(57)【要約】      （修正有）【課題】デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置を提供する。【解決手段】大径歯車１４は、デフケース１２との締結に係る締結部１４ｉにおいて、窓部１２ｗ近傍ではそれ以外の部分の肉厚と比較してその肉厚ｔ１′が厚く形成されたものであることから、大径歯車１４の柱部に対応する部分における肉厚を薄く構成することで軽量化を図ると共に、その窓部１２ｗ近傍の肉厚ｔ１′を厚く構成することでデフケース１２と大径歯車１４とを締結する締結具の弛みを好適に抑制することができる。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周歯を有する大径歯車と、所定の締結具により締結されることで該大径歯車と一体的に設けられて一軸心まわりに回転するデフケースと、該デフケース内において該デフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、前記デフケース内において該ピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えた車両用差動歯車装置であって、
前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも１つの窓部を備えたものであり、
前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたものであることを特徴とする車両用差動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用差動歯車装置に関し、特に、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつデフケースの軽量化を図るための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の動力伝達経路には、エンジンの動力を前後或いは左右の駆動輪に配分するための差動歯車装置が用いられている。例えば、特許文献１に記載されたデフ装置がそれである。このような差動歯車装置は、ハウジングと、外周歯を有してそのハウジング内に設けられた大径歯車と、その大径歯車と一体的に設けられて一軸心まわりに回転する殻状のデフケースと、そのデフケース内においてそのデフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、上記デフケース内においてそのピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えて構成される。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−６７９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述したような従来の技術において、デフケースの軽量化を考えた場合、そのデフケースと前記大径歯車とを締結する締結具の弛みが問題となる。本発明者は、斯かる締結具の弛みが接合面の滑りによって発生することに着目し、そのような接合面の滑りはデフケース及び大径歯車をどのような形状とした場合に起こり易いのかを実験的な考察も含めて追究し、鋭意研究を継続してきた。
【０００５】
本発明は、上記研究の一結果として為されたものであり、その目的とするところは、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、外周歯を有する大径歯車と、所定の締結具により締結されることでその大径歯車と一体的に設けられて一軸心まわりに回転するデフケースと、そのデフケース内においてそのデフケースに固定されたピニオンシャフトにより前記一軸心と直交する軸心まわりに回転可能に支持されたピニオンギヤと、前記デフケース内においてそのピニオンギヤを介在させた状態で相対向し且つ前記一軸心まわりに相対回転可能に設けられた一対のサイドギヤとを備えた車両用差動歯車装置であって、前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも１つの窓部を備えたものであり、前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明者の研究によれば、前記デフケースと大径歯車との締結に係る部分の接合面の滑りを抑制するためには、その大径歯車側の締結部の肉厚を厚くすることが効果的であることがわかった。従って、本発明によれば、前記デフケースは、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも１つの窓部を備えたものであり、前記大径歯車は、前記デフケースとの締結に係る部分において、前記窓部近傍ではそれ以外の部分と比較してその肉厚が厚く形成されたものであることから、前記大径歯車の柱部における肉厚を薄く構成することで軽量化を図ると共に、前記デフケースの窓部近傍の肉厚を厚く構成することでそのデフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを好適に抑制することができる。すなわち、デフケースと大径歯車とを締結する締結具の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明が好適に適用される車両用差動歯車装置（デファレンシャル装置）１０を説明する図であって、ピニオンシャフト（小歯車軸）１８の軸心及びドライブシャフト２４の軸心を含む平面で切断した断面図である。この図１に示すように、上記差動歯車装置１０は、図示しない入力軸の軸心と直交する軸心まわりに回転可能（自転可能）にハウジングとの間に一対の円錐ころ軸受を介して支持された例えば鋳鉄製のデフケース（デファレンシャルケース）１２と、そのデフケース１２の外周部にボルト等の締結具１５により固定されて図示しない終減速装置の小径傘歯車と噛み合う大径歯車１４と、上記デフケース１２に両端部が支持され、そのデフケース１２の回転軸心に直交する姿勢でノックピン１６によりそのデフケース１２に固定されたピニオンシャフト１８と、そのピニオンシャフト１８を挟んで相対向する状態で、上記デフケース１２によってその軸心まわりに回転可能（自転可能）に支持された一対のサイドギヤ２０ｌ、２０ｒと、上記ピニオンシャフト１８が貫通させられることによってそのピニオンシャフト１８により回転可能（自転可能）に支持されて一対のサイドギヤ２０ｌ、２０ｒとそれぞれ噛み合う一対のピニオンギヤ２２とを、備えている。
【００１０】
また、上記デフケース１２には、左右一対の車輪に対応するドライブシャフト２４（図１では右輪に対応するもののみを示している）を挿入するために形成された左右一対の貫通穴２６ｌ、２６ｒが設けられている。また、上記ドライブシャフト２４の端部外周面には嵌合溝（スプライン溝）２８が形成されると共に、上記サイドギヤ２０の内周面にはその嵌合溝２８と噛み合うように嵌合歯（スプライン歯）３０が形成されており、上記貫通穴２６に挿入されたドライブシャフト２４は、上記サイドギヤ２０の内周側に上記嵌合溝２８及び嵌合歯３０が相互に噛み合わされるように嵌め入れられることで、上記サイドギヤ２０と共通の軸心まわりに相対回転不能とされ、そのサイドギヤ２０と一体的に回転させられるように構成されている。また、上記ドライブシャフト２４の端部における外周部には、スナップリング３４を嵌入させるための環状の溝部３２が形成されており、その溝部３２に嵌め入れられたスナップリング３４が上記サイドギヤ２０のピニオンシャフト１８側端部に当接させられると共に上記ドライブシャフト２４の溝部３２側壁に当接させられることで、それらサイドギヤ２０及びドライブシャフト２４の軸心方向に関する相対位置変化が抑止され、そのドライブシャフト２４がサイドギヤ２０から抜けないように構成されている。
【００１１】
また、前記差動歯車装置１０では、それぞれ環状を成す一対のワッシャ（座金）３６が上記一対のサイドギヤ２０ｌ、２０ｒの端面とそれを支持するデフケース１２の貫通穴２６ｌ、２６ｒの内側開口縁との間に介挿されている。また、部分球面状であって中央に前記ピニオンシャフト１８を通す穴を有する凸円板状のワッシャ（座金）３８が、上記一対のピニオンギヤ２２の外周側端面とデフケース１２の内壁面との間に介挿されている。斯かるワッシャ３６、３８は、耐磨耗性を有する金属、例えば鉛基或いはＳｎ基の軸受メタルや、必要に応じてその合金にバネ性をさらに加えた金属により構成されている。
【００１２】
図２は、本実施例の差動歯車装置１０を図１の矢印IIに示す方向に視た正面図である。また、図３は、斯かる差動歯車装置１０を図２の矢印IIに示す方向に視た側面図である。この図３に示すように、前記デフケース１２には、その肉厚方向に貫通して窓部１２ｗが形成されている。好適には、前記デフケース１２の側周部（円筒部）に、軸心Ｃを中心として相対向するように一対の窓部１２ｗが設けられたものである。換言すれば、図２に示すように、その軸心Ｃを中心とする回転方向に前記デフケース１２の側周部を４分割した場合、各部分はそれぞれ交互に上記窓部１２ｗ及びその窓部１２ｗが設けられていない柱部１２ｐに対応する。なお、この窓部１２ｗは必ずしも上記回転方向の４５°に相当するものでなくともよく、４５°未満乃至それ以上の角度に対応するものであってもよい。
【００１３】
以上のように構成された差動歯車装置１０では、例えば駆動系からの出力が図示しない終減速装置により減速されて前記大径歯車１４を介して前記デフケース１２に伝達される。そして、そのデフケース１２が前記サイドギヤ２０の軸心（ドライブシャフト２４の軸心）まわりに回転させられると、そのデフケース１２の回転駆動力が前記ピニオンギヤ２２を介して左右一対のサイドギヤ２０ｌ、２０ｒへトルク配分されて伝達され、それらサイドギヤ２０と一体的に回転させられる前記ドライブシャフト２４へ伝達される。
【００１４】
続いて、本発明者が行った前記デフケース１２と大径歯車１４とを締結する締結具１５の弛みの考察乃至その弛みに関する実験結果を、図４乃至図１２を参照して説明する。図４は、前記デフケース１２の外周側に張り出して設けられたフランジ１２ｆ（大径歯車１４との締結部）と前記大径歯車１４との接合部分におけるトルク伝達経路を説明する図である。この図４に示すように、前記大径歯車１４側から前記デフケース１２のフランジ１２ｆ側へ伝達されるトルクの経路としては、前記締結具１５を介して伝達される経路Ａと、前記デフケース１２及び大径歯車１４の接合面を介して伝達される経路Ｂとが考えられる。
【００１５】
ここで、図５に示すような前記デフケース１２と大径歯車１４との締結部について考える。前記デフケース１２と大径歯車１４とは、そのデフケース１２の外周側に張り出して設けられたフランジ部１２ｆと、前記大径歯車１４の内周側に張り出して設けられた締結部１４ｉとが、複数（図３では１２本）の締結具１５によって相互に螺合されて締結されている。本考察及び実験においては、それらデフケース１２のフランジ部１２ｆ及び大径歯車１４の締結部１４ｉそれぞれの肉厚（軸方向厚み寸法）ｔ１、ｔ２に着目し、それぞれの肉厚ｔ１、ｔ２を変化させた場合における前記締結具１５の弛み抑制効果について検討を行った。
【００１６】
図６は、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚（厚み寸法）を変化させた場合における接合面のトルク分担率を示す図である。この図６に示すトルク分担率は、図４に示す経路Ａ、Ｂにそれぞれ対応しており、リングギヤ×ボルトが前記締結具１５を介して伝達される経路Ａ、リングギヤ×フランジが前記デフケース１２及び大径歯車１４の接合面を介して伝達される経路Ｂにそれぞれ対応している。この図６に示すように、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚ｔ１を変化させた場合、その肉厚ｔ１を厚くするほど前記締結具１５を介して伝達される経路Ａのトルク分担率が減少し、逆に前記デフケース１２及び大径歯車１４の接合面を介して伝達される経路Ｂのトルク分担率が上昇することがわかる。
【００１７】
図７及び図８は、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚（厚み寸法）ｔ１を変化させた場合における接合面の面圧及び摩擦力の関係を示す図であり、図７は噛合近傍における関係、図８は噛合遠方における関係をそれぞれ示している。また、図９及び図１０は、前記大径歯車１４の締結部１４ｉと前記デフケース１２のフランジ１２ｆとの接合面における面圧と摩擦力の関係を示す図であり、図９は前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚ｔ１を変更した場合における局所滑り（締結接合面の一部が滑っている状態）、図１０は前記デフケース１２のフランジ１２ｆの肉厚ｔ２を変更した場合における局所滑りをそれぞれ示している。これら図７乃至図１０に示される関係からも、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚ｔ１を増加させた場合の方が、前記デフケース１２のフランジ１２ｆの肉厚ｔ２を増加させた場合よりも接合面滑り量の減少が大きいことがわかる。すなわち、前記フランジ１２ｆと締結部１４ｉとの接合面の滑りを抑制するためには、その締結部１４ｉの肉厚ｔ１を厚くすることが、前記フランジ１２ｆの肉厚ｔ２を厚くすることよりも効果的であることがわかる。
【００１８】
図１１及び図１２は、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚ｔ１を変化させた場合と、前記デフケース１２のフランジ１２ｆの肉厚ｔ２を変化させた場合とで接合面の滑り抑制効果が異なる理由の考察結果を説明する図である。図１１に示すように、前記大径歯車１４の締結部１４ｉの肉厚ｔ１を変化（増加）させた場合には、その締結部１４ｉと前記フランジ１２ｆとの間の接触面積が増え、それらデフケース１２及び大径歯車１４の接合面を介して伝達されるトルク（図４の経路Ｂに対応）の分担率が増加する。これにより、前記締結部１４ｉ及びフランジ１２ｆ相互間では、その締結部１４ｉの噛合点近傍と遠方とで、一様にそのフランジ１２ｆ上を滑る結果を生じる。これにより、摩擦力が均一化（平均化）されて最大滑り量が減少し、結果として接合面における滑りが抑制されるものと考えられる。また、前記締結部１４ｉと締結具１５との間では、トルク分担率が相対的に減少して滑り量が小さくなる。一方、図１２に示すように、前記デフケース１２のフランジ１２ｆの肉厚ｔ２を変化（増加）させた場合には、前記締結部１４ｉとそのフランジ１２ｆとの間におけるトルク分担率が変わらず、滑り量に変化が少ない。これにより、前記締結部１４ｉ及びフランジ１２ｆ相互間では、噛合近傍においてフランジ１２ｆの弾性変形が減って接触面積が増えることによりトルク分担率が増加し、また、噛合遠方においては分担トルクが減少するため、全体として滑り状態の変化が少ないものと考えられる。また、前記締結部１４ｉと締結具１５との間では、トルク分担率が変わらないため、滑り量は変わらない。斯かる考察の結果からも、前記フランジ１２ｆと締結部１４ｉとの接合面の滑りを抑制するためには、その締結部１４ｉの肉厚ｔ１を厚くすることが、前記フランジ１２ｆの肉厚ｔ２を厚くすることよりも効果的であると結論づけることができる。
【００１９】
以上の考察乃至実験結果を踏まえて、本実施例の差動歯車装置１０に備えられた構成を図１３及び図１４を参照して説明する。これら図１３及び図１４は、前記デフケース１２のフランジ１２ｆと前記大径歯車１４の締結部１４ｉとの締結に係る部分を示す部分断面図であり、図１３は前記デフケース１２の柱部１２ｐに相当する部分に対応する構成、図１４は前記デフケース１２の窓部１２ｗに相当する部分に対応する構成をそれぞれ示している。これら図１３及び図１４に示すように、本実施例の差動歯車装置１０では、前記大径歯車１４の締結部１４ｉにおいて、前記デフケース１２の窓部１２ｗに相当する部分すなわちその窓部１２ｗ近傍では、それ以外の部分すなわち柱部ｐに相当する部分と比較してその肉厚（軸方向厚み寸法）ｔ１′が厚く形成されている（ｔ１＜ｔ１′）。換言すれば、前記デフケース１２の窓部１２ｗに相当する部分以外の部分では、その窓部１２ｗに相当する部分と比較してその肉厚ｔ１が薄く形成されている。そのように、前記大径歯車１４の締結部１４ｉにおける一部を薄く構成することで、その大径歯車１４延いては前記差動歯車装置１０全体の軽量化を図ることができる。また、比較的強度の必要な前記デフケース１２の窓部１２ｗ近傍においては、その大径歯車１３の締結部１４ｉを比較的厚く構成することで、必要とされる強度を確保できると共に前記大径歯車１４の肉厚増加による接合面の滑り抑制効果が期待でき、更には前記デフケース１２と大径歯車１４とを締結する締結具１５の弛みを抑制する効果を実現することができるのである。
【００２０】
このように、本実施例によれば、前記デフケース１２は、その肉厚方向に貫通して設けられた少なくとも１つの窓部１２ｗを備えたものであり、前記大径歯車１４は、前記デフケース１２との締結に係る締結部１４ｉにおいて、前記窓部１２ｗ近傍ではそれ以外の部分の肉厚ｔ１と比較してその肉厚ｔ１′が厚く形成されたものであることから、前記大径歯車１４の前記柱部１２ｐに対応する部分における肉厚ｔ１を薄く構成することで軽量化を図ると共に、その前記窓部１２ｗ近傍の肉厚ｔ１′を厚く構成することで前記デフケース１２と大径歯車１４とを締結する締結具１５の弛みを好適に抑制することができる。すなわち、デフケース１２と大径歯車１４とを締結する締結具１５の弛みを抑制しつつ軽量化を実現する車両用差動歯車装置１０を提供することができる。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明が好適に適用される車両用差動歯車装置を説明する図であって、ピニオンシャフトの軸心及びドライブシャフトの軸心を含む平面で切断した断面図である。
【図２】図１の車両用差動歯車装置を矢印IIに示す方向に視た正面図である。
【図３】図２の車両用差動歯車装置を矢印IIに示す方向に視た側面図である。
【図４】図１の車両用差動歯車装置におけるデフケースのフランジと大径歯車との接合部におけるトルク伝達経路を説明する図である。
【図５】図１の車両用差動歯車装置におけるデフケースのフランジと大径歯車の締結部との締結に係る部分を示す部分断面図である。
【図６】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部の肉厚を変化させた場合における接合面のトルク分担率を示す図である。
【図７】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部の肉厚を変化させた場合における接合面の面圧及び摩擦力の関係を示す図であり、噛合近傍における関係を示している。
【図８】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部の肉厚を変化させた場合における接合面の面圧及び摩擦力の関係を示す図であり、噛合遠方における関係を示している。
【図９】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部とデフケースのフランジとの接合面における面圧と摩擦力の関係を示す図であり、大径歯車の締結部の肉厚を変更した場合における局所滑りを示している。
【図１０】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部とデフケースのフランジとの接合面における面圧と摩擦力の関係を示す図であり、デフケースのフランジの肉厚を変更した場合における局所滑りを示している。
【図１１】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部の肉厚を変化させた場合と、デフケースのフランジの肉厚を変化させた場合とで接合面の滑り抑制効果が異なる理由の考察結果を説明する図であり、大径歯車の締結部の肉厚を変更した場合を示している。
【図１２】図１の車両用差動歯車装置における大径歯車の締結部の肉厚を変化させた場合と、デフケースのフランジの肉厚を変化させた場合とで接合面の滑り抑制効果が異なる理由の考察結果を説明する図であり、デフケースのフランジの肉厚を変化させた場合を示している。
【図１３】図１の車両用差動歯車装置におけるデフケースのフランジと大径歯車の締結部との締結に係る部分を示す部分断面図であり、デフケースの柱部に相当する部分に対応する構成を示している。
【図１４】図１の車両用差動歯車装置におけるデフケースのフランジと大径歯車の締結部との締結に係る部分を示す部分断面図であり、デフケースの窓部に相当する部分に対応する構成を示している。
【符号の説明】
【００２３】
１０：車両用差動歯車装置
１２：デフケース
１２ｗ：窓部
１４：大径歯車
１５：締結具
１８：ピニオンシャフト
２０：サイドギヤ
２２：ピニオンギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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