JP2015081630A

JP2015081630A - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2015081630A
Application number: JP2013219163A
Authority: JP
Inventors: 敏生新井; Toshio Arai
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: JP6135450B2

Abstract

【課題】デファレンシャルケースの変形を抑制しながら軽量化を図り、車両の燃費を向上することが可能なデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】軸受用ボス部９からリングギヤ３側に延びる円盤部１１の外壁１２において、デファレンシャルケース４にリングギヤ３を連結するために円周上に等ピッチで配置されたボルト用ボス部１６と軸受用ボス部９とを連絡する補強リブ１７を放射状に形成する。補強リブ１７の軸受用ボス部９側に面する頂部壁１８の幅をボルト用ボス部１６の直径と同等とし、頂部壁１８の両辺を補強リブ１７から外側に凸形状に湾曲する曲線とした。これにより、厚さの薄い円盤部１１の外周部を補強することができると共に、厚さの厚い円盤部１１の内周部では補強リブ１７の幅を大幅に狭めて重量を低減することができる。また、補強リブ１７の内側を肉抜きして軽量化すると共に、内部のオイルを攪拌してギヤを潤滑する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のデファレンシャル装置に関し、例えば前輪駆動車両の変速機内に配置されるデファレンシャル装置に好適なものである。

このようなデファレンシャル装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。このデファレンシャル装置では、中央部にデファレンシャルギヤが収納され且つ外周部にリングギヤが取付けられたデファレンシャルケースが中心軸（リングギヤの中心軸に一致）回りに回転する。そのため、デファレンシャルケースには、ギヤ収納部を挟んだ中心軸方向両側に軸受用ボス部が設けられ、この軸受用ボス部の外周に軸受が取付けられている。このデファレンシャルケースでは、前記リングギヤが取付けられる外周部と軸受用ボス部とが円盤部で連結され、この円盤部の外周部に、前記リングギヤを連結するためのボルト用ボス部が等ピッチに形成されている。各ボルト用ボス部にはボルト穴が形成され、前記リングギヤに挿通したボルトを各ボルト穴にねじ込んでリングギヤがデファレンシャルケースに取付けられている。つまり、円盤部は、軸受用ボス部の外周部からリングギヤの内周部に向けて延びる外壁及び外壁の裏側に配置されてリングギヤが接合される接合面を有する。そして、この外壁には、ボルト穴の軸方向に突出するようにして、軸受用ボス部とボルト用ボス部との間の連絡する補強リブが放射状に形成されている。

特開平９−２２９１６３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されるデファレンシャル装置の補強リブは、例えば補強リブをデファレンシャルケースの中心軸方向からみたときの幅を表す頂面部が比較的狭い一定の幅に形成されている。そのため、特にボルト用ボス部と補強リブとの連結部においてくびれがあり、このくびれ部分で応力集中が発生し、デファレンシャルケースが変形する可能性がある。また、単に補強リブの頂面部の幅を大きくしただけでは、補強リブ自体の重量が増加することからデファレンシャルケース、ひいてはデファレンシャル装置の重量が大きくなり、燃費低下の可能性がある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、デファレンシャルケースの変形を抑制しながら軽量化を図り、車両の燃費を向上することが可能なデファレンシャル装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、中心軸回りに回転するデファレンシャルケースの中央部にデファレンシャルギヤを収納するためのギヤ収納部が配置され、前記ギヤ収納部に対して前記中心軸の外周側にリングギヤが配置され、外周に軸受が配置される軸受用ボス部が前記ギヤ収納部の前記中心軸方向両側に配置されるデファレンシャル装置において、前記デファレンシャルケースは、前記軸受用ボス部の外周部から前記リングギヤの内周部に向けて延びる外壁及び前記外壁の裏側に配置されて前記リングギヤが接合される接合面を有する円盤部と、周方向に等ピッチで前記円盤部に配置され、前記リングギヤを固定するためのボルトが締結されるボルト穴と、前記円盤部から半径方向外側に突出するようにして前記ボルト穴を囲繞して形成されるボルト用ボス部と、前記ボルト穴の軸方向に突出するように前記円盤部の外壁に形成され、前記軸受用ボス部と前記ボルト用ボス部との間の連絡する放射状の補強リブとを備え、前記補強リブは、前記ボルト用ボス部と補強リブによって連絡される軸受用ボス部側に面する頂部壁と、前記頂部壁の両側縁部から前記円盤部の外壁へと延びる一対の縦壁とを備え、前記頂部壁の円盤部半径方向外端部の幅を前記ボルト用ボス部の直径と同等とし、且つ前記ボルト用ボス部と前記軸受用ボス部との間を連絡する部分の前記頂部壁の両辺を補強リブから外側に凸形状に湾曲する曲線としたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、前記補強リブの内側を肉抜きするのが好ましい。

このように、前記の第１の態様によれば、中心軸回りに回転するデファレンシャルケースの中央部に配置されたギヤ収納部にデファレンシャルギヤが収納される。また、このデファレンシャルケースでは、ギヤ収納部に対して中心軸の外周側にリングギヤが配置され、外周に軸受が配置される軸受用ボス部がギヤ収納部の中心軸方向両側に配置される。更に、このデファレンシャルケースは、軸受用ボス部の外周部からリングギヤの内周部に向けて延びる外壁及び外壁の裏側に配置されてリングギヤが接合される接合面を有する円盤部、周方向に等ピッチで円盤部に配置され且つリングギヤを固定するためのボルトが締結されるボルト穴、円盤部から半径方向外側に突出するようにしてボルト穴を囲繞して形成されるボルト用ボス部、ボルト穴の軸方向に突出するように円盤部の外壁に形成され且つ軸受用ボス部とボルト用ボス部との間の連絡する放射状の補強リブを備える。この補強リブは、ボルト用ボス部と補強リブによって連絡される軸受用ボス部側に面する頂部壁、頂部壁の両側縁部から円盤部の外壁へと延びる一対の縦壁を備える。そして、この補強リブでは、頂部壁の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部の直径と同等とし、ボルト用ボス部と軸受用ボス部との間を連絡する部分の頂部壁の両辺を補強リブから外側に凸形状に湾曲する曲線とした。円盤部の外壁は、リングギヤの内周部に向かって延びるため、内周部に比べて外周部の厚さ（中心軸方向の長さ）が薄く、そのため外周部が変形しやすい。前述のように補強リブの頂部壁の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部の直径と同等とすることにより、補強リブの円盤部半径方向外端部によって厚さの薄い円盤部の外周部を補強し、ボルト用ボス部の周辺に応力が集中するのを防止することができる。また、補強リブの頂部壁の両辺を補強リブから外側に凸形状に湾曲する曲線とすることにより、厚さが厚い円盤部の内周部に向けて補強リブの頂部壁の幅を急激に減少させることができ、補強リブの重量を低減することができる。これらにより、デファレンシャルケースの変形を抑制すると共に軽量化を図ることができ、車両の燃費を向上することができる。

また、前記の第２の態様によれば、補強リブの内側を肉抜きすることにより、補強リブを更に軽量化することができ、車両の燃費を向上することができる。また、肉抜きした凹部によって、デファレンシャルケース内のオイルを掻き上げ、ギヤ収納部内のデファレンシャルギヤを潤滑することができる。

図１は、本発明のデファレンシャル装置が適用された変速機の変速機ケースの一部断面斜視図である。図２は、図１のデファレンシャル装置の横断面図である。図３は、図２のデファレンシャルケースの左側面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図３のデファレンシャルケースの補強リブの斜視図である。図７は、図３のデファレンシャルケースのギヤ収納部の斜視図である。図８は、図７の縦断面詳細図である。図９は、従来のデファレンシャルケースの左側面図である。図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図である。図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。図１２は、図９のデファレンシャルケースの補強リブの斜視図である。

次に、本発明に係るデファレンシャル装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のデファレンシャル装置が適用された変速機の変速機ケース１の一部断面斜視図である。この変速機ケース１は、前輪駆動車両の変速装置を収納するものであり、変速装置を構成するギヤ類やシャフト類と共にデファレンシャル装置２が変速機ケース１内に収納されている。このデファレンシャル装置２の最外周部に配置されたリングギヤ３には、変速装置の図示しない出力系ギヤが噛み合っている。また、このデファレンシャル装置２の中心部には、車両左右方向に図示しないドライブシャフトが連結されている。従って、変速機で変速されたエンジンの駆動力がデファレンシャル装置２からドライブシャフトに伝達され、更に各ドライブシャフトに連結されている駆動輪、即ち前輪に伝達される。

図２は、図１のデファレンシャル装置２の横断面図である。このデファレンシャル装置２は、デファレンシャルケース４の中心軸Ｌ回りに回転する。デファレンシャルケース４の中心軸Ｌはリングギヤ３の中心軸に一致する。また、このデファレンシャル装置２は、デファレンシャルケース４内にデファレンシャルギヤを収納して構成される。そのため、デファレンシャルケース４の中央部には、デファレンシャルギヤを収納するギヤ収納部５が一体的に形成されている。このギヤ収納部５は、既存のギヤ収納部と同様に、周壁部に比較的大きな穴部が形成され、この穴部を通じて、ギヤ収納部５の内部にデファレンシャルギヤの構成部材を収納する。デファレンシャルギヤは、軸をデファレンシャルケース４の中心軸Ｌと直交方向に向けてギヤ収納部５の内部に固定されるピニオンシャフト６、ピニオンシャフト６の軸方向両端部で当該ピニオンシャフト６に回転自在に支持されるピニオンギヤ７、軸をデファレンシャルケース４の中心軸Ｌに一致させてピニオンギヤ７と噛み合うデフサイドギヤ８からなる。このデフサイドギヤ８の中心穴に図示しない前記ドライブシャフトがスプライン結合される。

前述のようにデファレンシャルケース４は中心軸Ｌ回りに回転する。そのため、デファレンシャルケース４の中心軸Ｌ方向両端部には軸受用ボス部９が形成され、この軸受用ボス部９の外周に軸受１０が緊密に嵌め込まれ、軸受１０は変速機ケース１に支持されている。また、ギヤ収納部５に対して、中心軸Ｌの外周側に前記リングギヤ３が配置され、デファレンシャルケース４に取付けられている。そのため、デファレンシャルケース４には、ギヤ収納部５の車両左側で径方向に広がる円盤部１１が形成されている。この円盤部１１は、車両左側の軸受用ボス部９の外周部からリングギヤ３の内周部に向けて径方向に延びる外壁１２と、その外壁１２の裏側に配置されてリングギヤ３が接合される接合面１３を有する。

図３は、図２のデファレンシャルケースの左側面図、図４は、図３のＡ−Ａ断面図、図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。円盤部１１の外周部には、リングギヤ３を固定するためのボルト１５が締結されるボルト穴１４が周方向に等ピッチで配置されている。また、デファレンシャルケース４には、円盤部１１から半径方向外側に突出するようにして各ボルト穴１４を囲繞するボルト用ボス部１６が形成されている。また、このデファレンシャルケース４には、車両左側の軸受用ボス部９と各ボルト用ボス部１６との間の連絡する補強リブ１７が、ボルト穴１４の軸方向に突出するようにして円盤部１１の外壁１２に形成されている。図６は、図３のデファレンシャルケースの補強リブの斜視図、図７は、図３のデファレンシャルケースのギヤ収納部の斜視図（ボルトは図示省略）、図８は、図７の縦断面詳細図である。本実施形態の補強リブ１７は、外壁１２のうち、接合面１３と反対側の面に形成されている。この補強リブ１７は、ボルト用ボス部１６と補強リブ１７によって連絡される車両左側の軸受用ボス部９側に面する頂部壁と１８、頂部壁１８の両側縁部から円盤部１１の外壁１２へと延びる一対の縦壁１９とを有する。

そして、本実施形態では、補強リブ１７における頂部壁１８の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部１６の直径と同等とした。また、ボルト用ボス部１６と軸受用ボス部９との間を連絡する部分の頂部壁１８の両辺を補強リブ１７から外側に凸形状に湾曲する曲線とした。更に、補強リブ１７の内側を肉抜きして肉抜き部（凹部）２０を形成した。本実施形態のデファレンシャルケース４では、軸受用ボス部９が中心軸Ｌ方向の両端部に設けられ、その中央部のギヤ収納部５の外周側にリングギヤ３が配置される。そのため、例えば図２の車両左側の軸受用ボス部９からリングギヤ３の内周部に向けて延びる円盤部１１は、例えば図３の左側面図において軸受用ボス部９側の中央部（内周部）が外周部よりも中高な状態となっている。具体的には、図２の断面図に見られるように円盤部１１の中央部が外周部よりも厚さが厚い（図８に示すように、ボルト用ボス部１６の厚さは厚いが、それ以外の円盤部１１では外周部の厚さは薄い）。

従って、補強リブ１７における頂部壁１８の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部１６の直径と同等とすることにより、円盤部１１の外周部の強度を高め、特にボルト用ボス部１６の部分に応力が集中するのを防止することができる。これに合わせて、頂部壁１８の両辺を外側に凸形状に湾曲する曲線としたことにより、厚さが厚い円盤部１１の中央部に向けて補強リブ１７の頂部壁１８の幅を急激に減少させることができ、補強リブ１７の重量を低減することができる。また、これらにより、例えば図６の補強リブ１７にボルト穴１４から荷重が負荷されたときの応力分布を解析すると、特にボルト用ボス部１６と補強リブ１７の連結部分における応力集中が大幅に低減される。また、補強リブ１７の内側を肉抜きして肉抜き部２０を形成したことにより、補強リブ１７の重量を低減することができる。また、図７、図８に黒い矢印で示すように、デファレンシャルケース４内にオイルＯが溜まっている場合、肉抜き部２０がオイルを掻き上げ、ギヤ収納部５内のデファレンシャルギヤを潤滑することができる。

図９は、従来のデファレンシャルケースの左側面図、図１０は、図９のＣ−Ｃ断面図、図１１は、図９のＤ−Ｄ断面図である。この従来のデファレンシャルケース４も、前述した補強リブ１７の形状以外は、本実施形態のデファレンシャルケース４に類似しており、同等の構成も多い。そこで、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この従来のデファレンシャルケース４では、補強リブ１７の頂部壁１８の幅が一定で、しかも狭い。このようなデファレンシャルケース４では、ボルト用ボス部１６と補強リブ１７の連結部分でくびれが生じる。図１２は、図６に示す本実施形態のデファレンシャルケース４の補強リブ１７の頂部壁１８の幅を従来のデファレンシャルケース４相当に狭くし、且つ頂部壁１８の幅を一定にしたものである。この補強リブ１７にボルト穴１４から荷重が負荷されたときの応力分布を解析すると、特にボルト用ボス部１６と補強リブ１７の連結部分のくびれで大きな応力集中がみられ、その結果、厚さの薄い円盤部１１の外周部で変形の生じやすいことが分かる。

このように本実施形態のデファレンシャル装置では、中心軸Ｌ回りに回転するデファレンシャルケース４の中央部に配置されたギヤ収納部５にデファレンシャルギヤが収納される。また、このデファレンシャルケース４では、ギヤ収納部５に対して中心軸Ｌの外周側にリングギヤ３が配置され、外周に軸受１０が配置される軸受用ボス部９がギヤ収納部５の中心軸Ｌ方向両側に配置される。更に、このデファレンシャルケース４は、軸受用ボス部９の外周部からリングギヤ３の内周部に向けて延びる外壁１２及び外壁１２の裏側に配置されてリングギヤ３が接合される接合面１３を有する円盤部１１、周方向に等ピッチで円盤部１１に配置され且つリングギヤ３を固定するためのボルト１５が締結されるボルト穴１４、円盤部１１から半径方向外側に突出するようにしてボルト穴１４を囲繞して形成されるボルト用ボス部１６、ボルト穴１４の軸方向に突出するように円盤部１１の外壁に形成され且つ軸受用ボス部９とボルト用ボス部１６との間の連絡する放射状の補強リブ１７を備える。この補強リブ１７は、ボルト用ボス部１６と補強リブ１７によって連絡される軸受用ボス部９側に面する頂部壁１８、頂部壁１８の両側縁部から円盤部１１の外壁１２へと延びる一対の縦壁１９を備える。そして、この補強リブ１７では、頂部壁１８の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部１６の直径と同等とし、ボルト用ボス部１６と軸受用ボス部９との間を連絡する部分の頂部壁１８の両辺を補強リブ１７から外側に凸形状に湾曲する曲線とした。円盤部１１の外壁１２は、リングギヤ３の内周部に向かって延びるため、内周部に比べて外周部の厚さ（中心軸Ｌ方向の長さ）が薄く、そのため外周部が変形しやすい。前述のように補強リブ１７の頂部壁１８の円盤部半径方向外端部の幅をボルト用ボス部１６の直径と同等とすることにより、補強リブ１７の円盤部半径方向外端部によって厚さの薄い円盤部１１の外周部を補強し、ボルト用ボス部１６の周辺に応力が集中するのを防止することができる。また、補強リブ１７の頂部壁１８の両辺を補強リブ１７から外側に凸形状に湾曲する曲線とすることにより、厚さが厚い円盤部１１の内周部に向けて補強リブ１７の頂部壁１８の幅を急激に減少させることができ、補強リブ１７の重量を低減することができる。これらにより、デファレンシャルケース４の変形を抑制すると共に軽量化を図ることができ、車両の燃費を向上することができる。

また、補強リブ１７の内側を肉抜きすることにより、補強リブ１７を更に軽量化することができ、車両の燃費を向上することができる。また、肉抜きした肉抜き部２０によって、デファレンシャルケース４内のオイルＯを掻き上げ、ギヤ収納部５内のデファレンシャルギヤを潤滑することができる。

以上、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられ得ることは明白である。全てのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１変速機ケース
２デファレンシャル装置
３リングギヤ
４デファレンシャルケース
５ギヤ収納部
６ピニオンシャフト
７ピニオンギヤ
８デフサイドギヤ
９軸受用ボス部
１０軸受
１１円盤部
１２外壁
１３接合面
１４ボルト穴
１５ボルト
１６ボルト用ボス部
１７補強リブ
１８頂壁部
１９縦壁
２０肉抜き部
Ｌ中心軸
Ｏオイル

Claims

中心軸回りに回転するデファレンシャルケースの中央部にデファレンシャルギヤを収納するためのギヤ収納部が配置され、前記ギヤ収納部に対して前記中心軸の外周側にリングギヤが配置され、外周に軸受が配置される軸受用ボス部が前記ギヤ収納部の前記中心軸方向両側に配置されるデファレンシャル装置において、
前記デファレンシャルケースは、
前記軸受用ボス部の外周部から前記リングギヤの内周部に向けて延びる外壁及び前記外壁の裏側に配置されて前記リングギヤが接合される接合面を有する円盤部と、
周方向に等ピッチで前記円盤部に配置され、前記リングギヤを固定するためのボルトが締結されるボルト穴と、
前記円盤部から半径方向外側に突出するようにして前記ボルト穴を囲繞して形成されるボルト用ボス部と、
前記ボルト穴の軸方向に突出するように前記円盤部の外壁に形成され、前記軸受用ボス部と前記ボルト用ボス部との間の連絡する放射状の補強リブと
を備え、
前記補強リブは、
前記ボルト用ボス部と補強リブによって連絡される軸受用ボス部側に面する頂部壁と、
前記頂部壁の両側縁部から前記円盤部の外壁へと延びる一対の縦壁と
を備え、
前記頂部壁の円盤部半径方向外端部の幅を前記ボルト用ボス部の直径と同等とし、且つ前記ボルト用ボス部と前記軸受用ボス部との間を連絡する部分の前記頂部壁の両辺を補強リブから外側に凸形状に湾曲する曲線とした
ことを特徴とするデファレンシャル装置。
前記補強リブの内側を肉抜きした
ことを特徴とする請求項１に記載のデファレンシャル装置。