JP2010144911A - Differential gear device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用差動歯車装置に関し、特に、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつデフケースの軽量化を図るための改良に関する。 The present invention relates to a differential gear device for a vehicle, and more particularly to an improvement for reducing the weight of a differential case while suppressing loosening of a fastener that fastens the differential case and a large-diameter gear.
車両の動力伝達経路には、エンジンの動力を前後或いは左右の駆動輪に配分するための差動歯車装置が用いられている。例えば、特許文献1に記載されたデフ装置がそれである。このような差動歯車装置は、ハウジングと、外周歯を有してそのハウジング内に設けられた大径歯車と、その大径歯車と一体的に設けられて一軸心まわりに回転する殻状のデフケースと、そのデフケース内においてそのデフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、上記デフケース内においてそのピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えて構成される。 A differential gear device for distributing engine power to front and rear or left and right drive wheels is used in the power transmission path of the vehicle. For example, the differential apparatus described in Patent Document 1 is that. Such a differential gear device includes a housing, a large-diameter gear having an outer peripheral tooth and provided in the housing, and a shell-like shape that is provided integrally with the large-diameter gear and rotates around a single axis. The differential case, a pinion gear rotatably supported around an axis perpendicular to the one axis by a pinion shaft fixed to the differential case in the differential case, and the pinion gear interposed in the differential case And a pair of side gears provided so as to be relatively rotatable about the one axis.
しかし、前述したような従来の技術において、デフケースの軽量化を考えた場合、そのデフケースと前記大径歯車とを締結する締結具の弛みが問題となる。本発明者は、斯かる締結具の弛みが接合面の滑りによって発生することに着目し、そのような接合面の滑りはデフケース及び大径歯車をどのような形状とした場合に起こり易いのかを実験的な考察も含めて追究し、鋭意研究を継続してきた。 However, in the conventional technology as described above, when considering the weight reduction of the differential case, loosening of the fastener that fastens the differential case and the large-diameter gear becomes a problem. The inventor of the present invention pays attention to the fact that such looseness of the fastener is caused by the slip of the joint surface, and shows how the slip of the joint surface is likely to occur when the differential case and the large-diameter gear are formed. We have pursued research, including experimental considerations, and have continued intensive research.
本発明は、上記研究の一結果として為されたものであり、その目的とするところは、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置を提供することにある。 The present invention has been made as a result of the above research, and the object of the present invention is to provide a vehicle differential that realizes weight reduction while suppressing loosening of a fastener that fastens a differential case and a large-diameter gear. The object is to provide a gear device.
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、外周歯を有する大径歯車と、所定の締結具により締結されることでその大径歯車と一体的に設けられて一軸心まわりに回転するデフケースと、そのデフケース内においてそのデフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、前記デフケース内においてそのピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えた車両用差動歯車装置であって、前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも1つの窓部を備えたものであり、前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたことを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that a large-diameter gear having outer peripheral teeth and a large-diameter gear are integrally provided by being fastened by a predetermined fastener. A differential case that rotates about a center, a pinion gear that is rotatably supported about an axis perpendicular to the one axis by a pinion shaft fixed to the differential case in the differential case, and the pinion gear interposed in the differential case A differential gear device for a vehicle having a pair of side gears that are opposed to each other and are rotatable relative to each other around the one axis, wherein the differential case is provided so as to penetrate in the thickness direction thereof. The large-diameter gear is a portion related to the fastening with the differential case, and the other portion in the vicinity of the window portion. It is characterized in that its thickness is thicker in comparison with.
本発明者の研究によれば、前記デフケースと大径歯車との締結に係る部分の接合面の滑りを抑制するためには、その大径歯車側の締結部の肉厚を厚くすることが効果的であることがわかった。従って、本発明によれば、前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも1つの窓部を備えたものであり、前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたものであることから、前記大径歯車の柱部における肉厚を薄く構成することで軽量化を図ると共に、前記デフケースの窓部近傍の肉厚を厚く構成することでそのデフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを好適に抑制することができる。すなわち、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置を提供することができる。 According to the research of the present inventor, in order to suppress the slip of the joint surface of the portion related to the fastening between the differential case and the large-diameter gear, it is effective to increase the thickness of the fastening portion on the large-diameter gear side. I found out that Therefore, according to the present invention, the differential case is provided with at least one window portion penetrating in the thickness direction thereof, and the large-diameter gear is in a portion related to fastening with the differential case. In the vicinity of the window portion, the thickness thereof is formed as compared with the other portions, so that the thickness of the columnar portion of the large-diameter gear is reduced and the weight is reduced. By making the wall thickness in the vicinity of the window portion of the differential case thick, it is possible to suitably suppress loosening of the fastener that fastens the differential case and the large-diameter gear. That is, it is possible to provide a vehicle differential gear device that realizes weight reduction while suppressing loosening of a fastener that fastens the differential case and the large-diameter gear.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が好適に適用される車両用差動歯車装置(デファレンシャル装置)10を説明する図であって、ピニオンシャフト(小歯車軸)18の軸心及びドライブシャフト24の軸心を含む平面で切断した断面図である。この図1に示すように、上記差動歯車装置10は、図示しない入力軸の軸心と直交する軸心まわりに回転可能(自転可能)にハウジングとの間に一対の円錐ころ軸受を介して支持された例えば鋳鉄製のデフケース(デファレンシャルケース)12と、そのデフケース12の外周部にボルト等の締結具15により固定されて図示しない終減速装置の小径傘歯車と噛み合う大径歯車14と、上記デフケース12に両端部が支持され、そのデフケース12の回転軸心に直交する姿勢でノックピン16によりそのデフケース12に固定されたピニオンシャフト18と、そのピニオンシャフト18を挟んで相対向する状態で、上記デフケース12によってその軸心まわりに回転可能(自転可能)に支持された一対のサイドギヤ20l、20rと、上記ピニオンシャフト18が貫通させられることによってそのピニオンシャフト18により回転可能(自転可能)に支持されて一対のサイドギヤ20l、20rとそれぞれ噛み合う一対のピニオンギヤ22とを、備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle differential gear device (differential device) 10 to which the present invention is preferably applied. The shaft center of a pinion shaft (small gear shaft) 18 and the shaft center of a
また、上記デフケース12には、左右一対の車輪に対応するドライブシャフト24(図1では右輪に対応するもののみを示している)を挿入するために形成された左右一対の貫通穴26l、26rが設けられている。また、上記ドライブシャフト24の端部外周面には嵌合溝(スプライン溝)28が形成されると共に、上記サイドギヤ20の内周面にはその嵌合溝28と噛み合うように嵌合歯(スプライン歯)30が形成されており、上記貫通穴26に挿入されたドライブシャフト24は、上記サイドギヤ20の内周側に上記嵌合溝28及び嵌合歯30が相互に噛み合わされるように嵌め入れられることで、上記サイドギヤ20と共通の軸心まわりに相対回転不能とされ、そのサイドギヤ20と一体的に回転させられるように構成されている。また、上記ドライブシャフト24の端部における外周部には、スナップリング34を嵌入させるための環状の溝部32が形成されており、その溝部32に嵌め入れられたスナップリング34が上記サイドギヤ20のピニオンシャフト18側端部に当接させられると共に上記ドライブシャフト24の溝部32側壁に当接させられることで、それらサイドギヤ20及びドライブシャフト24の軸心方向に関する相対位置変化が抑止され、そのドライブシャフト24がサイドギヤ20から抜けないように構成されている。
The
また、前記差動歯車装置10では、それぞれ環状を成す一対のワッシャ(座金)36が上記一対のサイドギヤ20l、20rの端面とそれを支持するデフケース12の貫通穴26l、26rの内側開口縁との間に介挿されている。また、部分球面状であって中央に前記ピニオンシャフト18を通す穴を有する凸円板状のワッシャ(座金)38が、上記一対のピニオンギヤ22の外周側端面とデフケース12の内壁面との間に介挿されている。斯かるワッシャ36、38は、耐磨耗性を有する金属、例えば鉛基或いはSn基の軸受メタルや、必要に応じてその合金にバネ性をさらに加えた金属により構成されている。
Further, in the
図2は、本実施例の差動歯車装置10を図1の矢印IIに示す方向に視た正面図である。また、図3は、斯かる差動歯車装置10を図2の矢印IIに示す方向に視た側面図である。この図3に示すように、前記デフケース12には、その肉厚方向に貫通して窓部12wが形成されている。好適には、前記デフケース12の側周部(円筒部)に、軸心Cを中心として相対向するように一対の窓部12wが設けられたものである。換言すれば、図2に示すように、その軸心Cを中心とする回転方向に前記デフケース12の側周部を4分割した場合、各部分はそれぞれ交互に上記窓部12w及びその窓部12wが設けられていない柱部12pに対応する。なお、この窓部12wは必ずしも上記回転方向の45°に相当するものでなくともよく、45°未満乃至それ以上の角度に対応するものであってもよい。
FIG. 2 is a front view of the
以上のように構成された差動歯車装置10では、例えば駆動系からの出力が図示しない終減速装置により減速されて前記大径歯車14を介して前記デフケース12に伝達される。そして、そのデフケース12が前記サイドギヤ20の軸心(ドライブシャフト24の軸心)まわりに回転させられると、そのデフケース12の回転駆動力が前記ピニオンギヤ22を介して左右一対のサイドギヤ20l、20rへトルク配分されて伝達され、それらサイドギヤ20と一体的に回転させられる前記ドライブシャフト24へ伝達される。
In the
続いて、本発明者が行った前記デフケース12と大径歯車14とを締結する締結具15の弛みの考察乃至その弛みに関する実験結果を、図4乃至図12を参照して説明する。図4は、前記デフケース12の外周側に張り出して設けられたフランジ12f(大径歯車14との締結部)と前記大径歯車14との接合部分におけるトルク伝達経路を説明する図である。この図4に示すように、前記大径歯車14側から前記デフケース12のフランジ12f側へ伝達されるトルクの経路としては、前記締結具15を介して伝達される経路Aと、前記デフケース12及び大径歯車14の接合面を介して伝達される経路Bとが考えられる。
Next, the examination of the loosening of the
ここで、図5に示すような前記デフケース12と大径歯車14との締結部について考える。前記デフケース12と大径歯車14とは、そのデフケース12の外周側に張り出して設けられたフランジ部12fと、前記大径歯車14の内周側に張り出して設けられた締結部14iとが、複数(図3では12本)の締結具15によって相互に螺合されて締結されている。本考察及び実験においては、それらデフケース12のフランジ部12f及び大径歯車14の締結部14iそれぞれの肉厚(軸方向厚み寸法)t1、t2に着目し、それぞれの肉厚t1、t2を変化させた場合における前記締結具15の弛み抑制効果について検討を行った。
Here, consider the fastening portion between the
図6は、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚(厚み寸法)を変化させた場合における接合面のトルク分担率を示す図である。この図6に示すトルク分担率は、図4に示す経路A、Bにそれぞれ対応しており、リングギヤ×ボルトが前記締結具15を介して伝達される経路A、リングギヤ×フランジが前記デフケース12及び大径歯車14の接合面を介して伝達される経路Bにそれぞれ対応している。この図6に示すように、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚t1を変化させた場合、その肉厚t1を厚くするほど前記締結具15を介して伝達される経路Aのトルク分担率が減少し、逆に前記デフケース12及び大径歯車14の接合面を介して伝達される経路Bのトルク分担率が上昇することがわかる。
FIG. 6 is a diagram showing the torque sharing rate of the joint surface when the thickness (thickness dimension) of the
図7及び図8は、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚(厚み寸法)t1を変化させた場合における接合面の面圧及び摩擦力の関係を示す図であり、図7は噛合近傍における関係、図8は噛合遠方における関係をそれぞれ示している。また、図9及び図10は、前記大径歯車14の締結部14iと前記デフケース12のフランジ12fとの接合面における面圧と摩擦力の関係を示す図であり、図9は前記大径歯車14の締結部14iの肉厚t1を変更した場合における局所滑り(締結接合面の一部が滑っている状態)、図10は前記デフケース12のフランジ12fの肉厚t2を変更した場合における局所滑りをそれぞれ示している。これら図7乃至図10に示される関係からも、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚t1を増加させた場合の方が、前記デフケース12のフランジ12fの肉厚t2を増加させた場合よりも接合面滑り量の減少が大きいことがわかる。すなわち、前記フランジ12fと締結部14iとの接合面の滑りを抑制するためには、その締結部14iの肉厚t1を厚くすることが、前記フランジ12fの肉厚t2を厚くすることよりも効果的であることがわかる。
7 and 8 are diagrams showing the relationship between the surface pressure and the frictional force of the joint surface when the thickness (thickness dimension) t1 of the
図11及び図12は、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚t1を変化させた場合と、前記デフケース12のフランジ12fの肉厚t2を変化させた場合とで接合面の滑り抑制効果が異なる理由の考察結果を説明する図である。図11に示すように、前記大径歯車14の締結部14iの肉厚t1を変化(増加)させた場合には、その締結部14iと前記フランジ12fとの間の接触面積が増え、それらデフケース12及び大径歯車14の接合面を介して伝達されるトルク(図4の経路Bに対応)の分担率が増加する。これにより、前記締結部14i及びフランジ12f相互間では、その締結部14iの噛合点近傍と遠方とで、一様にそのフランジ12f上を滑る結果を生じる。これにより、摩擦力が均一化(平均化)されて最大滑り量が減少し、結果として接合面における滑りが抑制されるものと考えられる。また、前記締結部14iと締結具15との間では、トルク分担率が相対的に減少して滑り量が小さくなる。一方、図12に示すように、前記デフケース12のフランジ12fの肉厚t2を変化(増加)させた場合には、前記締結部14iとそのフランジ12fとの間におけるトルク分担率が変わらず、滑り量に変化が少ない。これにより、前記締結部14i及びフランジ12f相互間では、噛合近傍においてフランジ12fの弾性変形が減って接触面積が増えることによりトルク分担率が増加し、また、噛合遠方においては分担トルクが減少するため、全体として滑り状態の変化が少ないものと考えられる。また、前記締結部14iと締結具15との間では、トルク分担率が変わらないため、滑り量は変わらない。斯かる考察の結果からも、前記フランジ12fと締結部14iとの接合面の滑りを抑制するためには、その締結部14iの肉厚t1を厚くすることが、前記フランジ12fの肉厚t2を厚くすることよりも効果的であると結論づけることができる。
11 and 12 show the effect of suppressing slippage of the joint surface when the thickness t1 of the
以上の考察乃至実験結果を踏まえて、本実施例の差動歯車装置10に備えられた構成を図13及び図14を参照して説明する。これら図13及び図14は、前記デフケース12のフランジ12fと前記大径歯車14の締結部14iとの締結に係る部分を示す部分断面図であり、図13は前記デフケース12の柱部12pに相当する部分に対応する構成、図14は前記デフケース12の窓部12wに相当する部分に対応する構成をそれぞれ示している。これら図13及び図14に示すように、本実施例の差動歯車装置10では、前記大径歯車14の締結部14iにおいて、前記デフケース12の窓部12wに相当する部分すなわちその窓部12w近傍では、それ以外の部分すなわち柱部pに相当する部分と比較してその肉厚(軸方向厚み寸法)t1′が厚く形成されている(t1<t1′)。換言すれば、前記デフケース12の窓部12wに相当する部分以外の部分では、その窓部12wに相当する部分と比較してその肉厚t1が薄く形成されている。そのように、前記大径歯車14の締結部14iにおける一部を薄く構成することで、その大径歯車14延いては前記差動歯車装置10全体の軽量化を図ることができる。また、比較的強度の必要な前記デフケース12の窓部12w近傍においては、その大径歯車13の締結部14iを比較的厚く構成することで、必要とされる強度を確保できると共に前記大径歯車14の肉厚増加による接合面の滑り抑制効果が期待でき、更には前記デフケース12と大径歯車14とを締結する締結具15の弛みを抑制する効果を実現することができるのである。
Based on the above considerations and experimental results, the configuration provided in the
このように、本実施例によれば、前記デフケース12は、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも1つの窓部12wを備えたものであり、前記大径歯車14は、前記デフケース12との締結に係る締結部14iにおいて、前記窓部12w近傍ではそれ以外の部分の肉厚t1と比較してその肉厚t1′が厚く形成されたものであることから、前記大径歯車14の前記柱部12pに対応する部分における肉厚t1を薄く構成することで軽量化を図ると共に、その前記窓部12w近傍の肉厚t1′を厚く構成することで前記デフケース12と大径歯車14とを締結する締結具15の弛みを好適に抑制することができる。すなわち、デフケース12と大径歯車14とを締結する締結具15の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置10を提供することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is.
10:車両用差動歯車装置
12:デフケース
12w:窓部
14:大径歯車
15:締結具
18:ピニオンシャフト
20:サイドギヤ
22:ピニオンギヤ
10: Vehicle differential gear device 12:
Claims (1)
前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも1つの窓部を備えたものであり、
前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたものであることを特徴とする車両用差動歯車装置。 A large-diameter gear having outer peripheral teeth, a differential case that is integrally provided with the large-diameter gear by being fastened by a predetermined fastener, and rotates around a single axis, and is fixed to the differential case in the differential case A pinion gear supported by a pinion shaft so as to be rotatable about an axis perpendicular to the one axis, and opposite to each other with the pinion gear interposed in the differential case and provided so as to be relatively rotatable about the one axis. A differential gear device for a vehicle comprising a pair of side gears,
The differential case is provided with at least one window provided so as to penetrate in the thickness direction thereof,
The differential gear for vehicles is characterized in that the large-diameter gear is formed thicker in the portion related to the fastening with the differential case in the vicinity of the window than in the other portions. apparatus.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2015025529A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | マツダ株式会社 | Differential mechanism of vehicle |
-
2008
- 2008-12-22 JP JP2008326059A patent/JP2010144911A/en active Pending
Cited By (1)
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JP2015025529A (en) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | マツダ株式会社 | Differential mechanism of vehicle |
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