(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの内部に回転自在に支承された一対の出力側サイドギヤと、これらのサイドギヤと各別に噛み合う第１ギヤ部及び互いに噛み合う第２ギヤ部を有するピニオンギヤと、デフケースに形成されピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、ピニオンギヤの歯先に形成され収納孔との摺動部に潤滑油を供給する油溝と、ピニオンギヤの歯先と歯の側面部との間に形成され前記油溝に潤滑油を供給する面取り部とを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項２】
ピニオンギヤが、第１と第２のギヤ部の間に小径の軸部を有する長いピニオンギヤと、第１と第２のギヤ部が連続して形成された短いピニオンギヤとからなり、軸方向一側のサイドギヤが短いピニオンギヤと噛み合い、軸方向他側のサイドギヤが長いピニオンギヤと噛み合うと共に、各第２ギヤ部がサイドギヤの軸方向一側で噛み合った請求項１のデファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両のデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−２０７６４５号公報に図５のようなデファレンシャル装置２０１が記載されている。
【０００３】
各デファレンシャル装置２０１は、デフケース２０５と、ヘリカルギヤで形成されたピニオンギヤ２０９及びこれらと噛み合って対をなす他のヘリカルギヤで形成されたピニオンギヤからなるピニオンギヤ組と、ヘリカルギヤで形成された出力側サイドギヤ２１３，２１５を備えており、デフケース２０５を回転させるエンジンの駆動力はピニオンギヤ組からサイドギヤ２１３、２１５を介して車輪側に伝達される。各ピニオンギヤ組はデフケース２０５の収納孔２２１にそれぞれ摺動回転自在に収納されている。ピニオンギヤ２０９は第１と第２のギヤ部２２５，２２７とこれらを連結する小径の軸部２２９とからなる。
【０００４】
トルクを伝達している間、各ピニオンギヤ組はサイドギヤ２１３、２１５との噛み合い反力により歯先を収納孔２２１の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じると共に、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって、各サイドギヤ２１３、２１５の間、あるいはピニオンギヤ組やサイドギヤ２１３、２１５と各デフケース２０５との間で摩擦抵抗が生じ、これらの摩擦抵抗により差動制限力を得ている。
【０００５】
しかし、上記のように収納孔２２１の壁面に押し付けられるピニオンギヤ組の歯先には大きな摩擦力が働くから、これらの歯先と収納孔２２１との摺動部は潤滑が不充分であると、焼け、カジリ、磨耗、異音などが生じ、差動制限特性が不安定になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
デファレンシャル装置２０１ではピニオンギヤ２０９の歯先摺動部での潤滑油の流れを阻害せず潤滑性を向上させるために、歯先を極端に小さくしたチャンファ形状としている。
【０００７】
しかしながら、ピニオンギヤ２０９の歯先を極端に小さくしたチャンファ形状とした場合には、ピニオンギヤ２０９が回転すると、ピニオンギヤ２０９と収納孔２２１との間での摺動により、ピニオンギヤ２０９の歯先が小さくなっていることから、歯先の摩耗が著しくなり、各ギヤの噛み合いが悪くなったり、ピニオンギヤと収納孔２２１との間の隙間が大きくなるため駆動力が掛かる時に異音発生や、円滑な差動回転がてきなくなる虞れがあった。また、ピニオンギヤ２０９の歯先が小さくなっている事から充分な差動制限力が得られないという問題も有していた。
【０００８】
そこでピニオンギヤの歯先の大きさを充分に確保するために歯先をチャンファ形状とせず、歯先端部に微少の面取りを施す事が考えられ、このような形状として図６は、ピニオンギヤ２３１の歯先端部に小さな面取り部２３５を形成したものである。また、図７のようにピニオンギヤ２３７の歯２３９の歯先に油溝を形成することも考えられる。
【０００９】
そこで、本出願人は図６と図７の対策を施した各デファレンシャル装置（図１に示す全体構造）に後述のような耐久試験を行い車両搭載の可否を判定した。
【００１０】
図１０の試料Ｎｏ１とＮｏ２はそれぞれ図６と図７の各対策の条件と耐焼き付き試験の結果を示している。試料Ｎｏ１のように、図６の従来例はピニオンギヤ２３１の歯先に微少の面取りだけを施したものであり、面取り角度ａは２５°、面取り幅ｂは０．２１ｍｍである。又、試料Ｎｏ２のように、図７の従来例はピニオンギヤ２３７の歯先に油溝だけを設けたものであり、油溝２４１はローレット加工により網目に形成され、その溝幅は０．２１〜０．２５ｍｍであり、歯２３９の回転方向両側にバリ取りが形成されている。
【００１１】
耐焼き付き試験の結果、図６の従来例では、図８に示すように、ピニオンギヤ２３１の歯２３３の軸方向中央部両脇にテンパーカラー部（青焼き法での青色の皮膜に似た変色部）が発生し、更に、図１０に示すように、デフケース２４３の収納孔２４５（短いピニオンギヤ２３１用）に焼けとカジリが発生した。これは、油切れによる潤滑不足が原因と考えられる。
【００１２】
又、図７の従来例では、図８に示すように、ピニオンギヤ２３７の歯２３９の軸方向中央部にテンパーカラー部が発生し、更に溝２４１の軸方向中央部に磨耗が発生した。又、図１０に示すように、デフケース２４７の収納孔２４９（短いピニオンギヤ２３７用）に焼けとカジリが発生した。これは、歯の両側の端部が他方のピニオンギヤ又はサイドギヤとの噛み合い時に潰れて歯先外周方向にダレが発生することにより歯先油溝を塞いで油切れが発生したことによる潤滑不足が原因と考えられる。
【００１３】
これに加えて、短いピニオンギヤ２３１、２３７は、デファレンシャル装置の長いピニオンギヤと異なって、小径の軸部を持たずギヤ部が長いから、中央部でこのような潤滑不足が発生し易いことも考えられる。
【００１４】
そこで、この発明は、ピニオンギヤと収納孔との摺動部を充分に潤滑して焼けやカジリなどを防止し、耐久性があり安定しかつ充分な差動制限機能を得るデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの内部に回転自在に支承された一対の出力側サイドギヤと、これらのサイドギヤと各別に噛み合う第１ギヤ部及び互いに噛み合う第２ギヤ部を有するピニオンギヤと、デフケースに形成されピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、ピニオンギヤの歯先に形成され収納孔との摺動部に潤滑油を供給する油溝と、ピニオンギヤの歯先と歯の側面部との間に形成され前記油溝に潤滑油を供給する面取り部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤが、第１と第２のギヤ部の間に小径の軸部を有する長いピニオンギヤと、第１と第２のギヤ部が連続して形成された短いピニオンギヤとからなり、軸方向一側のサイドギヤが短いピニオンギヤと噛み合い、軸方向他側のサイドギヤが長いピニオンギヤと噛み合うと共に、各第２ギヤ部がサイドギヤの軸方向一側で噛み合った請求項１のデファレンシャル装置である。
【００１７】
【作用】
請求項１のデファレンシャル装置では、ピニオンギヤの歯先に油溝を形成して収納孔との摺動部に潤滑油を供給すると共に、ピニオンギヤの歯先と歯の側面部との間に前記油溝に潤滑油を供給する面取り部を形成したから、これらの相乗効果によってピニオンギヤの歯先と収納孔との摺動部が充分に潤滑され、焼け、カジリ、磨耗、異音などが防止されると共に、安定した差動制限機能が得られる。
【００１８】
請求項２のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤを、第１と第２のギヤ部の間に小径の軸部を有する長いピニオンギヤと、第１と第２のギヤ部が連続した、全長が短くギヤ部が長いピニオンギヤとで構成したものであり、請求項１のデファレンシャル装置と同様に、油溝と面取り部の相乗効果によって潤滑効果が向上し、焼けやカジリなどが防止され、安定した差動制限機能が得られる。
【００１９】
これに加えて、短いピニオンギヤにおいて第１と第２のギヤ部によって形成された長いギヤ部の中央部も充分に潤滑される。このように、この発明による潤滑効果は長短のピニオンギヤ用いたデファレンシャル装置で、特に有効である。
【００２０】
【実施例】
図１乃至図４と図１０により本発明の実施例を説明する。この実施例は請求項１、２の発明の特徴を備えている。図１は実施例の縦断面図であり、図４は各実施例を用いた車両の動力系を示す。左右の方向はこの車両及び図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。
【００２１】
図４のように、この動力系はエンジン１、トランスミッション３、プロペラシャフト５、リヤデフ７（後輪側に配置された図１のデファレンシャル装置）、後車軸９，１１、左右の後輪１３，１５、左右の前輪１７，１９などから構成されている。
【００２２】
リヤデフ７のデフケース２１はデフキャリヤ２３内に回転自在に配置されており、デフケース２１にはリングギヤ２５が固定されている。このリングギヤ２５はドライブピニオンギヤ２７と噛み合っており、ドライブピニオンギヤ２７はプロペラシャフト５側に連結されたドライブピニオンシャフト２９と一体に形成されている。
【００２３】
こうして、エンジン１の駆動力はトランスミッション３とプロペラシャフト５とを介してデフケース２１を回転駆動する。なお、デフキャリヤ２３内にはオイル溜りが形成されている。
【００２４】
図１のように、デフケース２１はケーシング本体３１とカバー３３とをボルト３５で固定して構成されている。デフケース２１の内部には左右のヘリカルギヤで形成されたサイドギヤ３７，３９が配置されている。
【００２５】
各サイドギヤ３７，３９の中空のボス部４１，４３はデフケース２１の支承部４５，４７によって回転自在に支承されている。ボス部４１，４３の内側に形成された大径部４９，５１には、これらの内周に跨がってスラストブロック５３が配置され、サイドギヤ３７，３９の各自由端を支承しセンターリングしている。
【００２６】
左右の後車軸９，１１はそれぞれデフケース２１のボス部５５，５７を貫通し、サイドギヤ３７，３９にスプライン連結されている。サイドギヤ３７，３９とデフケース２１との間にはスラストワッシャ５９がそれぞれ配置されており、サイドギヤ３７，３９の間（スラストブロック５３の外周側）にはスラストワッシャ６１が配置されている。
【００２７】
デフケース２１には長短の収納孔６３，６５が周方向に複数組形成されている。これらの収納孔６３，６５にはそれぞれ長短のヘリカルピニオンギヤ６７，６９が摺動回転自在に収納されている。
【００２８】
長いピニオンギヤ６７は、第１と第２のギヤ部７１，７３とこれらを連結する小径の軸部７５とからなり、第１ギヤ部７１は右のサイドギヤ３９（軸方向他側のサイドギヤ）と噛み合っている。また、短いピニオンギヤ６９は、互いに連続して形成された第１と第２のギヤ部７７，７９からなり、第１ギヤ部７７は左のサイドギヤ３７（軸方向一側のサイドギヤ）と噛み合い、第２ギヤ部７９はピニオンギヤ６７の第２ギヤ部７３と噛み合っている。
【００２９】
図２に示すように、ピニオンギヤ６７，６９の各ギヤ部７１，７３、７７，７９の歯先にはローレット加工により網目の油溝８１が形成されている。図３のように、油溝８１の溝幅ｃは０．２１〜０．２５ｍｍであり、各凸部の高さｄは０．０６〜０．０７ｍｍであり、各凸部の摺動面幅ｅは縦横それぞれ０．３５〜０．３７ｍｍである。又、各歯の歯先と歯の側面部との間である歯先端部８４には面取り角度ａ、面取り幅ｂの面取り部８３，８３が形成されている。
【００３０】
図１０の試料Ｎｏ３ないしＮｏ５において、各面取り部８３の面取り角度ａと面取り幅ｂはそれぞれａ３  ＝２７°、ｂ３  ＝０．２６ｍｍ、ａ４  ＝４５°，ｂ４  ＝０．２１ｍｍ、ａ５  ＝２５°，ｂ５  ＝０．２１ｍｍである。試料Ｎｏ３とＮｏ４とは面取り角度ａ及び面取り幅ｂを異ならせたものであり、ａ，ｂ各値を任意とした時の耐焼き付き性を比較することができる。また、試料Ｎｏ５はＮｏ４に対し面取り角度ａを異ならせている。これは面取り幅ｂを一定としたときの任意の面取り角度での耐焼き付き性を比較することができる。なお、白抜きの矢印はピニオンギヤ６７，６９の差動回転方向である。
【００３１】
図１のように、デフケース２１には開口８５，８７，８９が設けられており、ボス部５５，５７の内周には螺旋状のオイル溝９１，９１が形成されている。リヤデフ７が回転するとオイル溜りから撥ね上げられたオイルが、これらの開口８５，８７，８９とオイル溝９１，９１からデフケース２１に流出入し、各ギヤの噛み合い部や各摺動部に供給されて潤滑する。
【００３２】
このとき、ギヤ部７１，７３、７７，７９の歯先ではピニオンギヤ６７，６９の回転によりオイルが面取り部８３から油溝８１に導かれるから、ピニオンギヤ６７，６９と収納孔６３，６５との摺動部が充分に潤滑されて、焼け、カジリ、磨耗、異音などが防止される。
【００３３】
デフケース２１を回転させるエンジン１の駆動力はピニオンギヤ６７，６９からサイドギヤ３７，３９を介して左右の後輪１３，１５に分配され、悪路での片輪空転などによって、後輪間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ６７，６９の自転によりエンジン１の駆動力は左右各側に差動分配される。
【００３４】
トルクの伝達中、各ピニオンギヤ６７，６９の歯先はサイドギヤ３７，３９との噛み合い反力により収納孔６３，６５の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ６７，６９の端面とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生し、スラストワッシャ５９を介してサイドギヤ３７，３９とデフケース２１との間で、又スラストワッシャ６１を介してサイドギヤ３７，３９の間で摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【００３５】
リヤデフ７は、上記のような油溝８１と面取り部８３とによる潤滑の向上効果を確認するために、次のような条件で耐焼き付き試験を行い、車両搭載の可否を判定した。
【００３６】
この耐焼き付き試験は、デフケース２１内のオイルを低温（油流れの悪い不利な条件）にし、差動回転数と入力トルクとを所定の値（例えば、実車走行で遭遇し得る条件）にした状態で、車両の左右旋回を想定し、所定の時間間隔を置いて左右の差動回転を与えるサイクルを数回繰り返した後、リヤデフ７を分解して内部を調査し、焼けやカジリなどの有無を確認した。
【００３７】
その結果、図１０の試料Ｎｏ３ないしＮｏ５に示すように、テーパーカラー、焼け、カジリ、磨耗、異音などは認められず、焼付き耐久性はＯＫと判定された。又、このような潤滑の向上効果によって安定かつ充分な差動制限機能が得られた。
【００３８】
こうして、リヤデフ７が構成されている。
【００３９】
図４の車両は、安定したリヤデフ７の差動制限機能によって、優れた操縦性と安定性とが得られる。
【００４０】
なお、面取り角度ａと面取り幅ｂは任意に形成でき、また油溝のパターンは任意であり、網目に限らず溝が交差しないものでもよい。溝の間隔や深さも任意に選択できる。又、面取り部の面取り角度と面取り幅も任意に選択してよい。
【００４１】
なお、本発明において、各ギヤはヘリカルギヤでなくスパーギヤでもよい。
【００４２】
以上、リヤデフ７を例にして説明したが、この発明のデファレンシャル装置はリヤデフに限らず、フロントデフ（前輪側の車軸デフ）やセンターデフ（前輪と後輪とに駆動力を分配するデファレンシャル装置）にも用いられる。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１のデファレンシャル装置では、ピニオンギヤの歯先部に油溝と、この油溝に潤滑油を供給する面取り部とを形成したから、これらの相乗効果によってピニオンギヤの歯先と収納孔との摺動部が充分に潤滑され、焼け、カジリ、磨耗、異音などが防止され耐久性に優れ、安定しかつ必要充分な差動制限機能が得られる。
【００４４】
請求項２のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤを、第１と第２のギヤ部の間に小径の軸部を有する長いピニオンギヤと、第１と第２のギヤ部が連続して形成されギヤ部が長く全長が短いピニオンギヤとで構成したものであり、請求項１のデファレンシャル装置と同様に、油溝と面取りの相乗効果によって潤滑効果が向上し、焼けやカジリなどが防止され、安定しかつ必要充分な差動制限機能が得られる。
【００４５】
これに加えて、潤滑の困難な長いギヤ部の中央部も充分に潤滑されるから、この発明による潤滑向上効果はギヤ幅の長いピニオンギヤ用いたデファレンシャル装置で、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】本実施例に用いられたピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図３】各実施例においてピニオンギヤの歯先に形成された油溝を示す斜視図である。
【図４】実施例を用いた車両の動力系を示すスケルトン機構図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】面取りだけを施した従来のピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図７】油溝だけを形成した従来のピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図８】テンパーカラーなどが発生した従来のピニオンギヤの側面図である。
【図９】焼けなどが発生した従来のデフケースの斜視図である。
【図１０】各実施例の低温焼き付き試験の結果を従来例と比較する図表である。
【符号の説明】
７  リヤデフ（デファレンシャル装置）
２１  デフケース
３７，３９  出力側ヘリカルサイドギヤ
６３，６５  収納孔
６７  長いヘリカルピニオンギヤ
６９  短いヘリカルピニオンギヤ
７１，７７  第１ギヤ部
７３，７９  第２ギヤ部
８１  油溝
８３  面取り部
【図１】
0003583488.tif 000002
【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】
0003583488.tif 000008
【図８】
0003583488.tif 000009
【図９】
0003583488.tif 000010
【図１０】
0003583488.tif 000011