JP3597229B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
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】
図１０は特開昭６３−７６９３８号公報に記載されたデファレンシャル装置２０１を示す。このデファレンシャル装置２０１では、デフケース２０３を回転させるエンジンの駆動力はヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７から一対の出力側ヘリカルサイドギヤ２０９，２１１を介して車輪に伝達される。ヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７はデフケース２０３の収納孔２１３，２１５にそれぞれ摺動回転自在に収納されている。
【０００３】
トルクを伝達している間、ピニオンギヤ２０５，２０７はサイドギヤ２０９，２１１との噛み合い反力により収納孔２１３，２１５の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じると共に、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって、サイドギヤ２０９，２１１の間や各ギヤ２０５，２０７、２０９，２１１とデフケース２０３との間で摩擦抵抗が生じ、これらの摩擦抵抗によって差動制限力が得られる。
【０００４】
このような差動制限力の強さは、ピニオンギヤ２０５，２０７の歯先径、各ギヤの歯筋の角度や方向などを変えて調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
デファレンシャル装置の差動制限機能によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比はＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）と言われ、その値は差動制限力が強い程大きいが、上記のような構成のデファレンシャル装置では従来ＴＢＲは通常走行の２．０〜３．０が限度であり、スポーティ走行をする場合やレーシングカーなどではもっと大きいＴＢＲが望まれている。
【０００６】
このように、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意しなければならないので、部品点数がそれぞれ別個となり複数の種類が必要となり、部品製作、管理が煩雑となるとともにコスト高となる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝を有していないために潤滑不良となり、歯先とデフケース収納孔との摺動面に焼き付きを生じる恐れがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケースに形成された収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤと、ピニオンギヤの歯先に複数の突部を設け、この各突部の先端に収納孔の壁面と摺動する摺動面を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積を差動制限力を変化させるために選択したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０８以上０．１５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以上０．０８以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記ピニオンギヤのねじれ角を２０°〜３０°としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記突部は前記ピニオンギヤの歯筋方向に直角（歯厚方向に平行）な溝と歯筋方向に平行（歯厚方向に直角）な溝とが歯先面において略直行し、前記複数の摺動面の各々の摺動面はこれらの溝によって、または溝と歯先端部とによって周包されていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明のデファレンシャル装置は、収納孔の壁面と摺動する複数の摺動面により、適正な差動制限力を得ることができる。
【００１５】
請求項２の発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤの歯先の摺動面の面積を変えてピニオンギヤの歯先と収納孔の壁面との摩擦抵抗を調整する。この摩擦抵抗による差動制限力は、摺動面の面積を狭くすると大きくなり、広くすると小さくなる。このように、摺動面の面積を変えることによって、ピニオンギヤの歯先径や、ギヤの角度、方向を変えることなく、ピニオンギヤ自体を共通化できるので低コストで歯先の焼き付きが防止でき差動制限力（ＴＢＲ）を所望の値に調整することができる。
【００１６】
請求項３の発明のデファレンシャル装置は、差動制限力によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比としてのＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）を２．０〜３．０にすることができる。
【００１７】
請求項４の発明のデファレンシャル装置は、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができる。
【００１８】
請求項５の発明のデファレンシャル装置では、ＴＢＲを４．０〜５．０にすることができる。
【００１９】
請求項６の発明のデファレンシャル装置は、ＴＢＲを適正に得ることができる。
【００２０】
請求項７の発明のデファレンシャル装置では、溝から摺動面へ潤滑油を適正に導くことができる。
【００２１】
【実施例】
図１ないし図９により本発明の一実施例を説明する。図１は実施例を用いたデファレンシャル装置の断面図であり、左右の方向は図１での左右の方向である。
【００２２】
図１のように、デフケース２１は、ケーシング本体３１とカバー３３とをボルト３５で固定して構成されている。デフケース２１の内部には左右のヘリカルサイドギヤ３７，３９（出力側サイドギヤ）が配置されている。
【００２３】
各サイドギヤ３７，３９の中空のボス部４１，４３はデフケース２１の支承部４５，４７によって回転自在に支承されていると共に、各サイドギヤ３７，３９は互いの間に形成された支持部４９を介して各自由端を支持し合い、互いにセンターリングしている。各ボス部４１，４３はそれぞれ図示しない左右の出力軸にスプライン連結されており、ボス部４１の外周にはカバー３３が後述するピニオンギヤ６１，６３を内周側から支承している。サイドギヤ３７，３９の間にはワッシャ５３が配置され、サイドギヤ３９とケーシング本体３１との間にはワッシャ５５が配置されておりサイドギヤ３７とカバー３３の間にはワッシャ５６が配置されている。
【００２４】
デフケース２１とスリーブ５１には４組の収納孔５７，５９が周方向等間隔に形成されている。これらの収納孔５７，５９にはそれぞれ長短のヘリカルピニオンギヤ６１，６３が摺動回転自在に収納されている。
【００２５】
長いピニオンギヤ６１は、第１と第２のギヤ部６５，６７とこれらを連結する小径の軸部６９とからなり、第１ギヤ部６５は右のサイドギヤ３９と噛み合っている。また、短いピニオンギヤ６３の第１ギヤ部７１は左のサイドギヤ３７と噛み合い、第２ギヤ部７３はピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７と噛み合っている。
【００２６】
デフケース２１には収納孔５７，５９と連通する開口７５，７７，７９が設けられており、デフケース２１の回転に伴い、これらの開口７５，７７，７９を介して図示しないデフキャリヤのオイル溜りからオイルがデフケース２１に流出入し、各ギヤの噛み合い部や摺動部等を潤滑する。
【００２７】
デフケース２１を回転させるエンジンの駆動力はピニオンギヤ６１，６３からサイドギヤ３７，３９を介して左右の出力軸に分配され、出力軸間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ６１，６３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。
【００２８】
トルクを伝達している間、各ピニオンギヤ６１，６３の歯先はサイドギヤ３７，３９との噛み合い反力により収納孔５７，５９の壁面に押しつけられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ６１，６３の端面とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生し、サイドギヤ３７，３９の間、あるいはサイドギヤ３７，３９とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【００２９】
図２にピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７の例を示すように、ピニオンギヤ６１，６３の歯先には互いに交差する油溝８１，８３がローレット加工されており、各油溝８１，８３の間に収納孔５７，５９の壁面と摺動する摺動面８５が形成されている。各ギヤの歯先は、矢印８７が示すようにセミトップ加工により歯厚を薄くして、噛み合いが油溝８１の部分で開始されないようにしてある。
【００３０】
図３はヘリカルギヤの歯厚方向と歯筋方向とを示し、図４はこれらの歯厚方向と歯筋方向とに対する油溝８１，８３の方向及び油溝８１，８３と摺動面８５の寸方を示し、図５は油溝８１，８３の深さを示している。
【００３１】
図４のように、Ａは摺動面８５の歯筋方向寸法、Ｂは摺動面８５の歯厚方向寸法、ＣとＤはそれぞれ油溝８１，８３の幅、Ｅは油溝８１の歯筋方向に対する角度であり、図５のようにＲａは油溝８１，８３の深さである。図６は７個の試料（デファレンシャル装置）でＡ〜ＥとＲａの寸法を変えたことによるＴＢＲの変化を示す表である。７個の試料とも本発明のデファレンシャル装置であり、各試料におけるピニオンギヤの歯先径は、同一にしたものであり、試料１、２、５、７はヤのねじれ角を３０°とし、試料３、４はギヤのねじれ角を２０°としたものである。又、図７、８、９は試料で実測したＴＢＲのグラフであり、図７は試料１〜５の一例であり、図８、９はそれぞれ試料６、７のグラフである。
【００３２】
図６のように、各試料のＥは全て９０°であり、油溝８１は歯厚方向に、油溝８３は歯筋方向にそれぞれ形成され、油溝８１，８３は直交している。
【００３３】
図６のデータが示すように、試料６、７は油溝８１，８３の幅ＣとＤ及び油溝８１，８３の深さＲａを試料１〜５より大きくし、ブロック面積（摺動面８５の面積）を０．０５ｍｍ２ 以下にしている。その結果、各ピニオンギヤ６１，６３と収納孔５７，５９の壁面との間で大きな摩擦抵抗が得られ、図８、９のグラフ８９，９１、９３，９５のように４．０又は５．０という大きなＴＢＲを得ている。又、試料１〜５はブロック面積を０．０８ｍｍ２ 〜０．１５ｍｍ２ の範囲で選択し、図７のグラフ９７，９９（ＴＢＲ２．５）のように２．０〜３．０の範囲でＴＢＲを調整している。
【００３４】
例えば、車両が左旋回した時右軸トルクが１５ｋｇ・ｍまで下がると、図７のデファレンシャル装置ではグラフ９７のように左軸トルクは３７．５ｋｇ・ｍになり、これに対して図９のデファレンシャル装置ではグラフ９３のように７５ｋｇ・ｍの大きな左軸トルクが得られる。
【００３５】
なお、このようにピニオンギヤの歯先と収納孔との摩擦抵抗を大きくしても、トルク感応型差動制限機能の特性により、差動制限トルクが増大する程摺動部の摺動速度が低下する。これに加えて、油溝８１，８３から供給されるオイルによって充分に潤滑、冷却されるから、摺動部の焼き付きや焼損が防止されると共に、磨耗も最小限に抑えられる。万が一、トルクハンプが生じた場合においても各ピニオンギヤの自転が停止するのでこれらピニオンギヤと収納孔との間では焼き付き等の問題が生じないことが実験で確認されている。又、このオイル供給効果によって摺動部に形成される油膜の厚み変動が小さくなり、異音の発生が防止される。
【００３６】
デファレンシャル装置を掲載した車両は、発進時や加速時のように大きなトルクを掛けた時の車体の挙動が、トルク感応型差動制限機能によって安定し操縦性が向上すると共に、レース車両に搭載した場合のように車輪のグリップ限界に近い急旋回を行ってもデファレンシャル装置７の大きなＴＢＲによって、車両はコントロールを失うことなく優れた旋回性が得られる。
【００３７】
こうして、デファレンシャル装置７が構成されている。
【００３８】
上記のように、デファレンシャル装置７は、ピニオンギヤ６１，６３の歯先に形成した摺動面８５の面積Ｓを０．０５ｍｍ２ 以下にし、ピニオンギヤ６１，６３の歯先と収納孔５７，５９の壁面との摩擦抵抗を増大させて、レーシングカー用としても充分に大きい４．０〜５．０のＴＢＲを得ている。又、摺動面の面積Ｓを０．１５≧Ｓ＞０．０８ｍｍ２ にすれば、通常走行用の２．０〜３．０のＴＢＲを得られる。さらに、摺動面８５の面積Ｓを０．０８≧Ｓ＞０．０５ｍｍ２ にすれば、３．０〜４．０のＴＢＲを得られる。このように摺動面８５の面積を変えることにより、低コストで差動制限力を変更でき、また強化することができる。
【００３９】
また、溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているのでピニオンギヤ８７に設けられた複数の摺動面８５はデフケース２１に形成された収納孔５７，５９の長手方向全域で摺動することとなり偏磨耗が防止される。また、油溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているので潤滑油の流動作用が得られるので摺動面の潤滑が十分に行われ、焼き付きが効果的に防止される。
【００４０】
さらに、摺動面の面積を変えることにより、差動制限力を大きくするだけでなく、広い範囲で所望の値に調整できるから、例えば、標準のピニオンギヤを用意しその摺動面の面積を変えるだけで、ピニオンギヤを歯筋の角度や歯筋方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化して、低コストで差動制限力を所望の値に調整できる。
【００４１】
従って、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意する必要がなく、部品点数が削減され、部品製作、管理が簡単になるとともにコストダウンとなる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝８１，８３を有しているために潤滑が良好に行なわれ、歯先とデフケース収納孔５７，５９との摺動面８５に焼き付きを生じる恐れがない。
【００４２】
油溝は、ピニオンギヤの回転方向、歯厚方向、歯筋方向などに対して任意に形成してよく、油溝は互いに直交しなくてもよい。
【００４３】
油溝と摺動面は、転造などの塑性加工の他に、旋盤などによる切削加工によって成形してもよい。又、既成の摺動面を広くするには摺動面を切削又は研磨加工すればよい。
【００４４】
型を用いて加工する場合、油溝と摺動面とのパターンは広い範囲で選ぶことができる。例えば、油溝は直線である必要はなく、摺動面は種々の形状や面積のものを混在させてもよく、このようなパターンは所望の差動制限特性との対応で選択すればよい。
【００４５】
なお、油溝の深さＲａは１〜５０μｍの範囲から選択するのが好ましく、ＴＢＲ＝２．０〜３．０を得るためには油溝の深さＲａは３〜２０μｍ、ＴＢＲ＝４．０〜５．０を得るためにはＲａは３５〜５０μｍが最適値でありそれぞれ複数の摺動面の各々の面積値と組み合わせることにより、所望の差動制限力を得ることができる。
【００４６】
本発明において、各ギヤはヘリカルギヤでなく、スパーギヤでもよい。
【００４７】
また、ＴＢＲ＝３．０〜４．０の差動制限力を得るためには前述したＴＢＲ＝２．０〜３．０とＴＢＲ＝４．０〜５．０の摺動面積値Ｓの範囲の間の値を取れば良い。この場合油溝の深さＲａを摺動面積値と同様な方法で選択することができる。
【００４８】
以上、デファレンシャル装置７を例にして説明したが、この発明のデファレンシャル装置はリヤデフ、フロントデフ（前輪側の車軸デフ）やセンターデフ（前輪と後輪とに駆動力を分配するデファレンシャル装置）に用いられる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、摺動面により、適正な差動制限力を容易に得ることができる。
【００５０】
請求項２の発明では、ピニオンギヤの歯先に摺動面を形成し、この摺動面の面積を変えることにより、ピニオンギヤを歯筋の角度や方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化するので差動制限力（ＴＢＲ）を低コストで、広い範囲で、精密に調整することができる。
【００５１】
請求項３の発明では、ＴＢＲを２．０〜３．０にすることができ、通常走行用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５２】
請求項４の発明では、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができ、例えばオフロード操向用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５３】
請求項５の発明では、ＴＢＲを４．０〜５．０にすることができ、例えばレーシングカー用としても充分に大きな差動制限力が低コストで得られる。
【００５４】
請求項６の発明では、ねじれ角２０°〜３０°のピニオンギヤにより、各種のＴＢＲを容易に得ることができる。
【００５５】
請求項７の発明では、摺動面を確実に潤滑することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１の実施例に用いられたピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図３】ヘリカルギヤの歯先を示す斜視図である。
【図４】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の形状と寸法とを示す正面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図であり、油溝の深さと形状とを示す。
【図６】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の寸法とを示す表である。
【図７】本発明のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図８】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図９】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図１０】従来例の断面図である。
【符号の説明】
７ デファレンシャル装置
２１ デフケース
３７，３９ ヘリカルサイドギヤ（出力側サイドギヤ）
５７，５９ 収納孔
６１，６３ ヘリカルピニオンギヤ
８１，８３ 油溝
８５ 摺動面
【産業上の利用分野】
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】
図１０は特開昭６３−７６９３８号公報に記載されたデファレンシャル装置２０１を示す。このデファレンシャル装置２０１では、デフケース２０３を回転させるエンジンの駆動力はヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７から一対の出力側ヘリカルサイドギヤ２０９，２１１を介して車輪に伝達される。ヘリカルピニオンギヤ２０５，２０７はデフケース２０３の収納孔２１３，２１５にそれぞれ摺動回転自在に収納されている。
【０００３】
トルクを伝達している間、ピニオンギヤ２０５，２０７はサイドギヤ２０９，２１１との噛み合い反力により収納孔２１３，２１５の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じると共に、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって、サイドギヤ２０９，２１１の間や各ギヤ２０５，２０７、２０９，２１１とデフケース２０３との間で摩擦抵抗が生じ、これらの摩擦抵抗によって差動制限力が得られる。
【０００４】
このような差動制限力の強さは、ピニオンギヤ２０５，２０７の歯先径、各ギヤの歯筋の角度や方向などを変えて調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
デファレンシャル装置の差動制限機能によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比はＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）と言われ、その値は差動制限力が強い程大きいが、上記のような構成のデファレンシャル装置では従来ＴＢＲは通常走行の２．０〜３．０が限度であり、スポーティ走行をする場合やレーシングカーなどではもっと大きいＴＢＲが望まれている。
【０００６】
このように、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意しなければならないので、部品点数がそれぞれ別個となり複数の種類が必要となり、部品製作、管理が煩雑となるとともにコスト高となる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝を有していないために潤滑不良となり、歯先とデフケース収納孔との摺動面に焼き付きを生じる恐れがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケースに形成された収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤと、ピニオンギヤの歯先に複数の突部を設け、この各突部の先端に収納孔の壁面と摺動する摺動面を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積を差動制限力を変化させるために選択したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０８以上０．１５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以上０．０８以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１１】
請求項５のデファレンシャル装置は、請求項２記載のデファレンシャ装置であって、前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以下の範囲で選択したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記ピニオンギヤのねじれ角を２０°〜３０°としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７のデファレンシャル装置は、請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、前記突部は前記ピニオンギヤの歯筋方向に直角（歯厚方向に平行）な溝と歯筋方向に平行（歯厚方向に直角）な溝とが歯先面において略直行し、前記複数の摺動面の各々の摺動面はこれらの溝によって、または溝と歯先端部とによって周包されていることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
請求項１の発明のデファレンシャル装置は、収納孔の壁面と摺動する複数の摺動面により、適正な差動制限力を得ることができる。
【００１５】
請求項２の発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤの歯先の摺動面の面積を変えてピニオンギヤの歯先と収納孔の壁面との摩擦抵抗を調整する。この摩擦抵抗による差動制限力は、摺動面の面積を狭くすると大きくなり、広くすると小さくなる。このように、摺動面の面積を変えることによって、ピニオンギヤの歯先径や、ギヤの角度、方向を変えることなく、ピニオンギヤ自体を共通化できるので低コストで歯先の焼き付きが防止でき差動制限力（ＴＢＲ）を所望の値に調整することができる。
【００１６】
請求項３の発明のデファレンシャル装置は、差動制限力によって一方の車輪と他方の車輪とに分配されるトルク比としてのＴＢＲ（トルクバイアスレシオ）を２．０〜３．０にすることができる。
【００１７】
請求項４の発明のデファレンシャル装置は、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができる。
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【実施例】
図１ないし図９により本発明の一実施例を説明する。図１は実施例を用いたデファレンシャル装置の断面図であり、左右の方向は図１での左右の方向である。
【００２２】
図１のように、デフケース２１は、ケーシング本体３１とカバー３３とをボルト３５で固定して構成されている。デフケース２１の内部には左右のヘリカルサイドギヤ３７，３９（出力側サイドギヤ）が配置されている。
【００２３】
各サイドギヤ３７，３９の中空のボス部４１，４３はデフケース２１の支承部４５，４７によって回転自在に支承されていると共に、各サイドギヤ３７，３９は互いの間に形成された支持部４９を介して各自由端を支持し合い、互いにセンターリングしている。各ボス部４１，４３はそれぞれ図示しない左右の出力軸にスプライン連結されており、ボス部４１の外周にはカバー３３が後述するピニオンギヤ６１，６３を内周側から支承している。サイドギヤ３７，３９の間にはワッシャ５３が配置され、サイドギヤ３９とケーシング本体３１との間にはワッシャ５５が配置されておりサイドギヤ３７とカバー３３の間にはワッシャ５６が配置されている。
【００２４】
デフケース２１とスリーブ５１には４組の収納孔５７，５９が周方向等間隔に形成されている。これらの収納孔５７，５９にはそれぞれ長短のヘリカルピニオンギヤ６１，６３が摺動回転自在に収納されている。
【００２５】
長いピニオンギヤ６１は、第１と第２のギヤ部６５，６７とこれらを連結する小径の軸部６９とからなり、第１ギヤ部６５は右のサイドギヤ３９と噛み合っている。また、短いピニオンギヤ６３の第１ギヤ部７１は左のサイドギヤ３７と噛み合い、第２ギヤ部７３はピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７と噛み合っている。
【００２６】
デフケース２１には収納孔５７，５９と連通する開口７５，７７，７９が設けられており、デフケース２１の回転に伴い、これらの開口７５，７７，７９を介して図示しないデフキャリヤのオイル溜りからオイルがデフケース２１に流出入し、各ギヤの噛み合い部や摺動部等を潤滑する。
【００２７】
デフケース２１を回転させるエンジンの駆動力はピニオンギヤ６１，６３からサイドギヤ３７，３９を介して左右の出力軸に分配され、出力軸間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ６１，６３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。
【００２８】
トルクを伝達している間、各ピニオンギヤ６１，６３の歯先はサイドギヤ３７，３９との噛み合い反力により収納孔５７，５９の壁面に押しつけられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ６１，６３の端面とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生し、サイドギヤ３７，３９の間、あるいはサイドギヤ３７，３９とデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【００２９】
図２にピニオンギヤ６１の第２ギヤ部６７の例を示すように、ピニオンギヤ６１，６３の歯先には互いに交差する油溝８１，８３がローレット加工されており、各油溝８１，８３の間に収納孔５７，５９の壁面と摺動する摺動面８５が形成されている。各ギヤの歯先は、矢印８７が示すようにセミトップ加工により歯厚を薄くして、噛み合いが油溝８１の部分で開始されないようにしてある。
【００３０】
図３はヘリカルギヤの歯厚方向と歯筋方向とを示し、図４はこれらの歯厚方向と歯筋方向とに対する油溝８１，８３の方向及び油溝８１，８３と摺動面８５の寸方を示し、図５は油溝８１，８３の深さを示している。
【００３１】
図４のように、Ａは摺動面８５の歯筋方向寸法、Ｂは摺動面８５の歯厚方向寸法、ＣとＤはそれぞれ油溝８１，８３の幅、Ｅは油溝８１の歯筋方向に対する角度であり、図５のようにＲａは油溝８１，８３の深さである。図６は７個の試料（デファレンシャル装置）でＡ〜ＥとＲａの寸法を変えたことによるＴＢＲの変化を示す表である。７個の試料とも本発明のデファレンシャル装置であり、各試料におけるピニオンギヤの歯先径は、同一にしたものであり、試料１、２、５、７はヤのねじれ角を３０°とし、試料３、４はギヤのねじれ角を２０°としたものである。又、図７、８、９は試料で実測したＴＢＲのグラフであり、図７は試料１〜５の一例であり、図８、９はそれぞれ試料６、７のグラフである。
【００３２】
図６のように、各試料のＥは全て９０°であり、油溝８１は歯厚方向に、油溝８３は歯筋方向にそれぞれ形成され、油溝８１，８３は直交している。
【００３３】
図６のデータが示すように、試料６、７は油溝８１，８３の幅ＣとＤ及び油溝８１，８３の深さＲａを試料１〜５より大きくし、ブロック面積（摺動面８５の面積）を０．０５ｍｍ２ 以下にしている。その結果、各ピニオンギヤ６１，６３と収納孔５７，５９の壁面との間で大きな摩擦抵抗が得られ、図８、９のグラフ８９，９１、９３，９５のように４．０又は５．０という大きなＴＢＲを得ている。又、試料１〜５はブロック面積を０．０８ｍｍ２ 〜０．１５ｍｍ２ の範囲で選択し、図７のグラフ９７，９９（ＴＢＲ２．５）のように２．０〜３．０の範囲でＴＢＲを調整している。
【００３４】
例えば、車両が左旋回した時右軸トルクが１５ｋｇ・ｍまで下がると、図７のデファレンシャル装置ではグラフ９７のように左軸トルクは３７．５ｋｇ・ｍになり、これに対して図９のデファレンシャル装置ではグラフ９３のように７５ｋｇ・ｍの大きな左軸トルクが得られる。
【００３５】
なお、このようにピニオンギヤの歯先と収納孔との摩擦抵抗を大きくしても、トルク感応型差動制限機能の特性により、差動制限トルクが増大する程摺動部の摺動速度が低下する。これに加えて、油溝８１，８３から供給されるオイルによって充分に潤滑、冷却されるから、摺動部の焼き付きや焼損が防止されると共に、磨耗も最小限に抑えられる。万が一、トルクハンプが生じた場合においても各ピニオンギヤの自転が停止するのでこれらピニオンギヤと収納孔との間では焼き付き等の問題が生じないことが実験で確認されている。又、このオイル供給効果によって摺動部に形成される油膜の厚み変動が小さくなり、異音の発生が防止される。
【００３６】
デファレンシャル装置を掲載した車両は、発進時や加速時のように大きなトルクを掛けた時の車体の挙動が、トルク感応型差動制限機能によって安定し操縦性が向上すると共に、レース車両に搭載した場合のように車輪のグリップ限界に近い急旋回を行ってもデファレンシャル装置７の大きなＴＢＲによって、車両はコントロールを失うことなく優れた旋回性が得られる。
【００３７】
こうして、デファレンシャル装置７が構成されている。
【００３８】
上記のように、デファレンシャル装置７は、ピニオンギヤ６１，６３の歯先に形成した摺動面８５の面積Ｓを０．０５ｍｍ２ 以下にし、ピニオンギヤ６１，６３の歯先と収納孔５７，５９の壁面との摩擦抵抗を増大させて、レーシングカー用としても充分に大きい４．０〜５．０のＴＢＲを得ている。又、摺動面の面積Ｓを０．１５≧Ｓ＞０．０８ｍｍ２ にすれば、通常走行用の２．０〜３．０のＴＢＲを得られる。さらに、摺動面８５の面積Ｓを０．０８≧Ｓ＞０．０５ｍｍ２ にすれば、３．０〜４．０のＴＢＲを得られる。このように摺動面８５の面積を変えることにより、低コストで差動制限力を変更でき、また強化することができる。
【００３９】
また、溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているのでピニオンギヤ８７に設けられた複数の摺動面８５はデフケース２１に形成された収納孔５７，５９の長手方向全域で摺動することとなり偏磨耗が防止される。また、油溝８１，８３がピニオンギヤ８７の回転方向に対して傾斜しているので潤滑油の流動作用が得られるので摺動面の潤滑が十分に行われ、焼き付きが効果的に防止される。
【００４０】
さらに、摺動面の面積を変えることにより、差動制限力を大きくするだけでなく、広い範囲で所望の値に調整できるから、例えば、標準のピニオンギヤを用意しその摺動面の面積を変えるだけで、ピニオンギヤを歯筋の角度や歯筋方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化して、低コストで差動制限力を所望の値に調整できる。
【００４１】
従って、車両の形態、特性によって、別々のピニオンギヤとサイドギヤとを用意する必要がなく、部品点数が削減され、部品製作、管理が簡単になるとともにコストダウンとなる。また、ピニオンギヤの歯先に油溝８１，８３を有しているために潤滑が良好に行なわれ、歯先とデフケース収納孔５７，５９との摺動面８５に焼き付きを生じる恐れがない。
【００４２】
油溝は、ピニオンギヤの回転方向、歯厚方向、歯筋方向などに対して任意に形成してよく、油溝は互いに直交しなくてもよい。
【００４３】
油溝と摺動面は、転造などの塑性加工の他に、旋盤などによる切削加工によって成形してもよい。又、既成の摺動面を広くするには摺動面を切削又は研磨加工すればよい。
【００４４】
型を用いて加工する場合、油溝と摺動面とのパターンは広い範囲で選ぶことができる。例えば、油溝は直線である必要はなく、摺動面は種々の形状や面積のものを混在させてもよく、このようなパターンは所望の差動制限特性との対応で選択すればよい。
【００４５】
なお、油溝の深さＲａは１〜５０μｍの範囲から選択するのが好ましく、ＴＢＲ＝２．０〜３．０を得るためには油溝の深さＲａは３〜２０μｍ、ＴＢＲ＝４．０〜５．０を得るためにはＲａは３５〜５０μｍが最適値でありそれぞれ複数の摺動面の各々の面積値と組み合わせることにより、所望の差動制限力を得ることができる。
【００４６】
本発明において、各ギヤはヘリカルギヤでなく、スパーギヤでもよい。
【００４７】
また、ＴＢＲ＝３．０〜４．０の差動制限力を得るためには前述したＴＢＲ＝２．０〜３．０とＴＢＲ＝４．０〜５．０の摺動面積値Ｓの範囲の間の値を取れば良い。この場合油溝の深さＲａを摺動面積値と同様な方法で選択することができる。
【００４８】
以上、デファレンシャル装置７を例にして説明したが、この発明のデファレンシャル装置はリヤデフ、フロントデフ（前輪側の車軸デフ）やセンターデフ（前輪と後輪とに駆動力を分配するデファレンシャル装置）に用いられる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明では、摺動面により、適正な差動制限力を容易に得ることができる。
【００５０】
請求項２の発明では、ピニオンギヤの歯先に摺動面を形成し、この摺動面の面積を変えることにより、ピニオンギヤを歯筋の角度や方向あるいは歯先径を変えることなくピニオンギヤ自体を共通化するので差動制限力（ＴＢＲ）を低コストで、広い範囲で、精密に調整することができる。
【００５１】
請求項３の発明では、ＴＢＲを２．０〜３．０にすることができ、通常走行用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５２】
請求項４の発明では、ＴＢＲを３．０〜４．０にすることができ、例えばオフロード操向用等の差動制限力が低コストで得られる。
【００５３】
請求項５の発明では、ＴＢＲを４．０〜５．０にすることができ、例えばレーシングカー用としても充分に大きな差動制限力が低コストで得られる。
【００５４】
請求項６の発明では、ねじれ角２０°〜３０°のピニオンギヤにより、各種のＴＢＲを容易に得ることができる。
【００５５】
請求項７の発明では、摺動面を確実に潤滑することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１の実施例に用いられたピニオンギヤの歯先を示す斜視図である。
【図３】ヘリカルギヤの歯先を示す斜視図である。
【図４】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の形状と寸法とを示す正面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ断面図であり、油溝の深さと形状とを示す。
【図６】本発明に用いられたピニオンギヤの歯先に形成された油溝と摺動面の寸法とを示す表である。
【図７】本発明のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図８】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図９】実施例のデファレンシャル装置のＴＢＲのグラフである。
【図１０】従来例の断面図である。
【符号の説明】
７ デファレンシャル装置
２１ デフケース
３７，３９ ヘリカルサイドギヤ（出力側サイドギヤ）
５７，５９ 収納孔
６１，６３ ヘリカルピニオンギヤ
８１，８３ 油溝
８５ 摺動面
Claims (7)
- エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケースに形成された収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤと、ピニオンギヤの歯先に複数の突部を設け、この各突部の先端に収納孔の壁面と摺動する摺動面を設けたことを特徴とするデファレンシャル装置。
- 請求項１記載のデファレンシャ装置であって、
前記摺動面の面積を差動制限力を変化させるために選択したことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項２記載のデファレンシャ装置であって、
前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０８以上０．１５以下の範囲で選択したことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項２記載のデファレンシャ装置であって、
前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以上０．０８以下の範囲で選択したことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項２記載のデファレンシャ装置であって、
前記摺動面の面積をＳ（ｍｍ２ ）としたとき、Ｓを０．０５以下の範囲で選択したことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、
前記ピニオンギヤのねじれ角を２０°〜３０°としたことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のデファレンシャ装置であって、
前記突部は前記ピニオンギヤの歯筋方向に直角（歯厚方向に平行）な溝と歯筋方向に平行（歯厚方向に直角）な溝とが歯先面において略直行し、前記複数の摺動面の各々の摺動面はこれらの溝によって、または溝と歯先端部とによって周包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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