JP7240851B2 - 差動機構の潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両において左右車輪の回転速度差を吸収しつつ動力を伝達する差動機構の潤滑構造に関する。

自動車等の車両においては、エンジン等の走行用動力源の回転出力を、変速機により減速又は増速し、最終減速装置によりさらに減速した後、差動機構（ディファレンシャル）やドライブシャフトを介して左右の車輪（駆動輪）に伝達している。
回転軸が車両前後方向に沿って配置される縦置きトランスミッションを有する車両の前輪用最終減速装置や、プロペラシャフトを介して駆動される後輪用最終減速装置においては、減速用の歯車機構として、食い違い軸傘歯車であるハイポイドギヤが用いられる場合がある。

ハイポイドギヤは、回転中心軸がねじれた位置（交わらない位置）に配置されたピニオンギヤ及びクラウンギヤを有して構成される。
ハイポイドギヤを最終減速装置に用いる場合、通常クラウンギヤの内径側には、差動機構が取り付けられる。
差動機構は、駆動力を左右の車輪に伝達するとともに、旋回などにより左右の車輪に回転速度差が生じた場合には、この回転速度差を吸収するものである。
差動機構は、例えば、ドライブシャフト等を介して左右の車輪に接続される左右一対のサイドギヤと、左右のサイドギヤの間に設けられ、クラウンギヤとともに公転し、かつ、左右車輪の回転速度差が生じた場合には自転して左右のサイドギヤの相対回転を許容するピニオンギヤとを有して構成される。
差動機構には、車両の走行時に常に駆動力が負荷されることから、信頼性を確保するため、十分な潤滑油を供給して良好な潤滑状態を維持することが必要となる。

車両の差動機構の潤滑に関する従来技術として、例えば特許文献１には、差動装置のデフケージの内側に効果的に潤滑油を供給するため、差動装置において駆動軸の外周を取り囲みかつデフケージのリングギヤの背面側の面を覆うことにより、リングギヤの背面側にサイドギヤの周囲と連通する空間を画成する覆部を有し、この覆部は空間内に外部から潤滑油が流入可能な開口が形成されることが記載されている。

特開２０１６－１９６９５１号公報

近年、車両用の動力伝達装置の小型軽量化、高効率化が要求されており、最終減速機及び差動機構等の周辺部品をコンパクトかつ簡単な構成とすることが求められている。
これに対し、上述した従来技術のように、覆部等の付加的な新規部品を用いて潤滑油を供給する技術の場合には、これらの部品を収容するスペースが必要となり、部品点数も増加してしまう。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、簡単な構成により差動機構に潤滑油を供給可能な差動機構の潤滑構造を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、左側車輪及び右側車輪に駆動力を伝達するとともに、前記左側車輪と前記右側車輪との回転速度差を吸収する差動機構の潤滑構造であって、前記差動機構の回転中心軸と同心に設けられ前記差動機構を収容するデフケースに固定されたクラウンギヤと、前記差動機構の回転中心軸に対して交わり又はねじれの位置にある回転中心軸を有し前記クラウンギヤと噛合うピニオンギヤと、前記クラウンギヤの内径側に設けられ前記クラウンギヤと前記ピニオンギヤとの噛合箇所から前記クラウンギヤの内径側に吐出される潤滑油を前記差動機構側に案内する潤滑油案内部と、前記デフケースに形成され、前記潤滑油案内部により案内される潤滑油を前記差動機構に導入する開口とを備え、前記潤滑油案内部は、前記クラウンギヤの内周面に形成され、前記クラウンギヤの回転中心軸方向における歯側よりも前記差動機構側が拡径されたテーパ面部を有することを特徴とする差動機構の潤滑構造である。

請求項２に係る発明は、前記潤滑油案内部は、前記クラウンギヤの内周面に形成され、前記クラウンギヤの回転に応じて潤滑油を前記差動機構側へ搬送するらせん状の溝又は突
条を有することを特徴とする請求項１に記載の差動機構の潤滑構造である。
これらの各発明によれば、クラウンギヤの歯とピニオンギヤの歯との噛合箇所から、クラウンギヤの内径側へ吐出される潤滑油や、クラウンギヤが回転して下部が潤滑油溜まりを通過する際にクラウンギヤの内径側に付着する潤滑油を、クラウンギヤの内径側に設けた潤滑油案内部が差動機構側へ案内することにより、クラウンギヤの内部で成立する簡単かつコンパクトな構成により差動機構へ潤滑油を供給し、焼き付きなどのトラブルを防止して信頼性を向上することができる。
また、差動機構を収容するデフケースに潤滑用として設けられる他の開口（窓部）を簡素化又は廃止することが可能となり、デフケースの強度確保が容易となるため、デフケースの小型軽量化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成により差動機構に潤滑油を供給可能な差動機構の潤滑構造を提供することができる。

本発明を適用した差動機構の潤滑構造の第１実施形態を有する変速機の模式的断面図である。 第１実施形態の変速機におけるハイポイドギヤ周辺の斜視図である。 第１実施形態の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。 本発明の比較例の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。 本発明を適用した差動機構の潤滑構造の参考例におけるクラウンギヤの模式的断面図である。 本発明を適用した差動機構の潤滑構造の第２実施形態におけるクラウンギヤの模式的断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した差動機構の潤滑構造の第１実施形態について説明する。
第１実施形態における差動機構の潤滑構造は、例えば、乗用車等の自動車に搭載され、車両の走行用動力源であるエンジンの回転出力を変速する変速機に設けられる。
第１実施形態において、変速機は、一例としてチェーン式の無段変速機（ＣＶＴ）である。

図１は、第１実施形態における変速機の模式的断面図であって、車両側方から見た状態を示す図である。
図２は、第１実施形態の変速機におけるハイポイドギヤ周辺の斜視図である。
第１実施形態において、エンジンは、クランクシャフトが車両前後方向に沿って搭載されるいわゆる縦置きレイアウトとなっている。

変速機１は、例えばアルミニウム系合金の鋳造品に所定の機械加工を施して形成されたトランスミッションケース１０の内部に、トルクコンバータ２０、前後進切替機構３０、プライマリプーリ４０、セカンダリプーリ５０、チェーン６０、ピニオンシャフト７０、クラウンギヤ８０、フロントディファレンシャル９０、トランスファクラッチ１００、コントロールバルブ１１０等を収容して構成されている。
トランスミッションケース１０の前部には、ピニオンギヤ７２、クラウンギヤ８０、フロントディファレンシャル９０等からなる最終減速装置が収容されるデフハウジング１１が形成されている。
デフハウジング１１の下部には、所定の油面高さまで潤滑油が溜められている。
潤滑油の油面高さは、クラウンギヤ８０の下部が浸漬される程度に設定されている。

トルクコンバータ２０は、図示しないエンジンの出力軸が接続される流体継手であって、車両の車速ゼロ状態からの発進を可能とする発進デバイスとして機能する。
トルクコンバータ２０は、入力軸に接続されたステータ、出力軸に接続されたタービン、及び、これらの間に設けられトランスミッションケース１０に対して固定されたステータ等を有する。
トルクコンバータ２０は、所定の運転状態にあるときにインペラとタービンとの相対回転を拘束するロックアップクラッチを備えている。
ロックアップクラッチの締結力は、図示しないトランスミッション制御ユニットにより制御される。
トルクコンバータ２０の出力軸２１は、前後進切替機構３０に接続されている。

前後進切替機構３０は、トルクコンバータ２０の出力回転を逆転させることにより、車両の後進を可能とするものである。
前後進切替機構３０は、前進時にはトルクコンバータ２０の出力軸２１とプライマリプーリ４０の入力軸とを直結させ、出力軸２１の回転をそのままプライマリプーリ４０に伝達する。
また、後進時には、前後進切替機構３０は、出力軸２１の回転方向を逆転させてプライマリプーリ４０に伝達することによって、プライマリプーリ４０以降の回転方向を逆転させ、車両の前後進の切替を行う。
前後進切替機構３０は、同心に配置されたサンギヤとインターナルギヤとの間に、プラネタリキャリアで支持された複数のプラネタリギヤを組み込んだプラネタリギヤ機構を備えている。
サンギヤ、インターナルギヤは、それぞれ前後進切替機構３０の入力軸、出力軸に接続される。
前後進切替機構３０において、前進時にはプラネタリギヤの自転は拘束され、サンギヤとインターナルギヤは同じ角速度で同一方向に回転する。
このとき、プラネタリギヤもまたサンギヤ等と同じ回転速度で公転する。
また、後進時には、プラネタリギヤが自転することによって、サンギヤとインターナルギヤは逆方向に回転する。

プライマリプーリ４０、セカンダリプーリ５０、チェーン６０は、協働して変速機１の変速機構部（バリエータ）を構成するものである。
プライマリプーリ４０、セカンダリプーリ５０は、平行に配置された回転中心軸回りにそれぞれ回転可能とされている。
プライマリプーリ４０、セカンダリプーリ５０は、チェーン６０を挟持する固定シーブ及び可動シーブをそれぞれ有する。

チェーン６０は、プライマリプーリ４０とセカンダリプーリ５０との間に巻き掛けられ、これらの間で動力伝達を行う。
チェーン６０は、シーブ間に挟持される複数のロッカーピンの間を、リンクプレートによって連結して構成されている。
プライマリプーリ４０、セカンダリプーリ５０は、図示しないトランスミッション制御ユニットによる制御に応じて、固定シーブと可動シーブとの間隔を無段階に変更することが可能となっており、これによってチェーン６０が巻き掛けられる有効径を変化させて変速を行うことができる。

プライマリプーリ４０の回転中心軸は、エンジンのクランクシャフト、トルクコンバータ２０、前後進切替機構３０のサンギヤの回転中心軸と同軸上に配置されている。
プライマリプーリ４０の回転中心軸は、車両の前後方向に沿って配置されている。
セカンダリプーリ５０の回転中心軸は、プライマリプーリ４０の回転中心軸の下方に配置されている。

セカンダリプーリ５０の出力軸５１には、ピニオンシャフト７０を駆動するリダクションドライブギヤ５２が設けられている。
ピニオンシャフト７０は、セカンダリプーリ５０の回転中心軸と平行に配置された回転軸である。
ピニオンシャフト７０は、リダクションドリブンギヤ７１、ピニオンギヤ７２、トランスファドライブギヤ７３が設けられている。

リダクションドリブンギヤ７１は、セカンダリプーリ５０のリダクションドライブギヤ５２と噛合い、セカンダリプーリ５０から回転速度を減速しつつ動力が伝達されるものである。
リダクションドリブンギヤ７１は、ピニオンシャフト７０の中間部に設けられている。
ピニオンギヤ７２は、クラウンギヤ８０と噛合い、これを駆動するものである。
ピニオンギヤ７２は、ピニオンシャフト７０の前端部（エンジン側の端部）に設けられている。
トランスファドライブギヤ７３は、トランスファクラッチ１００の入力軸１０１に設けられたトランスファドリブンギヤ９２と噛合い、トランスファクラッチ１００に動力を伝達するものである。
トランスファドライブギヤ７３は、ピニオンシャフト７０の後端部に設けられている。

クラウンギヤ８０は、回転中心軸を車幅方向に沿わせて配置された円環状のギヤである。
クラウンギヤ８０の軸方向における一方の面部には、ピニオンギヤ７２の歯と噛合う歯が周方向に配列されている。
クラウンギヤ８０の軸方向において、歯が形成される側を、以下、歯側部８１と称して説明する。

クラウンギヤ８０は、ピニオンシャフト７０のピニオンギヤ７２によって駆動される。
クラウンギヤ８０の回転中心軸は、上方から見るとピニオンシャフト７０の回転中心軸と直交し、車幅方向から見るとピニオンシャフト７０の回転中心軸よりも低い位置に配置された、いわゆるねじれた位置関係にある。
クラウンギヤ８０とピニオンギヤ７２は、前輪用の最終減速装置となるハイポイドギヤ（食い違い軸歯車）を構成している。

クラウンギヤ８０、ピニオンギヤ７２は、所定のねじれ角を有する曲がり歯傘歯車である。
第１実施形態においては、例えば、図２に示されるように、クラウンギヤ８０が右ねじれ、ピニオンギヤ７２が左ねじれとなっている。
クラウンギヤ８０の歯側部８１側と反対側には、フロントディファレンシャル９０が取り付けられる。
クラウンギヤ８０の中央部の開口８２は、フロントディファレンシャル９０から右前輪に動力を伝達する図示しない軸部が挿通されるほか、歯側部８１側からフロントディファレンシャル９０側へ、潤滑油を導入する流路としても機能する。

フロントディファレンシャル９０は、クラウンギヤ８０から入力される動力を左右前輪に伝達するとともに、旋回時等における左右前輪の回転速度差を許容する差動機構である。
フロントディファレンシャル９０は、例えば、左右のドライブシャフトが接続される左右一対のサイドギヤと、クラウンギヤ８０に対して固定された回転軸を有し、左右のサイドギヤとそれぞれ噛合うピニオンギヤとを有して構成される。
例えば車両の直進時のように、左右前輪の回転速度差がない場合には、ピニオンギヤは自転せず、左右のサイドギヤは相対回転することなく、クラウンギヤ８０と一体になって回転する。
一方、旋回時のように、左右前輪の回転速度差がある場合には、ピニオンギヤが自転することにより、左右のサイドギヤに回転速度差が生じて左右前輪の回転速度差を許容するようになっている。

フロントディファレンシャル９０のデフケースＣにおけるクラウンギヤ８０の開口８２内に露出する部分には、開口８２の内部からデフケースＣの内部に潤滑油を導入可能な開口９１が形成されている。

トランスファクラッチ１００は、ピニオンシャフト７０から伝達される駆動力を後輪側へ伝達するとともに、後輪側へ伝達されるトルクを調節するものである。
トランスファクラッチ１００は、例えば、油圧式の湿式多板クラッチを備え、その締結力（伝達トルク）は、トランスミッション制御ユニットにより、車両の走行状態に応じて適宜制御されるようになっている。
トランスファクラッチ１００は、プライマリプーリ４０の後方側に配置されている。
トランスファクラッチ１００の入力軸１０１は、トランスファクラッチ１００の前方側に突出しており、トランスファドリブンギヤ１０２が設けられている。
トランスファクラッチ１００の出力軸１０３は、トランスファクラッチ１００の後方側に突出しており、その後端部はプロペラシャフトＰの前端部に連結されている。
プロペラシャフトＰは、車体後部に設けられた図示しないピニオンギヤ、クラウンギヤ、リアディファレンシャル、リアドライブシャフトを介して、後輪に駆動力を伝達する回転軸である。

コントロールバルブ１１０は、図示しないオイルポンプにより加圧され供給されるオイル（ＣＶＴフルード）を、図示しないトランスミッション制御ユニットからの指令に応じて変速機１内の各部位へ供給するものである。
コントロールバルブ１１０は、トランスミッションケース１０内において、トルクコンバータ２０の出力軸２１の上方に配置されている。

第１実施形態の差動機構の潤滑構造は、以下説明する構造により、フロントディファレンシャル９０に潤滑油を供給する機能を有する。
図３は、第１実施形態の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。
図３は、クラウンギヤ８０を、回転中心軸を含む断面で切って見た状態を示している。（後述する図４，５において同じ）
第１実施形態においては、クラウンギヤ８０の開口８２の内周面８３を、クラウンギヤ８０の軸方向に沿って連続的に内径が変化するテーパ状に形成している。
内周面８３は、クラウンギヤ８０の軸方向における歯側部８１に対して、フロントディファレンシャル９０側が大径となるように形成されている。
この内周面８３は、クラウンギヤ８０の回転時の遠心力を利用して潤滑油を歯側部８１側からフロントディファレンシャル９０側へ潤滑油を案内する潤滑油案内部である。

以下、上述した第１実施形態の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
なお、比較例及び後述する第２実施形態において、上述した第１実施形態と同様の箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
図４は、本発明の比較例の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。
比較例においては、クラウンギヤ８０の開口８２の内周面８３は、クラウンギヤ８０の回転中心軸方向における全長にわたって、一定の内径に形成されている。

車両の走行に伴い、ピニオンギヤ７２及びクラウンギヤ８０が相対的に回転すると、噛合箇所においてピニオンギヤ７２の歯とクラウンギヤ８０の歯との間から押し出された潤滑油は、クラウンギヤ８０の内径側に導入される。
クラウンギヤ８０の開口８２の内部に潤滑油が流入すると、その一部は内周面８３に付着する。また、クラウンギヤ８０の内周面８３には、クラウンギヤ８０の回転時にデフハウジング１１下部の潤滑油溜まりを通過する際に付着した潤滑油も存在する。
しかし、比較例の場合には、これらの潤滑油の大部分は開口８２の内部に滞留し、フロントディファレンシャル９０の潤滑に寄与することはない。

これに対し、第１実施形態においては、クラウンギヤ８０の内周面８３に潤滑油が付着すると、内周面８３がテーパ状に形成されていることにより、潤滑油は遠心力によってフロントディファレンシャル９０側へ移動し、クラウンギヤ８０のフロントディファレンシャル９０側の端まで到達した後、開口９１からフロントディファレンシャル９０の内部に供給され、サイドギヤ、ピニオンギヤ等の潤滑を行う。

以上説明した第１実施形態によれば、ハイポイドギヤの噛合箇所からクラウンギヤ８０の内径側に吐出される潤滑油を、クラウンギヤ８０の回転時の遠心力を利用してテーパ状の内周面８３によりフロントディファレンシャル９０側へ搬送することにより、簡単かつコンパクトな構成によりフロントディファレンシャル９０に潤滑油を供給することができる。
これによって、フロントディファレンシャル９０の潤滑状態を改善し、潤滑不足に起因する焼き付きなどのトラブルを防止し、差動機構の信頼性を向上することができる。
また、フロントディファレンシャル９０のデフケースＣの外周面に形成されるオイル供給用の開口を縮小あるいは廃止した場合であっても潤滑性能を確保することが可能となり、デフケースＣの強度確保が容易となることから、フロントディファレンシャル９０の構造簡素化、小型軽量化を図ることが可能となる。
また、クラウンギヤ８０の内周面８３をテーパ状とすることにより、クラウンギヤ８０自体の軽量化を図ることが可能となる。

＜参考例＞
以下、本発明を適用した差動機構の潤滑構造の参考例について説明する。
図５は、参考例の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。

図５に示すように、参考例のクラウンギヤ８０は、開口８２の内周面８３が、上述した比較例と同様に、一定の内径に形成されている。
参考例において、内周面８３には、突条８４が形成されている。
突条８４は、内周面８３の表面から突出したリブ状に形成されている。
突条８４の長手方向は、内周面８３に沿って、クラウンギヤ８０の回転中心軸と同心となるらせん状に延びている。
突条８４は、クラウンギヤ８０の歯と、ピニオンギヤ７２の歯との噛合箇所から吐出され、開口８２の内部に導入される潤滑油や、クラウンギヤ８０がデフケース１１下部の潤滑油溜を通過する際に内周面８３に付着した潤滑油を、クラウンギヤ８０の車両の前進時の回転に応じて、歯側部８１から、フロントディファレンシャル９０側へ搬送する機能を有する潤滑油案内部である。

以上説明した参考例によれば、ハイポイドギヤの噛合箇所からクラウンギヤ８０の内径側に吐出される潤滑油を、クラウンギヤ８０の前進時の回転を利用してらせん状の突条８４によりフロントディファレンシャル９０側へ搬送することにより、簡単かつコンパクトな構成によりフロントディファレンシャル９０に潤滑油を供給することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明を適用した差動機構の潤滑構造の第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態の差動機構の潤滑構造におけるクラウンギヤの模式的断面図である。
図６に示すように、第２実施形態のクラウンギヤ８０は、開口８２の内周面８３が、第１実施形態と同様にテーパ状に形成されている。
また、内周面８３には、参考例と同様のらせん状の突条８４が形成されている。
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の内周面８３のテーパ形状による効果と、参考例と同様の突条８４の効果との相乗効果により、フロントディファレンシャル９０への潤滑油の供給を促進することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）差動機構を含む変速機や、差動機構の潤滑構造を構成する各部材の形状、構造、材質、製法、配置、個数などは、上述した各実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。
（２）上述した各実施形態は、例えば、縦置きトランスミッションを有する車両の前輪用差動機構に用いられるものであったが、本発明はこれに限らず、例えばプロペラシャフトを介して駆動される後輪用最終減速装置に設けられる差動機構の潤滑にも用いることができる。
（３）各実施形態において、差動機構は、一例としてサイドギヤ、ピニオンギヤにより構成されるものであったが、本発明は例えばウォームギヤ等を用いたトルクセンシング式の差動制限機能を有する差動機構など、他種の差動機構の潤滑にも適用することができる。
（４）第２実施形態においては、クラウンギヤの内周面にらせん状の突条を設けているが、これに代えて、あるいは、これとともに、らせん状の溝を形成してもよい。
（５）各実施形態は、ピニオンギヤの回転中心軸とクラウンギヤの回転中心軸とがねじれて配置された関係にあるハイポイドギヤに係るものであったが、本発明はこれに限らず、ピニオンギヤの回転中心軸とクラウンギヤの回転中心軸とが交わって配置されたスパイラルベベルギヤにも適用することが可能である。

１ 変速機 １０ トランスミッションケース
１１ デフハウジング
２０ トルクコンバータ ２１ 出力軸
３０ 前後進切替機構 ４０ プライマリプーリ
５０ セカンダリプーリ ５１ 出力軸
５２ リダクションドライブギヤ ６０ チェーン
７０ ピニオンシャフト ７１ リダクションドリブンギヤ
７２ ピニオンギヤ ７３ トランスファドライブギヤ
８０ クラウンギヤ ８１ 歯側部
８２ 開口 ８３ 内周面
８４ 突条
９０ フロントディファレンシャル Ｃ デフケース
９１ 開口
１００ トランスファクラッチ
１０１ 入力軸 １０２ トランスファドリブンギヤ
１０３ 出力軸 １１０ コントロールバルブ
Ｐ プロペラシャフト

Claims (2)

1. 左側車輪及び右側車輪に駆動力を伝達するとともに、前記左側車輪と前記右側車輪との回転速度差を吸収する差動機構の潤滑構造であって、
   前記差動機構の回転中心軸と同心に設けられ前記差動機構を収容するデフケースに固定されたクラウンギヤと、
   前記差動機構の回転中心軸に対して交わり又はねじれの位置にある回転中心軸を有し前記クラウンギヤと噛合うピニオンギヤと、
   前記クラウンギヤの内径側に設けられ前記クラウンギヤと前記ピニオンギヤとの噛合箇所から前記クラウンギヤの内径側に吐出される潤滑油を前記差動機構側に案内する潤滑油案内部と、
   前記デフケースに形成され、前記潤滑油案内部により案内される潤滑油を前記差動機構に導入する開口とを備え、
   前記潤滑油案内部は、前記クラウンギヤの内周面に形成され、前記クラウンギヤの回転中心軸方向における歯側よりも前記差動機構側が拡径されたテーパ面部を有すること
   を特徴とする差動機構の潤滑構造。
2. 前記潤滑油案内部は、前記クラウンギヤの内周面に形成され、前記クラウンギヤの回転に応じて潤滑油を前記差動機構側へ搬送するらせん状の溝又は突条を有すること
   を特徴とする請求項１に記載の差動機構の潤滑構造。
   

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