JP2003014083A - センターディファレンシャル装置及びプラネタリギヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な差動制限トルクが得られ、耐久性に優
れたセンターディファレンシャル装置及びプラネタリギ
ヤを提供する。 【解決手段】 変速機からの変速出力が入力される第１
サンギヤと、リヤ出力軸５６に設けられた第２サンギヤ
と、第１サンギヤ６０及び第２サンギヤ６３に各々噛合
するピニオン部材６５の第１ピニオン６１及び第２ピニ
オン６４と、フロント出力軸５４に連結されたキャリヤ
６６に取付支持されたピニオン軸６７でピニオン部材６
５を軸支するプラネタリギヤ式のセンターディファレン
シャル装置であって、ピニオン軸６７をＣ／Ｃコンポジ
ットで構成すると共に、ピニオン軸６７によってピニオ
ン部材を直接軸支する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センターディファ
レンシャル装置及びプラネタリギヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、４輪駆動車は、エンジンからの
動力を、発進クラッチを介して変速機によって変速し、
この変速機によって変速された変速出力をセンターディ
ファレンシャル装置によってフロントディファレンシャ
ル装置とリヤディファレンシャル装置にトルク配分して
伝動し、フロントディファレンシャル装置によって減速
して前輪に伝動し、かつリヤディファレンシャル装置に
よって減速して後輪に伝達するように構成されている。

【０００３】センターディファレンシャル装置は、比較
的コンパクトでかつ、前後輪へのトルク配分が可変調整
できるプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル
装置が広く使用されている。

【０００４】プラネタリギヤ式センターディファレンシ
ャル装置を備えた４輪駆動車に関しては、例えば特許第
２６５２７１５号公報の先行技術がある。このセンター
ディファレンシャル装置について図５に示す要部断面図
及び図６に示すスケルトン図によって説明する。

【０００５】符号１０１は変速機の出力軸であり、出力
軸１０１と、プロペラ軸を介してリヤディファレンシャ
ル装置に動力伝達するリヤドライブ軸１０２がブッシュ
１０３及びスラストベアリング１０４を介して同軸上に
回転自在に嵌合し、リダクションギヤ１０５がブッシュ
１０３を介して出力軸１０１に回転自在に嵌合し、これ
らリダクションギヤ１０５と出力軸１０１がボールベア
リング１０６を介してトランスミッションケース１００
に支持されており、出力軸１０１と、リヤドライブ軸１
０２と、リダクションギヤ１０５との間にセンターディ
ファレンシャル装置１１０が同軸上に配設されている。
なお、リダクションギヤ１０５はフロントディファレン
シャル装置に動力伝達するフロントドライブ軸１０７に
設けられたリダクションギヤ１０８に噛み合っている。

【０００６】センターディファレンシャル装置１１０
は、入力側となる変速機の出力軸１０１に大径の第１サ
ンギヤ１１１が形成され、出力側のリヤドライブ軸１０
２に小径の第２サンギヤ１１２が形成され、この第１サ
ンギヤ１１１に小径の第１ピニオン１１３が噛み合い、
第２サンギヤ１１２に大径の第２ピニオン１１４が噛み
合い、これら第１ピニオン１１３と第２ピニオン１１４
が単一のピニオン部材１１５に形成されている。

【０００７】また、キャリヤ１１６の支持プレート１１
７がリヤドライブ軸１０２にボールベアリング１１８を
介して取り付けられ、この支持プレート１１７とリダク
ションギヤ１０５が一体結合されると共に、両者間にピ
ニオン軸１１９が架設され、このピニオン軸１１９にニ
ードルベアリング１２０を介してピニオン部材１１５が
軸支されている。一方、ピニオン部材１１５は、その両
端がリダクションギヤ１０５及び支持プレート１１７に
対しスラストワッシャ１２２を介在して支持されてい
る。このピニオン軸１１９にはニードルベアリング１２
０に給油するための給油孔１２１が穿設されている。ピ
ニオン軸１１９は、高炭素鋼または肌焼鋼が用いられ、
表面を硬化するために熱処理が施されている。

【０００８】かかるリングギヤのない複合プラネタリギ
ヤを用いたセンターディファレンシャル装置１１０は、
第１サンギヤ１１１、第２サンギヤ１１２の歯数を適切
に設定することで作動機能を有し、かつ第１サンギヤ１
１１と第１ピニオン１１３、第２サンギヤ１１２と第２
ピニオン１１４の各噛み合い半径を適切に設定すること
で基準トルク配分を後輪側に偏重にした不等トルク配分
が得られる。また、第１サンギヤ１１１、第２サンギヤ
１１２、第１ピニオン１１３、第２ピニオン１１４とを
例えばはすば歯車にしてスラスト荷重を発生させ、スラ
スト荷重によりスラストワッシャ１２２とピニオン部材
１１５の端面間に摩擦力を発生させ、かつ第１ピニオン
１１３、第２のピニオン１１４、ピニオン部材１１５の
軸受部、即ちニードルベアリング１２０に噛み合いによ
る分離荷重及び接線荷重の合成力が作用させて摩擦力が
生じるように設定することで差動制限機構が形成され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特許第２６５２７
１５号公報によると、ピニオン部材１１５には入力トル
クに応じたラジアル荷重が作用することから、ピニオン
部材１１５の軸受としてニードルベアリング１２０を配
置して、ピニオン軸１１９とピニオン部材１１５との間
の焼付きや、かじりの発生を回避するように構成されて
いる。また、ニードルベアリング１２０に代えてブッシ
ュを使用することができる。

【００１０】しかし、ニードルベアリング１２０は、高
荷重に耐え得るが、コロ軸受けであり摩擦抵抗が小さ
い。一方、ブッシュによると滑り接触であることから摩
擦抵抗は大きくなるが、潤滑油が不足すると焼付きの発
生が懸念される。従って、悪路等、路面状況が悪い場合
等で走行負荷に応じて要求される差動制限トルクが高い
場合には、その対応を困難にしている。

【００１１】ここで、通常、ピニオン部材１１５及びピ
ニオン軸１１９は、強度上金属材料が用いられるが、入
力トルクに応じた大きな差動制限トルクを得るためには
ニードルベアリング１２０やブッシュを外してピニオン
部材１１５をピニオン軸１１９によって直接軸支するこ
とによって両部品間の摩擦力を増大することが考えられ
る。この摩擦力を確保するために、一般に自動変速機用
の多板クラッチの摩擦材料として使用されるペーパ摩擦
材を使用すると効果的であるが、潤滑油として手動変速
機用の鉱物系の添加剤を含んだデフオイルを使用すると
耐久性が大きく低下して実用性に不適切である。また、
ピニオン部材１１５をピニオン軸１１９により直接軸受
けして摩擦力を確保すると、差動時の焼付きが発生して
耐久性が得られない。また、この焼付きを防止すべく強
制潤滑すると摩擦力が減少し、必要とされる差動制限ト
ルクが確保できなくなる。

【００１２】従って、かかる点に鑑みなされた本発明の
第１の目的は、十分な入力トルクに応じた差動制限トル
クが得られ、安定した性能の確保と共に、耐久性に優れ
たセンターディファレンシャル装置を提供することにあ
る。

【００１３】また、第２の目的は、構成の簡素化及び耐
久性に優れたプラネタリギヤを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載のセンターディファレンシャル装置の発明
は、変速機からの変速出力が入力される第１サンギヤ
と、一方の出力側の第２サンギヤと、該第１サンギヤ及
び第２サンギヤに各々噛合するピニオン部材の第１ピニ
オン及び第２ピニオンと、他方の出力側のキャリヤに取
付支持されたピニオン軸とを備え、上記ピニオン部材の
軸受穴にピニオン軸を挿通して上記ピニオン部材を軸支
するプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装
置において、上記ピニオン軸は、Ｃ／Ｃコンポジットで
形成され、該ピニオン軸を上記軸受穴に挿通して上記ピ
ニオン部材を直接軸支したことを特徴とする。

【００１５】請求項１の発明によると、ピニオン軸を、
他の部材との摺接時には十分な摩擦係数を備え、かつ自
己潤滑性を有するＣ／Ｃコンポジットによって構成し、
ピニオン部材をピニオン軸によって直接軸受けすること
から、ピニオン軸とピニオン部材との間に十分な摩擦力
を確保することができ、ピニオン軸とピニオン部材との
間の焼付きの発生を有効に防止して安定した性能を確保
しつつ入力トルクに応じた必要とする差動制限トルクが
確保できる。

【００１６】また、従来の金属製のピニオン軸と比べて
大幅な軽量化が得られ、かつニードルベアリングやブッ
シュを介在することなく、ピニオン部材をピニオン軸に
よって直接軸支することから構成部品数の削減が得られ
ると共に、構造の簡素化が得られ、組立作業の簡素化及
び製造コストの大幅な低減が期待できる。

【００１７】請求項２に記載のセンターディファレンシ
ャル装置の発明は、変速機からの変速出力が入力される
第１サンギヤと、一方の出力側の第２サンギヤと、該第
１サンギヤ及び第２サンギヤに各々噛合するピニオン部
材の第１ピニオン及び第２ピニオンと、他方の出力側の
キャリヤに取付支持されたピニオン軸とを備え、上記ピ
ニオン部材の軸受穴にピニオン軸を挿通して上記ピニオ
ン部材を軸支するプラネタリギヤ式のセンターディファ
レンシャル装置において、上記ピニオン軸を鋼材で形成
すると共に、上記ピニオン部材の軸受穴にＣ／Ｃコンポ
ジットの軸受が装着され、上記ピニオン軸を上記軸受内
に挿通してピニオン部材を軸支したことを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明によると、ピニオン部材の
軸受穴内に、Ｃ／Ｃコンポジットの軸受を装着し、鋼材
からなるピニオン軸によって直接軸受けすることによっ
て、ピニオン軸とピニオン部材に装着された軸受との間
に十分な摩擦力を確保することができ、ピニオン軸と軸
受との間の焼付きの発生を有効に防止して安定した性能
を確保しつつ入力トルクに応じた必要とする差動制限ト
ルクが確保できる。

【００１９】また、ニードルベアリングを介在すること
なく、ピニオン部材に装着された軸受をピニオン軸によ
って直接軸支することから構成部品数の削減が得られる
と共に、構造の簡素化が得られ、組立作業の簡素化及び
製造コストの大幅な低減が期待できる。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２のセンターディファレンシャル装置において、上記第
１サンギヤと第１ピニオン、第２サンギヤと第２ピニオ
ンの各ギヤ噛み合い点に作用する分離荷重及び接線荷重
の合成力がピニオン軸に作用することを特徴とする。

【００２１】請求項３の発明によると、第１サンギヤと
第１ピニオン、第２サンギヤと第２ピニオンの各ギヤ噛
み合い点に作用する分離荷重及び接線荷重の合成力をピ
ニオン軸に作用させることによって、より有効的にピニ
オン軸とピニオン部材或いはピニオン軸と軸受との間に
十分な摩擦力を確保することができ、より確実に必要と
する差動制限トルクが確保できる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれかのセンターディファレンシャル装置において、
更に、上記第１サンギヤ、第２サンギヤ、第１ピニオ
ン、第２ピニオンをはすば歯車にし、第１サンギヤと第
１ピニオン、第２サンギヤと第２ピニオンのギヤ噛み合
い点に作用するスラスト荷重によって第２サンギヤとキ
ャリヤとの間に摩擦力を発生させることを特徴とする。

【００２３】請求項４の発明によると、第１サンギヤと
第１ピニオン、第２サンギヤと第２ピニオンのギヤ噛合
い点に作用するスラスト荷重によって第２サンギヤとキ
ャリヤとの間に摩擦力を発生させることによって、該部
においても差動制限トルクを生成することができ、更に
差動制限トルクが確保できる。

【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかのセンターディファレンシャル装置において、
上記Ｃ／Ｃコンポジットは、曲げ強度が２００〜１２０
０ＭＰａ、圧縮強度が１００〜８００ＭＰａ、層間剪断
強度が２０〜６００ＭＰａであることを特徴とする。

【００２５】請求項５の発明によると、通常のＣ／Ｃコ
ンポジットに比べ機械的強度に優れることから、大きさ
の増大を抑制しつつ要求強度を満たすことができ、セン
ターデファレンシャル装置の大きさの増大を有効的に抑
制することができる。

【００２６】請求項６に記載のプラネタリギヤの発明
は、サンギヤと、該サンギヤに噛合するピニオン部材の
ピニオンと、キャリヤに取付支持されたピニオン軸とを
備え、上記ピニオン部材の軸受穴にピニオン軸を挿通し
て上記ピニオン部材を軸支するプラネタリギヤにおい
て、上記ピニオン軸は、Ｃ／Ｃコンポジットで形成さ
れ、該ピニオン軸を上記軸受穴に挿通して上記ピニオン
部材を直接軸支したことを特徴とする。

【００２７】請求項６の発明によると、ピニオン軸をＣ
／Ｃコンポジットで構成し、かつこのピニオン軸によっ
てピニオン部材を直接軸支することによって、ピニオン
軸とピニオン部材との間に十分な摩擦力を確保すること
ができ、また、構成の簡素化及び軽量化が得られると共
に、ピニオン軸とピニオン部材との間の焼付きの発生を
有効に防止されて安定した性能を確保されて耐久性が向
上する。

【００２８】請求項７に記載のプラネタリギヤの発明
は、サンギヤと、該サンギヤに噛合するピニオン部材の
ピニオンと、キャリヤに取付支持されたピニオン軸とを
備え、上記ピニオン部材の軸受穴にピニオン軸を挿通し
て上記ピニオン部材を軸支するプラネタリギヤにおい
て、上記ピニオン軸を鋼材で形成すると共に、上記ピニ
オン部材の軸受穴にＣ／Ｃコンポジットの軸受が装着さ
れ、上記ピニオン軸を上記軸受内に挿通してピニオン部
材を軸支したことを特徴とする。

【００２９】請求項７の発明によると、ピニオン部材の
軸受穴内に、Ｃ／Ｃコンポジットの軸受を装着し、鋼材
からなるピニオン軸によって直接軸受けすることによっ
て、ピニオン軸とピニオン部材に装着された軸受との間
に十分な摩擦力を確保することができ、かつピニオン軸
と軸受との間の焼付きの発生を有効に防止して安定した
性能を確保しつつ入力トルクに応じた必要とする差動制
限トルクが確保できる。

【００３０】また、ニードルベアリングを介在すること
なく、ピニオン部材に装着された軸受をピニオン軸によ
って直接軸支することから構成部品数の削減が得られる
と共に、構造の簡素化が得られ、組立作業の簡素化及び
製造コストの大幅な低減が期待できる。

【００３１】請求項８に記載の発明は、請求項６または
７のプラネタリギヤにおいて、上記Ｃ／Ｃコンポジット
は、曲げ強度が２００〜１２００ＭＰａ、圧縮強度が１
００〜８００ＭＰａ、層間剪断強度が２０〜６００ＭＰ
ａであることを特徴とする。

【００３２】請求項８の発明によると、通常のＣ／Ｃコ
ンポジットに比べ機械的強度に優れることから、大きさ
の増大を抑制しつつ要求強度を満たすことができ、プラ
ネタリギヤの大きさの増大を有効的に抑制することがで
きる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセンターディファ
レンシャル装置及びプラネタリギヤの第１実施の形態を
手動変速機の場合を例に実施の形態を図を参照して説明
する。

【００３４】（第１実施の形態）本発明の第１実施の形
態を図１乃至図３を参照して説明する。図１はトランス
ミッションのスケルトン図、図２はセンターディファレ
ンシャル装置の要部断面図、図３はセンターディファレ
ンシャル装置の要部分解斜視図である。

【００３５】図１において符号１はトランスミッション
ケースであり、トランスミッションケース１にトランス
ファケース２を介してエクステンションケース３が連結
されている。符号１０はエンジンであり、エンジン１０
のクランク軸１１がフライホイール１２を介して発進ク
ラッチ１３に連結し、発進クラッチ１３から中間軸１４
が副変速機１５に連結している。

【００３６】副変速機１５は、中間軸１４と入力軸１６
との間に常時噛み合い式のカウンターギヤ機構１７とシ
ンクロ機構１８が設けられ、高低２段に切換えるように
構成され、入力軸１６が手動変速機３０に入力される。
手動変速機３０の出力軸１９は入力軸１６と平行に配置
され、エクステンションケース３内部のセンターディフ
ァレンシャル装置５０に連結されている。出力軸１９は
中空状で内部にフロントドライブ軸２０が挿通され、セ
ンターディファレンシャル装置５０がこのフロントドラ
イブ軸２０を介して副変速機１５の下方に配置されたフ
ロントディファレンシャル装置２１に連結するものであ
り、このフロントディファレンシャル装置２１から前輪
に伝動される。

【００３７】また、エクステンションケース３内部で
は、手動変速機３０の入力軸１６と同一高さにリヤドラ
イブ軸２３が配置され、リヤ出力軸５６とリヤドライブ
軸２３が一対のトランスファギヤ２４、２５を介して連
結している。そして、リヤドライブ軸２３は、プロペラ
軸２６及びリヤディファレンシャル装置２７等を介して
後輪に伝動構成される。

【００３８】手動変速機３０は、常時噛合い式であっ
て、平行配置された入力軸１６と出力軸１９との間に第
１速ギヤ列３１、第２速ギヤ列３２、第３速ギヤ列３
３、第４速ギヤ列３４、第５速ギヤ列３５及びシンクロ
機構３６、３７、３８が配置され、第１速ギヤ列３１と
第２速ギヤ３２との間にリバスーギヤ列３９が配置され
ている。そして、シンクロ機構３６、３７、３８を選択
的に作動することで、第１速から第５速のいずれかにシ
フトし、かつリバースギヤ列３９を噛合することで後退
段を得るように構成されている。

【００３９】センターディファレンシャル装置５０は、
先端が中間部材５１を介して出力軸１９の外周にスプラ
イン結合された中空のセンターデフ入力軸５２と、この
センターデフ入力軸５２の内部に配置され先端が中間部
材５３を介してフロントドライブ軸２０にスプライン結
合された中空のフロント出力軸５４と、フロント出力軸
５４の内部に先端が臨まされたリヤ出力軸５６を備え、
これらセンターデフ入力軸５２、フロント出力軸５４、
リヤ出力軸５６が同軸上で相対回転自在に構成されてい
る。

【００４０】センターデフ入力軸５２の基端には大径の
第１サンギヤ６０が一体に形成され、この第１サンギヤ
６０に小径の第１ピニオン６１が噛合される一方、リヤ
出力軸５６の中間位置に一方の出力側となる小径の第２
サンギヤ６３がスプライン嵌合され、この第２サンギヤ
６３に大径の第２ピニオン６４が噛合されている。これ
ら第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４は軸受穴６５
ａを有する中空状のピニオン部材６５に一体形成され、
他方の出力側となるキャリヤ６６に固定されたピニオン
軸６７の挿通によって軸支されている。

【００４１】即ち、キャリヤ６６には、前方からセンタ
ーデフ入力軸５２が回転自在に挿入される一方、後方か
らリヤ出力軸５６が回転自在に挿入され、空間中央に第
１サンギヤ６０と第２サンギヤ６３を格納する。そし
て、第１ピニオン６１が第１サンギヤ６０に噛み合い、
かつ第２ピニオン６４が第２サンギヤ６３に噛み合うよ
うにピニオン軸６７が架設されたプラネタリギヤが形成
される。

【００４２】ここで、このピニオン軸６７は、その材料
として炭素繊維または炭素繊維織物或いは炭素糸に、熱
硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸させたものを高温
・高圧下において焼成黒鉛化して形成したＣ／Ｃコンポ
ジットを使用する。通常のＣ／Ｃコンポジットの曲げ強
度は２００ＭＰａ未満であるが、本実施の形態に使用さ
れるＣ／Ｃコンポジットは、曲げ強度が２００ＭＰａ〜
１２００ＭＰａ、圧縮強度が１００ＭＰａ〜８００ＭＰ
ａ、層間剪断強度が２０ＭＰａ〜６００ＭＰａであるこ
とが望ましい。

【００４３】このＣ／Ｃコンポジットは通常のＣ／Ｃコ
ンポジットに対して機械的強度に優れることから、大き
さの増大を抑制しつつ要求強度を満たすことができてプ
ラネタリギヤの大きさの増大が抑制される。この結果、
センターディファレンシャル装置５０の大きさを有効的
に抑制することができる。

【００４４】Ｃ／Ｃコンポジットは、軽量で耐熱性、耐
圧性、耐摩耗性に優れ、他の部材との摺接時には十分な
摩擦係数を備え、かつ含有する炭素成分が潤滑剤として
働く、いわゆる自己潤滑性を有する。従って、Ｃ／Ｃコ
ンポジット製のピニオン軸６７を使用することで、軽量
化が得られると共に、摺接するピニオン部材６５との間
に十分な摩擦力が得られ、かつ潤滑条件が不十分の場合
でもピニオン部材６５との焼付きやピニオン軸６７及び
ピニオン部材６５の異常摩耗が回避できる。更に、Ｃ／
Ｃコンポジットは、組織がポーラス構造で、潤滑油の浸
透性及び保持性が良好であることから、より安定した潤
滑性が確保できる。

【００４５】ピニオン軸６７によって軸支された第１ピ
ニオン６１と第２ピニオン６４は、所定の間隔を隔てて
キャリヤ６６の内部に配列される一方、キャリヤ６６の
内周にハブ７０が固設されている。ハブ７０は第１サン
ギヤ６０と第２サンギヤ６３の間隙からセンタデフ入力
軸５２の内部に延設されてフロント出力軸５４の外周に
スプライン結合されている。そして、ピニオン軸６７を
介してキャリヤ６６に伝達された動力は、ハブ７０、フ
ロント出力軸５４を介してフロントドライブ軸２０に伝
動される。一方、第２サンギヤ６３を介してリヤ出力軸
５６に伝達された動力は、トランスファギヤ２４、２５
を介してリヤドライブ軸２３に伝動される。

【００４６】また、キャリヤ６６の後面には、リヤ出力
軸５６にスラストベアリングを介して回転自在に支持さ
れた円筒状のクラッチハブ７５が固設され、リヤ出力軸
５６にはクラッチハブ７５に対向するクラッチドラム７
６が固設され、クラッチハブ７５とクラッチドラム７６
との間にドライブプレート７７、ドリブンプレート７
８、皿ばね７９が配設されてイニシャルトルク発生部８
０が構成されている。イニシャルトルク発生部８０は、
キャリヤ６６とリヤ出力軸５６の間のイニシャルトル
ク、即ち前後輪間に生じる差動回転に対して所定の差動
制限トルクを発生させるためのものであり、皿ばね７９
による押圧力を適切に設定することによって、発生する
イニシャルトルクが設定される。

【００４７】ここで、センターディファレンシャル装置
５０は、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１、及び第
２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の各噛み合いピッチ
半径を適切に設定することで、基準トルク配分が所望の
配分、たとえば後輪に偏重した不等トルク配分に設定す
ることができる。

【００４８】また、第１サンギヤ６０とハブ７０との
間、ハブ７０と第２サンギヤ６３との間及び、第２サン
ギヤ６３とキャリヤ６６との間には、各々第１、第２、
第３の摩擦部材として第１フリクションワッシャ８１、
第２フリクションワッシャ８２、８３、第３フリクショ
ンワッシャ８３が各々配設されており、これら各フリク
ションワッシャ８１、８２、８３及び、ピニオン軸６７
とピニオン部材６５の軸受穴６５ａの周面との間に発生
する摩擦力によってセンターディファレンシャル装置５
０自体に差動制限機構が構成される。

【００４９】この場合、例えば第１サンギヤ６０と第１
ピニオン６１をはすば歯車で構成し、前進時に第１ピニ
オン６１が第１サンギヤ６０を後方、即ちハブ７０側に
付勢するスラスト荷重が発生するように設定すると共
に、第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４をはすば歯車
で構成して、前進時第２ピニオン６４が第２サンギヤ６
３を前方、即ちハブ７０側に付勢するスラスト荷重が発
生するように構成されている。

【００５０】そして、前進時には、第１フリクションワ
ッシャ８１及び第２フリクションワッシャ８２が第１サ
ンギヤ６０及び第２サンギヤ６３によって各々ハブ７０
に押圧されて摩擦力が発生する。一方、後退時には、第
２サンギヤ６３のスラスト荷重は逆方向に発生し、第３
フリクションワッシャ８３が第２サンギヤ６３によって
キャリヤ６６に押圧されて摩擦力を発生させる。

【００５１】一方、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６
１及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い
点に作用する分離荷重と接線荷重との合成力を、第１ピ
ニオン６１、第２ピニオン６３及びピニオン軸６７の軸
支部分に作用させて、ピニオン部材６５とピニオン軸６
７との間に摩擦力を発生させ、しかも入力トルクに応じ
た差動制限トルクを発生させることができる。

【００５２】これらの摩擦力によってピニオン部材６５
の回転に対して反対方向の摩擦トルク、即ち差動制限ト
ルクを発生させる。

【００５３】ここで、前輪回転数と後輪回転数との大小
関係によりピニオン回転方向が変化し、これに伴い差動
制限トルクの作用具合も変わる。これにより前輪回転数
が後輪回転数より大きい状態の旋回、前輪スリップ時、
前輪回転数が後輪回転数より小さい状態の後輪スリップ
時には、差動制限トルクの差動が異なったものに自動的
に制御される。

【００５４】次に、このように構成されたセンターディ
ファレンシャル装置５０の作用について説明する。

【００５５】停車または走行中に発進クラッチ１３を切
断し、前進段にシフトすると、シンクロ機構３６、３７
または３８により第１速乃至第５速のギヤ列３１から３
５の何れか１つが入力軸１６と同期しながら一体化して
選択される。そこで発進クラッチ１３を接続すると、エ
ンジン１０の動力が副変速機１５を介して手動変速機３
０の入力軸１６に入力され、選択された変速ギヤ列によ
る変速動力が出力軸１９に伝動されれる。また停止時に
発進クラッチ１３を切断した状態でリバースシフトする
と、リバースギヤ列３６が噛合され、逆転した変速動力
が出力軸１９に出力されて前進５段後進１段に変速され
れる。

【００５６】出力軸１９に伝導された変速動力は、セン
ターディファレンシャル装置５０のセンターデフ入力軸
５２を介して第１サンギヤ６０に入力され、第１ピニオ
ン６１を介してピニオン部材６５に伝導される。

【００５７】ここで、前進時には、センターディファレ
ンシャル装置５０は、各歯車諸元により、前後輪へのト
ルク配分されて出力される。そしてキャリヤ６６からの
動力は、ハブ７０、フロント出力軸５４、フロントドラ
イブ軸２０、フロントディファレンシャル装置２１を介
して前輪に伝動される。また、第２サンギヤ６３の動力
は、リヤ出力軸５６、トランスファギヤ２４、２５、リ
ヤドライブ軸２３、プロペラ軸２６、リヤディファレン
シャル装置２７を介して後輪に伝導される。

【００５８】この時、イニシャルトルク発生部８０の皿
ばね７９によるドライブプレート７７とドリブンプレー
ト７８の押圧力により発生するイニシャルトルクがキャ
リヤ６６とリヤ出力軸５６との間に付与されている。

【００５９】前後輪に差回転が発生すると、第１ピニオ
ン６１が第１サンギヤ６０を後方及び第２ピニオン６４
が第２サンギヤ６３を前方に付勢するスラスト荷重が入
力トルクに応じて発生し、第１フリクションワッシャ８
１及び第２フリクションワッシャ８２を介して入力側の
第１サンギヤ６０と前輪側に伝動するキャリヤ６６に設
けられたハブ７０と、後輪側に伝動する第２サンギヤ６
３とキャリヤ６６のハブ７０との間に摩擦力が付与され
ると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１及び第
２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作用
する分離荷重と接線荷重との合成力が第１ピニオン６
１、第２ピニオン６４及びピニオン軸６７に作用して軸
受穴６５ａの周面とピニオン軸６７、即ちとピニオン部
材６５とピニオン軸６７との間に入力トルクに応じた摩
擦力を発生させ、これらの摩擦力によってピニオン部材
６５の差動回転に対して反対方向の摩擦トルク、即ち差
動制限トルクを発生させて走破性及び走行安定性を確保
する。

【００６０】一方、後退時において、前後輪に差回転が
発生すると、第２サンギヤ６３のスラスト荷重は逆方向
に発生し、第３フリクションワッシャ８３が第２サンギ
ヤ６３によってキャリヤ６６に押圧されて摩擦力が発生
すると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１及び
第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作
用する分離荷重と接線荷重との合成力が第１ピニオン６
１、第２ピニオン６４及びピニオン軸６７に作用してピ
ニオン部材６５とピニオン軸６７との間に摩擦力を発生
させ、これらの摩擦力によってピニオン部材６５の回転
に対して反対方向の摩擦トルク、即ち差動制限トルクを
発生させて走破性及び走行安定性を確保する。

【００６１】ここで、ピニオン軸６７を、他の部材との
摺接時には十分な摩擦係数を備え、かつ自己潤滑性を有
するＣ／Ｃコンポジットによって構成することから、ピ
ニオン部材６５の軸受穴６５ａにピニオン軸６７を挿通
させてピニオン部材６５ををピニオン軸６７によって直
接軸受けすることによって、ピニオン軸６７とピニオン
部材６７との間に十分な摩擦力を確保することができ
る。従って、ピニオン軸６７とピニオン部材６５との間
の焼付きの発生を有効に防止しつつ必要とする差動制限
トルクが確保でき、悪路走行等における走破性及び走行
安定性が十分に達成できる。しかもプラネタリギヤのピ
ニオン軸６７を構成するＣ／Ｃコンポジットは自己潤滑
性を有し、更に組織がポーラス構造で潤滑油の浸透性及
び保持性に優れ、安定した潤滑性が確保でき、焼付きや
ピニオン軸６７及びピニオン部材６５の異常摩耗が回避
でき耐久性が十分に確保できて長期に亘る安定した使用
が可能であると共に、潤滑油として一般の手動変速機用
のデフオイルを使用することも可能であり極めて実用性
の優れたものである。

【００６２】また、従来の金属製のピニオン軸と比べて
大幅な軽量化が得られ、かつニードルベアリングやブッ
シュを介在することなく、ピニオン部材６５を直接的に
ピニオン軸６７によって軸支することから構成部品数の
削減が得られると共に、ピニオン軸６７は潤滑油孔等が
不要で簡単な形状であることと相俟って、構造の簡素化
が得られ、組立作業の簡素化及び製造コストの大幅な低
減が期待できる。

【００６３】なお、上記実施の形態では、ピニオン軸６
７全体をＣ／Ｃコンポジットによって形成したが、ピニ
オン軸６７をＣ／Ｃコンポジットによって筒状に形成
し、その内部、即ち軸心側に鋼材からなる心材を一体的
に設けることも可能である。

【００６４】（第２実施の形態）本発明の第２実施の形
態を図４を参照して説明する。図４は上記図２に対応す
るセンターディファレンシャル装置の要部断面図であ
り、対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細
な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

【００６５】第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４が
一体形成されたピニオン部材６５の軸受穴６５ａ内にＣ
／Ｃコンポジットからなる円筒状の軸受６８が一体的に
装着されている。一方、キャリヤ６６に固定されたピニ
オン軸６９は、鋼材によって形成され、軸受６８内に挿
通すると共に、両端がキャリヤ６６に固定されてピニオ
ン部材６５をニードルベアリングを介在させることなく
直接軸支している。

【００６６】従って、ピニオン部材６５の軸受穴６５ａ
内にＣ／Ｃコンポジットの軸受６８を一体的に装着し、
鋼材のピニオン軸６９を使用することで、ピニオン部材
６５の軽量化が得られると共に、摺接する軸受６８とピ
ニオン軸６９との間に十分な摩擦力が得られ、かつ潤滑
条件が不十分の場合でも軸受６８とピニオン軸６９の焼
付きや軸受６８及びピニオン軸６９の異常摩耗が回避で
きる。

【００６７】このように構成されたセンタディファレン
シャル装置５０は、第１実施の形態と同様に、前進時に
は、各歯車諸元により、前後輪へのトルク配分されて出
力される。そしてキャリヤ６６からの動力は、ハブ７
０、フロント出力軸５４等を介して前輪に伝動される。
また、第２サンギヤ６３の動力は、リヤ出力軸５６から
リヤドライブ軸２３等を介して後輪に伝導される。この
時、イニシャルトルク発生部８０の皿ばね７９によるド
ライブプレート７７とドリブンプレート７８の押圧力に
より発生するイニシャルトルクがキャリヤ６６とリヤ出
力軸５６との間に付与されている。

【００６８】前後輪に差回転が発生すると、第１ピニオ
ン６１が第１サンギヤ６０を後方及び第２ピニオン６４
が第２サンギヤ６３を前方に付勢するスラスト荷重が入
力トルクに応じて発生し、第１フリクションワッシャ８
１及び第２フリクションワッシャ８２を介して入力側の
第１サンギヤ６０と前輪側に伝動するキャリヤ６６に設
けられたハブ７０と、後輪側に伝動する第２サンギヤ６
３とキャリヤ６６のハブ７０との間に摩擦力が付与され
ると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１及び第
２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作用
する分離荷重と接線荷重との合成力が第１ピニオン６
１、第２ピニオン６４及びピニオン軸６９に作用してピ
ニオン部材６５に装着された軸受６８とピニオン軸６９
との間に入力トルクに応じた摩擦力を発生させ、これら
の摩擦力によって差動制限トルクを発生させて走破性及
び走行安定性を確保する。

【００６９】一方、後退時において、前後輪に差回転が
発生すると、第２サンギヤ６３のスラスト荷重は逆方向
に発生し、第３フリクションワッシャ８３が第２サンギ
ヤ６３によってキャリヤ６６に押圧されて摩擦力が発生
すると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１及び
第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作
用する分離荷重と接線荷重との合成力が第１ピニオン６
１、第２ピニオン６４及びピニオン軸６９に作用して軸
受６８とピニオン軸６９との間に摩擦力を発生させ、こ
れらの摩擦力によって差動制限トルクを発生させて走破
性及び走行安定性を確保する。

【００７０】ここで、ピニオン軸６９を鋼材によって形
成し、ピニオン部材６５に装着される軸受６８をＣ／Ｃ
コンポジットによって構成することから、ピニオン部材
６５に装着された軸受６８をピニオン軸６９によって直
接軸受けすることによって、ピニオン軸６９とピニオン
部材６５との間に十分な摩擦力を確保することができ
る。従って、ピニオン軸６９と軸受６８との間の焼付き
の発生を有効に防止しつつ必要とする差動制限トルクが
確保でき、悪路走行等における走破性及び走行安定性が
十分に達成できる。しかも安定した潤滑性が確保でき、
焼付きやピニオン軸６９及び軸受６８の異常摩耗が回避
でき耐久性が十分に確保できて長期に亘る安定した使用
が可能である。

【００７１】また、ニードルベアリングを介在すること
なく、ピニオン部材６５に装着された軸受６８を直接的
にピニオン軸６９によって軸支することから構成部品数
の削減が得られると共に、ピニオン軸６９は潤滑油孔等
が不要で簡単な形状であることと相俟って、構造の簡素
化が得られ、組立作業の簡素化及び製造コストの大幅な
低減が期待できる。

【００７２】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能である。例えば上記各実施の形態では、手動変速機の
場合を例に説明したが、自動変速機に適用することもで
きる。また、上記実施の形態では、第２サンギヤからの
出力をリヤディファレンシャル装置に伝動し、キャリヤ
からの出力をフロントディファレンシャル装置に伝動す
るように構成したが、第２サンギヤからの出力をフロン
トディファレンシャル装置に伝動し、かつキャリヤから
の出力をリヤディファレンシャル装置に伝動することも
できる。また、プラネタリギヤは、センターディファレ
ンシャル装置に限定されることなく他の種々装置等に広
く使用することができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明によるセンターディファレンシャ
ル装置によると、変速機からの変速出力が入力される第
１サンギヤと、一方の出力側の第２サンギヤと、該第１
サンギヤ及び第２サンギヤに各々噛合するピニオン部材
の第１ピニオン及び第２ピニオンと、他方の出力側のキ
ャリヤに取付支持されたピニオン軸でピニオン部材を軸
支するプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル
装置において、ピニオン軸を、Ｃ／Ｃコンポジットによ
って構成してピニオン部材をピニオン軸によって直接軸
受けすることによって、或いは、ピニオン部材にＣ／Ｃ
コンポジットによって形成された軸受を装着しピニオン
軸を鋼材によって形成することによってピニオン軸とピ
ニオン部材との間に十分な摩擦力を確保することがで
き、焼付きの発生を有効に防止して安定した性能を確保
しつつ入力トルクに応じた必要とする差動制限トルクが
確保できる。

【００７４】更に、ニードルベアリングやブッシュ等が
不要になり、構成部品数の削減が得られると共に、構造
の簡素化が得られ、組立作業の簡素化及び製造コストの
大幅な低減が期待できる。

【００７５】また、Ｃ／Ｃコンポジットで構成されたピ
ニオン軸でピニオン部材を直接軸支したプラネタリギ
ヤ、或いはピニオン部材にＣ／Ｃコンポジットによって
形成された軸受を装着すると共にピニオン軸を鋼材によ
って形成したプラネタリギヤによると、ピニオン軸とピ
ニオン部材との間に十分な摩擦力を確保することができ
安定した性能を確保しつつ耐久性が向上し、かつ構成部
品数の削減が得られると共に構造の簡素化が得られ、組
立作業の簡素化及び製造コストの低減が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセンターディファレンシャル装置
及びプラネタリギヤの第１実施の形態を示すトランスミ
ッションのスケルトン図である。

【図２】センターディファレンシャル装置の要部断面図
である。

【図３】センターディファレンシャル装置の要部分解斜
視図である。

【図４】本発明によるセンターディファレンシャル装置
及びプラネタリギヤの第２実施の形態を示すセンターデ
ィファレンシャル装置の要部断面図である。

【図５】従来のセンターディファレンシャル装置を示す
要部断面図である。

【図６】図５に示すセンターディファレンシャル装置の
スケルトン図である。

【符号の説明】

１ トランスミッションケース ２ トランスファケース ３ エクステンションケース １０ エンジン １３ 発進クラッチ １６ 入力軸 １９ 出力軸 ２０ フロントドライブ軸 ２１ フロントディファレンシャル装置 ２３ リヤドライブ軸 ５１ 中間部材 ５２ センターデフ入力軸 ５３ 中間部材 ５４ フロント出力軸 ５６ リヤ出力軸 ６０ 第１サンギヤ ６１ 第１ピニオン ６３ 第２サンギヤ ６４ 第２ピニオン ６５ ピニオン部材 ６５ａ 軸受穴 ６６ キャリヤ ６７ ピニオン軸 ６８ 軸受 ６９ ピニオン軸 ７０ ハブ ８０ イニシャルトルク発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 一男 東京都新宿区西新宿１丁目７番２号 富士 重工業株式会社内 (72)発明者 石原 弘志 東京都昭島市松原町２丁目14番８号 菊池 プレス工業株式会社内 (72)発明者 黒崎 晋 東京都昭島市松原町２丁目14番８号 菊池 プレス工業株式会社内 (72)発明者 中川 隆夫 埼玉県蕨市錦町２−16−27 株式会社アク ロス内 (72)発明者 佐藤 裕貴 埼玉県蕨市錦町２−16−27 株式会社アク ロス内 Ｆターム(参考） 3J027 FA34 FA37 FB02 HA05 HB03 HB16 HC02 HC03 HC12 HD01 HE01 HF09 HH01 3J063 AA02 AB12 AC12 BB11 BB46 CA05 CB02 CB03 CB41 XA33 XC05 XC07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速機からの変速出力が入力される第１
   サンギヤと、一方の出力側の第２サンギヤと、該第１サ
   ンギヤ及び第２サンギヤに各々噛合するピニオン部材の
   第１ピニオン及び第２ピニオンと、他方の出力側のキャ
   リヤに取付支持されたピニオン軸とを備え、上記ピニオ
   ン部材の軸受穴にピニオン軸を挿通して上記ピニオン部
   材を軸支するプラネタリギヤ式のセンターディファレン
   シャル装置において、 上記ピニオン軸は、Ｃ／Ｃコンポジットで形成され、該
   ピニオン軸を上記軸受穴に挿通して上記ピニオン部材を
   直接軸支したことを特徴とするセンターディファレンシ
   ャル装置。
2. 【請求項２】 変速機からの変速出力が入力される第１
   サンギヤと、一方の出力側の第２サンギヤと、該第１サ
   ンギヤ及び第２サンギヤに各々噛合するピニオン部材の
   第１ピニオン及び第２ピニオンと、他方の出力側のキャ
   リヤに取付支持されたピニオン軸とを備え、上記ピニオ
   ン部材の軸受穴にピニオン軸を挿通して上記ピニオン部
   材を軸支するプラネタリギヤ式のセンターディファレン
   シャル装置において、 上記ピニオン軸を鋼材で形成すると共に、上記ピニオン
   部材の軸受穴にＣ／Ｃコンポジットの軸受が装着され、
   上記ピニオン軸を上記軸受内に挿通してピニオン部材を
   軸支したことを特徴とするセンターディファレンシャル
   装置。
3. 【請求項３】 上記第１サンギヤと第１ピニオン、第２
   サンギヤと第２ピニオンの各ギヤ噛み合い点に作用する
   分離荷重及び接線荷重の合成力がピニオン軸に作用する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のセンターデ
   ィファレンシャル装置。
4. 【請求項４】 更に、上記第１サンギヤ、第２サンギ
   ヤ、第１ピニオン、第２ピニオンをはすば歯車にし、第
   １サンギヤと第１ピニオン、第２サンギヤと第２ピニオ
   ンのギヤ噛み合い点に作用するスラスト荷重によって第
   ２サンギヤとキャリヤとの間に摩擦力を発生させること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセンター
   ディファレンシャル装置。
5. 【請求項５】 上記Ｃ／Ｃコンポジットは、 曲げ強度が２００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、圧縮強度が
   １００ＭＰａ〜８００ＭＰａ、層間剪断強度が２０ＭＰ
   ａ〜６００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれかに記載のセンターディファレンシャル装置。
6. 【請求項６】 サンギヤと、該サンギヤに噛合するピニ
   オン部材のピニオンと、キャリヤに取付支持されたピニ
   オン軸とを備え、上記ピニオン部材の軸受穴にピニオン
   軸を挿通して上記ピニオン部材を軸支するプラネタリギ
   ヤにおいて、 上記ピニオン軸は、Ｃ／Ｃコンポジットで形成され、該
   ピニオン軸を上記軸受穴に挿通して上記ピニオン部材を
   直接軸支したことを特徴とするプラネタリギヤ。
7. 【請求項７】 サンギヤと、該サンギヤに噛合するピニ
   オン部材のピニオンと、キャリヤに取付支持されたピニ
   オン軸とを備え、上記ピニオン部材の軸受穴にピニオン
   軸を挿通して上記ピニオン部材を軸支するプラネタリギ
   ヤにおいて、 上記ピニオン軸を鋼材で形成すると共に、上記ピニオン
   部材の軸受穴にＣ／Ｃコンポジットの軸受が装着され、
   上記ピニオン軸を上記軸受内に挿通してピニオン部材を
   軸支したことを特徴とするプラネタリギヤ。
8. 【請求項８】 上記Ｃ／Ｃコンポジットは、 曲げ強度が２００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ、圧縮強度が
   １００ＭＰａ〜８００ＭＰａ、層間剪断強度が２０ＭＰ
   ａ〜６００ＭＰａであることを特徴とする請求項６また
   は７に記載のプラネタリギヤ。