JPH09242846A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク増幅作用を有する差動装置を小型化、
軽量化する。 【解決手段】 プロペラシャフト１２の回転動力を差動
機構１８によって第１ドライブピニオン３０および円筒
部３６に分配し、第１ドライブピニオン３０の動力を第
１減速機構３４により減速、すなわちトルク増幅して右
側車軸１４に伝達する一方、円筒部３６の動力をカウン
タドライブギヤ３８およびカウンタドリブンギヤ４０を
介して第２ドライブピニオン４２に伝達し、更に第２減
速機構４６により減速、すなわちトルク増幅して左側車
軸１６に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は差動装置に係り、特
に、トルク増幅作用を有する差動装置を小型でコンパク
トに構成する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】単一の入力部材の回転動力を、傘歯車式
或いは遊星歯車式の差動機構を介して一対の第１出力部
材および第２出力部材に減速して差動可能、すなわち相
対回転可能に伝達する差動装置が、自動車の左右の駆動
輪に動力を分配する終減速装置などに用いられている。
特開平４−２３０４２４号公報に記載されている装置は
その一例で、プロペラシャフト（入力部材）に設けられ
た小径のドライブピニオンから、傘歯車式の差動機構の
デフケースに固定された大径のリングギヤへ動力伝達を
行うことによって減速し、差動機構を介して左右の車軸
（出力部材）に動力を分配するようになっている。一対
の出力部材が入力部材に対して減速回転させられること
により、動力分配に伴うトルクの低下が抑制され、或い
は入力部材よりも大きなトルクで出力部材が回転させら
れる。

【０００３】図４は、かかる従来の自動車用終減速装置
に用いられている差動装置の一例で、この差動装置１０
０は、図示しないプロペラシャフトに連結された小径の
ドライブピニオン（入力部材）１０２および大径のリン
グギヤ１０４を介して傘歯車式の差動機構１０６のデフ
ケース１０８に回転動力が伝達され、ピニオンシャフト
１１０に回転自在に配設された複数のピニオンギヤ１１
２から一対のサイドギヤ１１４，１１６を介して左右の
車軸（出力部材）１１８，１２０へ動力が分配されるよ
うになっている。一対の車軸１１８，１２０、および差
動機構１０６は、ドライブピニオン１０２の回転中心線
Ｓと直角な平面内に位置する一直線Ｌまわりの回転可能
に配設されている。また、ドライブピニオン１０２およ
びリングギヤ１０４はまがり歯傘歯車或いはハイポイド
ギヤで、その噛合い歯の捩れや圧力角の影響でドライブ
ピニオン１０２には回転中心線Ｓ方向のスラスト力が作
用する一方、デフケース１０８には一直線Ｌ方向のスラ
スト力が作用するため、それ等のドライブピニオン１０
２およびデフケース１０８はそれぞれ一対ずつのテーパ
ドローラベアリンダ１２２、１２４を介してキャリア１
２６に軸方向の移動不能且つ回転可能に保持されてい
る。なお、リングギヤ１０４は複数のボルト１２８によ
ってデフケース１０８に固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の差動装置は、入力部材から差動機構へ動力伝
達する際に減速、すなわちトルク増幅が行われるため、
差動機構の各部材に大きなトルクが加わることになり、
大型（大径）の差動機構を採用する必要があった。前記
図４の差動装置１００について具体的に説明すると、図
５の骨子図に示すようにドライブピニオン１０２のトル
クをＴ_P 、リングギヤ１０４とドライブピニオン１０２
とのギヤ比をｉｆとすると、差動機構１０６に伝達され
るトルクはＴ_P ×ｉｆとなり、両車軸１１８，１２０に
伝達されるトルクはＴ_P ×ｉｆ／２となる。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、トルク増幅作用を有
する差動装置を小型化、軽量化することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、単一の入力部材の回転動力を、その入
力部材の回転中心線と略直角な平面内に一直線上に配設
された一対の第１出力部材および第２出力部材に減速し
て差動可能に伝達する差動装置であって、(a)前記入力
部材の回転動力を、その入力部材の回転中心線と同軸上
に配設された一対の第１中間回転部材および第２中間回
転部材に差動可能に伝達する差動機構と、(b) 前記第１
中間回転部材に相対回転不能に設けられた第１小歯車、
および前記第１出力部材に相対回転不能に設けられてそ
の第１小歯車と噛み合わされたその第１小歯車よりも大
径の第１大歯車から成る第１減速機構と、(c) 前記第２
中間回転部材と略平行に前記一直線と略平行な方向へ離
間して配設された第３中間回転部材と、(d) 前記第２中
間回転部材の回転動力を前記第３中間回転部材に伝達す
る動力伝達手段と、(e) 前記第３中間回転部材に相対回
転不能に設けられた第２小歯車、および前記第２出力部
材に相対回転不能に設けられるとともに前記第１大歯車
と同じ方向へ回転するように前記第２小歯車と噛み合わ
されたその第２小歯車よりも大径の第２大歯車から成る
第２減速機構とを有することを特徴とする。

【０００７】

【発明の効果】このような差動装置においては、差動機
構によって第１中間回転部材および第２中間回転部材に
動力を分配した後、第１減速機構および第２減速機構に
よって減速、すなわちトルク増幅し、第１出力部材およ
び第２出力部材に動力伝達を行うようになっているた
め、差動機構に大きなトルクを加える必要がないととも
に、減速機構の大歯車に作用するトルクも一対の出力部
材に作用するトルクと同じであり、各部に要求される機
械的強度が低減されて小型の差動機構、減速機構を採用
できる。また、第１中間回転部材および第２中間回転部
材は入力部材の回転中心線と同軸上に配設され、第２出
力部材には、第１中間回転部材と略平行に配設された第
３中間回転部材を介して動力が伝達されるため、小型の
差動機構、減速機構を採用できることと相まって差動装
置全体を小型で且つ軽量に構成することが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】かかる本発明の好適な実施態様を
説明する。（実施態様１）前記第２中間回転部材から前
記第２出力部材までの減速比と、前記第１中間回転部材
から前記第２出力部材までの減速比とが同じになるよう
に、それ等の動力伝達経路のギヤ比が設定されている。
この場合には、差動機構に差動が無ければ第１出力部材
および第２出力部材が等速回転させられるようになり、
自動車の終減速装置などに好適に適用される。但し、自
動車の終減速装置以外に適用することも可能である。

【０００９】（実施態様２）実施態様１において、前記
動力伝達手段は、前記第２中間回転部材の回転動力を前
記第３中間回転部材に回転数は同じで回転方向は反対に
して伝達するカウンタ歯車列で、前記第２小歯車は前記
第１小歯車と同じ径寸法で、前記第２大歯車は前記第１
大歯車と同じ径寸法である。なお、動力伝達手段として
チェーンなどを利用することも可能である。

【００１０】（実施態様３）前記差動機構は傘歯車式の
もので、デフケースが前記入力部材と一体的に回転させ
られることによりピニオンギヤを介して一対のサイドギ
ヤに差動可能に動力伝達を行う。但し、本発明の実施に
際しては遊星歯車式の差動機構を採用することも可能で
ある。

【００１１】（実施態様４）実施態様２において、前記
カウンタ歯車列は、前記第２中間回転部材および前記第
３中間回転部材にそれぞれ配設されるとともに同じ径寸
法で互いに噛み合わされた一対のカウンタドライブギヤ
およびカウンタドリブンギヤである。これは最も簡単な
歯車列で、差動装置が小型且つ軽量に構成されるが、本
発明の実施に際しては３個以上の歯車を用いた歯車列を
採用することも可能である。

【００１２】（実施態様５）前記第１大歯車および第２
大歯車は背中合せに相対回転可能に配設され、前記第１
小歯車および第２小歯車との噛合いに伴うスラスト力に
より互いに当接させられるとともに、その当接によって
該スラスト力を相殺するようになっている。この場合
は、それ等の第１大歯車および第２大歯車を回転可能に
支持するためのベアリングとして、図４の従来装置に記
載のテーパドローラベアリング１２２や１２４を用いる
ことが必ずしも必要でなく、安価なボールベアリングな
どを採用できるとともに、背面の摩擦係数μを適当に設
定したり、適当な摩擦係数μの摩擦板を介在させたりす
ることにより、所定の差動制限力を発生させることがで
きる。

【００１３】（実施態様６）上記実施態様５において、
第１大歯車および第２大歯車の相対向する背面には前記
一直線を中心として環状溝が形成され、両者に跨がって
リング状のカラーが配設されている。この場合は、第１
大歯車および第２大歯車がカラーによって芯出しされる
とともに、それ等の姿勢が一直線と同軸に保持され、前
記スラスト力によるこじりなどが防止される。このカラ
ーの存在で第１大歯車と第２大歯車との間に隙間が生じ
る場合には、カラーの摩擦係数μによって所定の差動制
限力が得られるようにすることもできる。

【００１４】（実施態様７）実施態様４において、前記
第１中間回転部材および第２中間回転部材は前記差動機
構を介して軸方向の相対移動不能とされ、該第１中間回
転部材に配設された第１小歯車、および該第２中間回転
部材に配設されたカウンタドライブギヤは、噛合歯が互
いに反対方向へ捩じれ、噛合いに伴うスラスト力を相殺
するようになっている。この場合は、入力部材から回転
動力が伝達される差動機構のデフケースなどを回転可能
に支持するためのベアリングとして、図４の従来装置に
記載のテーパドローラベアリング１２２や１２４を用い
ることが必ずしも必要でなく、安価なボールベアリング
などを採用できる。

【００１５】なお、上記第１小歯車および第１大歯車、
第２小歯車および第２大歯車としては、傘歯車やハイポ
イドギヤが好適に用いられる。

【００１６】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例である差動装
置が自動車用終減速装置に用いられている場合の一例
で、この差動装置１０は、入力部材としてのプロペラシ
ャフト１２の回転動力を、そのプロペラシャフト１２の
回転中心線である第１中心線Ｓ１と直角な平面内に位置
する一直線Ｌ上に配設された一対の右側車軸１４および
左側車軸１６に減速して差動可能に伝達するものであ
る。第１中心線Ｓ１および一直線Ｌは、本実施例では一
平面（図１の紙面）内に位置させられ、互いに直交する
ようになっている。プロペラシャフト１２には、第１中
心線Ｓ１まわりの回転可能に配設された傘歯車式差動機
構１８のデフケース２０がスプライン嵌合等によって相
対回転不能に連結され、一体的に回転させられるように
なっており、第１中心線Ｓ１と直交するようにデフケー
ス２０に配設されたピニオンシャフト２２に回転自在に
取り付けられた複数のピニオンギヤ２４から一対のサイ
ドギヤ２６，２８に動力が分配される。

【００１７】サイドギヤ２６には、第１中心線Ｓ１と同
軸上に配設された第１ドライブピニオン３０の軸部３０
ａがスプライン嵌合等により相対回転不能に、且つスナ
ップリング等により軸方向の相対移動不能に連結されて
いる。この第１ドライブピニオン３０は、デフケース２
０から外部に突き出す先端部に小径のまがり歯傘歯車３
０ｂを備えており、前記右側車軸１４にスプライン嵌合
等により相対回転不能に取り付けられた第１リングギヤ
３２と噛み合わされている。第１リングギヤ３２はまが
り歯傘歯車３０ｂよりも大径であり、所定の減速比で減
速回転させられる。上記第１ドライブピニオン３０は第
１中間回転部材で、そのまがり歯傘歯車３０ｂは第１小
歯車、第１リングギヤ３２は第１大歯車に相当し、それ
等のまがり歯傘歯車３０ｂおよび第１リングギヤ３２に
よって第１減速機構３４が構成されている。また、右側
車軸１４は第１出力部材に相当する。

【００１８】前記サイドギヤ２８は、前記第１ドライブ
ピニオン３０の軸部３０ａの外周側に相対回転可能に嵌
合されているとともに、デフケース２０から外部に突き
出す円筒部３６にはカウンタドライブギヤ３８がスプラ
イン嵌合等により相対回転不能、且つスナップリング等
により軸方向の相対移動不能に配設されている。カウン
タドライブギヤ３８は、第１中心線Ｓ１と平行な第２中
心線Ｓ２まわりの回転可能に配設されたカウンタドリブ
ンギヤ４０と噛み合わされており、そのカウンタドリブ
ンギヤ４０は、第２中心線Ｓ２まわりの回転可能に配設
された第２ドライブピニオン４２の軸部４２ａにスプラ
イン嵌合等により相対回転不能、且つスナップリング等
により軸方向の相対移動不能に取り付けられている。カ
ウンタドライブギヤ３８およびカウンタドリブンギヤ４
０は、径寸法が等しいはすば歯車にて構成されており、
第２ドライブピニオン４２はサイドギヤ２８に対して反
対方向へ同じ回転数で回転させられる。これ等のカウン
タドライブギヤ３８およびカウンタドリブンギヤ４０は
カウンタ歯車列で動力伝達手段に相当し、円筒部３６は
第２中間回転部材に相当し、第２ドライブピニオン４２
は第３中間回転部材に相当する。なお、上記第２中心線
Ｓ２は、第１中心線Ｓ１と平行に前記一直線Ｌと略平行
な方向、具体的には図１の左方向へ離間して設定されて
おり、これ等の第１中心線Ｓ１、第２中心線Ｓ２、およ
び一直線Ｌは同一の平面内に位置させられている。ま
た、上記カウンタドライブギヤ３８の噛合歯は、前記ま
がり歯傘歯車３０ｂの噛合歯の捩れ方向と反対方向へ傾
斜させられている。

【００１９】第２ドライブピニオン４２は、前記まがり
歯傘歯車３０ｂと同じ大きさのまがり歯傘歯車４２ｂを
先端部に備えており、前記左側車軸１６にスプライン嵌
合等により相対回転不能に取り付けられた第２リングギ
ヤ４４と噛み合わされている。第２リングギヤ４４は前
記第１リングギヤ３２と同じ径寸法で、その第１リング
ギヤ３２と同じ方向へ回転させられるようにまがり歯傘
歯車４２ｂと噛み合わされている。具体的には、これ等
の第１リングギヤ３２および第２リングギヤ４４は、第
１中心線Ｓ１と第２中心線Ｓ２との間の中央で背中合せ
となるように相対回転可能に配設され、その外側で回転
方向が反対のドライブピニオン３０，４２と噛み合わさ
れることにより同じ方向へ回転させられるのである。ま
た、まがり歯傘歯車３０ｂ、４２ｂとの噛合いに伴って
作用するスラスト力により、両リングギヤ３２，４４は
互いに当接させられる。第１リングギヤ３２、第２リン
グギヤ４４の背面にはそれぞれ一直線Ｌを中心とする環
状溝が形成され、両者に跨がってリング状のカラー４８
が配設されており、このカラー４８を介して当接させら
れる。上記まがり歯傘歯車４２ｂは第２小歯車、第２リ
ングギヤ４４は第２大歯車に相当し、それ等のまがり歯
傘歯車４２ｂおよび第２リングギヤ４４によって第２減
速機構４６が構成されている。また、左側車軸１６は第
２出力部材に相当する。

【００２０】このような差動装置１０においては、プロ
ペラシャフト１２の回転動力が差動機構１８によって第
１ドライブピニオン３０および円筒部３６に分配され、
第１ドライブピニオン３０の動力は第１減速機構３４に
より減速、すなわちトルク増幅されて右側車軸１４に伝
達される一方、円筒部３６の動力はカウンタドライブギ
ヤ３８およびカウンタドリブンギヤ４０を介して第２ド
ライブピニオン４２に伝達され、更に第２減速機構４６
により減速、すなわちトルク増幅されて左側車軸１６に
伝達される。その場合に、カウンタドライブギヤ３８お
よびカウンタドリブンギヤ４０の径寸法は同じで、第１
減速機構３４および第２減速機構４６の減速比は同じで
あるため、差動機構１８に差動が無ければ両車軸１４，
１６は同じ方向へ等速回転させられる。

【００２１】ここで、かかる差動装置１０は差動機構１
８によって動力を分配した後、減速機構３４，４６によ
ってトルク増幅するようになっているため、差動機構１
８やリングギヤ３２，４４に大きなトルクが加えられる
ことがなく、各部に要求される機械的強度が低減される
とともに小型の差動機構１８、減速機構３４，４６を採
用できる。すなわち、図３の骨子図に示すようにプロペ
ラシャフト１２のトルクをＴ_P とすると、差動機構１８
に作用するトルクはＴ_P のままで、第１ドライブピニオ
ン３０および第２ドライブピニオン４２のトルクはそれ
ぞれＴ_P ／２であり、リングギヤ３２，４４とドライブ
ピニオン３０，４２とのギヤ比をｉｆとすると、両車軸
１４，１６に伝達されるトルクは図５の従来装置と同様
に（Ｔ_P／２）×ｉｆ＝Ｔ_P ×ｉｆ／２となるが、差動
機構１８には単にプロペラシャフト１２のトルクＴ_P が
作用するだけであるため図５の従来装置に比較して１／
ｉｆとなり、また、リングギヤ３２，４４に作用するト
ルクはＴ_P ×ｉｆ／２で従来装置の１／２となるのであ
る。ギヤ比ｉｆは通常２．０〜６．０程度であるため、
特に差動機構１８については大幅な小型化が可能とな
る。

【００２２】また、第１ドライブピニオン３０および第
２ドライブピニオン４２は互いに平行に配設され、第２
ドライブピニオン４２には一対のカウンタドライブギヤ
３８およびカウンタドリブンギヤ４０を介して動力が伝
達されるようになっているため、小型の差動機構１８、
減速機構３４，４６を採用できることと相まって差動装
置１０全体が小型で且つ軽量に構成される。

【００２３】因みに、従来と同程度の強度を確保しつつ
同程度のトルク伝達を行う場合、図１における左右方向
の寸法である幅寸法、上下方向の寸法である長さ寸法、
全体の重量は、図４の従来装置に比較してそれぞれ５％
程度減少、１６％程度減少、３０％程度減少することが
できた。

【００２４】また、本実施例では第１リングギヤ３２お
よび第２リングギヤ４４が背中合せに配設され、まがり
歯傘歯車３０ｂ，４２ｂとの噛合いに伴って作用するス
ラスト力によりカラー４８を介して当接させられるよう
になっているため、その当接によってスラスト力が相殺
される。図２の矢印ａは、両リングギヤ３２，４４に作
用するスラスト力である。これにより、それ等のリング
ギヤ３２，４４をキャリア５０に回転可能に配設するた
めの軸受手段としてボールベアリング５２を採用するこ
とが可能となり、図４の従来装置のようにテーパドロー
ラベアリングを用いる場合に比較して安価となる。な
お、図２ではスラスト力ａを明確に示すため、各部の断
面部分のハッチを省略してある。

【００２５】また、両リングギヤ３２，４４はカラー４
８によって芯出しされるとともに、その姿勢が一直線Ｌ
と同軸に保持されるため、前記スラスト力によるこじり
などが防止される。カラー４８は両リングギヤ３２，４
４に対して相対回転可能に摺接させられるが、カラー４
８の摩擦係数μを適当に設定したり、適当な摩擦係数μ
の摩擦板を介在させたりすることにより、所定の差動制
限力を発生させることができる。

【００２６】また、前記第１ドライブピニオン３０およ
び円筒部３６はデフケース２０を介して軸方向の相対移
動不能とされているとともに、その第１ドライブピニオ
ン３０のまがり歯傘歯車３０ｂおよび円筒部３６に配設
されたカウンタドライブギヤ３８は、噛合歯が互いに反
対方向へ捩じれているため、第１リングギヤ３２やカウ
ンタドリブンギヤ４０との噛合いに伴って作用するスラ
スト力が互いに相殺される。図２の矢印ｂは、まがり歯
傘歯車３０ｂおよびカウンタドライブギヤ３８に作用す
るスラスト力である。これにより、デフケース２０や第
１ドライブピニオン３０をキャリア５０に回転可能に配
設するための軸受手段としてボールベアリング５４，５
６を採用することが可能となり、図４の従来装置のよう
にテーパドローラベアリングを用いる場合に比較して安
価となる。

【００２７】なお、第２ドライブピニオン４２について
は、一対のテーパドローラベアリング５８によってキャ
リア５０に回転可能に保持されている。

【００２８】また、差動機構１８のデフケース２０はボ
ールベアリング５４を介してキャリア５０に保持され、
プロペラシャフト１２はそのデフケース２０にスプライ
ン嵌合などによって相対回転不能に連結されるため、図
４の従来装置のようにリングギヤ１０４を固定するため
のボルト１２８が不要となる。

【００２９】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００３０】例えば、前記実施例では第１リングギヤ３
２および第２リングギヤ４４が背中合せとなるように配
設されていたが、反対にドライブピニオン３０，４２の
外側まで離間させて噛合歯が内向きとなるように配設す
ることも可能である。

【００３１】また、前記実施例では第１ドライブピニオ
ン３０側のスラスト力が相殺されるようになっていた
が、第２ドライブピニオン４２側のスラスト力が相殺さ
れるように、噛合歯の捩れ方向を設定することもでき
る。

【００３２】また、前記実施例の減速機構３４，４６は
傘歯車を用いて構成されていたが、ハイポイドギヤを用
いることも可能である。

【００３３】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である差動装置の断面図であ
る。

【図２】図１の差動装置において、歯車の噛合いによっ
て生じるスラスト力が互いに相殺されることを説明する
図である。

【図３】図１の差動装置におけるトルク伝達時の各部の
伝達トルクを説明する図である。

【図４】従来の差動装置の一例を示す断面図である。

【図５】図４の差動装置におけるトルク伝達時の各部の
伝達トルクを説明する図である。

【符号の説明】

１０：差動装置 １２：プロペラシャフト（入力部材） １４：右側車軸（第１出力部材） １６：左側車軸（第２出力部材） １８：差動機構 ３０：第１ドライブピニオン（第１中間回転部材） ３０ｂ：まがり歯傘歯車（第１小歯車） ３２：第１リングギヤ（第１大歯車） ３４：第１減速機構 ３６：円筒部（第２中間回転部材） ３８：カウンタドライブギヤ（動力伝達手段） ４０：カウンタドリブンギヤ（動力伝達手段） ４２：第２ドライブピニオン（第３中間回転部材） ４２ｂ：まがり歯傘歯車（第２小歯車） ４４：第２リングギヤ（第２大歯車） ４６：第２減速機構 Ｓ１：第１中心線（入力部材の回転中心線） Ｌ：一直線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の入力部材の回転動力を、該入力部
   材の回転中心線と略直角な平面内に一直線上に配設され
   た一対の第１出力部材および第２出力部材に減速して差
   動可能に伝達する差動装置であって、 前記入力部材の回転動力を、該入力部材の回転中心線と
   同軸上に配設された一対の第１中間回転部材および第２
   中間回転部材に差動可能に伝達する差動機構と、 前記第１中間回転部材に相対回転不能に設けられた第１
   小歯車、および前記第１出力部材に相対回転不能に設け
   られて該第１小歯車と噛み合わされた該第１小歯車より
   も大径の第１大歯車から成る第１減速機構と、 前記第２中間回転部材と略平行に前記一直線と略平行な
   方向へ離間して配設された第３中間回転部材と、 前記第２中間回転部材の回転動力を前記第３中間回転部
   材に伝達する動力伝達手段と、 前記第３中間回転部材に相対回転不能に設けられた第２
   小歯車、および前記第２出力部材に相対回転不能に設け
   られるとともに前記第１大歯車と同じ方向へ回転するよ
   うに前記第２小歯車と噛み合わされた該第２小歯車より
   も大径の第２大歯車から成る第２減速機構とを有するこ
   とを特徴とする差動装置。