JP6868498B2 - 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、駆動力が入力される環状の入力ギヤとしてのリングギヤと、このリングギヤと一体回転可能に設けられたデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共にデフケースの回転によって公転する差動ギヤとしてのピニオンギヤと、このピニオンギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとしてのサイドギヤ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、リングギヤが、デフケースの円筒形状の端部に圧入され、リングギヤとデフケースとの軸方向の当接部を、径方向外側から溶接することにより、リングギヤとデフケースとが一体回転可能に固定されている。

特開２０１０−１７４９２４号公報

しかしながら、上記特許文献１のようなデファレンシャル装置では、リングギヤをデフケースに圧入させ、リングギヤとデフケースとを溶接しているが、リングギヤの内周面とデフケースの外周面とが当接する支持部の設定が詳細に考慮されておらず、溶接部への負荷が大きくなっていた。

そこで、この発明は、溶接部への負荷を低減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、駆動力が入力される環状の入力ギヤと、この入力ギヤと一体回転可能に設けられたデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転する差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを備えたデファレンシャル装置であって、前記入力ギヤと前記デフケースとの径方向間には、前記入力ギヤの内周面と前記デフケースの外周面とが互いにしまり嵌めにて当接する支持部が設けられ、前記支持部の軸方向外側端には、前記入力ギヤと前記デフケースとを一体に固定する溶接部が設けられ、前記支持部の径は、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間に設定されていることを特徴とする。

このデファレンシャル装置では、支持部の径が、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間に設定されているので、支持部の径の設定により支持部にかかる回転力を十分な圧入力と十分なスリップトルクとのうち少なくともいずれか一方で受けることができる。

従って、このようなデファレンシャル装置では、支持部への負荷を、溶接部に加えて、十分な圧入力とスリップトルクとで受けることができるので、溶接部への負荷を低減することができる。

本発明によれば、溶接部への負荷を低減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。

本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の他例を示す側面図である。 図４のＣ−Ｃ断面図である。 図４のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の支持部の径に対する圧入力の変化を示す図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の支持部の径に対するスリップトルクの変化を示す図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の支持部の径に対する圧入力の変化とスリップトルクの変化とを示し、最大値から10%減じた圧入力と最大値から10%減じたスリップトルクとの範囲を示す図である。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の支持部の径に対する圧入力の変化とスリップトルクの変化とを示し、最大値の圧入力と最大値のスリップトルクとの範囲を示す図である。

図１〜図１０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。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１は、駆動力が入力される環状の入力ギヤ３と、この入力ギヤ３と一体回転可能に設けられたデフケース５と、このデフケース５に支承されて自転可能であると共にデフケース５の回転によって公転する差動ギヤとしてのピニオン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出力ギヤとしてのサイドギヤ９，１１とを備えている。

また、入力ギヤ３とデフケース５との径方向間には、入力ギヤ３の内周面とデフケース５の外周面とが互いにしまり嵌めにて当接する支持部１３が設けられている。

さらに、支持部１３の軸方向外側端には、入力ギヤ３とデフケース５とを一体に固定する溶接部１５が設けられている。

そして、支持部１３の径Ｒは、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間に設定されている。

また、支持部１３の径Ｒは、最大値の圧入力が得られる径と、最大値のスリップトルクが得られる径との間に設定されている。

さらに、支持部１３の内径側には、デフケース５の一側壁１７が径方向に沿って位置し、支持部１３の外径側には、入力ギヤ３のギヤ部１９にかけて円盤部２１が径方向に沿って位置している。

また、一側壁１７は、一方のサイドギヤ９より軸方向外側に配置されている。

さらに、デフケース５には、支持部１３の軸方向内側端において、入力ギヤ３の軸方向内側への移動を規制する突当部２３が形成されている。

なお、特許請求の範囲もしくは明細書中の記載において、「圧入力」という語句を用いているが、これはデフケース５に対する入力ギヤ３の組付けにおける力を示しているが、本発明においては組付後の両部材３，５の相対的な固定位置を保持するための「保持力」と同等な力を意図して使用されている。従って、発明としては「圧入力」に置き換えて「保持力」を用いることもできる。

ここで、図１〜図３を用いてデファレンシャル装置１の全体的な構成について説明するが、図４〜図６のデファレンシャル装置１については同様の符号を記し、全体的な構成の説明については省略する。

図１〜図３に示すように、入力ギヤ３は、鋼鉄からなり、外周にギヤ部１９が形成された環状のリングギヤからなる。

この入力ギヤ３は、内周面がデフケース５の外周面との間に形成された後述する支持部１３と、この支持部１３の軸方向外側端に形成された入力ギヤ３とデフケース５とを一体に固定する溶接部１５とを介してデフケース５と一体回転可能に固定されている。

このような入力ギヤ３は、ギヤ部１９が駆動力を伝達する入力側の伝達機構に連結された動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース５を回転駆動させる。

デフケース５は、鋳鉄からなり、軸方向両側に形成されたボス部２５，２７のそれぞれの外周でベアリング（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５には、ピニオンシャフト２９と、ピニオン７と、一対のサイドギヤ９，１１とが収容配置されている。

ピニオンシャフト２９は、端部をデフケース５に係合してピン３１で抜け止め及び回り止めされ、デフケース５と一体に回転駆動される。

このピニオンシャフト２９には、ピニオン７が支承されている。

ピニオン７は、デフケース５の周方向等間隔に４つ配置される４ピニオンタイプとなっており、それぞれピニオンシャフト２９の端部側に支承されてデフケース５の回転によって公転する。

このピニオン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ピニオンシャフト２９に自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ９，１１は、それぞれ軸方向外側に向けて延設されたボス部でデフケース５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、内周側にスプライン形状の連結部３３，３５が設けられ、出力側の伝達機構に連結された駆動軸（不図示）がサイドギヤ９，１１と一体回転可能に連結され、入力側の伝達機構からデフケース５に入力された駆動力を出力側の伝達機構へ出力する。

このように構成されたデファレンシャル装置１において、入力ギヤ３は、内周面がデフケース５の外周面に互いにしまり嵌めにて当接する支持部１３を介してデフケース５に固定されている。

この支持部１３の軸方向外側端には、レーザー溶接などの溶接手段によって、入力ギヤ３とデフケース５とを一体に固定する溶接部１５が設けられ、入力ギヤ３とデフケース５とが固定されている。

このような支持部１３の内径側には、デフケース５の一側壁１７が径方向に沿って位置し、支持部１３の外径側には、入力ギヤ３のギヤ部１９にかけて円盤部２１が径方向に沿って位置している。

このように支持部１３の内外径に一側壁１７と円盤部２１とを配置することにより、支持部１３の径方向における入力ギヤ３とデフケース５との軸方向の肉厚を確保することができ、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との剛性を保持することができる。

この支持部１３の内径側に位置するデフケース５の一側壁１７は、一方のサイドギヤ９より軸方向外側に配置されている。

このようにデフケース５の一側壁１７を配置することにより、一側壁１７と一方のサイドギヤ９とが径方向に干渉することがなく、支持部１３における一側壁１７の軸方向の肉厚を確保することができ、支持部１３におけるデフケース５の剛性を保持することができる。

このような支持部１３の軸方向内側端において、デフケース５には、径方向外側に向けて突設され、入力ギヤ３と軸方向に当接し、入力ギヤ３の軸方向内側への移動を規制する突当部２３が形成されている。

このようにデフケース５に入力ギヤ３の軸方向内側への移動を規制する突当部２３を設けることにより、デフケース５に対する入力ギヤ３の軸方向位置を位置決めすることができ、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との固定を安定化することができる。

なお、支持部１３には、溶接部１５を形成する際の熱による影響を抑制するために、周方向に連続して設けられた溝３７が設けられている。

この溝３７は、支持部１３に沿って形成されると共に、突当部２３の径方向外側に向けて開口された連通路３９に連通され、溶接部１５を形成する際に発生した熱を連通路３９を介して支持部１３の外部に逃がし、溶接部１５の形成による支持部１３への影響を抑制している。

このような入力ギヤ３とデフケース５とが固定される支持部１３では、入力ギヤ３の内周面とデフケース５の外周面との間の圧入力と、入力ギヤ３の内周面とデフケース５の外周面との間の回転方向における摩擦力であるスリップトルクとを、最適化することにより入力ギヤ３とデフケース５との間の回転力を受けることができ、溶接部１５にかかる負荷を低減することができる。

ここで、支持部１３の径Ｒに対する圧入力の変化を図７に示し、支持部１３の径Ｒに対するスリップトルクの変化を図８に示し、支持部１３の径Ｒに対する圧入力とスリップトルクとの変化を重ね合わせたものを図９，図１０に示す。

図７〜図１０から明らかなように、支持部１３の径Ｒが小さいときには、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との間の圧入力が最大となり、支持部１３の径Ｒが大きいときには、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との間のスリップトルクが最大となっている。

また、図７に示すように、支持部１３における圧入力では、最大値から10%減じた圧入力（換言すれば最大値の90%の圧入力）を得られる範囲Ｘに、支持部１３の径Ｒを設定すれば、支持部１３で十分な圧入力を得ることができる。

さらに、図８に示すように、支持部１３におけるスリップトルクでは、最大値から10%減じたスリップトルク（換言すれば最大値の90%のスリップトルク）を得られる範囲Ｙに、支持部１３の径Ｒを設定すれば、支持部１３で十分なスリップトルクを得ることができる。

すなわち、支持部１３における十分な圧入力が得られる範囲Ｘと、支持部１３における十分なスリップトルクとが得られる範囲Ｙとの間（図９に示す範囲Ｚ１）に、支持部１３の径Ｒを設定することにより、支持部１３における十分な圧入力と十分なスリップトルクとのうち少なくともいずれか一方を得ることができ、溶接部１５への負荷を低減することができる。

そこで、支持部１３の径Ｒは、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲Ｘと、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲Ｙとの間（図９に示す範囲Ｚ１）に設定されている。

詳細には、支持部１３の径Ｒは、最大値の圧入力が得られる径と、最大値のスリップトルクが得られる径との間（図１０に示す範囲Ｚ２）に設定されている。

この範囲Ｚ１，Ｚ２内に支持部１３の径Ｒを設定すると、圧入力とスリップトルクの両条件を的確に満たすことが可能であり、溶接部１５にかかる負荷の低減を合わせて、入力ギヤ３とデフケース５との固定構造の信頼性を著しく向上することができる。

ここで、図１〜図３に示すデファレンシャル装置１では、支持部１３の径Ｒが、最大値の圧入力が得られる径に設定されている。

この支持部１３の径Ｒの設定により、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との圧入力が最大となり、入力ギヤ３とデフケース５とを一体回転可能に固定することができ、溶接部１５にかかる負荷を低減することができる。

一方、図４〜図６に示すデファレンシャル装置１では、支持部１３の径Ｒが、最大値のスリップトルクが得られる径に設定されている。

この支持部１３の径Ｒの設定により、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５とのスリップトルクが最大となり、入力ギヤ３とデフケース５とを一体回転可能に固定することができ、溶接部１５にかかる負荷を低減することができる。

このように支持部１３の径Ｒを設定することにより、例えば、最大値から10%減じた圧入力が得られる範囲Ｘと、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる範囲Ｙとの間の範囲Ｚ１内で範囲Ｘと範囲Ｙとが重なり合っている場合に、範囲Ｘと範囲Ｙとが重なり合っている部分に、支持部１３の径Ｒを設定することによって、支持部１３において、十分な圧入力と十分なスリップトルクとを得ることができ、さらに溶接部１５にかかる負荷を低減することができる。

さらには、例えば、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる範囲Ｙに、支持部１３の径Ｒを設定することにより、デフケース５より高価な入力ギヤ３の径を小さくすることができ、支持部１３において、十分なスリップトルクを得つつ、低コスト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、支持部１３の径Ｒが、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間に設定されているので、支持部１３の径Ｒの設定により支持部１３にかかる回転力を十分な圧入力と十分なスリップトルクとのうち少なくともいずれか一方で受けることができる。

従って、このようなデファレンシャル装置１では、支持部１３への負荷を、溶接部１５に加えて、十分な圧入力とスリップトルクとで受けることができるので、溶接部１５への負荷を低減することができる。

また、支持部１３の径Ｒは、最大値の圧入力が得られる径と、最大値のスリップトルクが得られる径との間に設定されているので、支持部１３の径Ｒの設定により支持部１３にかかる回転力をより十分な圧入力とより十分なスリップトルクとのうち少なくともいずれか一方で受けることができ、さらに溶接部１５への負荷を低減することができる。

さらに、支持部１３の内径側には、デフケース５の一側壁１７が径方向に沿って位置し、支持部１３の外径側には、入力ギヤ３のギヤ部１９にかけて円盤部２１が径方向に沿って位置しているので、支持部１３の径方向における入力ギヤ３とデフケース５との軸方向の肉厚を確保することができ、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との剛性を保持することができる。

また、一側壁１７は、一方のサイドギヤ９より軸方向外側に配置されているので、一側壁１７と一方のサイドギヤ９とが径方向に干渉することがなく、支持部１３における一側壁１７の軸方向の肉厚を確保することができ、支持部１３におけるデフケース５の剛性を保持することができる。

さらに、デフケース５には、支持部１３の軸方向内側端において、入力ギヤ３の軸方向内側への移動を規制する突当部２３が形成されているので、デフケース５に対する入力ギヤ３の軸方向位置を位置決めすることができ、支持部１３における入力ギヤ３とデフケース５との固定を安定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、最大値の圧入力が得られる支持部の径と、最大値のスリップトルクが得られる支持部の径とを示しているが、これに限らず、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間であれば、どのように支持部の径を設定してもよい。

１…デファレンシャル装置
３…入力ギヤ
５…デフケース
７…ピニオン（差動ギヤ）
９，１１…サイドギヤ（出力ギヤ）
１３…支持部
１５…溶接部
Ｒ…支持部の径
１７…一側壁
１９…ギヤ部
２１…円盤部
２３…突当部

Claims (5)

1. 駆動力が入力される環状の入力ギヤと、この入力ギヤと一体回転可能に設けられたデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転する差動ギヤと、この差動ギヤと噛み合って相対回転可能な一対の出力ギヤとを備えたデファレンシャル装置であって、
   前記入力ギヤと前記デフケースとの径方向間には、前記入力ギヤの内周面と前記デフケースの外周面とが互いにしまり嵌めにて当接する支持部が設けられ、
   前記支持部の軸方向外側端には、前記入力ギヤと前記デフケースとを一体に固定する溶接部が設けられ、
   前記支持部の径は、最大値から10%減じた圧入力が得られる径の範囲と、最大値から10%減じたスリップトルクが得られる径の範囲との間に設定されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
2. 請求項１記載のデファレンシャル装置であって、
   前記支持部の径は、最大値の圧入力が得られる径と、最大値のスリップトルクが得られる径との間に設定されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
3. 請求項１又は２記載のデファレンシャル装置であって、
   前記支持部の内径側には、前記デフケースの一側壁が径方向に沿って位置し、前記支持部の外径側には、前記入力ギヤのギヤ部にかけて円盤部が径方向に沿って位置していることを特徴とするデファレンシャル装置。
4. 請求項３記載のデファレンシャル装置であって、
   前記一側壁は、前記一対の出力ギヤの一方より軸方向外側に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。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースには、前記支持部の軸方向内側端において、前記入力ギヤの軸方向内側への移動を規制する突当部が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。

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