JP6922665B2

JP6922665B2 - デファレンシャル装置

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Publication number: JP6922665B2
Application number: JP2017213358A
Authority: JP
Inventors: 幸利小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-04
Filing date: 2017-11-04
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-11-04
Also published as: CN109751382A; CN109751382B; JP2019086055A; US20190136954A1; US10704664B2

Description

本発明は、デファレンシャル装置のピニオンシャフトの固定機構に関するものである。

回転軸線回りに回転するデフケースと、そのデフケース内に収容されデフケースに形成されている貫通孔に挿し通されているピニオンシャフトと、ピニオンシャフトの外周に回転可能に嵌め付けられているピニオンと、ピニオンと噛み合う一対のサイドギヤと、デフケースとピニオンとの間に介挿されているピニオンワッシャとを、有するデファレンシャル装置がよく知られている。特許文献１に記載のデファレンシャルがそれである。特許文献１にあっては、デフケースおよびピニオンシャフトにそれぞれピン挿入孔が形成され、デフケースの貫通孔にピニオンシャフトが挿し通された状態で、ピン挿入孔にピンを挿入することで、ピニオンシャフトをデフケースに固定している。

特開２００８−１２８４４０号公報実開昭６３−９１７４６号公報実開平１−９８９５２号公報特開２００４−６８８７３号公報特開２００９−１６６１４０号公報特開平８−１３５７５６号公報

ところで、特許文献１のように、デフケースおよびピニオンシャフトのピン挿入孔にピンを挿入してデフケースにピニオンシャフトを固定する場合には、デフケースでは、ピン挿入孔を形成できる程度の厚みが必要となる。しかしながら、デファレンシャル装置の軽量化および製造コストの観点からは、デフケースの厚みを薄くすることが望まれており、改善の余地があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、デフケースの厚みを薄くしつつ、ピニオンシャフトをデフケースに固定できるデファレンシャル装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、（ａ）回転軸線回りに回転するデフケースと、前記デフケース内に収容されそのデフケースに形成されている貫通孔に挿し通されているピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの外周に回転可能に嵌め付けられているピニオンと、前記ピニオンと噛み合う一対のサイドギヤと、前記デフケースと前記ピニオンとの間に介挿されている一対のピニオンワッシャとを、備えるデファレンシャル装置であって、（ｂ）前記一対のピニオンワッシャには、組付後において前記デフケースと前記ピニオンシャフトとの間に形成される隙間を通って前記ピニオンシャフトの端面に係合して前記ピニオンシャフトの抜けを止める掛止部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

また、第２発明の要旨とするところは、第１発明のデファレンシャル装置において、（ａ）前記ピニオンシャフトの少なくとも前記貫通孔に嵌め入れられる部分には、前記ピニオンシャフトの中心軸線に平行な平坦面である切欠面が形成されており、（ｂ）前記ピニオンワッシャの前記掛止部は、組付後において前記ピニオンシャフトの前記切欠面に沿って伸びる足部と、前記足部の先端側が折り曲げられることにより前記ピニオンシャフトの端面に係合する係合爪とからなることを特徴とする。

また、第３発明の要旨とするところは、第２発明のデファレンシャル装置において、（ａ）前記ピニオンシャフトの前記切欠面は、前記ピニオンシャフトの中心軸線に対して対称な位置に形成される互いに平行な一対の切欠からなり、（ｂ）前記ピニオンワッシャの前記足部は、一対の板状の部材からなり、且つ、組付後において前記ピニオンシャフトの前記一対の切欠面とそれぞれ面接触する位置に形成されていることを特徴とする。

また、第４発明の要旨とするところは、第２発明または第３発明のデファレンシャル装置において、前記デフケースの前記貫通孔の内周面には、組付後において前記足部が嵌め入れられる切欠溝が形成されていることを特徴とする。

第１発明のデファレンシャル装置によれば、ピニオンワッシャに形成されている掛止部が、ピニオンシャフトの端面と係合するため、ピニオンシャフトの抜けが阻止され、ピニオンシャフトが掛止部によってデフケースから脱落不能に固定される。よって、ピンを使用することなくピニオンシャフトをデフケースに固定することができるため、デフケースの厚みを薄くすることができる。

また、第２発明のデファレンシャル装置によれば、ピニオンシャフトに平坦面である切欠面が形成されるため、ピニオンワッシャの足部をピニオンシャフトの円柱形状に合わせた形状にする必要がなくなり、ピニオンワッシャの加工が容易となる。また、係合爪を形成する際に実施される曲げ加工についても加工が容易となる。

また、第３発明のデファレンシャル装置によれば、一対の切欠面が、ピニオンシャフトの中心軸線に対して対称な位置に形成され、ピニオンワッシャの一対の足部が、組付後において一対の切欠面とそれぞれ面接触する位置に形成されているため、組付後において、ピニオンシャフトの端面が、そのピニオンシャフトの中心軸線に対して対称な位置に設けられた一対の掛止部に係合し、ピニオンシャフトのデフケースからの抜けが好適に防止される。

また、第４発明のデファレンシャル装置によれば、デフケースの貫通孔の内周面には、組付後において足部が嵌め入れられる切欠溝が形成されているため、足部は、組付後において切欠面および切欠溝の両方と係合することとなる。よって、ピニオンシャフトが、ピニオンワッシャの足部を介してデフケースの貫通孔に相対回転不能となる。

本発明の一実施例であるデファレンシャル装置の断面図である。図１のピニオンワッシャの組付前の部品図である。図１のピニオンシャフトの組付前の部品図である。図１のデフケースの断面図である。組付過渡期のデファレンシャル装置の断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例であるデファレンシャル装置１０の断面図である。デファレンシャル装置１０は、左右一対の車輪の回転速度差を許容しつつ、動力を伝達するよく知られた差動歯車装置である。

デファレンシャル装置１０は、回転軸線ＣＬ１回り（以下、軸線ＣＬ１）に回転するデフケース１２と、デフケース内に収容され両端がデフケース１２に固定されているピニオンシャフト１４と、ピニオンシャフト１４の外周に回転可能に嵌め付けられているピニオン１６と、ピニオン１６と噛み合う左右一対のサイドギヤ１８と、デフケース１２とピニオン１６との間にそれぞれ介挿されている一対のピニオンワッシャ２０とを、備えている

デフケース１２は、内部が中空の箱形状に形成され、図示しないリングギヤを介して動力が伝達されることにより、軸線ＣＬ１回りに回転する。デフケース１２の軸線ＣＬ１方向の両側には、図示しないドライブシャフトが挿し通されるボス孔２２が形成されている。また、デフケース１２の軸線ＣＬ１に対して垂直の方向には、ピニオンシャフト１４が挿し通される貫通孔２４が形成されている。

ピニオンシャフト１４は、長手方向に伸びる円柱状の部材であり、長手方向の両端が貫通孔２４に挿し通された状態で脱落不能に固定されている。なお、ピニオンシャフト１４のデフケース１２への固定機構については後述する。デフケース１２が回転すると、ピニオンシャフト１４についても軸線ＣＬ１回りに回転させられる。

ピニオンシャフト１４の外周には、ピニオン１６が嵌め付けられている。ピニオン１６は、ピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄ回りに回転可能に支持されている。

左右一対のサイドギヤ１８は、それぞれ中空の環状部材で構成されており、軸線ＣＬ１回りに回転可能に配置されている。サイドギヤ１８の外周側には、傘歯車が形成されており、傘歯車はピニオン１６と噛み合わされている。サイドギヤ１８の内周面には、図示しないドライブシャフトと嵌合するためのスプライン歯２６が形成されている。よって、サイドギヤ１８の回転が、ドライブシャフトを介して左右の車輪に伝達される。

次に、ピニオンシャフト１４のデフケース１２への固定機構について説明する。

図１に示すように、ピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄ方向においてデフケース１２とピニオン１６との間に、ピニオンワッシャ２０が介挿されている。図２は、図１のピニオンワッシャ２０の組付前の部品図である。ピニオンワッシャ２０は、円盤状の基部２８と、基部２８から垂直に伸びる一対の足部３０とから構成されている。組付前にあっては、図１に示すようにピニオンワッシャ２０の足部３０の先端側が折り曲げられておらず、組付時に実施される曲げ加工によって折り曲げられる。なお、ピニオンワッシャ２０は、例えばプレス成型などによって製造される。

基部２８は、デフケース１２とピニオン１６との間の隙間の形状に合わせて、断面が皿状に形成されている。基部２８の内周側には、ピニオンシャフト１４が挿し通されるピニオンシャフト孔３２が形成されている。

一対の足部３０は、それぞれピニオンシャフト孔３２の縁から基部２８に対して垂直方向に伸びる、幅Ｈを有する板状の部材から構成されている。また、一対の足部３０は、ピニオンシャフト孔３２の周方向において互いに対向する位置、すなわちピニオンシャフト孔３２の中心に対して対称な位置に形成されている。この一対の足部３０の位置は、組付後において足部３０がピニオンシャフト１４の後述する切欠面３４と面接触する位置である。従って、板状の部材で構成される一対の足部３０は、互いに平行な位置関係にある。また、一対の足部３０のうち互いに対向する面の間隔が、距離Ｌ１に設定されている。さらに、一対の足部３０のうち互いに乖離する面の間隔が、距離Ｌ２に設定されている。

図３は、図１のピニオンシャフト１４の組付前の部品図である。図３に示すように、ピニオンシャフト１４は、長手方向に伸びる円柱状の部材であり、外周面には一対の切欠面３４が形成されている。切欠面３４は、ピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄに平行な平坦面である。また、一対の切欠面３４は、中心軸線Ｄに対して対称な位置に互いに平行に形成されている。また、組付後においてピニオンワッシャ２０の一対の足部３０の間に、ピニオンシャフト１４の切欠面３４が嵌め入れられるように、ピニオンシャフト１４の一対の切欠面３４の間隔が、一対の足部３０の間隔と同じ距離Ｌ１に設定されている。なお、一対の足部３０の間の距離Ｌ１、および、一対の切欠面３４の間の距離Ｌ１が、何れも同じ値になっているが、厳密には、一対の足部３０の間にピニオンシャフト１４の切欠面３４が嵌め入れられる程度の寸法公差が設定されている。

図４は、図１のデフケース１２の断面図である。なお、図４にあっては、軸線ＣＬ１よりも下側半分が省略されている。図４に示すように、デフケース１２の貫通孔２４の内周面には、デフケース１２の厚みの方向に貫通する一対の切欠溝３６が形成されている。切欠溝３６は、組付後においてピニオンワッシャ２０の足部３０と嵌合するように、デフケース１２の外側から見たとき、足部３０の幅Ｈと同じ溝幅Ｈを有する矩形に形成されている。

また、一対の切欠溝３６は、貫通孔２４の周方向において互いに対向する位置、すなわち貫通孔２４の中心に対して対称となる位置に形成されている。従って、切欠溝３６の溝底によって形成される、互いに対向する一対の平坦面は、互いに平行な位置関係にある。また、組付後において一対の足部３０が一対の切欠溝３６に嵌合するように、前記一対の平坦面の間隔が、一対の足部３０の互いに離間する面の間隔と同じ距離Ｌ２に設定されている。

図５は、組付過渡期のデファレンシャル装置１０の断面図である。組付の際には、デフケース１２の貫通孔２４の切欠溝３６に、図２に示すピニオンワッシャ２０の足部３０が嵌め入れられた状態で、ピニオン１６、サイドギヤ１８、およびピニオンシャフト１４が組み付けられる。ピニオンシャフト１４を組み付ける際には、ピニオンシャフト１４の切欠面３４が、ピニオンワッシャ２０の一対の足部３０の間に嵌め入れられる。

このとき、図５に示すように、ピニオンワッシャ２０の足部３０が、デフケース１２とピニオンシャフト１４との間に形成される隙間、具体的には、ピニオンシャフト１４の切欠面３４とデフケース１２の切欠溝３６との間に形成される隙間を通って貫通孔２４から突き出した状態となる。この状態で、ピニオンワッシャ２０の足部３０の先端側が、曲げ加工によって折り曲げられることにより、ピニオンシャフト１４の端面３５に係合する図１に示す係合爪３８が形成される。これら足部３０および係合爪３８によって、ピニオンワッシャ２０に設けられ、ピニオンシャフト１４の端面に係合してピニオンシャフト１４の抜けを止める、図１に示す断面Ｌ字状の掛止部４０が構成される。

掛止部４０は、組付後においてピニオンシャフト１４の切欠面３４およびデフケース１２の切欠溝３６に沿って伸びる足部３０と、足部３０の先端側が折り曲げられることによりピニオンシャフト１４の端面３５に係合する係合爪３８とから構成される。

掛止部４０を構成する係合爪３８が、ピニオンシャフト１４の端面３５に係合（当接）するため、ピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄ方向への移動が規制され、ピニオンシャフト１４が、掛止部４０を介してピニオンワッシャ２０によって脱落不能に保持される。すなわち、ピニオンシャフト１４が、ピニオンワッシャ２０の掛止部４０によってデフケース１２に脱落不能に固定される。また、掛止部４０は、ピニオンシャフト１４の周方向で対向する位置に設けられることから、ピニオンシャフト１４が２つの掛止部４０によって脱落不能に好適に保持される。このように、ピンを使用することなくピニオンシャフト１４をデフケース１２に脱落不能に固定されるため、デフケース１２の厚みを薄くすることができる。

また、組付後においてピニオンシャフト１４の一対の切欠面３４が、ピニオンワッシャ２０の一対の足部３０の間に嵌め入れられるため、ピニオンワッシャ２０がピニオンシャフト１４に対して相対回転不能となる。さらに、組付後において足部３０がデフケース１２の切欠溝３６と嵌合するため、ピニオンワッシャ２０がデフケース１２の貫通孔２４に対して相対回転不能となる。従って、ピニオンシャフト１４は、ピニオンワッシャ２０を介してデフケース１２の貫通孔２４に相対回転不能に保持される。よって、ピニオンシャフト１４の外周面とデフケース１２の貫通孔２４の内周面との間で摺動することがなくなるため、摺動に伴う摩耗による耐久性低下が抑制される。

上述のように、本実施例によれば、ピニオンワッシャ２０に形成されている掛止部４０が、ピニオンシャフト１４の端面３５と係合するため、ピニオンシャフト１４の抜けが阻止され、ピニオンシャフト１４が掛止部４０によってデフケース１２に脱落不能に固定される。よって、ピンを使用することなくピニオンシャフト１４をデフケース１２に固定することができるため、デフケース１２の厚みを薄くすることができる。

また、本実施例によれば、ピニオンシャフト１４に平坦面である切欠面３４が形成されることから、ピニオンワッシャ２０の足部３０を、ピニオンシャフト１４の円柱形状に合わせた円弧形状にする必要がなくなるため、ピニオンワッシャ２０の加工が容易となる。また、係合爪３８を形成する際に実施される曲げ加工についても容易となる。

また、本実施例によれば、一対の切欠面３４が、ピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄに対して対称な位置に形成され、ピニオンワッシャ２０の一対の足部３０が、組付後において一対の切欠面３４とそれぞれ面接触する位置に形成されているため、組付後において、ピニオンシャフト１４の端面３５が、中心軸線Ｄに対して対称な位置に設けられた一対の掛止部４０と係合し、ピニオンシャフト１４のデフケース１２からの抜けが好適に防止される。

また、本実施例によれば、デフケース１２の貫通孔２４の内周面には、組付後において足部３０が嵌め入れられる切欠溝３６が形成されているため、組付後においてピニオンワッシャ２０とデフケース１２の貫通孔２４との間の相対回転が阻止される。また、組付後においてピニオンシャフト１４の切欠面３４が、一対の足部３０の間に嵌め入れられることで、ピニオンワッシャ２０とピニオンシャフト１４との間の相対回転についても阻止される。従って、ピニオンシャフト１４は、ピニオンワッシャ２０を介してデフケース１２の貫通孔２４に相対回転不能に保持される。よって、ピニオンシャフト１４の外周面と貫通孔２４の内周面とが摺動することによる摩耗が抑制される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、足部３０が２本形成され、切欠面３４および切欠溝３６はそれぞれ２箇所形成されていたが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、足部３０が１本、切欠面３４および切欠溝３６がそれぞれ１箇所形成されるものであってもよく、足部３０、切欠面３４および切欠溝３６の数が３つ以上であっても構わない。

また、前述の実施例では、足部３０は平板形状に形成されていたが、ピニオンシャフト１４に切欠面３４が形成されず、足部３０がピニオンシャフト１４の円周形状に沿って円弧状に形成されるものであっても構わない。

また、前述の実施例では、デフケース１２に切欠溝３６が形成されていたが、必ずしも切欠溝３６が形成されていなくても構わない。例えば、ピニオンシャフト１４と貫通孔２４との間での相対回転による摩耗が問題にならない場合には、切欠溝３６をなくしてピニオンシャフト１４と貫通孔２４との間での相対回転を許容するものであっても構わない。

また、前述の実施例では、ピニオンシャフト１４の切欠面３４が平坦面に形成されるものであったが、必ずしもこれに限定されない。例えば、切欠が所定の深さを有する溝状に形成され、足部がその溝に嵌合するものであっても構わない。

また、前述の実施例では、掛止部４０の係合爪３８は、足部３０の先端側が折り曲げられることで形成されていたが、組付時において溶接等で成形されるものであっても構わない。

また、前述の実施例のピニオンシャフト１４は、中心軸線Ｄ方向の両端に亘って切欠面３４が形成されていたが、必ずしもピニオンシャフト１４の中心軸線Ｄ方向の両端に亘って切欠面３４を形成する必要はなく、ピニオンシャフト１４のうち、少なくとも組付後において貫通孔２４に嵌め入れられる部分に切欠面３４が形成されていればよい。

また、前述の実施例では、デファレンシャル装置１０が、左右一対の車輪の間に設けられていたが、本発明は、必ずしもこれに限定されず、例えば前後輪の間に設けられるセンタデフに適用されても構わない。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：デファレンシャル装置
１２：デフケース
１４：ピニオンシャフト
１６：ピニオン
１８：サイドギヤ
２０：ピニオンワッシャ
２４：貫通孔
３０：足部
３４：切欠面
３５：端面
３６：切欠溝
３８：係合爪
４０：掛止部

Claims

回転軸線回りに回転するデフケースと、前記デフケース内に収容され該デフケースに形成されている貫通孔に挿し通されているピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトの外周に回転可能に嵌め付けられているピニオンと、前記ピニオンと噛み合う一対のサイドギヤと、前記デフケースと前記ピニオンとの間に介挿されている一対のピニオンワッシャとを、備えるデファレンシャル装置であって、
前記一対のピニオンワッシャには、組付後において前記デフケースと前記ピニオンシャフトとの間に形成される隙間を通って前記ピニオンシャフトの端面に係合して前記ピニオンシャフトの抜けを止める掛止部がそれぞれ形成されている
ことを特徴とするデファレンシャル装置。
前記ピニオンシャフトの少なくとも前記貫通孔に嵌め入れられる部分には、前記ピニオンシャフトの中心軸線に平行な平坦面である切欠面が形成されており、
前記ピニオンワッシャの前記掛止部は、組付後において前記ピニオンシャフトの前記切欠面に沿って伸びる足部と、前記足部の先端側が折り曲げられることにより前記ピニオンシャフトの端面に係合する係合爪とからなる
ことを特徴とする請求項１のデファレンシャル装置。
前記ピニオンシャフトの前記切欠面は、前記ピニオンシャフトの中心軸線に対して対称な位置に形成される互いに平行な一対の切欠からなり、
前記ピニオンワッシャの前記足部は、一対の板状の部材からなり、且つ、組付後において前記ピニオンシャフトの前記一対の切欠面とそれぞれ面接触する位置に形成されている
ことを特徴とする請求項２のデファレンシャル装置。
前記デフケースの前記貫通孔の内周面には、組付後において前記足部が嵌め入れられる切欠溝が形成されている
ことを特徴とする請求項２または３のデファレンシャル装置。