JP2007002984A - Differential device with differential restricting mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラネタリギヤ機構を有する差動装置に関し、詳しくはプラネタリギヤ機構の入力側、或は出力側の何れかの要素に作用するトルクに応じて差動制限トルクを発生させる差動制限機構付き差動装置に関する。 The present invention relates to a differential device having a planetary gear mechanism, and more specifically, a differential with a differential limit mechanism that generates a differential limit torque in accordance with torque acting on either an input side or an output side element of the planetary gear mechanism. It relates to a moving device.
従来から、フルタイム式の4輪駆動車では、センタデファレンシャルとしてプラネタリギヤ機構を用いたものが知られている。又、この種のセンタデファレンシャルには、センタデファレンシャルに作用するトルクに応じて前後輪の差動を制限することで、トルク配分を適切に行う差動制限機構を併設するものが多い。 Conventionally, a full-time four-wheel drive vehicle using a planetary gear mechanism as a center differential is known. Many of these types of center differentials are also provided with a differential limiting mechanism for appropriately distributing torque by limiting the differential between the front and rear wheels in accordance with the torque acting on the center differential.
例えば、特許文献1(特開2004−225716号公報)には、トルク感応型差動制限機構を備える差動装置が開示されている。すなわち、この文献では、プラネタリギヤ機構を構成するリングギヤ部材を入力側リングギヤ部材と出力側リングギヤ部材とに二分割し、入力側リングギヤ部材をプラネタリピニオンに噛合させ、出力側リングギヤ部材をクラッチ部材を介してサンギヤ軸に連設させると共に、入力側リングギヤ部材と出力側リングギヤ部材との間にドグを設ける。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-225716) discloses a differential device including a torque-sensitive differential limiting mechanism. That is, in this document, the ring gear member constituting the planetary gear mechanism is divided into an input side ring gear member and an output side ring gear member, the input side ring gear member is engaged with the planetary pinion, and the output side ring gear member is connected via the clutch member. In addition to being connected to the sun gear shaft, a dog is provided between the input side ring gear member and the output side ring gear member.
そして、入力側リングギヤ部材に走行時の抵抗によって生じる入力トルクが印加され、ドグのカム面に軸方向に作用するカムスラスト力が発生すると、出力側リングギヤ部材がプレッシャプレートを介してクラッチ部材に押圧力を付加する。その結果、入力トルクに応じた差動制限が得られる。
ところで、上述した文献に開示されている技術では、ドグのカム面が線形であるため、クラッチ部材に付加される押圧力は、入力トルクにほぼ比例した値となる。 By the way, in the technique disclosed in the above-mentioned document, since the dog cam surface is linear, the pressing force applied to the clutch member has a value substantially proportional to the input torque.
しかし、押圧力を入力トルクに比例して変化させた場合、入力トルクが低く、クラッチ部材に対する押圧力を殆ど必要としない領域でも相対的に高い押圧力が発生するため、引きずり抵抗によるトルク損失が発生し易くなる不都合がある。 However, when the pressing force is changed in proportion to the input torque, the input torque is low, and a relatively high pressing force is generated even in a region where almost no pressing force is applied to the clutch member. Therefore, torque loss due to drag resistance is reduced. There is an inconvenience that occurs easily.
一方、入力トルクの高い領域では差動制限を必要とするが、押圧力を入力トルクに比例して変化させた場合、充分な押圧力を得ることができず、良好な差動制限の効果を得ることができない不都合がある。 On the other hand, differential restriction is required in a region where the input torque is high. However, if the pressing force is changed in proportion to the input torque, sufficient pressing force cannot be obtained, and a good differential limiting effect can be obtained. There are inconveniences that cannot be obtained.
本発明は、上記事情に鑑み、差動制限を実行するクラッチ部材に付加する押圧力を、入力トルクが小さいときは低く設定して不必要な差動制限トルクの発生を抑制、かつ引きずり抵抗によるトルク損失を低減し、又、入力トルクが大きいときは押圧力を高く設定して良好な差動制限効果を得ることのできる差動制限機構付き差動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention suppresses the generation of unnecessary differential limiting torque by setting the pressing force applied to the clutch member that executes differential limiting to be low when the input torque is small, and is based on drag resistance. It is an object of the present invention to provide a differential device with a differential limiting mechanism that can reduce torque loss and can obtain a good differential limiting effect by setting a high pressing force when the input torque is large.
上記目的を達成するため本発明による差動制限機構付き差動装置は、エンジンからの駆動トルクを入力軸を介してプラネタリギヤ機構に伝達し、該プラネタリギヤ機構を介して第1の出力軸と第2の出力軸とに対してトルク配分する差動装置において、上記入力軸と上記第1の出力軸と上記第2の出力軸との何れかに連設する第1の回転部材と、上記入力軸と上記第1の出力軸と上記第2の出力軸のうち上記第1の回転部材を除く何れかの軸に連設する第2の回転部材と、上記第1の回転部材と上記第2の回転部材との間に介装したクラッチ部材と、上記クラッチ部材を一方から押圧すると共に上記第1の回転部材に連設する第1のプレッシャプレートと、上記クラッチ部材を他方から押圧する第2のプレッシャプレートとを備え、上記第1の回転部材を入力側回転部材と出力側回転部材とに二分割すると共に、上記出力側回転部材を軸方向へスライド自在に設け、上記入力側回転部材と上記出力側回転部材との対向面にドグを設けると共に該ドグの噛合面をカム面とし、上記カム面を、上記入力トルクが小さいときは上記クラッチ部材に付加する押圧力を小さい傾きで変化させ、該入力トルクが大きいときは該押圧力を大きな傾きで変化させる形状に形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a differential device with a differential limiting mechanism according to the present invention transmits drive torque from an engine to a planetary gear mechanism via an input shaft, and the first output shaft and the second output via the planetary gear mechanism. In the differential device that distributes torque to the output shaft, a first rotating member connected to any one of the input shaft, the first output shaft, and the second output shaft, and the input shaft A second rotating member connected to any one of the first output shaft and the second output shaft excluding the first rotating member, the first rotating member, and the second output shaft. A clutch member interposed between the rotary member, a first pressure plate that presses the clutch member from one side and that is connected to the first rotary member, and a second that presses the clutch member from the other side. A pressure plate, the first The rotating member is divided into an input-side rotating member and an output-side rotating member, and the output-side rotating member is slidable in the axial direction, and the dog is placed on the opposing surface of the input-side rotating member and the output-side rotating member. When the input torque is small, the pressing force applied to the clutch member is changed with a small inclination, and when the input torque is large, the dog engagement surface of the dog is a cam surface. It is characterized in that it is formed into a shape that changes with a large inclination.
本発明によれば、入力トルクが小さいときは、差動制限を実行するクラッチ部材に付加する押圧力が小さい傾きで変化されるので、不必要な差動制限トルクの発生を抑制することができ、且つ引きずり抵抗によるトルク損失が低減され、又、入力トルクが大きいときは押圧力が大きな傾きで変化されるので、良好な差動制限効果を得ることができる。 According to the present invention, when the input torque is small, the pressing force applied to the clutch member that executes the differential limitation is changed with a small inclination, so that the generation of unnecessary differential limiting torque can be suppressed. In addition, torque loss due to drag resistance is reduced, and when the input torque is large, the pressing force is changed with a large slope, so that a good differential limiting effect can be obtained.
以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図1〜図7に本発明の第1形態を示す。図1は差動装置の軸方向に沿った断面側面図、図2、図3はリングギヤ部材の要部側面図である。尚、以下においては、エンジントルクを前後輪へ配分するいわゆるセンタデファレンシャル装置に、本形態による差動制限機構付き差動装置1を採用した場合を例示して説明する。又、伝達トルクを説明するに際しては、便宜的に、図面左側を前輪(前)側、右側を後輪(後)側として説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional side view of the differential device along the axial direction, and FIGS. In the following, a case where the
この差動制限機構付き差動装置1は、前後輪間の差動を吸収する機構として、プラネタリギヤ機構を備えている。このプラネタリギヤ機構は円筒状のデフケース2に収容されている。このデフケース2の前端に突出する入力軸3の基部に、プラネタリギヤ機構を構成するプラネタリキャリア4が一体形成されている。尚、この入力軸3に、トランスミッションの出力軸(図示せず)が結合される。
The
又、第2の回転部材としてのサンギヤ軸5が、デフケース2と同軸上に配設されている。このサンギヤ軸5の前端は、入力軸3内に相対回転自在に挿通支持されて、第1の出力軸であるフロントドライブ軸(図示せず)と一体結合される。
Further, a
更に、デフケース2の内周に、第1の回転部材であるリングギヤ部材6が、デフケース2に対して相対摺動自在に支持されている。このリングギヤ部材6は円筒状に形成されており、前方へ開口する入力側の開口端がプラネタリキャリア4の内側面に対し、ニードルベアリング或はワッシャ等の軸受け部材7を介して当接されている。
Further, a
一方、サンギヤ軸5に対して、後方から、第2の出力軸であるリヤドライブ軸8が同軸上に挿通され、このリヤドライブ軸8の先端部が、サンギヤ軸5の内周に軸受け21を介して相対回転自在に軸支されている。
On the other hand, a
又、このリヤドライブ軸8の後部にボス部8bが突設され、このボス部8bに軸受け9が嵌合されている。ボス部8bは軸受け9を介して、図示しないトランスミッションケースに回動自在に支持される。尚、このリヤドライブ軸8に形成されているリヤドライブギヤ8cは、リダクションギヤ(図示せず)を介して、後輪側へ延出されているトランスファ軸に連設されており、このトランスファ軸がプロペラ軸及びリヤデフ装置を介して後輪軸に連設される。
Further, a
リングギヤ部材6とサンギヤ軸5との後方へ延出されている端部に、クラッチ部材としての湿式多板クラッチ10が配設されている。この湿式多板クラッチ10は、リングギヤ部材6の延出部に形成されているクラッチドラム20と、サンギヤ軸5の延出部に形成されているクラッチハブ22と、このクラッチドラム20とクラッチハブ22との間に、所定間隔を開けて交互に配設されているドライブプレート10a,10bとを有している。
A wet
更に、リングギヤ部材6の中途に、湿式多板クラッチ10の交互に配列されたプレート10a,10bを前方から後方へ押圧する、第1のプレッシャプレートとしての前側プレッシャプレート6dが突設されている。又、所定に配列されたプレート10a,10bの後端面に、第2のプレッシャプレートとしての後側プレッシャプレート30が対設されている。この後側プレッシャプレート30の外周が、リングギヤ部材6に形成されているクラッチドラム20にスプライン嵌合され、又、ボス部30aがリヤドライブ軸8にスプライン嵌合されている。
Further, in the middle of the
更に、サンギヤ軸5の外周とリングギヤ部材6の内周との間に、複数(例えば6個)のプラネタリピニオン軸11が等間隔で配設されており、このプラネタリピニオン軸11に形成されているプラネタリピニオン11aが、サンギヤ軸5に形成されているサンギヤ5bと、リングギヤ部材6に形成されているリングギヤ6cとに噛合されている。
Further, a plurality of (for example, six)
又、このプラネタリピニオン軸11の両端が、互いに対向配設されているプラネタリキャリア4,12に軸受けを介して回動自在に支持されている。尚、この両プラネタリキャリア4,12は、プラネタリピニオン軸11と干渉しない部位で、連結部材を介して一体結合されている。
Further, both ends of this
一方、リングギヤ部材6は、入力側回転部材としての入力側リングギヤ部材6aと、出力側回転部材としての出力側リングギヤ部材6bとに二分割されている。入力側リングギヤ部材6aに、プラネタリピニオン11aに噛合するリングギヤ6cが形成されており、出力側リングギヤ部材6bに前側プレッシャプレート6d、及びクラッチドラム20が形成されている。
On the other hand, the
出力側リングギヤ部材6bは、デフケース2の内周に支持されて軸方向へのスライドが許容されている。又、この入力側リングギヤ部材6aと出力側リングギヤ部材6bとの対向面間にドグ15が設けられている。
The output side
図2、図3に示すように、ドグ15は、入力側リングギヤ部材6aの端面の円周上に一定の間隔で形成されている入力側ドグ歯13と、この入力側ドグ歯13に噛合すると共に、出力側リングギヤ部材6bの端面の円周上に一定間隔で形成されている出力側ドグ歯14とで構成されている。尚、図においては、前進走行時の回転方向を紙面上方から下方への流れとして示す。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
又、この入力側ドグ歯13の歯面が、2段の異なるカム角を有する線形状のカム面13a,13bで形成されている。一方、この入力側ドグ歯13に噛合する出力側ドグ歯14の歯面に、各カム面13a,13bに接触する曲線状のカム受け面14aが形成されている。
The tooth surface of the input-
入力側ドグ歯13の歯元側に形成されている1段目のカム面13aと、このカム面13aに摺接するカム受け面14aとの間のカム角(ドグ歯13,14を展開したときのドグ歯14のスラスト方向の軸と両カム面13a,14a間の接線方向の軸との間の角度)θ1が比較的緩やかな角度に設定されており、又、歯先側に形成されている2段目のカム面13bとカム受け面14aとの間のカム角(ドグ歯13,14を展開したときのドグ歯14のスラスト方向の軸と両カム面13b,14a間の接線方向の軸との間の角度)θ2が比較的急な角度に設定されている。
Cam angle between the first-stage cam surface 13a formed on the base side of the input-
この各カム角θ1,θ2は、入力側ドグ歯13の入力トルクと出力側ドグ歯14に連設する出力側リングギヤ部材6bを介して湿式多板クラッチ10に付加すべき押圧力との関係を、実験或いはシミュレーションなどから求め、最適な値となるように設定されている。
The cam angles θ1 and θ2 are related to the input torque of the input
入力側リングギヤ部材6aを回転させると、この回転が互いに噛合するドグ歯13,14を介して出力側リングギヤ部材6bに伝達される。入力側リングギヤ部材6aの入力トルクが小さい場合、入力側ドグ歯13の1段目のカム面13aが、出力側ドグ歯14のカム受け面14aに係合して、出力側リングギヤ部材6bをスラスト方向へ押圧する。1段目のカム面13aとカム受け面14aとの間のカム角θ1が緩角度に設定されているため、入力トルクの上昇に比例してスラスト方向へ緩やかに移動する。そして、入力側リングギヤ部材6aの入力トルクが増加すると、入力側ドグ歯13の2段目のカム面13bが、出力側ドグ歯14のカム受け面14aに係合して、出力側リングギヤ部材6bをスラスト方向へ押圧する。尚、図2、図3にはドライブ走行時の各ドグ歯13,14の噛合状態が示されており、コースト走行時は、逆の歯面どうしが噛合される。
When the input side
その結果、図4(a)に実線で示すように、湿式多板クラッチ10に付加する押圧力は、1段目のカム面13aによる押圧では低く、2段目のカム面13bによる押圧では高くなる。尚、同図の一点鎖線で示されている特性は、入力側ドグ歯のカム面が線形の従来の線形カムにおける入力トルクと押圧力との関係を示している。又、破線で示す特性は、後述する第2形態のカム面が非線形カムの場合の入力トルクと押圧力との関係が示されている。 As a result, as indicated by a solid line in FIG. 4A, the pressing force applied to the wet multi-plate clutch 10 is low when pressed by the first stage cam surface 13a and high when pressed by the second stage cam surface 13b. Become. The characteristic indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3 shows the relationship between the input torque and the pressing force in a conventional linear cam in which the cam surface of the input-side dog teeth is linear. The characteristic indicated by the broken line indicates the relationship between the input torque and the pressing force when the cam surface of the second embodiment described later is a non-linear cam.
一方、湿式多板クラッチ10の後方に、電子制御型差動制限装置31が配設されている。尚、この電子制御型差動制限装置31の構成については、本出願人が先に提出した特開平6−320973号公報に詳述されている。
On the other hand, an electronically controlled differential limiting
電子制御型差動制限装置31の構成について簡単に説明する。この電子制御型差動制限装置31は、電磁コイル32を収容する電磁石33を有し、又、この電磁石33の前方に、その外周をデフケース2の後端部にスプライン嵌合された装置側プレッシャプレート34が対設されており、この電磁石33と装置側プレッシャプレート34との間に、クラッチプレート35が配設されている。
The configuration of the electronically controlled differential limiting
このクラッチプレート35はドライブプレートとドリブンプレートとを所定間隔を開けて交互に配設されて構成されており、ドライブプレートの外周がデフケース2の内周にスプライン嵌合され、一方、ドリブンプレートの内周がクラッチハブ36にスプライン嵌合されている。尚、符号38は電磁石33を軸受けを介して支持するドラムであり、このドラム38はリヤドライブ軸8に軸受けを介して回動自在に支持されている。
The
クラッチハブ36は、後側プレッシャプレート30のボス部30aに回転自在で、且つ軸方向への移動が規制された状態で外装されている。
The
又、このクラッチハブ36と後側プレッシャプレート30との間にカムボール37が介装されている。クラッチハブ36と後側プレッシャプレート30との対向面には、カムボール37を収容するカム溝が形成されており、クラッチハブ36と後側プレッシャプレート30との間に差回転が生じると、後側プレッシャプレート30を前方へ押圧するようなカムスラスト力が発生する。
A
そして、図示しない制御ユニットから電磁石33に収容されている電磁コイル32に対して制御電流を通電すると、電磁石33が励磁されて、装置側プレッシャプレート34が吸引され、装置側プレッシャプレート34と電磁石33との間に介装されているクラッチプレート35が、制御電流値に応じたカムスラスト力で締結される。
When a control current is applied to the
尚、制御ユニットでは、各車輪の回転速度を検出する車輪速センサや、前後加速度センサ等、車両の挙動を検出するセンサ類で検出した値に基づいて、後側プレッシャプレート30に対するカムスラスト力を設定する。
The control unit sets the cam thrust force for the
次に、このような構成による本形態の作用について説明する。
前進走行時において、変速機にて所定に変速されて出力軸から出力される駆動トルクは、この出力軸に結合されている差動装置1の入力軸3に入力され、この入力軸3に連設するプラネタリキャリア4,12を介して、このプラネタリキャリア4,12に支持されているプラネタリピニオン軸11を公転させる。
Next, the effect | action of this form by such a structure is demonstrated.
During forward travel, the drive torque that is shifted by the transmission and output from the output shaft is input to the
このプラネタリピニオン軸11に形成されているプラネタリピニオン11aは、サンギヤ軸5に形成されているサンギヤ5bとリングギヤ部材6に形成されているリングギヤ6cとに噛合されている。又、サンギヤ軸5がフロントドライブ軸(図示せず)に結合され、一方、リングギヤ部材6の出力側が後側プレッシャプレート30を介してリヤドライブ軸8にスプライン嵌合されている。
The planetary pinion 11 a formed on the
従って、変速機から出力された駆動トルクは、このプラネタリピニオン軸11により、サンギヤ軸5側とリングギヤ部材6側とに、サンギヤ5bとリングギヤ6cとのギヤ比で決定される配分比率(例えば、前輪4:後輪6)で配分され、前後輪へ伝達されて4輪駆動走行が行われる。
Accordingly, the drive torque output from the transmission is distributed by the
ところで、リングギヤ部材6の入力側リングギヤ部材6aには、プラネタリギヤ機構によって所定に配分された駆動トルクが伝達されており、一方、出力側リングギヤ部材6bには、走行時の抵抗(走行抵抗、加速抵抗等)によって生じるトルクが印加されているため、この両者の分割面に設けたドグ15のドグ歯13,14間には、図3に示すように、回転方向に作用する伝達トルクTFと軸方向に作用するカムスラスト力TSとが発生する。
By the way, the drive torque distributed to the input side
この場合、入力側リングギヤ部材6aの入力側端面は、プラネタリキャリア4の内側面に軸受け部材7を介して当接されて軸方向への移動が規制されているため、両ドグ歯13,14間に発生したカムスラスト力TSにて、出力側リングギヤ部材6bが後方へ押圧移動される。
In this case, the input side end face of the input side
その際、入力側ドグ歯13の歯元側に形成されている1段目のカム面13aとカム受け面14aとの間のカム角θ1が緩角度に設定されている。そのため、1段目のカム面13aにてスラスト方向へ押圧される出力側ドグ歯14のカム受け面14aに発生するカムスラスト力TSは緩やかに上昇される。従って、図4(a)に実線で示すように、入力側ドグ歯13からの入力トルクを受けて、湿式多板クラッチ10で発生する差動制限トルクも緩やかに上昇する。
At this time, the cam angle θ1 between the first-stage cam surface 13a formed on the base side of the input-
入力側ドグ歯13に印加される入力トルクが小さい状態では、プラネタリギヤ機構の差動を制限する必要は殆ど無く、従って、湿式多板クラッチ10に付加する押圧力を低くすることで、不必要な差動制限トルクの発生を押えることができ、湿式多板クラッチ10の引きずり抵抗が低減され、その分、トルク損失を改善することができる。
In a state where the input torque applied to the input
そして、図3に示すように、入力側ドグ歯13に印加される入力トルクが次第に大きくなり、出力側ドグ歯14に発生するカムスラスト力TSが大きくなるに従い、出力側ドグ歯14はスラスト方向へ更に移動し、出力側ドグ歯14のカム受け面14aが、入力側ドグ歯13の歯先側に形成されている2段目のカム面13bに噛合する。この2段目のカム面13bとカム受け面14aとの間のカム角θ2は急角度に設定されている。
As shown in FIG. 3, as the input torque applied to the input-
そのため、2段目のカム面13bにてスラスト方向へ押圧される出力側ドグ歯14のカム受け面14aに発生するカムスラスト力TSは、出力側ドグ歯14に印加される入力トルクに対して大きく変化することになる。従って、図4(a)に実線で示されているように、湿式多板クラッチ10に発生する差動制限トルクも急上昇する。
Therefore, the cam thrust force TS generated on the cam receiving surface 14a of the output
入力側ドグ歯13に印加される入力トルクが大きい状態では、押圧力を大きくし、プラネタリギヤ機構の差動を早期に制限することで、良好な走行性能を得ることができる。すなわち、この出力側リングギヤ部材6bに発生するカムスラスト力TSが大きくなると、この出力側リングギヤ部材6bに一体形成されている前側プレッシャプレート6dが、湿式多板クラッチ10の、交互に配設されているドライブプレート10aとドリブンプレート10bとを、後側プレッシャプレート30に押し付け、図4(a)に実線で示す差動制限トルクを湿式多板クラッチ10に徐々に発生させる。
In a state where the input torque applied to the input-
湿式多板クラッチ10に差動制限トルクが発生すると、リヤドライブ軸8に後側プレッシャプレート30を介して直結されている出力側リングギヤ部材6bとサンギヤ軸5に一体形成されているクラッチハブ22との間に、湿式多板クラッチ10を介してトルク経路がバイパス形成される。
When a differential limiting torque is generated in the wet multi-plate clutch 10, an output side
その結果、フロントドライブ軸に連結されているサンギヤ軸5とリヤドライブ軸8との間で、この両者の回転数NF,NRの大きい方から小さい方へ、湿式多板クラッチ10にて形成されたトルク経路を介して、一定割合のトルク移動が行われる。尚、湿式多板クラッチ10に発生する差動制限トルク(クラッチ締結力)は、各プレート10a,10bの枚数に応じて適宜設定することが可能である。
As a result, the wet multi-plate clutch 10 is formed between the
一方、コースト走行においては、後輪側からの駆動トルクがリヤドライブ軸8、後側プレッシャプレート30を介して出力側リングギヤ部材6bに印加されるため、出力側リングギヤ部材6bに形成されている出力側ドグ歯14のコースト側(図2、図3の下側)のカム受け面14aが、入力側リングギヤ部材6aの入力側ドグ歯13に形成されているコースト側(図2、図3の上側)のカム面13a或いは13bを押圧する。
On the other hand, in coasting, the driving torque from the rear wheel side is applied to the output side
すると、入力側リングギヤ部材6aからの反作用により、出力側リングギヤ部材6bがカムスラスト力TSにて押圧され、上述と同様、湿式多板クラッチ10に、入力トルクが小さい状態では、入力側ドグ歯13の1段目のカム面13aの押圧力によって発生する比較的低い押圧力によって、又、入力トルクが大きい状態では、2段目のカム面13bにより発生する比較的大きい押圧力によって、湿式多板クラッチ10に差動制限トルクが発生し、リヤドライブ軸8とサンギヤ軸5との間にトルク経路がバイパス形成される。
Then, due to the reaction from the input side
その結果、リヤドライブ軸8とサンギヤ軸5との間で、この両者の回転数NR,NFの大きい方から小さい方へトルク経路を介して、一定割合のトルク移動が行われる。
As a result, a constant rate of torque movement is performed between the
次に、図5〜図7を用いて、前輪側回転数NFと後輪側回転数NRとの関係から、前輪側へ伝達される伝達トルク(以下「前輪側伝達トルクTF」と称する)と、後輪側へ伝達される駆動トルク(以下「後輪側伝達トルクTR」と称する)の変化について説明する。 Next, referring to FIG. 5 to FIG. 7, the transmission torque transmitted to the front wheel side (hereinafter referred to as “front wheel side transmission torque TF”) from the relationship between the front wheel side rotational speed NF and the rear wheel side rotational speed NR. Next, a change in driving torque transmitted to the rear wheel side (hereinafter referred to as “rear wheel side transmission torque TR”) will be described.
先ず、駆動トルクがほとんど作用していない場合、すなわち、例えば、実走行ではカーブに進入する際にアクセルペダルを解放した場合等の状態では、互いに噛合しているドグ15のドグ歯13,14に作用するトルクが減少するため、軸方向へのカムスラスト力TSが減少し、湿式多板クラッチ10は小さな差動制限トルクしか発生しない。
First, when the driving torque is hardly applied, that is, for example, when the accelerator pedal is released when entering the curve in actual traveling, the
そのため、カーブへの進入の際にステアリングを操作して旋回しようとするときに、プラネタリギヤ機構により前後輪の回転差がなめらかに吸収され、スムーズな旋回を行うことができる。 Therefore, when turning the steering wheel when entering the curve, the planetary gear mechanism smoothly absorbs the difference in rotation between the front and rear wheels, thereby enabling smooth turning.
次に、図5に示すように、駆動トルクが作用しながら前輪側回転数NFと後輪側回転数NRとが等しい状態から、前輪側回転数NFが後輪側回転数NRよりも大きくなろうとする状態、すなわち、実走行ではカーブに進入した後、アクセルペダルを踏込んで加速した場合に生じるアンダーステア等の状態では、アクセルペダルの踏込み量の応じた入力トルクが、互いに噛合しているドグ歯13、14に作用することで、入力側リングギヤ部材6aの入力側ドグ歯13に形成されているカム面13a或いは13bが、出力側リングギヤ部材6bの出力側ドグ歯14に形成されているカム受け面14aを押圧するため、軸方向へのカムスラスト力TSが発生し、このカムスラスト力TSによって、出力側リングギヤ部材6bが後方(図2の右方向)へ押圧移動され、湿式多板クラッチ10に押圧力を付加する。
Next, as shown in FIG. 5, the front wheel side rotational speed NF becomes larger than the rear wheel side rotational speed NR from the state where the front wheel side rotational speed NF and the rear wheel side rotational speed NR are equal while the driving torque is applied. In an understeering state that occurs when the vehicle is about to be driven, i.e. understeering when the accelerator pedal is depressed and accelerated after actually entering the curve, the input torque corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal is engaged with each other. 13 and 14, the cam surface 13 a or 13 b formed on the input
すると、湿式多板クラッチ10に差動制限トルクが発生し、湿式多板クラッチ10を介してサンギヤ軸5とリヤドライブ軸8との間にトルク経路がバイパス形成され、図5に中線で示す矢印のように、サンギヤ軸5に入力された駆動トルクの一部が、湿式多板クラッチ10を介してリヤドライブ軸8側へ伝達される。そのため、このリヤドライブ軸8には、リングギヤ部材6を介して入力される駆動トルク(細線の矢印で示す)と、上述したサンギヤ軸5から入力される駆動トルク(中線の矢印で示す)とが合算された伝達トルクTR(太線の矢印で示す)が入力される。
Then, differential limiting torque is generated in the wet multi-plate clutch 10, and a torque path is bypassed between the
その結果、アンダーステア等の状態では、前輪側へ伝達される駆動トルクが減少するためアンダーステアが抑制でき、良好なハンドル操作を行うことが可能となる。 As a result, in a state such as understeering, the driving torque transmitted to the front wheels decreases, so that understeering can be suppressed and a favorable steering operation can be performed.
又、図6に示すように、駆動トルクが作用しながら前輪側回転数NFと後輪側回転数NRとが等しい状態から、後輪側回転数NRが前輪側回転数NFよりも大きくなろうとする状態、すなわち、カーブを加速走行中に、後輪が横滑りした場合等の状態では、アクセルペダルの踏込み量に応じたトルクがドグ15のドグ歯13、14に作用することで、入力側リングギヤ部材6aに形成されている入力側ドグ歯13のカム面13a或いは13bが、出力側リングギヤ部材6bの出力側ドグ歯14に形成されているカム受け面14aを押圧して軸方向へのカムスラスト力TSが発生する。
Further, as shown in FIG. 6, from the state where the front wheel side rotational speed NF and the rear wheel side rotational speed NR are equal while the driving torque is applied, the rear wheel side rotational speed NR is likely to be larger than the front wheel side rotational speed NF. In a state where the rear wheel slips while accelerating on a curve, torque corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal acts on the
すると、このカムスラスト力TSによって、湿式多板クラッチ10が締結されて、デフケース2とリヤドライブ軸8との間にトルク経路がバイパス形成され、図6に中線で示す矢印のように、出力側リングギヤ部材6bに入力された駆動トルクの一部が、当該トルク経路を経てサンギヤ軸5に入力される。
Then, by this cam thrust force TS, the wet multi-plate clutch 10 is engaged, and a torque path is bypassed between the
その結果、サンギヤ軸5には、プラネタリピニオン軸11から入力される駆動トルク(細線の矢印で示す)と、湿式多板クラッチ10を介して出力側リングギヤ部材6b側から入力される駆動トルク(中線で示す)とが合算された伝達トルクTF(太線の矢印で示す)が入力される。
As a result, the
従って、例えばカーブを走行中に後輪が横滑りする場合等の状態では、後輪側伝達トルクTRが低減されるため、横滑りが抑制されて良好な走行性を得ることができる。 Therefore, for example, in a state where the rear wheel slides sideways while traveling on a curve, the rear-wheel-side transmission torque TR is reduced, so that the side slip is suppressed and good traveling performance can be obtained.
ところで、雪路等の低μ路の路面での発進及び走行の際に前後輪の一方がスリップした場合は、走行時の抵抗(走行抵抗、加速抵抗等)によって生じるトルクは小さいため、入力側ドグ歯13の1段目のカム面13aが出力側ドグ歯14に形成されているカム受け面14aを押圧して発生させるカムスラスト力TSは小さく、従って、湿式多板クラッチ10に付加する押圧力も低いため差動制限がほとんど作用せず、路面のグリップ力が著しく低下してしまう。
By the way, when one of the front and rear wheels slips when starting and running on a road surface of a low μ road such as a snowy road, the torque generated by running resistance (running resistance, acceleration resistance, etc.) is small. The cam thrust force TS generated when the first cam surface 13a of the
このような状況では、電子制御型差動制限装置31が作動して前後輪の差動を積極的に制限する。この電子制御型差動制限装置31は、各車輪の回転速度(車輪速)を検出する車輪速センサを有しており、この各車輪速センサで車輪のスリップを検出した場合、湿式多板クラッチ10を締結動作させて、前後輪の差動を制限する。
In such a situation, the electronically controlled differential limiting
すると、例えば、後輪がスリップしている場合(TR≒0、且つNR>0)、図7に、白抜きの矢印で示すように、後輪側の駆動トルクが、湿式多板クラッチ10を介して、サンギヤ軸5側へ伝達されるため、後輪のスリップが抑制される。 Then, for example, when the rear wheel is slipping (TR≈0 and NR> 0), as shown by the white arrow in FIG. Therefore, the rear wheel slip is suppressed.
一方、前輪がスリップしている場合(TF≒0、且つNF>0)は、図7に、ハッチングの矢印で示すように、前輪側の駆動トルクが、湿式多板クラッチ10を介して、リヤドライブ軸8側へ伝達されるため、前輪のスリップが抑制される。
On the other hand, when the front wheels are slipping (TF≈0 and NF> 0), as shown by the hatched arrows in FIG. Since it is transmitted to the
このように、本形態では、ドグ15にて必要な差動制限トルクを発生できない領域は、電子制御型差動制限装置31を作動させて積極的に差動制限することで、雪路等の低μ路の路面での発進及び走行の際にも、スリップが抑制されて良好な走行性能を得ることができる。
As described above, in this embodiment, the region where the differential limiting torque necessary for the
次に、図4(b)に示す特性図を用いて、前輪側回転数NF及び後輪側回転数NRと、前輪側伝達トルクTF及び後輪側伝達トルクTRとの関係を説明する。 Next, the relationship between the front wheel side rotational speed NF and the rear wheel side rotational speed NR, and the front wheel side transmission torque TF and the rear wheel side transmission torque TR will be described using the characteristic diagram shown in FIG.
前輪側回転数NFと後輪側回転数NRとの回転数が等しく湿式多板クラッチ10によるトルク伝達が行われない場合、図の中央に実線で示すように、プラネタリギヤ機構により設定されるトルク配分で、前輪側伝達トルクTFと後輪側伝達トルクTRとが設定される。 When the front wheel side rotational speed NF and the rear wheel side rotational speed NR are equal and torque transmission by the wet multi-plate clutch 10 is not performed, the torque distribution set by the planetary gear mechanism is indicated by a solid line in the center of the figure. Thus, the front wheel side transmission torque TF and the rear wheel side transmission torque TR are set.
一方、前輪側回転数NFが後輪側回転数NRよりも大きくなろうとする状態では、湿式多板クラッチ10が締結動作されるため、その差動が制限されると共に、前輪側へ伝達される駆動トルクの一部が後輪側へ伝達されて、後輪側伝達トルクTRが大きくなる。 On the other hand, in a state where the front wheel side rotational speed NF is going to be larger than the rear wheel side rotational speed NR, the wet multi-plate clutch 10 is engaged, so that the differential is limited and transmitted to the front wheel side. A part of the driving torque is transmitted to the rear wheel side, and the rear wheel transmission torque TR increases.
又、後輪側回転数NRが前輪側回転数NFよりも大きくなろうとする状態においても、湿式多板クラッチ10が締結動作されるため、その差動が制限されると共に、後輪側へ伝達される駆動トルクの一部が前輪側へ伝達されて、前輪側伝達トルクTFが大きくなる。 Even in a state where the rear wheel side rotational speed NR is going to be larger than the front wheel side rotational speed NF, the wet multi-plate clutch 10 is engaged, so that the differential is limited and transmitted to the rear wheel side. A part of the drive torque is transmitted to the front wheel side, and the front wheel side transmission torque TF increases.
更に、湿式多板クラッチ10の締結力の限界を超えて前輪または後輪がスリップする領域、及び前輪側伝達トルクTFと後輪側伝達トルクTRが小さくドグ15による差動制限力が小さい領域で前輪または後輪がスリップする領域では、図の一点鎖線で示すように、電子制御型差動制限装置31の動作領域を設定し、当該領域で湿式多板クラッチ10を締結動作させることで、例えば低μ路の路面での発進時及び走行時のスリップの発生を抑制することができる。
Further, in a region where the front wheel or the rear wheel slips beyond the limit of the engaging force of the wet multi-plate clutch 10, and a region where the front wheel side transmission torque TF and the rear wheel side transmission torque TR are small and the differential limiting force by the
このように、ドグ15では前後輪の差動を制限しきれない領域は、電子制御型差動制限装置31を動作させて、差動を積極的に制限することで、低μ路の路面での発進及び走行する際のスリップを抑制することができる。
As described above, the region where the differential of the front and rear wheels cannot be limited by the
又、ドグ15は、前輪側回転数NFと後輪側回転数NRとの間に差回転が発生しようとする瞬間に動作し、ドグ15の出力側ドグ歯14にカムスラスト力TSを発生させ、このカムスラスト力TSによる押圧力で、湿式多板クラッチ10に差動制限トルクを発生させるようにしているので、電子制御型差動制限装置31の制御動作に比し応答性がよく、電子制御型差動制限装置31では制御しきれない領域を補完することができ、全体として良好な走行性能を得ることができる。
Further, the
更に、ドグ15の入力側ドグ歯13と出力側ドグ歯14との噛合面間のカム角を、歯元側の1段目のカム面13aとのカム角θ1を緩角度で形成し、歯先側の2段目のカム面13bとのカム角θ2を急角度で形成した2段カムとし、入力側ドグ歯13からの入力トルクが小さいときは、1段目のカム面13aが出力側ドグ歯14のカム受け面14aを押圧して、湿式多板クラッチ10に低い押圧力が発生するので、不必要な差動制限トルクの発生を押えることが出来る。また、湿式多板クラッチ10に作用する引きずり抵抗が低減され、トルク損失を改善することが出来る。一方、入力トルクが大きくなると、2段目のカム面13bが出力側ドグ歯14のカム受け面14aを押圧して、湿式多板クラッチ10に高い押圧力を発生させるので、湿式多板クラッチ10が締結動作して、良好な差動制限効果を得ることが出来る。
Further, the cam angle between the meshing surfaces of the input-
この場合、ドグ15の入力側ドグ歯13に形成したカム面13a,13b、及び出力側ドグ歯14に形成したカム受け面14a間の摺動によって、湿式多板クラッチ10に付加する押圧力を発生させるようにしたので、特殊なギヤを必要とせず、製造が容易となり、製品コストの低減を実現することができる。
In this case, the pressing force applied to the wet multi-plate clutch 10 by sliding between the cam surfaces 13a, 13b formed on the input
更に、差動制限トルクを発生させるための押圧力は、入力側ドグ歯13に形成した2段カムの各カム面13a,13bのカム角θ1,θ2を変更することで容易に可変させることができ、この押圧力を機種毎に容易に設定することができる。
Furthermore, the pressing force for generating the differential limiting torque can be easily varied by changing the cam angles θ1 and θ2 of the cam surfaces 13a and 13b of the two-stage cam formed on the input
又、入力側ドグ歯13のカム面13a,13bと出力側ドグ歯14のカム受け面14aとで形成されるカム角θ1,θ2を、ドライブ走行時に噛合する面(図2の下側)とコースト走行時に噛合する面(図2の上面)とで、異なる圧力角に設定することも可能であり、例えば、コースト走行時に噛合するカム面13a,13bのカム角θ1,θ2を0°、すなわち、カムスラスト力TSを0とし、コースト走行時は差動制限を行わないようにするなど、各車両の走行特性に応じて、差動制限特性を自在に設定することが可能となり、設計の自由度を増すことができる。
Further, the cam angles θ1 and θ2 formed by the cam surfaces 13a and 13b of the input
又、ドグ15及び電子制御型差動制限装置31により湿式多板クラッチ10を締結動作させるようにしたので、プラネタリギヤ機構自体は、特殊なギヤを使用する必要がなく、標準的なギヤで構成することができるため、製品コストの低減を図ることができる。
Further, since the wet multi-plate clutch 10 is engaged by the
又、図8、図9に本発明の第2形態によるリングギヤ部材の要部側面図を示す。尚、本形態に示すドグ15’は、第1形態のドグ15に代えて適用するもので、その他の構成は、第1形態と同様である。従って、第1形態と同様の構成部分について同一の符号を付して説明を省略する。
8 and 9 are side views of the main part of the ring gear member according to the second embodiment of the present invention. The dog 15 'shown in the present embodiment is applied in place of the
上述した第1形態のドグ15は、入力側ドグ歯13のカム面13a,13bを線形状の2段カムで構成したが、本形態によるドグ15’は、入力側ドグ歯13’の歯元側の1段目のカム面13a’と歯先側の2段目のカム面13b’とを異なる曲率のカム曲線で形成した非線形カムとしたものである。尚、各カム面13a’,13b’とカム受け面14aとの間のカム角θ1,θ2は、第1形態と同様、カム角θ1が緩角度で形成され、カム角θ2が急角度で形成されている。又、各カム面13a’,13b間は滑らかな曲線で連続形成されている。
The
本形態では、両カム面13a,13b を異なる曲率のカム曲線で形成した非線形カムとし、各カム面13a,13bとカム受け面14aとの間のカム角θ1,θ2を、第1形態と同様、カム角θ1を緩角度、カム角θ2を急角度としたので、第1形態と同様の効果が得られるばかりでなく、図4(a)に破線で示すように、湿式多板クラッチ10に付加する押圧力の上昇が、1段目のカム面13aから2段目のカム面13bへ滑らかに移行させることができる。その他の作用効果は第1形態と同様である。 In this embodiment, the cam surfaces 13a and 13b are nonlinear cams formed by cam curves having different curvatures, and the cam angles θ1 and θ2 between the cam surfaces 13a and 13b and the cam receiving surface 14a are the same as in the first embodiment. Since the cam angle θ1 is a gentle angle and the cam angle θ2 is a steep angle, not only the same effect as in the first embodiment can be obtained, but also as shown by a broken line in FIG. The increase in the applied pressing force can be smoothly transferred from the first-stage cam surface 13a to the second-stage cam surface 13b. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
尚、本発明は上述した各形態に限るものではなく、各カム圧力θ1,θ2は、出力側ドグ歯14のカム受け面14aの形状で設定するようにしても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the cam pressures θ1 and θ2 may be set according to the shape of the cam receiving surface 14a of the output
1 差動装置、
4,12 プラネタリキャリア、
5 サンギヤ軸、
6 リングギヤ部材、
6a 入力側リングギヤ部材、
6b 出力側リングギヤ部材、
10 湿式多板クラッチ、
11 プラネタリピニオン軸、
13 入力側ドグ歯、
13a,13b カム面、
14 出力側ドグ歯、
14a カム受け面、
15 ドグ、
22 クラッチハブ、
31 電子制御型差動制限装置、
θ1,θ2 カム角、
TS カムスラスト力
1 differential,
4,12 Planetary carrier,
5 Sun gear shaft,
6 Ring gear member,
6a input side ring gear member,
6b output side ring gear member,
10 Wet multi-plate clutch,
11 Planetary pinion shaft,
13 Input side dog teeth,
13a, 13b cam surface,
14 Output side dog teeth,
14a Cam receiving surface,
15 dogs,
22 Clutch hub,
31 Electronically controlled differential limiting device,
θ1, θ2 Cam angle,
TS Cam thrust force
Claims (3)
上記入力軸と上記第1の出力軸と上記第2の出力軸との何れかに連設する第1の回転部材と、
上記入力軸と上記第1の出力軸と上記第2の出力軸のうち上記第1の回転部材を除く何れかの軸に連設する第2の回転部材と、
上記第1の回転部材と上記第2の回転部材との間に介装したクラッチ部材と、
上記クラッチ部材を一方から押圧すると共に上記第1の回転部材に連設する第1のプレッシャプレートと、
上記クラッチ部材を他方から押圧する第2のプレッシャプレートと
を備え、
上記第1の回転部材を入力側回転部材と出力側回転部材とに二分割すると共に、
上記出力側回転部材を軸方向へスライド自在に設け、
上記入力側回転部材と上記出力側回転部材との対向面にドグを設けると共に該ドグの噛合面をカム面とし、
上記カム面を、上記入力トルクが小さいときは上記クラッチ部材に付加する押圧力を小さい傾きで変化させ、該入力トルクが大きいときは該押圧力を大きな傾きで変化させる形状に形成した
ことを特徴とする差動制限機構付き差動装置。 In a differential device that transmits driving torque from an engine to a planetary gear mechanism via an input shaft, and distributes torque to the first output shaft and the second output shaft via the planetary gear mechanism.
A first rotating member connected to any one of the input shaft, the first output shaft, and the second output shaft;
A second rotating member connected to any one of the input shaft, the first output shaft, and the second output shaft excluding the first rotating member;
A clutch member interposed between the first rotating member and the second rotating member;
A first pressure plate that presses the clutch member from one side and is connected to the first rotating member;
A second pressure plate for pressing the clutch member from the other,
While dividing the first rotating member into an input side rotating member and an output side rotating member,
The output side rotating member is slidable in the axial direction,
A dog is provided on the opposing surface of the input side rotating member and the output side rotating member, and the meshing surface of the dog is a cam surface,
The cam surface is formed in a shape that changes the pressing force applied to the clutch member with a small inclination when the input torque is small, and changes the pressing force with a large inclination when the input torque is large. A differential device with a differential limiting mechanism.
ことを特徴とする請求項1記載の差動制限機構付き差動装置。 2. The differential device with a differential limiting mechanism according to claim 1, wherein the cam surface is formed in multiple stages.
ことを特徴とする請求項1記載の差動制限機構付き差動装置。 2. The differential device with a differential limiting mechanism according to claim 1, wherein the cam surface is formed in a non-linear shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005186952A JP2007002984A (en) | 2005-06-27 | 2005-06-27 | Differential device with differential restricting mechanism |
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JP2009085293A (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Jtekt Corp | Differential limiting device |
-
2005
- 2005-06-27 JP JP2005186952A patent/JP2007002984A/en active Pending
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