(57)【要約】【課題】大型化や重量の増加等を抑制しながら、確実に差動制限を行うことができ、しかも製造コストも低廉なデファレンシャル装置を提供する。【解決手段】デファレンシャル装置１０は、左車軸２８及び右車軸３０を回転可能に支持するデファレンシャルケース１８と、左右両車軸２８、３０に連結されると共に、デファレンシャルケース１８に固定されたピニオンシャフト３６に軸支されたデファレンシャルピニオン４４、４６にそれぞれ噛合する一対のサイドギヤ４８、５０とを有する。前記デファレンシャルピニオン４４、４６の各サイドギヤ４８、５０に噛合する歯面４４ａ、４６ａが設けられた表面側とは反対側の裏面４４ｂ、４６ｂには、軸心側から外周側に向かう方向に延びた溝部５４が複数形成され、各溝部５４には該溝部５４内を移動自在な転動体５６が配設される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の車軸を回転可能に支持するデファレンシャルケースと、
各車軸に連結されると共に、前記デファレンシャルケースに固定されたピニオンシャフトに軸支されたデファレンシャルピニオンにそれぞれ噛合する一対のサイドギヤと、
を有するデファレンシャル装置において、
前記デファレンシャルピニオンの前記各サイドギヤに噛合する歯面が設けられた表面側とは反対側の裏面には、軸心側から外周側に向かう方向に延びた溝部が２本以上形成されると共に、前記各溝部には該溝部内を移動自在な転動体が配設されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項２】
請求項１記載のデファレンシャル装置において、
前記溝部は、前記軸心側から外周側に向かって浅くなるように形成され、
前記デファレンシャルピニオンの前記裏面と前記デファレンシャルケースの内壁面との間には、前記溝部の開口側を閉塞し、該溝部内に前記転動体を封止する封止体が介装されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のデファレンシャル装置において、
前記転動体が前記溝部の前記外周側に向かう方向に移動するに伴って、前記デファレンシャルピニオンが前記サイドギヤに近接する方向に移動することを特徴とするデ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、エンジンやモータ等の原動機からの駆動力を車軸に伝達するデファレンシャル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるデファレンシャル装置は、左右の車輪に対して互いに等しく分割したトルク配分を保ちながら、旋回時に外側車輪を内側車輪より速く回転させるため、車両のパワートレン内に配置されている。自動車は、このデファレンシャル装置の作用により滑らかな旋回を行うことができる。
【０００３】
一般的なデファレンシャル装置はそれぞれベベルギヤから構成される一対のサイドギヤと、一対のデファレンシャルピニオンを有している。互いに向かい合うように配置された一対のサイドギヤには、それぞれ左右の車輪へ回転を伝達する車軸がスプライン結合されている。同様に、一対のデファレンシャルピニオンも向かい合うように配置され、それぞれ両サイドギヤに噛合している。このデファレンシャルピニオンは、トランスミッションの出力が伝えられるリングギヤ（主にＦＦ車では外歯ギヤ、ＦＲ車ではベベルギヤ）に固定され、リングギヤと共に公転可能に且つ自転可能に配置されている。
【０００４】
このようなデファレンシャル装置では、例えば、雪道等で一方の駆動輪がスリップして空転した場合には、当該駆動輪が略無負荷状態となる。このため、他方の接地している側の駆動輪の回転が上がらず、デファレンシャルケースの回転が全て空転している側の駆動輪の回転に転化されることにより、空転している側の駆動輪の回転が過度に上昇すると共に、接地している側の駆動輪には駆動力が伝達されなくなってしまうことがある。
【０００５】
そこで、この問題を回避するため、デファレンシャル装置での差動を制限するＬＳＤ（Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｓｌｉｐ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓ）を該デファレンシャル装置に搭載することがある。例えば、特許文献１には、検知される出力トルクによって差動制限を制御するトルク差感応型のデファレンシャル装置の差動制御方法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８３２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このようなトルク差感応型の機能をデファレンシャル装置に付加するためには精密に加工されたトルク差検出機構の追加や、電気的な制御システムの追加が必要となる。このため、デファレンシャル装置の大型化や重量の増加、コストの増加等を惹起することが指摘されている。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を考慮してなされたものであり、デファレンシャル装置の大型化や重量の増加等を抑制しながら、確実に差動制限を行うことができ、しかも製造コストも低廉なデ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】
【０００９】
本発明に係るデファレンシャル装置は、一対の車軸を回転可能に支持するデファレンシャルケースと、各車軸に連結されると共に、前記デファレンシャルケースに固定されたピニオンシャフトに軸支されたデファレンシャルピニオンにそれぞれ噛合する一対のサイドギヤとを有するデファレンシャル装置において、前記デファレンシャルピニオンの前記各サイドギヤに噛合する歯面が設けられた表面側とは反対側の裏面には、軸心側から外周側に向かう方向に延びた溝部が２本以上形成されると共に、前記各溝部には該溝部内を移動自在な転動体が配設されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、例えば、一方の駆動輪が雪道等で空転した場合等、左右両車軸間に大きな差動回転を生じてデファレンシャルピニオンが過度の高速回転を生じた場合には、前記転動体が溝部内を外周側に移動して、デファレンシャルピニオンをサイドギヤに押し付ける方向に押圧する。これにより、デファレンシャルピニオンとサイドギヤとの間のバックラッシを減少させることができ、右両両車軸間の差動回転を適切に制限することができる。
【００１１】
また、前記溝部が、前記軸心側から外周側に向かって浅くなるように形成され、前記デファレンシャルピニオンの前記裏面と前記デファレンシャルケースの内壁面との間には、前記溝部の開口側を閉塞し、該溝部内に前記転動体を封止する封止体が介装されているように構成することも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、一方の駆動輪が雪道等で空転した場合等において、デファレンシャルピニオンに形成された溝部内に配設された転動体により当該デファレンシャルピニオンが押圧され、デファレンシャルピニオンとサイドギヤとの間のバックラッシが減少する。これにより、小型、軽量且つ低コストで左右両車軸間の差動回転を適切に制限することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係るデファレンシャル装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置１０の車軸方向に沿う一部省略断面図である。なお、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０は、例えば自動車のフロント側に搭載され、エンジンやモータからの駆動力を駆動輪である前輪に伝達するものであるが、リア側にも搭載可能であることは勿論である。
【００１５】
デファレンシャル装置１０は、トランスミッションケース１２内に一対のボールベアリング１４、１６を介して回転自在に支持された中空且つ偏平な球状のデファレンシャルケース１８と、該デファレンシャルケース１８の外壁面に複数本（図１では１本のみ図示し、他を省略している）のボルト２０により固定されたファイナルドリブンギヤ（リングギヤ）２２と、該デファレンシャルケース１８の両端側から車体左右方向（軸線Ａ方向）に延びた円筒状のインボード部（ボス部）２４、２６とを備える。
【００１６】
左側のインボード部２４の内周側では左車軸２８の軸端側が回転自在に支持されており、同様に、右側のインボード部２６の内周側では右車軸３０の軸端側が回転自在に支持されている。
【００１７】
また、デファレンシャルケース１８には、前記車体左右方向（車軸方向）に延在する軸線Ａと直交する軸線Ｂを中心とした一対の孔部３２、３４が形成されており、該孔部３２、３４には、左右両車軸２８、３０の対向する端部間に位置し且つ左右両車軸２８、３０の軸線Ａと直交するピニオンシャフト３６が嵌挿されている。
【００１８】
前記ピニオンシャフト３６は、その一端側（図１では下端側）に軸線Ａに沿って貫通形成されたピン孔３８を有し、デファレンシャルケース１８に前記ピン孔３８と同軸上に形成されたピン孔４０と、前記ピン孔３８とにピン４２が嵌挿されている。これにより、ピニオンシャフト３６は、デファレンシャルケース１８に回転不能に且つ挿抜不能に固定されている。
【００１９】
このようなピニオンシャフト３６の両端側には、デファレンシャルケース１８の内壁面に近接して一対のデファレンシャルピニオン４４、４６が回転自在に挿通されており、これら一対のデファレンシャルピニオン４４、４６に噛合する一対のサイドギヤ４８、５０が左車軸２８及び右車軸３０にそれぞれスプライン結合されている。すなわち、デファレンシャルケース１８内において、デファレンシャルピニオン４４、４６は軸線Ｂを中心として回転自在に支持される一方、サイドギヤ４８、５０は軸線Ａを中心として左右両車軸２８、３０と共に回転自在に支持されている。
【００２０】
前記デファレンシャルピニオン４４、４６における歯面４４ａ、４６ａが形成された表面側とは反対側の裏面（背面）４４ｂ、４６ｂと、デファレンシャルケース１８の内壁面との間には、湾曲した傾斜面を有する環状のスラストワッシャ（封止体）５２が介装されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、デファレンシャルピニオン４４、４６の前記裏面４４ｂ、４６ｂには、軸心側（軸線Ｂ、中心側）から外周側に向かう方向に延びた溝部５４が複数本（本実施形態の場合、６本）、互いに等間隔で放射状に形成され、これら溝部５４には、該溝部５４内をスラストワッシャ５２に沿って移動自在な転動体５６が配設されている。該転動体５６は、溝部５４内を円滑に移動可能な形状であればよく、例えば、球状（ボール状）や円柱状からなる金属部材が例示される。
【００２２】
この場合、軸心側から外周側に向かって湾曲した前記裏面４４ｂ、４６ｂの形状に伴い、前記溝部５４は、軸心側から外周側に向かって浅くなるように形成されている。換言すれば、溝部５４の底面は軸線Ｂに直交する平面状に沿って形成されている。このような溝部５４の開口側は前記スラストワッシャ５２により閉塞されており、該スラストワッシャ５２により転動体５６が溝部５４内に封止されている。
【００２３】
一方、前記サイドギヤ４８、５０の歯面が形成された表面側とは反対側の裏面（背面）と、デファレンシャルケース１８との間には、平面状且つ環状のスラストワッシャ５８が介装されている。
【００２４】
前記スラストワッシャ５２は、ピニオンシャフト３６の軸線Ｂ方向のスラスト力を受ける作用を果たし、前記スラストワッシャ５８は、左右両車軸２８、３０の軸線Ａ方向のスラスト力を受ける作用を果たす。
【００２５】
さらに、左右両車軸２８、３０と、トランスミッションケース１２との間には、トランスミッションケース１２内に充填される潤滑油の外部への漏れを防止するためのオイルシール６０、６２がそれぞれ配設されている。これらオイルシール６０、６２と、ボールベアリング１４、１６との間には、ファイナルドリブンギヤ２２により掻き揚げられて飛び散り、トランスミッションケース１２に設けた潤滑油案内溝（図示せず）を伝わって集められた潤滑油が供給される環状溝（環状空間）６４、６６が形成されている。
【００２６】
次に、基本的には以上のように構成される本実施形態に係るデファレンシャル装置１０の作用効果について説明する。
【００２７】
先ず、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０を搭載した自動車の通常走行時において、直線走行中には、当該自動車のエンジンやモータからの駆動力がファイナルドリブンギヤ２２に与えられ、該ファイナルドリブンギヤ２２と共にデファレンシャルケース１８がボールベアリング１４、１６に支承された状態で回転駆動される。
【００２８】
従って、デファレンシャルケース１８に固定されたピニオンシャフト３６が軸線Ａを中心として回転駆動され、同時にデファレンシャルピニオン４４、４６も軸線Ａを中心として公転される。この際、左右両車軸２８、３０間の負荷に差異がないため、デファレンシャルピニオン４４、４６は軸線Ｂを中心とした自転はせず、前記公転のみを行うことになる。このため、これらデファレンシャルピニオン４４、４６に噛合しているサイドギヤ４８、５０が軸線Ａを中心として同一の方向（対向する端部同士では互いに逆方向）に回転駆動される。これにより、左車軸２８及び右車軸３０も同一方向に同一回転数で回転駆動されて、自動車は前進や後退を行うことができる。
【００２９】
この状態で、例えば、自動車が左方向に旋回すると、旋回の内輪側となる左車軸２８が連結されたサイドギヤ４８に所定の負荷が作用するため、旋回の外輪側となる右車軸３０が連結されたサイドギヤ５０との間に回転数の差異を生じることになる。従って、デファレンシャルケース１８の回転により公転しているデファレンシャルピニオン４４、４６が、旋回の外輪側であるサイドギヤ５０の回転数を高める方向に所定の回転数で自転する。これにより、左車軸２８と右車軸３０との間には回転数の差異を生じるため、自動車は円滑に旋回することが可能となる。すなわち、例えば、ファイナルドリブンギヤ２２の回転数を１００とすると、左車軸２８の回転数が７０、右車軸３０の回転数が１３０となり、これら左右両車軸２８、３０の平均回転数がファイナルドリブンギヤ２２の回転数と一致する。
【００３０】
ところが、雪道等において、一方の駆動輪、例えば右車輪がスリップすると、該右車輪は略無負荷状態となり空転を始め、右車軸３０とこれに連結されたサイドギヤ５０が極めて高い回転数で回転することになる。また、地面に接地している側の駆動輪である左車輪に連結された左車軸２８及びサイドギヤ４８は、その回転を略固定された状態となる。このため、デファレンシャルケース１８の回転により公転しているデファレンシャルピニオン４４、４６が、右車軸３０が連結されたサイドギヤ５０の回転数を高める方向に極めて高い回転数で自転して、左車軸２８と右車軸３０との間に大きな回転数の差異を生じることになる。
【００３１】
この場合、例えば、ファイナルドリブンギヤ２２の回転数を１００とすると、左車軸２８の回転数が略０、右車軸３０の回転数が略２００となり、すなわち、ファイナルドリブンギヤ２２からの回転駆動力が全て右車軸３０に伝達される状態となり、接地している側の左車軸２８に回転駆動力が伝達されない事態を引き起こす。
【００３２】
そこで、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０の場合には、上記のような左右両車軸２８、３０間での極端な差動を制限するため、デファレンシャルピニオン４４、４６の裏面４４ｂ、４６ｂに溝部５４を設け、該溝部５４内に転動体５６を配設している。
【００３３】
すなわち、デファレンシャルピニオン４４、４６が自転していない状態や低速で自転している状態では、図４Ａに示すように、転動体５６は溝部５４の軸心側（ピニオンシャフト３６側）に寄った状態となっている。一方、上記のように左右両車軸２８、３０間に過度の回転数の差異が生じ、デファレンシャルピニオン４４、４６が極めて高い回転数で自転している状態では、図４Ｂに示すように、当該デファレンシャルピニオン４４、４６の高速な自転に伴い発生する遠心力により、転動体５６は溝部５４の外周側（ピニオンシャフト３６から離間する側）に移動する。この際、転動体５６は、スラストワッシャ５２の曲面形状に沿って溝部５４の外周側に移動しながら、前記スラストワッシャ５２に対向する溝部５４の上面（底面）を押圧し、デファレンシャルピニオン４４、４６をサイドギヤ４８、５０に近接する方向に持ち上げる（押圧する）。
【００３４】
これにより、デファレンシャルピニオン４４、４６と、サイドギヤ４８、５０との間のバックラッシ（歯面同士の噛合交差、歯面ガタ）がつめられ、両サイドギヤ４８、５０間での回転数の差が減少し、すなわち、左右両車軸２８、３０間での差動が制限される。従って、ファイナルドリブンギヤ２２からの回転駆動力が、空転している右車軸３０側だけでなく、接地している左車軸２８にも伝達されることになり、換言すれば、接地している側の左車軸２８に回転駆動力が伝達されない事態を有効に回避することが可能となる。
【００３５】
以上のように、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０によれば、デファレンシャルピニオン４４、４６の裏面４４ｂ、４６ｂに溝部５４を形成し、該溝部５４内に転動体５６を配設している。このため、一方の駆動輪が雪道等で空転した場合等、左右両車軸２８、３０間に大きな差動回転を生じてデファレンシャルピニオン４４、４６が過度の高速回転を生じた場合には、転動体５６が移動して、デファレンシャルピニオン４４、４６をサイドギヤ４８、５０に押し付ける（近接する）方向に移動させることになる。これにより、デファレンシャルピニオン４４、４６と、サイドギヤ４８、５０との間のバックラッシが減少するため、左右両車軸２８、３０間の差動回転が適切に制限される。従って、一方の駆動輪が略無負荷状態となった場合であっても、接地している他方の駆動輪にもエンジンやモータからの駆動力を確実に伝達することが可能になる。
【００３６】
換言すれば、デファレンシャル装置１０では、速度感応型の差動制限機構（ＬＳＤ機能）を、溝部５４と転動体５６とによる簡素な構成で実現することができ、デファレンシャル装置１０の小型化や軽量化が可能となる。また、複雑な制御装置等も不要となるため、デファレンシャル装置１０の構造の簡素化や低コスト化も可能となる。
【００３７】
また、一方の駆動輪が略無負荷状態となった場合等には、デファレンシャルピニオン４４、４６と、サイドギヤ４８、５０との間のバックラッシが減少するため、これら歯車間のがたつきに起因する異音の発生を効果的に抑制することも可能となる。
【００３８】
なお、前記転動体５６の重量は、その設置数や、デファレンシャルピニオン４４、４６の重量との関係から、所定の回転数による遠心力で当該デファレンシャルピニオンを持ち上げることができるように設定すればよい。また、本実施形態に係るデファレンシャル装置１０では、前記溝部５４の本数を６本とする以外にも、例えば、２本としたデファレンシャルピニオン７０（図５Ａ参照）や、３本としたデファレンシャルピニオン７２（図５Ｂ参照）とすることもできる。但し、溝部５４を１本とすると、デファレンシャルピニオン４４、４６の円滑な持ち上げが難しいことから、当該溝部５４は２本以上であることが好ましい。
【００３９】
また、デファレンシャルピニオン４４、４６の裏面４４ｂ、４６ｂは軸心側から外周側に向かう傾斜面は必ずしも湾曲している必要はない。同様に、スラストワッシャ５２の傾斜面も必ずしも湾曲している必要はない。
【００４０】
さらに、前記デファレンシャルピニオンの設置数は２個に限らず、例えば、４個とすることもできる。この場合には、例えば、ピニオンシャフト３６に直交する新たなピニオンシャフトを増設すればよい。
【００４１】
以上、上記実施の形態により本発明を説明したが、これに限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置の車軸方向に沿う一部省略断面図である。
【図２】図１に示すデファレンシャルピニオン及びその周辺部品を拡大した一部省略分解斜視図である。
【図３】図２に示すデファレンシャルピニオンを裏面側から見た一部省略分解斜視図である。
【図４】図４Ａは、転動体が軸心側に寄っている状態でのデファレンシャルピニオン及びその周辺部品の一部省略断面図であり、図４Ｂは、転動体が外周側に移動した状態でのデファレンシャルピニオン及びその周辺部品の一部省略断面図である。
【図５】図５Ａは、本実施形態に係るデファレンシャル装置を構成するデファレンシャルピニオンの変形例を示す底面図であり、図５Ｂは、本実施形態に係るデファレンシャル装置を構成するデファレンシャルピニオンの他の変形例を示す底面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…デファレンシャル装置                １２…トランスミッションケース
２２…ファイナルドリブンギヤ              ２８…左車軸
３０…右車軸                              ３６…ピニオンシャフト
４４、４６、７０、７２…デファレンシャルピニオン
４４ａ、４６ａ…歯面                      ４４ｂ、４６ｂ…裏面
４８、５０…サイドギヤ                    ５２、５８…スラストワッシャ
５４…溝部                                ５６…転動体
【図１】
2008281159.tif 000003
【図２】
2008281159.tif 000004
【図３】
2008281159.tif 000005
【図４】
2008281159.tif 000006
【図５】
2008281159.tif 000007