JP4108959B2 - Pinion shaft fixing structure - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベベルギア式差動機構を備えたデファレンシャル装置におけるピニオンシャフトの固定構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭４６−８２０７号公報に図１２のようなデファレンシャル装置１００１が記載されている。
【０００３】
このデファレンシャル装置１００１は、エンジンの駆動力によって回転するデフケース１００３、ベベルギア式の差動機構１００５、一対のコーンクラッチ１００７、各コーンクラッチ１００７を押圧するコイルばね１００９などから構成されている。差動機構１００５は、ピニオンシャフト１０１１上に支承されたピニオンギア１０１３、ピニオンギア１０１３とそれぞれ噛み合ったサイドギア１０１５，１０１７から構成されている。ピニオンシャフト１０１１は、保持ピン１０１９によってデフケース１００３に固定され、抜け止めが施されている。また、各サイドギア１０１５，１０１７は左右の車軸１０２１，１０２３にそれぞれスプライン連結されている。
【０００４】
また、各コーンクラッチ１００７は、それぞれテーパーリング１０２５とクラッチ部材１０２７の間に形成されており、テーパーリング１０２５はデフケース１００３に固定され、クラッチ部材１０２７は左右の車軸１０２１，１０２３にそれぞれスプライン連結されている。
【０００５】
デフケース１００３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンシャフト１０１１からピニオンギア１０１３を介してサイドギア１０１５，１０１７に配分され、各車軸１０２１，１０２３から車輪側に伝達される。
【０００６】
このとき、サイドギア１０１５，１０１７の噛み合いスラスト力は、クラッチ部材１０２７を介して各コーンクラッチ１００７を押圧し、トルク感応型の差動制限力を発生させ、大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などに、車両の操縦性や安定性を向上させる。
【０００７】
また、コイルばね１００９は、リテーナ１０２９，１０２９を介して左右のクラッチ部材１０２７を押圧し、各コーンクラッチ１００７にイニシャルトルクを与えている。
【０００８】
車両の発進時や加速時、あるいは、悪路などで一方の駆動輪が大きく空転しようとすると、各コーンクラッチ１００７のイニシャルトルクによってグリップ側の車輪に駆動力が送られ、悪路走破性が高く保たれると共に、発進性や加速性が向上する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記デファレンシャル装置１００１のように、ピニオンシャフト１０１１を保持ピン１０１９でデフケース１００３に固定し抜け止めする構成では、デフケース１００３にある程度の厚さが必要である。
【００１０】
しかし、デフケース１００３を厚することによって生じるデフケース１００３の外部と内部での干渉と、デファレンシャル装置１００１の重量化と車載性低下などを防止するためには、デフケース１００３に充分な厚さを与えて、ピニオンシャフト１０１１を抜け止めすることが難しい。
【００１１】
また、保持ピン１０１９を用いると、デフケース１００３に孔加工が必要になり、それだけコスト高になる
そこで、この発明は、ベベルギア式差動機構を備えたデファレンシャル装置において、デフケースを厚くせずにピニオンシャフトの抜け止めをすることができるピニオンシャフトの固定構造の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１のピニオンシャフトの固定構造は、ピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフト上に支承されたピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合った一対の出力側サイドギアとを有するベベルギア式差動機構と、原動機の駆動力を前記ピニオンシャフト側に伝達するデフケースとを備えたデファレンシャル装置における前記ピニオンシャフトの固定構造であって、前記ピニオンシャフトの端部を前記デフケースに設けられた貫通孔に係合させ、前記ピニオンシャフトに係合部を設け、前記一対の出力側サイドギヤのうち一方のサイドギヤと係合させることにより、ピニオンシャフトに抜け止めを施したことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、このようにピニオンシャフトに係合部を設け、その周囲に配置された位置決め部材と係合させてピニオンシャフトの抜け止めをすることにより、デフケースを厚くせずにピニオンシャフトの抜け止めができるから、デフケースの外部と内部で生じる干渉と、デファレンシャル装置の重量化と車載性低下などが避けられる。また、デフケースに対する保持ピン用の孔加工が不要になり、それだけ低コストになる。
【００１４】
なお、本発明において、ピニオンシャフトはデフケースと直接連結されている必要はなく、例えば、差動制限用の摩擦クラッチを押圧するカム機構を介してデフケースと連結されていてもよい。
【００１６】
また、サイドギアをピニオンシャフトの抜け止めに利用したことにより、部品点数を増やさずに、低コストで実施できる。
【００１７】
また、ピニオンシャフトとサイドギアとの係合は、サイドギアに設けた凸部とピニオンシャフトに設けた凹部との間で行っても、あるいは、サイドギアに設けた凹部とピニオンシャフトに設けた凸部との間で行ってもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１と図１０と図１１によってデファレンシャル装置１及びこれに用いられたピニオンシャフトの固定構造を説明する。
【００２３】
以下の説明の中で、左右の方向は図１での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００２４】
デファレンシャル装置１は、デフケース３、ベベルギア式の差動機構５、コーンクラッチ７，７（摩擦クラッチ）などから構成されている。
【００２５】
デファレンシャル装置１はデフキャリヤの内部に配置されており、このデフキャリヤにはオイル溜りが設けられている。
【００２６】
デフケース３は、ケーシング本体９とカバー１１から構成され、カバー１１はボルト１３によってケーシング本体９の左側開口部に固定されている。デフケース３の左右のボス部１５，１７はベアリングによってデフキャリヤに支承されている。また、デフケース３にはリングギアが固定されており、このリングギアと噛み合うドライブピニオンギアは動力伝達系を介してトランスミッション側に連結されている。エンジン（原動機）の駆動力はトランスミッションとこの動力伝達系とを介してデフケース３を回転駆動する。
【００２７】
差動機構５は、ピニオンシャフト１９、ピニオンシャフト１９上で回転自在に支承されたピニオンギア２１、左右からピニオンギア２１と噛み合った出力側サイドギア２３，２５などから構成されている。
【００２８】
左サイドギア２３のボス部２７はスプライン部２９に連結された左車軸を介して左車輪側に連結され、右サイドギア２５のボス部３１はスプライン部３３に連結された右車軸を介して右車輪側に連結されている。ピニオンシャフト１９の両端部はケーシング本体９に設けられた貫通孔３５に係合している。
【００２９】
さらに、ピニオンシャフト１９には凹部３７（係合部）が形成されており、左サイドギア２３（ピニオンシャフトの周囲に配置された位置決め部材）のボス部２７には凸部３９が形成されている。ピニオンシャフト１９は凹部３７をサイドギア２３の凸部３９と係合することによって抜け止めされている。
【００３０】
また、ピニオンギア２１とケーシング本体９との間には球面ワッシャ４１が配置されており、この球面ワッシャ４１はピニオンギア２１の背面を支持し、その遠心力と噛み合い反力とを受けている。
【００３１】
左のコーンクラッチ７は左のテーパーリング４３と左サイドギア２３との間に形成されており、右のコーンクラッチ７は右のテーパーリング４３と右サイドギア２５との間に形成されている。
【００３２】
図１０と図１１に示したように、各テーパーリング４３には内側に４個の凸部４５が周方向等間隔に形成されている。左テーパーリング４３はカバー１１に形成された凹部４７に凸部４５を係合して回り止めされており、右テーパーリング４３はケーシング本体９に形成された凹部４９に凸部４５を係合して回り止めされている。
【００３３】
デフケース３を回転させるエンジンの駆動力はピニオンシャフト１９からピニオンギア２１を介してサイドギア２３，２５に配分され、左右の車輪側に伝達される。
【００３４】
発進時、加速時、悪路走行中などに車輪間に駆動抵抗差が生じると、エンジンの駆動力はピニオンギア２１の自転によって左右の車輪に差動配分される。
【００３５】
また、車両の走行中は、前進走行と後進走行の両方で、ピニオンギア２１との噛み合いによってサイドギア２３，２５に伝達トルクに比例して大きくなる噛み合い反力が生じ、この噛み合い反力によって各コーンクラッチ７が押圧され締結される。
【００３６】
サイドギア２３，２５の噛み合い反力によって各コーンクラッチ７が締結されると、トルク感応型の差動制限機能が得られ、差動機構５の差動が制限される。
【００３７】
例えば、デファレンシャル装置１に大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などには、トルク感応型の差動制限力が強化されて、車両の操縦性や安定性が大きく向上する。
【００３８】
図１０のように、各テーパーリング４３には多数のオイル溝５１が形成されており、オイルの保持性を高めて磨耗と発熱を防止し、オイルを均等に分散させて差動制限力を安定させている。
【００３９】
また、デフケース３には開口５３，５５，５７が設けられており、ボス部１５，１７の内周には螺旋状のオイル溝が設けられている。オイル溜りのオイルは、デフケース３の回転に伴ってこれらの開口５３，５５，５７と螺旋状のオイル溝からデフケース３に流出入し、コーンクラッチ７，７、各ギア２１，２３，２５の噛み合い部、ピニオンシャフト１９とピニオンギア２１との摺動面、ピニオンシャフト１９の凹部３７とサイドギア２３の凹部３９との摺動部、球面ワッシャ４１などを充分に潤滑・冷却し、耐久性を高めている。
【００４０】
こうして、デファレンシャル装置１とピニオンシャフトの固定構造が構成されている。
【００４１】
このピニオンシャフトの固定構造によれば、ピニオンシャフト１９に凹部３７を設け、サイドギア２３に設けた凸部３９と係合させることによって、デフケース３を厚くせずにピニオンシャフト１９を抜け止めすることができるから、デフケース３を厚くすることによる、デフケース３と差動機構５との干渉、デフケース３とドライブピニオンギヤとの干渉、デファレンシャル装置１の重量化と車載性低下などが避けられる。
【００４２】
また、デフケース３に対する保持ピン用の孔加工が不要になり、それだけ低コストになる
また、ピニオンシャフト１９の抜け止めにサイドギア２３を利用したから、部品点数を増やさずに、低コストで実施できる。
【００４３】
［第２実施形態］
図２によってデファレンシャル装置１０１及びこれに用いられたピニオンシャフトの固定構造を説明する。
【００４４】
以下、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【００４５】
デファレンシャル装置１０１は、デフケース３、ベベルギア式の差動機構１０３、コーンクラッチ７，７などから構成されており、差動機構１０３は、複数本の短いピニオンシャフト１０５、各ピニオンシャフト１０５上に回転自在に支承されたピニオンギア２１、サイドギア２３，２５などから構成されている。
【００４６】
各ピニオンシャフト１０５の径方向外側端部はケーシング本体９の貫通孔３５に係合している。
【００４７】
さらに、各ピニオンシャフト１０５の径方向内側端部には凸部１０７（ピニオンシャフト１０５の係合部）が形成されており、左サイドギア２３のボス部２７には凹部１０９が形成されている。
【００４８】
各ピニオンシャフト１０５は凸部１０７をサイドギア２３の凹部１０９と係合することによって径方向の内側に抜け止めされ、凸部１０７とピニオンギア２１との干渉によって径方向の外側に抜け止めされている。
【００４９】
こうして、デファレンシャル装置１０１とピニオンシャフトの固定構造が構成されている。
【００５０】
このピニオンシャフトの固定構造によれば、ピニオンシャフト１０５に凸部１０７を形成したことによって、サイドギア２３との間でピニオンシャフト１０５の抜け止めが行えると共に、凸部１０７とピニオンギア２１との干渉によって、短い（２分割型の）ピニオンシャフト１０５を径方向外側に抜け止めすることができる。
【００５１】
これに加えて、第２実施形態のピニオンシャフトの固定構造は、第１実施形態と同等の効果が得られる。
【００５２】
［参考例］
図３によってデファレンシャル装置２０１及びこれに用いられたピニオンシャフトの固定構造を説明する。
【００５３】
以下、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【００５４】
デファレンシャル装置２０１は、デフケース３、差動機構５、コーンクラッチ７，７などから構成されており、ピニオンシャフト１９と左サイドギア２３との間には皿状の抜け止め部材２０３（中間部材：ピニオンシャフトの周囲に配置された位置決め部材）が配置されている。
【００５５】
サイドギア２３のボス部２７には凹部２０５が形成されており、抜け止め部材２０３は、底部２０７をピニオンシャフト１９の凹部３７に係合し、エッジ部２０９をサイドギア２３の凹部２０５に係合することによって、ピニオンシャフト１９の抜け止めをしている。
【００５６】
こうして、デファレンシャル装置２０１とピニオンシャフトの固定構造が構成されており、このピニオンシャフトの固定構造は、抜け止め部材２０３を設けたことを除いて第１実施形態と同等の効果を得ている。
【００５７】
［参考例］
図４と図５によってデファレンシャル装置３０１及びこれに用いられたピニオンシャフトの固定構造を説明する。
【００５８】
以下、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【００５９】
デファレンシャル装置３０１は、デフケース３、差動機構５、コーンクラッチ７，７、２個のコイルばね３０３（スプリング）、左右のリテーナ３０５，３０７などから構成されている。
【００６０】
リテーナ３０５，３０７はサイドギア２３，２５とピニオンシャフト１９の間にそれぞれ配置されており、各コイルばね３０３はリテーナ３０５，３０７の間で保持され、リテーナ３０５，３０７とサイドギア２３，２５とを介してコーンクラッチ７，７を押圧し、イニシャルトルク（一定の差動制限力）を与えている。
【００６１】
このイニシャルトルクによって、発進時や加速時、あるいは、悪路走行中などのように、片輪が大きく空転してサイドギア２３，２５の噛み合い反力によるトルク感応型差動制限機能が低下するような条件下でも、発進性、加速性、悪路走破性などの低下が防止され、車体の挙動が安定し、操縦性が大きく向上する。
【００６２】
各リテーナ３０５，３０７はそれぞれの貫通孔３０９，３１１がサイドギア２３，２５のボス部２７，３１に設けられた凸部３１３，３１５と係合することによって径方向に位置決めされている。
【００６３】
また、左のリテーナ３０５には凸部３１７が設けられており、ピニオンシャフト１９は凹部３７がこの凸部３１７と係合することによって抜け止めが施されている。
【００６４】
こうして、デファレンシャル装置３０１とピニオンシャフトの固定構造が構成されている。
【００６５】
このピニオンシャフトの固定構造では、ピニオンシャフト１９の抜け止めにイニシャルトルク用のコイルばね３０３を保持するリテーナ３０５を利用したことによって、部品点数を増やさずに、低コストで実施できる。
【００６６】
また、各コーンクラッチ７，７を、デフケース３と別体のテーパーリング４３を用いて構成したことにより、デフケース３の磨耗が防止され、耐久性が向上する上に、デフケース３の耐磨耗性を改善するための熱処理や表面処理が不要になり、コストの上昇が避けられる。
【００６７】
これに加えて、このピニオンシャフトの固定構造は、第１実施形態と同等の効果が得られる。
【００６８】
次に、図６〜図１１によってデファレンシャル装置４０１の説明をする。
【００６９】
デファレンシャル装置４０１は、デフケース３、デフケース３、ベベルギア式の差動機構５、コーンクラッチ７，７（摩擦クラッチ）、２個のコイルばね４０３，左右のリテーナ４０５，４０７などから構成されている。
【００７０】
デファレンシャル装置４０１はデフキャリヤの内部に配置されており、このデフキャリヤにはオイル溜りが設けられている。
【００７１】
デフケース３は、ケーシング本体９（図７，８，９に示す）とカバー１１から構成され、カバー１１はボルト１３によってケーシング本体９の左側開口部に固定されている。
【００７２】
デフケース３の左右のボス部１５，１７はベアリングによってデフキャリヤに支承されている。また、デフケース３にはリングギアが固定されており、このリングギアと噛み合うドライブピニオンギアは動力伝達系を介してトランスミッション側に連結されている。エンジン（原動機）の駆動力はトランスミッションとこの動力伝達系とを介してデフケース３を回転駆動する。
【００７３】
差動機構５は、ピニオンシャフト１９、ピニオンシャフト１９上に回転自在に支承されたピニオンギア２１、左右から各ピニオンギア２１と噛み合った出力側のサイドギア２３，２５などから構成されている。
【００７４】
左サイドギア２３のボス部２７はスプライン部２９に連結された左車軸を介して左車輪側に連結され、右サイドギア２５のボス部３１はスプライン部３３に連結された右車軸を介して右車輪側に連結されている。
【００７５】
ピニオンシャフト１９の両端部はケーシング本体９に設けられた貫通孔３５に係合している。また、ケーシング本体９には貫通孔４０９が設けられており、ピニオンシャフト９はこの貫通孔４０９を通るスプリングピン４１１によってケーシング本体９に固定（抜け止め）されている。
【００７６】
また、ピニオンギア２１とケーシング本体９との間には球面ワッシャ４１が配置されており、この球面ワッシャ４１は各ピニオンギア２１の背面を支持し、その遠心力と噛み合い反力とを受けている。
【００７７】
左のコーンクラッチ７はテーパーリング４３と左サイドギア２３との間に形成されており、右のコーンクラッチ７はテーパーリング４３（図１０，１１に示す）と右サイドギア２５との間に形成されている。
【００７８】
図１０のように、各テーパーリング４３には内側に４個の凸部４５が周方向等間隔に形成されており、左テーパーリング４３はカバー１１に形成された凹部４７に係合して回り止めされ、右テーパーリング４３はケーシング本体９に形成された凹部４９に係合して回り止めされている。
【００７９】
デフケース３を回転させるエンジンの駆動力はピニオンシャフト１９からピニオンギア２１を介してサイドギア２３，２５に配分され、左右の車輪側に伝達される。
【００８０】
発進時、加速時、悪路走行中などに車輪間に駆動抵抗差が生じると、エンジンの駆動力はピニオンギア２１の自転によって左右の車輪に差動配分される。
【００８１】
また、車両の走行中は、前進走行と後進走行の両方で、ピニオンギア２１との噛み合いによってサイドギア２３，２５に伝達トルクに比例して大きくなる噛み合い反力が生じ、この噛み合い反力によって各コーンクラッチ７が押圧され締結される。
【００８２】
サイドギア２３，２５の噛み合い反力によって各コーンクラッチ７が締結されると、その摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限機能が得られ、差動機構５の差動が制限される。
【００８３】
例えば、デファレンシャル装置４０１に大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などには、トルク感応型の差動制限力が強化されて、車両の操縦性や安定性が大きく向上する。
【００８４】
リテーナ４０５，４０７はサイドギア２３，２５とピニオンシャフト１９の間に配置されており、それぞれの貫通孔４１３，４１５がサイドギア２３，２５のボス部２７，３１に設けられた凸部４１７，４１９と係合することによって径方向に位置決めされている。
【００８５】
各コイルばね４０３はリテーナ４０５，４０７の間で保持され、リテーナ４０５，４０７とサイドギア２３，２５を介してコーンクラッチ７，７を押圧し、イニシャルトルク（一定の差動制限力）を与えている。
【００８６】
このイニシャルトルクによって、発進時や加速時、あるいは、悪路走行中などのように、片輪が大きく空転してサイドギア２３，２５の噛み合い反力によるトルク感応型差動制限機能が低下するような条件下でも、発進性、加速性、悪路走破性などの低下が防止され、車体の挙動が安定し、操縦性が大きく向上する。
【００８７】
図１０のように、各テーパーリング４３には多数のオイル溝５１が形成されてオイルの保持性を高めて磨耗と発熱を防止すると共に、オイルを均等に分散させて差動制限力を安定させている。
【００８８】
また、デフケース３には開口５３，５５，５７が設けられており、ボス部１５，１７の内周には螺旋状のオイル溝が設けられている。オイル溜りのオイルは、デフケース３の回転に伴ってこれらの開口５３，５５，５７と螺旋状のオイル溝からデフケース３に流出入し、コーンクラッチ７，７、各ギア２１，２３，２５の噛み合い部、ピニオンシャフト１９とピニオンギア２１との摺動面、球面ワッシャ４１、リテーナ４０５，４０７の貫通孔４１３，４１５とサイドギア２３，２５の凸部４１７，４１９との摺動部などを充分に潤滑・冷却し、耐久性を高めている。
【００８９】
こうして、デファレンシャル装置４０１が構成されている。
【００９０】
デファレンシャル装置４０１では、各コーンクラッチ７，７を、デフケース３と別体のテーパーリング４３を用いて構成したことにより、デフケース３の磨耗が防止され、耐久性が向上する。
【００９１】
従って、デフケース３の耐磨耗性を改善するための熱処理や表面処理が不要になり、コストの上昇が避けられる。
【００９２】
なお、本発明のピニオンシャフトの固定構造は、各実施形態と異なって、差動制限機構のないデファレンシャル装置にも適用可能である。
【００９３】
また、請求項２の発明において、第２実施形態のように、ピニオンシャフトに凸部を設ければ、遠心力を受けたとき、この凸部とピニオンギアとの干渉によってピニオンシャフトが径方向の外側へ飛び出すことが防止されるから、２分割の短いピニオンシャフトに好適である。
【００９４】
また、請求項４の発明において、摩擦クラッチはコーンクラッチに限らず、例えば、多板クラッチや単板クラッチでもよい。
【００９５】
また、本発明のピニオンシャフトの固定構造は、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）と、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）と、センターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１のピニオンシャフトの固定構造は、ピニオンシャフトに設けた係合部を周囲の位置決め部材と係合させることにより、デフケースを厚くせずにピニオンシャフトの抜け止めが行われ、デフケースの外部と内部で生じる干渉と、デファレンシャル装置の重量化と車載性低下などが避けられる。
【００９７】
また、デフケースに対する保持ピン用の孔加工が不要になり、低コストになる。
【００９８】
また、サイドギアをピニオンシャフトの抜け止めに利用したことにより、部品点数を増やさずに、低コストで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態の断面図である。
【図２】 第２実施形態の断面図である。
【図３】 参考例の断面図である。
【図４】 参考例の断面図である。
【図５】 参考例に用いられたピニオンシャフトとコイルばねとリテーナの斜視図である。
【図６】 デファレンシャル装置４０１の断面図である。
【図７】 デファレンシャル装置４０１に用いられたケーシング本体の断面図である。
【図８】 図７のＡ矢視図である。
【図９】 図７のＢ矢視図である。
【図１０】 各実施形態に用いられたテーパーリングの正面図である。
【図１１】 図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】 従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ デファレンシャル装置
３ デフケース
５ ベベルギア式の差動機構
７，７ コーンクラッチ（摩擦クラッチ）
１９ ピニオンシャフト
２１ ピニオンギア
２３ 出力側サイドギア（ピニオンシャフト１９の周囲に配置された位置決め部材）
２５ 出力側サイドギア
３７ 凹部（ピニオンシャフト１９の係合部）
３９ サイドギア２３の凸部
１０１ デファレンシャル装置
１０３ ベベルギア式の差動機構
１０５ ピニオンシャフト
１０７ 凸部（ピニオンシャフト１０５の係合部）
１０９ サイドギア２３の凹部
２０１ デファレンシャル装置
２０３ 皿状の抜け止め部材（中間部材：ピニオンシャフトの周囲に配置された位置決め部材）
２０５ サイドギア２３の凹部
３０１ デファレンシャル装置
３０３ コイルばね（スプリング）
３０５，３０７ リテーナ（ピニオンシャフトの周囲に配置された位置決め部材）
３１３ リテーナ３０５を支持するサイドギア２３の凸部
３１７ ピニオンシャフト１９の凹部３７と係合するリテーナ３０５の凸部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pinion shaft fixing structure in a differential apparatus having a bevel gear type differential mechanism.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Publication No. 46-8207 discloses a differential apparatus 1001 as shown in FIG.
[0003]
The differential device 1001 includes a differential case 1003 that rotates by the driving force of the engine, a bevel gear type differential mechanism 1005, a pair of cone clutches 1007, a coil spring 1009 that presses each cone clutch 1007, and the like. The differential mechanism 1005 includes a pinion gear 1013 supported on a pinion shaft 1011 and side gears 1015 and 1017 that mesh with the pinion gear 1013, respectively. The pinion shaft 1011 is fixed to the differential case 1003 by a holding pin 1019 and is prevented from coming off. The side gears 1015 and 1017 are splined to the left and right axles 1021 and 1023, respectively.
[0004]
Each cone clutch 1007 is formed between a taper ring 1025 and a clutch member 1027. The taper ring 1025 is fixed to the differential case 1003, and the clutch member 1027 is splined to the left and right axles 1021, 1023, respectively. Yes.
[0005]
The driving force of the engine that rotates the differential case 1003 is distributed from the pinion shaft 1011 to the side gears 1015 and 1017 via the pinion gear 1013 and transmitted from the respective axles 1021 and 1023 to the wheel side.
[0006]
At this time, the meshing thrust force of the side gears 1015 and 1017 presses each cone clutch 1007 via the clutch member 1027 to generate a torque-sensitive differential limiting force, and at the time of start or acceleration when a large driving force is applied. In addition, it improves the maneuverability and stability of the vehicle.
[0007]
Further, the coil spring 1009 presses the left and right clutch members 1027 via the retainers 1029 and 1029, and applies initial torque to each cone clutch 1007.
[0008]
When one of the drive wheels is going to slip largely when starting or accelerating the vehicle, or on a rough road, the driving force is sent to the wheels on the grip side by the initial torque of each cone clutch 1007, and the rough road is highly runnable. As well as being maintained, startability and acceleration are improved.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration in which the pinion shaft 1011 is fixed to the differential case 1003 by the holding pins 1019 and is prevented from coming off as in the differential device 1001, the differential case 1003 needs to have a certain thickness.
[0010]
However, in order to prevent interference between the outside and the inside of the differential case 1003 caused by increasing the thickness of the differential case 1003, and the weight of the differential device 1001 and a reduction in vehicle mountability, a sufficient thickness is given to the differential case 1003. It is difficult to prevent the pinion shaft 1011 from coming off.
[0011]
In addition, when the holding pin 1019 is used, the differential case 1003 needs to be drilled, which increases the cost. Accordingly, the present invention provides a differential device having a bevel gear type differential mechanism, and the pinion shaft without increasing the thickness of the differential case. An object of the present invention is to provide a pinion shaft fixing structure that can prevent the slippage of the pinion shaft.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The pinion shaft fixing structure according to claim 1 is a bevel gear type differential mechanism having a pinion shaft, a pinion gear supported on the pinion shaft, and a pair of output side gears meshed with the pinion gear; A pinion shaft fixing structure in a differential device including a differential case that transmits a driving force to the pinion shaft side, wherein an end portion of the pinion shaft is engaged with a through hole provided in the differential case, and the pinion An engagement portion is provided on the shaft, and the pinion shaft is prevented from coming off by being engaged with one of the pair of output side gears .
[0013]
In the present invention, the pinion shaft is provided with an engaging portion, and the pinion shaft is prevented from coming off by engaging with a positioning member arranged around the pinion shaft, thereby preventing the pinion shaft from coming off without increasing the thickness of the differential case. Therefore, it is possible to avoid interference occurring between the inside and the outside of the differential case, the weight of the differential device, and the reduction in vehicle mounting. Further, the hole processing for the holding pin in the differential case is not necessary, and the cost is reduced accordingly.
[0014]
In the present invention, the pinion shaft need not be directly connected to the differential case, and may be connected to the differential case via a cam mechanism that presses a friction clutch for limiting the differential, for example.
[0016]
In addition, since the side gear is used to prevent the pinion shaft from coming off, it can be implemented at a low cost without increasing the number of parts.
[0017]
Further, the engagement between the pinion shaft and the side gear may be performed between the convex portion provided on the side gear and the concave portion provided on the pinion shaft, or between the concave portion provided on the side gear and the convex portion provided on the pinion shaft. You may go between.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
The differential device 1 and the pinion shaft fixing structure used therein will be described with reference to FIGS. 1, 10, and 11.
[0023]
In the following description, the left and right directions are the left and right directions in FIG. 1, and members and the like that are not given reference numerals are not shown.
[0024]
The differential device 1 includes a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, cone clutches 7 and 7 (friction clutch), and the like.
[0025]
The differential device 1 is disposed inside a differential carrier, and this differential carrier is provided with an oil sump.
[0026]
The differential case 3 includes a casing body 9 and a cover 11, and the cover 11 is fixed to the left opening of the casing body 9 by a bolt 13. The left and right boss portions 15 and 17 of the differential case 3 are supported on the differential carrier by bearings. Further, a ring gear is fixed to the differential case 3, and a drive pinion gear meshing with the ring gear is connected to the transmission side through a power transmission system. The driving force of the engine (prime mover) rotationally drives the differential case 3 via the transmission and this power transmission system.
[0027]
The differential mechanism 5 includes a pinion shaft 19, a pinion gear 21 that is rotatably supported on the pinion shaft 19, and output side gears 23 and 25 that mesh with the pinion gear 21 from the left and right.
[0028]
The boss portion 27 of the left side gear 23 is connected to the left wheel side via the left axle connected to the spline portion 29, and the boss portion 31 of the right side gear 25 is connected to the right wheel side via the right axle connected to the spline portion 33. It is connected to. Both end portions of the pinion shaft 19 are engaged with through holes 35 provided in the casing body 9.
[0029]
Further, the pinion shaft 19 is formed with a concave portion 37 (engagement portion), and the boss portion 27 of the left side gear 23 (positioning member disposed around the pinion shaft) is formed with a convex portion 39. The pinion shaft 19 is prevented from coming off by engaging the concave portion 37 with the convex portion 39 of the side gear 23.
[0030]
A spherical washer 41 is disposed between the pinion gear 21 and the casing body 9, and this spherical washer 41 supports the back surface of the pinion gear 21 and receives its centrifugal force and meshing reaction force.
[0031]
The left cone clutch 7 is formed between the left tapered ring 43 and the left side gear 23, and the right cone clutch 7 is formed between the right tapered ring 43 and the right side gear 25.
[0032]
As shown in FIGS. 10 and 11, four convex portions 45 are formed on each taper ring 43 at equal intervals in the circumferential direction. The left taper ring 43 is engaged with the convex portion 45 in the concave portion 47 formed in the cover 11 and is prevented from rotating. The right taper ring 43 is engaged with the concave portion 49 formed in the casing body 9 to engage the convex portion 45. It has been stopped.
[0033]
The driving force of the engine that rotates the differential case 3 is distributed from the pinion shaft 19 to the side gears 23 and 25 via the pinion gear 21 and transmitted to the left and right wheels.
[0034]
When a difference in driving resistance occurs between the wheels during starting, acceleration, traveling on a rough road, etc., the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right wheels by the rotation of the pinion gear 21.
[0035]
Further, during the traveling of the vehicle, the meshing reaction force that increases in proportion to the transmission torque is generated in the side gears 23 and 25 due to the meshing with the pinion gear 21 in both the forward traveling and the backward traveling, and each cone is caused by this meshing reaction force. The clutch 7 is pressed and fastened.
[0036]
When each of the cone clutches 7 is fastened by the meshing reaction force of the side gears 23 and 25, a torque sensitive differential limiting function is obtained and the differential of the differential mechanism 5 is limited.
[0037]
For example, when starting or accelerating when a large driving force is applied to the differential device 1, the torque-sensitive differential limiting force is strengthened and the maneuverability and stability of the vehicle are greatly improved.
[0038]
As shown in FIG. 10, each taper ring 43 is formed with a large number of oil grooves 51 to improve oil retention and prevent wear and heat generation, and evenly distribute oil to stabilize differential limiting force. I am letting.
[0039]
The differential case 3 is provided with openings 53, 55, and 57, and spiral oil grooves are provided on the inner circumferences of the boss portions 15 and 17. As the differential case 3 rotates, the oil in the oil pool flows into and out of the openings 53, 55, 57 and the spiral oil groove into the differential case 3, and the cone clutches 7, 7, and the gears 21, 23, 25 are engaged. The sliding surface between the pinion shaft 19 and the pinion gear 21, the sliding portion between the concave portion 37 of the pinion shaft 19 and the concave portion 39 of the side gear 23, the spherical washer 41, etc. are sufficiently lubricated and cooled to enhance durability. Yes.
[0040]
In this way, a structure for fixing the differential device 1 and the pinion shaft is configured.
[0041]
According to this pinion shaft fixing structure, the pinion shaft 19 is provided with the concave portion 37 and engaged with the convex portion 39 provided on the side gear 23 so that the pinion shaft 19 can be prevented from coming off without increasing the thickness of the differential case 3. Therefore, by increasing the thickness of the differential case 3, interference between the differential case 3 and the differential mechanism 5, interference between the differential case 3 and the drive pinion gear, an increase in the weight of the differential device 1 and a reduction in on-vehicle performance can be avoided.
[0042]
Further, the hole processing for the holding pin in the differential case 3 is not required, and the cost is reduced accordingly. Further, since the side gear 23 is used to prevent the pinion shaft 19 from being detached, it can be implemented at a low cost without increasing the number of parts.
[0043]
[Second Embodiment]
The differential device 101 and the pinion shaft fixing structure used therein will be described with reference to FIG.
[0044]
Hereinafter, the difference will be described while giving the same reference numerals to members having the same functions as those of the differential device 1 of the first embodiment.
[0045]
The differential device 101 includes a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 103, cone clutches 7, and the like. The differential mechanism 103 is rotatable on a plurality of short pinion shafts 105 and each pinion shaft 105. Are comprised of a pinion gear 21 and side gears 23 and 25, etc.
[0046]
The radially outer end of each pinion shaft 105 is engaged with the through hole 35 of the casing body 9.
[0047]
Further, a convex portion 107 (an engaging portion of the pinion shaft 105) is formed at the radially inner end portion of each pinion shaft 105, and a concave portion 109 is formed at the boss portion 27 of the left side gear 23.
[0048]
Each pinion shaft 105 is prevented from coming off in the radial direction by engaging the convex portion 107 with the concave portion 109 of the side gear 23, and is prevented from coming off in the radial direction by interference between the convex portion 107 and the pinion gear 21. .
[0049]
In this way, a structure for fixing the differential device 101 and the pinion shaft is configured.
[0050]
According to this pinion shaft fixing structure, by forming the convex portion 107 on the pinion shaft 105, the pinion shaft 105 can be prevented from coming off between the side gear 23, and by interference between the convex portion 107 and the pinion gear 21. The short (two-divided type) pinion shaft 105 can be prevented from coming out radially outward.
[0051]
In addition, the pinion shaft fixing structure of the second embodiment can achieve the same effects as those of the first embodiment.
[0052]
[Reference example]
The differential device 201 and the pinion shaft fixing structure used therein will be described with reference to FIG.
[0053]
Hereinafter, the difference will be described while giving the same reference numerals to members having the same functions as those of the differential device 1 of the first embodiment.
[0054]
The differential device 201 includes a differential case 3, a differential mechanism 5, cone clutches 7 and 7, and the like, and a dish-shaped retaining member 203 (intermediate member: pinion shaft) is provided between the pinion shaft 19 and the left side gear 23. Positioning members) are disposed around the periphery of each other.
[0055]
A recess 205 is formed in the boss portion 27 of the side gear 23, and the retaining member 203 engages the bottom portion 207 with the recess 37 of the pinion shaft 19 and engages the edge portion 209 with the recess 205 of the side gear 23. Thus, the pinion shaft 19 is prevented from coming off.
[0056]
Thus, the fixing structure of the differential device 201 and the pinion shaft is configured, and this pinion shaft fixing structure has the same effect as that of the first embodiment except that the retaining member 203 is provided.
[0057]
[Reference example]
4 and 5, the differential device 301 and the pinion shaft fixing structure used therein will be described.
[0058]
Hereinafter, the difference will be described while giving the same reference numerals to members having the same functions as those of the differential device 1 of the first embodiment.
[0059]
The differential device 301 includes a differential case 3, a differential mechanism 5, cone clutches 7 and 7, two coil springs 303 (springs), left and right retainers 305 and 307, and the like.
[0060]
The retainers 305 and 307 are respectively disposed between the side gears 23 and 25 and the pinion shaft 19. Each coil spring 303 is held between the retainers 305 and 307, and the retainers 305 and 307 and the side gears 23 and 25 are interposed therebetween. The cone clutches 7 and 7 are pressed to give an initial torque (a constant differential limiting force).
[0061]
Due to this initial torque, when starting, accelerating, or driving on rough roads, one wheel is largely idled and the torque sensitive differential limiting function due to the meshing reaction force of the side gears 23 and 25 is reduced. Even under the conditions, the startability, acceleration, and rough road performance are prevented from being lowered, the behavior of the vehicle body is stabilized, and the maneuverability is greatly improved.
[0062]
The retainers 305 and 307 are positioned in the radial direction by the respective through holes 309 and 311 engaging with convex portions 313 and 315 provided on the boss portions 27 and 31 of the side gears 23 and 25.
[0063]
The left retainer 305 is provided with a convex portion 317, and the pinion shaft 19 is prevented from coming off by engaging the concave portion 37 with the convex portion 317.
[0064]
In this way, a structure for fixing the differential device 301 and the pinion shaft is configured.
[0065]
In this pinion shaft fixing structure, the retainer 305 that holds the coil spring 303 for initial torque is used to prevent the pinion shaft 19 from coming off, so that the number of parts can be increased and the cost can be reduced.
[0066]
In addition, since each cone clutch 7, 7 is configured using a tapered ring 43 that is separate from the differential case 3, wear of the differential case 3 is prevented, durability is improved, and wear resistance of the differential case 3 is improved. No heat treatment or surface treatment is required to improve the cost, and an increase in cost can be avoided.
[0067]
In addition, the pinion shaft fixing structure can obtain the same effects as those of the first embodiment.
[0068]
Next, the differential apparatus 401 will be described with reference to FIGS.
[0069]
The differential device 401 includes a differential case 3, a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, cone clutches 7 and 7 (friction clutch), two coil springs 403, left and right retainers 405 and 407, and the like.
[0070]
The differential device 401 is disposed inside the differential carrier, and the differential carrier is provided with an oil sump.
[0071]
The differential case 3 includes a casing body 9 (shown in FIGS. 7, 8, and 9) and a cover 11, and the cover 11 is fixed to the left opening of the casing body 9 by a bolt 13.
[0072]
The left and right boss portions 15 and 17 of the differential case 3 are supported on the differential carrier by bearings. Further, a ring gear is fixed to the differential case 3, and a drive pinion gear meshing with the ring gear is connected to the transmission side through a power transmission system. The driving force of the engine (prime mover) rotationally drives the differential case 3 via the transmission and this power transmission system.
[0073]
The differential mechanism 5 includes a pinion shaft 19, a pinion gear 21 rotatably supported on the pinion shaft 19, and output side gears 23 and 25 meshed with the pinion gears 21 from the left and right.
[0074]
The boss portion 27 of the left side gear 23 is connected to the left wheel side via the left axle connected to the spline portion 29, and the boss portion 31 of the right side gear 25 is connected to the right wheel side via the right axle connected to the spline portion 33. It is connected to.
[0075]
Both end portions of the pinion shaft 19 are engaged with through holes 35 provided in the casing body 9. The casing body 9 is provided with a through hole 409, and the pinion shaft 9 is fixed (prevented from falling out) to the casing body 9 by a spring pin 411 passing through the through hole 409.
[0076]
A spherical washer 41 is disposed between the pinion gear 21 and the casing body 9, and this spherical washer 41 supports the back surface of each pinion gear 21 and receives its centrifugal force and meshing reaction force. .
[0077]
The left cone clutch 7 is formed between the taper ring 43 and the left side gear 23, and the right cone clutch 7 is formed between the taper ring 43 (shown in FIGS. 10 and 11) and the right side gear 25. Yes.
[0078]
As shown in FIG. 10, each taper ring 43 has four convex portions 45 formed at equal intervals in the circumferential direction, and the left taper ring 43 engages with a concave portion 47 formed in the cover 11 and rotates. The right taper ring 43 is engaged with a recess 49 formed in the casing body 9 and is prevented from rotating.
[0079]
The driving force of the engine that rotates the differential case 3 is distributed from the pinion shaft 19 to the side gears 23 and 25 via the pinion gear 21 and transmitted to the left and right wheels.
[0080]
When a difference in driving resistance occurs between the wheels during starting, acceleration, traveling on a rough road, etc., the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right wheels by the rotation of the pinion gear 21.
[0081]
Further, during the traveling of the vehicle, the meshing reaction force that increases in proportion to the transmission torque is generated in the side gears 23 and 25 due to the meshing with the pinion gear 21 in both the forward traveling and the backward traveling, and each cone is caused by this meshing reaction force. The clutch 7 is pressed and fastened.
[0082]
When each cone clutch 7 is fastened by the meshing reaction force of the side gears 23 and 25, a torque sensitive differential limiting function is obtained by the frictional resistance, and the differential of the differential mechanism 5 is limited.
[0083]
For example, when starting or accelerating when a large driving force is applied to the differential device 401, the torque-sensitive differential limiting force is strengthened, and the maneuverability and stability of the vehicle are greatly improved.
[0084]
The retainers 405 and 407 are disposed between the side gears 23 and 25 and the pinion shaft 19, and the respective through holes 413 and 415 are engaged with the convex portions 417 and 419 provided in the boss portions 27 and 31 of the side gears 23 and 25. By positioning, they are positioned in the radial direction.
[0085]
Each coil spring 403 is held between the retainers 405 and 407 and presses the cone clutches 7 and 7 via the retainers 405 and 407 and the side gears 23 and 25 to give an initial torque (a constant differential limiting force). .
[0086]
Due to this initial torque, when starting, accelerating, or driving on rough roads, one wheel is largely idled and the torque sensitive differential limiting function due to the meshing reaction force of the side gears 23 and 25 is reduced. Even under the conditions, the startability, acceleration, and rough road performance are prevented from being lowered, the behavior of the vehicle body is stabilized, and the maneuverability is greatly improved.
[0087]
As shown in FIG. 10, each taper ring 43 is formed with a large number of oil grooves 51 to improve oil retention and prevent wear and heat generation, and to evenly distribute the oil and stabilize the differential limiting force. ing.
[0088]
The differential case 3 is provided with openings 53, 55, and 57, and spiral oil grooves are provided on the inner circumferences of the boss portions 15 and 17. As the differential case 3 rotates, the oil in the oil pool flows into and out of the openings 53, 55, 57 and the spiral oil groove into the differential case 3, and the cone clutches 7, 7, and the gears 21, 23, 25 are engaged. And the sliding surface between the pinion shaft 19 and the pinion gear 21, the spherical washer 41, the sliding portions between the through holes 413 and 415 of the retainers 405 and 407 and the convex portions 417 and 419 of the side gears 23 and 25, etc.・ Cooled to increase durability.
[0089]
Thus, the differential device 401 is configured.
[0090]
In the differential device 401, the cone clutches 7 and 7 are configured using the tapered ring 43 that is separate from the differential case 3, so that the differential case 3 is prevented from being worn and the durability is improved.
[0091]
Therefore, heat treatment and surface treatment for improving the wear resistance of the differential case 3 are not required, and an increase in cost can be avoided.
[0092]
Note that the pinion shaft fixing structure of the present invention is also applicable to a differential device without a differential limiting mechanism, unlike the embodiments.
[0093]
Further, in the invention of claim 2, as in the second embodiment, if the pinion shaft is provided with a convex portion, when the centrifugal force is received, the pinion shaft is in the radial direction due to interference between the convex portion and the pinion gear. Since it is prevented from jumping to the outside, it is suitable for a short pinion shaft divided into two.
[0094]
In the invention of claim 4, the friction clutch is not limited to a cone clutch, and may be, for example, a multi-plate clutch or a single-plate clutch.
[0095]
The pinion shaft fixing structure of the present invention includes a front differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right front wheels), a rear differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right rear wheels), and It can be used for any center differential (differential device that distributes the driving force of the engine to the front and rear wheels).
[0096]
【The invention's effect】
In the pinion shaft fixing structure according to the first aspect, the pinion shaft is prevented from coming off without increasing the thickness of the differential case by engaging the engaging portion provided on the pinion shaft with the surrounding positioning member. Interference that occurs internally, the weight of the differential device, and the reduction in vehicle mounting can be avoided.
[0097]
Moreover, the hole processing for the holding pin with respect to the differential case becomes unnecessary, and the cost is reduced.
[0098]
In addition, since the side gear is used to prevent the pinion shaft from coming off, it can be implemented at a low cost without increasing the number of parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a reference example.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a reference example.
FIG. 5 is a perspective view of a pinion shaft, a coil spring, and a retainer used in a reference example.
6 is a cross-sectional view of the differential device 401. FIG.
7 is a cross-sectional view of a casing body used in the differential device 401. FIG.
FIG. 8 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
9 is a view taken in the direction of arrow B in FIG. 7;
FIG. 10 is a front view of a taper ring used in each embodiment.
11 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Differential apparatus 3 Differential case 5 Bevel gear type differential mechanism 7, 7 Cone clutch (friction clutch)
19 pinion shaft 21 pinion gear 23 output side gear (positioning member arranged around the pinion shaft 19)
25 Output side gear 37 Recessed part (engagement part of pinion shaft 19)
39 convex portion 101 of side gear 23 differential device 103 bevel gear type differential mechanism 105 pinion shaft 107 convex portion (engagement portion of pinion shaft 105)
109 Recessed portion 201 of side gear 23 Differential device 203 Dish-shaped retaining member (intermediate member: positioning member arranged around pinion shaft)
205 Recessed portion 301 of side gear 23 Differential device 303 Coil spring (spring)
305, 307 Retainer (positioning member arranged around the pinion shaft)
313 Convex portion 317 of side gear 23 that supports retainer 305 Convex portion of retainer 305 that engages with concave portion 37 of pinion shaft 19

Claims (1)

ピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフト上に支承されたピニオンギアと、前記ピニオンギアと噛み合った一対の出力側サイドギアとを有するベベルギア式差動機構と、原動機の駆動力を前記ピニオンシャフト側に伝達するデフケースとを備えたデファレンシャル装置における前記ピニオンシャフトの固定構造であって、
前記ピニオンシャフトの端部を前記デフケースに設けられた貫通孔に係合させ、前記ピニオンシャフトに係合部を設け、前記一対の出力側サイドギヤのうち一方のサイドギヤと係合させることにより、ピニオンシャフトに抜け止めを施したことを特徴とするピニオンシャフトの固定構造。A bevel gear type differential mechanism having a pinion shaft, a pinion gear supported on the pinion shaft, and a pair of output side gears meshed with the pinion gear, and a differential case for transmitting the driving force of the prime mover to the pinion shaft side A pinion shaft fixing structure in a differential device comprising:
By engaging an end of the pinion shaft with a through-hole provided in the differential case, providing an engagement portion on the pinion shaft, and engaging with one side gear of the pair of output side gears, Pinion shaft fixing structure, characterized in that it has been secured.

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