JP2004003680A

JP2004003680A - 差動装置

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Publication number: JP2004003680A
Application number: JP2003310579A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Okazaki; 岡崎　正治
Original assignee: OS GIKEN KK
Current assignee: OS GIKEN KK
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP3915759B2

Abstract

【課題】　　　高負荷時においても十分な差動制限作用が得られ、しかも差動状態と差動制限状態とを適正に切替可能な差動装置を提供する。
【解決手段】　デフケース１１内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けた左右１対のプレッシャーリング１２であって、内径をサイドギヤ１５よりも大径に設定した左右１対のプレッシャーリング１２と、両プレッシャーリング１２の車軸方向両側に配置した１組のクラッチ手段１６と、両プレッシャーリング１２間のクリアランス１７が狭くなる方向へ両プレッシャーリング１２を付勢する付勢手段１８と、差動時におけるピニオンシャフト１３とデフケース１１間の相対回転トルクの増大に応じて、両プレッシャーリング１２間のクリアランス１７が増大する方向へ、付勢手段１８の付勢力に抗してプレッシャーリング１２を操作し、クラッチ手段１６を作動させる操作手段１９とを備えた。
【選択図】　　図１

Description

　本発明は、差動制限機能を有する差動装置に関する。

　自動車の差動装置として、片側の車輪のみが空転しようとしたときに、クラッチ手段を介して他方の車輪に対しても十分な回転力が伝達されるようになした差動制限機能を有する差動装置（リミテッドスリップデファレンシャル）が、例えば片側の車輪が氷や雪、ぬかるみ等に乗って該車輪が空転し、他方の車輪に対して十分に回転力が伝達されなくなることを防止したり、旋回や急発進時等における車体の尻振り現象を防止するために広く採用されている。

　例えば、特許文献１、特許文献２には、図８に示すような差動装置１００が記載されている。この差動装置１００は、デフケース１０１内に車軸１０２の方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けた１対のプレッシャーリング１０３と、プレッシャーリング１０３間に軸端を保持させた状態で車軸１０２と直交状に設けたピニオンシャフト１０４と、ピニオンシャフト１０４に回転自在に設けたピニオンギヤ１０５と、左右の車軸１０２の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた１対のサイドギヤ１０６であって、ピニオンギヤ１０５を挟んでその両側においてピニオンギヤ１０５に噛合する１対のサイドギヤ１０６と、差動時におけるピニオンシャフト１０４とデフケース１０１間の相対回転トルクの増大に応じて、プレッシャーリング１０３間のクリアランス１０７が大きくなる方向へプレッシャーリング１０３を操作する操作手段１０８と、１対のプレッシャーリング１０３の車軸方向両側に配置したクラッチ手段１０９であって、プレッシャーリング１０３により操作されてクリアランス１０７が大きくなるにしたがって左右の車軸１０２の差動を制限するクラッチ手段１０９とを備えている。

　操作手段１０８としては、種々の形状のものが提案されているが、例えば、ピニオンシャフト１０４の軸端に一方の対角線を車軸方向に設定した四角形状のカム部１１０を形成し、プレッシャーリング１０３にカム部１１０に係合する略Ｖ字状のカム溝１１１を形成したものが採用されている。
　また、この差動装置１００では、ピニオンシャフト１０４とデフケース１０１間に相対回転トルクが発生して操作手段１０８によりプレッシャーリング１０３間のクリアランス１０７が広くなることにより、クラッチ手段１０９が作動して左右の車輪の差動が制限されることになるが、通常時には両プレッシャーリング１０３のクリアランス１０７が設定間隔に復帰するように、両クラッチ手段１０９の車軸方向外側に皿バネ等の弾性部材１１２を配置させて、クラッチ手段１０９の複数のクラッチ板１１３を介してプレッシャーリング１０３を相互に接近する方向へ付勢するように構成されている。
特公昭５５−２７９８０号公報特開昭５８−２２１０４６号公報

　ところで、このような差動装置１００においては、差動制限状態においてクラッチ手段１０９により左右の車輪の差動が確実に制限されるようにするため、クラッチ板１１３の摩擦圧接部分の面積を十分に確保する必要がある。しかし、デフケース１０１のサイズは差動装置１００と自動車側の各種機器との位置関係からの制約を受けて、現状のものよりも大きく設定することが困難であることから、クラッチ板１１３の枚数を増やしたりサイズを大きく設定して、現状よりも十分な差動制限作用を得ることが至難であった。

　特に、横置きエンジン車においては、縦置きエンジン車と比較して、エンジンやその周辺部品のレイアウトからの制約が更に厳しく、デフケースの形状や容量が大幅に制約され、例えば図９に示す差動装置１２０のように、デフケース１２１の右部を縮径させる必要があり、クラッチ手段１２２の摩擦圧接部分の面積を十分に大きく設定することが困難で、しかも摩擦圧接力を高めるため弾性部材１２３の付勢力を高めると、前述のように低速旋回時等において差動状態が得られなくなることから、十分な差動制限作用を得ることが不可能であった。

　また、差動装置１００においては、基本的には、車庫入れや縦列駐車などのための低速旋回時には小回りが利くように差動状態となり、片輪空転時や急発進時、高速、高負荷時における旋回時には、安定した所期性能が得られるような差動制限状態となることが好ましい。

　しかし、前記差動装置１００の弾性部材１１２は、クラッチ板１１３を介してプレッシャーリング１０３を相互に接近する方向へ付勢する関係上、付勢力を弱く設定した場合には、操作手段１０８によりクラッチ手段１０９が操作され易くなって、低速旋回時においても差動制限状態になることがあり、差動状態が安定せず、また付勢力を強くすると、操作手段１０８は差動可能な状態となるが、弾性部材１１２の付勢力によりクラッチ板１１３が常時摩擦圧接されて、実質的に差動制限状態になることから、結局は低速旋回時における差動状態を安定して確保できない。つまり、低速旋回時に小回りが利かなくなったり、差動制限状態と差動状態とが交互に切り替わる所謂チャタリング現象が発生し、操縦性が低下したり、チャタリング時の衝撃により差動装置１００及びその周辺装置に悪影響をおよぼすという問題があった。
　このため、付勢力の設定が大変難しく、例えばスポーツ走行を前提とした競技用の車両においては、低速旋回時における操縦性をある程度犠牲にして、弾性部材１１２の付勢力を高めに設定し、高速、高負荷時に十分な差動制限状態が得られるように構成しているのが実状である。

　本発明の目的は、高負荷時においても十分な差動制限作用が得られ、しかも差動状態と差動制限状態とを適正に切替可能な差動装置を提供することである。

　本出願人は、クラッチ手段における摩擦圧接部分の面積を極力増大させるべく鋭意検討した結果、図８、図９に示す差動装置１００，１２０において、プレッシャーリング１０３の側壁部１０３ａを省略して、側壁部１０３ａの厚さｔ内にクラッチ板を配置することが可能であるとの発想を得て、本発明を完成させるに至った。

　本発明に係る第１の差動装置は、左右の車軸を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケースと、前記左右の車軸の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた左右１対のサイドギヤと、前記左右のサイドギヤの外周側をそれぞれ覆うようにして、デフケース内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けた左右１対のプレッシャーリングであって、少なくとも一方のプレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定した左右１対のプレッシャーリングと、前記左右のプレッシャーリング間に軸端を保持させて車軸と直交状に設けたピニオンシャフトと、前記左右のサイドギヤに噛合するピニオンシャフトに回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤと、前記両プレッシャーリングの車軸方向両側に配置した１組のクラッチ手段であって、デフケースに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第１クラッチ板と、サイドギヤのスリーブ部に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板とを有し、両クラッチ板を交互に配置して両クラッチ板間の摩擦により、デフケースとサイドギヤとの相対回転を制限することで左右の車軸の差動を制限可能なクラッチ手段と、前記両プレッシャーリング間のクリアランスが狭くなる方向へ両プレッシャーリングを付勢する付勢手段と、差動時におけるピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクの増大に応じて、両プレッシャーリング間のクリアランスが増大する方向へ、付勢手段の付勢力に抗してプレッシャーリングを操作し、クラッチ手段を作動させる操作手段とを備えたものである。

　この第１の差動装置においては、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、ピニオンギヤ、サイドギヤ、ピニオンシャフト、プレッシャーリングがデフケースと一体的に回転して、左右の車輪が同速で回転するが、両車輪の回転抵抗が異なる場合には、デフケースに作用する回転力の一部でピニオンがサイドギヤに噛合しながら公転し、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度が回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度よりも速くなる差動状態、またはクラッチ手段を介してサイドギヤとデフケースとの相対回転が制限されて、デフケースに作用する回転トルクの一部が回転抵抗の大きな車輪側に分配される差動制限状態に切替られる。

　より具体的には、左右の車輪の回転抵抗が異なる場合には、操作手段によりピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクに応じて、両プレッシャーリング間のクリアランスが増大する方向への操作力が、両プレッシャーリングに作用するが、この操作手段による操作力が、クリアランスを減少させようとする付勢手段による付勢力よりも小さい場合には、クリアランスが変化せず、通常の差動状態が得られ、付勢力よりも大きくなると、それに応じて両プレッシャーリングのクリアランスが増大し、クラッチ手段のクラッチ板同士が摩擦圧接されて、左右の車軸の差動が制限されることになる。

　ところで、この第１の差動装置では、少なくとも一方のプレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定しているので、プレッシャーリングを軸方向に薄肉に構成することが可能となり、その分収容可能なクラッチ板の枚数を増やすことが可能となる。尚、一方のプレッシャーリングの内径だけをサイドギヤよりも大径に設定してもよいが、収容するクラッチ板の枚数を極力増やすため、左右のプレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定することが好ましい。

　本発明に係る第２の差動装置は、左右の車軸を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケースと、前記一方のサイドギヤの外周側を覆うようにして、デフケース内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けたプレッシャーリングであって、内径をサイドギヤよりも大径に設定したプレッシャーリングと、前記プレッシャーリングとそれに対面するデフケースのリング対向面間に軸端を保持させた状態で車軸と直交状に設けたピニオンシャフトと、前記左右のサイドギヤに噛合するピニオンシャフトに回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤと、前記プレッシャーリングのリング対向面とは反対側に配置したクラッチ手段であって、デフケースに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第１クラッチ板と、サイドギヤのスリーブ部に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板とを有し、両クラッチ板を交互に配置して両クラッチ板間の摩擦により、デフケースとサイドギヤとの相対回転を制限することで左右の車軸の差動を制限可能なクラッチ手段と、前記プレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが狭くなる方向へプレッシャーリングを付勢する付勢手段と、差動時におけるピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクの増大に応じて、プレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが増大する方向へ、付勢手段の付勢力に抗してプレッシャーリングを操作し、クラッチ手段を作動させる操作手段とを備えたものである。

　この第２の差動装置においては、基本的には請求項１記載の差動装置と同様に、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、ピニオンギヤ、サイドギヤ、ピニオンシャフト、プレッシャーリングがデフケースと一体的に回転して、左右の車輪が同速で回転するが、両車輪の回転抵抗が異なる場合には、デフケースに作用する回転力の一部でピニオンがサイドギヤに噛合しながら公転し、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度が回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度よりも速くなる差動状態、またはクラッチ手段を介してサイドギヤとデフケースとの相対回転が制限されて、デフケースに作用する回転トルクの一部が回転抵抗の大きな車輪側に分配される差動制限状態に切替られる。

　より具体的には、左右の車輪の回転抵抗が異なる場合には、操作手段によりピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクに応じて、プレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが増大する方向への操作力が、プレッシャーリングに作用するが、この操作手段による操作力が、クリアランスを減少させようとする付勢手段による付勢力よりも小さい場合には、クリアランスが変化せず、通常の差動状態が得られ、付勢力よりも大きくなると、それに応じてプレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが増大し、クラッチ手段のクラッチ板同士が摩擦圧接されて、左右の車軸の差動が制限されることになる。

　また、プレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定しているので、プレッシャーリングを軸方向に薄肉に構成することが可能となり、その分収容可能なクラッチ板の枚数を増やすことが可能となる。

　更に、この第２の差動装置においては、クラッチ手段を１つだけ組み込めばよいので、差動装置の組立性を向上できるとともに、スペース的に余裕の有る側にクラッチ手段を組み込むことが可能となり、差動装置を小型に構成しつつ、クラッチ板のサイズを極力大きく設定して、摩擦圧接力を高めることが可能となる。このためこの差動装置は、デフケースの形状やサイズに対する制約の厳しい、横置き対応のエンジンに好適に採用することが可能となる。尚、このようにクラッチ手段を１つだけ設ける場合には、一方のサイドギヤとデフケースとの相対回転は、クラッチ手段により直接的に制限され、他方のサイドギヤとデフケースとの相対回転は、ピニオン及び一方のサイドギヤを介してクラッチ手段により制限されることになる。

　ここで、前記サイドギヤのスリーブ部に相対回転不能に外嵌するカラーを設け、このカラーに第２クラッチ板を軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌装着することが好ましい。即ち、サイドギヤのスリーブ部にスプライン等を形成して、これに第２クラッチ板を軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に組み付けることも可能であるが、サイドギヤのギヤ部までスプラインを形成することが加工上困難であるので、別部材からなるカラーをサイドギヤのスリーブ部に組み付けて、これに第２クラッチ板を外嵌装着させることが好ましい。

　また、この場合には、前記カラーをサイドギヤと略同径で且つプレッシャーリングの内径よりも小径に構成し、カラーの一端部をプレッシャーリング内に挿入することが好ましい。このように構成すると、サイドギヤのギヤ部側において、第２クラッチ板がカラーから脱落することを確実に防止できる。

　前記付勢手段として、クラッチ手段を介することなくクリアランスが狭くなる方向へプレッシャーリングを付勢する付勢手段を設けることが好ましい。この場合には、付勢手段の付勢力を高く設定してもクラッチ手段のクラッチ板が摩擦圧接することはなく、差動状態から差動制限状態への切替タイミングは、操作手段の操作力と付勢手段の付勢力にのみ依存したものとなるので、付勢手段の付勢力を適正に設定することで、低速旋回時においては確実に差動状態が得られ、高速、高負荷での旋回時においては確実に差動制限状態が得られるように構成することが可能となる。

　本発明に係る第１の差動装置によれば、基本的には差動制限機能を有する従来の差動装置と同様に作動するのであるが、プレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定するという簡単な構成により、該プレッシャーリングの車軸方向の厚さを従来の差動装置よりも薄肉にして、その分クラッチ板の枚数を増やし、クラッチ板の摩擦圧接部分を増やして、高負荷時においても十分な差動制限作用を得ることが可能となる。

　本発明に係る第２の差動装置によれば、第１の差動装置と同様の効果が得られる。加えて、この第２の差動装置によれば、クラッチ手段を１つだけ組み込めばよいので、差動装置の組立性を向上できるとともに、スペース的に余裕の有る側にクラッチ手段を組み込むことが可能となり、差動装置を小型に構成しつつ、クラッチ板のサイズを極力大きく設定して、摩擦圧接力を高めることが可能となる。したがってこの差動装置は、デフケースの形状やサイズに対する制約の厳しい、横置きタイプのエンジンに好適に採用できる。

　ここで、サイドギヤのスリーブ部に相対回転不能に外嵌するカラーを設け、このカラーに第２クラッチ板を軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌装着すると、サイドギヤのギヤ部までスプラインを形成することが可能となり、クラッチ板の組み付け枚数を極力増やせるので好ましい。
　また、カラーをサイドギヤと略同径で且つプレッシャーリングの内径よりも小径に構成し、カラーの一端部をプレッシャーリング内に挿入すると、サイドギヤのギヤ部側において、第２クラッチ板がカラーから脱落することを確実に防止できる。

　付勢手段として、クラッチ手段を介することなくクリアランスが狭くなる方向へプレッシャーリングを付勢する付勢手段を設けると、差動状態から差動制限状態への切替タイミングが、操作手段の操作力と付勢手段の付勢力にのみ依存したものとなるので、付勢手段の付勢力を適正に設定することで、低速旋回時においては確実に差動状態が得られ、高速、高負荷での旋回時においては確実に差動制限状態が得られるように構成することが可能となる。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１，図２に示すように、この差動装置１０は、左右の車軸１を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケース１１と、左右の車軸１の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた左右１対のサイドギヤ１５と、左右のサイドギヤ１５の外周側をそれぞれ覆うようにして、デフケース１１内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けた左右１対のプレッシャーリング１２であって、内径Ｄ１をサイドギヤ１５の外径Ｄ２よりも大径に設定した左右１対のプレッシャーリング１２と、左右のプレッシャーリング１２間に軸端を保持させて車軸１と直交状に設けたピニオンシャフト１３と、左右のサイドギヤ１５に噛合するピニオンシャフト１３に回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤ１４と、両プレッシャーリング１２の車軸方向両側に配置した１組のクラッチ手段１６であって、デフケース１１に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第１クラッチ板３１と、サイドギヤ１５のスリーブ部１５ａに相対回転不能に外嵌固定したカラー２９を介して車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板３２とを有し、両クラッチ板３１，３２を交互に配置して両クラッチ板３１，３２間の摩擦により、デフケース１１とサイドギヤ１５との相対回転を制限することで左右の車軸１の差動を制限可能なクラッチ手段１６と、両プレッシャーリング１２間のクリアランス１７が狭くなる方向へ両プレッシャーリング１２を付勢する付勢手段１８と、差動時におけるピニオンシャフト１３とデフケース１１間の相対回転トルクの増大に応じて、両プレッシャーリング１２間のクリアランス１７が増大する方向へ、付勢手段１８の付勢力に抗してプレッシャーリング１２を操作し、クラッチ手段１６を作動させる操作手段１９とを備えている。

　デフケース１１は蓋部材２０とケース本体２１とに分割構成され、蓋部材２０はケース本体２１の左端部に形成したフランジ部２２に固定されている。蓋部材２０とは反対側においてフランジ部２２にはリングギヤ２３が固定され、このリングギヤ２３は、エンジンから延びる駆動軸２に設けたドライブピニオン３に噛合されている。また、デフケース１１には、蓋部材２０とケース本体２１の右壁とを貫通して左右の車軸１の軸端が同軸状に挿通され、デフケース１１は、ドライブピニオン３とリングギヤ２３とを介してエンジンからの駆動力により、車軸１を回転中心として回転駆動されるように構成されている。

　ケース本体２１の内周面にはその全長にわたって車軸方向に延びる複数本の条溝２４が周方向に設定間隔おきに形成され、ケース本体２１内には左右１対のリング状のプレッシャーリング１２が部分球面状の内面側を対面させて設けられている。両プレッシャーリング１２の外周面には条溝２４に係合する突条２５がそれぞれ形成され、両プレッシャーリング１２は、突条２５と条溝２４との係合により、車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にケース本体２１内に設けられている。尚、デフケース１１のサイズや形状は適用する車両に応じて任意に設定可能である。また、条溝２４及び突条２５は、デフケース１１に対してプレッシャーリング１２を車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に案内できる構成であれば、任意の断面形状に形成できるし、その本数も図に示す差動装置１０では８本設けたが任意に設定可能である。

　両プレッシャーリング１２間に形成されるギヤ室２６内には略十文字状のピニオンシャフト１３が設けられ、ピニオンシャフト１３には車軸１と直交方向へ延びる４本の軸部１３ａが形成され、各軸部１３ａにはピニオンギヤ１４が回転自在に支持されている。ピニオンギヤ１４の個数は、任意に設定可能であるが少なくとも１対設けることになる。

　図２，図３，図６に示すように、ピニオンシャフト１３の各軸端にはカム部２７が形成され、両プレッシャーリング１２の周壁の対面側部分には、各カム部２７に対応させてカム溝２８がそれぞれ形成され、ピニオンシャフト１３は、各軸部１３ａのカム部２７が両プレッシャーリング１２のカム溝２８間に挟持されることによりギヤ室２６内に支持されている。尚、カム部２７とカム溝２８とで操作手段１９が構成されるが、これについては後述する。

　図１〜図５に示すように、ギヤ室２６内にはピニオンギヤ１４を挟んでその両側においてピニオンギヤ１４に噛合する１対のサイドギヤ１５が設けられ、左右の車軸１はプレッシャーリング１２を貫通してギヤ室２６内へ突入され、左右のサイドギヤ１５は左右の車軸１の軸端にスプライン嵌合等により相対回転不能にそれぞれ連結されている。両サイドギヤ１５には車軸１に沿ってプレッシャーリング１２を貫通して外方へ延びるスリーブ部１５ａが一体的に形成され、スリーブ部１５ａにはその略全長にわたってカラー２９が相対回転不能にスプライン嵌合され、カラー２９の外周部には車軸方向に延びるスプライン２９ａが全長にわたって形成されている。尚、スリーブ部１５ａとカラー２９とは、相対回転不能であればスプライン嵌合に代えて、キーとキー溝や条溝と突条等を介して結合してもよいし、溶接等により結合してもよい。

　両プレッシャーリング１２の車軸方向両側においてサイドギヤ１５のスリーブ部１５ａにはカラー２９を介してクラッチ手段１６がそれぞれ外装されている。左右のクラッチ手段１６は、第１クラッチ板３１と第２第２クラッチ板３２とを交互に配置したもので、第１クラッチ板３１はデフケース１１の条溝２４を介して車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にデフケース１１に内嵌され、第２クラッチ板３２はカラー２９のスプライン２９ａを介して車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にスリーブ部１５ａに外嵌され、クラッチ板３１，３２同士が圧接されると、隣接するクラッチ板３１，３２間に生じる摩擦力に応じて、デフケース１１とサイドギヤ１５との相対回転が制限されるように構成されている。クラッチ板３１，３２の枚数は任意に設定可能であるが、少なすぎると差動制限機能が十分に発揮できないので、デフケース１１のサイズの許すかぎり多数設けることが好ましい

　本発明の特徴とする構成は、サイドギヤ１５のギヤ部１５ｂとクラッチ板３１，３２間にプレッシャーリング１２が実質的に配置されないようにして、差動装置１０に収容可能なクラッチ板３１，３２の枚数を極力増やす点にあり、これを実現するため、プレッシャーリング１２の内径Ｄ１はサイドギヤ１５のギヤ部１５ｂの外径Ｄ２よりも多少大径、好ましくは外径Ｄ３よりも多少大径に設定されている。
　また、カラー２９からの第２クラッチ板３２のギヤ部１５ｂ側への脱落を防止するため、カラー２９の外径Ｄ４はサイドギヤ１５の外径Ｄ３よりも多少大径に構成されるとともに、プレッシャーリング１２の内径Ｄ１はこのカラー２９の外径Ｄ４よりも多少大径に構成され、カラー２９の端部をプレッシャーリング１２内に挿入することで、第２クラッチ板３２の脱落が防止されている。

　このようにプレッシャーリング１２の内径をサイドギヤ１５及びカラー２９よりも大径に設定することで、プレッシャーリング１２を従来のものよりも車軸方向に薄肉に構成して、プレッシャーリング１２の車軸方向の外端面とサイドギヤ１５のギヤ部１５ｂの車軸方向の外端面とが略面一になるようになして、クラッチ手段１６のクラッチ板３１，３２をギヤ部１５ｂに極力接近配置することが可能となり、その分クラッチ板３１，３２の組付け枚数を増やして、クラッチ板３１，３２の摩擦圧接部分を増やし、高負荷時においても十分な差動制限作用を得ることになる。

　尚、本実施例では、サイドギヤ１５とカラー２９とを分割構成したが、一体構成することも可能である。但し、スリーブ部１５ａに対して第２クラッチ板３２を軸方向に移動自在に支持するため、スリーブ部１５ａの外周部にはスプラインを形成することになるが、ギヤ部１５ｂ付近においてスリーブ部１５ａにスプラインを形成することが困難となり、その分組付可能なクラッチ板３１，３２の枚数が少なくなるので、スプラインのピッチをサイドギヤ１５の歯のピッチと同じに設定し、サイドギヤ１５の歯から連続的に軸方向外方側へ延びるスプライン歯を形成することが好ましい。

　蓋部材２０及びケース本体２１の右壁部には溝部４２が形成され、両クラッチ手段１６の外側において溝部４２内にはクラッチ板３１，３２をプレッシャーリング１２側へそれぞれ付勢する皿バネ３３が設けられている。この皿バネ３３は、クラッチ板３１，３２間の遊びを無くす目的で設けたものであり、クラッチ板３１，３２間に摩擦力がほとんど作用しない程度の付勢力に設定されている。但し、皿バネ３３は、クラッチ手段１６を略遊び無く組み付けることが可能な場合には、省略してもよい。また、本実施例では、クラッチ板３１，３２の枚数を極力増やすため、溝部４２内に皿バネ３３を収容したが、溝部４２を形成しないで設けることも可能である。

　両プレッシャーリング１２間には両者を相互に接近する方向へ付勢する付勢手段１８が設けられている。具体的には、プレッシャーリング１２にはピニオンシャ不と１３の隣接する軸部１３ａの軸端間において貫通孔３４が形成され、この貫通孔３４には両プレッシャーリング１２にわたって延びるロッド部材３５が装着されている。ロッド部材３５は両プレッシャーリング１２が最も接近した状態、つまり両プレッシャーリング１２間のクリアランス１７が最小になったときにおいても、プレッシャーリング１２外へ突出しない長さに設定され、ロッド部材３５の端部には鍔部３６が形成されている。ロッド部材３５の右部及び左部には圧縮コイルバネからなる弾性部材３７がそれぞれ外装され、両プレッシャーリング１２は、弾性部材３７の付勢力によりロッド部材３５を介して相互に接近する方向へ常時付勢されている。

　尚、付勢手段１８は、両プレッシャーリング１２をクラッチ手段１６を介することなく相互に接近する方向へ付勢可能に構成されていれば、任意の構成のものを、両任意の位置に任意の個数設けることが可能である。例えば、ロッド部材３５に代えて一端部に螺子部を形成したロッド部材を用い、ロッド部材の一端部を一方のプレッシャーリング１２に螺合させてもよい。この場合には付勢手段１８Ａの組立作業が容易になるので好ましい。また、この場合には、隣接するロッド部材の螺子部が逆向きに配置されるようにロッド部材を設けることも可能である。圧縮コイルバネからなる弾性部材３７に代えて、皿バネや合成ゴム等からなる弾性部材を用いてもよいし、引張りバネ等を用いて両プレッシャーリング１２を相互に接近する方向へ引っ張ってもよい。更に、デフケース１１とプレッシャーリング１２間に付勢手段を設けることも可能である。

　また、前述のように、プレッシャーリング１２のうちのピニオンシャフト１３の隣接する軸端間に設けると、軸端間のデッドスペース内に配置させることが可能となり、プレッシャーリング１２及びデフケース１１を径方向に小型に構成できるとともに、ピニオンシャフト１３の軸端をデフケース１１の内面付近まで延長して、次に説明する操作手段１９のカム部２７とカム溝２８との接触面積を増大できるので、カム部２７とカム溝２８間に作用する相対回転トルクによる、これらの両部材の摩耗や破損を効果的に防止でき、差動装置の耐久性を向上できる。但し、付勢手段１８のロッド部材３５をプレッシャーリング１２のうちのピニオンシャフト１３の軸端外方側に位置するように設けることも可能である。また、このような付勢手段１８を設けることが好ましいが、付勢手段１８を省略して、皿バネ３３により左右のプレッシャーリング１２を相互に接近する方向へ付勢するように構成した差動装置に対しても本発明を同様に適用することが可能である。

　操作手段１９は、図３、図６に示すように、ピニオンシャフト１３の４つの軸部１３ａの軸端に設けたカム部２７と、両プレッシャーリング１２の対面部にそれぞれ形成したカム溝２８とで構成されている。カム部２７は、軸部１３ａの中心を含む車軸直交面に対して鏡面対称に略ハ字状に形成した１対の操作面３８と、軸部１３ａの中心を挟んで操作面３８とは反対側に形成した略車軸方向に延びる当接面３９とを備えている。カム溝２８は、操作面３８に適合した形状の傾斜カム面４０と、当接面３９に適合した形状の係止面４１とで略直角三角形状に形成されている。

　そして、図６（ａ）に示す状態から、ピニオンシャフト１３がプレッシャーリング１２に対して、図６（ａ）において上方へ微少相対回転すると、図６（ｂ）に示すように、両プレッシャーリング１２が操作面３８と傾斜カム面４０とを介して相互に離間する方向へ移動するが、図６（ａ）において下方へ微少相対回転しようとした場合には、当接面３９が係止面４１に係止されて、両プレッシャーリング１２とピニオンシャフト１３との相対回転が規制される。但し、操作手段１９としては、ピニオンシャフト１３とデフケース１１間の相対回転トルクにより、両プレッシャーリング１２を相互に離間する方向へ操作可能なものであれば任意の構成のものを採用できる。例えば、従来技術の欄において例示したように、カム部２７として一方の対角線を略車軸方向に配置させた略四角形状や略菱形状のカム部２７を形成し、カム溝２８としてカム部に適合する略Ｖ字状のカム溝を形成したものを採用してもよい。

　次に、差動装置１０の作動について説明する。
　この差動装置１０では、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、ピニオンギヤ１４、サイドギヤ１５、ピニオンシャフト１３、プレッシャーリング１２がデフケース１１と一体的に回転して、左右の車輪が同速で回転する。

　また、前進走行時において一方の車輪の回転抵抗が少なくなると、基本的には、デフケース１１に作用する回転力の一部でピニオンギヤ１４がサイドギヤ１５に噛合しながら公転し、回転抵抗の少ない側の車輪が回転抵抗の大きい側の車輪よりも回転速度が速くなる差動状態になるが、高速、高負荷時には、サイドギヤ１５とデフケース１１との相対回転が、クラッチ手段１６のクラッチ板３１，３２同士の摩擦圧接力により制限される差動制限状態となり、低速時における旋回性を向上しつつ、高速、高負荷時における操縦性を十分に確保できることになる。

　より具体的には、前進走行時に左右の車輪の回転抵抗に差が発生した場合には、図６（ａ）に示すように、操作手段１９によりピニオンシャフト１３とデフケース１１間に相対回転トルクＰが発生し、この相対回転トルクＰにより、カム部２７の操作面３８とカム溝２８の傾斜カム面４０を介して、両プレッシャーリング１２を相互に離間する方向への操作力Ｆが両プレッシャーリング１２に作用し、図６（ｂ）に示すように、ピニオンシャフト１３とデフケース１１とが相対的に微小回転しようとして、カム部２７の操作面３８とカム溝２８の傾斜カム面４０との接触位置がずれることにより、クリアランス１７が増大しようとする。

　一方、両プレッシャーリング１２には付勢手段１８により相互に接近させようとする付勢力が常時作用しているので、操作手段１９の操作力Ｆが付勢手段１８の付勢力よりも小さいときには、図６（ａ）に示すように、最小のクリアランス１７が維持されて差動状態となり、操作力Ｆが付勢力よりも大きくなると、図６（ｂ）に示すように、力の差分に応じてクリアランス１７が大きくなって、両プレッシャーリング１２の側面でクラッチ板３１，３２が押圧され、クラッチ板３１，３２同士が摩擦圧接されることで差動制限状態になる。

　また、この差動装置１０では、クラッチ手段１６を経由することなく、両プレッシャーリング１２を付勢手段１８により相互に接近する方向へ付勢するので、差動状態から差動制限状態への切替タイミングは、操作手段１９の操作力Ｆと付勢手段１８の付勢力にのみ依存したものとなり、付勢手段１８の付勢力を適正に設定することで、低速旋回時においては確実に差動状態が得られ、高速、高負荷での旋回時においては確実に差動制限状態が得られるように構成することが可能となる。

　一方、後退走行時において一方の車輪の回転抵抗が少なくなると、ピニオンシャフト１３とデフケース１１間に相対回転トルクが発生しても、この相対回転トルクはカム部２７の当接面３９がカム溝２８の係止面４１で係止されて両者の相対的な微少回転が規制されるので、最小のクリアランス１７が維持された状態となり、差動制限状態になることはない。但し、後退走行時におても、前進走行時と同様に、差動状態と差動制限状態とが切り替わるように構成することも可能である。この場合には、例えば操作手段１９として、前述のようにカム部を菱形状や四角形状に形成し、カム溝をカム部に適合した略Ｖ字状に形成したものを採用することになる。

　次に、横置きタイプのエンジンの差動装置１０Ａに本発明を適用した場合について説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
　図７に示すように、この差動装置１０Ａは、左右の車軸１を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケース１１Ａと、一方のサイドギヤ１５の外周側を覆うようにして、デフケース１１Ａ内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けたプレッシャーリング１２であって、内径をサイドギヤ１５よりも大径に設定したプレッシャーリング１２と、プレッシャーリング１２とそれに対面するデフケース１１Ａのリング対向面４５間に軸端を保持させた状態で車軸１と直交状に設けたピニオンシャフト１３と、左右のサイドギヤ１５，１５Ａに噛合するピニオンシャフト１３に回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤ１４と、プレッシャーリング１２のリング対向面４５とは反対側に配置したクラッチ手段１６であって、デフケース１１Ａに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第２クラッチ板３１と、サイドギヤ１５のスリーブ部１５ａに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板３２とを有し、両クラッチ板３１，３２を交互に配置して両クラッチ板３１，３２間の摩擦により、デフケース１１Ａとサイドギヤ１５，１５Ａとの相対回転を制限することで左右の車軸１の差動を制限可能なクラッチ手段１６と、プレッシャーリング１２とリング対向面４５間のクリアランス１７Ａが狭くなる方向へプレッシャーリング１２を付勢する付勢手段１８Ａと、差動時におけるピニオンシャフト１３とデフケース１１Ａ間の相対回転トルクの増大に応じて、プレッシャーリング１２とリング対向面４５間のクリアランス１７Ａが増大する方向へ、付勢手段１８Ａの付勢力に抗してプレッシャーリング１２を操作し、クラッチ手段１６を作動させる操作手段１９Ａとを備えている。

　デフケース１１Ａは、ケース本体２１Ａの右部を縮径させた形状に構成され、前記実施例における右側のプレッシャーリング１２と、右側のクラッチ手段１６と、右側の皿バネ３３とが省略されて、左側のプレッシャーリング１２とケース本体２１Ａの右部間にギヤ室２６Ａが形成され、このギヤ室２６Ａ内にピニオンシャフト１３とピニオンギヤ１４とサイドギヤ１５、１５Ａとが装着されている。また、前記実施例における右側のサイドギヤ１５に代えて、スリーブ部１５ａにスプラインが形成されてないサイドギヤ１５Ａが採用され、このサイドギヤ１５Ａはケース本体２１Ａの右部に回転自在に装着されている。

　ケース本体２１Ａのうちのプレッシャーリング１２の右端に対面する部分にはリング対向面４５が車軸１と直交状に形成され、ピニオンシャフト１３の軸端には、前記実施例におけるカム部２７の右半部を切り欠いたカム部２７Ａがそれぞれ設けられ、ピニオンシャフト１３は、カム部２７Ａがプレッシャーリング１２に形成したカム溝２８とケース本体２１Ａのリング対向面４５間に挟持されることにより、プレッシャーリング１２とケース本体２１Ａ間に支持されている。

　操作手段１９Ａは、カム溝２８とカム部２７Ａとで構成されている。この操作手段１９Ａは、基本的には、前述の操作手段１９と同様に機能し、ピニオンシャフト１３とデフケース１１Ａ間に相対回転トルクが発生すると、プレッシャーリング１２がリング対向面４５から相互に離間する方向へ操作され、プレッシャーリング１２とリング対向面４５間のクリアランス１７Ａが増大するように構成されている。

　付勢手段１８Ａは、ロッド部材３５Ａと、圧縮コイルバネからなる弾性部材３７Ａとを備え、ロッド部材３５Ａの左端部には鍔部３６が形成され、右部には螺子部が形成されている。そして、ロッド部材３５Ａに弾性部材３７Ａを外装した状態で、プレッシャーリング１２に形成した貫通孔にロッド部材３５Ａを挿通させて、ケース本体２１Ａに締結固定され、プレッシャーリング１２は、この付勢手段１８Ａによりリング対向面４５側、即ちプレッシャーリング１２とリング対向面間のクリアランス１７Ａが狭くなる側へ常時付勢されている。尚、この付勢手段１８Ａの個数や配置は、前記実施例と同様に任意に設定可能である。

　この差動装置１０Ａにおいては、前記差動装置１０と同様に、エンジンの駆動軸２Ａからの回転力が、ドライブピニオン３Ａ及びリングギヤ２３Ａを介してデフケース１１Ａに伝達され、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、ピニオンギヤ１４、サイドギヤ１５，１５Ａ、ピニオンシャフト１３、プレッシャーリング１２がデフケース１１Ａと一体的に回転して、左右の車輪が同速で回転する。また、前進走行時において一方の車輪の回転抵抗が少なくなると、基本的には、デフケース１１Ａに作用する回転力の一部でピニオンギヤ１４がサイドギヤ１５，１５Ａに噛合しながら公転し、回転抵抗の少ない側の車輪が回転抵抗の大きい側の車輪よりも回転速度が速くなる差動状態になるが、高速、高負荷時には、操作手段１９Ａによりプレッシャーリング１２がリング対向面４５から離間する方向へ移動して、クラッチ手段１６のクラッチ板３１，３２同士の摩擦圧接力により、サイドギヤ１５，１５Ａとデフケース１１Ａとの相対回転が制限される差動制限状態となり、低速時における旋回性を向上しつつ、高速、高負荷時における操縦性を十分に確保できることになる。尚、右側のサイドギヤ１５Ａにはクラッチ手段１６が設けられていないが、差動制限時におけるサイドギヤ１５Ａとデフケース１１Ａとの差動は、ピニオンギヤ１４と左側のサイドギヤ１５を介してクラッチ手段１６により制限されることになる。

　また、クラッチ手段１６を経由することなく、プレッシャーリング１２を付勢手段１８Ａによりリング対向面４５側へ付勢するので、差動状態から差動制限状態への切替タイミングは、操作手段１９Ａの操作力と付勢手段１８Ａの付勢力にのみ依存したものとなり、付勢手段１８Ａの付勢力を適正に設定することで、低速旋回時においては確実に差動状態が得られ、高速、高負荷での旋回時においては、差動制限状態が確実に得られるように構成することが可能となる。

　更に、前記差動装置１０と同様のプレッシャーリング１２とサイドギヤ１５とカラー２９とを用いているので、従来の差動装置と比較してプレッシャーリング１２を車軸方向に薄肉に構成して、その分クラッチ板３１，３２の枚数を増やすことが可能となる。

差動装置の横断面図（図２のI-I線断面図）図１のII-II線断面図プレッシャーリング及びそれに組み付けられる部材の正面図プレッシャーリング及びそれに組み付けられる部材のの側面図サイドギヤ及びカラーの斜視図操作手段の作動説明図他の構成の差動装置の図１相当図従来技術に係る差動装置の横断面図従来技術に係る他の構成の差動装置の横断面図

符号の説明

１　　　車軸　　　　　　　　２　　　駆動軸
３　　　ドライブピニオン
１０　　差動装置　　　　　　１１　　デフケース
１２　　プレッシャーリング
１３　　ピニオンシャフト　　１３ａ　軸部
１４　　ピニオンギヤ　　　　１５　　サイドギヤ
１５ａ　スリーブ部　　　　　１５ｂ　ギヤ部
１６　　クラッチ手段　　　　１７　　クリアランス
１８　　付勢手段　　　　　　１９　　操作手段
２０　　蓋部材　　　　　　　２１　　ケース本体
２２　　フランジ部　　　　　２３　　リングギヤ
２４　　条溝　　　　　　　　２５　　突条
２６　　ギヤ室　　　　　　　２７　　カム部
２８　　カム溝　　　　　　　２９　　カラー
２９ａ　スプライン　　　　　３１　　クラッチ板
３２　　クラッチ板　　　　　３３　　皿バネ
３４　　貫通孔　　　　　　　３５　　ロッド部材
３６　　鍔部　　　　　　　　３７　　弾性部材
３８　　操作面　　　　　　　３９　　当接面
４０　　傾斜カム面　　　　　４１　　係止面
４２　　溝部
２Ａ　　駆動軸　　　　　　　３Ａ　　ドライブピニオン
１０Ａ　差動装置　　　　　　１１Ａ　デフケース
１５Ａ　サイドギヤ　　　　　１７Ａ　クリアランス
１８Ａ　付勢手段　　　　　　１９Ａ　操作手段
２１Ａ　ケース本体　　　　　２３Ａ　リングギヤ
２６Ａ　ギヤ室　　　　　　　２７Ａ　カム部
２９Ａ　スリーブ部　　　　　３５Ａ　ロッド部材
３７Ａ　弾性部材　　　　　　４５　　リング対向面

Claims

　左右の車軸を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケースと、
　前記左右の車軸の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた左右１対のサイドギヤと、
　前記左右のサイドギヤの外周側をそれぞれ覆うようにして、デフケース内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けた左右１対のプレッシャーリングであって、少なくとも一方のプレッシャーリングの内径をサイドギヤよりも大径に設定した左右１対のプレッシャーリングと、
　前記左右のプレッシャーリング間に軸端を保持させて車軸と直交状に設けたピニオンシャフトと、
　前記左右のサイドギヤに噛合するピニオンシャフトに回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤと、
　前記両プレッシャーリングの車軸方向両側に配置した１組のクラッチ手段であって、デフケースに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第１クラッチ板と、サイドギヤのスリーブ部に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板とを有し、両クラッチ板を交互に配置して両クラッチ板間の摩擦により、デフケースとサイドギヤとの相対回転を制限することで左右の車軸の差動を制限可能なクラッチ手段と、
　前記両プレッシャーリング間のクリアランスが狭くなる方向へ両プレッシャーリングを付勢する付勢手段と、
　差動時におけるピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクの増大に応じて、両プレッシャーリング間のクリアランスが増大する方向へ、付勢手段の付勢力に抗してプレッシャーリングを操作し、クラッチ手段を作動させる操作手段と、
　を備えた差動装置。
　左右の車軸を回転中心としてエンジンからの駆動力により回転するデフケースと、
　前記一方のサイドギヤの外周側を覆うようにして、デフケース内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に設けたプレッシャーリングであって、内径をサイドギヤよりも大径に設定したプレッシャーリングと、
　前記プレッシャーリングとそれに対面するデフケースのリング対向面間に軸端を保持させた状態で車軸と直交状に設けたピニオンシャフトと、
　前記左右のサイドギヤに噛合するピニオンシャフトに回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤと、
　前記プレッシャーリングのリング対向面とは反対側に配置したクラッチ手段であって、デフケースに車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に内嵌した第１クラッチ板と、サイドギヤのスリーブ部に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌した第２クラッチ板とを有し、両クラッチ板を交互に配置して両クラッチ板間の摩擦により、デフケースとサイドギヤとの相対回転を制限することで左右の車軸の差動を制限可能なクラッチ手段と、
　前記プレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが狭くなる方向へプレッシャーリングを付勢する付勢手段と、
　差動時におけるピニオンシャフトとデフケース間の相対回転トルクの増大に応じて、プレッシャーリングとリング対向面間のクリアランスが増大する方向へ、付勢手段の付勢力に抗してプレッシャーリングを操作し、クラッチ手段を作動させる操作手段と、
　を備えた差動装置。
　前記サイドギヤのスリーブ部に相対回転不能に外嵌するカラーを設け、このカラーに第２クラッチ板を軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に外嵌装着した請求項１又は２記載の差動装置。
　前記カラーをサイドギヤと略同径で且つプレッシャーリングの内径よりも小径に構成し、カラーの一端部をプレッシャーリング内に挿入した請求項３記載の差動装置。
　前記付勢手段として、クラッチ手段を介することなくクリアランスが狭くなる方向へプレッシャーリングを付勢する付勢手段を設けた請求項１〜４のいずれか１項記載の差動装置。