WO2023166679A1 - 差動装置 - Google Patents

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WO2023166679A1
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side gear
pinion
central axis
gear
output shaft
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Inventor
忠彦 加藤
Original Assignee
株式会社ユニバンス
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears

Definitions

  • the present invention relates to a differential that distributes torque to two output shafts.
  • a first output shaft and a second output shaft connected on the central axis, a first side gear and a second side gear that rotate about the central axis, and an axial direction of the first side gear and the second side gear.
  • a third side gear and a fourth side gear arranged inside, a first pinion meshing with the first side gear and the second side gear, and a first pinion meshing with the third side gear and the fourth side gear;
  • a differential gear including a second pinion that rotates together with the pinion and revolves around the central axis is known (Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 distributes the torque input from the first side gear, outputs from the second side gear to the first output shaft, and outputs from the fourth side gear to the second output shaft. do.
  • the second side gear rotates in the opposite direction to the fourth side gear, so the first output shaft rotates in the same direction as the second output shaft.
  • a mechanism including an idler gear is arranged between the second side gear and the first output shaft.
  • the present invention was made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a differential gear that can be reduced in size.
  • the differential gear of the present invention comprises a first output shaft and a second output shaft connected on a central shaft, a first side gear rotating about the central shaft, and a first A second side gear that is connected to the output shaft and rotates around the central axis, meshes with the first side gear and the second side gear, rotates around the first axis perpendicular to the central axis, and revolves around the central axis.
  • the first side gear and the second side gear rotate around the central axis
  • the first output shaft is coupled to the second side gear.
  • a first pinion meshing with the first side gear and the second side gear rotates about a first axis perpendicular to the central axis and revolves around the central axis.
  • the second pinion rotates around the first axis integrally with the first pinion and revolves around the central axis.
  • a third side gear meshing with the second pinion and a fourth side gear coupled with the second output shaft rotate about the central axis.
  • a third pinion meshing with the third side gear and the fourth side gear rotates about a second axis orthogonal to the central axis.
  • the third side gear rotates in the opposite direction to the second side gear, and the third pinion rotates the fourth side gear in the opposite direction to the third side gear. do.
  • the fourth side gear rotates in the same direction as the second side gear
  • the second output shaft coupled to the fourth side gear rotates in the same direction as the first output shaft coupled to the second side gear. Rotate.
  • the size can be reduced because the mechanism including the idler gear of the prior art is not required.
  • the second shaft is arranged on the supporting portion whose rotation around the central axis is restricted. Therefore, the second shaft can be fixed to the support portion so that the third pinion, which rotates about the second shaft, does not revolve around the central shaft.
  • the second shaft is positioned closer to the central axis than the second pinion, and is arranged on a plane including the trajectory along which the first shaft revolves. there is This makes it possible to secure a space for arranging the third pinion.
  • the third side gear has a tooth surface that meshes with the second pinion and a tooth surface that meshes with the third pinion. is continuous in the face width direction.
  • FIG. 1 is a skeleton diagram of a differential gear in a first embodiment
  • FIG. FIG. 4 is a skeleton diagram of a differential gear in a second embodiment
  • FIG. 11 is a skeleton diagram of a differential gear in a third embodiment
  • FIG. 1 is a skeleton diagram of a differential gear 10 according to the first embodiment.
  • the differential gear 10 is a device that reduces the rotation speed while distributing the input torque by meshing of gears.
  • a differential gear 10 arranged in an automobile will be described.
  • the differential gear 10 includes a first output shaft 11 and a second output shaft 12 connected on a central axis O, a first side gear 13 and a second side gear 14 rotating about the central axis O, and a second side gear 14 rotating about the central axis O.
  • a third side gear 18 and a fourth side gear 21 and a third pinion 22 meshing with the third side gear 18 and the fourth side gear 21 are provided.
  • the side gears 13, 14, 18, 21 and the pinions 15, 16, 22 are bevel gears, and the engagement of the bevel gears changes the power transmission direction.
  • the first to fourth side gears 13, 14, 18 and 21 are arranged along the central axis O in the order of the first side gear 13, the fourth side gear 21, the third side gear 18 and the second side gear 14. ing.
  • the outer diameter of the first side gear 13 is larger than the outer diameter of the fourth side gear 21
  • the outer diameter of the second side gear 14 is larger than the outer diameter of the third side gear 18 .
  • the tooth flank of the first side gear 13 is tapered closer to the fourth side gear 21
  • the tooth flank of the fourth side gear 21 is tapered closer to the third side gear 18 .
  • the tooth flank of the second side gear 14 has a smaller diameter closer to the third side gear 18, and the tooth flanks 19 and 20 of the third side gear 18 have a smaller diameter closer to the fourth side gear 21. .
  • a driven gear 29 arranged coaxially with the central axis O is coupled to the first side gear 13 .
  • a drive gear 31 driven by a motor 30 meshes with the driven gear 29 .
  • the torque of the motor 30 is input to the first side gear 13 via the driving gear 31 and driven gear 29 .
  • the first output shaft 11 is connected to the second side gear 14 on the central axis O.
  • the second output shaft 12 passes through the first side gear 13 along the central axis O and is coupled to the fourth side gear 21 on the central axis O. As shown in FIG. As long as the first output shaft 11 and the second output shaft 12 are connected on the central axis O, they need not be coaxial over the entire length of the shaft.
  • the first output shaft 11 and the second output shaft 12 may have an angle with respect to the central axis O.
  • Wheels 32 are attached to the first output shaft 11 and the second output shaft 12, respectively.
  • the first output shaft 11 and the second output shaft 12 are drive shafts of an automobile. allow.
  • the second pinion 16 meshes with the third side gear 18.
  • the outer diameter of the second pinion 16 is smaller than the outer diameter of the first pinion 15 .
  • the tooth flanks of the pinions 15 and 16 decrease in diameter as they get closer to the central axis O.
  • the second pinion 16 has a different number of teeth than the number of teeth of the first pinion 15 .
  • the numbers of teeth of the side gears 13, 14, 18, 21 and the pinions 15, 16 are appropriately set in consideration of the speed reduction ratio and the like.
  • the numbers of the first pinion 15 and the number of the second pinions 16 are appropriately set to one or more depending on the maximum torque of the motor 30, the weight of the automobile, the application, and the like.
  • the first shaft 17 connects the first pinion 15 and the second pinion 16 .
  • the first axis 17 is perpendicular to the central axis O. As shown in FIG.
  • the first pinion 15 and the second pinion 16 connected by the first shaft 17 rotate together about the first shaft 17 and revolve around the central axis O together.
  • the third pinion 22 is arranged closer to the central axis O than the second pinion 16.
  • the outer diameter of the third pinion 22 is smaller than the outer diameter of the second pinion 16 .
  • the tooth flank of the third pinion 22 decreases in diameter as it gets closer to the central axis O.
  • the number of the third pinions 22 is appropriately set to one or more depending on the maximum torque of the motor 30, the weight of the automobile, the application, and the like.
  • the third pinion 22 rotates around a second axis 23 perpendicular to the central axis O. As shown in FIG.
  • the second shaft 23 extends away from the central axis O with respect to the third pinion 22 .
  • the second shaft 23 is arranged on the support portion 24 .
  • the support part 24 has a first part 25 arranged between the second pinion 16 and the third pinion 22 and a second part arranged between the first side gear 13 and the fourth side gear 21. 26, and a third portion 27 passing through the first side gear 13 along the central axis O, and are connected.
  • the second shaft 23 of the third pinion 22 is arranged on the first part 25 . Since the third portion 27 is fixed to the case 28 of the differential gear 10, the rotation of the support portion 24 around the central axis O is restricted. Therefore, the third pinion 22 cannot revolve around the central axis O.
  • the second shaft 23 attached to the first part 25 is positioned on a plane 33 including the trajectory of the first shaft 17 revolving around the central axis O. Since the second shaft 23 is positioned closer to the central axis O than the second pinion 16, a space for disposing the third pinion 22 can be secured between the second pinion 16 and the central axis O. Moreover, since the third portion 27 is provided to extend in the direction of the central axis O with respect to the plane 33 , the support portion 24 can be easily fixed to the case 28 via the third portion 27 .
  • the third side gear 18 has a tooth surface 19 that meshes with the second pinion 16 and a tooth surface 20 that meshes with the third pinion 22, which are separated in the tooth width direction of the third side gear 18. .
  • the third side gear 18 having the tooth flanks 19 and 20 with different tooth profiles can be easily manufactured.
  • the third side gear 18 may be formed by integrating two side gears each having the tooth flanks 19 and 20 . Thereby, the third side gear 18 having the tooth flanks 19 and 20 with different tooth profiles can be easily manufactured.
  • the third side gear 18 may have tooth flanks 19 and 20 that are continuous in the tooth width direction. As a result, the tooth surface 19 meshing with the second pinion 16 and the tooth surface 20 meshing with the third pinion 22 need not be provided separately.
  • FIG. 2 is a skeleton diagram of the differential gear 40 in the second embodiment.
  • the differential gear 40 includes a first output shaft 11, a second output shaft 12, a first side gear 13, a second side gear 14, a first pinion 15 and a second pinion 16, and a central axis O and a third pinion 46 meshing with the third side gear 41 and the fourth side gear 44.
  • the side gears 13, 14, 41, 44, 45 and the pinions 15, 16, 46 are bevel gears, and the direction of power transmission is changed by the meshing of the bevel gears.
  • the first to fifth side gears 13, 14, 41, 44, 45 are arranged in the order of the first side gear 13, the third side gear 41, the fourth side gear 44, the fifth side gear 45 and the second side gear 14. It is arranged along the central axis O.
  • the outer diameter of the first side gear 13 is larger than the outer diameter of the third side gear 41 .
  • the outer diameter of the fifth side gear 45 is larger than the outer diameter of the fourth side gear 44 , and the outer diameter of the second side gear 14 is larger than the outer diameter of the fifth side gear 45 .
  • the second output shaft 12 penetrates the first side gear 13 and the third side gear 41 along the central axis O and is coupled to the fourth side gear 44 on the central axis O.
  • the tooth flank of the first side gear 13 is tapered closer to the third side gear 41
  • the tooth flank of the third side gear 41 is tapered closer to the fourth side gear 44 .
  • the tooth flank of the second side gear 14 is tapered closer to the fifth side gear 45
  • the tooth flank of the fifth side gear 45 is tapered closer to the fourth side gear 44 .
  • the tooth surface of the fourth side gear 44 has a smaller diameter as it approaches the third side gear 41 .
  • the second pinion 16 meshes with the third side gear 41 and the fifth side gear 45.
  • the third pinion 46 is arranged closer to the central axis O than the second pinion 16 .
  • the outer diameter of the third pinion 46 is smaller than the outer diameter of the second pinion 16 .
  • the third pinion 46 rotates about a second axis 47 perpendicular to the central axis O. As shown in FIG.
  • the second shaft 47 extends toward the central axis O with respect to the third pinion 46 .
  • the second shaft 47 is arranged on the support portion 48 .
  • the support portion 48 passes through the first side gear 13 and the third side gear 41 along the central axis O and is fixed to the case 28 of the differential gear 40 . Since the support portion 48 is fixed to the case 28, rotation around the central axis O is restricted. Therefore, the third pinion 46 cannot revolve around the central axis O.
  • the second shaft 47 attached to the support portion 48 is positioned on the plane 33 including the trajectory of the first shaft 17 revolving around the central axis O. Since the second shaft 47 is positioned closer to the central axis O than the second pinion 16, a space for disposing the third pinion 46 can be secured between the second pinion 16 and the central axis O. Further, since the support portion 48 is provided to extend in the direction of the central axis O with respect to the flat surface 33 , the support portion 48 can be easily fixed to the case 28 .
  • the third side gear 41 has a tooth surface 42 that meshes with the second pinion 16 and a tooth surface 43 that meshes with the third pinion 46, which are continuous in the tooth width direction of the third side gear 41.
  • the teeth provided on the tooth flank 42 are connected to the teeth provided on the tooth flank 43 . Therefore, side gears meshing with the second pinion 16 and side gears meshing with the third pinion 46 can be dispensed with.
  • a side gear having a tooth surface 42 that meshes with the second pinion 16 and a side gear having a tooth surface 43 that meshes with the third pinion 46 are divided, and the two divided side gears are connected to form a third gear. It is naturally possible to use the side gear 41 of .
  • the differential gear 40 when the torque of the motor 30 is input from the first side gear 13, each gear rotates due to the rotation and revolution of the first pinion 15 and the second pinion 16, and the second side gear 14 and the second side gear 14 rotate. Torque is distributed to the fourth side gear 44 .
  • the third side gear 41 rotates in the opposite direction to the second side gear 14, and the fourth side gear 44 rotates in the opposite direction to the third side gear 41 by the third pinion 46 rotating about the second shaft 47. rotate to As a result, the fourth side gear 44 rotates in the same direction as the second side gear 14, so that the second output shaft 12 coupled to the fourth side gear 44 is connected to the first output shaft coupled to the second side gear 14. It rotates in the same direction as the axis 11 . Therefore, the differential gear 40 can achieve the same effects as the differential gear 10 in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a skeleton diagram of the differential gear 50 in the third embodiment.
  • the differential gear 50 includes a first output shaft 11 and a second output shaft 12 connected on the central axis O, a first side gear 51 and a second side gear 52 rotating about the central axis O, and a second A first pinion 53 meshing with one side gear 51 and a second side gear 52, a second pinion 54 arranged farther from the central axis O than the first pinion 53, and rotating about the central axis O.
  • a third side gear 56 , a fourth side gear 59 and a fifth side gear 60 , and a third pinion 61 meshing with the third side gear 56 and the fourth side gear 59 are provided.
  • the side gears 51, 52, 56, 59, 60 and the pinions 53, 54, 61 are bevel gears, and the direction of power transmission is changed by the meshing of the bevel gears.
  • the first to fifth side gears 51, 52, 56, 59, 60 are arranged in the order of the third side gear 56, the first side gear 51, the second side gear 52, the fifth side gear 60 and the fourth side gear 59. It is arranged along the central axis O.
  • a driven gear 29 is coupled to the first side gear 51 .
  • the first output shaft 11 passes through the first side gear 51 and the third side gear 56 along the central axis O and is coupled to the second side gear 52 on the central axis O.
  • the second output shaft 12 is connected to the fourth side gear 59 on the central axis O. As shown in FIG.
  • the outer diameter of the third side gear 56 is larger than the outer diameter of the first side gear 51.
  • the outer diameter of the fifth side gear 60 is larger than the outer diameter of the second side gear 52 , and the outer diameter of the fourth side gear 59 is larger than the outer diameter of the fifth side gear 60 .
  • the tooth flank of the third side gear 56 is tapered closer to the first side gear 51 , and the tooth flank of the first side gear 51 is tapered closer to the second side gear 52 .
  • the tooth flank of the fourth side gear 59 is tapered closer to the fifth side gear 60 , and the tooth flank of the fifth side gear 60 is tapered closer to the second side gear 52 .
  • the tooth surface of the second side gear 52 has a smaller diameter as it approaches the first side gear 51 .
  • the second pinion 54 meshes with the third side gear 56 and the fifth side gear 60.
  • the outer diameter of the second pinion 54 is larger than the outer diameter of the first pinion 53 .
  • the second pinion 54 has a different number of teeth than the number of teeth of the first pinion 53 .
  • a first shaft 55 orthogonal to the central axis O connects the first pinion 53 and the second pinion 54 .
  • the first pinion 53 and the second pinion 54 connected by the first shaft 55 rotate together about the first shaft 55 and revolve around the central axis O together.
  • the third pinion 61 is arranged farther from the central axis O than the second pinion 54.
  • the outer diameter of the third pinion 61 is larger than the outer diameter of the second pinion 54 .
  • the third pinion 61 rotates around a second axis 62 orthogonal to the central axis O. As shown in FIG.
  • the second shaft 62 extends away from the central axis O with respect to the third pinion 61 .
  • the second shaft 62 is attached to the case 28 of the differential gear 50 . Since the second shaft 62 is restricted from rotating around the central axis O, the third pinion 61 cannot revolve around the central axis O.
  • the second shaft 62 attached to the case 28 is positioned on the plane 33 including the trajectory of the first shaft 55 revolving around the central axis O. Since the distance between the third pinion 61 and the central axis O is longer than the distance between the second pinion 54 and the central axis O, the second axis 62 is positioned between the third pinion 61 and the case 28 . You can secure the space to place the .
  • the third side gear 56 has a tooth surface 57 that meshes with the second pinion 54 and a tooth surface 58 that meshes with the third pinion 61, which are continuous in the tooth width direction of the third side gear 56.
  • the teeth provided on the tooth flank 57 are connected to the teeth provided on the tooth flank 58 . Therefore, side gears meshing with the second pinion 54 and side gears meshing with the third pinion 61 can be dispensed with.
  • a side gear having a tooth surface 57 that meshes with the second pinion 54 and a side gear having a tooth surface 58 that meshes with the third pinion 61 are divided, and the two divided side gears are connected to form a third gear. It is naturally possible to use the side gear 56 of .
  • the differential gear 50 when the torque of the motor 30 is input from the first side gear 51, each gear rotates due to the rotation and revolution of the first pinion 53 and the second pinion 54, and the second side gear 52 and the second side gear 52 rotate. Torque is distributed to the fourth side gear 59 .
  • the third side gear 56 rotates in the opposite direction to the second side gear 52
  • the fourth side gear 59 rotates in the opposite direction to the third side gear 56 by the third pinion 61 rotating about the second shaft 62. rotate to As a result, the fourth side gear 59 rotates in the same direction as the second side gear 52, so that the second output shaft 12 coupled to the fourth side gear 59 is connected to the first output shaft coupled to the second side gear 52. It rotates in the same direction as the axis 11 . Therefore, the differential gear 50 can achieve the same effects as the differential gear 10 in the first embodiment.
  • the case where the wheels 32 are attached to the first output shaft 11 and the second output shaft 12, respectively, that is, the case where the differential gears 10, 40, 50 are provided on the drive shafts extending in the left and right direction of the vehicle has been described.
  • the first output shaft 11 and the second output shaft 12 so as to extend in the front-rear direction of the automobile, and to provide the differential gears 10, 40, 50 on the drive shafts (propeller shafts) extending in the front-rear direction.
  • the differential gears 10, 40, 50 allow a rotational speed difference between the front and rear axles.
  • the case where the driving force of the motor 30 is applied to the first side gears 13, 51 has been described, but it is not necessarily limited to this. Of course, it is possible to apply the driving force of the engine to the first side gears 13 and 51 . In this case, it is of course possible to interpose a transmission between the engine and the first side gears 13,51.

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Abstract

寸法を小さくできる差動装置(10)を提供する。差動装置は、中心軸(O)上に連結した第1の出力軸(11)及び第2の出力軸(12)と、中心軸を中心に自転する第1から第4のサイドギヤ(13,14,18,21)と、第1のサイドギヤ及び第2のサイドギヤにかみあい中心軸に垂直な第1軸(17)を中心に自転する第1のピニオン(15)と、第1のピニオンと一体に第1軸を中心に自転し中心軸の周りを公転する第2のピニオン(16)と、第3のサイドギヤ及び第4のサイドギヤにかみあい、中心軸に直交する第2軸(23)を中心に自転する第3のピニオン(22)と、を備える。第2のピニオンは第3のサイドギヤにかみあい、第1の出力軸は第2のサイドギヤに結合し、第2の出力軸は第4のサイドギヤに結合している。

Description

差動装置
 本発明は、2つの出力軸にトルクを配分する差動装置に関する。
 中心軸上に連結した第1の出力軸および第2の出力軸と、中心軸を中心に自転する第1のサイドギヤ及び第2のサイドギヤと、第1のサイドギヤ及び第2のサイドギヤの軸方向の内側にそれぞれ配置された第3のサイドギヤ及び第4のサイドギヤと、第1のサイドギヤと第2のサイドギヤとにかみあう第1のピニオンと、第3のサイドギヤと第4のサイドギヤとにかみあい第1のピニオンと一体に自転し中心軸の周りを公転する第2のピニオンと、を備える差動装置は知られている(非特許文献1)。非特許文献1に開示された先行技術は、第1のサイドギヤから入力されたトルクを配分し、第2のサイドギヤから第1の出力軸へ、第4のサイドギヤから第2の出力軸へそれぞれ出力する。先行技術は第1のサイドギヤからトルクが入力されると、第2のサイドギヤが第4のサイドギヤと逆の向きに回転するので、第1の出力軸が第2の出力軸と同じ向きに回転するように、第2のサイドギヤと第1の出力軸との間にアイドラーギヤを含む機構が配置されている。
ヘルマン・シュタットフェルト(Hermann J. Stadtfeld)、島田哲也、EV・HEV向けダブルディファレンシャル装置の開発、歯車装置の設計・製造・評価に関する革新技術のための試験・調査研究分科会、一般社団法人日本機械学会、2021年5月14日、VIII-6、p. 23, 24, 28
 先行技術では、第2のサイドギヤと第1の出力軸との間に配置されたアイドラーギヤを含む機構の分だけ差動装置の寸法が大きくなるという問題点がある。
 本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、寸法を小さくできる差動装置を提供することを目的とする。
 この目的を達成するために本発明の差動装置は、中心軸上に連結した第1の出力軸および第2の出力軸と、中心軸を中心に自転する第1のサイドギヤと、第1の出力軸が結合し中心軸を中心に自転する第2のサイドギヤと、第1のサイドギヤ及び第2のサイドギヤにかみあい、中心軸に垂直な第1軸を中心に自転し中心軸の周りを公転する第1のピニオンと、第1のピニオンと一体に第1軸を中心に自転し中心軸の周りを公転する第2のピニオンと、第2のピニオンにかみあい、中心軸を中心に自転する第3のサイドギヤと、第2の出力軸が結合し中心軸を中心に自転する第4のサイドギヤと、第3のサイドギヤ及び第4のサイドギヤにかみあい、中心軸に直交する第2軸を中心に自転する第3のピニオンと、を備える。
 第1の態様によれば、第1のサイドギヤ及び第2のサイドギヤは中心軸を中心に自転し、第1の出力軸は第2のサイドギヤに結合する。第1のサイドギヤと第2のサイドギヤとにかみあう第1のピニオンは、中心軸に垂直な第1軸を中心に自転し中心軸の周りを公転する。第2のピニオンは、第1のピニオンと一体に第1軸を中心に自転し中心軸の周りを公転する。第2のピニオンにかみあう第3のサイドギヤ、及び、第2の出力軸が結合する第4のサイドギヤは、中心軸を中心に自転する。第3のサイドギヤと第4のサイドギヤとにかみあう第3のピニオンは、中心軸に直交する第2軸を中心に自転する。
 第1のサイドギヤからトルクが入力されると、第3のサイドギヤは第2のサイドギヤと逆の向きに回転し、第3のピニオンによって、第4のサイドギヤは第3のサイドギヤと逆の向きに回転する。その結果、第4のサイドギヤは第2のサイドギヤと同じ向きに回転するので、第4のサイドギヤに結合する第2の出力軸は、第2のサイドギヤに結合する第1の出力軸と同じ向きに回転する。先行技術が有するアイドラーギヤを含む機構が不要になるので、寸法を小さくできる。
 第2の態様によれば、第1の態様において、中心軸の周りの回転が規制された支持部に第2軸が配置されている。よって第2軸を中心に自転する第3のピニオンが中心軸の周りを公転しないように、第2軸を支持部に固定できる。
 第3の態様によれば、第1又は第2の態様において、第2軸は、第2のピニオンより中心軸の近くに位置し、第1軸が公転する軌跡を含む平面上に配置されている。これにより第3のピニオンを配置するスペースを確保できる。
 第4の態様によれば、第1から第3の態様のいずれかにおいて、第3のサイドギヤは、第2のピニオンにかみあう歯面と第3のピニオンにかみあう歯面とが、第3のサイドギヤの歯幅方向に連続している。これにより第2のピニオンにかみあうサイドギヤと第3のピニオンにかみあうサイドギヤをそれぞれ設けずに済むようにできる。
第1実施の形態における差動装置のスケルトン図である。 第2実施の形態における差動装置のスケルトン図である。 第3実施の形態における差動装置のスケルトン図である。
 以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1を参照して第1実施の形態の差動装置10を説明する。図1は第1実施の形態における差動装置10のスケルトン図である。差動装置10は、入力されたトルクをギヤのかみあいによって配分しつつ回転速度を減速する装置である。本実施形態では、自動車に配置された差動装置10を説明する。
 差動装置10は、中心軸O上に連結した第1の出力軸11及び第2の出力軸12と、中心軸Oを中心に自転する第1のサイドギヤ13及び第2のサイドギヤ14と、第1のサイドギヤ13及び第2のサイドギヤ14にかみあう第1のピニオン15と、第1のピニオン15よりも中心軸Oの近くに配置された第2のピニオン16と、中心軸Oを中心に自転する第3のサイドギヤ18及び第4のサイドギヤ21と、第3のサイドギヤ18及び第4のサイドギヤ21にかみあう第3のピニオン22と、を備えている。サイドギヤ13,14,18,21及びピニオン15,16,22はベベルギヤであり、ベベルギヤ同士のかみあいにより動力の伝達方向を変更する。
 第1から第4のサイドギヤ13,14,18,21は、第1のサイドギヤ13、第4のサイドギヤ21、第3のサイドギヤ18及び第2のサイドギヤ14の順に、中心軸Oに沿って配置されている。第1のサイドギヤ13の外径は第4のサイドギヤ21の外径より大きく、第2のサイドギヤ14の外径は第3のサイドギヤ18の外径より大きい。第1のサイドギヤ13の歯面は、第4のサイドギヤ21に近いほど縮径しており、第4のサイドギヤ21の歯面は、第3のサイドギヤ18に近いほど縮径している。第2のサイドギヤ14の歯面は、第3のサイドギヤ18に近いほど縮径しており、第3のサイドギヤ18の歯面19,20は、第4のサイドギヤ21に近いほど縮径している。
 第1のサイドギヤ13に、中心軸Oと同軸に配置された被動ギヤ29が結合している。モーター30が駆動する駆動ギヤ31が、被動ギヤ29にかみあう。これにより駆動ギヤ31及び被動ギヤ29を介してモーター30のトルクが第1のサイドギヤ13に入力される。
 第1の出力軸11は第2のサイドギヤ14に中心軸O上で結合している。第2の出力軸12は、第1のサイドギヤ13を中心軸Oに沿って貫通し第4のサイドギヤ21に中心軸O上で結合している。第1の出力軸11及び第2の出力軸12は、中心軸O上に連結していれば、軸の全長に亘って同軸である必要はない。第1の出力軸11及び第2の出力軸12は、中心軸Oに対して角度があっても良い。
 第1の出力軸11及び第2の出力軸12には、それぞれ車輪32が取り付けられている。第1の出力軸11及び第2の出力軸12は自動車の駆動軸であり、差動装置10は、駆動ギヤ31の回転を減速して車輪32に伝えると共に左右の車輪32の回転速度差を許容する。
 第2のピニオン16は第3のサイドギヤ18にかみあう。第2のピニオン16の外径は第1のピニオン15の外径より小さい。ピニオン15,16の歯面は、中心軸Oに近いほど縮径している。第2のピニオン16は、第1のピニオン15の歯数と異なる歯数を有する。サイドギヤ13,14,18,21及びピニオン15,16の歯数は、減速比などを考慮して適宜設定される。第1のピニオン15や第2のピニオン16の数は、モーター30の最大トルク、自動車の重量や用途などにより1個または複数個がそれぞれ適宜設定される。
 第1軸17は、第1のピニオン15と第2のピニオン16とを連結している。第1軸17は中心軸Oに直交する。第1軸17によって連結された第1のピニオン15及び第2のピニオン16は、一体となって第1軸17を中心に自転し、一体となって中心軸Oの周りを公転する。
 第3のピニオン22は、第2のピニオン16よりも中心軸Oの近くに配置されている。第3のピニオン22の外径は第2のピニオン16の外径より小さい。第3のピニオン22の歯面は、中心軸Oに近いほど縮径している。第3のピニオン22の数は、モーター30の最大トルク、自動車の重量や用途などにより1個または複数個が適宜設定される。第3のピニオン22は、中心軸Oに直交する第2軸23を中心に自転する。第2軸23は、第3のピニオン22に対して中心軸Oから離れる方向へ延びている。第2軸23は支持部24に配置されている。
 支持部24は、第2のピニオン16と第3のピニオン22との間に配置された第1部25と、第1のサイドギヤ13と第4のサイドギヤ21との間に配置された第2部26と、第1のサイドギヤ13を中心軸Oに沿って貫通する第3部27と、を備え、それらがつながっている。第1部25に第3のピニオン22の第2軸23が配置されている。第3部27は差動装置10のケース28に固定されているので、支持部24は中心軸Oの周りの回転が規制されている。よって第3のピニオン22は中心軸Oの周りを公転できない。
 第1部25に取り付けられた第2軸23は、中心軸Oの周りを第1軸17が公転する軌跡を含む平面33上に位置する。第2軸23は、第2のピニオン16より中心軸Oの近くに位置するので、第2のピニオン16と中心軸Oとの間に、第3のピニオン22を配置するスペースを確保できる。また、平面33に対し中心軸Oの方向に延びる第3部27が設けられているので、第3部27を介して支持部24を容易にケース28に固定できる。
 本実施形態では、第3のサイドギヤ18は、第2のピニオン16にかみあう歯面19と、第3のピニオン22にかみあう歯面20と、が第3のサイドギヤ18の歯幅方向に分かれている。これにより歯形の異なる歯面19,20をもつ第3のサイドギヤ18を簡易に製造できる。
 これに限らず、歯面19,20をそれぞれもつ2つのサイドギヤを一体とし第3のサイドギヤ18としても良い。これにより歯形の異なる歯面19,20をもつ第3のサイドギヤ18を簡易に製造できる。また、歯面19,20が歯幅方向に連続した第3のサイドギヤ18としても良い。これにより第2のピニオン16にかみあう歯面19と第3のピニオン22にかみあう歯面20とを分けて設けずに済むようにできる。
 差動装置10は、モーター30のトルクが第1のサイドギヤ13から入力されると、第1のピニオン15及び第2のピニオン16の自転および公転により各ギヤが回転し、第2のサイドギヤ14及び第4のサイドギヤ21にトルクを配分する。第3のサイドギヤ18は第2のサイドギヤ14と逆の向きに回転し、第2軸23を中心に自転する第3のピニオン22によって、第4のサイドギヤ21は第3のサイドギヤ18と逆の向きに回転する。その結果、第4のサイドギヤ21は第2のサイドギヤ14と同じ向きに回転するので、第4のサイドギヤ21に結合する第2の出力軸12は、第2のサイドギヤ14に結合する第1の出力軸11と同じ向きに回転する。これにより車輪32を駆動して自動車は走行する。先行技術が有する、2つの出力軸11,12の回転の向きを同じにするためのアイドラーギヤを含む機構を不要にできるので、差動装置10の寸法を小さくできる。
 図2を参照して第2実施の形態の差動装置40を説明する。第2実施形態において、第1実施形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図2は第2実施の形態における差動装置40のスケルトン図である。
 差動装置40は、第1の出力軸11、第2の出力軸12、第1のサイドギヤ13、第2のサイドギヤ14、第1のピニオン15及び第2のピニオン16を備え、さらに中心軸Oを中心に自転する第3のサイドギヤ41、第4のサイドギヤ44及び第5のサイドギヤ45と、第3のサイドギヤ41及び第4のサイドギヤ44にかみあう第3のピニオン46と、を備えている。サイドギヤ13,14,41,44,45及びピニオン15,16,46はベベルギヤであり、ベベルギヤ同士のかみあいにより動力の伝達方向を変更する。
 第1から第5のサイドギヤ13,14,41,44,45は、第1のサイドギヤ13、第3のサイドギヤ41、第4のサイドギヤ44、第5のサイドギヤ45及び第2のサイドギヤ14の順に、中心軸Oに沿って配置されている。第1のサイドギヤ13の外径は第3のサイドギヤ41の外径より大きい。第5のサイドギヤ45の外径は第4のサイドギヤ44の外径より大きく、第2のサイドギヤ14の外径は第5のサイドギヤ45の外径より大きい。
 第2の出力軸12は、第1のサイドギヤ13及び第3のサイドギヤ41を中心軸Oに沿って貫通し第4のサイドギヤ44に中心軸O上で結合している。第1のサイドギヤ13の歯面は、第3のサイドギヤ41に近いほど縮径しており、第3のサイドギヤ41の歯面は、第4のサイドギヤ44に近いほど縮径している。第2のサイドギヤ14の歯面は、第5のサイドギヤ45に近いほど縮径しており、第5のサイドギヤ45の歯面は、第4のサイドギヤ44に近いほど縮径している。第4のサイドギヤ44の歯面は、第3のサイドギヤ41に近いほど縮径している。
 第2のピニオン16は、第3のサイドギヤ41及び第5のサイドギヤ45にかみあう。第3のピニオン46は、第2のピニオン16よりも中心軸Oの近くに配置されている。第3のピニオン46の外径は第2のピニオン16の外径より小さい。第3のピニオン46は、中心軸Oに直交する第2軸47を中心に自転する。第2軸47は、第3のピニオン46に対して中心軸Oに近づく方向へ延びている。第2軸47は支持部48に配置されている。
 支持部48は、第1のサイドギヤ13及び第3のサイドギヤ41を中心軸Oに沿って貫通しており、差動装置40のケース28に固定されている。支持部48はケース28に固定されているので、中心軸Oの周りの回転が規制されている。よって第3のピニオン46は中心軸Oの周りを公転できない。
 支持部48に取り付けられた第2軸47は、中心軸Oの周りを第1軸17が公転する軌跡を含む平面33上に位置する。第2軸47は、第2のピニオン16より中心軸Oの近くに位置するので、第2のピニオン16と中心軸Oとの間に、第3のピニオン46を配置するスペースを確保できる。また、平面33に対し中心軸Oの方向に延びる支持部48が設けられているので、支持部48を容易にケース28に固定できる。
 本実施形態では、第3のサイドギヤ41は、第2のピニオン16にかみあう歯面42と、第3のピニオン46にかみあう歯面43と、が第3のサイドギヤ41の歯幅方向に連続している。すなわち歯面42に設けられた歯が、歯面43に設けられた歯につながっている。よって第2のピニオン16にかみあうサイドギヤと第3のピニオン46にかみあうサイドギヤをそれぞれ設けずに済むようにできる。これに限らず、第2のピニオン16にかみあう歯面42をもつサイドギヤと、第3のピニオン46にかみあう歯面43をもつサイドギヤと、に分け、2つに分けたサイドギヤを連結して第3のサイドギヤ41とすることは当然可能である。
 差動装置40は、モーター30のトルクが第1のサイドギヤ13から入力されると、第1のピニオン15及び第2のピニオン16の自転および公転により各ギヤが回転し、第2のサイドギヤ14及び第4のサイドギヤ44にトルクを配分する。第3のサイドギヤ41は第2のサイドギヤ14と逆の向きに回転し、第2軸47を中心に自転する第3のピニオン46によって、第4のサイドギヤ44は第3のサイドギヤ41と逆の向きに回転する。その結果、第4のサイドギヤ44は第2のサイドギヤ14と同じ向きに回転するので、第4のサイドギヤ44に結合する第2の出力軸12は、第2のサイドギヤ14に結合する第1の出力軸11と同じ向きに回転する。よって差動装置40は、第1実施形態における差動装置10と同様の作用効果を実現できる。
 図3を参照して第3実施の形態の差動装置50を説明する。第3実施形態において、第1実施形態で説明した部分と同一の部分は、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図3は第3実施の形態における差動装置50のスケルトン図である。
 差動装置50は、中心軸O上に連結した第1の出力軸11及び第2の出力軸12と、中心軸Oを中心に自転する第1のサイドギヤ51及び第2のサイドギヤ52と、第1のサイドギヤ51及び第2のサイドギヤ52にかみあう第1のピニオン53と、第1のピニオン53よりも中心軸Oから遠くに配置された第2のピニオン54と、中心軸Oを中心に自転する第3のサイドギヤ56、第4のサイドギヤ59及び第5のサイドギヤ60と、第3のサイドギヤ56及び第4のサイドギヤ59にかみあう第3のピニオン61と、を備えている。サイドギヤ51,52,56,59,60及びピニオン53,54,61はベベルギヤであり、ベベルギヤ同士のかみあいにより動力の伝達方向を変更する。
 第1から第5のサイドギヤ51,52,56,59,60は、第3のサイドギヤ56、第1のサイドギヤ51、第2のサイドギヤ52、第5のサイドギヤ60及び第4のサイドギヤ59の順に、中心軸Oに沿って配置されている。第1のサイドギヤ51に被動ギヤ29が結合している。第1の出力軸11は、第1のサイドギヤ51及び第3のサイドギヤ56を中心軸Oに沿って貫通し第2のサイドギヤ52に中心軸O上で結合している。第2の出力軸12は第4のサイドギヤ59に中心軸O上で結合している。
 第3のサイドギヤ56の外径は第1のサイドギヤ51の外径より大きい。第5のサイドギヤ60の外径は第2のサイドギヤ52の外径より大きく、第4のサイドギヤ59の外径は第5のサイドギヤ60の外径より大きい。第3のサイドギヤ56の歯面は、第1のサイドギヤ51に近いほど縮径しており、第1のサイドギヤ51の歯面は、第2のサイドギヤ52に近いほど縮径している。第4のサイドギヤ59の歯面は、第5のサイドギヤ60に近いほど縮径しており、第5のサイドギヤ60の歯面は、第2のサイドギヤ52に近いほど縮径している。第2のサイドギヤ52の歯面は、第1のサイドギヤ51に近いほど縮径している。
 第2のピニオン54は第3のサイドギヤ56及び第5のサイドギヤ60にかみあう。第2のピニオン54の外径は第1のピニオン53の外径より大きい。第2のピニオン54は、第1のピニオン53の歯数と異なる歯数を有する。中心軸Oに直交する第1軸55は、第1のピニオン53と第2のピニオン54とを連結している。第1軸55によって連結された第1のピニオン53及び第2のピニオン54は、一体となって第1軸55を中心に自転し、一体となって中心軸Oの周りを公転する。
 第3のピニオン61は、第2のピニオン54よりも中心軸Oから遠くに配置されている。第3のピニオン61の外径は第2のピニオン54の外径より大きい。第3のピニオン61は、中心軸Oに直交する第2軸62を中心に自転する。第2軸62は、第3のピニオン61に対して中心軸Oから離れる方向へ延びている。第2軸62は差動装置50のケース28に取り付けられている。第2軸62は中心軸Oの周りの回転が規制されるので、第3のピニオン61は中心軸Oの周りを公転できない。
 ケース28に取り付けられた第2軸62は、中心軸Oの周りを第1軸55が公転する軌跡を含む平面33上に位置する。第3のピニオン61と中心軸Oとの間の距離は、第2のピニオン54と中心軸Oとの間の距離より長いので、第3のピニオン61とケース28との間に第2軸62を配置するスペースを確保できる。
 本実施形態では、第3のサイドギヤ56は、第2のピニオン54にかみあう歯面57と、第3のピニオン61にかみあう歯面58と、が第3のサイドギヤ56の歯幅方向に連続している。すなわち歯面57に設けられた歯が、歯面58に設けられた歯につながっている。よって第2のピニオン54にかみあうサイドギヤと第3のピニオン61にかみあうサイドギヤをそれぞれ設けずに済むようにできる。これに限らず、第2のピニオン54にかみあう歯面57をもつサイドギヤと、第3のピニオン61にかみあう歯面58をもつサイドギヤと、に分け、2つに分けたサイドギヤを連結して第3のサイドギヤ56とすることは当然可能である。
 差動装置50は、モーター30のトルクが第1のサイドギヤ51から入力されると、第1のピニオン53及び第2のピニオン54の自転および公転により各ギヤが回転し、第2のサイドギヤ52及び第4のサイドギヤ59にトルクを配分する。第3のサイドギヤ56は第2のサイドギヤ52と逆の向きに回転し、第2軸62を中心に自転する第3のピニオン61によって、第4のサイドギヤ59は第3のサイドギヤ56と逆の向きに回転する。その結果、第4のサイドギヤ59は第2のサイドギヤ52と同じ向きに回転するので、第4のサイドギヤ59に結合する第2の出力軸12は、第2のサイドギヤ52に結合する第1の出力軸11と同じ向きに回転する。よって差動装置50は、第1実施形態における差動装置10と同様の作用効果を実現できる。
 以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
 実施形態では、第1の出力軸11及び第2の出力軸12にそれぞれ車輪32が取り付けられる場合、すなわち自動車の左右に延びる駆動軸に差動装置10,40,50が設けられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第1の出力軸11及び第2の出力軸12を自動車の前後に延びるように配置し、前後に延びる駆動軸(プロペラシャフト)に差動装置10,40,50を設けることは当然可能である。この場合、差動装置10,40,50は前後軸間の回転速度差を許容する。
 実施形態では、第1のサイドギヤ13,51にモーター30の駆動力が加えられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第1のサイドギヤ13,51にエンジンの駆動力が加えられるようにすることは当然可能である。この場合、エンジンと第1のサイドギヤ13,51との間に変速機を介在させることは当然可能である。
 10,40,50 差動装置
 11       第1の出力軸
 12       第2の出力軸
 13,51    第1のサイドギヤ
 14,52    第2のサイドギヤ
 15,53    第1のピニオン
 16,54    第2のピニオン
 17,55    第1軸
 18,41,56 第3のサイドギヤ
 19,20,42,43,57,58 歯面
 21,44,59 第4のサイドギヤ
 22,46,61 第3のピニオン
 23,47,62 第2軸
 24,48    支持部
 33       平面

Claims (4)

  1.  中心軸上に連結した第1の出力軸および第2の出力軸と、
     前記中心軸を中心に自転する第1のサイドギヤと、
     前記第1の出力軸が結合し前記中心軸を中心に自転する第2のサイドギヤと、
     前記第1のサイドギヤ及び前記第2のサイドギヤにかみあい、前記中心軸に垂直な第1軸を中心に自転し前記中心軸の周りを公転する第1のピニオンと、
     前記第1のピニオンと一体に前記第1軸を中心に自転し前記中心軸の周りを公転する第2のピニオンと、
     前記第2のピニオンにかみあい、前記中心軸を中心に自転する第3のサイドギヤと、
     前記第2の出力軸が結合し前記中心軸を中心に自転する第4のサイドギヤと、
     前記第3のサイドギヤ及び前記第4のサイドギヤにかみあい、前記中心軸に直交する第2軸を中心に自転する第3のピニオンと、を備える差動装置。
  2.  前記中心軸の周りの回転が規制された支持部を備え、
     前記第2軸は、前記支持部に配置されている請求項1記載の差動装置。
  3.  前記第2軸は、前記第1軸が公転する軌跡を含む平面上に配置され、前記第2のピニオンより前記中心軸の近くに位置する請求項1又は2に記載の差動装置。
  4.  前記第3のサイドギヤは、前記第2のピニオンにかみあう歯面と前記第3のピニオンにかみあう歯面とが、前記第3のサイドギヤの歯幅方向に連続している請求項1から3のいずれかに記載の差動装置。
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