JP2024029999A

JP2024029999A - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2024029999A
Application number: JP2022132514A
Authority: JP
Inventors: 功廣田; Isao Hirota
Original assignee: GKN Automotive Ltd
Current assignee: GKN Automotive Ltd
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-03-07

Abstract

【課題】出力ギヤと押圧部材の耐久性を向上することができるデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】デフケース１１と、ピニオンシャフト１３と、ピニオンギヤ１５と、一対の出力ギヤ１７，１９と、一対の出力ギヤ１７，１９の差動を制限する差動制限部５と、一対の出力ギヤ１７，１９を差動制限部５に向けて押圧する一対の押圧部材７，７と、一対の押圧部材７，７に入力する回転トルクによってピニオンシャフト１３との間に軸方向推力を発生させて一対の押圧部材７，７を軸方向移動させるカム部３９とを備えたデファレンシャル装置１において、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７との間に、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との相対回転を促す低摩擦部材９を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、デファレンシャル装置に関する。

従来、デファレンシャル装置としては、回転可能に配置されたデフケースと、デフケースと共に回転可能にデフケースに収容されたピニオンシャフトとを備えている。また、ピニオンシャフトに自転可能に支持され、デフケースの回転によって公転するピニオンギヤと、ピニオンギヤと噛み合い、相対回転可能な一対の出力ギヤとを備えている。さらに、デフケースと出力ギヤとの間に設けられ、一対の出力ギヤの差動を制限する差動制限部と、デフケースと一体回転可能でデフケースに対して軸方向移動可能に設けられ、一対の出力ギヤを差動制限部に向けて押圧する一対の押圧部材とを備えている。また、ピニオンシャフトと一対の押圧部材との間に設けられ、一対の押圧部材に入力する回転トルクによってピニオンシャフトとの間に軸方向推力を発生させて一対の押圧部材を軸方向移動させるカム部を備えたものが知られている（特許文献１参照。

このデファレンシャル装置では、デフケースの回転によって、一対の押圧部材に回転トルクが入力される。ピニオンシャフトと一対の押圧部材との間のカム部は、一対の回転部材に入力された回転トルクによって、一対の押圧部材を軸方向移動させる。軸方向移動された一対押圧部材は、一対の出力ギヤを、差動制限部に向けて押圧し、差動制限部で差動制限力が発生される。差動制限部で差動制限力が発生することにより、一対の出力ギヤの差動が制限され、車両の走行安定性が保持される。

特開２００３－３２２２４１号公報

ところで、上記特許文献１のようなデファレンシャル装置では、出力ギヤと、出力ギヤを押圧する押圧部材との間に、摺動が発生する。このため、出力ギヤと押圧部材との摺動によって、出力ギヤと押圧部材の耐久性が低下していた。

そこで、この発明は、出力ギヤと押圧部材の耐久性を向上することができるデファレンシャル装置の提供を目的としている。

本実施形態に係るデファレンシャル装置は、回転可能に配置されたデフケースと、前記デフケースと共に回転可能に前記デフケースに収容されたピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに自転可能に支持され、前記デフケースの回転によって公転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛み合い、相対回転可能な一対の出力ギヤと、前記デフケースと前記出力ギヤとの間に設けられ、前記一対の出力ギヤの差動を制限する差動制限部と、前記デフケースと一体回転可能で前記デフケースに対して軸方向移動可能に設けられ、前記一対の出力ギヤを前記差動制限部に向けて押圧する一対の押圧部材と、前記ピニオンシャフトと前記一対の押圧部材との間に設けられ、前記一対の押圧部材に入力する回転トルクによって前記ピニオンシャフトとの間に軸方向推力を発生させて前記一対の押圧部材を軸方向移動させるカム部とを備え、前記一対の出力ギヤと前記一対の押圧部材との間には、前記出力ギヤと前記押圧部材との相対回転を促す低摩擦部材が配置されている。

本発明によれば、出力ギヤと押圧部材の耐久性を向上することができるデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。

本実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。本実施形態に係るデファレンシャル装置のカム部の一例を示す上面図である。本実施形態に係るデファレンシャル装置のカム部の他例を示す上面図である。本実施形態に係るデファレンシャル装置の差動制限部にイニシャルトルクを付与したときと付与していないときのトルク伝達特性線図である。

以下、図面を用いて本実施形態に係るデファレンシャル装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

図１に示すように、本実施形態に係るデファレンシャル装置１は、例えば、エンジンや電動モータなどの駆動源（不図示）と、左右の車輪（不図示）との間に配置されている。駆動源からの駆動力は、トランスミッション（不図示）を介してデファレンシャル装置１に伝達され、一対の出力軸（不図示）を介して左右の車輪に駆動力が配分される。デファレンシャル装置１は、差動機構３と、差動制限部５と、押圧部材７と、低摩擦部材９とを備えている。

差動機構３は、デフケース１１と、ピニオンシャフト１３と、ピニオンギヤ１５と、一対の出力ギヤ１７，１９とを備えている。

デフケース１１は、軸方向両側に形成されたボス部２１，２３のそれぞれの外周でベアリング（不図示）を介してキャリアなどの静止系部材（不図示）に回転可能に支持されている。デフケース１１には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部２５が形成されている。フランジ部２５に固定されたリングギヤは、例えば、駆動源からの駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース１１を回転駆動させる。デフケース１１内には、ピニオンシャフト１３と、ピニオンギヤ１５と、一対の出力ギヤ１７，１９などが収容配置されている。

ピニオンシャフト１３は、端部側が、デフケース１１と一体回転可能に収容された一対の押圧部材７，７に対して、カム部３９を介して一体回転可能に係合されている。このため、ピニオンシャフト１３は、デフケース１１と一体に回転駆動される。ピニオンシャフト１３の両端側には、ピニオンギヤ１５がそれぞれ支承されている。

ピニオンギヤ１５は、デフケース１１の周方向等間隔に複数（ここでは２つ）配置され、それぞれピニオンシャフト１３の端部側に支承されてデフケース１１の回転によって公転する。ピニオンギヤ１５は、一対の出力ギヤ１７，１９に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対の出力ギヤ１７，１９に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト１３に自転可能に支持されている。

一対の出力ギヤ１７，１９は、デフケース１１内に相対回転可能に収容され、ピニオンギヤ１５と噛み合っている。一対の出力ギヤ１７，１９には、内周側にスプライン形状の出力部２７，２９が形成されている。出力部２７，２９には、例えば、左右の車輪に連結された一対の出力軸（不図示）が一体回転可能に連結され、デフケース１１に入力された駆動力を左右の車輪へ出力する。

このような差動機構３において、一対の出力ギヤ１７，１９とデフケース１１との間には、差動機構３の差動を制限する一対の差動制限部５，５が設けられている。差動制限部５は、デフケース１１と一対の出力ギヤ１７，１９との間に配置され、デフケース１１と一体回転可能に係合された一対のテーパリング３１，３１を有する。

テーパリング３１は、外周側に複数の脚部３３が設けられている。複数の脚部３３は、デフケース１１の内周面に形成された凹部３５に係合され、テーパリング３１とデフケース１１とを一体回転可能とする。一対のテーパリング３１，３１は、デフケース１１に入力される回転トルクの大きさに応じて、ピニオンギヤ１５との噛み合い反力を受けて軸方向に移動された一対の出力ギヤ１７，１９と摺動摩擦する。

差動制限部５は、摩擦トルクに対応して、係合する一対のテーパリング３１，３１を介してデフケース１１と一対の出力ギヤ１７，１９との間で摩擦トルクが伝達され、差動機構３の差動を制限する。このような差動制限部５は、トルク感応型の摩擦クラッチとしてのコーンクラッチとなっている。差動制限部５を作動させる一対の出力ギヤ１７，１９は、一対の押圧部材７，７によっても、差動制限部５に向けて押圧される。

押圧部材７は、環状に形成され、外周側に複数の凸部３７が設けられている。複数の凸部３７は、デフケース１１の内周面に形成された凹部３５に係合され、押圧部材７とデフケース１１とを一体回転可能とすると共に、押圧部材７を軸方向に移動可能とする。一対の押圧部材７，７の軸方向に対向する対向面には、ピニオンシャフト１３の外面と係合されるカム部３９が設けられている。

図２，図３に示すように、カム部３９は、ピニオンシャフト１３の外面と、一対の押圧部材７，７の対向面に形成されたカム面４１，４１とで構成されている。カム部３９は、ピニオンシャフト１３の外面と一対の押圧部材７，７のカム面４１，４１とが係合することにより、デフケース１１とピニオンシャフト１３とを一体回転可能とさせる。

一方、カム部３９は、一対の押圧部材７，７に入力される回転トルクの大きさに応じて、ピニオンシャフト１３との間で、一対の押圧部材７，７を一対の差動制限部５，５に向けて軸方向移動させる軸方向推力を発生させる。カム部３９の軸方向推力によって軸方向移動された一対の押圧部材７，７は、一対の出力ギヤ１７，１９を一対の差動制限部５，５に向けて押圧し、差動制限部５における差動制限力を増大・強化させる。カム部３９のドライブ時とコースト時における軸方向推力は、カム面４１の傾斜角度の設定によって、変更可能である。

ドライブ時とコースト時において、カム部３９の軸方向推力を同じとする場合には、図２に示すように、ドライブ側とコースト側（図２の上下方向）に対するカム面４１の傾斜角度を同一に設定すればよい。このようにカム面４１を設定することにより、ドライブ時とコースト時において、同じ差動制限力を得ることができる。

ドライブ時とコースト時において、カム部３９の軸方向推力を異ならせる場合には、図３に示すように、ドライブ側とコースト側（図３の上下方向）に対するカム面４１の傾斜角度を異なるように設定すればよい。このようにカム面４１を設定することにより、ドライブ時とコースト時において、異なる差動制限力を得ることができる。なお、ドライブ時とコースト時の差動制限力を異ならせる場合において、ドライブ時とコースト時の差動制限力を逆にしたいときには、一対の押圧部材７，７をデフケース１１に対して、逆に組付ければよい。

ここで、一対の押圧部材７，７は、デフケース１１と一体回転可能となっており、一対の出力ギヤ１７，１９は、デフケース１１と相対回転可能となっている。このため、一対の押圧部材７，７と一対の出力ギヤ１７，１９とが直接当接すると、一対の押圧部材７，７と一対の出力ギヤ１７，１９との間で摺動が発生する。一対の押圧部材７，７と一対の出力ギヤ１７，１９との摺動により、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７の耐久性が低下してしまう。

そこで、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７との間には、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との相対回転を促す低摩擦部材９が配置されている。低摩擦部材９は、例えば、合成樹脂、金属母材に表面処理を施した材料などからなり、環状に形成されている。なお、低摩擦部材９は、ニードルベアリングであってもよい。加えて、低摩擦部材９の表面に、潤滑油が流入する油溝を設けてもよい。

低摩擦部材９は、軸方向両側の面が、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７とに当接し、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７と摺動する。このため、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７とは、直接摺動することがなく、低摩擦部材９によって相対回転が促される。従って、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との直接的な摺動による変形や損傷を防止することができ、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７の耐久性を向上することができる。

低摩擦部材９は、デフケース１１の内周面によって径方向に支持されている。低摩擦部材９を径方向に支持することにより、出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７との摺動を安定化することができる。なお、例えば、押圧部材７の外周側に軸方向に向けて突出する突部を設け、突部によって低摩擦部材９を径方向に支持してもよい。

低摩擦部材９は、例えば、デフケース１１に対して回り止めされておらず、出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７と相対回転可能に配置されている。このため、低摩擦部材９は、出力ギヤ１７，１９、或いは押圧部材７の回転によって連れ回りし、出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７との摺動を半減することができる。従って、出力ギヤ１７，１９、押圧部材７、低摩擦部材９の耐久性を向上することができる。

出力ギヤ１７，１９と押圧部材７と低摩擦部材９との間の摺動面のうち少なくとも１つの摺動面は、軸方向に向けて突出する曲面を備えている。摺動面の少なくとも１つが軸方向に突出する曲面を備えることにより、出力ギヤ１７，１９の倒れによる摺動面の片当たりを防止することができる。

ピニオンギヤ１５と一対の出力ギヤ１７，１９との噛み合いの軸方向隙間は、差動制限に関与する軸方向隙間より大きく設定されている。差動制限に関与する軸方向隙間は、一対の差動制限部５，５の軸方向隙間、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の低摩擦部材９，９と一対の押圧部材７，７との軸方向隙間、カム部３９の軸方向隙間となっている。差動制限に関与する軸方向隙間よりピニオンギヤ１５と一対の出力ギヤ１７，１９との噛み合いの軸方向隙間を大きくすることにより、噛み合いのがたつきが、差動制限力に影響を与えることがない。

ここで、一対の押圧部材７，７の軸方向間には、付勢部材４３が配置されている。付勢部材４３は、コイルスプリングからなり、一対の押圧部材７，７の対向面にそれぞれ設けられた凹部に両端部を配置することによって、一対の押圧部材７，７の間に位置決めされている。付勢部材４３は、一対の押圧部材７，７の周方向等間隔に複数配置されている。なお、付勢部材４３は、皿バネであってもよい。

付勢部材４３は、一対の押圧部材７，７を介して一対の出力ギヤ１７，１９を、一対の差動制限部５，５に向けて押圧し、一対の差動制限部５，５に予圧を付与する。差動制限部５に予圧を付与することにより、差動制限部５にイニシャルトルクが付与され、差動制限部５における差動制限特性を向上することができる。

ここで、イニシャルトルクを付与してしないときのトルク伝達特性４５と、イニシャルトルクを付与したときのトルク伝達特性４７との変化を図４に示す。図４から明らかなように、差動制限部５にイニシャルトルクを付与することによって、差動制限部５における差動制限特性を向上することができる。

なお、付勢部材４３は、一対の出力ギヤ１７，１９の軸方向間に配置されてもよい。一対の出力ギヤ１７，１９の間に付勢部材４３を配置する場合には、例えば、一対の出力ギヤ１７，１９の対向面に、付勢部材４３を支持する一対の支持プレートをそれぞれ配置する。一対の支持プレートを配置することにより、一対の出力ギヤ１７，１９に凹部などの支持部を設ける必要がない。

一対の出力ギヤ１７，１９の間に配置された付勢部材４３は、一対の出力ギヤ１７，１９を、直接的に一対の差動制限部５，５に向けて押圧し、一対の差動制限部５，５に予圧を付与する。このため、付勢部材４３の付勢力が、一対の押圧部材７，７を介在せずに、一対の差動制限部５，５に付与され、差動制限部５における差動制限特性をさらに向上することができる。加えて、一対の押圧部材７，７が介在しているときよりも、小さい付勢力で同様のイニシャルトルクを差動制限部５に付与することができ、付勢部材４３を小型化及び低コスト化することができる。

このようなデファレンシャル装置１では、回転可能に配置されたデフケース１１と、デフケース１１と共に回転可能にデフケース１１に収容されたピニオンシャフト１３とを備えている。また、ピニオンシャフト１３に自転可能に支持され、デフケース１１の回転によって公転するピニオンギヤ１５と、ピニオンギヤ１５と噛み合い、相対回転可能な一対の出力ギヤ１７，１９とを備えている。さらに、デフケース１１と出力ギヤ１７，１９との間に設けられ、一対の出力ギヤ１７，１９の差動を制限する差動制限部５を備えている。また、デフケース１１と一体回転可能でデフケース１１に対して軸方向移動可能に設けられ、一対の出力ギヤ１７，１９を差動制限部５に向けて押圧する一対の押圧部材７，７を備えている。さらに、ピニオンシャフト１３と一対の押圧部材７，７との間に設けられ、一対の押圧部材７，７に入力する回転トルクによってピニオンシャフト１３との間に軸方向推力を発生させて一対の押圧部材７，７を軸方向移動させるカム部３９を備えている。そして、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７との間には、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との相対回転を促す低摩擦部材９が配置されている。

一対の出力ギヤ１７，１９と一対の押圧部材７，７との間には、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との相対回転を促す低摩擦部材９が配置されているので、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７とが直接摺動することがない。加えて、低摩擦部材９は、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との相対回転を促すので、低摩擦部材９と出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７との間の摺動摩擦を低減することができる。このため、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７との直接的な摺動による変形や損傷を防止することができる。

従って、このようなデファレンシャル装置１では、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７の耐久性を向上することができる。

また、一対の出力ギヤ１７，１９の間、一対の押圧部材７，７の間のうち少なくともいずれか一方の間には、差動制限部５に予圧を付与する付勢部材４３が配置されている。

このため、付勢部材４３によって、差動制限部５にイニシャルトルクが付与され、差動制限部５における差動制限特性を向上することができる。

さらに、出力ギヤ１７，１９と押圧部材７と低摩擦部材９との間の摺動面のうち少なくとも１つの摺動面は、軸方向に向けて突出する曲面を備えている。

このため、軸方向に向けて突出する曲面によって、出力ギヤ１７，１９の倒れによる摺動面の片当たりを防止することができる。

また、ピニオンギヤ１５と一対の出力ギヤ１７，１９との噛み合いの軸方向隙間は、次の軸方向隙間の合計より大きく設定されている。次の軸方向隙間とは、一対の差動制限部５，５の軸方向隙間、一対の出力ギヤ１７，１９と一対の低摩擦部材９，９と一対の押圧部材７，７との軸方向隙間、カム部３９の軸方向隙間である。

このため、差動制限に関与する軸方向隙間よりピニオンギヤ１５と一対の出力ギヤ１７，１９との噛み合いの軸方向隙間が大きくなり、噛み合いのがたつきが、差動制限力に影響を与えることがない。

また、低摩擦部材９は、出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７と相対回転可能に配置されている。

このため、低摩擦部材９と出力ギヤ１７，１９及び押圧部材７との摺動を半減することができ、出力ギヤ１７，１９、押圧部材７、低摩擦部材９の耐久性を向上することができる。

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態においては、差動制限部が、コーンクラッチとなっているが、これに限らず、差動制限部は、例えば、デフケースと一対の出力ギヤとの間に配置された多板クラッチなどであってもよい。

１デファレンシャル装置
５差動制限部
７押圧部材
９低摩擦部材
１１デフケース
１３ピニオンシャフト
１５ピニオンギヤ
１７出力ギヤ
１９出力ギヤ
３９カム部

Claims

回転可能に配置されたデフケースと、
前記デフケースと共に回転可能に前記デフケースに収容されたピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトに自転可能に支持され、前記デフケースの回転によって公転するピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤと噛み合い、相対回転可能な一対の出力ギヤと、
前記デフケースと前記出力ギヤとの間に設けられ、前記一対の出力ギヤの差動を制限する差動制限部と、
前記デフケースと一体回転可能で前記デフケースに対して軸方向移動可能に設けられ、前記一対の出力ギヤを前記差動制限部に向けて押圧する一対の押圧部材と、
前記ピニオンシャフトと前記一対の押圧部材との間に設けられ、前記一対の押圧部材に入力する回転トルクによって前記ピニオンシャフトとの間に軸方向推力を発生させて前記一対の押圧部材を軸方向移動させるカム部と、
を備え、
前記一対の出力ギヤと前記一対の押圧部材との間には、前記出力ギヤと前記押圧部材との相対回転を促す低摩擦部材が配置されているデファレンシャル装置。
前記一対の出力ギヤの間、前記一対の押圧部材の間のうち少なくともいずれか一方の間には、前記差動制限部に予圧を付与する付勢部材が配置されている請求項１に記載のデファレンシャル装置。
前記出力ギヤと前記押圧部材と前記低摩擦部材との間の摺動面のうち少なくとも１つの摺動面は、軸方向に向けて突出する曲面を備えている請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。
前記ピニオンギヤと前記一対の出力ギヤとの噛み合いの軸方向隙間は、前記一対の差動制限部の軸方向隙間及び前記一対の出力ギヤと一対の前記低摩擦部材と前記一対の押圧部材との軸方向隙間及び前記カム部の軸方向隙間の合計より大きく設定されている請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。
前記低摩擦部材は、前記出力ギヤ及び前記押圧部材と相対回転可能に配置されている請求項１又は２に記載のデファレンシャル装置。