JP2007100743A

JP2007100743A - 差動制限装置

Info

Publication number: JP2007100743A
Application number: JP2005288161A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Mugishima; 俊伸麦島
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP4790361B2

Abstract

【課題】部品コストの低減化を図ること、常に安定性、信頼性の高い差動制限を行うこと等が可能な差動制限装置を提供する。
【解決手段】差動制限装置１０に、横Ｇが発生すると、横Ｇに応じて動作するリンク機構３７によって、左右、或いは前後の駆動輪の差動を制限するための多板クラッチ１８，１９を締結させて、左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させる横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２と、左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、エンジン駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース１４と共に回転する十字型ピニオンシャフト２０が左右一対のプレッシャーリング１６，１７を押し広げることによって多板クラッチ１８，１９を締結させて、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させるトルク感応型機械式差動制限機構１１とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、差動制限装置に関し、さらに詳しくは、フロントデフ、リヤデフやセンタデフ等、車両の駆動輪間の差動装置に組み込まれる差動制限装置に関する。

一般に、差動制限装置（リミテッドスリップデフ）は、フロントデフ、リヤデフやセンタデフ等の差動装置に組み込まれて、ぬかるみ、砂地、凍結路等路面摩擦係数の小さい路面で駆動輪の１輪が空転する、または旋回時に駆動輪の１輪が浮くと、駆動トルクを残りの駆動輪に伝達して走行性能の低下を防止する差動制限機構を備えている。
従来、このような差動制限装置には、横Ｇセンサが検出した検出値に基づいて車両の旋回状態を判断し、その車両の旋回状態に応じて摩擦多板クラッチの締結力をきめ細かく電子制御することによって、駆動輪の差動制御（トルク配分制御）を行う差動制限機構部が備えられている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記した従来の差動制限装置にあっては、摩擦多板クラッチの締結力をきめ細かく電子制御するための横Ｇセンサ及び電子制御部は、部品コストが高い。そのため、横Ｇセンサ及び電子制御部の採用は車両コストの上昇を招くという問題があった。また、横Ｇセンサ及び電子制御部は、回路不良や断線等が発生する虞があり、それらが発生すると、差動制御が不安定になってしまうという問題があった。

特開平０９−１９３６８６号公報

そこで、この発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、部品コストの低減化を図ること、常に安定性、信頼性の高い差動制限を行うこと等が可能な差動制限装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明は、車両の駆動輪間の差動装置に組み込まれる差動制限装置であって、
横Ｇが発生すると、前記横Ｇに応じて動作するリンク機構によって、左右、或いは前後の駆動輪の差動を制限するための多板クラッチを締結させて、前記左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させる横Ｇ感応型機械式差動制限機構部を備えたことを特徴とする。

上記目的を達成するため第２の発明は、第１の発明において、左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、エンジン駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケースと共に回転する駆動力伝達部材が左右一対のプレッシャーリングを押し広げることによって前記多板クラッチを締結させて、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させるトルク感応型機械式差動制限機構部を備えていることを特徴とする。

第１、２の発明によれば、差動制限装置の差動制限装置の横Ｇ感応型機械式差動制限機構部は、横Ｇが発生すると、横Ｇに応じて動作するリンク機構が多板クラッチを締結させ、左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させる。また、差動制限装置のトルク感応型機械式差動制限機構部は、左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、エンジン駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケースと共に回転する駆動力伝達部材が左右一対のプレッシャーリングを押し広げることによって多板クラッチを締結させ、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させる。これにより、コーナ脱出時における全駆動輪のトラクションが確保され、旋回性能をより向上させることができると共に、スタック時の脱出性及び直進時の安定性を確保することができる。また、いずれの差動制限機構部も機械式に作動するため、従来の電子式の差動制限機構部に比べて、作動レスポンスを向上させることができるうえに、車両構造を簡素化することができる。そのうえ、部品コストのかかる電子部品を用いていないので、製造コストを低減化することができると共に、作動が確実で、信頼性を向上させることができる。

上記目的を達成するため第３の発明は、第１または第２の発明の構成に加えて、前記リンク機構は、前記多板クラッチを納めたハウジングから車体前後方向に向かって張り出され、且つ前記リンク機構のほぼ左右対称となる位置に重りが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。

第３の発明によれば、リンク機構は、多板クラッチを納めたハウジングから車体前後方向に向かって張り出されていると共に、リンク機構のほぼ左右対称となる位置には重りが着脱可能に取り付けられている。そして、リンク機構は、加わった横Ｇに応じて動作することによって、左右、或いは前後の駆動輪の差動を制限するための多板クラッチを締結させる。これにより、第１または第２の発明の作用効果に加えて、リンク機構の張り出し量や重りの重量を変更すると、横Ｇが加わった際の動作量が変化するので、多板クラッチを締結させる締結力を容易に調整することができる。

横Ｇが発生すると、機械式に多板クラッチを締結させて、左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させると共に、左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、機械式に多板クラッチを締結させ、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させる機械式差動制限機構部を差動制限装置に備えた。これにより、部品コストの低減化を図ること、常に安定性、信頼性の高い差動制限を行うこと等が可能な差動制限装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る差動制限装置が装着された差動装置の断面図、図２は、同例におけるピニオンシャフトとプレッシャーリングとの噛み合い状態を示した模式図である。

本発明の差動制限装置について説明する。図１に示されるように、本差動制限装置１０は、トルク感応型機械式差動制限機構部１１と横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２とを備えている。
トルク感応型機械式差動制限機構部１１は、ハウジング１３、ディファレンシャルケース１４、リングギヤ１５、左右一対のＶ型カム（プレッシャーリング）１６，１７、多板クラッチ１８，１９、駆動力伝達部材としての十字型ピニオンシャフト２０、複数のデフベベルピニオン２１、左右一対のデフベベルギヤ（サイドギヤ）２２，２３を備えて構成されている。

差動装置（リヤデフ）２４の外殻をなすハウジング１３の内部には、エンジンからの駆動力を伝達するためのプロペラシャフト２５が、テーパーローラベアリング２６によって回転可能に軸支されている。このプロペラシャフト２５の軸端部にはピニオンギヤ２７が一体的に設けられている。このピニオンギヤ２７に噛み合うリングギヤ１５は、固定用ボルト２８によってディファレンシャルケース１４に固定されていると共に、このディファレンシャルケース１４は、その左右端部がそれぞれテーパーローラベアリング２９，３０によって軸支されることによって、ハウジング１３内部において回転可能とされている。これにより、エンジンからの駆動力によってディファレンシャルケース１４が回転駆動される。

このディファレンシャルケース１４の内部には、図示しない複数の嵌合溝が一体的に形成されていると共に、これらの嵌合溝には、左右一対のプレッシャーリング１６，１７が車体幅方向に向かってスライド可能に嵌合している。さらに、これらプレッシャーリング１６，１７によって十字型ピニオンシャフト２０のＶ型の先端部が支持されていると共に（図２参照）、プレッシャーリング１６，１７の内側において、十字型ピニオンシャフト２０の各シャフト端部に一体的に設けられた複数のデフベベルピニオン２１が左右１対のデフベベルギヤ２２，２３にそれぞれ噛み合わされている。図中左側のデフベベルギヤ２２には、左の駆動輪を回転駆動する駆動軸（アクスルドライブシャフト）３１がスプライン嵌合していると共に、図中右側のデフベベルギヤ２３には、右の駆動輪を駆動する駆動軸（アクスルドライブシャフト）３２がスプライン嵌合している。

さらに、ディファレンシャルケース１４とプレッシャーリング１６，１７との間には、多板クラッチ１８，１９が配設されている。多板クラッチ１８，１９は、ディファレンシャルケース１４に固定されフリクションプレート１８Ａ，１９Ａと、デフベベルギヤ２２，２３に固定されたフリクションディスク１８Ｂ，１９Ｂとが交互に配置されることによって構成されている。さらに、この多板クラッチ１８，１９の側方には、ディファレンシャルケース１４に固定されたスプリングプレート３３，３４と、デフベベルギヤ２２，２３に固定されたスプリングディスク３５，３６とが交互に配置されており、これらにより多板クラッチ１８，１９にはプレッシャーリング１６，１７に向けて常時圧力が掛けられている。

ディファレンシャルケース１４とデフベベルギヤ２２，２３とをつなぐクラッチ作用に必要な荷重は、図２に示されるように、ピニオンシャフト２０とプレッシャーリング１６，１７のＶ型カム接触面とで発生し、その荷重の大きさはディファレンシャルケース１４に伝達された駆動トルクに比例する。ディファレンシャルケース１４に伝達された駆動トルクはプレッシャーリング１６，１７に伝達され、ディファレンシャルケース１４とプレッシャーリング１６，１７とが一体となって回転する。プレッシャーリング１６，１７が図中矢印方向に回転しようとすると、Ｖ字型カムで支持しているピニオンシャフト２０に駆動トルクが伝達され、プレッシャーリング１６，１７はその反力を受ける。反力は、プレッシャーリング１６，１７を左右方向に向かって押し開き、多板クラッチ１８，１９の押し付け荷重として作用する。これにより、アクセル操作による車両の加減速と多板クラッチ１８，１９の締結のタイミングとがほぼ一致する。

そして、左右駆動輪に回転差がある場合（例えば、右駆動輪が空転）、ディファレンシャルケース１４より速く回転しようとする右側のデフベベルギヤ２３には、プレッシャーリング１７に押圧された多板クラッチ１９によってブレーキが掛けられた状態になる。ブレーキがかけられた状態の右側のデフベベルギヤ２３からは、多板クラッチ１９を介してディファレンシャルケース１４に駆動トルクの一部が伝達される。一方、右駆動輪の空転に伴って低速回転しようとする左側のデフベベルギヤ２２には、高速回転するディファレンシャルケース１４から左側の多板クラッチ１８を介して駆動トルクが伝達される。これにより、左側のデフベベルギヤ２２には、デフベベルピニオン２１から伝達される駆動トルクの他に、右側のデフベベルギヤ２３から左右の多板クラッチ１８，１９及びディファレンシャルケース１４を介して伝達される駆動トルクが加えられる。すなわち、トルク感応型機械式差動制限機構部は、加減速時に左右の駆動輪のうち１輪が空転すると、直ちに空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させることによって、左右駆動輪の駆動力の変化に応じて左右駆動輪へ適切にトルク配分する。

なお、十字型のピニオンシャフト２０を用いたトルク感応型機械式差動制限機構部に代えて、カムを用いたトルク感応型カム式差動制限機構部を用いることが可能である。また、十字型ピニオンシャフト２０の先端形状を、加減速時に押し付け荷重を発生させる２ウェイ形状に代えて、加速時にのみ押し付け荷重を発生させる１ウェイ、或いは加速時に発生させる押し付け荷重よりも減速時に発生させる押し付け荷重を小さくする１．５ウェイ形状とすることも可能である。

次に、横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２について説明する。横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２は、図１に示されるように、トルク感応型機械式差動制限機構部１１に付設されたリンク機構３７、左右一対のフォーク３８，３９、スリーブ４０，４１、ピストン４２，４３、プレッシャプレート４４，４５、重り４６を備えて構成されている。

リンク機構３７は、平面視コ字状となるように、ハウジング１３から車体後方に向かって張り出され、且つ旋回方向外側に向かって回動可能となるようにハウジング１３に支持された左右一対の第１及び第２のアーム３７Ａ，３７Ｂと、これら第１及び第２のアーム３７Ａ，３７Ｂの後端部を結び、且つそれぞれの後端部に左右両端部が回動可能に取り付けられた第３のアーム３７Ｃとを備えている。

第１及び第２のアーム３７Ａ，３７Ｂの前部には、それぞれ上下方向に２又状とされたフォーク３８，３９が車体前方に向かって延びるように設けられている。これらのフォーク３８，３９は、ハウジング１４を挟み込むように左右の駆動軸３１，３２に摺動可能に嵌合された左右一対のスリーブ４０，４１に揺動可能に嵌合している。スリーブ４０，４１のハウジング対向面側には、スリーブ４０，４１と同様、駆動軸３１，３２に摺動可能に嵌合された筒状のピストン４２，４３の外端部が離脱可能に接合している。これらのピストン４２，４３は、その内端部がディファレンシャルケース１４内部に達するように延設されていると共にその内端部は拡径されている。そして、その内端部がディファレンシャルケース１４内部の側端面に離脱可能に接合することによって、ディファレンシャルケース１４からのピストン４２，４３の抜け止めが行われている。これらピストン４２，４３の内端部と多板クラッチ１８，１９との間には、環状のプレッシャプレート４４，４５が配設されている。また、第３のアーム３７Ｃのほぼ左右対称となる中央位置には、予め設定された重量の重り４６が着脱可能に固定されている。

リンク機構３７は、コーナリング中に発生する横Ｇを受けた重り４６によって旋回方向外側に首振り動作し、このリンク機構３７に連なった旋回方向外側のフォーク３８がスリーブ４０を介してピストン４２をディファレンシャルケース１４内部方向に向かって押圧する。押圧されたピストン４２は、プレッシャプレート４４を介して多板クラッチ１８を圧着させる。左右の多板クラッチ１８，１９が圧着すると、ディファレンシャルケース１４から左右の多板クラッチ１８，１９を介して左右のデフベベルギヤ２２，２３に駆動トルクが伝達される。このように、リンク機構３７の首振り動作は、多板クラッチ１８，１９を圧着させる押し付け荷重として作用し、リンク機構３７の動作量、つまり横Ｇに比例して多板クラッチ１８，１９の締結力を増加させる。そして、多板クラッチ１８，１９が互いに摩擦し合って動きを止めた場合には、左右の駆動輪はロックされる。

このように、横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２は、横Ｇのかからないコーナ入口では、差動制限を行わないことで回頭性を向上させると共に、特に、コーナ出口のように、大きな横Ｇがかかり、且つ早くコーナを脱出するために大きな駆動力が必要となる状態にあっては、差動制限を確実に行うことで左右の駆動輪のトラクションを確保し、駆動力を路面に有効に伝達させることによって旋回性能を向上させるように構成されている。

なお、トルク感応型機械式差動制限機構部１１と横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２とが同時に作動した場合には、差動制限力、つまり多板クラッチ１８，１９の圧着力が強い方の作動が優先されるようになっており、差動制限力の強い方の差動制限機構部の作動に支障を来すようなことはない。

なお、多板クラッチの圧着力１８，１９は、第１、第２及び第３のアーム３７Ａ〜３７Ｃの長さや形状、重り４６の重量等を適宜変更することによって、多板クラッチ１８，１９の圧着特性を容易に変更することができる。例えば、横Ｇが小さくても圧着力を強めたり、或いは横Ｇが大きくても圧着力を弱めたりすることが可能とされている。

また、重り２７は第３のアーム３７Ｃに取り付けられる構造に限定されるものではなく、例えば、図３に示されるように、第１及び第２のアーム３７Ａ，３７Ｂの後端部にそれぞれ同じ重量の重り４７，４８を取り付けた構造とすることも可能である。

さらに、リンク機構３７の変更により、左右の駆動輪にエンジントルクを伝達するフロントデフ、リヤデフ等の差動装置２４のみに適用されるものではなく、前後の駆動輪にエンジンからの駆動力を伝達するセンタデフにも適用することができる。センタデフに本発明が適用された場合には、横Ｇセンサ等を用いての電子制御は行わないため、電子制御にありがちな不自然さを感じさせることがなくなるうえに、作動レスポンスが向上し、前後輪へのトルク配分がより正確、且つ的確になり、全駆動輪は常に最適なトラクションを発揮することができるようになる。

以上述べたように本発明によれば、差動制限装置１０の横Ｇ感応型機械式差動制限機構部１２は、コーナリング中に横Ｇが発生すると、横Ｇに応じて旋回方向外側に動作するリンク機構３７が多板クラッチ１８，１９を締結させ、左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させる。また、差動制限装置１０のトルク感応型機械式差動制限機構部１１は、左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、エンジン駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース１４と共に回転する十字型ピニオンシャフト２０が左右一対のプレッシャーリング１６，１７を押し広げることによって多板クラッチ１８，１９を締結させ、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させる。これにより、コーナ脱出時における全駆動輪のトラクションが確保され、旋回性能をより向上させることができると共に、スタック時の脱出性及び直進時の安定性を確保することができる。また、いずれの差動制限機構部１１，１２も機械式に作動するため、従来の電子式の差動制限機構部に比べて、作動レスポンスを向上させることができるうえに、車両構造を簡素化することができる。そのうえ、部品コストのかかる電子部品を用いていないので、製造コストを低減化することができると共に、作動が確実で、信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、リンク機構３７は、多板クラッチ１８，１９を納めたハウジング１３から車体後方に向かって張り出されていると共に、リンク機構３７のほぼ左右対称となる位置には重り４６、或いは４７，４８が着脱可能に取り付けられている。そして、リンク機構３７は、加わった横Ｇに応じて旋回方向外側に向かって首振り動作することによって、左右、或いは前後の駆動輪の差動を制限するための多板クラッチ１８，１９を締結させる。これにより、リンク機構３７の張り出し量や重り４６、或いは４７，４８の重量を変更すると、横Ｇが加わった際の旋回方向外側に向かった動作量が変化するので、多板クラッチ１８，１９を締結させる締結力を容易に調整することができる。

本実施形態に係る差動制限装置が装着された差動装置の断面図である。同例におけるピニオンシャフトとプレッシャーリングとの噛み合い状態を示した模式図である。同例とは形態の異なるリンク機構を備えた差動制限装置の断面図である。

符号の説明

１０差動制限装置
１１トルク感応型機械式差動制限機構部
１２横Ｇ感応型機械式差動制限機構部
１３ハウジング
１４ディファレンシャルケース
１５リングギヤ
１６，１７プレッシャーリング
１８，１９多板クラッチ
２０十字型ピニオンシャフト（駆動力伝達部材）
２１デフベベルピニオン
２３，２４デフベベルギヤ
３１，３２駆動軸
３７リンク機構
３７Ａ第１のアーム
３７Ｂ第２のアーム
３７Ｃ第３のアーム
３８，３９フォーク
４０，４１スリーブ
４２，４３ピストン
４４，４５プレッシャプレート
４６，４７，４８重り

Claims

車両の駆動輪間の差動装置に組み込まれる差動制限装置であって、
横Ｇが発生すると、前記横Ｇに応じて動作するリンク機構によって、左右、或いは前後の駆動輪の差動を制限するための多板クラッチを締結させて、前記左右、或いは前後の駆動輪に駆動トルクを伝達させる横Ｇ感応型機械式差動制限機構部を備えたことを特徴とする差動制限装置。
左右、或いは前後の駆動輪のうち１輪が空転すると、エンジン駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケースと共に回転する駆動力伝達部材が左右一対のプレッシャーリングを押し広げることによって前記多板クラッチを締結させて、空転している駆動輪の駆動トルクを減少させると共に、空転していない駆動輪の駆動トルクを増大させるトルク感応型機械式差動制限機構部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の差動制限装置。
前記リンク機構は、前記多板クラッチを納めたハウジングから車体前後方向に向かって張り出され、且つ前記リンク機構のほぼ左右対称となる位置に重りが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の差動制限装置。