JP7135992B2 - ディファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディファレンシャル装置に係り、特に、ディファレンシャル装置の摩耗や焼付きの抑制に関するものである。

ドライブシャフトを回転可能に支持する円筒部を有するデフケースを備え、その円筒部の内周面にデフケースの内部に潤滑油を導くための螺旋溝が形成されたディファレンシャル装置が知られている。例えば、特許文献１に記載のディファレンシャル装置がそれである。特許文献１では、螺旋溝の溝深さを、円筒部の外側端部からディファレンシャル装置の中心部に向かって徐々に深くしたものが開示されている。

特開２００８－３２１２０号公報

ところで、ドライブシャフトが円筒部に対して傾くと、円筒部の中央部に比べて、円筒部の両端部の方がドライブシャフトから受ける面圧（荷重）が高くなることから、円筒部の両端部において摩耗や焼付きが発生しやすい。ここで、円筒部の両端部は、螺旋溝から供給される潤滑油によって潤滑される。この潤滑は、ディファレンシャル装置の差動回転時、すなわちデフケースとドライブシャフトとの間で比較的大きな相対回転が生じている場合には行われやすく、非差動回転時には行われにくい。特許文献１で開示されたディファレンシャル装置は、潤滑油をデフケースの内部に導きやすくするものであり、ディファレンシャル装置の非差動回転時には円筒部の両端部における潤滑性能が十分ではなく、その両端部において摩耗や焼付きが発生するおそれがあった。

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、デフケースの円筒部の内周面に螺旋溝が形成されたディファレンシャル装置において、摩耗や焼付きを抑制できるディファレンシャル装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、ドライブシャフトを回転中心線まわりに回転可能に支持する円筒部を有するデフケースを備え、前記円筒部の内周面に前記デフケースの内部に潤滑油を導くための螺旋溝が形成されたディファレンシャル装置において、前記円筒部における前記回転中心線方向の中央部での前記螺旋溝の溝深さは、前記円筒部における前記回転中心線方向の両端部での前記螺旋溝の溝深さよりも深いことにある。

本発明のディファレンシャル装置によれば、前記円筒部における前記回転中心線方向の中央部での前記螺旋溝の溝深さは、前記円筒部における前記回転中心線方向の両端部での前記螺旋溝の溝深さよりも深い。これにより、デフケースが回転すると、円筒部の中央部における螺旋溝に保持された潤滑油が遠心力によって溝底面に押し付けられることで、潤滑油が円筒部の中央部から両端部に流れる。このように、ディファレンシャル装置が非差動回転時であっても円筒部の両端部における潤滑性能を高めることができ、両端部において摩耗や焼付きが発生するのが抑制される。

本発明の実施例であるディファレンシャル装置の断面図である。 図１に示すディファレンシャル装置のデフケースの円筒部の断面図であって、ドライブシャフトの傾きによって円筒部が受ける面圧を説明する図である。 図２に示すデフケースの円筒部において、回転中心線方向の各位置での螺旋溝の溝深さを示し、遠心力による潤滑油の流れを説明する図である。

以下、本発明の実施例について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、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の実施例であるディファレンシャル装置１０の断面図である。ディファレンシャル装置１０は、例えば図示しない車両駆動源と左右一対の駆動輪との間に介挿されている。ディファレンシャル装置１０は、旋回中に左右一対の駆動輪に適宜回転速度差を与えることで滑らかな旋回を実現する。なお、図１では、後述する一対のサイドギヤ２０に設けられたスプライン歯３４にスプライン嵌合されるドライブシャフト６０が省略されている。第１回転中心線Ｃ１は、後述する一対のサイドギヤ２０及びその一対のサイドギヤ２０にスプライン嵌合されているドライブシャフト６０の回転中心線であり、本発明における「回転中心線」に相当する。

ディファレンシャル装置１０は、傘歯歯車を使用した所謂バベルギヤ式のディファレンシャル装置である。ディファレンシャル装置１０は、デフケース１４、ピニオンシャフト１６、一対のピニオンギヤ１８、一対のサイドギヤ２０、及びリングギヤ２８を含んで構成されている。デフケース１４は、軸受９０及び軸受９２を介して非回転部材であるハウジング１２に支持され、第１回転中心線Ｃ１まわりに回転可能とされている。ピニオンシャフト１６の両端部がデフケース１４によって保持されているため、ピニオンシャフト１６は、第１回転中心線Ｃ１を中心にしてデフケース１４と一体的に回転する。一対のピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６の外周に回転可能な状態でそれぞれ嵌め付けられている。リングギヤ２８は、図示しないボルトによってデフケース１４に固定されている。ピニオンシャフト１６、一対のピニオンギヤ１８、及び一対のサイドギヤ２０によって、差動機構３２が構成される。差動機構３２は、デフケース１４内に収容されている。

デフケース１４の第１回転中心線Ｃ１方向の一端部には、ドライブシャフト６０が嵌め入れられる一端部側の円筒部２２が形成されている。一端部側の円筒部２２の外周部には、前述の軸受９０が設けられている。デフケース１４の第１回転中心線Ｃ１方向の他端部にも同様に、ドライブシャフト６０が嵌め入れられる他端部側の円筒部２２が形成されている。他端部側の円筒部２２の外周部には、前述の軸受９２が設けられている。なお、デフケース１４の一端部側の円筒部２２と他端部側の円筒部２２とは、ピニオンシャフト１６を挟んで対称となっており、それらの構造は略同じである。そのため、「他端部側の円筒部２２」の説明は省略することとし、以下に記載の「円筒部２２」は、デフケース１４の「一端部側の円筒部２２」のことを指すこととする。

デフケース１４には、そのデフケース１４の内部と外部とを連通する一対の貫通穴２６が形成されており、それら一対の貫通穴２６にピニオンシャフト１６の両端が嵌め入れられている。ピニオンシャフト１６は、ピニオンシャフト１６をその径方向に貫通する保持ピン３０によって脱落不能に固定されている。

ピニオンシャフト１６の外周には、一対のピニオンギヤ１８がピニオンシャフト１６の軸線である第２回転中心線Ｃ２まわりに回転可能に嵌め付けられている。一対のピニオンギヤ１８は、ピニオンシャフト１６が第１回転中心線Ｃ１まわりに回転すると、第１回転中心線Ｃ１を回転中心として公転させられる。後述するように旋回走行中においては、一対のピニオンギヤ１８のそれぞれは、第２回転中心線Ｃ２まわりに自転させられる。

一対のサイドギヤ２０の回転中心は、第１回転中心線Ｃ１である。一対のサイドギヤ２０のそれぞれは、ピニオンシャフト１６を隔てて互いに向かい合うように配置されている。サイドギヤ２０は、第１回転中心線Ｃ１まわりに回転可能とされ且つ一対のピニオンギヤ１８のそれぞれと噛み合わされている。

ディファレンシャル装置１０において、リングギヤ２８に動力が伝達されると、その動力が、デフケース１４、ピニオンシャフト１６、一対のピニオンギヤ１８、及び一対のサイドギヤ２０を介してドライブシャフト６０に伝達される。直進走行中においては、一対のピニオンギヤ１８は、公転はするが自転することはない。旋回走行中においては、一対のピニオンギヤ１８は、公転するとともに操舵角に応じて自転する。これにより、一対のサイドギヤ２０には回転速度差が与えられる。

図２は、図１に示すディファレンシャル装置１０のデフケース１４の円筒部２２の断面図であって、ドライブシャフト６０の傾きによって円筒部２２が受ける面圧を説明する図である。図２では、ドライブシャフト６０は二点鎖線で示されている。

デフケース１４の円筒部２２の内周面には、デフケース１４の内部に潤滑油５０を導くための螺旋溝４０が２本形成されている。円筒部２２の内周面において、２本の螺旋溝４０は、相互に同様の溝幅、溝深さＤ［ｍｍ］、及びリード角を有している。２本の螺旋溝４０は、第１回転中心線Ｃ１に対して相互に反対側となるように形成されている。好適には、第１回転中心線Ｃ１まわりに１８０度ずつ位相が相互にずれてそれぞれ形成される。なお、溝深さＤとは、円筒部２２の内周面から螺旋溝４０の溝底面までの深さのことであり、螺旋溝４０の溝幅方向における溝の最も深い部分における深さである。

図２に示すように、ドライブシャフト６０が円筒部２２に対して傾くと、円筒部２２における第１回転中心線Ｃ１方向の中央部Ｒ２に比べて、円筒部２２における第１回転中心線Ｃ１方向の両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３の方がドライブシャフト６０から受ける面圧（荷重）が高くなる。

円筒部２２の外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３は、螺旋溝４０から供給される潤滑油５０によって潤滑されるが、この潤滑は、ディファレンシャル装置１０の差動回転時、すなわちデフケース１４とドライブシャフト６０との間で比較的大きな相対回転が生じている場合には行われやすく、非差動回転時には行われにくい。そのため、ディファレンシャル装置１０の非差動回転時に円筒部２２の両端部における潤滑性能が十分ではないと、その外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３において中央部Ｒ２よりも摩耗や焼付きが発生しやすい。

図３は、図２に示すデフケース１４の円筒部２２における第１回転中心線Ｃ１方向の各位置での螺旋溝４０の溝深さＤを示し、遠心力Ｆによる潤滑油５０の流れを説明する図である。

図３に示すように、螺旋溝４０の溝深さＤは、円筒部２２の中央部Ｒ２が円筒部２２の両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３よりも深くなっている。具体的には、螺旋溝４０の溝深さＤは、円筒部２２の外側端部Ｒ１から中央部Ｒ２に向かって徐々に深くなっている。また、螺旋溝４０の溝深さＤは、円筒部２２の内側端部Ｒ３から中央部Ｒ２に向かって徐々に深くなっている。そのため、円筒部２２の両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３よりも円筒部２２の中央部Ｒ２の方が、その螺旋溝４０に保持される潤滑油量（潤滑油５０の油量）が多くなる。ディファレンシャル装置１０が差動回転時であるかどうかにかかわらず、デフケース１４が回転すると、円筒部２２の中央部Ｒ２に保持された潤滑油５０は、遠心力Ｆによって溝底面に押し付けられる。これにより、円筒部２２の中央部Ｒ２から円筒部２２の外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３、すなわち両端部へ潤滑油５０が流れる。

本実施例のディファレンシャル装置１０によれば、円筒部２２における第１回転中心線Ｃ１方向の中央部Ｒ２での螺旋溝４０の溝深さＤは、円筒部２２における第１回転中心線Ｃ１方向の両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３での螺旋溝４０の溝深さＤよりも深い。これにより、ディファレンシャル装置１０が差動回転時であるかどうかにかかわらず、デフケース１４が回転すると、円筒部２２の中央部Ｒ２における螺旋溝４０に保持された潤滑油５０が遠心力Ｆによって溝底面に押し付けられる。この溝底面への押し付けにより、円筒部２２の中央部Ｒ２から両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３に潤滑油５０が流れる。このように、ディファレンシャル装置１０が非差動回転時であっても円筒部２２の両端部における潤滑性能を高めることができ、両端部において摩耗や焼付きが発生するのが抑制される。また、潤滑油５０の流れが円筒部２２の中央部Ｒ２から両端部である外側端部Ｒ１及び内側端部Ｒ３に向かうため、摩耗粉が螺旋溝４０の外部に排出されやすくなる。

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。

前述の実施例では、デフケース１４の円筒部２２の内周面に形成された螺旋溝４０は２本であったが、これに限られない。例えば、螺旋溝４０の本数は、１本でも３本でも構わない。

前述の実施例では、図２に示すように、螺旋溝４０の断面形状は略Ｕ字形状であったが、これに限られない。例えば、螺旋溝４０の断面形状は、台形や矩形などであっても良い。

なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において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：ディファレンシャル装置
１４：デフケース
２２：円筒部
６０：ドライブシャフト
４０：螺旋溝
Ｃ１：第１回転中心線（回転中心線）
Ｄ：溝深さ
Ｒ１：外側端部（両端部）
Ｒ２：中央部
Ｒ３：内側端部（両端部）

Claims (1)

1. ドライブシャフトを回転中心線まわりに回転可能に支持する円筒部を有するデフケースを備え、前記円筒部の内周面に前記デフケースの内部に潤滑油を導くための螺旋溝が形成されたディファレンシャル装置において、
   前記円筒部における前記回転中心線方向の中央部での前記螺旋溝の溝深さは、前記円筒部における前記回転中心線方向の両端部での前記螺旋溝の溝深さよりも深いこと
   を特徴とするディファレンシャル装置。

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