JP2005054912A

JP2005054912A - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2005054912A
Application number: JP2003286928A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kashiwazaki; 宏昭柏崎
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03
Also published as: US7223192B2; DE102004037867A1; DE102004037867B4; US20050032601A1

Abstract

【課題】１ピース構成のデフケースへのピニオンギアの組み付けを可能にし、デフケースを小径にし、各ギアの噛み合い部からのオイル排出を容易にし、コーンクラッチの潤滑性・冷却性を向上させる。
【解決手段】デフケース３と、ベベルギア式の差動機構５とを備えたデファレンシャル装置において、サイドギア２７，２９のギア３１，３３部を外周側に露出させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベベルギア式の差動機構を備えたデファレンシャル装置に関する。

特許文献１に図８のようなデファレンシャル装置５０１が記載されている。

このデファレンシャル装置５０１は、エンジンの駆動力によって回転するデフケース５０３、ベベルギア式の差動機構５０５、一対のコーンクラッチ５０７などから構成されている。

差動機構５０５は、ピニオンシャフト５１１上に支承されたピニオンギア５１３、ピニオンギア５１３とそれぞれ噛み合ったサイドギア５１５，５１７から構成されている。ピニオンシャフト５１１はデフケース５０３に固定されており、各サイドギア５１５，５１７は左右の車軸５２１，５２３にそれぞれスプライン連結されている。

各コーンクラッチ５０７は、それぞれテーパーリング５２５とクラッチ部材５２７の間に形成されており、テーパーリング５２５はデフケース５０３に固定され、クラッチ部材５２７は左右の車軸５２１，５２３にそれぞれスプライン連結されている。

デフケース５０３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンシャフト５１１からピニオンギア５１３を介してサイドギア５１５，５１７に配分され、各車軸５２１，５２３から車輪側に伝達される。このとき、サイドギア５１５，５１７の噛み合いスラスト力は、クラッチ部材５２７を介して各コーンクラッチ５０７を押圧し、トルク感応型の差動制限力を発生させ、大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などに、車両の操縦性や安定性を向上させる。
特公昭４６−８２０７号公報（図１）

デファレンシャル装置５０１では、図８のように、クラッチ部材５２７がサイドギア５１５，５１７のギア部外周を覆い隠す鍔部になっているから、遠心力を受けても、サイドギア５１５，５１７とピニオンギア５１３の噛み合い部からオイルを外側に排出させることが困難である上に、排出させたオイルで各コーンクラッチ５０７を潤滑させることができず、各コーンクラッチ５０７が潤滑不足に陥る恐れがあった。

また、クラッチ部材５２７のような中間部材を用いずに、コーンクラッチをサイドギアとデフケース側のテーパーリングとの間に形成したデファレンシャル装置がある。

このようなデファレンシャル装置では、サイドギアの外周にギア部を覆う鍔部が設けられており、コーンクラッチはこの鍔部とテーパーリングとの間に形成されている。従って、デファレンシャル装置５０１と同様に、サイドギアとピニオンギアの噛み合い部からのオイル排出が困難であり、コーンクラッチが潤滑不足に陥る恐れがある。

また、このデファレンシャル装置はサイドギアの鍔部だけ大径になり、上記のデファレンシャル装置５０１はクラッチ部材５２７がサイドギア５１５，５１７を覆う部分だけ大径になるから、いずれも車載性の低下が懸念される。

そこで、この発明は、ベベルギア式の差動機構を備えたデファレンシャル装置のデフケース外周面側からピニオンギアの組み付けを可能にし、各ギアの噛み合い部からのオイル排出を容易にし、また、サイドギアの噛み合い反力によって締結される差動制限用のコーンクラッチを備えた構成では、各ギアの噛み合い部から排出されたオイルによってコーンクラッチの摺動部の潤滑性・冷却性を改善することを目的とする。

請求項１の発明は、原動機からの駆動力を受けて回転するデフケースと、ピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフト上に支承されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛み合った一対の出力側サイドギヤとを有し、駆動力を車輪側に配分するベベルギア式の差動機構とを備えたデファレンシャル装置において、前記サイドギアのギア部を外周側に露出させたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたデファレンシャル装置において、前記サイドギアの外周面と前記デフケース側との間に摺動部を設け、コーンクラッチを形成したことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載されたデファレンシャル装置であって、前記サイドギヤの外周面のギア部の外周面が半径方向に前記摺動部に対向していることを特徴とする。

第１の特徴を備えた本発明のデファレンシャル装置は、サイドギヤのギヤ部を外周側に露出させた。

従って、サイドギアとピニオンギアとの噛み合い部から遠心力によってオイルが容易に排出され、オイルの循環が促進されるから、噛み合い部の潤滑性・冷却性とデファレンシャル装置の耐久性が大幅に向上する。

また、ギア部を外周側に露出させたサイドギアには、少なくとも外周側には、鍔部が存在しないから、鍔部によるデファレンシャル装置の大径化と車載性の低下が防止される。

また、このようにサイドギアには鍔部がないから、デフケースの外周面側からピニオンギアをその回転軸方向に沿って組み付けても、ピニオンギアとサイドギア（鍔部）とが干渉することはない。例えば、デフケースを１ピース構成にし、デフケースに設けた開口から、ピニオンギアをサイドギアと噛み合わせながら組み付けることが可能になり、組み付け性が大幅に向上する。この場合、デフケースを２ピース構成や３ピース構成にした場合より部品点数が低減される上に、２ピース構成や３ピース構成では、各ピースを組み付けた状態で精密に加工するセット加工が必要になるが、１ピース構成ではこのセット加工、セット加工後の分解、洗浄などの工程が不要になるから、それだけコストが低減される。

第２の特徴を備えた本発明のデファレンシャル装置では、サイドギアの外周面とデフケース側との間に設けた摺動部（コーンクラッチ）が、サイドギアとピニオンギアとの噛み合い部から遠心力によって排出されるオイルの流路になり、充分に潤滑・冷却されるから、コーンクラッチの差動制限機能及びデファレンシャル装置の耐久性が大幅に向上する。

第３の特徴を備えたデファレンシャル装置では、サイドギヤの外周面のうちギヤ部の外周面が半径方向にコーンクラッチの摺動面に対向することでギヤ部の各歯の間の空間にあるオイルが直接摺動面に供給されて摺動面の潤滑・冷却がさらに向上する。

図１〜図４によってフロントデフ１（第１実施例のデファレンシャル装置）の説明をする。なお、左右の方向はフロントデフ１を用いた車両及び図１での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。

この車両の動力系は、エンジン（原動機）、トランスミッション、フロントデフ１（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前車軸、左右の前輪、左右の後輪などから構成されており、エンジンの駆動力はトランスミッションからフロントデフ１に伝達され、フロントデフ１から前車軸を介して左右の前輪に配分される。

［フロントデフ１の特徴］
フロントデフ１は、原動機からの駆動力を受けて回転するデフケース３と、
ピニオンシャフト２３と、ピニオンシャフト２３上に支承されたピニオンギア２５と、ピニオンギア２５と噛み合った一対の出力側サイドギア２７，２９とを有し、駆動力を左右の前輪側に配分するベベルギア式の差動機構５とを備え、
サイドギア２７，２９のギア部３１，３３を、ピニオンギア２５の回転中心方向に移動させて形成することにより、ギア部３１，３３を外周側に露出させている。

［フロントデフ１の構成］
フロントデフ１は、１ピース構成のデフケース３、ベベルギア式の差動機構５、一対のコーンクラッチ７、一対のテーパーリング９、一対のリテーナ１１、一対のコイルばね１３から構成されている。フロントデフ１はデフキャリヤに収容されており、このデフキャリヤの内部にはオイル溜りが設けられている。

デフケース３は左右のボス部１５，１７をベアリングによってデフキャリヤに支承されている。また、デフケース３のフランジ部１９にはリングギヤがボルトで固定されており、このリングギヤはトランスミッションの出力ギアと噛み合ってエンジン側に連結され、デフケース３はエンジンの駆動力によって回転駆動される。また、デフケース３には、差動機構５の構成部材を組み付けるための開口２１が形成されている。

差動機構５は、ピニオンシャフト２３と、各ピニオンシャフト２３上に回転自在に支承されたピニオンギア２５と、左右から各ピニオンギア２５と噛み合った出力側のサイドギア２７，２９とで構成されている。

本発明では、各サイドギア２７，２９のギア部３１，３３が、ピニオンギア２５の回転中心方向に移動させて形成したことにより、外周側に露出している。このようにギア部３１，３３が外周側に露出しているサイドギア２７，２９には鍔部が存在しない。

ピニオンシャフト２３の端部はデフケース３の開口３５に係合し、スプリングピン３７によって抜け止めされている。ピニオンギア２５とデフケース３との間には球面ワッシャ３９が配置されており、ピニオンギア２５の背面を支持し、その遠心力と噛み合い反力とを受けている。また、左サイドギア２７には円錐摩擦面４１（摺動部）と円筒状の凸部４３が設けられており、右サイドギア２９には円錐摩擦面４５（摺動部）と円筒状の凸部４７が設けられている。左サイドギア２７はデフケース３の支承部で支承され、スプライン連結された車軸を介して左前輪側に連結されており、右サイドギア２９はデフケース３の支承部で支承され、スプライン連結された車軸を介して右前輪側に連結されている。

左のコーンクラッチ７は左サイドギア２７の円錐摩擦面４１と左のテーパーリング９との間に形成されており、右のコーンクラッチ７は右サイドギア２９の円錐摩擦面４５と右のテーパーリング９との間に形成されている。各テーパーリング９には４個の凸部４９が周方向等間隔に形成されており、左テーパーリング９はデフケース３に形成された凹部５１に凸部４９を係合して回り止めされ、右テーパーリング９はデフケース３に形成された凹部５３に凸部４９を係合して回り止めされている。図２のように、サイドギア２７，２９の各円錐摩擦面４１，４５には多数のオイル溝５５，５７が交差して形成されており、オイルを均等に分散させてオイルの保持性を高め、磨耗と発熱を防止して耐久性を向上させ、差動制限力を安定させている。

各リテーナ１１には保持部５９と円形の開口６１が設けられている。各コイルばね１３は両リテーナ１１の保持部５９，５９によって支持され、リテーナ１１，１１とサイドギア２７，２９とを介してコーンクラッチ７，７を押圧して締結させ、イニシャルトルクを与えている。また、各リテーナ１１は開口６１をサイドギア２７，２９の凸部４３，４７に係合して位置決めされている。

［フロントデフ１の動作］
デフケース５を回転させるエンジンの駆動力はピニオンシャフト２３からピニオンギア２５を介してサイドギア２７，２９に配分され、左右の前輪側に伝達される。また、悪路や低μ路の走行中、発進時、加速時などで前輪間に駆動抵抗差が生じると、エンジンの駆動力はピニオンギア２５の自転によって左右の前輪に差動配分される。

車両の走行中は、前進走行と後進走行の両方で、ピニオンギア２５との噛み合いによってサイドギア２７，２９に生じる噛み合い反力により各コーンクラッチ７が押圧され締結される。伝達トルクに比例して大きくなるこの噛み合い反力により各コーンクラッチ７が締結されると、トルク感応型の差動制限機能が得られ、差動機構５の差動が制限される。

例えば、フロントデフ１に大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などには、トルク感応型の差動制限力が強化され、車両の操縦性や安定性が大きく向上する。

また、各コイルばね１３によってコーンクラッチ７，７に与えられたイニシャルトルクにより、伝達トルクや差動回転速度とは無関係な一定の差動制限力が得られ、悪路や低μ路の走行中、あるいは、発進時や加速時などのように、片方の前輪が大きく空転してトルク感応型差動制限機能が低下するような条件下でも、悪路などの走破性と脱出性、発進性、加速性の低下が防止され、車体の挙動が安定し、操縦性が大きく向上する。

また、デフケース３のボス部１５，１７には内周に螺旋状のオイル溝１６、１８が設けられている。デフキャリヤに設けられたオイル溜りのオイルは、デフケース３の回転に伴って上記の開口２１と、これらの螺旋状オイル溝からデフケース３に流出入し、コーンクラッチ７，７、各ギヤ２５，２７，２９の噛み合い部、ピニオンシャフト２３とピニオンギア２５との摺動部、球面ワッシャ部３９、各リテーナ１１（開口６１）とサイドギア２７，２９（凸部４３，４７）との摺動部などを充分に潤滑・冷却し、耐久性を高めている。

［フロントデフ１の組み付け］
上記のように、デフケース３は１ピース構成であるから、差動機構５、テーパーリング９，９、リテーナ１１，１１、コイルばね１３，１３は開口２１からデフケース３の内部に組み付ける。

また、フロントデフ１では、図３と図４のように、ピニオンギア２５の最外周と、デフケース３に組み付けられた状態での各テーパーリング９との間に適度な隙間Ｇ１が設けられていると共に、ギア部３１，３３が外周側に露出しているサイドギア２７，２９にはピニオンギア２５と干渉する鍔部が存在しないから、ピニオンギア２５は、矢印Ａが示すようにその回転軸方向に沿って、デフケース３の開口２１からサイドギア２７，２９と噛み合わせながら極めて容易に組み付けることができる。

デフケース３の内部に上述したとおり全ての部材が組み付けられた状態では、図１、図４のようにサイドギヤ２７、２９のギヤ部の外周面３２、３４と各テーパリング９の内周面（摺動部）がＣ１、Ｃ１の軸方向のオーバーラップ長さを有して対向して摺動している。

［フロントデフ１の効果］
フロントデフ１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。

サイドギア２７，２９のギア部３１，３３を外周側に露出させたことにより、ギア部３１，３３とピニオンギア２５の噛み合い部からオイルが遠心力によって容易に排出され、オイルの循環が促進されるから、これらの噛み合い部が充分に潤滑・冷却されて、フロントデフ１の耐久性が大幅に向上する。

また、サイドギア２７，２９（ギア部３１，３３）とピニオンギア２５の噛み合い部から排出されたオイルが、サイドギヤのギヤ部外周面側から半径方向にサイドギア２７，２９の外周側に設けられた各コーンクラッチ７に直接供給され、充分に潤滑・冷却されるから、各コーンクラッチ７の差動制限機能と耐久性が大幅に向上する。

また、ギア部３１，３３を外周側に露出させたサイドギア２７，２９には鍔部が存在しないから、鍔部によるフロントデフ１の大径化と車載性の低下が防止される。

さらに、サイドギア２７，２９に鍔部がないから、ピニオンギア２５を組み付ける際にピニオンギア２５とサイドギア２７，２９（鍔部）とが干渉することはない。従って、上記のように、デフケース３を１ピース構成にし、開口２１からピニオンギア２５をサイドギア２７，２９と噛み合わせながら組み付けることが可能になり、組み付け性が大幅に向上する。

また、デフケース３を１ピース構成にしたことにより、２ピース構成や３ピース構成にしたデフケースより部品点数が低減される上に、２ピース構成や３ピース構成では、各ピースを組み付けた状態で精密に加工するセット加工が必要になるが、１ピース構成のデフケース３では、このセット加工、セット加工後の分解、洗浄などの工程が不要になり、コストが大きく低減される。

［第２実施形態］
図５〜図７によってフロントデフ１０１（第２実施例のデファレンシャル装置）を説明する。以下、フロントデフ１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。

［フロントデフ１０１の特徴及び構成］
フロントデフ１０１は、フロントデフ１において、各テーパーリング１０の外縁部１０３を、周方向等間隔に２個所の切り欠き１０５を残して、ピニオンギア２５側に延長したものであり、各テーパーリング１０は各切り欠き１０５がピニオンギア２５と対向するようにデフケース３に組み付けられる。

図５と図７のように、ピニオンギア２５の最外周と各テーパーリング１０の切り欠き１０５との間には軸方向のオーバーラップ長さＧ２が設けられており、ピニオンギア２５は、矢印Ｂが示すように、テーパリング１０に干渉することなくデフケース３の開口２１つまり、デフケース３の外周面側から半径方向からサイドギア２７，２９と噛み合わせながら極めて容易に組み付けることができる。

デフケース３の内部に上述したように全ての部材が組み付けられた状態ではサイドギヤ２７、２９のギヤ部の外周面３２、３４と各テーパリング１０の内周面（摺動部）との間にはＣ２、Ｃ２のオーバーラップ長さを有して、対向して摺動している。

［フロントデフ１０１の効果］
フロントデフ１０１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。

ピニオンギア２５との干渉を避ける切り欠き１０５を残して、各テーパーリング１０の外縁部１０３を延長したことにより、サイドギア２７，２９と各テーパーリング１０との間に形成される各コーンクラッチ７の摺動面積が広くなり、それだけ差動制限力が強化されるから、フロントデフ１０１に大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などで、車両の操縦性や安定性がさらに向上する。

また、各テーパーリング１０の外縁部１０３を延長したことにより、サイドギア２７，２９とピニオンギア２５の噛み合い部から排出されるオイルを受ける面積が広くなるから、各コーンクラッチ７の潤滑・冷却機能と耐久性がさらに向上する。

また、サイドギヤ２７、２９のギヤ部の外周面３２、３４側から半径方向に直接各テーパリング１０の摺動部へオイルを供給することができ、充分に潤滑・冷却が可能となる。

これに加えて、フロントデフ１０１は第１実施例のフロントデフ１と同等の効果が得られる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明において、サイドギアのギア部は、各実施例のように、歯元（歯底）まで外周側に露出させてもよく、あるいは、ピニオンギアとの干渉が避けられる範囲で、ギア部を一部だけ露出させてもよい。

また、本発明のデファレンシャル装置は、フロントデフに限らず、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）やセンターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）に用いることができる。

本発明の第１実施例を示す断面図である。各実施例に用いられたサイドギアの外周面を示す図面である。第１実施例でのピニオンギアの組み付けを示す断面図である。第１実施例でのピニオンギアの組み付けを示す拡大断面図である。本発明の第２実施例を示す断面図である。第２実施例に用いられたテーパーリングを示す斜視図である。第２実施例でのピニオンギアの組み付けを示す断面図である。従来例の断面図である。

符号の説明

１フロントデフ（デファレンシャル装置）
３１ピース構成のデフケース
５ベベルギア式の差動機構
７，７コーンクラッチ
９，９，１０，１０テーパーリング
２３ピニオンシャフト
２５ピニオンギア
２７，２９出力側サイドギア
３１，３３外周側に露出させたサイドギアのギア部
３２，３４サイドギヤのギヤ部の外周面
１０１フロントデフ（デファレンシャル装置）
１０５テーパーリングに設けられた切り欠き

Claims

原動機からの駆動力を受けて回転するデフケースと、
ピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフト上に支承されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛み合った一対の出力側サイドギヤとを有し、駆動力を車輪側に配分するベベルギア式の差動機構とを備え、
前記サイドギアのギア部を外周側に露出させたことを特徴とするデファレンシャル装置。
請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、
前記サイドギアの外周面と前記デフケース側との間に摺動部を設け、コーンクラッチを形成したことを特徴とするデファレンシャル装置。
請求項２に記載されたデファレンシャル装置であって、
前記サイドギヤの外周面のギア部の外周面が半径方向に前記摺動部に対向していることを特徴とするデファレンシャル装置。