JP6630619B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のデファレンシャル装置に関する。

一般的に、エンジンで発生した駆動力は変速機によって変換された後、デファレンシャル装置（終減速装置）を介して車両の駆動輪に伝達される。デファレンシャル装置は、駆動軸の回転数を減速するとともに、車両旋回時に、内側の車輪（旋回内輪）と外側の車輪（旋回外輪）との速度差（回転差）を許容しつつ内外輪に駆動力を振り分けることにより、車両の操縦性を向上させる。

ここで、特許文献１には、このようなデファレンシャル装置の潤滑構造が開示されている。より具体的には、このデファレンシャル装置の潤滑構造は、デファレンシャルキャリア内でフロントベアリング及びリヤベアリングによって回転自在に軸支されたドライブピニオンシャフトと、デファレンシャルキャリア内の上部に形成され、かつこのキャリア内の潤滑オイルをリヤ側からフロント側へ導くオイル供給路と、同じくキャリア内の下流に形成されてフロントベアリングのフロント側空間からキャリア内のリヤ側に通じるオイル戻し部とを備え、上記オイル供給路のフロント側出口が、フロントベアリングとリヤベアリングとの間、並びにフロントベアリングのフロント側空間にそれぞれ連通されている。

ところで、近年、車両の燃料消費量（燃費）向上の観点から、デファレンシャル装置におけるオイルの撹拌抵抗の低減が求められている。そこで、攪拌抵抗の主要因となるリングギヤ（クラウンギヤ）の攪拌抵抗を抑えるため、例えば、低粘度オイルの採用、リングギヤ側へのオイルの進入を抑制する衝立等の追加、オイル量を減らすことによるリングギヤの動油面高さの低下、などの技術が提案されている。

実開昭６２−４０３６４号公報

しかしながら、上述した低粘度オイルを採用した場合には、コストアップやドライブピニオンギヤ（ハイポイドギヤ）の油膜切れによる噛合い効率低下、油温上昇による熱害が生じるおそれがある。また、オイルの進入を抑制する衝立等を追加した場合には、コストアップや重量の増加を招くおそれがある。さらに、オイル量を減らすことにより動油面高さを低減しようとすると、例えばベアリング類への潤滑不足（信頼性不足）を招くおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、上述した、低粘度オイルの採用や、衝立等の追加、オイル量の削減を行うことなく、リングギヤによるオイルの撹拌抵抗を効果的に低減することが可能なデファレンシャル装置を提供することを目的とする。

本発明に係るデファレンシャル装置は、一方の端部にドライブピニオンギヤを有するドライブピニオンシャフトと、ドライブピニオンギヤと噛み合うリングギヤとを備えるデファレンシャル装置において、リングギヤにより掻き上げられ、ドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られたオイルを、リングギヤ側に戻すように形成された第１の油路と、第１の油路に連通し、リングギヤにより掻き上げられドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られるオイルの一部を、分流して、第１の油路に流入させる第２の油路とを備えることを特徴とする。

本発明に係るデファレンシャル装置によれば、リングギヤにより掻き上げられ、ドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られたオイルをリングギヤ側に戻すように形成された第１の油路に連通し、リングギヤにより掻き上げられドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られるオイルの一部を分流して、第１の油路に流入させる第２の油路を備えている。そのため、第１の油路と第２の油路との合流部でオイルの流れが渋滞し、他方の端部側に滞留するオイルの量が増加する。よって、リングギヤ側に戻されるオイルの量が低減し、該リングギヤの動油面高さが低下する。すなわち、オイルの流れを変えることにより、リングギヤの回転に伴うオイルの撹拌抵抗を低減することができる。その結果、例えば、低粘度オイルの採用や、衝立等の追加、オイル量の削減を行うことなく、リングギヤによるオイルの撹拌抵抗を効果的に低減することが可能となる。

なお、第２の油路は、例えば鋳造によりデファレンシャルキャリアと一体形成可能であるため、コストアップを招くことはなく、また、第２油路を形成するためにデファレンシャルキャリアに連通孔が開けられるため、重量が増加することもない。さらに、オイルの総量を減らすことなく動油面高さを下げるため、ベアリング類に供給されるオイル量が減少することがなく、ベアリング類の潤滑不良を招くこともない。

本発明に係るデファレンシャル装置では、第２の油路を流れるオイルの流量が第１の油路を流れるオイルの流量と略同一の流量となるように第２の油路が形成されていることが好ましい。

このようにすれば、第１の油路と第２の油路との合流部において、オイルの流れに適切な渋滞を発生させることができる。

また、本発明に係るデファレンシャル装置では、第２の油路が、第１の油路に対して略直角に連通するように形成されていることが好ましい。

このようにすれば、第１の油路と第２の油路との合流部において、より効果的にオイルの流れの渋滞を発生させることができる。

本発明に係るデファレンシャル装置は、ドライブピニオンシャフトの軸方向に沿って配設され、ドライブピニオンシャフトを軸支するフロントベアリング、及びリヤベアリングを備え、第２の油路が、フロントベアリングとリヤベアリングとの間から分流させたオイルを第１の油路に流入させるように形成されていることが好ましい。

ところで、第２の油路がない場合、フロントベアリングとリヤベアリングとの間にはオイルが溜り易い傾向がある。本発明に係るデファレンシャル装置によれば、フロントベアリングとリヤベアリングとの間に溜り易いオイルを第２の油路を通して第１の油路に流すことで、フロントベアリングとリヤベアリングとの間のオイルの滞留を抑制しつつ、第１の油路と第２の油路との合流部でオイルの流れを渋滞させることが可能となる。

特に、本発明に係るデファレンシャル装置は、独立したリヤデファレンシャル装置に好適に適用することができる。その場合、リヤデファレンシャル装置の車両前方側、すなわち走行風が当たる側にオイルを滞留させることで、冷却性能を向上させることができる。

本発明によれば、上述した、低粘度オイルの採用や、衝立等の追加、オイル量の削減を行うことなく、リングギヤによるオイルの撹拌抵抗を効果的に低減することが可能となる。

実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す横断面図である。 実施形態に係るデファレンシャル装置の構成を示す縦断面図（部分断面図）である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１、図２を併せて用いて、実施形態に係るデファレンシャル装置１の構成について説明する。図１は、デファレンシャル装置１の構成を示す横断面図である。また、図２は、デファレンシャル装置１の構成を示す縦断面図（部分断面図）である。なお、本実施形態では、デファレンシャル装置１として、車両に搭載されるリヤデファレンシャル装置に適用した場合を例にして説明する。

デファレンシャル装置１は、デファレンシャルキャリア１０ａとリヤカバー１０ｂとからなる中空状のケーシング１０を備えている。デファレンシャルキャリア１０ａの内部には、車両の前後方向に延在するドライブピニオンシャフト１１が、ボールベアリング１２、フロント・テーパローラ・ベアリング１３（特許請求の範囲に記載のフロントベアリングに相当）、及びリヤ・テーパローラ・ベアリング１４（特許請求の範囲に記載のリヤベアリングに相当）によって回転自在に軸支されている。

ドライブピニオンシャフト１１のリヤ側の端部（一方の端部）にはドライブピニオンギヤ１１１が一体的に形成されている。ドライブピニオンギヤ１１１は、デファレンシャルケース２０の外周に固定されたリングギヤ３０に対して回転伝達可能に噛み合っている。

また、デファレンシャルケース２０内には、デファレンシャルケース２０に両端が支持されたピニオンシャフト２１により一対のデファレンシャルピニオンギヤ２２が回転自在に設けられ、両デファレンシャルピニオンギヤ２２に左右のデファレンシャルギヤ（サイドギヤ）２３が各々噛み合い、デファレンシャルギヤ（サイドギヤ）２３からジョイント及びアクスル軸を介して左右の車輪に動力伝達されるように構成されている。

一方、ドライブピニオンシャフト１１のフロント側の端部（他方の端部）は、デファレンシャルキャリア１０ａのフロント開口部を通じて、プロペラシャフト（図示省略）と回転伝達可能に連結される。

このように構成されたデファレンシャル装置１は、プロペラシャフトによってドライブピニオンシャフト１１が回転駆動され、ドライブピニオンシャフト１１のドライブピニオンギヤ（ハイポイドギヤ）１１１に噛み合うリングギヤ３０を介してデファレンシャルケース２０が回転駆動され、デファレンシャルピニオンギヤ２２及びデファレンシャルギヤ（サイドギヤ）２３等の歯車機構によって左右の車輪に駆動力が分配される。

デファレンシャルキャリア１０ａのフロント側の端部に形成されたコンパニオンフランジ４０のスリーブ部の外周面と、デファレンシャルキャリア１０ａのフロント開口部内周面との間は、オイルシール４１によってデファレンシャルキャリア１０ａ内の油密が保持されている。

一方、デファレンシャルキャリア１０ａのリヤ側の端面は、シール部材を介して取り付けられるリヤカバー１０ｂによって閉塞されており、ケーシング１０内にリングギヤ３０の下部が静止油面下に没するようにオイル（潤滑油）が貯留されている。

デファレンシャルキャリア１０ａ内の上部には、デファレンシャルキャリア１０ａ内のオイルをリヤ側からフロント側へ（ドライブピニオンシャフト１１の一方の端部側から他方の端部側へ）導くためのオイル供給路５０が形成されている。

また、デファレンシャルキャリア１０ａの側部には、リングギヤ３０により掻き上げられ、オイル供給路５０を通してドライブピニオンシャフト１１の他方の端部側（フロント側）に送られたオイルをリングギヤ３０側（リヤ側）に戻すための第１の戻し油路６０（特許請求の範囲に記載の第１の油路に相当）が、車両の前後方向に沿って（ドライブピニオンシャフト１１と略平行に）形成されている。

さらに、デファレンシャルキャリア１０ａの側部には、オイル供給路５０と第１の戻し油路６０とを連通する第２の戻し油路７０（特許請求の範囲に記載の第２の油路に相当）が形成されている。第２の戻し油路７０は、第１の戻し油路６０に対して側方から連通し、リングギヤ３０により掻き上げられドライブピニオンシャフト１１のフロント側（他方の端部側）に向けて送られるオイルの一部を分流して、第１の戻し油路６０に流入（合流）させる。

本実施形態では、第２の戻し油路７０を、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間と、第１の戻し油路６０との間を連通するように形成した。すなわち、第２の戻し油路７０は、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間から分流させたオイルを第１の戻し油路６０に流入（合流）させるように形成されている。

第２の戻し油路７０は、第１の戻し油路６０との合流部１００においてオイルの流れに適切な渋滞を生じさせるために、第２の戻し油路７０を流れるオイルの流量が第１の戻し油路６０を流れるオイルの流量と同一又は略同一の流量となるように形成されていることが好ましい。すなわち、第２の戻し油路７０の配管径は、第１の戻し油路６０の配管径と同一又は略同一となるように形成されていることが好ましい。

また、第２の戻し油路７０は、第１の戻し油路６０との合流部１００においてオイルの流れを効果的に渋滞させるために、第１の戻し油路６０に対して直角又は略直角に連通するように形成されていることが好ましい。

上述したように構成されることにより、車両走行中には、下部がオイルに浸漬されて回転するリングギヤ３０の回転によって掻き上げられて飛散するオイルによってデファレンシャル装置１の各部が潤滑される。より詳細には、リングギヤ３０の掻き上げにより、オイル供給路５０を通してドライブピニオンシャフト１１のフロント側、及びフロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間へオイルが送られる（図１、２の白抜き矢印参照）。ドライブピニオンシャフト１１フロント側へ送られたオイルは、第１の戻し油路６０を通してリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へ戻される。また、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間へ送られたオイルは、第２の戻し油路７０を通して、第１の戻し油路６０に合流された後、第１の戻し油路６０を通してリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へ戻される。

その際、第１の戻し油路６０に第２の戻し油路７０からのオイルが合流するため、その合流部１００でオイル滞が発生する。すなわち、オイルの流れが渋滞する。その結果、リングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へのオイル戻り量が減り、リングギヤ３０の動油面高さが抑えられることにより、リングギヤ３０の回転に伴うオイルの攪拌抵抗が低減される。

また、オイルの渋滞箇所（合流部１００）が、主な発熱源であるドライブピニオンギヤ１１１（ハイポイドギヤ）の噛み合い位置から離れているため、滞留しているオイルが冷却される時間が増え、デファレンシャル装置１全体としての冷却性能が向上する。さらに、デファレンシャル装置１のフロント側（車両前方側）、すなわち走行風が当たる側にオイルが滞留することで、冷却性能がより向上する。

一方、停車中には、リングギヤ３０の掻き上げによるオイル流動が無くなると同時に、合流部１００におけるオイルの渋滞が解消され、速やかに第１の戻し油路６０からリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へオイルが戻る。

また、第２の戻し油路７０により、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間のオイル溜まりが解消され、より効率的にリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へオイルが戻されることで、オイル全体の流動性がアップし、停車時のリングギヤ３０（デファレンシャルケース２０）の油面高さが上昇することで、ベアリング類（例えばデファレンシャル・サイドベアリング等）の潤滑性も向上する。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、リングギヤ３０により掻き上げられ、ドライブピニオンシャフト１１のフロント側に向けて送られたオイルをリングギヤ３０側に戻すように形成された第１の戻し油路６０に対して側方から連通し、ドライブピニオンシャフト１１のフロント側に向けて送られるオイルの一部を分流して第１の戻し油路６０に流入（合流）させる第２の戻し油路７０を備えているため、第１の戻し油路６０と第２の油７０路との合流部１００でオイルの流れが渋滞し、他方の端部側（フロント側）に滞留するオイルの量が増加する。そのため、リングギヤ３０側に戻されるオイルの量が低減し、該リングギヤ３０の動油面高さが低下する。すなわち、オイルの流れを変えることにより、リングギヤ３０の回転に伴うオイルの撹拌抵抗を低減することができる。その結果、例えば、低粘度オイルの採用や、衝立等の追加、オイル量の削減を行うことなく、リングギヤ３０によるオイルの撹拌抵抗を効果的に低減することが可能となる。

なお、第２の戻し油路７０は、例えば鋳造によりデファレンシャルキャリア１０ａと一体形成可能であるため、コストアップを招くことはなく、また、第２油路７０を形成するためにデファレンシャルキャリア１０ａに連通孔が開けられるため、重量が増加することもない。さらに、オイルの総量を減らすことなく動油面高さを下げるため、ベアリング類に供給されるオイル量が減少することがなく、ベアリング類の潤滑不良を招くこともない。

また、本実施形態によれば、オリフィスの追加や戻り回路を狭めることなく、オイル流動のみを利用してオイルの戻り流量を抑制しているため、停車時のリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へのオイル戻りに関して、油温（粘度）による影響がなく、また、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間からもオイルが戻されるため、より効率的にリングギヤ３０側（デファレンシャルケース２０側）へオイルを戻すことができる。

本実施形態によれば、第２の戻し油路７０を流れるオイルの流量が第１の戻し油路６０を流れるオイルの流量と同一又は略同一の流量となるように第２の戻し油路７０が形成されているため、第１の戻し油路６０と第２の戻し油路７０との合流部１００において、オイルの流れに適切な渋滞を発生させることができる。

また、本実施形態によれば、第２の戻し油路７０が、第１の戻し油路６０に対して直角又は略直角に連通するように形成されているため、第１の戻し油路６０と第２の戻し油路７０との合流部１００において、より効果的にオイルの流れの渋滞を発生させることができる。

さらに、本実施形態によれば、第２の戻し油路７０が、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間から分流させたオイルを第１の戻し油路６０に流入させるように形成されているため、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間に溜り易いオイルを第２の戻し油路７０を通して第１の戻し油路６０に流すことで、フロント・テーパローラ・ベアリング１３とリヤ・テーパローラ・ベアリング１４との間のオイルの滞留を抑制しつつ、第１の戻し油路６０と第２の戻し油路７０との合流部１００でオイルの流れを渋滞させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、第２の戻し油路７０の分岐箇所や、第１の戻し油路６０と第２の戻し油路７０との合流箇所は、上記実施形態に限られることなく、任意に設定することができる。

また、第１の戻し油路６０を第２の戻し油路７０に合流させる際の角度や流量などは、上記実施形態には限定されることなく、潤滑や撹拌抵抗低減等の要件に応じて、任意に設定することができる。

さらに、第１の戻し油路６０及び第２の戻し油路７０は、デファレンシャルキャリア１０ａの内部に形成してもよい

１ デファレンシャル装置
１０ ケーシング
１０ａ デファレンシャルキャリア
１０ｂ リヤカバー
１１ ドライブピニオンシャフト
１１１ ドライブピニオンギヤ
１２ ボールベアリング
１３ フロント・テーパローラ・ベアリング
１４ リヤ・テーパローラ・ベアリング
２０ デファレンシャルケース
２１ ピニオンシャフト
２２ デファレンシャルピニオンギヤ
２３ デファレンシャルギヤ（サイドギヤ）
３０ リングギヤ
４０ コンパニオンフランジ
４１ オイルシール
５０ オイル供給路
６０ 第１の戻し油路（第１の油路）
７０ 第２の戻し油路（第２の油路）
１００ 合流部

Claims (4)

1. 一方の端部にドライブピニオンギヤを有するドライブピニオンシャフトと、前記ドライブピニオンギヤと噛み合うリングギヤと、を備えるデファレンシャル装置において、
   前記リングギヤにより掻き上げられ、前記ドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られたオイルを、前記リングギヤ側に戻すように形成された第１の油路と、
   前記第１の油路に連通し、前記リングギヤにより掻き上げられ前記ドライブピニオンシャフトの他方の端部側に向けて送られるオイルの一部を、分流して、前記第１の油路に流入させる第２の油路と、を備え、
   前記第２の油路の配管径は、前記第２の油路を流れるオイルの流量が前記第１の油路を流れるオイルの流量と略同一の流量となり、前記第２の油路と前記第１の油路との合流部においてオイルの流れが滞留するように、前記第１の油路の配管径と同一又は略同一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。
2. 前記第２の油路は、前記第１の油路に対して略直角に連通するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のデファレンシャル装置。
3. 前記ドライブピニオンシャフトの軸方向に沿って配設され、前記ドライブピニオンシャフトを軸支するフロントベアリング、及びリヤベアリングを備え、
   前記第２の油路は、前記フロントベアリングとリヤベアリングとの間から分流させたオイルを前記第１の油路に流入させるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。
4. 前記デファレンシャル装置は、リヤデファレンシャル装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置。

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