JP2007303494A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチリングの強度を向上することができるデファレンシャル装置を提供する。
【解決手段】駆動源（不図示）の駆動力により回転するデフケース３と、デフケース３の回転を出力する一対のサイドギア５，７（出力ギア）を有する差動機構９と、デフケース３と一対のサイドギア５，７のいずれか一方との間に配置されサイドギア５に設けられた噛み合い歯６７と噛み合うことによりデフケース３と差動機構９とを連結して差動機構９の差動を制限するカムリング１１（クラッチリング）を有するクラッチ機構１３とを備えたデファレンシャル装置１において、カムリング１１の外径側に、サイドギア５とカムリング１１との噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリング１５を配置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クラッチリングを噛み合い解除方向に付勢するリターンスプリングを有するデファレンシャル装置に関する。

特許文献１に電磁コイルへの通電により移動するプランジャによって移動操作されるクラッチリングを有するデファレンシャル装置が記載されている。このデファレンシャル装置では、クラッチリングを移動操作してクラッチリングと出力側サイドギアとを噛み合わせることにより、デフケースと差動機構とを連結して差動機構の差動を制限している。また、クラッチリングは、クラッチリングの内径側でクラッチリングと出力側サイドギアとの間に配置されたリターンスプリングによって、クラッチリングと出力側サイドギアの噛み合い解除方向に付勢されている。
特開２００４−１００９２４号公報

しかしながら、上記のようにクラッチリングの内径側にリターンスプリングを配置する構成では、リターンスプリングを配置するためにクラッチリングの内径側が薄肉となり、クラッチリングと出力側サイドギアとの噛み合いの衝撃を受けた場合でも十分な強度が得られるようにクラッチリングの外径側を厚肉とする必要があった。このため、クラッチリングの内径側と外径側とでは肉厚が異なり、クラッチリングの強度バランスが低下していた。

そこで、この発明は、クラッチリングの強度を向上することができるデファレンシャル装置の提供を目的としている。

請求項１の発明は、駆動源の駆動力により回転するデフケースと、前記デフケースの回転を出力する一対の出力ギアを有する差動機構と、前記デフケースと前記一対の出力ギアのいずれか一方との間に配置され前記一方の出力ギアに設けられた噛み合い歯と噛み合うことにより前記デフケースと前記差動機構とを連結して前記差動機構の差動を制限するクラッチリングを有するクラッチ機構とを備え、前記クラッチリングの外径側には、前記一方の出力ギアとクラッチリングとの噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリングが配置されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のデファレンシャル装置であって、前記リターンスプリングは、前記一方の出力ギアと前記クラッチリングとの間に配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載のデファレンシャル装置であって、前記デフケースは、前記リターンスプリングを支持する支持手段が設けられ、前記リターンスプリングは、前記支持手段と前記クラッチリングとの間に配置されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載のデファレンシャル装置であって、前記支持手段は、前記デフケースの内部に突設された突部であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３記載のデファレンシャル装置であって、前記デフケースは、内部に貫通する孔が設けられ、前記支持手段は、前記孔を挿通して前記デフケースの内部に突出する受け片であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３記載のデファレンシャル装置であって、前記支持手段は、前記デフケースの内部に係合されたワッシャであることを特徴とする。

請求項１のデファレンシャル装置は、クラッチリングの外径側にリターンスプリングが配置されているので、クラッチリングの内径側を薄肉とする必要がなく、クラッチリング全体の強度を向上することができる。

また、クラッチリングの外径側にリターンスプリングが配置されているので、クラッチリングの内径側を厚肉とすることができ、クラッチリングと出力ギアとの噛み合い面積を広く取ることができる。

さらに、クラッチリングと出力ギアとの噛み合い面積を広く取ることができるので、クラッチリング全体の肉厚を薄くすることができ、それに合わせて出力ギアやデフケース等の周辺部材の配置をコンパクトにまとめることができる。

請求項２のデファレンシャル装置は、リターンスプリングがクラッチリングの外径側で出力ギアとクラッチリングとの間に配置されているので、周辺部材であるデフケースの強度を向上することができる。

請求項３のデファレンシャル装置は、リターンスプリングがクラッチリングの外径側でデフケースに設けられた支持手段とクラッチリングとの間に配置されているので、周辺部材である出力ギアの強度を向上することができる。

請求項４のデファレンシャル装置は、支持手段がデフケースの内部に突設された突部であるので、クラッチリングと出力ギアとの噛み合い面積を広く取ることができる。

請求項５のデファレンシャル装置は、デフケースに内部に貫通する孔が設けられ、支持手段が孔を挿通してデフケースの内部に突出する受け片であるので、デフケースの外部から受け片を配置することができ、組付性を向上することができる。

請求項６のデファレンシャル装置は、支持手段がデフケースの内部に係合されたワッシャであるので、簡易な構成でリターンスプリングを支持配置することができ、低コスト化することできる。

（第１実施形態）
図１、２を用いて第１実施形態について説明する。

本実施形態のデファレンシャル装置１は、駆動源（不図示）の駆動力により回転するデフケース３と、デフケース３の回転を出力する一対のサイドギア５，７（出力ギア）を有する差動機構９と、デフケース３と一対のサイドギア５，７のいずれか一方との間に配置されサイドギア５の背面側に形成された噛み合い歯６７と噛み合うことによりデフケース３と差動機構９とを連結して差動機構９の差動を制限するクラッチリング１１を有するクラッチ機構１３とを備えている。なお、クラッチリング１１は、環状の肉部の一端面側に噛み合い歯６５を備え、他端面側に凸部５７を備え、この凸部５７の回転方向正逆面にカム面６１が形成されており以降、カムリング１１と呼称する。そして、カムリング１１の外径側には、サイドギア５とカムリング１１との噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリング１５が配置され、リターンスプリング１５は、サイドギア５とカムリング１１との間に配置されている。

図１、２に示すように、デファレンシャル装置１は、デフケース３と、差動機構９と、クラッチ機構１３とから構成されている。デフケース３は、ベアリング１７によってデフキャリヤ（不図示）に回転自在に支承されている。デフケース３にはリングギア（不図示）が固定されており、エンジン（駆動源）の駆動力を伝達する動力伝達系のギアと噛み合うことで、エンジンの駆動力が伝達され、この駆動力によってデフケース３が回転駆動され、デフケース３の内部に収容された差動機構９を介して左右の車軸に駆動力が伝達される。

差動機構９は、ピニオンシャフト１９と、ピニオンシャフト１９に回転可能に支持されたピニオンギア２１と、ピニオンギア２１と噛み合うと共に左右の車軸と噛み合った出力側のサイドギア５，７とから構成されている。ピニオンシャフト１９は、端部をデフケース３に係合してボルト２３によってデフケース３に抜け止めされ、デフケース３と一体に回転駆動される。ピニオンギア２１は、左右のサイドギア５，７にエンジンからの駆動力を伝達すると共に、噛み合っている左右のサイドギア５，７に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト１９に支承されている。

サイドギア５，７のボス部２５，２７の外周側は、デフケース３に形成された支承部２９，３１で支承されており、サイドギア５，７は各ボス部２５，２７の内周側にスプライン連結された車軸を介して左右の車輪側に連結されている。そして、サイドギア５がクラッチ機構１３によりデフケース３に連結されると差動がロック状態となる。

クラッチ機構１３は、電磁コイル３３と、プランジャ３５と、デフケース３の開口５９に形成されたカム面６３とカムリング１１に形成されたカム面６１からなるカム機構３７と、ドッグクラッチ３９とから構成されている。電磁コイル３３は、コア４１がデフケース３に形成された支持部４３で半径方向に支持されている。また、コア４１には、周溝４５が形成され、周溝４５に当接部材４７を当接してボルト４９によって当接部材４７を固定し、電磁コイル３３をデフケース３に対して軸方向に支持している。さらに、電磁コイル３３には、回り止め部材（不図示）が設けられ、回り止め部材をデフキャリア側に係合することによって電磁コイル３３を回転方向に回り止めしている。また、電磁コイル３３の内径側には、プランジャ３５が配置されており、電磁コイル３３への通電によってプランジャ３５が軸方向へ移動される。

プランジャ３５は、磁性材料から形成され、プランジャ３５の内周には、電磁コイル３３の磁束がデフケース３側へ漏れることを防止する非磁性材料のリング５１が一体に固定されている。リング５１とプランジャ３５はデフケース３のボス部５３上で軸方向移動自在に、また、デフケース３に対して相対回転不能に支持されており、電磁コイル３３とは相対回転可能にされている。さらに、リング５１には、開口５９内に嵌入した複数の突部５５が突設されており、プランジャ３５が軸方向に移動されると突部５５はカム機構３７のカムリング１１の凸部５７の端面を押圧する。

カム機構３７は、カムリング１１の凸部５７の回転方向面と、デフケース３の開口５９の回転方向側面とから構成されている。カムリング１１は、内周でサイドギア５のボス部２５の外周に軸方向移動自在に支持されている。また、カムリング１１には、周方向等間隔に３個の凸部５７が突設されている。この凸部５７をデフケース３の開口５９に係合し、カムリング１１を回り止めしている。また、凸部５７には、回転方向の面にカム面６１が形成されている。さらに、デフケース３の開口５９の回転方向の面にも、凸部５７のカム面６１と同一の傾斜角を有したカム面６３が形成され駆動トルクが作用したときにカムが作動する。そして、プランジャ３５の軸方向への移動と、カム機構３７のカムスラスト力によってカムリング１１がドッグクラッチ３９の噛み合い方向（右方）に移動されてドッグクラッチ３９が締結される。

ドッグクラッチ３９は、カムリング１１の噛み合い歯６５とサイドギア５の噛み合い歯６７とで構成されている。カムリング１１の噛み合い歯６５とサイドギア５の噛み合い歯６７とが噛み合うと、デフケース３とサイドギア５とが連結されて差動機構９の差動が制限される。なお、ドッグクラッチ３９の噛み合いは、プランジャ３５のドッグクラッチ３９の噛み合い方向への移動と、カム機構３７のカムスラスト力とによってカムリング１１がドッグクラッチ３９の噛み合い方向へ強く押圧されており、解除されることがなく安定している。

ここで、カムリング１１は、リターンスプリング１５によってドッグクラッチ３９の噛み合い解除方向（左方）に付勢されている。リターンスプリング１５は、サイドギア５の噛み合い歯６７よりも外径側の軸方向端面に形成された支持部６９に支持され、止め部材７１によって固定されている。また、カムリング１１の噛み合い歯６５よりも外径側の軸方向端面には、リターンスプリング１５（止め部材７１）と当接する当接部７３が設けられている。この当接部７３とサイドギア５の支持部６９とにより、リターンスプリング１５は、カムリング１１の外径側に配置されている。そして、カムリング１１は、通常時、リターンスプリング１５によってドッグクラッチ３９の噛み合い解除方向に付勢されていると共に、電磁コイル３３への通電の停止時、リターンスプリング１５によってドッグクラッチ３９の噛み合い解除方向に移動される。また、カムリング１１の内周面７６は、サイドギヤ５のボス部２５の外周面によってセンタリングされている。

また、デフキャリヤに設けられたオイル溜りのオイルが、ギア５，７，２１などを組み込むためにデフケース３に形成された開口５９等の開口から流出入し、各ギアの噛み合い部や、ピニオンギア２１と球面ワッシャ７５との摺動面などが潤滑・冷却され、さらに、デフケース３のオイル流路７７，７９から流入するオイルによって支承部２９，３１やワッシャ８１，８３やドッグクラッチ３９やカム機構３７などが潤滑・冷却される。

このように構成されたデファレンシャル装置１は、電磁コイル３３が励磁されると、電磁コイル３３の磁束によってプランジャ３５が右方へ移動操作され、ドッグクラッチ３９が噛み合って差動機構９の差動がロックされ、この状態で、駆動トルクを受けてカム機構３７が作動し、カムリング１１を右方へ押圧することにより、振動などによってドッグクラッチ３９の噛み合いが不用意に解除されることを防止する。また、電磁コイル３３の励磁を停止すると、リターンスプリング１５によってカムリング１１及びプランジャ３５が左方へ戻り、ドッグクラッチ３９の噛み合いと差動ロックが解除される。

このようなデファレンシャル装置１では、カムリング１１の外径側にリターンスプリング１５が配置されているので、カムリング１１の内径側を薄肉とする必要がなく、カムリング１１全体の強度ならびに強度バランスを向上することができる。

また、カムリング１１の外径側にリターンスプリング１５が配置されているので、カムリング１１の内径側を厚肉とすることができ、カムリング１１とサイドギア５との噛み合い面積を広く取ることができる、すなわち、カムリング１１の噛み合い歯６５を内径側に延長することができると共に、カムリング１１の強度バランスを向上することができる。

さらに、カムリング１１とサイドギア５との噛み合い面積を広く取ることができるので、ドッグクラッチ３９の噛み合いの衝撃をカムリング１１全体で受けることができ、カムリング１１全体の肉厚を薄くすることができる。このため、リターンスプリング１５の配置スペースを拡大することでき、リターンスプリング１５の巻き数等を増加させることができ、リターンスプリング１５の推力を向上させることができると共に、デフケース３内にサイドギヤ５等の配置をコンパクトにまとめることができる。

また、カムリング１１の外径側にリターンスプリング１５が配置されているので、リターンスプリング１５を固定する止め部材７１等の目視確認ができ、組付性を向上することができる。

さらに、リターンスプリング１５がカムリング１１の外径側でサイドギア５とカムリング１１との間に配置されているので、周辺部材であるデフケース３を厚肉とする等のデフケース３全体の強度を向上することができる。

また、カムリング１１をサイドギヤ５のボス部２５の外周面にセンタリングすることでカムリング１１をデフケース３に対してセンタリングする必要がなくなり、デフケース３におけるセンタリング部の加工を省くことができ、コストダウンできる。また、噛み合い部材相互間でセンタリングされるので噛み合い歯の噛み合い精度が向上する。

（第２実施形態）
図３を用いて第２実施形態について説明する。

本実施形態のデファレンシャル装置１０１は、クラッチリングとしてのカムリング１１の外径側には、サイドギア５（出力ギア）とカムリング１１との噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリング１５が配置され、デフケース１０３は、リターンスプリング１５を支持する支持手段１０５が設けられ、リターンスプリング１５は、支持手段１０５とカムリング１１との間に配置され、支持手段１０５は、デフケース１０３の内部に突設された突部１０７となっている。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は第１実施形態と同等である。

図３に示すように、デフケース１０３は、ケース本体１０９と、カバー体１１１とから構成されている。ケース本体１０９の内周には、カムリング１１が軸方向移動自在に支持されている。また、ケース本体１０９の内周には、リターンスプリング１５を支持する支持手段１０５である突部１０７が突設されている。

突部１０７は、ケース本体１０９の内周のカバー体１１１側に突設され、リターンスプリング１５を支持する端面１１３が形成されている。この端面１１３とカムリング１１の当接部７３との間にリターンスプリング１５が配置されている。なお、突部１０７は、ケース本体１０９の内周の周方向に沿って一体の環状に形成させても良いし、ケース本体１０９の内周の周方向等間隔に複数形成させても良い。

このようなデファレンシャル装置１０１では、リターンスプリング１５がカムリング１１の外径側の軸方向端面に対向するようにデフケース１０３に設けられ軸方向端面が設けられた支持手段１０５とカムリング１１との間に配置されているので、周辺部材であるサイドギア５を必要に応じて厚肉とする等のサイドギア５全体の強度を向上することができる。

また、サイドギア５には、リターンスプリング１５を支持する支持手段を設ける必要がないので、従来のサイドギアを用いることができ、従来の差動機構への適用範囲を拡大することができる。

さらに、突部１０７は、ケース本体１０９の内周のカバー体１１１側に突設されているので、リターンスプリング１５の組付を組付工程の後半に行うことができ、リターンスプリング１５の組付性を向上することができると共に、リターンスプリング１５を設定条件に合わせて交換する等のリターンスプリング１５の交換性も向上することができる。

（第３実施形態）
図４を用いて第３実施形態について説明する。

本実施形態のデファレンシャル装置２０１は、クラッチリングとしてのカムリング１１の外径側には、サイドギア５（出力ギア）とカムリング１１との噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリング１５が配置され、デフケース２０３は、リターンスプリング１５を支持する支持手段２０５が設けられ、リターンスプリング１５は、支持手段２０５とカムリング１１との間に配置され、デフケース２０３は、内部に貫通する孔２０７が設けられ、支持手段２０５は、孔２０７を挿通してデフケース２０３の内部に突出する受け片２０９となっている。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は第１実施形態と同等である。

図４に示すように、デフケース２０３の内周には、カムリング１１が軸方向移動自在に支持されている。また、デフケース２０３は、ケース内部に貫通する複数の孔２０７が設けられている。この孔２０７には、リターンスプリング１５を支持する支持手段２０５である複数の受け片２０９が挿通されている。

受け片２０９は、固定部２１１と、突出当接部２１３とから構成されている。固定部２１１は、デフケース２０３に形成された支持部２１５にボルト２１７によって固定される。突出当接部２１３は、孔２０７の挿通され、先端がデフケース２０３の内部に突出する。この突出当接部２１３とカムリング１１の当接部７３との間にリターンスプリング１５が配置されている。

このようなデファレンシャル装置２０１では、デフケース２０３の外部から孔２０７を挿通して受け片２０９の突出当接部２１３をデフケース２０３の内部へ突出させることができるので、リターンスプリング１５の支持手段を容易に組み付けることができ、組付性を向上することができる。

（第４実施形態）
図５を用いて第４実施形態について説明する。

本実施形態のデファレンシャル装置３０１は、クラッチリングとしてのカムリング１１の外径側には、サイドギア５（出力ギア）とカムリング１１との噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリング１５が配置され、デフケース３０３の環状の内壁面には、リターンスプリング１５を支持する支持手段３０５が係合し、リターンスプリング１５は、支持手段３０５とカムリング１１との間に配置され、支持手段３０５は、デフケース３０３の内部に係合されたワッシャ３０７となっている。ワッシャ３０７は、デフケース３０３の内壁面に形成された環状凹部に係合するＣワッシャやスナップリングやこれらに付設された環状ワッシャが適当である。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、得られる効果は第１実施形態と同等である。

図５に示すように、デフケース３０３の内周には、カムリング１１が軸方向移動自在に支持されている。また、デフケース３０３の内周には、ワッシャ３０７を支持する支持部３０９が形成されている。この支持部３０９には、リターンスプリング１５を支持する支持手段３０５であるワッシャ３０７が支持されている。このワッシャ３０７とカムリング１１の当接部７３との間にリターンスプリング１５が配置されている。

このようなデファレンシャル装置３０１では、支持手段３０５がデフケース３０３の支持部３０９に支持されたワッシャ３０７であるので、サイドギア５の設計変更をする必要がないと共に、デフケース３０３の僅かな設計変更（支持部３０９を設ける）でリターンスプリング１５を支持することができ、低コスト化することできる。

第１実施形態のデファレンシャル装置の断面図である。 （ａ）各実施形態のカムリングの凸部側の正面図である。（ｂ）図２（ｃ）のＸ−Ｘ断面図である。（ｃ）各実施形態のカムリングの噛み合い歯側の正面図である。 第２実施形態のデファレンシャル装置の断面図である。 第３実施形態のデファレンシャル装置の断面図である。 第４実施形態のデファレンシャル装置の断面図である。

符号の説明

１…デファレンシャル装置
３…デフケース
５，７…サイドギア（出力ギア）
９…差動機構
１１…カムリング（クラッチリング）
１３…クラッチ機構
１５…リターンスプリング
３７…カム機構
３９…ドッグクラッチ
６５…噛み合い歯（カムリング側）
６７…噛み合い歯（サイドギア側）
６９…支持部
７１…止め部材
７３…当接部
１０１…デファレンシャル装置
１０３…デフケース
１０５…支持手段
１０７…突部
２０１…デファレンシャル装置
２０３…デフケース
２０５…支持手段
２０７…孔
２０９…受け片
２１３…突出当接部
３０１…デファレンシャル装置
３０３…デフケース
３０５…支持手段
３０７…ワッシャ
３０９…支持部

Claims (6)

1. 駆動源の駆動力により回転するデフケースと、前記デフケースの回転を出力する一対の出力ギアを有する差動機構と、前記デフケースと前記一対の出力ギアのいずれか一方との間に配置され前記一方の出力ギアに設けられた噛み合い歯と噛み合うことにより前記デフケースと前記差動機構とを連結して前記差動機構の差動を制限するクラッチリングを有するクラッチ機構とを備え、
   前記クラッチリングの外径側には、前記一方の出力ギアとクラッチリングとの噛み合いの解除方向に付勢するリターンスプリングが配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
2. 請求項１記載のデファレンシャル装置であって、
   前記リターンスプリングは、前記一方の出力ギアと前記クラッチリングとの間に配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
3. 請求項１記載のデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースは、前記リターンスプリングを支持する支持手段が設けられ、前記リターンスプリングは、前記支持手段と前記クラッチリングとの間に配置されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
4. 請求項３記載のデファレンシャル装置であって、
   前記支持手段は、前記デフケースの内部に突設された突部であることを特徴とするデファレンシャル装置。
5. 請求項３記載のデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースは、内部に貫通する孔が設けられ、前記支持手段は、前記孔を挿通して前記デフケースの内部に突出する受け片であることを特徴とするデファレンシャル装置。
6. 請求項３記載のデファレンシャル装置であって、
   前記支持手段は、前記デフケースの内部に係合されたワッシャであることを特徴とするデファレンシャル装置。
   

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