JP2016080151A - 差動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピニオン支持部と共に回転可能な入力部材の回転力を一対の出力軸に分配して伝達する差動装置であって、ピニオンと噛合する歯部を外周部に有して出力軸に接続される一対のサイドギヤと、その少なくとも一方のサイドギヤの外側を覆い且つ入力部材と一体に回転するカバー部とを備えるものにおいて、ピニオンが高速回転するような過酷な運転状況等においても、ピニオンの摺動部やサイドギヤとの噛合部へ潤滑油を十分供給して摺動部の焼付きを防止する。【解決手段】入力部材Iの、サイドギヤSを囲繞する内周面Iiのうち、ピニオンPの周辺に位置する所定内周部分Iiaが、その他の内周部分よりも入力部材Iの回転軸線Lから離れるように形成されて油貯溜部を構成する。【選択図】 図2
Description
本発明は、ピニオンを支持するピニオン支持部を保持して該ピニオン支持部と共に回転可能な入力部材の回転力を、互いに独立した一対の出力軸に分配して伝達する差動装置、特にピニオンと噛合する環状の歯部を外周部に有して一対の出力軸にそれぞれ接続される一対のサイドギヤと、少なくとも一方のサイドギヤの外側を覆い且つ入力部材と一体に回転するカバー部とを備えるものの改良に関する。
従来、斯かる差動装置において、ピニオンと入力部材との摺接部の潤滑性を良くするために、入力部材内周面に、浅く小幅の油溝を周方向に沿って形成するものが、特許文献1に記載されているように公知である。
ところが従来の上記差動装置の油溝構造では、ピニオン及びその周辺に対して大量の潤滑油を効率よく集めて貯溜することができないため、特にピニオンが高速回転するような過酷な運転状況においては、ピニオンの摺動部やサイドギヤとの噛合部への潤滑油の供給が不足してしまう虞れがある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたもので、上記問題を解決し得る前記差動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、ピニオンを支持するピニオン支持部を保持して該ピニオン支持部と共に回転可能な入力部材の回転力を、互いに独立した一対の出力軸に分配して伝達する差動装置であって、前記ピニオンと噛合する環状の歯部を外周部に有して前記一対の出力軸にそれぞれ接続される一対のサイドギヤと、その両サイドギヤのうち少なくとも一方のサイドギヤの外側を覆い且つ前記入力部材と一体に回転するカバー部とを備えるものにおいて、前記入力部材の、前記サイドギヤを囲繞する内周面のうち、前記ピニオンの周辺に位置する所定内周部分が、その他の内周部分よりも該入力部材の回転軸線から離れるように形成されて油貯溜部を構成することを第1の特徴とする。
また本発明は、第1の特徴に加えて、前記所定内周部分は、前記回転軸線と直交する横断面において、前記その他の内周部分よりも曲率が大きい円弧状に形成されることを第2の特徴とする。
また本発明は、第2の特徴に加えて、前記所定内周部分は、前記回転軸線と直交する横断面において、前記回転軸線よりも前記ピニオン側に中心がオフセットした円弧に形成され、また前記その他の内周部分は、前記横断面において前記回転軸線上に中心が位置する、前記円弧よりも大径の円弧に形成されることを第3の特徴とする。
また本発明は、第1の特徴に加えて、前記入力部材の内周面は、前記回転軸線と直交する横断面において、前記回転軸線よりも前記ピニオン側に中心がオフセットした複数の円弧を繋ぎ合わせるようにして形成され、その各円弧の少なくとも周方向中央部分を前記所定内周部分としたことを第4の特徴とする。
本発明の第1の特徴によれば、入力部材の、サイドギヤを囲繞する内周面のうち、ピニオンの周辺に位置する所定内周部分が、その他の内周部分よりも入力部材の回転軸線から離れるように形成されて油貯溜部を構成するので、この油貯溜部には、入力部材回転による遠心力で潤滑油を効率的に集めて貯溜することができ、そこに集まった大量の潤滑油をピニオン及びその周辺部に供給可能となる。これにより、ピニオンが高速回転するような過酷な運転状況等においても、ピニオンの摺動部やサイドギヤとの噛合部へ潤滑油を十分に供給できるから、その摺動部や噛合部の焼付きを効果的に防止することができる。
また特に本発明の第2の特徴によれば、前記所定内周部分は、入力部材の回転軸線と直交する横断面において、その他の内周部分よりも曲率が大きい円弧状に形成されるので、前記所定内周部分(油貯溜部)は、これを周方向に比較的狭い領域に設定した場合でも、入力部材の回転軸線から離れる側に十分深く形成でき、そこに潤滑油を十分に保持可能となる。
また特に本発明の第3の特徴によれば、前記所定内周部分は、入力部材の回転軸線と直交する横断面において、該回転軸線よりもピニオン側に中心がオフセットした円弧に形成され、またその他の内周部分は、前記横断面において前記回転軸線上に中心が位置する、前記円弧よりも大径の円弧に形成されるので、前記所定内周部分(油貯溜部)は、これを旋盤等の汎用設備でも入力部材内周面に容易に加工可能となり、コスト節減に寄与することができる。
また特に本発明の第4の特徴によれば、入力部材の内周面は、入力部材の回転軸線と直交する横断面において、前記回転軸線よりもピニオン側に中心がオフセットした複数の円弧を繋ぎ合わせるようにして形成され、その各円弧の少なくとも周方向中央部分を前記所定内周部分としたので、前記所定内周部分(油貯溜部)は、これを旋盤等の汎用設備でも入力部材内周面に容易に加工可能となり、一層のコスト節減に寄与することができる。
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
先ず、図1および図2において、差動装置Dは、自動車に搭載されるエンジン(図示せず)から伝達された回転駆動力を、左右一対の車軸に連なる左右一対の出力軸Aに分配して伝達することにより、その左右車軸を、それらの差動回転を許容しつつ駆動するためのものであって、例えば車体後部中央に固定されるミッションケース1内に収容、支持される。
この差動装置Dは、複数のピニオンPと、それらピニオンPを回転自在に支持するピニオン支持部としてのピニオンシャフトPSと、そのピニオンシャフトPSと共に回転し得るようピニオンシャフトPSを支持する短円筒状の入力部材Iと、ピニオンPに対しその左右両側より噛合し且つ左右一対の出力軸Aにそれぞれ接続される左右一対のサイドギヤSと、その両サイドギヤSの外側を覆い且つ入力部材Iと一体に回転する左右一対のカバー部C,C′とを備えており、入力部材I及びカバー部C,C′によりデフケースDCが構成される。
尚、本実施形態ではピニオンPを2個とし、ピニオン支持部としてのピニオンシャフトPSを入力部材Iの一直径線に沿って延びる直線棒状に形成して、それの両端部に2個のピニオンPをそれぞれ支持させるようにしたものを示したが、ピニオンPを3個以上設けてもよい。その場合には、ピニオンシャフトPSを、3個以上のピニオンPに対応して入力部材Iの回転軸線Lから三方向以上に枝分かれして放射状に延びる交差棒状(例えばピニオンPが4個の場合には十字状)に形成して、その各先端部にピニオンPを各々支持させるようにする。
尚また、ピニオンシャフトPSにピニオンPを図示例のように直接嵌合させてもよいし、或いは軸受ブッシュ等の軸受手段(図示せず)を介挿させてもよい。またピニオンシャフトPSは、図示例のように全長に亘り一様等径の軸状としてもよいし、或いは段付き軸状としてもよい。
前記デフケースDCは、左右の軸受2を介してミッションケース1に回転自在に支持される。またミッションケース1に形成されて各出力軸Aが嵌挿される貫通孔1aの内周と、各出力軸Aの外周との間には、その間をシールする環状シール部材3が介装される。またミッションケース1の底部には、その内部空間に臨んで所定量の潤滑油を貯溜するオイルパン(図示せず)が設けられており、その潤滑油がデフケースDCその他の回転部材の回転により差動装置Dの周辺に飛散することで、デフケースDCの内外に存する機械連動部分を潤滑できるようになっている。
入力部材Iの外周部には、ファイナルドリブンギヤとしての入力歯部Igが設けられ、この入力歯部Igは、エンジンの動力で回転駆動されるドライブギヤ(図示せず)と噛合する。尚、その入力歯部Igは、本実施形態では入力部材Iの外周面にその横幅一杯(即ち軸方向全幅)に亘り直接形成されているが、その入力歯部Igを入力部材Iよりも小幅に形成したり、或いは入力部材Iとは別体に形成して後付けで入力部材Iの外周部に固定するようにしてもよい。
またピニオンP及びサイドギヤSは、本実施形態ではベベルギヤに形成されており、しかもそれらの歯部を含む全体が各々鍛造等の塑性加工で形成されている。そのため、これらピニオンP及びサイドギヤSの歯部を切削加工する場合のような機械加工上の制約を受けることなく歯部を任意の歯数比を以て高精度に形成可能である。尚、前記ベベルギヤに代えて他のギヤを採用してもよく、例えばサイドギヤSをフェースギヤとし且つピニオンPを平歯車又は斜歯歯車としてもよい。
また前記一対のサイドギヤSは、一対の出力軸Aの内端部がそれぞれスプライン嵌合4されて接続される円筒状の軸部Sjと、その軸部Sjから入力部材Iの半径方向外方に離れた位置に在ってピニオンPに噛合する円環状の歯部Sgと、出力軸Aの軸線Lと直交する扁平なリング板状に形成されて軸部Sj及び歯部Sg間を一体に接続する中間壁部Swとを備える。
その中間壁部Swは、これの半径方向の幅t1がピニオンPの最大直径d1よりも大きくなり、且つ中間壁部Swの、出力軸A軸方向での最大肉厚t2がピニオンシャフトPSの有効直径d2よりも小さくなるように形成(図1参照)される。これにより、後述するように、サイドギヤSの歯数NsをピニオンPの歯数Npよりも十分大きく設定し得るようサイドギヤSを十分に大径化することができ、且つ出力軸Aの軸方向でサイドギヤSが十分に薄肉化できる。
また前記一対のカバー部C,C′のうちの一方Cは、入力部材Iとは別体に形成されて入力部材Iにボルトbを以て着脱可能に結合されるが、その結合手段としては、ネジ手段以外の種々の結合手段、例えば溶接手段やカシメ手段を使用可能である。また他方のカバー部C′は入力部材Iに一体に形成される。尚、前記他方のカバー部C′を、前記一方のカバー部Cと同様に入力部材Iとは別体に形成して、入力部材Iにボルトbその他の結合手段を以て結合してもよい。
また各々のカバー部C,C′は、サイドギヤSの軸部Sjを同心状に囲繞して回転自在に嵌合支持する円筒状のボス部Cbと、外側面を入力部材Iの回転軸線Lと直交する平坦面としてボス部Cbの軸方向内端に一体に連設される板状の側壁部Csとを備えており、このカバー部C,C′の側壁部Csは、出力軸Aの軸方向で入力部材I(従って入力歯部Ig)の幅内に収まるように配置される。これにより、カバー部C,C′の側壁部Csが入力部材Iの端面より回転軸線外方側に張出すことが抑えられるから、差動装置Dの出力軸軸方向での幅狭化を図る上で有利になる。
また、そのカバー部C,C′の側壁部Csの内側面により、サイドギヤSの中間壁部Sw及び歯部Sgのうちの少なくとも一方の背面がワッシャWを介して回転自在に支持される。尚、このようなワッシャWを省略して、前記側壁部Csの内側面により、サイドギヤSの中間壁部Sw及び歯部Sgのうちの少なくとも一方の背面を回転自在に直接支持させてもよい。また、サイドギヤSの軸部Sjは、カバー部C,C′のボス部Cbに軸受を介して支持させてもよい。
ところで入力部材Iは、その内周面IiがサイドギヤSの外周部に近接した状態でサイドギヤSを全周に亘り囲繞している。そして、図2にも示すように入力部材Iの内周面Iiのうち、特にピニオンPの周辺に位置する所定内周部分Iiaが、その他の内周部分よりも入力部材Iの回転軸線Lから離れるように凹状に形成されて油貯溜部を構成している。従って、この油貯溜部において、入力部材Iの回転による遠心力で潤滑油を効果的に集めて貯溜できて、そこに集まった大量の潤滑油をピニオンP及びその周辺部に効率よく供給することができるため、ピニオンPが高速回転するような過酷な運転状況等においても、ピニオンPの摺動部やピニオンPとサイドギヤSとの噛合部へ潤滑油を十分に供給可能となり、その摺動部や噛合部の焼付きの防止に有効である。
特に本実施形態のような差動装置Dでは、前記した如くサイドギヤS(従ってデフケースDC)を十分に大径化できる関係で、大きな遠心力によって多量の潤滑油を入力部材Iの所定内周部分Iia(油貯溜部)に効率よく集めることができるため、サイドギヤSの大径化に伴いピニオンPが高速回転しても、その焼付き防止効果が顕著に得られるものである。
本実施形態において前記油貯溜部となる所定内周部分Iiaは、入力部材Iの回転軸線Lと直交する横断面において、その他の内周部分よりも曲率が大きい円弧状に形成される。そして、その所定内周部分Iiaは、本実施形態(図2)では前記横断面において入力部材Iの回転軸線LよりもピニオンP側に中心O′がオフセットした比較的小径の第1の円弧に形成され、また前記その他の内周部分は、前記横断面において入力部材Iの回転軸線L上に中心Oが位置する、前記第1の円弧よりも大径の第2の円弧に形成される。これにより、その所定内周部分Iia(油貯溜部)が周方向に比較的狭い領域に設定される場合でも、その所定内周部分Iiaを入力部材Iの回転軸線Lから離れる側に十分深く形成できるため、そこに潤滑油を十分に保持可能となる。しかもその所定内周部分Iiaは、これを旋盤等の汎用設備でも入力部材Iの内周面Iiに容易に加工可能となり、コスト節減が図られる。
また図3には、入力部材Iの内周形態の変形例を示す。即ち、図3の(A)では、入力部材Iの内周面Iiは、入力部材Iの回転軸線Lと直交する横断面において、回転軸線LよりもピニオンP側に中心O″がオフセットした同一径の複数(図示例では2個)の円弧を繋ぎ合わせるようにして形成され、その各円弧の周方向中央部分を前記所定内周部分Iiaとしている。斯かる入力部材Iの内周形態によれば、所定内周部分Iia(油貯溜部)を旋盤等の汎用設備でも入力部材Iの内周面Iiに容易に加工可能となるばかりか、前記複数の円弧が同一径であることで円弧面形成用のドリル等の加工具の共用化も可能となり、一層のコスト節減が図られる。
また図3の(B)では、入力部材Iの内周面Iiは、入力部材Iの回転軸線Lと直交する横断面において、長軸をピニオンシャフトPSの軸線と一致させた楕円形状に形成されており、その楕円の長軸側の端部を前記所定内周部分Iiaとしている。
尚、入力部材Iの内周形態には図2及び図3に示す実施形態の他にも、種々の変形例が考えられ、例えば前記横断面で一対の半円弧と一対の短い直線とを繋ぎ合わせた小判形状(図示せず)に形成されてもよく、その場合には、半円弧の周方向中央部分が前記所定内周部分Iiaとされる。尚また、前記実施形態では、前記所定内周部分Iiaとその他の内周部分との間が滑らかに連続しているが、その間に段差が形成されてもよい。
次にピニオン支持部としてのピニオンシャフトPSの入力部材Iへの取付構造について説明する。そのピニオンシャフトPSは、その両端部がそれぞれ取付体Tを介して入力部材Iに連結支持されており、その取付体Tには、ピニオンシャフトPSの端部を全周に亘って嵌合、保持し得る保持孔Thが形成される(図1参照)。また入力部材Iの内周面Iiには、その入力部材Iの、一方のカバー部C側の側面に開口部を有して出力軸A軸方向に延びる横断面コ字状の取付溝Iaが凹設されており、その取付溝Iaには、これの前記開口部より直方体状の前記取付体Tが挿入される。その取付体Tは、これを入力部材Iの取付溝Iaに挿入された状態で前記一方のカバー部Cを入力部材Iにボルトbで締結することにより入力部材Iに固定される。
上記したようなピニオンシャフトPSの入力部材Iへの取付構造によれば、ピニオンシャフトPSの端部をその全周に亘り嵌合保持させたブロック状の取付体Tを介して、ピニオンシャフトPSを入力部材Iの取付溝Iaに容易且つ強固に連結固定できるため、入力部材IにピニオンシャフトPS支持のための貫通孔を特別に形成することなく、また組立作業性を低下させることなく、ピニオンシャフトPSを入力部材Iに対し高い強度を以て連結支持させることができる。しかも本実施形態では、サイドギヤSの外側を覆うカバー部Cが取付体Tに対する抜け止め固定手段を兼ねることで構造簡素化が図られる。
かくして、ピニオンシャフトPSの両端部が取付体Tを介して入力部材Iに連結支持された状態では、そのピニオンシャフトPSに回転自在に支持されるピニオンPの外端面(即ち入力部材Iの半径方向外方側の端面)と、入力部材Iの内周面Ii(即ち前記所定内周部分Iia)との間には半径方向の間隙10が形成される。従って、この間隙10には潤滑油が溜まり易くなるため、その間隙10に臨むピニオンPの端部やその周辺部の焼付き防止に有効である。
ところで、前記一方のカバー部Cの側壁部Csは、出力軸Aの軸方向外方から見た側面視で(即ち図2で見て)ピニオンPと重なる領域を含む第1の所定領域でサイドギヤSの背面を覆う油保持部7を備えており、更に前記側面視でピニオンPと重ならない第2の所定領域において、サイドギヤSの背面をデフケースDC外に露出させる肉抜き部8と、前記油保持部7から入力部材Iの周方向に離間し且つ入力部材Iの半径方向に延びてボス部Cb及び入力部材I間を連結する連結腕部9とを併せ持つ構造となっている。換言すれば、カバー部Cの基本的に円板状をなす側壁部Csは、そこに切欠き状をなす前記肉抜き部8が周方向に間隔をおいて複数形成されることで、その肉抜き部8を周方向に挟んでその一方側に油保持部7が、その他方側に連結腕部9がそれぞれ形成される構造形態となっている。
また前記肉抜き部8は、本実施形態では側壁部Csの外周端側が開放し且つ側面視でピニオンシャフトPSと直交する方向に略沿って延びる切欠き状に形成されており、これにより、肉抜き部8と隣接する油保持部7が周方向に極力長く形成されて、次に説明する油保持部7による油保持効果が高められるようになっている。
このようなカバー部Cの側壁部Csの構造形態、特に前記油保持部7により、入力部材Iの回転による遠心力で径方向外方側に移動しようとする潤滑油をピニオンP及びその周辺部に保持し易くすることができる。従って、前述のような入力部材Iの所定内周部分Iia(油貯溜部)による遠心力を利用した油集中貯溜効果と相俟って、潤滑油をピニオンP及びその周辺部に一層効率よく供給できるため、ピニオンPが高速回転するような過酷な運転状況等においても、ピニオンPの摺動部やピニオンPとサイドギヤSとの噛合部へ潤滑油を一層効率よく供給できて、その摺動部や噛合部の焼付きをより効果的に防止することができる。
その上、カバー部Cが前記肉抜き部8を備えることで、その肉抜き部8を通してデフケースDCの内外に潤滑油を流通させることができるため、潤滑油が適度に交換・冷却されて、油劣化防止に効果的である。また、デフケースDC内に多量の潤滑油を閉じ込めておく必要はない上、肉抜き部8の形成分だけカバー部C自体が軽くなるため、それだけ差動装置Dの軽量化が図られる。
尚、前記肉抜き部8は、本実施形態では側壁部Csの外周端側が開放した切欠き状に形成されるが、その外周端側が開放されない貫通孔状に形成してもよい。尚また本実施形態では、一方のカバー部Cの側壁部Csにのみ肉抜き部8を形成して、他方のカバー部C′の側壁部Csは、肉抜き部を持たない(従ってサイドギヤSの中間壁部Sw及び歯部Sgの背面全面を覆う)円板状に形成しているが、その他方のカバー部C′の側壁部Csにも肉抜き部8を形成してもよく、その場合には、油保持部7及び連結腕部9は入力部材Iに一体に形成される。
而して本実施形態の油保持部7は、連結腕部9と同様に、カバー部Cのボス部Cbと入力部材Iとの間に跨がって延びてその間を連結している。そして、カバー部Cが油保持部7において入力部材Iと連結されることにより、入力部材Iの回転時に遠心力で径方向外方側へ移動しようとする潤滑油が、油保持部7と入力部材Iとで覆われた空間に一層滞留し易くなり、ピニオンP及びその周辺部に潤滑油を保持し易くなる。
尚、油保持部7及び連結腕部9を入力部材Iに各々連結する構造は、カバー部Cの入力部材Iへの連結構造として前述した通りである。即ち、油保持部7及び連結腕部9は、これらを入力部材Iと一体に形成してもよく、また別体に形成する場合には、ボルトb等のネジ手段、或いはその他の種々の結合手段(例えば溶接手段、カシメ手段等)で入力部材Iに結合される。
また本実施形態のように、カバー部Cを油保持部7とは別に、ボス部Cbと入力部材Iとの間を連結する連結腕部9を一体に有する構造とすれば、それだけ入力部材Iに対するカバー部Cの連結強度を高めることができ、しかもサイドギヤSの背面を支持するカバー部C自体の剛性強度が高められて、サイドギヤSに対する支持剛性も強化される。尚、カバー部Cにおいて連結腕部9は必須のものではなく、これを省略した別の実施形態も実施可能である。尚また、カバー部Cが特に連結腕部9を備える場合には、油保持部7を入力部材Iに対して非連結とした別の実施形態も実施可能である。
更に本実施形態のカバー部Cは、肉抜き部8の周縁部において、入力部材Iの回転時に入力部材Iの内方側への潤滑油の流入を誘導し得る油誘導斜面fを有する。この油誘導斜面fは、油保持部7及び連結腕部9を入力部材Iの周方向に横切る横断面(図2の部分断面図を参照)で見て、油保持部7及び連結腕部9の各々の外側面から内側面に向かって油保持部7及び連結腕部9の各々の周方向中央側に傾斜した斜面より構成される。そして、この油誘導斜面fにより、カバー部C外側から内側への潤滑油の流入を円滑化でき、ピニオンP等に対する潤滑効果が高められる。
また、カバー部Cにおける肉抜き部8(従って油保持部7及び連結腕部9)の形態は種々の変形例が考えられ、図2の実施形態に限定されない。例えば、図4に示す変形例では油保持部7及び連結腕部9が各々放射方向に延びる(即ち全体として十字状となる)ように、肉抜き部8が、中心角を略90°とした扇形に形成されている。
ところで、サイドギヤSの中間壁部Swの少なくとも一部(本実施形態では全部)は、その外側面が歯部Sgの背面よりも出力軸Aの軸方向で内方側に後退した薄肉部Swtに構成されている(図1参照)。一方、カバー部C,C′の側壁部Cs(特にカバー部Cの側壁部Csで言えば油保持部7及び連結腕部9)は、サイドギヤSの歯部Sgの背面に内側面が対向する外周側側壁部分Csoと、サイドギヤSの中間壁部Swの背面に内側面が対向する内周側側壁部分Csiとを一体に有する。しかもその内周側側壁部分Csiの少なくとも一部(本実施形態では全部)が、外周側側壁部分Csoよりも回転軸線に沿う方向で厚肉に形成されて前記薄肉部Swt側に張り出している。
これら構造によれば、サイドギヤSの歯部Sgと比べ剛性を然程必要としない中間壁部Swの少なくとも一部を、歯部Sgの背面よりも軸方向内方側に後退した薄肉部Swtに構成でき、その薄肉部Swtに対応してカバー部C,C′の内周側側壁部分Csiを、軸方向外側に張り出させることなく厚肉化できて、サイドギヤSの薄肉中間壁部Swに対するカバー部Cの支持剛性を十分に高めることが可能となる。これにより、サイドギヤS及びデフケースDCの剛性強度を確保しつつ差動装置Dを出力軸Aの軸方向で十分に幅狭化する上で、頗る有利となる。
また、サイドギヤSの背面とカバー部C,C′の側壁部Csとの相対向面間には、前述のようにその間を相対回転自在に連接させるワッシャWが介装されているが、本実施形態ではそのワッシャWを定位置に保持するためのワッシャ保持溝6が、サイドギヤSの前記薄肉部Swtの背面に形成される。従ってサイドギヤSの、比較的低剛性の薄肉部SwtをワッシャWで直接支持できて、その薄肉部Swtに対する支持強度を高めることができる。しかもワッシャWをワッシャ保持溝6に収容保持させたことで、ワッシャWの厚みに因る差動装置Dの軸方向の寸法増が抑えられる。
また、サイドギヤSの背面とカバー部C,C′の側壁部Csとの相対向面間に介装すべきワッシャWの設置態様については、種々の変形例が考えられる。例えば、図5(A)では、サイドギヤSの薄肉部Swtに対向するカバー部C,C′の内側面にワッシャ保持溝6を形成して、そこにワッシャWを保持させているため、薄肉部Swtがワッシャ保持溝6のために更に薄肉化されるのを回避している。また図5(B)では、サイドギヤSの歯部Sgの背面にワッシャ保持溝6を形成して、そこにワッシャWを保持させているため、サイドギヤSに対する荷重支持点をより径方向外側(従ってピニオンPとの噛合部に近い位置)に偏位させることで支持強度を高めている。
また図5(C)では、ワッシャWの内周位置と、カバー部C,C′における側壁部Csの軸方向内方側への張出し起点位置とを合致させることで、その側壁部Csの内方張出し形態をワッシャWの位置決めに利用している。従って、ワッシャ保持溝6を設けずともワッシャWの位置決め保持を可能として、ワッシャ保持溝の形成による強度低下を回避している。
更に図5(D)では、入力部材Iの回転軸線から放射方向(一直径線上)に延びる直線棒状のピニオンシャフトPSのうち、サイドギヤSの薄肉部Swtに臨む中間シャフト部分PSmが、他のシャフト部分よりも小径に形成される。そして、このように中間シャフト部分PSmを小径化した分だけ前記薄肉部Swtを軸方向内方側へ後退偏位させ、その後退偏位に対応してカバー部C,C′の側壁部Cs(特に内周側側壁部分Csi)を更に厚肉化することで、サイドギヤSに対する支持剛性をより高めている。
前述のようにサイドギヤSが径方向に比較的幅広の中間壁部Swを有することで、サイドギヤSの歯部Sgから出力軸Aまでのトルク伝達経路が径方向に長くなってギヤ支持強度の低下が懸念されるところ、本実施形態では、上記トルク伝達経路の途中の、ギヤ支持強度に配慮した適切な径方向位置(図1及び図5(A)〜(D)参照)にワッシャWを適宜、配置固定できるため、ギヤ支持強度の低下を効果的に抑制可能となる。
次に、前記実施形態の作用について説明する。本実施形態の差動装置Dは、その入力部材Iに動力源から回転力を受けた場合に、ピニオンPがピニオンシャフトPS回りに自転しないで入力部材Iと共にその軸線L回りに公転するときは、左右のサイドギヤSが同一速度で回転駆動されて、その駆動力が均等に左右の出力軸Aに伝達される。また、自動車の旋回走行等により左右の出力軸Aに回転速度差が生じるときは、ピニオンPが自転しつつ公転することで、そのピニオンPから左右のサイドギヤSに対してその差動回転を許容しつつ回転駆動力が伝達される。以上は、従来周知の差動装置の作動と同様である。
次に、本実施形態に係る差動装置Dの製造組立工程について、図6を参照して説明する。その工程は、次の[1]〜[6]の工程を少なくとも含むものである。
[1]入力部材I及びカバー部C′を一体に形成し(又は別々に製作したものを結合し)てなるデフケース主体DC′と、カバー部Cと、各サイドギヤSと、各ピニオンPと、ピニオンシャフトPSと、取付体Tとを別々の工程で製作し、準備する工程
[2]図6(A)に示す如く、デフケース主体DC′内に一方のサイドギヤSを嵌装する工程
[3]図6(B)実線に示す如く、ピニオンシャフトPSの両端部に、ピニオンPの中心孔及び取付体Tの保持孔Thを嵌合支持させるようにして取付ユニットUを組立て、その組立状態を治具(図示せず)により一時的に保持するようにした組立工程
[4]図6(B)矢印及び二点鎖線に示す如く、取付ユニットUをデフケース主体DC′内に装入し、その際に入力部材Iの取付溝Iaに取付体Tを挿入すると共に各ピニオンPを一方のサイドギヤSの歯部Sgに噛合させることで、取付ユニットUを、前記治具から離脱させて入力部材Iに仮止め保持する工程
[5]図6(C)に示す如く、入力部材Iに仮止め保持された取付ユニットUの外側に他方のサイドギヤSを重ね合わせて、各ピニオンPを他方のサイドギヤSの歯部Sgに噛合させる工程
[6]図6(D)に示す如く、他方のサイドギヤSの背面側にカバー部Cを重ね合わせると共に、そのカバー部Cを入力部材Iにボルトbを以て締結することで、カバー部Cと入力部材Iの取付溝Ia内面との間に取付ユニットUの取付体Tを挟持、固定して、差動装置Dを完成させる工程
以上一連の工程において、特に前記[3]の組立工程では、ピニオンシャフトPS、各ピニオンP及び取付体Tを一纏めにユニット化した取付ユニットUをサブアッセンブリとして予め組立ておき、その後、入力部材Iの取付溝Iaに取付体Tを挿入して取付ユニットUを入力部材Iに位置決め保持し、その後、カバー部Cを入力部材Iに締結することで取付ユニットUを入力部材Iに組付け固定するようにしているので、組立作業能率を効果的に高めることができる。
[1]入力部材I及びカバー部C′を一体に形成し(又は別々に製作したものを結合し)てなるデフケース主体DC′と、カバー部Cと、各サイドギヤSと、各ピニオンPと、ピニオンシャフトPSと、取付体Tとを別々の工程で製作し、準備する工程
[2]図6(A)に示す如く、デフケース主体DC′内に一方のサイドギヤSを嵌装する工程
[3]図6(B)実線に示す如く、ピニオンシャフトPSの両端部に、ピニオンPの中心孔及び取付体Tの保持孔Thを嵌合支持させるようにして取付ユニットUを組立て、その組立状態を治具(図示せず)により一時的に保持するようにした組立工程
[4]図6(B)矢印及び二点鎖線に示す如く、取付ユニットUをデフケース主体DC′内に装入し、その際に入力部材Iの取付溝Iaに取付体Tを挿入すると共に各ピニオンPを一方のサイドギヤSの歯部Sgに噛合させることで、取付ユニットUを、前記治具から離脱させて入力部材Iに仮止め保持する工程
[5]図6(C)に示す如く、入力部材Iに仮止め保持された取付ユニットUの外側に他方のサイドギヤSを重ね合わせて、各ピニオンPを他方のサイドギヤSの歯部Sgに噛合させる工程
[6]図6(D)に示す如く、他方のサイドギヤSの背面側にカバー部Cを重ね合わせると共に、そのカバー部Cを入力部材Iにボルトbを以て締結することで、カバー部Cと入力部材Iの取付溝Ia内面との間に取付ユニットUの取付体Tを挟持、固定して、差動装置Dを完成させる工程
以上一連の工程において、特に前記[3]の組立工程では、ピニオンシャフトPS、各ピニオンP及び取付体Tを一纏めにユニット化した取付ユニットUをサブアッセンブリとして予め組立ておき、その後、入力部材Iの取付溝Iaに取付体Tを挿入して取付ユニットUを入力部材Iに位置決め保持し、その後、カバー部Cを入力部材Iに締結することで取付ユニットUを入力部材Iに組付け固定するようにしているので、組立作業能率を効果的に高めることができる。
而して、上記のようにして組立てられた差動装置Dにおいて、そのサイドギヤSは、出力軸Aに接続される軸部Sjと、出力軸Aの軸線Lと直交する扁平なリング板状に形成されて、軸部Sjと該軸部Sjから入力部材Iの半径方向外方に離間したサイドギヤ歯部Sgとの間を一体に接続する中間壁部Swとを有しており、その上、その中間壁部Swは、それの半径方向幅t1がピニオンPの最大直径d1よりも長くなるよう形成されている。このため、サイドギヤSの歯数NsをピニオンPの歯数Npよりも十分大きく設定し得るようにサイドギヤSをピニオンPに対し十分大径化できることから、ピニオンPからサイドギヤSへのトルク伝達時におけるピニオンシャフトPSの荷重負担を軽減できてその有効直径d2の小径化、延いてはピニオンPの、出力軸A軸方向での幅狭化を図ることができる。
また、上記のようにピニオンシャフトPの荷重負担が軽減されると共に、サイドギヤSにかかる反力が低下し、その上、サイドギヤSの中間壁部Sw又は歯部Sgの背面がカバー側壁部Csに支持されるので、そのサイドギヤSの中間壁部Swを薄肉化してもサイドギヤSの必要な剛性強度は確保することが容易であり、即ち、サイドギヤSに対する支持剛性を確保しつつサイドギヤ中間壁部Swを十分に薄肉化することが可能となる。また、本実施形態では、上記のように小径化を可能としたピニオンシャフトPSの有効直径d2よりもサイドギヤ中間壁部Swの最大肉厚t2が更に小さく形成されるため、サイドギヤ中間壁部Swの更なる薄肉化が達成可能となる。しかもカバー側壁部Csが、外側面を出力軸Aの軸線Lと直交する平坦面とした板状に形成されることで、このカバー側壁部Cs自体の薄肉化も達成される。
それらの結果、差動装置Dは、従来装置と同程度の強度(例えば静ねじり荷重強度)や最大トルク伝達量を確保しながら、全体として出力軸Aの軸方向で十分に幅狭化することができる。これにより、差動装置Dの周辺のレイアウト上の制約が多い伝動系に対しても差動装置Dを、高い自由度を以て無理なく容易に組込み可能となり、またその伝動系を小型化する上で頗る有利となる。
また、本実施形態において、サイドギヤS及びピニオンPは、ピニオン支持部PSの有効直径をd2とし、ピニオンPの荷重点長さをd3としたときに、
d3≧3.74・d2+20 ……………………(1)
の関係を満たすように示すように(即ち図8(A)のラインXよりも上側領域に)設定されることが望ましい。
d3≧3.74・d2+20 ……………………(1)
の関係を満たすように示すように(即ち図8(A)のラインXよりも上側領域に)設定されることが望ましい。
ここでピニオンPの荷重点長さd3とは、回転軸線Lから1個のピニオンPの大径端面までの距離を2倍した長さであり、例えば一対のピニオンPが対向配置される場合は、その一対のピニオンPの大径端面間の距離が荷重点長さd3に該当する(図1参照)。
図8(A)に示すラインX1は、従来装置でのピニオンシャフト径d2とピニオンPの荷重点長さd3との関係を示す。ピニオンシャフト径d2に対し、ラインX1で対応する荷重点長さd3を設定することで、所定の静ねじり荷重を確保できるようにしている。これに対し、本実施形態の設定例によれば、ラインX1と傾きが等しく、且つピニオンPの荷重点長さd3が十分に大きいラインXを設定し、そのラインXの上側領域において、ピニオンシャフト径d2とピニオンPの荷重点長さd3を設定するので、従来装置と同程度以上の静ねじり荷重を確保しながら、ピニオンPの荷重点長さを十分長くできると共に、差動装置Dを出力軸Aの軸方向で十分に幅狭化できる。
さらにベベルギヤであるピニオンPのピッチコーン距離(即ち縦断面扇形をなすピニオンPの扇形中心からピニオンP外端までの距離)をPCDとし、ピニオンPの歯数をNpとし、サイドギヤSの歯数をNsとしたときに、
Ns/Np≧2 ……………………………………(2)
PCD≧6.17・(Ns/Np)+20 ………(3)
の関係を満たすように(即ち図8(B)のラインYよりも右側で且つラインZよりも上側の領域に)設定されることが望ましい。即ち、図8(B)のラインYは、差動装置Dを出力軸Aの軸方向に十分な幅狭化するための歯数比率(Ns/Np)を示すものであり、このラインYよりも右側に歯数比率(Ns/Np)を設定する場合には(すなわち2以上に設定する場合には)、図8(C)に示すように幅狭化の効果が大きい。また図8(B)において、ラインZは四輪自動車として一般的に必要であるとされるトルク伝達量を得るための歯数比率とピッチコーン距離との関係を示すラインであり、従来装置の設計値をプロットして決定したものである。よって、ラインYより右側に、且つラインZよりも上側の領域に含まれるように、歯数比率(Ns/Np)とピニオンのピッチコーン距離との関係を設定することにより、本実施形態の差動装置Dは、従来装置と同程度以上の最大トルク伝達量を確保しながら、出力軸Aの軸方向に十分幅狭化(図8の(C)を参照)することが可能となる。
Ns/Np≧2 ……………………………………(2)
PCD≧6.17・(Ns/Np)+20 ………(3)
の関係を満たすように(即ち図8(B)のラインYよりも右側で且つラインZよりも上側の領域に)設定されることが望ましい。即ち、図8(B)のラインYは、差動装置Dを出力軸Aの軸方向に十分な幅狭化するための歯数比率(Ns/Np)を示すものであり、このラインYよりも右側に歯数比率(Ns/Np)を設定する場合には(すなわち2以上に設定する場合には)、図8(C)に示すように幅狭化の効果が大きい。また図8(B)において、ラインZは四輪自動車として一般的に必要であるとされるトルク伝達量を得るための歯数比率とピッチコーン距離との関係を示すラインであり、従来装置の設計値をプロットして決定したものである。よって、ラインYより右側に、且つラインZよりも上側の領域に含まれるように、歯数比率(Ns/Np)とピニオンのピッチコーン距離との関係を設定することにより、本実施形態の差動装置Dは、従来装置と同程度以上の最大トルク伝達量を確保しながら、出力軸Aの軸方向に十分幅狭化(図8の(C)を参照)することが可能となる。
ところで前記実施形態では、ピニオン支持部として長いピニオンシャフトPSを用いるものを示したが、図7に示すようにピニオンPの大径側の端面に同軸に一体に結合された支持軸部PS′でピニオン支持部を構成してもよい。この構成によれば、ピニオンシャフトPSを嵌合させる貫通孔をピニオンPに設ける必要はなくなるため、それだけピニオンPを小径化(軸方向幅狭化)できて、差動装置Dの出力軸A軸方向での扁平化を図ることができる。即ち、ピニオンシャフトPSがピニオンPを貫通する場合、ピニオンPにはピニオンシャフト径に対応するサイズの貫通孔を形成する必要があるが、ピニオンP端面に支持軸部PS′を一体化した場合には、支持軸部PS′の径に依存することなくピニオンPの小径化(軸方向幅狭化)が可能となる。
しかも本実施形態では、その支持軸部PS′の外周面と、これが挿入される取付体Tの保持孔Th内周面との間には、その間の相対回転を許容する軸受としての軸受ブッシュ12が介挿されるが、この軸受ブッシュ12は、特に前記[3]の組立工程で、取付体Tの保持孔Thの内周と支持軸部PS′の外周との間に介挿される。これにより、その軸受ブッシュ12も含めて取付ユニットUを前記組立工程で一纏めに組立て可能であるから、その軸受ブッシュ12を追加することで部品点数が増えても組立作業能率の低下が最小限に抑えられる。尚、前記軸受としては、ニードルベアリング等の軸受でもよい。尚また、前記軸受を省略して、支持軸部PS′を取付体Tの保持孔Thに直接嵌合させるようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では何れも、サイドギヤSの中間壁部Swの背面側を出力軸A軸方向内方側に後退させて薄肉部Swtを形成しているが、例えば、図9に示すように、サイドギヤSの中間壁部Swの背面側を軸方向内方側に後退させないで歯部Sgの背面と面一の平坦面としてもよく、この場合には、カバー部C,C′の側壁部Cs内側面も、その内周側側壁部分Csiから外周側側壁部分Csoに亘る全体が面一の平坦面となる。
また前記実施形態では、左右少なくとも一方のカバー部Cの側壁部Csに肉抜き部8を設けたものを示したが、左右何れのカバー部Cの側壁部Csにも肉抜き部8を形成しないようにして、その側壁部Csにより、対応するサイドギヤSの背面全面を覆うようにしてもよい。
また前記実施形態では、入力部材Iが入力歯部Igを一体に備えるものを示したが、入力部材Iとは別体に形成したリングギヤを後付けで入力部材Iに固定するようにしてもよい。また本発明の入力部材は、上記のような入力歯部Igやリングギヤを備えない構造であってもよく、例えば入力部材Iが、動力伝達経路で入力部材Iよりも上流側に位置する駆動部材(例えば遊星歯車機構や減速歯車機構の出力部材、無端伝動帯式伝動機構の被動輪等)と連動、連結されることにより、入力部材Iに回転駆動力が入力されるようにしてもよい。
また、前記実施形態では、一対のサイドギヤSの背面を一対のカバー部C,C′でそれぞれ覆うものを示したが、本発明では、一方のサイドギヤSの背面にのみカバー部を設けるようにしてもよい。この場合、例えば、そのカバー部が設けられない側に、前記上流側に位置する駆動部材を配設して、そのカバー部が設けられない側で駆動部材と入力部材とを連動、連結させるようにしてもよい。
A・・・・・出力軸
C,C′・・・カバー部
D・・・・・差動装置
I・・・・・入力部材
Ii・・・・入力部材の内周面
Iia・・・所定内周部分
L・・・・・回転軸線
P・・・・・ピニオン
PS・・・・ピニオン支持部としてのピニオンシャフト
PS′・・・ピニオン支持部としての支持軸部
S・・・・・サイドギヤ
Sg・・・・歯部
C,C′・・・カバー部
D・・・・・差動装置
I・・・・・入力部材
Ii・・・・入力部材の内周面
Iia・・・所定内周部分
L・・・・・回転軸線
P・・・・・ピニオン
PS・・・・ピニオン支持部としてのピニオンシャフト
PS′・・・ピニオン支持部としての支持軸部
S・・・・・サイドギヤ
Sg・・・・歯部
Claims (4)
- ピニオン(P)を支持するピニオン支持部(PS,PS′)を保持して該ピニオン支持部(PS,PS′)と共に回転可能な入力部材(I)の回転力を、互いに独立した一対の出力軸(A)に分配して伝達する差動装置であって、
前記ピニオン(P)と噛合する環状の歯部(Sg)を外周部に有して前記一対の出力軸(A)にそれぞれ接続される一対のサイドギヤ(S)と、その両サイドギヤ(S)のうち少なくとも一方のサイドギヤ(S)の外側を覆い且つ前記入力部材(I)と一体に回転するカバー部(C,C′)とを備えるものにおいて、
前記入力部材(I)の、前記サイドギヤ(S)を囲繞する内周面(Ii)のうち、前記ピニオン(P)の周辺に位置する所定内周部分(Iia)が、その他の内周部分よりも該入力部材(I)の回転軸線(L)から離れるように形成されて油貯溜部を構成することを特徴とする、差動装置。 - 前記所定内周部分(Iia)は、前記回転軸線(L)と直交する横断面において、前記その他の内周部分よりも曲率が大きい円弧状に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の差動装置。
- 前記所定内周部分(Iia)は、前記回転軸線(L)と直交する横断面において、前記回転軸線(L)よりも前記ピニオン(P)側に中心がオフセットした円弧に形成され、また前記その他の内周部分は、前記横断面において前記回転軸線(L)上に中心が位置する、前記円弧よりも大径の円弧に形成されることを特徴とする、請求項2に記載の差動装置。
- 前記入力部材(I)の内周面は、前記回転軸線(L)と直交する横断面において、前記回転軸線(L)よりも前記ピニオン(P)側に中心がオフセットした複数の円弧を繋ぎ合わせるようにして形成され、その各円弧の少なくとも周方向中央部分を前記所定内周部分(Iia)としたことを特徴とする、請求項1に記載の差動装置。
Priority Applications (1)
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JP2014215607A JP2016080151A (ja) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 差動装置 |
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2014
- 2014-10-22 JP JP2014215607A patent/JP2016080151A/ja active Pending
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