(57)【要約】【課題】ディファレンシャルキャリアにおける温度変化に伴う熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制するための新規な手段を提供する。【解決手段】差動歯車機構３１に固定されたリングギヤ１８と、リングギヤ１８に噛合するピニオンギヤ１４を遠位端部に有するドライブピニオン軸１３と、ドライブピニオン軸１３の少なくともピニオンギヤ１４の近傍を支持するリヤ軸受１６（遠位軸受）と、差動歯車機構１３とリヤ軸受１６のアウターレース４２とを支持するディファレンシャルキャリア２１と、を備えた差動装置１において、アウターレース４２は、アウターレース４２の径方向外側に延在する係合片４５であって、アウターレース４２の近位端部４２ｂよりも遠位側に係合面４５ａを有する係合片４５を備える。係合面４５ａは、ディファレンシャルキャリア２１に設けられた肩部２１ａと係合する。【選択図】図１
2017141855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動歯車機構に固定されたリングギヤと、
当該リングギヤに噛合するピニオンギヤを遠位端部に有するドライブピニオン軸と、
前記ドライブピニオン軸の少なくともピニオンギヤの近傍を支持する遠位軸受と、
前記差動歯車機構と前記遠位軸受のアウターレースとを支持するディファレンシャルキャリアと、
を備えた差動装置であって、
前記アウターレースは、当該アウターレースの径方向外側に延在する係合片であって、前記アウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有する係合片を備え、前記係合面は、前記ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合することを特徴とする差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動歯車機構、ドライブピニオン軸、及びこれらを収容かつ支持するディファレンシャルキャリアを備えた差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
差動歯車機構、ドライブピニオン軸、及びこれらを収容かつ支持するディファレンシャルキャリアを備えた差動装置においては、温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮が問題になりうる。例えば、差動歯車機構に固定されたリングギヤと、ドライブピニオン軸に設けられたピニオンギヤとの位置関係が、ディファレンシャルキャリアの熱膨張収縮に起因して変化すると、これらギヤにおいて騒音や振動が発生しやすくなるなど、動力伝達状態に変動が生じるおそれがある。
【０００３】
特許文献１では、ディファレンシャルキャリアを、線膨張係数の異なる複数の構造体から構成している。この構成によれば、ディファレンシャルキャリアの構造体を全て線膨張係数の高いものとした場合と比較して、これよりも線膨張係数の低い構造体によってディファレンシャルキャリアの熱膨張収縮が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０７１３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ディファレンシャルキャリアにおける温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制するための、新規な手段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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る差動装置は、
差動歯車機構に固定されたリングギヤと、
当該リングギヤに噛合するピニオンギヤを遠位端部に有するドライブピニオン軸と、
前記ドライブピニオン軸の少なくともピニオンギヤの近傍を支持する遠位軸受と、
前記差動歯車機構と前記遠位軸受のアウターレースとを支持するディファレンシャルキャリアと、
を備えた差動装置であって、
前記アウターレースは、当該アウターレースの径方向外側に延在する係合片であって、前記アウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有する係合片を備え、前記係合面は、前記ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、遠位軸受のアウターレースの係合片が、ディファレンシャルキャリアに設けられた肩部と係合するところ、係合片がアウターレースの近位端部よりも遠位側に係合面を有するため、アウターレースの近位端部においてディファレンシャルキャリアに係合する構成と比較して、差動歯車機構を支持する支持点と、アウターレースを支持する支持点との間のディファレンシャルキャリアの寸法が小さくなる。このため、本発明によれば、ディファレンシャルキャリアにおける温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、したがって熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る差動装置の平面断面図である。
【図２】第１実施形態におけるリヤ軸受及びその周囲を示す要部拡大図である。
【図３】第１実施形態におけるアウターレースを示す斜視図である。
【図４】第２実施形態におけるユニット軸受及びその周囲を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態につき、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用の差動装置の平面断面図である。本実施形態の差動装置１は、例えば、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）の車両における後輪駆動用のものである。なお、図１において、矢印の「前」と示した方向が車両の前方側である。本明細書では、動力伝達経路において駆動源に近い方向を「近位」、駆動源から遠い方向を「遠位」と称するものであり、本実施形態に係る差動装置１では、車両の前方側が「近位」である。
【００１０】
図１に示すように、差動装置１は、ディファレンシャルハウジング２０、ドライブピニオン軸１３、ドライブピニオンギヤ１４、フロント軸受１５、リヤ軸受１６、リングギヤ１８、差動歯車機構３１などから構成されている。
【００１１】
ディファレンシャルハウジング２０は、ディファレンシャルキャリア２１とキャリアカバー２２とからなる。これらディファレンシャルキャリア２１及びキャリアカバー２２は、いずれもアルミニウム系材料からなる。キャリアカバー２２はディファレンシャルキャリア２１後端の開口部に、ボルト２５によって締結される。
【００１２】
ディファレンシャルキャリア２１の前方部（車両の前方側）には、その内部にピニオン軸室２３が形成され、このピニオン軸室２３の内部に、転がり軸受であるフロント軸受１５及びリヤ軸受１６が嵌合されている。これらフロント軸受１５及びリヤ軸受１６によって、ドライブピニオン軸１３が回転可能に軸支されている。リヤ軸受１６は、ドライブピニオン軸１３のドライブピニオンギヤ１４の近傍を支持するものであり、本発明における遠位軸受に相当する。なお、本実施形態ではフロント軸受１５及びリヤ軸受１６に、損失低減を目的としてアンギュラ玉軸受（単列，複列）を用いているが、軸受は例えば、差動装置で一般的に用いられる円すいころ軸受であってもよい。
【００１３】
リヤ軸受１６は、インナーレース４１、アウターレース４２、及びこれらの間で転動する２列のボール４３を備えており、ボール４３は樹脂製の保持器４４によって保持されている。
【００１４】
ドライブピニオン軸１３の一端（車両の前方側）には、フランジ６が、ナット５によって締結されている。フランジ６とフロント軸受１５との間には、オイルシール１７が設けられている。フランジ６は、ボルト（不図示）によって、車両前部に設けられた駆動源であるエンジン（不図示）の動力を伝達する不図示のプロペラシャフトの最後端部と連結されている。駆動源はモータであっても良い。
【００１５】
ドライブピニオン軸１３の遠位端部、すなわちフランジ６の反対側となる軸端には、ドライブピニオンギヤ１４が一体に形成され、ドライブピニオンギヤ１４はリングギヤ１８と噛合している。このドライブピニオンギヤ１４とリングギヤ１８とのギヤ比によって、ドライブピニオン軸１３の回転駆動力が減速され、その減速後の駆動力がリングギヤ１８に伝達される。ドライブピニオンギヤ１４およびリングギヤ１８は、かさ歯車やその一種であるハイポイドギヤなどを用いて構成されている。ハイポイドギヤを用いた場合、リングギヤ１８の軸方向は、ドライブピニオン軸１３の軸方向と高さが異なり且つ平面視で直交するねじれの位置となる。
【００１６】
リングギヤ１８は、差動歯車機構３１と共に、ディファレンシャルキャリア２１の内部において、その後方部（車両の後方側）に形成されたデフ機構室２４に収容されている。差動歯車機構３１は、デフケース３３、サイドギヤ３４，３５、デフピニオン３６，３７、デフピニオン軸３８などから構成されている。デフケース３３には、リングギヤ１８がボルト３２によって固定されており、これにより、リングギヤ１８はデフケース３３と一体回転可能となっている。
【００１７】
デフケース３３の中空部には、デフケース３３の回転の際の中心軸となる軸線Ａと直交する方向にデフピニオン軸３８が保持され、このデフピニオン軸３８の両軸端部分に、一対のデフピニオン３６，３７が互いに対向する向きで回転可能に軸支されている。デフピニオン３６，３７には、デフピニオン軸３８を境にしてデフケース３３の中空部の左右に配設された一対のサイドギヤ３４，３５が噛合している。これらサイドギヤ３４，３５には、デフケース３３に挿通された左右の車軸（不図示）の一端がそれぞれ一体回転可能に連結され、左右の各車軸の他端には、左右の各車輪（不図示）が接続される。
【００１８】
このように構成された差動装置１において、エンジン（不図示）の駆動力は、トランスミッション（不図示）により変速され、変速後の駆動力が不図示のプロペラシャフトを通じて、ドライブピニオン軸１３に伝達される。ドライブピニオン軸１３のドライブピニオンギヤ１４が回転すると、そのドライブピニオンギヤ１４に噛み合ったリングギヤ１８と、そのリングギヤ１８が固定されたデフケース３３とが共に回転駆動される。デフケース３３の回転により、その中空部のサイドギヤ３４，３５、デフピニオン３６，３７、デフピニオン軸３８と、デフケース３３に挿通された左右の車軸（不図示）とが一体に回転駆動される。そして、この車軸の回転により、左右の車輪（不図示）が差動回転するように駆動される。
【００１９】
さて、上述のとおり、ディファレンシャルハウジング２０を構成するディファレンシャルキャリア２１はアルミニウム系材料からなる。これに対し、差動装置１の残余の主たる部材、とくにドライブピニオン軸１３、ドライブピニオンギヤ１４、フロント軸受１５、リヤ軸受１６、リングギヤ１８及び差動歯車機構３１は、いずれも鉄により構成されている。アルミニウム系材料の線膨張係数は、鉄よりも顕著に大きいため、差動装置１においては、温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮が問題になりうる。例えば、差動歯車機構３１に固定されたリングギヤ１８と、ドライブピニオン軸１３に設けられたドライブピニオンギヤ１４との位置関係が、ディファレンシャルキャリア２１の熱膨張収縮に起因して変化すると、これらギヤにおいて騒音（うなり音など）や振動が発生しやすくなるなど、動力伝達状態に変動が生じるおそれがある。
【００２０】
そこで、第１実施形態に係る差動装置１では、ディファレンシャルキャリア２１における温度変化に伴う寸法変化、すなわち熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制するための、新規な手段が提供されている。すなわち、本発明における遠位軸受であるリヤ軸受１６のアウターレース４２は、当該アウターレース４２の径方向外側に延在する係合片４５を備えており、この係合片４５がディファレンシャルキャリア２１と係合している。
【００２１】
図２に示されるように、係合片４５は、アウターレース４２の遠位端部４２ａに設けられている。係合片４５は、近位方向を向いた係合面４５ａを有する。他方、ディファレンシャルキャリア２１は、肩部２１ａを有し、係合片４５は、この肩部２１ａと係合することによって、近位方向への移動を規制される。アウターレース４２の近位端部４２ｂは、その近位方向に対向するディファレンシャルキャリア２１の第２肩部２１ｂとは当接しておらず、アウターレース４２の組み付け後において、両者の間には間隙ｇが形成される。
【００２２】
図３に示されるとおり、係合片４５は、アウターレース４２の全周に亘って設けられており、このため係合片４５の形状は全体として鍔状となっている。これに対応して、ディファレンシャルキャリア２１の肩部２１ａも、アウターレース４２を囲む全周に亘り環状に設けられている。係合片４５を鍔状としたことにより、その剛性を高めることができる。ただし、係合片４５及び肩部２１ａは、アウターレース４２の周囲のうち一部のみに設けられていても良く、また複数のタブ状の係合片を設けても良い。
【００２３】
以上のとおり構成された第１実施形態の差動装置１では、リヤ軸受１６（遠位軸受）のアウターレース４２の係合片４５が、ディファレンシャルキャリア２１に設けられた肩部２１ａと係合するところ、係合片４５がアウターレース４２の近位端部４２ｂ（図２参照）よりも遠位側に、近位方向を向いた係合面４５ａを有するため、アウターレース４２の近位端部４２ｂにおいてディファレンシャルキャリア２１に係合する構成と比較して、差動歯車機構３１を支持する支持点（例えば、デフケース３３に挿通された左右の車軸（不図示）の軸線Ａ）と、アウターレース４２を支持する支持点との間のディファレンシャルキャリア２１の寸法が小さくなる。具体的には、軸線Ａと係合片４５の係合面４５ａとの間の寸法Ｌ１と、軸線Ａとアウターレース４２の近位端部４２ｂとの間の寸法Ｌ２とでは、前者の方が小さい（Ｌ１＜Ｌ２）。一般に部材の熱膨張量は、線膨張係数×寸法×温度差によって定まるところ、本実施形態によれば、差動歯車機構３１を支持する支持点（軸線Ａ）と、アウターレース４２を支持する支持点（係合面４５ａ）との間の寸法をより小さくできるため、ディファレンシャルキャリア２１における温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、したがって熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、ドライブピニオン軸１３の遠位端部の近傍をリヤ軸受１６で支持すると共に、ドライブピニオン軸１３の近位端部の近傍を、リヤ軸受１６とは別の部材であるフロント軸受１５で支持している。しかしながら、アルミニウム系材料からなるディファレンシャルキャリア２１における線膨張係数が、鉄からなる他の主部材とくにドライブピニオン軸１３よりも高いため、温度上昇時には、リヤ軸受１６とフロント軸受１５との間の領域におけるディファレンシャルキャリア２１の熱膨張の影響が顕著になり、組み付け工程でリヤ軸受１６とフロント軸受１５との間に付与していた軸方向の予圧が減少し、異音や耐久性低下の原因になりうる。そこで第２実施形態では、上述した第１実施形態におけるリヤ軸受１６及びフロント軸受１５に代えて、ドライブピニオン軸１１３の遠位端部の近傍及び近位端部の近傍を共に保持するためのユニット軸受１１６を用いたものである。
【００２５】
図４において、第２実施形態に係る差動装置においては、ディファレンシャルキャリア１２１の前方部（車両の前方側）の内部にピニオン軸室１２３が形成され、このピニオン軸室１２３に、転がり軸受であるユニット軸受１１６が収容されている。ユニット軸受１１６は、インナーレース１４１ａ，１４１ｂ、単一部材であるアウターレース１４２、及びこれらの間で転動する２列のボール１４３を備えており、ボール１４３は樹脂製の保持器１４４によって保持されている。更にユニット軸受１１６は、その近位側（すなわち、図４における右側）の端部の近傍において、１列のボール１４６を備えている。このような構成を採用した結果、ユニット軸受１１６では、遠位側のボール１４３によってドライブピニオン軸１１３の遠位端部の近傍が、またボール１４６によってドライブピニオン軸１１３の近位端部の近傍が、それぞれ回転可能に支持される。ユニット軸受１１６はドライブピニオン軸１１３の近位端部の近傍を支持する機能を有するが、なおドライブピニオン軸１１３のピニオンギヤ１１４の近傍を支持するものであり、本発明における遠位軸受に相当する。アウターレース１４２には潤滑のための通孔１４２ｃが穿設されている。ユニット軸受１１６は円すいころ軸受であってもよい。
【００２６】
ユニット軸受１１６のアウターレース１４２は、当該アウターレース１４２の径方向外側に延在する係合片１４５を備えている。係合片１４５は、アウターレース１４２の遠位端部１４２ａに設けられている。係合片１４５は、近位方向を向いた係合面１４５ａを有する。他方、ディファレンシャルキャリア１２１は、肩部１２１ａを有し、係合片１４５は、この肩部１２１ａと係合することによって、近位方向への移動を規制される。アウターレース１４２の近位端部１４２ｂは、その近位方向に対向するディファレンシャルキャリア１２１の第２肩部１２１ｂとは当接しておらず、アウターレース１４２の組み付け後において、両者の間には間隙ｇが形成される。なお係合片１４５は、アウターレース１４２の全周に亘って設けられている。これに対応して、ディファレンシャルキャリア１２１の肩部１２１ａも、アウターレース４２を囲む全周に亘り環状に設けられている。ただし、係合片１４５及び肩部１２１ａは、アウターレース１４２の周囲のうち一部のみに設けられていても良く、また複数のタブ状の係合片を設けても良い。
【００２７】
係合片１４５には少なくとも１つの通孔１４５ｂが設けられ、アウターレース１４２はボルト１４７によって、通孔１４５ｂを通じてディファレンシャルキャリア１２１に固定されている。
【００２８】
以上のとおり構成された第２実施形態に係る差動装置では、アウターレース１４２に設けられた係合片１４５が、ディファレンシャルキャリア１２１に設けられた肩部１２１ａと係合する。したがって、第１実施形態と同様に、差動歯車機構３１を支持する支持点（軸線Ａ）と、アウターレース１４２を支持する支持点（係合面１４５ａ）との間の寸法をより小さくでき、ディファレンシャルキャリア１２１における温度変化に伴う寸法変化を抑制でき、熱膨張収縮に起因する動力伝達状態の変化を抑制することができる。
【００２９】
そして第２実施形態では、ドライブピニオン軸１１３の遠位端部及び近位端部を共に保持するためのユニット軸受１１６を用いており、とくに、ドライブピニオン軸１１３の遠位端部の近傍と近位端部の近傍とを、単一部材であるアウターレース１４２によって保持している。したがって、アルミニウム系材料からなるディファレンシャルキャリア１２１における線膨張係数が、鉄からなる他の主部材とくにドライブピニオン軸１１３よりも高いにもかかわらず、温度上昇時には、ドライブピニオン軸１１３の遠位端部と近位端部との間の領域におけるディファレンシャルキャリア１２１の熱膨張が、ボール１４３，１４６の保持点の間隔に及ぼす影響を抑制することができる。したがって第２実施形態では、組み付け工程でリヤ軸受１６とフロント軸受１５との間に付与していた軸方向の予圧の減少や、異音や耐久性低下を抑制することができる。
【００３０】
なお、上記各実施形態では、係合片４５，１４５を遠位軸受のアウターレース４２，１４２の遠位側の端部に設けたが、本発明における係合片はアウターレースの近位側の端部よりも遠位側に係合面を有するものであれば、上述の構成に限られない。上記各実施形態では、後輪用の差動装置の例を示したが、本実施形態の差動装置は前輪用の差動装置にも適用可能である。ディファレンシャルキャリアや他の部材の材質は、上述のものに限られず、例えばディファレンシャルキャリアにマグネシウム系材料などの他の軽量非鉄金属を用いても良い。ディファレンシャルキャリアを、線膨張係数の異なる複数の構造体から構成しても良い。
【００３１】
本発明は前述の各態様および変形例のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  差動装置
１３，１１３  ドライブピニオン軸
１４，１１４  ドライブピニオンギヤ
１５  フロント軸受
１６  リヤ軸受
１８  リングギヤ
２０  ディファレンシャルハウジング
２１，１２１  ディファレンシャルキャリア
２１ａ，１２１ａ  肩部
３１  差動歯車機構
４２，１４２  アウターレース
４５，１４５  係合片
４５ａ，１４５ａ  係合面
【図１】
2017141855.tif 000003
【図２】
2017141855.tif 000004
【図３】
2017141855.tif 000005
【図４】
2017141855.tif 000006