JP5067192B2 - 車両用差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車及びこれを備えた車両用差動装置に関し、特に２つのギヤ部を有する歯車、及びこれを備えた左右輪間又は前後輪のディファレンシャル装置間に配置される車両用差動装置に関する。

従来の車両用差動装置として、例えば各ギヤ軸を平行にして噛合する複数の歯車（ピニオンギヤとサイドギヤ）を備えたものがある（特許文献１）。

この車両用差動装置は、エンジントルクを受けて回転駆動されるデフケースと、このデフケース内で車軸上に配置された出力ギヤとしての１対のサイドギヤと、これら１対のサイドギヤのうち一方のサイドギヤに噛合する第１ピニオンギヤと、１対のサイドギヤのうち他方のサイドギヤ及び第１ピニオンギヤにそれぞれ噛合する２つのギヤ部を有する第２ピニオンギヤとから構成されている。

デフケースは、２つの車軸をそれぞれ挿通させる１対の車軸挿入孔を有している。デフケース内には、１対のサイドギヤ，第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤを収容するギヤ収容空間が設けられている。

１対のサイドギヤは、ギヤ収容空間に収容され、かつデフケースの回転軸線上に配置されている。１対のサイドギヤのうち一方のサイドギヤは、そのピッチ円直径が他方のサイドギヤのピッチ円直径より小さい寸法に設定されている。１対のサイドギヤの内面には、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。

第１ピニオンギヤは、１対のサイドギヤのうち一方のサイドギヤ（ピッチ円直径の小さいサイドギヤ）の周囲に配置されている。

第２ピニオンギヤは、２つのギヤ部間に段差（首部）をもつ段付き歯車によって形成されている。２つのギヤ部のうち一方のギヤ部（ピッチ円直径の小さいギヤ部）が第１ピニオンギヤに隣接し、かつ１対のサイドギヤのうち一方のサイドギヤの周囲に、また他方のギヤ部（ピッチ円直径の大きいギヤ部）が１対のサイドギヤのうち他方のサイドギヤの周囲に配置されている。

以上の構成により、車両のエンジン側からのトルクがデフケースに入力されると、デフケースのギア収納空間より回転トルクが第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤに伝達され、さらに第１ピニオンギヤ及び第２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運転状況に応じて分配され、デフケース及び第１ピニオンギヤ・第２ピニオンギヤ・１対のサイドギヤを介して２つの車軸に伝達される。

この場合、第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤが出力サイドギア間の差動にともなって自転しようとすると、デフケースのギヤ収容空間を形成する内面で摺動するため、この内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対のサイドギヤ間に差動制限トルクが発生する。

またこの文献には特に記載が無いが、各ギヤがヘリカルギアで構成される場合には、第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤから１対のサイドギヤへのトルク伝達に伴い、噛み合い面でスラスト力が発生し、これらスラスト力により１対のサイドギヤが互いに軸方向に移動して、サイドギヤ間あるいは各車軸挿入孔の内側開口周縁に圧接するため、１対のサイドギヤ間やデフケースの内面（車軸挿入孔の内側開口周縁）との間に回転摩擦抵抗を発生し、これら摩擦抵抗によっても１対のサイドギヤ間に差動制限トルクが発生する。
特開平８−２４７２５３号公報 図２

しかしながら、特許文献１の車両用差動装置によると、第２ピニオンギヤにおける２つのギヤ部間に段差（首部）が形成されているため、この段差に発生するねじりトルクに対する第２ピニオンギヤの機械的強度が低い。このため、第２ピニオンギヤにおいてねじりトルクに対する十分な機械的強度を確保するには、第２ピニオンギヤ全体のギヤ外径を大きくするか、あるいは第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤのセット数を増加する必要が生じ、ギヤ径を大きくする場合には装置全体が大型・重量化し、またセット数を増加する場合にはコスト高になるという問題があった。

また、特許文献１の車両用差動装置を左右車軸間に設置する場合には、前後車軸間に設置する場合と異なり、両車軸（左右車軸）を連結する１対のサイドギヤ間で厳密に同等な差動回転比や差動制限性能を得る必要があるが、これら１対のサイドギヤ間で厳密に同等な差動回転比や差動制限性能が得られず、このため直進時（非差動時）における左右輪へのトルク伝達性能の差異，左右旋回時の各輪速度及びトルク分配性能の不均一を招くことになる。

従って、本発明の第１の目的は、ねじりトルクに対する十分な機械的強度を確保することができる歯車、及びこの歯車を車両用差動装置に用いた場合には装置全体の大型（重量）化及びコスト高を阻止することができる車両用差動装置を提供することにある。

また、第２の目的として、釣り合いのとれた差動速度比及びトルク分配性能を有し、前後車軸間のみならず左右車軸間に配置しても用いることができる、車両用差動装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、車軸上にギヤ軸を有する１対の出力ギヤと、前記１対の出力ギヤのうち一方の出力ギヤにギヤ軸を平行にして噛合する第１ピニオンギヤと、前記１対の出力ギヤのうち他方の出力ギヤ及び前記第１ピニオンギヤにそれぞれギヤ軸を平行にして噛合する第２ピニオンギヤと、前記１対の出力ギヤ，前記第１ピニオンギヤ及び前記第２ピニオンギヤを収容するギヤ収容空間を有するデフケースとを備えた車両用差動装置において、前記１対の出力ギヤは互いにピッチ円直径が異なり、前記第２ピニオンギヤは、各ピッチ円直径が互いに異なる大小２つのギヤ部を有し、前記２つのギヤ部は、同一の歯数に設定され、かつ歯筋及び歯溝を共有し、前記歯筋及び歯溝が連続形成され、前記２つのギヤ部のうち大径のギヤ部が前記１対の出力ギヤのうち大径の出力ギヤと噛合し、前記２つのギヤ部のうち小径のギヤ部が前記第１ピニオンギヤと噛合することを特徴とする車両用差動装置を提供する。

本発明によると、ねじりトルクに対する歯車の十分な機械的強度を確保することができ、装置全体の大型・重量化及びコスト高の招来を阻止することができる。

また、本発明によると、釣り合いのとれた差動速度比及びトルク分配性能を有し、前後車軸間のみならず左右車軸間に配置しても用いることができる。

[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一部を破断して示す斜視図である。図２は、本発明の実施の最良の形態に係る車両用差動装置を説明するために示す断面図である。この車両用差動装置は、車両の前輪側又は後輪側における左車輪及び右車輪に駆動力を配分すべく、左右輪間に配置されている。図３は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のギヤ支持部を説明するために示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置の第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとの噛合位置において発生するモーメントについて説明するために示す側面図である。図４（ａ）はコースト時のモーメント発生状態を、また図４（ｂ）はドライブ時のモーメント発生状態をそれぞれ示す。なお、図４（ａ）及び（ｂ）において、各ギヤはピッチ円で示す。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置に用いられる歯車（第２ピニオンギヤ）を説明するために示す図である。図５（ａ）は正面図を、また図５（ｂ）は断面図をそれぞれ示す。

〔車両差動装置の全体構成〕
図１及び図２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駆動されるデフケース２と、このデフケース２の回転軸線Ｏ（車軸）上に配置された出力ギヤとしての１対のサイドギヤ３，４と、これらサイドギヤ３，４のうちサイドギヤ３に噛合する第１ピニオンギヤ５と、この第１ピニオンギヤ５及びサイドギヤ４にそれぞれ噛合する第２ピニオンギヤ６とから大略構成されている。

（デフケース２の構成）
デフケース２は、図１及び図２に示すように、車軸方向（回転軸線Ｏ）に沿って一方向に開口する部品挿入口２０Ａを有する第１ケースエレメント２０と、この第１ケースエレメント２０の部品挿入口２０Ａを覆う第２ケースエレメント２１とからなり、全体が回転軸線Ｏを中心として回転駆動される中空構造体によって形成されている。

第１ケースエレメント２０には、図２に示すように、部品挿入口２０Ａに連通し、かつサイドギヤ３，４及び第１ピニオンギヤ５，第２ピニオンギヤ６を収容するギヤ収容空間２０Ｂが設けられている。

また、第１ケースエレメント２０には、ギヤ収容空間２０Ｂに連通し、かつ回転軸線Ｏに沿ってデフケース２外に開口する車軸挿入孔２０Ｃが設けられている。車軸挿入孔２０Ｃは、略均一な内径をもち、右側の車軸（図示せず）を挿通させる段状の貫通孔によって形成されている。車軸挿入孔２０Ｃの内側開口周縁には、サイドギヤ４の背面部を摺動自在に支持する右サイドギヤ用の支持部２０Ｄが設けられている。

第１ケースエレメント２０の部品挿入口側端部には、デフケース外周面に突出する環状のリングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ２０Ｅが設けられている。リングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ２０Ｅには、円周方向に所定の間隔をもって並列する複数の貫通孔２０ｅ，２０ｅ，…が設けられている。

第１ケースエレメント２０の内面には、サイドギヤ３と第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ，６Ｂのうちピッチ円直径の小さいギヤ部６Ａ）との間に位置し、かつ車軸挿入孔２０Ｃの内側開口周縁から第２ケースエレメント側に向かって突出する断面略弓形状のギヤ支持部２０Ｆが一体に設けられている。ギヤ支持部２０Ｆは、図３に示すように、第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ａの軸線ｓとデフケース２の回転軸線Ｏとを結ぶ仮想線Ｖを遮断する位置に配置されている。ギヤ支持部２０Ｆの内面は、第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ａの歯先面に適合する曲率面で形成されている。これにより、第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ａが第１ピニオンギア５との噛み合いにより発生する、デフケース２の回転軸線Ｏに向かうモーメント力をギア支持部２０Ｆで保持することが可能となり、第２ピニオンギヤ６の傾動を阻止して良好なギヤ噛合状態を維持することができる。

一方、第２ケースエレメント２１には、図２に示すように、ギヤ収容空間２０Ｂに連通し、かつ回転軸線Ｏに沿ってデフケース２外に開口する車軸挿入孔２１Ａが設けられている。車軸挿入孔２１Ａは、略均一な内径をもち、左側の車軸（図示せず）を挿通させる段状の貫通孔によって形成されている。車軸挿入孔２１Ａの内側開口周縁には、サイドギヤ５の背面部を摺動自在に支持する左サイドギヤ用の支持部２１Ｂが設けられている。

また、第２ケースエレメント２１には、車軸挿入孔２１Ａの内側開口周縁から第１ケースエレメント側に向かって突出し、かつ第１ピニオンギヤ５の片側端面を支持する凸部２１Ｃが一体に設けられている。

第２ケースエレメント２１の第１ケースエレメント側開口端部には、デフケース外周面に突出する環状のリングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ２１Ｄが設けられている。リングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ２１Ｄには、円周方向に所定の間隔をもって並列する複数の貫通孔２１ｄ，２１ｄ，…が設けられている。

（サイドギヤ３の構成）
サイドギヤ３は、図２に示すように、各外径が互いに異なるボス部３Ａ及びギヤ部３Ｂを有する略環状のヘリカルギヤ（第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６の各外径より大きい外径を有する歯車）からなり、そのボス部３Ａを車軸挿入孔２０Ｃ内に挿入して右サイドギヤ用の支持部２０Ｄに摺動自在に支持され、かつデフケース２内（第１ケースエレメント２０のギヤ収容空間２０Ｂ）に回転自在に収容されている。そして、ギヤ軸を回転軸線Ｏ（車軸）上に配置して第１ピニオンギヤ５に噛合するように構成されている。

また、サイドギヤ３は、第１ピニオンギヤ５に対するギヤ噛み合い歯幅ａがサイドギヤ４の第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ，６Ｂのうちピッチ円直径の大きいギヤ部６Ｂ）に対するギヤ噛み合い歯幅ｂより大きい寸法に設定されている。これにより、サイドギヤ３が第１ピニオンギヤ５と軸線方向に広い範囲にわたって噛合することが可能となり、車両用差動装置１における全ギアの中で唯一２つの異なるギア（サイドギヤ３，第２ピニオンギヤ６）と噛合する第１ピニオンギヤ５の、第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ）及びサイドギヤ３に対する安定したギヤ噛合状態及び充分な機械的強度を得ることができる。サイドギヤ３内には、右側の車軸（図示せず）が車軸挿入孔２０Ｃを挿通してスプライン嵌合されている。

（サイドギヤ４の構成）
サイドギヤ４は、図２に示すように、各外径が互いに異なるボス部４Ａ及びギヤ部４Ｂを有する略環状のヘリカルギヤ（第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６の外径より大きい外径を有する歯車）からなり、そのボス部４Ａを車軸挿入孔２１Ａ内に挿入して左サイドギヤ用の支持部２１Ｂに摺動自在に支持され、かつデフケース２内（第１ケースエレメント２０のギヤ収容空間２０Ｂ）に回転自在に収容されている。そして、ギヤ軸を回転軸線Ｏ（車軸）上に配置して第２ピニオンギヤ６の（ギヤ部６Ａ，６Ｂのうちピッチ円直径の大きいギヤ部６Ｂ）に噛合するように構成されている。

また、サイドギヤ４は、そのピッチ円直径がサイドギヤ３のピッチ円直径より大きい寸法に、歯数がサイドギヤ３の歯数と同一の歯数にそれぞれ設定されている。サイドギヤ４内には、左側の車軸（図示せず）が車軸挿入孔２１Ａを挿通してスプライン嵌合されている。

サイドギア３とサイドギヤ４とは、それぞれがワッシャ１００を介して互いに対向する一方側端面３０Ａ，４０Ａ（センター部位）をもち、それぞれのワッシャ１００との摩擦摺動径（摩擦摺動面積）および摩擦係数が略同等となるように構成されている。
また、車軸挿入孔２０Ｃ，２１Ａの内側開口周縁にそれぞれ対向する他方側端面３０Ｂ，４０Ｂ（エンド部位）においては、図２に示すように左サイドギア用の支持部２１Ｂに環状の凹部（逃げ溝）２１０Ｂを設けることにより、それぞれのエンド部位での摩擦摺動径（摩擦摺動面積）および摩擦係数も略同等となるように構成されている。

図２に示すようにサイドギヤ３，４の内孔３０Ｃ，４０Ｃのうち内孔３０Ｃの一部に段状の逃げ部３００Ｃを設けることにより、サイドギヤ３，４におけるスプライン嵌合部の軸線方向寸法も略同等の寸法に設定されている。

（第１ピニオンギヤ５の構成）
第１ピニオンギヤ５は、図２に示すように、ヘリカルギヤからなり、デフケース２内（第１ケースエレメント２０のギヤ収容空間２０Ｂ）に回転自在に収容されている。そして、第２ピニオンギヤ５のギヤ部（ギヤ部６Ａ，６Ｂのうちピッチ円直径が小さいギヤ部６Ａ）及びサイドギヤ３にギヤ軸を平行にして噛合するように構成されている。

（第２ピニオンギヤ６の構成）
第２ピニオンギヤ６は、図２に示すように、各ピッチ円直径ｄ_１，ｄ_２（ｄ_１＜ｄ_２）及び各ねじれ角β_１，β_２（β_１＜β_２）が互いに異なる大小２つのギヤ部６Ａ，６Ｂ（ギヤ部６Ａがピッチ円直径ｄ_１，ねじれ角β_１の歯車諸元を、ギヤ部６Ｂがピッチ円直径ｄ_２，ねじれ角β_２の歯車諸元をもつ）を有するヘリカルギヤからなり、第１ピニオンギヤ５及びサイドギヤ４に噛合し、デフケース２内（第１ケースエレメント２０のギヤ収容空間２０Ｂ）に回転自在に収容されている。

ギア部６Ａが噛合する第１ピニオンギア５との噛み合い反力は、サイドギア３を経由して右車輪に伝達されるトルクに連動する。また、ギア部６Ｂが噛合するサイドギア４との噛み合い反力は、左車輪に伝達されるトルクに連動する。よって、直進時（非差動時）や、旋回時（差動時）におけるトルク分配性能の左右差を充分小さくするためには、左右輪トルクが均等な状態において、第２ピニオンギアのギア部６Ａとギア部６Ｂにそれぞれ発生する軸方向分力を、充分に相殺できる構成にしておく必要がある。

左右輪トルクが均等な状態におけるギア部６Ａに発生する接線方向（円周方向）分力をＦｔ_１、ギア部６Ｂに発生する接線方向分力をＦｔ_２とすると、
Ｆｔ_２＝Ｆｔ_１・（ｄ_１/ｄ_２）であり、ｄ_１＜ｄ_２の場合には Ｆｔ_２＞Ｆｔ_１となる。

また、ギア部６Ａに発生する軸方向（スラスト）分力をＦｘ_１、ギア部６Ｂの軸方向分力をＦｘ_２とすると、Ｆｘ_１＝Ｆｔ_１・ｔａｎβ_１、 Ｆｘ_２＝Ｆｔ_２・ｔａｎβ_２となる。

ここで、それぞれのギア部で発生する軸方向分力がバランスし相殺できる条件は、
Ｆｔ_１・ｔａｎβ_１＝Ｆｔ_２・ｔａｎβ_２＝Ｆｔ_１・（ｄ_１/ｄ_２）・ｔａｎβ_２である。

よって、β_２＝ｔａｎ^-1{(ｄ_２/ｄ_１)・ｔａｎβ_１}となり、ｄ_１＜ｄ_２の場合は、β_２はβ_１より相当分の角度を大きくしておけば良いことになる。

ギヤ部６Ｂのピッチ円直径ｄ_２は、ギヤ部６Ａのピッチ円直径ｄ_１よりも大きい寸法に設定されている。本実施の形態では、ギヤ部６Ａのピッチ円直径ｄ_１に対しギヤ部６Ｂのピッチ円直径ｄ_２を１０％大きく設定してある。

ギヤ部６Ａのねじれ角β_１は、ギヤ部６Ｂのねじれ角β_２よりも小さい角度に設定されている。本実施の形態では、ギヤ部６Ａのねじれ角β_１が３０°、ギヤ部６Ｂのねじれ角β_２が約３２．４°である。

これにより、ギヤ部６Ａ，６Ｂに同一の回転トルクが反力として作用する場合、各ギア部６Ａ，６Ｂで発生する軸方向分力が相殺され、左右輪へのトルク伝達性能の差異，左右旋回時の各輪速度及びトルク分配性能の不均一の招来を緩和することができる。

なお、仮に両ギヤ部６Ａ，６Ｂのねじれ角が同一の角度に設定されている場合、車両の直進時（非差動時）かつ左右輪トルクが均等な状態においてデフケース２から第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６に駆動力が伝達されると、第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ｂとサイドギヤ４との噛み合いによって第２ピニオンギヤ６に発生する軸方向分力よりも、第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ａと第１ピニオンギヤ５との噛み合いによって第２ピニオンギヤ６に発生する軸方向分力（ギヤ部６Ｂとサイドギヤ４との噛み合いによってピニオンギヤ６に発生するスラスト力の方向と逆方向に発生するスラスト力）の方が大きくなる。またこの結果、左右輪トルクが均等にも拘らずサイドギア３に発生するスラスト力がサイドギア４よりも大きくなる。これにより非差動時および差動時におけるトルク伝達特性が左右輪間でアンバランスが解消できない構成となってしまう。このため、本実施形態では、両ギヤ部６Ａ，６Ｂのねじれ角が同一の角度に設定されておらず、ギヤ部６Ａのねじれ角がギヤ部６Ｂのねじれ角よりも小さく設定されている。

第２ピニオンギア６のギヤ部６Ａ，６Ｂは、軸方向端面がその外周部をデフケース２（第１ケースエレメント２０と第２ケースエレメント２１）の内面に当接させないようテーパで形成されている。ギヤ部６Ｂの軸方向端面のうちデフケース２（第２ケースエレメント２１）の内面に当接する平面円形状の端面の直径及びその中心点の回転軸線Ｏからの距離は、それぞれがギヤ部６Ａの軸方向端面のうちデフケース２（第１ケースエレメント２０）の内面に当接する平面円形状の端面の直径及びその中心点の回転軸線Ｏからの距離と同一の寸法に設定されている。これにより、第２ピニオンギア６がその軸方向のいずれの向きに同等の力でデフケース２に対して押し付けられても、等しい差動制限力が発生させることが可能となる。

また、第２ピニオンギヤ６は、第１ピニオンギヤ５に噛合する位置からデフケース２の回転軸線Ｏに向かうモーメントＭをコーストモードにおいて発生させる位置に配置されている。これにより、コースト時には図４（ａ）に示すようにモーメントＭを大きく発生させることが、ドライブ時には図４（ｂ）に示すようにモーメントＭの発生を抑制することがそれぞれ可能となる。

ギヤ部６Ａ，６Ｂは、図５（ａ）に示すように、ドライブ側のギヤ噛み合い歯幅ｃ，ｄ及びコースト側のギヤ噛み合い歯幅ｅ，ｆが互いに異なる寸法（ｃ＞ｅ，ｄ＞ｆ）に設定されている。これにより、第２ピニオンギヤ６がドライブ時の負荷をコースト時の負荷より広い範囲にわたって受けることが可能となる。

また、ギヤ部６Ａ，６Ｂは、同一の歯数に設定され、かつ図５（ｂ）に示すように歯筋６０及び歯溝６１を共有して連続形成されている。そして、ギヤ部６Ａが第１ピニオンギヤ５に、ギヤ部６Ｂがサイドギヤ４にそれぞれギヤ軸を平行にして噛合するように構成されている。本実施形態ではすべての歯車は標準歯車として使用しており、ギヤ部６Ａはギア部６Ｂよりも小さなモジュールの諸元を採用し、ギア部６Ａ、６Ｂのピッチ円直径比は、サイドギヤ３，４のピッチ円直径比に等しくなる割合に設定されている。これにより、サイドギヤ３，４の差動速度比が等倍（１：１）の割合となる。

〔車両用差動装置１の動作〕
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の回りに回転駆動される。デフケース２が回転駆動されると、この回転力が第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６に伝達され、さらに第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６からサイドギヤ３，４に伝達される。この場合、左右のサイドギヤ３，４にはそれぞれ車軸（図示せず）がスプライン嵌合されているため、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・デフケース２・第１ピニオンギヤ５，第２ピニオンギヤ６・サイドギヤ３，４を介して左右の車軸に伝達される。

ここで、車両が直進状態であり、かつ左右各車輪に路面との間でスリップが発生しない場合には、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、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６がサイドギヤ３，４の中心軸回りに自転することなく公転し、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６及びサイドギヤ３，４がデフケース２と共に一体に回転するため、エンジン側からのトルクが左右両車軸に等分を基準に、静摩擦時の差動制限トルク配分内で路面反力のアンバランスに瞬時に対応してロスなく伝達され、左右各車輪が等しい回転数で回転する。

一方、例えば右側の車輪がぬかるみに落ち込んでスリップが発生した場合には、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６がサイドギヤ３，４と噛合しながら自転するため、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し、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し、エンジン側からのトルクが左右の車軸（車輪）間であらかじめ設定した不等分配比となるよう、路面反力の大きい左側の車輪により大きいトルクを分配することで左右合計の駆動力ロスを軽減し、またスリップを起こしている右側の車輪へのトルク伝達を減少させることで、そのスリップの状態を緩和する。

本実施の形態においては、デフケース２にトルクが作用した状態で第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６が回転すると、これら第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ，６Ｂ）の各歯先面がギヤ収容空間２０Ｂを形成する内面で摺動するため、この内面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３，４に差動制限トルクが発生する。

一方、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６の回転によってサイドギヤ３，４との噛み合い面で各々のギヤ（第１ピニオンギヤ５，第２ピニオンギヤ６及びサイドギヤ３，４）に回転軸方向のスラスト力が発生する。図１に示す各ギアのねじれ方向でエンジンから左右輪を駆動しているドライブモードの場合、サイドギヤ３，４に発生するスラスト力によりサイドギヤ３，４が互いに離間する方向に移動して支持部２０Ｄ，２１Ｂにそれぞれ圧接するため、サイドギヤ３と支持部２０Ｄとの間及びサイドギヤ４と支持部２１Ｂ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３，４に差動制限トルクが発生する。

また、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６においては、サイドギア３，４の伝達トルクに差がある場合に、伝達トルクの小さい側に向けてスラスト力が発生するが、この場合それぞれのピニオンギヤの端面が、相対する第１ケースエレメント２０又は第２ケースエレメント２１の内面に圧接するため、第１ピニオンギヤ５及び第２ピニオンギヤ６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３，４に差動制限トルクが発生する。

[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。

（１）第２ピニオンギヤ６における２つのギヤ部６Ａ，６Ｂ間に段差（首部）が形成されないため、ねじりトルクに対する第２ピニオンギヤ６の機械的強度を高めることができる。これにより、従来必要とした第２ピニオンギヤの拡径及びピニオンギヤセット数の増加が不要となり、装置全体の大型・重量化及びコスト高を阻止することができる。

（２）第２ピニオンギヤ６のギヤ部６Ａからデフケース２の回転軸線Ｏに向かうモーメントをギヤ支持部２０Ｆが受けることが可能となり、第２ピニオンギヤ６の傾動を阻止して良好なギヤ噛合状態を維持することができる。

（３）第２ピニオンギヤ６が第１ピニオンギヤ５に噛合する位置からデフケース２の回転軸線Ｏに向かうモーメントＭをコーストモードにおいて発生させる位置に配置されているため、コースト時にはモーメントＭを発生させることが、ドライブ時にはモーメントＭの発生を回避することがそれぞれ可能となる。

（４）ドライブ側のギヤ噛み合い歯幅ｃ及びコースト側のギヤ噛み合い歯幅ｄが互いに異なる寸法（ｃ＞ｄ）に設定されているため、第２ピニオンギヤ６がドライブ時の負荷をコースト時の負荷より広い範囲にわたって受けることが可能となる。

（５）サイドギヤ３が第１ピニオンギヤ５と軸線方向に広い範囲にわたって噛合することが可能となり、第１ピニオンギヤ５の第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ）及びサイドギヤ３に対する安定したギヤ噛合状態を得ることができる。

（６）左右車軸間の車両用差動装置として望ましい、釣り合いのとれた左右輪への差動速度比及び差動制限トルクの分配性能を得ることができる。

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左右車軸間用として説明したが、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。

（１）本実施の形態では、第２ピニオンギヤ６（ギヤ部６Ａ）のギヤ支持部２０Ｆが第２ケースエレメント側に突出する凸状のギヤ支持部である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第２ケースエレメント側に開口する凹状のギヤ支持部であってもよい。

（２）本実施の形態では、サイドギヤ３，４に噛合する第１ピニオンギア５及び第２ピニオンギヤ６がデフケース２内に２個（１対）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、複数対のピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ及び第２ピニオンギヤ）をデフケース内に配置することができる。

（３）本実施の形態では、ギヤ部６Ａ，６Ｂのピッチ円直径比がサイドギヤ３，４のピッチ円直径比に等しくなる割合に設定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、他の割合に設定し、前後車軸間用としても勿論よい。

（４）本実施の形態では、ギヤ部６Ａ，６Ｂの歯数を同じくし、かつ異なるピッチ円直径比を採用しているが、この２つのギア部の製作には同一モジュールの工具を使ってもよいし、異なるモジュールを使ってもよい。また、標準歯車としてもよいし転位歯車としてもよい。

（５）本実施の形態では、ギヤ支持部２０Ｆがギヤ部６Ａの軸線ｓとデフケース２の回転軸線Ｏとを結ぶ仮想線Ｖを遮断する位置に配置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、図６に示すようにギヤ部６Ａの軸線ｓとデフケース２の回転軸線Ｏとを結ぶ仮想線Ｖを遮断しない位置にギヤ支持部２０Ｆを配置してもよい。この場合、ギヤ支持部２０Ｆは、その先端部をサイドギヤ４の軸線方向端面内に位置付けるように延伸させてギヤ収容空間２０Ｂに収容されている。

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一部を破断して示す斜視図。 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断面図。 本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のギヤ支持部を説明するために示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る車両用差動装置の第１ピニオンギヤと第２ピニオンギヤとの噛合位置において発生するモーメントについて説明するために示す側面図。 （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用いられる歯車（第２ピニオンギヤ）を説明するために示す正面図と断面図。 本発明の実施の形態に係る車両用差動装置のギヤ支持部の変形例について説明するために示す断面図。

符号の説明

１…車両用差動装置
２…デフケース
２０…第１ケースエレメント、２０Ａ…部品挿入口、２０Ｂ…ギヤ収容空間、２０Ｃ…車軸挿入孔、２０Ｄ…右サイドギヤ用の支持部、２０Ｅ…リングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ、２０ｅ…貫通孔、２０Ｆ…ギヤ支持部
２１…第２ケースエレメント、２１Ａ…車軸挿入孔、２１Ｂ…左サイドギヤ用の支持部、２１Ｃ…凸部、２１Ｄ…リングギヤ・ケースエレメント組付用フランジ、２１ｄ…貫通孔、２１０Ｂ…凹部
３，４…サイドギヤ、３Ａ，４Ａ…ボス部、３Ｂ，４Ｂ…ギヤ部、３０Ａ，４０Ａ…一方側端面、３０Ｂ，４０Ｂ…他方側端面、３０Ｃ，４０Ｃ…内孔、３００Ｃ…逃げ部
５…第１ピニオンギヤ
６…第２ピニオンギヤ、６Ａ，６Ｂ…ギヤ部
６０…歯筋
６１…歯溝
１００…ワッシャ
Ｏ…回転軸線
ｓ…第２ピニオンギヤ６の軸線
Ｖ…仮想線
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ…ギヤ噛み合い歯幅

Claims (8)

1. 車軸上にギヤ軸を有する１対の出力ギヤと、
   前記１対の出力ギヤのうち一方の出力ギヤにギヤ軸を平行にして噛合する第１ピニオンギヤと、
   前記１対の出力ギヤのうち他方の出力ギヤ及び前記第１ピニオンギヤにそれぞれギヤ軸を平行にして噛合する第２ピニオンギヤと、
   前記１対の出力ギヤ，前記第１ピニオンギヤ及び前記第２ピニオンギヤを収容するギヤ収容空間を有するデフケースと
   を備えた車両用差動装置において、
   前記１対の出力ギヤは互いにピッチ円直径が異なり、
   前記第２ピニオンギヤは、各ピッチ円直径が互いに異なる大小２つのギヤ部を有し、
   前記２つのギヤ部は、同一の歯数に設定され、かつ歯筋及び歯溝を共有し、前記歯筋及び歯溝が連続形成され、
   前記２つのギヤ部のうち大径のギヤ部が前記１対の出力ギヤのうち大径の出力ギヤと噛合し、前記２つのギヤ部のうち小径のギヤ部が前記第１ピニオンギヤと噛合する
   ことを特徴とする車両用差動装置。
2. 前記２つのギヤ部のピッチ円直径比は、前記１対の出力ギヤのピッチ円直径比に等しい、
   請求項１に記載の車両用差動装置。
3. 前記デフケースは、前記第２ピニオンギヤの前記２つのギヤ部のうちピッチ円直径の小さいギヤ部と前記一方の出力ギヤとの間に位置し、かつ前記ピッチ円直径の小さいギヤ部の歯先面に適合する内面を有するギヤ支持部が、その先端部を前記他方の出力ギアの軸線方向端面内に位置付けるように延伸させて前記ギヤ収容空間に設けられている請求項１に記載の車両用差動装置。
4. 前記第２ピニオンギヤは、前記第１ピニオンギヤに噛合する位置から前記デフケースの回転軸線に向かうモーメントをコーストモードにおいて発生させる位置に配置されている請求項１に記載の車両用差動装置。
5. 前記第２ピニオンギヤは、ドライブ側のギヤ噛み合い歯幅及びコースト側のギヤ噛み合い歯幅が互いに異なる寸法に設定されている請求項１に記載の車両用差動装置。
6. 前記１対の出力ギヤのうち一方の出力ギヤは、前記第１ピニオンギヤに対する噛み合い歯幅が他方の出力ギヤの前記第２ピニオンギヤに対する噛み合い歯幅より大きい寸法に設定されている請求項１に記載の車両用差動装置。
7. 前記１対の出力ギヤ，前記第１ピニオンギヤ及び前記第２ピニオンギヤはヘリカルギヤからなる請求項１に記載の車両用差動装置。
8. 前記１対の出力ギヤは、各歯数が同一の歯数に設定されている請求項１に記載の車両用差動装置。
   

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