JP7338484B2 - 差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両に搭載されて左右輪の差動を抑制しながら駆動源の駆動力を左右輪に配分可能な差動装置に関する。

従来、車両の駆動源の駆動力を一対の出力軸に差動を許容して配分する差動装置には、出力軸間の差動を制限することで、一方の出力軸によって駆動力が伝達される車輪（例えば左車輪）にスリップが発生した場合にも、他方の出力軸によって駆動力が伝達される車輪（例えば右車輪）に駆動力を伝達可能とし、低μ路走行時等の走行安定性を高めたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の差動装置は、第１及び第２のサイドギヤと、複数のピニオンギヤ組と、複数のピニオンギヤ組をそれぞれ収容する複数のボアが形成されたハウジング（デフケース）とを備えている。ピニオンギヤ組は、第１のサイドギヤに噛み合う第１のピニオンギヤと、第２のサイドギヤに噛み合う第２のピニオンギヤとを有し、第１のピニオンギヤと第２のピニオンギヤとが互いに噛み合わされている。ハウジングには、潤滑油を内部に導く複数の潤滑油導入溝と、潤滑油を排出するための複数の潤滑油排出孔とが形成されている。潤滑油導入溝は、ハウジングの回転によって潤滑油をハウジング内部に導くように形成されており、潤滑油排出孔は、ボアの底部に開口してハウジングを径方向に貫通している。潤滑油導入溝から導入された潤滑油は、ハウジング内の各部を潤滑して潤滑油排出孔から排出される。

特開２０１５－２０３４８３号公報

上記のように構成された差動装置は、例えばトランスミッションケース内に封入された潤滑油（トランスミッションオイル）にハウジングの一部が浸かるように、油浴して配置される。しかし、近年では燃費性能の向上等のためにトランスミッションケース内の潤滑油が減らされる傾向にあり、特にハウジングが高速で回転する際には、ハウジング内に潤滑油が導入されにくくなると共に、遠心力によって潤滑油が排出されやすくなる。このようにしてハウジング内が貧潤滑状態になると、部分的に油切れが発生しやすくなり、部材間の摺動部における摩耗や発熱が大きくなるおそれがある。

そこで、本発明は、ハウジング内に供給される潤滑油が少ない場合にも、ハウジング内の摺動部における油切れの発生を抑制し、摺動部における摩耗や発熱を抑えることが可能な差動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、第１及び第２のピニオンギヤを互いに噛み合わせてなる複数のピニオンギヤ組と、前記第１のピニオンギヤに噛み合う第１のサイドギヤと、前記第２のピニオンギヤに噛み合う第２のサイドギヤと、前記複数のピニオンギヤ組をそれぞれ収容する複数のボアが形成されたハウジングとを備え、前記第１及び前記第２のピニオンギヤは、前記ハウジングの回転軸を公転軸とし、かつ前記公転軸に平行な自転軸を中心として前記ボア内で回転可能に保持されており、前記ハウジングは、前記複数のボアを区画する複数の柱部を有し、これら複数の柱部の内径面に潤滑油の供給孔が開口しており、前記複数のボアは、前記複数の柱部のそれぞれの前記内径面から径方向外方に窪んで凹設されており、かつその外径側の底部に開口が形成されていない潤滑油溜まり構造を有する、差動装置を提供する。

本発明に係る差動装置によれば、ハウジング内に供給される潤滑油が少ない場合にも、ハウジング内の摺動部における油切れの発生を抑制し、摺動部における摩耗や発熱を抑えることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る差動装置の構成例を示す断面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 差動装置の分解斜視図である。 （ａ）は、第２ハウジング部材を示す斜視図である。（ｂ）は、第２ハウジング部材を図１のＢ－Ｂ線で示す断面図である。 ハウジングの要部を示す断面斜視図である。 軸方向に沿ったハウジングの部分断面図である。 （ａ）は、従来例に係る第２ハウジング部材を示す斜視図である。（ｂ）は、従来例に係る第２ハウジング部材の断面図である。 従来例に係るハウジングの一部を示す断面斜視図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る差動装置の構成例を示す断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、差動装置の分解斜視図である。図４（ａ）は、第２ハウジング部材を示す斜視図である。図４（ｂ）は、第２ハウジング部材を図１のＢ－Ｂ線で示す断面図である。図５は、ハウジングの要部を示す断面斜視図である。図６は、軸方向に沿ったハウジングの部分断面図である。

この差動装置１は、車両の駆動源の駆動力を一対の出力軸に差動を許容して配分するために用いられる。駆動源は、例えばエンジンや電動モータであり、一対の出力軸は、例えば左右のドライブシャフトである。また、差動装置１は、トランスミッションケース内に封入された潤滑油にハウジング５の一部が浸かるように、油浴して配置される。

差動装置１は、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２を互いに噛み合わせてなる複数のピニオンギヤ組２と、第１のピニオンギヤ２１に噛み合う第１のサイドギヤ３１と、第２のピニオンギヤ２２に噛み合う第２のサイドギヤ３２と、第１のサイドギヤ３１と第２のサイドギヤ３２との間に配置されたセンタワッシャ４０と、第１及び第２のサイドワッシャ４１，４２と、これらを収容するハウジング５とを備えている。

第１及び第２のサイドギヤ３１，３２ならびにハウジング５は、共通の回転軸Ｏを中心として相対回転可能である。以下、回転軸Ｏに平行な方向を「軸方向」という。ハウジング５には、複数のピニオンギヤ組２をそれぞれ収容する複数のボア（空洞）５０が形成されている。本実施の形態では、ハウジング５に５つのボア５０が周方向等間隔に形成されており、これらのボア５０に５組のピニオンギヤ組２がそれぞれ収容されている。第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２は、ハウジング５の回転軸Ｏを公転軸とし、かつ回転軸Ｏに平行な自転軸を中心としてボア５０内で回転可能に保持されている。

第１のピニオンギヤ２１は、円柱状の軸部２１０と、軸部２１０の一端部に設けられた長ギヤ部２１１と、軸部２１０の他端部に設けられた短ギヤ部２１２とを一体に有している。同様に、第２のピニオンギヤ２２は、円柱状の軸部２２０と、軸部２２０の一端部に設けられた長ギヤ部２２１と、軸部２２０の他端部に設けられた短ギヤ部２２２とを一体に有している。第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２は、長ギヤ部２１１，２２１の軸方向長さが短ギヤ部２１２，２２２の軸方向長さよりも長く形成されている。第１のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２２１は、第２のピニオンギヤ２２の短ギヤ部２２２と噛み合わされ、第１のピニオンギヤ２１の短ギヤ部２１２は、第２のピニオンギヤ２２の長ギヤ部２２１と噛み合わされている。

第１のサイドギヤ３１は、外周面にギヤ部３１１を有しており、このギヤ部３１１が第１のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２１１に噛み合わされている。また、第１のサイドギヤ３１の中心部には、スプライン嵌合孔３１０が設けられており、このスプライン嵌合孔３１０に一方の出力軸（例えば左車輪のドライブシャフト）が相対回転不能に連結される。同様に、第２のサイドギヤ３２は、外周面にギヤ部３２１を有しており、このギヤ部３２１が第２のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２２１に噛み合わされている。第２のサイドギヤ３２の中心部には、スプライン嵌合孔３２０が設けられており、このスプライン嵌合孔３２０に他方の出力軸（例えば右車輪のドライブシャフト）が相対回転不能に連結される。

ハウジング５は、第１ハウジング部材６と第２ハウジング部材７と有している。第１ハウジング部材６は、円盤状の円盤部６１と、円盤部６１の外周に設けられたフランジ部６２とを一体に有している。第２ハウジング部材７は、円筒状の円筒部７１と、円筒部７１の一端部に設けられた円盤状の円盤部７２と、円筒部７１の他端部の外周に設けられたフランジ部７３とを一体に有している。第１ハウジング部材６のフランジ部６２と第２ハウジング部材７のフランジ部７３とは、互いに付き合わされることにより、それぞれのボルト挿通孔６２０，７３０同士が連通する。このボルト挿通孔６２０，７３０には、図略のリングギヤを固定するためのボルトが挿通される。ハウジング５には、このリングギヤから駆動源の駆動力が入力される。

第１ハウジング部材６には、第１のサイドワッシャ４１が嵌合する嵌合凹部６３が形成されている。第１のサイドワッシャ４１は、図３に示すように、円環板状の本体部４１１と、本体部４１１の外周面から径方向外方に突出して設けられた複数の突部４１２とを有している。嵌合凹部６３は、図５に示すように、第１のサイドワッシャ４１の本体部４１１が収容される環状部６３１と、複数の突部４１２がそれぞれ収容される複数の窪部６３２を有している。第１のサイドワッシャ４１は、突部４１２が窪部６３２に嵌合することで、第１ハウジング部材６に対して回り止めされる。第１のサイドワッシャ４１の本体部４１１は、図１に示すように、嵌合凹部６３における環状部６３１の底面６３１ａと、第１のサイドギヤ３１の軸方向端面３１ａとの間に配置されている。環状部６３１の底面６３１ａは、ハウジング５の内面の一部である。

同様に、第２ハウジング部材７には、図４（ａ）に示すように、第２のサイドワッシャ４２が嵌合する嵌合凹部７４が形成されている。第２のサイドワッシャ４２は、円環板状の本体部４２１と、本体部４２１の外周面から径方向外方に突出して設けられた複数の突部４２２とを有している。嵌合凹部７４は、第２のサイドワッシャ４２の本体部４２１が収容される環状部７４１と、複数の突部４２２がそれぞれ収容される複数の窪部７４２を有している。第２のサイドワッシャ４２は、突部４２２が窪部７４２に嵌合することで、第２ハウジング部材７に対して回り止めされる。第２のサイドワッシャ４２の本体部４２１は、図１に示すように、嵌合凹部７４における環状部７４１の底面７４１ａと、第２のサイドギヤ３２の軸方向端面３２ａとの間に配置されている。

ハウジング５の複数のボア５０は、第２ハウジング部材７の円筒部７１に設けられた複数の柱部７１１によって区画されている。柱部７１１は、軸方向に延在しており、その内径面７１１ａには、潤滑油供給孔７１０が開口している。複数のボア５０は、複数の柱部７１１の内径面７１１ａから円筒部７１の径方向外方に窪んで凹設されている。換言すれば、複数の柱部７１１は、周方向に隣り合うボア５０の間から径方向内方に向かって突出している。内径面７１１ａは、複数の柱部７１１の突出方向の先端面に相当する。

滑油供給孔７１０は、第２ハウジング部材７の円筒部７１を径方向に貫通して形成されており、図４（ｂ）の断面で示すように、径方向外側ほど回転方向前方側に向かって開口幅が増大するように形成されている。図４（ｂ）では、車両が前進走行する際のハウジング５の回転方向を矢印Ｒで示しており、ハウジング５がこの矢印Ｒ方向に回転することにより、トランスミッションケース内の潤滑油が掻き上げられて滑油供給孔７１０に導入される。

ボア５０は、第１のピニオンギヤ２１を収容する第１収容部５０１と、第２のピニオンギヤ２２を収容する第２収容部５０２とを有している。第１収容部５０１の内面５０１ａは、第１のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２１１及び短ギヤ部２１２の歯先面が摺動する円弧状の摺動面となっている。また、第２収容部５０２の内面５０２ａは、第２のピニオンギヤ２２の長ギヤ部２２１及び短ギヤ部２２２の歯先面が摺動する円弧状の摺動面となっている。

第１ハウジング部材６の円盤部６１には、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の軸方向一方側の軸端面２１ａ，２２ａに対向する対向面６１ａが形成されている。また、第２ハウジング部材７の円盤部７２には、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の軸方向他方側の軸端面２１ｂ，２２ｂに対向する対向面７２ａが形成されている。対向面６１ａ，７２ａは、軸方向に対して垂直な平坦面である。

第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の長ギヤ部２１１，２２１及び短ギヤ部２１２，２２２、ならびに第１及び第２のサイドギヤ３１，３２のギヤ部３１１，３２１は、噛み合いによって軸方向のスラスト力を発生させるヘリカルギヤである。これにより、ハウジング５に駆動力が入力され、この駆動力が複数のピニオンギヤ組２を経て第１及び第２のサイドギヤ３１，３２から出力される際、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２ならびに第１及び第２のサイドギヤ３１，３２には、軸方向のスラスト力が作用する。そして、このスラスト力により、第１及び第２のサイドギヤ３１，３２と第１及び第２のサイドワッシャ４１，４２もしくはセンタワッシャ４０との間に摩擦力が発生する。この摩擦力は、第１のサイドギヤ３１と第２のサイドギヤ３２との差動を制限する差動制限力となる。

また、第１のピニオンギヤ２１は、第１のサイドギヤ３１との噛み合い反力により、長ギヤ部２１１が第１収容部５０１の内面５０１ａに押し付けられ、第２のピニオンギヤ２２は、第２のサイドギヤ３２との噛み合い反力により、長ギヤ部２２１が第２収容部５０２の内面５０２ａに押し付けられる。そして、これらの噛み合い反力によって発生する摩擦力も、第１のサイドギヤ３１と第２のサイドギヤ３２との差動を制限する差動制限力となる。

第１のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２１１及び短ギヤ部２１２の歯先面と第１収容部５０１の内面５０１ａとの摩擦摺動、ならびに第２のピニオンギヤ２２の長ギヤ部２２１及び短ギヤ部２２２の歯先面と第２収容部５０２の内面５０２ａとの摩擦摺動は、ボア５０内に供給された潤滑油によって潤滑される。ここで、ボア５０には、ハウジング５の径方向における外径側の底部に開口が形成されていない。より具体的には、第１収容部５０１の内面５０１ａ及び第２収容部５０２の内面５０２ａの何れにも潤滑油を流出させる孔の開口が形成されておらず、潤滑油供給孔７１０から供給された潤滑油は、ボア５０内に貯留される。すなわち、ボア５０は、潤滑油溜まり構造を有している。

また、第１ハウジング部材６の円盤部６１には、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の中心軸（自転軸）よりもハウジング５の径方向内方で第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の軸方向一方側の軸端面２１ａ，２２ａに対向する部位に、軸方向の貫通孔６１０が形成されている。

同様に、第２ハウジング部材７の円盤部７２には、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の中心軸（自転軸）よりもハウジング５の径方向内方で第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の軸方向他方側の軸端面２１ｂ，２２ｂに対向する部位に、軸方向の貫通孔７２０が形成されている。第１ハウジング部材６の貫通孔６１０は、円盤部６１の対向面６１ａに対して垂直に形成されており、第２ハウジング部材７の貫通孔７２０は、円盤部７２の対向面７２ａに対して垂直に形成されている。

図４（ｂ）では、第１のピニオンギヤ２１の中心軸をＣ_１で示すと共に、第２のピニオンギヤ２２の中心軸をＣ_２で示し、中心軸をＣ_１と中心軸をＣ_２とを通過する直線を仮想線Ｌとして二点鎖線で示している。貫通孔７２０は、その全体が仮想線Ｌよりも径方向内方に形成されている。なお、第１ハウジング部材６の貫通孔６１０も、同様の位置及び範囲に形成されている。すなわち、本実施の形態において、「ハウジング５の径方向における外径側の底部に開口が形成されていない。」とは、仮想線Ｌよりも外径側におけるボア５０の内面に開口が形成されていないことをいう。

これらの貫通孔６１０，７２０により、ボア５０内に第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２を潤滑するために十分な量の潤滑油を確保することができると共に、過剰な潤滑油がボア５０から排出されるので、潤滑油をハウジング５の内外で円滑に循環させることが可能となる。なお、本実施の形態では、軸方向から見た貫通孔６１０，７２０が、径方向に対して直交する方向に長い長円形状であるが、第１及び第２のピニオンギヤ２１，２２の中心軸よりもハウジング５の径方向内方に形成されていれば、長円形状に限らず例えば丸孔であってもよい。また、本実施の形態では、各ボア５０に対応する対向面６１ａ，７２ａにそれぞれ単一の貫通孔６１０，７２０が形成されているが、それぞれの対向面６１ａ，７２ａに複数の貫通孔６１０，７２０が開口していてもよい。

また、第１ハウジング部材６には、図５及び図６に示すように、複数の柱部７１１のそれぞれの内径面７１１ａから第１のサイドワッシャ４１に潤滑油を導く複数の導油溝６５が形成されている。導油溝６５は、軸方向に対して垂直な平面６５ａから軸方向に窪んで形成されており、この平面６５ａには柱部７１１が軸方向に突き合わされている。なお、平面６５ａと柱部７１１との間に、僅かな隙間が形成されていてもよい。

導油溝６５は、嵌合凹部６３の外縁に連通して、嵌合凹部６３と柱部７１１の内径面７１１ａと間に延在している。本実施の形態では、ハウジング５の周方向における導油溝６５の幅が内径側ほど広く、導油溝６５の内径側の端部が窪部６３２に連通している。これにより、潤滑油供給孔７１０から供給された潤滑油が柱部７１１の内径面７１１ａ及び導油溝６５を経由して第１のサイドワッシャ４１と第１のサイドギヤ３１の軸方向端面３１ａとの間に円滑に供給される。なお、導油溝６５の内径側の端部が嵌合凹部６３の環状部６３１に連通していてもよい。

また、第２ハウジング部材７の円盤部７２にも、第１ハウジング部材６の導油溝６５と同様の導油溝を形成してもよい。この場合、第２のサイドワッシャ４２にも円滑に潤滑油が供給される。また、第２ハウジング部材７のみに、潤滑油を柱部７１１の内径面７１１ａから第２のサイドワッシャ４２に導く導油溝を形成してもよい。つまり、ハウジング５には、複数の柱部７１１のそれぞれの内径面７１１ａから第１及び第２のサイドワッシャ４１，４２の少なくとも何れかに潤滑油を導く導油溝が形成されていれば、ハウジング５の内部における摺動部の潤滑性を高めることができる。

（従来例）
次に、図７及び図８を参照して、従来例について説明する。この従来例は、ボア５０の底部に貫通孔７１３，７１４が形成されると共に、第１ハウジング部材６及び第２ハウジング部材７の対向面６１ａ，７２ａに開口する軸方向の貫通孔６１１，７２１が、上記実施の形態の貫通孔６１０，７２０よりも径方向外方に形成されている。また、潤滑油を柱部７１１の内径面７１１ａから第２のサイドワッシャ４２に導く導油溝が形成されておらず、第１のハウジング部材６の対向面６１ａと嵌合凹部６３との間に、嵌合凹部６３を画成する環状の壁部６４が軸方向に突出して設けられている。なお、図７及び図８では、上記の実施の形態と共通する構成要素については、図４及び図５に付したものと同一の符号を付している。

この従来例では、ボア５０の底部に形成された貫通孔７１３，７１４、及び対向面７２ａに形成された貫通孔７２１を介して潤滑油が流入出し得るが、ハウジング５の回転速度が高速になるにつれ、ボア５０内の潤滑油が貫通孔７１３，７１４から遠心力によって排出されやすくなり、第１のピニオンギヤ２１の長ギヤ部２１１及び短ギヤ部２１２の歯先面と第１収容部５０１の内面５０１ａとの摩擦摺動、及び第２のピニオンギヤ２２の長ギヤ部２２１と短ギヤ部２２２の歯先面と第２収容部５０２の内面５０２ａとの摩擦摺動の潤滑を十分に行えなくなるおそれがある。

また、嵌合凹部６３を画成する環状の壁部６４が形成されていることにより、貫通孔７１３，７１４から潤滑油が供給されても、第１のサイドワッシャ４１に潤滑油が流入しにくく、第１のサイドワッシャ４１と第１のサイドギヤ３１の軸方向端面３１ａとの摩擦摺動の潤滑を十分に行えないおそれがある。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、ボア５０が、ハウジング５の径方向における外径側の底部に開口が形成されていない潤滑油溜まり構造を有しているので、ハウジング５内に供給される潤滑油が少ない場合にも、ハウジング５内の摺動部における油切れの発生を抑制することができ、摩耗や発熱を抑えることが可能となる。また、潤滑油供給孔７１０から供給された潤滑油が、柱部７１１の内径面７１１ａ及び導油溝６５を経由して第１のサイドワッシャ４１と第１のサイドギヤ３１の軸方向端面３１ａとの間に円滑に供給される。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。

１…差動装置 ２…ピニオンギヤ組
２１…第１のピニオンギヤ ２１…第２のピニオンギヤ
２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ…軸端面 ２２…第２のピニオンギヤ
３１…第１のサイドギヤ ３２…第２のサイドギヤ
４１…第１のサイドワッシャ ４２…第２のサイドワッシャ
５…ハウジング ５０…ボア
６１０…貫通孔 ６３…嵌合凹部
６５…導油溝 ７１０…潤滑油供給孔
７１１…柱部 ７１１ａ…内径面
７２０…貫通孔

Claims (4)

1. 第１及び第２のピニオンギヤを互いに噛み合わせてなる複数のピニオンギヤ組と、前記第１のピニオンギヤに噛み合う第１のサイドギヤと、前記第２のピニオンギヤに噛み合う第２のサイドギヤと、前記複数のピニオンギヤ組をそれぞれ収容する複数のボアが形成されたハウジングとを備え、
   前記第１及び第２のピニオンギヤは、前記ハウジングの回転軸を公転軸とし、かつ前記公転軸に平行な自転軸を中心として前記ボア内で回転可能に保持されており、
   前記ハウジングは、前記複数のボアを区画する複数の柱部を有し、これら複数の柱部の内径面に潤滑油の供給孔が開口しており、
   前記複数のボアは、前記複数の柱部のそれぞれの前記内径面から径方向外方に窪んで凹設されており、かつその外径側の底部に開口が形成されていない潤滑油溜まり構造を有する、
   差動装置。
2. 前記ハウジングには、前記第１及び第２のピニオンギヤの中心軸よりも前記ハウジングの径方向内方で前記第１及び第２のピニオンギヤの軸端面に対向する部位に、軸方向の貫通孔が形成されている、
   請求項１に記載の差動装置。
3. 前記第１及び第２のサイドギヤと前記ハウジングの内面との間に、第１及び第２のサイドワッシャがそれぞれ配置されており、
   前記ハウジングには、前記複数の柱部のそれぞれの前記内径面から前記第１及び第２のサイドワッシャのうち少なくとも何れかのサイドワッシャに潤滑油を導く導油溝が形成されている、
   請求項１又は２に記載の差動装置。
4. 前記ハウジングには、前記少なくとも何れかのサイドワッシャが嵌合する嵌合凹部が形成されており、
   前記導油溝は、前記嵌合凹部の外縁に連通して、前記嵌合凹部と前記柱部の前記内径面との間に延在している、
   請求項３に記載の差動装置。

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