(57)【要約】【課題】デフケースが正回転と逆回転についてそれぞれ適切な強度を備えるディファレンシャル装置を提供する。【解決手段】ディファレンシャル装置１０は、出力軸Ｃを中心としてリングギア１２と一体的に回転されるデフケース１４と、デフケース１４内で出力軸Ｃと直交する方向に軸支されて出力軸の周りを回転するピニオンギア１６と、出力軸Ｃ上に設けられ、ピニオンギア１６に噛合して差動回転可能な一対のサイドギア１８とを備える。デフケース１４は、２つの開口２８と、出力軸Ｃに対して傾斜した方向に延在する複数のリブ３０とを有する。開口２８の縁辺２９ａ，２９ｂは出力軸Ｃに対して傾斜した方向に延在している。太いリブ３０ａは縁辺２９ａ，２９ｂに沿って設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を中心としてリングギアと一体的に回転されるデフケースと、
前記デフケース内で前記出力軸と直交する方向に軸支されて前記出力軸の周りを回転するピニオンギアと、
前記出力軸上に設けられ、前記ピニオンギアに噛合して差動回転可能な一対のサイドギアと、
を備えるディファレンシャル装置であって、
前記デフケースは、前記出力軸に対して傾斜した方向に延在する複数のリブを有す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、車両における入力軸の回転を左右の駆動軸に伝達するディファレンシャル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両ではカーブ走行時にカーブの曲率に応じて左右輪で走行距離が異なるため回転速度差が生じる。左右の駆動輪の回転速度差を吸収するために車両にはディファレンシャル装置が搭載されており、エンジンから変速機を介して変速された回転がプロペラシャフトによってディファレンシャル装置に伝達される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示すように、従来技術にかかるディファレンシャル装置５００は、図示しないプロペラシャフトによって出力軸Ｃを中心として回転されるリングギア５０１と、リングギア５０１と一体的に回転されるデフケース５０２と、デフケース５０２内で出力軸Ｃと直交する方向に軸支されて出力軸Ｃの周りを公転的に回転するピニオンギア５０３と、出力軸Ｃ上に設けられ、ピニオンギア５０３に噛合して差動回転可能な一対のサイドギア５０４とを備える。ピニオンギア５０３は、デフケース５０２内で出力軸Ｃを挟んで対向する位置に一対設けられ、それぞれピニオンピン５０５で軸支されている。サイドギア５０４はピニオンピン５０５を挟んで左右一対設けられ、それぞれ出力軸Ｃを挟んだ両側で一対のピニオンギア５０３に噛合しており、左右の駆動軸に接続されている。このような構成により、プロペラシャフトから入力した回転は左右の駆動軸の回転速度に応じて分配されて差動回転することになる。
【０００４】
デフケース５０２はプロペラシャフトの動力を伝達するために必要な一定の強度を有する。デフケース５０２内には一対のピニオンギア５０３、ピニオンピン５０５および一対のサイドギア５０４が設けられており、これらの要素の組み立ておよび潤滑油供給のためにデフケース５０２には左右一対の開口５０６が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−３６７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両は前進時と後進時では発生させる最大トルクが異なり、しかも前進と後進は頻度が相当に異なる。一方、ディファレンシャル装置では正回転（前進時）と逆回転（後進時）の最大トルクや頻度の相違が特段に考慮されてなく、いずれか一方の最大トルクと頻度に対応して強度設計されている。つまり、図６に示すように正回転の実線でも逆回転の破線でも同じ剛性となっている。図６では識別可能なように実線と破線をわずかにずらして表しているが、実際には２つの線はほとんど一致する。
【０００７】
しかしながら、このような構成ではいずれか一方の回転に対しては適正剛性であっても、他方の回転に対しては過剰剛性となっていると考えられる。
【０００８】
特に、デフケースはディファレンシャル装置の構成要素の中でも比較的大きく、しかも出力軸からやや離れた箇所を回転することから回転モーメントが大きくなり、過剰剛性であると重量や回転レスポンスの面から好ましくない。
【０００９】
また、デフケース５０２には開口５０６が設けられていることから、この部分は開口５０６のない部分（つまり閉口部）に比較すると剛性が低くなっており、図６に示すように剛性は回転角に対して正弦波状となっている。したがって、プロペラシャフト先端のドライブピニオンとリングギア５０１との歯当たり圧やピニオンギア５０３とサイドギア５０４との歯当たり圧に周期性があり、騒音や振動を発生させる可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、正回転と逆回転でそれぞれ適切な強度を有するディファレンシャル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるディファレンシャル装置は、出力軸を中心としてリングギアと一体的に回転されるデフケースと、前記デフケース内で前記出力軸と直交する方向に軸支されて前記出力軸の周りを回転するピニオンギアと、前記出力軸上に設けられ、前記ピニオンギアに噛合して差動回転可能な一対のサイドギアと、を備えるディファレンシャル装置であって、前記デフケースは、前記出力軸に対して傾斜した方向に延在する複数のリブを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるディファレンシャル装置では、出力軸に対して傾斜した方向に延在する複数のリブを有することにより、デフケースを正回転と逆回転についてそれぞれ適切な強度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置の側面図である。
【図２】図２は、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置の回転角度による剛性を示すグラフ（その１）である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置の回転角度による剛性を示すグラフ（その２）である。
【図４】図４は、本実施の形態の変形例にかかるディファレンシャル装置の側面図である。
【図５】図５は、従来技術にかかるディファレンシャル装置の側面図である。
【図６】図６は、従来技術にかかるディファレンシャル装置の回転角度による剛性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかるディファレンシャル装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置１０は、図示しないプロペラシャフトによって出力軸Ｃを中心として回転されるリングギア１２と、リングギア１２と一体的に回転されるディファレンシャルケース（以下、デフケースという）１４と、デフケース１４内で出力軸Ｃと直交する方向に軸支されて出力軸Ｃの周りを公転的に回転する一対のピニオンギア１６と、出力軸Ｃ上に設けられてピニオンギア１６に噛合して差動回転可能な一対のサイドギア１８とを備える。
【００１６】
ピニオンギア１６は、デフケース１４内で出力軸Ｃを挟んで対向する位置に一対設けられ、それぞれピニオンピン２０で軸支されている。サイドギア１８はピニオンピン２０を挟んで左右一対設けられ、それぞれ出力軸Ｃを挟んだ両側で一対のピニオンギア１６に噛合しており、左右の駆動軸に接続されている。このような構成により、プロペラシャフトから入力した回転は左右の駆動軸の回転速度に応じて分配されて差動回転することになる。ディファレンシャル装置１０の左右端にはそれぞれボス２２が設けられている。リングギア１２は円環ベース２４に嵌り、該円環ベース２４の端部に設けられたフランジ２４ａに対してボルト止めされている。デフケース１４は、図１における左側の円環ベース２４と右側のボス２２における端部フランジ２２ａとを接続している。円環ベース２４は端部フランジ２２ａよりも大径であって、デフケース１４における右側半分は側面視の輪郭が円弧状となるように縮径している。
【００１７】
デフケース１４には側面に２つの開口２８が設けられている。図１においては開口２８の一方は背面側にあって隠れているが、２つの開口２８は１８０°間隔で同形状に設定されている。開口２８が設けられていることにより、デフケース１４の内部のピニオンギア１６、ピニオンピン２０およびサイドギア１８の組み立てが可能であるとともに、これらの要素に対して潤滑油を供給することができる。開口２８はこれらの組み立ておよび潤滑油供給に必要な適度な面積となっている。開口２８における周方向両側の縁辺２９ａ，２９ｂは互いに平行で出力軸Ｃに対して傾斜しており、開口２８は側面視で略平行四辺形となっている。縁辺２９ａの右側端部と縁辺２９ｂの左側端部は出力軸Ｃを中心としてほぼ同角度に位置している。したがって、出力軸Ｃを中心とした一周０°〜３６０°の角度範囲で、軸方向からみてデフケース１４が全く存在しないで開口２８だけが軸方向につながっている角度範囲はほとんどない。つまり、開口部と閉口部は相当の範囲で重複している（図３参照）。なお、図１では簡略的に縁辺２９ａ，２９ｂを直線状に示しているが、実際には周面に沿った緩やかな円弧状にしてもよい。
【００１８】
デフケース１４には、出力軸Ｃに対して傾斜した方向に延在する複数のリブ３０が設けられている。リブ３０はデフケース１４と一体成型により形成されるが、設計条件によっては溶接などにより後付けとしてもよい。複数のリブ３０はそれぞれ開口２８の縁辺２９ａ，２９ｂと平行で、デフケース１４の一端の円環ベース２４から他端の端部フランジ２２ａにわたって設けられている。リブ３０は、縁辺２９ａ，２９ｂに接した太いリブ３０ａと、太いリブ３０ａからわずかに離れた中程度のリブ３０ｂと、さらに離間した複数の細いリブ３０ｃからなる。細いリブ３０ｃは配置順によって次第に相互の離間距離が長くなるように設定されている。太いリブ３０ａは比較的高く、中程度のリブ３０ｂは高さも中程度であり、細いリブ３０ｃは比較的低い。
【００１９】
デフケース１４には、さらにリブ３０に対して直交する方向に複数の短い補助リブ３２が設けられている。補助リブ３２は隣接する２つのリブ３０の間を接続している。補助リブ３２は、太いリブ３０ａと中程度のリブ３０ｂとの間には多数設けられ、中程度のリブ３０ｂとこれに隣接する細いリブ３０ｃとの間にはやや間引いて設けられ、細いリブ３０ｃ同士の間にはさらに少なく設けられている。なお、図１において隠れている背面側においても露呈側と同様に複数のリブ３０および補助リブ３２が設けられており、回転バランスが崩れることはない。
【００２０】
このように構成されるディファレンシャル装置１０では、出力軸Ｃに対して傾斜した方向に延在する複数のリブ３０を有することにより、デフケース１４を正回転と逆回転についてそれぞれ適切な強度に設定することができる。したがって、図２に示すように、実線で示される正転時の剛性は破線で示される逆転時の剛性よりも高くなっている。
【００２１】
すなわち、ディファレンシャル装置１０が正回転するときには、デフケース１４には正方向に捩じれるようなプラスのトルクが作用する。この場合、複数のリブ３０がその傾斜角度によってプラスのトルクを支持しやすく、正方向の捩じれを防ぐように高い剛性を発揮することができる。ディファレンシャル装置１０に作用するプラス最大トルクは比較的大きいが、デフケース１４は複数のリブ３０の作用によりそのプラス最大トルクに対して十分な剛性が得られる。ディファレンシャル装置１０は正回転する頻度が高いが、プラストルクに対して剛性が高いことから十分な機器寿命が得られる。
【００２２】
一方、車両の後進時におけるディファレンシャル装置１０が逆回転するときおよびエンジンブレーキによる減速時には、デフケース１４には逆方向に捩じれるようなマイナスのトルクが作用する。このような場合、複数のリブ３０がその傾斜角度によってマイナスのトルクを逃がしやすく、適度に低い剛性を発揮することができる。ディファレンシャル装置１０はマイナスのトルクに対してはやや低い剛性となるが、マイナス最大トルクは比較的小さいため必要な剛性は確保されているのである。ディファレンシャル装置１０はマイナストルクに対して剛性が比較的低いが、その頻度は低いことから機器寿命にはほとんど影響ない。
【００２３】
また、補助リブ３２が隣接するリブ３０同士を接続していることから、正回転および逆回転時にリブ３０同士の間の歪みを低減し、効率的に剛性を高めることができる。
【００２４】
ところで、デフケース１４には２つの開口２８が設けられていることから、この部分は開口２８のない部分（つまり閉口部）に比較すると剛性が低くなることも考えられ、図２に示すように剛性は回転角に対して正弦波状となりうる。しかしながら、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置１０においては、開口２８の縁辺２９ａ，２９ｂには太いリブ３０ａが設けられ、さらにその近傍には中程度のリブ３０ｂが設けられ、さらにまた太いリブ３０ａと中程度のリブ３０ｂとの間には多数の補助リブ３２が設けられている。したがって、開口２８の周辺は相当高強度に補強されており、開口２８が存在することによる剛性の低下を防止している。
【００２５】
また、縁辺２９ａ，２９ｂは出力軸Ｃに対して傾斜していることから開口２８が斜め方向に設けられている。したがって、図３に示すように開口部と閉口部が相当の範囲で重複しており、出力軸Ｃを中心とした一周０°〜３６０°の角度範囲で閉口部がなくて開口部だけなのは０°（＝３６０°）および１８０°の付近の狭い範囲だけでとなる。つまり、剛性の弱い開口部と剛性の高い閉口部が相当の範囲で重複していることから、それだけ実線で示す正転の剛性も破線で示す逆転の剛性も好適な程度に均一化されることになる。これにより、プロペラシャフトのドライブピニオンとリングギア１２との歯当たり圧やピニオンギア１６とサイドギア１８との歯当たり圧の周期性がほとんどなくなり、騒音や振動が低減される。
【００２６】
図４に本実施の形態の変形例に係るディファレンシャル装置１０ａを示す。この変形例にかかるディファレンシャル装置１０ａにおいて、上記のディファレンシャル装置１０と同様の箇所については同符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図４に示すように、ディファレンシャル装置１０ａにおけるデフケース１４ａおよび開口２８ａは、従来技術にかかるディファレンシャル装置５００（図５参照）におけるデフケース５０２および開口５０６と同様の形状をしている。ディファレンシャル装置１０ａにおけるデフケース１４ａには２つの開口２８ａの周辺に補強材３４，３６が設けられている。補強材３４，３６は図４における背面側においても露呈側と同様に設けられ、回転バランスが崩れることはない。補強材３４，３６はそれぞれ上記のリブ３０に相当する。補強材３４，３６は出力軸Ｃに対して傾斜した方向に延在しており、傾斜方向は上記のリブ３０とほぼ同方向である。補強材３４は円環ベース２４から端部フランジ２２ａにわたって設けられており、一部が開口２８ａの図４における右上部に接している。補強材３６は円環ベース２４からデフケース１４ａの中ほどまで延在しており、一部が開口２８ａの図４における左下部に接している。補強材３４，３６は、例えば適度な強度を有する金属で、デフケース１４ａに対して溶接や所定の締結手段により固定されている。
【００２８】
補強材３４，３６は出力軸Ｃに対して傾斜した方向に設けられていることから、上記のリブ３０と同様に正回転と逆回転でそれぞれ適切な強度となり、さらに開口２８ａを補強して回転角に対する剛性の均一化が図られる。
【００２９】
補強材３４，３６は、従来技術にかかるディファレンシャル装置５００（図５参照）に対して後付け的に追加することもできる。この場合、正回転および逆回転とも剛性が高まることになるが、特に逆回転に対して過剰剛性であると想定される場合には、デフケース１４ａの一部を薄肉化加工して軽量化を図ってもよい。
【００３０】
上述したように、本実施の形態にかかるディファレンシャル装置１０およびその変形例であるディファレンシャル装置１０ａにおいては、複数のリブ３０および補強材３４，３６が出力軸Ｃに対して傾斜した方向に設けられていることからデフケース１４，１４ａを正回転と逆回転についてそれぞれ適切な強度に設定することができて合理的である。特に、逆回転については過剰剛性でない適度な剛性に抑えられることからその分だけデフケース１４，１４ａを薄肉化、軽量化することが可能となる。デフケース１４，１４ａはディファレンシャル装置１０，１０ａの構成要素の中でも比較的大きく、しかも出力軸Ｃからやや離れた箇所を回転することから、軽量化して回転モーメントを小さくすることにより回転レスポンスが向上する。
【００３１】
リブ３０および補強材３４，３６は開口２８，２８ａの周辺部に重点的に設けられていることから、該開口２８，２８ａによる強度の低下を防ぎ、回転角に対する剛性の均一化を図ることができる。また、開口２８はリブ３０と同様に出力軸Ｃに対して傾斜して設けられていることから開口部と閉口部が相当に重複し、剛性のさらなる均一化を図ることができる。
【００３２】
リブ３０および補強材３４，３６は、デフケース１４，１４ａの表面に設けられていて製作しやすく強度面からも好適であるが、設計条件によっては裏面に設けてもよい。
【００３３】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１０，１０ａ  ディファレンシャル装置
１２  リングギア
１４，１４ａ  デフケース
２８，２８ａ  開口
２９ａ，２９ｂ  縁辺
３０  リブ
３０ａ  太いリブ
３０ｂ  中程度のリブ
３０ｃ  細いリブ
３２  補助リブ
３４，３６  補強材（リブ）
Ｃ  出力軸
【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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