(57)【要約】【課題】オイル中の異物を吸着するマグネットを備えるディファレンシャル装置において、マグネット等を大型化することなく、マグネットの異物吸着性能を向上させる。【解決手段】デフキャリア２と、デフキャリア２の内部に回転可能に保持されるリングギヤ５と、デフキャリア２内に設置される、オイル中の異物を吸着するマグネット７と、を備えるディファレンシャル装置１である。マグネット７は、デフキャリア２の底部という条件と、リングギヤ５に相対的に近い位置で且つリングギヤ５のギヤ部５ａと当該リングギヤ５の回転軸方向に重ならない位置という条件と、リングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる、リヤカバー４の壁部４ａや第２壁部１７から離れた位置という条件と、を満たす位置に設置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デフキャリアと、当該デフキャリアの内部に回転可能に保持されるリングギヤと、デフキャリア内に設置される、オイル中の異物を吸着するマグネットと、を備えるディファレンシャル装置であって、
上記マグネットは、上記デフキャリアの底部という条件と、上記リングギヤに相対的に近い位置で且つ上記リングギヤのギヤ部と当該リングギヤの回転軸方向に重ならない位置という条件と、上記リングギヤの回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件と、を満たす位置に設置されていることを特徴とする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、ディファレンシャル装置に関し、特に、オイル中の異物を吸着するマグネットをデフキャリア内に備えるディファレンシャル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両における最終減速機として用いられるディファレンシャル装置では、構成部品（ギヤ、軸受、オイルシール等）の寿命低下の原因となるオイル中の異物を吸着するために、従来からデフキャリア内にマグネットを設置することが行われている。
【０００３】
かかるマグネットの設置態様としては、デフキャリア内のオイルを定期的に交換するためのドレーンプラグと一体化したマグネットを、デフキャリア底部におけるドレーン部に設置するのが一般的である。
【０００４】
また、例えば特許文献１には、ケース本体とカバーとの接合面に取付溝を形成し、この取付溝に永久磁石の取付部を嵌合し、ケース本体とカバーとを一体的に組付けることにより、ドレーンプラグと兼用することなく、また、取付ボルト等の取付部材を用いることなく、永久磁石をディファレンシャル装置に取り付けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−６０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ディファレンシャル装置におけるマグネットの異物吸着性能は、マグネットそのものの磁力や大きさだけではなく、マグネット周辺のデフキャリアの内面形状やオイルの流れにも影響される。
【０００７】
にもかかわらず、従来のマグネットとドレーンプラグとを一体化したものや、上記特許文献１のものでは、マグネット周辺のデフキャリアの内面形状やオイルの流れを考慮せずにマグネットを設置しているため、十分な異物吸着量を確保することが困難となるおそれがある。例えば、従来のマグネットとドレーンプラグとを一体化したものでは、車両停止時等にデフキャリアの底部に沈殿した異物を吸着することは可能であるが、車両運転時等にオイルと共に流れる異物を吸着し難いという問題がある。また、例えば、上記特許文献１のものでは、マグネット設置の自由度は高められるものの、オイルの流速が高い位置にマグネットを設置した場合には、高速で通過する異物を吸着することが困難になるという問題や、そもそもオイルが流れ難い位置にマグネットを設置した場合には、異物を吸着する機会が減少するという問題がある。
【０００８】
このように、デフキャリアの内面形状やオイルの流れに関して適切な位置にマグネットが設置されない場合には、異物が十分に吸着されず、オイル中の異物濃度が上昇し、ギヤや軸受やオイルシール等といった構成部品の寿命が低下するおそれがある。また、このような問題をマグネット自体の性能により解決しようとすると、マグネットの大型化等を招き、その結果、構成部品の大型化や高コスト化を招来するという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オイル中の異物を吸着するマグネットを備えるディファレンシャル装置において、マグネット等を大型化することなく、マグネットの異物吸着性能を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明に係るディファレンシャル装置では、デフキャリア内におけるオイルの流速や異物の流れ易さ等を考慮して、マグネットの設置位置を決定するようにしている。
【００１１】
具体的には、本発明は、デフキャリアと、当該デフキャリアの内部に回転可能に保持されるリングギヤと、デフキャリア内に設置される、オイル中の異物を吸着するマグネットと、を備えるディファレンシャル装置を対象としている。
【００１２】
そして、上記マグネットは、上記デフキャリアの底部という条件と、上記リングギヤに相対的に近い位置で且つ上記リングギヤのギヤ部と当該リングギヤの回転軸方向に重ならない位置という条件と、上記リングギヤの回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件と、を満たす位置に設置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
なお、本発明において「リングギヤのギヤ部と当該リングギヤの回転軸方向に重ならない位置」とは、ギヤ部の径方向外側の略円環状の領域から外れている位置を意味し、「相対的に近い位置」とは、このような略円環状の領域から外れている範囲で、リングギヤにできるだけ近い位置と言い換えることができる。
【００１４】
この構成によれば、（１）デフキャリアの底部という条件を満たす位置にマグネットが設置されていることから、例えば車両停止時等にオイル中に沈殿する異物をマグネットによって吸着することができる。
【００１５】
ここで、デフキャリア内におけるオイルの流れを生じさせるのは、主として回転するリングギヤである。そのため、リングギヤから離れた位置では、オイル流速が低く、異物がマグネット周辺を通過する頻度が低い一方、リングギヤ外周部（ギヤ部の径方向外側）ではオイル流速が非常に高く、高速で通過する異物をマグネットが吸着することが困難な場合がある。この点、本発明では、（２）リングギヤに相対的に近い位置で且つリングギヤのギヤ部と当該リングギヤの回転軸方向に重ならない位置という条件を満たす位置にマグネットが設置されていることから、マグネット周辺のオイル流速が速過ぎず遅過ぎない適度な状態となる。これにより、異物がマグネット周辺を通過する頻度が低くなることや、吸着困難な高速で異物がマグネット周辺を通過することを抑えることができる。
【００１６】
また、デフキャリアの内面形状として、リングギヤの回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部が存在すると、回転するリングギヤによって生じたオイルの流れが壁部に当たることで、オイルの流れの向きが変わる。このとき、異物はオイルよりも比重が大きいため、流れの向きが変わったオイルに異物が随伴せず、壁部周辺のオイル中の異物濃度が低下する場合がある。この点、本発明では、（３）リングギヤの回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件を満たす位置にマグネットが設置されていることから、オイル中の異物濃度が低下することで、異物吸着量が減少するのを回避することができる。
【００１７】
そうして、本発明によれば、これら（１）〜（３）の条件を同時に満たす位置にマグネットを設置することで、車両停止時等にオイル中に沈殿する異物を吸着することができるのみならず、車両運転時等にオイルと共に流れる異物をも吸着することができるので、マグネットや構成部品の大型化を招くことなく、マグネットの異物吸着性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明に係るディファレンシャル装置によれば、マグネット等を大型化することなく、マグネットの異物吸着性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るディファレンシャル装置を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線の矢視断面図である。
【図３】図２のIIIの方向からフロントケースを見た斜視図である。
【図４】実験例における測定位置を模式的に示す図である。
【図５】測定位置と本発明で規定する条件との関係を示す図である。
【図６】異物回収量を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
−全体構成−
図１は、本発明の実施形態に係るディファレンシャル装置１を模式的に示す縦断面図であり、図２は、図１のII−II線の矢視断面図である。このディファレンシャル装置１は、変速機（図示せず）から出力される回転動力を左右の駆動輪（図示せず）に差回転を許容しつつ伝達するものである。ディファレンシャル装置１は、デフキャリア２と、当該デフキャリア２の内部に回転可能に保持されるリングギヤ５と、当該リングギヤ５と噛み合うドライブピニオンギヤ６と、デフキャリア２内に設置される、オイルＯ中の異物を吸着するマグネット７と、を備えている。なお、図１中の符号２０は、デフキャリア２にオイルＯを入れるためのフィラープラグ２０の断面視での配置位置を示し、図中の符号３０は、デフキャリア２からオイルＯを抜くためのドレーンプラグ３０の断面視での配置位置を示している。
【００２２】
デフキャリア２は、車両前方に配置されたフロントケース３と、車両後方に配置されたリヤカバー４とを、ボルト８を介して締結した構成になっている。このデフキャリア２の内部には、ディファレンシャル装置１の各部の潤滑や冷却を行うためのオイルＯが所定量封入されている。
【００２３】
ドライブピニオンギヤ６は、一対の円錐ころ軸受１０，１１を介してフロントケース３に回転自在に支持されているドライブピニオンシャフト９の後端部に一体形成されている。ドライブピニオンシャフト９の前端部には、コンパニオンフランジ１２が取り付けられている。コンパニオンフランジ１２には、変速機の出力軸が連結されており、これにより、エンジン（図示せず）から出力されるトルクが、コンパニオンフランジ１２およびドライブピニオンシャフト９を介して、ドライブピニオンギヤ６と噛み合うリングギヤ５に伝達されるようになっている。なお、フロントケース３の前端と、ドライブピニオンシャフト９が挿入されるコンパニオンフランジ１２の円筒部分との間には、デフキャリア２内に封入されているオイルＯの外部漏洩を防止するためのオイルシール１３が装着されている。
【００２４】
リングギヤ５は、軸受（図示せず）を介してデフキャリア２に回転自在に支持されているデフケース（図示せず）に、その回転軸５ｂが車幅方向と一致するように固定されている。デフケースは、公知のものであり、その内部に一対のピニオンギヤ（図示せず）や一対のサイドギヤ（図示せず）等が収納されているとともに、左右の駆動輪に連結された車軸（図示せず）が貫入されている。これにより、エンジンから出力されてリングギヤ５に伝達されたトルクが、左右の駆動輪に伝達されるようになっている。
【００２５】
以上のように構成されたディファレンシャル装置１では、一般的に、デフキャリア２の底部２ａに溜まったオイルＯを、図１の矢印Ｘ１〜Ｘ３で示すように、回転するリングギヤ５によって跳ね上げることで、円錐ころ軸受１０，１１やオイルシール１３に供給した後、デフキャリア２の底部２ａに戻すようにしている。
【００２６】
より詳しくは、デフキャリア２内における一対の円錐ころ軸受１０，１１の上側の領域には、リングギヤ５によって跳ね上げられたオイルＯを受け入れて、一対の円錐ころ軸受１０，１１やオイルシール１３へ送るための送り油路１４が設けられている。また、デフキャリア２内における一対の円錐ころ軸受１０，１１の下側の領域には、一対の円錐ころ軸受１０，１１やオイルシール１３へ供給されたオイルＯをデフキャリア２の底部２ａに戻すための戻し油路１５が設けられている。
【００２７】
そうして、例えば車両運転時には、リングギヤ５の正回転（図１の時計回り方向の回転）によってデフキャリア２の底部２ａに溜まったオイルＯが、図１の矢印Ｘ１で示すように、リヤカバー４側へ流れることになる。リヤカバー４側へ流れたオイルＯは、図１の矢印Ｘ２で示すように、リングギヤ５の回転に伴って跳ね上げられて、図１の矢印Ｘ３で示すように、送り油路１４に導入される。送り油路１４に導入されたオイルＯは、図１の矢印Ｘ４で示すように、一対の円錐ころ軸受１０，１１の間に落とされる。落ちたオイルＯは、円錐ころ軸受１０，１１の回転によるポンプ作用によって、一対の円錐ころ軸受１０，１１の間から、各円錐ころ軸受１０，１１を潤滑および冷却しながら通過し、一対の円錐ころ軸受１０，１１の両外側に送られる。円錐ころ軸受１０の外側（前側）に送られたオイルＯは、オイルシール１３の摺動部分を潤滑および冷却した後、図１の矢印Ｘ５で示すように、戻し油路１５を経てデフキャリア２の底部２ａへ戻される。
【００２８】
図２は、図１のII−II線の矢視断面図であり、図３は、図２のIIIの方向からフロントケース３を見た斜視図である。デフキャリア２内には、フロントケース３の内部形状（膨らみや窪み等）を利用して、図２および図３に示すように、前後方向に延び且つ底部２ａから上方に延びる第１壁部１６と、第１壁部１６の後端部から車幅方向右側に延び且つ底部２ａから上方に延びる第２壁部１７と、第２壁部１７の右端部から後方に延び且つ底部２ａから上方に延びる第３壁部１８と、が設けられている。第３壁部１８には、デフキャリア２からオイルＯを抜くためのドレーンプラグ３０が設けられている。
【００２９】
上述の如く、リングギヤ５の正回転によってデフキャリア２の底部２ａに溜まったオイルＯは、図１の矢印Ｘ１で示すように、リヤカバー４側へ流れるが、リングギヤ５の回転に伴って跳ね上げられなかった大部分のオイルＯは、図２の破線矢印Ｘ６で示すように、リヤカバー４の壁部４ａに当たることで流れの向きが変わり、デフキャリア２の底部２ａを前側に流れる。このようにして、デフキャリア２の底部２ａを前側に流れたオイルＯは、図２の破線矢印Ｘ７で示すように、第２壁部１７に当たることで再び流れの向きが変わり、デフキャリア２の底部２ａを後側に流れる。
【００３０】
マグネット７は、永久磁石で構成されている。このマグネット７は、上下方向に関しては、図１に示すように、デフキャリア２内に封入されたオイルＯに浸るように、デフキャリア２の底面上に配置されている。また、マグネット７は、前後方向および車幅方向に関しては、図２の破線矢印Ｘ６や破線矢印Ｘ７の流れを避けるように、平面視で、第１壁部１６とリングギヤ５との間に配置されていて、戻し油路１５の出口付近に位置している。
【００３１】
−マグネットの配置−
次に、デフキャリア２内における上記の位置に、マグネット７を配置した理由について説明する。
【００３２】
マグネット７は、オイルＯ中の異物を吸着するためにディファレンシャル装置１に設けられているが、マグネット７の異物吸着性能は、マグネット７そのものの磁力や大きさだけではなく、マグネット７周辺のデフキャリア２の内面形状やオイルＯの流れにも影響される。このため、マグネット７周辺のデフキャリア２の内面形状やオイルＯの流れを考慮せずにマグネット７を設置すると、異物が十分に吸着されず、オイルＯ中の異物濃度が上昇し、リングギヤ５やドライブピニオンギヤ６や円錐ころ軸受１０，１１やオイルシール１３等といった構成部品の寿命が低下する場合がある。
【００３３】
そこで、本実施形態のディファレンシャル装置１では、デフキャリア２内部の形状やデフキャリア２内におけるオイルＯの流れを考慮して、マグネット７の設置位置を決定するようにしている。具体的には、本実施形態のディファレンシャル装置１では、（１）デフキャリア２の底部２ａという条件（条件１）と、（２）リングギヤ５に相対的に近い位置で且つリングギヤ５のギヤ部５ａと当該リングギヤ５の回転軸５ｂの延びる方向（以下、回転軸方向という）に重ならない位置という条件（条件２）と、（３）リングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件（条件３）と、を満たす位置にマグネット７を設置するようにしている。
【００３４】
先ず、（１）デフキャリア２の底部２ａという条件は、車両停止時等にオイルＯ中に沈殿する異物をマグネット７によって吸着するために設定されたものである。この点、本実施形態のディファレンシャル装置１では、上述の如く、マグネット７がデフキャリア２の底面上に配置されていることから、条件１を満たし、車両停止時等にオイルＯ中に沈殿する異物を吸着することができる。
【００３５】
次に、（２−１）リングギヤ５に相対的に近い位置という条件（条件２−１）は、異物がマグネット７周辺を通過する頻度を高めるために設定されたものである。なぜなら、デフキャリア２内では主にリングギヤ５がオイルＯの流れを生じさせるところ、リングギヤ５から離れた位置では、オイルＯの流速が低く異物がマグネット７周辺を通過する頻度が低いからである。一方、（２−２）リングギヤ５のギヤ部５ａと当該リングギヤ５の回転軸方向に重ならない位置という条件（条件２−２）は、マグネット７周辺のオイルＯの流速を適正にするために設定されたものである。これは、リングギヤ５のギヤ部５ａの外周部では、換言すると、車幅方向におけるギヤ部５ａの厚さの範囲に形成される、ギヤ部５ａの径方向外側の略円環状の領域５ｃでは、オイルＯの流速が非常に高く、高速で通過する異物をマグネット７で吸着することが困難な場合があり、かかる領域５ｃから外れた位置にマグネット７を設ける必要があるからである。
【００３６】
この点、本実施形態のディファレンシャル装置１では、上述の如く、マグネット７が平面視で第１壁部１６とリングギヤ５との間に配置されていることから、条件２−１且つ条件２−２を満たし、マグネット７周辺のオイルＯの流速が速過ぎず遅過ぎない適度な状態となる。これにより、異物がマグネット７周辺を通過する頻度が低くなることや、吸着困難な高速で異物がマグネット７周辺を通過することを抑えることができる。
【００３７】
最後に、（３）リングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件は、オイルＯ中の異物濃度が低下することで、異物吸着量が減少するのを回避するめに設定されたものである。なぜなら、リヤカバー４の壁部４ａや第２壁部１７といったリングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部が存在すると、上述の如く、これらに当たることでオイルＯの流れの向きが変わるが、異物はオイルＯよりも比重が大きいため、流れの向きが変わったオイルＯに異物が随伴せず、壁部周辺のオイルＯ中の異物濃度が低下する場合があるからである。
【００３８】
この点、本実施形態のディファレンシャル装置１では、上述の如く、図２の破線矢印Ｘ６や破線矢印Ｘ７の流れを避けるように、マグネット７が第１壁部１６とリングギヤ５との間に配置されていることから、条件３を満たし、オイルＯ中の異物濃度が低下することで、異物吸着量が減少するのを回避することができる。
【００３９】
そうして、本実施形態のディファレンシャル装置１では、これら条件１〜条件３を同時に満たす位置にマグネット７が設置されていることから、車両停止時等にオイルＯ中に沈殿する異物を吸着することができるのみならず、車両運転時等にオイルＯと共に流れる異物をも吸着することができるので、マグネット７や構成部品の大型化を招くことなく、マグネット７の異物吸着性能を向上させることができる。
【００４０】
−実験例−
次に、本実施形態のディファレンシャル装置１における異物吸着性能を確認するために行った実験例について説明する。
【００４１】
図４は、本実験例における測定位置を模式的に示す図であり、図５は、測定位置と条件１〜条件３との関係を示す図である。本実験例では、同じ磁力および同じ大きさを有する３つのマグネット７を、図４に示す測定位置Ａ、測定位置Ｂおよび測定位置Ｃにそれぞれ配置し、車両停止状態および車両運転状態を所定回数繰り返した後、各測定位置での異物回収量を比較した。
【００４２】
測定位置Ａは、比較例であり、ドレーンプラグ３０付近にマグネット７を配置したものである。測定位置Ａは、ドレーンプラグ３０付近であることから、デフキャリア２の底部２ａという条件１と、リングギヤ５に相対的に近い位置で且つリングギヤ５のギヤ部５ａと当該リングギヤ５の回転軸方向に重ならない位置という条件２は満たすものの、第２壁部１７に近いため、リングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件３は満たしていない。
【００４３】
測定位置Ｂは、本発明例であり、上述の如く、条件１〜条件３を全て満たす位置である戻し油路１５の出口付近にマグネット７を配置したものである。
【００４４】
測定位置Ｃは、比較例であり、デフキャリア２にオイルＯを入れるためのフィラープラグ２０付近にマグネット７を配置したものである。測定位置Ｃは、フィラープラグ２０付近であることから、図１に示すように、デフキャリア２の底部２ａという条件１も、図４に示すように、リングギヤ５に相対的に近い位置という条件２も満たしておらず、リングギヤ５の回転軸方向と平行で且つ上方に延びる壁部から離れた位置という条件３のみ満たしている。
【００４５】
図６は、異物回収量を示すグラフ図である。図６から、条件１〜条件３を全て満たす測定位置Ｂでは、条件３を満たさない測定位置Ａや、これとは逆に条件３しか満たさない測定位置Ｃに比して、大幅に異物が回収されることが分かる。このような歴然とした回収量の差が生じたのは、測定位置Ａでは、マグネット７周辺のオイルＯの流速が速過ぎず遅過ぎない適度な状態を実現することはできたものの、第２壁部１７に近いため、オイルＯ中の異物濃度が低下したことに起因すると考察される。他方、測定位置Ｃについては、デフキャリア２の底部２ａではないことから、オイルＯ中に沈殿する異物を吸着することが困難であったこと、および、リングギヤ５から離れていることから、そもそも異物がマグネット７周辺を通過する頻度が低くかったことに起因すると考察される。
【００４６】
以上より、本実施形態のディファレンシャル装置１によれば、同じ磁力および同じ大きさを有するマグネット７を用いる場合でも、デフキャリア２内部の形状やデフキャリア２内におけるオイルＯの流れを考慮してマグネット７の設置位置を決定することで、マグネット７の異物吸着性能を向上させることが可能であることが確認された。
【００４７】
（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００４８】
上記実施形態では、マグネット７を戻し油路１５の出口付近に配置したが、条件１〜条件３を全て満たす位置であれば、これに限らず、デフキャリア２内におけるどのような位置にマグネット７を配置してもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、１つのマグネット７をデフキャリア２内に配置したが、条件１〜条件３を全て満たす位置に配置するのであれば、これに限らず、複数のマグネット７をデフキャリア２内に配置してもよい。
【００５０】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によると、マグネット等を大型化することなく、マグネットの異物吸着性能を向上させることができるので、オイル中の異物を吸着するマグネットを備えるディファレンシャル装置に適用して極めて有益である。
【符号の説明】
【００５２】
１        ディファレンシャル装置
２        デフキャリア
４ａ      壁部
５        リングギヤ
５ａ      ギヤ部
７        マグネット
１７      第２壁部
【図１】
2018003854.tif 000003
【図２】
2018003854.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018003854.tif 000006
【図５】
2018003854.tif 000007
【図６】
2018003854.tif 000008