JP2017198238A - デファレンシャルギヤケース - Google Patents

Abstract

【課題】第１ケースと第２ケースとの溶接部分に割れなどの破損が生じる可能性をさらに低減することができる、デファレンシャルギヤケースを提供する。【解決手段】デファレンシャルギヤケース２は、第１ケース１１と第２ケース１２とに分割して構成されている。第１ケース１１と第２ケース１２とは、溶接により、互いに接合される。第１ケース１１には、リングギヤ３が形成され、第２ケース１２には、ピニオンシャフト保持部３２が形成されている。言い換えれば、リングギヤ３およびピニオンシャフト保持部３２は、それぞれ第１ケース１１および第２ケース１２に分かれて形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、デファレンシャルギヤケースに関する。

自動車などの車両では、駆動源からの動力がトランスミッション（変速機）に入力され、トランスミッションで変速された動力がデファレンシャル装置（差動装置）などを介して駆動輪に伝達される。

図３は、従来のデファレンシャル装置の構成を示す断面図である。

デファレンシャル装置１０１は、デフケース（デファレンシャルギヤケース）１０２およびリングギヤ１０３を備えている。

デフケース１０２には、略球状のギヤ収容空間１０４が内部空間として形成されている。ギヤ収容空間１０４を貫通して、ピニオンシャフト１０５が設けられている。ピニオンシャフト１０５は、ギヤ収容空間１０４の中心を通り、その両端部がデフケース１０２に保持されている。ギヤ収容空間１０４において、ピニオンシャフト１０５には、２個のピニオンギヤ（図示せず）がピニオンシャフト１０５の軸線方向に互いに間隔を空けて回転可能に支持される。また、ギヤ収容空間１０４には、２個のサイドギヤ（図示せず）が収容される。２個のサイドギヤは、ピニオンシャフト１０５に対する車幅方向の両側に分かれて配置される。各サイドギヤは、２個のピニオンギヤと噛合し、各サイドギヤには、ギヤ収容空間１０４に車幅方向から挿入されるドライブシャフト（図示せず）が連結される。

デフケース１０２には、ピニオンシャフト１０５に対する車幅方向の一方側に、ギヤ収容空間１０４を取り囲む部分から径方向に張り出すフランジ部１０６が形成されている。

リングギヤ１０３は、フランジ部１０６の外側を取り囲む円環状（リング状）に形成されている。リングギヤ１０３の外周面には、ギヤ歯が形成されている。リングギヤ１０３の内周端は、フランジ部１０６に径方向から当接し、溶接により、フランジ部１０６に接合されている。

トランスミッションで変速された動力がリングギヤ１０３に入力されると、リングギヤ１０３およびデフケース１０２が一体に回転する。デフケース１０２の回転は、ピニオンギヤを介して、各サイドギヤの回転に変換される。これにより、各サイドギヤと一体にドライブシャフトが回転し、ドライブシャフトの回転が駆動輪に伝達されて、駆動輪が回転する。

デファレンシャル装置１０１では、デフケース１０２とリングギヤ１０３とが溶接によって接合されるので、それらを締結するボルトの省略（ボルトレス）による質量低減の効果を奏する。その一方で、デファレンシャル装置１０１では、リングギヤ１０３に取り囲まれる領域内にデフケース１０２とリングギヤ１０３との溶接部分が位置しているため、溶接部分がリングギヤに入力される駆動力による応力を受け、溶接部分に割れなどの破損を生じるおそれがある。

そこで、デフケースを第１ケースおよび第２ケースに分割して形成し、リングギヤとピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部とを第１ケースに設け、ピニオンシャフト組み付け部に対してリングギヤ側と反対側から第２ケースを第１ケースに当接させて、溶接により、第１ケースと第２ケースとを接合する構成が提案されている。

特開２０１４−２５５４４号公報 特開２００９−９７７１６号公報

ところが、かかる構成では、第１ケースと第２ケースとの分割位置が必ずしも適切ではなく、依然として、第１ケースと第２ケースとの溶接部分に割れなどの破損を生じる可能性が残っている。

本発明の目的は、第１ケースと第２ケースとの溶接部分に割れなどの破損が生じる可能性をさらに低減することができる、デファレンシャルギヤケースを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るデファレンシャルギヤケースは、リングギヤに入力される駆動力を、ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤおよびピニオンギヤと噛合するサイドギヤを介して、ドライブシャフトに伝達するデファレンシャル装置に用いられる、デファレンシャルギヤケースであって、リングギヤが一体に形成された第１ケースと、ピニオンシャフトを保持するピニオンシャフト保持部が形成された第２ケースとに分割されており、第１ケースと第２ケースとは、溶接により、互いに接合され、第１ケースと第２ケースとの分割位置は、リングギヤに取り囲まれる領域外であって、当該領域に対してピニオンシャフト保持部側、かつ、ピニオンシャフト保持部に対してリングギヤ側に設定されている。

この構成によれば、デファレンシャルギヤケースは、第１ケースと第２ケースとに分割して構成されている。第１ケースと第２ケースとは、溶接により、互いに接合される。第１ケースには、リングギヤが形成され、第２ケースには、ピニオンシャフト保持部が形成されている。言い換えれば、リングギヤおよびピニオンシャフト保持部は、それぞれ第１ケースおよび第２ケースに分かれて形成されている。これにより、第１ケースと第２ケースとの質量差を小さくすることができ、また、第１ケースと第２ケースとのサイズ差を小さくすることができる。

第１ケースと第２ケースとの質量差を小さくすることにより、溶接部分で第１ケースの重量により第１ケースから第２ケースに加わる負荷と、溶接部分で第２ケースの重量により第２ケースから第１ケースに加わる負荷との差を小さくすることができる。また、第１ケースと第２ケースとの質量差を小さくすることにより、車両の加速時および減速時に第１ケースおよび第２ケースの一方から他方に大きな慣性力が加わることを抑制できる。よって、第１ケースまたは第２ケースの一方が溶接部分で大きな負荷を受けることを抑制でき、その溶接部分に割れなどの破損が生じることを抑制できる。

また、第１ケースと第２ケースとのサイズ差を小さくすることにより、第１ケースおよび第２ケースを鍛造で成形する場合に、第１ケースおよび第２ケースの素材をリングギヤの回転軸線方向に延ばす量を均等に近づけることができ、第１ケースまたは第２ケースの一方の鍛造成形の難易度が増すことを抑制できる。

さらに、第１ケースと第２ケースとの分割位置がリングギヤに取り囲まれる領域外に設定されているので、第１ケースと第２ケースとの溶接部分がリングギヤに入力される動力による応力を受けることを抑制できる。その結果、溶接部分に割れなどの破損が生じることを一層抑制できる。

よって、第１ケースと第２ケースとの溶接部分に割れなどの破損が生じる可能性を従来よりも低減することができる。

本発明によれば、第１ケースと第２ケースとの溶接部分に割れなどの破損が生じる可能性を従来よりも低減することができる。

本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図であり、第１ケースと第２ケースとが接合された状態を示す。 本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図であり、第１ケースと第２ケースとが分離された状態を示す。 従来のデファレンシャル装置の構成を示す断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜デファレンシャル装置＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係るデファレンシャル装置１の構成を示す断面図である。

デファレンシャル装置１は、デファレンシャルギヤケース２、リングギヤ３、ピニオンシャフト４、２個のピニオンギヤ５，６および２個のサイドギヤ７，８を備えている。

デファレンシャルギヤケース２は、第１ケース１１および第２ケース１２に２分割して構成されている。第１ケース１１および第２ケース１２は、いずれも、炭素鋼「Ｓ５０Ｃ」を素材とし、鍛造により成形されている。

第１ケース１１は、デファレンシャル装置１が搭載される車両の左右方向（車幅方向）に延びる回転軸線Ｃを中心とする略円筒状の第１ドライブシャフト挿通部２１と、回転軸線Ｃを中心とする略円筒状の第１ギヤ収容部２２と、第１ドライブシャフト挿通部２１と第１ギヤ収容部２２との間に介在され、第１ドライブシャフト挿通部２１および第１ギヤ収容部２２に対して径方向外側に張り出す略円環板状のフランジ部２３とを一体的に有している。

第１ドライブシャフト挿通部２１に取り囲まれた空間は、第１ドライブシャフト挿通空間２４である。この第１ドライブシャフト挿通空間２４には、車両の左右一方のドライブシャフトが挿通される。

第１ギヤ収容部２２に取り囲まれた空間は、第１ギヤ収容空間２５である。この第１ギヤ収容空間２５には、かさ歯車からなるサイドギヤ７が回転軸線Ｃを中心に回転可能に収容されている。第１ドライブシャフト挿通空間２４および第１ギヤ収容空間２５は、互いに連通しており、第１ドライブシャフト挿通空間２４に挿通されるドライブシャフトの先端部は、第１ギヤ収容空間２５に入り込み、サイドギヤ７に連結される。

第２ケース１２は、回転軸線Ｃを中心とする略円筒状の第２ドライブシャフト挿通部３１と、回転軸線Ｃを中心とする略円筒状のピニオンシャフト保持部３２と、第２ドライブシャフト挿通部３１とピニオンシャフト保持部３２との間に介在され、中空の略半球状の第２ギヤ収容部３３とを一体的に有している。

第２ドライブシャフト挿通部３１に取り囲まれた空間は、第２ドライブシャフト挿通空間３４である。この第２ドライブシャフト挿通空間３４には、車両の他方のドライブシャフトが挿通される。

ピニオンシャフト保持部３２には、２個のピニオンシャフト挿通孔３５が回転軸線Ｃと直交する方向に互いに対向する位置に形成されている。２個のピニオンシャフト挿通孔３５には、それぞれピニオンシャフト４の一端部および他端部が挿通される。これにより、ピニオンシャフト４は、ピニオンシャフト保持部３２に保持される。ピニオンギヤ５，６は、ピニオンシャフト４の中心軸線方向に間隔を空けて、ピニオンシャフト４に回転可能に保持されている。

第２ギヤ収容部３３に取り囲まれた空間は、第２ギヤ収容空間３６である。この第２ギヤ収容空間３６には、かさ歯車からなるサイドギヤ８が回転軸線Ｃを中心に回転可能に収容されている。第２ドライブシャフト挿通空間３４および第２ギヤ収容空間３６は、互いに連通しており、第２ドライブシャフト挿通空間３４に挿通されるドライブシャフトの先端部は、第２ギヤ収容空間３６に入り込み、サイドギヤ８に連結される。

ピニオンシャフト保持部３２の外周面と第２ギヤ収容部３３の外周面とは、段差なく連続している。それらの外周面は、ピニオンシャフト挿通孔３５に対する第２ドライブシャフト挿通部３１側において、ピニオンシャフト挿通孔３５の周縁または周縁から微小な間隔を空けた位置から第２ドライブシャフト挿通部３１側に窄まる球面状に形成されている。これにより、ピニオンシャフト保持部３２の外周面は、ピニオンシャフト挿通孔３５に対する第２ドライブシャフト挿通部３１側において、円筒面を有していないか、または、回転軸線Ｃに沿う方向に微小な幅の円筒面を有する。

そして、第１ケース１１の第１ギヤ収容部２２と第２ケース１２のピニオンシャフト保持部３２とが互いに突き合わされた状態で、それらの当接部分が溶接されることにより、第１ケース１１と第２ケース１２とが一体のデファレンシャルギヤケース２をなす。具体的には、第１ギヤ収容部２２の端部の外周部分には、その内周部分に対して凹んだ断面略矩形状の嵌合凹部３７が全周にわたって形成されている。これに対応して、ピニオンシャフト保持部３２の端部の外周部分には、その内周部分に対して突出した断面略矩形状の嵌合凸部３８が全周にわたって形成されている。そして、嵌合凹部３７と嵌合凸部３８とが嵌合されて、嵌合凹部３７における回転軸線Ｃと直交する方向に延びる端面と嵌合凸部３８における回転軸線Ｃと直交する方向に延びる端面とが当接し、その当接部分が溶接されることにより、第１ケース１１と第２ケース１２とが一体に結合されて、デファレンシャルギヤケース２が形成される。

第１ケース１１と第２ケース１２とが結合された状態で、各サイドギヤ７，８は、２個のピニオンギヤ５，６と噛合する。また、第１ドライブシャフト挿通部２１および第２ドライブシャフト挿通部３１にそれぞれベアリングが外嵌されて、それらのベアリングのアウタレース（外輪）が車両に固定的に配置されるケース（たとえば、トランスアクスルケース）に保持されることにより、デファレンシャルギヤケース２は、回転軸線Ｃを中心に回転可能に支持される。

リングギヤ３は、フランジ部２３の外周を取り囲むように設けられ、フランジ部２３と一体に形成されている。すなわち、リングギヤ３は、フランジ部２３の外周端部に一体に形成され、回転軸線Ｃを中心とする略円筒状のリム４１と、リム４１の外周面に整列して形成された多数の歯４２とを備えている。フランジ部２３は、リングギヤ３のウェブの役割を担っている。

トランスミッション（図示せず）で変速された動力がリングギヤ３に入力されると、リングギヤ３およびデファレンシャルギヤケース２が一体に回転する。デファレンシャルギヤケース２の回転は、ピニオンギヤ５，６を介して、各サイドギヤ７，８の回転に変換される。これにより、各サイドギヤ７，８と一体にドライブシャフトが回転し、ドライブシャフトの回転が車両の駆動輪に伝達されて、駆動輪が回転する。

＜作用効果＞
以上のように、デファレンシャルギヤケース２は、第１ケース１１と第２ケース１２とに分割して構成されている。第１ケース１１と第２ケース１２とは、溶接により、互いに接合される。第１ケース１１には、リングギヤ３が形成され、第２ケース１２には、ピニオンシャフト保持部３２が形成されている。言い換えれば、リングギヤ３およびピニオンシャフト保持部３２は、それぞれ第１ケース１１および第２ケース１２に分かれて形成されている。これにより、第１ケース１１と第２ケース１２との質量差およびサイズ差を小さくすることができる。

第１ケース１１と第２ケース１２との質量差を小さくすることにより、第１ケース１１と第２ケース１２との溶接部分で第１ケース１１の重量により第１ケース１１から第２ケース１２に加わる負荷と、溶接部分で第２ケース１２の重量により第２ケース１２から第１ケース１１に加わる負荷との差を小さくすることができる。また、第１ケース１１と第２ケース１２との質量差を小さくすることにより、車両の加速時および減速時に第１ケース１１および第２ケース１２の一方から他方に大きな慣性力が加わることを抑制できる。よって、第１ケース１１または第２ケース１２の一方が溶接部分で大きな負荷を受けることを抑制でき、その溶接部分に割れなどの破損が生じることを抑制できる。

また、第１ケース１１と第２ケース１２とのサイズ差を小さくすることにより、第１ケース１１および第２ケース１２を鍛造で成形する際に、第１ケース１１および第２ケース１２の素材をリングギヤ３の回転軸線方向に延ばす量を均等に近づけることができ、第１ケース１１または第２ケース１２の一方の鍛造成形の難易度が増すことを抑制できる。

さらに、第１ケース１１と第２ケース１２との分割位置がリングギヤ３に取り囲まれる領域外に設定されているので、第１ケース１１と第２ケース１２との溶接部分がリングギヤ３に入力される動力による応力を受けることを抑制できる。その結果、リングギヤ３への動力の入力時に、溶接部分に破損が生じることを一層抑制できる。

しかも、第１ケース１１および第２ケース１２の素材に炭素鋼「Ｓ５０Ｃ」が用いられているので、その素材に「ＦＣＤ５００」などの鋳鉄が用いられる場合と比較して、第１ケース１１および第２ケース１２との溶接部分の脆性化による強度低下を抑制できる。

よって、第１ケース１１と第２ケース１２との溶接部分に破損が生じる可能性を従来よりも低減することができる。そのため、第１ケース１１と第２ケース１２との溶接部分における溶接深さ、つまり嵌合凹部３７および嵌合凸部３８の径方向の寸法を小さくすることができる。その結果、第１ケース１１と第２ケース１２との溶接に要する時間を短縮することができ、ひいては、デファレンシャル装置１の製造に要する時間を短縮することができる。

また、第１ケース１１および第２ケース１２が鍛造により成形されるので、第１ケース１１および第２ケース１２の強度が素材の状態よりも高まる。そのため、第１ケース１１および第２ケース１２の肉厚を小さくすることができ、それにより質量の低減を図ることができる。

リングギヤ３の歯４２は、斜歯であってもよい。この場合、リングギヤ３への動力の入力時に、リングギヤ３にスラスト荷重（回転軸線Ｃ方向の荷重）が生じるが、そのスラスト荷重を第１ケース１１の第１ギヤ収容部２２の端面または第２ケース１２のピニオンシャフト保持部３２の端面で受けることができる。そのため、リングギヤ３の歯４２を斜歯に形成して、ギヤ鳴り（ギヤ音）の発生を抑制できながら、スラスト荷重による第１ケース１１と第２ケース１２との溶接部分の破損の発生を抑制することができる。

また、第２ケース１２のピニオンシャフト保持部３２の外周面は、ピニオンシャフト挿通孔３５に対する第２ドライブシャフト挿通部３１側において、円筒面を有していないか、または、円筒面を有していたとしても、その円筒面の回転軸線Ｃに沿う方向の幅は微小である。これに対し、デフケースを第１ケースおよび第２ケースに分割して形成し、リングギヤとピニオンシャフトが組み付けられるピニオンシャフト組み付け部とを第１ケースに設けた従来構成（背景技術の欄で説明した構成）では、ピニオンシャフト組み付け部に対する第２ケース側において、第１ケースと第２ケースとの溶接部分の外周面に円筒面を確保する必要がある。そのため、デファレンシャルギヤケース２では、従来構成と比較して、軽量化および小型化を図ることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、第１ケース１１および第２ケース１２の素材として、炭素鋼「Ｓ５０Ｃ」を例示したが、第１ケース１１および第２ケース１２の素材は、炭素鋼「Ｓ５０Ｃ」に限らず、炭素鋼「Ｓ４５Ｃ」など、炭素鋼「Ｓ５０Ｃ」と炭素量の異なる鋼であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ デファレンシャル装置
２ デファレンシャルギヤケース
３ リングギヤ
４ ピニオンシャフト
５ ピニオンギヤ
６ ピニオンギヤ
７ サイドギヤ
８ サイドギヤ
１１ 第１ケース
１２ 第２ケース
３２ ピニオンシャフト保持部

Claims (1)

1. リングギヤに入力される駆動力を、ピニオンシャフトに回転可能に支持されるピニオンギヤおよび前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤを介して、ドライブシャフトに伝達するデファレンシャル装置に用いられる、デファレンシャルギヤケースであって、
   前記リングギヤが一体に形成された第１ケースと、
   前記ピニオンシャフトを保持するピニオンシャフト保持部が形成された第２ケースとに分割されており、
   前記第１ケースと前記第２ケースとは、溶接により、互いに接合され、
   前記第１ケースと前記第２ケースとの分割位置は、前記リングギヤに取り囲まれる領域外であって、当該領域に対して前記ピニオンシャフト保持部側、かつ、前記ピニオンシャフト保持部に対して前記リングギヤ側に設定されている、デファレンシャルギヤケース。

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