JP7139021B2 - 差動装置用のサイドギヤ及び差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、差動装置用のサイドギヤ及び差動装置に関する。

ＦＦベースの四輪駆動車の後部には終減速装置が搭載されており、この終減速装置により推進軸から伝達された駆動力が減速されて左右の後輪に伝達する。また、終減速装置内には、左右の後輪に対して異なる回転速度に振り分けて伝達する差動装置が設けられている。このような差動装置は、下記特許文献に示すように、デフケースと、デフケース内に配置されデフケースの回転軸と直交するピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに支持される一対のデフピニオンギヤと、一対のデフピニオンギヤと噛合する一対のサイドギヤとを備えている。

特開２０１８－１４１５４９号公報

ここで、上記サイドギヤは、高い強度を有し重量化しているため、従来から軽量化が求められている。

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、軽量化したサイドギヤ及び差動装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る差動装置用のサイドギヤは、デフケース内に収容されてデフピニオンギヤと噛合する差動装置用のサイドギヤであって、ドライブシャフトに外嵌される筒状の軸筒部と、前記軸筒部の外周面から突出する環状の環状壁部と、前記環状壁部から前記ドライブシャフトの軸線方向の一側に突出し、前記デフピニオンギヤと噛合するギヤ部と、前記環状壁部の外周面から突出する補強リブと、前記環状壁部の内部を肉抜きして成り、前記ドライブシャフトの軸線方向の他側に開口する凹部と、前記凹部の内面を凹設して成る溝部と、を備え、前記環状壁部の外周面は、前記デフケースの内壁に摺接する摺動部を有し、前記溝部は、周方向に延在するとともに、周方向の一端側から他端側に向うにつれて径方向外側に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、サイドギヤが凹部により軽量化する。また、補強リブにより強度を確保できる。また、凹部に潤滑油が貯留されるとともに、溝部が潤滑油を環状壁部の外周面側に向って送り出すため、摺動部（環状壁部の外周面側）や、サイドギヤのギヤ部とデフピニオンギヤとの噛み合い箇所に継続して潤滑油が供給される。

第１実施形態における終減速装置の後部を水平方向に切った断面を上方から視た断面図である。 図１の破線ＩＩで囲まれた範囲を拡大した拡大図である。 第１実施形態の左サイドギヤを左方から視た左側面図である。 差動装置内における潤滑油の流路を説明するための概略図である。 第２実施形態の左サイドギヤを左方から視た左側面図である。 第３実施形態の左サイドギヤを左方から視た左側面図である。 第４実施形態の左サイドギヤを左方から視た左側面図である。

続いて各実施形態の差動装置を適用した終減速装置について図面を参照しながら説明する。各実施形態で共通する技術的要素には、共通の符号を付するとともに説明を省略する。

（第１実施形態）
終減速装置１は、ＦＦベースの四輪駆動車に搭載され、プロペラシャフトから伝達された動力を減速したうえで左右の後輪に伝達する装置である。
図１に示すように、終減速装置１は、ドライブピニオン２と、リングギヤ３と、差動装置１０と、これらを収容するハウジング４とを備えている。

ドライブピニオン２は、前後方向に延びる軸線Ｏ１を中心に回転する棒状の部品であり、ドライブピニオン２の後部に円錐台状のピニオンギヤ２ａが形成されている。
リングギヤ３は、左右方向に延びる軸線Ｏ２を中心に回転するリング状の部品である。リングギヤ３は、噛合するピニオンギヤ２ａよりも大径に形成され、ピニオンギヤ２ａから伝達される動力を減速している。リングギヤ３は、差動装置１０の後述するデフケース１１のフランジ１５に対しボルト３ａで締結されている。
ハウジング４内の下部には潤滑油が貯留しており、回転するリングギヤ３がこの潤滑油を掻き上げ、各部品に飛沫した潤滑油が供給される。

差動装置１０は、軸線Ｏ２を中心に回転するデフケース１１と、デフケース１１に固定され軸線Ｏ２に直交する方向に延びるピニオンシャフト１２と、ピニオンシャフト１２を中心として回転する一対のデフピニオンギヤ１３、１３と、一対のデフピニオンギヤ１３、１３に噛合する一対のサイドギヤ２０、２０と、各サイドギヤ２０の外周側に配置される一対のワッシャ２７，２７と、を備えている。

デフケース１１は、略球体状を呈するとともに軸線Ｏ２方向に開口するデフケース本体１４と、デフケース本体１４の外周面から突出するフランジ１５と、デフケース本体１４の左端部から突出する円筒状の左ボス部１６と、デフケース本体１４の右端部から突出する円筒状の右ボス部１７と、を備えている。

デフケース本体１４の内周面１４ａは、ピニオンシャフト１２の中心線Ｏ３と軸線Ｏ２との交点Ｏを中心に略球面状に形成されている。

左ボス部１６は、左テーパーローラーベアリング６を介して、ハウジング４の左壁部に支持されている。左ボス部１６の左開口は、ハウジング４の下部に貯留される潤滑油が流入するための入口となっている。また、左ボス部１６の内周面には、螺旋溝１６ａが形成されており、左ボス部１６内に流入した潤滑油は、螺旋溝１６ａにより案内されてデフケース本体１４内に案内される。

右ボス部１７は、右テーパーローラーベアリング７を介して、ハウジング４の右壁部に支持されている。右ボス部１７の右開口は、ハウジング４の下部に貯留される潤滑油が流入するための入口となっている。右ボス部１７の内周面には、螺旋溝１７ａが形成されており、右ボス部１７の内部に流入した潤滑油は、螺旋溝１７ａにより案内されてデフケース本体１４内に案内される。

なお、ハウジング４の左壁部において、左ボス部１６と対向する部位には、左貫通穴４ａが形成されている。そして、左ドライブシャフト（図１の仮想線Ｌ参照）は、左貫通穴４ａと左ボス部１６内を貫通し、右端部がデフケース本体１４内に配置される。
同様に、ハウジング４の右壁部において、右ボス部１７と対向する部位には、右貫通穴４ｂが形成されている。そして、右ドライブシャフト（図１の仮想線Ｒ参照）は、右貫通穴４ｂと右ボス部１７内を貫通し、左端部がデフケース本体１４内に配置される。

一対のサイドギヤ２０，２０は、ピニオンシャフト１２の左側に配置された左サイドギヤ２１と、ピニオンシャフト１２の右側に配置された右サイドギヤ２２と、を備えている。また、左サイドギヤ２１と右サイドギヤ２２は、互いに同一形状に形成されている。以下、左サイドギヤ２１を代表例として説明し、右サイドギヤ２２の説明を省略する。

図２に示すように、左サイドギヤ２１は、金型を用いて製造された鍛造品であり、軸線Ｏ２を中心とする円筒状の軸筒部２３と、軸筒部２３の外周面２３ａから突出する環状の環状壁部２４と、デフピニオンギヤ１３と噛合するギヤ部２５と、環状壁部２４の外周面２４ｂから突出する補強リブ２６と、環状壁部２４を肉抜きして成る凹部３０と、凹部３０の内面を凹設して成る溝部４０と、を備えている。尚、本発明のサイドギヤ２０は、鍛造品に限定されず、焼結により製造されたものであってもよい。

軸筒部２３内には、左ドライブシャフト（図１の仮想線Ｌ参照）の右端部が挿入されている。また、軸筒部２３の内周面には、左ドライブシャフトのスプライン軸（不図示）とスプライン嵌合するスプライン溝２３ｂが形成され、軸線Ｏ２回りに相対回転しないようになっている。

なお、軸筒部２３の左端部２３ｃと対向する左ボス部１６の右端部には、左ボス部１６の内径よりも拡径した拡径溝１４ｂが形成され、この拡径溝１４ｂ内に軸筒部２３の左端部２３ｃが収容されている。また、軸筒部２３の左端部２３ｃと拡径溝１４ｂは離間しており、隙間Ｓが形成されている。

環状壁部２４は、ギヤ部２５を支持するための部位である。
環状壁部２４の断面形状は、軸筒部２３の外周面２３ａから径方向外側に向うにつれて左側に位置するように傾斜している。このため、環状壁部２４の左側面２４ａと軸筒部２３の外周面２３ａとの間には、断面視で略三角形状の空間（凹部３０）が形成されている。また、環状壁部２４の外周面２４ｂは、デフケース本体１４の内周面１４ａと対向するとともに円弧状に形成されている。

図３に示すように、ギヤ部２５は、軸線Ｏ２を中心に周方向に配列された複数の歯２５ａにより構成されている。

図２に示すように、補強リブ２６は、環状壁部２４の外周面２４ｂからデフケース本体１４の内周面１４ａに向って突出する断面略台形状のリブである。また、補強リブ２６は、外周面２４ｂの右端に位置している。
図３に示すように、補強リブ２６は、軸線Ｏ２方向から視ると円形状を呈し、周方向に連続している。

図２に示すように、ワッシャ２７は、環状壁部２４の外周面２４ｂとデフケース本体１４の内周面１４ａとの間に介在する環状の金属部品である。ワッシャ２７の厚みは、補強リブ２６の突出量よりも大きく、補強リブ２６がデフケース本体１４の内周面１４ａに当接（摺接）しないようになっている。
以上から、終減速装置１に動力が伝達されてデフケース１１が軸線Ｏ２回りに回転する場合、左サイドギヤ２１は、ギヤ部２５が噛合しているデフピニオンギヤ１３から左方へ離間するような荷重を受ける。このため、ワッシャ２７は、環状壁部２４の外周面２４ｂに押圧されてデフケース本体１４の内周面１４ａに押し付けられる。さらに、左サイドギヤ２１がデフケース１１に相対回転する場合、環状壁部２４の外周面２４ｂがワッシャ２７に対し摺動したり、ワッシャ２７がデフケース本体１４の内周面１４ａに対し摺動したりする。言い換えると、外周面２４ｂは、デフケース１１に対して摺動する摺動部を構成している。尚、本実施例ではデフケース本体１４の内周面１４ａと、外周面２４ｂとの間に、ワッシャ２７を設ける構成となっているが、本発明はワッシャ２７を設けない構成としてもよい。

図２に示すように、凹部３０は、環状壁部２４の内部を肉抜きして成る空間であり、左方に開口している。凹部３０は、軸線Ｏ２方向を中心に周方向に連続しており、環状を呈している（図３参照）。
凹部３０の断面形状は、前記したように断面視で略三角形状に形成されている。凹部３０の外周側を囲む外側周面３０ａは、環状壁部２４の左側面２４ａにより構成され、開口３０ｃ側に向うにつれて径方向外側に位置するように傾斜している。凹部３０の内周側を囲む内側周面３０ｂは、軸筒部２３の外周面２３ａにより構成されている。また、軸筒部２３の外周面２３ａ（凹部３０の内側周面３０ｂを含む）は、軸線Ｏ２方向に平坦に形成されている。

溝部４０は、環状壁部２４の左側面２４ａ（凹部３０の外側周面３０ａ）に形成されている。溝部４０は、軸線Ｏ２を中心とし、左回り方向（図３の矢印Ｄ１参照）に向うにつれて径方向外側に位置するような渦巻状の渦巻き溝４１である。
なお、車両の前進時において、左サイドギヤ２１は軸線Ｏ２を中心に右回り（図３の矢印Ｄ２参照）に回転する。また、図３において、渦巻き溝４１（溝部４０）を見易くするため、渦巻き溝４１（溝部４０）の範囲を複数の点（ドット）で塗っている。
渦巻き溝４１における径方向の幅Ｍは、径方向内側から外側に向うにつれて次第に狭くなっている。
本実施形態において渦巻き溝４１は、２つ設けられており、軸線Ｏ２を中心として点対称となるように配置されている。

次に潤滑油の流路について図４を参照しながら説明する。
車両の前進により左ボス部１６が軸線Ｏ２回りに回転すると、ハウジング４（図１参照）内から左ボス部１６内に流入した潤滑油は、螺旋溝１６ａにより右側（左サイドギヤ２１側）に案内される（矢印Ａ１参照）。
左ボス部１６の右開口から流出した潤滑油は、軸線Ｏ２の径方向外側に向う遠心力が作用して隙間Ｓ内に入り込み、デフケース本体１４の内周面１４ａに到達する（矢印Ａ２参照）。また、潤滑油には、引き続き遠心力が作用しているため、潤滑油デフケース本体１４の内周面１４ａに沿って径方向外側に移動する（矢印Ａ３参照）。

ここで、デフケース本体１４の内周面１４ａと環状壁部２４の外周面２４ａとの間には、ワッシャ２７及び補強リブ２６が介在し、流路が狭くなっている。よって、補強リブ２６を超えてギヤ部２５及びデフピニオンギヤ１３に供給される潤滑油（矢印Ａ４参照）の量が制限される。
この結果、ワッシャ２７及び補強リブ２６により堰き止められた潤滑油は、デフケース本体１４の内周面１４ａと環状壁部２４の左側面２４ａと軸筒部２３の外周面２３ａとに囲まれる空間に滞り、第１凹部３１内と第２凹部３２内に貯留される。

以上、第１実施形態によれば、凹部３０により環状壁部２４が肉抜きされ、一対のサイドギヤ２０，２０が従来のものよりも軽量化している。一方で、環状壁部２４は、補強リブ２６により強度が向上し、所定強度が確保されている。

環状壁部２４の左側面２４ａが傾斜面となっていることから、環状壁部２４の左側面２４ａの近傍の潤滑油は、遠心力により左側面２４ａに沿って径方向に移動して渦巻き溝４１内に入り込む（図３の矢印Ｂ１参照）。
また、渦巻き溝４１内に入り込んだ潤滑油は、左サイドギヤ２１の右回転（車両の前進状態で、左右のサイドギヤ２０、２０に差回転が生じているとき）により径方向外側に案内される（図３の矢印Ｂ２参照）。
以上から、潤滑油が積極的に摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）側に供給され、摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）や、サイドギヤ２０のギヤ部２５とデフピニオンギヤ１３との噛み合い箇所に潤滑油が継続して供給される。

また、軸筒部２３の外周面２３ａは平坦に形成されていることから、潤滑油が外周面２３ａに沿って右方に移動する場合であってもスムーズに移動し（図４の矢印Ｃ参照）、凹部３０内に貯留するようになる。
また、凹部３０は、三角形状を呈していることから、製造時において凹部３０を形成する金型を左方に抜き易く、製造が容易となる。

以上、第１実施形態について説明したが、本発明における溝部４０の形状は、渦巻き溝４１に限定されない。つぎに、溝部４０の形状が異なる第２実施形態、第３実施形態のサイドギヤについて説明する。

（第２実施形態）
図５に示すように、サイドギヤ１２０は、軸筒部２３と、環状壁部２４と、ギヤ部２５と、補強リブ２６と、凹部３０の内面を凹設して成る溝部１４０と、を備えている。
なお、軸筒部２３、環状壁部２４、ギヤ部２５、補強リブ２６、並びに凹部３０については第１実施形態で説明したため説明を省略する。

溝部１４０は、径方向に延在するとともに、径方向内端から径方向外側に向うにつれて左回り方向に位置するように湾曲する円弧状の円弧溝１４１により構成されている。
また、円弧溝１４１は、複数設けられており、周方向に等間隔で配置されている。

以上、第２実施形態によれば、凹部３０内に貯留された潤滑油のうち円弧溝１４１内に入り込んだ潤滑油は、左サイドギヤ２１の右回転（車両の前進状態で、左右のサイドギヤ２０、２０に差回転が生じているとき）により、径方向外側に案内される（図５の矢印Ｂ３参照）。
また、円弧溝１４１は、周方向に等間隔で複数形成されていることから、偏ることなく補強リブ２６の全周に均等に潤滑油が供給される。
以上から、摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）や、サイドギヤ２０のギヤ部２５とデフピニオンギヤ１３との噛み合い箇所に潤滑油が継続して供給される。

（第３実施形態）
図６に示すように、サイドギヤ２２０は、軸筒部２３と、環状壁部２４と、ギヤ部２５と、補強リブ２６と、凹部３０の内面を凹設して成る溝部２４０と、を備えている。
なお、軸筒部２３、環状壁部２４、ギヤ部２５、補強リブ２６、並びに凹部３０については第１実施形態で説明したため説明を省略する。

溝部２４０は、複数の第１円弧溝２４１と、複数の第２円弧溝２４２とから構成されている。
第１円弧溝２４１は、径方向に延在しつつ、径方向内端から径方向外側に向うにつれて左回り方向に位置するように湾曲している。一方で、第２円弧溝２４２は、径方向に延在しつつ、径方向内端から径方向外側に向うにつれて右回り方向に位置するように湾曲している。また、第１円弧溝２４１と第２円弧溝２４２とは、周方向に交互に配置されている。

第３実施形態によれば、車両の前進時で左右のサイドギヤ２０、２０に差回転が生じているとき、左サイドギヤ２１が右回転するため、第１円弧溝２４１に入り込んだ潤滑油が径方向外側に案内される（図６の矢印Ｂ４参照）。
一方で、車両の後退時で左右のサイドギヤ２０、２０に差回転が生じているとき、左サイドギヤ２１が左回転するため、第２円弧溝２４２に入り込んだ潤滑油が径方向外側に案内される（図６の矢印Ｂ５参照）。
以上から、車両の前進時に限らず、車両の後退時でも摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）側に潤滑油が供給され、摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）や、サイドギヤ２０のギヤ部２５とデフピニオンギヤ１３との噛み合い箇所に潤滑油が常時供給される。

（第４実施形態）
図７に示すように、サイドギヤ３２０は、軸筒部２３と、環状壁部２４と、ギヤ部２５と、補強リブ２６と、凹部３０の内面を凹設して成る溝部３４０と、を備えている。
なお、軸筒部２３、環状壁部２４、ギヤ部２５、補強リブ２６、並びに凹部３０については第１実施形態で説明したため説明を省略する。

溝部３４０は、左巻き溝３４１と、右巻き溝３４２と、左巻き溝３４１と右巻き溝３４２とが互いに交差する交差領域３４３と、により構成されている。
なお、図７において、左巻き溝３４１と右巻き溝３４２とを見易くするため、左巻き溝３４１と右巻き溝３４２の範囲を複数の点（ドット）で塗っている。一方で、交差領域３４３の範囲には、複数の点（ドット）を塗らず白色となっている。

左巻き溝３４１は、軸線Ｏ２を中心に左回り方向（図７の矢印Ｄ１参照）に向うにつれて径方向外側に位置するように形成されており、交差領域３４３よりも上流側の第１左巻き溝３４１ａと、交差領域３４３よりも下流側の第２左巻き溝３４１ｂと、を備えている。

右巻き溝３４２は、軸線Ｏ２を中心に右回り方向（図７の矢印Ｄ２参照）に向うにつれて径方向外側に位置するように形成されており、交差領域３４３よりも上流側の第１右巻き溝３４２ａと、交差領域３４３よりも下流側の第２右巻き溝３４２ｂと、を備えている。

上記した第４実施形態によれば、車両の前進時、左サイドギヤ２１が右回転する。よって、第１左巻き溝３４１ａに入り込んだ潤滑油は、溝に沿って案内されて交差領域３４３に到達する（図７の矢印Ｂ６参照）。潤滑油が交差領域３４３に次第に溜まり、溢れた潤滑油が第２左巻き溝３４１ｂに入り込む。そして、第２左巻き溝３４１ｂに入り込んだ潤滑油は、溝に沿って案内されて径方向外側に流出する（図７の矢印Ｂ７参照）。

一方で、車両の後退時、左サイドギヤ２１が左回転する。よって、第１右巻き溝３４２ａに入り込んだ潤滑油は、溝に沿って案内されて交差領域３４３に到達する（図７の矢印Ｂ８参照）。潤滑油が交差領域３４３に次第に溜まり、溢れた潤滑油が第２右巻き溝３４２ｂに入り込む。そして、第２右巻き溝３４２ｂに入り込んだ潤滑油は、溝に沿って案内されて径方向外側に流出する（図７の矢印Ｂ９参照）。
以上から、車両の前進時に限らず、車両の後退時で左右のサイドギヤ２０、２０に差回転が生じているときも、摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）側に潤滑油が供給され、摺動部（環状壁部２４の外周面２４ｂ）や、サイドギヤ２０のギヤ部２５とデフピニオンギヤ１３との噛み合い箇所に潤滑油が常時供給される。

以上、各実施形態について説明したが、本発明における凹部の断面形状は、三角形状に限らず、半円形状や四角形状などでもよく、特に限定されない。また、本発明における第１凹部の外側周面は、開口側に近づくに径方向外側に傾斜する傾斜面でなくてもよい。
また、溝部の形状は、周方向に延在するとともに、周方向の一端側から他端側に向うにつれて径方向外側に位置していればよく、実施形態で渦巻き状、円弧状に限られず、例えば直線状であってもよい。

１ 終減速装置
１０ 差動装置
１１ デフケース
１２ ピニオンシャフト
１３ デフピニオンギヤ
１４ デフケース本体
１５ フランジ
１６ 左ボス部
１７ 右ボス部
２０，１２０，２２０ サイドギヤ
２１ 左サイドギヤ
２２ 右サイドギヤ
２３ 軸筒部
２３ａ 外周面
２４ 環状壁部
２４ａ 左側面
２４ｂ 外周面
２５ ギヤ部
２６ 補強リブ
２７ ワッシャ
３０ 凹部
３０ｃ 開口
３１ 第１凹部
４０，１４０，２４０ 溝部
４１ 渦巻き溝
１４１ 円弧溝
２４１ 第１円弧溝
２４２ 第２円弧溝

Claims (3)

1. デフケース内に収容されてデフピニオンギヤと噛合する差動装置用のサイドギヤであって、
   ドライブシャフトに外嵌される筒状の軸筒部と、
   前記軸筒部の外周面から突出する環状の環状壁部と、
   前記環状壁部から前記ドライブシャフトの軸線方向の一側に突出し、前記デフピニオンギヤと噛合するギヤ部と、
   前記環状壁部の外周面から突出する補強リブと、
   前記環状壁部の内部を肉抜きして成り、前記ドライブシャフトの軸線方向の他側に開口する凹部と、
   前記凹部の内面を凹設して成る溝部と、
   を備え、
   前記環状壁部の外周面は、前記デフケースの内壁に摺接する摺動部を有し、
   前記溝部は、周方向に延在するとともに、周方向の一端側から他端側に向うにつれて径方向外側に位置していることを特徴とする差動装置用のサイドギヤ。
2. 前記溝部は、周方向の一端側から他端側に向うにつれて径方向外側に位置する第１溝部と、周方向の他端側から一端側に向うにつれて径方向外側に位置する第２溝部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の差動装置用のサイドギヤ。
3. 前記請求項１又は請求項２に記載の差動装置用のサイドギヤを備えたことを特徴とする差動装置。

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