JP7333266B2 - Cooling mechanism of differential - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載されるデファレンシャル装置の冷却機構に関する。 The present invention relates to a cooling mechanism for a differential device mounted on a vehicle.
従来、車両には、コーナリング時に左右の車輪に発生する回転差を調整する差動動作を行い、スムーズな旋回を実現するためのデファレンシャル装置が搭載されている。このデファレンシャル装置は、ギヤ同士の摩擦により発生する熱や、ドライブピニオンシャフトなどの高速回転する軸部材を回転保持する軸受部などに発生する摩擦熱を冷却し、ギヤ、軸部材などを潤滑するオイル、二硫化モリブデンなどの潤滑剤が内部に入れられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle is equipped with a differential device that performs a differential operation to adjust the rotational difference that occurs between the left and right wheels during cornering, thereby achieving smooth turning. This differential device cools the heat generated by friction between gears and the frictional heat generated in the bearings that hold high-speed rotating shaft members such as the drive pinion shaft, and lubricates the gears and shaft members. , a lubricant such as molybdenum disulfide is put inside.
例えば、特許文献1には、入力軸部材の軸受周囲を冷却することを可能にするデファレンシャル装置が記載されている。デファレンシャル装置のドライブピニオンシャフトは、軸線方向に貫通した第1油穴および径方向に貫通した第2油穴を有し、これらの油穴に潤滑剤が流れるように構成されている。この特許文献1では、潤滑剤が流れることで、ドライブピニオンシャフトを冷却するデファレンシャル装置の技術が開示されている。 For example, Patent Literature 1 describes a differential device that enables cooling around a bearing of an input shaft member. The drive pinion shaft of the differential device has a first oil hole that penetrates in the axial direction and a second oil hole that penetrates in the radial direction. Lubricant flows through these oil holes. Patent Document 1 discloses a technique of a differential device that cools a drive pinion shaft by flowing lubricant.
ところで、デファレンシャル装置は、摩擦熱により高温化により耐久性の低下、異音などの不具合を防止するために潤滑剤の量を多くすると、冷却効率は向上するが駆動損失(スピンロスなど)が生じて動力伝達効率が悪化するという課題がある。 By the way, if the amount of lubricant is increased in order to prevent problems such as a decrease in durability and abnormal noise due to frictional heat, the cooling efficiency will improve, but drive loss (spin loss, etc.) will occur. There is a problem that power transmission efficiency deteriorates.
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、駆動損失の発生を抑制し、冷却効率を高めて高温化による耐久性の低下、異音などの不具合の発生を防止するデファレンシャル装置の冷却機構を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a cooling mechanism for a differential device that suppresses the occurrence of drive loss, improves cooling efficiency, and prevents problems such as deterioration in durability and abnormal noise due to high temperatures. for the purpose.
本発明の一態様のデファレンシャル装置の冷却機構は、ドライブピニオンが一端に設けられた筒状のドライブシャフトを有するドライブピニオンシャフトと、前記ドライブシャフトの内周面に形成された第1の螺旋溝と、前記ドライブピニオンシャフト内に装着され、前記一端側に形成されて前記ドライブシャフト内と前記一端側で連通する孔部を有する管路と、前記管路の内周面に形成され、前記第1の螺旋溝に相反する巻方向の第2の螺旋溝と、前記ドライブシャフトの他端に接続され、動力伝達軸が締結されて内部に前記ドライブシャフトおよび前記管路と前記他端側で連通する空間を有するジョイントスリーブと、前記ドライブシャフトの回転に伴った遠心力によって前記第1の螺旋溝および前記第2の螺旋溝に沿って流動して、前記ドライブシャフト内、前記管路内および前記ジョイントスリーブの前記空間内を循環する冷却媒体と、を具備する。 A cooling mechanism for a differential device according to one aspect of the present invention includes a drive pinion shaft having a cylindrical drive shaft with a drive pinion provided at one end thereof, and a first spiral groove formed on the inner peripheral surface of the drive shaft. a pipe line mounted in the drive pinion shaft and having a hole formed in the one end side and communicating with the inside of the drive shaft at the one end side; is connected to the other end of the drive shaft, a power transmission shaft is fastened, and communicates with the drive shaft and the pipe line at the other end side. It flows along the first spiral groove and the second spiral groove due to the joint sleeve having a space and the centrifugal force accompanying the rotation of the drive shaft, so that the fluid in the drive shaft, the conduit and the joint a cooling medium circulating within the space of the sleeve.
本発明によれば、駆動損失の発生を抑制し、冷却効率を高めて高温化による耐久性の低下、異音などの不具合の発生を防止するデファレンシャル装置の冷却機構を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a cooling mechanism for a differential device that suppresses the occurrence of drive loss, increases the cooling efficiency, and prevents problems such as deterioration in durability and abnormal noise due to high temperatures.
以下に図面を参照しながら、本発明の一態様の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。 An embodiment of one aspect of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In the drawings used for the following explanation, the scale of each component is changed in order to make each component recognizable on the drawing. It is not limited only to the number of components, the shape of the components, the size ratios of the components, and the relative positions of the components as described.
本実施の形態のデファレンシャル装置の冷却機構について以下に説明する。
ここでの差動装置であるデファレンシャル装置は、ここでは車両の後輪側の車輪に動力を伝達するリアデファレンシャル装置(所謂、リアデフ)を例示して説明する。なお、以下に説明する構成は、車両の前輪側の車輪に動力を伝達するフロントデファレンシャル装置(所謂、フロントデフ)他、リアデフ以外の場合にも適用可能な技術である。
The cooling mechanism of the differential device of this embodiment will be described below.
Here, the differential device, which is the differential device, will be described here by exemplifying a rear differential device (so-called rear differential) that transmits power to the wheels on the rear wheel side of the vehicle. It should be noted that the configuration described below is a technique that can be applied to a front differential device (so-called front differential) that transmits power to the front wheels of the vehicle, as well as other cases than the rear differential.
図1に示す、デファレンシャル装置1は、外装部としてのケース体としてのハウジングであるデファレンシャルキャリア2を備えている。このデファレンシャルキャリア2は、後方側にドライブピニオンシャフト10のドライブピニオン11とリングギヤ21とが噛合して構成されるハイポイドギヤ20が設けられている。
A differential device 1 shown in FIG. 1 includes a
また、ハイポイドギヤ20は、デファレンシャルキャリア2に蓋体であるキャリアカバー3が取り付けられて密閉空間となるハイポイドギヤ室4内に設けられる。
Further, the
ドライブピニオンシャフト10は、ギヤ部であるドライブピニオン11から前方側に筒状のドライブシャフト12が延設されている。ドライブシャフト12は、フロント側のホールベアリングと、センターおよびリア側のスラスト軸受などの3つのベアリング22によって
1577335198247_0
されている。
The
1577335198247_0
It is
ハイポイドギヤ室4内には、ハイポイドギヤ20および回転するドライブピニオンシャフト10の摩擦熱および摩耗を低減させるデファレンシャルオイル、二硫化モリブデン、これらの混合液などの潤滑剤(不図示)が注入されている。
Lubricants (not shown) such as differential oil, molybdenum disulfide, and a mixture thereof are injected into the hypoid gear chamber 4 to reduce frictional heat and wear of the
潤滑剤は、リングギヤ21の回転により掻き上げられて、デファレンシャルキャリア2内の空間を循環して、駆動する各部品が潤滑されるようになっている。
The lubricant is scooped up by the rotation of the
ドライブシャフト12は、フロント側の端部分に外歯15が形成されたスプラインによって内歯16が形成されたジョイントスリーブ13と接続されている。デファレンシャルキャリア2のフロント端部には、オイルシール5が設けられており、このオイルシール5によって回転するジョイントスリーブ13が液密に保持されている。
The
ジョイントスリーブ13は、駆動力伝達軸部材であるプロペラシャフト6のジョイント部7とガスケットを介してボルト締により締結されている。なお、プロペラシャフト6のジョイント部7と接続されたジョイントスリーブ13内には、空間14が形成される。
The
このようにデファレンシャル装置1は、プロペラシャフト6の回転より、その動力がドライブピニオンシャフト10を介してドライブピニオン11に伝達される。
In this way, in the differential device 1 , the power of the rotation of the propeller shaft 6 is transmitted to the drive pinion 11 through the
即ち、ドライブピニオンシャフト10から伝えられる回転動力は、回転軸Cの軸線方向に対して略直交する軸方向にドライブピニオン11を回転運動させて車輪に動力を伝達する。
That is, the rotational power transmitted from the
ここで、本実施の形態のデファレンシャル装置1の冷却機構の要部構成を説明する。
図2に示すように、ドライブピニオンシャフト10は、リア側のライブピニオン11により閉塞され、ドライブシャフト12が中空のパイプ状となっている。このドライブピニオンシャフト10には、管路であるインナーパイプ30が内部に装着され、このインナーパイプ30のフロント側の端部にナット17が螺着される。
Here, the main configuration of the cooling mechanism of the differential device 1 of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, the
インナーパイプ30は、リア側の端部に外向フランジ形状のリア側接続端部31と、この接続部31からフロント側に延設されたパイプ本体32と、このパイプ本体32のフロント側の端部にフロント側接続端部33と、を有している。
The
リア側接続端部31は、外周部に雄ネジ部35が刻設されており、この雄ネジ部35がドライブピニオンシャフト10のフロント側の内周面に刻設された雌ネジ部39に螺着される(図5参照)。
A male threaded
パイプ本体32は、ドライブピニオンシャフト10の内径よりも小さな外径を有している。このパイプ本体32は、リア側の所定の範囲に略等間隔に内部に連通する複数、ここでは片側6つの孔部34が長手方向に沿って並設されており、中心軸(回転軸C)回りの点対称の位置に合計12の孔部34が穿孔されている(図4参照)。
The
フロント側接続端部33は、パイプ本体32の外径方向に突出する4つの接続片36が周方向に等間隔に配列されるように設けられ、これら4つの接続片36の間に凹部状の4つの切欠37が形成されている。4つの接続片36は、表面にドライブピニオンシャフト10のフロント側端部の内面に刻設された雌ネジ部19およびナット17の雌ネジ部18に螺着する雄ネジ部38が刻設されている。
The front-side
なお、フロント側接続端部33は、例えば、円柱体をパイプ本体32の外周面まで周方向に等間隔の凹部を4箇所切り欠いて4つの切欠37および4つの接続片36がパイプ本体32のフロント端部に一体形成されている。
The front-side
図3に示すように、ドライブピニオンシャフト10は、ドライブシャフト12の内周面に螺旋状の凹凸が形成されるようにタップ加工されており、後述する冷却剤を繰り送る螺旋溝41が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
この螺旋溝41は、車両が前進するときのドライブピニオンシャフト10の回転方向に対して、冷却流体がフロント側へ送られるように前記回転方向と反対方向の巻方向の螺旋がタップ加工される。なお、ここでの車両が前進するときのドライブピニオンシャフト10の回転方向は、リア側に向かって見た時計回り方向であり、螺旋溝41の螺旋方向がリア側に向かって見た反時計回りにタップ加工される。
The
図4に示すように、インナーパイプ30にも、パイプ本体32の内周面に螺旋状の凹凸が形成されるようにタップ加工して、冷却剤を繰り送る螺旋溝42が形成されている。この螺旋溝42は、ドライブシャフト12の螺旋溝41の螺旋方向と反対方向の螺旋方向となっている。
As shown in FIG. 4, the
即ち、螺旋溝42は、車両が前進するときのドライブピニオンシャフト10の回転方向に対して、冷却流体がリア側へ送られるように前記回転方向と同方向の螺旋方向にタップ加工される。なお、上述したように車両が前進するときのドライブピニオンシャフト10の回転方向は、リア側に向かって見た時計回り方向であるため、螺旋溝42の螺旋方向がリア側に向かって見た時計回りにタップ加工される。
That is, the
先ず、インナーパイプ30は、ドライブピニオンシャフト10に挿入されて、リア側接続端部31が雌ネジ部39およびフロント側接続端部33が雌ネジ部19に螺着される。
First, the
次に、ドライブピニオンシャフト10がフロント側の端部分にジョイントスリーブ13がスプラインにより結合され、インナーパイプ30のフロント側接続端部33にナット17が螺着される。
Next, the
そして、図5に示すように、ドライブピニオンシャフト10およびインナーパイプ30内には、所定量のクーラント、オイルなどの冷却媒体である液状冷却剤R(ここでは図中破線で示している)が注入された後、ジョイントスリーブ13とプロペラシャフト6のジョイント部7が締結される。
Then, as shown in FIG. 5, a predetermined amount of liquid coolant R (indicated by broken lines in the drawing), which is a cooling medium such as coolant or oil, is injected into the
ドライブピニオンシャフト10の内周面とインナーパイプ30の外周面との間に形成される隙間が形成されて液状冷却剤Rが一方に流れる外方流路43を構成する。また、インナーパイプ30の管路は、液状冷却剤Rが他方に流れる内方流路44を構成する。
A gap is formed between the inner peripheral surface of the
以上のように構成されたデファレンシャル装置1の冷却機構は、プロペラシャフト6からの回転駆動力が伝達されたドライブピニオンシャフト10の回転に応じて、内部の液状冷却剤Rが流路43,44に流動して循環(環流)する。
In the cooling mechanism of the differential device 1 configured as described above, the internal liquid coolant R flows through the
具体的には、車両が前進する回転駆動力が伝達されたドライブピニオンシャフト10は、リア側に向かって見た時計回り(図中RF方向)に回転する。
Specifically, the
このとき、遠心力によりドライブピニオンシャフト10内の液状冷却剤Rは、ドライブシャフト12の内周面側およびパイプ本体32の内周面側に慣性力が作用し、ドライブシャフト12の螺旋溝41およびパイプ本体32の螺旋溝42に沿って流動する。
At this time, centrifugal force causes the liquid coolant R in the
ドライブピニオンシャフト10の回転RFにより外方流路43内の液状冷却剤Rは、ドライブシャフト12の螺旋溝41に沿って、リア側からフロント側に流動する。そして、外方流路43内の液状冷却剤Rは、ジョイントスリーブ13の空間14内に流れる。
The rotation RF of the
このとき、液状冷却剤Rは、ドライブピニオンシャフト10のフロント側の端部分において、インナーパイプ30のフロント側接続端部33に設けられた4つの切欠37(図6参照)を通ってナット17の開口部17aからジョイントスリーブ13の空間14内に流出して、内方流路44内に流れる。即ち、4つの切欠37および空間14は、外方流路43と内方流路44を連通するフロント側の連通路を構成する。
At this time, the liquid coolant R passes through four cutouts 37 (see FIG. 6) provided in the front-side connecting
一方、内方流路44内の液状冷却剤Rは、パイプ本体32の螺旋溝42に沿って、フロント側からリア側に流動する。そして、内方流路44内の液状冷却剤Rは、パイプ本体32のリア側に複数、ここでは12個形成されている各孔部34から外方流路43内に流出する。即ち、各孔部34は、外方流路43と内方流路44を連通するリア側の連通路を構成する。
On the other hand, the liquid coolant R in the
このようにドライブピニオンシャフト10内に注入された液状冷却剤Rは、ドライブピニオンシャフト10が回転に伴って、外方流路43、空間14および内方流路44を循環する。
The liquid coolant R injected into the
そのため、ドライブピニオンシャフト10内に循環する液状冷却剤Rは、ハイポイドギヤ20の摩擦により発生する熱、ドライブピニオンシャフト10が回転する際に発生する摩擦熱などを、主にリア側から吸熱して、フロント側に流動して空間14内に流れることで外気に触れるジョイントスリーブ13から放熱させてデファレンシャル装置1の高温化することを抑制することができる。
Therefore, the liquid coolant R circulating in the
このように、本実施の形態のデファレンシャル装置1の冷却機構は、ドライブピニオンシャフト10内の液状冷却剤Rをフロント/リア間において吸熱および放熱するように循環させることでデファレンシャル装置1の高温化を抑制する構成となっている。
As described above, the cooling mechanism of the differential device 1 according to the present embodiment prevents the temperature of the differential device 1 from rising by circulating the liquid coolant R in the
したがって、デファレンシャル装置1内の潤滑剤の量を増やすことなく、冷却効率が向上する。これにより、デファレンシャル装置1は、潤滑剤が規定量のままでよく、駆動損失(スピンロスなど)が生じることなく、動力伝達効率が悪化することが防止される。 Therefore, the cooling efficiency is improved without increasing the amount of lubricant in the differential device 1 . As a result, the differential apparatus 1 can maintain the specified amount of the lubricant, does not cause drive loss (spin loss, etc.), and prevents deterioration of the power transmission efficiency.
以上の説明から、デファレンシャル装置1の冷却機構により、デファレンシャル装置1の駆動損失の発生を抑制し、冷却効率を高めて高温化による耐久性の低下、異音などの不具合の発生を防止することができる。 From the above explanation, it is possible to suppress the occurrence of driving loss of the differential device 1 by the cooling mechanism of the differential device 1, improve the cooling efficiency, and prevent the deterioration of durability due to high temperature and the occurrence of problems such as abnormal noise. can.
なお、液状冷却剤Rの注入量は、ドライブピニオンシャフト10の回転に伴った遠心力により螺旋溝41,42に沿った液状冷却剤Rの流動性が損なわれることのない外方流路43、内方流路44および空間14のトータル容量未満の所定量が設定されている。
また、インナーパイプ30のパイプ本体32に形成する孔部34は、リア側にあればよく、数および位置については適宜変更可能である。
The injection amount of the liquid coolant R is determined by the
Moreover, the
上述では、車両の前進に対するドライブピニオンシャフト10の回転駆動方向について記載したが、車両の後退に対するドライブピニオンシャフト10の回転駆動方向では液状冷却剤Rが逆方向に循環する。
In the above description, the rotational driving direction of the
さらに、ドライブシャフト12の螺旋溝41およびパイプ本体32の螺旋溝42の螺旋方向は、上述した方向に限定されることなく、互いが相反する方向であればよい。また、螺旋溝41、42の溝深さおよびピッチは、ドライブピニオンシャフト10およびインナーパイプの径、想定最大回転数、剛性などから最適なものに適宜変更可能である。
Furthermore, the helical directions of the
(変形例)
図7に示すように、ジョイントスリーブ13は、冷却効率を高めるために放熱フィン50を有してもよい。さらに、ジョイントスリーブ13の熱は、プロペラシャフト6のジョイント部7に伝わるため、ジョイント部7にも放熱フィンを設けてもよい。
(Modification)
As shown in FIG. 7, the
以上の実施の形態に記載した発明は、それらの形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
例えば、各形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
The invention described in the above embodiments is not limited to those forms, and various modifications can be made at the stage of implementation without departing from the scope of the invention. Furthermore, each of the above forms includes inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriate combinations of the disclosed multiple constituent elements.
For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in each form, if the stated problem can be solved and the stated effect can be obtained, this constituent element is deleted A configuration can be extracted as an invention.
1…デファレンシャル装置
2…デファレンシャルキャリア
3…キャリアカバー
4…ハイポイドギヤ室
5…オイルシール
6…プロペラシャフト
7…ジョイント部
10…ドライブピニオンシャフト
11…ドライブピニオン
12…ドライブシャフト
13…ジョイントスリーブ
14…空間
15…外歯
16…内歯
17…ナット
17a…開口部
18…雌ネジ部
19…雌ネジ部
20…ハイポイドギヤ
21…リングギヤ
30…インナーパイプ
31…リア側接続端部
32…パイプ本体
33…フロント側接続端部
34…孔部
35…雄ネジ部
36…接続片
37…切欠
38…雄ネジ部
39…雌ネジ部
41,42…螺旋溝
43…外方流路
44…内方流路
50…放熱フィン
C…回転軸
R…液状冷却剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (4)
前記ドライブシャフトの内周面に形成された第1の螺旋溝と、
前記ドライブピニオンシャフト内に装着され、前記一端側に形成されて前記ドライブシャフト内と前記一端側で連通する孔部を有する管路と、
前記管路の内周面に形成され、前記第1の螺旋溝に相反する巻方向の第2の螺旋溝と、
前記ドライブシャフトの他端に接続され、動力伝達軸が締結されて内部に前記ドライブシャフトおよび前記管路と前記他端側で連通する空間を有するジョイントスリーブと、
前記ドライブシャフトの回転に伴った遠心力によって前記第1の螺旋溝および前記第2の螺旋溝に沿って流動して、前記ドライブシャフト内、前記管路内および前記ジョイントスリーブの前記空間内を循環する冷却媒体と、
を具備することを特徴とするデファレンシャル装置の冷却機構。 a drive pinion shaft having a cylindrical drive shaft with a drive pinion provided at one end;
a first spiral groove formed on the inner peripheral surface of the drive shaft;
a pipe line that is mounted inside the drive pinion shaft and has a hole that is formed at the one end side and communicates with the inside of the drive shaft at the one end side;
a second spiral groove formed on the inner peripheral surface of the pipeline and having a winding direction opposite to the first spiral groove;
a joint sleeve which is connected to the other end of the drive shaft and has a space inside which a power transmission shaft is fastened and which communicates with the drive shaft and the conduit on the other end side;
It flows along the first spiral groove and the second spiral groove due to the centrifugal force caused by the rotation of the drive shaft, and circulates in the drive shaft, the conduit, and the space of the joint sleeve. a cooling medium that
A cooling mechanism for a differential, comprising:
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