JP2004225811A

JP2004225811A - Differential device

Info

Publication number: JP2004225811A
Application number: JP2003014439A
Authority: JP
Inventors: Tomiaki Ochiai; 富明落合
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential device having simplified construction, reduced in size and weight, improved in mountability and lower in costs, good in responsiveness, and stable and great in differential limiting force. <P>SOLUTION: The differential device comprises rotary members 3, 17 rotated by receiving the driving force of a motor, input-side differential rotary members 5, 53, 55 to which the rotation of the rotary members 3, 17 is input, and output-side differential rotary members 7, 57, 9, 59 for distributing the driving force to wheel sides. It has a differential mechanism 11 using friction resistance for producing differential limiting force, friction clutches 13, 79 arranged between each of the members 3, 17 and each of the members 9, 59, and actuators 15, 87 for operating them. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−３５６２５７号公報（特許文献１）に図４のようなデファレンシャル装置５０１が記載されている。
【０００３】
このデファレンシャル装置５０１は、デフケース５０３、デフケース５０３の内周に軸方向移動自在に連結された一対のプレッシャープレート５０５、ベベルギア式の差動機構５０７、各プレッシャープレート５０５と差動機構５０７との間に設けられた一対のカム５０９、差動機構５０７の差動を制限する一対のメインクラッチ５１１、メインクラッチ５１１を締結するボールカム５１３、電磁石５１５、アーマチャ５１７、パイロットクラッチ５１９から構成され、車両の左右輪間に配置されている。
【０００４】
エンジンの駆動力はデフケース５０３から各プレッシャープレート５０５と各カム５０９とを介して差動機構５０７に入力し、左右の出力側サイドギア５２１，５２３から出力軸５２９，５３１を介して左右の車輪側に配分される。
【０００５】
このとき駆動トルクを受けて各カム５０９が作動し、各プレッシャープレート５０５を介して各メインクラッチ５１１を押圧し、その摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限力が得られ、差動機構５０７の差動回転を制限し、悪路走破性、発進性、加速性、操縦性、安定性などを向上させる。
【０００６】
また、電磁石５１５がアーマチャ５１７を吸引するとパイロットクラッチ５１９が連結され、この状態で差動機構５０７に差動トルクが生じると、この差動トルクによってボールカム５１３が作動し、各メインクラッチ５１１が押圧され、差動制限力が強化される。
【０００７】
図５は、左右輪の一方がスピンしたとき、デファレンシャル装置５０１からスピン側車輪に伝わる軸トルク（Ｔｇ）と、他方のグリップ側車輪に伝わる軸トルク（Ｔｓ）を示すグラフ５５１，５５３である。
【０００８】
グラフ５５１は、電磁石５１５が作動していない状態で、各カム５０９によって得られる差動制限力（トランスファレシオ：Ｒｔ）を示しており、周知のように、トルク感応型の差動制限機能ではスピン側の車輪が完全に空転して軸トルク（Ｔｇ）が０になるとグリップ側の車輪に伝わる軸トルク（Ｔｓ）も０になるから、悪路や低μ路では車両がスタック状態になり易い。
【０００９】
そこで、電磁石５１５を作動させると、上記のように、ボールカム５１３によってグラフ５５３のような特性の差動制限力（イニシャルトルク）が得られ、悪路や低μ路での車両の走行性や走破性を向上させる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３５６２５７号公報（Ｐ．５、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のデファレンシャル装置５０１には、次のような問題点がある。
【００１２】
（問題点１）パイロットクラッチ５１９、電磁石５１５、アーマチャ５１７、ボールカム５１３及びそのカム部材とカムフォロワであるカムリング５２５と押圧部材５２７を用いて複雑に構成されているから、それだけコスト高である上に、大型で重く、車載性に難がある。
【００１３】
（問題点２）上記のように構造が複雑でありながら、電磁石５１５とボールカム５１３によるメインクラッチ５１１の締結は、イニシャルトルク（グラフ５５３）を付加するだけであり、トランスファレシオ：Ｒｔ（グラフ５５１）を強化してグリップ側車輪に大きな軸トルクを送ることができない。
【００１４】
従って、悪路、低μ路、スプリットμ路などで、車両の走行性や走破性を充分に向上させることができない場合がある。
【００１５】
（問題点３）電磁石５１５とボールカム５１３による差動制限力の発生は、パイロットクラッチ５１９のガタ、ボールカム５１３のガタ、押圧部材５２７の移動抵抗だけ遅延するから、それだけレスポンスが悪くなり、走行性や走破性を迅速に改善することが難しい。
【００１６】
（問題点４）カムリング５２５と押圧部材５２７の相対回転方向が反転するとき、ボールカム５１３が中立状態になってトルク抜けが生じ、カムスラスト力（メインクラッチ５１１の押圧力）が一時的に消失するから、これに伴ってイニシャルトルクが低下し走行性や走破性が悪化する恐れがある。
【００１７】
さらに、ボールカム５１３は中立状態でガタが発生し易く、イニシャルトルクが発生するまでのレスポンスがそれだけ遅くなる上に、ガタに伴う騒音が発生する。
【００１８】
（問題点５）差動制限力を専らメインクラッチ５１１の摩擦抵抗に依存しており、メインクラッチ５１１にはそれだけ大きなトルクが掛かる。
【００１９】
従って、多板クラッチに特有のスティックスリップ音（クラッチ板の断続的な滑りに起因する騒音）が大きくなり易い。
【００２０】
（問題点６）カム５０９のスラスト力と、ボールカム５１３のスラスト力とが互いに反対方向を向いているから、メインクラッチ５１１の差動制限力が不安定になり易く、その場合、車両の挙動も不安定になる。
【００２１】
そこで、本発明は、構造簡単、小型軽量で車載性に優れ、低コストでありながら、差動制限力発生のレスポンスが速く、また、安定した大きな差動制限力が広い範囲で得られると共に、トルク抜け、ガタ、ガタやスティックスリップに伴う騒音が低減されるデファレンシャル装置の提供を目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載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回転部材と、前記回転部材の回転が入力する入力側差動回転部材と、前記入力側差動回転部材と連動回転し、それぞれの車輪側に駆動力を配分する一対の出力側差動回転部材から構成され、内部で生じる摩擦抵抗によって差動制限力が得られる差動機構と、前記回転部材と、前記出力側差動回転部材の少なくとも一方との間に配置された摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチを締結操作する電磁石とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明のデファレンシャル装置では、駆動力の伝達中に差動機構で生じる摩擦抵抗によって差動制限力（トランスファレシオ）が得られる。
【００２４】
また、電磁石によって締結操作される摩擦クラッチを、回転部材と、一対の出力側回転部材の少なくとも一方との間に配置したことにより、下記の実施形態において伝達トルク計算式を用いて説明するように、摩擦クラッチの摩擦トルク（差動制限力）が差動機構の摩擦抵抗によって増幅されるから、差動制限力（トランスファレシオ）が強化される。
【００２５】
これらの理由によって、次のような効果が得られる。
【００２６】
（１）従来例と異なって、パイロットクラッチ５１９、アーマチャ５１７、ボールカム５１３、カムリング５２５、押圧部材５２７を用いないから、それだけ構造簡単、小型軽量で車載性に優れ、低コストである。
【００２７】
（２）このように構造が簡単でありながら、差動機構内部で差動制限力が得られる上に、摩擦クラッチによる差動制限力と、差動機構による摩擦クラッチの差動制限力増強効果が得られ、さらに、摩擦クラッチの締結力を調整することによって差動制限機能を制御することができる。
【００２８】
従って、例えば、一方の車輪がスピンしても、グリップ側の車輪に大きな駆動トルクが伝わるから、悪路、低μ路、スプリットμ路などで、車両の走行性や走破性を充分に向上させることができる。
【００２９】
また、差動機構による差動制限力の増強効果だけ、小型の摩擦クラッチを用いることができるから、さらに小型軽量に構成され、車載性が向上する。
【００３０】
（３）従来例において生じるパイロットクラッチ５１９のガタ、ボールカム５１３のガタ、押圧部材５２７の移動抵抗による差動制限力の遅延が、これらを用いない本発明では発生しない。
【００３１】
従って、差動制限力発生のレスポンスが大幅に改善され、走行性や走破性を迅速に改善することが可能になる。
【００３２】
（４）トルク抜け（差動制限力の一時的な消失）が生じるカム（ボールカム５１３）を用いないから、差動制限力の消失に伴う走行性や走破性の低下、ガタとガタに伴う騒音、レスポンスの低下などが大きく改善される。
【００３３】
（５）摩擦クラッチは駆動力の主伝達経路には用いられないから大きなトルク容量が要求されることはなく、従って、摩擦クラッチに多板クラッチを用いた場合でも、大きなスティックスリップ音が発生することはない。
【００３４】
（６）カム５０９のスラスト力とボールカム５１３のスラスト力とが反対方向を向いている従来例と異なって、このような原因による差動制限力の不安定化から解放され、車両の挙動が安定する。
【００３５】
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、前記入力側差動回転部材が、ヘリカルピニオンギアであり、前記出力側差動回転部材が、前記ヘリカルピニオンギアとそれぞれ噛み合った一対のヘリカルサイドギアであり、前記回転部材が、前記ヘリカルピニオンギアを回転自在に収容する収容孔を有するデフケースであり、前記摩擦クラッチが、多板クラッチであり、前記アクチュエータが、電磁石であり、前記各ギアが駆動力を伝達するとき、生じた噛み合いスラスト力によって各ギアの端部と対向部材との間で前記摩擦抵抗が得られ、前記ヘリカルピニオンギアが噛み合い反力によって前記収容孔に押圧されて前記摩擦抵抗が得られることを特徴とする。
【００３６】
請求項２の発明では、噛み合いスラスト力によって各ギアの端部と対向部材（例えば、デフケース）との間で、また、噛み合い反力によってヘリカルピニオンギアと収容孔の壁部と間でそれぞれ摩擦抵抗（差動制限力：トランスファレシオ）が得られる。
【００３７】
さらに、これらの摩擦抵抗によって多板クラッチの摩擦トルク（差動制限力）が増幅され、差動制限力（トランスファレシオ）が強化される。
【００３８】
請求項２の発明は、これらの理由により、請求項１の構成と同等の作用・効果が得られる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図２によって本発明の一実施形態であるフロントデフ１（デファレンシャル装置）の説明をする。フロントデフ１は、エンジン（原動機）、トランスミッション、フロントデフ１（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）、前車軸、左右の前輪、左右の後輪などから構成される動力系を備えた車両に搭載されており、エンジンの駆動力はトランスミッションからフロントデフ１に伝達され、前車軸を介して左右の前輪に配分される。
【００４０】
［フロントデフ１の構造］
図１のように、フロントデフ１は、エンジン（不図示）の駆動力を受けて回転する回転部材３と、回転部材３の回転が入力する入力側差動回転部材５と、入力側差動回転部材５と連動回転し、左右の車輪側に駆動力を配分する一対の出力側差動回転部材７，９から構成され、内部で生じる摩擦抵抗によって差動制限力が得られる差動機構１１と、回転部材３と出力側差動回転部材９との間に配置された摩擦クラッチ１３と、摩擦クラッチ１３を締結操作するアクチュエータ１５と、コントローラとを備えており、下記のように、差動機構１１の摩擦抵抗によって摩擦クラッチ１３の摩擦トルク（差動制限力）が増幅され、大きな差動制限力（トランスファレシオ）が得られる。
【００４１】
回転部材３はデフケース１７であり、デフケース１７は、左カバー１９、円筒部材２１、ステンレス鋼（非磁性材料）で作られたリング２３、鉄系合金（磁性材料）で作られた右カバー２５から構成されており、カバー１９，２５によって左右の端部を閉塞されている。また、円筒部材２１とリング２３と右カバー２５は溶接されており、左カバー１９は円筒部材２１の左開口部でそれぞれのフランジ部２７，２９を突き合わせ、係合部３１によってセンターリングされ、ボルトで互いに固定されている。
【００４２】
左カバー１９には、内周に螺旋状オイル溝３３が形成されたボス部３５と、入力側差動回転部材５を回転自在に収容する長短の収容孔３７，３９が形成されている。各収容孔３７，３９は軸方向に平行配置されており、図２のように、隣接した収容孔３７，３９が周方向等間隔に４対配置されている。また、各収容孔３７，３９にはそれぞれ外部と連通する開口４１，４３が形成されている。
【００４３】
右カバー２５は、内周に螺旋状オイル溝４５が形成されたボス部４７と、右側に開口するリング状の凹部４９と、支承部５１が形成されている。右カバー２５には非磁性材料であるステンレス鋼のリング５２によって径方向の外側と内側に分断されており、後述の電磁ソレノイド８７の磁束が右カバー２５上で短絡するのを防止している。
【００４４】
デフケース１７はトランスミッションケースの内部に配置され、ボス部３５，４７をベアリングによって支承している。また、デフケース１７のフランジ部２７，２９にはリングギア（不図示）が固定されており、このリングギアはトランスミッションの出力ギアと噛み合っている。エンジンの駆動力はトランスミッションを介してデフケース１７に伝達される。また、トランスミッションケースにはオイル溜りが形成されており、このオイルは収容孔３７，３９の開口４１，４３からデフケース１７に流出入し、差動機構１１などを潤滑・冷却する。
【００４５】
差動機構１１は、入力側差動回転部材５と出力側差動回転部材７，９と収容孔３７，３９から構成された差動ギア機構であり、入力側差動回転部材５は、長短のヘリカルピニオンギア５３，５５で構成され、出力側差動回転部材７，９は、左右に同軸配置されたヘリカルサイドギア５７，５９で構成されている。長短のヘリカルピニオンギア５３，５５は長短の収容孔３７，３９にそれぞれ収容されており、長いヘリカルピニオンギア５３は、第１と第２のギア部６１，６３とこれらを連結する小径の軸部６５からなり、第１ギア部６１は左のヘリカルサイドギア５７と噛み合っている。また、短いヘリカルピニオンギア５５は中間に軸部を持たない第１と第２のギア部６７，６９からなり、第１ギア部６７は右のヘリカルサイドギア５９と噛み合い、第２ギア部６９はヘリカルピニオンギア５３の第２ギア部６３と噛み合っている。
【００４６】
左のヘリカルサイドギア５７とデフケース１７（左カバー１９）との間には、左のヘリカルサイドギア５７の噛み合いスラスト力を受けて左のヘリカルサイドギア５７と左カバー１９の摩耗を防止するワッシャ７１が配置されている。右のヘリカルサイドギア５９は、中空の右出力軸７３の外周にスプライン連結されており、この右出力軸７３は前記右カバー２５の支承部５１によって回転自在に支承されている。また、右出力軸７３とデフケース１７（右カバー２５）との間には、右のヘリカルサイドギア５９及びヘリカルピニオンギア５３，５５の噛み合いスラスト力を受けて右出力軸７３と右カバー２５の摩耗を防止するワッシャ７５が配置されている。右出力軸７３上には受圧部材７７がスプライン連結され、右出力軸７３との突き当てによって右方に位置決めされている。また、この受圧部材７７には収容孔３７，３９の一部が形成されている。
【００４７】
左の前車軸は左のヘリカルサイドギア５７にスプライン連結され、左前輪側に連結されており、左のヘリカルサイドギア５７の回転は左前輪に伝達（差動配分）される。また、右の前車軸は右出力軸７３にスプライン連結され、右前輪側に連結されており、右のヘリカルサイドギア５９の回転は右前輪に伝達（差動配分）されると共に、この差動回転は摩擦クラッチ１３によって制限される。
【００４８】
摩擦クラッチ１３は、多板クラッチ７９であり、そのアウタープレート８１はデフケース１７（リング２３）の内周に移動自在にスプライン連結され、インナープレート８３は右のヘリカルサイドギア５９側の右出力軸７３外周に移動自在にスプライン連結されている。また、プレート８１，８３には、上記のリング５２と対応する位置に、複数個所の切り欠き８５と、これらの切り欠き８５を連結するブリッジ部が周方向等間隔に設けられている。これらの切り欠き８５とリング５２とによって電磁ソレノイド８７の磁路上での磁束の短絡が防止される。多板クラッチ７９は、アクチュエータ１５によって開閉操作される。
【００４９】
アクチュエータ１５は、電磁ソレノイド８７とアーマチャ８９から構成されており、アーマチャ８９は、図１中の多板クラッチ７９の左側で、リング２３の内周に移動自在にスプライン連結されている。電磁ソレノイド８７のコア９１は、右カバー２５の凹部４９に適度なエアギャプを介して貫入していると共に、ボールベアリング９３によって右カバー２５上に支承されている。また、コア９１（電磁ソレノイド８７）はピン９５によってトランスミッションケース側に廻り止めされており、コア９１に設けられた溝９７には中継部材９９が係合している。電磁ソレノイド８７のリード線１０１は中継部材９９に沿って配線され、グロメット１０３を通してトランスミッションケースの外部に引き出され、コネクター１０５を介して車載のバッテリに接続されている。コア９１と右カバー２５と多板クラッチ７９とアーマチャ８９とによって電磁ソレノイド８７の磁路が構成されている。
【００５０】
コントローラは、電磁ソレノイド８７の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行い、電磁ソレノイド８７が励磁されると、上記の磁路に磁束ループ１０７が生じてアーマチャ８９が吸引され多板クラッチ７９が締結され、電磁ソレノイド８７の励磁を停止すると、多板クラッチ７９の締結が解除される。
【００５１】
また、収容孔３７，３９の開口４１，４３はデフケース１７の径方向外側位置に形成されており、トランスミッションケースのオイル溜りのオイルレベル以下にあってオイルに浸されているから、オイルが効率よく収容孔３７，３９からデフケース１７の内部に流入する。また、カバー１９，２５のボス部３５，４７に設けられた螺旋状オイル溝３３，４５のポンプ作用によりオイルが強制的にデフケース１７の内部に取り込まれる。これらのオイルにより、差動機構１１の各ギアの噛み合い部、ヘリカルピニオンギア５３，５５と収容孔３７，３９の摺動部、ヘリカルサイドギア５７，５９の摺動部、ワッシャ７１，７５、多板クラッチ７９に供給されてこれらを潤滑・冷却する。
【００５２】
［フロントデフ１の動作及び作用］
電磁ソレノイド８７の励磁を停止し多板クラッチ７９の締結を解除した状態で、デフケース１７を回転させるエンジンの駆動力は各ヘリカルピニオンギア５３，５５からヘリカルサイドギア５７，５９を介して左右の前輪に分配される。また、悪路などで前輪間に駆動抵抗差が生じ、前輪の左右いずれかが空転すると、エンジンの駆動力は各ヘリカルピニオンギア５３，５５の自転に伴って左右の前輪に差動分配される。
【００５３】
トルクの伝達中、各ヘリカルピニオンギア５３，５５の歯先はヘリカルサイドギア５７，５９との噛み合い反力と遠心力とにより収容孔３７，３９の壁面に押し付けられて摺動抵抗が発生する。また、ヘリカルギアの噛み合いスラスト力によって各ヘリカルピニオンギア５３，５５の端面とデフケース１７（左カバー１９：対向部材）及び受圧部材７７（対向部材）との間で摺動抵抗が発生し、さらに、ヘリカルサイドギア５７，５９の対向面と、左のヘリカルサイドギア５７の噛み合いスラスト力によりワッシャ７１を介して左のヘリカルサイドギア５７と左カバー１９との間、及び、右のヘリカルサイドギア５９の噛み合いスラスト力によりワッシャ７５を介して右出力軸７３と右カバー２５との間で摺動抵抗が発生する。
【００５４】
各ヘリカルピニオンギア５３，５５の噛み合い反力、及び、各ギアの噛み合いスラスト力による摺動抵抗は、差動機構１１内部の伝達トルクに比例するから、これらの摺動抵抗（摩擦抵抗）によってトルク感応型の差動制限機能（差動制限力：トランスファレシオ：Ｒｔ）が得られる。例えば、悪路や低μ路で一方の前輪が空転（スピン）したときは、このスピン側前輪に伝わる駆動トルクが差動制限力によって制限されるから、グリップ側の前輪に伝わる駆動トルクは差動制限力が大きい程大きくなる。
【００５５】
次に、電磁ソレノイド８７を励磁して多板クラッチ７９を締結すると、下記の伝達トルク計算式で説明するように、差動機構１１のトランスファレシオ（Ｒｔ）によって多板クラッチ７９の摩擦トルクが増幅され、フロントデフ１の差動制限力が強化される。
【００５６】
また、電磁ソレノイド８７の励磁電流を調整し、多板クラッチ７９の摩擦トルクを制御すると、差動制限力の増幅効果を変えることができる。
【００５７】
［伝達トルク計算式］
一方の前輪が空転（スピン）したとき、
Ｔｂ：差動制限トルク
Ｔｓ：スピン側車輪（デフケース１７に対して先行回転する車輪）の軸トルク
Ｔｇ：グリップ側車輪（デフケース１７に対して後行回転する車輪）の軸トルク
とすると、差動制限トルク（Ｔｂ）はグリップ側車輪の軸トルク（Ｔｇ）とスピン側車輪の軸トルク（Ｔｓ）との差になり、
Ｔｂ＝Ｔｇ−Ｔｓ（１）式
が成立する。
【００５８】
また、
Ｒｔ：差動機構１１のトランスファレシオ
Ｔｅ：多板クラッチ７９のクラッチトルク
とすると、
Ｔｇ＝（Ｔｓ＋Ｔｅ）×Ｒｔ＝Ｔｓ×Ｒｔ＋Ｔｅ×Ｒｔ（２）式
が成立し、（１）式と（２）式から、
Ｔｂ＝Ｔｓ（Ｒｔ−１）＋Ｔｅ×Ｒｔ（３）式
が得られる。
【００５９】
この（３）式が示すように、フロントデフ１では多板クラッチ７９のクラッチトルク（Ｔｅ）が差動機構１１によってＲｔ倍に増幅される。
【００６０】
図３は、右の前輪がスリップしたとき、フロントデフ１によって左の前輪に伝わる軸トルク（Ｔｇ）を縦軸に示し、右の前輪に伝わる軸トルク（Ｔｓ）を横軸に示すグラフ２０１，２０３である。
【００６１】
グラフ２０１は、多板クラッチ７９の連結を解除した状態での差動機構１１のトランスファレシオであり、トルク感応型差動制限機能の性質上、右前輪の軸トルク（Ｔｓ）が０まで低下すると左前輪の軸トルク（Ｔｇ）も０になる。
【００６２】
グラフ２０３は、多板クラッチ７９を連結することによって得られる差動制限力であり、トランスファレシオ（Ｒｔ）によるクラッチトルク（Ｔｅ）の増幅機能によって差動制限力が強化されている。
【００６３】
また、上記のように、電磁ソレノイド８７の励磁電流制御によって多板クラッチ７９の摩擦トルク（Ｔｅ）を変えれば、（３）式において差動制限力の増幅効果を調整できることが分かる。
【００６４】
また、オイルによる上記のような潤滑・冷却機能により、差動機構１１と多板クラッチ７９の耐久性が向上すると共に、差動機構１１と多板クラッチ７９による差動制限機能が安定する。
【００６５】
［フロントデフ１の効果］
フロントデフ１は上記のように構成されたことにより、次のような効果が得られる。
【００６６】
（１）従来例と異なって、パイロットクラッチ５１９、アーマチャ５１７、ボールカム５１３、カムリング５２５、押圧部材５２７を用いないから、それだけ構造簡単、小型軽量で車載性に優れ、低コストである。
【００６７】
（２）このように構造が簡単でありながら、差動機構１１自身で大きな差動制限力が得られ、さらに、多板クラッチ７９による差動制限力が得られ、差動機構１１による多板クラッチ７９の差動制限力増強効果が得られる。従って、一方の前輪がスピンしても、グリップ側の前輪に大きな駆動トルクが伝わるから、悪路、低μ路、スプリットμ路などで車両の走行性や走破性を充分に向上させることができる。
【００６８】
また、このように多板クラッチ７９の差動制限力が差動機構１１によって増強されるから、それだけ小型の多板クラッチ７９を用いることが可能になり、さらに、小型軽量に構成され、車載性が向上する。
【００６９】
（３）従来例において生じるパイロットクラッチ５１９のガタ、ボールカム５１３のガタ、押圧部材５２７の移動抵抗による差動制限力の遅延が、これらを用いないフロントデフ１では発生しない。
【００７０】
従って、差動制限機能のレスポンスが大幅に改善され、車両の走行性や走破性を迅速に改善することが可能になる。
【００７１】
（４）トルク抜け（差動制限力の一時的な消失）が生じるカム（ボールカム５１３）を用いないから、差動制限力の消失に伴う走行性や走破性の低下、ガタ及びガタに伴う騒音、差動制限力のレスポンス低下が防止され、それだけ走行性や走破性の改善効果が向上する。
【００７２】
（５）多板クラッチ７９は駆動力の主伝達経路には用いられていないから大きなトルクが掛かることはない。従って、大きなスティックスリップ音が発生することがなく、静粛性が向上する。
【００７３】
（６）カム５０９のスラスト力とボールカム５１３のスラスト力とが反対方向を向いている従来例と異なって、このような原因による差動制限力の不安定化から解放されており、車両の挙動が安定する。
【００７４】
なお、差動機構の摩擦抵抗（差動制限力）によって摩擦クラッチの摩擦トルク（差動制限力）を増幅する本発明では、摩擦抵抗の大きい差動機構程、差動制限力の大きな増幅効果が得られる。
【００７５】
このような差動機構には、実施形態に用いられた差動機構の他に、ウォームギア式の差動機構がある。さらに、他の形式の差動機構であっても実質的には摩擦抵抗（差動制限力）が発生するから、例えば、ベベルギア式の差動機構やプラネタリーギア式の差動機構を用いても差動制限力の増幅効果を期待することができる。
【００７６】
また、本発明において、摩擦クラッチは多板クラッチに限らず、単板クラッチやコーンクラッチでもよい。
【００７７】
さらに、本発明において、入力側差動回転部材と出力側差動回転部材が、それぞれヘリカルピニオンギアとヘリカルサイドギアに限らず、平歯車のピニオンギアと平歯車のサイドギアでもよく、平歯車のピニオンギアが噛み合い反力によって収容孔に押圧されることにより、摩擦抵抗を得ることができる。
【００７８】
さらにまた、本発明において、アクチュエータは電磁石に限らず、油圧、空気圧、およびモータ駆動力などを利用することで、摩擦クラッチを締結操作することができる。
【００７９】
また、本発明のデファレンシャル装置は、実施形態のような車輪デフに限らず、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）に用いることもできる。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１のデファレンシャル装置は、構造簡単、小型軽量で車載性に優れ、低コストである。
【００８１】
また、差動機構内部で差動制限力が得られる上に、摩擦クラッチによる差動制限力が得られ、さらに、差動機構による摩擦クラッチの差動制限力増強効果が得られる。
【００８２】
従って、一方の車輪がスピンしても、グリップ側の車輪に大きな駆動トルクが送られ、悪路、低μ路、スプリットμ路などで車両の走行性や走破性を充分に向上させることができる。
【００８３】
また、差動機構による差動制限力の増強効果だけ摩擦クラッチの小型化が可能であり、さらに小型軽量に構成され、車載性が向上する。
【００８４】
また、従来例において生じるパイロットクラッチ５１９のガタ、ボールカム５１３のガタ、押圧部材５２７の移動抵抗による差動制限力の遅延が本発明では発生しないから、差動制限力の発生レスポンスが速く、走行性や走破性を迅速に改善することができる。
【００８５】
また、トルク抜け（差動制限力の一時的な消失）に伴う走行性や走破性の低下、ガタとガタに伴う騒音、レスポンスの低下などが防止される。
【００８６】
また、摩擦クラッチで大きなスティックスリップ音が発生することはない。
【００８７】
また、カム５０９のスラスト力とボールカム５１３のスラスト力とが反対方向を向いている従来例と異なり、このような原因による差動制限力の不安定化から解放され、車両の挙動が安定する。
【００８８】
請求項２の発明は、請求項１の構成と同等の効果が得られる。
【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】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の実施形態のトルク配分特性を示すグラフである。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】従来例のトルク配分特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１フロントデフ（デファレンシャル装置）
３回転部材（デフケース１７）
５入力側差動回転部材（ヘリカルピニオンギア５３，５５）
７，９出力側差動回転部材（ヘリカルサイドギア５７，５９）
１１差動機構
１３摩擦クラッチ（多板クラッチ７９）
１５アクチュエータ（電磁ソレノイド８７とアーマチャ８９）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential device.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-356257 (Patent Document 1) describes a differential device 501 as shown in FIG.
[0003]
The differential device 501 includes a differential case 503, a pair of pressure plates 505 axially movably connected to the inner circumference of the differential case 503, a bevel gear type differential mechanism 507, and a gap between each pressure plate 505 and the differential mechanism 507. It comprises a pair of cams 509 provided, a pair of main clutches 511 for limiting the differential of the differential mechanism 507, a ball cam 513 for fastening the main clutch 511, an electromagnet 515, an armature 517, and a pilot clutch 519, and the left and right wheels of the vehicle. It is located between them.
[0004]
The driving force of the engine is input from the differential case 503 to the differential mechanism 507 via each pressure plate 505 and each cam 509, and from the left and right output side gears 521 and 523 to the left and right wheels via output shafts 529 and 531. Distributed.
[0005]
At this time, each cam 509 is actuated in response to the driving torque, and each main clutch 511 is pressed via each pressure plate 505, and a torque-sensitive differential limiting force is obtained by the frictional resistance. Restricts differential rotation and improves rough road running, starting performance, acceleration, maneuverability, stability, etc.
[0006]
When the electromagnet 515 attracts the armature 517, the pilot clutch 519 is connected. When a differential torque is generated in the differential mechanism 507 in this state, the ball cam 513 is actuated by the differential torque, and each main clutch 511 is pressed. The differential limiting force is strengthened.
[0007]
FIG. 5 is a graph 551, 553 showing the shaft torque (Tg) transmitted from the differential device 501 to the spin-side wheel and the shaft torque (Ts) transmitted to the other grip-side wheel when one of the left and right wheels spins.
[0008]
A graph 551 shows the differential limiting force (transfer ratio: Rt) obtained by each cam 509 in a state where the electromagnet 515 is not operated. As is well known, the torque-sensitive differential limiting function has a spin limit. When the side wheel completely spins and the shaft torque (Tg) becomes zero, the shaft torque (Ts) transmitted to the grip side wheel also becomes zero, so that the vehicle is likely to be stuck on a rough road or a low μ road.
[0009]
Thus, when the electromagnet 515 is actuated, a differential limiting force (initial torque) having a characteristic as shown in a graph 553 is obtained by the ball cam 513 as described above, and the vehicle travels and runs on a rough road or a low μ road. Improve the performance.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-356257 (P.5, FIG. 1)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described differential device 501 has the following problems.
[0012]
(Problem 1) Since the pilot clutch 519, the electromagnet 515, the armature 517, the ball cam 513, and the cam member, the cam ring 525 as the cam follower, and the pressing member 527 are complicatedly configured, the cost is high and the cost is high. Large, heavy, and difficult to mount.
[0013]
(Problem 2) Although the structure is complicated as described above, the fastening of the main clutch 511 by the electromagnet 515 and the ball cam 513 only applies the initial torque (graph 553), and the transfer ratio is Rt (graph 551). And cannot send large shaft torque to the grip side wheel.
[0014]
Therefore, on a bad road, a low μ road, a split μ road, or the like, there is a case where the traveling performance and running performance of the vehicle cannot be sufficiently improved.
[0015]
(Problem 3) Since the generation of the differential limiting force by the electromagnet 515 and the ball cam 513 is delayed by the play of the pilot clutch 519, the play of the ball cam 513, and the movement resistance of the pressing member 527, the response becomes poor, and the running performance and It is difficult to improve running performance quickly.
[0016]
(Problem 4) When the relative rotation direction of the cam ring 525 and the pressing member 527 is reversed, the ball cam 513 is in a neutral state, torque is lost, and the cam thrust force (the pressing force of the main clutch 511) temporarily disappears. Accordingly, the initial torque may be reduced and running performance and running performance may be deteriorated.
[0017]
Further, the ball cam 513 is apt to generate backlash in a neutral state, the response until the initial torque is generated becomes slower, and the backlash generates noise.
[0018]
(Problem 5) The differential limiting force exclusively depends on the frictional resistance of the main clutch 511, and the main clutch 511 receives a correspondingly large torque.
[0019]
Therefore, stick-slip noise (noise caused by intermittent slippage of the clutch plate) specific to the multi-plate clutch tends to be large.
[0020]
(Problem 6) Since the thrust force of the cam 509 and the thrust force of the ball cam 513 are opposite to each other, the differential limiting force of the main clutch 511 is likely to be unstable. Becomes unstable.
[0021]
Therefore, the present invention has a simple structure, small size and light weight, is excellent in in-vehicle performance, is low in cost, has a fast response of differential limiting force generation, and can obtain a stable and large differential limiting force in a wide range. It is an object of the present invention to provide a differential device in which noise caused by torque loss, backlash, backlash and stick-slip is reduced.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The differential device according to claim 1, a rotating member that rotates by receiving a driving force of a motor, an input-side differential rotating member to which the rotation of the rotating member is input, and interlockingly rotates with the input-side differential rotating member, A differential mechanism comprising a pair of output-side differential rotary members for distributing a driving force to each wheel side, wherein a differential mechanism for obtaining a differential limiting force by an internally generated frictional resistance; the rotary member; A friction clutch disposed between at least one of the rotating members and an electromagnet for engaging the friction clutch are provided.
[0023]
In the differential device of the present invention, a differential limiting force (transfer ratio) is obtained by frictional resistance generated by the differential mechanism during transmission of the driving force.
[0024]
Further, by arranging the friction clutch that is engaged by the electromagnet between the rotating member and at least one of the pair of output-side rotating members, as will be described using a transmission torque calculation formula in the following embodiment. Since the friction torque (differential limiting force) of the friction clutch is amplified by the frictional resistance of the differential mechanism, the differential limiting force (transfer ratio) is enhanced.
[0025]
For these reasons, the following effects can be obtained.
[0026]
(1) Unlike the conventional example, since the pilot clutch 519, the armature 517, the ball cam 513, the cam ring 525, and the pressing member 527 are not used, the structure is simple, small, lightweight, excellent in vehicle mounting, and low in cost.
[0027]
(2) Although the structure is simple, the differential limiting force can be obtained inside the differential mechanism, and the differential limiting force by the friction clutch and the effect of increasing the differential limiting force of the friction clutch by the differential mechanism can be obtained. Is obtained, and the differential limiting function can be controlled by adjusting the engagement force of the friction clutch.
[0028]
Therefore, for example, even if one of the wheels spins, a large driving torque is transmitted to the grip side wheel, so that the driving performance and running performance of the vehicle on a rough road, a low μ road, a split μ road, etc. are sufficiently improved. be able to.
[0029]
Further, since a small friction clutch can be used only by the effect of increasing the differential limiting force by the differential mechanism, the size is further reduced and the vehicle mountability is improved.
[0030]
(3) The delay of the differential limiting force due to the play of the pilot clutch 519, the play of the ball cam 513, and the movement resistance of the pressing member 527 does not occur in the present invention which does not use these.
[0031]
Therefore, the response of the generation of the differential limiting force is greatly improved, and the traveling performance and the running performance can be rapidly improved.
[0032]
(4) Since the cam (ball cam 513) that causes torque loss (temporary disappearance of the differential limiting force) is not used, the running performance and running performance are reduced due to the disappearance of the differential limiting force, and the backlash is caused by the backlash. , And the response is greatly reduced.
[0033]
(5) Since the friction clutch is not used for the main transmission path of the driving force, a large torque capacity is not required. Therefore, even when a multi-plate clutch is used for the friction clutch, a large stick-slip noise is generated. Never.
[0034]
(6) Unlike the conventional example in which the thrust force of the cam 509 and the thrust force of the ball cam 513 are in opposite directions, the vehicle is released from the instability of the differential limiting force due to such causes and the behavior of the vehicle is stable. I do.
[0035]
The invention according to claim 2 is the differential device according to claim 1, wherein the input-side differential rotation member is a helical pinion gear, and the output-side differential rotation member is connected to the helical pinion gear. A pair of helical side gears engaged with each other, wherein the rotating member is a differential case having a housing hole for rotatably housing the helical pinion gear, the friction clutch is a multi-plate clutch, and the actuator is an electromagnet. When the respective gears transmit the driving force, the frictional resistance is obtained between the end of each gear and the opposing member by the generated meshing thrust force, and the helical pinion gear meshes with the receiving hole by the meshing reaction force. The frictional resistance is obtained by being pressed.
[0036]
According to the second aspect of the present invention, the frictional resistance between the end of each gear and an opposing member (for example, a differential case) due to the meshing thrust force, and between the helical pinion gear and the wall of the housing hole due to the meshing reaction force. (Differential limiting force: transfer ratio).
[0037]
Further, the friction torque of the multi-plate clutch (differential limiting force) is amplified by these frictional resistances, and the differential limiting force (transfer ratio) is enhanced.
[0038]
According to the second aspect of the present invention, the same operation and effect as those of the first aspect are obtained for these reasons.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A front differential 1 (differential device) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The front differential 1 includes a power system including an engine (motor), a transmission, a front differential 1 (a differential device for distributing the driving force of the engine to the left and right front wheels), a front axle, left and right front wheels, and left and right rear wheels. The driving force of the engine is transmitted from the transmission to the front differential 1 and distributed to the left and right front wheels via the front axle.
[0040]
[Structure of front differential 1]
As shown in FIG. 1, the front differential 1 includes a rotating member 3 that rotates by receiving a driving force of an engine (not shown), an input-side differential rotating member 5 to which the rotation of the rotating member 3 is input, and an input-side differential rotating member 5. A differential mechanism 11 that includes a pair of output-side differential rotary members 7 and 9 that rotate in conjunction with the rotary member 5 and distribute driving force to the left and right wheels, and that can obtain a differential limiting force by frictional resistance generated inside. , A friction clutch 13 disposed between the rotating member 3 and the output side differential rotating member 9, an actuator 15 for engaging and operating the friction clutch 13, and a controller. The friction torque of the friction clutch 13 (differential limiting force) is amplified by the frictional resistance of the mechanism 11, and a large differential limiting force (transfer ratio) is obtained.
[0041]
The rotating member 3 is a differential case 17, which includes a left cover 19, a cylindrical member 21, a ring 23 made of stainless steel (non-magnetic material), and a right cover 25 made of an iron-based alloy (magnetic material). The left and right ends are closed by covers 19 and 25. The cylindrical member 21, the ring 23 and the right cover 25 are welded, and the left cover 19 abuts the respective flange portions 27 and 29 at the left opening of the cylindrical member 21, is centered by the engaging portion 31, and is bolted. Are fixed to each other.
[0042]
The left cover 19 is formed with a boss 35 having a spiral oil groove 33 formed on the inner periphery thereof, and long and short accommodation holes 37 and 39 for rotatably accommodating the input-side differential rotary member 5. The accommodation holes 37, 39 are arranged in parallel in the axial direction, and as shown in FIG. 2, four pairs of adjacent accommodation holes 37, 39 are arranged at regular intervals in the circumferential direction. In addition, openings 41 and 43 that communicate with the outside are formed in each of the housing holes 37 and 39, respectively.
[0043]
The right cover 25 is formed with a boss portion 47 having a spiral oil groove 45 formed on the inner periphery, a ring-shaped concave portion 49 opened to the right, and a support portion 51. The right cover 25 is separated radially outward and inward by a ring 52 of stainless steel, which is a nonmagnetic material, to prevent magnetic flux of an electromagnetic solenoid 87 described later from being short-circuited on the right cover 25.
[0044]
The differential case 17 is arranged inside the transmission case, and supports the bosses 35 and 47 by bearings. A ring gear (not shown) is fixed to the flange portions 27 and 29 of the differential case 17, and this ring gear meshes with an output gear of the transmission. The driving force of the engine is transmitted to the differential case 17 via the transmission. An oil sump is formed in the transmission case, and the oil flows into and out of the differential case 17 through the openings 41 and 43 of the housing holes 37 and 39 to lubricate and cool the differential mechanism 11 and the like.
[0045]
The differential mechanism 11 is a differential gear mechanism including an input-side differential rotary member 5, output-side differential rotary members 7, 9, and receiving holes 37, 39. And the output-side differential rotary members 7, 9 are formed by helical side gears 57, 59 coaxially arranged on the left and right. The long and short helical pinion gears 53 and 55 are accommodated in the long and short accommodation holes 37 and 39, respectively. The long helical pinion gear 53 has first and second gear portions 61 and 63 and a small-diameter shaft portion connecting these. The first gear portion 61 meshes with the left helical side gear 57. The short helical pinion gear 55 is composed of first and second gear portions 67 and 69 having no shaft portion in the middle. The first gear portion 67 meshes with the right helical side gear 59, and the second gear portion 69 is helical. The second gear portion 63 of the pinion gear 53 is engaged.
[0046]
A washer 71 is disposed between the left helical side gear 57 and the differential case 17 (the left cover 19) to prevent the left helical side gear 57 and the left cover 19 from being worn by receiving the thrust engaging with the left helical side gear 57. ing. The right helical side gear 59 is spline-connected to the outer periphery of a hollow right output shaft 73, and the right output shaft 73 is rotatably supported by the support 51 of the right cover 25. Further, between the right output shaft 73 and the differential case 17 (the right cover 25), the right output shaft 73 and the right cover 25 are worn by receiving the thrust force meshing with the right helical side gear 59 and the helical pinion gears 53 and 55. A washer 75 for prevention is arranged. A pressure receiving member 77 is spline-connected to the right output shaft 73, and is positioned rightward by abutting against the right output shaft 73. Further, the pressure receiving member 77 has a part of the accommodation holes 37 and 39 formed therein.
[0047]
The left front axle is splined to the left helical side gear 57 and connected to the left front wheel, and the rotation of the left helical side gear 57 is transmitted to the left front wheel (differential distribution). The right front axle is splined to the right output shaft 73 and connected to the right front wheel side. The rotation of the right helical side gear 59 is transmitted to the right front wheel (differential distribution) and the differential rotation is performed. Is limited by the friction clutch 13.
[0048]
The friction clutch 13 is a multi-plate clutch 79, the outer plate 81 of which is spline-connected to the inner periphery of the differential case 17 (ring 23) so as to be movable, and the inner plate 83 is the outer periphery of the right output shaft 73 on the right helical side gear 59 side. Is movably connected to a spline. The plates 81 and 83 are provided with a plurality of notches 85 and bridge portions connecting the notches 85 at equal intervals in the circumferential direction at positions corresponding to the rings 52. The notch 85 and the ring 52 prevent short-circuit of magnetic flux on the magnetic path of the electromagnetic solenoid 87. The multiple disc clutch 79 is opened and closed by the actuator 15.
[0049]
The actuator 15 includes an electromagnetic solenoid 87 and an armature 89. The armature 89 is movably spline-connected to the inner periphery of the ring 23 on the left side of the multiple disc clutch 79 in FIG. The core 91 of the electromagnetic solenoid 87 penetrates into the concave portion 49 of the right cover 25 through an appropriate air gap, and is supported on the right cover 25 by a ball bearing 93. The core 91 (electromagnetic solenoid 87) is prevented from rotating toward the transmission case by a pin 95, and a relay member 99 is engaged with a groove 97 provided in the core 91. The lead wire 101 of the electromagnetic solenoid 87 is wired along the relay member 99, drawn out of the transmission case through the grommet 103, and connected to a vehicle-mounted battery via the connector 105. The core 91, the right cover 25, the multi-plate clutch 79, and the armature 89 constitute a magnetic path of the electromagnetic solenoid 87.
[0050]
The controller excites the electromagnetic solenoid 87, controls the excitation current, stops excitation, and the like. When the electromagnetic solenoid 87 is excited, the magnetic flux loop 107 is generated in the magnetic path, the armature 89 is attracted, and the multi-plate clutch 79 is activated. When the excitation is stopped and the excitation of the electromagnetic solenoid 87 is stopped, the engagement of the multi-plate clutch 79 is released.
[0051]
Further, the openings 41, 43 of the housing holes 37, 39 are formed at radially outer positions of the differential case 17, are below the oil level of the oil sump of the transmission case, and are immersed in oil, so that the oil is efficiently consumed. The fluid flows into the differential case 17 from the housing holes 37 and 39. Further, the oil is forcibly taken into the differential case 17 by the pumping action of the spiral oil grooves 33, 45 provided in the boss portions 35, 47 of the covers 19, 25. With these oils, meshing portions of the gears of the differential mechanism 11, sliding portions of the helical pinion gears 53 and 55 and the receiving holes 37 and 39, sliding portions of the helical side gears 57 and 59, washers 71 and 75, and multiple plates These are supplied to the clutch 79 to lubricate and cool them.
[0052]
[Operation and operation of front differential 1]
With the excitation of the electromagnetic solenoid 87 stopped and the engagement of the multi-plate clutch 79 released, the driving force of the engine that rotates the differential case 17 is transmitted from the helical pinion gears 53 and 55 to the left and right front wheels via the helical side gears 57 and 59. Be distributed. Further, when a difference in driving resistance occurs between the front wheels on a rough road or the like, and the left or right of the front wheels idles, the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right front wheels as the helical pinion gears 53 and 55 rotate. .
[0053]
During transmission of the torque, the tooth tips of the helical pinion gears 53, 55 are pressed against the wall surfaces of the housing holes 37, 39 due to the reaction force of the meshing with the helical side gears 57, 59 and the centrifugal force, and sliding resistance is generated. Further, a sliding resistance is generated between the end faces of the helical pinion gears 53 and 55 and the differential case 17 (left cover 19: facing member) and the pressure receiving member 77 (facing member) due to the meshing thrust force of the helical gear. Due to the meshing thrust force of the left helical side gear 57 and the left helical side gear 57 and the left cover 19 via the washer 71 due to the meshing thrust force of the left helical side gear 57 and the meshing thrust force of the right helical side gear 59. A sliding resistance is generated between the right output shaft 73 and the right cover 25 via the washer 75.
[0054]
The sliding reaction due to the meshing reaction force of the helical pinion gears 53 and 55 and the meshing thrust force of each gear is proportional to the transmission torque inside the differential mechanism 11, so that the torque is determined by the sliding resistance (friction resistance). A sensitive differential limiting function (differential limiting force: transfer ratio: Rt) is obtained. For example, when one of the front wheels idles (spins) on a rough road or a low μ road, the drive torque transmitted to the front wheel on the spin side is limited by the differential limiting force, so that the drive torque transmitted to the front wheel on the grip side is different. The larger the dynamic limiting force, the larger.
[0055]
Next, when the electromagnetic solenoid 87 is excited to fasten the multi-plate clutch 79, the friction torque of the multi-plate clutch 79 is amplified by the transfer ratio (Rt) of the differential mechanism 11, as described by the following transmission torque calculation formula. Thus, the differential limiting force of the front differential 1 is strengthened.
[0056]
Further, by adjusting the exciting current of the electromagnetic solenoid 87 and controlling the friction torque of the multi-plate clutch 79, the effect of amplifying the differential limiting force can be changed.
[0057]
[Transmission torque calculation formula]
When one of the front wheels spins,
Tb: differential limiting torque
Ts: axial torque of the spin-side wheel (the wheel that rotates ahead of the differential case 17)
Tg: axial torque of the grip-side wheel (wheel that rotates backward with respect to the differential case 17)
Then, the differential limiting torque (Tb) is the difference between the shaft torque (Tg) of the grip-side wheel and the shaft torque (Ts) of the spin-side wheel,
Tb = Tg-Ts (1)
Holds.
[0058]
Also,
Rt: transfer ratio of differential mechanism 11
Te: clutch torque of the multi-plate clutch 79
Then
Tg = (Ts + Te) × Rt = Ts × Rt + Te × Rt (2)
Holds, and from equations (1) and (2),
Tb = Ts (Rt-1) + Te × Rt (3)
Is obtained.
[0059]
As shown in the equation (3), in the front differential 1, the clutch torque (Te) of the multi-plate clutch 79 is amplified Rt times by the differential mechanism 11.
[0060]
FIG. 3 is a graph 201 in which when the right front wheel slips, the vertical axis indicates the shaft torque (Tg) transmitted to the left front wheel by the front differential 1, and the horizontal axis indicates the shaft torque (Ts) transmitted to the right front wheel. 203.
[0061]
A graph 201 shows a transfer ratio of the differential mechanism 11 in a state where the multi-plate clutch 79 is disconnected. When the shaft torque (Ts) of the right front wheel decreases to 0 due to the nature of the torque-sensitive differential limiting function. The shaft torque (Tg) of the left front wheel also becomes zero.
[0062]
The graph 203 shows the differential limiting force obtained by connecting the multiple disc clutch 79, and the differential limiting force is strengthened by the function of amplifying the clutch torque (Te) by the transfer ratio (Rt).
[0063]
Further, as described above, if the friction torque (Te) of the multi-plate clutch 79 is changed by controlling the exciting current of the electromagnetic solenoid 87, it can be seen that the amplification effect of the differential limiting force can be adjusted in the equation (3).
[0064]
In addition, the lubrication and cooling functions using oil as described above improve the durability of the differential mechanism 11 and the multi-plate clutch 79, and stabilize the differential limiting function of the differential mechanism 11 and the multi-plate clutch 79.
[0065]
[Effect of front differential 1]
Since the front differential 1 is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0066]
(1) Unlike the conventional example, since the pilot clutch 519, the armature 517, the ball cam 513, the cam ring 525, and the pressing member 527 are not used, the structure is simple, small, lightweight, excellent in vehicle mounting, and low in cost.
[0067]
(2) Although the structure is simple, a large differential limiting force can be obtained by the differential mechanism 11 itself, further, a differential limiting force can be obtained by the multiple disc clutch 79, and the multiple disc by the differential mechanism 11 can be obtained. The effect of increasing the differential limiting force of the clutch 79 is obtained. Therefore, even if one of the front wheels spins, a large driving torque is transmitted to the front wheel on the grip side, so that it is possible to sufficiently improve the traveling performance and running performance of the vehicle on a rough road, a low μ road, a split μ road, and the like. .
[0068]
Further, since the differential limiting force of the multi-plate clutch 79 is enhanced by the differential mechanism 11 in this manner, it is possible to use the multi-plate clutch 79 which is smaller in size, and furthermore, it is configured to be smaller and lighter, so that it can be mounted on a vehicle. Is improved.
[0069]
(3) The backlash of the pilot clutch 519, the backlash of the ball cam 513, and the delay of the differential limiting force due to the movement resistance of the pressing member 527 do not occur in the front differential 1 that does not use these.
[0070]
Therefore, the response of the differential limiting function is greatly improved, and the traveling performance and running performance of the vehicle can be quickly improved.
[0071]
(4) Since the cam (ball cam 513) that causes the torque loss (temporary disappearance of the differential limiting force) is not used, the running performance and running performance are reduced due to the disappearance of the differential limiting force, and the backlash and the noise caused by the looseness In addition, a decrease in the response of the differential limiting force is prevented, and the effect of improving running performance and running performance is improved accordingly.
[0072]
(5) Since the multi-plate clutch 79 is not used for the main transmission path of the driving force, a large torque is not applied. Therefore, no loud stick-slip sound is generated, and the quietness is improved.
[0073]
(6) Unlike the conventional example in which the thrust force of the cam 509 and the thrust force of the ball cam 513 are in opposite directions, the vehicle is free from the instability of the differential limiting force due to such causes and the behavior of the vehicle. Becomes stable.
[0074]
In the present invention in which the friction torque (differential limiting force) of the friction clutch is amplified by the frictional resistance (differential limiting force) of the differential mechanism, the differential mechanism having a larger frictional resistance has a larger differential limiting force. Is obtained.
[0075]
As such a differential mechanism, there is a worm gear type differential mechanism in addition to the differential mechanism used in the embodiment. Furthermore, even with other types of differential mechanisms, frictional resistance (differential limiting force) is substantially generated. For example, using a bevel gear type differential mechanism or a planetary gear type differential mechanism Also, the effect of amplifying the differential limiting force can be expected.
[0076]
In the present invention, the friction clutch is not limited to the multi-plate clutch, but may be a single-plate clutch or a cone clutch.
[0077]
Further, in the present invention, the input-side differential rotary member and the output-side differential rotary member are not limited to the helical pinion gear and the helical side gear, respectively, and may be a spur gear pinion gear and a spur gear side gear, or a spur gear pinion gear. Is pressed into the housing hole by the meshing reaction force, so that frictional resistance can be obtained.
[0078]
Furthermore, in the present invention, the actuator is not limited to the electromagnet, and the friction clutch can be engaged by using hydraulic pressure, pneumatic pressure, motor driving force, or the like.
[0079]
Further, the differential device of the present invention is not limited to the wheel differential as in the embodiment, and may be used for a center differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the front wheels and the rear wheels).
[0080]
【The invention's effect】
The differential device according to the first aspect is simple in structure, small in size and light in weight, excellent in vehicle mounting, and low in cost.
[0081]
Further, the differential limiting force can be obtained inside the differential mechanism, the differential limiting force can be obtained by the friction clutch, and further, the effect of increasing the differential limiting force of the friction clutch by the differential mechanism can be obtained.
[0082]
Therefore, even if one of the wheels spins, a large driving torque is sent to the wheel on the grip side, and the traveling performance and running performance of the vehicle on a rough road, a low μ road, a split μ road, etc. can be sufficiently improved. .
[0083]
In addition, the friction clutch can be reduced in size only by the effect of increasing the differential limiting force by the differential mechanism, and furthermore, the friction clutch is configured to be smaller and lighter, so that the on-board performance is improved.
[0084]
Further, in the present invention, the delay of the differential limiting force due to the play of the pilot clutch 519, the play of the ball cam 513, and the movement resistance of the pressing member 527 does not occur in the present invention. And running performance can be improved quickly.
[0085]
In addition, it is possible to prevent the running performance and running performance from dropping due to torque loss (temporary disappearance of the differential limiting force), rattling, noise caused by the rattling, and reduction in response.
[0086]
Also, no loud stick-slip noise is generated by the friction clutch.
[0087]
Further, unlike the conventional example in which the thrust force of the cam 509 and the thrust force of the ball cam 513 are in opposite directions, the differential limiting force is destabilized due to such causes, and the behavior of the vehicle is stabilized.
[0088]
According to the second aspect of the invention, the same effect as that of the first aspect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a graph showing torque distribution characteristics of the embodiment of FIG.
FIG. 4 is a sectional view of a conventional example.
FIG. 5 is a graph showing torque distribution characteristics of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 front differential (differential device)
3 rotating member (diff case 17)
5. Input-side differential rotating member (helical pinion gears 53 and 55)
7, 9 Output side differential rotation member (helical side gear 57, 59)
11 Differential mechanism
13 Friction clutch (multi-plate clutch 79)
15 Actuator (electromagnetic solenoid 87 and armature 89)

Claims

A rotating member that rotates by receiving the driving force of the prime mover,
An input-side differential rotating member to which the rotation of the rotating member is input,
A differential mechanism that rotates in conjunction with the input-side differential rotary member, is configured by a pair of output-side differential rotary members that distributes driving force to respective wheel sides, and that obtains a differential limiting force by frictional resistance;
A friction clutch disposed between the rotating member and at least one of the output-side differential rotating members;
An actuator for engaging the friction clutch.

The differential device according to claim 1,
The input-side differential rotating member is a helical pinion gear,
The output-side differential rotating member is a pair of helical side gears meshed with the helical pinion gear so as to be differentially rotatable,
The rotating member is a differential case having a housing hole for rotatably housing the helical pinion gear,
The friction clutch is a multi-plate clutch,
The actuator is an electromagnet,
When the respective gears transmit the driving force, the frictional resistance is obtained between the end of each gear and the opposing member by the generated meshing thrust force, and the helical pinion gear is pressed against the housing hole by the meshing reaction force. A differential device for obtaining the frictional resistance.