JP2004036726A

JP2004036726A - Differential device

Info

Publication number: JP2004036726A
Application number: JP2002193331A
Authority: JP
Inventors: Masao Teraoka; 寺岡　正夫
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential device with a differential limiting-device at a low cost. <P>SOLUTION: This differential device comprises a pinion shaft 25 rotating integrally with a differential case 3, a pinion 27 coaxially disposed with the shaft 25, and side gears 29 and 31 meshed with the gear 27. A cone clutch 11 for obtaining a differential limiting force by receiving a reaction by the meshing of the gear 27 is installed between a sliding member 7 disposed between the shaft 25 and the gear 27 and the gear 27. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベベルギア式差動機構のピニオンで差動制限力を得るデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平９−８９０８６号公報に図５のようなデファレンシャル装置５０１が記載されている。
【０００３】
デファレンシャル装置５０１は、デフケース５０３、ベベルギア式の差動機構５０５、一対の多板クラッチ５０７，５０７、皿ばね５０９，５０９などから構成されている。
【０００４】
差動機構５０５は、両端をデフケース５０３に連結されたピニオンシャフト５１１と、ピニオンシャフト５１１上に支承された複数個のピニオン５１３と、各ピニオン５１３とそれぞれ噛み合った一対のサイドギア５１５，５１７などから構成されている。
【０００５】
各サイドギア５１５，５１７は車軸５１９，５２１を介してそれぞれの車輪側に連結されている。
【０００６】
エンジンの駆動力はドライブピニオン５２３からリングギア５２５を介してデフケース５０３を回転させ、デフケース５０３の回転はピニオンシャフト５１１からピニオン５１３を介してサイドギア５１５，５１７に配分され、各車輪側に伝達される。
【０００７】
多板クラッチ５０７，５０７は、デフケース５０３と各サイドギア５１５，５１７との間にそれぞれ配置されており、各サイドギア５１５，５１７の噛み合い反力を受けて締結され、その摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限機能が得られ、大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などに、車両の操縦性、安定性を向上させる。
【０００８】
また、各皿ばね５０９によって多板クラッチ５０７，５０７に与えられるイニシャルトルクにより、車両の発進時、加速時、悪路などで車輪の空転が防止され、発進性、加速性、悪路走破性などが高く保たれる。
【０００９】
また、デファレンシャル装置５０１のように多板クラッチをサイドギアの噛み合い反力によって締結させるデファレンシャル装置の他に、デファレンシャル装置内部のトルク伝達経路に設けられたカムによって差動制限用クラッチを締結させるデファレンシャル装置などがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
差動制限機能を持たないデファレンシャル装置に僅かな変更を加えるだけで、上記のような差動制限機能を持ったデファレンシャル装置を成立させることができれば、特に、コストと車載性の点で極めて望ましい。
【００１１】
しかし、デファレンシャル装置５０１の場合は、多板クラッチ５０７，５０７を収容するためのスペースを得ると共に、クラッチ板用のラグ溝を設けるために、デフケースとサイドギアに対して大きな変更が必要になり、これによりコスト高になる上に、大型で重くなり、車載性が低下する。
【００１２】
また、カムを用いたデファレンシャル装置は、カムを設けたことに伴って大きな変更が必要であり、コスト高で構造が複雑になる上に、大型で重くなり、車載性が低下する。
【００１３】
そこで、この発明は、低コストで成立させることができると共に、車載性に優れた差動制限機能付きデファレンシャル装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【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、原動機の駆動力によって回転するデフケースと、該デフケースと一体に回転するピニオンシャフトと、該ピニオンシャフトと同軸に配置されたピニオンと、前記ピニオンと噛み合った一対のサイドギアとからなるベベルギア式の差動機構とを備えたデファレンシャル装置であって、前記ピニオンシャフトと前記ピニオンとの間に摺動部材を配置し、該摺動部材と前記ピニオンとの間に、前記ピニオンの噛み合い反力を受けて差動制限力を得るコーンクラッチを形成したことを特徴とする。
【００１５】
コーンクラッチは、その斜面の角度（例えば、円錐の頂角）によってピニオンの噛み合い反力を増幅し、大きなトルク感応型の差動制限機能を得る。
【００１６】
さらに、サイドギアのピッチ円半径はピニオンのピッチ円半径より大きいから、ピニオン側で生じたコーンクラッチの差動制限力は、サイドギアとピニオンの各ピッチ円半径比だけ増幅され、サイドギアに連結された駆動車輪の差動回転を効果的に制限する。
【００１７】
このようなトルク感応型の差動制限機能によって、特に、大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などで差動制限力が強化され、車両の操縦性、安定性が大幅に向上する。
【００１８】
また、本発明のデファレンシャル装置は、上記のようにピニオンシャフトとピニオンとの間に配置した摺動部材とピニオンとの間に差動制限用のコーンクラッチを設けたことにより、デフケースとサイドギアに対する変更、あるいは、ピニオンシャフトに対する変更が全く不要である。
【００１９】
従って、多板クラッチを設けたデファレンシャル装置、カムを設けたデファレンシャル装置、サイドギアとデフケースとの間にコーンクラッチを設けたデファレンシャル装置などと異なり、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置のピニオンに僅かな変更を加えるだけで、差動制限機能を持ったデファレンシャル装置が成立する。
【００２０】
また、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置との間で、デフケース、サイドギア、ピニオンシャフトなどの流用（共用）が可能になるから、量産効果による低コストのデフケース、サイドギア、ピニオンシャフトなどを流用することにより、極めて低コストに実施することができる。
【００２１】
また、このデファレンシャル装置は、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置と同様に、軽量でコンパクトであるから、車載性に優れている。
【００２２】
また、コーンクラッチにはピニオンの遠心力が掛かるから、車速によって差動制限機能が調整され、例えば、デファレンシャル装置（デフケース）が高速回転する高速走行中はコーンクラッチの差動制限力が強化されて車両の直進性、安定性が向上し、中低速に減速される旋回時は遠心力によるコーンクラッチの差動制限力が緩和されて旋回性が向上する。
【００２３】
このように、本発明のデファレンシャル装置では、中低速域から高速域まで各速度域に応じて変化する差動制限機能によって、優れた直進性、安定性、旋回性が得られる。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、前記摺動部材と前記デフケースとの間に前記摺動部材と前記デフケースとが相対回転することを防止する回り止め手段が設けられたことを特徴とし、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２５】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、前記摺動部材が複数個設けられ、回り止め手段によって各摺動部材が相対回転ができないように連結されていることを特徴とする。
【００２７】
各ピニオンはそれぞれ同一方向に自転し、各摺動部材に対する各ピニオンの自転方向（摺動方向）が反対向きになるから、各摺動部材は、反対向きの摺動回転トルクが互いに相殺されて回り止めされ、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項１に記載されたデファレンシャル装置であって、前記摺動部材と前記ピニオンシャフトとの間に前記摺動部材と前記ピニオンシャフトとが相対回転することを防止する回り止め手段が設けられたことを特徴とし、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３０】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項４に記載されたデファレンシャル装置であって、前記回り止め手段が、前記摺動部材と前記ピニオンシャフトとにそれぞれ設けられて互いに係合する平面部であることを特徴とし、請求項４の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３２】
また、平面部で構成される回り止め手段は加工が容易なため、製造コストを増大することなく、差動制限機能を得ることができる。
【００３３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載されたデファレンシャル装置であって、前記ピニオンを前記摺動部材に押圧し、前記コーンクラッチにイニシャルトルクを与える付勢部材を設けたことを特徴とし、請求項１〜５の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３４】
また、請求項６の発明では、駆動車輪の空転によりトルク感応型の差動制限機能が低下し易い悪路などでも、付勢部材の押圧力によってコーンクラッチに発生するイニシャルトルク（一定の差動制限力）により、車両の悪路走破性が高く保たれると共に、発進性や加速性もさらに向上する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１によって本発明の第１実施形態であるデファレンシャル装置１の説明をする。
【００３６】
デファレンシャル装置１は、デフケース３、ベベルギア式の差動機構５、カラー７（摺動部材）、回り止め手段９、コーンクラッチ１１、コイルスプリング１３（付勢部材）などから構成されている。また、デファレンシャル装置１はデフキャリヤの内部に配置されており、このデフキャリヤにはオイル溜りが設けられている。
【００３７】
デフケース３は、ケーシング本体１５とカバー１７から構成され、カバー１７はボルト１９によってケーシング本体１５の左側開口部に固定されている。
【００３８】
デフケース３の左右のボス部２１，２３はベアリングによってデフキャリヤに支承されている。また、デフケース３にはリングギアが固定されており、このリングギアと噛み合うドライブピニオンは動力伝達系を介してトランスミッション側に連結されている。エンジン（原動機）の駆動力はトランスミッションとこの動力伝達系とを介してデフケース３を回転駆動する。
【００３９】
差動機構５は、ピニオンシャフト２５、ピニオン２７、左右からピニオン２７と噛み合ったサイドギア２９，３１などから構成されている。また、カラー７と回り止め手段９とコーンクラッチ１１はそれぞれピニオン２７と同数設けられている。
【００４０】
ピニオンシャフト２５は、端部をケーシング本体１５に設けられた貫通孔３３に係合し、スプリングピン３５によって抜け止めされている。
【００４１】
カラー７はピニオンシャフト２５上に装着されている。
【００４２】
回り止め手段９は、デフケース３（ケーシング本体１５）に設けられた溝部３７と、カラー７に設けられた腕部３９からなり、腕部３９と溝部３７との係合によってカラー７をデフケース３及びピニオンシャフト２５に対して回り止めしている。
【００４３】
コーンクラッチ１１は、カラー７とピニオン２７との間に形成されており、ピニオン２７はカラー７を介してピニオンシャフト２５上に支承されている。
【００４４】
左サイドギア２９のボス部４１はスプライン部４３に連結された左車軸を介して左車輪側に連結され、右サイドギア３１のボス部４５はスプライン部４７に連結された右車軸を介して右車輪側に連結されている。また、各ボス部４１，４５はそれぞれカバー１７とケーシング本体１５に形成された支承部４９，５１によって回転自在に支承されている。
【００４５】
カラー７とケーシング本体１５との間には球面ワッシャ部５３が形成されており、この球面ワッシャ部５３はカラー７の背面を支持し、ピニオン２７とカラー７の遠心力と、ピニオン２７噛み合い反力とを受けている。
【００４６】
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２５からピニオン２７を介してサイドギア２９，３１に配分され、左右の車輪側に伝達される。
【００４７】
各サイドギア２９，３１のピッチ円半径（ｒ１）は、各ピニオン２７のピッチ円半径（ｒ２）より大径であり、各コーンクラッチ１１の摩擦円半径（ｒ３）はピニオン２７のピッチ円半径（ｒ２）より小径である。
【００４８】
発進時、加速時、悪路走行中などに駆動車輪間に駆動抵抗差が生じると、エンジンの駆動力はピニオン２７の自転によって左右の駆動車輪に差動配分される。
【００４９】
また、車両の走行中は、前進走行と後進走行の両方で、サイドギア２９，３１との噛み合いにより各ピニオン２７に伝達トルクに比例して大きくなる噛み合い反力が生じる。この噛み合い反力は、各コーンクラッチ１１の円錐角度によって増幅され、各コーンクラッチ１１を押圧し締結して大きなトルク感応型の差動制限機能が得られ、差動機構５の差動回転を制限する。
【００５０】
さらに、ピニオン２７側で生じたコーンクラッチ１１の差動制限力は、サイドギア２９，３１とピニオン２７の各ピッチ円半径比（ｒ１／ｒ２）だけ増幅され、駆動車輪の差動回転を効果的に制限する。
【００５１】
例えば、デファレンシャル装置１に大きな駆動力が掛かる発進時や加速時などには、トルク感応型の差動制限力が強化されて、車両の操縦性や安定性が大きく向上する。
【００５２】
また、各コーンクラッチ１１には各ピニオン２７の遠心力が掛かるから、デフケース３が高速回転する高速走行中はコーンクラッチ１１の差動制限力が強化されて車両の直進性、安定性が向上すると共に、中低速に減速される旋回時は遠心力によるコーンクラッチ１１の差動制限力が緩和されて旋回性が向上する。
【００５３】
デファレンシャル装置１は、このように中低速域から高速域まで各速度域に応じて変化する差動制限機能によって、優れた直進性、安定性、旋回性が得られる。
【００５４】
また、コイルスプリング１３はワッシャ５５を介してピニオン２７をカラー７に押圧し、コーンクラッチ１１に、伝達トルクや差動回転速度とは無関係な一定のイニシャルトルク（差動制限力）を与えている。
【００５５】
従って、発進時や加速時、あるいは、悪路走行中などのように、駆動車輪の片側が大きく空転しトルク感応型の差動制限機能が低下するような条件下でも、このイニシャルトルクにより、発進性、加速性、悪路走破性などの低下が防止され、車体の挙動が安定し、操縦性が大きく向上する。
【００５６】
また、デフケース３には開口が設けられており、ボス部２１，２３の内周には螺旋状のオイル溝が設けられている。オイル溜りのオイルは、デフケース３の回転に伴ってこれらの開口と螺旋状オイル溝からデフケース３に流出入し、各コーンクラッチ１１、ギア２７，２９，３１の噛み合い部、球面ワッシャ部５３などを充分に潤滑・冷却し、耐久性を高めている。
【００５７】
こうして構成されたデファレンシャル装置１は、ピニオンシャフト２５とピニオン２７との間にカラー７を配置し、各カラー７と各ピニオン２７との間にコーンクラッチ１１を設けたから、差動制限用のクラッチを設けるためにデフケース３やサイドギア２９，３１に変更を加える必要がない。
【００５８】
従って、従来のような、多板クラッチを設けたデファレンシャル装置、カムを設けたデファレンシャル装置、サイドギアとデフケースとの間にコーンクラッチを設けたデファレンシャル装置などと異なり、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置のピニオンに僅かな変更を加えるだけで、差動制限機能を持ったデファレンシャル装置１が成立する。
【００５９】
さらに、デファレンシャル装置１は、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置との間で、デフケース３、サイドギア２９，３１、ピニオンシャフト２５などをそのまま流用することが可能であるから、量産効果によって低コストに製造されたこれらの部材を流用することにより、極めて低コストに実施できる。
【００６０】
また、デファレンシャル装置１は、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置と同様に軽量でコンパクトであるため、車載性に優れている。
【００６１】
また、ピニオン２７の遠心力により、上記のように各速度域に応じてコーンクラッチ１１の差動制限機能が変化し、優れた直進性、安定性、旋回性を車両に与える。
【００６２】
また、コーンクラッチ１１のトルク感応型差動制限機能が駆動車輪の空転によって低下し易い悪路などでも、コイルスプリング１３の押圧力によるイニシャルトルクによって車両の悪路走破性、安定性、操縦性などが高く保たれる。
【００６３】
また、デフケース３（ケーシング本体１５）に溝部３７を設けただけでカラー７の回り止めをすることができると共に、ピニオンシャフト２５に摺動部材（カラー７）の回り止め手段を設ける必要がなくなってピニオンシャフト２５の変更が不要になるから、コストの上昇が防止される。
【００６４】
［第２実施形態］
図２によって第２実施形態のデファレンシャル装置を説明する。
【００６５】
以下、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【００６６】
第２実施形態のデファレンシャル装置は、デフケース３、ベベルギア式差動機構５、カラー１０１，１０１（摺動部材）、回り止め手段１０３、コーンクラッチ１１、コイルスプリング１３などから構成されている。
【００６７】
各カラー１０１は各ピニオンシャフト２５上に装着されている。
【００６８】
回り止め手段１０３は各カラー１０１に設けられ、一対のカラー１０１が回り止め手段１０３によって相対回転不能に連結されている。
【００６９】
各ピニオン２７は同一方向に自転し、各カラー１０１に対する各ピニオン２７の自転方向（摺動方向）が、矢印１０５，１０７のように、反対向きになるから、これら反対向きの摺動回転トルクが回り止め手段１０３を介し各カラー１０１上で互いに相殺され、それぞれが回り止めされる。
【００７０】
また、コーンクラッチ１１は各カラー１０１と各ピニオン２７との間に形成されており、ピニオン２７はカラー１０１を介してピニオンシャフト２５上に支承されている。
【００７１】
こうして構成された第２実施形態のデファレンシャル装置では、各カラー１０１上に回り止め手段１０３を設けたことによって、デフケース３やピニオンシャフト２５にカラー１０１の回り止め手段を設ける必要がなくなるから、コスト上昇の防止効果がさらに向上する。
【００７２】
これに加えて、カラー１０１上に回り止め手段１０３を設けたことによる上記の効果を除き、第２実施形態のデファレンシャル装置は、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同等の作用・効果を得ることができる。
【００７３】
［第３実施形態］
図３と図４によって第３実施形態のデファレンシャル装置を説明する。
【００７４】
以下、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同機能の部材に同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【００７５】
第３実施形態のデファレンシャル装置は、デフケース３、ベベルギア式差動機構５、カラー２０１（摺動部材）、回り止め手段２０３、コーンクラッチ１１、コイルスプリング１３などから構成されている。
【００７６】
各カラー２０１は各ピニオンシャフト２５上に装着されている。
【００７７】
回り止め手段２０３は、各ピニオンシャフト２５の外周に設けられた平面部２０５と、各カラー２０１の内周に設けられた平面部２０７からなり、各平面部２０５，２０７の係合によって各カラー２０１をピニオンシャフト２５及びデフケース３に対して回り止めしている。
【００７８】
コーンクラッチ１１は、カラー２０１とピニオン２７との間に形成されており、ピニオン２７はカラー２０１を介してピニオンシャフト２５上に支承されている。
【００７９】
こうして構成された第３実施形態のデファレンシャル装置では、カラー２０１とピニオンシャフト２５との間に平面部２０５，２０７（回り止め手段２０３）を設けたことによって、デフケース３にカラー２０１の回り止め手段を設ける必要がなくなり、コスト上昇の防止効果がさらに向上する。
【００８０】
また、回り止め手段２０３を構成する平面部２０５，２０７は加工が容易であるから、実施コストがさらに低減される。
【００８１】
これに加えて、カラー２０１とピニオンシャフト２５との間に回り止め手段２０３を設けたことによる上記の効果を除き、第３実施形態のデファレンシャル装置は、第１実施形態のデファレンシャル装置１と同等の作用・効果を得ることができる。
【００８２】
なお、摺動部材とピニオンシャフトの相対回転を防止する回り止め手段は、平面部に限らず、摺動部材とピニオンシャフトとを相対回転不能に連結して回り止めする形状を備えていれば、すべて適用が可能である。
【００８３】
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配分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配分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配分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。
【００８４】
【発明の効果】
請求項１のデファレンシャル装置は、摺動部材とピニオンとの間にコーンクラッチを設けたことにより、デフケースとサイドギアに対する変更が全く不要であり、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置のピニオンに僅かな変更を加えるだけで、差動制限機能を持ったデファレンシャル装置を成立させることができる。
【００８５】
さらに、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置との間で、量産効果によって低コストに製造されたデフケース、サイドギア、ピニオンシャフトなどを流用することが可能であり、これらを流用することによって極めて低コストに実施できる。
【００８６】
また、差動制限機能を持たないデファレンシャル装置と同様に、軽量でコンパクトであり、車載性に優れている。
【００８７】
また、コーンクラッチに掛かるピニオンの遠心力によって各速度域に応じて変化する差動制限機能により、車両は優れた直進性、安定性、旋回性が得られる。
【００８８】
請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００８９】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００９０】
請求項３のデファレンシャル装置は、摺動部材が互いの回り止めを行うことにより、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９１】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００９２】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９３】
また、デフケースと摺動部材との相対回転が防止されるので、安定した差動制限機能を得ることができる。
【００９４】
請求項５のデファレンシャル装置は、請求項４の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９５】
また、平面部で構成される回り止め手段は加工が容易なため、製造コストを増大することなく、差動制限機能を得ることができる。
【００９６】
請求項６のデファレンシャル装置は、請求項１〜５の構成と同等の効果を得ることができる。
【００９７】
また、トルク感応型の差動制限機能が低下し易い悪路走行時でも、イニシャルトルクによって車両の悪路走破性が高く保たれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示す断面図である。
【図２】第２実施形態に用いられたカラー１０１，１０１を示す断面図である。
【図３】第３実施形態に用いられたカラー２０１などを示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】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　ベベルギア式の差動機構
７　カラー（摺動部材）
９　回り止め手段
１１　コーンクラッチ
１３　コイルスプリング（付勢部材）
３７　デフケース３に設けられた溝部（回り止め手段）
３９　カラー７に設けられた腕部（回り止め手段）
１０１　カラー（摺動部材）
１０３　カラー１０１に設けられた回り止め手段
２０１　カラー（摺動部材）
２０３　回り止め手段
２０５　ピニオンシャフト２５に設けられた平面部（回り止め手段）
２０７　カラー２０１に設けられた平面部（回り止め手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential device that obtains a differential limiting force with a pinion of a bevel gear type differential mechanism.
[0002]
[Prior art]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-89086 discloses a differential device 501 as shown in FIG.
[0003]
The differential device 501 includes a differential case 503, a bevel gear type differential mechanism 505, a pair of multi-plate clutches 507 and 507, and disc springs 509 and 509.
[0004]
The differential mechanism 505 includes a pinion shaft 511 having both ends connected to the differential case 503, a plurality of pinions 513 supported on the pinion shaft 511, and a pair of side gears 515 and 517 meshing with the respective pinions 513. Have been.
[0005]
The side gears 515 and 517 are connected to the respective wheels via axles 519 and 521.
[0006]
The driving force of the engine rotates the differential case 503 from the drive pinion 523 via the ring gear 525, and the rotation of the differential case 503 is distributed from the pinion shaft 511 to the side gears 515 and 517 via the pinion 513, and transmitted to each wheel side. .
[0007]
The multi-plate clutches 507 and 507 are arranged between the differential case 503 and the side gears 515 and 517, respectively, are engaged by receiving the meshing reaction force of the side gears 515 and 517, and are torque-sensitive type differentials due to their frictional resistance. A motion restriction function is obtained to improve the maneuverability and stability of the vehicle when starting or accelerating when a large driving force is applied.
[0008]
Further, the initial torque applied to the multiple disc clutches 507 and 507 by the respective disc springs 509 prevents the wheels from idling when the vehicle starts, when accelerating, on a rough road, and the like, so that the vehicle can be started, accelerated, and run on rough roads. Is kept high.
[0009]
Further, in addition to a differential device for engaging a multi-plate clutch by a meshing reaction force of a side gear like a differential device 501, a differential device for engaging a differential limiting clutch by a cam provided in a torque transmission path inside the differential device, and the like. There is.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
It would be extremely desirable, especially in terms of cost and in-vehicle performance, if a differential device having the above-described differential limiting function can be realized by making only a slight change to the differential device having no differential limiting function.
[0011]
However, in the case of the differential device 501, a space for accommodating the multi-plate clutches 507 and 507 is obtained, and a large change is required for the differential case and the side gear to provide a lug groove for the clutch plate. As a result, the cost is increased, and the device is large and heavy, and the on-board performance is reduced.
[0012]
Further, a differential device using a cam requires a large change in accordance with the provision of the cam, which results in a high cost and complicated structure, a large size and a heavy weight, and a reduction in mountability.
[0013]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a differential device with a differential limiting function which can be realized at low cost and is excellent in vehicle mountability.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The differential device according to claim 1 includes a differential case that is rotated by a driving force of a motor, a pinion shaft that rotates integrally with the differential case, a pinion that is arranged coaxially with the pinion shaft, and a pair of side gears that mesh with the pinion. A bevel gear type differential mechanism comprising: a sliding member disposed between the pinion shaft and the pinion, between the sliding member and the pinion, the pinion A cone clutch is provided which obtains a differential limiting force by receiving a meshing reaction force.
[0015]
The cone clutch amplifies the meshing reaction force of the pinion by the angle of the slope (for example, the apex angle of the cone), and obtains a large torque-sensitive differential limiting function.
[0016]
Further, since the pitch circle radius of the side gear is larger than the pitch circle radius of the pinion, the differential limiting force of the cone clutch generated on the pinion side is amplified by the respective pitch circle radius ratios of the side gear and the pinion, and the drive coupled to the side gear. Effectively limit differential rotation of wheels.
[0017]
By such a torque-sensitive differential limiting function, the differential limiting force is strengthened particularly at the time of starting or accelerating where a large driving force is applied, and the maneuverability and stability of the vehicle are greatly improved.
[0018]
In addition, the differential device of the present invention provides a differential case and a side gear by providing a differential limiting cone clutch between the pinion and the sliding member disposed between the pinion shaft and the pinion as described above. Alternatively, no changes to the pinion shaft are required.
[0019]
Therefore, unlike a differential device provided with a multi-plate clutch, a differential device provided with a cam, a differential device provided with a cone clutch between a side gear and a differential case, etc., the pinion of a differential device having no differential limiting function is slightly reduced. Just by making a change, a differential device having a differential limiting function is established.
[0020]
In addition, since a differential case, side gears, pinion shafts, and the like can be diverted (shared) with a differential device having no differential limiting function, a low-cost differential case, side gears, pinion shafts, etc. due to mass production effects can be diverted. This can be implemented at extremely low cost.
[0021]
Further, this differential device is lightweight and compact, as in a differential device having no differential limiting function, and thus is excellent in vehicle mountability.
[0022]
Also, since the centrifugal force of the pinion is applied to the cone clutch, the differential limiting function is adjusted according to the vehicle speed. For example, during high-speed running when the differential device (differential case) rotates at high speed, the differential limiting force of the cone clutch is strengthened. The straightness and stability of the vehicle are improved, and during a turn at which the vehicle is decelerated to a medium to low speed, the differential limiting force of the cone clutch due to the centrifugal force is reduced, and the turnability is improved.
[0023]
As described above, according to the differential device of the present invention, excellent linearity, stability, and turning performance can be obtained by the differential limiting function that changes according to each speed range from the middle to low speed range.
[0024]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the differential device according to the first aspect, wherein the sliding member and the differential case are prevented from rotating relative to each other between the sliding member and the differential case. Is provided, and the same operation and effect as the configuration of claim 1 can be obtained.
[0025]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, in the differential device according to the first aspect, a plurality of the sliding members are provided, and the respective sliding members are connected to each other by a detent means so as to prevent relative rotation. It is characterized by.
[0027]
Each pinion rotates in the same direction, and the rotation direction (sliding direction) of each pinion with respect to each sliding member is in the opposite direction. The rotation is prevented, and the same operation and effect as the configuration of claim 1 can be obtained.
[0028]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0029]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the differential device according to the first aspect, wherein a rotation between the sliding member and the pinion shaft for preventing the relative rotation between the sliding member and the pinion shaft is prevented. The present invention is characterized in that a stopping means is provided, and the same operation and effect as the configuration of claim 1 can be obtained.
[0030]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0031]
The invention according to claim 5 is the differential device according to claim 4, wherein the detent means is a flat portion provided on the sliding member and the pinion shaft and engaged with each other. As a feature, the same operation and effect as the configuration of claim 4 can be obtained.
[0032]
Further, since the rotation preventing means constituted by the flat portion is easy to process, the differential limiting function can be obtained without increasing the manufacturing cost.
[0033]
The invention according to claim 6 is the differential device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an urging member that presses the pinion against the sliding member and applies an initial torque to the cone clutch. The operation and effect equivalent to those of the first to fifth aspects can be obtained.
[0034]
Further, according to the present invention, the initial torque (constant differential torque) generated in the cone clutch by the pressing force of the urging member can be obtained even on a rough road where the torque-sensitive type differential limiting function is apt to decrease due to the idling of the drive wheels. Due to the limiting force), the vehicle's ability to travel on rough roads is kept high, and the starting performance and acceleration performance are further improved.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
A differential device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0036]
The differential device 1 includes a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, a collar 7 (sliding member), a rotation preventing means 9, a cone clutch 11, a coil spring 13 (biasing member), and the like. Further, the differential device 1 is disposed inside a differential carrier, and the differential carrier is provided with an oil reservoir.
[0037]
The differential case 3 includes a casing body 15 and a cover 17, and the cover 17 is fixed to a left opening of the casing body 15 by bolts 19.
[0038]
The left and right boss portions 21 and 23 of the differential case 3 are supported on the differential carrier by bearings. A ring gear is fixed to the differential case 3, and a drive pinion that meshes with the ring gear is connected to the transmission via a power transmission system. The driving force of the engine (motor) drives the differential case 3 via the transmission and this power transmission system.
[0039]
The differential mechanism 5 includes a pinion shaft 25, a pinion 27, side gears 29 and 31 meshing with the pinion 27 from the left and right, and the like. Further, the same number of collars 7, detent means 9 and cone clutches 11 are provided as pinions 27, respectively.
[0040]
The end of the pinion shaft 25 is engaged with a through hole 33 provided in the casing body 15, and is prevented from coming off by a spring pin 35.
[0041]
The collar 7 is mounted on a pinion shaft 25.
[0042]
The rotation preventing means 9 includes a groove 37 provided in the differential case 3 (casing main body 15) and an arm 39 provided in the collar 7, and the collar 7 is connected to the differential case 3 by the engagement of the arm 39 and the groove 37. The pinion shaft 25 is prevented from rotating.
[0043]
The cone clutch 11 is formed between the collar 7 and the pinion 27, and the pinion 27 is supported on the pinion shaft 25 via the collar 7.
[0044]
The boss 41 of the left side gear 29 is connected to the left wheel via a left axle connected to the spline 43, and the boss 45 of the right side gear 31 is connected to the right wheel via a right axle connected to the spline 47. It is connected to. The boss portions 41 and 45 are rotatably supported by support portions 49 and 51 formed on the cover 17 and the casing body 15, respectively.
[0045]
A spherical washer 53 is formed between the collar 7 and the casing body 15. The spherical washer 53 supports the rear surface of the collar 7, and provides a centrifugal force between the pinion 27 and the collar 7, and a reaction force engaging the pinion 27. Has been received.
[0046]
The driving force of the engine that rotates the differential case 3 is distributed from the pinion shaft 25 to the side gears 29 and 31 via the pinion 27 and transmitted to the left and right wheels.
[0047]
The pitch radius (r1) of each side gear 29, 31 is larger than the pitch radius (r2) of each pinion 27, and the friction radius (r3) of each cone clutch 11 is the pitch radius (r2) of the pinion 27. ) Smaller diameter.
[0048]
If a driving resistance difference occurs between the driving wheels at the time of starting, accelerating, or traveling on a rough road, the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right driving wheels by the rotation of the pinion 27.
[0049]
In addition, during traveling of the vehicle, an engagement reaction force that increases in proportion to the transmission torque is generated in each pinion 27 by engagement with the side gears 29 and 31 during both forward traveling and reverse traveling. This meshing reaction force is amplified by the cone angle of each cone clutch 11 and presses and engages each cone clutch 11 to obtain a large torque-sensitive differential limiting function, thereby limiting the differential rotation of the differential mechanism 5. I do.
[0050]
Further, the differential limiting force of the cone clutch 11 generated on the pinion 27 side is amplified by each pitch circle radius ratio (r1 / r2) between the side gears 29, 31 and the pinion 27, thereby effectively reducing the differential rotation of the drive wheels. Restrict.
[0051]
For example, at the time of starting or accelerating when a large driving force is applied to the differential device 1, the torque-sensitive differential limiting force is strengthened, and the maneuverability and stability of the vehicle are greatly improved.
[0052]
Further, since the centrifugal force of each pinion 27 is applied to each cone clutch 11, during the high-speed running in which the differential case 3 rotates at a high speed, the differential limiting force of the cone clutch 11 is strengthened, and the straightness and stability of the vehicle are improved. At the same time, when the vehicle turns at a low speed, the differential limiting force of the cone clutch 11 due to the centrifugal force is reduced, and the turning performance is improved.
[0053]
The differential device 1 can obtain excellent straight running, stability, and turning performance by the differential limiting function that changes according to each speed range from the middle to low speed range to the high speed range.
[0054]
Further, the coil spring 13 presses the pinion 27 against the collar 7 via the washer 55, and applies a constant initial torque (differential limiting force) to the cone clutch 11 irrespective of the transmission torque and the differential rotation speed. .
[0055]
Therefore, even under conditions where one side of the drive wheel is largely idle and the torque-sensitive differential limiting function is reduced, such as when starting, accelerating, or traveling on a rough road, the starting torque is used by this initial torque. In this way, it is possible to prevent the deterioration of driving performance, acceleration, and rough road performance, stabilize the behavior of the vehicle body, and greatly improve maneuverability.
[0056]
The differential case 3 is provided with an opening, and a helical oil groove is provided on the inner periphery of the boss portions 21 and 23. The oil in the oil sump flows into and out of the differential case 3 through these openings and the spiral oil groove with the rotation of the differential case 3, and engages with the cone clutches 11, the meshing portions of the gears 27, 29, 31, the spherical washer portion 53, and the like. Fully lubricated and cooled to increase durability.
[0057]
In the differential device 1 thus configured, the collar 7 is disposed between the pinion shaft 25 and the pinion 27, and the cone clutch 11 is provided between each collar 7 and each pinion 27. There is no need to change the differential case 3 or the side gears 29 and 31 in order to provide them.
[0058]
Accordingly, unlike a conventional differential device provided with a multi-plate clutch, a differential device provided with a cam, a differential device provided with a cone clutch between a side gear and a differential case, etc., a differential device having no differential limiting function. The differential device 1 having the differential limiting function can be realized by only slightly changing the pinion.
[0059]
Furthermore, since the differential device 1 can use the differential case 3, the side gears 29 and 31, the pinion shaft 25, and the like as they are with a differential device having no differential limiting function, the cost can be reduced by mass production. By diverting these manufactured members, it can be implemented at extremely low cost.
[0060]
Further, the differential device 1 is lightweight and compact, similar to a differential device having no differential limiting function, and thus is excellent in vehicle mountability.
[0061]
In addition, due to the centrifugal force of the pinion 27, the differential limiting function of the cone clutch 11 changes according to each speed range as described above, thereby giving the vehicle excellent straightness, stability, and turning performance.
[0062]
Further, even on a rough road where the torque-sensitive differential limiting function of the cone clutch 11 is liable to be reduced due to idling of the drive wheels, the initial torque due to the pressing force of the coil spring 13 causes the vehicle to travel on rough roads, stability, maneuverability, etc. Is kept high.
[0063]
In addition, the collar 7 can be prevented from rotating only by providing the groove 37 in the differential case 3 (casing body 15), and the pinion shaft 25 does not need to be provided with a rotating member for the sliding member (collar 7). Since it is not necessary to change the pinion shaft 25, an increase in cost is prevented.
[0064]
[Second embodiment]
A differential device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
[0065]
Hereinafter, differences will be described while giving the same reference numerals to members having the same functions as those of the differential device 1 of the first embodiment.
[0066]
The differential device according to the second embodiment includes a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, collars 101, 101 (sliding members), rotation preventing means 103, a cone clutch 11, a coil spring 13, and the like.
[0067]
Each collar 101 is mounted on each pinion shaft 25.
[0068]
The detent means 103 is provided on each of the collars 101, and the pair of collars 101 are connected by the detent means 103 so that they cannot rotate relative to each other.
[0069]
Each pinion 27 rotates in the same direction, and the rotation direction (sliding direction) of each pinion 27 with respect to each collar 101 becomes the opposite direction as shown by arrows 105 and 107. The collars 101 are mutually offset on the respective collars 101 via the detent means 103, and each is detented.
[0070]
The cone clutch 11 is formed between each collar 101 and each pinion 27, and the pinion 27 is supported on the pinion shaft 25 via the collar 101.
[0071]
In the differential device of the second embodiment configured as described above, since the detent means 103 is provided on each of the collars 101, there is no need to provide the detent means for the collar 101 on the differential case 3 or the pinion shaft 25, which increases the cost. Is further improved.
[0072]
In addition to this, the differential device of the second embodiment obtains the same operation and effect as the differential device 1 of the first embodiment, except for the above-mentioned effect due to the provision of the rotation preventing means 103 on the collar 101. Can be.
[0073]
[Third embodiment]
A differential device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
[0074]
Hereinafter, differences will be described while giving the same reference numerals to members having the same functions as those of the differential device 1 of the first embodiment.
[0075]
The differential device according to the third embodiment includes a differential case 3, a bevel gear type differential mechanism 5, a collar 201 (sliding member), a detent means 203, a cone clutch 11, a coil spring 13, and the like.
[0076]
Each collar 201 is mounted on each pinion shaft 25.
[0077]
The rotation preventing means 203 includes a flat portion 205 provided on the outer circumference of each pinion shaft 25 and a flat portion 207 provided on the inner circumference of each collar 201. Each collar 201 is engaged by engagement of each flat portion 205, 207. Are prevented from rotating with respect to the pinion shaft 25 and the differential case 3.
[0078]
The cone clutch 11 is formed between the collar 201 and the pinion 27, and the pinion 27 is supported on the pinion shaft 25 via the collar 201.
[0079]
In the differential device of the third embodiment configured as described above, by providing the flat portions 205 and 207 (rotation stopping means 203) between the collar 201 and the pinion shaft 25, the rotation preventing means of the collar 201 is provided in the differential case 3. There is no need to provide such a structure, and the effect of preventing cost increases is further improved.
[0080]
Further, since the flat portions 205 and 207 constituting the detent means 203 are easy to process, the implementation cost is further reduced.
[0081]
In addition to this, the differential device of the third embodiment is the same as the differential device 1 of the first embodiment except for the above-described effect of providing the rotation preventing means 203 between the collar 201 and the pinion shaft 25. Actions and effects can be obtained.
[0082]
Incidentally, the detent means for preventing the relative rotation of the sliding member and the pinion shaft is not limited to a flat portion, provided that the sliding member and the pinion shaft are provided with a shape for connecting and non-rotating the relative non-rotatable, All are applicable.
[0083]
Further, the differential device of the present invention includes a front differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the left and right front wheels), a rear differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the right and left rear wheels), and a center differential ( (A differential device for distributing the driving force of the engine to the front wheels and the rear wheels).
[0084]
【The invention's effect】
In the differential device according to the first aspect, since the cone clutch is provided between the sliding member and the pinion, there is no need to change the differential case and the side gear at all, and the differential device does not have a differential limiting function. Only by making a change, a differential device having a differential limiting function can be established.
[0085]
Furthermore, differential cases, side gears, pinion shafts, etc., manufactured at low cost due to mass production effects, can be diverted between differential devices that do not have a differential limiting function. Can be implemented.
[0086]
In addition, like a differential device having no differential limiting function, it is lightweight and compact, and is excellent in vehicle mounting.
[0087]
In addition, the vehicle can obtain excellent straightness, stability, and turning performance due to the differential limiting function that changes according to each speed range due to the centrifugal force of the pinion applied to the cone clutch.
[0088]
According to the differential device of the second aspect, the same effect as that of the configuration of the first aspect can be obtained.
[0089]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0090]
According to the differential device of the third aspect, the same effect as that of the configuration of the first aspect can be obtained by the slide members stopping each other from rotating.
[0091]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0092]
According to the differential device of the fourth aspect, the same effect as that of the configuration of the first aspect can be obtained.
[0093]
Further, since relative rotation between the differential case and the sliding member is prevented, a stable differential limiting function can be obtained.
[0094]
According to the differential device of the fifth aspect, the same effect as the configuration of the fourth aspect can be obtained.
[0095]
Further, since the rotation preventing means constituted by the flat portion is easy to process, the differential limiting function can be obtained without increasing the manufacturing cost.
[0096]
According to the differential device of the sixth aspect, it is possible to obtain the same effect as the configuration of the first to fifth aspects.
[0097]
In addition, even when the vehicle is traveling on a rough road where the torque-sensitive differential limiting function is apt to decrease, the initial torque can keep the vehicle running on a rough road at a high level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing collars 101 used in a second embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a collar 201 and the like used in a third embodiment.
FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Differential device 3 Differential case 5 Bevel gear type differential mechanism 7 Collar (sliding member)
9 detent means 11 cone clutch 13 coil spring (biasing member)
37 Grooves provided in differential case 3 (rotation stop means)
39 Arm part provided on collar 7 (rotation prevention means)
101 collar (sliding member)
103 Rotation preventing means 201 provided on collar 101 Collar (sliding member)
203 Non-rotating means 205 Flat portion provided on pinion shaft 25 (rotating means)
207 Flat part provided on collar 201 (rotation prevention means)

Claims

A differential case that rotates by the driving force of the prime mover,
A differential device comprising a pinion shaft that rotates integrally with the differential case, a pinion disposed coaxially with the pinion shaft, and a bevel gear type differential mechanism including a pair of side gears meshed with the pinion,
Placing a sliding member between the pinion shaft and the pinion,
A differential device, wherein a cone clutch is formed between the sliding member and the pinion to obtain a differential limiting force by receiving a meshing reaction force of the pinion.

The invention according to claim 1, wherein a detent means for preventing relative rotation between the sliding member and the differential case is provided between the sliding member and the differential case. Differential device.

The invention according to claim 1,
A plurality of the sliding members are provided,
A differential device, wherein each of the sliding members is connected by a rotation preventing means so as not to rotate relative to each other.

The invention according to claim 1,
A differential device provided between the sliding member and the pinion shaft, a detent means for preventing the sliding member and the pinion shaft from rotating relative to each other.

The invention according to claim 4, wherein
The differential device according to claim 1, wherein the detent means is a flat portion provided on the sliding member and the pinion shaft and engaged with each other.

The invention according to any one of claims 1 to 5,
A differential device comprising an urging member that presses the pinion against the sliding member and applies an initial torque to the cone clutch.