(57)【要約】【課題】ドライブピニオン軸をデフキャリアに回転可能に支持する一対のスラスト軸受の耐久性を向上させる車両用ディファレンシャル装置を提供する。【解決手段】車両用ディファレンシャル装置１０によれば、筒状スペーサ２４には、周方向の寸法が回転軸心Ｃ方向の寸法よりも長く、且つフロント軸受１８およびリア軸受２０のインナーレース１８ａ，２０ａへのそれらを相互に接近させる回転軸心Ｃ方向の予荷重の付与により回転軸心Ｃ方向において対向する対向面同士が密着する長手状切欠４２が形成されている。このため、筒状スペーサ２４の弾性係数は、たとえば比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０の長手状切欠が形成されていない筒状スペーサ１１２よりも低いことから、外部荷重Ｆ解放後の筒状スペーサ２４に作用するスペーサ荷重の減少が比較例よりも抑制される。【選択図】図３
2018128130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動機構を収容するデフキャリアと、前記デフキャリアに一対のスラスト軸受を介して回転可能に支持されて前記差動機構に動力を伝達するドライブピニオン軸と、前記一対のスラスト軸受のインナーレース間に介在させられた塑性変形可能な筒状スペーサとを備え、前記一対のスラスト軸受のアウターレースは相互に接近不能にそれぞれ前記デフキャリアに嵌め着けられ、前記一対のスラスト軸受のインナーレースが相互に接近する方向の予荷重が前記ドライブピニオン軸に嵌め着けられた前記一対のスラスト軸受のインナーレースに付与され、前記予荷重の一部が前記筒状スペーサにより支持されることでスペーサ予荷重が付与され、前記予荷重のうちの前記一部を除く他の一部が前記一対のスラスト軸受のアウターレースにより支持されることでアウターレース間予荷重が付与される型式の車両用ディファレンシャル装置であって、
前記筒状スペーサには、周方向の寸法が前記回転軸心方向の寸法よりも長く、且つ前記予荷重の付与により前記回転軸心方向において密着する長手状切欠が形成されていることを特徴とする車両用ディファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ディファレンシャル装置において、ドライブピニオン軸をデフキャリアに回転可能に支持する一対のスラスト軸受の耐久性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライブピニオン軸をデフキャリアに支持する一対のスラスト軸受の間に筒状スペーサが介在させられ、前記筒状スペーサに回転軸心方向の予荷重が付与されると同時に前記一対のスラスト軸受間に回転軸心方向の予荷重が付与される車両用ディファレンシャル装置が知られている。たとえば、特許文献１の車両用ディファンレンシャル装置がそれである。特許文献１の車両用ディファレンシャル装置では、ドライブピニオン軸のリングギヤと噛み合うドライブピニオンが一体に形成された側とは反対側の軸端部にプロペラシャフトなどの駆動軸をドライブピニオン軸に連結するためのコンパニオンフランジがスプライン結合されている。コンパニオンフランジは、ドライブピニオン軸の上記軸端部に設けられた雄ネジに螺合されたナットが締められることにより、一対のスラスト軸受のうちのコンパニオンフランジ側の一方のスラスト軸受のインナーレースに押し付けられて固定されている。これにより、一対のスラスト軸受のインナーレース間にそれ等が互いに接近する方向の予荷重が付与されることにより、その予荷重の一部が一対のスラスト軸受の間に設けられた筒状スペーサにより支えられるとともに、その予荷重の他の一部が一対のスラスト軸受のアウターレースが嵌合されているデフキャリアによって支持されている。この状態では、筒状スペーサには回転軸心方向のスペーサ予荷重が付与され、一対のスラスト軸受のアウターレースには互いに接近する方向のアウターレース間予荷重が付与されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一対のスラスト軸受のインナーレース間に介在させられた筒状スペーサがその塑性域において塑性変形させられた状態となるまで一対のスラスト軸受のインナーレース間に所定の予荷重が付与された車両用ディファレンシャル装置において、たとえば車両走行中にドライブピニオン軸に対して筒状スペーサを更に圧縮させるほどの回転軸心方向の過大な外部荷重が加わる場合が考えられる。このような回転軸心方向の過大な外部荷重が加わると、筒状スペーサは、更に回転軸心方向に圧縮方向へ塑性変形させられる。そして、過大な外部荷重の解放後の筒状スペーサに作用するスペーサ予荷重は、筒状スペーサの弾性係数および筒状スペーサの圧縮方向への塑性変形量に基づいて、過大な外部荷重が加わる前の値から減少する。この筒状スペーサのスペーサ予荷重の減少は、一対のスラスト軸受のアウターレースに付与されていた互いに接近する方向のアウターレース間予荷重を増大させるので、一対のスラスト軸受の耐久性が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、筒状スペーサを圧縮させる回転軸心方向の過大な外部荷重の入力によって、一対のスラスト軸受のアウターレース間に付与されていたアウターレース間予荷重が増加することによる、スラスト軸受の耐久性低下を抑制する車両用ディファレンシャル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】
本発明の要旨とするところは、差動機構を収容するデフキャリアと、前記デフキャリアに一対のスラスト軸受を介して回転可能に支持されて前記差動機構に動力を伝達するドライブピニオン軸と、前記一対のスラスト軸受のインナーレース間に介在させられた塑性変形可能な筒状スペーサとを備え、前記一対のスラスト軸受のアウターレースは相互に接近不能にそれぞれ前記デフキャリアに嵌め着けられ、前記一対のスラスト軸受のインナーレースが相互に接近する方向の予荷重が前記ドライブピニオン軸に嵌め着けられた前記一対のスラスト軸受のインナーレースに付与され、前記予荷重の一部が前記筒状スペーサにより支持されることでスペーサ予荷重が付与され、前記予荷重のうちの前記一部を除く他の一部が前記一対のスラスト軸受のアウターレースにより支持されることでアウターレース間予荷重が付与される型式の車両用ディファレンシャル装置であって、前記筒状スペーサには、周方向の寸法が前記回転軸心方向の寸法よりも長く、且つ前記予荷重の付与により前記回転軸心方向において密着する長手状切欠が形成されていることにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、前記筒状スペーサには、周方向の寸法が前記回転軸心方向の寸法よりも長く、且つ前記予荷重の付与により前記回転軸心方向において密着する長手状切欠が形成されている。このため、筒状スペーサの回転軸心方向における弾性係数は、たとえば前記長手状切欠が形成されていない筒状スペーサと比較して低いことから、ドライブピニオン軸に対して入力された過大な外部荷重が解放された後の筒状スペーサに作用するスペーサ荷重の減少が、前記長手状切欠が形成されていない筒状スペーサと比較して抑制される。これにより、外部荷重解放後の一対のスラスト軸受のアウターレース間に付与されるアウターレース間予荷重の増加が抑制されることから、一対のスラスト軸受の耐久性の低下が抑制される。
【０００８】
ここで、前記一対のスラスト軸受は、スラスト荷重をも受ける機能を有する軸受を意味する。前記一対のスラスト軸受としては、好適には、円錐ころ軸受が挙げられるが、たとえばラジアル荷重に加えてスラスト荷重を受けることができるボールベアリングなどであってもよい。また、前記筒状スペーサは、円形のみならず多角形や楕円形の断面形状を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例の車両用ディファレンシャル装置を水平方向から視た部分視断面を例示する図であり、組付状態においてフロント軸受、筒状スペーサおよびリア軸受などにそれぞれ作用する荷重が黒矢印で示されている。
【図２】図１の車両用ディファレンシャル装置において、筒状スペーサのフロント軸受とリア軸受との間への組付前の状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１の車両用ディファレンシャル装置において、フロント軸受とリア軸受との間へ組み付けられた組付状態における筒状スペーサの状態を模式的に示す側面図である。
【図４】図２の筒状スペーサのタワミ−荷重特性線図である。
【図５】比較例の車両用ディファレンシャル装置における筒状スペーサの組付前の状態を模式的に示す図である。
【図６】図１の車両用ディファレンシャル装置を水平方向から視た部分視断面図であり、フロント軸受およびリア軸受に対して回転軸心Ｃ方向の外部荷重Ｆが加えられているときのドライブピニオンシャフト引張荷重および軸受荷重が白抜矢印で示されている。
【図７】図１の車両用ディファレンシャル装置を水平方向から視た部分視断面図であり、フロント軸受およびリア軸受に対して回転軸心Ｃ方向に加えられていた外部荷重Ｆが無くなった外部荷重Ｆの解放後においてフロント軸受、筒状スペーサおよびリア軸受などにそれぞれ作用する荷重が黒矢印で示されている。
【図８】図１の車両用ディファレンシャル装置において、外部荷重Ｆ解放後に成立する式（１２）におけるＫＢ×ＫＳ／（ＫＢ＋ＫＤＰ）とＫＢとの間の関係を示す図である。
【図９】他の実施例の車両用ディファレンシャル装置における筒状スペーサの組付前の状態を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の車両用ディファレンシャル装置の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０を水平方向から視た部分視断面を例示する図である。車両用ディファレンシャル装置１０は、プロペラシャフトから伝達される駆動力（トルク）を左右１対の車軸に配分すると共に、それら左右１対の車軸の差動回転を許容する差動歯車装置である。図１に示すように、上記車両用ディファレンシャル装置１０は、差動機構１１と、差動機構１１に取り付けられたリングギヤ２２と、差動機構１１に動力を伝達するドライブピニオンシャフト１６と、差動機構１１およびドライブピニオンシャフト１６を収容する非回転部材であるデフキャリア１２と、ドライブピニオンシャフト１６を上記デフキャリア１２に対して回転軸心Ｃまわりの回転（自転）可能に支持する１対の軸受すなわちフロント軸受（フロントベアリング）１８及びリア軸受（リアベアリング）２０と、たとえば弾性変形および塑性変形可能な金属製であって、一対のフロント軸受１８およびリア軸受２０のインナーレース１８ａ，２０ａ間に介在させられた筒状スペーサ２４と、を備えている。ドライブピニオンシャフト１６は、リングギヤ２２と噛み合わされるドライブピニオン１４を備えている。差動機構１１は、リングギヤ２２の内周側に配設された１対のピニオンと、その１対のピニオンと噛み合わされる１対のサイドギヤと、リングギヤ２２がボルト等により取り付けられたデフケースを備えている。リングギヤ２２は、デフケースに固定され、デフケースはデフキャリア１２との間に設けられた軸受を介してデフキャリア１２に回転可能に支持されている。
【００１２】
上記ドライブピニオンシャフト１６は、図示しないプロペラシャフトと一体的に回転させられるようにコンパニオンフランジ２６およびユニバーサルジョイントを介してプロペラシャフトと連結されたものであり、前記車両用ディファレンシャル装置１０の入力回転部材に相当する。コンパニオンフランジ２６は、内周面にスプラインが形成された円筒状部２８を備えている。ドライブピニオンシャフト１６は、ドライブピニオン１４が設けられた軸端部とは反対側の軸端部において、その外周面にスプラインを備えるとともに、そのスプラインよりもドライブピニオン１４とは反対側に雄ねじ３０を備えている。コンパニオンフランジ２６は、円筒状部２８がドライブピニオンシャフト１６のドライブピニオン１４とは反対側の軸端部にスプライン嵌合により嵌め合わされるとともに、雄ねじ３０に螺合されたナット３２によるドライブピニオン１４側への締付力によってフロント軸受１８のインナーレース１８ａに円板状部材１９を介して押し付けられた状態で、ドライブピニオンシャフト１６に連結されている。
【００１３】
ここで、相互に噛み合わされた上記ドライブピニオン１４及びリングギヤ２２は、たとえばそれぞれの軸心が互いに交差しないハイポイドギヤ対であり、上記ドライブピニオン１４の回転軸心が上記リングギヤ２２の回転軸心よりも下側（鉛直下方）となる相対位置関係とされている。また、差動機構１１の前記１対のピニオンは、上記リングギヤ２２の内周側に軸心まわりの自転可能に設けられると共にその軸心が上記リングギヤ２２の回転に伴い一体的に回転させられるように構成されている。また、差動機構１１の前記１対のサイドギヤは、それら前記１対のピニオンと噛み合わされると共にそれぞれ１対の車軸に同軸に連結されており、それら車軸と一体的に回転させられる出力回転部材に相当する。また、上記フロント軸受１８及びリア軸受２０は、好適には、何れも前記ドライブピニオンシャフト１６の外周面に固定されたインナーレース１８ａ，２０ａとデフキャリア１２に固定されたアウターレース１８ｂ，２０ｂとの間に転動体として複数の円錐ころ１８ｃ，２０ｃが配設された円錐ころ軸受（テーパドローラベアリング）であり、本発明の一対のスラスト軸受に対応する。ドライブピニオンシャフト１６は、そのドライブピニオン１４側の外周面の直径がそれ以外の部位の外周面の直径よりも大きいため、リア軸受２０のインナーレース２０ａの内周面の直径はフロント軸受１８のインナーレース１８ａの内周面の直径よりも大きい。
【００１４】
リア軸受２０のインナーレース２０ａは、ドライブピニオン１４側の環状端面がドライブピニオン１４に当接させられ、コンパニオンフランジ２６側の環状端面が筒状スペーサ２４の後述する大径部３８（図２に示す）の環状端面に当接させられている。リア軸受２０のアウターレース２０ｂは、コンパニオンフランジ２６側の環状端面が円板状部材３５を介してデフキャリア１２から内向きに突き出した環状の内周側突出部３４に当接させられている。フロント軸受１８のアウターレース１８ｂは、ドライブピニオン１４側の環状端面がデフキャリア１２から内向きに突き出した環状の内周側突出部３６に当接させられている。フロント軸受１８のインナーレース１８ａは、コンパニオンフランジ２６側の環状端面が円板状部材１９を介してコンパニオンフランジ２６の円筒状部２８に当接させられ、ドライブピニオン１４側の環状端面が筒状スペーサ２４の後述する小径部４０（図２に示す）の環状端面に当接させられている。内周側突出部３４，３６により、フロント軸受１８のアウターレース１８ｂおよびリア軸受２０のアウターレース２０ｂは相互に接近不能にそれぞれデフキャリア１２に嵌め着けられている。
【００１５】
図２は、車両用ディファレンシャル装置１０において、筒状スペーサ２４のフロント軸受１８とリア軸受２０との間への組付前の状態を模式的に示す斜視図である。また、図３は、車両用ディファレンシャル装置１０において、フロント軸受１８とリア軸受２０との間へ組み付けられた組付状態における筒状スペーサ２４の状態を模式的に示す側面図である。ここで、組付状態では、筒状スペーサ２４は回転軸心Ｃ方向の圧縮方向の荷重により塑性域において塑性変形させられている。図２において、筒状スペーサ２４は、筒状であって、その両端面がリア軸受２０のインナーレース２０ａのコンパニオンフランジ２６側の環状端面或いはフロント軸受１８のインナーレース１８ａのドライブピニオン１４側の環状端面にそれぞれ当接させられるように、リア軸受２０側の内周面の直径がフロント軸受１８側の内周面の直径よりも大きくされている。すなわち、筒状スペーサ２４は、円筒状の大径部３８をリア軸受２０側に備え、円筒状の小径部４０をフロント軸受１８側に備えている。筒状スペーサ２４は、周方向の寸法が回転軸心Ｃ方向の寸法よりも長くなるように大径部３８のリア軸受２０側端から回転軸心Ｃ回りの周方向に切り欠かれた１つの長手状切欠４２を備えている。また、ドライブピニオンシャフト１６の軸端部に設けられた雄ねじ３０に螺合されたナット３２の締付力により筒状スペーサ２４が少なくとも塑性域で変形させられる組付状態にある場合には、長手状切欠４２の回転軸心Ｃ方向に互いに対向する対向面４４同士が密着して、長手状切欠４２が潰される。長手状切欠４２の回転軸心Ｃ方向に互いに対向する対向面４４同士が密着した密着面は円筒状の大径部３８において螺旋状であり、図３において、その密着面が実線および破線で示されている。
【００１６】
また、図１には、車両用ディファレンシャル装置１０の静的な組付状態において、コンパニオンフランジ２６、フロント軸受１８、筒状スペーサ２４、リア軸受２０、ドライブピニオンシャフト１６およびドライブピニオン１４にそれぞれ作用する荷重が黒い矢印で示されている。ここで、車両用ディファレンシャル装置１０の静的な組付状態とは、回転軸心Ｃ方向に筒状スペーサ２４を圧縮する圧縮方向の過大な外部荷重Ｆが加えられていない状態である。ナット３２が締められることにより、回転軸心Ｃ方向に互いに反対方向に作用するドライブピニオンシャフト引張荷重（Ｄ／Ｐ引張荷重）ＦＤＰ０に等しい荷重が、コンパニオンフランジ２６からフロント軸受１８のインナーレース１８ａに作用するとともに、ドライブピニオン１４からリア軸受２０のインナーレース２０ａに作用する。つまり、ドライブピニオンシャフト１６に嵌め付けられたフロント軸受１８のインナーレース１８ａおよびリア軸受２０のインナーレース２０ａにそれらが相互に接近する方向の予荷重ＦＤＰ０が付与される。インナーレース１８ａ，２０ａを相互に接近させる方向の前記予荷重ＦＤＰ０の一部が筒状スペーサ２４により支持されることで、筒状スペーサ２４はその長手状切欠４２の回転軸心Ｃ方向に互いに対向する対向面同士が互いに密着した状態で塑性域において変形し、筒状スペーサ２４にはスペーサ予荷重ＦＳ０が付与される。また、インナーレース１８ａ，２０ａを相互に接近させる方向の前記予荷重ＦＤＰ０のうちの前記一部を除く他の一部が、フロント軸受１８のアウターレース１８ｂに当接する内周側突出部３６およびリア軸受２０のアウターレース２０ｂに当接する内周側突出部３４に支持されることで、アウターレース１８ｂ，２０ｂには相互に接近する方向のアウターレース間予荷重ＦＢ０が付与される。
【００１７】
図４は、車両用ディファレンシャル装置１０に備えられる筒状スペーサ２４のタワミ−荷重特性線図である。図４の筒状スペーサ２４のタワミ−荷重特性線図は、筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向の圧縮方向の変位量（タワミ量）ｘｓ（ｍｍ）を表す横軸と、スペーサ荷重ｆs（ｋＮ）を表す縦軸とから構成されている。また、図４において、筒状スペーサ２４の圧縮方向の変位量ｘｓとスペーサ荷重ｆsとの関係（タワミ−荷重特性線）は、変位量ｘｓが後述する組付範囲の下限値Ｘs１よりも小さい範囲において一点鎖線で、変位量ｘｓが組付範囲の下限値Ｘs１以上の範囲において太い実線でそれぞれ示されている。ここで、組付範囲は、ナット３２の締付力により筒状スペーサ２４に入力されるスペーサ荷重ｆsが塑性域荷重Ｆsｙとなり、静的な組付状態における筒状スペーサ２４の塑性域での圧縮方向への塑性変形を保証するのに適切な筒状スペーサ２４の変位量ｘｓの設定範囲である。ここで、塑性域とは、スペーサ荷重ｆｓの増加を伴わずに筒状スペーサ２４の変位量ｘｓのみ増加が生じる領域であり、塑性域荷重Ｆsｙは、塑性域でのスペーサ荷重ｆsである。つまり、図４において、筒状スペーサ２４のタワミ−荷重特性線は、スペーサ荷重ｆsが塑性域荷重Ｆsｙよりも小さく、筒状スペーサ２４の変位量ｘsとスペーサ荷重ｆsとの間に比例関係のある弾性域が一点鎖線で示され、スペーサ荷重ｆsが塑性域荷重Ｆsyにおいて変化しない塑性域が太い実線で示されている。なお、図４では、後述する比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０の筒状スペーサ１１２のタワミ−荷重特性線図が、弾性域および塑性域を共に太い実線で示すことで、本実施例の筒状スペーサ２４のタワミ−荷重特性線図に併せて示されている。
【００１８】
ここで、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０の筒状スペーサ１１２を図５を用いて説明する。車両用ディファレンシャル装置１１０の筒状スペーサ１１２は、本実施例の筒状スペーサ２４と同じ材料で同様に構成されているが、図５に示されるように、筒状スペーサ１１２は、大径部１１４あるいは小径部１１６に、回転軸心Ｃまわりの周方向の寸法が回転軸心Ｃ方向の寸法よりも長い長手状切欠を有していない。
【００１９】
本実施例の筒状スペーサ２４は、図３に示されるように、組付状態において長手状切欠４２が潰れた状態とされることから、本実施例の筒状スペーサ２４および比較例の筒状スペーサ１１２は塑性域荷重Ｆsyが等しい。したがって、図４において、比較例の筒状スペーサ１１２の塑性域のタワミ−荷重特性線は、本実施例の筒状スペーサ２４の塑性域のタワミ−荷重特性線と共通であり、太い実線で表される。また、比較例の筒状スペーサ１１２は長手状切欠を有していないため、その弾性域における回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳすなわち弾性係数は、本実施例の筒状スペーサ２４の弾性域における回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳすなわち弾性係数と比較して高い。図４において、弾性係数はタワミ−荷重特性線の弾性域での傾きとして表されるため、太い実線で示される比較例の筒状スペーサ１１２の弾性域のタワミ−荷重特性線の傾きは、一点鎖線で示される本実施例の筒状スペーサ２４の弾性域のタワミ−荷重特性線の傾きと比較して大きい。なお、図４の横軸は、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０における組付前の筒状スペーサ１１２の圧縮方向の変位量ｘｓを零値としており、本実施例の筒状スペーサ２４のタワミ−荷重特性線は、その組付範囲が比較例の筒状スペーサ１１２の組付範囲と同じになるように、その弾性域が示されている。
【００２０】
本実施例の筒状スペーサ２４および比較例の筒状スペーサ１１２の回転軸心Ｃ方向の圧縮方向の変位量ｘｓが組付範囲内となるようにドライブピニオンシャフト１６に嵌め付けられたインナーレース１８ａ、２０ａを相互に接近させる方向の予荷重ＦＤＰ０が付与されるように、ナット３２がたとえばトルクレンチなどを用いて所定の力で締め付けられる。これにより、本実施例の筒状スペーサ２４および比較例の筒状スペーサ１１２は塑性域において塑性変形させられ、図４に示すように、本実施例の筒状スペーサ２４および比較例の筒状スペーサ１１２には、相互に等しい塑性域荷重Ｆsyがスペーサ予荷重ＦＳ０としてそれぞれ付与される。図４には、車両用ディファレンシャル装置１０および車両用ディファレンシャル装置１１０の静的な組付状態において、筒状スペーサ２４および筒状スペーサ１１２に付与されるスペーサ荷重ｆsが塑性域荷重Ｆsyとなる組付範囲内での変位量ｘｓの好適な例がＩ位置として示されている。また、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０および比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０では、図１に示されるように、静的な組付状態において、次式（１）から求められる回転軸心Ｃ方向のアウターレース間予荷重（軸受プレロード）ＦＢ０（Ｎ）がフロント軸受１８のアウターレース１８ｂおよびリア軸受２０のアウターレース２０ｂにそれぞれ付与される。
ＦＤＰ０＝ＦＢ０＋ＦＳ０・・・  （１）
【００２１】
ところで、車両用ディファレンシャル装置１０において、車両の走行中には、コンパニオンフランジ２６およびドライブピニオン１４を通じて回転軸心Ｃ方向（アキシャル方向）の筒状スペーサ２４を圧縮させる圧縮方向の過大な外部荷重Ｆがフロント軸受１８のインナーレース１８ａおよびリア軸受２０のインナーレース２０ａに瞬時に加わる場合がある。図６は、車両用ディファレンシャル装置１０を水平方向から視た部分視断面図であり、静的な組付状態においてコンパニオンフランジ２６、フロント軸受１８、筒状スペーサ２４、リア軸受２０、ドライブピニオンシャフト１６およびドライブピニオン１４にそれぞれ作用する荷重が黒矢印で示されるのに加えて、フロント軸受１８およびリア軸受２０に対して回転軸心Ｃ方向の上記過大な外部荷重Ｆが加えられたときのドライブピニオンシャフト引張荷重および軸受荷重が白抜矢印で示されている。
【００２２】
車両用ディファレンシャル装置１０において、たとえばフロント軸受１８のインナーレース１８ａまたはリア軸受２０のインナーレース２０ａに回転軸心Ｃ方向の上記外部荷重Ｆが加えられると、筒状スペーサ２４は外部荷重Ｆにより塑性変形させられる。このとき、図４に示されるように、筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向の圧縮方向の変位量ｘｓおよびスペーサ荷重ｆsは、静的な組付状態でのI位置から実線で示される塑性域のタワミ−荷重特性線に沿って、筒状スペーサ２４の外部荷重Ｆによる塑性域での圧縮方向への変位量Ｘ（ｍｍ）すなわち筒状スペーサ２４の追塑性量Ｘ（ｍｍ）だけ矢印方向に移動してＪ位置に至る。外部荷重Ｆが加えられたときの静的な組付状態のスペーサ予荷重ＦＳ０からの変化量であるスペーサ予荷重変化量ΔＦＳ０は塑性域であるため零と仮定できる。また、筒状スペーサ２４の追塑性量Ｘは、次式（２）に基づいてドライブピニオンシャフト、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数Ｋおよび外部荷重Ｆから算出される。
Ｘ＝Ｆ／Ｋ・・・  （２）
【００２３】
上式（２）におけるドライブピニオンシャフト、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数Ｋは、次式（３）に基づいて軸受およびデフキャリアの合成ばね定数ＫＢおよびドライブピニオンシャフト１６の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＤＰから算出される。
Ｋ＝ＫＢ＋ＫＤＰ・・・  （３）
【００２４】
上式（３）における軸受およびデフキャリアの合成ばね定数ＫＢは、次式（４）に基づいて、フロント軸受１８の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＢＦ、リア軸受２０の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＢＲおよびデフキャリア１２の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＣから算出される。
ＫＢ＝１／（１／ＫＢＦ＋１／ＫＢＲ＋１／ＫＣ）・・・  （４）
【００２５】
また、車両用ディファレンシャル装置１０において、フロント軸受１８およびリア軸受２０に回転軸心Ｃ方向の筒状スペーサ２４を圧縮させる外部荷重Ｆが加えられたときの静的な組付状態におけるアウターレース間予荷重ＦＢ０からの増加量であるアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢ０（Ｎ）および上記外部荷重Ｆが加えられたときの静的な組付状態におけるドライブピニオンシャフト引張荷重ＦＤＰ０からの減少量であるドライブピニオンシャフト引張荷重減少量ΔＦＤＰ０（Ｎ）は、それぞれ次式（５）および次式（６）に基づいて求められる。また、アウターレース間予荷重増加量ΔＦＢ０とドライブピニオンシャフト引張荷重減少量ΔＦＤＰ０との間には、次式（７）の関係がある。
ΔＦＢ０＝ＫＢ×Ｘ・・・  （５）
ΔＦＤＰ０＝ＫＤＰ×Ｘ・・・  （６）
ΔＦＢ０＋ΔＦＤＰ０＝Ｆ・・・  （７）
【００２６】
また、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０および本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０においては、上式（３）および（４）から求められるドライブピニオンシャフト、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数Ｋは同じ値である。このため、車両用ディファレンシャル装置１０および車両用ディファレンシャル装置１１０において同じ外部荷重Ｆが加えられる場合には、外部荷重Ｆによる筒状スペーサの追塑性量Ｘは、車両用ディファレンシャル装置１０，１１０において等しくなる。したがって、図４に示されるように、同様に、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０において外部荷重Ｆが加えられると、筒状スペーサ１１２の回転軸心Ｃ方向の変位量ｘｓおよびスペーサ荷重ｆsは、塑性域でのタワミ−荷重特性線に沿って、Ｉ位置から筒状スペーサの追塑性量Ｘだけ黒矢印方向に移動してＪ位置に至る。このため、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０での外部荷重Ｆが加えられたときの静的な組付状態におけるアウターレース間予荷重ＦＢ０からの増加量であるアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢ０は、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０での外部荷重Ｆによるアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢ０と等しい。
【００２７】
図７は、車両用ディファレンシャル装置１０を水平方向から視た部分視断面図であり、フロント軸受１８およびリア軸受２０に対して回転軸心Ｃ方向に加えられていた外部荷重Ｆの解放後においてコンパニオンフランジ２６、フロント軸受１８、筒状スペーサ２４、リア軸受２０、ドライブピニオンシャフト１６およびドライブピニオン１４にそれぞれ作用する荷重が黒矢印で示されている。
【００２８】
車両用ディファレンシャル装置１０あるいは車両用ディファレンシャル装置１１０において外部荷重Ｆが解放されると、弾性変形（復帰）によってスペーサ荷重ｆＳが減少するとともに、筒状スペーサ２４，１１２の回転軸心Ｃ方向の圧縮方向への変位量ｘｓが減少する。静的な組付状態でのスペーサ予荷重ＦＳ０からの減少量であるスペーサ予荷重減少量ΔＦＳ（Ｎ）は、次式（８）に基づいて、筒状スペーサ２４，１１２の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳすなわち筒状スペーサ２４，１１２の弾性係数および筒状スペーサ２４，１１２の追塑性量Ｘから求められる。また、外部荷重Ｆ解放後のスペーサ予荷重ＦＳは、次式（９）から求められる。
ΔＦＳ＝ＫＳ×Ｘ・・・  （８）
ＦＳ＝ＦＳ０−ΔＦＳ・・・  （９）
【００２９】
また、筒状スペーサ２４，１１２の外部荷重Ｆが加えられていたときの回転軸心Ｃ方向の変位量ｘｓと外部荷重Ｆ解放後における回転軸心Ｃ方向の変位量ｘｓとの差である圧縮方向とは反対方向への位置変化量Δｘは、次式（１０）に基づいて、スペーサ予荷重減少量ΔＦＳとドライブピニオンシャフト、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数Ｋとから求められる。
Δｘ＝ΔＦＳ／Ｋ・・・  （１０）
【００３０】
図４に示されるように、フロント軸受１８およびリア軸受２０に対して回転軸心Ｃ方向に加えられていた外部荷重Ｆが解放されると、筒状スペーサ２４，１１２の回転軸心Ｃ方向の圧縮方向の変位量ｘｓおよびスペーサ荷重ｆsは、静的な組付状態でのI位置から外部荷重Ｆにより追塑性量Ｘだけ黒矢印方向に推移したJ位置から、それぞれの弾性域でのタワミ−荷重特性線図と平行に引かれた破線で示される線に沿って、上式（８）から求められるスペーサ予荷重減少量ΔＦＳおよび上式（１０）から求められる位置変化量Δｘだけ推移して、それぞれＲ１位置およびＲ２位置となる。図４では、比較例の筒状スペーサ１１２におけるＩ位置からの外部荷重Ｆによる追塑性量Ｘの変形後のＪ位置からＲ２位置への推移が黒矢印で示されている。また、図４においては、外部荷重Ｆ解放後の筒状スペーサ２４のスペーサ予荷重減少量がΔＦＳ１で、筒状スペーサ１１２のスペーサ予荷重減少量がΔＦＳ２でそれぞれ示されている。このように、筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳすなわち弾性係数は筒状スペーサ１１２の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳすなわち弾性係数よりも低いため、筒状スペーサ２４のスペーサ予荷重減少量ΔＦＳ１は、筒状スペーサ１１２のスペーサ予荷重減少量ΔＦＳ２よりも小さくなる。これらスペーサ予荷重減少量ΔＦＳ１，ΔＦＳ２から、上式（９）に基づいて求められる筒状スペーサ２４，１１２のＲ１位置，Ｒ２位置における外部荷重Ｆ解放後のそれぞれのスペーサ予荷重ＦＳ１，ＦＳ２が図４に示されている。外部荷重Ｆ解放後の筒状スペーサ２４のスペーサ予荷重ＦＳ１は、外部荷重Ｆ解放後の筒状スペーサ１１２のスペーサ予荷重ＦＳ２よりも大きい。
【００３１】
ここで、車両用ディファレンシャル装置１０および車両用ディファレンシャル装置１１０において、外部荷重Ｆ解放後におけるフロント軸受１８のアウターレース１８ｂおよびリア軸受２０のアウターレース２０ｂ間に作用する回転軸心Ｃ方向のアウターレース間予荷重ＦＢの変化量（増加量）であるアウターレース間予荷重（軸受プレロード）増加量ΔＦＢ（Ｎ）は、次式（１１）に基づいて、筒状スペーサの位置変化量Δｘと軸受およびデフキャリアの合成ばね定数ＫＢとから求められる。
ΔＦＢ＝ＫＢ×Δｘ・・・  （１１）
【００３２】
筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳは筒状スペーサ１１２の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳよりも低いため、筒状スペーサ２４のスペーサ荷重ｆsの減少量ΔＦＳ１が筒状スペーサ１１２のスペーサ荷重ｆsの減少量ΔＦＳ２よりも小さい。このため、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０では、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０と比較して、外部荷重Ｆが解放された後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢを小さくすることができる。これにより、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０では、外部荷重Ｆ解放後のフロント軸受１８のアウターレース１８ｂおよびリア軸受２０のアウターレース２０ｂ間に作用するアウターレース間予荷重ＦＢの増加を、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０と比較して抑制することができる。
【００３３】
また、上式（３）、上式（８）、上式（１０）および上式（１１）から次式（１２）が導かれる。次式（１２）からも、筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳが低いほど、外部荷重Ｆ解放後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢが小さくなることが分かる。また、図８は、次式（１２）におけるＫＢ×ＫＳ／（ＫＢ＋ＫＤＰ）とＫＢとの間の関係を示す図である。図８に示されるように、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数ＫＢが小さくなればなるほど、ＫＢ×ＫＳ／（ＫＢ＋ＫＤＰ）が小さくなるので、軸受およびデフキャリアの合成ばね定数ＫＢが小さくなるほど、外部荷重Ｆ解放後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢが小さくなる。
ΔＦＢ＝ＫＢ×ＫＳ×Ｘ／（ＫＢ＋ＫＤＰ）・・・  （１２）
【００３４】
なお、外部荷重Ｆ解放後におけるドライブピニオンシャフト引張荷重ＦＤＰの変化量（減少量）であるドライブピニオンシャフト引張荷重減少量ΔＦＤＰ（Ｎ）は、次式（１３）から求められる。また、外部荷重Ｆ解放後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢとドライブピニオンシャフト引張荷重減少量ΔＦＤＰとスペーサ予荷重減少量ΔＦＳとの間には、次式（１４）の関係がある。また、外部荷重Ｆ解放後の、アウターレース間予荷重ＦＢとドライブピニオンシャフト引張荷重ＦＤＰとスペーサ予荷重ＦＳとの間には、次式（１５）の関係がある。
ΔＦＤＰ＝ＫＤＰ×Δｘ・・・  （１３）
ΔＦＢ＋ΔＦＤＰ＝ΔＦＳ・・・  （１４）
ＦＤＰ＝ＦＢ＋ＦＳ・・・  （１５）
【００３５】
上述のように、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０によれば、筒状スペーサ２４には、周方向の寸法が回転軸心Ｃ方向の寸法よりも長く、且つドライブピニオンシャフト１６に嵌め着けられたフロント軸受１８およびリア軸受２０のインナーレース１８ａ，２０ａへのそれらを相互に接近させる回転軸心Ｃ方向の予荷重の付与により回転軸心Ｃ方向において対向する対向面同士が密着する長手状切欠４２が形成されている。このため、筒状スペーサ２４の回転軸心Ｃ方向における剛性ＫＳすなわち弾性係数は、たとえば比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０の長手状切欠が形成されていない筒状スペーサ１１２と比較して低いことから、フロント軸受１８およびリア軸受２０に対して加えられた、回転軸心Ｃ方向の筒状スペーサ２４を圧縮させる過大な外部荷重Ｆの解放後において筒状スペーサ２４に作用するスペーサ予荷重の減少量ΔＦＳ１は、長手状切欠が形成されていない筒状スペーサ１１２の外部荷重Ｆの解放後のスペーサ予荷重の減少量ΔＦＳ２と比較して小さい。これにより、上式（１０）および上式（１１）から、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０では、外部荷重Ｆ解放後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢは、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０における外部荷重Ｆ解放後のアウターレース間予荷重増加量ΔＦＢよりも小さくなり、外部荷重Ｆ解放後のフロント軸受１８のアウターレース１８ｂおよびリア軸受２０のアウターレース２０ｂに付与されるアウターレース間予荷重ＦＢの増加が比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０よりも抑制されることから、フロント軸受１８およびリア軸受２０の耐久性の低下が抑制される。
【００３６】
また、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０によれば、筒状スペーサ２４は、図３に示されるように、組付状態において長手状切欠４２が潰れた状態とされることから、その塑性域荷重Ｆsyが比較例の筒状スペーサ１１２と等しい。このため、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０では、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０と同等のナット３２の締付力（セット荷重）により、組付精度を確保することができる。
【００３７】
また、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０は、筒状スペーサ２４が長手状切欠４２を備えている点で比較例の長手状切欠が形成されていない塑性スペーサを備えた車両用ディファレンシャル装置１１０と異なる。このため、本実施例の車両用ディファレンシャル装置１０では、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０と同様の組付工程によって差動機構１１およびドライブピニオンシャフト１６を組み付けることができる。これにより、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０から設計変更するための費用を抑制することができる。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において、前記実施例と機能において実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３９】
図９は、車両用ディファレンシャル装置５０において、筒状スペーサ５２のフロント軸受１８およびリア軸受２０の間への組付前の状態を模式的に示す側面図である。本実施例の筒状スペーサ５２では、長手状切欠５８が、前述の実施例の筒状スペーサ２４に形成された長手状切欠４２と異なる以外は、共通する。以下、筒状スペーサ５２を図９を用いて説明する。
【００４０】
図９において、筒状スペーサ５２は、回転軸心Ｃ回りに約９０度の角度範囲で周方向に切り欠かれ、周方向の寸法が回転軸心Ｃ方向の寸法よりも長い長手状切欠５８を複数備えている。フロント軸受１８のインナーレース１８ａおよびリア軸受２０のインナーレース２０ａを相互に接近させる回転軸心Ｃ方向の予荷重により、長手状切欠５８の開口縁が回転軸心Ｃ方向において密着して、筒状スペーサ５２がその組付範囲において塑性変形させられるように、ナット３２が締められる。この筒状スペーサ５２は、たとえば比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０の長手状切欠を有していない筒状スペーサ１１２と比較して、回転軸心Ｃ方向の剛性ＫＳが低い。このため、車両用ディファレンシャル装置５０では、比較例の車両用ディファレンシャル装置１１０と比較して、外部荷重Ｆ解放後のスペーサ予荷重減少量ΔＦＳを小さくすることができる。本実施例の車両用ディファレンシャル装置５０によれば、前述の実施例１の車両用ディファレンシャル装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、本発明を表及び図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０、５０：車両用ディファレンシャル装置
１１：差動機構
１２：デフキャリア
１６：ドライブピニオンシャフト（ドライブピニオン軸）
１８：フロント軸受（スラスト軸受）
２０：リア軸受（スラスト軸受）
２４、５２：筒状スペーサ
４２、５８：長手状切欠
Ｃ：回転軸心
ＦＤＰ０：ドライブピニオンシャフト引張荷重（予荷重）
ＦＢ０：アウターレース間予荷重
ＦＳ０：スペーサ予荷重
【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】
2018128130.tif 000009
【図８】
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【図９】
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