(57)【要約】【課題】ディファレンシャル装置を冷却させるべく回転して送風を行う部材に、この回転を有効利用した他の機能を発揮させ、この部材の多機能化を実現可能とするディファレンシャル装置の冷却構造を提供する。【解決手段】ディファレンシャル１の入力軸５に連結されるコンパニオンフランジ４にフィン４５，４５，…を備えさせ、このフィン４５，４５，…の回転によりディファレンシャル１を冷却するための送風が行えるようにする。このフィン４５，４５，…の外周縁部に慣性質量部となるダンパリング４４を備えさせることで、これをトーショナルダンパとして機能させる。【選択図】図１
2008190582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デフキャリヤの内部に入力軸及び差動機構が収容されていると共に、駆動源からの回転駆動力を伝達するための動力伝達シャフトに連結フランジを介して上記入力軸が動力伝達可能に連結されたディファレンシャル装置において、
上記連結フランジには、動力伝達シャフトの回転に伴って、その回転軸心に沿う方向への送風を行うフィンが設けられている共に、このフィンの外縁部に回転一体とされた慣性質量部が設けられていることを特徴とするディファレンシャル装置の冷却構造。
【請求項２】
請求項１記載のディファレンシャル装置の冷却構造において、
上記フィンは、連結フランジの周方向に亘る複数箇所に配設されており、慣性質量部は、これらフィンの外縁同士を連結するように環状に配設されていることを特徴とするディファレンシャル装置の冷却構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のディファレンシャル装置の冷却構造において、
上記差動機構は、ディファレンシャルケース、互いに噛み合いながら回転するピニオンギヤ及びサイドギヤを備えており、これらピニオンギヤ及びサイドギヤの回転により差動動作を行うよう構成されており、
上記デフキャリアはアルミニウム合金製であることを特徴とするディファレンシャル装置の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の左右車輪に対する差動動作を行うディファレンシャル装置を冷却するための構造に関する。特に、冷却機能部品の多機能化を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のディファレンシャル装置（例えばリヤディファレンシャル装置）は、下記の特許文献１に開示されているように、プロペラシャフト及びディファレンシャル入力軸を経て入力される回転駆動力をリングギヤが受ける。そして、このリングギヤが受けた回転駆動力を、ディファレンシャルギヤケース（以下、単にデフケースと呼ぶ）、一対のピニオンギヤ、一対のサイドギヤを備えて成るディファレンシャル機構の差動動作により各ドライブシャフトへ差動分配可能となっている。
【０００３】
この種のディファレンシャル装置では、上記ディファレンシャル入力軸のピニオンとリングギヤとの噛み合い部分、上記差動動作時におけるギヤ同士の噛み合い部分、各軸受け部分等において摩擦熱が発生し、ハウジング（以下、デフキャリヤと呼ぶ場合もある）の内部温度が１００℃以上に達することもある。このような状況では、デフキャリヤ内部に貯留され且つ各ギヤ噛み合い部分や各摺動部分の潤滑を行うための潤滑油（以下、単にオイルと呼ぶ）が高温になり、潤滑性能の悪化、オイルシール部分のシール性の悪化を招き、ディファレンシャル装置の耐久性に悪影響を与えてしまう可能性がある。
【０００４】
また、ディファレンシャル装置全体の軽量化を図るべく上記デフキャリヤをアルミニウム製にすることが提案されているが（例えば、下記の特許文献２を参照）、この場合、上記熱の影響により、デフキャリヤの膨張量と、各ギヤやシャフト（鉄系の材料で形成されている）の膨張量とに差が生じて、各ギヤやシャフトの支持位置のずれ（ミスアライメント）が発生し、騒音及び振動の増大を招いてしまう可能性がある。
【０００５】
ディファレンシャル装置の冷却に鑑みられたものとして下記の特許文献３が提案されている。この特許文献３では、ピニオンフランジにファンを回転一体に設けておき、車両の走行に伴うファンの回転により、ディファレンシャル装置への送風を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１０４００２号公報
【特許文献２】特開平９−２８７６１７号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献３に開示されているディファレンシャル装置の冷却構造では、ファンが一体的に設けられているピニオンフランジの回転によって得られる機能としては、送風機能、つまりディファレンシャル装置に対する冷却機能しか備えていない。
【０００７】
本発明の発明者は、この回転により得られる機能として送風機能ばかりでなく、他の機能をも備えさせることで、冷却機能部品の多機能化を図ることについて考察を行い本発明に至った。
【０００８】
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、ディファレンシャル装置を冷却させるべく回転して送風を行う部材に、この回転を有効利用した他の機能を発揮させ、この部材の多機能化を実現可能とするディファレンシャル装置の冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、ディファレンシャル装置の入力軸に回転一体となるフィンを備えさせ、このフィンの回転によりディファレンシャル装置を冷却するための送風が行えるようにすると共に、このフィンの外縁部に慣性質量部を備えさせることで、これをトーショナルダンパとしても機能させるようにしている。つまり、この回転部品に冷却機能とトーショナルダンパ機能とを兼用させた構成としている。
【００１０】
−解決手段−
具体的には、デフキャリヤの内部に入力軸及び差動機構が収容されていると共に、駆動源からの回転駆動力を伝達するための動力伝達シャフトに連結フランジを介して上記入力軸が動力伝達可能に連結されたディファレンシャル装置を前提とする。このディファレンシャル装置に対し、上記連結フランジに、動力伝達シャフトの回転に伴って、その回転軸心に沿う方向への送風を行うフィンを設けると共に、このフィンの外縁部に回転一体とされた慣性質量部を設けた構成としている。
【００１１】
この特定事項により、車両の走行時には、エンジン等の駆動源からの回転駆動力が動力伝達シャフト（例えばプロペラシャフト）及び連結フランジ（例えばコンパニオンフランジ）を介して、ディファレンシャル装置の入力軸（例えばディファレンシャルピニオン）に伝達される。そして、例えば車両の旋回時等にあっては、上記回転駆動力は、差動機構の差動動作により各ドライブシャフトへ差動分配されることになる。このように動力伝達シャフト及び連結フランジが回転している状況では、この連結フランジに回転一体に設けられているフィンも回転することになり、このフィンの回転によって、その回転軸心に沿う方向への送風（例えばディファレンシャル装置に向かう方向への送風）が行われる。これによりディファレンシャル装置は冷却されることになり、温度上昇が抑えられる。また、上記フィンを設けたことで連結フランジの表面積が拡大し、ディファレンシャル装置から伝達してきた熱の放熱性も大きく得られ、これによってもディファレンシャル装置の温度上昇を抑えることができる。従って、潤滑油の温度を適正に保つことができて、良好な潤滑性能の維持、オイルシール部分のシール性の確保が図れ、また、適正なアライメントの維持がなされて、ディファレンシャル装置の耐久性の向上及び振動・騒音の低減を図ることができる。
【００１２】
また、上記フィンの外縁部には慣性質量部が回転一体に設けられているため、この回転する慣性質量部がトーショナルダンパとして機能することになる。このため、動力伝達シャフトからディファレンシャル装置に入力されるトルク変動を緩和して、ディファレンシャル装置の挙動を抑制することができ、振動の発生等を防止できてドライバビリティを良好に得ることができる。
【００１３】
また、上記慣性質量部の配設状態として具体的には以下の構成が挙げられる。先ず、上記フィンを、連結フランジの周方向に亘る複数箇所に配設する。そして、上記慣性質量部を、これらフィンの外縁同士を連結するように環状に配設している。
【００１４】
この構成により、慣性質量部が動力伝達シャフトと共に回転することにより発揮されるトーショナルダンパ機能を効果的に得ることができる。また、慣性質量部は各フィン同士を互いに連結しているため、これらフィンの剛性を高く得ることができ、フィンのばたつき等に伴う異音の発生を抑制することも可能である。
【００１５】
また、上記差動機構として、ディファレンシャルケース、互いに噛み合いながら回転するピニオンギヤ及びサイドギヤを備えさせ、これらピニオンギヤ及びサイドギヤの回転により差動動作を行う構成としたものに対し、上記デフキャリアをアルミニウム合金製とすることで、ディファレンシャル装置全体としての軽量化を図ることができる。この場合、上記フィンの回転に伴う送風によりディファレンシャル装置、特にデフキャリヤは効果的に冷却されるため、デフキャリアの熱膨張量を低く抑えることができ、各ギヤやシャフトの膨張量との差が大きくなることがなく、各ギヤやシャフトのミスアライメントが防止できて、騒音及び振動の増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、ディファレンシャル装置の入力軸に回転一体となるフィンを備えさせ、このフィンの回転によりディファレンシャル装置を冷却するための送風が行えるようにすると共に、このフィンの外縁部に慣性質量部を備えさせることで、これをトーショナルダンパとしても機能させるようにしている。これにより、この回転部品を、冷却機能とトーショナルダンパ機能とを備えた多機能部品として構成することができ、部品点数の増大を伴うことなく、これら機能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）方式の自動車に搭載されたディファレンシャル装置（以下、単にディファレンシャルと呼ぶ）に本発明を適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るディファレンシャル１の断面図であり、図２は、図１における（２）−（２）線に対応した位置における断面図である。
【００１９】
−ディファレンシャル１の概略構成−
ディファレンシャル１は、図示しないエンジンの出力（回転駆動力）がトランスミッション（例えば自動変速機）によって変速され、その変速後の回転駆動力が、プロペラシャフト２０を経て伝達される。そして、この伝達された回転駆動力を左右一対のドライブシャフト２，３を介して左右の駆動輪にそれぞれ伝達するようになっている。
【００２０】
本実施形態に係るディファレンシャル１は、一般的に公知のツーピニオンタイプで構成されており、主として、入力軸５、デフケース６、リングギア７、一対のピニオンギア８，９、一対のサイドギア１０，１１、デフキャリア１２等を含む構成となっている。尚、本実施形態におけるデフキャリア１２はアルミニウム合金製である。
【００２１】
尚、ドライブシャフト２，３の内端側には、スプライン２ａ，３ａが形成されており、この内端側がサイドギア１０，１１の中空軸部１０ａ，１１ａ内に形成されているスプライン１０ｂ，１１ｂにスプライン嵌合により連結されている。
【００２２】
上記入力軸５は、その外端にトランスミッションの出力軸となるプロペラシャフト（動力伝達シャフト）２０（図中仮想線で示す）が、ユニバーサルジョイント２１及びコンパニオンフランジ（連結フランジ）４を介して連結され、また、その内端にドライブピニオン５ａが一体的に設けられている。この入力軸５は、デフキャリア１２内に転がり軸受１３，１３を介して回転自在に支持されている。
【００２３】
デフケース６は、デフキャリア１２の左右二つの貫通孔１２ａ，１２ｂにそれぞれ転がり軸受１４，１４を介して相対回転可能に支持されている。詳しくは、このデフケース６は、中空の箱形状で成り、その周壁部分において対向する２箇所にボス部６ａ，６ｂが突設されており、これら各ボス部６ａ，６ｂの外周面と、デフキャリア１２の貫通孔１２ａ，１２ｂの内周面との間に上記転がり軸受１４，１４が介装されている。
【００２４】
リングギア７は、デフケース６の外周部に形成されたフランジ６ｅにボルト１６により一体的に取り付けられており、入力軸５のドライブピニオン５ａに噛合されている。
【００２５】
上記一対のピニオンギア８，９は、デフケース６の内部空間に配置され、デフケース６に取り付けられるピニオンシャフト１５によって回転自在に支持されている。具体的に、デフケース６には、上記ドライブシャフト２，３の軸心に対して直交する方向を軸心とするシャフト挿通孔６ｃ，６ｄが形成されており、これらシャフト挿通孔６ｃ，６ｄに挿通されたピニオンシャフト１５によって各ピニオンギヤ８，９が回転（自転）自在に支持されている。
【００２６】
一対のサイドギア１０，１１は、中空軸部１０ａ，１１ａの軸方向の一端にかさ歯車を設けた構成である。この一対のサイドギヤ１０，１１は、そのかさ歯車が一対のピニオンギヤ８，９に噛合されている。この中空軸部１０ａ，１１ａの軸方向外端側は、デフケース６のボス部６ａ，６ｂの内径側に微小隙間を介して回転可能に挿入されている。
【００２７】
上述した如く各サイドギヤ１０，１１の中空軸部１０ａ，１１ａ内には、左右の各ドライブシャフト２，３の内端部分がそれぞれスプライン嵌合されており、この各サイドギヤ１０，１１の回転に伴って各ドライブシャフト２，３が回転するようになっている。以上の如く構成されたデフケース６、ピニオンギア８，９、サイドギア１０，１１により差動機構が構成されている。
【００２８】
このような構成のディファレンシャル１の動作については基本的に公知のとおりであるので、ここでは簡単に説明する。
【００２９】
先ず、車両が直進している場合には、プロペラシャフト２０から、ユニバーサルジョイント２１及びコンパニオンフランジ４を介して入力軸５に回転動力が入力されると、リングギヤ７に回転一体となっているデフケース６が回転し、このデフケース６と一体的に各ピニオンギヤ８，９が公転（ドライブシャフト２，３の軸心回りに公転）することになる。これにより、一対のサイドギヤ１０，１１及び一対のドライブシャフト２，３が回転駆動されるので、左右の駆動輪が同一回転数で駆動される。
【００３０】
一方、車両のカーブ走行（旋回）等によって、左右の駆動輪に回転抵抗差が生じたときには、一対のピニオンギヤ８，９が自転することになって、両サイドギヤ１０，１１が差動回転することになる。これにより、リングギヤ７に入力された回転動力が左右のドライブシャフト２，３を介して左右の駆動輪に差動分配されることになる。
【００３１】
−ディファレンシャル１の冷却構造−
次に、本実施形態の特徴とする構成であるディファレンシャル１の冷却構造について説明する。図３は、上記コンパニオンフランジ４を示す図であって図３（ａ）はコンパニオンフランジ４の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３２】
これら図に示すように、上記コンパニオンフランジ４は、円筒形状のパイプ部４１と、このパイプ部４１の軸心に沿った方向の一端側から外周側に延びるフランジ部４２とを備えている。
【００３３】
上記パイプ部４１の内径寸法は、上記入力軸５の先端部分の外径寸法に略一致しており、このパイプ部４１の内部に入力軸５の先端部分が挿入されて、これらが回転一体に連結されている。
【００３４】
一方、フランジ部４２は、上記ユニバーサルジョイント２１を介して上記プロペラシャフト２０に連結される部分であって、このユニバーサルジョイント２１がボルト止めされる連結部４３を備えている。この連結部４３にはコンパニオンフランジ４の軸心に沿う方向に貫通する複数（本実施形態では６個）のボルト孔４３ａ，４３ａ，…が形成されている。
【００３５】
そして、この連結部４３の外周側には、この連結部４３の外径寸法よりも所定寸法だけ大径に形成されたリング形状のダンパリング（慣性質量部）４４が設けられており、この連結部４３の外周縁とダンパリング４４の内周縁との間に複数枚（本実施形態では３４枚）のフィン４５，４５，…が架設されている。フィン４５，４５，…の枚数はこれに限られることなく任意に設定可能である。言い換えると、上記連結部４３の外周部に複数枚のフィン４５，４５，…が設けられており、これらフィン４５，４５，…の外縁同士を連結するように円環状のダンパリング４４が設けられている。
【００３６】
尚、各フィン４５，４５，…の向きは、車両前進時にプロペラシャフト２０が回転する方向に回転した場合に前方側の空気を後方側、つまりディファレンシャル１側に流すように設定されている。
【００３７】
また、上記ダンパリング４４は、フィン４５，４５，…と一体成形されていてもよいし、フィン４５，４５，…とは個別に作製され、フィン４５，４５，…の外周部に組み付け又は接合により一体化された構成であってもよい。このようにダンパリング４４をフィン４５，４５，…とは個別に作製する場合、ダンパリング４４の構成材料としては、フィン４５，４５，…よりも比重の大きな材料とすることが好ましい。また、このダンパリング４４の質量は、プロペラシャフト２０や入力軸５に捩れに伴う振動が発生した場合にその振動の周波数が減衰できるように予め設定されている。
【００３８】
このような構成であるため、車両の前進走行時には、エンジン等の駆動源からの回転駆動力がプロペラシャフト２０、ユニバーサルジョイント２１及びコンパニオンフランジ４を介してディファレンシャル１の入力軸５に伝達される。このため、プロペラシャフト２０及びコンパニオンフランジ４の回転に伴って上記フィン４５，４５，…も回転することになり、このフィン４５，４５，…の回転によって、車両後方（ディファレンシャル１に向かう方向）への送風が行われる（図１における矢印Ａを参照）。これによりディファレンシャル１は、走行風だけでなく、フィン４５，４５，…からの送風によっても効果的に冷却されることになり、その温度上昇が抑えられる。
【００３９】
更には、上記フィン４５，４５，…を設けたことでコンパニオンフランジ４全体としての表面積が拡大し、ディファレンシャル１から伝達してきた熱の放熱性が大きく得られているため、これによってもディファレンシャル１の温度上昇を抑えることができる。
【００４０】
その結果、デフキャリヤ１２内部のオイルの温度を適正に保つことができて、良好な潤滑性能の維持、オイルシール部分のシール性の確保がなされて、ディファレンシャル１の耐久性を維持できる。また、デフキャリヤ１２を効果的に冷却できるため、このデフキャリア１２の熱膨張量を低く抑えることができ、各ギヤ７〜１１やシャフト２，３，５，１５の膨張量との差が大きくなることがなく、各ギヤ７〜１１やシャフト２，３，５，１５のミスアライメントが防止できて、騒音及び振動の低減を図ることができる。
【００４１】
また、車両の後退（リバース走行）時には、プロペラシャフト２０及びコンパニオンフランジ４は、上述した前進走行時とは逆方向に回転することになる。つまり、上記フィン４５，４５，…も前進走行時とは逆方向に回転することになる。この場合、このフィン４５，４５，…の回転によって、車両前方に向かう送風が行われる。このため、ディファレンシャル１の周辺に存在していた空気が、このディファレンシャル１の熱を奪った後、フィン４５，４５，…を経て車両前方に流されることになる。即ち、車両の後退時、一般的には低速で走行されるため走行風によるディファレンシャル１の冷却は殆ど期待できない状況となるが、本実施形態によれば、フィン４５，４５，…の回転による車両前方に向かう送風によってディファレンシャル１の熱を奪うことができて、その温度上昇が抑えられ、オイルの温度の適正化を図ることができる。
【００４２】
また、上記フィン４５，４５，…の外周縁部にはダンパリング４４が取り付けられているため、この回転するダンパリング４４がトーショナルダンパとして機能することになる。このため、プロペラシャフト２０からディファレンシャル１に向けて入力されるトルク変動を緩和して、ディファレンシャル１の挙動を抑制することができ、振動の発生等を防止できてドライバビリティを良好に得ることができる。
【００４３】
−変形例−
次に、変形例について説明する。本変形例は慣性質量部の構成が上述した実施形態のものと異なっている。その他の構成は上記実施形態と同様であるので、ここでは慣性質量部についてのみ説明する。
【００４４】
図４は、本変形例におけるコンパニオンフランジ４を示す図であって図４（ａ）はコンパニオンフランジ４の正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。尚、この図４において、上記実施形態のものと同一の部材については同一の符号を付している。
【００４５】
この図４に示すように、本変形例におけるコンパニオンフランジ４にあっては、フィン４５，４５，…としては周方向に所定間隔を存した位置にそれぞれ形成されている一方、慣性質量部としては、これらフィン４５，４５，…の外側端のみに形成されている。具体的には、上記実施形態では、慣性質量部を円環状のダンパリング４４としていたが、本変形例では、周方向に間欠的に慣性質量部４６，４６，…を設けている。つまりフィン４５，４５，…の外側端部分の肉厚を大きくすることで、この部分の重量を大きくして慣性質量部４６，４６，…としての機能を発揮させる構成としている。また、この慣性質量部４６の厚さ寸法としては例えばフィン４５の約２倍の寸法に設定されている。この慣性質量部４６の厚さ寸法はこれに限られるものではなく任意に設定可能である。
【００４６】
本変形例の構成によっても上記実施形態のものと同様の効果を奏することができる。また、フィン４５，４５，…の成形と同時に慣性質量部も一体成形することが可能であるので、コンパニオンフランジ４の製造作業の簡素化を図ることができる。
【００４７】
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態及び変形例は、フロントエンジン・リヤドライブ（ＦＲ）方式の車両に搭載されるリヤ側のディファレンシャル１を例に挙げているが、四輪駆動方式の車両におけるフロント側のディファレンシャルおよびリア側のディファレンシャルにも、本発明を適用することが可能である。
【００４８】
また、上記実施形態及び変形例では、ディファレンシャル１をツーピニオンタイプとした例を挙げているが、フォーピニオンタイプのディファレンシャルや、その他の形式のディファレンシャルであっても、本発明を適用することが可能である。
【００４９】
また、上記実施形態では、ワンピース構造のデフケース６を例に挙げているが、ツーピース構造であってもよい。
【００５０】
また、上記実施形態及び変形例では、コンパニオンフランジ４を、プロペラシャフト２０及びディファレンシャル１の入力軸５とは個別の部材として配設していたが、このコンパニオンフランジ４をプロペラシャフト２０またはディファレンシャル１の入力軸５と一体形成したものに対しても本発明は適用可能である。
【００５１】
更には、上記実施形態及び変形例では、各フィン４５，４５，…の向きとして、車両前進時にプロペラシャフト２０が回転する方向に回転した場合に前方側の空気を後方側、つまりディファレンシャル１側に流すように設定していた。本発明はこれに限らず、逆向き、つまり、車両前進時にプロペラシャフト２０が回転する方向に回転した場合に後方側の空気を前方側に流すように設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態に係るディファレンシャルの断面図である。
【図２】図１における（２）−（２）線に対応した位置における断面図である。
【図３】コンパニオンフランジを示す図であって図３（ａ）はコンパニオンフランジの正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】変形例に係るコンパニオンフランジを示す図であって図４（ａ）はコンパニオンフランジの正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１          ディファレンシャル
４          コンパニオンフランジ（連結フランジ）
５          入力軸
６          ディファレンシャルケース
８，９      ピニオンギヤ
１０，１１  サイドギヤ
１２        デフキャリア
２０        プロペラシャフト（動力伝達シャフト）
４４        ダンパリング（慣性質量部）
４５        フィン
４６        慣性質量部
【図１】
2008190582.tif 000003
【図２】
2008190582.tif 000004
【図３】
2008190582.tif 000005
【図４】
2008190582.tif 000006