JP2004225898A - アクティブ・ディファレンシャル・アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】軸線方向距離を小さくしたアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリを提供することにある。
【解決手段】デフ・ケース内部から互いに対向する向きに延びる１対の出力軸１５を駆動するように、ハウジング１１内にデフ・ケース９を回転できるように取付ける。１対の遊星ギヤ・セットを、対応する出力軸１５のまわりに配置し、１対の遊星リング・ギヤ２１と、出力軸１５に固定したサン・ギヤ１９と、このサンギヤ１９に遊星リング・ギヤ２１を作動的に結合する複数個の遊星ギヤ２５を回転できるように支える遊星ギヤ・キャリア１７とを備える。遊星リング・ギヤを選択的に制動するように、遊星リング・ギヤとハウジングとの間にブレーキ機構を配置することにより車軸の速度を協働して増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、デフ車軸アセンブリ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｘｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）、ことに遊星ギヤ・セットを使い出力車軸の速度を選択的に増減する機構を持つこのようなアセンブリに関する。

本発明の関連技術による後車輪駆動又は四輪駆動の自動車の後部ディファレンシャル装置では、エンジンからの駆動力はデフ・ケースに固定のリング・ギヤに駆動ピニオンを介して入力する。ベベル・ギヤ・ディファレンシャル機構（ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の左右のサイド・ギヤはそれぞれ左右の出力軸に接続され、制御機構の入力ギヤはデフ・ケースに接続され、そしてこの入力ギヤは第１のピニオン・ギヤにかみ合わせてある。第１ピニオン・ギヤは、それぞれ第１及び第２のサン・ギヤにかみあう隣接する第２及び第３のピニオン・ギヤに一体に形成してある。増速端における第１サン・ギヤと減速端における第２サン・ギヤとは、それぞれトルク容量可変カップリングに入力を加え一体に形成した各カップリングを介し右側出力軸に伝える。カップリングの作動による摩擦トルクは、第１サン・ギヤ、第２ピニオン・ギヤ、第１ピニオン・ギヤ及び入力ギヤを経て又は第２サン・ギヤ、第３ピニオンギヤ、第１ピニオン・ギヤ及び入力ギヤを介して、デフ・ケースに逆向きに伝える。すなわち左右の出力軸間の駆動力の配分は、増減速カップリングの任意の一方が駆動力伝達状態になることによって制御される。

左右の出力軸間の駆動力の配分を制御する前輪駆動又は四輪駆動の自動車の前部ディファレンシャル装置では、前記したのと同様な構造を設ける。前部ディファレンシャル装置ではエンジンからの駆動力は、入力ギヤにかみあう二重ピニオンの遊星ギヤ前部ディファレンシャル装置のリング・ギヤに入力する。この場合駆動力は、左側出力軸に固定した第２ギヤにかみ合う２列のピニオン・ギヤと第１サン・ギヤとピニオン・キャリアとを介し右側出力軸に出力する。

左方に配置した二重ピニオンの遊星ギヤ機構の第２サン・ギヤ及びリング・ギヤは、ディファレンシャル機構のサン・ギヤに接続した左側出力軸に固定してある。キャリア部材の回転部材の回転速度を直接低減する減速クラッチは、第２サン・ギヤにかみ合うピニオン・ギヤを支えるキャリア部材内に配置され、又遊星ギヤ機構を経て増速する増速クラッチを配置してある。

しかし、前者の後部ディファレンシャル装置には、制御機構内に３列のピニオン・ギヤが設けられ、又後者の前部ディファレンシャル装置には第１及び第２のサン・ギヤを持つ３列のギヤと遊星ギヤ機構とを設けてあるから、軸線方向が大きくなるという課題がある。

発明の要約

アクティブ・ディファレンシャル・アセンブリ（ａｃｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）は協働する出力軸の速度制御作用を生ずる。デフ・ケースはハウジング内に回転できるように取付けられ、エンジンから各車輪に駆動力を配分するように互いに対向する方向にデフ・ケースから延びる１対の出力軸を駆動するにしてある。１対の遊星ギヤ・セットは対応する出力軸のまわりに１組ずつ配置してある。各ギヤ・セットは、遊星リング・ギヤと、出力軸に固定したサン・ギヤと、遊星リング・ギヤをサン・ギヤに作動的に結合する複数個の遊星ギヤを回転できるように支える遊星ギヤ・キャリアとを備える。遊星リング・ギヤ及びハウジングの間にはブレーキ機構を配置して遊星リング・ギヤを選択的に制動することにより車軸の速度に協働する変化を生ずるようにしてある。

図１は本発明の第１実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリ（ａｃｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を持つ車軸アセンブリ１を示す。入力駆動軸３は、普通の方式でリング・ギヤ（ｒｉｎｇ ｇｅａｒ）７をかみあって駆動するピニオン・ギヤ（ｐｉｎｉｏｎ ｇｅａｒ）５に接続してある。リング・ギヤ７は、ハウジング１１内に回転できるように取付けたデフ・ケース（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｃａｓｅ）９に軸受１３を介し接続してある。デフ・ケース９は、１対の互いに対向する出力軸１５間に差動回転速度を許容するようには認められていないギヤ・セット［サイド・ギヤ（ｓｉｄｅ ｇｅａｒ）及びスパイダ・ギヤ（ｓｐｉｄｅｒ ｇｅａｒ）等］を含む。従来のディファレンシャル・アセンブリの作動の詳細については当業者にはよく知られているからさらに詳しくは述べない。

サン・ギヤ（ｓｕｎ ｇｅａｒ）１９は出力軸１５にこの出力軸と一緒に回転するようにスプラインばめされ又はその他の方式で固定してある。遊星リング・ギヤ２１は軸受２３を介しハウジング９内に回転できるように取付けてある。遊星ギヤ・キャリア（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｃａｒｒｉｅｒ）１７は、デフ・ケース９にこのデフ・ケースと一緒に回転するようにスプラインばめされ、又はその他の方式で固定され、複数個の遊星ギヤ２５を回転できるように支える。各遊星ギヤ２５はリング・ギヤ２１及びサン・ギヤ１９の間にかみあうように配置してある。遊星リング・ギヤ２１をハウジング１１に選択的に鎖錠するように、電子装置により制御されるブレーキ２７を使う。第１の実施例ではブレーキ２７は、ハウジング１１及びリング・ギヤ２１にそれぞれ取付けた介在形クラッチ板を備えハウジング１１に対しリング・ギヤの制動作用を生ずるようにしてある。

ブレーキ２７を作動しないときは、ディファレンシャル・アセンブリは従来のディファレンシャル・アセンブリに極めて類似した作動をする。遊星ギヤ・キャリア１７はデフ・ケース９及びリング・ギヤ７と一緒に回転する。しかし遊星リング・ギヤ２１はハウジング１１に対して自由に回転することができる。すなわち各出力軸１５間の従来の差動速度回転は、軌道にのる遊星ギヤ２５によって、又これ等の遊星ギヤ２５が遊星リング・ギヤ２１及びサン・ギヤ１９に対して自由に旋回しすなわち回転することができることによって得られる。各出力軸１５がデフ・ケース９と同じ速度で回転するときは、遊星ギヤ２５は旋回しないでサン・ギヤ１９を簡単に軌道にのせ、サン・ギヤ１９、遊星キャリア１７及び遊星リング・ギヤ２１はすべて出力軸１５の軸線のまわりに一緒に回転する。しかし各出力軸１５間に差動回転が生ずるときは、各遊星ギヤが旋回して出力軸１５及びデフ・ケース間に相対回転が生ずる。

電子ブレーキ・アセンブリは、ブレーキ・アセンブリ２７の選択的作動用の自動車制御単位又はブレーキ制御単位に簡単に結合してある。出力車軸１５の速度を増す必要があるとき又増す必要があるかどうかはコンピュータ・アルゴリズムによって定める。車軸１５の速度を増す必要のあるときは、ブレーキ２７を作動し／適用し、そしてリング・ギヤ２１をハウジング１１に対し遅くし又は制動して、遊星リング・ギヤ２１の回転が停止する値まで出力軸を増速する。この停止値では作動ディファレンシャル・アセンブリが一定の速度増加を生ずる。ブレーキを制御して滑動させることは又、中間の速度増加を生ずるのに使う。

遊星ギヤ及びブレーキ・アセンブリの詳細を単一の側の車軸アセンブリについて述べたが、第２の遊星ギヤ・セット及びブレーキ・アセンブリを対向する出力軸１５のまわりに図１に示すように配置してある。この出力軸１５の作動は同じでありさらには述べない。

図２は本発明の別の好適な実施例を示す。この実施例では部品の多くは前記実施例と同じであり従って同様な部品には同じ参照数字を使ってあり、その説明は省くことにする。図１の実施例において遊星リング・ギヤ１２１、ブレーキ・アセンブリ１２７及びハウジング１１１は前記実施例とは著しく異なる。遊星リング・ギヤ１２１は、車輪端部に向かい横方向外方に延び軸受アセンブリ１２３により回転できるように支えられ又ハウジング１１１外に延びるディスク・ロータ１２９に接続してある。ディスク・ブレーキ・キャリパ（ｄｉｓｃ ｂｒａｋｅ ｃａｌｉｐｅｒ）１２７は、ハウジング１１１に対して取付けられ自動車ブレーキ制御単位又は自動車制御単位に接続されブレーキ・キャリパ１２７を選択的に作動するようにしてある。図１の前記実施例の場合と同様に、ブレーキ・アセンブリ１２７の作動によりハウジング１１１に対する遊星リング・ギヤ１２１の回転を遅らせ出力軸１５の回転速度を増す。ハウジング１１１の外側にブレーキ・アセンブリ１２７を位置させることによってハウジング１１１の寸法により制限を受けない性能の一層高いディスク・ブレーキ・アセンブリを利用することができる。ロータ１２９は又出力軸１５に対しさらに半径方向外側に位置し、そして付加的トルクを容易に加えることができる。ハウジング内からブレーキをなくすことにより又ハウジング１１内への遊星ギヤ・セットの実装を一層容易にして一層普遍的な構造の遊星ギヤ装置をデフ・ケース９及び出力軸１５の間に位置させることができる。しかしデフ・ハウジング１１外にこのようなディスク形ブレーキを使用することによりさらに著しい利点が得られる。前記した本発明の作動ディファレンシャル・アセンブリ及びブレーキ作動構造は現用のＡＢＳブレーキ作動システムとの一体化を容易にする。自動車の主ブレーキ・システムに影響を及ぼさないで従来のブレーキ・システムによって作動ディファレンシャル・アセンブリを制御して片揺れ等を制御できるようにするには、制御アルゴリズムをわずかに変えるだけでよい。

他の実施例

図３ないし図５は本発明の別の実施例を示す。図３について増速装置／減速装置に対する二重サン・ギヤ遊星ギヤ装置の使用を述べる。図５は、従来のデフ・ギヤ・アセンブリ及び２個の遊星ギヤ式ディファレンシャルの３個の遊星ギヤ式ディファレンシャルの使用法を示す。図４は、増速装置／減速装置用の二重複式サン遊星ギヤ装置及び遊星ディファレンシャル・アセンブリを示す。

本発明を好適な実施例について示し説明したが、当業者には明らかなように本発明の範囲を逸脱しないで種種の変化変型を行うことができるのは明らかである。たとえば本発明を出力軸及びデフ・ケース９間の増速／減速の制御に使うことについて主として述べたが、本装置は又リミテッド・スリップ・ディファレンシャルの代りに使うことができる。１個の車輪が滑動し始めると、ブレーキ２７の作動により過度に旋回する車輪の速度を低減し遅い方の車輪に一層高いトルクを加えることによって、この遅い方の車輪を一層早い速度に駆動することができる。この遊星ギヤ構造はまた減速作用を生ずる。このような例ではサン・ギヤは入力ギヤであり、遊星リング・ギヤは制動機構を介して基面に接続され、そして遊星ギヤ・キャリアが出力体として作用する。この構造では遊星ギヤ・アセンブリは制動作用を加えたときに早い方の車軸の速度を減らす。この装置は又、四輪駆動システムの後車軸の速度を増し又はフル・タイム総輪駆動システムの車軸間ディファレンシャルを制御するのに使うことができる。

両ブレーキを同時に作動すると、このシステムは駐車ブレーキとして作用する。この場合車輪端部に駐車ブレーキの必要がなくなることによって車輪端部のばね下質量を有効に低減し又駐車ブレーキの費用を低減する。

車輪速度を増減するのに又他の遊星ギヤ装置を使ってもよい。又クラッチを加えることにより、車軸速度を制御するのに１組の遊星ギヤ装置だけを使えばよい。すなわちリング・ギヤ入力と基面に固定したキャリアとによって、車軸速度を上昇させ、又キャリア入力及びサン・ギヤによって車軸速度を低減させることができる。車軸が車軸ディファレンシャルに接続してあるから、一方で速度上昇させるときは他方で速度低減させ従って１組の遊星ギヤ装置を使い両車軸を制御することができる。

本発明の１実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリ（ａｃｔｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を持つ車軸アセンブリの部分縦断面図である。 本発明の第２の実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリを持つ車軸アセンブリの部分縦断面図である。 本発明の第３の実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリを持つ車軸アセンブリの部分縦断面図である。 本発明の第４の実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリを持つ車軸アセンブリの部分縦断面図である。 本発明の第５の実施例によるアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリを持つ車軸アセンブリの部分縦断面図である。

符号の説明

１ ディファレンシャル・アセンブリを持つ車軸アセンブリ
３ 駆動部材
９ デフ・ケース
１５ 出力軸
１７ 遊星ギヤ・キャリア
１９ サン・ギヤ
２１ リング・ギヤ
２７ ブレーキ機構

Claims (6)

1. ハウジング内に回転できるように取付けたデフ・ケースと、
   このデフ・ケース内に回転できるように取付けたデフ・ギヤ機構であって、
   エンジンからの駆動力により回転駆動される駆動部材を持ち、さらに前記エンジンから車輪に駆動力を配分するように、前記デフ・ケースから互いに対向する方向に延びる１対の出力軸を持つデフ・ギヤ機構と、
   前記デフ・ケースの外側に配置され、前記デフ・ギヤ機構と協働する１対の互いに対向する遊星ギヤ・セットであって、前記各遊星ギヤ・セットは、遊星リング・ギヤと、サン・ギヤと、このサン・ギヤに前記遊星リング・ギヤを作動的に結合する複数個の遊星ギヤを回転できるように支える遊星ギヤ・キャリアとを持ち、それぞれ前記出力軸のうちの一つのまわりに配置されて成る遊星ギヤ・セットと、
   前記遊星ギヤ・セットの少なくとも一つのギヤ・セットの前記遊星リング・ギヤを選択的に制動するブレーキ機構と、
   を包含するディファレンシャル装置。
2. 前記サン・ギヤを前記出力軸のうちの一方に駆動作用を生ずるように連結し、前記遊星ギヤ・キャリアを前記デフ・ケースに駆動作用を生ずるように連結した請求項１のディファレンシャル装置。
3. 前記遊星ギヤ・セットの前記各リング・ギヤを、前記ハウジングの外側に延び前記ハウジングに対して固定のディスク・ブレーキ・アセンブリに係合するディスク・ブレーキ・ロータに連結し、前記サン・ギヤを、前記１対の出力軸のうちの対応する一方の出力軸に駆動作用を生ずるように連結することにより、前記ディスク・ブレーキ・ロータを制動したときに、前記遊星リング・ギヤをおそくしこれに伴い前記各出力軸の速度が関連して増加するようにした請求項１のディファレンシャル装置。
4. さらに、前記リング・ギヤと前記ハウジングとの間に作動的に配置され、これ等両者を前記のリング・ギヤと前記キャリアとの間の相対回転を選択的におくらせるように互いに連結する電子制御クラッチ・パックを備えた請求項１のディファレンシャル装置。
5. ハウジングと、このハウジング内に回転できるように支えたデフ・ケースとを持つアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリと、
   前記ハウジングから延びる１対の互いに同軸に整合した出力車軸と、
   それぞれ前記出力車軸の速度を増大させ又は減小させるように、前記ハウジングと前記各出力車軸との間に配置した第１及び第２の遊星ギヤ・セットと、
   を備えた車軸アセンブリにおいて、
   前記第１及び第２の遊星ギヤ・セットに、
   リング・ギヤであって、前記ハウジングと前記リング・ギヤとの間に配置した軸受アセンブリによってキャリア内部に回転できるように取付けたリング・ギヤと、
   前記ハウジング内に前記デフ・ケースと一緒に回転するようにこのデフ・ケースに固定した遊星ギヤ・キャリアと、
   前記車軸のうち対応する一方の車軸に固定したサン・ギヤと、
   前記サン・ギヤと、前記リング・ギヤとの間に配置され、これ等両ギヤにかみ合い前記遊星ギヤ・キャリアに回転できるように取付けた複数個の遊星ギヤと、
   を設け、
   前記車軸アセンブリに、
   前記ハウジングに対する前記リング・ギヤの制動作用を生じさせるように前記ハウジングと前記リング・ギヤとに互いに介在するように取付けたクラッチ板を持ち、前記第１及び第２の各遊星ギヤ・セットの前記リング・ギヤを前記ハウジングに鎖錠するための電子制御式又は電気流体圧制御式のブレーキを設けることにより、
   このブレーキを作動するときに、前記遊星リング・ギヤをおそくすることにより、前記車軸のうちの対応する一つの車軸の速度を協働して増大させるようにして成る、
   車軸アセンブリ。
6. ハウジングと、このハウジング内に回転できるように支えたデフ・ケースとを持つアクティブ・ディファレンシャル・アセンブリと、
   前記ハウジングから延びる１対の互いに同軸に整合した出力車軸と、
   それぞれ前記出力車軸の速度を増大させ又は減少させるように、前記ハウジングと前記各出力車軸との間に配置した第１及び第２の遊星ギヤ・セットと、
   を備えた車軸アセンブリにおいて、
   前記第１及び第２の遊星ギヤ・セットに、
   リング・ギヤであって、前記ハウジングとこのハウジングの外側に延びるディスク・ロータに連結した前記リング・ギヤとの間に配置した軸受アセンブリによってキャリア内部に回転できるように取付けたリング・ギヤと、
   前記デフ・ケースと一緒に前記ハウジング内で回転するように、前記デフ・ケースに固定した遊星ギヤ・キャリアと、
   前記車軸のうちの対応する一つの車軸に固定したサン・ギヤと、
   前記サン・ギヤと前記リング・ギヤとの間に配置され、これ等の両ギヤにかみあい、前記遊星ギヤ・キャリアに回転できるように取付けた複数個の遊星ギヤと、
   を設け、
   前記車軸アセンブリに、
   前記ディスク・ロータに係合して前記ハウジングに対し前記ディスク・ロータの制動運動を選択的に生じさせるブレーキ・キャリパ・アセンブリを持ち、前記ハウジングの外側に配置した電子制御ディスク・ブレーキ・アセンブリを設けることにより、
   前記電子制御ディスク・ブレーキ・アセンブリを作動したときに、前記遊星リング・ギヤをおそくすることにより、前記車軸のうちの対応する一つの車軸の速度を協働して増大させるようにして成る、
   車軸アセンブリ。

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