車両用差動装置
【課題】ピニオンギヤ及びデフケースにおける焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができる車両用差動装置を提供する。
【解決手段】サイドギヤ５Ｌ，５Ｒにギヤ軸を直交させて噛合するピニオンギヤ３，４は、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ部３１，４１を有し、ギヤ部３１，４１の圧力角がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒからの反力の合力による作用線を第１被支持部３ａ，４ａ又は第２被支持部３ｂ，４ｂ及びデフケース２の第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂに常時交差させる角度に設定されている。
【解決手段】サイドギヤ５Ｌ，５Ｒにギヤ軸を直交させて噛合するピニオンギヤ３，４は、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ部３１，４１を有し、ギヤ部３１，４１の圧力角がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒからの反力の合力による作用線を第１被支持部３ａ，４ａ又は第２被支持部３ｂ，４ｂ及びデフケース２の第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂに常時交差させる角度に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用差動装置に関し、特にシャフトレス型の複数のピニオンギヤを摺動自在に支持する複数のピニオンギヤ支持部を有する車両用差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用差動装置として、例えばシャフトレス型の１対のピニオンギヤを備えたものがある（特許文献１）。
【０００３】
この車両用差動装置は、１対のピニオンギヤと、これら１対のピニオンギヤに噛合する１対のサイドギヤと、これら１対のサイドギヤ及び１対のピニオンギヤを回転自在に収容するデフケースとから構成されている。
【０００４】
１対のピニオンギヤは、ギヤ外周部を全周にわたって設けられた第１摺動部、１対のサイドギヤに噛合するギヤ噛み合い部、及びこのギヤ噛み合い部の周方向一部に設けられた第２摺動部を有し、デフケースの回転軸線と直交する軸線上に配置されている。
【０００５】
１対のサイドギヤは、ピニオンギヤの外径より大きい外径を有する略環状の傘歯車からなり、デフケースの回転軸線上に配置されている。１対のサイドギヤの内面には、左右の車軸がそれぞれスプライン嵌合によって連結されている。
【０００６】
デフケースには、１対のピニオンギヤの第１摺動部を摺動可能に支持する第１ピニオンギヤ支持面を有する１対のピニオンギヤ挿入孔が設けられている。１対のピニオンギヤ挿入孔の内側開口周縁には、１対のピニオンギヤの第２摺動部を摺動可能に支持する第２ピニオンギヤ支持面を有する１対の延出部がそれぞれ設けられている。
【０００７】
以上の構成により、車両のエンジン側からのトルクがドライブピニオン及びリングギヤを介してデフケースに入力されると、デフケースが回転軸線の回りに回転される。次に、デフケースが回転されると、この回転力が１対のピニオンギヤに伝達され、さらに１対のピニオンギヤから１対のサイドギヤに伝達される。１対のサイドギヤにはそれぞれ左右の車軸がスプライン嵌合によって連結されているため、エンジン側からのトルクが車両の走行状況に応じて左右に分配され、分配されたトルクが左右の車軸に伝達される。
【０００８】
この場合、１対のピニオンギヤが回転すると、各ピニオンギヤ挿入孔の第１ピニオンギヤ支持面と各延出部の第２ピニオンギヤ支持面で摺動するため、これら各支持面との間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によって１対のサイドギヤの差動回転が制限される。
【０００９】
また、１対のピニオンギヤの回転によって１対のサイドギヤとの噛み合い面でスラスト力を発生し、これらスラスト力により１対のサイドギヤが互いに離間する方向に移動して各車軸挿入孔の内側開口周縁に圧接するため、１対のサイドギヤと１対の車軸挿入孔の内側開口周縁との間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によっても１対のサイドギヤの差動回転が制限される。
【００１０】
ところで、この種の車両用差動装置においては、例えばデフケースに大トルクが伝達されている状態で、車両が旋回すると、ピニオンギヤの第１摺動部及び第２摺動部がピニオンギヤ挿入孔の第１ピニオンギヤ支持面及び延出部の第２ピニオンギヤ支持面に押し付けられながら摺動する。この際、ピニオンギヤの回転位相によって第１摺動部及び第２摺動部が第１ピニオンギヤ支持面と第２ピニオンギヤ支持面とに支持される面積が異なる。
【特許文献１】特開２００７−１１３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に示す車両用差動装置によると、ピニオンギヤが回転位相によってデフケース（第１ピニオンギヤ支持面及び第２ピニオンギヤ支持面）からの第１摺動部及び第２摺動部への反力によって傾動する。このため、ピニオンギヤが傾いた状態で第１ピニオンギヤ支持面及び第２ピニオンギヤ支持面を押し付けながら摺動し、ピニオンギヤ又はデフケースに焼き付きや偏磨耗を発生するばかりか、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができないという問題があった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ピニオンギヤ及びデフケースにおける焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができる車両用差動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、１対のサイドギヤと、前記１対のサイドギヤにギヤ軸を直交させて噛合し、ギヤ外周部に摺動面を有する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤ及び前記１対のサイドギヤを収容し、前記複数のピニオンギヤを前記摺動面による摺動によって回転可能に支持するピニオンギヤ支持部を有するデフケースとを備え、前記複数のピニオンギヤは、前記１対のサイドギヤへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ噛み合い部を有し、前記ギヤ噛み合い部の圧力角が前記反力の合力による作用線を前記摺動面及び前記ピニオンギヤ支持部に常時交差させる角度に設定されている車両用差動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ピニオンギヤ及びデフケースにおける焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す横断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のピニオンギヤの組付状態を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のデフケースを示す斜視図である。図６は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤを説明するために示す断面図である。
【００１６】
〔車両差動装置の全体構成〕
図１〜図３において、符号１で示す車両用差動装置は、エンジントルクを受けて回転するデフケース２と、このデフケース２の回転軸線Ｏと直交する軸線方向に沿って互いに並列する上下１対のピニオンギヤ３，４と、これらピニオンギヤ３，４に噛合する左右１対のサイドギヤ５Ｌ，５Ｒと、これらサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面側に位置するスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒとから大略構成されている。
【００１７】
（デフケース２の構成）
デフケース２は、図２及び図４に示すように、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒ・スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを収容するための空間部２Ａを内部に有し、全体が１ピースの部材によって形成されている。
【００１８】
デフケース２には、図２及び図４に示すように、回転軸線Ｏに沿って開口する左右１対の車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒと、これら車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒの軸線と直交する方向に軸線をもつ上下１対のピニオンギヤ支持部１０，１１とが設けられている。また、デフケース２には、図４に示すように、回転軸線Ｏ（図２に示す）に関して対称な領域であって、ピニオンギヤ支持部１０，１１から円周方向に等間隔をもって離間する部位に位置するサイドギヤ通過孔１２Ｌ，１２Ｒが設けられている。デフケース２の左方車軸側には、図１〜図３に示すように、回転軸線Ｏと直角な平面内で円周方向に沿う円環状のリングギヤ取付用フランジ１３が一体に設けられている。
【００１９】
車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒは、図２及び図３に示すように、均一な内径をもつ貫通孔によって形成されている。車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒには、それぞれ左右の車軸（図示せず）が挿通されている。車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒの内側開口周縁には、スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを受ける球面からなるスラストワッシャ受部９Ｌａ，９Ｒａが設けられている。
【００２０】
ピニオンギヤ支持部１０，１１は、図４に示すように、ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａ及び延出部１０Ｂ，１１Ｂによって形成されている。
【００２１】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａは、図４に示すように、空間部２Ａに連通する段状の貫通孔によって形成されている。そして、ピニオンギヤ支持孔及びピニオンギヤ加工用孔として機能するように構成されている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの内側の開口サイズは、ピニオンギヤ３，４の外径と略同一の内径（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外径より小さい内径）をもつサイズに設定されている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの内面は、それぞれピニオンギヤ３，４の第１被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部を除く部位）３ａ，４ａを摺動かつ回転可能に支持する円周面からなるピニオンギヤ支持面（第１ピニオンギヤ支持面）１０ａ，１１ａで形成されている。
【００２２】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの第１段状面には、図２及び図４に示すように、遠心力が作用するピニオンギヤ３，４を受け止め、かつ所定の曲率をもつ球面で形成されたピニオンギヤ受部（頂部）ｍ，ｎが設けられている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの第２段状面には、栓体としてのワッシャ２１，２２を受けるワッシャ受部１０Ｃ，１１Ｃが設けられている。ワッシャ２１，２２は、図２及び図４に示すようにピニオンギヤ３，４の背面とワッシャ受部１０ｃ，１１ｃとの間に介装されている。そして、ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａを閉塞し、デフケース２の回転によって遠心力を受けた潤滑油を堰き止めるように構成されている。これにより、デフケース２内の潤滑油がピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａを経てデフケース２外に流出することが回避される。
【００２３】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａの内側開口周縁には、図４に示すように、その軸線回りに等間隔をもって並列し、かつデフケース２の回転軸線側（ケース内部）に延出する延出部１０Ｂ，１０Ｂが一体に設けられている。延出部１０Ｂ，１０Ｂには、ピニオンギヤ支持面１０ａに連接し、かつピニオンギヤ３の第１被支持部３ａの一部及びピニオンギヤ３の第２被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部の一部）３ｂを摺動かつ回転可能に支持する円弧面からなるピニオンギヤ支持面（第２ピニオンギヤ支持面）１０ｂが設けられている。
【００２４】
同様に、ピニオンギヤ背面孔１１Ａの内側開口周縁には、図４に示すように、その軸線回りに等間隔をもって並列し、かつデフケース２の回転軸線側（ケース内部）に延出する延出部１１Ｂ，１１Ｂが一体に設けられている。延出部１１Ｂ，１１Ｂには、ピニオンギヤ支持面１１ａに連接し、かつピニオンギヤ４の第１被支持部４ａの一部及びピニオンギヤ４の第２被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部の一部）４ｂを摺動かつ回転可能に支持する円弧面からなるピニオンギヤ支持面（第２ピニオンギヤ支持面）１１ｂが設けられている。
【００２５】
サイドギヤ通過孔１２Ｌ，１２Ｒは、図３〜図５に示すように、平面非円形状の開口部を有する貫通孔によって形成されている。そして、その開口サイズは、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒをデフケース２内に挿入し得るようなサイズに設定されている。
【００２６】
（ピニオンギヤ３，４の構成）
ピニオンギヤ３，４は、略同一の構成であるため、例えばピニオンギヤ３のみについて説明すると、ピニオンギヤ３は、図２及び図４に示すように、ギヤ軸線Ｃを中心軸線とする断面略Ｔ字状の基端部３０、及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部となるギヤ部３１を有し、その歯数を例えば６枚（６歯）とする略円柱状のシャフトレス型の歯車からなり、ピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂに回転自在に支持されている。
【００２７】
ピニオンギヤ３（ギヤ部３１）は、図６に示すように、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達に伴う反力をその歯面で受け、これら反力の合力による作用線Ｐを第１被支持部３ａ又は第２被支持部３ｂ及び第１ピニオンギヤ支持面１０ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂに常時交差させる角度に圧力角が設定されている。このため、ピニオンギヤ３（ギヤ部３１）の歯面の噛み合い中心点Ｇ（ピニオンギヤ３，４からサイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達時に両ギヤの歯面が接触する領域における荷重中心）から第１被支持部（後述）３ａまでのギヤ径方向寸法をａとするとともに、ギヤ部３１の歯面の噛み合い中心点Ｇからギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｂとし、さらに第１被支持部３ａのギヤ先端面側最端部位からギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｃとするとともに、第１被支持部３ａのギヤ背面側最端部位からギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｄとすると、ピニオンギヤ３の圧力角αがｃ＜ｂ＋ａ×ｔａｎα＜ｄを満足する角度に設定されている。
【００２８】
なお、ピニオンギヤ３の圧力角は、車両用差動装置１の駆動時にピニオンギヤ３の第１被支持部３ａ及び第２被支持部３ｂから第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂに作用する荷重点を高くしてピニオンギヤ３の傾動を低減するために、ピニオンギヤ３の製造が困難にならない程度にできるだけ大きい角度に設定されていることが望ましい。
【００２９】
ピニオンギヤ３には、延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂの一部及びピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａに対する第１被支持部３ａ（後述）に開口する潤滑油流入部としての複数の凹溝（図示せず）が設けられている。
【００３０】
また、ピニオンギヤ３には、ギヤ軸線方向に開口する貫通孔３Ａが設けられている。これにより、ピニオンギヤ３の外面のみならず貫通孔３Ａの内面にも熱処理を施すことができ、ピニオンギヤ３の機械的強度を一層高めることができる。また、貫通孔３Ａは、ピニオンギヤ形成時の芯出し用孔及び差動装置使用時の潤滑油供給孔・ピニオンギヤ保管時のギヤ支持棒挿入孔として機能し得るように構成されている。
【００３１】
基端部３０は、ピニオンギヤ３のギヤ胴部及びギヤ鍔部を構成し、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するギヤ噛み合い部を除く部位に形成されている。基端部３０の外周面上側には、ピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂの一部に対応する円周面からなる第１摺動面としての第１被支持部３ａが設けられている。ピニオンギヤ３の背面には、ピニオンギヤ背面孔１０Ａのピニオンギヤ受部ｍに適合する球面で形成された摺動部３Ｂが設けられている。
【００３２】
ギヤ部３１は、基端部３０のサイドギヤ側に一体に設けられ、デフケース２の回転軸線側でサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するように構成されている。ギヤ部３１には、延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂに対応する第２摺動面としての第２被支持部３ｂが設けられている。第２被支持部３ｂは、ギヤ軸線Ｃ回りの一部に基端部３０の第１被支持部３ａに連続して配置され、所定の外径をもつ円弧面で形成されている。
【００３３】
（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの構成）
サイドギヤ５Ｌ，５Ｒは、図２に示すように、各外径が互いに異なるボス部５Ｌａ，５Ｒａ及びギヤ部５Ｌｂ，５Ｒｂを有する略環状の歯車（ピニオンギヤ３，４の外径より大きい外径を有し、単一の歯先円錐角をもつ傘歯車）からなり、デフケース２内に回転自在に支持され、ピニオンギヤ３，４に噛合するように構成されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの歯数は、ピニオンギヤ３，４の歯数の２．１倍以上の歯数に設定されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外径は、ピニオンギヤ３，４の外径及び延出部１０Ｂ，１１Ｂ間の寸法より大きい寸法に設定されている。
【００３４】
サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面には、スラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃにスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを介して適合する球面からなる摺動部５Ｌｃ，５Ｒｃが設けられている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒ内には、それぞれ左右の車軸が車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒを挿通してスプライン嵌合されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒ間には、図２及び図３に示すように、車軸移動規制部材としてのアクスルスペーサ２３が介装されている。
【００３５】
（スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの構成）
スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒは、図１〜図３に示すように、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒのスラスト力を受けるワッシャ本体６Ｌａ，６Ｒａを有する環状のワッシャからなり、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面とスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃとの間に介装されている。そして、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒとピニオンギヤ３，４との噛み合いを調整するように構成されている。スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの外周縁には、円周方向に等間隔をもって並列する塑性変形可能な略杓文字状の係止片２６，２７が一体に設けられている。
【００３６】
係止片２６，２７は、塑性変形してサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外周面に係止され、かつサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの回転を許容する位置に配置されている。そして、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの径方向の位置ずれを防止するように構成されている。
【００３７】
〔車両用差動装置１の動作〕
先ず、車両のエンジン側からのトルクがドライブピニオン及びリングギヤを介してデフケース２に入力されると、デフケース２が回転軸線Ｏの回りに回転される。次に、デフケース２が回転されると、この回転力がピニオンギヤ３，４に伝達され、さらにピニオンギヤ３，４からサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに伝達される。
【００３８】
ここで、左右の車軸上における各車輪に加わる負荷が等しい場合には、エンジン側からのトルクがデフケース２に伝達されると、ピニオンギヤ３，４がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒ上を公転し、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒがデフケース２と共に一体に回転されるため、エンジン側からのトルクが左右両車軸に等分に伝達され、左右各車輪が等しい回転数で回転される。
【００３９】
一方、走行中に車両が例えば左方に旋回したり、あるいは右側の車輪がぬかるみに落ち込んだりした場合には、ピニオンギヤ３，４がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒと噛み合いながら自転し、エンジン側からのトルクが左右の車軸（車輪）間で差動分配される。すなわち、左側の車輪がデフケース２の回転速度より低い速度で回転され、右側の車輪がデフケース２の回転速度より高い速度で回転される。
【００４０】
また、デフケース２にトルクが作用した状態でピニオンギヤ３，４が自転すると、第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂで摺動するため、これら第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂとの間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によってサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。
【００４１】
この場合、ピニオンギヤ３，４の回転によってサイドギヤ５Ｌ，５Ｒとの噛み合い面で各々のギヤの回転軸方向のスラスト力が発生する。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに発生するスラスト力によりサイドギヤ５Ｌ，５Ｒが互いに離間する方向に移動してスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒをスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃに圧接するため、スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒとスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃとの間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によってもサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。また、ピニオンギヤ３，４に発生するスラスト力によりピニオンギヤ３，４の摺動部３Ｂ，４Ｂがデフケース２のピニオンギヤ受部ｍ，ｎに圧接するため、ピニオンギヤ３，４の自転に対する摩擦抵抗が発生し、これによってもサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。
【００４２】
本実施の形態においては、例えばデフケース２に大トルクが伝達されている状態で、車両が旋回するに際し、デフケース２（第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂ）からのピニオンギヤ３，４における第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂへの反力によってピニオンギヤ３，４ｂが傾動しても、これら反力を図７（ａ）及び（ｂ）に示すように第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ａが第２摺動部３ｂ，４ｂ（一方のみ示す）を介して、また図８（ａ）及び（ｂ）に示すように第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａが第１摺動部３ａ，４ａ（一方のみ示す）を介して受けることになり、ピニオンギヤ３，４の傾動を低減することができる。
【００４３】
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する１歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図である。図７（ａ）は正面図を、また図７（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する２歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図である。図８（ａ）は正面図を、また図８（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【００４４】
ここで、本実施の形態に示す車両用差動装置１におけるピニオンギヤ３（歯数６）の場合の（１）面圧低減効果及び（２）傾動低減効果につき、図９〜図１２を用い、他の歯数（７枚）をもつピニオンギヤと比較して考察する。
【００４５】
（１）面圧低減効果についての考察
本考察は、有限要素法（Finite Element Method：FEM）による数値シミュレーションを実施してデフケース２の第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂが受ける面圧を算出することにより試みた。
【００４６】
この結果、延出部１０Ｂ，１１Ｂの周方向中央位置における回転位相を０°としてピニオンギヤ３，４の第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂの摺動による第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂにおける所定の周方向位置の最大面圧Ｐｆを算出すると、最大面圧Ｐｆは７５ＭＰａ＜Ｐｆ＜１０５ＭＰａの範囲にある数値を得た。
【００４７】
これに対して、歯数を７枚とするピニオンギヤである場合には、最大面圧Ｐｆは５１ＭＰａ＜Ｐｆ＜１２５ＭＰａの範囲にある数値を得た。
【００４８】
これにより、歯数を６枚とするピニオンギヤ３，４による場合は、歯数を７枚とするピニオンギヤによる場合と比べて面圧低減効果を有することが確認された。
【００４９】
このことは、図９及び図１０に示す通りである。図９及び図１０は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤの面圧低減効果を考察した結果を示すグラフである。図９は歯数を６枚とするピニオンギヤの面圧低減効果を、また図１０は歯数を７枚とするピニオンギヤの面圧低減効果をそれぞれ説明するために示すグラフである。図９及び図１０において、縦軸は圧力（ＭＰａ）を、横軸は回転位相（°）をそれぞれ示す。
【００５０】
本面圧低減効果は、歯数を９枚とするピニオンギヤである場合には歯数を６枚とするピニオンギヤである場合と同様に、また歯数を８枚とするピニオンギヤである場合には歯数を７枚とする場合と同様にそれぞれ得られた。
【００５１】
（２）傾動低減効果についての考察
本考察は、有限要素法（ＦＥＭ）による数値シミュレーションを実施してピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの軸線に対するピニオンギヤ（ギヤ軸線）の傾き角を算出することにより試みた。
【００５２】
この結果、延出部１０Ｂ，１１Ｂの周方向中央位置における回転位相を０°としてピニオンギヤ３，４の第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂの摺動による第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂにおける所定の周方向位置でのピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの軸線に対する最大傾きθを算出すると、最大傾き角度θは０．０５°＜θ＜０．０７５°の範囲にある数値を得た。
【００５３】
これに対して、歯数を７枚とするピニオンギヤである場合には、最大傾き角度θは−０．０１°＜θ＜０．１２５°の範囲にある数値を得た。
【００５４】
これにより、歯数を６枚とするピニオンギヤ３，４による場合は、歯数を７枚とするピニオンギヤによる場合と比べて傾動低減効果を有することが確認された。
【００５５】
このことは、図１１及び図１２に示す通りである。図１１及び図１２は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤの傾動低減効果を考察した結果を示すグラフである。図１１は歯数を６枚とするピニオンギヤの傾動低減効果を、また図１２は歯数を７枚とするピニオンギヤの傾動低減効果をそれぞれ説明するために示すグラフである。図１１及び図１２において、縦軸は傾き角（°）を、横軸は回転位相（°）をそれぞれ示す。
【００５６】
本傾動低減効果は、歯数を９枚とするピニオンギヤである場合には歯数を６枚とするピニオンギヤである場合と同様に、また歯数を８枚とするピニオンギヤである場合には歯数を７枚とする場合と同様にそれぞれ得られた。
【００５７】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５８】
ピニオンギヤ３，４の回転位相による面圧及び傾動を低減することができるため、ピニオンギヤ３，４及びデフケース２における焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤ３，４とサイドギヤ５Ｌ，５Ｒとの良好な噛合状態を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明の車両用差動装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００６０】
（１）本実施の形態では、デフケース２が１ピースの部材によって形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数のケースエレメントからなるデフケースであっても勿論よい。
【００６１】
（２）本実施の形態では、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するピニオンギア３，４が２個（１対）デフケース２内に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ギヤ径を小さい寸法に設定することにより３個以上のピニオンギヤをデフケース内に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す分解斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す縦断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す横断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のピニオンギヤの組付状態を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のデフケースを示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤを説明するために示す断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する１歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する２歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図。
【図９】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（６歯）の面圧低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（７歯）の面圧低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（６歯）の傾動低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１２】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（７歯）の傾動低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６３】
１…車両用差動装置
２…デフケース、２Ａ…空間部
３，４…ピニオンギヤ、３Ａ，４Ａ…貫通孔、３Ｂ，４Ｂ…摺動部、
３ａ，４ａ…第１被支持部、３ｂ，４ｂ…第２被支持部、３０，４０…基端部、３１， ４１…ギヤ部
５Ｌ，５Ｒ…サイドギヤ、５Ｌａ，５Ｒａ…ボス部、５Ｌｂ，５Ｒｂ…ギヤ部、５Ｌｃ，５Ｒｃ…摺動部
６Ｌ，６Ｒ…スラストワッシャ、６Ｌａ，６Ｒａ…ワッシャ本体
９Ｌ，９Ｒ…車軸挿入孔、９Ｌｃ，９Ｒｃ…スラストワッシャ受部
１０，１１…ピニオンギヤ支持部、１０Ａ，１１Ａ…ピニオンギヤ背面孔、１０ａ，１１ａ…第１ピニオンギヤ支持面、１０Ｂ，１１Ｂ…延出部、１０ｂ，１１ｂ…第２ピニオンギヤ支持面、１０ｃ，１１ｃ…ワッシャ受部
１２Ｌ，１２Ｒ…サイドギヤ通過孔
１３…リングギヤ取付用フランジ
２１，２２…スラストワッシャ
２３…アクスルスペーサ
２６，２７…係止片
ｍ，ｎ…ピニオンギヤ受部
Ｃ…ギヤ軸線
Ｇ…噛み合い中心点
Ｐ…作用線
Ｏ…回転軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用差動装置に関し、特にシャフトレス型の複数のピニオンギヤを摺動自在に支持する複数のピニオンギヤ支持部を有する車両用差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用差動装置として、例えばシャフトレス型の１対のピニオンギヤを備えたものがある（特許文献１）。
【０００３】
この車両用差動装置は、１対のピニオンギヤと、これら１対のピニオンギヤに噛合する１対のサイドギヤと、これら１対のサイドギヤ及び１対のピニオンギヤを回転自在に収容するデフケースとから構成されている。
【０００４】
１対のピニオンギヤは、ギヤ外周部を全周にわたって設けられた第１摺動部、１対のサイドギヤに噛合するギヤ噛み合い部、及びこのギヤ噛み合い部の周方向一部に設けられた第２摺動部を有し、デフケースの回転軸線と直交する軸線上に配置されている。
【０００５】
１対のサイドギヤは、ピニオンギヤの外径より大きい外径を有する略環状の傘歯車からなり、デフケースの回転軸線上に配置されている。１対のサイドギヤの内面には、左右の車軸がそれぞれスプライン嵌合によって連結されている。
【０００６】
デフケースには、１対のピニオンギヤの第１摺動部を摺動可能に支持する第１ピニオンギヤ支持面を有する１対のピニオンギヤ挿入孔が設けられている。１対のピニオンギヤ挿入孔の内側開口周縁には、１対のピニオンギヤの第２摺動部を摺動可能に支持する第２ピニオンギヤ支持面を有する１対の延出部がそれぞれ設けられている。
【０００７】
以上の構成により、車両のエンジン側からのトルクがドライブピニオン及びリングギヤを介してデフケースに入力されると、デフケースが回転軸線の回りに回転される。次に、デフケースが回転されると、この回転力が１対のピニオンギヤに伝達され、さらに１対のピニオンギヤから１対のサイドギヤに伝達される。１対のサイドギヤにはそれぞれ左右の車軸がスプライン嵌合によって連結されているため、エンジン側からのトルクが車両の走行状況に応じて左右に分配され、分配されたトルクが左右の車軸に伝達される。
【０００８】
この場合、１対のピニオンギヤが回転すると、各ピニオンギヤ挿入孔の第１ピニオンギヤ支持面と各延出部の第２ピニオンギヤ支持面で摺動するため、これら各支持面との間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によって１対のサイドギヤの差動回転が制限される。
【０００９】
また、１対のピニオンギヤの回転によって１対のサイドギヤとの噛み合い面でスラスト力を発生し、これらスラスト力により１対のサイドギヤが互いに離間する方向に移動して各車軸挿入孔の内側開口周縁に圧接するため、１対のサイドギヤと１対の車軸挿入孔の内側開口周縁との間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によっても１対のサイドギヤの差動回転が制限される。
【００１０】
ところで、この種の車両用差動装置においては、例えばデフケースに大トルクが伝達されている状態で、車両が旋回すると、ピニオンギヤの第１摺動部及び第２摺動部がピニオンギヤ挿入孔の第１ピニオンギヤ支持面及び延出部の第２ピニオンギヤ支持面に押し付けられながら摺動する。この際、ピニオンギヤの回転位相によって第１摺動部及び第２摺動部が第１ピニオンギヤ支持面と第２ピニオンギヤ支持面とに支持される面積が異なる。
【特許文献１】特開２００７−１１３７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に示す車両用差動装置によると、ピニオンギヤが回転位相によってデフケース（第１ピニオンギヤ支持面及び第２ピニオンギヤ支持面）からの第１摺動部及び第２摺動部への反力によって傾動する。このため、ピニオンギヤが傾いた状態で第１ピニオンギヤ支持面及び第２ピニオンギヤ支持面を押し付けながら摺動し、ピニオンギヤ又はデフケースに焼き付きや偏磨耗を発生するばかりか、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができないという問題があった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、ピニオンギヤ及びデフケースにおける焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができる車両用差動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するために、１対のサイドギヤと、前記１対のサイドギヤにギヤ軸を直交させて噛合し、ギヤ外周部に摺動面を有する複数のピニオンギヤと、前記複数のピニオンギヤ及び前記１対のサイドギヤを収容し、前記複数のピニオンギヤを前記摺動面による摺動によって回転可能に支持するピニオンギヤ支持部を有するデフケースとを備え、前記複数のピニオンギヤは、前記１対のサイドギヤへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ噛み合い部を有し、前記ギヤ噛み合い部の圧力角が前記反力の合力による作用線を前記摺動面及び前記ピニオンギヤ支持部に常時交差させる角度に設定されている車両用差動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ピニオンギヤ及びデフケースにおける焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤとサイドギヤとの良好な噛合状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す分解斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す横断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のピニオンギヤの組付状態を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のデフケースを示す斜視図である。図６は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤを説明するために示す断面図である。
【００１６】
〔車両差動装置の全体構成〕
図１〜図３において、符号１で示す車両用差動装置は、エンジントルクを受けて回転するデフケース２と、このデフケース２の回転軸線Ｏと直交する軸線方向に沿って互いに並列する上下１対のピニオンギヤ３，４と、これらピニオンギヤ３，４に噛合する左右１対のサイドギヤ５Ｌ，５Ｒと、これらサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面側に位置するスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒとから大略構成されている。
【００１７】
（デフケース２の構成）
デフケース２は、図２及び図４に示すように、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒ・スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを収容するための空間部２Ａを内部に有し、全体が１ピースの部材によって形成されている。
【００１８】
デフケース２には、図２及び図４に示すように、回転軸線Ｏに沿って開口する左右１対の車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒと、これら車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒの軸線と直交する方向に軸線をもつ上下１対のピニオンギヤ支持部１０，１１とが設けられている。また、デフケース２には、図４に示すように、回転軸線Ｏ（図２に示す）に関して対称な領域であって、ピニオンギヤ支持部１０，１１から円周方向に等間隔をもって離間する部位に位置するサイドギヤ通過孔１２Ｌ，１２Ｒが設けられている。デフケース２の左方車軸側には、図１〜図３に示すように、回転軸線Ｏと直角な平面内で円周方向に沿う円環状のリングギヤ取付用フランジ１３が一体に設けられている。
【００１９】
車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒは、図２及び図３に示すように、均一な内径をもつ貫通孔によって形成されている。車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒには、それぞれ左右の車軸（図示せず）が挿通されている。車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒの内側開口周縁には、スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを受ける球面からなるスラストワッシャ受部９Ｌａ，９Ｒａが設けられている。
【００２０】
ピニオンギヤ支持部１０，１１は、図４に示すように、ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａ及び延出部１０Ｂ，１１Ｂによって形成されている。
【００２１】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａは、図４に示すように、空間部２Ａに連通する段状の貫通孔によって形成されている。そして、ピニオンギヤ支持孔及びピニオンギヤ加工用孔として機能するように構成されている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの内側の開口サイズは、ピニオンギヤ３，４の外径と略同一の内径（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外径より小さい内径）をもつサイズに設定されている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの内面は、それぞれピニオンギヤ３，４の第１被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部を除く部位）３ａ，４ａを摺動かつ回転可能に支持する円周面からなるピニオンギヤ支持面（第１ピニオンギヤ支持面）１０ａ，１１ａで形成されている。
【００２２】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの第１段状面には、図２及び図４に示すように、遠心力が作用するピニオンギヤ３，４を受け止め、かつ所定の曲率をもつ球面で形成されたピニオンギヤ受部（頂部）ｍ，ｎが設けられている。ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの第２段状面には、栓体としてのワッシャ２１，２２を受けるワッシャ受部１０Ｃ，１１Ｃが設けられている。ワッシャ２１，２２は、図２及び図４に示すようにピニオンギヤ３，４の背面とワッシャ受部１０ｃ，１１ｃとの間に介装されている。そして、ピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａを閉塞し、デフケース２の回転によって遠心力を受けた潤滑油を堰き止めるように構成されている。これにより、デフケース２内の潤滑油がピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａを経てデフケース２外に流出することが回避される。
【００２３】
ピニオンギヤ背面孔１０Ａの内側開口周縁には、図４に示すように、その軸線回りに等間隔をもって並列し、かつデフケース２の回転軸線側（ケース内部）に延出する延出部１０Ｂ，１０Ｂが一体に設けられている。延出部１０Ｂ，１０Ｂには、ピニオンギヤ支持面１０ａに連接し、かつピニオンギヤ３の第１被支持部３ａの一部及びピニオンギヤ３の第２被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部の一部）３ｂを摺動かつ回転可能に支持する円弧面からなるピニオンギヤ支持面（第２ピニオンギヤ支持面）１０ｂが設けられている。
【００２４】
同様に、ピニオンギヤ背面孔１１Ａの内側開口周縁には、図４に示すように、その軸線回りに等間隔をもって並列し、かつデフケース２の回転軸線側（ケース内部）に延出する延出部１１Ｂ，１１Ｂが一体に設けられている。延出部１１Ｂ，１１Ｂには、ピニオンギヤ支持面１１ａに連接し、かつピニオンギヤ４の第１被支持部４ａの一部及びピニオンギヤ４の第２被支持部（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部の一部）４ｂを摺動かつ回転可能に支持する円弧面からなるピニオンギヤ支持面（第２ピニオンギヤ支持面）１１ｂが設けられている。
【００２５】
サイドギヤ通過孔１２Ｌ，１２Ｒは、図３〜図５に示すように、平面非円形状の開口部を有する貫通孔によって形成されている。そして、その開口サイズは、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒをデフケース２内に挿入し得るようなサイズに設定されている。
【００２６】
（ピニオンギヤ３，４の構成）
ピニオンギヤ３，４は、略同一の構成であるため、例えばピニオンギヤ３のみについて説明すると、ピニオンギヤ３は、図２及び図４に示すように、ギヤ軸線Ｃを中心軸線とする断面略Ｔ字状の基端部３０、及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するギヤ噛み合い部となるギヤ部３１を有し、その歯数を例えば６枚（６歯）とする略円柱状のシャフトレス型の歯車からなり、ピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂに回転自在に支持されている。
【００２７】
ピニオンギヤ３（ギヤ部３１）は、図６に示すように、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達に伴う反力をその歯面で受け、これら反力の合力による作用線Ｐを第１被支持部３ａ又は第２被支持部３ｂ及び第１ピニオンギヤ支持面１０ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂに常時交差させる角度に圧力角が設定されている。このため、ピニオンギヤ３（ギヤ部３１）の歯面の噛み合い中心点Ｇ（ピニオンギヤ３，４からサイドギヤ５Ｌ，５Ｒへのトルク伝達時に両ギヤの歯面が接触する領域における荷重中心）から第１被支持部（後述）３ａまでのギヤ径方向寸法をａとするとともに、ギヤ部３１の歯面の噛み合い中心点Ｇからギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｂとし、さらに第１被支持部３ａのギヤ先端面側最端部位からギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｃとするとともに、第１被支持部３ａのギヤ背面側最端部位からギヤ部３１のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｄとすると、ピニオンギヤ３の圧力角αがｃ＜ｂ＋ａ×ｔａｎα＜ｄを満足する角度に設定されている。
【００２８】
なお、ピニオンギヤ３の圧力角は、車両用差動装置１の駆動時にピニオンギヤ３の第１被支持部３ａ及び第２被支持部３ｂから第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂに作用する荷重点を高くしてピニオンギヤ３の傾動を低減するために、ピニオンギヤ３の製造が困難にならない程度にできるだけ大きい角度に設定されていることが望ましい。
【００２９】
ピニオンギヤ３には、延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂの一部及びピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａに対する第１被支持部３ａ（後述）に開口する潤滑油流入部としての複数の凹溝（図示せず）が設けられている。
【００３０】
また、ピニオンギヤ３には、ギヤ軸線方向に開口する貫通孔３Ａが設けられている。これにより、ピニオンギヤ３の外面のみならず貫通孔３Ａの内面にも熱処理を施すことができ、ピニオンギヤ３の機械的強度を一層高めることができる。また、貫通孔３Ａは、ピニオンギヤ形成時の芯出し用孔及び差動装置使用時の潤滑油供給孔・ピニオンギヤ保管時のギヤ支持棒挿入孔として機能し得るように構成されている。
【００３１】
基端部３０は、ピニオンギヤ３のギヤ胴部及びギヤ鍔部を構成し、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するギヤ噛み合い部を除く部位に形成されている。基端部３０の外周面上側には、ピニオンギヤ背面孔１０Ａの第１ピニオンギヤ支持面１０ａ及び延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂの一部に対応する円周面からなる第１摺動面としての第１被支持部３ａが設けられている。ピニオンギヤ３の背面には、ピニオンギヤ背面孔１０Ａのピニオンギヤ受部ｍに適合する球面で形成された摺動部３Ｂが設けられている。
【００３２】
ギヤ部３１は、基端部３０のサイドギヤ側に一体に設けられ、デフケース２の回転軸線側でサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するように構成されている。ギヤ部３１には、延出部１０Ｂ，１０Ｂの第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１０ｂに対応する第２摺動面としての第２被支持部３ｂが設けられている。第２被支持部３ｂは、ギヤ軸線Ｃ回りの一部に基端部３０の第１被支持部３ａに連続して配置され、所定の外径をもつ円弧面で形成されている。
【００３３】
（サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの構成）
サイドギヤ５Ｌ，５Ｒは、図２に示すように、各外径が互いに異なるボス部５Ｌａ，５Ｒａ及びギヤ部５Ｌｂ，５Ｒｂを有する略環状の歯車（ピニオンギヤ３，４の外径より大きい外径を有し、単一の歯先円錐角をもつ傘歯車）からなり、デフケース２内に回転自在に支持され、ピニオンギヤ３，４に噛合するように構成されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの歯数は、ピニオンギヤ３，４の歯数の２．１倍以上の歯数に設定されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外径は、ピニオンギヤ３，４の外径及び延出部１０Ｂ，１１Ｂ間の寸法より大きい寸法に設定されている。
【００３４】
サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面には、スラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃにスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒを介して適合する球面からなる摺動部５Ｌｃ，５Ｒｃが設けられている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒ内には、それぞれ左右の車軸が車軸挿入孔９Ｌ，９Ｒを挿通してスプライン嵌合されている。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒ間には、図２及び図３に示すように、車軸移動規制部材としてのアクスルスペーサ２３が介装されている。
【００３５】
（スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの構成）
スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒは、図１〜図３に示すように、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒのスラスト力を受けるワッシャ本体６Ｌａ，６Ｒａを有する環状のワッシャからなり、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒの背面とスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃとの間に介装されている。そして、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒとピニオンギヤ３，４との噛み合いを調整するように構成されている。スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの外周縁には、円周方向に等間隔をもって並列する塑性変形可能な略杓文字状の係止片２６，２７が一体に設けられている。
【００３６】
係止片２６，２７は、塑性変形してサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの外周面に係止され、かつサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの回転を許容する位置に配置されている。そして、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに対するスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒの径方向の位置ずれを防止するように構成されている。
【００３７】
〔車両用差動装置１の動作〕
先ず、車両のエンジン側からのトルクがドライブピニオン及びリングギヤを介してデフケース２に入力されると、デフケース２が回転軸線Ｏの回りに回転される。次に、デフケース２が回転されると、この回転力がピニオンギヤ３，４に伝達され、さらにピニオンギヤ３，４からサイドギヤ５Ｌ，５Ｒに伝達される。
【００３８】
ここで、左右の車軸上における各車輪に加わる負荷が等しい場合には、エンジン側からのトルクがデフケース２に伝達されると、ピニオンギヤ３，４がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒ上を公転し、ピニオンギヤ３，４及びサイドギヤ５Ｌ，５Ｒがデフケース２と共に一体に回転されるため、エンジン側からのトルクが左右両車軸に等分に伝達され、左右各車輪が等しい回転数で回転される。
【００３９】
一方、走行中に車両が例えば左方に旋回したり、あるいは右側の車輪がぬかるみに落ち込んだりした場合には、ピニオンギヤ３，４がサイドギヤ５Ｌ，５Ｒと噛み合いながら自転し、エンジン側からのトルクが左右の車軸（車輪）間で差動分配される。すなわち、左側の車輪がデフケース２の回転速度より低い速度で回転され、右側の車輪がデフケース２の回転速度より高い速度で回転される。
【００４０】
また、デフケース２にトルクが作用した状態でピニオンギヤ３，４が自転すると、第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂで摺動するため、これら第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂとの間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によってサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。
【００４１】
この場合、ピニオンギヤ３，４の回転によってサイドギヤ５Ｌ，５Ｒとの噛み合い面で各々のギヤの回転軸方向のスラスト力が発生する。サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに発生するスラスト力によりサイドギヤ５Ｌ，５Ｒが互いに離間する方向に移動してスラストワッシャ６Ｌ，６Ｒをスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃに圧接するため、スラストワッシャ６Ｌ，６Ｒとスラストワッシャ受部９Ｌｃ，９Ｒｃとの間に摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によってもサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。また、ピニオンギヤ３，４に発生するスラスト力によりピニオンギヤ３，４の摺動部３Ｂ，４Ｂがデフケース２のピニオンギヤ受部ｍ，ｎに圧接するため、ピニオンギヤ３，４の自転に対する摩擦抵抗が発生し、これによってもサイドギヤ５Ｌ，５Ｒの差動回転が制限される。
【００４２】
本実施の形態においては、例えばデフケース２に大トルクが伝達されている状態で、車両が旋回するに際し、デフケース２（第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂ）からのピニオンギヤ３，４における第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂへの反力によってピニオンギヤ３，４ｂが傾動しても、これら反力を図７（ａ）及び（ｂ）に示すように第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ａが第２摺動部３ｂ，４ｂ（一方のみ示す）を介して、また図８（ａ）及び（ｂ）に示すように第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａが第１摺動部３ａ，４ａ（一方のみ示す）を介して受けることになり、ピニオンギヤ３，４の傾動を低減することができる。
【００４３】
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する１歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図である。図７（ａ）は正面図を、また図７（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する２歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図である。図８（ａ）は正面図を、また図８（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【００４４】
ここで、本実施の形態に示す車両用差動装置１におけるピニオンギヤ３（歯数６）の場合の（１）面圧低減効果及び（２）傾動低減効果につき、図９〜図１２を用い、他の歯数（７枚）をもつピニオンギヤと比較して考察する。
【００４５】
（１）面圧低減効果についての考察
本考察は、有限要素法（Finite Element Method：FEM）による数値シミュレーションを実施してデフケース２の第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ及び第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂが受ける面圧を算出することにより試みた。
【００４６】
この結果、延出部１０Ｂ，１１Ｂの周方向中央位置における回転位相を０°としてピニオンギヤ３，４の第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂの摺動による第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂにおける所定の周方向位置の最大面圧Ｐｆを算出すると、最大面圧Ｐｆは７５ＭＰａ＜Ｐｆ＜１０５ＭＰａの範囲にある数値を得た。
【００４７】
これに対して、歯数を７枚とするピニオンギヤである場合には、最大面圧Ｐｆは５１ＭＰａ＜Ｐｆ＜１２５ＭＰａの範囲にある数値を得た。
【００４８】
これにより、歯数を６枚とするピニオンギヤ３，４による場合は、歯数を７枚とするピニオンギヤによる場合と比べて面圧低減効果を有することが確認された。
【００４９】
このことは、図９及び図１０に示す通りである。図９及び図１０は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤの面圧低減効果を考察した結果を示すグラフである。図９は歯数を６枚とするピニオンギヤの面圧低減効果を、また図１０は歯数を７枚とするピニオンギヤの面圧低減効果をそれぞれ説明するために示すグラフである。図９及び図１０において、縦軸は圧力（ＭＰａ）を、横軸は回転位相（°）をそれぞれ示す。
【００５０】
本面圧低減効果は、歯数を９枚とするピニオンギヤである場合には歯数を６枚とするピニオンギヤである場合と同様に、また歯数を８枚とするピニオンギヤである場合には歯数を７枚とする場合と同様にそれぞれ得られた。
【００５１】
（２）傾動低減効果についての考察
本考察は、有限要素法（ＦＥＭ）による数値シミュレーションを実施してピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの軸線に対するピニオンギヤ（ギヤ軸線）の傾き角を算出することにより試みた。
【００５２】
この結果、延出部１０Ｂ，１１Ｂの周方向中央位置における回転位相を０°としてピニオンギヤ３，４の第１被支持部３ａ，４ａ及び第２被支持部３ｂ，４ｂの摺動による第１ピニオンギヤ支持面１０ａ，１１ａ又は第２ピニオンギヤ支持面１０ｂ，１１ｂにおける所定の周方向位置でのピニオンギヤ背面孔１０Ａ，１１Ａの軸線に対する最大傾きθを算出すると、最大傾き角度θは０．０５°＜θ＜０．０７５°の範囲にある数値を得た。
【００５３】
これに対して、歯数を７枚とするピニオンギヤである場合には、最大傾き角度θは−０．０１°＜θ＜０．１２５°の範囲にある数値を得た。
【００５４】
これにより、歯数を６枚とするピニオンギヤ３，４による場合は、歯数を７枚とするピニオンギヤによる場合と比べて傾動低減効果を有することが確認された。
【００５５】
このことは、図１１及び図１２に示す通りである。図１１及び図１２は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤの傾動低減効果を考察した結果を示すグラフである。図１１は歯数を６枚とするピニオンギヤの傾動低減効果を、また図１２は歯数を７枚とするピニオンギヤの傾動低減効果をそれぞれ説明するために示すグラフである。図１１及び図１２において、縦軸は傾き角（°）を、横軸は回転位相（°）をそれぞれ示す。
【００５６】
本傾動低減効果は、歯数を９枚とするピニオンギヤである場合には歯数を６枚とするピニオンギヤである場合と同様に、また歯数を８枚とするピニオンギヤである場合には歯数を７枚とする場合と同様にそれぞれ得られた。
【００５７】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００５８】
ピニオンギヤ３，４の回転位相による面圧及び傾動を低減することができるため、ピニオンギヤ３，４及びデフケース２における焼き付きや偏磨耗の発生を抑制することができるとともに、ピニオンギヤ３，４とサイドギヤ５Ｌ，５Ｒとの良好な噛合状態を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明の車両用差動装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００６０】
（１）本実施の形態では、デフケース２が１ピースの部材によって形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数のケースエレメントからなるデフケースであっても勿論よい。
【００６１】
（２）本実施の形態では、サイドギヤ５Ｌ，５Ｒに噛合するピニオンギア３，４が２個（１対）デフケース２内に配置する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ギヤ径を小さい寸法に設定することにより３個以上のピニオンギヤをデフケース内に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す分解斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す縦断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す横断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のピニオンギヤの組付状態を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のデフケースを示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤを説明するために示す断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する１歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤのデフケースに対する２歯当たり状態を説明するために示す正面図と下面図。
【図９】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（６歯）の面圧低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（７歯）の面圧低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１１】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（６歯）の傾動低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【図１２】本発明の実施の形態に係る車両用差動装置におけるピニオンギヤ（７歯）の傾動低減効果を考察した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６３】
１…車両用差動装置
２…デフケース、２Ａ…空間部
３，４…ピニオンギヤ、３Ａ，４Ａ…貫通孔、３Ｂ，４Ｂ…摺動部、
３ａ，４ａ…第１被支持部、３ｂ，４ｂ…第２被支持部、３０，４０…基端部、３１， ４１…ギヤ部
５Ｌ，５Ｒ…サイドギヤ、５Ｌａ，５Ｒａ…ボス部、５Ｌｂ，５Ｒｂ…ギヤ部、５Ｌｃ，５Ｒｃ…摺動部
６Ｌ，６Ｒ…スラストワッシャ、６Ｌａ，６Ｒａ…ワッシャ本体
９Ｌ，９Ｒ…車軸挿入孔、９Ｌｃ，９Ｒｃ…スラストワッシャ受部
１０，１１…ピニオンギヤ支持部、１０Ａ，１１Ａ…ピニオンギヤ背面孔、１０ａ，１１ａ…第１ピニオンギヤ支持面、１０Ｂ，１１Ｂ…延出部、１０ｂ，１１ｂ…第２ピニオンギヤ支持面、１０ｃ，１１ｃ…ワッシャ受部
１２Ｌ，１２Ｒ…サイドギヤ通過孔
１３…リングギヤ取付用フランジ
２１，２２…スラストワッシャ
２３…アクスルスペーサ
２６，２７…係止片
ｍ，ｎ…ピニオンギヤ受部
Ｃ…ギヤ軸線
Ｇ…噛み合い中心点
Ｐ…作用線
Ｏ…回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のサイドギヤと、
前記１対のサイドギヤにギヤ軸を直交させて噛合し、ギヤ外周部に摺動面を有する複数のピニオンギヤと、
前記複数のピニオンギヤ及び前記１対のサイドギヤを収容し、前記複数のピニオンギヤを前記摺動面による摺動によって回転可能に支持するピニオンギヤ支持部を有するデフケースとを備え、
前記複数のピニオンギヤは、前記１対のサイドギヤへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ噛み合い部を有し、前記ギヤ噛み合い部の圧力角が前記反力の合力による作用線を前記摺動面及び前記ピニオンギヤ支持部に常時交差させる角度に設定されている
車両用差動装置。
【請求項２】
前記複数のピニオンギヤは、前記摺動面がギヤ軸線回り全体にわたって設けられた第１摺動面、及び前記第１摺動面に連接してギヤ噛み合い部のギヤ軸線回り一部に設けられた第２摺動面で形成され、
前記デフケースは、前記ピニオンギヤ支持部が前記第１摺動面を摺動可能に支持する第１ピニオンギヤ支持面、及び前記第２摺動面を摺動可能に支持する第２ピニオンギヤ支持面で形成されている請求項１に記載の車両用差動装置。
【請求項３】
前記デフケースは、前記第１ピニオンギヤ支持面が前記複数のピニオンギヤのギヤ軸線回り全体にわたって設けられた円周面で形成され、前記第２ピニオンギヤ支持面が前記複数のピニオンギヤのギヤ軸線回り一部に設けられた円弧面で形成されている請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項４】
前記第２ピニオンギヤ支持面は、前記デフケースの回転軸線側に延出して前記第１ピニオンギヤ支持面に連設されている請求項３に記載の車両用差動装置。
【請求項５】
前記複数のピニオンギヤは、前記ギヤ噛み合い部の噛み合い中心点から前記第１摺動面までのギヤ径方向寸法をａとするとともに、前記ギヤ噛み合い部の噛み合い中心点から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｂとし、さらに前記第１摺動面のギヤ先端面側最端部位から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｃとするとともに、前記第１摺動面のギヤ背面側最端部位から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｄとすると、前記ギヤ噛み合い部の圧力角αがｃ＜ｂ＋ａ×ｔａｎα＜ｄを満足する角度に設定されている請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項６】
前記複数のピニオンギヤは、シャフトレス型のピニオンギヤである請求項１に記載の車両用差動装置。
【請求項１】
１対のサイドギヤと、
前記１対のサイドギヤにギヤ軸を直交させて噛合し、ギヤ外周部に摺動面を有する複数のピニオンギヤと、
前記複数のピニオンギヤ及び前記１対のサイドギヤを収容し、前記複数のピニオンギヤを前記摺動面による摺動によって回転可能に支持するピニオンギヤ支持部を有するデフケースとを備え、
前記複数のピニオンギヤは、前記１対のサイドギヤへのトルク伝達に伴う反力を受けるギヤ噛み合い部を有し、前記ギヤ噛み合い部の圧力角が前記反力の合力による作用線を前記摺動面及び前記ピニオンギヤ支持部に常時交差させる角度に設定されている
車両用差動装置。
【請求項２】
前記複数のピニオンギヤは、前記摺動面がギヤ軸線回り全体にわたって設けられた第１摺動面、及び前記第１摺動面に連接してギヤ噛み合い部のギヤ軸線回り一部に設けられた第２摺動面で形成され、
前記デフケースは、前記ピニオンギヤ支持部が前記第１摺動面を摺動可能に支持する第１ピニオンギヤ支持面、及び前記第２摺動面を摺動可能に支持する第２ピニオンギヤ支持面で形成されている請求項１に記載の車両用差動装置。
【請求項３】
前記デフケースは、前記第１ピニオンギヤ支持面が前記複数のピニオンギヤのギヤ軸線回り全体にわたって設けられた円周面で形成され、前記第２ピニオンギヤ支持面が前記複数のピニオンギヤのギヤ軸線回り一部に設けられた円弧面で形成されている請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項４】
前記第２ピニオンギヤ支持面は、前記デフケースの回転軸線側に延出して前記第１ピニオンギヤ支持面に連設されている請求項３に記載の車両用差動装置。
【請求項５】
前記複数のピニオンギヤは、前記ギヤ噛み合い部の噛み合い中心点から前記第１摺動面までのギヤ径方向寸法をａとするとともに、前記ギヤ噛み合い部の噛み合い中心点から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｂとし、さらに前記第１摺動面のギヤ先端面側最端部位から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｃとするとともに、前記第１摺動面のギヤ背面側最端部位から前記ギヤ噛み合い部のギヤ先端面側最端部位までのギヤ軸線方向寸法をｄとすると、前記ギヤ噛み合い部の圧力角αがｃ＜ｂ＋ａ×ｔａｎα＜ｄを満足する角度に設定されている請求項２に記載の車両用差動装置。
【請求項６】
前記複数のピニオンギヤは、シャフトレス型のピニオンギヤである請求項１に記載の車両用差動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−７８００１（Ｐ２０１０−７８００１Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４３６３（Ｐ２００８−２４４３６３）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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