JP7132836B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、デファレンシャル装置に関する。

特許文献１には、デファレンシャル装置について開示がある。デファレンシャル装置は、デフケース内に、一対のピニオンギヤを収容する。ピニオンギヤには、デフケースの内面と対向する対向面に、潤滑溝が形成される。潤滑溝は、ピニオンギヤとデフケースの内面との間に潤滑油を供給する。

特開２０１８－０１３１６８号公報

デフケースが回転すると、ピニオンギヤは、遠心力によりデフケースの内面に当接し、デフケースの内面を押圧する。また、ピニオンギヤは、トルク伝達によりピニオンギヤ歯面に荷重が加わり、その反力でデフケース内面を押圧する。ピニオンギヤは、一対のサイドギヤに回転差が生じると、その差に応じて回転する。デフケースの内面は、ピニオンギヤの押圧および回転摺動により摩耗する。

デフケースの内面が摩耗すると、ピニオンギヤに形成された潤滑溝の潤滑油供給口が閉塞される。潤滑溝の潤滑油供給口が閉塞されると、潤滑溝に潤滑油が供給されなくなり、デフケースとピニオンギヤとの間の潤滑性が保たれなくなる。

本発明は、デフケースとピニオンギヤとの間の潤滑性を容易に保つ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。

上記課題を解決するために、本発明のデファレンシャル装置は、デフケースと、デフケースに形成された貫通孔に挿通されるピニオンシャフトと、デフケースに収容され、ピニオンシャフトに対し回転自在に配されるピニオンギヤと、デフケースに形成され、ピニオンギヤと当接可能な当接部と、ピニオンギヤにおける当接部と対向する対向面に形成された潤滑溝と、潤滑溝のうち、ピニオンシャフトの径方向において最も内径側に形成される潤滑油供給口と、デフケースに形成され、ピニオンシャフトの径方向において、一端が貫通孔と潤滑油供給口との間に配され、他端が潤滑油供給口と対向面の外周縁との間に配される窪み部と、を備える。

ピニオンシャフトは、ピニオンギヤの内周面と対向する位置に切り欠き溝が形成されてもよい。

本発明によれば、デフケースとピニオンギヤとの間の潤滑性を容易に保つことができる。

図１は、デファレンシャル装置の説明図である。 図２は、図１のデフケースとピニオンシャフトとピニオンギヤとの部分拡大図である。 図３は、比較例におけるデフケースとピニオンシャフトとピニオンギヤとの部分拡大図である。 図４は、図３の摩耗後のデフケースとピニオンシャフトとピニオンギヤとの部分拡大図である。 図５は、図２の摩耗後のデフケースとピニオンシャフトとピニオンギヤとの部分拡大図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、デファレンシャル装置１の説明図である。図１では、デファレンシャル装置１が、車両に搭載された状態を示している。図１において、矢印Ｆは、車両の前進方向を示し、矢印Ｂは、車両の後進方向を示し、矢印Ｒは、車両の右方向を示し、矢印Ｌは、車両の左方向を示している。したがって、図１は、デファレンシャル装置１を上方から見た図である。

デファレンシャル装置１は、ハウジング３内に設けられる。ハウジング３には、駆動源（エンジンまたはモータ）に接続されるシャフト５が設けられる。シャフト５は、駆動源から伝達される駆動力により回転する。シャフト５の一端には、出力ギヤ５ａが接続されている。出力ギヤ５ａは、シャフト５と一体回転する。デファレンシャル装置１には、シャフト５および出力ギヤ５ａを介して、駆動源の回転動力が入力される。

デファレンシャル装置１は、デフケース１０を備える。デフケース１０は、軸受ＢＢを介してハウジング３に回転自在に支持される。デフケース１０は、本体部１０ａと、フランジ部１０ｂとを含んで構成される。本体部１０ａは、図中ＬＲ方向に中心軸（回転軸）が延在する大凡円筒形状である。フランジ部１０ｂは、図中ＬＲ方向に中心軸（回転軸）が延在する大凡円盤形状である。フランジ部１０ｂは、本体部１０ａの外周側面において、本体部１０ａの中心軸方向の一端側に一体形成されている。フランジ部１０ｂは、本体部１０ａの径方向に突出する。

フランジ部１０ｂには、出力ギヤ５ａに噛合されるリングギヤ１２が結合されている。リングギヤ１２は、本体部１０ａの径方向外方において環状に延在している。デフケース１０は、出力ギヤ５ａおよびリングギヤ１２を介して、シャフト５に連結される。デフケース１０は、シャフト５から出力ギヤ５ａおよびリングギヤ１２を介して入力される回転動力により回転する。

本体部１０ａの外周側面には、貫通孔１０ｃが形成される。貫通孔１０ｃは、デフケース１０の中心軸と直交する方向（以下、貫通孔延在方向という）に延在する。図１では、貫通孔１０ｃは、ＦＢ方向に延在する。本体部１０ａの側壁部には、ピン孔１０ｄが形成される。ピン孔１０ｄは、デフケース１０の中心軸と平行な方向に延在する。図１では、ピン孔１０ｄは、ＬＲ方向に延在する。ピン孔１０ｄは、貫通孔１０ｃと交差する。つまり、ピン孔１０ｄは、貫通孔１０ｃと連通する。また、本体部１０ａの内部には、ギヤ室１４が形成される。ギヤ室１４は、貫通孔１０ｃと連通する。ピン孔１０ｄは、ギヤ室１４より外径側に形成される。

貫通孔１０ｃには、ピニオンシャフト１６が挿通される。ピニオンシャフト１６の両端部は、貫通孔１０ｃと係合する。ピニオンシャフト１６は、貫通孔延在方向に中心軸を沿わせて、本体部１０ａに取り付けられる。ギヤ室１４は、ピニオンシャフト１６の中央部を収容する。

ピニオンシャフト１６には、ピン孔１０ｄと対向する位置に、連通孔１６ａが形成される。連通孔１６ａは、ピン孔１０ｄと連通する。ここで、ピン孔１０ｄには、抜け止めピンＰが挿通される。連通孔１６ａは、ピン孔１０ｄを介して抜け止めピンＰが挿通される。抜け止めピンＰは、ピニオンシャフト１６の軸方向（貫通孔延在方向）の移動と周方向の回転を規制する。ピニオンシャフト１６は、抜け止めピンＰにより軸方向の移動と周方向の回転が規制された状態で、本体部１０ａに保持される。

ギヤ室１４には、一対のピニオンギヤ１８が収容される。一対のピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６に挿通される。一対のピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の両端側に配される。ピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の周方向に回転自在に設けられる。つまり、ピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の中心軸を回転軸として回転可能である。

ギヤ室１４には、サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒが収容される。サイドギヤ２０Ｌは、ピニオンギヤ１８に対し、本体部１０ａの中心軸方向の一方側（図１中、Ｌ方向）に配され、ピニオンギヤ１８と噛合する。サイドギヤ２０Ｒは、ピニオンギヤ１８に対し、本体部１０ａの中心軸方向の他方側（図１中、Ｒ方向側）に配され、ピニオンギヤ１８と噛合する。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒの中心軸（回転軸）は、本体部１０ａの中心軸（回転軸）と大凡等しくなるように配される。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒは、回転軸中心が一直線上に位置している。

本体部１０ａの中心軸方向（図１中、ＬＲ方向）の両端部には、一対の挿通孔１０ｅが形成される。一対の挿通孔１０ｅは、ＬＲ方向に延在し、デフケース１０の内部（すなわち、ギヤ室１４）と外部を連通する。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒは、それぞれ挿通孔１０ｅに挿通される。

サイドギヤ２０Ｌには、駆動輪シャフト２２Ｌの先端が相対回転不能に取り付けられる。駆動輪シャフト２２Ｌの中心軸（回転軸）は、本体部１０ａの中心軸（回転軸）と大凡等しくなるように配される。図１では、駆動輪シャフト２２Ｌの中心軸は、ＬＲ方向に沿って配される。同様に、サイドギヤ２０Ｒには、駆動輪シャフト２２Ｒの先端が相対回転不能に取り付けられる。駆動輪シャフト２２Ｒの中心軸（回転軸）は、本体部１０ａの中心軸（回転軸）と大凡等しくなるように配される。図１では、駆動輪シャフト２２Ｒの中心軸は、ＬＲ方向に沿って配される。駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒは、回転軸中心が一直線上に位置している。駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒには、それぞれ車輪が設けられる。

デフケース１０は、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒの中心軸を回転中心として回転する。デフケース１０が回転すると、ピニオンシャフト１６およびピニオンギヤ１８は、デフケース１０と一体となって、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒの中心軸を回転中心として回転（公転）する。このように、ピニオンギヤ１８は、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒの中心軸を回転中心として公転可能に設けられている。

ピニオンギヤ１８が公転すると、ピニオンギヤ１８に噛合するサイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒを介して、駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒが回転する。これにより、駆動源の動力が車輪に伝達される。また、車両が旋回したとき、サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒの回転数に差が生じる。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒの回転数に差が生じると、ピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の中心軸を回転中心として、サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒの回転数の差に応じた回転数で回転（自転）する。このように、ピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の中心軸を回転中心として自転可能に設けられている。サイドギヤ２０Ｌ、２０Ｒ（駆動輪シャフト２２Ｌ、２２Ｒ）の回転数の差がピニオンギヤ１８により吸収され、回転数の差に応じたトルク分配がなされる。

図２は、図１のデフケース１０とピニオンシャフト１６とピニオンギヤ１８との部分拡大図である。図２中、ピニオンシャフト１６の中心軸方向をＣＬで示す。図２に示すように、ピニオンギヤ１８は、対向面１８ａと、潤滑溝１８ｂとを備える。

対向面１８ａは、中心軸方向ＣＬにおいて、デフケース１０の内面ＩＳと対向する面である。対向面１８ａは、略球面形状である。潤滑溝１８ｂは、対向面１８ａに形成される。潤滑溝１８ｂは、内部に潤滑油を流通させ、デフケース１０の内面ＩＳと対向面１８ａとの間に潤滑油を供給する。潤滑溝１８ｂの深さは、ピニオンギヤ１８の外径側（図２中、Ｒ方向）ほど浅くなる。

潤滑溝１８ｂは、対向面１８ａの内周縁に開口する潤滑油供給口Ｏを備える。潤滑油供給口Ｏは、潤滑溝１８ｂのうち、ピニオンシャフト１６の径方向において最も内径側（図２中、Ｌ方向）に形成される。潤滑油供給口Ｏは、潤滑油を潤滑溝１８ｂに導入させる。なお、本実施形態では、潤滑溝１８ｂは、対向面１８ａの外周縁に開口する潤滑油排出口を備えていない。潤滑溝１８ｂに導入された潤滑油は、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａがデフケース１０の内面ＩＳから離隔する方向（図２中、Ｂ方向）に移動したとき、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａとデフケース１０の内面との間から排出される。しかし、これに限定されず、潤滑溝１８ｂは、対向面１８ａの外周縁に開口する潤滑油排出口を備えてもよい。

デフケース１０の内面ＩＳには、当接部１０ｆと、窪み部１０ｇとが形成される。当接部１０ｆは、中心軸方向ＣＬにおいて、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａと対向する位置に形成される。当接部１０ｆは、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａと当接可能な面である。当接部１０ｆは、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａと大凡等しい形状である。つまり、当接部１０ｆは、略球面形状である。

窪み部１０ｇは、当接部１０ｆよりピニオンシャフト１６（ピニオンギヤ１８）の径方向内側（図２中、Ｌ方向）に形成される。窪み部１０ｇは、中心軸方向ＣＬにおいて、当接部１０ｆよりもピニオンギヤ１８から離隔する方向（図２中、Ｆ方向）に窪んでいる。窪み部１０ｇは、ピニオンシャフト１６（ピニオンギヤ１８）の径方向（図２中、ＬＲ方向）において、一端が貫通孔１０ｃに接続され、他端が潤滑油供給口Ｏ（対向面１８ａの内周縁）と対向面１８ａの外周縁との間に配される。窪み部１０ｇは、中心軸方向ＣＬにおいて、潤滑油供給口Ｏと対向する。

ただし、窪み部１０ｇは、中心軸方向ＣＬにおいて、少なくとも一部が潤滑油供給口Ｏと対向していればよい。したがって、窪み部１０ｇは、ピニオンシャフト１６の径方向において、一端が貫通孔１０ｃと潤滑油供給口Ｏとの間に配されていればよく、また、他端が潤滑油供給口Ｏと対向面１８ａの外周縁との間に配されていればよい。

ピニオンシャフト１６は、切り欠き溝１６ｂを備える。切り欠き溝１６ｂは、ピニオンシャフト１６の外周側面に形成される。切り欠き溝１６ｂは、ピニオンギヤ１８の内径側（図２中、Ｌ方向）の内周面１８ｃと対向する位置に形成される。ピニオンシャフト１６に切り欠き溝１６ｂが形成されることで、ピニオンギヤ１８の内周面１８ｃと切り欠き溝１６ｂとの間には、空隙Ｓａが形成される。

つぎに、デフケース１０内の潤滑油の潤滑経路について説明する。ハウジング３（図１参照）内には、潤滑油が注入されている。ハウジング３内の潤滑油は、デフケース１０の本体部１０ａに形成された不図示の開口を介して、デフケース１０内に流入する。

図２に示すように、デフケース１０内に流入した潤滑油は、デフケース１０が回転すると、遠心力により破線矢印のように移動し、デフケース１０の回転中心軸部から空隙Ｓａに流入する。空隙Ｓａに流入した潤滑油は、ピニオンギヤ１８の内周面１８ｃとピニオンシャフト１６との間を潤滑する。内周面１８ｃとピニオンシャフト１６との間を潤滑した潤滑油は、遠心力により破線矢印のように移動し、潤滑油供給口Ｏを介して潤滑溝１８ｂに導入される。潤滑溝１８ｂに導入された潤滑油は、潤滑溝１８ｂ内を破線矢印のように移動する。潤滑溝１８ｂ内を移動した潤滑油は、デフケース１０の当接部１０ｆとピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの間を潤滑する。

ところで、ピニオンギヤ１８は、デフケース１０が回転すると、遠心力により対向面１８ａがデフケース１０の当接部１０ｆと当接し、当接部１０ｆを押圧する。また、トルク伝達によって、ピニオンギヤ１８の歯面に荷重が加わり、その反力で対向面１８ａがデフケース１０の当接部１０ｆと当接し、当接部１０ｆを押圧する。サイドギヤ２０Ｒ、２０Ｌ（図１参照）に回転差が生じると、ピニオンギヤ１８は、サイドギヤ２０Ｒ、２０Ｌの回転差に応じて回転する。デフケース１０の当接部１０ｆは、ピニオンギヤ１８の押圧および回転摺動により摩耗する。

図３は、比較例におけるデフケース１１０とピニオンシャフト１６とピニオンギヤ１８との部分拡大図である。比較例におけるデファレンシャル装置１００は、本実施形態におけるデファレンシャル装置１とデフケース１１０の構成のみが異なる。本実施形態と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、比較例におけるデファレンシャル装置１００は、デフケース１１０を備える。デフケース１１０の内面ＩＳには、当接部１０ｆが形成される。しかし、デフケース１１０の内面ＩＳには、本実施形態の窪み部１０ｇが形成されていない。

ピニオンギヤ１８は、デフケース１１０が回転すると、遠心力により対向面１８ａがデフケース１１０の当接部１０ｆと当接し、当接部１０ｆを押圧する。また、トルク伝達によって、ピニオンギヤ１８の歯面に荷重が加わり、その反力で対向面１８ａがデフケース１０の当接部１０ｆと当接し、当接部１０ｆを押圧する。サイドギヤ２０Ｒ、２０Ｌ（図１参照）に回転差が生じると、ピニオンギヤ１８は、サイドギヤ２０Ｒ、２０Ｌの回転差に応じて回転する。デフケース１１０の当接部１０ｆは、ピニオンギヤ１８の押圧および回転摺動により摩耗する。

図４は、図３の摩耗後のデフケース１１０とピニオンシャフト１６とピニオンギヤ１８との部分拡大図である。図４では、デフケース１１０の当接部１０ｆがピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの摩擦により摩耗した状態を示している。図４に示す当接部１０ｆは、図３に示す当接部１０ｆの位置よりも、ピニオンシャフト１６の中心軸方向ＣＬに沿ってピニオンギヤ１８から離隔する方向（図４中、Ｆ方向）に位置する。

ピニオンギヤ１８は、デフケース１１０が回転した際の遠心力またはギヤ反力により、ピニオンシャフト１６の中心軸方向ＣＬに沿ってデフケース１１０の当接部１０ｆと近接する方向（図４中、Ｆ方向）に移動する。ピニオンギヤ１８が図４中、Ｆ方向に移動すると、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａは、デフケース１１０の当接部１０ｆと当接する。

このとき、デフケース１１０の摩耗した内面ＩＳにより、ピニオンギヤ１８に形成された潤滑溝１８ｂの潤滑油供給口Ｏが閉塞される。潤滑油供給口Ｏが閉塞されると、潤滑油は、図４中、破線矢印で示すようにデフケース１１０の内面ＩＳにより堰き止められ、潤滑溝１８ｂに流入し難くなる。つまり、潤滑油供給口Ｏが閉塞されると、デフケース１１０の内面ＩＳとピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの間の潤滑性が保たれなくなる。

一方、本実施形態のデフケース１０の内面ＩＳには、図２に示すように、窪み部１０ｇが形成される。デフケース１０に窪み部１０ｇが形成されることで、デフケース１０の内面ＩＳが摩耗しても、潤滑溝１８ｂの潤滑油供給口Ｏは、閉塞され難くなる。

図５は、図２の摩耗後のデフケース１０とピニオンシャフト１６とピニオンギヤ１８との部分拡大図である。図５では、デフケース１０の当接部１０ｆがピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの摩擦により摩耗した状態を示している。図５に示す当接部１０ｆは、図２に示す当接部１０ｆの位置よりも、ピニオンシャフト１６の中心軸方向ＣＬに沿ってピニオンギヤ１８から離隔する方向（図５中、Ｆ方向）に位置する。

ピニオンギヤ１８は、デフケース１０が回転した際の遠心力またはギヤ反力により、ピニオンシャフト１６の中心軸方向ＣＬに沿ってデフケース１０の当接部１０ｆと近接する方向（図５中、Ｆ方向）に移動する。ピニオンギヤ１８が図５中、Ｆ方向に移動すると、ピニオンギヤ１８の対向面１８ａは、デフケース１０の当接部１０ｆと当接する。

このとき、デフケース１０に窪み部１０ｇが形成されることで、潤滑溝１８ｂの潤滑油供給口Ｏとピニオンシャフト１６（あるいは、デフケース１０の内面ＩＳ）との間には、空隙Ｓｂが形成される。これにより、潤滑油供給口Ｏは、空隙Ｓｂを介して潤滑油を潤滑溝１８ｂに供給することができる。

デフケース１０が回転すると、空隙Ｓａに流入した潤滑油は、図５に示すように遠心力により破線矢印のように移動し、空隙Ｓａから窪み部１０ｇ（空隙Ｓｂ）に流入する。空隙Ｓｂに流入した潤滑油は、潤滑油供給口Ｏを介して潤滑溝１８ｂに導入される。潤滑溝１８ｂに導入された潤滑油は、潤滑溝１８ｂ内を破線矢印のように移動する。潤滑溝１８ｂ内を移動した潤滑油は、デフケース１０の当接部１０ｆとピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの間を潤滑する。

このように、本実施形態のデファレンシャル装置１は、デフケース１０に窪み部１０ｇを形成している。これにより、デフケース１０の内面ＩＳが摩耗しても、潤滑溝１８ｂの潤滑油供給口Ｏは、閉塞され難くなる。その結果、デファレンシャル装置１は、デフケース１０の内面ＩＳとピニオンギヤ１８の対向面１８ａとの間の潤滑性を容易に保つことができる。

以上、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、ピニオンシャフト１６に切り欠き溝１６ｂが形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、ピニオンシャフト１６には、切り欠き溝１６ｂが形成されなくてもよい。

本発明は、デファレンシャル装置に利用できる。

１ デファレンシャル装置
１０ デフケース
１０ｃ 貫通孔
１０ｆ 当接部
１０ｇ 窪み部
１６ ピニオンシャフト
１６ｂ 切り欠き溝
１８ ピニオンギヤ
１８ａ 対向面
１８ｂ 潤滑溝
１８ｃ 内周面
Ｏ 潤滑油供給口

Claims (2)

1. デフケースと、
   前記デフケースに形成された貫通孔に挿通されるピニオンシャフトと、
   前記デフケースに収容され、前記ピニオンシャフトに対し回転自在に配されるピニオンギヤと、
   前記デフケースに形成され、前記ピニオンギヤと当接可能な当接部と、
   前記ピニオンギヤにおける前記当接部と対向する対向面に形成された潤滑溝と、
   前記潤滑溝のうち、前記ピニオンシャフトの径方向において最も内径側に形成される潤滑油供給口と、
   前記デフケースに形成され、前記ピニオンシャフトの径方向において、一端が前記貫通孔と前記潤滑油供給口との間に配され、他端が前記潤滑油供給口と前記対向面の外周縁との間に配される窪み部と、
   を備えるデファレンシャル装置。
2. 前記ピニオンシャフトは、前記ピニオンギヤの内周面と対向する位置に切り欠き溝が形成される請求項１に記載のデファレンシャル装置。

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