(57)【要約】  【課題】高速回転時において、ドライブピニオンシャフト側の軸受部だけでなくディファレンシャルケース側の軸受部も十分に潤滑して、潤滑不足を未然に防止する。  【解決手段】キャリア２に、感温型のアクチュエータ１８の作動により回動変位可能な案内板１６を設ける。リングギヤ７の比較的低速回転が続く低温状態では案内１６を退避位置Ｐ２に保持し、リングギヤ７が掻き上げた潤滑油を矢印Ｂ１〜Ｂ３のように循環させてドライブピニオンシャフト４側のベアリング５，６を潤滑する。高速回転が続く高温状態では案内板１６を突出位置Ｐ２に位置させて、リングギヤ７が掻き上げた潤滑油の一部をを矢印Ｃ１のように真下を指向させて、ディファレンシャルケース１０側のベアリング９までも十分に潤滑する。  【選択図】図３
2008002476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディファレンシャルケースにリングギヤが固定されたディファレンシャル装置のほか、上記リングギヤに噛み合うドライブピ二オンギヤを有するドライブピ二オンシャフトがそれぞれ軸受支持されているキャリア内に潤滑油を貯留し、上記リングギヤおよびドライブピ二オンギヤの噛み合い回転に伴う掻き上げ作用によって潤滑油を循環させながらそれぞれの軸受支持部を潤滑するようにしたファイナルドライブの潤滑方法であって、
高温時と低温時とで上記潤滑油が循環する方向を変化させることを特徴とするファイナルドライブの潤滑方法。
【請求項２】
ディファレンシャルケースにリングギヤが固定されたディファレンシャル装置のほか、上記リングギヤに噛み合うドライブピ二オンギヤを有するドライブピ二オンシャフトがそれぞれ軸受支持されているキャリア内に潤滑油を貯留し、上記リングギヤおよびドライブピ二オンギヤの噛み合い回転に伴う掻き上げ作用によって潤滑油を循環させながらそれぞれの軸受支持部を潤滑するようにしたファイナルドライブの潤滑構造であって、
上記キャリアの内面の上部に、高温時と低温時とで潤滑油が循環する方向を変化させる方向変更手段を設けたことを特徴とするファイナルドライブの潤滑構造。
【請求項３】
上記方向変更手段は、キャリア内面からの出没の度合いに応じて潤滑油が循環する方向を変化させるものであることを特徴とする請求項２に記載のファイナルドライブの潤滑構造。
【請求項４】
上記方向変更手段は、低温時よりも高温時の方がキャリア内面からの突出量が大きくなるように設定してあることを特徴とする請求項３に記載のファイナルドライブの潤滑構造。
【請求項５】
上記方向変更手段は高温時と低温時とで潤滑油が循環する方向を変化させる可動式の案内板であって、この案内板は感温型のアクチュエータにより駆動されて潤滑油が循環する方向を変化させるものであることを特徴とする請求項４に記載のファイナルドライブの潤滑構造。
【請求項６】
上記アクチュエータは形状記憶合金製のばねまたはバイメタルを主要素とするものであることを特徴とする請求項５に記載のファイナルドライブの潤滑構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の駆動系におけるファイナルドライブの潤滑方法および潤滑構造に関し、特にリングギヤを有するディファレンシャル装置（差動装置）および上記リングギヤに噛み合うドライブピ二オンギヤ付きのドライブピ二オンシャフトをそれぞれ支持しているキャリア（ハウジングとも言う）内部の軸受部を強制潤滑するようにしたファイナルドライブの潤滑方法および潤滑構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のファイナルドライブの潤滑方法または潤滑構造では、特許文献１に記載のように、リングギヤが固定されたディファレンシャル装置のほか上記リングギヤに噛み合うハイポイドピ二オンギヤ等のドライブピ二オンギヤ付きのドライブピ二オンシャフトをそれぞれ軸受支持しているキャリア内に潤滑油を貯留し、上記リングギヤ等の回転によって潤滑油をキャリア内部の上部空間にまで一旦掻き上げて循環させることを基本とし、もってキャリア内部のベアリング等を潤滑するようにしている。
【０００３】
より具体的には、例えばＦＲタイプ車用のファイナルドライブであって且つドライブピ二オンギヤの回転中心（軸心）がリングギヤのそれよりも所定量だけ下方にオフセットしているとタイプのものでは、キャリア内部の上方空間まで掻き上げられた潤滑油の一部がキャリア内面を伝わることで、ディファレンシャルケース内部のギヤの噛み合い部やディファレンシャルケースそのものを支持しているサイドベアリングの潤滑を行う一方、別の一部の潤滑油がドライブピ二オンシャフトを支持しているフロントベアリングやリアベアリングの潤滑を行った上で、それぞれの潤滑油が再びキャリアの底部に戻ることでいわゆる潤滑油の循環による潤滑作用が行われるようになっている。
【特許文献１】実開平５−１２８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなＦＲタイプ車用のファイナルドライブにおいて、特にドライブピ二オンギヤおよびリングギヤの高速回転が続くような状況下では、本来はリングギヤによって掻き上げられた潤滑油の一部が真下に落下してディファレンシャルケースの内部やケースそのものを支持しているサイドベアリング等の潤滑を行うべきところ、リングギヤ等によって掻き上げられた潤滑油が遠心力のためにディファレンシャルケース等を潤滑することなく一気にドライブピ二オンシャフト側に集められてしまう傾向にある。また、ドライブピ二オンシャフト側に集められた潤滑油がキャリア底部の潤滑油貯留部に戻る前に高速回転しているドライブピ二オンギヤによって再度掻き上げられてしまい、いわゆる局部循環による潤滑形態となることによってキャリアの内部全体に潤滑油が均等に行き渡らない状態となる。その結果として、特にリングギヤとドライブピ二オンギヤとの噛み合い部や、ディファレンシャルケースを支持しているサイドベアリングに潤滑油が循環しない状況が続くことによって、高速回転での潤滑不足を招くおそれがある。
【０００５】
また、上記の潤滑不足対策として、たとえリングギヤ等の高速回転が続いたとしてもサイドベアリングを十分に潤滑することができるように、潤滑油にサイドベアリングが浸漬するレベルまでキャリア内の潤滑油量を増加させることも可能であるが、その場合にはドライブピ二オンギヤによる潤滑油の撹拌抵抗が増大し、動力伝達効率の低下とともに車両の燃費が悪化することとなって好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、特にドライブピ二オンギヤやリングギヤの高速回転が続いて高温状態となったとしてもその遠心力の影響で局部循環による潤滑形態となることなく、特にリングギヤとドライブピ二オンギヤとの噛み合い部や、ディファレンシャルケースを支持しているサイドベアリング、およびそのディファレンシャルケースの内部全体を満遍なく潤滑することができるようにした潤滑方法および潤滑構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ディファレンシャルケースにリングギヤが固定されたディファレンシャル装置のほか、上記リングギヤに噛み合うドライブピ二オンギヤを有するドライブピ二オンシャフトがそれぞれ軸受支持されているキャリア内に潤滑油を貯留し、上記リングギヤおよびドライブピ二オンギヤの噛み合い回転に伴う掻き上げ作用によって潤滑油を循環させながらそれぞれの軸受支持部を潤滑するようにしたファイナルドライブの潤滑方法であって、高温時と低温時とで上記潤滑油が循環する方向を変化させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の技術を潤滑構造として捉えたものであって、ディファレンシャルケースにリングギヤが固定されたディファレンシャル装置のほか、上記リングギヤに噛み合うドライブピ二オンギヤを有するドライブピ二オンシャフトがそれぞれ軸受支持されているキャリア内に潤滑油を貯留し、上記リングギヤおよびドライブピ二オンギヤの噛み合い回転に伴う掻き上げ作用によって潤滑油を循環させながらそれぞれの軸受支持部を潤滑するようにしたファイナルドライブの潤滑構造を前提として、上記キャリアの内面の上部に、高温時と低温時とで潤滑油が循環する方向を変化させる方向変更手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記方向変更手段は、請求項３に記載のように、キャリア内面からの出没の度合いに応じて潤滑油が循環する方向を変化させるものとし、具体的には請求項４に記載のように、低温時よりも高温時の方がキャリア内面からの突出量が大きくなるように設定してあるものとする。より具体的には、請求項５に記載のように、上記方向変更手段は高温時と低温時とで潤滑油が循環する方向を変化させる可動式の案内板であって、この案内板は感温型のアクチュエータにより駆動されて潤滑油が循環する方向を変化させるものとする。
【００１０】
上記感温型のアクチュエータは、請求項６に記載のように、例えば形状記憶合金製のばねまたはバイメタル等を主要素とするものを使用する。
【００１１】
したがって、少なくとも請求項１，２に記載の発明では、特にドライブピ二オンギヤおよびリングギヤの高速回転が続くと、それらの各ギヤおよび各ベアリングからの発熱のためにキャリアが高温状態となるとともに、リングギヤ等によって掻き上げられた潤滑油が遠心力のためにドライブピ二オンシャフト側に向かって集中的に循環しようとする。その一方、キャリアが高温となったことを条件に方向変更手段を高温側に切り替えると、遠心力によって循環する潤滑油の一部が例えばキャリア内面の上部に設けた方向変更手段に衝突し、それによって一部の潤滑油の循環方向が強制的に変更せしめられる。
【００１２】
これは、リングギヤによって上方に掻き上げられた潤滑油の一部を方向変更手段との衝突によってそのまま下方もしくは真下に落下させることにほかならず、それによってリングギヤ等の高速回転が続く高温状況下にあっても、リングギヤとドライブピ二オンギヤとの噛み合い部のほか、ディファレンシャルケースの内部やディファレンシャルケースそのものを支持しているサイドベアリング等の潤滑をも十分に行えるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１，２に記載の発明によれば、高速回転に伴う高温状況下でもドライブピニオンシャフト側だけでなくリングギヤとドライブピ二オンギヤとの噛み合い部のほか、ディファレンシャルケースの内部やディファレンシャルケースそのものを支持しているサイドベアリング等も十分に潤滑することができるので、特に高速回転時の潤滑不足を未然に防止できることはもちろんのこと、キャリア内の潤滑油の貯留量を増加させる必要もないので燃費の悪化を招くこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜３は本発明に係るファイナルドライブの潤滑構造のより具体的な第１の実施の形態を示す図であり、ＦＲタイプ車用のファイナルドライブの例を示している。そして、特に図１の（Ａ）はファイナルドライブ１の断面説明図を、（Ｂ）は同図（Ａ）の左側面説明図を、図２は図１の（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面説明図をそれぞれ示している。
【００１５】
図１，２に示すように、ファイナルドライブ１の母体をなすキャリア（ハウジング）２内には、ドライブピニオンギヤ（ハイポイドピニオンギヤ）３と一体のドライブピニオンシャフト４をフロントベアリング５およびリアベアリング６を介して回転可能に支持させてあるとともに、そのドライブピニオンギヤ３に噛み合うリングギヤ（ハイポイドリングギヤ）７を外周に有するディファレンシャル装置（差動装置）８を一対のサイドベアリング９を介して回転可能に支持させてある。なお、キャリア２はキャリア本体２Ａとリアカバー２Ｂとで構成してあり、両者を図示しないボルト等にて結合してある。
【００１６】
ディファレンシャル装置８は、ディファレンシャルケース１０の内部に、ピニオンメートシャフト１１を共有する一対のピニオンメートギヤ１２と、それらのピニオンメートギヤ１２に噛み合う同じく一対のサイドギヤ１３とを回転可能に収容配置したものであり、各サイドギヤ１３はアクスルシャフト１４に連結してある。なお、ピニオンメートギヤ１２はディファレンシャルケース１０とともに公転可能であるとともに、ピニオンメートギヤ１２自体の軸心まわりにも自転できる構造となっている。そして、ディファレンシャルケース１０にボルト１５にてリングギヤ７を固定してある。
【００１７】
ここで、ドライブピニオンシャフト４とリングギヤ７との関係に着目した場合に、ドライブピニオンシャフト４は図１の（Ａ）から明らかなようにリングギヤ７の軸心（回転中心）に対して所定量だけ下方にオフセットしている。これにより、ドライブピニオンギヤ３とリングギヤ７との噛み合い部はリングギヤ７の軸心よりも下方に位置している一方、キャリア２内にはドライブピニオンギヤ３とリングギヤ７との噛み合い部が浸漬する程度のレベルまで所定の潤滑油を貯留してある。
【００１８】
なお、図１，３から明らかなように、キャリア本体２Ａの一部には、後述するように矢印Ｂ３方向から流れたきた潤滑油をドライブピニオンシャフト４のほかびフロントベアリング５およびリアベアリング６側に積極的に導入するために開口２０を形成してある。
【００１９】
このようなファイナルドライブ１の構造では、周知のようにドライブピニオンシャフト３を入力側として回転駆動すると、ディファレンシャル装置８での差動を伴いながら双方のアクスルシャフト１４が回転駆動されることになる。その際に、貯留した潤滑油に浸漬しているドライブピニオンギヤ３およびリングギヤ７が潤滑油を上方に掻き上げて循環させることにより、両者の噛み合い部だけでなくキャリア２内のベアリング５，６，９等の各部を潤滑するようになっている。
【００２０】
ここで、図１のほか図３に示すように、キャリア本体２Ａの上部内壁面２ａには、キャリア２の高温時と低温時とで潤滑油の循環方向を積極的に変化させるべく、その方向変更手段として機能することになる可動式の案内板１６をキャリア本体２Ａの上部内壁面２ａに沿わせるように配置してある。この案内板１６は、図４に示すようにヒンジピン１７をもってキャリア本体２Ａに揺動または回動可能に支持させてあり、キャリア２の低温時には図４の（Ａ）の状態にあっても、キャリア２の高温時には同図（Ｂ）に示すようにキャリア本体２Ａの上部内壁面２ａよりもさらに内側に突出させ、図３の（Ａ）および図４の（Ｂ）に示すようにキャリア本体２Ａの上部内壁面２ａからの案内板１６の突出度合いに応じて高温時と低温時とで潤滑油の循環方向を積極的に変更もしくは可変制御するようにしてある。
【００２１】
そして、キャリア本体２Ａの外側には図４に示すように例えば形状記憶合金製のばね２０を主要素とする感温型のアクチュエータ１８を配置し、このアクチュエータ１８の伸縮作動をもって案内板１６を回動もしくは出没させるようにしてある。感温型のアクチュエータ１８は、同図に示すようにスプリングシート１９ａを有するロッド１９を中心としてその周りに形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０と通常の圧縮コイルばね２１とを直列に配置するとともに、それら双方のばね２０，２１をロッド１９とともに略コ字状のホルダ２２に支持させたものであって、ホルダ２２はキャリア本体２Ａに固定支持されているとともに、ロッド１９の先端は案内板１６の背面に連結もしくは当接させてある。
【００２２】
つまり、この感温型のアクチュエータ１８は、形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０の素材自体の特性として低温時には柔らかく、高温時には硬くなる性質を利用して、その形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０にバイアスばねとして圧縮コイルばね２１を併用したものである。
【００２３】
この感温型のアクチュエータ１８の挙動としては、キャリア２の低温時には、図４の（Ａ）に示すように圧縮コイルばね２１のばね力（復元力）が形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０のそれに打ち勝って、形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０が圧縮状態にあり、したがって案内板１６はリングギヤ７の遠心力に伴う潤滑油の流れを阻害しないような退避位置Ｐ１で待機している。
【００２４】
その一方、キャリア２の高温時には、図４の（Ｂ）に示すように形状記憶合金製の圧縮コイルばね２０のばね力が圧縮コイルばね２１のそれに打ち勝って圧縮コイルばね２１を圧縮状態にて拘束するようになり、したがって案内板１６はリングギヤ７の遠心力に伴う潤滑油の流れを積極的に阻害するべく突出位置Ｐ２まで回動変位して、キャリア本体２Ａの内部に大きく突出することになる。
【００２５】
したがって、このようなファイナルドライブ１の潤滑構造によれば、リングギヤ７の回転数が比較的低速のいわゆる低速回転域にある状態では、図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、ドライブピニオンギヤ３に噛み合いながら回転しているリングギヤ７はその歯部にてキャリア２の底部に貯留されている潤滑油を矢印Ｂ１，Ｂ２で示すように掻き上げることから、キャリア２内の上部空間に到達した潤滑油は遠心力のために矢印Ｂ３で示すようにドライブピニオンシャフト３の方向を指向するようなるとともに、最終的には矢印Ｂ４，Ｂ５で示すように循環して、主としてそのドライブピニオンシャフト３を支持しているフロントベアリング５およびリアベアリング６を潤滑することになる。同時に、ドライブピニオンギヤ３もまた潤滑油を矢印Ｂ６で示すように掻き上げることから、矢印Ｂ３方向を指向を指向する潤滑油と合流して、上記のように主としてフロントベアリング５およびリアベアリング６を潤滑することになる。
【００２６】
この場合、キャリア２が低温状態にあるかぎり案内板１６は図４の（Ａ）のような退避位置Ｐ１にあり、リングギヤ７の遠心力に伴う潤滑油の流れを積極的に変更することはない。
【００２７】
他方、リングギヤ７およびドライブピニオンギヤ３の高速回転状態が続いてキャリア２が所定温度以上の高温状態になると、図３のほか図４の（Ｂ）に示したように感温型のアクチュエータ１８が伸長動作することにより案内板１６が突出位置Ｐ２まで回動変位して、キャリア本体２Ａの内部に大きく突出することになる。この状態では、先に述べたように案内板１６はリングギヤ７の遠心力に伴う潤滑油の流れを積極的に変更するようになる。
【００２８】
すなわち、リングギヤ７やドライブピニオンギヤ３が掻き上げることになる潤滑油の循環作用および潤滑作用は基本的には図１の（Ａ），（Ｂ）に示した低温時と同様であるものの、リングギヤ７が掻き上げた潤滑油の一部が案内板１６に衝突することで一部の潤滑油の循環方向が強制的に変更せしめられることになる。案内板１６に衝突した潤滑油は、矢印Ｃ１で示すようにそのままほぼ真下を指向するようになり、その結果として、リングギヤ７やドライブピニオンギヤ３との噛み合い部のほか、ディファレンシャルケース１０の内部や、そのディファレンシャルケース１０を支持しているサイドベアリング９を積極的且つ十分に潤滑することになる。
【００２９】
言い換えるならば、リングギヤ７およびドライブピニオンギヤ３等の高速回転が続いて、それらのギヤ３，７やサイドベアリング９等の発熱によってキャリア２が高温状態となっていても、キャリア本体２Ａの内部に大きく突出した案内板１６によって潤滑油の循環方向が強制的に変更せしめられることにより、ディファレンシャルケース１０の内部やディファレンシャルケース１０そのものを支持しているサイドベアリング９等の潤滑も十分に行われ、特にサイドベアリング９の潤滑不足を未然に防止できることになる。
【００３０】
ここで、潤滑油の循環方向を制御するべくその方向変更手段として設ける案内板１６の数は必ずしも一つである必要はなく、例えば案内板１６を二つ並設して、それらを交互にもしくは同時に回動変位させるようにしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るファイナルドライブの好ましい実施の形態を示す図で、（Ａ）は方向変更手段として設けた案内板の退避状態を示す断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の左側面説明図。
【図２】図１のａ−ａ線に沿う断面説明図。
【図３】（Ａ）は図１の状態から案内板が回動変位して突出した状態を示す断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の左側面説明図。
【図４】図１，３に示した案内板の挙動を示す拡大説明図で、（Ａ）は退避状態を示す説明図、同図（Ｂ）は突出位置まで回動変位した状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１…ファイナルドライブ
２…キャリア
２Ａ…キャリア本体
２Ｂ…リアカバー
２ａ…上部内壁面
３…ドライブピニオンギヤ
４…ドライブピニオンシャフト
５…フロントベアリング
６…リアベアリング
７…リングギヤ
８…ディファレンシャル装置
９…サイドベアリング
１０…ディファレンシャルケース
１６…案内板（方向変更手段）
１７…ヒンジピン
１８…感温型のアクチュエータ
１９…ロッド
２０…形状記憶合金製の圧縮コイルばね
２１…圧縮コイルばね
２２…ホルダ
Ｐ１…退避位置
Ｐ２…突出位置
【図１】
2008002476.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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