(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側の差動回転部材及びこれと連動回転する一対の出力側差動回転部材を有する差動機構と、この差動機構を内包するデフケースとを備え、このデフケースが、差動回転部材を支承する摺動部材と、この摺動部材を差動回転部材との間に配置したデフケース本体とからなり、摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料で製作すると共に、デフケース本体を軽金属系の鋳物材料で鋳造加工し、この鋳造加工に際して前記摺動部材を所定位置に鋳込み、前記デフケース本体と前記摺動部材とに設けられ、互いに噛み合う凹部と凸部とからなる回り止め手段を前記デフケース本体と前記摺動部材との間に設けた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記載の発明であって、差動機構が、デフケースに自転可能に支承された入力側のピニオンギヤ及びピニオンギヤと噛み合った一対の出力側サイドギヤとからなるベベルギヤ式の差動ギヤ機構であり、摺動部材とサイドギヤあるいはサイドギヤと一体に回転するように設けたクラッチ部材との間に、サイドギヤの噛み合い反力を受けて締結され差動を制限する円錐摩擦クラッチが形成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２記載の発明であって、出力軸がデフケースの内部で出力側サイドギヤに連結されており、摺動部材が、摩擦クラッチ部とこの出力軸の支承部とを有することを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項４】
請求項２記載の発明であって、摺動部材が、摩擦クラッチを形成する部分だけを有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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に用いられるデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭５１−９２１４号公報に図６のようなデファレンシャル装置２０１が記載されている。
【０００３】
このデファレンシャル装置２０１は、デフケース２０３に固定されたピニオンシャフト２０５と、ピニオンシャフト２０５上に回転自在に支承されたピニオンギヤと、ピニオンギヤと噛み合う出力側サイドギヤ２０７、２０９とからなるベベルギヤ式の差動ギヤ機構２１１を備えており、サイドギヤ２０７、２０９はそれぞれの車軸にスプライン連結されている。又、デフケース２０３は２個のケーシング部材２１３、２１５をボルト２１７で固定して構成されている。
【０００４】
各サイドギヤ２０７、２０９の車軸にはクラッチ部材２１９、２１９がスプライン連結され、各クラッチ部材２１９とデフケース２０３との間には、それぞれコーンクラッチ２２１、２２１が形成されている。これらのコーンクラッチ２２１、２２１は各サイドギヤ２０７、２０９のピニオンギヤに対する噛み合いスラスト力を受けて締結され、差動ギヤ機構２１１の差動を制限すると共に、コイルばね２２３によって一定の差動制限力を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、デフケース２０３にはコーンクラッチ２２１、２２１の摺動面２２５、２２５が形成されているから、強度と耐摩耗性の高い鉄系材料で作られており、それだけ重くなっている。又、鉄系材料は焼き入れや焼鈍などの熱処理が必要であるが、予め精密に加工してある各部にこの熱処理によって変形が生じ易く、高い寸法精度を得ることが難しい。又、加工性も良くない。
【０００６】
更に、デフケース２０３のように分割構成のものは、部品点数が多くなり、高価である。
【０００７】
そこで、この発明は、デフケースが、軽量であると共に、差動回転部材との摺動部に高い耐摩耗性を有し、各部の寸法精度が高く、加工性に優れ、低コストであるデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のデファレンシャル装置は、入力側の差動回転部材及びこれと連動回転する一対の出力側差動回転部材を有する差動機構と、この差動機構を内包するデフケースとを備え、このデフケースが、差動回転部材を支承する摺動部材と、この摺動部材を差動回転部材との間に配置したデフケース本体とからなり、摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料で製作すると共に、デフケース本体を軽金属系の鋳物材料で鋳造加工し、この鋳造加工に際して前記摺動部材を所定位置に鋳込み、前記デフケース本体と前記摺動部材とに設けられ、互いに噛み合う凹部と凸部とからなる回り止め手段を前記デフケース本体と前記摺動部材との間に設けたことを特徴とする。
【０００９】
このように、請求項１のデファレンシャル装置では、デフケース本体を軽金属系の鋳物材料で鋳造加工すると共に、差動回転部材と摺動する摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料で製造し、デフケース本体の鋳造加工に際してこの摺動部材を鋳込むことによってデフケースを加工する。
【００１０】
こうして、デフケースは摺動部材以外の部分（デフケース本体）が、例えば、アルミニウムのような軽金属系材料で鋳造されているから、従来例と異なって、軽量であると共に、加工性がよい。
【００１１】
又、差動回転部材と摺動する部分に摺動部材を配置し、この摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料で製造したことにより耐久性が大きく向上している。
【００１２】
又、熱処理は、鉄系の高耐摩耗性材料で作られた摺動部材だけに施せばよいから、デフケースは全体の寸法変化がなく、高い寸法精度が得られる。
【００１３】
更に、デフケース本体に摺動部材を鋳込むことによってデフケースを一体に成形できるから、分割構成のデフケースと異なって、部品点数が少なく、低コストである。
また、回転方向の摩擦力を受ける摺動部材を、廻り止め手段によってデフケース本体にしっかりと固定することができる。特に、各ギヤがベベルギヤの場合、摺動部材の廻り止め手段をサイドギヤの噛み合い反力に対して垂直方向に形成すれば、特に高い廻り止め効果が得られる。
さらに、互いに噛み合う凹部と凸部とからなる廻り止め手段は構造が簡単で廻り止め効果が高く、その上、摺動部材に凹部や凸部を加工しておけば、これらと噛み合う凸部や凹部が鋳造時にデフケース本体に形成され、摺動部材の廻り止めが行われる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、差動機構が、デフケースに自転可能に支承された入力側のピニオンギヤ及びピニオンギヤと噛み合った一対の出力側サイドギヤとからなるベベルギヤ式の差動ギヤ機構であり、摺動部材とサイドギヤあるいはサイドギヤと一体に回転するように設けたクラッチ部材との間に、サイドギヤの噛み合い反力を受けて締結され差動を制限する円錐摩擦クラッチが形成されていることを特徴とし、請求項１の構成と同等の効果を得る。
【００１５】
これに加えて、このようにデフケースとサイドギヤあるいはサイドギヤと一体的に回転するように設けたクラッチ部材との間に、円錐摩擦クラッチを設けて差動を制限する構成では、デフケースの摩擦クラッチ部に大きな摩擦力が働くが、この摩擦クラッチ部の摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料にしたことによって、大きな耐摩耗性と耐久性とが得られる。
【００１６】
又、このように中心側に高耐摩耗性（高強度）材料の摺動部材を配置したから、デフケース本体が軽金属材料製であっても、デフケースは充分な強度と剛性とを得ている。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のデファレンシャル装置であって、出力軸がデフケースの内部で出力側サイドギヤに連結されており、摺動部材が、摩擦クラッチ部とこの出力軸の支承部とを有することを特徴とし、請求項２の構成と同等の効果を得る。
【００１８】
これに加えて、摺動部材が、サイドギヤあるいはクラッチ部材だけでなく、サイドギヤの出力軸も支承するから、デフケースの耐摩耗性と耐久性とが更に向上する。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明であって、摺動部材が、摩擦クラッチを形成する部分だけを有することを特徴とし、請求項２の構成と同等の効果を得る。
【００２０】
これに加えて、摺動部材を摩擦クラッチを形成する部分だけにしたことによって、デフケースがそれだけ軽量になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１と図２によって本発明の第１実施形態を説明する。図１はこの実施形態のデファレンシャル装置１を示しており、このデファレンシャル装置１は請求項１、２、３、５、６の特徴を備えている。なお、左右の方向は図１と図２での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００２９】
図１のように、デファレンシャル装置１のデフケース３はケーシング本体５と一対の摺動部材７とからなり、後述のように、ケーシング本体５は鋳造加工され、各摺動部材７は、このときケーシング本体５に鋳込まれる。
【００３０】
デフケース３はオイル溜りが形成されたデフキャリヤの内部に配置され、左右のボス部９、１１はベアリングを介してデフキャリヤに支承されている。ボス部９、１１にはデフケース３の回転に伴ってオイルを内部に導く螺旋状のオイル溝１３、１５が設けられている。
【００３１】
デフケース３のフランジ部１７にはリングギヤがボルトで固定されており、このリングギヤは駆動力伝達系の駆動ギヤと噛み合っている。こうして、デフケース３はエンジンの駆動力によりこの駆動力伝達系を介して回転駆動される。
【００３２】
デフケース３の内部では、ピニオンシャフト１９が両端を貫通孔２１、２１に嵌合し、スプリングピン２３で廻り止めされている。ピニオンシャフト１９上にはピニオンギヤ２５、２５（入力側の差動回転部材）が回転自在に支承されている。ピニオンギヤ２５には左右からサイドギヤ２７、２９（出力側の差動回転部材：クラッチ部材）が噛み合っており、各サイドギヤ２７、２９はそれぞれの車軸（出力軸）にスプライン連結されている。
【００３３】
ピニオンギヤ２５とデフケース３との間には、ピニオンギヤ２５の遠心力と、サイドギヤ２７、２９との噛み合いによってピニオンギヤ２５に生じる噛み合い反力とを受ける球面ワッシャ３１が配置されている。又、各サイドギヤ２７、２９はピニオンギヤ２５との噛み合いによって径方向外側から支持されている。
【００３４】
こうして、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構３３（差動機構）が構成されている。
【００３５】
デフケース３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンシャフト１９からピニオンギヤ２５を介してサイドギヤ２７、２９に分配され、各車軸を介して左右の車輪に伝達される。又、例えば悪路走行中に、各車輪間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギヤ２５の自転によってエンジンの駆動力は左右各側に差動分配される。
【００３６】
デフケース３の摺動部材７、７と各サイドギヤ２７、２９との間にはそれぞれ円錐クラッチ３５、３７（摩擦クラッチ）が形成されている。なお、サイドギヤ２７、２９の代りに、これと一体的に回転するクラッチ部材を各サイドギヤ２７、２９と摺動部材７、７との間に設け、これらの間に円錐クラッチ３５、３７を形成してもよい。
【００３７】
車輪の間に差動回転が発生すると、ピニオンギヤ２５との噛み合いによって各サイドギヤ２７、２９に生じる噛み合い反力を受けて円錐クラッチ３５、３７が締結され、これらの摩擦抵抗により差動ギヤ機構３３の差動が制限される。
【００３８】
各摺動部材７はＦＣＤ６００（球状黒鉛鋳鉄：鉄系の高耐摩耗性材料）で鋳造した後、熱処理と各部の切削加工とが施される。
【００３９】
各摺動部材７は円錐部３９（摩擦クラッチ部）と車軸の支承部４１とピニオンギヤ２５の組付け用切り欠き４３（図２）とを備えており、円錐部３９の外周には凹部４５と凸部４７の廻り止め手段が形成されている。
【００４０】
デフケース３の鋳造は次のように行われる。
【００４１】
先ず、上記のように加工された摺動部材７を、図２のように、内周側の砂型４９で支持する。
【００４２】
この砂型４９には、内周部材組付け用の鋳抜き穴５１と、ボス部９、１１の内周を形成する円筒部５３、５３と、貫通孔２１、２１を形成する円筒部５５、５５と、デフケース本体５に潤滑孔５７（図１）を設けるための凸部５９とが設けられている。
【００４３】
次に、摺動部材７を支持した砂型４９を外型の内部に配置する。図１のように、この外型には潤滑孔５７と連通する潤滑孔６１を形成するための凸部と、斜線で示す加工代６３、６５、６７を形成するための凹部とが設けられている。加工代６３、６５はボス部９、１１の外周にベアリング装着部を加工するためのものであり、加工代６７はデフケース３のフランジ１７にリングギヤの装着部を加工するためのものである。
【００４４】
次いで、外型と内周側砂型４９との間にアルミニウムの鋳物材を流し込む。このときデフケース本体５には、摺動部材７の凹部４５及び凸部４７と噛み合う凸部及び凹部が形成され、摺動部材７の廻り止め手段を形成する。
【００４５】
更に、型から取り出して加工代６３、６５、６７を加工し、デフケース３を得る。
【００４６】
デファレンシャル装置１が回転すると、ボス部９、１１のオイル溝１３、１５を介してオイル溜りのオイルがデフケース３の内部に流入し、各ギヤの噛み合い部や円錐クラッチ３５、３７などを潤滑する。又、この円錐クラッチ３５、３７には、隣接して設けられた潤滑孔６１、５７からオイルが直接供給されて温度上昇や焼き付きなどが防止され、耐久性を高めている。
【００４７】
こうして、デファレンシャル装置１が構成されている。
【００４８】
デファレンシャル装置１では、上記のように、デフケース本体５をアルミニウム材で鋳造したから、従来例と異なって、軽量であり加工性がよい。
【００４９】
又、サイドギヤ２７、２９との摺動部分（円錐クラッチ３５、３７部）に摺動部材７を配置し、この摺動部材７を強度と耐摩耗性の大きい球状黒鉛鋳鉄で鋳造したことにより耐久性が大きく向上している。
【００５０】
又、このように中心側に強度の大きい摺動部材７を配置したから、デフケース本体５がアルミニウムの鋳物であっても、デフケース３は充分な強度と剛性とを得ている。
【００５１】
又、デフケース本体５に摺動部材７を鋳込むことによってデフケース３を一体に成形できるから、分割構成のデフケースと異なって、部品点数が少なく、低コストである。
【００５２】
又、熱処理は、この摺動部材７だけに施せばよいから、デフケース３は全体の寸法変化がなく、高い寸法精度が得られる。
【００５３】
又、摺動部材７が、円錐部３９でサイドギヤ２７、２９を支承するだけでなく、支承部４１で各サイドギヤ２７、２９の車軸も支承するから、デフケース３の耐摩耗性と耐久性とが更に向上する。
【００５４】
又、凹部４５と凸部４７などの廻り止め手段を設けたことにより、円錐クラッチ３５、３７によって回転方向の大きな摩擦力を受ける摺動部材７をデフケース本体５にしっかりと固定することができる。
【００５５】
この廻り止め手段は、サイドギヤ２７、２９の噛み合い反力６９（図１）に対して垂直方向に形成したから、廻り止め効果は特に大きい。
【００５６】
又、互いに噛み合う凹部と凸部とからなる廻り止め手段は構造が簡単で廻り止め効果が高く、その上、上記のように摺動部材７に凹部４５と凸部４７とを加工しておけば、これらと噛み合う凸部と凹部が鋳造時にデフケース本体５に形成され、廻り止め手段が形成される。
【００５７】
次に、図３乃至図５によって本発明の第２実施形態を説明する。この実施形態のデファレンシャル装置は請求項１、２、４、５、６、７の特徴を備えている。このデファレンシャル装置は第１実施形態のデファレンシャル装置１において摺動部材７の代わりに摺動部材７１を用いたものであり、各図はこの摺動部材７１を示している。
【００５８】
従って、デファレンシャル装置１と同機能部材には同一の符号を与えて引用すると共に、これら同機能部材の重複説明は省く。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００５９】
摺動部材７１は、摺動部材７と同様に、ＦＣＤ６００（球状黒鉛鋳鉄：鉄系の高耐摩耗性材料）で鋳造した後、熱処理と各部の切削加工とが施される。
【００６０】
摺動部材７１は、円錐部７３と、ピニオンギヤ２５の組付け用切り欠き７５、７５と、大小のオイル溝７７、７９と、外周に設けられた凹部８１（廻り止め手段）とを備えている。
【００６１】
摺動部材７１は左右に一個ずつ用いられ、各円錐部７３とサイドギヤ２７、２９との間でそれぞれ円錐クラッチ３５、３７を形成している。
【００６２】
デフケースの鋳造は、上記のデフケース３と同様に、摺動部材７１を内周側の砂型で支持し、更に、この砂型を外型の内部に配置し、次いで、外型と内周側砂型との間にアルミニウムの鋳物材を流し込み、型から取り出して必要な箇所を切削加工し、デフケースを得る。
【００６３】
又、デフケース本体には、鋳造時に摺動部材７１の凹部８１と噛み合う凸部が形成され、摺動部材７１の廻り止め手段を形成する。
【００６４】
デファレンシャル装置が回転すると、オイル溝１３、１５や潤滑孔６５、６１からオイル溜りのオイルがデフケースに流入し、各ギヤの噛み合い部や円錐クラッチ３５、３７などを潤滑すると共に、摺動部材７１のオイル溝７７、７９に保持されたオイルが直接円錐クラッチ３５、３７に供給され、温度上昇や焼き付きなどを防止し、耐久性を向上させる。
【００６５】
このように、第２実施形態のデファレンシャル装置では、デフケース本体をアルミニウム材で鋳造したから、従来例と異なって、軽量であり加工性がよい。
【００６６】
又、サイドギヤ２７、２９との摺動部分（円錐クラッチ３５、３７部）に摺動部材７１を配置し、この摺動部材７１を強度と耐摩耗性の大きい球状黒鉛鋳鉄で鋳造したことにより耐久性が大きく向上している。
【００６７】
又、このように中心側に強度の大きい摺動部材７１を配置したから、デフケース本体がアルミニウムの鋳物であっても、このデフケースは充分な強度と剛性とを得ている。
【００６８】
又、デフケース本体に摺動部材７１を鋳込むことによってデフケースを一体にできるから、分割構成のデフケースと異なって、部品点数が少なく、低コストである。
【００６９】
又、熱処理は、この摺動部材７１だけに施せばよいから、デフケースは全体の寸法変化がなく、高い寸法精度が得られる。
【００７０】
又、摺動部材７１が円錐部７３だけで構成されているから、デフケースは高い耐摩耗性を得ながら、軽量である。
【００７１】
又、凹部８１による廻り止め手段を設けたことにより、円錐クラッチ３５、３７によって回転方向の大きな摩擦力を受ける摺動部材７１をデフケース本体にしっかりと固定することができる。
【００７２】
この廻り止め手段は、サイドギヤ２７、２９の噛み合い反力に対して垂直方向に形成したから、廻り止め効果は特に大きい。
【００７３】
又、互いに噛み合う凹部と凸部とからなる廻り止め手段は構造が簡単で廻り止め効果が高く、その上、摺動部材７１に凹部８１を加工しておけば、これらと噛み合う凸部が鋳造時にデフケース本体に形成され、廻り止め手段が形成される。
【００７４】
更に、摺動部材７１に設けたオイル溝７７、７９から円錐クラッチ３５、３７にオイルが直接供給されるから、焼き付きの防止効果や耐久性の向上効果が特に大きい。
【００７５】
なお、上記の実施形態はサイドギヤ２７、２９が円錐クラッチ３５、３７のクラッチ部材を兼ねている例であるが、サイドギヤとクラッチ部材とを別体にしてもよい。
【００７６】
又、デフケース本体を２分割構成にし、各分割部分を別々に鋳造し、それぞれの鋳造時に摺動部材を鋳込むようにすれば、鋳造が容易である。
【００７７】
この発明のデファレンシャル装置において、差動機構はベベルギヤ式のものに限らず、例えば、デフケースの回転中心軸に対して平行配置したピニオンギヤをデフケースの収納孔で摺動回転自在に収納した差動ギヤ機構でもよい。この場合は、例えば、デフケースの収納孔を高耐摩耗性材料の摺動部材にし、これをデフケース本体に鋳込めばよい。
【００７８】
この発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（前輪の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）と、リヤデフ（後輪の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）と、センターデフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪とに分配するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００７９】
【発明の効果】
請求項１記載のデファレンシャル装置は、デフケース本体を軽金属系材料で鋳造する際に鉄系高耐摩耗性材料の摺動部材を鋳込むことによってデフケースを成形するから、従来例と異なって、デフケースが軽量であり加工性がよい。
【００８０】
又、この摺動部材を差動回転部材と摺動する部分に配置したことによって耐久性が大きく向上している。
【００８１】
又、熱処理は摺動部材だけに施せばよいから、デフケースは全体の寸法変化がなく、高い寸法精度が得られる。
【００８２】
更に、デフケース本体に摺動部材を鋳込むことによってデフケースを一体にできるから、分割構成のデフケースと異なって、部品点数が少なく、低コストである。
また、廻り止め手段によって、回転方向の摩擦力を受ける摺動部材をデフケース本体にしっかりと固定することができる。特に、各ギヤがベベルギヤの場合、摺動部材の廻り止め手段をサイドギヤの噛み合い反力に垂直に形成すれば、特に高い廻り止め効果が得られる。さらに、凹部と凸部とからなる廻り止め手段は構造が簡単で廻り止め効果が高く、その上、摺動部材に凹部や凸部を加工しておけば、鋳造時にこれらと噛み合う凸部や凹部がデフケース本体に形成され、摺動部材が廻り止めされる。
【００８３】
請求項２記載の発明は、請求項１の構成と同等の効果を得ると共に、このようにデフケースに摩擦クラッチの大きな摩擦力が働く構成でも、デフケースの摩擦クラッチ部に摺動部材を配置し、この摺動部材を鉄系の高耐摩耗性材料にしたことによって、高い耐摩耗性と耐久性とが得られる。
【００８４】
又、このように中心側に高耐摩耗性（高強度）材料の摺動部材を配置したから、デフケース本体が軽金属材料製であっても、デフケースは充分な強度と剛性とを得る。
【００８５】
請求項３記載の発明は、請求項２の構成と同等の効果を得ると共に、摺動部材がサイドギヤの出力軸も支承するから、デフケースの耐摩耗性と耐久性とが更に向上する。
【００８６】
請求項４記載の発明は、請求項２の構成と同等の効果を得ると共に、摩擦クラッチ部だけを摺動部材にしたことによって、デフケースがそれだけ軽量になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態において、摺動部材を内周側の砂型に取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に用いられる摺動部材を示す図面である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  デファレンシャル装置
３  デフケース
５  デフケース本体
７  摺動部材（摩擦クラッチ部と出力軸の支承部とを有する）
２５  ピニオンギヤ（入力側の差動回転部材）
２７、２９  サイドギヤ（出力側の差動回転部材）
３３  ベベルギヤ式の差動ギヤ機構（差動機構）
３５、３７  円錐クラッチ（摩擦クラッチ）
３９  円錐部（摩擦クラッチ部）
４１  出力軸の支承部
４５、８１  凹部（廻り止め手段）
４７  凸部（廻り止め手段）
７１  摺動部材（摩擦クラッチ部だけを有する）
７７、７９  オイル溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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