JP2001260680A - カップリング及びデファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量、コンパクトに構成しながら、差動ロッ
ク機能を得る。 【解決手段】 エンジンによって回転駆動されるデフケ
ース３の回転を一対の出力軸を介して車輪側に配分する
差動機構５と、差動機構５の差動回転を制限する電磁式
の差動制限機構７とを備え、出力軸２２１とデフケース
３との間に、これらを相対回転不能に連結するロックア
ップ機構９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁式のカップ
リングと、電磁式の差動制限機構を備えたデファレンシ
ャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「ガイア新型車解説書 ０ー２２頁、ト
ヨタ自動車株式会社 編集、同サービス部 発行、１９
９８年 ５月 ２９日」に図４のような電磁式のカップ
リング３０１が記載されている。

【０００３】カップリング３０１は４輪駆動車の後輪側
動力伝達系に配置されており、回転ケース３０３、ハブ
３０５、多板式のメインクラッチ３０７及びパイロット
クラッチ３０９、アーマチャ３１１、電磁石３１３、カ
ムリング３１５、ボールカム３１７、押圧部材３１９、
コントローラなどから構成されている。

【０００４】回転ケース３０３はプロペラシャフトを介
してトランスファからトランスミッション側に連結され
ている。また、ハブ３０５にはドライブピニオンシャフ
ト３２１がスプライン連結されており、ドライブピニオ
ンシャフト３２１に一体形成されたドライブピニオンギ
ヤ３２３はリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に
配分するデファレンシャル装置）側のリングギヤと噛み
合っている。

【０００５】メインクラッチ３０７は回転ケース３０３
とハブ３０５との間に配置されており、パイロットクラ
ッチ３０９は回転ケース３０３とカムリング３１５との
間に配置されている。

【０００６】ボールカム３１７はカムリング３１５と押
圧部材３１９との間に設けられており、押圧部材３１９
はスプライン部３２５によってハブ３０５に連結されて
いる。

【０００７】コントローラは、電磁石３１３の励磁、励
磁電流の制御、励磁停止などを行う。

【０００８】電磁石３１３はカップリング３０１のアク
チュエータであり、電磁石３１３が励磁されると、アー
マチャ３１１が吸引されてパイロットクラッチ３０９が
押圧され、パイロットクラッチ３０９が締結されると、
回転ケース３０３とハブ３０５の間の伝達トルクがボー
ルカム３１７に掛かり、生じたカムスラスト力により押
圧部材３１９を介してメインクラッチ３０７が押圧され
締結される。

【０００９】カップリング３０１が連結されると、エン
ジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態にな
り、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などが
向上する。

【００１０】電磁石３１３の励磁電流を制御すると、パ
イロットクラッチ３０９の滑りによってボールカム３１
７のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ３０７の
連結力が変化して後輪に送られる駆動力が調整される。

【００１１】電磁石３１３の励磁を停止すると、パイロ
ットクラッチ３０９が開放されてボールカム３１７のカ
ムスラスト力が消失し、メインクラッチ３０７が開放さ
れてカップリング３０１の連結が解除され、車両は２輪
駆動状態になる。

【００１２】また、このカップリング３０１と類似した
構造の電磁式差動制限機構を備えたデファレンシャル装
置が知られており、このデファレンシャル装置では、電
磁石がパイロットクラッチを連結させると、カム機構が
差動トルクを受けて作動し差動制限用の摩擦式メインク
ラッチを締結させるように構成されており、電磁石の励
磁電流を制御することによって差動制限機能を高度に調
整できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、カップリン
グ３０１や電磁式の差動制限機構を用いたデファレンシ
ャル装置では、アクチュエータに電磁石を用いたことに
よって、上記のように、トルク伝達特性や差動制限力の
高度な調整機能を備えている反面、カップリング３０１
で、ロック状態にして大きな駆動力を後輪に伝達した
り、デファレンシャル装置で差動をロックするために、
メインクラッチを完全にロック（締結）するためには、
電磁石やメインクラッチを大容量にする必要があり、各
装置が重くなる上に、大型になって周辺部材との干渉が
生じ、車載性が低下すると共に、電磁石の大型化に伴っ
てバッテリの負担が増加し、エンジンの燃費が低下する
という問題があった。

【００１４】特に、車軸と同軸配置されるデファレンシ
ャル装置の場合、径方向の大型化はロードクリアランス
に直接影響するから、なるべく回避したいという要求が
ある。

【００１５】また、装置の大型化は、レイアウトの自由
度と、周辺部材の設計上の自由度に影響を及ぼしてしま
う。

【００１６】また、装置の大型化に伴って、これらを収
容するケーシングの大幅な変更が必要になることがあ
り、それだけコストが上昇する。

【００１７】しかも、これらのカップリング３０１やデ
ファレンシャル装置は、一般に、電磁石を励磁して連結
状態や差動制限機能を保つように構成されているから、
ロック状態を長時間保つためには、バッテリに負担がか
かり、燃費に影響を与えてしまう上に、電磁石や摩擦ク
ラッチの耐久性にも影響を及ぼしてしまう。

【００１８】そこで、この発明は、軽量、コンパクトに
構成されながら、トルク容量や差動制限力の高度な調整
機能に加えて、ロックアップ機能による充分なトルク容
量と差動ロック機能が得られるカップリングとデファレ
ンシャル装置の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のカップ
リングは、相対回転自在に配置されたケース状トルク伝
達部材及び軸状トルク伝達部材と、これらの間に配置さ
れた摩擦式のメインクラッチ及びパイロットクラッチ
と、該パイロットクラッチを断続制御する電磁石と、カ
ム機構とを備え、パイロットクラッチが連結されると両
トルク伝達部材間の伝達トルクを受けてカム機構が作動
しメインクラッチを締結させるカップリングにおいて、
両トルク伝達部材を相対回転不能に連結するロックアッ
プ機構を設けたことを特徴としている。

【００２０】このように、パイロットクラッチは電磁石
によって断続制御され、パイロットクラッチが連結され
ると、伝達トルクを受けてカム機構が作動し、メインク
ラッチを押圧して締結させる。

【００２１】このカップリングを、従来例のカップリン
グ３０１と同様に、４輪駆動車のトランスファと後輪と
の間に配置した場合、カップリングを連結するとエンジ
ンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態にな
る。

【００２２】また、電磁石の励磁電流を制御すると、パ
イロットクラッチの滑りによってカム機構のカムスラス
ト力が変化し、メインクラッチの連結力が変化して後輪
の駆動力が調整され、車両の旋回性や旋回時の車体の安
定性が向上する。

【００２３】また、パイロットクラッチを開放すると、
カム機構のカムスラスト力が消失し、メインクラッチが
開放されてカップリングの連結が解除され、車両は２輪
駆動状態になり、エンジンの燃費が向上する。

【００２４】これに加えて、請求項１に記載のカップリ
ングは、両トルク伝達部材を相対回転不能に連結するロ
ックアップ機構を設けたことにより、充分なトルク容量
が得られると共に、このロックアップ機能と、上記のよ
うな電磁石による高度な伝達トルク調整機能の両方が得
られる。

【００２５】そこで、このカップリングは、上記の例に
おいて、例えば、路面μ（路面の摩擦係数）が特に低い
ときのように、必要に応じロックアップ機構によって大
きな駆動力を後輪に送ることができるから、悪路走破
性、発進性、加速性、安定性などで充分な向上効果が得
られる。

【００２６】また、ロックアップ機構を設けたことによ
って、電磁石とメインクラッチだけで両トルク伝達部材
をロックさせる必要がなくなるから、電磁石、メインク
ラッチ、パイロットクラッチ、カム機構の容量をそれぞ
れ小さくすることが可能になり、それだけカップリング
が軽量でコンパクトになる。

【００２７】カップリングの軽量化とコンパクト化によ
って、車載性が向上すると共に、周辺部材との干渉が防
止されるから、カップリング及び周辺部材のレイアウト
と設計上の自由度が大幅に向上する。

【００２８】また、コンパクト化によって、カップリン
グを収容するケーシングの変更が不要になり、ケーシン
グの変更に伴うコストの上昇が避けられる。

【００２９】また、電磁石の小型化によってバッテリの
負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。

【００３０】また、ロックアップ機構の作動中は、電磁
石の励磁を停止してパイロットクラッチとメインクラッ
チを開放し、カム機構を休止することができるから、そ
れだけバッテリの負担が軽減し、燃費がさらに向上する
上に、電磁石、メインクラッチ、パイロットクラッチ、
カム機構の耐久性が大幅に向上する。

【００３１】また、ロックアップ機構の作動中も、メイ
ンクラッチを作動させるように構成すれば、ロックアッ
プ機構を、メインクラッチとパイロットクラッチとカム
機構の各容量とのバランスを考慮しながら、適度に小容
量に設定することができる。

【００３２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のカップリングであって、ロックアップ機構が、ケース
状トルク伝達部材の軸方向端部側と軸状トルク伝達部材
との間に配置されていることを特徴とし、請求項１の構
成と同等の作用・効果を得ることができる。

【００３３】これに加えて、ケース状トルク伝達部材の
軸方向端部側にロックアップ機構を設けたこの構造で
は、例えば、ボス状の小径部を軸方向端部側に形成し、
ロックアップ機構をこの小径部側に配置すれば、ロック
アップ機構を設けたことに伴うカップリングの大径化が
回避される。

【００３４】従って、周辺部材などのレイアウトと設計
上の自由度が高く保たれると共に、カップリングの車載
時はロードクリアランスを広く保つことができる。

【００３５】また、カップリングを収容するケーシング
の互換性も高く保たれ、ケーシングの変更に伴うコスト
上昇が防止される。

【００３６】請求項３に記載のデファレンシャル装置
は、エンジンの駆動力によって回転駆動されるデフケー
スと、デフケースの回転を一対の出力軸を介して車輪側
に配分する差動機構と、差動機構の差動回転を制限する
摩擦クラッチを電磁石によって断続制御する電磁式の差
動制限機構とを備え、両出力軸の少なくとも一方とデフ
ケースとの間に、これらを相対回転不能に連結するロッ
クアップ機構を設けたことを特徴としている。

【００３７】電磁石によって摩擦クラッチが連結される
と、その摩擦抵抗によって差動機構の差動回転が制限さ
れ、車両の悪路走破性、発進性、加速性、安定性などが
向上する。

【００３８】電磁石の励磁電流を制御すると、摩擦クラ
ッチの滑りによって差動制限力が変化し、車両の旋回性
と旋回時の安定性を向上させることができる。

【００３９】また、摩擦クラッチを開放すると差動制限
力が消失し、差動回転がフリーになる。

【００４０】これに加えて、請求項３に記載のデファレ
ンシャル装置は、両出力軸（差動回転部材）の少なくと
も一方とデフケースとの間に、これらを相対回転不能に
連結するロックアップ機構を設けたことにより、差動機
構の差動回転をロックすることが可能になると共に、こ
の差動ロック機能と、上記のような電磁石による高度な
差動制限力調整機能の両方が得られる。

【００４１】そこで、請求項３に記載のデファレンシャ
ル装置は、この差動ロック機能によって必要なときに差
動回転をロックすることができるから、特に、路面μが
低いとき、悪路走破性、発進性、加速性、安定性などで
充分な向上効果が得られる。

【００４２】また、ロックアップ機構を設けたことによ
って、電磁石と摩擦クラッチだけで差動回転をロックさ
せる必要がなくなるから、電磁石と摩擦クラッチの容量
を小さくすることが可能になり、それだけデファレンシ
ャル装置が軽量になると共に、径方向と軸方向の両方で
コンパクトになる。

【００４３】デファレンシャル装置の軽量化とコンパク
ト化によって、車載性が向上すると共に、周辺部材との
干渉が防止されるから、デファレンシャル装置及び周辺
部材のレイアウトと設計上の自由度が大幅に向上する。

【００４４】また、コンパクト化によって、デファレン
シャル装置を収容するケーシング（例えば、デフキャリ
ヤ）の変更が不要になり、ケーシングの変更に伴うコス
トの上昇が避けられる。

【００４５】特に、車軸と同軸上に配置されるデファレ
ンシャル装置の場合、径方向のコンパクト化によってロ
ードクリアランスを広くすることができる。

【００４６】このことは、シャシー、サスペンション、
駆動車軸などの設計及びレイアウト上の自由度を高くす
る上で極めて有利である。

【００４７】また、電磁石の小型化によってバッテリの
負担が軽減され、燃費が向上する。

【００４８】また、ロックアップ機構の作動中は、電磁
石の励磁を停止して摩擦クラッチを開放できるから、バ
ッテリの負担がさらに軽減して燃費が向上すると共に、
電磁石と摩擦クラッチの耐久性が大幅に向上する。

【００４９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のデファレンシャル装置であって、差動制限機構が、メ
インクラッチと、パイロットクラッチと、カム機構とを
有し、このメインクラッチが、差動機構の差動回転部材
の間に配置された摩擦クラッチであり、パイロットクラ
ッチが電磁石によって断続操作され、パイロットクラッ
チが連結されると、差動トルクを受けてカム機構が作動
しメインクラッチを締結させることを特徴とし、請求項
３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。

【００５０】これに加えて、この構成により、メインク
ラッチの押圧力を増幅するので電磁石の容量を小さくす
ることが可能になり、それだけデファレンシャル装置が
軽量になると共に、コンパクトになる。

【００５１】また、ロックアップ機構の作動中も、メイ
ンクラッチを作動させるように構成すれば、ロックアッ
プ機構を、メインクラッチとパイロットクラッチとカム
機構の各容量とのバランスを考慮しながら、適度に小容
量に設定することができる。

【００５２】請求項５に記載の発明は、請求項の３また
は請求項４に記載の発明であって、ロックアップ機構
が、デフケースの軸方向端部側と両出力軸の少なくとも
一方との間に配置されていることを特徴とし、請求項の
３または請求項４の構成と同等の作用・効果を得ること
ができる。

【００５３】これに加えて、デフケースの軸方向端部側
にロックアップ機構を設けたこの構造では、例えば、ボ
ス状の小径部を軸方向端部側に形成し、ロックアップ機
構をこの小径部側に配置すれば、ロックアップ機構を設
けたことに伴デファレンシャル装置の大径化が回避され
る。

【００５４】従って、周辺部材などのレイアウトと設計
上の自由度が高く保たれると共に、ロードクリアランス
を広く保つことができる。

【００５５】また、デファレンシャル装置を収容するデ
フキャリアの互換性も高く保たれ、デフキャリアの変更
に伴うコスト上昇が防止される。

【００５６】

【発明の実施の形態】図１〜図４によって本発明の一実
施形態であるリヤデフ１（デファレンシャル装置）の説
明をする。

【００５７】リヤデフ１は請求項４，５の特徴を備えて
いる。図１はリヤデフ１を示しており、図４はリヤデフ
１を用いた４輪駆動車の動力系を示している。左右の方
向は図１及びこの車両の左右の方向である。なお、符号
を与えていない部材等は図示されていない。

【００５８】図４のように、この動力系は、横置きのエ
ンジン２０１とトランスミッション２０３、トランスフ
ァ２０５、フロントデフ２０７（エンジンの駆動力を左
右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前車軸２
０９，２１１、左右の前輪２１３，２１５、後輪側のプ
ロペラシャフト２１７、終減速ギヤ組２１９、リヤデフ
１、後車軸２２１，２２３（出力軸）、左右の後輪２２
５，２２７などから構成されている。

【００５９】エンジン２０１の駆動力は、トランスミッ
ション２０３の出力ギヤ２２９からリングギヤ２３１を
介してフロントデフ２０７のデフケース２３３に伝達さ
れ、フロントデフ２０７から前車軸２０９，２１１を介
して左右の前輪２１３，２１５に配分され、さらに、デ
フケース２３３とトランスファ２０５とプロペラシャフ
ト２１７と終減速ギヤ組２１９とを介してリヤデフ１に
伝達され、リヤデフ１から後車軸２２１，２２３を介し
て左右の後輪２２５，２２７に配分される。

【００６０】図４のように、リヤデフ１はデフキャリヤ
２３５（ケーシング）に収容されている。また、終減速
ギヤ組２１９は互いに噛み合ったベベルギヤであるドラ
イブピニオンギヤ２３７とリングギヤ２３９から構成さ
れている。

【００６１】図１のように、リヤデフ１は、デフケース
３（差動回転部材）、ベベルギヤ式の差動機構５、差動
制限機構７、ロックアップ機構９、コントローラなどか
ら構成されている。

【００６２】この差動制限機構７は、多板式のメインク
ラッチ１１（摩擦クラッチ）、多板式のパイロットクラ
ッチ１３、ボールカム１５（カム機構）、カムリング１
７、プレッシャプレート１９、中間押圧部材２１、アー
マチャ２３、電磁石２５などから構成されている。

【００６３】デフケース３の両端（軸方向端部側）に形
成された小径のボス部２７，２９はアンギュラーコンタ
クトベアリング３１，３３によってデフキャリヤ２３５
に支承されている。

【００６４】終減速ギヤ組２１９のドライブピニオンギ
ヤ２３７はドライブピニオンシャフト２４１の後端に形
成されており、このドライブピニオンシャフト２４１は
プロペラシャフト２１７側に連結されている。また、リ
ングギヤ２３９はボルトによってデフケース３に固定さ
れている。

【００６５】こうして、デフケース３はエンジン２０１
の駆動力によって回転駆動される。

【００６６】差動機構５は、複数本のピニオンシャフト
３５、これと同数のピニオンギヤ３７、左右のサイドギ
ヤ３９，４１などから構成されている。

【００６７】ピニオンシャフト３５は放射状に配置され
ている。各ピニオンシャフト３５の内側端部はスラスト
ブロック４３によって互いに連結されており、外側の端
部はデフケース３の貫通孔４５に嵌合しスプリングピン
４７で固定されている。

【００６８】ピニオンギヤ３７はピニオンシャフト３５
上に支承されており、サイドギヤ３９，４１は左右から
各ピニオンギヤ３７と噛み合っている。各ピニオンギヤ
３７とデフケース３との間には球面ワッシャ４９が配置
され、ピニオンギヤ３７の遠心力と、サイドギヤ３９，
４１との噛み合いによる噛み合い反力を受けている。

【００６９】なお、ドライブピニオンシャフト２４１と
ピニオンシャフト３５は、互い中心線が車幅方向にＯｓ
だけオフセットされている。

【００７０】左右の後車軸２２１，２２３は、それぞれ
ボス部２７，２９からデフケース３に貫入し、サイドギ
ヤ３９，４１にスプライン連結されている。

【００７１】デフケース３を回転させるエンジン２０１
の駆動力は、ピニオンシャフト３５、ピニオンギヤ３
７、サイドギヤ３９，４１から後車軸２２１，２２３に
配分され、左右の後輪２２５，２２７に伝達される。

【００７２】また、悪路などで後輪２２５，２２７間に
駆動抵抗差が生じると、下記のように、ロックアップ機
構９の差動ロック機能が解除されているときは、ピニオ
ンギヤ３７の自転によってエンジン２０１の駆動力は後
輪２２５，２２７に差動配分される。

【００７３】差動制限機構７のメインクラッチ１１は、
左サイドギヤ３９に形成されたボス部５１の外周とデフ
ケース３の内周との間に配置されている。メインクラッ
チ１１の右側にはワッシャ５３が配置されており、この
ワッシャ５３は厚さの異なったものと交換することによ
って、メインクラッチ１１のクラッチ板の隙間が適正に
調整されている。

【００７４】また、サイドギヤ３９の噛み合い反力はワ
ッシャ５３を介してメインクラッチ１１に入力する。

【００７５】パイロットクラッチ１３は、デフケース３
とカムリング１７との間に配置されている。

【００７６】ボールカム１５は、カムリング１７とプレ
ッシャープレート１９の間に形成されている。デフケー
ス３の右側壁部は、電磁石２５の磁気回路の一部を構成
し、ボス部２９と一体に形成された磁性材料のロータ５
５であり、カムリング１７とこのロータ５５との間に
は、ボールカム１５のカム反力を受けるスラストベアリ
ング５７とワッシャ５９とが配置されている。

【００７７】プレッシャープレート１９は、右サイドギ
ヤ４１（差動回転部材）に溶接されたボス部６１に、ス
プライン部６３によって移動自在に連結されている。

【００７８】中間押圧部材２１は、メインクラッチ１１
（ワッシャ５３）と対向して配置されたリング６５と、
プレッシャープレート１９と対向して配置されたリング
６７と、ピニオンシャフト３５の間を通って各リング６
５，６７を連結する腕部材６９とから構成されており、
プレッシャープレート１９の押圧力をメインクラッチ１
１に伝達する。

【００７９】アーマチャ２３は、パイロットクラッチ１
３とプレッシャプレート１９との間に軸方向移動自在に
配置されており、止め輪７１によって位置決めされてい
る。

【００８０】電磁石２５のコア７３は、ボールベアリン
グ７５によってデフケース３のボス部２９に支承されて
おり、連結部材を介してデフキャリヤ２３５に連結さ
れ、回り止めされている。

【００８１】コア７３とロータ５５との間にはエアギャ
ップが形成されている。また、デフケース３のロータ５
５はステンレス鋼のリング７７によって径方向に分断さ
れ、電磁石２５の磁力の短絡が防止されている。

【００８２】コントローラは、車速、操舵角、横Ｇなど
から旋回走行を検知し、あるいは、路面状態、発進、加
速などに応じて、電磁石２５の励磁、励磁電流の制御、
励磁停止などを行い、差動制限機構７の差動制限力を調
整する。

【００８３】さらに、コントローラは、ロックアップ機
構９の作動と作動停止とを行い、ロックアップ機構９を
作動させるときは、電磁石２５の励磁を停止して差動制
限機構７の差動制限機能を解除する。

【００８４】電磁石２５が励磁されると、磁力のループ
７９が形成され、アーマチャ２３が右方に吸引され、パ
イロットクラッチ１３を押圧して締結させる。

【００８５】パイロットクラッチ１３が締結されると、
パイロットクラッチ１３によってデフケース３に連結さ
れたカムリング１７と、サイドギヤ４１側のプレッシャ
ープレート１９とを介してボールカム１５に差動トルク
が掛かり、発生したカムスラスト力を受けてプレッシャ
プレート１９が左方に移動し、中間押圧部材２１を介し
てメインクラッチ１１を押圧して締結させる。

【００８６】メインクラッチ１１が締結されると、その
摩擦抵抗によって差動機構５の差動回転が制限されると
共に、上記のように、メインクラッチ１１に入力するサ
イドギヤ３９の噛み合い反力によって差動制限力が強化
される。

【００８７】この差動制限力によって、車両の悪路走破
性、発進性、加速性、安定性などが大きく向上する。

【００８８】また、電磁石２５の励磁電流を制御する
と、パイロットクラッチ１３に滑りが生じてボールカム
１５のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ１１の
連結力が変化して差動制限力を制御することができる。

【００８９】このような差動制限力の制御を旋回時に行
えば、旋回性と車体の安定性とを大きく向上させること
ができる。

【００９０】電磁石２５の励磁を停止すると、パイロッ
トクラッチ１３が開放されてボールカム１５のカムスラ
スト力が消失し、メインクラッチ１１が開放されて差動
回転がフリーになる。

【００９１】デフキャリヤ２３５にはオイル溜りが設け
られている。また、デフケース３には開口８１が設けら
れ、ボス部２７，２９の内周には螺旋状のオイル溝８
３、８５が設けられている。

【００９２】デフケース３には、デフキャリヤのオイル
溜りから、これらの開口８１とオイル溝８３、８５を介
してオイルが流出入し、流入したオイルは、差動機構５
の各ギヤの噛み合い部、メインクラッチ１１、パイロッ
トクラッチ１３、ボールカム１５、スラストベアリング
５７、ワッシャ５９、プレッシャープレート１９とサイ
ドギヤ４１とのスプライン部６３などに供給され、これ
らを潤滑・冷却する。

【００９３】また、デフケース３には、パイロットクラ
ッチ１３及びアーマチャ２３と対向する箇所に開口８
６，８６が設けられており、遠心力を受けたオイルをこ
れらの開口８６から排出することによってオイルの流れ
を促進し、パイロットクラッチ１３の潤滑・冷却効果を
高めると共に、アーマチャ２３の移動を円滑にしてい
る。

【００９４】ロックアップ機構９は、図１のように、デ
フケース３の左側端部と後車軸２２１との間に配置され
ており、同期ギヤ８７、カップリングスリーブ８９、被
同期ギヤ９１、シンクロナイザ９３、ボールカム９５、
ニードルベアリング９７、操作ワイヤ９９、方向変換手
段１０１などから構成されている。

【００９５】同期ギヤ８７は、後車軸２２１の外周にス
プライン連結され、スナップリング１０３によって位置
決めされている。カップリングスリーブ８９は同期ギヤ
８７の外周に軸方向移動自在に連結されている。

【００９６】被同期ギヤ９１は、デフケース３の左ボス
部２７（小径の軸方向端部）の外周にスプライン連結さ
れており、被同期ギヤ９１の外周にはカップリングスリ
ーブ８９と係脱自在の噛み合い歯１０５が形成されてい
る。

【００９７】シンクロナイザ９３は、カップリングスリ
ーブ８９と被同期ギヤ９１との間に設けられている。

【００９８】ボールカム９５は、図２，３のように、デ
フキャリヤ２３５の左側に形成された車軸管部２４３に
形成されたカム溝１０７とカムリング１０９に形成され
たカム溝１１１との間にボール１１３を配置して構成さ
れている。

【００９９】ニードルベアリング９７は、カムリング１
０９とカップリングスリーブ８９との間に配置されてお
り、カップリングスリーブ８９（後車軸２２１）の回転
をカムリング１０９から遮断し、後車軸２２１の回転が
伝達されてボールカム９５が誤作動することを防止して
いる。

【０１００】操作ワイヤ９９は、アクチュエータによっ
て往復移動操作され、このアクチュエータの動作はコン
トローラによって制御される。

【０１０１】なお、このアクチュエータには、電磁アク
チュエータ、空気圧や油圧などを用いた流体圧アクチュ
エータ、あるいは、電動モータを用いたアクチュエータ
など、いずれを用いてもよい。

【０１０２】方向変換手段１０１は、操作ワイヤ９９の
往復移動を回転方向に変換してボールカム９５のカムリ
ング１０９を回転させる。

【０１０３】図２のように、カムリング１０９が矢印１
１５の方向に回転すると、ボールカム９５が作動してカ
ムスラスト力１１７が発生し、ニードルベアリング９７
を介してカップリングスリーブ８９が右方に押圧されて
シンクロナイザ９３が作動し、被同期ギヤ９１の回転が
同期したところでカップリングスリーブ８９と被同期ギ
ヤ９１とが噛み合って、ロックアップ機構９が作動す
る。

【０１０４】このように、ロックアップ機構９を作動さ
せるとき、コントローラは電磁石２５の励磁を停止し、
差動制限機構７による差動制限機能を停止する。

【０１０５】また、操作ワイヤ９９が反対方向に移動操
作されると、方向変換手段１０１はカムリング１０９を
矢印１１５と反対方向に回転させる。これに伴って、ボ
ールカム９５のカムスラスト力１１７が消失し、図３の
ように、カップリングスリーブ８９が左方に戻って被同
期ギヤ９１との噛み合いが解除され、ロックアップ機構
９の作動が解除される。

【０１０６】ロックアップ機構９が作動すると、後車軸
２２１とデフケース３とが相対回転不能に連結され、差
動機構５の差動回転がロックされる。

【０１０７】この差動ロック機能によって、必要なと
き、例えば、路面の摩擦係数μが特に低いときに、差動
機構５の差動回転をロックすれば、悪路走破性、発進
性、加速性、車体の安定性などが大きく向上する。

【０１０８】また、ロックアップ機構９の作動が解除さ
れると、後車軸２２１とデフケース３の差動回転がフリ
ーになり、差動制限機能は差動制限機構７に委ねられ
る。

【０１０９】こうして、リヤデフ１が構成されている。

【０１１０】リヤデフ１は、上記のように、電磁石２５
による差動制限機構７の高度な差動制限力調整機能に加
えて、後車軸２２１とデフケース３との間に設けたロッ
クアップ機構９によって差動機構５の差動をロックする
ことができる。

【０１１１】そこで、リヤデフ１は、路面μが特に低い
ときのように、差動制限機構７の差動制限力が不充分に
なり易い場合でも、ロックアップ機構９によって差動機
構５の差動をロックすることにより、悪路走破性、発進
性、加速性、車体の安定性などで充分な向上効果を得る
ことができる。

【０１１２】また、ロックアップ機構９を設けたことに
よって、差動制限機構７だけで差動回転をロックさせる
必要がなくなるから、電磁石２５、メインクラッチ１
１、パイロットクラッチ１３、ボールカム１５などの容
量をそれぞれ小さくすることが可能になる。

【０１１３】従って、リヤデフ１はそれだけ軽量になる
と共に、径方向と軸方向の両方でコンパクトになり、デ
フキャリヤ２３５への収容性と車載性が向上する。

【０１１４】このように、リヤデフ１のコンパクト化に
よってデフキャリヤ２３５の変更が不要になるから、デ
フキャリヤ２３５の変更に伴うコスト上昇が避けられ
る。

【０１１５】また、後車軸２２１，２２３と同軸配置さ
れるリヤデフ１の場合、径方向のコンパクト化によって
ロードクリアランスを広くすることが可能になり、シャ
シー、サスペンション、後車軸２２１，２２３などの設
計及びレイアウト上の自由度が大幅に向上する。

【０１１６】また、電磁石２５の小型化によってバッテ
リの負担が軽減され、エンジン２０１の燃費が向上す
る。

【０１１７】また、ロックアップ機構９の作動中は、電
磁石２５の励磁を停止して差動制限機構７の差動制限機
能を解除できるから、バッテリの負担がさらに軽減して
燃費が向上すると共に、電磁石２５、メインクラッチ１
１、パイロットクラッチ１３、ボールカム１５の耐久性
が大幅に向上する。

【０１１８】また、デフケース３の軸方向端部側は小径
のボス部２７であり、ロックアップ機構９をこのボス部
２７側に配置したことにより、ロックアップ機構９を設
けたことに伴うリヤデフ１の大径化が回避される。

【０１１９】従って、上記のようなレイアウト及び設計
上の自由度が高く保たれ、ロードクリアランスを広く保
つことができる。

【０１２０】なお、本発明のデファレンシャル装置にお
いて、差動機構は、ベベルギヤ式の差動機構に限らな
い。

【０１２１】差動機構は、例えば、プラネタリーギヤ式
の差動機構、あるいは、デフケースの収容孔に軸方向に
収容されたピニオンギヤで一対の出力側サイドギヤを連
結した差動機構のような、他の形式の差動機構を用いて
も構成することができる。

【０１２２】また、カム機構は、ローラのようなボール
以外の転動体を用いたカムでもよく、あるいは、転動体
を用いないカムでもよい。

【０１２３】また、ロックアップ機構は、両方の出力軸
とデフケースとの間に配置してもよい。

【０１２４】この場合、さらに大きなロックアップ機能
が得られると共に、それぞれのロックアップ機構を軽量
でコンパクトに構成することができる。

【０１２５】また、ロックアップ機構が、差動機構の軸
方向両側に配置され、寸法及び重量で左右のバランスが
向上するから、出力軸、シャシー、サスペンションなど
の設計とレイアウトの自由度が向上する。

【０１２６】続いて、請求項１，２に記載の相対回転の
ロックアップ機構を持ったカップリングについて説明す
る。

【０１２７】カップリングの具体的な構造、すなわち、
相対回転自在に配置されたケース状トルク伝達部材及び
軸状トルク伝達部材と、これらの間に配置された摩擦式
のメインクラッチ及びパイロットクラッチと、該パイロ
ットクラッチを断続制御する電磁石と、カム機構とを備
え、パイロットクラッチが連結されると両トルク伝達部
材間の伝達トルクを受けてカム機構が作動しメインクラ
ッチを締結させる、構造に付いては、前記従来技術のカ
ップリング３０１と同様のものを用いることも可能なの
で、ここでは省略し、カップリングの配置部分とそれに
よる作用・効果を中心に説明する。

【０１２８】これらは、駆動力断続用のクラッチ（２−
４切り換え機構）として機能する。

【０１２９】例えば、図４のような４輪駆動車におい
て、矢印２５１で示す、トランスファ２０５とプロペラ
シャフト２１７との間に配置したり、矢印２５３で示す
ように、デフキャリヤ２３５の内部でリヤデフ１の前段
に配置する。

【０１３０】この場合、本発明によるカップリングは、
後輪２２５，２２７の連結と切り離し及び伝達トルクの
制御を行い、カップリングを連結させれば車両は４輪駆
動状態になり、連結を解除すれば車両は２輪駆動状態に
なる。

【０１３１】また、カップリングは、矢印２５５，２５
７で示すように、フロントデフ２０７と左右いずれかの
前輪２１３，２１５との間に配置してもよい。

【０１３２】矢印２５５，２５７の箇所に配置した場合
は、カップリングを連結すると車両は４輪駆動状態にな
り、連結を解除するとフロントデフ２０７の差動回転が
自由になり、前輪２１３，２１５への駆動力伝達が停止
されて車両は２輪駆動状態になる。

【０１３３】また、矢印２５９，２６１で示すように、
リヤデフ１と左右いずれかの後輪２２５，２２７との間
に配置してもよく、矢印２５９，２６１の箇所に配置し
た場合は、カップリングを連結すると車両は４輪駆動状
態になり、連結を解除するとリヤデフ１の差動回転が自
由になり、後輪２２５，２２７への駆動力伝達が停止さ
れて車両は２輪駆動状態になる。

【０１３４】特にこの場合、トランスファ２０５に駆動
力断続用のクラッチ（２−４切り換え機構）をさらに設
け、矢印２５９，２６１の箇所のカップリングと連動し
て連結を解除すれば、プロペラシャフト２１７を完全に
静止状態に保つことができるから、騒音、振動、摩耗な
どが大きく軽減されると共に、エンジン２０１の燃費が
向上する。

【０１３５】さらに、矢印２６３で示すように、カップ
リングはトランスファ２０５のギヤ機構と組み合わせて
配置してもよく、この場合、矢印２５３の箇所に配置さ
れた場合と同等の機能が得られる。

【０１３６】一方、カップリングを矢印２５１，２６３
の個所に配置した場合は、後車軸２２１，２２３と後輪
２２５，２２７との間にハブクラッチ２６５，２６７を
配置し、カップリングと連動してこれらの連結を解除す
れば、カップリングから後輪２２５，２２７までの動力
伝達系がエンジン２０１の回転と後輪２２５，２２７に
よる連れ回りの両方から遮断され、回転が停止して騒
音、振動、摩耗などが大きく軽減されると共に、燃費が
さらに向上する。

【０１３７】以上のように、各箇所のカップリングを配
置することによって車両を４輪駆動状態にすると、前輪
２１３，２１５、あるいは、後輪２２５，２２７に駆動
力が送られて、車両の悪路走破性、発進性、加速性、車
体の安定性などが向上する。

【０１３８】また、このとき、各カップリングで電磁石
の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチの滑りに
よってカム機構のカムスラスト力が変化し、メインクラ
ッチの連結力が変化して前輪２１３，２１５や後輪２２
５，２２７に送られる駆動力が調整され、旋回性と旋回
時の車体安定性などを向上させることができる。

【０１３９】また、各カップリングによって車両を２輪
駆動状態にすると、燃費が向上する。

【０１４０】さらに、本発明のカップリングは、例え
ば、路面μが特に低いときなどのように、必要なときに
ロックアップ機構を作動させ、大きな駆動力を車輪に伝
達することができるから、悪路走破性、発進性、加速
性、安定性などで充分な向上効果が得られる。

【０１４１】また、ロックアップ機構を設けたことによ
って、電磁石とメインクラッチなどだけでカップリング
の相対回転をロックさせる必要がなくなるから、電磁
石、メインクラッチ、パイロットクラッチ、カム機構の
容量をそれぞれ小さくすることが可能になり、それだけ
カップリングが軽量でコンパクトになる。

【０１４２】従って、車載性が向上すると共に、周辺部
材との干渉が防止され、カップリングを含めた周辺部材
のレイアウトと設計上の自由度が大幅に向上する。

【０１４３】また、カップリングのコンパクト化によっ
て、これを収容するケーシングの変更が不要になるか
ら、ケーシングの変更に伴うコストの上昇が避けられ
る。

【０１４４】また、電磁石の小型化によってバッテリの
負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。

【０１４５】また、ロックアップ機構の作動中は、電磁
石の励磁を停止してパイロットクラッチとメインクラッ
チを開放し、カム機構を休止できるから、バッテリの負
担がさらに軽減して燃費が向上する上に、電磁石、メイ
ンクラッチ、パイロットクラッチ、カム機構の耐久性が
大幅に向上する。

【０１４６】また、請求項２の構成では、ケース状トル
ク伝達部材の軸方向端部側小径部にロックアップ機構を
配置したことによって、カップリングの大径化が回避さ
れる。

【０１４７】従って、周辺部材のレイアウトと設計上の
自由度がさらに向上する。

【０１４８】特に、矢印２５５，２５７、２５９，２６
１のようにカップリングが車軸上に配置される場合、カ
ップリングの大径化が回避されたことによってロードク
リアランスが広く保たれ、シャシー、サスペンション、
後車軸２２１，２２３などの設計及びレイアウト上の自
由度が大幅に向上する。

【０１４９】

【発明の効果】請求項１に記載のカップリングは、電磁
石による伝達トルク特性の高度な調整機能に加えて、ロ
ックアップ機構による充分なトルク容量が得られ、車両
の動力伝達系に用いられた場合、路面μが特に低いとき
など、必要に応じて大きな駆動力を車輪に伝達できるか
ら、悪路走破性、発進性、加速性、安定性などで充分な
向上効果が得られる。

【０１５０】しかも、ロックアップ機構を設けたことに
よって、電磁石とメインクラッチなどの容量を小さくす
ることが可能になり、それだけ軽量でコンパクトにな
り、車載性が向上する。

【０１５１】また、周辺部材との干渉が防止され、カッ
プリングを含めて周辺部材のレイアウトと設計上の自由
度が大幅に向上すると共に、ロードクリアランスを広く
保つことができる。

【０１５２】また、コンパクト化によって、収容される
ケーシングの変更が不要になり、変更に伴うコストの上
昇が避けられる。

【０１５３】また、電磁石の小型化によってバッテリの
負担が軽減され、エンジンの燃費が向上する。

【０１５４】また、ロックアップ機構の作動中は、電磁
石の励磁を停止できるから、バッテリの負担がさらに軽
減して燃費が向上する上に、電磁石、メインクラッチ、
パイロットクラッチ、カム機構の耐久性が大幅に向上す
る。

【０１５５】請求項２に記載のカップリングは、請求項
１のカップリングと同等の効果が得られる。

【０１５６】また、ケース状トルク伝達部材の軸方向端
部にロックアップ機構を配置するため、軸方向端部の小
径部にロックアップ機構を配置でき、これによって大径
化が回避され、周辺部材のレイアウトと設計上の自由度
がさらに向上すると共に、ケーシングの互換性がさらに
高くなり、ケーシングの変更に伴うコスト上昇が防止さ
れる。

【０１５７】請求項３に記載のデファレンシャル装置
は、電磁石による差動制限力の高度な調整機能に加え
て、ロックアップ機構により必要なときに差動回転をロ
ックできるから、特に、路面μが低いとき、悪路走破
性、発進性、加速性、安定性などの充分な向上効果が得
られる。

【０１５８】また、電磁石と摩擦クラッチの容量を小さ
くできるから、それだけ軽量でコンパクトになり、周辺
部材との干渉が防止され、車載性が向上する上に、デフ
ァレンシャル装置を含めて周辺部材のレイアウトと設計
上の自由度が向上し、ロードクリアランスを広く保つこ
とができる。

【０１５９】また、コンパクト化によってデフキャリヤ
の変更が不要になり、変更に伴うコスト上昇が避けられ
る。

【０１６０】また、電磁石の小型化によってバッテリの
負担が軽減され、燃費が向上する。

【０１６１】また、ロックアップ機構の作動中は電磁石
の励磁を停止できるから、バッテリの負担がさらに軽減
して燃費が向上し、電磁石と摩擦クラッチの耐久性が大
幅に向上する。

【０１６２】請求項４に記載のデファレンシャル装置
は、請求項３の構成と同等の効果が得られる。

【０１６３】請求項５に記載のデファレンシャル装置
は、請求項の３，４の構成と同等の効果が得られる。

【０１６４】また、ロックアップ機構をデフケースの軸
方向端部に配置するので、デフケースの小径部に配置で
き、これによって大径化が回避され、周辺部材のレイア
ウトと設計上の自由度が向上し、デフキャリヤの互換性
がさらに高くなり、変更に伴うコスト上昇が防止され、
ロードクリアランスを広く保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図であり、ボールカムが作動
している状態を示す。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図であり、ボールカムの作動
が停止した状態を示す。

【図４】図１の実施形態が用いられた４輪駆動車の動力
系を示すスケルトン機構図である。

【図５】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ リヤデフ（デファレンシャル装置） ３ デフケース（差動回転部材） ５ ベベルギヤ式の差動機構 ７ 電磁式の差動制限機構 ９ ロックアップ機構 １１ メインクラッチ（摩擦クラッチ） １３ パイロットクラッチ １５ ボールカム（カム機構） ２５ 電磁石 ２７ ボス部（デフケース３の軸方向端部） ３９ サイドギヤ（差動回転部材） ４１ サイドギヤ（差動回転部材） ２０１ エンジン ２２１ 後車軸（出力軸） ２３５ デフキャリヤ（ケーシング）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転自在に配置されたケース状トル
   ク伝達部材及び軸状トルク伝達部材と、これらの間に配
   置された摩擦式のメインクラッチ及びパイロットクラッ
   チと、該パイロットクラッチを断続制御する電磁石と、
   カム機構とを備え、パイロットクラッチが連結されると
   両トルク伝達部材間の伝達トルクを受けてカム機構が作
   動しメインクラッチを締結させるカップリングにおい
   て、 両トルク伝達部材を相対回転不能に連結するロックアッ
   プ機構を設けたことを特徴とするカップリング。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明であって、ロック
   アップ機構が、ケース状トルク伝達部材の軸方向端部側
   と軸状トルク伝達部材との間に配置されていることを特
   徴とするカップリング。
3. 【請求項３】 エンジンの駆動力によって回転駆動され
   るデフケースと、デフケースの回転を一対の出力軸を介
   して車輪側に配分する差動機構と、差動機構の差動回転
   を制限する摩擦クラッチを電磁石によって断続制御する
   電磁式の差動制限機構とを備え、両出力軸の少なくとも
   一方とデフケースとの間に、これらを相対回転不能に連
   結するロックアップ機構を設けたことを特徴とするデフ
   ァレンシャル装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の発明であって、差動制
   限機構が、メインクラッチと、パイロットクラッチと、
   カム機構とを有し、このメインクラッチが、差動機構の
   差動回転部材の間に配置された摩擦クラッチであり、パ
   イロットクラッチが電磁石によって断続操作され、パイ
   ロットクラッチが連結されると、差動トルクを受けてカ
   ム機構が作動しメインクラッチを締結させることを特徴
   とするデファレンシャル装置。
5. 【請求項５】 請求項の３または請求項４に記載の発明
   であって、ロックアップ機構が、デフケースの軸方向端
   部側と両出力軸の少なくとも一方との間に配置されてい
   ることを特徴とするデファレンシャル装置。