JP2001004008A - 流体圧自動車ディファレンシャル装置とそのリミテッド・スリップ機能を制御する方法 - Google Patents
流体圧自動車ディファレンシャル装置とそのリミテッド・スリップ機能を制御する方法Info
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Abstract
/制御循環路とは別の異なる簡単なオン/オフ性能を持
つ流体圧作動リミテッド・スリップ・ディファレンシャ
ル装置を提供することにある。 【解決手段】 流体圧作動リミテッド・スリップ・ディ
ファレンシャル装置10においては、リミテッド・スリ
ップ機能を全「オン」状態及び全「オフ」状態の間の任
意の状態に調整できるようにしてデフ・ケース14内で
利用できる最高流体圧力を変えるのに使う可変圧力リリ
ーフ逆止め弁68を利用する。作動流体は、デフ・ケー
ス内の流体圧力により逆止め弁作動圧力が逆止め弁作動
圧力より強い反作用力を生ずるまでは可変圧力リリーフ
逆止め弁を流通しないで、この流体システム内に最高の
圧力限度を生ずる。可変圧力リリーフ逆止め弁の作動圧
力をアクチュエータ76により選択的に制御する。アク
チュエータの動きは、可変圧力リリーフ逆止め弁の保持
力の変化に対応する。
Description
ッド・スリップ・ディファレンシャル(hydraul
ically actuated limited s
lip differential)に関する。ことに
本発明は、流体圧作動リミテッド・スリップ・ディファ
レンシャル用の外部作動可変圧力リリーフ・システムに
関する。
車軸の2本の半軸の間に連結した1組のプラネタリ・ギ
ヤを備えていた。このような駆動車軸は、自動車の各車
輪が互いに異なる速度で走行でき各駆動車輪に互いに等
しい駆動力を加えることができるという、中実車軸に勝
った利点を持つ。しかし若干の駆動条件のもとではこの
従来のディファレンシャルには切実な欠点がある。たと
えば駆動車輪が氷や泥土のようなすべりやすい表面上に
ある場合に、この車輪はすべってスピンを生じ自動車を
動かす強い駆動トルクを生じない。すべりを生じない表
面上にある他の駆動車輪はディファレンシャルが両車輪
に等しい量のトルクだけしか送出さないから、スピンを
生じている車輪と同様駆動トルクを加えることができな
い。すなわち全駆動力は、付着力の最も弱い車輪により
加わる量の2倍以上には決してならない。
動車輪に加わる重量を不つりあいにする他の条件によっ
て悪影響を受ける。カーブのまわりを高い速度で駆動す
るときは、重量は内側車輪から外側車輪に伝わる。次い
でターンから生ずる厳しい加速は、この加速により内側
車輪に加わる重量が減り従って道路付着力が減るから内
側車輪にスピンを生じさせる。同様に急速な加速中には
後部車軸アセンブリにプロペラ・シャフト反作用トルク
が生ずる。一方の車輪が部分的に負荷が低減されその牽
引力の一部を消失すると、この消失は、全利得が低い方
の牽引力を持つ車輪の利得の2倍にしかできないから反
対側の車輪の利得によっては相殺されない。
ルは、ターン時にディファレンシャルの作用に干渉しな
いディファレンシャルが各車軸に互いに等しくない量の
トルクを伝えることにより悪い牽引条件のもとで自動車
の牽引作用を向上するように構成してある。最も普通の
リミテッド・スリップ・ディファレンシャルは、2個の
サイド・ギヤ及びデフ・ケースの間にクラッチ・アセン
ブリを取付けた摩擦式のものである。従来のディファレ
ンシャルでは各サイド・ギヤとこれ等のサイド・ギヤを
スプラインばめした各車軸とはケース内でつねに自由に
回る。付加的なクラッチは、一層速くスピンする(通常
すべる)車輪から一層遅くスピンする(通常一層よい牽
引作用を持つ)車輪にトルクを伝える手段を形成する。
めした各ディスクとデフ・ケースに合うように取付けた
各板とにより1組又は2組のクラッチ・パックが構成さ
れる。すなわち各ディスクはサイド・ギヤと共に回転
し、又各板はケースと共に回転する。これ等のクラッチ
は流体圧力を加えられ又は流体圧力により作動するよう
に構成することが多い。この圧力は、操縦の必要の指示
に応じてディファレンシャルを零鎖錠から全鎖錠の状態
に調節するように必要に応じて調整する。
速度から高速度までのディファレンシャルのリミテッド
・スリップ機能を不能化する必要がある。このようなシ
ステムの1例は、ターン中に自動車の径路を制御するの
に自動車のブレーキを使う首振り安定性制御装置があ
る。首振り安定性制御機能の衝撃制動作用により自動車
の各側の車輪間に速度差を生ずる。リミテッド・スリッ
プ機能はこの速度差に関連し、首振り安定性制御機能の
妨げになる。従って牽引作用が必要な場合又首振り制御
が必要でない場合に首振り安定性制御装置のような装置
の適正な性能を確実に保つと共に他の特定の状態でリミ
テッド・スリップ機能を可能化できるように、特定の条
件中に流体圧式リミテッド・スリップ・ディファレンシ
ャルのリミテッド・スリップ機能を不能化する必要があ
る。現用の流体圧作動リミテッド・スリップ・ディファ
レンシャルでは、これ等のディファレンシャルがクラッ
チ・アセンブリを作動する流体圧供給/制御循環路とは
別個で異なる簡単なオン/オフ性能を持たない点で問題
がある。
リップ・ディファレンシャルは、一定の最高圧力限度で
圧力を安定させるように作動流体を解放するブローバイ
・シール(blow−by seal)の形を持つこと
が多い受動的圧力制御装置を使う。最低及び最高の制限
圧力の間で流体圧力を調整することのできる流体圧力供
給/制御循環路とは別個の能動的流体圧制御システムは
現今では使われていない。
御することによりリミテッド・スリップ・クラッチを係
合させ又は係合を離脱し或は任意の中間状態にセットす
ることのできる流体圧作動リミテッド・スリップ・ディ
ファレンシャル内に生ずる流体圧力の外部制御を行うこ
とにより前記の欠点を除くものである。
状態の間の任意の状態でリミテッド・スリップ機能を調
整することができるようにデフ・ケース内で利用できる
最高流体圧力を変えるのに可変圧力リリーフ逆止め弁を
利用する流体圧式のリミテッド・スリップ・ディファレ
ンシャルを提供する。
ディファレンシャルではデフ・ケースの壁は可変圧力リ
リーフ逆止め弁を備える。作動流体は、ケース内の流体
圧力が逆止め弁作動圧力より強い反作用力を生ずるまで
は逆止め弁を流通しないで、流体圧システム内に最高圧
力限度を生ずる。逆止め弁の作動圧力はアクチュエータ
・リングにより選択的に制御することができる。このア
クチュエータ・リングはケースに対し横方向に可動にす
るのがよい。このアクチュエータ・リングの運動により
逆止め弁の保持力の変化を生ずる。アクチュエータ・リ
ングをケースに押付けるときは逆止め弁の保持力はその
最高値にある。この構成ではケース内に利用できる最高
圧力は、流体圧式クラッチを十分に作動するのに十分で
あり、この場合流体式リミテッド・スリップ・ディファ
レンシャルのリミテッド・スリップ機能が生ずる。アク
チュエータ・リングをケースから遠ざかる向きに押すと
きは、逆止め弁の保持力はケース内で得られる最高圧力
と同様に減小する。アクチュエータ・リングの移動の最
も遠い点では逆止め弁の保持力はその最低値になる。こ
の状態ではケース内で得られる最高圧力は流体圧クラッ
チを作動するには十分ではなくてディファレンシャルの
リミテッド・スリップ機能が不能化する。アクチュエー
タ・リングの移動の各末端点の間の任意の点で、流体圧
クラッチ従ってリミテッド・スリプ機能の部分的作動の
できる互いに異なる最高圧力がケース内で得られる。
クチュエータ/シフト機構によりアクチュエータ・リン
グの横方向位置を外部から制御することによって調整す
ることができる。アクチュエータ/シフト機構は1つ又
は複数の自動車運転パラメータの電子装置による感知作
用と組合わせることができる。又流体圧力差動リミテッ
ド・スリップ・ディファレンシャルと共用するようにプ
ログラマブレ制御機構を使うことができる。このように
してディファレンシャルの鎖錠トルクを駆動上の要求に
合うように必要に応じ変えることができる。
付図面による以下の詳細な説明から明らかでる。
ムを備えた自動車用流体圧式のリミテッド・スリップ・
ディファレンシャル装置10の好適な実施例を添付図面
について詳細に述べる。複数の図面を通じ、対応する部
品に同様な参照数字を付した図面のうちで、先ず図1に
示すようにリミテッド・スリップ・ディファレンシャル
装置10は、回転できるデフ・ギヤ・ケース(diff
erentialgear case)14を囲む外部
ハウジング12を備える。デフ・ギヤ・ケース14は、
それぞれ半径方向外方に延びるフランジ20、22で互
いに連結した左半ケース16及び右半ケース18から又
はその他の適当な構造から形成できる。左半ケース16
には、外部ハウジング12の内部に取付けた円すいころ
軸受26により回転できるように保持した軸線方向外方
に延びるハブ224を形成してある。同様に右半ケース
18は、外部ハウジング12の内部に取付けた円すいこ
ろ軸受30により回転できるように保持した軸線方向外
方に延びるハブ28を持つ。各円すいころ軸受26、3
0は、それぞれ左半車軸32及び右半車軸34の各内端
部が貫いて延びる1対の穴と同心に外部ハウジング12
の互いに対向する側部に取付けてある。
2の前壁を貫いて延び駆動ピニオン・ギヤ38に終る。
リング・ギヤ40は、右半ケース18の外面に取付けら
れフランジ22に衝合する。各半ケース16、18は、
複数個のねじ付きファスナ42により相互に又リング・
ギヤ40に取付けてある。各ファスナ42は、フランジ
20、22に形成した穴を貫通しリング・ギヤ40のね
じ穴にねじ込んである。
e)32及び右半車軸(righthalf axl
e)34はそれぞれ左サイド・ギヤ44及び右サイド・
ギヤ46にスプラインにより連結してある。左サイド・
ギヤ44及び右サイド・ギヤ46は、各端部にピニオン
・ギヤ50をもつピニオン軸48により互いに隔離され
各ピニオン・ギヤ50が各サイド・ギヤ44、46にか
みあうようにしてある。ピニオン軸48は、ねじファス
ナ52により右半ケース18に取付けられピニオン軸4
8がデフ・ギヤ・ケース14と共に回転するようにして
ある。
(hydraulically operated m
ulti−disk wet clutch asse
mbly)54は右半ケース18内に位置させてある。
流体圧佐作動多板湿式クラッチ・アセンブリ54は、左
半車軸32及び右半車軸34の間で相対回転に対し制御
できる可変の抵抗を生ずる。流体圧佐作動多板湿式クラ
ッチ・アセンブリ54は、互いに同心に並置して重ね合
わせた複数の横方向に可動な環状のクラッチ・ディスク
から成る湿式クラッチ・パックを備える。交互のディス
ク56は、半径方向内方に突出する歯により滑動できる
ようにキー止めした複数の中間ディスク58と交互にな
っている。前記の歯は、左半車軸32にスプラインによ
り連結したトルク・ハブ60に形成した歯にかみ合う。
リ54のクラッチ・パックの左端部は環状のプレッシャ
・プレート62に係合する。クラッチ・アセンブリ54
の右端部は右半ケース18の内壁に係合する。プレッシ
ャ・プレート62は左半車軸32にスプラインにより連
結したピストン機構64により軸線方向に動かす。ピス
トン機構64は、湿式クラッチ・パックにこのパックを
右半ケース18の内壁に押付ける押圧力を加えるように
軸線方向に自由に移動する。
してない)に連結した流体通路66を形成してある。こ
のロータ・ポンプは、左半車軸32及び右半車軸34の
間の差動作用により自動的に作動される。この作動作用
が増大するのに伴い、ロータ・ポンプは流体圧力を増し
ピストン機構64を作動させる。ピストン機構64が作
動流体圧力が加わることにより作動されると、各クラッ
チ・ディスク54がプレッシャ・プレート62及び右半
ケース18の間で相互に挟み付けられることによって、
左半車軸32及び右半車軸34の間の相対回転に対し抵
抗を生ずる。
流体通路穴70とボール74により密封した密封面72
とを備えた逆止め弁68をもつ。ボール74は、流体通
路穴70内に位置しこの通路穴70の密封面72にボー
ル74を押付ける逆止め弁ばね78に押付ける環状のア
クチュエータ・リング76によって保持される。図5及
び図6に示すように環状のアクチュエータ・リング76
は、このアクチュエータ・リング76を左半ケース16
から遠ざかる向きに横方向に移動させるように複数個の
ねじファスナ80により左半ケース16に取付けてあ
る。各ファスナ80は、左半ケース16に取付けたねじ
付き部分82と、環状アクチュエータ・リング76に形
成され円筒形ばねハウジング88内に位置する付勢ばね
86の内径内にはまる円筒形本体部分84と、ばね86
より大きい直径をもつ頭部部分90とを備えばね86に
より環状アクチュエータ・リング76を左半ケース16
に向かい付勢するようにしてある。
エータ・リング76を左半ケース16に当てがうとき
は、逆止め弁ばね78は強く圧縮され高いばね力が生ず
る。作動流体は、流体圧力が逆止め弁ばね78からのば
ね力より強い反作用力を生ずることによりボール74を
その密封面72の弁座から押し離すまでは逆止め弁68
を経て流れない。この状態により流体システム内に最高
圧力限度が生ずる。環状アクチュエータ・リング76を
ケース16に当てがうときは逆止め弁68の保持力はそ
の最高値になる。この状態ではケース14内で得られる
最高圧力は流体圧クラッチ・アセンブリ54を十分に作
動するのに十分になり、リミテッド・スリップ・ディフ
ァレンシャル装置10にリミテッド・スリップ機能が生
じ、このリミテッド・スリップ特性は全「オン」状態に
ある。
度は、環状アクチュエータ・リング76の横方向位置を
外部から制御することにより調整することができる。環
状アクチュエータ・リング76はデフ・ギヤ・ケース1
4と共に回転する。フォーク・シフト機構94はアーム
96を備え、アーム96のアーム端部98は環状アクチ
ュエータ・リング76の外径部の環状唇状部延長部分1
00に適合し組合うように形成してある。フォーク・シ
フト機構94は、デフ・ハウジングすなわち外部ハウジ
ング12の外側に納めた直線アクチュエータ102によ
り横方に移動させるのがよい。フォークシフト機構94
は、環状アクチュエータ・リング76の外径部の環状唇
状部延長部分100を引付けることにより、左半ケース
16から遠ざかる向きに横方向に環状アクチュエータ・
リング76を移動させるのに使う。環状アクチュエータ
リング76をその正常な位置から遠ざかる向きに左半ケ
ース16に向かい移動させると、逆止め弁ばね78は圧
縮が弱まることによりボール74を弁座から離すのに必
要な圧力が低くて済む。このようにしてデフ・ギヤ・ケ
ース14内で得られる最高システム圧力を下げる調節機
構が得られる。アクチュエータ・リング76の位置を調
節する他の方法も本発明の範囲内で使えることが認めら
れる。
チュエータ・リング76を左半ケース16から最も遠い
限度まで移動させるとき(ばね86を十分に圧縮し終る
とき)は、逆止め弁ばね78はばね力の一層弱まる最も
弱く圧縮された状態になる。この状態ではリミテッド・
スリップ機能は十分な「オフ」状態にある。この場合、
デフ・ケース14内で得られる最高圧力がクラッチ・ア
センブリ54を係合させるだけ十分には高くなく、ディ
ファレンシャル能力に影響を及ぼさないで流体圧式のリ
ミテッド・スリップ・ディファレンシャル10のリミテ
ッド・スリップ機能を実質的に不能化するだけ、逆止め
ばね力が十分に低い。
「オフ」状態の間でリング76はこれ等の限度間の任意
の場所に移動させることができる。このようにして、こ
のシステムに利用できるリミテッド・スリップの量を種
種の自動車運転条件に合うように制限し最適にすること
のできる可変の最高システム圧力限度を流体圧式のリミ
テッド・スリップ・ディファレンシャル装置10に付与
できる。この場合牽引作用を向上するように流体圧力を
動的に制御することができる。たとえば流体圧式ディフ
ァレンシャル・システム圧力を低い値にセットする場合
には、車輪RPM又は速度差を検知し流体圧力を増大さ
せるのに制御システムを使うことができる。利用できる
圧力の増大は速度差の関数である。この場合全「オン」
条件及び全「オフ」条件の間に最適量のリミテッド・ス
リップが得られる。
ォーク・シフト機構94が横方向に移動している間に回
転して、各部品が回転しているとき又は自動車が走行し
ているときにリミテッド・スリップ・ディファレンシャ
ルの流体圧力の動的変化を生じさせる。図1には直線ア
クチュエータ96により制御されるように示してある
が、フォーク・シフト機構94を、ケーブル、棒、流体
圧装置、圧縮空気、電子ソレノイド、ボールねじ、電気
モータ、リニアモータ等により手動で作動するような種
種の機構によって外部から制御することができる。フォ
ーク・シフト作動機構はデフ・ハウジング12の内部又
は外部に納めることができる。
94の作動を1つ又は複数の自動車パラメータの電子装
置による検知及び監視と組合せることができる。又流体
圧作動リミテッド・スリップ・ディファレンシャルと共
有するようにプログラマブル制御機構を使うことができ
る。たとえば首振り安定性制御作動は、自動車速度が所
定のレベルに達したときに作動できる。この同じ速度で
フォーク・シフト機構94はリミテッド・スリップ・デ
ィファレンシャル装置10のリミテッド・スリップ機能
を解放するように作動される。自動車速度が所定のレベ
ル以下に低下するときはリミテッド・スリップ機能を
「オン」状態に戻すことができる。このようにして有効
に使うことのできる他の自動車パラメータはステアリン
グ角である。このことは、首振り安定性制御機能が必要
であるかどうかを判定するように検知することができ
る。ステアリング角の小さい値から零までの範囲でリミ
テッド・スリップ機能を利用し次いで一層大きいステア
リング角で解放することができる。これ等の方法のいず
れも、車輪RPM又は速度の差を監視することにより
「オン」位置及び「オフ」位置の間で利用できるリミテ
ッド・スリップの量を最適にする前記した方法と組合わ
せることができる。
例示しただけでなお本発明はその精神を逸脱しないで種
種の変化変型を行うことができる。
ィファレンシャル装置の水平断面図である。
力限度状態における可変圧力リリーフ・システムの部分
断面図である。
限度状態における可変圧力リリーフ・システムの部分断
面図である。
の組合せを示す図4の環状アクチュエータ・リングのA
−A線に沿う断面図である。
を作動位置で示す横断面図である。
を非作動位置で示す横断面図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 駆動軸から1対の自動車半車軸を駆動す
る流体圧自動車ディファレンシャル装置において、 外部ハウジングと、 この外部ハウジング内に回転できるように取付けたケー
ス内に位置し、自動車駆動軸及び1対の自動車半車軸の
間に連結するのに適するデフ・ギヤ・アセンブリと、 前記半車軸の間の相対回転に選択的に抵抗するように、
前記ケースと、前記半車軸の一方との間に連結され流体
圧作動クラッチ・アセンブリと、 流体圧力が、選択的にセットした最高圧力を越えるとき
に、前記ケースから作動流体を解放するのに適する可変
圧力逆止め弁と、を包含する流体圧自動車ディファレン
シャル装置。 - 【請求項2】 前記可変圧力逆止め弁を前記外部ハウジ
ングの外部から制御できるようにした請求項1の流体圧
自動車ディファレンシャル装置。 - 【請求項3】 前記可変圧力逆止め弁を、前記ケース内
の最高流体圧力を最高及び最低の解放圧力の間で制御す
るように構成した請求項1の流体圧自動車ディファレン
シャル装置。 - 【請求項4】 前記可変圧力逆止め弁に選択的に位置決
めできるアクチュエータ・リングを設け、このアクチュ
エータ・リングの位置により最高及び最低の解放圧力を
セットするようにした請求項3の流体圧自動車ディファ
レンシャル装置。 - 【請求項5】 前記最低解の放圧力が、前記流体圧クラ
ッチ・アセンブリの作動を妨げるレベルにした請求項3
の流体圧自動車ディファレンシャル装置。 - 【請求項6】 前記最高の解放圧力が、前記流体圧作動
クラッチ・アセンブリの完全な作動のできるレベルにあ
る請求項3の流体圧自動車ディファレンシャル装置。 - 【請求項7】 前記解放圧力を、前記最低の解放圧力と
前記流体圧作動クラッチ・アセンブリの部分的作動ので
きる前記最高の解放圧力との間で調整できるようにした
請求項3の流体圧自動車ディファレンシャル装置。 - 【請求項8】 前記選択的にセットする最高圧力を前記
デフ・ケースが回転している間に動的にセットし又リセ
ットするようにした請求項1の流体圧自動車ディファレ
ンシャル装置。 - 【請求項9】 前記選択的にセットする最高圧力を、少
なくとも1つの自動車パラメータに応答して定めるよう
にした請求項1の流体圧自動車ディファレンシャル装
置。 - 【請求項10】 前記少なくとも1つの自動車パラメー
タを、自動車速度、車輪速度差、ステアリング角、制動
作用、氷検出、水分検出及び首振り安定性制御システム
作動から成る群から選定した請求項8の流体圧自動車デ
ィファレンシャル装置。 - 【請求項11】 リミテッド・スリップ・ディファレン
シャルのリミテッド・スリップ機能を制御する方法にお
いて、 リミテッド・スリップ・ディファレンシャルと協働する
流体圧作動クラッチ・アセンブリ内に可変リリーフ逆止
め弁を設ける段階と、 この可変リリーフ逆止め弁と協働してシフト調整機構を
作動し前記流体圧作動クラッチ・アセンブリを作動する
際に得られる最高流体圧力をセットして前記リミテッド
・スリップ・ディファレンシャルの前記リミテッド・ス
リップ機能を制御する段階と、を包含する方法。 - 【請求項12】 前記シフト調整機構を作動する段階
が、前記可変リリーフ逆止め弁と協働する可変圧力アク
チュエータを全係合位置と全係合離脱位置との間で調整
し、前記リミテッド・スリップ・ディファレンシャル内
で得られる最高流体圧力をセットするようにする請求項
11の方法。 - 【請求項13】 前記可変圧力アクチュエータを前記リ
ミテッド・スリップ・ディファレンシャル内で得られる
最高流体圧力を変えるように選択的に位置決めする請求
項12の方法。 - 【請求項14】 自動車パラメータを感知する段階と、 この感知した自動車パラメータからのフィードバックに
応答して前記シフト調整機構を制御する段階と、をさら
に含む請求項11の方法。 - 【請求項15】 前記の感知する自動車パラメータを、
自動車速度、車輪速度差、ステアリング角、制動作用、
氷検出、水分検出及び首振り安定性制御システム作動か
ら成る群から選定する請求項14の方法。 - 【請求項16】 前記可変圧力アクチュエータの前記全
係合位置が、前記可変リリーフ逆止め弁の最高の解法圧
力に対応するようにし、前記可変圧力アクチュエータの
前記全係合離脱位置が、前記可変リリーフ逆止め弁の最
低の解放圧力に対応するようにする請求項12の方法。 - 【請求項17】 前記最低の解放圧力を、前記流体圧作
動クラッチ・アセンブリの作動を妨げるレベルにする請
求項16の方法。 - 【請求項18】 前記最高の解放圧力を、前記流体圧作
動クラッチ・アセンブリを完全に作動できるようにする
請求項16の方法。 - 【請求項19】 前記解放圧力を前記最低の解放圧力
と、前記流体圧クラッチ・アセンブリの部分的作動がで
きるようにする前記最高の解放圧力との間で調整できる
ようにする請求項16の方法。 - 【請求項20】 前記可変圧力アクチュエータの運動
を、前記デフ・ケースが回転している間に動的にセット
し又リセットする請求項11の方法。 - 【請求項21】 前記可変圧力逆止め弁を、前記外部ケ
ーシングの外部から制御できるようにする請求項11の
方法。
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