JP2006052860A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータを大型にせず、確実な差動ロックを可能にする。
【解決手段】回転駆動されるデフケース３と、その内部に支承された出力側サイドギヤ１７、１９と、サイドギヤ１７、１９を連結するピニオンギヤ３９、４１と、ピニオンギヤ３９、４１を摺動回転自在に収納する収納孔３５、３７と、ギヤ１９に連結されロックに用いられる他側のギヤ部７７を有する被ロック部材６１と、ロックに用いられる一側のギヤ部７９を有するロック部材６３と、ピニオンギヤ３９の端面側でかつサイドギヤ１９に形成されたボス部２３の外周側でギヤ部７９と他側のギヤ部７７とが対向して設けられ、ロック部材６３を介して被ロック部材６１をデフケースにロックするクラッチ機構５５と、クラッチ機構５５を連結操作するアクチュエータ５９と、クラッチ機構５５が連結されると差動トルクを受けてクラッチ機構５５の連結力を増大させるカム機構５７とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両に用いられるデファレンシャル装置に関する。

特開平６−３４４７８３号公報に図９、１０のようなデファレンシャル装置２０１、２０５が記載されている。

これらのデファレンシャル装置２０１、２０５は、それぞれデフケ−ス２０７、２１１、出力側のヘリカルサイドギヤ２１３、２１５、２２１、２２３、各サイドギヤを連結する一対のヘリカルピニオンギヤ２２５、２２７、２３３、２３５からなるピニオンギヤ組、差動をロックする差動ロック機構２３７、２４１、各差動ロック機構をロック操作するアクチュエ−タなどを備えている。

差動ロック機構２３７は、ロック部材２４３がヘリカルギヤであるサイドギヤ２１５と直接噛み合うように構成されており、差動ロック機構２４１では、サイドギヤ２２３にロック部材２４７と噛み合うためのスパ−ギヤ２４９が形成されている。

このように構成されたデファレンシャル装置２０１、２０５では、デフケ−スを回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンギヤからサイドギヤを介して車輪側に伝達され、悪路などで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ギヤの自転によって各車輪側に差動分配される。

このとき、各ギヤとデフケ−スとの間で発生する噛み合い反力やヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって摩擦抵抗が発生し、差動制限力が得られる。

ところが、このような摩擦抵抗によって得られる差動制限力はあまり強いものではなく、車輪が空転するような悪路での走破性や脱出性が不充分である。しかし、摩擦抵抗による差動制限力を強化するためにヘリカルギヤの捩じれ角を大きくしても、ギヤの加工性と耐久性とが急激に低下する上に、差動をロックする程の大きな差動制限力は得られず、更に、良路走行時の直進性が強すぎて旋回時の円滑さが損なわれ、車両の挙動が不安定になり、タイヤの摩耗や騒音を増大させる。

そこで、上記のように、差動ロック機構２３７、２４１を設けて差動をロックすることにより、悪路での車両の脱出性や走破性を大きく改善させている。

しかし、差動ロック機構２３７では、上記のように、ロック部材２４３をヘリカルギヤサイドギヤ２１５に直接噛み合わせているから、サイドギヤ２１５が受けるトルクの方向によっては、ロック部材２４３にロック解除方向の噛み合いスラスト力が掛かることがある。

従って、この場合は、差動のロック状態を維持したいときにロックが解除されないように、アクチュエ−タを大型にする必要がある。

又、差動ロック機構２４１では、上記のように、ロック部材２４７がサイドギヤ２２３側のスパ−ギヤ２４９と噛み合っているから、噛み合いスラスト力による不都合なロック解除の問題はないが、この場合でも、ロック操作時の応答性を高めるためには、アクチュエ−タを大型にする必要がある。

更に、例えばデファレンシャル装置２０５のように、差動ロック機構２４１を構成するためには、サイドギヤ２２３にスパ−ギヤ２４９を一体形成する必要がある。一般に、デファレンシャル装置に差動ロック機構を組み込むためには、変更箇所が多く、差動ロック機能を持たない通常のデファレンシャル装置との互換性が失われ易い。

そこで、この発明は、アクチュエ−タを大型にせずに、迅速な差動ロック及び確実なロック状態の維持が可能であり、通常のデファレンシャル装置との互換性が高い差動ロック機能付きデファレンシャル装置の提供を目的とする。

請求項１のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケースの内部で回転自在に支承された一対の出力側サイドギヤと、これらサイドギヤの径方向外側に配置されサイドギヤと各別に噛み合う第１ギヤ部及び互いに噛み合う第２ギヤ部を有する少なくとも一対のピニオンギヤと、デフケースに形成され各ピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、デフケースに対する差動回転部材に回転方向に連結されロックに用いられる他側のギヤ部を有する被ロック部材と、デフケースと一体に回転すると共にロックに用いられる一側のギヤ部を有するロック部材と、前記ピニオンギヤの端面側でかつ前記サイドギヤに形成されたボス部の外周側で前記一側のギヤ部と前記他側のギヤ部とが対向して設けられ、ロック部材を介して被ロック部材をデフケースにロックし、差動回転をロックするクラッチ機構と、クラッチ機構を連結操作するアクチュエータと、クラッチ機構が連結されると差動トルクを受けてクラッチ機構の連結力を増大させるカム機構とを備えたことを特徴とする。

デフケ−スを回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンギヤからサイドギヤを介して各車輪に分配され、悪路などを走行中、車輪間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤの自転によってエンジンの駆動力は各車輪側に差動分配される。

又、このようにトルクを伝達している間、ピニオンギヤの噛み合い反力や、ヘリカルギヤ構成の場合の噛み合いスラスト力によって摩擦抵抗が発生し、トルク感応型の差動制限機能が得られる。

ここで、差動回転部材側の被ロック部材とデフケ−ス側のロック部材との間に設けられたクラッチ機構を連結させると、差動回転部材の回転がロックされることによって差動がロックされ、車両の悪路脱出性や悪路走破性が大きく改善される。

又、クラッチ機構が連結されるとカム機構が作動し、そのカム力がクラッチ機構の連結力を強化し、セルフロック状態にする。

このように本発明は、ロック部材がサイドギヤと直接噛み合う従来例と異なり、差動回転部材にこれと別体の被ロック部材を噛み合わせ、この被ロック部材にロック部材を噛み合わせるように構成したから、各ギヤをヘリカルギヤにした場合でも、差動ギヤの噛み合いスラスト力と、クラッチ機構やカム機構などからなる差動ロック機構との相互の悪影響が防止される。

これに加えて、上記のようにカム機構によるセルフロック機能が得られるから、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にしないでも、応答性のよい迅速な差動ロック操作が可能であると共に、差動ロック状態での不都合なロック解除が防止され、差動ロック状態が正常に維持される。

請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１のデファレンシャル装置において、デフケ−スにロック部材の貫通孔が設けられ、カム機構がこの貫通孔とロック部材との間に形成されたものであり、請求項１のデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよい差動ロック操作が可能になると共に、差動ロックが必要なときの不都合なロック解除が防止され、安定な差動ロック状態を維持できる。

これに加えて、デフケ−スに開口した既存の潤滑孔をロック部材用の貫通孔に利用すれば、クラッチ機構やカム機構などを組み込むために、デフケ−スを新規に加工する必要がなく、デフケ−スの強度低下と加工コストの上昇とが避けられる。

又、差動ロック機構を取り外せば、差動ロック機能を持たない通常のデファレンシャル装置になるから、通常のデファレンシャル装置との互換性が維持される。

請求項３のデファレンシャル装置は、請求項２のデファレンシャル装置において、被ロック部材が、差動回転部材であるサイドギヤと噛み合って連結されると共にピニオンギヤの端部と対向しながらデフケ−ス内壁の外側に配置され、ロック部材のクラッチ部が貫通孔の内側にあり、カム機構が、貫通孔の回転方向壁面とロック部材の回転方向側面との間に形成されたものであり、請求項２のデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよい差動ロック操作が可能になると共に、差動ロックが必要なときの不都合なロック解除が防止され、安定な差動ロック状態を維持できる。

これに加えて、被ロック部材を別体のサイドギヤと噛み合わせたから、各ギヤをヘリカルギヤにした場合でも、各ギヤの噛み合いスラスト力と差動ロック機構相互の悪影響が防止される。

又、差動ロックの状態では、クラッチ機構の噛み合い反力が被ロック部材を介してピニオンギヤをデフケ−スに押圧するから、この摩擦抵抗が差動ロック時にピニオンギヤの制止力として働き、迅速にロック状態を得ることができる。またロック状態を維持する場合にも、この摩擦抵抗による差動制止力が加わるので、すなわちトルク感応型の差動制限力が強化され、ロック状態の維持力を高めることができる。

又、被ロック部材はデフケ−スの内壁より外側に配置されているから、ピニオンギヤのスラスト力は、この内壁に掛かり被ロック部材には入力しない。従って、差動ロックが解除された状態では、差動ロック機構と差動制限特性相互の悪影響が避けられる。

請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１ないし３のいずれかのデファレンシャル装置において、クラッチ機構の連結が解除されると、ロック部材をクラッチ機構の連結解除側に移動させる付勢部材を設けたものであり、請求項１ないし５のデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよい差動ロック操作が可能になると共に、差動ロックが必要なときの不都合なロック解除が防止され、安定な差動ロック状態を維持できる。

これに加えて、差動ロックを解除した状態（クラッチ機構の連結を解除した状態）では、付勢部材によってロック部材と被ロック部材とが切り離されるから、アクチュエ−タが作動していないときの差動ロックが防止される。又、被ロック部材が連結されている差動回転部材のスラスト力によって被ロック部材が多少移動しても、クラッチ機構が無用に連結されることが防止される。こうして、差動ロック機構の信頼性が高く保たれる。

請求項１のデファレンシャル装置は、差動回転部材に連結された被ロック部材と、デフケ−スと一体に回転するロック部材との間に設けられたクラッチ機構と、クラッチ機構を連結操作するアクチュエ−タと、クラッチ機構が連結されると差動トルクを受けてクラッチ機構の連結力を増大させるカム機構とを備えており、トルクの伝達中、ピニオンギヤの噛み合い反力やヘリカルギヤ構成の場合の噛み合いスラスト力によって摩擦抵抗が発生し、トルク感応型の差動制限機能が得られる。

又、クラッチ機構を連結させると差動がロックされ、クラッチ機構が連結されると、カム機構が作動してクラッチ機構をセルフロック状態にする。こうして、車両の悪路脱出性や悪路走破性が大きく改善される。

このように、ロック部材がサイドギヤと直接噛み合う従来例と異なり、差動回転部材に別体の被ロック部材を噛み合わせ、この被ロック部材にロック部材を噛み合わせるように構成したから、ヘリカルギヤ構成の場合でも噛み合いスラスト力と差動ロック機構相互の悪影響が防止される。

更に、上記のようにカム機構によるセルフロック機能が得られるから、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にしないでも、応答性のよいロック操作が可能であると共に、差動ロック状態での不都合なロック解除が防止され、ロック状態が正常に維持される。

請求項２のデファレンシャル装置は、請求項１のデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよいロック操作が可能になると共に、差動ロックが必要なときの不都合なロック解除が防止され、安定なロック状態を維持できる。又、ヘリカルギヤ構成の場合でも噛み合いスラスト力と差動ロック機構相互の悪影響が防止される。

これに加えて、クラッチ機構とカム機構とをデフケ−スの内部に配置したから、デフケ−ス外部への突き出し部が少なく、収納容器への収納やレイアウトが更に容易になる。

又、サイドギヤにフランジ部を設けたことによって摺動面積が増大し、噛み合いスラスト力によるトルク感応型の差動制限力が大きく強化される。

請求項３のデファレンシャル装置は、請求項２のデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよいロック操作が可能になると共に、不都合なロック解除が防止され、安定なロック状態を維持できる。又、ヘリカルギヤ構成の場合でも噛み合いスラスト力と差動ロック機構相互の悪影響が防止される。

これに加えて、中心を貫通する操作ロッドによりピニオンギヤが支持されて耐久性が向上し、ピニオンギヤを中空にしただけデファレンシャル装置が軽量化し燃費が向上する。

又、ピニオンギヤの貫通孔と操作ロッドの間でギヤの噛み合い反力による摩擦抵抗が得られ、この摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限力が強化される。

請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１ないし３のいずれかのデファレンシャル装置と同様に、アクチュエ−タやクラッチ機構などを大型にせずに、応答性のよいロック操作が可能になると共に、差動ロックが必要なときの不都合なロック解除が防止され、安定なロック状態を維持できる。又、ヘリカルギヤ構成の場合でも噛み合いスラスト力と差動ロック機構相互の悪影響が防止される。

これに加えて、差動ロックを解除した状態では、付勢部材がロック部材と被ロック部材とを切り離すから、アクチュエ−タが作動していないときの無用な差動ロックが防止されると共に、差動回転部材のスラスト力によって被ロック部材が多少移動しても、クラッチ機構が不意に連結されることが防止される。こうして、差動ロック機構の信頼性が高く保たれる。

図１ないし図６により本発明の第１実施形態を説明する。図１はこの実施形態のデファレンシャル装置１を示している。なお、左右の方向は図１での左右の方向である。

デファレンシャル装置１は車両の前輪側又は後輪側の車軸上に配置される。

図１のように、デファレンシャル装置１のデフケ−ス３は、ケ−シング本体５の左側にカバ−７をボルトで固定し、右側にカバ−９をボルト１１で固定して構成されている。デフケ−ス３にはリングギヤが固定されており、このリングギヤはエンジンの駆動力を伝達する動力伝達系の出力ギヤと噛み合っている。こうして、デフケ−ス３はエンジンの駆動力によって回転駆動される。

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、デフケ−ス３のボス部１３、１５はベアリングを介してデフキャリヤに支承されている。デフキャリヤにはオイル溜りが設けられており、デファレンシャル装置１は、静止状態では下部がこのオイル溜りに浸されており、回転するとオイル溜りからオイルを撥ね上げる。

デフケ−ス３の内部には、それぞれヘリカルギヤで構成された出力側のサイドギヤ１７、１９が配置されている。各サイドギヤ１７、１９の中空のボス部２１、２３はデフケ−ス３の支承部２５、２７によって回転自在に支承されている。サイドギヤ１７のボス部２１は左の車軸（出力軸）にスプライン連結され、サイドギヤ１９のボス部２３は右の車軸（出力軸）にスプライン連結されている。

サイドギヤ１７、１９とデフケ−ス３との間にはそれぞれスラストワッシャ２９、３１が配置され、サイドギヤ１７、１９の間にはスラストワッシャ３３が配置されている。

デフケ−ス３には４組の収納孔３５、３７が周方向に形成されている。これらの収納孔３５、３７にはそれぞれヘリカルギヤで構成された長短のピニオンギヤ３９、４１が摺動回転自在に収納されている。

長いピニオンギヤ３９は、第１と第２のギヤ部４３、４５とこれらを連結する小径の軸部４７とからなり、第１ギヤ部４３はサイドギヤ１９と噛み合っている。又、短いピニオンギヤ４１は、互いの間に軸部を持たない第１と第２のギヤ部４９、５１からなり、第１ギヤ部４９はサイドギヤ１７と噛み合っている。又、各ギヤ３９、４１の第２ギヤ部４５、５１はサイドギヤ１７、１９の軸方向左側で互いに噛み合っている。

デフケ−ス３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンギヤ４１、３９からサイドギヤ１７、１９を介して左右の車輪に分配され、悪路走行中などに、車輪間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギヤ４１、３９の自転によってエンジンの駆動力は左右の車輪に差動分配される。

トルクの伝達中、各ピニオンギヤ３９、４１の歯先はサイドギヤ１９、１７との噛み合い反力により収納孔３５、３７の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ３９、４１とデフケ−ス３との間で摩擦抵抗が発生すると共に、スラストワッシャ２９、３１を介してサイドギヤ１７、１９とデフケ−ス３との間で、又、スラストワッシャ３３を介してサイドギヤ１７、１９の間でそれぞれ摩擦抵抗が発生する。

これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。

図１のように、デフケ−ス３の右カバ−９側（サイドギヤ１７、１９の軸方向右側）には、差動ロック機構５３が配置されている。この差動ロック機構５３は、クラッチ機構５５とカム機構５７とアクチュエ−タ５９などから構成されている。

クラッチ機構５５は、ロックギヤ６１（被ロック部材）とロック部材６３とから構成されている。

ロックギヤ６１はリング状の部材であり、その内周は右のサイドギヤ１９（差動回転部材）と噛み合い、その外周はカバ−９に形成された支承部６５の内周に回転自在に支承されている。又、ロックギヤ６１の左端面６７は、ピニオンギヤ３９の右端面と摺動可能であると共に、この左端面６７はカバ−９の内壁６９より右側（軸方向外側）まで、サイドギヤ１９上を移動可能である。

又、ロック部材６３は、リング状の基部７１と、この基部７１と一体に形成された４本の脚部７３とからなっている。図２のように、カバ−９には４個の潤滑用の貫通孔７５が設けられており、ロック部材６３の脚部７３はそれぞれこれらの貫通孔７５からデフケ−ス３の内部に貫入している。

図１、４、５、６のように、ロックギヤ６１には、一側ギヤ部７７が設けられ、ロック部材６３には他側のギヤ部７９が設けられている。そしてこれら一側と他側のギヤ部７７、７９（クラッチ部）は互いに噛み合う。ロック部材６３のギヤ部７９は貫通孔７５の内側に突き出ており、ロック部材６３が、図１の位置から図３の位置まで左方に移動すると、これらのギヤ部７７、７９が噛み合ってクラッチ機構５５が連結される。クラッチ機構５５が連結されると、サイドギヤ１９の回転がロックされ、デファレンシャル装置１の差動がロックされる。

カム機構５７は、図４、５、６のように、ロック部材６３の回転方向側部と貫通孔７５の回転方向壁面との間で回転方向両側に形成されている。クラッチ機構５５が連結されると、カム機構５７にはサイドギヤ１９からのトルクが入力し、図５のような、カム力Ｆ１でロック部材６３をロックギヤ６１の方向に押圧する。一方、ギヤ部７７、７９には、カム角による噛み合い反力Ｆ２が生じ、ロック部材６３を押し返すが、カム機構５７のカム力Ｆ１はこの噛み合い反力Ｆ２より大きい。

従って、クラッチ機構５５が一旦連結されると、クラッチ機構５５はカム力Ｆ１によってセルフロック状態になり、図６のように、ギヤ部７７、７９は完全に噛み合って差動ロック状態が維持される。

アクチュエ−タ５９はリング状であって、デフケ−ス３のボス部１５の周囲に配置されている。アクチュエ−タ５９は、圧力室８１を構成する固定部材８３及びダイヤフラム８５と、押圧部材８７とからなっている。固定部材８３はデフキャリヤ側に固定されており、押圧部材８７はリベット８９でダイヤフラム８５に固定されている。押圧部材８７はボルト９１でロック部材６３に固定された摺動部材９３と対向している。

この摺動部材９３とカバ−９との間にはリテ−ナ９５、９７を介してコイルばね９９（付勢部材）が配置されている。このコイルばね９９はロック部材６３をクラッチ機構５５の連結解除側（右方）に付勢している。

アクチュエ−タ５９の圧力室８１にエア圧を供給すると、図３のように圧力室８１が膨張し、押圧部材８７が、コイルばね９９を撓めながら、摺動部材９３を介してロック部材６３を左方へ移動させ、クラッチ機構５５を連結して差動をロックする。上記のように、このロック状態はカム機構５７のセルフロック機能によって維持される。

エア圧の供給を停止すると、コイルばね９９の付勢力によってクラッチ機構５５の連結と差動ロックとが解除される。このとき、図４のように、ロック部材６３はロックギヤ６１から完全に切り離される。

デフケ−ス３には、図１のように、カバ−９の貫通孔７５の他にカバ−７にも貫通孔１０１が設けられており、デフケ−ス３の回転時と回転停止時とを問わず、オイル溜りのオイルはこれらの貫通孔７５、１０１からデフケ−ス３の内部に流入する。流入したオイルは、収納孔３５、３７、各ギヤの噛み合い部、トルク感応型の差動制限力が発生する各摺動部、クラッチ機構５５やカム機構５７などに供給され、これらを潤滑する。

こうして、デファレンシャル装置１が構成されている。

デファレンシャル装置１を搭載した車両は、そのトルク感応型の差動制限機能によって、発進時や加速時のように大きなトルクが掛かった時の車体の挙動が向上する。

又、悪路などで一側車輪が空転したときは、差動ロック機構５３によって差動をロックすれば、空転車輪からの駆動トルクの逃げが防止され、他側車輪に大きな駆動力が送られて、悪路の脱出性と走破性とが大きく向上する。

上記のように、デファレンシャル装置１は、サイドギヤ１９に別体のロックギヤ６１を噛み合わせ、このロックギヤ６１にロック部材６３を噛み合わせる構成であり、従来例のようなヘリカルサイドギヤにロック部材を直接噛み合わせる構成ではない。従って、各ギヤをヘリカルギヤで構成したデファレンシャル装置１でも、ロック解除方向の噛み合いスラスト力が差動ロック機構５３に入力することがない。又、ロックギヤ６１がサイドギヤ１９と別体であるから、ロックギヤ６１に生じた噛み合いスラスト力が差動制限特性に悪影響を与えることも避けられる。

このようにロック解除方向の力が差動ロック機構５３に掛からないことに加えて、カム機構５７によるセルフロック機能が得られるから、アクチュエ−タ５９やクラッチ機構５５などを大型にしないでも、応答性のよい差動ロック操作が行えると共に、悪路などでの不都合なロック解除が防止され、悪路脱出性と悪路走破性などが正常に維持される。

貫通孔７５はデフケ−ス３に設けられている既存の潤滑孔であり、この貫通孔７５をロック部材６３用の貫通孔に利用したから、差動ロック機構５３を組み込むために、デフケ−ス３に新規の加工を施す必要がない。従って、デフケ−ス３の強度低下と加工コストの上昇とが避けられる。

又、ロックギヤ６１の外周がデフケ−ス３の支承部６５に支承され、ロック部材６３との位置合わせが行われているから、クラッチ機構５５の噛み合い不良と抜け不良とが防止され、差動ロックとロック解除とが常に円滑に行われる。

差動をロックしたときは、ロックギヤ６１に掛かるクラッチ機構５５の噛み合い反力Ｆ２が、図１のように、ピニオンギヤ３９をデフケ−ス３に押圧するから、この摩擦抵抗が差動ロック時にピニオンギヤの制止力として働き、迅速にロック状態を得ることができる。またロック状態を維持する場合にも、この摩擦抵抗による差動制止力が加わるので、すなわちトルク感応型の差動制限力が強化され、ロック状態の維持力を高めることができる。

又、ロックギヤ６１はカバ−９の内壁６９の右側まで移動可能であるから、ピニオンギヤ３９の噛み合いスラスト力は、この内壁６９に掛かりロックギヤ６１には入力しない。従って、差動ロックを解除した状態で、差動ロック機構５３と差動制限特性相互の悪影響が避けられる。

更に、差動ロックを解除した状態では、コイルばね９９がロック部材６３をロックギヤ６１から切り離すから、アクチュエ−タ５９が作動していないときの差動ロックが防止される。又、サイドギヤ１９のスラスト力によってロックギヤ６１が多少移動しても、必要がないときにクラッチ機構５５が無用に連結されることが防止される。こうして、差動ロック機構５３の信頼性が高く保たれる。

又、各ピニオンギヤ３９、４１の第２ギヤ部４５、５１と差動ロック機構５３とをサイドギヤ１７、１９のそれぞれ軸方向左側と右側とに配置したから、これらを両方ともサイドギヤ１７、１９の軸方向一側に配置した構成と較べて、デファレンシャル装置１が軸方向に大型化することが避けられ、デフキャリヤへの収納やレイアウトが容易になる。

デファレンシャル装置１は、差動ロック機構５３を取り外せば、差動ロック機能を持たない通常のデファレンシャル装置になる。又、上記のように、既存の潤滑孔を利用して差動ロック機構５３を組付ければ通常のデファレンシャル装置に差動ロック機能を付加することが容易である。こうして、通常のデファレンシャル装置との互換性が維持される。

次に、図７、８により本発明の第２実施形態を説明する。図７はこの実施形態のデファレンシャル装置１０３を示している。左右の方向は図７での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。なお、これらの図面と以下の説明の中で、第１実施形態（デファレンシャル装置１）の部材と同機能の部材には同一の符号を与えると共に、これら同機能部材の説明は省いている。

デファレンシャル装置１０３は車両の前輪側又は後輪側の車軸上に配置される。

図７のように、デファレンシャル装置１０３のデフケ−ス１０５は、ケ−シング本体１０７の左側にカバ−１０９を、右側にストッパ−リング１１１をそれぞれボルトで固定して構成されている。デフケ−ス１０５にはリングギヤが固定されており、このリングギヤはエンジンの駆動力を伝達する動力伝達系の出力ギヤと噛み合っている。こうして、デフケ−ス１０５はエンジンの駆動力によって回転駆動される。

デファレンシャル装置１０３のボス部１１３、１１５はベアリングを介してデフキャリヤの内部に支承されている。デフキャリヤにはオイル溜りが設けられている。

デフケ−ス１０５の内部には、ヘリカルギヤで構成された出力側のサイドギヤ１１７、１１９が配置されている。サイドギヤ１１７の中空のボス部１２１にはフランジ部１２３が一体に形成されている。又、サイドギヤ１１９の中空のボス部１２５はデフケ−ス１０５の支承部１２７によって回転自在に支承されている。サイドギヤ１１７、１１９は互いの間に形成された支承部１２９で自由端を支持しあい、センタ−リングしている。

これらのボス部１２１、１２５はそれぞれ左と右の車軸（出力軸）にスプライン連結されている。

フランジ部１２３とデフケ−ス１０５との間にはスラストワッシャ１３１が配置され、サイドギヤ１１９とデフケ−ス１０５との間にはスラストワッシャ１３３が配置され、サイドギヤ１１７、１１９の間にはスラストワッシャ１３５が配置されている。

デフケ−ス１０５には複数組の収納孔１３７、１３９が周方向に形成されている。これらの収納孔１３７、１３９にはそれぞれヘリカルギヤで構成された長短のピニオンギヤ１４１、１４３が摺動回転自在に収納されている。

長いピニオンギヤ１４１は、第１と第２のギヤ部１４５、１４７とこれらを連結する小径の軸部１４９とからなり、第１ギヤ部１４５はサイドギヤ１１７と噛み合っている。又、短いピニオンギヤ１４３は、互いの間に軸部を持たない第１と第２のギヤ部１５１、１５３からなり、第１ギヤ部１５１はサイドギヤ１１９と噛み合っている。又、各ギヤ１４１、１４３の第２ギヤ部１４７、１５３はサイドギヤ１１７、１１９の軸方向右側で互いに噛み合っている。

長いピニオンギヤ１４１の中心には貫通孔１５５が形成されている。デフケ−ス１０５の外部からストッパ−リング１１１とこの貫通孔１５５を、後述の、操作ロッド１５７が貫通している。ピニオンギヤ１４１は、歯先が収納孔１３７に支承されると共に、この操作ロッド１５７によって貫通孔１５５が支持されている。

デフケ−ス１０５を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンギヤ１４１、１４３からサイドギヤ１１７、１１９を介して左右の車輪に分配され、悪路走行中などに、車輪間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギヤ１４１、１４３の自転によってエンジンの駆動力は左右の車輪に差動分配される。

トルクの伝達中、噛み合い反力により各ピニオンギヤ１４１、１４３の歯先と収納孔１３７、１３９の間で摩擦抵抗が発生し、ピニオンギヤ１４１の貫通孔１５５と操作ロッド１５７の間で摩擦抵抗が発生する。

又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力により、各ピニオンギヤ１４１、１４３の端面とデフケ−ス１０５の間で摩擦抵抗が発生し、スラストワッシャ１３１を介してフランジ部１２３とデフケ−ス１０５との間で、又スラストワッシャ１３３を介してサイドギヤ１１９とデフケ−ス１０５との間で摩擦抵抗が発生し、スラストワッシャ１３５を介してサイドギヤ１１７、１１９の間で摩擦抵抗が発生する。

これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。

デファレンシャル装置１０３において、差動ロック機構１５９はクラッチ機構１６１とカム機構１６３とアクチュエ−タ５９などから構成されている。図７のように、クラッチ機構１６１とカム機構１６３はサイドギヤ１１７、１１９の軸方向左側に配置され、アクチュエ−タ５９はデフケ−ス１０５の右側外部に配置されている。

クラッチ機構１６１は、ロックギヤ１６５（被ロック部材）とリング状のロック部材１６７とから構成されている。

ロックギヤ１６５は、左サイドギヤ１１７（差動回転部材）のフランジ部１２３に形成されている。又、ロック部材１６７は、図７のように、ピニオンギヤ１４１の第１ギヤ部１４５とロックギヤ１６５との間に配置されており、右端側を操作ロッド１５７に対向させている。

このように、クラッチ機構１６１とカム機構１６３はデフケ−ス１０５の内側に配置されている。

図７、８のように、ロック部材１６７には、一側のギヤ部としてのロックギヤ１６５と噛み合う他側のギヤ部としてのギヤ部１６９（クラッチ部）が設けられている。ロック部材１６７が左方に移動すると、ギヤ部１６９がロックギヤ１６５と噛み合ってクラッチ機構１６１が連結され、サイドギヤ１１７の回転ロックによりデファレンシャル装置１０３の差動がロックされる。

ロックギヤ１６５が形成されたフランジ部１２３とロック部材１６７の各外周は、デフケ−ス１０５の支承部１７１でガイドされ、クラッチ機構１６１の係脱を円滑にしている。

カム機構１６３は、図７、８のように、ロック部材１６７とケ−シング本体１０７との間に形成されている。クラッチ機構１６１が連結されると、カム機構１６３にはサイドギヤ１１７からのトルクが入力し、カム力Ｆ１でロック部材１６７をロックギヤ１６５の方向に押圧する。一方、クラッチ機構１６１にはロックギヤ１６５とギヤ部１６９のカム角によって噛み合い反力Ｆ２が生じ、ロック部材１６７を押し返すが、カム機構１６３のカム力Ｆ１はこの噛み合い反力Ｆ２より大きい。

従って、一旦クラッチ機構１６１が連結されると、クラッチ機構１６１はカム力Ｆ１によってセルフロック状態になり、差動ロック状態が維持される。

ロックギヤ１６５とロック部材１６７との間にはコイルばね１７３（付勢部材）が配置されている。このコイルばね１７３はロック部材１６７をクラッチ機構１６１の連結解除側（右方）に付勢している。

リング状のアクチュエ−タ５９は、デフケ−ス１０５のボス部１１５の周囲に配置され、その固定部材８３はデフキャリヤ側に固定されている。ピニオンギヤ１４１を貫通する操作ロッド１５７はリング状の基部１７５と一体に形成されており、この基部１７５の右端部には摺動部材９３がボルト１７７で固定されている。アクチュエ−タ５９の押圧部材８７はこの摺動部材９３と対向している。

アクチュエ−タ５９の圧力室８１にエア圧を供給すると、押圧部材８７が、コイルばね１７３を撓めながら、摺動部材９３と操作ロッド１５７とを介してロック部材１６７を左方へ移動させ、クラッチ機構１６１を連結して差動をロックする。このロック状態は、上記のように、カム機構１６３のセルフロック機能によって維持される。

エア圧の供給を停止すると、コイルばね１７３の付勢力によってクラッチ機構１６１の連結と差動ロックとが解除される。このとき、ロック部材１６７はロックギヤ１６５から完全に切り離される。

デフケ−ス１０５には貫通孔が設けられており、デフケ−ス１０５の回転時と回転停止時とを問わず、オイル溜りのオイルがこれらの貫通孔から内部に流入し、流入したオイルは、収納孔１３７、１３９、各ギヤの噛み合い部、トルク感応型の差動制限力が発生する各摺動部、クラッチ機構１６１やカム機構１６３などに供給され、これらを潤滑する。

こうして、デファレンシャル装置１０３が構成されている。

デファレンシャル装置１０３を搭載した車両は、そのトルク感応型の差動制限機能によって、発進時や加速時のように大きなトルクが掛かった時の車体の挙動が向上する。

又、悪路などで一側車輪が空転したときは、差動ロック機構１５９によって差動をロックすれば、空転車輪からの駆動トルクの逃げが防止され、他側車輪に大きな駆動力が送られて、悪路の脱出性と走破性とが大きく向上する。

デファレンシャル装置１０３は、上記のデファレンシャル装置１と同様に、ヘリカルサイドギヤにロック部材を直接噛み合わせる従来例のような構成ではないから、各ギヤをヘリカルギヤで構成しても、ロック解除方向の噛み合いスラスト力が差動ロック機構１５９に掛からない。これに加えて、カム機構１６３によるセルフロック機能が得られる。

従って、アクチュエ−タ５９やクラッチ機構１６１などを大型にしないでも、応答性のよい差動ロック操作が行えると共に、悪路などでの不都合なロック解除が防止され、悪路脱出性と悪路走破性などが正常に維持される。

上記のように、クラッチ機構１６１を構成するロックギヤ１６５（フランジ部１２３）とロック部材１６７がデフケ−ス１０５の支承部１７１にガイドされているから、差動ロックとロック解除（クラッチ機構１６１の連結と連結解除）は常に円滑に行われる。

差動ロックを解除した状態で、コイルばね１７３の付勢力はロック部材１６７を介してデフケ−ス１０５の受圧面１７９に掛かるから、差動制限特性への悪影響が避けられる。

更に、差動ロックを解除した状態では、コイルばね１７３によってロック部材１６７がロックギヤ１６５から切り離されるから、アクチュエ−タ５９が作動していないときの無用な差動ロックが避けられる。又、噛み合いスラスト力によってサイドギヤ１１７と共にロックギヤ１６５が多少移動しても、必要がないときクラッチ機構１６１が不意に連結されることが防止される。こうして、差動ロック機構１５９の信頼性が高く保たれる。

更に、各ピニオンギヤ１４１、１４３の第２ギヤ部１４７、１５３と差動ロック機構１５９のクラッチ機構１６１とカム機構１６３とをサイドギヤ１１７、１１９の軸方向右側と左側とにそれぞれ配置したから、これらを両方ともサイドギヤ１１７、１１９の軸方向一側に配置した構成と較べて、デファレンシャル装置１０３が軸方向に大型化することが避けられ、デフキャリヤへの収納やレイアウトが容易になる。

デファレンシャル装置１０３から差動ロック機構１５９を取り外せば、差動ロック機能を持たない通常のデファレンシャル装置になる。こうして、通常のデファレンシャル装置との互換性が維持される。

これに加えて、上記のように、クラッチ機構１６１とカム機構１６３とをデフケ−ス１０５の内部に配置したから、デフケ−ス１０５外部への突き出し部が少なく、デフキャリヤへの収納やレイアウトが更に容易になる。

又、ピニオンギヤ１４１の中心を操作ロッド１５７が貫通することによってピニオンギヤ１４１の支持性が向上し、デファレンシャル装置１０３の耐久性が向上する。又、ピニオンギヤ１４１を中空にしただけ、デファレンシャル装置１０３が軽量化し、車両の燃費が向上する。

更に、この貫通孔１５５と操作ロッド１５７の間で噛み合い反力による摩擦抵抗が得られ、この摩擦抵抗によってトルク感応型の差動制限力が強化されている。

これに加えて、サイドギヤ１１７にフランジ部１２３を設けスラストワッシャ１３１との摺動面積を増大させたから、噛み合いスラスト力によるトルク感応型の差動制限力が大きく強化されている。

なお、請求項４の構成で、カム機構をデフケ−スのカバ−とロック部材との間に形成してもよい。

又、本発明において、ピニオンギヤとサイドギヤはヘリカルギヤでなくスパ−ギヤで構成してもよい。

更に、本発明において、一対のピニオンギヤは、第２ギヤ部がサイドギヤの内側で噛み合う等長のピニオンギヤでも、あるいは、両端に設けられた第２ギヤ部がサイドギヤの軸方向両側で噛み合う等長のピニオンギヤでもよい。

本発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（前輪側の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）、リヤデフ（後輪側の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）、センタ−デフ（エンジンの駆動力を前輪側と後輪側に分配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。

本発明の第１実施形態を示す断面図である。 図１のＡ矢視図であり、カバ−９の正面図である。 第１実施形態に用いられた差動ロック機構の断面図である。 第１実施形態に用いられたクラッチ機構とカム機構の展開図であり、差動ロックの解除状態を示す。 第１実施形態に用いられたクラッチ機構とカム機構の展開図であり、クラッチ機構が連結され、カム機構が作動を開始した状態を示す。 第１実施形態に用いられたクラッチ機構とカム機構の展開図であり、カム機構のカム力によるクラッチ機構のセルフロック状態を示す。 本発明の第２実施形態を示す断面図である。 第２実施形態に用いられたクラッチ機構とカム機構の展開図であり、図７のＢ−Ｂ断面図である。 第１の従来例の断面図である。 第２の従来例の断面図である。

符号の説明

１、１０３ デファレンシャル装置
３、１０５ デフケ−ス
１７、１１９ 出力側サイドギヤ
１９、１１７ 出力側サイドギヤ（差動回転部材）
３５、３７、１３７、１３９ 収納孔
３９、４１、１４１、１４３ ピニオンギヤ
４３、４９、１４５、１５１ 第１ギヤ部
４５、５１、１４７、１５３ 第２ギヤ部
４７、１４９ 軸部
５５、１６１ クラッチ機構
５７、１６３ カム機構
５９ アクチュエ−タ
６１、１６５ ロックギヤ（被ロック部材）
６３、１６７ ロック部材
６５ 支持部
６９ 内壁
７５ デフケ−スの貫通孔
７７、７９、１６５、１６９ ギヤ部（クラッチ部）
９９、１７３ コイルばね（付勢部材）
１０７ ケ−シング本体
１０９ カバ−
１２３ フランジ部
１５５ ピニオンギヤの貫通孔
１５７ 操作ロッド（操作部材）

Claims (4)

1. エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフケースの内部で回転自在に支承された一対の出力側サイドギヤと、これらサイドギヤの径方向外側に配置されサイドギヤと各別に噛み合う第１ギヤ部及び互いに噛み合う第２ギヤ部を有する少なくとも一対のピニオンギヤと、デフケースに形成され各ピニオンギヤを摺動回転自在に収納する収納孔と、デフケースに対する差動回転部材に回転方向に連結されロックに用いられる他側のギヤ部を有する被ロック部材と、デフケースと一体に回転すると共にロックに用いられる一側のギヤ部を有するロック部材と、前記ピニオンギヤの端面側でかつ前記サイドギヤに形成されたボス部の外周側で前記一側のギヤ部と前記他側のギヤ部とが対向して設けられ、ロック部材を介して被ロック部材をデフケースにロックし、差動回転をロックするクラッチ機構と、クラッチ機構を連結操作するアクチュエータと、クラッチ機構が連結されると差動トルクを受けてクラッチ機構の連結力を増大させるカム機構とを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
2. デフケ−スにロック部材の貫通孔が設けられ、カム機構がこの貫通孔とロック部材との間に形成された請求項１のデファレンシャル装置。
3. 被ロック部材が、差動回転部材であるサイドギヤと噛み合って連結されると共にピニオンギヤの端部と対向しながらデフケ−ス内壁の外側に配置され、ロック部材のクラッチ部が貫通孔の内側にあり、カム機構が、貫通孔の回転方向壁面とロック部材の回転方向側面との間に形成された請求項２のデファレンシャル装置。
4. クラッチ機構の連結が解除されると、ロック部材をクラッチ機構の連結解除側に移動させる付勢部材を設けた請求項１ないし３のいずれかのデファレンシャル装置。

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