(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載したエンジンからの回転駆動力を車輪側に伝達する駆動力伝達経路途中に設けられるデファレンシャル装置であって、前記エンジンからの回転駆動力によって回転するデフケースを設けるとともに、このデフケース内にピニオンシャフトを固定して設け、デフケース内のピニオンシャフトにデフピニオンギヤを軸支して設け、このデフピニオンギヤに噛合するデフサイドギヤを設けるとともに、デフサイドギヤを前記車輪側に連絡して設け、前記デフピニオンギヤのデフ中心側の端部には前記ピニオンシャフトとの当接力を低下させる強度低下部を設けたデファレンシャル装置において、前記強度低下部を、前記ピニオンシャフトを囲むべく前記デフピニオンギヤのデフ中心側の端面に突出させた突出部として形成し、且つこの突出部のデフ中心側の端部を王冠状に形成し、車両発進時に前記デフピニオンギヤが前記ピニオンシャフトに当接する際の衝撃荷重によって前記ピニオンシャフトの側に生じる応力を低下させる構造とした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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はデファレンシャル装置に係り、特にデフピニオンギヤのデフ中心側の端部とピニオンシャフトとの当接部への応力の集中を防止し、応力を分散させ、ピニオンシャフトに生じる応力を低下させ得るデファレンシャル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デファレンシャル装置は、例えば車両に搭載される。そして、デファレンシャル装置は、デフケースに伝達されるエンジンからの回転駆動力を、ピニオンシャフトからこのピニオンシャフト上に回転自在に支承されたデフピニオンギヤを介して、車輪側のデフサイドギヤに伝達するものである。
【０００３】
前記デファレンシャル装置としては、特開昭５９−１９７７０号公報に開示されるものがある。この公報に開示されるディファレンシャルギヤ装置の潤滑構造は、ディファレンシャルギヤケース内に固定されたピニオンメートシャフトとこのピニオンメートシャフトの両端に回転自在に配設された一対のピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛合するサイドギヤとを有するディファレンシャルギヤ装置において、ピニオンメートシャフト外側に、潤滑油導入口を形成した筒状体をピニオンメートシャフトの間に適宜間隙を設けて嵌合するとともに、筒状体の端部をビニオンギヤの中心孔周縁部にピニオンギヤに対して相対回転可能に装着し、ピニオンメートシャフト、ピニオンギヤ間等の相対回転部分に供給するための潤滑油を確保している。
【０００４】
また、特開平１０−２５２８６１号公報に開示されるものがある。この公報に開示される差動装置の差動ケース構造は、ギヤ機構を内蔵する差動ケース本体とこの差動ケース本体の開口を覆う差動キャップとからなる差動装置の差動ケース構造において、差動キャップの外周縁に複数の溝を形成し、差動ケース本体の開口に筒状の開口端部を設け、差動ケース本体の開口端部に差動キャップを嵌入し、開口端部を差動キャップの外周縁に沿って屈曲してすぼめ、差動キャップの外周縁の複数の溝にさらに食い込ませてかしめ付けて締着し、差動ケース本体と差動キャップとの加工を容易とするとともに、部品点数が少なく組付性を良好としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のデファレンシャル装置においては、車両が急激に発進または後退する際に、エンジンの回転駆動力（「回転駆動衝撃力」ともいう）がデフケースに急激に入力されることとなる。
【０００６】
この回転駆動力は、ピニオンシャフトからデフピニオンギヤを介して車輪側に分配するためにデフサイドギヤに伝達される。
【０００７】
そして、急激に入力された回転駆動力がピニオンシャフトからデフピニオンギヤに伝達される際に、図９に示す如く、デフピニオンギヤ１２８の円錐台に類似した形状（以下「円錐台形状」という）の端部１２８ａがピニオンシャフトと強く当接し、回転駆動力を伝達する。なお、符号Ｌ１は、デフピニオンギヤ１２８の基本ギヤ厚さである。
【０００８】
このとき、多大な衝撃荷重の作用によって、ピニオンシャフトはデフピニオンギヤとの接触面をさらに増加するように、ピニオンシャフトとデフピニオンギヤとの双方が変形して接触するが、一般的にデフピニオンギヤの円錐台形状の剛性が高いため、デフピニオンギヤ１２８の端部１２８ａとピニオンシャフトとの当接部に回転駆動力が集中する。
【０００９】
この結果、端部１２８ａとピニオンシャフトとの当接部に集中した回転駆動力が繰り返し作用すると、強度不足のピニオンシャフトではピニオンシャフトが破断される惧れがあるという不都合がある。また、エンジンの排気量や車両の重量が増大すると、作用する衝撃荷重も増大することとなる。
【００１０】
また、ピニオンシャフトが破断される対応策として、ピニオンシャフトの材質変更やシャフト径の大型化（デフケースの大型化）を図ったり、ピニオンギヤを２個使用する２ピニオン式のデファレンシャル方式からピニオンギヤを４個使用する４ピニオン式のデファレンシャル方式に変更する必要があり、実用上及び経済的に不利であるという不都合がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両に搭載したエンジンからの回転駆動力を車輪側に伝達する駆動力伝達経路途中に設けられるデファレンシャル装置であって、前記エンジンからの回転駆動力によって回転するデフケースを設けるとともに、このデフケース内にピニオンシャフトを固定して設け、デフケース内のピニオンシャフトにデフピニオンギヤを軸支して設け、このデフピニオンギヤに噛合するデフサイドギヤを設けるとともに、デフサイドギヤを前記車輪側に連絡して設け、前記デフピニオンギヤのデフ中心側の端部には前記ピニオンシャフトとの当接力を低下させる強度低下部を設けたデファレンシャル装置において、前記強度低下部を、前記ピニオンシャフトを囲むべく前記デフピニオンギヤのデフ中心側の端面に突出させた突出部として形成し、且つこの突出部のデフ中心側の端部を王冠状に形成し、車両発進時に前記デフピニオンギヤが前記ピニオンシャフトに当接する際の衝撃荷重によって前記ピニオンシャフトの側に生じる応力を低下させる構造としたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、強度低下部によって、デフピニオンギヤのデフ中心側の端部とピニオンシャフトとの当接部への応力の集中を防止し、応力を分散させ、ピニオンシャフトに生じる応力を低下させるとともに、ピニオンシャフトの径を小さくすることを可能としている。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図５はこの発明の実施例を示すものである。図３において、２は車両、４−１は左前車輪、４−２は右前車輪、６−１は左後車輪、６−２は右後車輪である。
【００１５】
前記車両２は、例えばフロント側にエンジン８を搭載するとともに、このエンジン８にトランスミッション１０を接続している。
【００１６】
また、車両２に搭載したエンジンからの回転駆動力を車輪側に伝達する駆動力伝達経路途中、例えばリヤ側にデファレンシャル装置１２を設け、前記トランスミッション１０とデファレンシャル装置１２とをプロペラシャフト１４によって連絡して設けている。
【００１７】
そして、前記デファレンシャル装置１２は、プロペラシャフト１４に連絡するドライブピニオンシャフト１６と、このドライブピニオンシャフト１６の端部に設けられるベベルギヤ１８と、ベベルギヤ１８に噛合する傘歯状のリングギヤ２０と、リングギヤ２０を固定するデフケース２２と、前記ドライブピニオンシャフト１６とベベルギヤ１８とリングギヤ２０とデフケース２２とを覆うデフキャリア２４とを有する。
【００１８】
このとき、前記エンジン８からの回転駆動力によって回転するデフケース２２内にピニオンシャフト２６を固定して設け、デフケース２２内のピニオンシャフト２６に一対のデフピニオンギヤ２８を軸支して設け、このデフピニオンギヤ２８に噛合する一対のデフサイドギヤ３０を設けるとともに、一対のデフサイドギヤ３０を車輪側、つまり左右の後車輪６−１、６−２に左右のアクスルシャフト３２−１、３２−２を介して連絡して設ける。
【００１９】
更に、前記デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａには前記ピニオンシャフト２６との当接力を低下させる強度低下部３４を設ける構成とする。
【００２０】
詳述すれば、前記強度低下部３４は、図１に示す如く、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａをピニオンシャフト２６を囲むべく円筒状に突出させて形成した突出部（図１のハッチング部分）３６からなり、この突出部３６をデフピニオンギヤ２８の歯底２８ｂよりも小径に形成するとともに、突出部３６の突出量Ｌ２を基本ギヤ厚さＬ１の１５％以上に設定するものである。
【００２１】
また、前記強度低下部３４である突出部３６を形成する際には、図１に示す如く、内径寸法を同一に維持しつつ、突出するに連れて外径寸法を漸次減少させるテーパ状に形成する。
【００２２】
更に、前記強度低下部３４である突出部３６の形状を用いてコストダウンや性能向上等のメリットを得るためには、応力を２０％以上低減する必要がある。
【００２３】
構造解析によって、Ｌ２／Ｌ１の値を様々なパラメータで求めたところ、図２に示す如く、２次曲線的に変化することが判った。
【００２４】
そして、この応力低減率２０％以上を得るためには、構造解析によって、Ｌ２／Ｌ１を１５％以上確保すれば良いことが判った。
【００２５】
なお、上述した図２の２次曲線を、実験解析によって、
Ｙ＝０．０２２９Ｘ２  −１．６６Ｘ＋１００
Ｙ＝応力比、Ｘ＝Ｌ２／Ｌ１
の式として表すことができる。
【００２６】
つまり、応力値を２０％低減させるときは、
Ｙ＝８０
で、
Ｘ＝Ｌ２／Ｌ１＝１５（％）
となる。
【００２７】
また、応力値を１５％低減させるときは、
Ｙ＝８５
で、
Ｘ＝Ｌ２／Ｌ１＝１１（％）
となる。
【００２８】
更に、応力値を１０％低減させるときは、
Ｙ＝９０
で、
Ｘ＝Ｌ２／Ｌ１＝７（％）
となる。
【００２９】
なお符号３８は、前記ドライブピニオンシャフト１６を一端側を支持する第１ベアリング、４０は前記ドライブピニオンシャフト１６を他端側を支持する第２ベアリング、４２は第１、第２ベアリング３８、４０間に配設されるスペーサである。
【００３０】
次に作用を説明する。
【００３１】
デフ中心側の端面２８ａに強度低下部３４である突出部３６を形成した一対の前記デフピニオンギヤ２８を、デフケース２２内のピニオンシャフト２６に軸支し、デファレンシャル装置１２を組み上げた後、デファレンシャル装置１２を車両２に装着する。
【００３２】
さすれば、前記デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａに集中する衝撃力が、強度低下部３４である突出部３６によって分散される。
【００３３】
これにより、前記ピニオンシャフト２６と強く当接するデフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａに、ピニオンシャフト２６との当接力を低下させる強度低下部３４を設けたので、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａへの応力の集中を防止し、応力を分散させることができ、ピニオンシャフト２６に生じる応力を低下させ得るとともに、ピニオンシャフト２６の径を小さくすることが可能となり、デファレンシャル装置１２の小型化が図れ、コストダウンや性能向上に寄与し得る。
【００３４】
また、前記強度低下部３４を、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａをピニオンシャフト２６を囲むべく円筒状に突出させて形成した突出部（図１のハッチング部分）３６によって形成したことにより、前記強度低下部３４が簡単な形状であり、前記強度低下部３４を容易に形成することができ、実用上有利である。
【００３５】
更に、前記強度低下部３４である突出部３６をデフピニオンギヤ２８の歯底２８ｂよりも小径に形成したことにより、ギヤの歯の形成作業に支障を来す惧れが全くなく、従来同様の歯の形成作業を行うことができるものである。
【００３６】
更にまた、前記強度低下部３４である突出部３６の突出量Ｌ２を基本ギヤ厚さＬ１の１５％以上に設定したことにより、応力を効果的に低減することができるとともに、デフピニオンギヤ２８のピニオンシャフト２６との当接長さを長くすることができ、デフピニオンギヤ２８によるピニオンシャフト２６への曲げモーメントを小さくし得て、実用上有利である。
【００３７】
また、前記デフピニオンギヤ２８の剛性を向上させるために、デフピニオンギヤ２８の材質変更やデフケース２２の大型化を行う必要がなく、特別に４個のデフピニオンギヤを有する４ピニオン式のデファレンシャル方式を使用しなくともよくなり、車両の重量及びコストの低減に寄与し得る。
【００３８】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００３９】
例えば、この発明の実施例においては、前記強度低下部３４を、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａをピニオンシャフト２６を囲むべく円筒状に突出させて形成した突出部３６により形成する構成としたが、突出部３６の代わりに、強度低下部５２を溝５４により形成する構成とすることも可能である。
【００４０】
すなわち、前記強度低下部５２は、図６に示す如く、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａにおいてピニオンシャフト用穴５６の回りに形成した円環状の溝５４からなる。
【００４１】
そしてこのとき、この溝５４を、デフピニオンギヤ２８の歯底２８ｂよりも小径の端面部位に形成するとともに、溝深さＬ３を基本ギヤ厚さＬ１の１５％以上に設定するものである。
【００４２】
さすれば、前記強度低下部５２を、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面２８ａにおいてピニオンシャフト用穴５６の回りに形成した円環状の溝５４によって形成したことにより、強度低下部５２が簡単な形状であり、前記強度低下部５２を容易に形成することができ、実用上有利である。
【００４３】
また、前記強度低下部５２である溝５４をデフピニオンギヤ２８の歯底２８ｂよりも小径の端面部位に形成したことにより、ギヤの歯の形成作業に支障を来す惧れが全くなく、従来同様の歯の形成作業を行うことができるものである。
【００４４】
更に、前記強度低下部５２である溝５４の溝深さＬ３を基本ギヤ厚さＬ１の１５％以上に設定したことにより、応力を効果的に低減することができる。
【００４５】
また、この発明の実施例においては、デファレンシャル装置を車両のリヤ側に配設した、いわゆるリヤデファレンシャル装置として説明したが、リヤデファレンシャル装置の代わりに、トランスミッションの内部に設けられるフロントデファレンシャル装置や、四輪駆動車用のフロントデファレンシャル装置、またはセンタデファレンシャル装置とすることも可能である。
【００４６】
更に、この発明の実施例においては、傘歯状のリングギヤを使用する構成としたが、円筒状のギヤを使用することも可能である。
【００４７】
更にまた、この発明の実施例においては、２ピニオン式のデファレンシャル方式としたが、ピニオンギヤを４個使用する４ピニオン式のデファレンシャル方式とすることもできる。
【００４８】
また、
前記強度低下部６２を、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の内周面において
円周等間隔に配設する特別構成とすることも可能である。
【００４９】
すなわち、前記デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の内周面において、図７に示す如く、円周等間隔に複数個の切欠き部６４を設け、これらの切欠き部６４を前記強度低下部６２とするものである。
【００５０】
さすれば、円周等間隔に配設した複数個の切欠き部６４からなる強度低下部６２によって、デフピニオンギヤのデフ中心側の端面部位において、環状の応力が発生するのを確実に防止することができ、ピニオンシャフトと強く当接するデフピニオンギヤのデフ中心側の端面への応力の集中を防止でき、応力を分散し得て、ピニオンシャフトに生じる応力を低下させることができる。
【００５１】
更に、強度低下部７２を、デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面をピニオンシャフトを囲むべく王冠状に突出させる特別構成とすることも可能である。
【００５２】
すなわち、前記デフピニオンギヤ２８のデフ中心側の端面において、図８に示す如く、ピニオンシャフトを囲むべく王冠状に突出する突出部７４を設け、この突出部７４を前記強度低下部７２とするものである。
【００５３】
さすれば、ピニオンシャフトを囲むべく王冠状に突出させた突出部７４からなる強度低下部７２によって、デフピニオンギヤのデフ中心側の端面部位において、環状の応力が発生するのを確実に防止することができ、ピニオンシャフトと強く当接するデフピニオンギヤのデフ中心側の端面への応力の集中を防止でき、応力を分散し得て、ピニオンシャフトに生じる応力を低下させることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、強度低下部によって、ピニオンシャフトと強く当接するデフピニオンギヤのデフ中心側の端部への応力の集中を防止し、応力を分散させることができ、ピニオンシャフトに生じる応力を低下させ得るとともに、ピニオンシャフトの径を小さくすることが可能となり、デファレンシャル装置の小型化が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示すピニオンギヤの拡大断面図である。
【図２】ピニオンシャフトに生じる応力値を示す図である。
【図３】デファレンシャル装置を有する車両の動力系を示す概略図である。
【図４】デファレンシャル装置の組立図である。
【図５】デファレンシャル装置の拡大断面図である。
【図６】この発明の他の第１の実施例を示すピニオンギヤの拡大断面図である。
【図７】この発明の他の第２の実施例を示すピニオンギヤの拡大断面図である。
【図８】この発明の他の第３の実施例を示すピニオンギヤの拡大断面図である。
【図９】この発明の従来技術を示すピニオンギヤの拡大断面図である。
【符号の説明】
２  車両
４−１  左前車輪
４−２  右前車輪
６−１  左後車輪
６−２  右後車輪
８  エンジン
１０  トランスミッション
１２  デファレンシャル装置
１４  プロペラシャフト
１６  ドライブピニオンシャフト
１８  ベベルギヤ
２０  リングギヤ
２２  デフケース
２４  デフキャリア
２６  ピニオンシャフト
２８  デフピニオンギヤ
３０  デフサイドギヤ
３２−１、３２−２  左右のアクスルシャフト
２８ａ  端面
３４  強度低下部
３６  突出部
３８  第１ベアリング
４０  第２ベアリング
４２  スペーサ
【図１】
0004066304.tif 000002
【図２】
0004066304.tif 000003
【図３】
0004066304.tif 000004
【図４】
0004066304.tif 000005
【図５】
0004066304.tif 000006
【図６】
0004066304.tif 000007
【図７】
0004066304.tif 000008
【図８】
0004066304.tif 000009
【図９】
0004066304.tif 000010