JP2007225073A - 車両のディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の寸法を小さくできる車両のディファレンシャル装置を提供すること。
【解決手段】駆動源からの駆動力が入力するリングギヤ１３とサンギヤ１６は軸方向にスライド自在であり、リングギヤ１３と、リングギヤ１３と噛合するアウターピニオンギヤ１４と、アウターピニオンギヤ１４と噛合し、サンギヤ１６とも噛合するインナーピニオンギヤ１５と、サンギヤ１６は、ヘリカルギヤである。ピニオンギヤ１４，１５の軸１４Ａ，１５Ａを支持するキャリア１７の支持部１７Ａは、サンギヤ１６の軸方向片側だけに配置された差動制限手段４０のクラッチケース４１と一体化されており、リングギヤ１３とサンギヤ１６に互いに逆向きのスラスト荷重が生じることにより、差動制限手段４０の摩擦部材４２〜４７が圧接され、差動制限トルクのための摩擦トルクが生じる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に用いられるプラネタリギヤ式のディファレンシャル装置に係り、前後の車輪の回転数差を吸収するためのセンターディファレンシャル装置や、左右の前輪の回転数差を吸収するためのフロントディファレンシャル装置、左右の後輪の回転数差を吸収するためのリヤディファレンシャル装置として利用できるものである。

四輪駆動車両では、駆動源であるエンジンから出力されて変速機で変速された駆動力をセンターディファレンシャル装置で前輪と後輪に分配するとともに、旋回時等における前後の車輪の回転数差をこのセンターディファレンシャル装置で吸収している。下記の特許文献１のセンターディファレンシャル装置は、サンギヤやピニオンギヤによって構成されている。

また、四輪駆動車両では、前輪と後輪の一方がぬかるみに落ちるなどしてこの一方の車輪の路面抵抗が小さくなった場合に、路面抵抗が小さい車輪が空転して他方の車輪の駆動力が失われるのを防止するために、前輪側となっている第１回転機構の回転部材と後輪側となっている第２回転機構の回転部材との間での差動を制限する差動制限手段（ＬＳＤ（リミテッド・スリップ・ディファレンシャル））が上記センターディファレンシャル装置に設けられている。下記の特許文献１における差動制限手段は摩擦式であり、この差動制限手段は、上述のサンギヤの軸方向両側に配置されているとともに、駆動源から出力されるトルクに応じて差動制限トルクのための摩擦トルクを発生させるトルク感応型となっている。
特開２００４−１００８３２

上述のように、差動制限手段がサンギヤの軸方向両側に配置されていると、それだけセンターディファレンシャル装置全体の軸方向の寸法が大きくなり、これによると、他の部品の配置位置に影響が生じたり、車両全体の小型化の要請に応えることが難しくなる。

本発明の目的は、軸方向の寸法を小さくできるようになる車両のディファレンシャル装置を提供するところにある。

本発明に係る車両のディファレンシャル装置は、駆動源からの駆動力が入力するリングギヤと、このリングギヤの中心部に配置されたサンギヤと、前記リングギヤと噛合するアウターピニオンギヤと、このアウターピニオンギヤと噛合し、前記サンギヤとも噛合するインナーピニオンギヤと、を有し、前記リングギヤと前記サンギヤと前記アウターピニオンギヤと前記インナーピニオンギヤはヘリカルギヤであるとともに、前記リングギヤと前記サンギヤは軸方向にスライド自在となっており、前記サンギヤの軸方向片側に、第１回転機構の回転部材と第２回転機構の回転部材との間での差動を制限する摩擦式の差動制限手段が配置され、この差動制限手段に、前記駆動源からの駆動力が入力した前記リングギヤのスラスト荷重と前記サンギヤのスラスト荷重とが作用することでこの差動制限手段に差動制限トルクのための摩擦トルクが生じることを特徴とするものである。

このディファレンシャル装置では、駆動源からの駆動力がリングギヤに入力すると、リングギヤとサンギヤとアウターピニオンギヤとインナーピニオンギヤはヘリカルギヤであるため、リングギヤとサンギヤは、互いに軸方向反対側へスライドし、これらのスラスト荷重により、差動制限手段に差動制限トルクのための摩擦トルクが発生することになる。

そして、このディファレンシャル装置では、車両の前進時と後進時において、リングギヤとサンギヤのスライド方向は逆となり、これらの前進時と後進時の両方において、差動制限手段に差動制限トルクを発生させることができるため、サンギヤの軸方向片側だけに差動制限手段を配置すればよく、このため、ディファレンシャル装置全体の軸方向の寸法を小さくすることができる。

また、本発明において、ディファレンシャル装置を、アウターピニオンギヤ及びインナーピニオンギヤを回転自在に備えるキャリアを有するものとし、このキャリアにリングギヤのスラスト荷重が作用することにより、差動制限手段に差動制限トルクのための摩擦トルクが生じるようにしてもよい。

このようにするためには、ディファレンシャル装置の差動制限手段を、前記第１回転機構側となっているクラッチケースと、このクラッチケース側の第１摩擦部材と、前記第２回転機構側となっている第２摩擦部材と、を含んで構成されたものとし、クラッチケースの内部に収納されている第１摩擦部材と第２摩擦部材を、キャリアに作用するリングギヤのスラスト荷重とサンギヤのスラスト荷重とによって圧接させるようにする。

そして、一例として、キャリアを、アウターピニオンギヤのピニオン軸とインナーピニオンギヤのピニオン軸とを支持していて軸方向に離れている２個の支持部を有するものとし、これらの支持部のうち、差動制限手段側の支持部をクラッチケースと一体化されたものとすることができる。

このように、キャリアの２個の支持部のうち、差動制限手段側の支持部をクラッチケースと一体化されたものとする場合には、それぞれ別に製造されたクラッチケースとキャリアの支持部とを結合一体化してもよく、あるいは、差動制限手段側の支持部を、クラッチケースを形成する部品の一部として製造してもよい。

後者によると、クラッチケースのための部品を製造する際に、キャリアの一方の支持部も同時に製造できることになり、キャリアの製造の容易化を図ることができるとともに、クラッチケースとキャリアの支持部とを結合一体化するための作業を省略することができる。

また、本発明において、前述した第２回転機構側となっている前記第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、サンギヤが差動制限手段側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第１スライド摩擦部材を含ませてもよい。

これによると、サンギヤが差動制限手段側にスライドすることによるスラスト荷重が、第２摩擦部材となっている第１スライド摩擦部材に作用することになり、この第１スライド摩擦部材と、クラッチケース側の第１摩擦部材とにより、差動制限手段に差動制限トルクを発生させることができる。

また、第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、サンギヤが差動制限手段とは反対側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第２スライド摩擦部材を含ませてもよい。

これによると、サンギヤが差動制限手段とは反対側にスライドすることによるスラスト荷重が、第２摩擦部材となっている第２スライド摩擦部材に作用することになり、この第２スライド摩擦部材と、クラッチケース側の第１摩擦部材とにより、差動制限手段に差動制限トルクを発生させることができる。

このように、第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、サンギヤが差動制限手段とは反対側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第２スライド摩擦部材を含ませる構成とした場合には、一例として、サンギヤと第２スライド摩擦部材を、これらのサンギヤと第２スライド摩擦部材の中心を貫通した軸にスプライン嵌合させ、この軸に、差動制限手段とは反対側へのサンギヤのスライドを止めるためのストップ部材と、第２スライド摩擦部材が係合し、かつ、差動制限手段とは反対側へのサンギヤのスラスト荷重を第２スライド摩擦部材に伝達するための段部とを設けてもよい。

これによると、サンギヤが差動制限手段とは反対側にスライドすることによるスラスト荷重は、上記軸と、この軸に設けられているストップ部材及び段部とを介して第２スライド摩擦部材に伝達されることになる。

また、キャリアの２個の支持部のうち、クラッチケースと一体化されている支持部と、第１スライド摩擦部材との間には、第１摩擦部材を配置し、かつ、この第１摩擦部材を、四輪駆動車両の前輪を回転させるための前記第１回転機構の回転部材とするとともに、第２摩擦部材を、四輪駆動車両の後輪を回転させるための前記第２回転機構の回転部材とし、サンギヤが差動制限手段とは反対側へスライドするときは、四輪駆動車両の前進時とすることが好ましい。

これによると、四輪駆動車両の前進時において、リングギヤは差動制限手段側へスライドするため、クラッチケースと一体化されている支持部と第１スライド摩擦部材との間に配置されている第１摩擦部材を含めた摩擦部材により、差動制限手段に、差動制限トルクのための摩擦トルクを発生させることができ、四輪駆動車両の前進時における前輪と後輪に伝達できるトルクを大きくすることができる。

さらに、サンギヤには、差動制限手段を間に挟んでアウターピニオンギヤ及びインナーピニオンギヤとは軸方向の反対側に配置されていて第２回転機構の回転部材となっているギヤを連結し、このギヤの差動制限手段と対面する側面に軸方向へ窪んだ凹部を形成し、この凹部に、差動制限手段の摩擦部材を押圧するピストンを収納することが好ましい。

これによると、摩擦式の差動制限手段が駆動源からのトルクに応じて差動制限トルクのための摩擦トルクを発生させるトルク感応型となっていて、四輪駆動車両の４つの車輪のうちの１個又は２個がぬかるみ等のために空転したときに、このぬかるみ等から脱出するために、この空転をセンサで検知した電子式油圧装置からの油圧で作動する上記ピストンを差動制限手段と軸方向に隣接させて設け、このピストンによって制限差動手段の摩擦部材を押圧して差動制限トルクのための摩擦トルクを発生させるようにした場合において、このピストンは、上記ギヤの差動制限手段と対面する側面に軸方向へ窪んで形成された凹部に収納されているため、ディファレンシャル装置全体の軸方向寸法を短縮することができる。

また、ピストンは、リングギヤ及びサンギヤと共に差動制限手段を挟んだ位置に配置されるため、これらのピストンとリングギヤ及びサンギヤとで差動制限手段の摩擦部材を確実に押圧することができる。

以上説明した本発明に係る車両のディファレンシャル装置は、前後の車輪の回転数差を吸収するためのセンターディファレンシャル装置としても適用でき、左右の前輪の回転数差を吸収するためのフロントディファレンシャル装置としても適用でき、左右の後輪の回転数差を吸収するためのリヤディファレンシャル装置としても適用できる。

また、本発明に係る車両のディファレンシャル装置を四輪駆動車両のセンターディファレンシャル装置として用いる場合には、すなわち、前記第１回転機構の回転部材を、四輪駆動車両の前輪を回転させるための部材とし、前記第２回転機構の回転部材を、前記四輪駆動車両の後輪を回転させるための部材とする場合には、第２回転機構の回転部材に、ギヤ部が差動制限手段に対してサンギヤとは反対側に配置されているリヤ駆動ギヤを含ませ、このリヤ駆動ギヤを、四輪駆動車両の前進時に差動制限手段とは反対側へのスラスト荷重が生じるヘリカルギヤとするとともに、リヤ駆動ギヤを、差動制限手段及びサンギヤの中心を貫通する筒状中心軸部を有するものとし、この筒状中心軸部に、リヤ駆動ギヤの差動制限手段側へのスラスト荷重をこの差動制限手段に伝達する部分と、サンギヤの差動制限手段とは反対側へのスラスト荷重を受ける部分と、を設けてもよい。

これによると、四輪駆動車両が前進しているときにエンジンブレーキを作動させると、ヘリカルギヤとなっているリヤ駆動ギヤには、後輪側からの逆動トルクによって差動制限手段側へのスラスト荷重が生じ、また、サンギヤには、後輪側からの逆動トルクによって差動制限手段とは反対側へのスラスト荷重が生じる。これらのスラスト荷重は、リヤ駆動ギヤの筒状中心軸部に設けられている上記２個の部分により、合力となって差動制限手段に作用する。また、リングギヤには、サンギヤのスラスト荷重の反力により、差動制限側へのスラスト荷重が生じる。このため、差動制限手段には、大きな摩擦力による摩擦トルクが発生することになり、この差動制限手段のディファレンシャルロック率は大きくなるため、エンジンブレーキを作動させた場合における四輪駆動車両の制動安定性を向上させることができる。

本発明によると、差動制限手段をサンギヤの軸方向片側だけに配置すればよいため、ディファレンシャル装置全体の軸方向の寸法を小さくできるという効果を得られる。

以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るセンターディファレンシャル装置が採用された四輪駆動車両の駆動系を示すスケルトン図であり、図２は、プラネタリギヤ式となっているそのセンターディファレンシャル装置の具体的構造を示す正断面図である。図１において、駆動源であるエンジン１の駆動力は、変速機２の出力軸３及びアイドルギヤ４を経てセンターディファレンシャル装置１０に入力する。

ディファレンシャル装置１０のディファレンシャルケース１１は、外周面にアイドルギヤ４と噛合するアウターギヤ部１１Ａを有し、また、ディファレンシャルケース１１は、同軸的に配置されている左前輪５用の左アクスルシャフト１２Ａと右前輪６用の右アクスルシャフト１２Ｂとを中心に回転自在である。ディファレンシャルケース１１の内周面には、リングギヤ１３がスプライン嵌合し、このため、リングギヤ１３は、ディファレンシャルケース１１に対して軸方向にスライド自在となっている。リングギヤ１３にはアウターピニオンギヤ１４が噛合し、このアウターピニオンギヤ１４にはインナーピニオンギヤ１５が噛合している。インナーピニオンギヤ１５は、リングギヤ１３の中心部に配置されたサンギヤ１６と噛合している。

ディファレンシャルケース１１のアウターギヤ部１１Ａは直歯で形成されているが、リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５及びサンギヤ１６のそれぞれの歯部は、はす歯となっている。このため、リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５及びサンギヤ１６は、ヘリカルギヤである。また、図２のＳ３−Ｓ３線断面図である図３に示されているように、それぞれ１個のアウターピニオンギヤ１４とインナーピニオンギヤ１５からなる１組のダブルピニオンギヤは、サンギヤ１６の円周方向に等間隔で３組配設されている。

リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５及びサンギヤ１６はヘリカルギヤとなっているため、エンジン１からの駆動力でディファレンシャルケース１１及びリングギヤ１３が左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂを中心に回転したとき、リングギヤ１３とサンギヤ１６には、互いに軸方向反対側へのスラスト荷重が発生する。このときにおけるアウターピニオンギヤ１４とインナーピニオンギヤ１５は、アウターピニオンギヤ１４にも、インナーピニオンギヤ１５にも相殺されるスラスト荷重が作用するため、軸方向にスライドしない。

本実施形態では、リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５及びサンギヤ１６のはす歯の向きの設定により、車両を前進させるときのリングギヤ１３の回転時には、リングギヤ１３には、図１及び図２において、後述する差動制限手段４０が配置されている左側へのスラスト荷重が発生し、サンギヤ１６には、差動制限手段４０の配置側とは反対の右側へのスラスト荷重が発生するようになっており、車両を後進させるときのリングギヤ１３の回転時には、リングギヤ１３には、図１及び図２において、右側へのスラスト荷重が発生し、サンギヤ１６には、左側へのスラスト荷重が発生するようになっている。

図２で示されているように、全部のアウターピニオンギヤ１４とインナーピニオンギヤ１５は、それぞれのピニオン軸１４Ａ，１５Ａを中心に回転自在となっており、これらのピニオン軸１４Ａ，１５Ａは、キャリヤ１７で固定されて支持されている。すなわち、アウターピニオンギヤ１４とインナーピニオンギヤ１５は、キャリア１７で回転自在に保持されている。キャリヤ１７は、図２では差動制限手段４０と同じ側の左側となっている第１支持部１７Ａと、右側となっている第２支持部１７Ｂとを有する。

前述した左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂはフロントディファレンシャル装置２０で接続され、ベベルギヤ式であるこのフロントディファレンシャル装置２０は、アクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂの端部に固定されたサイドギヤ２１，２２と、ピニオンシャフト２３に回転自在に取り付けられ、それぞれがサイドギヤ２１，２２に噛合しているピニオンギヤ２４，２５と、を含んで構成され、ピニオンシャフト２３は、フロントディファレンシャル装置２０のケースにもなっている回転体２６に取り付けられている。この回転体２６の内部に左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂが回転自在に挿通されているとともに、回転体２６にキャリヤ１７が連結されている。具体的には、回転体２６にキャリア１７の第２支持部１７Ｂが連結されている。

このため、アウターピニオンギヤ１４及びインナーピニオンギヤ１５を備えているキャリヤ１７のサンギヤ１６を中心とする回転は、回転体２６を介してピニオンシャフト２３に伝達され、さらに、ピニオンシャフト２３に取り付けられているピニオンギヤ２４，２５とサイドギヤ２１，２２を介した左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂの回転で左右の前輪５，６が駆動されるとともに、ピニオンシャフト２３を中心とするピニオンギヤ２４，２５の回転により、旋回時等における左右の前輪５，６の回転数差が吸収される。

以上のキャリヤ１７、回転体２６、アクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂ等は、前輪５，６を駆動させるための第１回転機構を構成する回転部材となっている。

一方、後輪を駆動させるための第２回転機構は、サンギヤ１６の中心部に挿入された筒状中心軸部３０Ａを有するリヤ駆動ギヤ３０、及びこのリヤ駆動ギヤ３０に噛合しているリヤ従動ギヤ３１が含まれる回転部材によって構成されている。本実施形態では、これらのリヤ駆動ギヤ３０とリヤ従動ギヤ３１のそれぞれの歯は直歯となっており、このため、リヤ駆動ギヤ３０とリヤ従動ギヤ３１は、平歯車となっている。また、サンギヤ１６は、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａの外周部にスプライン嵌合されているため、サンギヤ１６は軸方向にスライド自在である。また、筒状中心軸部３０Ａには、サンギヤ１６の図１及び図２における右側への所定以上のスライドを止めるためのスナップリングによるストップ部材３２が設けられている。

また、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａは、図２から分かるように、回転体２６の外周に回転自在に配置されているため、左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂを中心とするサンギヤ１６の回転は、リヤ駆動ギヤ３０、リヤ従動ギヤ３１、伝動シャフト３３、ベベルギヤ３４，３５及びプロペラシャフト３６を介して図示しないベベルギヤ式のリヤディファレンシャル装置に伝達され、このリヤディファレンシャル装置で分配されるトルクにより、図示しない左右の後輪は回転する。

上述したキャリヤ１７の第１支持部１７Ａの側には、言い換えると、アウターピニオンギヤ１４及びインナーピニオンギヤ１５とリヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂとの間には、湿式の多板摩擦式の差動制限手段４０が配置されており、この差動制限手段４０を構成する部材にはクラッチケース４１が含まれている。図４で説明するように、このクラッチケース４１はキャリヤ１７の第１支持部１７Ａと結合一体化されているため、クラッチケース４１は、上述した第１回転機構を構成する回転部材になっている。クラッチケース４１の内部には、摩擦部材４２〜４７が収納され、これらの摩擦部材４２〜４７のうち、第１摩擦部材４２，４４，４６はクラッチケース４１に外周部がスプライン嵌合しているため、第１摩擦部材４２，４４，４６は、前輪５，６を回転させるための上記第１回転機構の回転部材となっている。また、第２摩擦部材４３，４５，４７は、上記リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａに内周部がスプライン嵌合しているため、これらの第２摩擦部材４３，４５，４７は、後輪を回転させるための上記第２回転機構を構成する回転部材となっている。

また、クラッチケース４１における前記リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂ側の端部には、スナップリングによるストップ部材４８が取り付けられ、このストップ部材４８により、第１摩擦部材４２，４４，４６のうち、リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂに最も近いエンドプレートとなっている摩擦部材４６についてのギヤ部３０Ｂ側への移動限位置が規定されている。

さらに、第２摩擦部材４３，４５，４７のうち、第１摩擦部材４２と４４との間に配置されている摩擦部材４３は、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａの外周部に嵌合した筒部４３Ａを有し、この筒部４３Ａは、サンギヤ１６における差動制限手段４０側の端面と対面している。そして、この摩擦部材４３は、筒部４３Ａがリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａで案内されて軸方向にスライドする第１スライド摩擦部材４３となっている。また、第２摩擦部材４３，４５，４７のうち、リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂに最も近いエンドプレートとなっている摩擦部材４７は、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａで案内されて軸方向にスライドする第２スライド摩擦部材４７となっているとともに、この第２スライド摩擦部材４７は、サンギヤ１６と第２スライド摩擦部材４７の中心を貫通しているリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａに形成されている段部３０Ｃに係合している。

このため、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａは、本実施形態において、サンギヤと第２スライド摩擦部材４７の中心を貫通した軸となっている。

図４で示されているように、クラッチケース４１には、キャリヤ１７の前述した２個の第１及び第２支持部１７Ａ，１７Ｂのうち、差動制限手段４０側の第１支持部１７Ａが溶接等で結合一体化されている。この第１支持部１７Ａは、連結部１７Ｃによってキャリヤ１７の第２支持部１７Ｂと連結され、これにより、キャリヤ１７とクラッチケース４１は結合一体化されている。連結部１７Ｃは、第２支持部１７Ｂとなる部材及びクラッチケース４１となる部材とは別に予め製造された図４の部材４９によって形成されており、この部材４９を、第２支持部１７Ｂとなる部材に溶接等で結合した後、部材４９を第１支持部１７Ａとなる部材に締結具１７Ｄで締結することにより、部材４９がキャリヤ１７の連結部１７Ｃになる。締結具１７Ｄで部材４９を第１支持部１７Ａとなる部材に締結する作業は、クラッチケース４１に第１支持部１７Ａとなる部材を溶接等で結合する前に行ってもよく、結合した後に行ってもよい。

また、図４で示されているように、キャリア１７の第１及び第２支持部１７Ａ、１７Ｂの互いに向かい合う内面のうち、前述したリングギヤ１３の軸方向の両方の端面と対面する部分には、受圧部材５０，５１が取り付けられており、本実施形態では、第１支持部１７Ａに取り付けられている受圧部材５０は、第１支持部１７Ａとクラッチケース４１とに跨っている。さらに、図２で示されているようにリングギヤ１３の軸方向の両方の端面にも、受圧部材５２，５３が取り付けられている。

図２で示されているとおり、前記リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂは、差動制限手段４０を間に挟んでアウターピニオンギヤ１４及びインナーピニオンギヤ１５とは軸方向の反対側に配置され、このギヤ部３０Ｂの差動制限手段４０と対面する側面に軸方向へ窪んだ凹部６１が形成され、この凹部６１に、差動制限手段４０の摩擦部材４７をアウターピニオンギヤ１４及びインナーピニオンギヤ１５側へ押圧するピストン６０が軸方向に移動自在に収納されている。凹部６１内のピストン６０で区画される室６２には、図示しない電子式油圧装置からの圧油が供給されるようになっており、この圧油の供給は、前輪と後輪との回転数差が極めて大きくなったときに、これを検知したセンサからの信号で電子式油圧装置が作動することによって行われる。また、この電子式油圧装置は、必要に応じて車両の発進制御や減速制御、旋回制御等のためにも用いられるものになっている。

リヤ駆動ギヤ３０には、ピストン６０と差動制限手段４０との間において、室６２の遠心油圧をキャンセルするためのキャンセラ６３が配置され、このキャンセラ６３とピストン６０との間の室６４は、図示しない油室に接続されている。このため、上記電子式油圧装置が作動しない通常時において、リヤ駆動ギヤ３０が高速回転し、この高速回転のために、室６２内の油及びこの室６２に接続されている油圧回路内の油による遠心油圧がピニオン６０に作用しても、室６４内の油及びこの室６４に接続されている油室内の油による遠心油圧が、室６２とは反対側からピニオン６０に作用するため、ピストン６０が差動制限手段４０に向かって移動することはない。

図１で示した駆動源であるエンジン１からの駆動力がディファレンシャルケース１１へアウターギヤ部１１Ａから入力すると、前述したように、リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５及びサンギヤ１６はヘリカルギヤであるため、リングギヤ１３とサンギヤ１６には、互いに軸方向反対側へのスラスト荷重が発生し、これらのスラスト荷重の作用方向へリングギヤ１３とサンギヤ１６はスライドする。車両の前進時と後進時では、リングギヤ１３とサンギヤ１６に生じるスラスト荷重の向きが反対となる。

本実施形態では、車両の前進時において、リングギヤ１３に差動制限手段４０側へのスラスト荷重が生じ、このスラスト荷重は、クラッチケース４１と結合一体化されているキャリア１７の第１支持部１７Ａに、受圧部材５０，５２を介して作用する。また、差動制限手段４０とは反対側へのサンギヤ１６のスラスト荷重は、ストップ部材３２を介してリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａに作用し、この筒状中心軸部３０Ａの移動により、筒状中心軸部３０Ａの段部３０Ｃを介して第２スライド摩擦部材４７はサンギヤ１６側へ押圧される。

このため、車両の前進時には、クラッチケース４１の内部に収納されている全部の摩擦部材４２〜４７が圧接され、これにより、差動制限手段４０には、前輪側である第１回転機構の回転部材と後輪側である第２回転機構の回転部材との間での差動を制限する差動制限トルクのための摩擦トルクが発生する。

また、車両の後進時において、リングギヤ１３に差動制限手段４０とは反対側へのスラスト荷重が生じると、このスラスト荷重は、受圧部材５１，５３を介してキャリア１７の第２支持部１７Ｂと、この第２支持部１７Ｂが連結部１７Ｃで結合されている第１支持部１７Ａと、この第１支持部１７Ａが結合一体化されているクラッチケース４１と、このクラッチケース４１に取り付けられているストップ部材４８とに作用する。また、差動制限手段４０側へのサンギヤ１６のスラスト荷重は、第１スライド摩擦部材４３に作用し、第１スライド摩擦部材４３はこのスラスト荷重の作用方向に押圧される。

このため、この車両の後進時には、クラッチケース４１に内部に収納されている摩擦部材４２〜４７のうち、摩擦部材４３〜４６が圧接され、これにより、差動制限手段４０には、車両の前進時と同じく、前輪側である第１回転機構の回転部材と後輪側である第２回転機構の回転部材との間での差動を制限する差動制限トルクのための摩擦トルクが発生する。

車両が直進前進走行しているときには、リングギヤ１３、アウターピニオンギヤ１４、インナーピニオンギヤ１５、これらのアウターピニオンギヤ１４とインナーピニオンギヤ１５を支持しているキャリヤ１７、及びサンギヤ１６は、差動制限手段４０の差動制限トルクにより、一体となって左右のアクスルシャフト１２Ａ，１２Ｂを中心に回転するため、言い換えると、アウターピニオンギヤ１４及びインナーピニオンギヤ１５は、自転しつつサンギヤ１６の回りを公転する遊星運動を行わないため、リングギヤ１３とキャリア１７とサンギヤ１６は同じ回転数で回転し、前記第１回転機構と前記第２回転機構とによって駆動力が伝達される前輪と後輪も、同じ回転数で回転している。このとき、差動制限手段４０によって前輪と後輪に分配される駆動トルクの割合は、リングギヤ１３の半径とサンギヤ１６の半径とで決まる。具体的には、前輪駆動トルク：後輪駆動トルク＝（リングギヤの半径−サンギヤの半径）：（サンギヤの半径）となり、この前後輪トルク配分は、四輪駆動車両を設計する際のコンセプトに応じて任意な値に設定することができ、例えば、（リングギヤの半径−サンギヤの半径）：（サンギヤの半径）＝１：１とすることにより、前輪と後輪には、エンジン１からリングギヤ１３に入力したトルクが半分ずつ分配される。以上は、車両が直進後進走行するときも同じである。

一方、車両の旋回時においては、差動制限手段４０は、エンジン１からリングギヤ１３に入力する駆動トルクの大きさにより、差動制限トルクの大きさが決まるトルク感応型となっているため、言い換えると、エンジン１からの駆動力がリングギヤ１３に入力すると、リングギヤ１３とサンギヤ１６に上述したスラスト荷重が発生し、これらのスラスト荷重により、差動制限手段４０には、エンジン１からの駆動トルクの大きさに応じた差動制限トルクが摩擦トルクによって発生するため、車両の旋回のために前輪よりも回転数が少ない後輪には、駆動トルクが前輪よりも大きい割合で分配される。

例えば、車両の直進時の前後輪トルク配分を、上述のように１：１とし、かつ、差動制限トルクがエンジン１からの全伝達トルクの２０％となるように設定した場合には、車両の前進旋回時における前輪駆動トルク：後輪駆動トルク＝３：７の割合にすることができ、これにより、運転者は、後輪が駆動輪となっている車両と同様のスポーティーな走行感覚を得ながら、車両を前進旋回させることができる。また、後輪がスリップするような走行条件では、前輪に差動制限トルクが流れ、車両の駆動力が確保される。

なお、前輪と後輪に分配される駆動トルクの割合は、差動制限手段４０の差動制限トルクの大きさで決まり、この差動制限トルクは差動制限手段４０で生じる摩擦トルクに応じたものとなるため、前輪と後輪に分配される駆動トルクの割合を、差動制限手段４０のクラッチケース４１の内部に収納する摩擦部材４２〜４７の個数や有効半径、さらには第１摩擦部材４２，４４，４６と第２摩擦部材４３，４５，４７との間の摩擦係数等を任意に設定することにより、所望の割合にすることができる。

また、本実施形態では、車両の後進時には、上述したように摩擦部材４２〜４７のうち、摩擦部材４３〜４６が圧接されるが、車両の前進時には、クラッチケース４１と一体化されているキャリア１７の第１支持部１７Ａと、第１スライド摩擦部材４３との間に配置されている第１摩擦部材４２を含む全部の摩擦部材４２〜４７が圧接されるため、前進時におけるエンジン１からの駆動トルクを、これらの摩擦部材４２〜４７の摩擦力によって有効に前輪と後輪に伝達することができる。

また、全部の摩擦部材４２〜４７のうち、第１摩擦部材４２，４４，４６は、前輪側である第１回転機構の回転部材となっているクラッチケース４１にスプライン嵌合しており、このため、第１摩擦部材４２，４４，４６とクラッチケース４１との間ですべりは発生せず、また、摩擦部材４２〜４７のうち、残りの第２摩擦部材４３，４５，４７は、後輪側である第２回転機構の回転部材となっているリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａにスプライン嵌合しており、このため、第２摩擦部材４３，４５，４７と筒状中心軸部３０Ａとの間でもすべりは生じない。したがって、エンジン１からの駆動力の全部を前輪と後輪に有効に分配伝達することができる。

また、走行している車両の前輪と後輪の一方が脱輪するなどしてこの一方の車輪が空転し、前輪と後輪の回転数差が極めて大きくなったときには、前述したように、これを検知したセンサからの信号で作動する前記電子式油圧装置によって図２で示されている室６２に圧油が供給されるため、ピストン６０は差動制限手段４０側へ移動する。これにより、摩擦部材４７におけるリヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂ側の面であって、摩擦面となっていない面が押圧されるため、差動制限手段４０の全部の摩擦部材４２〜４７が圧接される。これにより、差動制限手段４０には、上述したトルク感応によらない差動制限トルクが発生し、脱輪等していない車輪に伝達される駆動トルクによって、車両は脱輪等の状態から脱出することができる。

このピストン６０は、リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂにおける差動制限手段４０と対面する側面に軸方向へ窪んで形成された凹部６１に収納されているため、本実施形態に係るディファレンシャル装置１０の全体の軸方向寸法を短縮することができる。

また、以上説明した本実施形態によると、車両の前進時と後進時の両方において、前述したように、リングギヤ１３とサンギヤ１６に、互いに軸方向反対側となったスラスト荷重が発生させることができ、これらのスラスト荷重によって差動制限手段４０に差動制限トルクを発生させることができるとともに、この差動制限手段４０はサンギヤ１６の軸方向片側だけに配置すればよいため、本実施形態に係るセンターディファレンシャル装置全体の軸方向の寸法を小さくでき、車両の小型化に貢献できる。

図５は、クラッチケース４１とキャリア１７の第１支持部１７Ａとの一体化に関する別実施形態を示す。この実施形態におけるクラッチケース４１とキャリア１７の第１支持部１７Ａは、１個の部品７０によって形成されている。すなわち、クラッチケース４１を形成している部品７０の一部が、キャリア１７の第１支持部１７Ａとなっている。

これによると、クラッチケース４１のための部品７０を製造する際に、キャリア１７の第１支持部１７Ａも同時に製造できることになり、キャリア１７の製造の容易化を図ることができるとともに、クラッチケース４１と第１支持部１７Ａとを結合一体化するための作業を省略することができる。

また、以上説明した実施形態は、車両の前進時において、リングギヤ１３には差動制限手段４０側へのスラスト荷重が生じ、サンギヤ１６には差動制限手段４０とは反対側へのスラスト荷重が生じようにするとともに、リヤ駆動ギヤ３０とリヤ従動ギヤ３１を平歯車とした場合であったが、車両の前進時において、リングギヤ１３には差動制限手段４０とは反対側へのスラスト荷重が生じ、サンギヤ１６には差動制限手段４０側へのスラスト荷重が生じるようにするとともに、リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂとリヤ従動ギヤ３１のそれぞれの歯をはす歯とし、これにより、ヘリカルギヤとなっていて、ギヤ部３０Ｂが差動制限手段４０に対してサンギヤ１６とは反対側に配置されているリヤ駆動ギヤ３０には、車両の前進時において、差動制限手段４０とは反対側へのスラスト荷重が生じるようにしてもよい。

これによると、車両が前進しているときにエンジンブレーキを作動させた場合において、リヤ駆動ギヤ３０には、後輪側からの逆動トルクによって差動制限手段４０側へのスラスト荷重が生じることになり、このスラスト荷重は、リヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａに形成されている段部３０Ｃから差動制限手段４０の摩擦部材４７に作用する。すなわち、この段部３０Ｃは、リヤ駆動ギヤ３０の差動制限手段４０側へのスラスト荷重を、この差動制限手段４０に伝達するためのリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａにおける部分となっている。また、リヤ駆動ギヤ３０と同じく後輪を回転させるための部材となっているサンギヤ１６にも、後輪側からの逆動トルクによってリヤ駆動ギヤ３０のスラスト荷重と同じ方向へのスラスト荷重が生じることになる。

サンギヤ１６の中心には、リヤ駆動ギヤ３０のギヤ部３０Ｂから差動制限手段４０側へ延びていてこの差動制限手段４０の中心を通っているリヤ駆動ギヤ３０の筒状中心軸部３０Ａが貫通し、この筒状中心軸部３０Ａの先端に、サンギヤ１６の差動制限手段４０とは反対側への上記スラスト荷重を受けるストップ部材３２が設けられているため、言い換えると、このストップ部材３２は、サンギヤ１６の差動制限手段４０とは反対側へのスラスト荷重を受けるための筒状中心軸部３０Ａの部分となっているため、車両の前進時にエンジンブレーキを作動させたときには、リヤ駆動ギヤ３０のスラスト荷重とサンギヤ１６のスラスト荷重との合力が、摩擦部材４７から差動制限手段４０に入力することになる。そして、リングギヤ１３には、サンギヤ１６の上記スラスト荷重の反力としてのスラスト荷重が、インナーピニオンギヤ１５とアウターピニオンギヤ１４を介して伝達され、このリングギヤ１３のスラスト荷重は、リングギヤ１３を差動制限手段４０側へスライドさせる荷重であるため、差動制限手段４０の全部の摩擦部材４２〜４７は大きな荷重で圧接され、これらの摩擦部材４２〜４７に大きな摩擦トルクを発生させることができる。

これによると、車両が前進しているときにエンジンブレーキを作動させた場合において、差動制限手段４０に大きな差動制限トルクを発生させることができ、差動制限手段４０のディファレンシャルロック率を向上させることができるため、エンジンブレーキを作動させたときにおける車両の制動安定性を高めることができる。

本発明は、例えば、四輪駆動車両のセンターディファレンシャル装置や、フロントディファレンシャル装置、リヤディファレンシャル装置に利用することができる。

本発明の一実施形態に係るセンターディファレンシャル装置が採用された四輪駆動車両の駆動系を示すスケルトン図である。 プラネタリギヤ式となっている図１のセンターディファレンシャル装置の具体的構造を示す正断面図である。 図２のＳ３−Ｓ３線断面図である。 キャリヤの一方の支持部とクラッチケースとの一体化構造を示す断面図である。 キャリヤの一方の支持部とクラッチケースとの一体化構造の別実施形態を示す図４と同様の図である。

符号の説明

１ 駆動源であるエンジン
１０ センターディファレンシャル装置
１１ ディファレンシャルケース
１２Ａ，１２Ｂ 第１回転機構の回転部材である左右前輪の左右アクスルシャフト
１３ リングギヤ
１４ アウターピニオンギヤ
１４Ａ アウターピニオンギヤのピニオン軸
１５ インナーピニオンギヤ
１５Ａ インナーピニオンギヤのピニオン軸
１６ サンギヤ
１７ キャリヤ
１７Ａ 第１支持部
１７Ｂ 第２支持部
１７Ｃ 連結部
２０ フロントディファレンシャル装置
３０ 第２回転機構の回転部材であって、サンギヤと連結されているギヤであるリヤ駆動ギヤ
３０Ａ サンギヤと第２スライド摩擦部材の中心を貫通した軸となっている筒状中心軸部
３０Ｂ リヤ駆動ギヤのギヤ部
３０Ｃ 段部
４０ 摩擦式の差動制限手段
４１ 第１回転機構の回転部材であるクラッチケース
４２〜４７ 摩擦部材
４２，４４，４６ 第１摩擦部材
４３，４５，４７ 第２摩擦部材
４３ 第１スライド摩擦部材
４７ 第２スライド摩擦部材
６０ ピストン
６１ 凹部

Claims (12)

1. 駆動源からの駆動力が入力するリングギヤと、このリングギヤの中心部に配置されたサンギヤと、前記リングギヤと噛合するアウターピニオンギヤと、このアウターピニオンギヤと噛合し、前記サンギヤとも噛合するインナーピニオンギヤと、を有し、
   前記リングギヤと前記サンギヤと前記アウターピニオンギヤと前記インナーピニオンギヤはヘリカルギヤであるとともに、前記リングギヤと前記サンギヤは軸方向にスライド自在となっており、
   前記サンギヤの軸方向片側に、第１回転機構の回転部材と第２回転機構の回転部材との間での差動を制限する摩擦式の差動制限手段が配置され、この差動制限手段に、前記駆動源からの駆動力が入力した前記リングギヤのスラスト荷重と前記サンギヤのスラスト荷重とが作用することでこの差動制限手段に差動制限トルクのための摩擦トルクが生じることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
2. 請求項１に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記アウターピニオンギヤ及び前記インナーピニオンギヤを回転自在に備えているキャリアを有し、このキャリアに前記リングギヤの前記スラスト荷重が作用することによって前記差動制限手段に差動制限トルクのための摩擦トルクが生じることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
3. 請求項２に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記差動制限手段は、前記第１回転機構側となっているクラッチケースと、このクラッチケース側の第１摩擦部材と、前記第２回転機構側となっている第２摩擦部材と、を含んで構成されており、前記クラッチケースの内部に収納されている前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材は、前記キャリアに作用する前記リングギヤの前記スラスト荷重と前記サンギヤのスラスト荷重とによって圧接することを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
4. 請求項３に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記キャリアは、前記アウターピニオンギヤのピニオン軸と前記インナーピニオンギヤのピニオン軸とを支持していて軸方向に離れている２個の支持部を有し、これらの支持部のうち、前記差動制限手段側の支持部は前記クラッチケースと一体化されていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
5. 請求項４に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記２個の支持部のうち、前記差動制限手段側の支持部は、前記クラッチケースを形成している部品の一部となっていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の車両のディファレンシャル装置において、前記第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、前記サンギヤが前記差動制限手段側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第１スライド摩擦部材が含まれていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
7. 請求項３〜６のいずれかに記載の車両のディファレンシャル装置において、前記第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、前記サンギヤが前記差動制限手段とは反対側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第２スライド摩擦部材が含まれていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
8. 請求項７に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記サンギヤと前記第２スライド摩擦部材は、これらのサンギヤと第２スライド摩擦部材の中心を貫通した軸にスプライン嵌合し、この軸に、前記差動制限手段とは反対側への前記サンギヤのスライドを止めるためのストップ部材と、前記第２スライド摩擦部材が係合し、かつ、前記差動制限手段とは反対側への前記サンギヤのスラスト荷重を前記第２スライド摩擦部材に伝達するための段部とが設けられていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
9. 請求項３〜８のいずれかに記載の車両のディファレンシャル装置において、前記キャリアは、前記アウターピニオンギヤのピニオン軸と前記インナーピニオンギヤのピニオン軸とを支持していて軸方向に離れている２個の支持部を有し、これらの支持部のうち、前記差動制限手段側の支持部は前記クラッチケースと一体化され、前記第２摩擦部材には、軸方向にスライド自在に配置され、かつ、前記サンギヤが前記差動制限手段側にスライドしたときのこのサンギヤのスラスト荷重を受ける第１スライド摩擦部材が含まれており、前記クラッチケースと一体化されている支持部と、前記第１スライド摩擦部材との間には、前記第１摩擦部材が配置され、かつ、この第１摩擦部材は、四輪駆動車両の前輪を回転させるための前記第１回転機構の回転部材となっていて、前記第２摩擦部材は、四輪駆動車両の後輪を回転させるための前記第２回転機構の回転部材となっており、前記サンギヤが前記差動制限手段とは反対側へスライドするときは前記四輪駆動車両の前進時であることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の車両のディファレンシャル装置において、前記サンギヤには、前記差動制限手段を間に挟んで前記アウターピニオンギヤ及び前記インナーピニオンギヤとは軸方向の反対側に配置されていて、前記第２回転機構の回転部材となっているギヤが連結され、このギヤの前記差動制限手段と対面する側面に軸方向へ窪んだ凹部が形成され、この凹部に、前記差動制限手段の摩擦部材を押圧するピストンが収納されていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
11. 請求項１〜８及び１０のいずれかに記載の車両のディファレンシャル装置において、前記第１回転機構の回転部材は、四輪駆動車両の前輪を回転させるための部材であり、前記第２回転機構の回転部材は、前記四輪駆動車両の後輪を回転させるための部材であることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。
12. 請求項１１に記載の車両のディファレンシャル装置において、前記第２回転機構の回転部材には、ギヤ部が前記差動制限手段に対して前記サンギヤとは反対側に配置されているリヤ駆動ギヤが含まれており、このリヤ駆動ギヤは、前記四輪駆動車両の前進時に前記差動制限手段とは反対側へのスラスト荷重が生じるヘリカルギヤとなっているとともに、前記リヤ駆動ギヤは、前記差動制限手段及び前記サンギヤの中心を貫通する筒状中心軸部を有しており、この筒状中心軸部に、前記リヤ駆動ギヤの前記差動制限手段側へのスラスト荷重をこの差動制限手段に伝達する部分と、前記サンギヤの前記差動制限手段とは反対側へのスラスト荷重を受ける部分と、が設けられていることを特徴とする車両のディファレンシャル装置。