WO2012039032A1 - シャフト装置 - Google Patents

Abstract

　シャフトの良好な潤滑状態を確保できるシャフト装置を提供する。シャフト装置の筐体（４０）には、軸方向（１００）に対して交差する方向に、ピン（７１）が挿通される第一挿通穴（４４）が形成され、シャフト（５０）には、軸方向（１００）に対して交差する方向に、ピン（７１）が挿通される第二挿通穴（５４）が形成される。ピン（７１）が第一挿通穴（４４）と第二挿通穴（５４）との両方に亘って配置されることにより、シャフト（５０）は筐体（４０）に対して相対的に固定される。筐体（４０）にはさらに、ピン（７１）の一部が第二挿通穴（５４）に挿入された状態でのシャフト（５０）の周方向の回転を許容する空間（４５）が形成されている。

Description

シャフト装置

　本発明は、シャフト装置に関し、特に、シャフトとシャフトを収容する筐体とを備えるシャフト装置に関する。

　自動車などの車両に搭載される差動装置に関し、従来、デフケースの周壁部に設けられる貫通孔にピニオンシャフトを挿入し、デフケースの周壁部に貫通孔に対して直交する方向に穿設されるピン挿入孔にピンを挿入することによって、ピンをピニオンシャフトに係止させることでピニオンシャフトをデフケースに抜け止め固定する構造が提案されている（たとえば、特開２００８－１２８４４０号公報（特許文献１）参照）。

特開２００８－１２８４４０号公報

　自動車用の差動装置では、左右輪の高差動や高負荷により、ピニオンギヤがピニオンシャフトに対し摺動する場合がある。そのため、ピニオンギヤとピニオンシャフトとの間に潤滑用のオイルを常に供給できる構成とすることが重要視されている。

　通常、ピニオンシャフトは、ピニオンギヤと対向する一部のみのピニオンシャフトの外周面が切削加工され、ピニオンシャフトとピニオンギヤとの間に潤滑オイル供給用の空間が形成される。ピニオンシャフトがデフケースに対し軸方向に相対移動すると、上記のオイル供給空間がピニオンシャフトとピニオンギヤとの対向する位置から外れるので、ピニオンシャフトとピニオンギヤとの間のオイルによる潤滑性能が低下する。

　本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、シャフトの良好な潤滑状態を確保できる、シャフト装置を提供することである。

　本発明に係るシャフト装置は、筐体と、筐体に収容されるシャフトと、シャフトの軸方向の移動を制限するピンと、を備える。筐体には、軸方向に対して交差する方向に、ピンが挿通される第一挿通穴が形成されている。シャフトには、軸方向に対して交差する方向に、ピンが挿通される第二挿通穴が形成されている。ピンが第一挿通穴と第二挿通穴との両方に亘って配置されることにより、シャフトは筐体に対して相対的に固定される。筐体にはさらに、ピンの一部が第二挿通穴に挿入された状態でのシャフトの周方向の回転を許容する空間が形成されている。

　上記シャフト装置において、空間は、第一挿通穴の内壁の一部が軸方向に対して直交する径方向に窪んで形成されていてもよい。

　上記シャフト装置において、ピンは、軸方向に対して直交する径方向に沿って第二挿通穴に挿入されており、空間は、ピンの軸方向の寸法よりもわずかに大きい軸方向の寸法を有してもよい。

　上記シャフト装置において、ピンは、シャフトの周方向の回転に伴って筐体に対して摺動してもよい。

　上記シャフト装置において、シャフトは、筐体に形成された円筒状の収容穴に収容されており、空間は、収容穴の直径よりも大きい内径を有してもよい。

　上記シャフト装置において、空間は、軸方向から見た形状が円形状に形成されていてもよい。

　上記シャフト装置において、空間は、収容穴と中心を共有してもよい。
　上記シャフト装置において、ピンが第一挿通穴と第二挿通穴との両方に亘って配置された状態でシャフトを周方向に回転させようとする回転トルクがシャフトに作用するとき、収容穴の径よりも径方向外側の位置でピンが折損してもよい。

　上記シャフト装置において、ピンには、ピンの他の部分と比較して強度の小さい脆弱部が設けられており、脆弱部は、シャフトが収容穴に収容され、第二挿通穴にピンが挿通された状態で、収容穴の径よりも径方向外側に位置する部位に設けられていてもよい。

　上記シャフト装置において、脆弱部は、ピンが機械加工されピンの一部が除去された欠損部を含んでもよい。

　上記シャフト装置において、欠損部は、ピンが周方向の全周に亘って機械加工され、ピンが縮径されて形成されていてもよい。

　上記シャフト装置において、欠損部は、ピンを貫通する孔形状に形成されていてもよい。

　上記シャフト装置において、筐体は、車両用の差動装置のケースであり、シャフトは、差動装置のピニオンシャフトであり、差動装置のピニオンギヤの回転中心軸として構成されてもよい。

　本発明のシャフト装置によると、シャフトの良好な潤滑状態を確保することができる。

本発明の実施の形態１に従った差動装置の断面図である。 図１に示す領域ＩＩ付近を拡大して示す差動装置の部分断面図である。 デフケースに形成された挿通穴の構成を示す断面図である。 図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿うデフケースの断面図である。 図３中のＶ－Ｖ線に沿うデフケースの断面図である。 図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿うデフケースの断面図である。 ピンの構成の詳細を示す側面図である。 デフケースおよびピニオンシャフトに形成された挿通穴にピンを挿通した状態を示す断面図である。 ピンが折損した状態を示す断面図である。 ピニオンシャフトとともにピンが回転する状態を示す断面図である。 実施の形態２のピンの構成の詳細を示す側面図である。 図１１中のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿うピンの断面図である。 実施の形態３のピンの構成の詳細を示す側面図である。

　以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に従った差動装置１の断面図である。差動装置１は、駆動力源より入力される回転力の一部を、ドライブシャフト５３を経由させて左右の車輪へ伝達する。差動装置１は、デフキャリア１０内に収容されている。デフキャリア１０は箱型であり、その内部に各部品を収納するための空間を有する。デフキャリア１０内にはオイルが存在し、このオイルが差動装置１のさまざまな機構を冷却および潤滑する。

　デフキャリア１０には、ドライブピニオン２０が保持されている。ドライブピニオン２０は、インプットシャフト２１と一体に構成されており、回転可能に保持されている。インプットシャフト２１は、ベアリング１２，１３によりデフキャリア１０に保持されており、ドライブピニオン２０を回転させることが可能である。

　ドライブピニオン２０は、リングギヤ３０と噛み合っている。リングギヤ３０の一部分がデフキャリア１０内のオイルに浸され、リングギヤ３０が回転することでオイルをかき上げることが可能となる。リングギヤ３０とドライブピニオン２０とは所定のバックラッシを有するように噛み合っている。

　リングギヤ３０には、デフケース４０が接続されている。リングギヤ３０は、デフケース４０にボルト結合され、デフケース４０により保持されている。駆動力源で発生し、変速機で駆動力、回転速度および回転方向が変換された動力は、ドライブピニオン２０およびリングギヤ３０を経て、デフケース４０に伝達される。

　デフケース４０は、ピニオンシャフト５０を保持する。デフケース４０には、収容穴４３が形成されている。この収容穴４３にピニオンシャフト５０が差し込まれ、ピニオンシャフト５０が収容穴４３の内部に収容されている。デフケース４０には、ピン７１が挿通される挿通穴４４が形成されている。ピニオンシャフト５０には、ピン７１が挿通される挿通穴５４が形成されている。挿通穴４４，５４内に配置されたピン７１により、ピニオンシャフト５０は、デフケース４０内で保持されている。

　ピニオンシャフト５０は、図１中の両矢印で示す軸方向１００に沿って延在している。ピニオンシャフト５０は、ピニオンギヤ５１を自転可能で、かつ公転可能に保持している。一対のサイドギヤ５２は、ピニオンギヤ５１と噛み合うように配置されている。サイドギヤ５２はドライブシャフト５３とスプライン嵌合しており、サイドギヤ５２の回転はドライブシャフト５３へ伝えられる。

　ドライブシャフト５３は、デフケース４０とともに回転運動を行なう。デフケース４０は、仮想の回転中心線である回転軸３１をドライブシャフト５３と共有するように設けられている。ドライブシャフト５３は、回転軸３１回りに回転可能に設けられており、デフキャリア１０は固定されている。つまり、ドライブシャフト５３は、ドライブシャフト５３を取り囲むデフキャリア１０に対して、回転軸３１回りに相対的に回転可能に設けられている。

　デフケース４０はベアリング６０によりデフキャリア１０に回転可能に保持されている。ベアリング６０は、デフケース４０と接触するインナーレース６１、デフキャリア１０と接触するアウターレース６３およびインナーレース６１およびアウターレース６３の間に介在する転動体としてのローラ６２とを有する。

　サイドギヤ５２は、回転軸３１に直交する平坦形状のスラスト面１５３と、スラスト面１５３の内周側に位置する内周面としての貫通孔１５１と、スラスト面１５３の外周側に位置する外周面１５２と、ピニオンギヤと噛み合う歯面１５４と、を有する。外周面１５２は円筒面であり、回転軸３１に対して平行に配置される。外周面１５２は、デフケース４０の内周面４１と接触している。外周面１５２が接触するデフケース４０の内周面４１も、回転軸３１に対して平行に構成されている。

　ドライブシャフト５３がサイドギヤ５２に形成された貫通孔１５１と嵌合し、ドライブシャフト５３とサイドギヤ５２とは一体的に回転する。スラスト面１５３は貫通孔１５１から外周面１５２まで延びており、回転軸３１に対して直交する。スラスト面１５３は、回転軸３１方向に突出する部分がなく平坦な面で構成されている。歯面１５４は、直線状に延びている。歯面１５４は円錐面上に位置しており、スラスト面１５３から遠ざかるについて径が小さくなるように構成されている。なおサイドギヤ５２は、歯面１５４が捩られたいわゆるスパイラルギヤであってもよい。

　旋回時や路面に凹凸がある場合などに左右のドライブシャフト５３に回転差を与えて車両の円滑な走行を可能とするディファレンシャルギヤは、ピニオンギヤ５１とサイドギヤ５２とにより構成されている。ピニオンギヤ５１はデフケース４０に取り付けられており、このピニオンギヤ５１にサイドギヤ５２が噛み合っている。またサイドギヤ５２は、スプラインによりドライブシャフト５３と結合している。

　車両が平坦路を直進する場合には、左右の駆動輪の転がる距離が等しい。そのため左右のサイドギヤ５２は同じ回転速度で回転し、サイドギヤ５２の間に挟まれたピニオンギヤ５１は自転せず、デフケース４０、ピニオンギヤ５１およびサイドギヤ５２は一体となって公転する。

　車両がカーブを曲がる場合には、カーブ外側の駆動輪の転がる距離がカーブ内側の駆動輪よりも長いため、カーブ外側のサイドギヤ５２はカーブ内側のサイドギヤ５２よりも速く回転する。このとき、カーブ外側のサイドギヤ５２はデフケース４０よりも速く回転しており、カーブ内側のサイドギヤ５２はデフケース４０よりも遅く回転している。したがって、デフケース４０に取り付けられ左右のサイドギヤ５２の間に挟まれたピニオンギヤ５１は、公転だけでなく自転もするようになる。これにより、異なる速度で回転している左右のサイドギヤ５２にデフケース４０からの動力を伝えることを可能にしている。

　このようなディファレンシャルギヤの働きにより、車両は駆動輪と路面との間ですべりを起こすことなく、円滑にカーブを曲がったり、凹凸路面を走行したりすることができる。

　以下、本実施の形態に係る、シャフト装置について説明する。シャフト装置は、筐体と、筐体に収容されるシャフトとを備える。上記筐体は、本実施の形態の場合、車両用の差動装置１のデフケース４０であり、上記シャフトは、差動装置１のピニオンシャフト５０である。ピニオンシャフト５０は、差動装置１のピニオンギヤ５１の回転中心軸として構成される。

　図２は、図１に示す領域ＩＩ付近を拡大して示す差動装置１の部分断面図である。図３は、デフケース４０に形成された挿通穴４４の構成を示す断面図である。図４は、図３中のＩＶ－ＩＶ線に沿うデフケース４０の断面図である。図５は、図３中のＶ－Ｖ線に沿うデフケース４０の断面図である。図６は、図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿うデフケース４０の断面図である。

　図２～図６を適宜参照して、デフケース４０には、ピン７１が挿通される第一挿通穴としての挿通穴４４が形成されている。ピニオンシャフト５０は、略円筒状に形成されており、デフケース４０に形成された円筒状の収容穴４３に収容されている。ピニオンシャフト５０には、ピン７１が挿通される第二挿通穴としての挿通穴５４が形成されている。挿通穴４４，５４は、図１に示す軸方向１００に対して交差する方向、典型的には軸方向１００に対して直交する方向に沿って延びるように、形成されている。

　ピン７１は、軸方向１００に対して直交する径方向に沿って、挿通穴４４，５４に挿入されている。ピン７１は、挿通穴４４と挿通穴５４との両方に亘って延在するように、挿通穴４４および挿通穴５４に挿通されて配置されている。ピン７１が挿通穴４４と挿通穴５４との両方に亘って配置されることにより、ピニオンシャフト５０は、デフケース４０に対して相対的に固定されている。ピン７１は、挿通穴４４，５４の内部に挿入されることにより、ピニオンシャフト５０のデフケース４０に対する軸方向１００の相対移動を制限するとともに、円筒形状を有するピニオンシャフト５０の周方向の回転移動を制限する。

　ピニオンシャフト５０に形成された挿通穴５４は、軸方向１００に対して交差する方向にピニオンシャフト５０を貫通する、貫通孔として形成されている。挿通穴５４は、円筒状のピニオンシャフト５０の径方向に、ピニオンシャフト５０を貫通する。挿通穴５４は、円筒状のピニオンシャフト５０の中心軸線を通るように、ピニオンシャフト５０に穿設されている。挿通穴５４の延びる方向は、ピニオンシャフト５０の中心軸線と交差する。典型的には、挿通穴５４の延びる方向は、ピニオンシャフト５０の中心軸線と直交する。

　デフケース４０にはさらに、空間４５が形成されている。図５に特に明確に示されるように、空間４５は、軸方向１００から見た形状が円形状に形成されている。空間４５が形成する円形状は、円筒状の収容穴４３と中心を共有する。図５における紙面垂直方向が図１に示す軸方向１００であり、空間４５および収容穴４３の軸方向１００から見た平面形状は、同心円の形状を形成している。軸方向１００から見て、収容穴４３と空間４５とは、同心円状にデフケース４０に形成されている。空間４５は、収容穴４３の直径よりも大きい内径を有する。

　図３および図５を参照して、図３中の上下方向に示す軸方向１００の空間４５の寸法は、軸方向１００に直交する径方向の空間４５の径と比較して小さい。空間４５は、円板状に形成されている。図２および図３を参照して、空間４５が形成する円板の厚み方向の寸法（すなわち、空間４５の軸方向１００の寸法）は、ピン７１の軸方向１００の寸法よりもわずかに大きい。

　図５に示すように、空間４５は、ピニオンシャフト５０の移動を抑制するためのピン７１が挿通される挿通穴４４の内壁の一部が径方向に窪むように、挿通穴４４の内部空間の一部が軸方向１００に対して直交する径方向に広げられて、形成されている。ピン７１は、端面形状が円形状の、略円筒状の外形を有する。ピン７１を挿通するための挿通穴４４もまた、円筒状の内壁形状を有する。空間４５は、挿通穴４４の延びる方向（図５に示す図中左右方向）に対し直交する方向（図５中上下方向）の両方に、半円板状の中空空間が張り出すように、デフケース４０が加工されて形成されている。

　図７は、ピン７１の構成の詳細を示す側面図である。ピン７１は、略円筒形状の外形を有する。ピン７１は、ピン７１の一端を成す平坦な円形状の先端部７３と、ピン７１の他端を成す平坦な円形状の先端部７４と、を有する。ピン７１は、先端部７３に近接する位置でピン７１が周方向の全周に亘って機械加工され、ピン７１の一部が除去されて縮径されて形成された、欠損部７２を有する。欠損部７２は、ピン７１の他の部分よりも径が小さいために、ピン７１の他の部分と比較して強度の小さい脆弱部を形成する。

　ピン７１は、欠損部７２よりも先端部７３側の頭部７５と、欠損部７２よりも先端部７４側の胴部７６とを有する。頭部７５と、欠損部７２と、胴部７６との表面形状は、円筒状に形成されている。先端部７３側の胴部７６の端部にはテーパ部７８が設けられている。テーパ部７８において、胴部７６と比較して径の小さい欠損部７２へ向かってピン７１の外表面の径が徐々に縮小する。先端部７４側の胴部７６の端部にも同様のテーパ部７７が設けられており、テーパ部７７において、胴部７６と比較して径の小さい先端部７４へ向かってピン７１の外表面の径が徐々に縮小する。

　棒状のピン７１の延在方向における頭部７５の寸法は、胴部７６の寸法と比較して小さい。ピン７１の延在方向における頭部７５と胴部７６との寸法の比は、欠損部７２を形成する位置によって調整できる。たとえば、欠損部７２とテーパ部７８との境界を形成する円環状の境界部７９からピン７１の先端部７３までの距離と、境界部７９からピン７１の他方の先端部７４までの距離との比を、１：６としてもよい。この比に限られず、ピン７１がピニオンシャフト５０に組み付けられたときピニオンシャフト５０の挿通穴５４の外部に位置する部位に欠損部７２が形成されれば、ピン７１の延在方向における頭部７５と胴部７６との寸法の比は任意に調整することが可能である。

　欠損部７２は、ピン７１にせん断応力が作用するときに最も折損しやすい程度に、ピン７１の他の部分と比較して十分に小さい強度を有する。欠損部７２の強度を小さくするには欠損部７２の径をピン７１の他の部分よりも小さく形成すればよい。一方、欠損部７２は、差動装置１の通常運転時には折損しないための強度を有する必要がある。たとえば欠損部７２は、ピニオンギヤ５１とピニオンシャフト５０との間の通常潤滑時の摩擦抵抗によりピニオンシャフト５０に作用するトルクによってはピン７１が折損せず、ピニオンギヤ５１とピニオンシャフト５０との摺動部が焼き付いた場合にのみピン７１が折損するような強度を有する必要がある。このような強度を有するために、たとえば欠損部７２の径がピン７１の頭部７５および胴部７６の径の２／３となるように、ピン７１を加工して欠損部７２を形成してもよい。

　ピン７１の延在方向における欠損部７２を形成する位置は、先端部７４へより近い位置であれば、ピン７１の強度の点で好ましい。一方、先端部７３へより近い位置に欠損部７２を形成すれば、後述するピニオンシャフト５０の抜け止めのために有利となる。

　以上の構成を備える空間４５とピン７１とによって、デフケース４０に対するピニオンシャフト５０の軸方向１００の相対移動を防止できる原理について、以下に説明する。図８は、デフケース４０およびピニオンシャフト５０に形成された挿通穴４４，５４にピン７１を挿通した状態を示す断面図である。図８では、デフケース４０に形成された収容穴４３にピニオンシャフト５０が収容され、デフケース４０の挿通穴４４が外部へ開口する開口部を経由してピン７１が挿通穴４４に挿入され、さらにピニオンシャフト５０の挿通穴５４にピン７１が挿通された状態が図示されている。

　図８に示す状態で、ピニオンシャフト５０を貫通して形成された挿通穴５４を貫通するように、ピン７１は配置されている。ピン７１の頭部７５から欠損部７２に至る部位はデフケース４０の挿通穴４４の内部に保持され、ピン７１の胴部７６は空間４５においてピニオンシャフト５０を貫通している。ピン７１の延在方向における胴部７６の長さは、円板状の空間４５の径と略同一とされている。つまり、図８に示すように、ピン７１の先端部７４から境界部７９までの距離と、空間４５の直径とは、ほぼ同一である。

　また図８に示す状態で、ピン７１に形成された欠損部７２は、ピニオンシャフト５０を収容する円筒状の収容穴４３の径よりも径方向外側に位置する部位に設けられている。ピン７１がデフケース４０の挿通穴４４とピニオンシャフト５０の挿通穴５４との両方に亘って配置されており、欠損部７２は挿通穴４４の内部に配置されている。欠損部７２は、円筒状の収容穴４３の内周面よりも収容穴４３の軸線からの距離の大きい、収容穴４３の内周面と比較して径方向外側の位置に配置されている。

　図８に示すピン７１を挿通穴４４，５４に完全に挿入した状態で、欠損部７２が意図された位置に配置されるように、挿通穴４４、空間４５およびピン７１が形成されるのが望ましい。たとえば、ピン７１を挿通穴４４，５４内へ圧入するとき、ピン７１の先端部７４が空間４５の壁面に当接して、ピン７１が位置決めされてもよい。このようにすれば、ピン７１の圧入と同時に、欠損部７２を容易に位置決めすることができるので、ピン７１に作用するせん断応力によって確実に欠損部７２の位置でピン７１を折損させることができる。

　図９は、ピン７１が折損した状態を示す断面図である。車両用の差動装置１では、車両の左右輪の高差動や高負荷により、ピニオンギヤ５１とピニオンシャフト５０との間の摺動抵抗が増加すると、ピニオンシャフト５０を周方向に回転させようとする大きな回転トルクがピニオンシャフト５０に作用する。

　この回転トルクにより、ピニオンシャフト５０の回転止め機能を有するピン７１には、ピン７１を曲げようとするせん断応力が作用する。ピン７１の頭部７５がデフケース４０の挿通穴４４内に配置されているために、ピニオンシャフト５０がデフケース４０に対し相対回転しようとすると、ピニオンシャフト５０とともに回転しようとするピン７１が挿通穴４４の壁面を押圧する応力の反作用で、デフケース４０から頭部７５に応力が作用する。

　デフケース４０からピン７１に作用する応力がピン７１の耐力を超えると、ピン７１は破損する。ピン７１は、最も強度の小さい脆弱部を形成する欠損部７２において折損する。上述した通り、ピニオンシャフト５０を収容する円筒状の収容穴４３の径よりも径方向外側に、ピン７１の折損の起点となる欠損部７２が設けられている。そのため、欠損部７２を折損の起点として、ピン７１は、収容穴４３の径よりも径方向外側の位置で折損する。

　図９には、ピン７１が折損した後の、空間４５の内部に残るピン７１の胴部７６が示されている。ピン７１が破損した後でも、ピン７１の胴部７６はピニオンシャフト５０の挿通穴５４を貫通して配置されており、胴部７６の先端部７４側の端部と境界部７９側の端部との両方は挿通穴５４の外部に配置されている。ピン７１が折損した状態で、ピン７１の一部は挿通穴５４の内部に配置され、一方、ピン７１の他の一部は、挿通穴５４からピニオンシャフト５０の外部へ突出し、収容穴４３の径よりも径方向外側へ延在する。

　図９に示す状態で、ピニオンシャフト５０の回転止め機能を有していたピン７１が折損しその延在長さが小さくなったため、ピニオンシャフト５０の周方向の回転が可能とされている。ピン７１が欠損部７２で折損した状態で、ピニオンシャフト５０は、デフケース４０に対し相対回転可能に、収容穴４３に収容されている。

　図１０は、ピニオンシャフト５０とともにピン７１が回転する状態を示す断面図である。デフケース４０に形成された空間４５は、ピン７１の一部が挿通穴５４に挿入された状態でのピニオンシャフト５０の周方向の回転を許容する。空間４５は、ピン７１の一部が挿通穴５４に挿入された状態でピニオンシャフト５０が周方向にデフケース４０に対し相対回転するときの、デフケース４０に対するピン７１の相対運動を妨げないように、形成されている。空間４５は、ピニオンシャフト５０とともにデフケース４０に対し相対回転するピン７１の移動経路に干渉しないように、デフケース４０がくり抜かれ、デフケース４０の一部が除去されるようにデフケース４０が加工されて、形成されている。

　そのため、図１０に示すように、ピニオンシャフト５０に作用する回転トルクによって、ピニオンシャフト５０とピン７１とは一体となってデフケース４０に対し相対回転する。ピン７１は、ピニオンシャフト５０の周方向の回転に伴ってデフケース４０に対して摺動する。ピニオンシャフト５０を収容する収容穴４３の直径よりも大きい内径を有する空間４５にピン７１の一部が突出し、収容穴４３の径よりも径方向外側へピン７１の端部がピニオンシャフト５０から張り出した状態で、ピニオンシャフト５０とともにピン７１が回転する。

　ピン７１が空間４５内でピニオンシャフト５０とともに回転することで、ピニオンシャフト５０がデフケース４０から抜ける方向、すなわち図１に示す軸方向１００のピニオンシャフト５０の移動が制限される。デフケース４０に形成された空間４５の中をピン７１が回転することにより、ピン７１の回転時のさらなる折損が防止されるとともに、ピニオンシャフト５０を収容する収容穴４３の径よりも径方向外側まで延在する長さをピン７１が有しているために、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動が制限される。

　このようにして、デフケース４０に収容されるピニオンシャフト５０が回転した場合でも、軸方向１００におけるデフケース４０とピニオンシャフト５０との相対位置が変化することを抑制できる。したがって、ピニオンシャフト５０の外周面に形成されたオイル供給空間がピニオンシャフト５０とピニオンギヤ５１との間に介在するように、ピニオンシャフト５０を配置することができるので、ピニオンシャフト５０の良好な潤滑状態を確保することができる。

　以上説明した実施の形態１の装置によると、デフケース４０には、ピン７１の一部がピニオンシャフト５０の挿通穴５４に挿入された状態でのピニオンシャフト５０の周方向の回転を許容する空間４５が形成されている。ピン７１は、その一部が挿通穴５４に挿入され、他の一部が挿通穴５４の外部に配置された状態で、ピニオンシャフト５０とともにデフケース４０に対して相対回転する。挿通穴５４の外部へ突出したピン７１の一部が、デフケース４０に対するピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を妨げる。

　そのため、ピニオンシャフト５０がデフケース４０に対し相対回転してピン７１が折損した場合でも、デフケース４０に対するピニオンシャフト５０の軸方向１００の相対移動を抑制できる。したがって、ピニオンギヤ５１とピニオンシャフト５０との間に潤滑オイル供給用の空間を配置することができるので、ピニオンシャフト５０の良好な潤滑状態を確保することができる。ピン７１が折損したときに、ピニオンシャフト５０の軸方向の相対移動が妨げられるので、ピニオンシャフト５０がデフケース４０から抜けることもまた防止することができる。

　また、空間４５は、デフケース４０に形成された挿通穴４４の内壁の一部が、軸方向１００に対して直交する径方向に窪んで形成されている。このようにすれば、挿通穴４４の内部空間の一部を加工し、挿通穴４４の一部の径方向寸法を増大させることにより、容易に空間４５を形成することができる。

　また、ピン７１は、軸方向１００に対して直交する径方向に沿って挿通穴５４に挿入されており、空間４５は、ピン７１の軸方向１００の寸法よりもわずかに大きい軸方向１００の寸法を有する。空間４５の軸方向１００の寸法が小さすぎると、ピン７１が空間４５内で圧入状態となり、空間４５内でのピン７１の移動が妨げられ望ましくない。一方、空間４５の軸方向１００の寸法が大きすぎると、空間４５内でピン７１のガタツキが発生し、異音の発生の原因となる。そのため空間４５は、ピン７１の軸方向１００の寸法よりもわずかに大きい軸方向１００の寸法を有するのが望ましい。

　ピン７１がピニオンシャフト５０の回転に伴って空間４５内をデフケース４０に対して摺動するように空間４５およびピン７１の軸方向１００の寸法を設定すれば、ピン７１の滑らかな空間４５内の移動を可能にし、かつ異音の発生を抑制できるので、より好ましい。

　また、ピニオンシャフト５０は、デフケース４０に形成された円筒状の収容穴４３に収容されており、空間４５は、収容穴４３の直径よりも大きい内径を有する。このようにすれば、収容穴４３の直径よりも内径の大きい空間４５の内部にピン７１の一部を配置することができ、この状態でピン７１をピニオンシャフト５０とともにデフケース４０に対して相対回転することにより、ピン７１は確実にピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を抑制する機能を果たすことができる。

　また、空間４５は、軸方向１００から見た形状が円形状に形成されている。このようにすれば、空間４５をより容易に加工することができるので、装置の生産性を向上させることができる。このとき空間４５を収容穴４３と中心を共有するように形成すれば、確実に収容穴４３の径に対して径方向外側に空間４５を形成することができる。

　また、ピン７１が挿通穴４４，５４の両方に亘って配置された状態でピニオンシャフト５０を周方向に回転させようとする回転トルクがピニオンシャフト５０に作用するとき、収容穴４３の径よりも径方向外側の位置でピン７１が折損する。ピン７１を挿通穴４４，５４の両方に亘って配置することにより、ピン７１は、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を制限するとともに、ピニオンシャフト５０の回転止め機能をも有する。一方、ピン７１が折損した後には、ピン７１によってピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を制限する状態を保ちつつ、ピン７１とピニオンシャフト５０とを一体回転させることができる。

　ピン７１がピニオンシャフト５０の回転止め機能を有さなければ、差動装置１の通常運転時に、ピン７１とピニオンシャフト５０とが一体回転する。そのためピン７１およびピニオンシャフト５０の潤滑が必要となるが、従来の差動装置１の構造では十分に潤滑ができず、早期にピン７１自体が焼き付いてしまい、ピン７１の所望の抜け止め機能を果たせない可能性がある。これを防止するためには潤滑構造の変更が必要であり、大きな構造変更が必要とされるので、コスト増加の原因となる。これに対し、ピン７１がピニオンシャフト５０の回転止め機能を持つことで、特別な潤滑構造の変更などは必要ないため、装置のコスト増加を回避することができる。

　また、ピン７１には、ピン７１の他の部分と比較して強度の小さい脆弱部が設けられており、脆弱部は、ピニオンシャフト５０が収容穴４３に収容され、挿通穴５４にピン７１が挿通された状態で、収容穴４３の径よりも径方向外側に位置する部位に設けられている。このようにすれば、ピン７１の折損位置を脆弱部に特定することができ、ピン７１の折損後に収容穴４３よりも径方向外側にピン７１の一部を確実に配置することができるので、ピン７１は確実にピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を抑制する機能を果たすことができる。

　また、脆弱部は、ピン７１が機械加工されピン７１の一部が除去された欠損部を含む。このようにすれば、脆弱部を容易に、ピン７１の同一の位置に確実に形成することができる。ピン７１が周方向の全周に亘って機械加工され縮径されて欠損部７２を形成することにより、切削加工に代表される従来の方法を使用して、簡単に脆弱部を形成することができる。

　（実施の形態２）
　図１１は、実施の形態２のピン７１の構成の詳細を示す側面図である。図１２は、図１１中のＸＩＩ－ＸＩＩ線に沿うピン７１の断面図である。実施の形態２のピン７１では、実施の形態１と異なり、先端部７３の近傍に形成された欠損部１７２は、ピン７１を貫通する孔形状に形成されている。欠損部１７２は、丸孔形状を有し、当該丸孔の中心がピン７１の軸線と交差するように、ピン７１の径方向に沿って形成されている。欠損部１７２は、ピン７１の延在方向と交差する方向、典型的には直交する方向に延び、ピン７１を貫通している。

　このようにすれば、実施の形態１と同様に、欠損部１７２でピン７１を折損させることができるので、ピン７１を挿通穴４４，５４の両方に亘って配置しピニオンシャフト５０の抜け止めおよび回転止めを行ない、ピン７１の折損後には、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を防止しながらピン７１とピニオンシャフト５０とを一体回転させることができる。

　丸孔形状の欠損部１７２は、ピン７１をたとえばドリルを使用して穴あけ加工することで形成することができる。加工の容易さにおいては実施の形態１の欠損部７２の方が優れるものの、ピン７１を貫通する孔形状に欠損部１７２を形成することにより、ピン７１の外周面をより円筒形状に近い形状に形成することができる。したがって、挿通穴４４，５４へのピン７１の挿通時に欠損部が引っ掛かる可能性を低減できるので、挿通穴４４，５４へのピン７１の挿入の容易性が向上し、装置の組み付け時の作業性を向上することができる。

　（実施の形態３）
　図１３は、実施の形態３のピン７１の構成の詳細を示す側面図である。実施の形態３のピン７１では、実施の形態２と異なり、先端部７３の近傍にピン７１を貫通する孔形状に形成された欠損部２７２は、角穴形状を有するように形成されている。欠損部２７２は、穴の深さ方向を形成する四角形の中心がピン７１の軸線と交差するように、ピン７１の径方向に沿って形成されている。

　このようにすれば、実施の形態１と同様に、欠損部２７２でピン７１を折損させることができるので、ピン７１を挿通穴４４，５４の両方に亘って配置しピニオンシャフト５０の抜け止めおよび回転止めを行ない、ピン７１の折損後には、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を防止しながらピン７１とピニオンシャフト５０とを一体回転させることができる。

　加工の容易さにおいては実施の形態２の丸孔形状の欠損部１７２の方がより優れるものの、角穴形状の欠損部２７２を形成することにより、ピン７１にせん断応力が作用するとき角部に応力集中が発生するために、より容易にピン７１を折損させることができる。

　なお、実施の形態１～３の説明においては、ピニオンシャフト５０に形成される挿通穴５４が、ピニオンシャフト５０を貫通する貫通孔として形成される例について説明した。挿通穴５４は貫通孔に限られず、有底の穴であってもよい。この場合においても、ピン７１の一方の端部を挿通穴５４に挿通した状態で、ピン７１の他方の端部を挿通穴５４の外部に配置し、ピニオンシャフト５０を収容する収容穴の径よりも径方向外側へ張り出すようにピン７１を配置することで、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を同様に防止することができる。

　また、挿通穴５４が円筒状のピニオンシャフト５０の径方向に延びる穴として形成され、デフケース４０の挿通穴４４は円筒状の収容穴４３の径方向に延びる穴として形成される例について説明したが、この構成に限られない。上述したように、ピニオンシャフト５０と一体に回転するピン７１の回転を妨げないような形状の空間４５がデフケース４０に形成されており、このときピン７１がピニオンシャフト５０の軸方向と交差する方向に延在していれば、ピニオンシャフト５０の軸方向１００の移動を防止する効果を同様に得ることができる。つまり、挿通穴４４，５４は、軸方向１００に直交する方向に限られず、軸方向１００に交差する任意の方向に延びるほうに形成されてもよい。

　また、デフケース４０に形成される空間４５の形状は、上述した円板状に限られるものではない。たとえば軸方向１００に対し鋭角を成す方向に沿ってピン７１がピニオンシャフト５０に挿通される場合、空間４５は、円錐台形状に形成すればよい。空間４５は、ピン７１の一部が挿通穴５４に挿入された状態でのピニオンシャフト５０の周方向の回転を許容でき、ピン７１とピニオンシャフト５０とが一体として回転できるようにするものであれば、任意の形状を有してもよい。

　さらに、上述した実施の形態の説明においては、デフケース４０に収容されるピニオンシャフト５０を例に挙げシャフト装置について説明したが、本発明の装置は、他の機器にも適用可能である。たとえば、自動変速機やトランスファに使用されるプラネタリギヤのピニオン部に、本発明のシャフト装置を適用することができる。また、車両部品に限らず、すべり軸受となっているシャフトに、本発明のシャフト装置を適用することが可能である。

　以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　本発明は、車両に搭載される差動装置の、デフケースとピニオンシャフトとを含むシャフト装置に、特に有利に適用され得る。

　１　差動装置、４０　デフケース、４４，５４　挿通穴、４５　空間、５０　ピニオンシャフト、５１　ピニオンギヤ、７１　ピン、７２，１７２，２７２　欠損部、７３，７４　先端部、７５　頭部、７６　胴部、７７，７８　テーパ部、７９　境界部、１００　軸方向。

Claims (13)

1. 　筐体（４０）と、
   　前記筐体（４０）に収容されるシャフト（５０）と、
   　前記シャフト（５０）の軸方向（１００）の移動を制限するピン（７１）と、を備え、
   　前記筐体（４０）には、前記軸方向（１００）に対して交差する方向に、前記ピン（７１）が挿通される第一挿通穴（４４）が形成されており、
   　前記シャフト（５０）には、前記軸方向（１００）に対して交差する方向に、前記ピン（７１）が挿通される第二挿通穴（５４）が形成されており、
   　前記ピン（７１）が前記第一挿通穴（４４）と前記第二挿通穴（５４）との両方に亘って配置されることにより、前記シャフト（５０）は前記筐体（４０）に対して相対的に固定され、
   　前記筐体（４０）にはさらに、前記ピン（７１）の一部が前記第二挿通穴（５４）に挿入された状態での前記シャフト（５０）の周方向の回転を許容する空間（４５）が形成されている、シャフト装置。
2. 　前記空間（４５）は、前記第一挿通穴（４４）の内壁の一部が前記軸方向（１００）に対して直交する径方向に窪んで形成されている、請求の範囲第１項に記載のシャフト装置。
3. 　前記ピン（７１）は、前記軸方向（１００）に対して直交する径方向に沿って前記第二挿通穴（５４）に挿入されており、
   　前記空間（４５）は、前記ピン（７１）の前記軸方向（１００）の寸法よりもわずかに大きい前記軸方向（１００）の寸法を有する、請求の範囲第１項に記載のシャフト装置。
4. 　前記ピン（７１）は、前記シャフト（５０）の周方向の回転に伴って前記筐体（４０）に対して摺動する、請求の範囲第３項に記載のシャフト装置。
5. 　前記シャフト（５０）は、前記筐体（４０）に形成された円筒状の収容穴（４３）に収容されており、
   　前記空間（４５）は、前記収容穴（４３）の直径よりも大きい内径を有する、請求の範囲第１項に記載のシャフト装置。
6. 　前記空間（４５）は、前記軸方向（１００）から見た形状が円形状に形成されている、請求の範囲第５項に記載のシャフト装置。
7. 　前記空間（４５）は、前記収容穴（４３）と中心を共有する、請求の範囲第６項に記載のシャフト装置。
8. 　前記ピン（７１）が前記第一挿通穴（４４）と前記第二挿通穴（５４）との両方に亘って配置された状態で前記シャフト（５０）を前記周方向に回転させようとする回転トルクが前記シャフト（５０）に作用するとき、前記収容穴（４３）の径よりも径方向外側の位置で前記ピン（７１）が折損する、請求の範囲第７項に記載のシャフト装置。
9. 　前記ピン（７１）には、前記ピン（７１）の他の部分と比較して強度の小さい脆弱部が設けられており、
   　前記脆弱部は、前記シャフト（５０）が前記収容穴（４３）に収容され、前記第二挿通穴（５４）に前記ピン（７１）が挿通された状態で、前記収容穴（４３）の径よりも径方向外側に位置する部位に設けられている、請求の範囲第７項または第８項に記載のシャフト装置。
10. 　前記脆弱部は、前記ピン（７１）が機械加工され前記ピン（７１）の一部が除去された欠損部を含む、請求の範囲第９項に記載のシャフト装置。
11. 　前記欠損部（７２）は、前記ピン（７１）が周方向の全周に亘って機械加工され、前記ピン（７１）が縮径されて形成されている、請求の範囲第１０項に記載のシャフト装置。
12. 　前記欠損部（１７２）は、前記ピン（７１）を貫通する孔形状に形成されている、請求の範囲第１０項に記載のシャフト装置。
13. 　前記筐体は、車両用の差動装置（１）のケース（４０）であり、
    　前記シャフトは、前記差動装置（１）のピニオンシャフト（５０）であり、前記差動装置（１）のピニオンギヤ（５１）の回転中心軸として構成される、請求の範囲第１項に記載のシャフト装置。

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