JP2012237358A - 差動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃費効率を向上した差動装置を提供する。
【解決手段】リングギヤ57の回転によってオイルを掻き揚げる差動装置5であって、リングギヤ57およびオイルを収容するケース51、54と、オイルの流れ方向に沿ってケース51の内壁に形成されたフィン20と、フィン20の背面側に、フィン20を介してオイルと熱交換を行う媒体が流通する流路21とを備える。
【選択図】図3
【解決手段】リングギヤ57の回転によってオイルを掻き揚げる差動装置5であって、リングギヤ57およびオイルを収容するケース51、54と、オイルの流れ方向に沿ってケース51の内壁に形成されたフィン20と、フィン20の背面側に、フィン20を介してオイルと熱交換を行う媒体が流通する流路21とを備える。
【選択図】図3
Description
本発明は差動装置に関するものである。
従来、エンジンから排出された排気ガスと熱交換することによって温まった循環水を用いて、差動装置を暖機するものが、特許文献1に開示されている。
特許文献1では、循環水を差動装置の下側外周を覆う保温ケース内に通過させることで、差動装置を暖機している。
しかし、上記の発明では、循環水を保温ケース内に通過させているだけであり、循環水の熱を差動装置に十分に伝達することができず、燃費効率を向上することができない、といった問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、エンジンの熱によって温まった循環水を用いて差動装置を十分に暖機し、燃費効率を向上することを目的とする。
本発明のある態様に係る差動装置は、リングギヤの回転によってオイルを掻き揚げる差動装置である。差動装置は、リングギヤおよびオイルを収容するケースと、オイルの流れ方向に沿ってケースの内壁に形成されたフィンと、フィンの背面側に、フィンを介してオイルと熱交換を行う媒体が流通する流路とを備える。
この態様によると、オイルと媒体との単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、差動装置を素早く暖機し、燃費効率を向上することができる。
本発明の第1実施形態の構成を図1、図2を用いて説明する。図1は、本実施形態の差動装置を有する車両の概略構成図である。図2は、差動装置の概略断面図である。
車両1は、エンジン2と、トランスミッション3と、差動装置5と、ウォータポンプ16と、サーモスタット8と、ラジエータ13と、タイヤ7とを備える。
エンジン2によって発生した駆動力は、トランスミッション3、プロペラシャフト4、差動装置5、ドライブシャフト6、タイヤ7へ順次伝達され、車両1は走行する。
差動装置5は、図2に示すようにキャリア54と、リヤカバー51と、リングギヤ57と、ピニオンギヤ56と、デファレンシャルピニオンギヤ(図示せず)と、左サイドギヤ(図示せず)と、右サイドギヤ(図示せず)とを備える。
リングギヤ57は、キャリア54とリヤカバー51とによって形成される室内に収容されている。室内にはオイルが溜められている。リングギヤ57は、ピニオンギヤ56に噛み合い、プロペラシャフト4の回転がピニオンギヤ56を介してリングギヤ57に伝達され、リングギヤ57は回転する。リングギヤ57が回転すると、リングギヤ57によってオイルが掻き揚げられる。
ピニオンギヤ56は、Rrベアリング58およびFrベアリング59によって支持されている。
リヤカバー51は、キャリア54と共に室を形成する。リヤカバー51は、フィン20と、第1ウォータージャケット21とを備える。
ここで、フィン20について図2、図3を用いて詳しく説明する。図3は、リングギヤ57側からフィン20を見た正面図である。
フィン20は、車両1が前進する場合にリングギヤ57がオイルを掻き揚げる側のリヤカバー51の内壁に形成される。フィン20は、車両1が前進する場合のオイルの流れ方向に沿って形成される。フィン20は、第1整流部22と、第2整流部第2整流部23とを備える。
第1整流部22は、リングギヤ57の回転方向にオイルを導くように形成される。第1整流部22は、リングギヤ57の周方向、つまり回転方向に沿って形成される。本実施形態では、第1整流部22は、リングギヤ57側から見た場合に、リングギヤ57の回転軸と直交する方向に沿って形成される。第1整流部22は、リングギヤ57側から見た場合にリングギヤ57がリヤカバー51に投影される範囲に形成される中央フィン22aと、リングギヤ57よりも外側であり、リングギヤ57がリヤカバー51に投影される範囲よりも外側に形成される端部フィン22bとを備える。
端部フィン22bは、中央フィン22aよりも短く、鉛直方向下側(図2中矢印A)、つまりリヤカバー51の底部側に形成される。
第2整流部23は、第1整流部22よりも外側に形成され、リングギヤ57の回転軸方向にオイルを導くように形成される。第2整流部23は、リングギヤ57の周方向に沿って並列に配置される。各第2整流部23は、リングギヤ57の回転軸方向に沿って形成される。第2整流部23は、鉛直方向下側の第2整流部23ほど、第1整流部22側の端部とリングギヤ57との距離が大きい。
次に第1ウォータージャケット21について図4を用いて説明する。図4は、リングギヤ57側から第1ウォータージャケット21を見た正面図である。図4においては、説明のため第1ウォータージャケット21の形状を実線で示し、リヤカバー51の外形形状を破線で示す。また、フィン22は省略する。
第1ウォータージャケット21は、フィン20の背面側に形成され、冷媒が流れる流路である。第1ウォータージャケット21は、直線部30と、隣接する2つの直線部30の端部を連結し、冷媒の流れ方向を変更する変更部31とを備える。隣接する直線部30は、仕切部32によって隔てられている。第1ウォータージャケット21には、導入部33から冷媒が流入し、フィン20を介してオイルと熱交換を行った冷媒が排出部34から排出される。導入部33は、排出部34よりも鉛直方向下側に位置する。
図2に戻り、第1ウォータージャケット21の背面側、つまりリヤカバー51の外壁には断熱材40が設けられる。
図1に戻り、ウォータポンプ16は、第1ウォータージャケット21、エンジン2に設けた第2ウォータージャケット17、ラジエータ13に冷媒を循環させる。
サーモスタット8は、温度に応じて開閉する。冷媒の温度が低い場合にはサーモスタット8が閉じ、冷媒はウォータポンプ16、第2ウォータージャケット17、バイパス通路18を流れる。冷媒の温度が高くなるとサーモスタット8は徐々に開き、冷媒はウォータポンプ16、第2ウォータージャケット17、流路12、ラジエータ13、流路15を流れる。また、冷媒の一部は、第2ウォータージャケット17から分岐して、流路9、第1ウォータージャケット21、流路10を通り、ウォータポンプ16に戻る。
次に本実施形態の作用について説明する。
第2ウォータージャケット17から分岐した冷媒は、差動装置5の第1ウォータージャケット21に流入する。第1ウォータージャケット21に流入した冷媒は、フィン20を介して差動装置5内のオイルと熱交換を行う。
差動装置5では、リングギヤ57が回転すると、オイルがリングギヤ57によって掻き揚げられ、差動装置5の底部に溜まっているオイルはリングギヤ57の回転によって生じる流れ方向に沿って循環する。
本実施形態では、オイルの流れ方向に沿ってフィン20を形成する。リングギヤ57側からリヤカバー51を見た場合に、リングギヤ57がリヤカバー51に投影される箇所では、リングギヤ57の回転に応じてリングギヤ57の周方向に沿ってオイルが流れる。この流れを図3において破線の矢印で示す。第1整流部22をリングギヤ57の周方向に沿って形成することによって、第1整流部22近辺においてオイルは流速を保った状態で淀むことなく流れる。これによって、冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量が大きくなる。
また、リングギヤ57側からリヤカバー51を見た場合に、リングギヤ57がリヤカバー51に投影される箇所よりも外側では、リングギヤ57の回転に応じて外側に向かってオイルが流れる。この流れを図3において一点鎖線の矢印で示す。第2整流部23をリングギヤ57の回転軸方向に沿って形成することによって、第2整流部23近辺においてもオイルは流速を保った状態で淀むことなく流れる。これによって、冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量が大きくなる。
ここで、本実施形態を用いた場合の冷媒の温度、および差動装置5内のオイルの温度変化について図5を用いて説明する。図5はエンジン2、差動装置5内のオイルが十分に冷えた状態、例えば比較的長い時間停車した状態からエンジン2が始動した場合の温度変化を示し、エンジン始動時にはサーモスタット8は閉じている。なお、本実施形態を用いた場合の温度を実線で示し、本実施形態のフィン20を用いない場合の温度を破線で示す。
時間t0でエンジン2が始動し、車両1が前進すると、エンジン2との熱交換によって第2ウォータージャケット17を流れる冷媒の温度は比較的早く昇温するので、第1ウォータージャケット21を流れる冷媒の温度も比較的早く昇温する。
本実施形態では、リングギヤ57が差動装置5内のオイルを掻き揚げて生じるオイルの流れ方向に沿ってフィン20を形成するので、フィン20を介して冷媒の熱がオイルに効率よく伝達され、オイルの温度が、本実施形態を用いない場合と比較して早く昇温する。
時間t1でサーモスタット8の温度が開弁する温度となると、サーモスタット8の開度が徐々に大きくなり、冷媒の一部がラジエータ13に流れ、冷媒はラジエータ13によって冷却される。
本実施形態では、冷媒の一部を差動装置5の第1ウォータージャケット21に流入させ、フィン20を介して冷媒の熱によって差動装置5内のオイルを温める。そのため、冷媒の温度上昇が緩やかになり、サーモスタット8の開度は本実施形態を用いない場合と比較して、緩やかに大きくなる。つまり、ラジエータ13に流入する冷媒の流量は、本実施形態を用いない場合と比較して小さくなり、ラジエータ13によって外部へ放出されるエネルギー量が小さくなる。したがって、本実施形態では車両1で発生する熱を有効に利用しており、車両1全体における熱効率が向上する。
次に本実施形態の効果について説明する。
差動装置5のリヤカバー51の内壁にオイルの流れ方向に沿ってフィン20を形成することで、第1ウォータージャケット21を流れる冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
第1整流部22をリングギヤ57の回転方向に沿って形成することで、第1整流部22近辺において、流速を保った状態でオイルが淀むことなく流れ、第1整流部22を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
第2整流部23をリングギヤ57の回転軸方向に沿って形成することで、第2整流部23近辺において、流速を保った状態でオイルが淀むことなく流れ、第2整流部23を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができる。そのため、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
鉛直方向下側の第2整流部23ほど、第1整流部22側の端部とリングギヤ57との距離を大きくすることで、鉛直方向上側の第2整流部23にも流速を保った状態でオイルが到達し、第2整流部23に均一にオイルを流すことができる。そのため、鉛直方向上側の第2整流部23においてオイルとの単位時間当たりの熱交換量が小さくなることを抑制することができる。これによって、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
第1整流部22および第2整流部23を、車両が前進走行する場合の差動装置5内のオイルの流れ方向に沿って形成することで、車両が前進走行を開始した後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
第1ウォータージャケット21の外側に断熱材40を設けることで、外気によって第1ウォータージャケット21を流れる冷媒の温度が下がることを抑制することができる。そのため、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
本実施形態では、第1整流部22をリングギヤ57の回転軸と直交する方向に沿って形成したが、第1整流部22の一部または全部をリングギヤ57の回転軸と直交する方向から傾いた方向に沿って形成してもよい。
各第2整流部23をリングギヤ57の回転軸に沿って形成したが、リングギヤ57の回転軸から傾いた方向に沿って形成してもよい。
また、フィン20として第1整流部22および第2整流部23を備えているが、第1整流部22、第2整流部23のいずれか一方のみを備えてもよい。
次に本発明の第2実施形態について図6を用いて説明する。
図6は、リヤカバー60をリングギヤ57側から見た正面図である。第2実施形態は、第1実施形態と比較して第2整流部61の形状が異なっている。その他の構成については第1実施形態と同じなので、ここでの説明は省略する。
第2整流部61は、円弧状に形成されており、車両1が前進する場合に回転するリングギヤ57の回転方向に沿って、端部から中心付近にかけて突出するように湾曲している。鉛直方向下側となるにつれて、第2整流部61の曲率は大きくなる。
本発明の第2実施形態の効果について説明する。
第2整流部61を湾曲させることで、第2整流部61とオイルとの接触面積を大きくすることができる。また、流速を保った状態でオイルを第2整流部61に流すことができる。これらによって、第2整流部61を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、エンジン2の始動後に差動装置5およびオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
鉛直方向下側の第2整流部61ほど、曲率を大きくすることで、鉛直方向下側の第2整流部61とオイルとの接触面積を大きくすることができる。そのため、第2整流部61を介して冷媒とオイルとの単位時間当たりの熱交換量を大きくすることができ、エンジン2の始動後にオイルを素早く温めることができ、差動装置5のフリクションを低減し、燃費を向上することができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
2 エンジン
5 差動装置
20 フィン
21 第1ウォータージャケット(流路)
22 第1整流部
23、61 第2整流部
40 断熱材(断熱手段)
51、60 リヤカバー(ケース)
54 キャリア(ケース)
57 リングギヤ
5 差動装置
20 フィン
21 第1ウォータージャケット(流路)
22 第1整流部
23、61 第2整流部
40 断熱材(断熱手段)
51、60 リヤカバー(ケース)
54 キャリア(ケース)
57 リングギヤ
Claims (8)
- リングギヤの回転によってオイルを掻き揚げる差動装置であって、
前記リングギヤおよび前記オイルを収容するケースと、
前記オイルの流れ方向に沿って前記ケースの内壁に形成されたフィンと、
前記フィンの背面側に、前記フィンを介して前記オイルと熱交換を行う媒体が流通する流路とを備える差動装置。 - 前記フィンは、前記オイルを前記リングギヤの回転方向に導く第1整流部を備えることを特徴とする請求項1に記載の差動装置。
- 前記フィンは、前記オイルを前記リングギヤの回転軸方向に導く第2整流部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の差動装置。
- 前記第2整流部は、鉛直方向下型に位置するほど、前記リングギヤ側の端部と前記リングギヤとの距離が大きいことを特徴とする請求項3に記載の差動装置。
- 前記第2整流部は、前記リングギヤの回転方向に突出するように湾曲することを特徴とする請求項3または4に記載の差動装置。
- 前記第2整流部は、鉛直方向下側に位置するほど、曲率が大きくなることを特徴とする請求項5に記載の差動装置。
- 前記フィンは、車両が前進走行時に前記リングギヤが回転した場合の前記オイルの流れ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の差動装置。
- 前記流路の外側に断熱手段を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の差動装置。
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