JP6731447B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に適用されるデファレンシャル装置に関する。

従来、デファレンシャル装置としては、デフケースと、このデフケース内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材としてのインナケースと、このインナケースに自転可能に収容されると共にインナケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤと、デフケースと一体回転可能に設けられインナケースとの間にデフケースとインナケースとの動力伝達を断続する断続部を有する連結部材としてのクラッチ部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このデファレンシャル装置では、ピニオンと一対のサイドギヤとが、ベベルギヤ組からなり、クラッチ部材の作動により断続部が接続されると、デフケースとインナケースとの間の動力伝達が可能となり、インナケースからピニオンを介して一対のサイドギヤに動力が伝達される。

特開２０１１−２４１８８７号公報

ところで、上記特許文献１のようなデファレンシャル装置では、ピニオンと一対のサイドギヤとが、ベベルギヤ組からなるので、ピニオンと一対のサイドギヤとの噛み合い反力によって、ピニオンが径方向外側に移動しようとする。

この噛み合い反力によるピニオンの径方向外側への移動を受けるために、伝達部材の径方向の肉厚を確保しなければならず、伝達部材の径方向の肉厚を低減するには制限があり、デファレンシャル装置を径方向に小型化するには限界があった。

加えて、ピニオンと一対のサイドギヤとは、ベベルギヤ組からなるので、噛み合い部が軸方向に張り出してしまい、デファレンシャル装置のが軸方向に大型化していた。

そこで、この発明は、小型化することができるデファレンシャル装置の提供を目的としている。

本発明は、デフケースと、このデフケース内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材と、この伝達部材に自転可能に収容されると共に前記伝達部材の回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤと、前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか一方と一体回転可能に設けられ軸方向移動して前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか他方と連結することにより前記デフケースと前記伝達部材との動力伝達を断続する断続部を有する連結部材とを備えたデファレンシャル装置であって、 前記ピニオンと一対の前記サイドギヤとは、フェースギヤ組からなり、前記伝達部材には、径方向に貫通された開口部が設けられ、前記ピニオンの外端面は、前記開口部を介して前記デフケースに当接されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記伝達部材には、前記ピニオンを前記伝達部材の回転方向に係合させる係合部が設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置である。
さらに、本発明は、前記ピニオンの内端面側には、前記ピニオンと回転軸方向に当接する保持部材が配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置である。

このデファレンシャル装置では、ピニオンと一対のサイドギヤとが、フェースギヤ組からなるので、ピニオンと一対のサイドギヤとの噛み合い反力において、ピニオンを径方向外側に移動させようとする方向の力が抑制される。

このため、伝達部材に入力される噛み合い反力によるピニオンの径方向外側への移動力が大幅に低減され、伝達部材の径方向の肉厚を低減でき、デファレンシャル装置を径方向に小型化することができる。

加えて、ピニオンと一対のサイドギヤとは、フェースギヤ組からなるので、噛み合い部が軸方向に張り出すことがなく、デファレンシャル装置を軸方向に小型化することができる。

従って、このようなデファレンシャル装置では、伝達部材を径方向に小型化でき、ピニオンと一対のサイドギヤとを軸方向に小型化できるので、全体的に小型化することができる。

本発明によれば、小型化することができるデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の伝達部材の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。

図１〜図３を用いて本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置について説明する。

（第１実施形態）
図１，図２を用いて第１実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１は、デフケース３と、このデフケース３内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材５と、この伝達部材５に自転可能に収容されると共に伝達部材５の回転によって公転するピニオン７と、このピニオン７と噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤ９，１１と、デフケース３と一体回転可能に設けられ伝達部材５との間にデフケース３と伝達部材５との動力伝達を断続する断続部１３を有する連結部材１５とを備えている。

そして、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とは、フェースギヤ組からなる。

また、伝達部材５には、径方向に貫通された開口部１７が設けられ、ピニオン７の外端面は、開口部１７を介してデフケース３に当接されている。

さらに、伝達部材５には、ピニオン７を伝達部材５の回転方向に係合させる係合部１９が設けられている。

また、ピニオン７の内端面側には、ピニオン７と回転軸方向に当接する保持部材２１が配置されている。

図１，図２に示すように、デフケース３は、軸方向の両側に設けられたボス部２３，２５の外周でそれぞれベアリング（不図示）を介してキャリアなどの静止系部材（不図示）に回転可能に支持されている。

このデフケース３には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部２７が形成され、リングギヤが駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース３を回転駆動させる。

このようなデフケース３には、相対回転可能に伝達部材５が収容され、断続部１３が接続状態であると、リングギヤに入力された駆動力が伝達部材５を介して差動機構２９に伝達される。

なお、連結部材１５は、常時、伝達部材５に対して回転方向に一体的に連動回転して、軸方向に移動可能に配置され、デフケース３に対して断続部１３を介して動力伝達を断続させてもよい。

差動機構２９は、伝達部材５と、ピニオン７と、一対のサイドギヤ９，１１とを備えている。

伝達部材５は、環状に形成されて回転軸心がデフケース３と平行に配置され、デフケース３内にデフケース３と相対回転可能に収容されている。

この伝達部材５には、径方向に貫通された円形状の開口部１７が、周方向等間隔に複数（ここでは２つ）設けられ、ピニオン７の外端面側が挿入される。

なお、隣り合う開口部１７，１７の間には、伝達部材５を径方向に貫通して長穴形状の孔部３１が設けられ、この孔部３１を介して潤滑油が流入されて潤滑性が向上されると共に、伝達部材５が軽量化されている。

このような伝達部材５の開口部１７の周縁には、一対の係合部１９，１９が回転軸心側に向けて突設され、開口部１７に挿入されたピニオン７と伝達部材５の回転方向に係合し、伝達部材５に入力された駆動力をピニオン７に伝達する。

ピニオン７は、伝達部材５の複数（ここでは２つ）の開口部１７に外端面側を挿入してそれぞれ配置され、一対の係合部１９，１９と係合することにより伝達部材５の回転によって公転する。

このピニオン７は、伝達部材５の開口部１７に挿入された状態で、外端面がデフケース３に形成された球面状の受面３３に当接され、この受面３３がピニオン７の公転時に発生する径方向への移動を受ける。

なお、デフケース３の受面３３には、デフケース３を径方向に貫通して穴部３５が設けられ、この穴部３５を介してデフケース３内に流入された潤滑油が排出される。

加えて、穴部３５は、ピニオン７の回転軸心からデフケース３の軸方向にオフセットして配置されており、ピニオン７の自転時や公転時の安定性が保持されている。

このピニオン７の内端面側には、ピニオン７の回転軸方向にピニオン７と当接する環状に形成された保持部材２１が配置されている。

このようにピニオン７の内端面側にピニオン７と当接する保持部材２１を配置することにより、ピニオン７の径方向位置を保持して位置決めすることができ、ピニオン７の自転時や公転時の安定性を保持することができる。

このようなピニオン７は、一対のサイドギヤ９，１１に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ９，１１に差回転が生じると回転駆動されるように、伝達部材５の開口部１７と一対の係合部１９，１９とに自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ９，１１は、それぞれに形成されたボス部３７，３９でデフケース３に相対回転可能に支持され、ピニオン７と噛み合っている。

この一対のサイドギヤ９，１１は、フェースギヤで構成され、それぞれがピニオン７と噛み合うことにより、フェースギヤ組を構成している。

このようにピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とをフェースギヤ組とすることにより、ギヤ組の噛み合い反力が、一対のサイドギヤ９，１１をそれぞれ軸方向外側に移動させる方向に作用するようになり、ピニオン７を径方向外側に移動させる方向への力が大幅に抑制される。

このため、一対のサイドギヤ９，１１とデフケース３との軸方向間には、ピニオン７との噛み合い反力によるサイドギヤ９，１１の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ４１，４３がそれぞれ配置されている。

一方、伝達部材５には、フェースギヤ組の噛み合い反力によるピニオン７の径方向への移動を受ける部分を設ける必要がなく、伝達部材５の径方向の肉厚を低減して、伝達部材５を径方向に小型化でき、デファレンシャル装置１を径方向に小型化することができる。

加えて、本実施の形態においては、ピニオン７の外端面側は、伝達部材５の開口部１７に挿入されているので、伝達部材５にピニオン７の公転時に発生するピニオン７の移動力を受ける部分も設ける必要がなく、伝達部材５の径方向の肉厚を、デフケース３と伝達部材５との間で動力伝達を行える分だけ確保すればよく、伝達部材５を径方向にさらに小型化することができる。

さらには、伝達部材５の開口部１７を介してピニオン７の外端面と当接するデフケース３の受面３３には、主にピニオン７の公転時に発生するピニオン７の移動力が入力されるだけであるので、デフケース３の径方向の肉厚を、ピニオン７の公転時の移動力を受ける分だけ確保すればよく、デフケース３が径方向に大型化することがない。

加えて、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とは、フェースギヤ組からなるので、ベベルギヤ組で構成したときに比較して、噛み合い部が軸方向に張り出すことがなく、噛み合い部を軸方向にコンパクトに配置することができ、デファレンシャル装置１を軸方向に小型化することができる。

このようなフェースギヤで構成された一対のサイドギヤ９，１１は、内周側にスプライン形状の連結部４５，４７がそれぞれ設けられ、例えば、左右車輪などの出力側の機構に一体回転可能に連結された駆動軸（不図示）がそれぞれサイドギヤ９，１１と一体回転可能に連結され、伝達部材５に入力された駆動力を駆動軸を介して出力側の機構に出力する。

このようなデフケース３から差動機構２９に伝達される駆動力は、デフケース３と伝達部材５との間に設けられた連結部材１５を操作することによって断続される。

なお、デファレンシャル装置１のように、デフケース３と差動機構２９との間の動力伝達を断続するデファレンシャル装置は、いわゆるフリーランニングデフとなっている。

連結部材１５は、環状に形成され、周方向に連続する一部材で形成された基部がデフケース３の壁部と伝達部材５との軸方向間に軸方向移動可能に配置されている。

この連結部材１５のデフケース３の壁部側には、デフケース３と一体回転可能に係合する係合部４９が設けられ、連結部材１５の伝達部材５側には、断続部１３が設けられている。

係合部４９は、連結部材１５の基部に周方向等間隔に設けられた複数の凸部と、デフケース３の壁部に周方向等間隔に貫通して設けられた孔部とからなる。

この凸部と孔部とが回転方向に係合することにより、連結部材１５がデフケース３に回り止めされ、連結部材１５とデフケース３とが一体回転可能となる。

この係合部４９には、連結部材１５を断続部１３の接続方向に移動させるカムが設けられている。詳細には、凸部と孔部との周方向両側の対向面には、同一傾斜のカム面がそれぞれ形成されている。

このため、連結部材１５が断続部１３の接続方向に移動され、デフケース３と伝達部材５との間の断続部１３に回転方向の噛み合い作用が生じたときに、デフケース３の回転によってそれぞれのカム面が係合することにより、連結部材１５をさらに断続部１３の噛み合い方向に移動させ、断続部１３の接続を強化させる。

断続部１３は、連結部材１５の基部の係合部４９と軸方向反対側の側面で連結部材１５と伝達部材５との軸方向間に設けられ、伝達部材５と連結部材１５とにそれぞれ周方向に複数形成されて互いに噛み合う噛み合い歯５１，５３となっている。

この断続部１３は、互いの噛み合い歯５１，５３が噛み合うことにより、連結部材１５と伝達部材５とが一体回転可能に接続、すなわちデフケース３と伝達部材５とが一体回転可能に接続され、デフケース３と伝達部材５との間の動力伝達が可能となる。

このようなデフケース３と伝達部材５との間の動力伝達を断続する断続部１３を構成する連結部材１５は、アクチュエータ５５によって軸方向に移動操作される。

アクチュエータ５５は、デフケース３のボス部２５の外周で連結部材１５と軸方向に隣接して配置されている。

このアクチュエータ５５は、例えば、静止系部材に回り止めされた電磁石と、軸方向移動可能で連結部材１５と当接可能に配置され電磁石の励磁により断続部１３の接続方向に移動されるプランジャとを有する電磁式アクチュエータからなる。

なお、連結部材１５は、不図示ではあるが、リターンスプリングによって、常時、軸方向の断続部１３の接続解除方向へ付勢されている。

但し、リターンスプリングの付勢の方向は、常時、連結部材１５を軸方向の断続部１３の接続方向へ付勢していて、アクチュエータ５５により連結部材１５を接続解除方向へ操作してもよい。

このようなアクチュエータ５５は、電磁石の励磁によりプランジャが断続部１３の接続方向に移動され、連結部材１５をリターンスプリングの付勢力に抗して断続部１３の接続方向へ移動させる。

この連結部材１５の断続部１３の接続方向への移動により、断続部１３が接続され、デフケース３と伝達部材５との間の動力伝達が可能となる。

一方、アクチュエータ５５の電磁石の励磁を停止することにより、リターンスプリングの付勢力によって、連結部材１５が断続部１３の接続解除方向へ移動される。

この連結部材１５の断続部１３の接続解除方向への移動により、断続部１３の接続が解除され、デフケース３と伝達部材５との間の動力伝達が遮断される。

このようなアクチュエータ５５は、連結部材１５と軸方向に隣接して配置されており、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とがフェースギヤ組からなるので、差動機構２９が軸方向に小型化されることによって、アクチュエータ５５の配置位置を軸方向内側に移動することができる。

このため、アクチュエータ５５を含めたデファレンシャル装置１を軸方向へ小型化することができる。

このようなデファレンシャル装置１では、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とが、フェースギヤ組からなるので、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１との噛み合い反力において、ピニオン７を径方向外側に移動させようとする方向の力が抑制される。

このため、伝達部材５に入力される噛み合い反力によるピニオン７の径方向外側への移動力が大幅に低減され、伝達部材５の径方向の肉厚を低減でき、デファレンシャル装置１を径方向に小型化することができる。

加えて、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とは、フェースギヤ組からなるので、噛み合い部が軸方向に張り出すことがなく、デファレンシャル装置１を軸方向に小型化することができる。

従って、このようなデファレンシャル装置１では、伝達部材５を径方向に小型化でき、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とを軸方向に小型化できるので、全体的に小型化することができる。

また、伝達部材５には、径方向に貫通された開口部１７が設けられ、ピニオン７の外端面は、開口部１７を介してデフケース３に当接されているので、伝達部材５がピニオン７の径方向外側への移動を受ける必要がなく、さらに伝達部材５を径方向に小型化することができる。

さらに、伝達部材５には、ピニオン７を伝達部材５の回転方向に係合させる係合部１９が設けられているので、伝達部材５とピニオン７との間の動力伝達を安定して行うことができる。

また、ピニオン７の内端面側には、ピニオン７と回転軸方向に当接する保持部材２１が配置されているので、ピニオン７の径方向位置を安定して位置決めすることができる。

（第２実施形態）
図３を用いて第２実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１０１は、ピニオン７が、ピニオンシャフト１０３に支持され、伝達部材５には、ピニオン７の外端面と当接する受面１０５が設けられている。

なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は同一である。

図３に示すように、ピニオン７は、両端側がそれぞれ伝達部材５と保持部材２１とに支持されたピニオンシャフト１０３に支持されている。

ピニオンシャフト１０３は、伝達部材５に設けられた孔部１０７と、保持部材２１に設けられた穴部１０９とに両端部がそれぞれ支持され、伝達部材５と一体回転可能に配置されている。

このピニオンシャフト１０３の伝達部材５側の端部には、ピニオン７が自転可能に支持されており、伝達部材５の回転によるピニオンシャフト１０３の回転によりピニオン７が公転される。

このピニオン７を支持する伝達部材５には、ピニオン７の外端面と当接する球面状に形成された受面１０５が設けられている。

このようなピニオン７を挿通するピニオンシャフト１０３の軸方向の両先端側の外端面は、デフケース３の内周面を摺動可能であり、ピニオンシャフト１０３の軸方向の位置決め、すなわち抜け止めがなされている。

ここで、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１とは、フェースギヤ組からなるので、ピニオン７と一対のサイドギヤ９，１１との噛み合い反力において、ピニオン７を径方向外側に移動させようとする方向の力が抑制されている。

このため、伝達部材５の受面１０５には、主にピニオン７の公転時に発生するピニオン７の径方向外側への移動力が入力されるだけであるので、伝達部材５の径方向の肉厚を低減することができ、伝達部材５を径方向に小型化することができる。

このようにピニオン７をピニオンシャフト１０３に支持させていても、伝達部材５に入力される噛み合い反力によるピニオン７の径方向外側への移動力が大幅に低減されているので、伝達部材５を径方向に小型化することができる。

加えて、ピニオン７は、ピニオンシャフト１０３に支持されることによって公転するので、伝達部材５にピニオン７と回転方向に係合する係合部１９（図２参照）を設ける必要がなく、伝達部材５を簡素化することができる。

このようなデファレンシャル装置１０１では、ピニオン７が、ピニオンシャフト１０３に支持され、伝達部材５には、ピニオン７の外端面と当接する受面１０５が設けられているので、ピニオン７をピニオンシャフト１０３に支持する場合であっても、伝達部材５の径方向の肉厚を低減することができ、小型化することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置では、アクチュエータが、電磁式アクチュエータとなっているが、これに限らず、油圧シリンダ・ピストン機構、モータ・ギヤ・カム機構、モータ・ギヤ・ネジ機構、モータ・シフトロッド機構、エアダイアフラムなど、連結部材を移動操作できるものであれば種々のアクチュエータを利用可能である。

１，１０１…デファレンシャル装置
３…デフケース
５…伝達部材
７…ピニオン
９，１１…サイドギヤ
１３…断続部
１５…連結部材
１７…開口部
１９…係合部
２１…保持部材

Claims (3)

1. デフケースと、このデフケース内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材と、この伝達部材に自転可能に収容されると共に前記伝達部材の回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤと、前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか一方と一体回転可能に設けられ軸方向移動して前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか他方と連結することにより前記デフケースと前記伝達部材との動力伝達を断続する断続部を有する連結部材とを備えたデファレンシャル装置であって、 前記ピニオンと一対の前記サイドギヤとは、フェースギヤ組からなり、
   前記伝達部材には、径方向に貫通された開口部が設けられ、
   前記ピニオンの外端面は、前記開口部を介して前記デフケースに当接されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
2. デフケースと、このデフケース内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材と、この伝達部材に自転可能に収容されると共に前記伝達部材の回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤと、前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか一方と一体回転可能に設けられ軸方向移動して前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか他方と連結することにより前記デフケースと前記伝達部材との動力伝達を断続する断続部を有する連結部材とを備えたデファレンシャル装置であって、 前記ピニオンと一対の前記サイドギヤとは、フェースギヤ組からなり、
   前記伝達部材には、前記ピニオンを前記伝達部材の回転方向に係合させる係合部が設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置。
3. デフケースと、このデフケース内に相対回転可能に収容された環状の伝達部材と、この伝達部材に自転可能に収容されると共に前記伝達部材の回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対のサイドギヤと、前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか一方と一体回転可能に設けられ軸方向移動して前記デフケース又は前記伝達部材のいずれか他方と連結することにより前記デフケースと前記伝達部材との動力伝達を断続する断続部を有する連結部材とを備えたデファレンシャル装置であって、 前記ピニオンと一対の前記サイドギヤとは、フェースギヤ組からなり、
   前記ピニオンの内端面側には、前記ピニオンと回転軸方向に当接する保持部材が配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置。

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