JP2017190782A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各伝動部材全体にトルクを分散でき，しかもコンパクトな差動装置を得る。
【解決手段】入力部材７と相対回転可能であり，中心軸線Ｘ１から偏心していて第１出力軸１１に連結される偏心軸１８と，入力部材７に隣接し，偏心軸１８上で自転しながら中心軸線Ｘ１周りに公転し得る第１差動部材１６と，この第１差動部材１６に隣接して第２出力軸１２に連結される第２差動部材１７とを備え，入力部材７に第１ハイポ条溝２１を形成する一方，第１差動部材１６に第１ハイポ条溝２１と重なる第１エピ条溝２２を形成し，これら第１ハイポ条溝２１及び第１エピ条溝２２の重なり部に第１伝動転がり体２３を介装し，また第１差動部材１６に第２ハイポ条溝２４を形成する一方，第２差動部材１７に第２ハイポ条溝２４と重なる第２エピ条溝２５を形成し，これら第２ハイポ条溝２４及び第２エピ条溝２５の重なり部に第２伝動転がり体２６を介装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は，入力部材の回転を中心軸線上に相対回転可能に並ぶ第１出力軸及び第２出力軸に分配する差動装置の改良に関する。

ベベルギヤを用いた従来一般の差動装置（下記特許文献１参照）では，複数のベベルギヤが一部の歯で互いに噛合するので，その一部の歯だけがトルクを負担することになってしまう。また複数のベベルギヤを十字状に配置する必要から，特に出力軸の軸方向寸法が長くなってしまい，装置のコンパクト化が困難となる。

特開２０１２−６７８８９号公報

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，各伝動部材全体にトルクを分散することができ，しかもコンパクトな差動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，入力部材の回転を中心軸線上に相対回転可能に並ぶ第１出力軸及び第２出力軸に分配する差動装置において，前記中心軸線上に回転可能に配置される前記入力部材と，前記中心軸線から偏心した偏心軸線上に位置しつゝ前記中心軸線周りに公転し得るように前記第１出力軸に一体的に連結される偏心軸と，前記入力部材の一側に隣接して配置され，前記偏心軸上で自転しながら前記中心軸線周りに公転し得る，前記入力部材よりも小径の第１差動部材と，この第１差動部材の一側に隣接して前記中心軸線上で回転し得るように前記第２出力軸に一体的に連結される，前記第１差動部材よりも小径の第２差動部材と，前記入力部材に結合されて前記第１及び第２差動部材を覆うカバーとを備え，前記入力部材の，前記第１差動部材との対向側面に，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる第１ハイポ条溝を形成する一方，前記第１差動部材の，前記入力部材との対向側面に，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びると共に前記第１ハイポ条溝と複数箇所で重なる第１エピ条溝を形成し，これら第１ハイポ条溝及び第１エピ条溝の重なり部に第１伝動転がり体を介装し，また前記第１差動部材の，前記第２差動部材との対向側面に，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる第２ハイポ条溝を形成する一方，前記第２差動部材の，前記第１差動部材との対向側面に，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びると共に前記第２ハイポ条溝と複数箇所で重なる第２エピ条溝を形成し，これら第２ハイポ条溝及び第２エピ条溝の重なり部に第２伝動転がり体を介装し，前記第１ハイポ条溝の波数をＺ１，前記第１エピ条溝の波数をＺ２，前記第２ハイポ条溝の波数をＺ３，前記第２エピ条溝の波数をＺ４としたとき，
（Ｚ１／Ｚ２）×（Ｚ３／Ｚ４）＝２
上式を成立させ，前記第２差動部材の外周に，前記カバーに結合されるリングギヤを配置することを第１の特徴とする。尚，前記第１及び第２伝動転がり体は，後述する本発明の実施形態中の第１及び第２伝動ボール２３，２６に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記中心軸線に沿って投影した投影面上で前記リングギヤの少なくとも一部が前記入力部材及び前記第１差動部材と重なることを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記カバーに，前記第１差動部材及び第２差動部材の外周面間の段差部に配置される環状凹部を形成し，この環状凹部にリングギヤの少なくとも一部を配置して，このリングギヤを前記カバーに固着することを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，第１及び第２出力軸の負荷の変化に応じて，第１差動部材の自転量及び公転量が無段階に変化し，第１及び第２出力軸の回転数の平均値が入力部材の回転数と等しくなり，入力軸の回転を，第１及び第２出力軸に分配することができる。また比較的偏平な入力部材，第１差動部材及び第２差動部材を出力軸の軸方向に隣接して配置したことで，従来一般のベベルギヤ式に比して，差動装置全体をコンパクトに構成することができ，特に軸方向寸法の短縮化を効果的に図ることができる。また入力部材の回転トルクは，第１ハイポ条溝，複数の第１伝動転がり体及び第１エピ条溝を介して第１差動部材に，第１差動部材の回転トルクは，第２ハイポ条溝，複数の第２伝動転がり体及び第２エピ条溝を介して第２差動部材にそれぞれ伝達されるので，入力部材と第１差動部材，第１差動部材と第２差動部材の各間では，トルク伝達が第１及び第２伝動転がり体が存在する複数箇所に分散して行われることになり，入力部材，第１，第２差動部材及び第１，第２伝動転がり体等の伝動部材の強度増及び軽量化を図ることができ，高負荷用の差動装置を提供することができる。さらにリングギヤは，入力部材及び第１差動部材よりも小径の第２差動部材の外周に配置されて，デフケースのカバーに結合されるので，第２差動部材の外周のデッドスペースをリングギヤの配設に利用することができ，リングギヤ付きの差動装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明の第２の特徴によれば，中心軸線に沿って投影した投影面上でリングギヤの少なくとも一部が入力部材及び第１差動部材と重なることで，入力部材及び第１差動部材の側方のデッドスペースをリングギヤの配設に利用することができ，リングギヤ付きの差動装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明の第３の特徴によれば，カバーに，第１差動部材及び第２差動部材の外周面間の段差部に配置される環状凹部を形成し，この環状凹部にリングギヤの少なくとも一部を配置して，このリングギヤをカバーに固着したので，カバーに干渉されることなく，第２差動部材の外周にリングギヤを配置することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る差動装置の縦断正面図。 図１の２−２線断面図。 図１の３−３線断面図。 本発明の第２実施形態に係る差動装置の縦断正面図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１〜図３に示す本発明の第１実施形態の説明より始める。図１において，自動車のミッションケース１内に変速装置と共に差動装置Ｄが収容される。この差動装置は，変速装置の出力部材，即ち駆動ギヤ２から駆動されるリングギヤ３の回転を，中心軸線Ｘ１上に相対回転可能に並ぶ左右の駆動車軸Ｓ１，Ｓ２に分配する。

図１及び図２に示すように，差動装置Ｄは，中心軸線Ｘ１上で第１及び第２軸受４，５を介してミッションケース１に回転可能に支持されるデフケース６を備えており，このデフケース６は，第１軸受４を介して支持される入力部材７と，この入力部材７に第１ボルト９により固着されるカバー８とで構成され，このカバー８は，第２軸受５を介してミッションケース１に支持される。

入力部材７には，差動装置Ｄの第１出力軸１１が，中心軸線Ｘ１上の第３軸受１３を介して回転可能に支持され，この第１出力軸１１に左方の駆動車軸Ｓ１がスプライン結合される。またカバー８には，差動装置Ｄの第２出力軸１２が，中心軸線Ｘ１上の第４軸受１４を介して回転可能に支持され，この第２出力軸１２に右方の駆動車軸Ｓ２がスプライン結合される。

カバー８内には，入力部材７の一側に隣接する，入力部材７よりも小径の第１差動部材１６と，この第１差動部材１６の一側に隣接する，第１差動部材１６よりも小径の第２差動部材１７とが収容される。

第１出力軸１１には偏心軸１８が一体に連結されており，この偏心軸１８は，中心軸線Ｘ１から一定距離ｅだけ偏心した偏心軸線Ｘ２上に位置しつゝ中心軸線Ｘ１周りに公転し得るようになっている。この偏心軸１８に前記第１差動部材１６が第５軸受１９を介して相対回転可能に支持される。また第１出力軸１１及び第２差動部材１７は，中心軸線Ｘ１上に位置する第６軸受２０を介して相互に支持し合っている。以上により，第１差動部材１６は，偏心軸１８周りに自転しながら中心軸線Ｘ１周りに公転し得るようになっている。

図１〜図３に示すように，入力部材７の，第１差動部材１６に対向する側部には，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる無端の第１ハイポ条溝２１が形成される一方，第１差動部材１６の，入力部材７に対向する一側面には，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びて上記第１ハイポ条溝２１と複数箇所で重なる，その波数より少ない波数を有する無端の第１エピ条溝２２が形成され，これら第１ハイポ条溝２１及び第１エピ条溝２２の重なり部に複数の第１伝動ボール２３が介装される。

また第１差動部材１６の他側部には，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる無端の第２ハイポ条溝２４が形成される一方，第２差動部材１７の，第１差動部材１６と対向する側面には，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びて上記第２ハイポ条溝２４と複数箇所で重なる，その波数より少ない波数を有する無端の第２エピ条溝２５が形成され，これら第２ハイポ条溝２４及び第２エピ条溝２５の重なり部に複数の第２伝動ボール２６が介装される。

而して，第１ハイポ条溝２１及び第２エピ条溝２５は，中心軸線Ｘ１を中心に持ち，第１エピ条溝２２及び第２ハイポ条溝２４は，偏心軸線Ｘ２を中心に持つことになる。

以上において，第１ハイポ条溝２１の波数をＺ１，第１エピ条溝２２の波数をＺ２，第２ハイポ条溝２４の波数をＺ３，第２エピ条溝２５の波数をＺ４としたとき，下記式が成立するように，各ハイポ条溝２１，２４及び各エピ条溝２２，２５は形成される。

（Ｚ１／Ｚ２）×（Ｚ３／Ｚ４）＝２
望ましくは，中心軸線Ｘ１に対する偏心軸線Ｘ２の偏心量を前述のようにｅとして，第１ハイポ条溝２１，第１エピ条溝２２，第２ハイポ条溝２４，第２エピ条溝２５の基準ピッチ円半径を，それぞれＲ１，Ｐ１，Ｒ２，Ｐ２としたとき，ｅ：Ｒ１：Ｐ１：Ｒ２：Ｐ２＝１：４：３：３：２とすると共に，図示例ように，Ｚ１＝８，Ｚ２＝６，Ｚ３＝６，Ｚ４＝４とするか，又はｅ：Ｒ１：Ｐ１：Ｒ２：Ｐ２＝１：３：２：４：３とすると共に，Ｚ１＝６，Ｚ２＝４，Ｚ３＝８，Ｚ４＝６とするとよい。

尚，図示例では，８波の第１ハイポ条溝２１と６波の第１エピ条溝２２とが７箇所で重なり，この７箇所の重なり部に７個の第１伝動ボール２３が介装され，また６波の第２ハイポ条溝２４と４波の第２エピ条溝２５とが５箇所で重なり，この５箇所の重なり部に５個の第２伝動ボール２６が介装される。

再び図１において，前記カバー８には，第１差動部材１６及び第２差動部材１７の外周面間の段差部に配置される環状凹部２７が形成され，この環状凹部２７にリングギヤ３の環状の腕部３ａが配置されると共に，この腕部３ａが第２ボルト１０によりカバー８に固着される。リングギヤ３は，上記腕部３ａの外周に，歯部３ｃを有するリム部３ｂが一体に形成される。そのリム部３ｂは，腕部３ａの左右両側に張り出すように形成される。

こうして，リングギヤ３は，その少なくとも一部が第２差動部材１７の外周に位置するように配置される。またリングギヤ３は，その一部が，中心軸線Ｘ１に沿って投影した投影面上で入力部材７及び第２差動部材１７と重なるように配置される。

尚，図１中，符号２９はオイルシールである。

次に，この実施形態の作用について説明する。

いま，左方の駆動車軸Ｓ１を固定することで，第１出力軸１１及び偏心軸１８を固定した状態において，駆動ギヤ２からリングギヤ３を駆動し，カバー８を介して入力部材７を中心軸線Ｘ１周りに回転させると，入力部材７の８波の第１ハイポ条溝２１が第１差動部材１６の６波の第１エピ条溝２２を第１伝動ボール２３を介して駆動するので，入力部材７が８／６の増速比をもって第１差動部材１６を駆動することになる。そして，第１差動部材１６の回転によれば，第１差動部材１６の６波の第２ハイポ条溝２４が第２差動部材１７の４波の第２エピ条溝２５を第２伝動ボール２６を介して駆動するので，第１差動部材１６が６／４の増速比をもって第２差動部材１７を駆動することになる。結局，入力部材７は，（Ｚ１／Ｚ２）×（Ｚ３／Ｚ４）＝（８／６）×（６／４）＝２の増速比をもって第２差動部材１７，即ち第２出力軸１２を駆動することになる。

また右方の駆動車軸Ｓ２を固定することで，第２出力軸１２及び第２差動部材１７を固定した状態において，入力部材７を回転させると，入力部材７の第１差動部材１６に対する駆動と，第１差動部材１６の，不動の第２差動部材１７に対する駆動反力とにより，第１差動部材１６は，偏心軸１８周りに自転しつゝ，中心軸線Ｘ１周りに公転して，偏心軸１８を中心軸線Ｘ１周りに駆動する。その結果，入力部材７は，２倍の増速比をもって第１出力軸１１を駆動することになる。

而して，第１及び第２出力軸１１，１２の負荷がバランスしたり，相互に変化したりすると，第１差動部材１６の自転量及び公転量が無段階に変化し，両出力軸１１，１２の回転数の平均値が入力部材７の回転数と等しくなる。こうして，入力部材７の回転は，第１及び第２出力軸１２に分配され，したがってリングギヤ３の回転を左右の駆動車軸Ｓ１，Ｓ２に分配することができる。

その際，Ｚ１＝８，Ｚ２＝６，Ｚ３＝６，Ｚ４＝４とするか，又はＺ１＝６，Ｚ２＝４，Ｚ３＝８，Ｚ４＝６とすることにより，必要最少限度の波数をもって，差動機能を確保しつゝ構造の簡素化を図ることができる。

ところで，この差動装置Ｄは，入力部材７と，この入力部材７の一側に隣接する第１差動部材１６と，この第１差動部材１６の一側に隣接する第２差動部材１７とを備えるので，従来一般のベベルギヤ式の差動装置に比して，全体をコンパクトに構成することができ，特に軸方向寸法の短縮化を効果的に図ることができる。

しかも入力部材７の回転トルクは，第１ハイポ条溝２１，複数の第１伝動ボール２３及び第１エピ条溝２２を介して第１差動部材１６に，また第１差動部材１６の回転トルクは，第２ハイポ条溝２４，複数の第２伝動ボール２６及び第２エピ条溝２５を介して第２差動部材１７にそれぞれ伝達されるので，入力部材７と第１差動部材１６，第１差動部材１６と第２差動部材１７の各間では，トルク伝達が第１及び第２伝動ボール２３，２６が存在する複数箇所に分散して行われることになり，入力部材７，第１，第２差動部材１６，１７及び第１，第２伝動ボール２３，２６等の伝動部材の強度増及び軽量化を図ることができ，高負荷用の差動装置Ｄを提供することができる。

またリングギヤ３は，入力部材７及び第１差動部材１６よりも小径の第２差動部材１７の外周に配置されて，デフケース６のカバー８に結合されるので，第２差動部材１７の外周のデッドスペースをリングギヤ３の配設に利用することができ，リングギヤ３付きの差動装置Ｄのコンパクト化を図ることができる。

またリングギヤ３は，その一部が，中心軸線Ｘ１に沿って投影した投影面上で入力部材７及び第２差動部材１７と重なるように配置されるので，入力部材７及び第１差動部材１６の側方のデッドスペースをリングギヤ３の配設に利用することができ，リングギヤ３付きの差動装置Ｄのコンパクト化を図ることができる。

またカバー８には，第１差動部材１６及び第２差動部材１７の外周面間の段差部に配置される環状凹部２７が形成され，この環状凹部２７にリングギヤ３の環状の腕部３ａが配置されると共に，この腕部３ａが第２ボルト１０によりカバー８に固着されるので，カバー８に干渉されることなく，第２差動部材１７の外周にリングギヤ３を配置することが可能となる。

次に，図４に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では，カバー８は入力部材７の外周に溶接３１により結合される。またリングギヤ３の環状の腕部３ａは，カバー８の環状凹部２７において溶接３２により固着される。その際，リングギヤ３のリム部３ｂは，腕部３ａから入力部材７側の片側に張り出すように形成される。その他の構成は，前実施形態と同様であるので，図４中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施形態によれば，第２差動部材１７の外周のデッドスペースをリングギヤ３の配設に利用しながら，差動装置Ｄの狭い軸方向幅内にリングギヤ３を配設することが可能となり，リングギヤ３付きの差動装置Ｄの一層のコンパクト化を図ることができる。

以上，本発明の実施形態を説明したが，本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば，各伝動ボール２３，２６に代えて伝動ローラを用いることもできる。また差動装置Ｄを，前，後輪駆動車両における前，後輪伝動系に適用することもできる。

Ｄ・・・・差動装置
Ｘ１・・・中心軸線
Ｘ２・・・偏心軸線
３・・・・リングギヤ
７・・・・入力部材
８・・・・カバー
１１・・・第１出力軸
１２・・・第２出力軸
１６・・・第１差動部材
１７・・・第２差動部材
１８・・・偏心軸
２１・・・第１ハイポ条溝
２２・・・第１エピ条溝
２３・・・第１伝動転がり体（第１伝動ボール）
２４・・・第２ハイポ条溝
２５・・・第２エピ条溝
２６・・・第２伝動転がり体（第２伝動ボール）
２７・・・環状凹部

Claims (3)

1. 入力部材（７）の回転を中心軸線（Ｘ１）上に相対回転可能に並ぶ第１出力軸（１１）及び第２出力軸（１２）に分配する差動装置において，
   前記中心軸線（Ｘ１）上に回転可能に配置される前記入力部材（７）と，前記中心軸線（Ｘ１）から偏心した偏心軸線（Ｘ２）上に位置しつゝ前記中心軸線（Ｘ１）周りに公転し得るように前記第１出力軸（１１）に一体的に連結される偏心軸（１８）と，前記入力部材（７）の一側に隣接して配置され，前記偏心軸（１８）上で自転しながら前記中心軸線（Ｘ１）周りに公転し得る，前記入力部材（７）よりも小径の第１差動部材（１６）と，この第１差動部材（１６）の一側に隣接して前記中心軸線（Ｘ１）上で回転し得るように前記第２出力軸（１２）に一体的に連結される，前記第１差動部材（１６）よりも小径の第２差動部材（１７）と，前記入力部材（７）に結合されて前記第１及び第２差動部材（１６，１７）を覆うカバー（８）とを備え，
   前記入力部材（７）の，前記第１差動部材（１６）との対向側面に，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる第１ハイポ条溝（２１）を形成する一方，前記第１差動部材（１６）の，前記入力部材（７）との対向側面に，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びると共に前記第１ハイポ条溝（２１）と複数箇所で重なる第１エピ条溝（２２）を形成し，これら第１ハイポ条溝（２１）及び第１エピ条溝（２２）の重なり部に第１伝動転がり体（２３）を介装し，
   また前記第１差動部材（１６）の，前記第２差動部材（１７）との対向側面に，ハイポサイクロイド曲線に沿って周方向に延びる第２ハイポ条溝（２４）を形成する一方，前記第２差動部材（１７）の，前記第１差動部材（１６）との対向側面に，エピサイクロイド曲線に沿って周方向に延びると共に前記第２ハイポ条溝（２４）と複数箇所で重なる第２エピ条溝（２５）を形成し，これら第２ハイポ条溝（２４）及び第２エピ条溝（２５）の重なり部に第２伝動転がり体（２６）を介装し，
   前記第１ハイポ条溝（２１）の波数をＺ１，前記第１エピ条溝（２２）の波数をＺ２，前記第２ハイポ条溝（２４）の波数をＺ３，前記第２エピ条溝（２５）の波数をＺ４としたとき，
   （Ｚ１／Ｚ２）×（Ｚ３／Ｚ４）＝２
   上式を成立させ，
   前記第２差動部材（１７）の外周に，前記カバー（８）に結合されるリングギヤ（３）を配置することを特徴とする差動装置。
2. 請求項１に記載の差動装置において，
   前記中心軸線（Ｘ１）に沿って投影した投影面上で前記リングギヤ（３）の少なくとも一部が前記入力部材（７）及び前記第１差動部材（１６）と重なることを特徴とする差動装置。
3. 請求項１に記載の差動装置において，
   前記カバー（８）に，前記第１差動部材（１６）及び第２差動部材（１７）の外周面間の段差部に配置される環状凹部（２７）を形成し，この環状凹部（２７）にリングギヤ（３）の少なくとも一部を配置して，このリングギヤ（３）を前記カバー（８）に固着することを特徴とする差動装置。

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