JP2001105918A - センタディファレンシャル - Google Patents

センタディファレンシャル

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JP2001105918A
JP2001105918A JP37151499A JP37151499A JP2001105918A JP 2001105918 A JP2001105918 A JP 2001105918A JP 37151499 A JP37151499 A JP 37151499A JP 37151499 A JP37151499 A JP 37151499A JP 2001105918 A JP2001105918 A JP 2001105918A
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gear
differential
rear side
pinion
gears
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JP37151499A
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Seiken Kan
政 憲 甘
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Hyundai Motor Co
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Hyundai Motor Co
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
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    • B60K17/3462—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear the transfer gear being a differential gear with means for changing distribution of torque between front and rear wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い差動制限力を確保すると共に前後輪の接
地力に対するバランスを合わせて基本駆動トルクを配分
できるセンタディファレンシャルを提供する。 【解決手段】 駆動ピニオンに連結するリングギヤを一
体形成した差動ギヤケース；該ケースの前後側に挿入さ
れ駆動軸にスプライン結合し外周面にヘリカルギヤ歯を
形成した前後側サイドギヤ；ケース内のギヤ溝を経て該
サイドギヤに２つ１組で噛み合うピニオンギヤ；サイド
ギヤとケースとの間及びサイドギヤの間の摩擦部材のワ
ッシャ部材からなるセンタディファレンシャルにおい
て、該ピニオンギヤは所定角の斜線方向に配置し、差動
ギヤケースと前後側サイドギヤ問で駆動トルク配分比を
異にして動力伝達するように、該ケースは後側から前側
に向けて外径が次第に大になり、外周線は所定角の斜線
を有し、該サイドギヤは斜線方向のピニオンギヤと噛み
合うように後側から前側に向けて直径が次第に大にな
り、歯線は該斜線方向に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のセンタディ
ファレンシャル（Ｃｅｎｔｅｒ Ｄｉffｒｅｎｔｉａ
ｌ）に係り、より詳しくは、差動制限機能を有し、前、
後輪の基本駆動トルク配分を異にすることができるセン
タディファレンシャルに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、４輪駆動用車両は軍用車両によ
ってその有用性が一般化され、最近では、ジープ車両の
みに使用され得るという固定観念から脱して、エンジン
トルクを十分に路面に伝達して加、減速する能力を向上
させるという点と、高速走行を中心にして日常の走行中
にも常に４輪に駆動力を伝達してその走行安定性を向上
させるという点とで、乗用自動車への適用も次第に拡大
されている趨勢である。
【０００３】このような４輪駆動用車両は、エンジンの
駆動力を４輪に適切に供給するためにクラッチと変速機
及び差動装置などを適用しているが、前記のような４輪
駆動用車両の差動装置は４輪の回転速度に差異がある状
態を差動するものであって、前輪側左、右車輪の回転速
度差を差動するためのフロントディファレンシャルと、
後輪側左、右車輪の回転速度差を差動するためのリアデ
ィファレンシャルと、前記前、後輪の回転速度差を差動
するために前記フロントディファレンシャルとリアディ
ファレンシャルとの間で駆動軸によって連結されて駆動
トルクの配分と回転力の伝達を行うセンタディファレン
シャルとからなる。
【０００４】一方、前記ディファレンシャルは、車輪が
泥招にはまるなど４輪が接している路面との摩擦力に大
きな差異が発生するようになると、摩擦力が少ない方の
車輪は空転し、摩擦力が大きい方の車輪は停止するので
適切な駆動トルクの伝達が行われないようになり、正常
な運行が困難になる。
【０００５】このような問題点を解決するために、前記
フロント及びリアディファレンシャルには差動制限機能
を追加して両駆動輪を直結することによって差動を抑制
して駆動トルクの伝達を効率的に行えるように構成する
のが普通であり、前記センタディファレンシャルにも前
記フロント及びリアディファレンシャルと同様に同一の
差動制限機能を追加して前記フロント及びリアディファ
レンシャルに駆動力を伝達する駆動軸を直結することに
よって駆動トルクの配分及び回転力の伝達を効果的に行
えるようにする趨勢にある。
【０００６】このように差動機能を有する前記ディファ
レンシャルのうち、一般的なセンタデイファレンシャル
の側断面図を図３に、その内部のピニオンギヤとサイド
ギヤとの噛み合った状態を示した斜視図を図４に示す。
図３及び図４に示されているように、エンジンからの回
転力を伝達する駆動ピニオン（図示しない）に連結され
るリングギヤ５１が一体に形成された差動ギヤケース５
２の前後側に前、後側サイドギヤ５３、５４が挿入され
て駆動軸（図示しない）にスプライン結合され、前記
前、後側サイドギヤ５３、５４の外周面にはへリカルギ
ヤ歯５５が形成される。
【０００７】また、前記差動ギヤケース５２の内側に設
けられたギヤ溝５６を通じて前記前、後側サイドギヤ５
３、５４に２つを１セットとする４つのピニオンギヤセ
ット５７が噛み合い、前記ピニオンギヤセット５７は同
軸にロングへリカルギヤ５８、６３とショートヘリカル
ギヤ５９、６２とが形成され、１セットをなす２つのピ
ニオンギヤ６０、６１は互いに反対に接するように配置
され、第１ピニオンギヤ６０のロングへリカルギヤ５８
及びショートへリカルギヤ５９はそれぞれ第２ピニオン
ギヤ６１のショートヘリカルギヤ６２及びロングへリカ
ルギヤ６３と互いに噛み合う。
【０００８】この時、前記１セットをなす２つのピニオ
ンギヤ６０、６１はそれぞれのロングへリカルギヤ５
８、６３が前記前、後側サイドギヤ５３、５４にそれぞ
れ噛み合う。
【０００９】また、前記前、後側サイドギヤ５３、５４
と差動ギヤケース５２との間にはそれぞれエンドワッシ
ヤ６４が介され、前記前、後側サイドギヤ５３、５４の
間にはセンタワッシヤ６５が介される。
【００１０】このように構成されるセンタディファレン
シャルの作動を以下に説明する。まず、直進走行時には
前、後側サイドギヤ５３、５４問に回転速度差が発生し
ないので、ピニオンギヤ６０、６１は自転せずに、前、
後側サイドギヤ５３、５４と差動ケース５２とが一体に
回転するようになる。
【００１１】また、差動走行時には前、後側サイドギヤ
５３、５４間に回転速度差が発生するので、ピニオンギ
ヤ６０、６１が互いに逆回転しながら回転差を吸収する
ようになり、前記差動ギヤケース５２に対して高速側は
前記ピニオンギヤ６０、６１の空転の分だけ増速され、
低速側は減速されるので、差動が実現されて既存のディ
ファレンシャルと同一の作動原理で作動が行われる。
【００１２】また、差動制限時に、前、後輪の路面摩擦
係数が異なったり路面の異常条件によって前記前、後輪
の負荷に不均衡が発生する場合、前記前、後側サイドギ
ヤ５３、５４の駆動は相互に影響を与えて各サイドギヤ
５３、５４とピニオンギヤ６０、６１との間に噛合い反
力を発生させるようになり、前記噛合い反力はヘリカル
ギヤの歯面に対して軸方向推力として作用する。
【００１３】これによって、前記サイドギヤ５３、５４
はワッシヤ６４、６５を押しながら摩擦が発生するよう
になり、また、ピニオンギヤ６０、６１も前記反力によ
って差動ギヤケース５２の内部面との摩擦が発生して内
部のギヤ（即ち、サイドギヤ及びピニオンギヤ）が差動
ギヤケース５２と一体に直結されるので、フロント及び
リアデイファレンシャル（図示しない）に同一の駆動ト
ルク配分及び回転力伝達を行う差動制限が行われるよう
になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記センタデ
ィファレンシャルは前、後側サイドギヤの直径が同一に
構成され、これによってピニオンギヤも水平に配列され
て装着されるので、差動制限走行時に必要な分だけの強
い差動制限力を確保するには前記内部ギヤと差動ギヤケ
ースの内部面との摩擦面積が不足するという問題点があ
り、また、車種によって異なる前、後輪の接地力に対す
るバランスを合わせるために、前記前、後輪に伝達され
る駆動トルクの配分を異にするのが好ましいにもかかわ
らず、前記駆動トルクの配分比が５０：５０に固定され
て前記センタディファレンシャルの運動能力の領域を拡
大することができないという問題点を有している。
【００１５】従って、本発明は前記のような問題点を解
決するためのものであって、その目的は、ピニオンギヤ
セットの配置を斜線構造に配列し、これに従って前、後
側サイドギヤの半径もそれぞれ相異するように構成する
ことによって、高い差動制限力を確保すると共に前、後
輪の接地力に対するバランスを合わせて基本駆動トルク
を配分できるセンタディファレンシャルを提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を実現するため
に、本発明のセンタディファレンシャルは、エンジンか
らの回転力を伝達する駆動ピニオンに連結されるリング
ギヤが一体に形成された差動ギヤケースと、前記差動ギ
ヤケースの前後側に挿入されて駆動軸にスプライン結合
され、外周面にはヘリカルギヤ歯が形成された前、後側
サイドギヤと、前記差動ギヤケースの内側に設けられた
ギヤ溝を通じて前記前、後側サイドギヤに２つを１セッ
トとして噛み合ったピニオンギヤと、前記前、後側サイ
ドギヤと差動ギヤケースとの聞及び前記前、後側サイド
ギヤの間に介されて摩擦部材として作用するワッシヤ部
材とからなるセンタディファレンシャルにおいて、前記
ピニオンギヤが所定の角の斜線方向に配置され、前記差
動ギヤケースと前、後側サイドギヤとの間で基本駆動ト
ルク配分比を異にして動力伝達を行うことができるよう
に、前記差動ギヤケースは後側から前側に向かってその
外周面の直径が次第に大きくなってその外周線が所定の
角の斜線を有するように形成され、前記前、後側サイド
ギヤは前記斜線方向に配置されたピニオンギヤと噛み合
うことができるように、前記後側サイドギヤから前側サ
イドギヤに向かって直径が次第に大きくなってその歯線
が所定の角の斜線方向に形成されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、前記目的を具体的に実現す
ることができる本発明の好ましい実施形態を添付図面に
基づいて詳しく説明する。
【００１８】図１は本発明のセンタディファレンシャル
の一実施形態の側断面図であり、図２は前記図１のＡ−
Ａ線による断面図であって、図１、２では、エンジンか
らのエンジンカを伝達する駆動ピニオン（図示しない）
に連結されるリングギヤ１が一体に形成された差動ギヤ
ケース３の前、後側に前、後側サイドギヤ５、７が挿入
されて駆動軸（図示しない）にスプライン結合され、前
記前、後側サイドギヤ５、７はその外周面にへリカルギ
ヤ歯９が形成されている。
【００１９】前記差動ギヤケース３の内側に設けられた
ギヤ溝１１には２つを１セットとする４つのピニオンギ
ヤセット１３が挿入されて前記前、後側サイドギヤ５、
７に噛み合い、前記前、後側サイドギヤ５、７と差動ギ
ヤケース３との間にはエンドワッシヤ１５が介され、前
記前、後側サイドギヤ５、７の間にはセンタワッシヤ１
７が介されて摩擦部材として作用する。
【００２０】前記差動ギヤケース３は後側から前側にそ
の外周面の直径が次第に大きくなってその外周線１９が
所定の角（α）の斜線を有するように形成される。
【００２１】これによって、前記差動ギヤケース３内に
形成されるギヤ溝１１の配置も斜線方向に傾いて行わ
れ、従って、前記ピニオンギヤセット１３は所定の角
（α）を有して前記ギヤ溝１１に挿入されて前記差動ギ
ヤケース３内で斜線方向に配置される。
【００２２】ここで、１つのピニオンギヤセット１３は
同一軸２１の両端にロングへリカルギヤ２３及びショー
トへリカルギヤ２５が形成された２つのピニオンギヤ２
７、２９が互いに反対に接するように配置され、第１ピ
ニオンギヤ２７のロングへリカルギヤ２３及びショート
ヘリカルギヤ２５が第２ピニオンギヤ２９のショートヘ
リカルギヤ２５及びロングへリカルギヤ２３とそれぞれ
噛み合って形成され、前記各ピニオンギヤ２７、２９の
ロングへリカルギヤ２３は前記前側又は後側サイドギヤ
５、７にそれぞれ噛み合って形成される。
【００２３】このように、前記前、後側サイドギヤ５、
７は前記斜線方向に配置されたピニオンギヤセット１３
と噛み合うように、前記後側サイドギヤ７から前側サイ
ドギヤ５に向かって直径が次第に多くなって、その歯線
３１が所定の角（α）の斜線方向に形成される。
【００２４】以上のような構成を有するセンタディファ
レンシャルの作動は、まず、直進走行時には前、後側サ
イドギヤ５、７の間に回転速度差が発生しないので、ピ
ニオンギヤセット１３は自転せずに、前、後側サイドギ
ヤ５、７と差動ギヤケース３とが一体に回転する。
【００２５】この時、前側サイドギヤ５及び後側サイド
ギヤ７は平均直径が一定の比率で異なるように形成され
ることによって、前側サイドギヤ５を通じてフロントデ
ィファレンシャル（図示しない）に伝達されるトルク
と、前記後側サイドギヤ７を通じてリアディファレンシ
ャル（図示しない）に伝達されるトルクとの駆動トルク
配分比は、前側と後側とが互いに異なるようになされ、
これについては本実施形態の最終部分で再度説明する。
【００２６】また、差動走行時には前、後側サイドギヤ
５、７の問に回転速度差が発生してピニオンギヤセット
１３が相互逆回転しながら回転差を吸収するようにな
り、前記差動ギヤケース３に対して高速側は前記ピニオ
ンギヤセット１３の空転の分だけ増速され、低速側は減
速されるので、差動が実現されて既存のディファレンシ
ャルと同一な作動原理で作動が行われる。
【００２７】また、差動制限時に、前、後輪の路面摩擦
係数が互いに異なったり路面の異常条件によって前記
前、後輪の負荷に不均衡が発生する場合、前記前、後側
サイドギヤ５、７の駆動は相互に影響を与えて各サイド
ギヤ５、７とピニオンギヤセット１３との間に噛合い反
力を発生させ、前記噛合い反力はへリカルギヤの歯面に
対して軸方向推力として作用する。
【００２８】これによって、前記前、後側サイドギヤ
５、７はワッシヤ１５、１７を押しながら摩擦を発生す
るようになり、また、ピニオンギヤセット１３も前記反
力によって差動ギヤケース３の内部面と摩擦を発生して
内部ギヤ（即ち、サイドギヤとピニオンギヤ）が差動ギ
ヤケース３と一体に直結されるので、フロント及びリア
ディファレンシャル（図示しない）に同一な回転力を伝
達する差動制限が行われる。
【００２９】ここで、前記ピニオンギヤセット１３は中
心軸に対して所定の角（α）の斜線方向に配置した構造
を有し、差動ギヤケース３のギヤ溝１１内で表面接触面
積が増加して前記ヘリカルギヤの噛合い反力によって発
生する推力を受けて前記ギヤ溝１１の内面で摩擦接触す
ると、放射方向への摩擦トルクが増大するため強い差動
制限力を実現できるようになる。
【００３０】前述のように、前、後側サイドギヤ５、７
への基本駆動トルク配分比を、前側サイドギヤ７の直径
を大きくすることにより高く設定されるように構成した
本発明のセンタディファレンシャルは、車両の前方荷重
が多くかかる前輪駆動（ＦＦ）タイプの車種に適用可能
なものであり、前輪側に荷重が多くかかる車両の車輪接
地力に対するバランスを、前記駆動トルクの配分比を異
にすることによって走行安定性を確保しようとするもの
である。
【００３１】また、本発明によるセンタディファレンシ
ャルは、前記のように前輪駆動（ＦＦ）タイプの車種の
みにその適用が限定されるのではなく、フロント差動制
限装置（ＦＲＯＮＴ ＬＳＤ）としてトランスミッショ
ンの内部に構成させることもできるなど、フルタイム４
ホイルドライブ（ＦＵＬＬ ＴＩＭＥ ４ＷＨＥＥＬＤ
ＲＩＶＥ）車種において前輪と後輪との間に駆動力を車
輪の接地力に基づいて変化させて伝達することができる
箇所であれば、その適用が可能である。
【００３２】これによって、従来の駆動トルク配分比が
５０：５０に固定されたセンタディファレンシャルの運
動能力の領域を拡大することができ、車輪接地力に対応
する走行性を確保することができるようになる。
【００３３】
【発明の効果】上述のように、本発明によるセンタディ
ファレンシャルは、ピニオンギヤセットの配置を斜線構
造に配列し、これによって前、後側サイドギヤの半径も
それぞれ相異するように構成することによって、前記ピ
ニオンギヤと差動ギヤケースのギヤ溝の内周面との問の
摩擦面積が広くなって高い差動制限力を確保することが
でき、同時に、各車輪の路面との接地力に対応する駆動
トルクを配分することができるので車両の走行安定性を
確保することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンタディファレンシャルの一例
の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】従来の技術によるセンタディファレンシャルの
側断面図である。
【図４】従来の技術によるセンタディファレンシャルの
内部のピニオンギヤとサイドギヤとの噛み合った状態を
示した斜視図である。
【符号の説明】
１ リングギヤ ３ 差動ギヤケース ５ 前側サイドギヤ ７ 後側サイドギヤ ９ ヘリカルギヤ歯 １１ ギヤ溝 １３ ピニオンギヤセット １５ エンドワッシヤ １７ センタワッシヤ １９ 外周線 ２１ 同一軸 ２３ ロングヘリカルギア ２５ ショートヘリカルギア ２７、２９ ピニオンギア ３１ 歯線
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D043 AA01 AA05 AB17 EA02 EA22 EA24 EA39 EB02 EB05 EB13 EC01 EF17 3J027 FA02 FA04 FA34 FB04 GA03 GA04 GB03 GC11 GC22 GD04 GD09 GD11 GE06 GE11 GE16 GE18 GE23 GE29 HH01 HH02 HK10 HK42

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンからの回転力を伝達する駆動ピ
    ニオンに連結されるリングギヤが一体に形成された差動
    ギヤケースと、 前記差動ギヤケースの前後側に挿入されて駆動軸にスプ
    ライン結合され、外周面にはヘリカルギヤ歯が形成され
    た前、後側サイドギヤと、 前記差動ギヤケースの内側に設けられたギヤ溝を通じて
    前記前、後側サイドギヤに２つを１セットとして噛み合
    ったピニオンギヤと、 前記前、後側サイドギヤと差動ギヤケースとの間及び前
    記前、後側サイドギヤの間に介されて摩擦部材として作
    用するワッシャ部材とからなるセンタディファレンシャ
    ルにおいて、 前記ピニオンギヤが所定の角の斜線方向に配置され、前
    記差動ギヤケースと前、後側サイドギヤとの問で駆動ト
    ルク配分比を異にして動力伝達を行うことができるよう
    に、 前記差動ギヤケースは後側から前側に向かってその外周
    面の直径が次第に大きくなってその外周線が所定の角の
    斜線を有するように形成され、 前記前、後側サイドギヤは前記斜線方向に配置されたピ
    ニオンギヤと噛み合うことができるように、前記後側サ
    イドギヤから前側サイドギヤに向かって直径が次第に大
    きくなってその歯線が所定の角の斜線方向に形成される
    ことを特徴とするセンタディファレンシャル。
  2. 【請求項２】 前記１セットをなすピニオンギヤは、 同軸の両端にロングヘリカルギヤとショートへリカルギ
    ヤとが形成された２つのピニオンギヤが互いに反対に配
    置され、１つのピニオンギヤのロングへリカルギヤ及び
    ショートへリカルギヤが他の１つのピニオンギヤのショ
    ートヘリカルギヤ及びロングヘリカルギヤとそれぞれ噛
    み合って形成されることを特徴とする請求項１に記載の
    センタディファレンシャル。
  3. 【請求項３】 前記ピニオンギヤのロングへリカルギヤ
    は、前記前側又は後側サイドギヤにそれぞれ噛み合って
    形成されることを特徴とする請求項２に記載のセンタデ
    ィフアレンシャル。
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