに沿った仮想線Ｅを、オイル溜まり２１の下流側の周方向他端部２１ｂに延長した場合に、仮想線Ｅが周方向他端部２１ｂに突き当たるようにオイル溜まり２１が形成される。

これにより、図８に示すようにディファレンシャルケース１０およびリングギヤ１１の回転に伴ってオイル溜まり２１よりも上流のライトケース４の壁面４Ｂを流れるオイルＯｆを、オイル溜まり２１の周方向他端部２１ｂに衝突させることができる。

このため、周方向他端部２１ｂに衝突させたオイルＯｆの一部のオイルＯｆ１をオイル溜まり２１に引き込むことができ、オイル溜まり２１により多くの量のオイルを集めることができる。このため、リングギヤ１１によって掻き上げられるオイルをより効果的に確保でき、変速機構２Ａやディファレンシャル装置８の潤滑性をより効果的に向上できる。

また、本実施の形態のディファレンシャル装置８の潤滑構造によれば、オイル溜まり２１の底面２１Ａに、変速機ケース３に貯留されるオイルを排出するためのオイルドレイン孔２２が形成されている。

これにより、変速機ケース３の底部に貯留されるオイルをオイル溜まり２１に集めて、変速機ケース３からオイルを容易に排出することができる。さらに、オイル溜まり２１の底面２１Ａは、変速機ケース３の底面に比べて平面にし易いので、平面状の底面２１Ａにオイルドレイン孔２２を形成することで変速機２の構成を簡素にできる。

また、本実施の形態のディファレンシャル装置８の潤滑構造によれば、オイル溜まり２１が形成されているライトケース４の壁面４Ｂに対向するリングギヤ１１の対向面に、ライトケース４の壁面４Ｂから離れる方向に窪む複数の案内溝１１Ａが形成されている。

さらに、ディファレンシャルケース１０に、案内溝１１Ａに連通し、ディファレンシャルケース１０の内部と外部とを連通する開口部１０Ａが形成され、ディファレンシャルケース１０およびリングギヤ１１の回転に伴って案内溝１１Ａにオイルが導入される。

これにより、ディファレンシャルケース１０およびリングギヤ１１の回転に伴って変速機ケース３の底面に貯留されるオイルを案内溝１１Ａに導入し、案内溝１１Ａによって上方に案内することができる。

このため、リングギヤ１１の回転に伴って案内溝１１Ａが上方に位置したときに、案内溝１１Ａに案内されたオイルを、開口部１０Ａを通してディファレンシャルケース１０の内部に導入できる。したがって、ピニオンギヤ１４Ａ、１４Ｂとサイドギヤ１５Ｌ、１５Ｒの噛み合い部等をより効果的に潤滑できる。

本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

２...変速機、２Ａ...変速機構、２ａ...入力軸（変速機構）、２ｂ...ファイナルドライブギヤ（変速機構、出力部）、３...変速機ケース、４...ライトケース（変速機ケース）、４Ｂ...壁面（変速機ケースの壁面）、４Ｃ...窪み部、４Ｄ...底面（変速機ケースの底面）、５...レフトケース（変速機ケース）、８...ディファレンシャル装置、１０...ディファレンシャルケース、１１...リングギヤ、１１Ａ...案内溝、１３...ピニオンシャフト（差動歯車機構）、１４Ａ，１４Ｂ...ピニオンギヤ（差動歯車機構）、１５Ｌ，１５Ｒ...サイドギヤ（差動歯車機構）、２１...オイル溜まり、２１Ａ...底面（オイル溜まりの底面）、２１ａ...周方向一端部（オイル溜まりの周方向一端部）、２１ｂ...周方向他端部（オイル溜まりの周方向他端部）、２２...オイルドレイン孔（オイル排出孔）

Claims (5)

1. 潤滑油が貯留される変速機ケースに収容され、変速機構の出力部に噛み合うリングギヤを有するディファレンシャルケースと、前記ディファレンシャルケースに内蔵される差動歯車機構とを含んで構成されるディファレンシャル装置の潤滑構造であって、
   前記リングギヤに対向する前記変速機ケースの壁面にオイル溜まりが形成されており、
   前記オイル溜まりは、前記リングギヤから離れる方向に窪んで形成されており、
   前記ディファレンシャルケースに対向する前記変速機ケースの壁面に、前記リングギヤから離れるようにして凹状に形成され、前記ディファレンシャルケースを取り囲む環状の窪み部が形成されており、
   前記オイル溜まりは、前記変速機ケースの底面から前記窪み部まで上下方向に延びる半筒形状に形成されていることを特徴とするディファレンシャル装置の潤滑構造。
2. 前記オイル溜まりは、前記オイル溜まりの上下方向中心軸が、前記ディファレンシャルケースの回転中心軸を上下方向に横切る平面と直交する水平方向にオフセットされて形成されることを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。
3. 前記ディファレンシャルケースが一方向に回転したときのオイルの流れを基準とした場合において、
   前記オイル溜まりのオイルの流れ方向の上流側の周方向一端部よりも上流の前記変速機ケースの壁面に沿った仮想線を、前記オイル溜まりのオイルの流れ方向の下流側の周方向他端部に延長した場合に、前記仮想線が前記周方向他端部に突き当たるように前記オイル溜まりが形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。
4. 前記オイル溜まりの底面に、前記変速機ケースに貯留されるオイルを排出するためのオイル排出孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。
5. 前記オイル溜まりが形成されている前記変速機ケースの壁面に対向する前記リングギヤの対向面に、前記変速機ケースの壁面から離れる方向に窪む複数の案内溝が形成されており、
   前記ディファレンシャルケースに、前記案内溝に連通し、前記ディファレンシャルケースの内部と外部とを連通する開口部が形成されており、
   前記ディファレンシャルケースの回転に伴って前記案内溝にオイルが導入されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のディファレンシャル装置の潤滑構造。

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