JP2004218788A - 差動制限装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小容量の予圧付与部材を採用しつつも大きなイニシャルトルクが得られ、リテーナが廃止できるとともに、異常磨耗による弊害を解消できて耐久性の高い差動制限装置を提供することを目的とする。
【解決手段】サイドギヤ４、５とデフケース１内側面との間に形成された摩擦クラッチ部６、７に予圧（予圧付与部材１０による）が付与された差動制限装置において、ピニオン軸２との相対回転により摩擦クラッチ部６、７にスラスト力を付与するカム部材８、９を配設したことを特徴とするもので、ピニオン軸２とカム部材８、９とのカム作用により生じる差動制限力が付加されるので、予圧付与部材１０の容量が小さくて済み、従来のもののようなスプリング座としてのリテーナ等が不要となる上、これに代わるカム部材８、９等にも異常磨耗や異音発生をもたらすような大きな曲げ力が作用することもなく、耐久性が向上する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デフケースの回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支されたピニオンと該ピニオンと噛合する一対のサイドギヤとからなり、前記サイドギヤとデフケース内側面との間に形成された摩擦クラッチ部に予圧が付与された差動制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のピニオン型差動装置は構造が簡単で安価なことから車両用差動装置として多用されている。そして、このような差動装置にあって、差動機能を有するが故に、走行中に路面状態の不均衡に起因して軽度のスリップが生じることがある。このような不都合を防止するために、差動装置の回転部材に予め所定の負荷を与えて妄りな差動作用を抑止することが行われている（例えば下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭４６−８２０７号公報（公報第３頁第６欄第３１行目〜第３８行目）
【０００４】
前記特許文献１に開示された従来の予圧付与型の差動制限装置について図５を用いて簡単に説明する。デフケース１１０（左右一対のデフケース１１１、１１２からなる）の回転駆動力を、デフケース１１０の回転軸に直交して固定されたピニオン軸１１３に軸支されたピニオン１１４と、これの左右両側から傘歯噛合する左右のサイドギヤ１１５、１１６から構成される差動歯車によって、前記左右のサイドギヤ１１５、１１６にトルク配分して伝達するものであり、前記ピニオン１１４と左右のサイドギヤ１１５、１１６との間の噛合反力によって互いに離反するサイドギヤ１１５、１１６がその背面に介設されたプレッシャプレート１１７、１１８およびテーパリング１１９、１２０（それぞれデフケース１１１、１１２と回転を共にする）に圧接して差動制限力を得るように構成されるとともに、前記テーパリング１１９、１２０間にリテーナ１６９を介して介設されたスプリング１２１によって牽引されて差動制限のためのイニシャルトルクを発生するように構成されたものである。
【０００５】
このような構成の差動制限装置によって、通常の直進走行時にはエンジンからの駆動力によりデフケース１１０からの所定の駆動力を受けてピニオン１１４と噛合する左右の各サイドギヤ１１５、１１６に均等にその駆動力が伝達される。
その際、左右の駆動輪の走行抵抗がほぼ同じであり、ピニオン１１４は静止状態にて噛合反力にて各サイドギヤ１１５、１１６を離反させ、プレッシャプレート１１７、１１８およびテーパリング１１９、１２０を介してデフケース１１０との間を一体化させて、強固な駆動力が得られる。また、走行中の軽度のスリップ時には、スプリング１２１によって発生したイニシャルトルクにより適度の差動制限力が得られ、さらに、車両が泥濘地等の悪路に遭遇して片輪空転等により過剰な差動作用が発生しようとした場合にも、スプリング１２１による予圧がピニオン１１４とサイドギヤ１１５、１１６との間に噛合反力を効果的に生じさせて、サイドギヤ１１５と１１６とを離反させてデフケース１１１、１１２それぞれとの内壁面との間に差動制限力を発生させて、低速車輪側にも駆動力が伝達され、悪路での脱出性能を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような予圧付与型差動制限装置によって、ピニオンとサイドギヤとの間の噛合反力によってサイドギヤ背面のデフケース内側面との間に発生する差動制限力とは独立して、スプリングによる予圧負荷により所定の差動制限力を常時付与して、多様な路面状態と走行形態に対応させてスリップ等を減少させることが可能となったものの、スプリング１２１の座を構成するリテーナ１６９を必要として、構造が複雑になりがちであった。しかも、リテーナ１６９はばね状の板状体から構成され、該リテーナ１６９を介してプレッシャプレート１１７、１１８に予圧が負荷されることから、ある程度の大きなばね定数を有するスプリング１２１の受圧部とそれ以外の部分との間で曲げ力が作用してリテーナ１６９が変形し易く、リテーナ１６９とプレッシャプレート１１７、１１８との間の回転摺接部に偏磨耗等の異常磨耗を生じさせ、耐久性の低下と異音発生の虞れがあった。
【０００７】
そこで本発明では、上記従来の予圧付与型の差動制限装置の課題を解決して、小容量の予圧付与部材を採用しつつも大きなイニシャルトルクが得られ、リテーナが廃止できるとともに、異常磨耗による弊害を解消できて耐久性の高い差動制限装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、デフケースの回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支されたピニオンと該ピニオンと噛合する一対のサイドギヤとからなり、前記サイドギヤとデフケース内側面との間に形成された摩擦クラッチ部に予圧が付与された差動制限装置において、前記ピニオン軸との相対回転により摩擦クラッチ部にスラスト力を付与するカム部材を配設したことを特徴とする。また本発明は、前記カム部材を一対のサイドギヤ間の回転軸近傍に配設したことを特徴とする。また本発明は、前記カム部材に予圧付与部材の受圧部を配設したことを特徴とする。また本発明は、前記カム部材における予圧付与部材の受圧部にほぼ対応する軸方向に、前記サイドギヤのスラスト受圧部を配置したことを特徴とする。また本発明は、前記カム部材をピニオン軸を挟持して２分割したことを特徴とする。また本発明は、前記カム部材とサイドギヤ間に予圧付与部材を配設したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とするものである。
【０００９】
【実施の形態】
以下本発明の差動制限装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は本発明の差動制限装置の第１実施の形態を示し、図１は差動制限装置の全体図、図２は要部側面および断面図である。本発明の基本構成は、図１に示すように、デフケース１の回転軸に直交するピニオン軸２に回転自在に軸支されたピニオン３と該ピニオン３と噛合する一対のサイドギヤ４、５とからなり、前記サイドギヤ４、５とデフケース１内側面との間に形成された摩擦クラッチ部６、７に予圧が付与された差動制限装置において、前記ピニオン軸２との相対回転により摩擦クラッチ部６、７にスラスト力を付与するカム部材８、９を配設したことを特徴とする。
【００１０】
以下に詳述する。本発明の差動制限装置は、最も基本的なピニオン型差動装置を構成母体とする。図１に示すように、軸方向に２分割された第１および第２デフケース１Ａ、１Ｂを一体に締結して構成されたデフケース１の回転軸に直交して、ピニオン軸２が前記デフケース１の孔に圧入等により挿入固定され、スプリングピン等により抜止めされる。ピニオン軸２の両端部にはピニオン３、３（一方のみ図示）が軸支される。これらのピニオン３の両側から傘歯噛合してサイドギヤ４、５がデフケース１の回転軸と同心にて配設される。両サイドギヤ４、５の背面とデフケース１（１Ａと１Ｂ）の内側面にはそれぞれ摩擦クラッチ部を構成する第１および第２コーンクラッチ６、７が介設される。そして、前記各サイドギヤ４、５には第１および第２出力軸１１、１２が連結される。差動制限装置が左右駆動輪間に配設されるものなら、第１および第２出力軸は左右の駆動輪であるが、差動制限装置が前後輪間に配設されるものなら、第１および第２出力軸は前後の出力軸側となる。前記摩擦クラッチ部を構成するものとしては、円錐形のコーンクラッチの他、平板状の単板クラッチ、多板クラッチ等でもよい。
【００１１】
このような差動制限装置において、本発明では、前記ピニオン軸２との相対回転により摩擦クラッチ部６、７にスラスト力を付与するカム部材８、９を配設したものである。本実施の形態では図示のように、前記カム部材をピニオン軸２を挟持して２分割するとともに、これら分割対向面間に予圧付与部材１０を配設した。カム部材８、９に予圧付与部材１０の受圧部Ｐ（図２参照）が配設されるように、カム部材８、９は一対のサイドギヤ４、５間の回転軸近傍に配設される。
そして、カム部材８、９における予圧付与部材１０の受圧部Ｐにほぼ対応する軸方向に、前記サイドギヤ４、５のスラスト受圧部Ｑ（図２参照）を配置した。図２にて後述するように、カム部材９の背面がサイドギヤ５の前面の段差嵌合部１３に嵌合するように構成することによって、予圧付与部材１０の受圧部Ｐとサイドギヤ５のスラスト受圧部Ｑとは軸方向が僅かにずれて（径方向のずれ）位置する。このように、カム部材８、９が一対のサイドギヤ４、５間の回転軸近傍に配設されたことにより、カム部材の径方向の嵩が小さくできてコンパクトに構成されて軽量化される。しかも、予圧付与部材１０もカム部材８、９の分割対向面間に配設されるので、カム部材と予圧付与部材とをユニット化してコンパクトな構成とすることができる。
【００１２】
本実施の形態では、カム部材はピニオン軸２を挟持してほぼ対称的に２分割されたカム部材８、９からなり、それぞれの対向面にピニオン軸２との間でカム作用がなされるように傾斜したカム面８Ｅ、８Ｆおよび９Ｅ、９Ｆが形成される。
これらのカム面８Ｅ、８Ｆ、９Ｅ、９Ｆは、ドライブ側とコースト側で傾斜角度を異ならせて、異なったトランスファーレシオを得ることも可能である。図２に示すように、カム部材９（カム部材８も同様）の対向面には４つのばね穴９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび９Ｄが刻設され、これらの底部が予圧付与部材１０の受圧部Ｐを形成する。これらのばね穴９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび９Ｄにそれぞれ予圧付与部材であるコイルスプリング１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃおよび１０Ｄ（図１参照）が収容される。カム部材９の背面はサイドギヤ５の段差嵌合部１３と嵌合する。これにより組付け時の位置決めおよび摺接面積の増加を可能とする。予圧付与部材１０はコイルスプリングの他、皿ばね、波板ばね等も採用され得る。
【００１３】
このように構成されているので、デフケース１からの回転駆動力が、ピニオン軸２に伝達されてくると、走行中の軽度のスリップ時には、予圧付与部材である４つのコイルスプリング１０によって発生したイニシャルトルクにより、カム部材８、９から剛性の高いサイドギヤ４、５を介して摩擦クラッチ部であるコーンクラッチ６、７を圧接して大きな差動制限力が得られ、低速車輪側にも駆動力が伝達され、悪路での脱出性能を向上させることができる。このように、ピニオン軸２とカム部材８、９との間のカム作用により生じる差動制限力が付加されるので、予圧付与部材であるコイルスプリング１０の容量は小さくて済み、従来のもののようなスプリング座としてのリテーナ等が不要となる上、これに代わるカム部材等にも異常磨耗をもたらすような大きな曲げ力が作用することもない。
【００１４】
また、本実施の形態では、カム部材８、９をピニオン軸２を挟持して２分割するとともに、これら分割対向面間に予圧付与部材１０を配設するように構成したことにより、これらの部品を組み立てる際には、図１の左側の部品である第１デフケース１Ａに第１サイドギヤ４を組み付けた後、第１サイドギヤ４を下にしてデフケース１Ａを起立させて、分割対向面間に予圧付与部材１０を配設してユニット化されたカム部材８、９を、第１サイドギヤ４の段差嵌合部１３に嵌合することができる。この状態において、予圧付与部材１０により分離拡開したカム部材８、９の対向面間にピニオン軸２をた易く挿入して組み付けることができる。
その後、第２サイドギヤ５を組み付けた第２デフケース１Ｂを第１デフケース１Ａに締結して組立てを完了する。
【００１５】
図３は本発明の差動制限装置の第２実施の形態を示し、要部側面および断面図である。本実施の形態のものは、前記第１実施の形態のもののような段差嵌合部１３に相当するものがなく、カム部材９（第１カム部材８も同様）のストレートな背面が、同様にストレートなサイドギヤ５の前面に摺接するものである。したがって、本実施の形態では、カム部材９における予圧付与部材１０の受圧部Ｐとサイドギヤ５におけるスラスト受圧部Ｑとをほぼ軸方向にて一致させることができる。したがって、予圧付与部材１０からのスラスト力およびカム部材によるカム力を、直に高い剛性のカム部材９およびサイドギヤ５を介して格別の曲げ変形を伴うことなく摩擦クラッチ部に確実に伝えることができる上、カム部材９とサイドギヤ５との間の摺接面積も大きく確保でき、面圧を低く抑えて耐久性を向上させることができる。
【００１６】
図４は本発明の差動制限装置の第３実施の形態を示し、要部側面および断面図である。本実施の形態のものは、カム部材９とサイドギヤ５間に予圧付与部材１０を配設したものである。本実施の形態では、カム部材９の背面とサイドギヤ５の前面との間に形成される摺接面に刻設された段部（図示の例ではサイドギヤ５側に皿ばね１０を収納する段部が刻設されているが、カム部材９側に段部が刻設されてもよい。）に予圧付与部材としての皿ばね１０が配設されたもので、皿ばねに代えて波板ばね等でもよい。また、これら皿ばね１０と接する摺接面に耐磨耗性メタル等を介設してもよい。
【００１７】
このような構成により、通常は皿ばね等の予圧付与部材１０により隔離されたカム部材９とサイドギヤ５との間において皿ばね１０による予圧が軸方向に付与されているが、ピニオン軸２からの回転駆動力が伝達されると、カム部材９におけるカム面９との間のカム作用により、カム部材９を皿ばね１０の復元力に抗してサイドギヤ５側に押し付けて大きな差動制限力が得られる。本実施の形態のものでは、カム部材９にばね穴（図２の９Ａ〜９Ｄ参照）等を刻設する必要がないので、カム部材の構造が簡素となる他、単品の皿ばね等が使用できて部品点数が削減され、部品紛失の機会も減少する。
【００１８】
以上本発明の実施例を述べてきたが、本発明の趣旨の範囲内にて、差動装置の形状、形式（ピニオン軸が単純な１本のものの他、三叉状や十字状ピニオン軸のものにも適用可能である）、サイドギヤとデフケース内側面との間に形成される摩擦クラッチ部の形状（実施の形態のもののような円錐面の他、回転軸と直交する平板面）、形式（単板、多板）、カム部材の形状（ドライブ側とコースト側で傾斜を異ならせたカム面としたり、カム部材とサイドギヤとの間の嵌合、摺接形態を含む関連構成、さらにカム部材についても、例えば前後輪間での差動制限装置として使用した場合には、実施の形態のもののようなピニオン軸を挟持する対称形に限定されずカム作用があれば非対称形の適宜の形状も採用され得る）、カム部材の配設部位（実施の形態のもののようにサイドギヤ間の回転軸近傍に配設する他、図５の従来例のもののようにピニオン軸とプレッシャプレートとの間などに配設することも可能である）等は適宜選定できる。
【００１９】
また、予圧付与部材の形状、形式（コイルばね、皿ばね、波板ばね等）およびその配設部位（実施の形態のもののような、サイドギヤ間の回転軸近傍に配設されたカム部材の対向面間、カム部材の背面とサイドギヤとの間に配設する他、サイドギヤ間の回転軸近傍に配設されたカム部材と分離独立させて、前記図５の従来例のもののようにプレッシャプレートとの間に配設するような形式とすることも可能である）、カム部材における予圧付与部材の受圧部とサイドギヤのスラスト受圧部との位置関係（軸方向に一致させて一直線とすることが好適であるが、図１のもののように径方向にずれていてもよいし、段差嵌合部にてカム部材とサイドギヤとが嵌合した場合に、軸心側の隙間もなくして受圧部同士を一直線に構成してもよい）等については適宜選定可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、デフケースの回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支されたピニオンと該ピニオンと噛合する一対のサイドギヤとからなり、前記サイドギヤとデフケース内側面との間に形成された摩擦クラッチ部に予圧が付与された差動制限装置において、前記ピニオン軸との相対回転により摩擦クラッチ部にスラスト力を付与するカム部材を配設したことにより、ピニオン軸とカム部材とのカム作用により生じる差動制限力が付加されるので、予圧付与部材の容量は小さくて済み、従来のもののようなスプリング座としてのリテーナ等が不要となる上、これに代わるカム部材等にも異常磨耗や異音発生をもたらすような大きな曲げ力が作用することもなく、耐久性が向上する。
【００２１】
また、前記カム部材を一対のサイドギヤ間の回転軸近傍に配設した場合は、カム部材の径方向の嵩が小さくできてコンパクトに構成されて軽量化される。さらに、前記カム部材に予圧付与部材の受圧部を配設した場合は、カム部材の径方向の嵩が小さくできてコンパクトに構成される上、カム部材と予圧付与部材とをユニット化できて組付け性能が向上する。さらにまた、前記カム部材における予圧付与部材の受圧部にほぼ対応する軸方向に、前記サイドギヤのスラスト受圧部を配置した場合は、剛性の高いサイドギヤを介して予圧付与部材による予圧はもとより、カム部材の何らの変形を伴うことなくカム力によるスラスト力を確実に摩擦クラッチ部に伝達することが可能となる。
【００２２】
また、前記カム部材をピニオン軸を挟持して２分割した場合は、対称形のカム部材として部品の共用化が図れる他、前述のようなコンパクト化、軽量化、ユニット化、さらには、ピニオン軸の組付け性が向上する。さらに、前記カム部材とサイドギヤ間に予圧付与部材を配設した場合は、カム部材にばね穴等を刻設する必要がなくて構造が簡素化される他、皿ばね等を予圧付与部材に採用できて部品数が削減でき、紛失の機会も減少する。かくして、小容量の予圧付与部材を採用しつつも大きなイニシャルトルクが得られ、リテーナが廃止できるとともに、異常磨耗による弊害を解消できて耐久性の高い差動制限装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の差動制限装置の第１実施の形態を示す全体図である。
【図２】同、差動制限装置の要部側面および断面図である。
【図３】本発明の差動制限装置の第２実施の形態を示す要部側面および断面図である。
【図４】本発明の差動制限装置の第３実施の形態を示す要部側面および断面図である。
【図５】従来の予圧付与型差動制限装置の全体断面図である。
【符号の説明】
１ デフケース
１Ａ 第１デフケース
１Ｂ 第２デフケース
２ ピニオン軸
３ ピニオン
４ 第１サイドギヤ
５ 第２サイドギヤ
６ 第１摩擦クラッチ部（コーンクラッチ等）
７ 第２摩擦クラッチ部（コーンクラッチ等）
８ 第１カム部材
８Ｅ、８Ｆ カム面
９ 第２カム部材
９Ａ〜９Ｄ ばね穴
９Ｅ、９Ｆ カム面
１０Ａ〜１０Ｄ 予圧付与部材（コイルスプリング等）
１１ 第１出力軸
１２ 第２出力軸
１３ 段差嵌合部

Claims (6)

1. デフケースの回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支されたピニオンと該ピニオンと噛合する一対のサイドギヤとからなり、前記サイドギヤとデフケース内側面との間に形成された摩擦クラッチ部に予圧が付与された差動制限装置において、前記ピニオン軸との相対回転により摩擦クラッチ部にスラスト力を付与するカム部材を配設したことを特徴とする差動制限装置。
2. 前記カム部材を一対のサイドギヤ間の回転軸近傍に配設したことを特徴とする請求項１に記載の差動制限装置。
3. 前記カム部材に予圧付与部材の受圧部を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の差動制限装置。
4. 前記カム部材における予圧付与部材の受圧部にほぼ対応する軸方向に、前記サイドギヤのスラスト受圧部を配置したことを特徴とする請求項３に記載の差動制限装置。
5. 前記カム部材をピニオン軸を挟持して２分割したことを特徴とする請求項３または４に記載の差動制限装置。
6. 前記カム部材とサイドギヤ間に予圧付与部材を配設したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の差動制限装置。

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