JP2007321888A - Differential device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は4輪駆動車のディファレンシャル装置に関し、特には、駆動トルクに比例した差動制限力発生させるディファレンシャル装置に関する。 The present invention relates to a differential device for a four-wheel drive vehicle, and more particularly to a differential device that generates a differential limiting force proportional to drive torque.
エンジンからの動力を前輪と後輪とに動力分配するように配置されるディファレンシャル装置には、加速時や前後輪の一方の車輪がスリップしたような場合の差動回転に対して、スリップ側に伝達されるトルクを他の車輪側へ移すために差動回転を制限する差動制限機構が備えられている。この差動制限機構を伝達トルクに応じて作動するようにしたものはトルク感応型差動制限装置として知られている。 The differential device, which is arranged to distribute the power from the engine to the front and rear wheels, is on the slip side against differential rotation when acceleration or one of the front and rear wheels slips. A differential limiting mechanism for limiting differential rotation is provided to transfer the transmitted torque to the other wheel side. A device that operates this differential limiting mechanism in response to a transmission torque is known as a torque-sensitive differential limiting device.
このような差動制限機構をシンプルプラネタリギヤ式のディファレンシャルに適用して、バイアス比(差動制限力)を大きく設定できるようにしたものが開発されている。例えば、特許文献1を参照、この特許文献1には図3に示すように、プラネタリギヤの構成要素であるキャリア101と、このキャリア101に一体に結合されるケース102とで部品を収容するハウジングを形成し、このハウジング内にはす歯仕様のリングギヤ104とプラネタリピニオン(プラネットギヤ)105とサンギヤ106を噛合せて収容配置し、更に、リングギヤ104のフランジ部107をカップリング108にヘリカルスプライン109を介して連結するように構成されている。
Such a differential limiting mechanism is applied to a simple planetary gear type differential so that a bias ratio (differential limiting force) can be set large. For example, refer to Patent Document 1, which includes a
そして、プラネタリギヤ機構を構成するギヤ等の各部材間には、ワッシャ110〜116を介在させ、各ギヤに発生するスラスト力を対応するワッシャに作用させ、ワッシャに摩擦力を生じさせて差動制限力を得るようにしたディファレンシャリ装置が示されている。 And the washer 110-116 is interposed between each member, such as the gear which comprises a planetary gear mechanism, the thrust force which generate | occur | produces in each gear is made to act on a corresponding washer, and a frictional force is produced in a washer, and differential limitation is carried out. A differential device that is adapted to obtain force is shown.
特許文献1のディファレンシャル装置の差動制限機構では、差動制限力としてのバイアス比の設定がディファレンシャルを構成する主要部材のサンギヤ、プラネタリピニオン、リングギヤ等の回転体の側部にそれぞれワッシャを介在させ、はすば歯車に形成された前記各歯車の動力伝達時に生じるスラスト力と、ヘリカルスプライン係合されたフランジに生じるスラスト力と、をワッシャに作用させるものである。このディファレンシャル装置で差動制限力としてのバイアス比を適正に設定するには、これら複数のはすば歯車およびヘリカルスプラインのねじれ角の設定と、多数のワッシャとの組合せで行うようになるため、調整箇所が多くなりバイアス比の設定に困難性が伴う。また、多数のワッシャを介在させた構成のため組付けが煩雑化してしまう。 In the differential limiting mechanism of the differential device of Patent Document 1, the setting of the bias ratio as the differential limiting force is such that a washer is interposed on each side of a rotating body such as a sun gear, a planetary pinion, and a ring gear that constitutes the differential. The thrust force generated at the time of power transmission of each gear formed on the helical gear and the thrust force generated on the flange engaged with the helical spline are applied to the washer. In order to properly set the bias ratio as the differential limiting force in this differential device, the multiple helical gears and helical splines are set in combination with the torsion angle and a number of washers. There are many adjustment points, which makes it difficult to set the bias ratio. Further, the assembly is complicated due to the configuration in which a large number of washers are interposed.
本発明は、このような課題に対してなされたもので、差動制限力の設定に係わる部材を特定して調整箇所を最小限にすることで設定・調整を容易化し、組付け性のよいディファレンシャル装置とすることを目的とする。 The present invention has been made for such a problem. By specifying a member related to the setting of the differential limiting force and minimizing the adjustment portion, the setting / adjustment is facilitated and the assembling property is good. It aims at making it a differential apparatus.
本発明のディファレンシャル装置は、入力軸に連結される入力部材と、該入力部材に回転自在に軸支されたプラネタリピニオンをサンギヤとリングギヤとに噛合わせ、サンギヤに出力歯車を連設させて前後輪の一方側への出力部材とし、前記リングギヤを連結部材に連結して前後輪の他方側への出力部材とした構成のディファレンシャル装置において、前記2つの出力部材間に摩擦係合装置を配置すると共に、前記一方側への出力部材と入力部材とに、前記摩擦係合装置に作用するスラスト力発生機構を設けたことを特徴とする。 A differential device according to the present invention includes an input member connected to an input shaft, a planetary pinion rotatably supported by the input member meshed with a sun gear and a ring gear, and an output gear connected to the sun gear to connect the front and rear wheels. In the differential device having the structure in which the ring gear is connected to the connecting member and the output member is connected to the other side of the front and rear wheels, a friction engagement device is disposed between the two output members. The thrust force generating mechanism acting on the friction engagement device is provided on the output member and the input member for the one side.
本発明のディファレンシャル装置は、前記スラスト力発生機構は、一方側への出力部材のはすば歯車であり、入力部材の連結部に設けられたヘリカルスプラインであることを特徴とする。 The differential apparatus according to the present invention is characterized in that the thrust force generating mechanism is a helical gear of an output member to one side, and is a helical spline provided at a connecting portion of the input member.
本発明のディファレンシャル装置は、前記スラスト力発生機構は、入力軸に伝達される動力が駆動伝達状態のときは共に同一方向のスラスト力を発生し、被駆動状態のときは共に逆向きのスラスト力を発生することを特徴とする。 In the differential device according to the present invention, the thrust force generation mechanism generates a thrust force in the same direction when the power transmitted to the input shaft is in the drive transmission state, and a reverse thrust force in the driven state. It is characterized by generating.
本発明のディファレンシャル装置は、上記ディファレンシャル装置は入力軸上に同心配置されるサンギヤと、該サンギヤに連結一体され入力軸の一方側へ出力する出力歯車と、上記入力軸に連結されたキャリアとの間に多板式摩擦係合装置介在させ、ドライブプレートを出力歯車のハブ部にドリブンプレートを他方側の出力部材のドラム部材にそれぞれ係合配置し、出力歯車またはキャリアに生じるスラスト力により上記多板式摩擦係合装置を係合可能とすると共に、上記出力歯車とキャリアの離間端部に軸方向移動を規制するスラスト軸受けを設けたことを特徴とする。 The differential device according to the present invention includes: a sun gear concentrically disposed on an input shaft; an output gear coupled to the sun gear and output to one side of the input shaft; and a carrier coupled to the input shaft. A multi-plate frictional engagement device is interposed between the drive plate and the driven gear on the hub of the output gear, and the multi-plate type by the thrust force generated on the output gear or carrier. A thrust bearing for restricting axial movement is provided at the separated end of the output gear and the carrier, while enabling the friction engagement device to be engaged.
本発明によれば、差動制限力作動部は1つの摩擦係合装置だけですみ、この摩擦係合装置を2つのスラスト力発生機構のみで作動させることができるので、差動制限力の設定箇所が少なくなり、適正な設定と調整が容易となる。また、スラスト力の発生を、はすば歯車とヘリカルスプラインで行うため、ねじれ角やねじれの向きの設定で差動制限力を適切に設定することができ、かつ、設定の自由度が増す。また、動力伝達が駆動時と被駆動時とに共に差動制限力を設定でき、更に、摩擦係合装置の配置に特別の部材を必要としないため、装置が簡単かし組付け性も向上する。 According to the present invention, only one frictional engagement device is required for the differential limiting force actuating unit, and this frictional engagement device can be operated by only two thrust force generating mechanisms. The number of locations is reduced, and appropriate settings and adjustments are facilitated. Further, since the thrust force is generated by the helical gear and the helical spline, the differential limiting force can be appropriately set by setting the twist angle and the twist direction, and the degree of freedom of setting is increased. In addition, the differential limiting force can be set both when the power transmission is driven and when it is driven, and no special member is required for the arrangement of the friction engagement device. To do.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明のディファレンシャル装置の概略構成を示すスケルトン図であり、図2はディファレンシャル装置の断面図である。図1において、1は図示しない変速機からの入力軸であり、この入力軸1にプラネタリギヤ機構2が設けられる。プラネタリギヤ機構2は、入力軸1にサンギヤ21とリングギヤ24とが同心的に配置され、この両ギヤ21,24に、入力要素としてのキャリア22に回転自在に軸支されているプラネタリピニオン23が噛合って構成され、このプラネタリギヤ機構2の一方の出力要素としてのサンギヤ21に出力歯車4が連結され、出力歯車4に被駆動歯車5が噛合って一方の車輪側への軸6へ出力される。また、他方の出力要素としてのリングギヤ24からはドラム部材7を介して他方の車輪側への出力軸8に出力されるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing a schematic configuration of a differential device of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the differential device. In FIG. 1, 1 is an input shaft from a transmission (not shown), and a
一方への出力歯車4の側部4bと、キャリア22の側板22bとの間には摩擦係合装置3が配置され、摩擦係合装置3の摩擦プレート3a,3bが出力歯車4とドラム部材7とにそれぞれ係合配置されている。入力軸1の大径端部にはスプライン1aが設けられており、このスプライン1aにキャリア22のボス部スプライン22aが嵌合連結され、入力回転がキャリア22に伝達されるようになっている。
The
図2において、入力軸1は油路1bが形成された中空軸であり、大径端部にはスプライン1aが設けられており、このスプラインはスプライン歯筋が軸心線に対し傾斜して形成されたヘリカルスプライン1aになっている。キャリア22のボス部内径に設けられたスプラインもヘリカルスプライン2aに形成されており、この両スプライン1a,2aにより入力軸1にキャリア22が嵌合連結されている。この構成により、動力伝達時にはスプライン部に伝達力に応じたスラスト力を発生させることができる。このヘリカルスプラインはねじれ角やねじれ方向の設定によりスラスト力やスラスト方向を種種設定することができる。
In FIG. 2, the input shaft 1 is a hollow shaft formed with an
キャリア22は、他側に側板22bが所定の間隔、即ち配置されるプラネタリギヤの歯幅に相当する間隔に固定されており、この間隔部にプラネタリピニオン23が回転自在に軸支され複数個配置されている。更に、前記プラネタリピニオンの内周側と外周側とには、サンギヤ21とリングギヤ24とが噛合い配置されており、これらサンギヤ21とリングギヤ24とは共にキャリア22の前記間隔部にスラスト方向の動きを規制されて配置されている。
The
サンギヤ21は一方側への出力部材であり、リング状に形成された内周にはスプライン21aが形成され、出力歯車4の軸部4cの外周に形成されたスプラインが軸方向動を許容するようにスプライン連結されている。このように構成された出力歯車4は入力軸1に回転自在に設けられている。そして、出力歯車4ははすば歯車に形成された駆動歯車であり、はすば歯車に形成された被駆動歯車5と噛合って歯車列を形成している。これにより、動力伝達時は出力歯車4にスラスト力を発生させることができるようになっている。このはすば歯車もねじれ角とねじれ方向の設定によりスラスト力やスラスト方向を種種設定できる。
The
大径のリング状部材の内周に内ば歯車が形成されたリングギヤ24は、外周にスプラインが形成されており、ドラム部材7の内周に形成されたスプラインに係合している。これにより、他方への出力部材としてのリングギ24からドラム部材7を介して他方への出力軸8に出力される。
A
キャリア22と出力歯車との間に配置される摩擦係合装置3は多板式であり、出力歯車4のハブ部4aに形成されたスプラインに係合配置されるドライブプレート3aと、ドラム部材7に形成されたスプライン7aに係合配置されるドリブンプレート3bとで構成されており、この摩擦プレート3a,3bを出力歯車4の側端部4bとキャリア22の側板22bとの押し圧により、係合するようになっている。
The
更に、出力歯車4の内径端部4dと入力軸1に軸方向移動を規制して設けられたワッシャ13との間には、出力歯車4が図示左側への移動を規制するスラスト軸受け12が配置されており、また、キャリア22はスプライン22a側外端部に設けたワッシャ22dを介して入力軸1に止め輪11により図示右側への移動を規制し、更に、出力軸8の軸支部8a端部との間にはスラスト軸受け10を設けて位置規制する構成となっている。
Further, a thrust bearing 12 is disposed between the
このように構成されたディファレンシャル装置の出力側を例えば、一方の出力歯車を前輪側へ連結し、他方の出力軸8を後輪側へ連結した場合は、入力軸1が駆動されると、良好な路面状態の直進走行では前輪と後輪とには差動回転は生じないため、プラネタリピニオン23は自転することなくキャリア22と一体回転し、入力回転が直に前輪と後輪に伝達される。コーナリング走行では、前輪と後輪とに差動回転が生じるため、プラネタリピニオン23が自転しながら公転することによる差動機能が働き差動回転は吸収される。
For example, when the output side of the differential device configured as described above is connected to one wheel on the front wheel side and the other output shaft 8 is connected to the rear wheel side, it is preferable that the input shaft 1 is driven. In a straight road running on a smooth road surface, no differential rotation occurs between the front wheels and the rear wheels, so that the
そして、入力軸1とキャリア22の連結部のヘリカルスプライン1a,22aと出力歯車4のはすば歯車には、入力軸1に前進走行時の駆動力が入力されると駆動力の大きさに応じて、図2の右向きスラスト力A,Bが発生するように、ねじれ角とねじれの向きが設定されている。このように設定した場合は、出力歯車4のスラスト力Aが摩擦係合装置3に作用し差動制限力を発生させる。また、後進走行(または前進コースト)では、前記はすば歯車とヘリカルスプラインには前進走行時とは逆向きのスラスト力C,Dが発生し、キャリア22のスラスト力Dが摩擦係合装置3に作用して差動制限力を発生させることができる。
The
そこで、前輪側がスリップした場合では、入力回転はディファレンシャルの差動機能によって前輪に増速された回転が伝達される。この状態では出力歯車4に伝達された駆動力に応じてスラスト力Aが生じ、摩擦係合装置3に作用して差動制限力を発生させ、前輪側の伝達トルクを減じて後輪側へ移しスリップ回転を減じる。この前輪スリップの場合は、出力歯車に出力される駆動力は比較的小さいので、後述する後輪スリップの場合より差動制限力(トルクバイアス比)は小さくできる。
Therefore, when the front wheel side slips, the input rotation is transmitted to the front wheel at a speed increased by the differential function of the differential. In this state, a thrust force A is generated according to the driving force transmitted to the
また、後輪側にスリップが生じた場合は、入力回転は差動機能によって後輪を増速させるように出力する。この状態では入力軸1に伝達された駆動力は、前輪側への伝達トルクは後輪側への伝達トルクより大きくなり、出力歯車4には前輪スリップ時より大きなスラスト力が生じ、その分差動制限力(トルクバイアス比)を大きくすることができる。
When slip occurs on the rear wheel side, the input rotation is output so as to increase the speed of the rear wheel by the differential function. In this state, the driving force transmitted to the input shaft 1 is such that the transmission torque to the front wheel side is larger than the transmission torque to the rear wheel side, and a larger thrust force is generated on the
このように本発明では差動制限力の設定を、1つの摩擦係合装置をはすば歯車とヘリカルスプラインに発生するスラスト力により設定するようにしたため、これら2つのスラスト力発生部のねじれ角の大きさや向き等を設定することにより、差動制限力(トルクバイアス比)の設定・調整を容易に行うことができる。 As described above, in the present invention, the differential limiting force is set by the thrust force generated in the helical gear and the helical spline in one friction engagement device, so that the twist angles of these two thrust force generating portions are set. By setting the size, direction, etc., the differential limiting force (torque bias ratio) can be easily set and adjusted.
また、駆動時には一方の部材に発生するスラスト力で差動制限を行い、被駆動時には他方の部材に発生するスラスト力で差動制限を行うことができる。また、摩擦係合装置の配置にも特別の部材を必要としないため、装置の小型化や組付け性も向上する。 Further, differential limiting can be performed by the thrust force generated in one member during driving, and differential limiting can be performed by the thrust force generated in the other member during driving. Further, since no special member is required for the arrangement of the friction engagement device, the device can be reduced in size and assembled.
1 入力軸
2 プラネタリギヤ機構
3 摩擦係合装置
4 出力歯車(はすば歯車)
7 ドラム部材(連結部材)
8 出力軸
21 サンギヤ
22 キャリア
22a ヘリカルスプライン
23 プラネタリピニオン
24 リングギヤ
1
7 Drum member (connection member)
8
Claims (4)
前記2つの出力部材間に摩擦係合装置を配置すると共に、前記一方側への出力部材と入力部材とに、前記摩擦係合装置に作用するスラスト力発生機構を設けたことを特徴とするディファレンシャル装置。 An input member connected to the input shaft, and a planetary pinion rotatably supported by the input member are meshed with the sun gear and the ring gear, and an output gear is connected to the sun gear to output the output member to one side of the front and rear wheels. In the differential device having a configuration in which the ring gear is connected to a connecting member to be an output member to the other side of the front and rear wheels,
A differential is characterized in that a friction engagement device is disposed between the two output members, and a thrust force generating mechanism acting on the friction engagement device is provided on the output member and the input member to the one side. apparatus.
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