JP2008008460A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １ピース構造のデフケースに充分な強度と剛性を与え、ギアの噛み合いを正常に保つ。
【解決手段】 フランジ部３へ入力する駆動トルクによって回転するデフケース５と、デフケース５内に回転自在に支持されたピニオンギヤ９（差動部材）と、ピニオンギヤ９と相対回転可能に連結された一対のサイドギヤ１１、１３（出力部材）とを有する差動機構１５とを備えたデファレンシャル装置１において、デフケース５は、内部に収容される部材を組み込む開口１９、１９を有し、開口１９、１９において、回転方向の最大寸法部２１は、ピニオンギヤ９の回転中心から見て、フランジ部３の回転軸方向反対方向に設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、デファレンシャル装置に関する。

デファレンシャル装置のデフケースには、差動機構の他に、差動制限装置を構成する部材や駆動トルクの断続装置を構成する部材（例えば、クラッチ部材）が収容されるが、これらを内部に組み付けるためにデフケースを分割構造にすると、構造が複雑になり、部品点数とコストが増えるので、収容部材を組み付けるための開口部を設けて１ピース構造にしたデフケースがある。

特許文献１に、このようにデフケースを１ピース構造にしたデファレンシャル装置（差動装置）が記載されている。
特開２００５−２１４３４７号公報

ところが、１ピース構造のデフケースには、開口部を設けたことによって強度や剛性が低下するという問題があり、特に、デフケースのフランジ部にはリングギア（ハイポイドギア）が固定されており、このリングギアが相手側ギアから受ける噛み合い反力（スラスト荷重）を受けてフランジ部とデフケースが撓むと、リングギアの噛み合い状態に影響を与える恐れがある。

そこで、この発明は、１ピース構造でありながら充分な強度と剛性を有し、ギアの噛み合いが正常な状態に保たれるデフケースを持ったデファレンシャル装置の提供を目的としている。

請求項１記載のデファレンシャル装置は、フランジ部へ入力する駆動トルクによって回転するデフケースと、前記デフケース内に回転自在に支持された差動部材と、前記差動部材と相対回転可能に連結された一対の出力部材とを有する差動機構とを備えたデファレンシャル装置において、前記デフケースは、内部に収容される部材を組み込む開口を有し、前記開口において、回転方向の最大寸法部は、前記差動部材の回転中心から見て、前記フランジ部の回転軸方向反対方向に設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、前記デフケースに、前記開口から見て、前記フランジ部の回転軸方向反対側に径方向の凸部が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載されたデファレンシャル装置であって、前記差動部材は前記デフケースに取り付けられた軸部材に回転自在に支持され、前記軸部材と、開口の回転方向最大寸法部とが、前記フランジ部から見て回転軸方向にこの順に配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、前記開口が、回転方向の２個所に設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、前記デフケース内部には前記フランジ部の内側から前記出力部材への駆動トルクを断続するクラッチ部材が収容され、前記最大寸法はクラッチ部材をデフケースの内部に収容可能な寸法を有することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４に記載されたデファレンシャル装置であって、前記デフケースの回転軸方向において前記フランジ部の内径側と前記差動部材との間に前記クラッチ部材が配置され、さらに前記フランジ部の内径側に前記クラッチ部材を断続操作するアクチュエータを備えることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、前記開口の縁部は前記最大寸法部から前記フランジ側に向けてスロープ状に形成されていることを特徴とする。

請求項１のデファレンシャル装置は、１ピース構造のデフケースに設けられた部材組み込み用の開口において、回転方向の最大寸法部を、差動部材の回転中心から見てフランジ部の回転軸方向反対方向に設けたことによって、デフケースのフランジ部側により多くの肉部が形成される（残る）ことになり、リングギアからフランジ部を介して入力したギアの噛み合い反力（スラスト荷重）に対するデフケースの剛性と強度が向上し、デフケースの軸部材取り付け個所の強度低下が抑制される。

従って、噛み合い反力を受けたときのデフケースの変形が小さく抑制され、リングギアと相手側ギアとの噛み合い状態と、デフケースから差動機構への駆動トルクの伝達がそれぞれ正常に保たれる。

請求項２のデファレンシャル装置は、開口から見てフランジ部の回転軸方向反対側に径方向の凸部を設けたことにより、開口の変形（開口の軸方向反対側端部に引っ張り応力が掛かることによる変形）が抑制されるので、フランジ部から入力したスラスト荷重に対するデフケースの剛性と強度及びギアの噛み合い状態がさらに向上する。

請求項３のデファレンシャル装置は、軸部材と開口の回転方向最大寸法部とがフランジ部から見て回転軸方向にこの順に配置したことによって、デフケースのフランジ部側により多くの肉部が形成されるから、フランジ部から入力したスラスト荷重に対するデフケースの剛性及び強度とギアの噛み合い状態が向上する。

請求項４のデファレンシャル装置は、また、開口を回転方向の２個所に設けたことによってデフケースの回転方向バランスが取り易くなり、デファレンシャル装置の回転振動がそれだけ低く抑制される。

請求項５のデファレンシャル装置は、最大寸法部がクラッチ部材をデフケースの内部に収容可能な寸法を有しているので、クラッチ部材をデフケース内部に収容できる。

請求項６のデファレンシャル装置は、フランジ部の内径側と差動部材との間にクラッチ部材が配置されるので、開口形状に対する制約を受けずにクラッチ部材を配置できる。また、フランジ部の内径側にクラッチ部材を断続操作するアクチュエータを備えたのでクラッチ部材とアクチュエータとが近接配置され、クラッチの断続操作レスポンスが向上する。

請求項７のデファレンシャル装置は、最大寸法部からフランジ側に向けて開口の縁部をスロープ状に形成したことにより、フランジ側のデフケースの肉厚を増すための具体的な開口形状となり、デフケースの強度バランスが向上する。

＜第１実施例＞
図１〜図７によって本発明の第１実施例のデファレンシャル装置（以下「リヤデフ１」という）について説明する。以下の説明の中で左右の方向はリヤデフ１が用いられた４輪駆動車及び図１〜図４での左右の方向である。

［リヤデフ１の特徴］
本発明のリヤデフ１は、フランジ部３へ入力する駆動トルクによって回転するデフケース５と、デフケース５内に回転自在に支持されたピニオンシャフト７（軸部材）と、ピニオンシャフト７に回転自在に支持されたピニオンギア９（差動部材）と、ピニオンギア９と噛み合った（相対回転可能に連結された）サイドギア１１，１３（一対の出力部材）とを有する差動機構１５と、差動機構１５の差動回転を制限する差動制限機構１７とを有している。

そして、リヤデフ１は、デフケース５が、内部に収容される部材を組み込む開口１９，１９を有し、各開口１９において、回転方向の最大寸法部２１は、ピニオンギヤやピニオンシャフト７の中心から見てフランジ部３の回転軸方向反対方向に設けられている（図３参照）。

また、デフケース５には、各開口１９から見てフランジ部３の軸方向反対側に、径方向の凸部２３が設けられており、ピニオンギヤ及びピニオンシャフト７と、各開口１９の回転方向最大寸法部２１と、各開口１９のフランジ部３に対する軸方向反対側端部２５とが、フランジ部３から見てこの順に配置されており（図３参照）、２箇の開口１９，１９は、互いの回転方向に設けられている。さらに、開口１９、１９の縁部２０は最大寸法部２１からフランジ部３側に向けてスロープ状に形成されている。

［リヤデフ１の構成］
デフケース５はデフキャリヤの内部に配置され、左右のボス部２７，２９はスラスト力を受けるベアリングを介してデフキャリヤに支承されている。リングギア（ハイポイドギア）はフランジ部３にボルトで固定され、最終減速装置のピニオンギア（ハイポイドギア）と噛み合い、デフケース５はリングギアから入力するエンジンの駆動力によって回転駆動される。

差動機構１５のピニオンシャフト７はデフケース５の貫通孔３１に外側端部を係合しており、ネジ孔３３に螺着されたネジ付きロッド３５で回り止め及び抜け止めされ、左右のサイドギア１１，１３はスプライン連結された出力軸を介して左右の後輪側に連結されている。このデフケース５内に回転自在に支持された差動機構１５の差動を制限する差動制限機構１７がフランジ部３側に設けられている。

差動制限機構１７は、ドッグクラッチ３７と、電磁ソレノイド（アクチュエータ）３９と、プランジャ４１と、リターンスプリング４３と、コントローラなどから構成されている。

ドッグクラッチ３７は、クラッチリング（基部が環状に形成されたクラッチ部材）４５に設けられた噛み合い歯４７と、左サイドギヤ１１の背面側に設けられた噛み合い歯４９からなり、各歯４７，４９は軸方向に対向して設けられており、クラッチリング４５はフランジ部３の内径側の壁部４を挟んで電磁ソレノイド３９側に配置されており、デフケース５の内周面で支持され、周方向等間隔に設けられた脚部５１をデフケース５の壁部４に形成された貫通孔５３に係合して回り止めされ、軸方向移動自在に配置されている。リターンスプリング４３は左サイドギア１１とクラッチリング４５との間に配置され、クラッチリング４５をドッグクラッチ３７の噛み合い解除側（左方）に付勢している。

開口１９、１９の回転方向の最大寸法部２１は、クラッチリング４５、ギア９，１１，１３、リターンスプリング４３などの収容部材（デフケース５の内部に収容される部材）がデフケース５の内部に収容可能な寸法を有しており、これらのクラッチリング４５、ギア９、１１、１３、リターンスプリング４３は開口１９，１９からデフケース内部に組み付けられる。クラッチリング４５は、デフケース５の回転軸方向においてフランジ部３の内径側の壁部４とピニオンシャフト７との間に配置されている。また、フランジ部３の内径側の壁部４をはさんでクラッチリング４５と軸方向逆側にクラッチリング４５を断続操作する電磁ソレノイド３９を備えている。

電磁ソレノイド３９のコアを包むコイルハウジング５５と、プランジャ４１と、デフケース５はそれぞれ磁性材料（例えば、ＪＩＳ／Ｓ１０Ｃなど）で作られており、電磁ソレノイド３９の磁路はこれらの部材上に形成される。コイルハウジング５５（電磁ソレノイド３９）は、デフケース５に形成された環状の支持部５７で半径方向に支持されていると共に、外周に設けられた周方向の凸部５９に係合するプレート６１をボルト６３などの固定手段を用いてデフケース５に固定したことにより軸方向に相対移動しないように支持されている。また、コイルハウジング５５は支持部材を介してデフキャリヤに支持され、回り止めされている。電磁ソレノイド３９のリード線６５はコイルハウジング５５からゴム製の密封栓を介して引き出され、クリップでコイルハウジング５５に固定され、さらにコネクターなどを介してデフキャリヤの外部に引き出され、バッテリーに接続されている。

プランジャ４１は、磁性材料で作られたリング状のプランジャ本体６７と、その内周側に一体に固定されステンレスなどの非磁性材料で作られたリング状のガイド部材６９からなり、ガイド部材６９は左ボス部２７の外周で軸方向移動自在に支持され、その先端部はデフケース５の壁部４に設けられた貫通孔５３を通してクラッチリング４５の脚部５１を押圧できるようになっている。

コントローラは、電磁ソレノイド３９の励磁、励磁停止を行う。

電磁ソレノイド３９が励磁されると、上記の磁路に磁束ループ７１（図２）が生じると共に、ガイド部材６９を支持するデフケース５の左ボス部２７も磁路の一部になって磁束ループ７１が強化され、その磁力によってプランジャ４１が右方へ移動操作され、ガイド部材６９によりクラッチリング４５が押圧されてドッグクラッチ３７が噛み合い、差動機構１５（リヤデフ１）の差動がロックされる。また、このとき、図２のようにプレート６１とデフケース５の環状支持部５７には、上記の磁束ループ７１と反対方向の磁束ループ７３が形成され、この磁束ループ７３は、コイルハウジング５５が磁束ループ７１によってデフケース５側に吸着される力を低減させ、コイルハウジング５５とデフケース５間に生じる摺動と、摺動抵抗と、摩耗を軽減させる。

また、電磁ソレノイド３９の励磁を停止すると、リターンスプリング４３によってプランジャ４１が左方へ戻り、ドッグクラッチ３７の噛み合いと差動ロックが解除される。

［リヤデフ１の効果］
リヤデフ１は次のような効果が得られる。

デフケース５の開口１９，１９の回転方向の最大寸法部２１を、ピニオンギヤ１１、１３の回転中心から見てフランジ部の回転軸方向反対方向に設け、ピニオンシャフト７と、各開口１９の最大寸法部２１と、各開口１９のフランジ部３との軸方向反対側端部２５を、フランジ部３から見てこの順に配置したので、デフケース５上の個所７５（図３と図４参照：デフケース５のフランジ部３側）に、より多くの肉部が形成されることになり、リングギアからフランジ部３を介して入力したハイポイドギアの噛み合い反力（スラスト荷重）に対するデフケース５の剛性と強度が向上すると共に、ピニオンシャフト７の取り付け個所であるデフケース５の貫通孔３１付近の強度低下が抑制される。

従って、噛み合い反力を受けたときのデフケース５の変形が軽減され、リングギアと相手側ギアとの噛み合い状態と、デフケース５から差動機構１５への駆動トルクの伝達がそれぞれ正常に保たれる。

また、各開口１９から見てフランジ部３の軸方向反対側に径方向外方に延出された凸部２３を設けたことによって、各開口１９の変形（開口１９の軸方向反対側端部２５に引っ張り応力が掛かることによる変形）が抑制されるので、フランジ部３から入力する噛み合い反力に対するデフケース５の剛性と強度及び上記ギアの噛み合い状態がさらに向上する。

また、開口１９を回転方向の２個所に設けたことによってデフケース５の回転方向バランスが取り易くなり、リヤデフ１の回転振動がそれだけ低く抑制される。

また、最大寸法部２１がクラッチリング４５をデフケース５の内部に収容可能な寸法を有しているので、クラッチリング４５を１ピース構造のデフケース５内部に収容できる。

さらに、フランジ部３の内径側の壁部４とピニオンギヤ９との間にクラッチリング４５が配置されるので、開口形状に対する制約を受けずにクラッチリング４５を配置できる。また、フランジ部３の内径側にクラッチリング４５を断続操作する電磁ソレノイド３９を備えたのでクラッチリング４５と電磁ソレノイド３９とが近接配置され、ドグクラッチ３７の断続操作レスポンスが向上する。と共に小型化に寄与している。

また、最大寸法部２１からフランジ部３側に向けて開口１９、１９の縁部をスロープ状に形成したことにより、フランジ部３側のデフケース５の肉厚を増すための具体的な開口形状となり、デフケース５の強度バランスが向上する。

＜第２実施例＞
図８〜図１０によって本発明の第２実施例のリヤデフ１０１の説明をする。なお、以下の説明において、リヤデフ１（第１実施形態）と同一の機能部及び機能部材には同一の符号を付しており、重複する説明文は省略するが、必要に応じて第１実施形態の説明文を参照するものとする。

［リヤデフ１０１の特徴］
リヤデフ１０１は、フランジ部３へ入力する駆動トルクによって回転するデフケース１０３と、デフケース１０３内に回転自在に支持されたピニオンシャフト７（軸部材）と、ピニオンシャフト７に回転自在に支持されたピニオンギア９（差動部材）と、ピニオンギア９と噛み合った（相対回転可能に連結された）サイドギア１１，１３（一対の出力部材）とを有する差動機構１５と、差動機構１５の差動回転を制限する差動制限機構１７とを有している。

そして、リヤデフ１０１は、デフケース１０３が、内部に収容される部材を組み込む開口１９、１０５を有し、各開口１９、１０５において、回転方向の最大寸法部２１は、ピニオンギヤ９及びピニオンシャフト７の中心から見てフランジ部３の回転軸方向反対方向に設けられている（図８参照）。

また、デフケース５には、各開口１９から見てフランジ部３の軸方向反対側に、径方向の凸部２３が設けられており、ピニオンシャフト７と、各開口１９の回転方向最大寸法部２１と、各開口１９のフランジ部３に対する軸方向反対側端部２５とが、フランジ部３の内径側から見てこの順に配置されており（図３参照）、２箇の開口１９，１９は、互いの回転方向に設けられている。さらに、開口１９、１９の縁部２０は最大寸法部２１からフランジ部３側に向けてスロープ状に形成されている。

また、デフケース１０３には、各開口１９から見てフランジ部３の軸方向反対側に、径方向の凸部２３が設けられており、ピニオンシャフト７と、開口１９の回転方向最大寸法部２１と、開口１９のフランジ部３に対する軸方向反対側端部２５とが、フランジ部３から見てこの順に配置されており（図８）、２箇の開口１９，１０５は、互いの回転方向に設けられている。さらに、開口１９、１０５の縁部２０は最大寸法部２１からフランジ部３側に向けてスロープ状に形成されている。

［リヤデフ１０１の構成］
開口１０５は、図９のように開口１９より小さく、図１０のようにピニオンギア９を組み込み可能な径の丸孔である。

また、図８には、開口１０５の位置に開口１９を設けた場合を２点差線で示してあるが、この位置に開口１９より小さい開口１０５を設けたことによって、開口１９を設けた場合の径方向凸部２３よりさらに大きい径方向の凸部１０７が設けられている。

［リヤデフ１０１の効果］
リヤデフ１０１は次のような効果が得られる。

デフケース１０３の開口１９の回転方向の最大寸法部２１を、ピニオンシャフト７の中心から見てフランジ部３の軸方向反対方向にオフセットし、ピニオンシャフト７と、開口１９の最大寸法部２１と、開口１９のフランジ部３との軸方向反対側端部２５とを、フランジ部３から見てこの順に配置したので、デフケース１０３上の個所１０９（図８と図９参照：デフケース１０３のフランジ部３側）に、より多くの肉部が形成されることになり、リングギアからフランジ部３を介して入力したハイポイドギアの噛み合い反力（スラスト荷重）に対するデフケース１０３の剛性と強度が向上すると共に、ピニオンシャフト７の取り付け個所であるデフケース５の貫通孔３１付近の強度低下が抑制される。

従って、噛み合い反力を受けたときのデフケース１０３の変形が軽減され、リングギアと相手側ギアとの噛み合い状態と、デフケース１０３から差動機構１５への駆動トルクの伝達がそれぞれ正常に保たれる。

また、開口１９，１０５から見てそれぞれフランジ部３の軸方向反対側に径方向の凸部２３，１０７を設けたことによって、開口１９，１０５の変形（開口１９，１０５の軸方向反対側端部２５，１１１に引っ張り応力が掛かることによる変形）が抑制されるので、フランジ部３から入力する噛み合い反力に対するデフケース１０３の剛性と強度及び上記ギアの噛み合い状態がさらに向上する。

また、開口１９より面積が小さい開口１０５を設けた結果、径方向凸部２３より大きい径方向凸部１０７が得られ、デフケース１０３及び開口１０５の変形抑制効果がさらに大きくなると共に、デフケース１０３全体の開口面積が小さくなり、個所１１３（図８参照：デフケース１０３のフランジ部３側）により多くの肉部が形成されるから、デフケース１０３の剛性と強度がさらに向上する。

また、最大寸法部２１がクラッチリング４５をデフケース１０３の内部に収容可能な寸法を有しているので、クラッチリング４５をデフケース１０３内部に収容できる。

さらに、フランジ部３とピニオンギヤ９との間にクラッチリング４５が配置されるので、開口形状に対する制約を受けずにクラッチリング４５を配置できる。また、フランジ部３の内径側にクラッチリング４５を断続操作する電磁ソレノイド３９を備えたのでクラッチリング４５と電磁ソレノイド３９とが近接配置され、ドグクラッチ３７の断続操作レスポンスが向上する。

また、最大寸法部２１からフランジ部３側に向けて開口１９、１０５の縁部をスロープ状に形成したことにより、フランジ部３側のデフケース５の肉厚を増すための具体的な開口形状となり、デフケース１０３の強度バランスが向上する。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
本発明のデファレンシャル装置に適用可能な差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、他のギア機構を用いた差動機構でも、あるいは、ギア機構を用いない差動機構でもよい。

また、本発明のデファレンシャル装置は、差動制限機構として、実施例のような差動機構の差動回転をロックするいわゆるデフロック装置に用いるものだけではなく、入力部材に入力する駆動トルクを差動機構側（あるいは、車輪側）に伝達することを断続するようなフリーランニング装置やアクスルディスコネクト装置などにも用いることができる。

また、差動制限機構は、差動をロックするものに限らず、例えば、摩擦クラッチで差動制限力を連続的に制御するものでもよい。

また、本発明のデファレンシャル装置は、リヤデフでなく、フロントデフ（原動機の駆動トルクを左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）や、センターデフ（原動機の駆動トルクを前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置）として用いてもよい。

第１実施例のリヤデフ１を示す断面図である。 図１の要部拡大図である。 リヤデフ１に用いられたデフケース５を示す側面図である。 図３のＡ矢視図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 デフケース５を一方向から見た斜視図である。 デフケース５を他方向から見た斜視図である。 第２実施例のリヤデフ１０１に用いられたデフケース１０３を示す側面図である。 図８のＣ矢視図である。 図９のＤ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１ リヤデフ（デファレンシャル装置）
３ フランジ部
５ デフケース
７ ピニオンシャフト（軸部材）
９ ピニオンギア（差動部材）
１１，１３ サイドギア（一対の出力部材）
１５ 差動機構
１７ 差動制限機構
１９，１９ 開口
２１ 回転方向の最大寸法部
２３ 径方向の凸部
２５ 軸方向反対側端部
１０１ リヤデフ（デファレンシャル装置）
１０３ デフケース
１０５ 開口
１０７ 開口１０５による径方向の凸部

Claims (7)

1. フランジ部へ入力する駆動トルクによって回転するデフケースと、
   前記デフケース内に回転自在に支持された差動部材と、前記差動部材と相対回転可能に連結された一対の出力部材とを有する差動機構とを備えたデファレンシャル装置において、
   前記デフケースは、内部に収容される部材を組み込む開口を有し、
   前記開口において、回転方向の最大寸法部は、前記差動部材の回転中心から見て、前記フランジ部の回転軸方向反対方向に設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置。
2. 請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースに、前記開口から見て、前記フランジ部の回転軸方向反対側に径方向の凸部が設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記差動部材は前記デフケースに取り付けられた軸部材に回転自在に支持され、
   前記軸部材と、開口の回転方向最大寸法部とが、前記フランジ部から見て回転軸方向にこの順に配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記開口が、回転方向の２個所に設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記デフケース内部には前記フランジ部の内径側から前記出力部材への駆動トルクを断続するクラッチ部材が収容され、前記最大寸法はクラッチ部材をデフケースの内部に収容可能な寸法を有することを特徴とするデファレンシャル装置。
6. 請求項４に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースの回転軸方向において前記フランジ部の内径側と前記差動部材との間に前記クラッチ部材が配置され、さらに前記フランジ部の内径側に前記クラッチ部材を断続操作するアクチュエータを備えることを特徴とするデファレンシャル装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたデファレンシャル装置であって、
   前記開口の縁部は前記最大寸法部から前記フランジ側に向けてスロープ状に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。
   
   

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