JP2003232432A - Differential gear - Google Patents

Differential gear

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Publication number
JP2003232432A
JP2003232432A JP2002033043A JP2002033043A JP2003232432A JP 2003232432 A JP2003232432 A JP 2003232432A JP 2002033043 A JP2002033043 A JP 2002033043A JP 2002033043 A JP2002033043 A JP 2002033043A JP 2003232432 A JP2003232432 A JP 2003232432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
differential
armature
electromagnet
clutch
cam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002033043A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Teraoka
正夫 寺岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GKN Driveline Japan Ltd
Original Assignee
Tochigi Fuji Sangyo KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Fuji Sangyo KK filed Critical Tochigi Fuji Sangyo KK
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Priority to US10/305,887 priority patent/US6796412B2/en
Publication of JP2003232432A publication Critical patent/JP2003232432A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential lock function while improving package performance using an electromagnet. <P>SOLUTION: This differential gear is provided with a differential mechanism 5 to distribute driving force of an engine from a differential case 3 through side gears 31 and 33 to the wheel side, a friction clutch 13 provided between a differential case 5 and an armature 7, the electromagnet 15 to move and operate the armature 7 to connect the clutch 13, and a cam means 9 provided between the armature 7 and the side gear 33 to tighten the clutch 13 through the armature 7. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、差動制限機能、
あるいは、差動ロック機能を備えたデファレンシャル装
置に関する。 【0002】 【従来の技術】特公昭50−20331号公報に図2の
ような差動制限式差動装置201が記載されている。 【0003】この差動制限式差動装置201は、エンジ
ンの駆動力によって回転するデフケース203、デフケ
ース203の回転を車輪側に配分するベベルギア式の差
動機構205、差動機構205の差動回転をロックする
コーンクラッチ207、コーンクラッチ207を作動さ
せるカム機構209、リターンスプリング211、アク
チュエータ213、ストップ機構などから構成されてい
る。 【0004】コーンクラッチ207はくさび部材215
とデフケース203との間に設けられており、カム機構
209は差動機構205の左サイドギア217とくさび
部材215との間に設けられている。また、リターンス
プリング211はくさび部材215を図の右方に付勢
し、コーンクラッチ207の連結を解除させると共に、
カム機構209を噛み合い状態に保っている。 【0005】アクチュエータ213は、ピン219、分
銅221及び分銅221と対をなす他の分銅などを備え
ており、ピン219に形成されたギア部223はくさび
部材215に形成されたギア部225と噛み合ってい
る。 【0006】ピン219にはコイルばね227の両端が
その付勢力によって押圧されており、各分銅はコイルば
ね227を介してピン219に連結され、ピン219と
共に回転し、それぞれ外側に揺動するするように構成さ
れている。また、各分銅は他のコイルばねによって揺動
方向の内向きに付勢されており、回転に伴う遠心力の大
きさに応じた角度で外側に揺動するようにされている。 【0007】ストップ機構は、タブ部材、タブ部材に取
り付けられたウェート、コイルばねなどから構成されて
いる。 【0008】タブ部材はデフケース203に対して回転
自在に取り付けられており、タブ部材にはストップタブ
部が形成されている。上記の各分銅は外側に揺動すると
このストップタブ部と係止する。また、ウェートは遠心
力によってタブ部材を径方向の外側に変位させることに
より、ストップタブ部が各分銅と係止する回転数を高め
ており、コイルばねはウェートの遠心力に抗してタブ部
材を径方向の内側に付勢することにより、ストップタブ
部と各分銅との係止回転数を低めている。 【0009】悪路などで一側の車輪が空転すると差動機
構205に差動回転が生じ、サイドギア217とデフケ
ース203とが差動回転し、カム機構209によってサ
イドギア217に連結されているくさび部材215が回
転し、ギア部223,225を介してくさび部材215
と噛み合っているピン219が回転し、コイルばね22
7を介してピン219に連結されている各分銅が遠心力
によって外側に揺動する。 【0010】各分銅の揺動角度(差動回転速度)が設定
値より大きければ、各分銅がタブ部材(ストップ機構)
のストップタブ部に係止し、タブ部材、分銅、コイルば
ね227、ピン219、ギア部223,225を介して
くさび部材215の回転が制動され、くさび部材215
とサイドギア217との間に回転差が生じ、その差動ト
ルクによってカム機構209が作動し、発生したカムス
ラスト力がリターンスプリング211に抗してくさび部
材215を左方に移動させ、コーンクラッチ207を締
結する。 【0011】コーンクラッチ207が締結されると、く
さび部材215がコーンクラッチ207を介してデフケ
ース203に連結されるから、カム機構209に掛かる
差動トルクが強化されてカムスラスト力がさらに大きく
なり、差動機構205の差動をロックさせる。 【0012】また、差動回転速度が下がると各分銅の揺
動角度が小さくなり、分銅とストップタブ部との係止が
外れてストップ機構によるくさび部材215の制動が停
止され、リターンスプリング211によってくさび部材
215が右方に戻り、コーンクラッチ207の締結が解
除され、差動機構205の差動ロックが解除される。 【0013】また、ストップ機構は、ウェートとコイル
ばねとによってタブ部材(ストップタブ部)の位置を調
整し、各分銅が係止される(コーンクラッチ207が締
結される)差動回転速度を調整する。 【0014】 【発明が解決しようとする課題】しかし、差動制限式差
動装置201では、アクチュエータ213とストップ機
構などの差動制限機能がメカニカルに構成されており、
車輪が高速でスピンしないと差動ロックが行われない。 【0015】従って、車両の走行中に速度、操舵、路面
状態などの変化に応じて任意に差動をロックし、また、
ロックを解除するなどの調整をすることはできない。 【0016】また、アクチュエータ213とストップ機
構は構成部品の点数が極めて多い上に、各分銅及びウェ
ートの重量(遠心力)や、3種類用いられているコイル
ばねのばね常数などの調整が難しいから、動作が不安定
になり易く、製品間のバラツキも大きくなり易い。 【0017】車両の速度、操舵、路面状態などに応じて
差動をロックし、ロックを解除するには、空気圧や油圧
などを用いる流体圧式のアクチュエータや電磁石を用い
たアクチュエータによって差動制限用クラッチを操作す
るように構成された差動制限機構が必要であり、特に、
差動をロックするには大きな差動制限力が必要であるか
ら、そのような差動制限機構には流体圧式のアクチュエ
ータが用いられる。 【0018】ところが、流体圧式アクチュエータを用い
た差動制限機構では、圧力源(ポンプ)が必要になる上
に、ポンプや圧力ライン(配管)及びその引き回しスペ
−スなどを含めた広い配置スペ−スが必要になるから、
このスペースを用意するためにデファレンシャル装置を
収容するケーシングや車体などで変更が必要になる上
に、デファレンシャル装置に対してポンプや圧力ライン
などをユニット化(パッケージ化:モジュール化)する
ことが難しい。 【0019】また、流体圧式アクチュエ−タでは、各部
の圧力漏れによる機能低下と信頼性低下とが生じ易い上
に、圧力漏れを防止するために圧力ライン各部のシ−ル
を強化するなどの配慮が必要であり、これに伴うコスト
の上昇が避けられない。 【0020】一方、アクチュエータに電磁石を用いれ
ば、ポンプや圧力ラインなどが不要になり、これらの配
置スペースが不要になって構造が簡単でコンパクトにな
り、車載性が向上すると共に、圧力ラインの引き回し作
業がないから組み付けが容易で、組み付けコストが低減
される。 【0021】さらに、デファレンシャル装置と電磁石と
のユニット化が可能でパッケージ性が高く、デファレン
シャル装置のケーシングや車体側の変更及び改造も不要
になるか、または軽微ですむ。 【0022】また、流体圧式アクチュエ−タのような圧
力漏れによる機能低下から解放されて高い信頼性が得ら
れる上に、圧力ラインのシ−ルを強化するなどの配慮が
不要になり、これに伴うコストの上昇が避けられる。 【0023】しかし、電磁石を用いたアクチュエータの
場合、差動をロックするための充分な差動制限力を得る
ことが難しい。 【0024】そこで、この発明は、電磁石を用いながら
差動ロック機能が得られると共に、ユニット化すること
によってケーシングや車体側の変更及び改造を軽微に
し、不要にしたデファレンシャル装置の提供を目的とす
る。 【0025】 【課題を解決するための手段】請求項1のデファレンシ
ャル装置は、原動機の駆動力を受けて回転するデフケー
スと、前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギア
から車輪側に配分する差動機構と、前記デフケースとア
ーマチャとの間に設けられた摩擦クラッチと、前記アー
マチャを移動操作して前記摩擦クラッチを締結させる電
磁石と、前記アーマチャとサイドギアとの間に設けら
れ、そのカムスラスト力によりアーマチャを介して前記
摩擦クラッチを押圧するカム手段と、前記アーマチャを
カム手段側へ付勢する付勢部材とを備えたことを特徴と
している。 【0026】電磁石によってアーマチャを移動操作する
と摩擦クラッチが締結されてアーマチャがデフケース側
に連結され、この状態で差動機構に差動回転が生じる
と、その差動トルクがアーマチャとサイドギアの間のカ
ム手段に掛かり、発生したカムスラスト力によって摩擦
クラッチが増し締めされ、発生した大きな差動制限力に
よって差動がロックされる。 【0027】このように、本発明のデファレンシャル装
置では、デフケースとアーマチャとの間に差動制限用の
摩擦クラッチを設け、アーマチャとサイドギアとの間に
カム手段を設けたことによって摩擦クラッチを増し締め
するセルフロック機能が得られるから、電磁石を用いた
アクチュエータでも差動をロックするための充分な差動
制限力を得ることができる。 【0028】このように、本発明では、摩擦クラッチが
パイロットクラッチと差動制限用クラッチを兼ねてい
る。 【0029】また、電磁石の励磁、励磁電流の制御、励
磁停止などにより、車両の走行中に速度、操舵、路面状
態などの変化に応じて任意に差動を制限し、差動をロッ
クし、ロックを解除することができる。 【0030】また、流体圧式アクチュエータを用いた構
成と異なって、ポンプや圧力ライン及びこれらの配置ス
ペースが不要になり、それだけ構造簡単でコンパクトに
なり、車載性が向上すると共に、圧力ラインの引き回し
作業がないから組み付けが容易であり、組み付けコスト
が低減される。 【0031】さらに、デファレンシャル装置と電磁石と
のユニット化が可能でパッケージ性が高く、デファレン
シャル装置を収容するケーシングや車体側の変更及び改
造も不要になるか、または軽微ですむ。 【0032】また、流体圧式アクチュエ−タのような圧
力漏れによる機能低下が発生せず、高い信頼性が得られ
る上に、圧力ラインのシ−ルを強化するなどの配慮が不
要になり、これに伴うコストの上昇が避けられる。 【0033】 【発明の実施の形態】図1によってデファレンシャル装
置1(本発明の一実施形態)の説明をする。以下、左右
の方向は図1での左右の方向であり、符号を与えていな
い部材等は図示されていない。 【0034】図1のように、デファレンシャル装置1
は、デフケース3、ベベルギヤ式の差動機構5、アーマ
チャ7、カム9(カム手段)、リターンスプリング11
(付勢部材)、多板式のパイロットクラッチ13(摩擦
クラッチ)、電磁石15、コントローラなどから構成さ
れている。 【0035】デフケース3は、カバー17と、非磁性材
料のケーシング本体19と、磁性材料のロータ21から
なり、カバー17はケーシング本体19の左開口部にボ
ルトで固定され、ロータ21はケーシング本体19の右
開口部に溶接されている。 【0036】デフケース3はデフキャリヤの内部に配置
されており、カバー17のボス部23とロータ21のボ
ス部25はそれぞれベアリングを介してデフキャリヤに
支承されている。このデフキャリヤの内部にはオイル溜
りが形成されている。 【0037】デフケース3にはリングギアがボルトで固
定されており、このリングギアは動力伝達系の出力側ベ
ベルギアと噛み合っている。この動力伝達系はトランス
ミッション側に連結されており、デフケース3はトラン
スミッションとこの動力伝達系とを介して伝達されるエ
ンジン(原動機)の駆動力によって回転駆動される。 【0038】差動機構5は、ピニオンシャフト27、ピ
ニオンシャフト27上に支承されたピニオンギア29、
出力側のサイドギア31,33から構成されている。 【0039】各ピニオンシャフト27はケーシング本体
19に設けられた貫通孔35に端部を係合し、スプリン
グピンによって固定されており、サイドギア31,33
はそれぞれ左右からピニオンギア29と噛み合ってい
る。 【0040】ケーシング本体19とピニオンギア29と
の間には、ピニオンギア29の遠心力と、サイドギア3
1,33との噛み合いによって生じたピニオンギア29
の噛み合い反力を受ける球面ワッシャ37が配置されて
いる。 【0041】左サイドギア31のハブ部39はカバー1
7の支承部41によって支承されており、ハブ部39は
スプライン連結された車軸を介して左車輪側に連結され
ている。また、右サイドギア33のハブ部43はスプラ
イン連結された車軸を介して右車輪側に連結されてい
る。 【0042】サイドギア33とロータ21との間にはサ
イドギア33の噛み合い反力を受けるスラストワッシャ
45が配置されている。 【0043】デフケース3を回転させるエンジンの駆動
力は、ピニオンシャフト27とピニオンギア29を介し
て左右のサイドギア31,33に配分され、車軸を介し
て左右の車輪側に伝達される。 【0044】また、悪路走行中などに、左右の車輪間に
駆動抵抗差が生じると各ピニオンギア29の自転によっ
てエンジンの駆動力は左右各側に差動配分される。 【0045】アーマチャ7は一体に形成されたハブ部4
7とフランジ部49からなり、ハブ部47によって右サ
イドギア33のハブ部43の外周に支承されている。 【0046】カム9はアーマチャ7のフランジ部49と
サイドギア33との間に設けられており、リターンスプ
リング11はアーマチャ7をカム9の噛み合い方向(左
方)に付勢している。 【0047】パイロットクラッチ13はケーシング本体
19とアーマチャ7との間に設けられている。そのアウ
タープレート51はケーシング本体19の内周に形成さ
れたスプライン部53に連結され、インナープレート5
5はハブ部47(アーマチャ7)の外周に形成されたス
プライン部57に連結されている。 【0048】電磁石15のコア59は、ロータ21との
間に適度なエアギャップを介して配置されていると共
に、ベアリングによってロータ21上に支承され、セン
ターリングされている。また、コア59は支持部材を介
してデフキャリヤ側に連結され、回り止めされている。 【0049】電磁石15のリード線はグロメットを通し
てデフキャリヤの外部に引き出され、車載のバッテリに
接続されている。 【0050】コア59とロータ21とパイロットクラッ
チ13とアーマチャ7とによって電磁石15の磁路が構
成されている。 【0051】ロータ21は非磁性材料であるステンレス
鋼のリング61によって径方向の外側と内側に分断され
ている。また、パイロットクラッチ13の各プレート5
1,55には、リング61と対応する径方向位置に、複
数個所の切り欠き63と、これらの切り欠き63を連結
するブリッジ部が周方向に設けられている。これらのリ
ング61と切り欠き63とによって磁路上での磁束の短
絡が防止されている。 【0052】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、路面状態などに応じ
て、電磁石15の励磁、励磁電流の制御、励磁停止など
を行う。 【0053】電磁石15が励磁されると、上記の磁路に
磁束ループが形成されてアーマチャ7が吸引され、ロー
タ21との間でパイロットクラッチ13を押圧し締結さ
せ、パイロットトルクを発生させる。 【0054】パイロットトルクが発生している状態で、
差動機構5に差動回転が生じると、パイロットクラッチ
13を介してデフケース3に連結されたアーマチャ7
と、カム9によってサイドギア33に連結されたアーマ
チャ7との間でカム9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アーマチャ7が右方に移動して
パイロットクラッチ13を増し締めする。 【0055】このようなカム9によるパイロットクラッ
チ13のセルフロック機能によって大きな差動制限力が
得られ、この差動制限力が差動機構5の差動ロックトル
クを超えれば差動がロックされる。 【0056】また、差動制限力が差動ロックトルクより
小さい範囲では、差動トルクの変化に応じて増減するカ
ム9のカムスラスト力により、トルク感応型の差動制限
力が得られる。 【0057】さらに、電磁石15の励磁電流を制御して
パイロットクラッチ13の滑りを調整すれば、パイロッ
トクラッチ13のパイロットトルクとカム9のカムスラ
スト力が変化するから、差動制限力を自由に制御するこ
とができる。 【0058】また、電磁石15の励磁を停止すると、リ
ターンスプリング11の付勢力によってアーマチャ7が
左方へ戻り、パイロットクラッチ13が開放され、パイ
ロットトルクとカム9のカムスラスト力が消失し、差動
機構5の差動回転が自由になる。 【0059】また、リターンスプリング11とワッシャ
45は、アーマチャ7とパイロットクラッチ13との間
に適度な隙間を保つことによって、サイドギア33の噛
み合い反力によりアーマチャ7を介してパイロットクラ
ッチ13が不用意に締結され、差動制限力が発生するこ
とを防止している。 【0060】コントローラは、任意のタイミングで電磁
石15の励磁、励磁電流の制御、励磁停止を行い、車両
の速度、操舵条件、路面状態などの変化に応じて差動ロ
ック、差動制限力調整、ロック解除などを行い、このよ
うな操作によって車両の発進性、加速性、旋回性、操縦
性、安定性、悪路の走破性などを大きく向上させること
ができる。 【0061】デフケース3には開口が設けられており、
さらに、ボス部23,25の内周には螺旋状のオイル溝
が形成されている。 【0062】デファレンシャル装置1の下半部はオイル
溜りのオイルに浸されており、回転に伴ってこのオイル
が開口と螺旋状のオイル溝からデフケース3に流出入
し、各ギア29,31,33の噛み合い部、ピニオンシ
ャフト27の外周とピニオンギア29との摺動部、スラ
ストワッシャ45、球面ワッシャ37、サイドギア31
の支承部41、アーマチャ7(ハブ部43)とサイドギ
ア33との摺動部、カム9、パイロットクラッチ13、
リターンスプリング11の両端部などを充分に潤滑・冷
却する。 【0063】また、電磁石15は、デフケース3(リン
グギア)が回転して跳ね掛けるオイルによって冷却され
るから、性能(磁力)が安定し、パイロットクラッチ1
3の操作機能が安定する。 【0064】こうして、デファレンシャル装置1が構成
されている。 【0065】デファレンシャル装置1は、デフケース3
とアーマチャ7との間にパイロットクラッチ13を設
け、アーマチャ7とサイドギア33との間にカム9を設
けたことによってパイロットクラッチ13を増し締めす
るセルフロック機能が得られるから、電磁石15を用い
たアクチュエータでも、差動をロックできる大きな差動
制限力が得られる。 【0066】また、電磁石15の励磁、励磁電流の制
御、励磁停止などの操作により、速度、操舵条件、路面
状態などの変化に応じて差動ロック、差動制限力調整、
ロックの解除などを行うことができ、車両の発進性、加
速性、旋回性、操縦性、安定性、悪路の走破性などを大
きく向上させることができる。 【0067】また、電磁石15を用いたことにより、流
体圧式アクチュエータのようなポンプや圧力ライン及び
これらの配置スペースが不要になり、構造簡単でコンパ
クトになり、車載性が向上する。 【0068】また、圧力ラインの引き回し作業がないか
ら、組み付けが容易であり、組み付けコストが低減され
る。 【0069】さらに、デファレンシャル装置1に対する
電磁石15のユニット化が容易であるから、デファレン
シャル装置1はパッケージ性が高く、デフキャリヤと車
体側の変更や改造も不要になるか、または軽微ですむ。 【0070】さらに、流体圧式アクチュエ−タのような
圧力漏れによる機能低下が発生せず、高い信頼性が得ら
れる上に、圧力ラインのシ−ルを強化するなどの配慮が
不要になり、これに伴うコストの上昇が避けられる。 【0071】なお、本発明のデファレンシャル装置に用
いられる摩擦クラッチは、多板クラッチに限らず、例え
ば、コーンクラッチのように他の形式の摩擦クラッチで
もよい。 【0072】また、本発明において、差動機構はベベル
ギア式の差動機構に限らず、例えば、プラネタリーギア
式の差動機構、デフケースの収容孔に摺動自在に収容さ
れたピニオンギアによって一対の出力側サイドギアを連
結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などで
もよい。 【0073】また、本発明のデファレンシャル装置は、
フロントデフ(エンジンの駆動力を左右の前輪に分配す
るデファレンシャル装置)とリヤデフ(エンジンの駆動
力を左右の後輪に分配するデファレンシャル装置)とセ
ンターデフ(エンジンの駆動力を前輪と後輪に分配する
デファレンシャル装置)のいずれにも用いることができ
る。 【0074】 【発明の効果】本発明のデファレンシャル装置は、デフ
ケースとアーマチャとの間に差動制限用の摩擦クラッチ
を設け、アーマチャとサイドギアとの間にカム手段を設
けたことによって摩擦クラッチを増し締めするセルフロ
ック機能が得られ、電磁石を用いたアクチュエータでも
差動をロックするための充分な差動制限力が得られる。 【0075】また、速度、操舵条件、路面状態などの変
化に応じて任意に差動制限力を調整し、発進性、加速
性、旋回性、操縦性、安定性、悪路の走破性などを大き
く向上させることができる。 【0076】また、ポンプや圧力ライン及びこれらの配
置スペースが不要であり、構造簡単、コンパクトで車載
性が向上し、組み付け容易で、高い信頼性が得られる。 【0077】さらに、パッケージ性が高く、デファレン
シャル装置のケーシングや車体側の変更や改造も不要
か、軽微ですむ。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential limiting function,
Alternatively, the present invention relates to a differential device having a differential lock function. 2. Description of the Related Art Japanese Patent Publication No. 50-20331 discloses a differential limited differential 201 as shown in FIG. The differential limiting type differential device 201 includes a differential case 203 that rotates by the driving force of an engine, a bevel gear type differential mechanism 205 that distributes the rotation of the differential case 203 to the wheels, and a differential rotation of the differential mechanism 205. , A cam mechanism 209 for operating the cone clutch 207, a return spring 211, an actuator 213, a stop mechanism, and the like. The cone clutch 207 has a wedge member 215
The cam mechanism 209 is provided between the left side gear 217 of the differential mechanism 205 and the wedge member 215. Also, the return spring 211 urges the wedge member 215 to the right in the figure to release the connection of the cone clutch 207,
The cam mechanism 209 is kept in the meshing state. The actuator 213 includes a pin 219, a weight 221, and another weight that forms a pair with the weight 221. A gear portion 223 formed on the pin 219 meshes with a gear portion 225 formed on the wedge member 215. ing. [0006] Both ends of the coil spring 227 are pressed against the pin 219 by the urging force. Each weight is connected to the pin 219 via the coil spring 227, rotates together with the pin 219, and swings outward. It is configured as follows. Each weight is urged inward in the swing direction by another coil spring, and swings outward at an angle corresponding to the magnitude of the centrifugal force accompanying rotation. The stop mechanism includes a tab member, a weight attached to the tab member, a coil spring, and the like. The tab member is rotatably attached to the differential case 203, and the tab member has a stop tab portion. When each of the above weights swings outward, it locks with this stop tab portion. In addition, the weight increases the number of rotations at which the stop tab portion is locked to each weight by displacing the tab member radially outward by centrifugal force, and the coil spring opposes the centrifugal force of the weight to prevent the tab member from rotating. Is urged radially inward to reduce the number of rotations at which the stop tab portion and each weight are locked. When one of the wheels idles on a rough road or the like, the differential mechanism 205 generates a differential rotation, and the side gear 217 and the differential case 203 rotate differentially, and the wedge member connected to the side gear 217 by the cam mechanism 209. The wedge member 215 rotates through the gear portions 223 and 225.
The pin 219 meshing with the coil spring 22 rotates, and the coil spring 22
Each weight connected to the pin 219 via 7 swings outward by centrifugal force. If the swing angle (differential rotation speed) of each weight is larger than the set value, each weight is connected to a tab member (stop mechanism).
And the rotation of the wedge member 215 is braked via the tab member, the weight, the coil spring 227, the pin 219, and the gear portions 223, 225, and the wedge member 215 is stopped.
A difference in rotation is generated between the side gear 217 and the side gear 217. The differential torque causes the cam mechanism 209 to operate, and the generated cam thrust force moves the wedge member 215 to the left against the return spring 211, causing the cone clutch 207 to move. To conclude. When the cone clutch 207 is engaged, the wedge member 215 is connected to the differential case 203 via the cone clutch 207, so that the differential torque applied to the cam mechanism 209 is strengthened, and the cam thrust force is further increased. The differential of the moving mechanism 205 is locked. When the differential rotation speed decreases, the swing angle of each weight becomes smaller, the lock between the weight and the stop tab is released, and the braking of the wedge member 215 by the stop mechanism is stopped. The wedge member 215 returns to the right, the engagement of the cone clutch 207 is released, and the differential lock of the differential mechanism 205 is released. The stop mechanism adjusts the position of the tab member (stop tab portion) by the weight and the coil spring, and adjusts the differential rotation speed at which each weight is locked (the cone clutch 207 is engaged). I do. [0014] However, in the differential limiting type differential device 201, the differential limiting function such as the actuator 213 and the stop mechanism is mechanically configured.
If the wheels do not spin at high speed, differential locking will not occur. Therefore, the differential can be arbitrarily locked according to changes in speed, steering, road surface conditions, etc., while the vehicle is running.
Adjustments such as unlocking cannot be made. The actuator 213 and the stop mechanism have a very large number of components, and it is difficult to adjust the weight (centrifugal force) of each weight and weight and the spring constant of the three types of coil springs used. In addition, the operation tends to be unstable, and the variation among products is likely to increase. In order to lock and release the differential according to the speed, steering, road surface conditions, etc. of the vehicle, a clutch for limiting the differential is provided by a hydraulic actuator using air pressure or hydraulic pressure or an actuator using an electromagnet. Requires a differential limiting mechanism configured to operate
Since a large differential limiting force is required to lock the differential, a hydraulic actuator is used for such a differential limiting mechanism. However, a differential limiting mechanism using a fluid pressure actuator requires a pressure source (pump) and has a wide arrangement space including a pump, a pressure line (piping), and a layout space thereof. You need
In order to prepare this space, it is necessary to change a casing or a vehicle body for accommodating the differential device, and it is difficult to unitize (package: modularize) the pump, the pressure line, and the like with the differential device. Further, in the fluid pressure type actuator, it is easy to cause a decrease in function and a decrease in reliability due to a pressure leak in each part, and in addition, consideration is given to strengthening a seal in each part of the pressure line in order to prevent the pressure leak. Is necessary, and an increase in cost accompanying this is inevitable. On the other hand, if an electromagnet is used for the actuator, a pump and a pressure line are not required, and a space for arranging the pump and the pressure line is not required, so that the structure is simple and compact. Since there is no work, assembly is easy and assembly cost is reduced. In addition, the uniting of the differential device and the electromagnet is possible and the package is high, so that the casing and the vehicle body of the differential device need not be changed or remodeled, or they can be reduced. In addition, a high reliability can be obtained by being released from a decrease in function due to a pressure leak such as a fluid pressure type actuator. In addition, it is not necessary to take measures such as strengthening a seal of a pressure line. The accompanying increase in costs is avoided. However, in the case of an actuator using an electromagnet, it is difficult to obtain a sufficient differential limiting force for locking the differential. Accordingly, an object of the present invention is to provide a differential device which can obtain a differential lock function while using an electromagnet, and can be changed and modified on a casing or a vehicle body side by making it into a unit, thereby making it unnecessary. . According to a first aspect of the present invention, there is provided a differential device that rotates by receiving a driving force of a motor, and a differential that distributes rotation of the differential case from a pair of output side gears to wheels. A mechanism, a friction clutch provided between the differential case and the armature, an electromagnet for moving the armature to fasten the friction clutch, and an armature provided between the armature and a side gear, and the armature is provided by a cam thrust force. And a biasing member for biasing the armature toward the cam means side. When the armature is moved by the electromagnet, the friction clutch is engaged and the armature is connected to the differential case side. In this state, when differential rotation occurs in the differential mechanism, the differential torque is transmitted to the cam between the armature and the side gear. The friction clutch is tightened by the generated cam thrust force, and the differential is locked by the generated large differential limiting force. As described above, in the differential apparatus of the present invention, the friction clutch for limiting the differential is provided between the differential case and the armature, and the cam means is provided between the armature and the side gear to retighten the friction clutch. Therefore, a sufficient differential limiting force for locking the differential can be obtained even with an actuator using an electromagnet. As described above, in the present invention, the friction clutch doubles as the pilot clutch and the differential limiting clutch. Also, by controlling the excitation of the electromagnet, the excitation current, the excitation stop, etc., the differential can be arbitrarily limited according to changes in speed, steering, road surface condition, etc. during the running of the vehicle, and the differential is locked. The lock can be released. Further, unlike the configuration using the fluid pressure type actuator, the pump and the pressure line and the space for arranging them are not required, so that the structure is simple and compact, the on-board property is improved, and the pressure line routing work is performed. Because there is no assembly, assembly is easy, and assembly cost is reduced. Furthermore, the uniting of the differential device and the electromagnet is possible and the package is high, so that there is no need to change or modify the casing for housing the differential device or the vehicle body side, or it is not necessary. In addition, the function does not deteriorate due to pressure leakage as in the fluid pressure type actuator, and high reliability can be obtained. In addition, consideration such as strengthening the seal of the pressure line becomes unnecessary. The cost increase associated with is avoided. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A differential device 1 (one embodiment of the present invention) will be described with reference to FIG. Hereinafter, the left and right directions are the left and right directions in FIG. 1, and members and the like without reference numerals are not shown. As shown in FIG. 1, the differential device 1
Are a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, an armature 7, a cam 9 (cam means), and a return spring 11.
(Biasing member), a multi-plate pilot clutch 13 (friction clutch), an electromagnet 15, a controller, and the like. The differential case 3 comprises a cover 17, a casing body 19 made of a non-magnetic material, and a rotor 21 made of a magnetic material. The cover 17 is fixed to the left opening of the casing body 19 with bolts. It is welded to the right opening. The differential case 3 is arranged inside the differential carrier, and the boss portion 23 of the cover 17 and the boss portion 25 of the rotor 21 are respectively supported by the differential carrier via bearings. An oil reservoir is formed inside the differential carrier. A ring gear is fixed to the differential case 3 with bolts, and this ring gear meshes with an output-side bevel gear of a power transmission system. The power transmission system is connected to the transmission, and the differential case 3 is driven to rotate by the driving force of an engine (motor) transmitted through the transmission and the power transmission system. The differential mechanism 5 includes a pinion shaft 27, a pinion gear 29 supported on the pinion shaft 27,
The output side gears 31 and 33 are provided. Each pinion shaft 27 has an end engaged with a through hole 35 provided in the casing body 19 and is fixed by a spring pin.
Are respectively engaged with the pinion gear 29 from the left and right. Between the casing body 19 and the pinion gear 29, the centrifugal force of the pinion gear 29 and the side gear 3
Pinion gear 29 generated by engagement with gears 1 and 33
A spherical washer 37 receiving the meshing reaction force is disposed. The hub 39 of the left side gear 31 has a cover 1
The hub 39 is connected to the left wheel side via a spline-connected axle. The hub 43 of the right side gear 33 is connected to the right wheel via a spline-connected axle. A thrust washer 45 is disposed between the side gear 33 and the rotor 21 to receive a reaction force from the engagement of the side gear 33. The driving force of the engine for rotating the differential case 3 is distributed to the left and right side gears 31 and 33 via the pinion shaft 27 and the pinion gear 29, and transmitted to the left and right wheels via the axle. When a difference in driving resistance occurs between the left and right wheels, for example, when traveling on a rough road, the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right sides by the rotation of each pinion gear 29. The armature 7 is a hub part 4 formed integrally.
The right side gear 33 is supported on the outer periphery of the hub 43 by a hub 47. The cam 9 is provided between the flange 49 of the armature 7 and the side gear 33, and the return spring 11 urges the armature 7 in the direction in which the cam 9 engages (leftward). The pilot clutch 13 is provided between the casing body 19 and the armature 7. The outer plate 51 is connected to a spline portion 53 formed on the inner periphery of the casing body 19, and the inner plate 5
Reference numeral 5 is connected to a spline portion 57 formed on the outer periphery of the hub portion 47 (armature 7). The core 59 of the electromagnet 15 is arranged with an appropriate air gap between the core and the rotor 21, and is supported on the rotor 21 by bearings and is centered. The core 59 is connected to the differential carrier via a support member and is prevented from rotating. The lead wire of the electromagnet 15 is drawn out of the differential carrier through the grommet and connected to a vehicle-mounted battery. The core 59, the rotor 21, the pilot clutch 13 and the armature 7 constitute a magnetic path of the electromagnet 15. The rotor 21 is divided into a radially outer side and an inner side by a stainless steel ring 61 which is a nonmagnetic material. In addition, each plate 5 of the pilot clutch 13
At the radial position corresponding to the ring 61, the notches 1 and 55 are provided with a plurality of notches 63 and a bridge portion connecting the notches 63 in the circumferential direction. The ring 61 and the notch 63 prevent the magnetic flux from being short-circuited on the magnetic path. The controller detects the turning traveling from the vehicle speed, the steering angle, the lateral G, etc., or performs the excitation of the electromagnet 15, the control of the excitation current, the stop of the excitation, and the like according to the road surface condition. When the electromagnet 15 is excited, a magnetic flux loop is formed in the above-described magnetic path, the armature 7 is attracted, and the pilot clutch 13 is pressed and engaged with the rotor 21 to generate pilot torque. With the pilot torque generated,
When differential rotation occurs in the differential mechanism 5, the armature 7 connected to the differential case 3 via the pilot clutch 13
And the armature 7 connected to the side gear 33 by the cam 9, a differential torque is applied to the cam 9, and the armature 7 moves rightward by receiving the generated cam thrust force to tighten the pilot clutch 13 further. A large differential limiting force is obtained by the self-locking function of the pilot clutch 13 by the cam 9. If the differential limiting force exceeds the differential locking torque of the differential mechanism 5, the differential is locked. . Further, in a range where the differential limiting force is smaller than the differential lock torque, a torque-sensitive differential limiting force can be obtained by the cam thrust force of the cam 9 which increases and decreases according to the change in the differential torque. Further, if the exciting current of the electromagnet 15 is controlled to adjust the slip of the pilot clutch 13, the pilot torque of the pilot clutch 13 and the cam thrust force of the cam 9 change, so that the differential limiting force is freely controlled. be able to. When the excitation of the electromagnet 15 is stopped, the armature 7 returns to the left by the urging force of the return spring 11, the pilot clutch 13 is released, the pilot torque and the cam thrust force of the cam 9 disappear, and the differential mechanism 5, the differential rotation becomes free. The return spring 11 and the washer 45 maintain an appropriate gap between the armature 7 and the pilot clutch 13, so that the pilot clutch 13 is inadvertently moved via the armature 7 by the engagement reaction force of the side gear 33. It is fastened to prevent a differential limiting force from being generated. The controller excites the electromagnet 15, controls the excitation current, and stops the excitation at an arbitrary timing, and performs differential locking, differential limiting force adjustment, and the like according to changes in vehicle speed, steering conditions, road surface conditions, and the like. Unlocking and the like are performed, and by such an operation, the startability, acceleration, turning performance, maneuverability, stability, running ability on a rough road, and the like of the vehicle can be significantly improved. The differential case 3 is provided with an opening.
Further, spiral oil grooves are formed on the inner circumferences of the boss portions 23 and 25. The lower half of the differential device 1 is immersed in oil in an oil sump. With rotation, the oil flows out of the opening and the spiral oil groove into and out of the differential case 3, and the gears 29, 31, 33 , A sliding portion between the outer periphery of the pinion shaft 27 and the pinion gear 29, a thrust washer 45, a spherical washer 37, and a side gear 31.
, A sliding portion between the armature 7 (hub 43) and the side gear 33, the cam 9, the pilot clutch 13,
Both ends of the return spring 11 are sufficiently lubricated and cooled. The performance (magnetic force) of the electromagnet 15 is stabilized by the oil that the differential case 3 (ring gear) rotates and splashes.
Operation function of 3 is stabilized. Thus, the differential device 1 is configured. The differential device 1 includes a differential case 3
By providing the pilot clutch 13 between the armature 7 and the armature 7 and providing the cam 9 between the armature 7 and the side gear 33, a self-locking function for retightening the pilot clutch 13 is obtained. However, a large differential limiting force that can lock the differential can be obtained. Further, by performing operations such as excitation of the electromagnet 15, control of the excitation current, and stop of excitation, differential locking, differential limiting force adjustment,
The lock can be released, and the startability, acceleration, turning, maneuverability, stability, running ability on a rough road, and the like of the vehicle can be greatly improved. Further, the use of the electromagnet 15 eliminates the need for a pump or pressure line such as a fluid pressure type actuator and a space for arranging them, thereby making the structure simple and compact and improving the mountability. Further, since there is no work of drawing the pressure line, the assembling is easy and the assembling cost is reduced. Further, since the electromagnet 15 can be easily unitized with the differential device 1, the differential device 1 has a high packaging property, and no change or remodeling of the differential carrier and the vehicle body is required or required. Further, the function does not deteriorate due to pressure leakage as in a fluid pressure type actuator, and high reliability can be obtained. In addition, it is not necessary to take measures such as strengthening the seal of the pressure line. The cost increase associated with is avoided. The friction clutch used in the differential device of the present invention is not limited to a multi-plate clutch, but may be another type of friction clutch such as a cone clutch. In the present invention, the differential mechanism is not limited to a bevel gear type differential mechanism. For example, a planetary gear type differential mechanism and a pinion gear slidably housed in a housing hole of a differential case may be used. Or a differential mechanism using a worm gear. Further, the differential device of the present invention
Front differential (differential device that distributes engine driving power to left and right front wheels), rear differential (differential device that distributes engine driving force to left and right rear wheels), and center differential (the engine driving force is distributed to front and rear wheels) Differential device). According to the differential device of the present invention, a friction clutch for limiting the differential is provided between the differential case and the armature and a cam means is provided between the armature and the side gear to increase the friction clutch. A self-locking function for tightening is obtained, and a sufficient differential limiting force for locking the differential is obtained even with an actuator using an electromagnet. Further, the differential limiting force is arbitrarily adjusted according to changes in speed, steering conditions, road surface conditions, etc., to improve startability, acceleration, turning, maneuverability, stability, running on rough roads, and the like. It can be greatly improved. Further, a pump, a pressure line, and a space for disposing the pump and the pressure line are not required. Further, the packaging property is high, and it is not necessary or necessary to change or modify the casing of the differential device or the vehicle body.

【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】従来例の断面図である。 【符号の説明】 1 デファレンシャル装置 3 デフケース 5 差動機構 7 アーマチャ 9 カム(カム手段) 11 リターンスプリング(付勢部材) 13 パイロットクラッチ(摩擦クラッチ) 15 電磁石 33 サイドギア[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a conventional example. [Explanation of symbols] 1 Differential device 3 differential case 5 Differential mechanism 7 Armature 9 cam (cam means) 11 Return spring (biasing member) 13 Pilot clutch (friction clutch) 15 Electromagnet 33 Side Gear

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 原動機の駆動力を受けて回転するデフケ
ースと、 前記デフケースの回転を一対の出力側サイドギアから車
輪側に配分する差動機構と、 前記デフケースとアーマチャとの間に設けられた摩擦ク
ラッチと、 前記アーマチャを移動操作して前記摩擦クラッチを締結
させる電磁石と、 前記アーマチャとサイドギアとの間に設けられ、そのカ
ムスラスト力によりアーマチャを介して前記摩擦クラッ
チを押圧するカム手段と、 前記アーマチャをカム手段側へ付勢する付勢部材とを備
えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
Claims: 1. A differential case that rotates by receiving a driving force of a prime mover, a differential mechanism that distributes rotation of the differential case from a pair of output side gears to wheels, and a differential case and an armature. A friction clutch provided therebetween; an electromagnet for moving the armature to fasten the friction clutch; and an electromagnet provided between the armature and a side gear to press the friction clutch via the armature by a cam thrust force. A differential device comprising: a cam means; and an urging member for urging the armature toward the cam means.
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