JP2008138728A

JP2008138728A - デファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2008138728A
Application number: JP2006323794A
Authority: JP
Inventors: Sadayuki Amiya; 貞幸網矢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP4676416B2

Abstract

【課題】従来の差動装置は、車輪の片方が浮くと動力が逃げてしまい伝わらなかった。
また、差動制御装置は複雑で、高価な物が殆どであった。
そこで、本発明はギヤにゴムを噛ませて抵抗にするものである。
【解決手段】差動装置内のピニオンギヤ（２）が、抵抗なしに回るのを防ぐため、サイドギヤ（１）とピニオンギヤ（２）に溝（３）を掘って、その溝（３）の中へ弾性リング（４）を嵌め込み、ギヤの噛み込みに弾性リング（４）のゴムを噛み込ますので、ゴムの抵抗で回転を制御する。

【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンや電動車の駆動力を左右の車輪に分配するデファレンシャル装置に関するものである。

従来のデファレンシャル装置は、自動車が走行中または左に旋回して進むとき、左右のホイルが滑ることなく円滑にころがるためには、外側にあたる右側のホイールの回転を速くして長い距離をころがり、内側のホイールは遅く回って短い距離を転がらなければならない。
このように回転差を両軸に与え、回転力を等分してホイールに伝達するもので、２個のサイドギヤと２個から４個のピニオンギヤが組み付けられ、両者は互いに噛みみ合っている。
作動は、平坦な道路を直進する場合は、ピニオンギヤは両サイドギヤの楔の役目をして、両サイドギヤと一緒に回転し、左右のホイールに等しい回転を伝える。

左カーブをしながら走行するときは、内側にあたる左側のホイールは外側にあたる右側のホイールより抵抗が大きくなり、内側のサイドギヤは回転が落ち、エンジンからの伝達される回転が常に一定なので、内側のサイドギヤの回転が落ちた分だけピニオンギヤが自転し、一定の回転をしている外側のサイドギヤに内側のサイドギヤの減速分を加えて伝達していた。
したがって、外側の回転は増速することになる。
すなわち、外側ホイールは内側ホイールより多く回転し、自動車の方向転換が容易となる。

しかし、路面が悪くスリップする場合や、急いでカーブを曲がるときは遠心力で内側のホイールが宙に浮かびスリップをしてしまった場合には、エンジンからの動力は、全部内側もしくはスリップした方のホイールが空回りして伝わらなかった。
そこで、エンジンからの動力を伝える方法として、自動車レースのラリーなどでは、デファレンシャル装置のピニオンギヤとサイドギヤを溶接して、走る方法があった。
これは、内輪差を無視した方法であるが、ラリーは土の道が多く、またカーブなども遠心力がかかり、内側のタイヤは殆ど宙に浮いた状態になるので、デファレンシャル装置は不要であった。
この内輪差と、宙に浮いて動力が伝わらない状態を無くすようにして、必要なときだけデファレンシャル装置を有効に使える方法として、
特開２００２−２６６９８２

の名称、デファレンシャル装置のように、アクチュエータがクラッチ部材を摩擦クラッチ離脱している状態では、左右の車輪間の作動がフリーとなり、エンジンの駆動はデフケースに入力し、ピニオンギヤからの出力側のサイドギヤを介し、それぞれの車輪側に分配されるため、通常走行の走行性を向上することができる。
一方、アクチュエータがクラッチ部材を作動して摩擦クラッチを締結させると、摩擦クラッチはピニオンギヤとサイドギヤの噛み合い反力によって自動的に作動制限するようになる。
したがって、脱輪や悪路などで一方の車輪が空転しても、摩擦クラッチがサイドギヤの噛み合い反力によって押圧されて差動制御機能を得ることができ、脱輪からの脱出や悪路走行性を向上することができる。

しかし、アクチュエータがクラッチ部材を作動して摩擦クラッチを締結させると、摩擦クラッチはピニオンギヤとサイドギヤの噛み合い反力によって自動的に作動制限するようになる。
しかし、大まかに見てもアクチュエータとクラッチ部材と摩擦クラッチ部分を新たに作らなければならず、コストが高くなっていたので一般的ではなかった。

そこで、本発明のデファレンシャル装置の条件は、左右の車輪の回転差が毎秒１回転あるとしたら、車の向きは真横を向いたときに等しい。
したがって、毎秒１回転以上の回転差は不要である。
そこで、最も差動装置が必要とするときは、路面が滑りにくくスピードを出していない状態で、カーブを曲がるときにハンドルが切れず、大きく膨らんで脱輪してしまう。
このとき路面が滑り易いか、スピードを出して方輪が浮いた状態でカーブを曲がるときには、差動装置は必要ない。
最高毎秒１回転の回転のうち、通常は毎秒１０分の１回転が精々で、カーブを曲がるときに抵抗にならない条件を満たす部材として、ゴムやスポンジのうち、低反発部材などを利用すると、速く潰すと力が要り、ゆっくり押すと余り力が要らない。

まるで砂浜の上を歩くときは普通に歩けても、早く走ろうとしたら抵抗になることを想像して、弾性リング（４）のゴムがゆっくり潰れるときは抵抗にならないが、早く潰れるときは抵抗になる。
また、毎秒１回転以上の回転差ができないようにしたことで、従来はピニオンギャ（２）は毎秒２０回転の回転に絶える堅固な物に設計していが、貧弱な物で良い。
そこで、これらの条件を鑑みて、サイドギヤ（１）に回転差ができピニオンギヤ（２）が回転するとき抵抗があって、毎秒１回転以上の回転差ができないように、サイドギヤ（１）とピニオンギヤ（２）に弾性リング（４）のゴムリングを噛ませて制御するデファレンシャル装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のデファレンシャル装置は、自動車などに使用している差動装置の、左右の車輪にシャフトを介して動力を伝えるサイドギヤ（１）どうしに挟まれたピニオンギヤ（２）の回転を制御するため、サイドギヤ（１）の傘車と、ピニオンギヤ（２）の傘車に溝（３）を付ける。
その溝（３）は、傘車の外端部（１１）を残すように溝（３）を彫り、その溝（３）の中に、少し小さい内径の弾性リング（４）を広げて装着する。
そのサイドギヤ（１）とピニオンギヤ（２）を、デフケース（５）の中へ組み込むみ、デフケース（５）全体をリンクギヤ（８）が回す。
そのリンクギヤ（８）は、駆動軸（９）より駆動ギヤ（１０）によって回すことで目的を達成した。

請求功２の電動車に搭載されたデファレンシャル装置は、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）に挟まれたピニオンギヤ（２）の回転を制御するため、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）の傘車と、ピニオンギヤ（２）の傘車に溝（３）を付ける。
その溝（３）は、傘車の外端部（１１）を残すように溝（３）を彫り、その溝（３）の中に、少し小さい内径の弾性リング（４）を広げて装着する。
ピニオンギヤ（２）はリンクギヤ（８）に取り付けてあり、リンクギヤ（８）は凸サイドギヤ（１ａ）のシャフトに回転自在に取り付け、凹サイドギヤ（１ｂ）とピニオンギヤ（２）を接触させることでリンクギヤ（８）は固定される。
そして、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）はデフケース（５）が無いため、凹サイドギヤ（１ｂ）の凹部分に凸サイドギヤ（１ａ）の凸部分にはめ込む。
また、組み立てるとき弾性リング（４）を潰し、離れるのを防ぐため凸サイドギヤ（１ａ）にはキーの入る溝が付いてあり、凹サイドギヤ（１ｂ）にもキーを取り付ける穴があり、キー（１３）を挿入することで離れるのを防ぎ、自在に回転する。
そして、リンクギヤ（８）がギヤを介して回すことによって車輪に動力が伝わることで目的を達成した。

本発明のデファレンシャル装置を使用することで、次のような効果がある。
（イ）従来からある差動装置のサイドギヤとピニオンギヤにゴムリングを取り付けるだけで、差動の制御ができるため、従来の差動制御装置よりも簡単である。
（ロ）サイドギヤとピニオンギヤの改造でよいためコストが少ない。
（ハ）本発明のデファレンシャル装置の差動は、何時も抵抗が加わっているが、差動は多くなれば多くなるほど抵抗が増すから、理想的な差動制御が行われる。

自動車などに使用している差動装置の、左右の車輪に動力を伝えるサイドギヤ（１）どうしに挟まれたピニオンギヤ（２）の回転を制御するため、サイドギヤ（１）の傘車と、ピニオンギヤ（２）の傘車に溝（３）を付ける。
その溝（３）は、図３のサイドギヤ（１）の正面図を参照して説明すると、傘車の外端部（１１）を傷つけないように、図４の形状に旋盤などで削り弾性リング（４）が入るようにする。
それと同じくピニオンギヤ（２）も削り弾性リング（４）が入るようにする。

そのとき、図１のサイドギヤ（１）とピニオンギヤ（２）の噛み合いを断面図で説明すると、浅く削ると弾性リング（４）が多く潰され抵抗が大きくなり、深く削ると弾性リング（４）は少ししか潰れず、抵抗が少なくなる。
その溝（３）に、内径が少し小さい弾性リング（４）を広げて取り付け、デフケース（５）の中へ組み込んだ図が、図２の断面図である。
デフケース（５）内のサイドギヤ（１）は、傘車に弾性リング（４）を取り付けたため、傘車はピニオンギヤ（２）から離れるように力がかかり、サイドギヤ（１）はデフケース（５）に押しつけられるが、デフケース（５）内の摩擦は走るのには関係ないことと、毎秒１回転以上の回転は必要ないので、抵抗が手で回るぐらいなら無視して良い。

このデファレンシャル装置を取り付けて直線道路を走るときは関係なく、カーブを曲がるときはサイドギヤ（１）の回転差は多少抵抗になるが、それはデファレンシャル装置内のことであるから走りには影響ない。
このカーブをもっと早く曲がろうとすると、内側の車輪は宙に浮き、左右のサイドギヤ（１）の回転差が起きると、ピニオンギヤ（２）は毎秒１回転以上では回らないように設計しているので、回るのに抵抗になった分だけ外側の車輪に動力が伝わる。
また、ぬかるみなどで片側の車輪が空転したときも同じく、ピニオンギヤ（２）の抵抗が、もう一方の車輪に伝わり動力となる。
最も差動装置が必要とするときは、路面が滑りにくく、スピードを出していない状態でカーブを曲がるとき、ハンドルが切れず大きく膨らんで脱輪するので、毎秒１回転以内のピニオンギヤ（２）の回転はできるようにする。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（イ）請求項２の電動車の差動装置を、改造して実験した理由は、自動車に比べて小さく、データが取易ためである。
図８の断面図は改造する前の差動装置で、図９の断面図は分解したときの図である。
その図を参照して説明すると、ピニオンギヤ（２）をリンクギヤ（８）に取り付け、リンクギヤ（８）は凸サイドギヤ（１ａ）のシャフトに回転自在に取り付け、凹サイドギヤ（１ｂ）を接触させることでリンクギヤ（８）は図８のように連動して動く。
図６は改造した断面図で、図７は分解した断面図である。
まず溝（３）は、図３のサイドギヤ（１）の正面図を参照して説明すると、傘車の外端部（１１）を少し残して、傘車の接触面（１２）にあたる所を２ミリ残すように削った。
もう一方の端は、傘車の外端部（１１）傷つけないように、図４の形状に旋盤などで削り、削った幅は３．５ミリで、深さは図１の噛み合ったときに半分になるように削る。
そのとき外端部（１１）を削るとどうしてもギヤを削ってしまうので、弾性リング（４）を傷つけてしまうため、傷を付けないように角を取らなければならない。
また、弾性リング（４）は補修用Ｏリングの断面３．５ミリで、内径を３０ミリを広げて装着した。

そのとき、図１のサイドギヤ（１）とピニオンギヤ（２）の噛み合いを断面図で説明すると、浅く削ると弾性リング（４）が多く潰され抵抗が大きくなり、深く削ると弾性リング（４）は少ししか潰れず抵抗が少なくなる。
そして、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）はデフケース（５）が無いため凹サイドギヤ（１ｂ）の凹部分に凸サイドギヤ（１ａ）の凸部分を挿入させる。
図６のように、組み立てるのに弾性リング（４）を潰し離れるのを防ぐため、凸サイドギヤ（１ａ）にはキーの入る溝が付いてあり、凹サイドギヤ（１ｂ）にもキーを取り付ける穴があり、キー（１３）で離れるのを防ぎデフケース（５）の変わりをする。

このデファレンシャル装置を取り付けて直線道路を走るときはピニオンギヤ（２）は回転しないので関係なく、カーブを曲がるときは凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）の回転差は多少抵抗になるが、それはデファレンシャル装置内のことであるから走るのに影響ない。
このカーブをもっと早く曲がろうとすると、内側の車輪は宙に浮き、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）の回転差が起きると、ピニオンギヤ（２）が回るのに抵抗になった分だけ外側の車輪に動力が伝わるため、スピードが落ちないので転倒しないように注意する。
また、ぬかるみなどで片側の車輪が空転したときも同じく、ピニオンギヤ（２）の抵抗がもう一方にかかるため脱出できる。
また、路面が滑りにくく、スピードを出していない状態でカーブを曲がるときは差動装置が動き、ハンドルが切れず大きく膨らんで脱輪することは無く、毎秒１回転以内のピニオンギヤ（２）の回転はできようになっていので、どこを改造したか分からない。

本発明の、デファレンシャル装置は農作業ようの耕耘機や、キャタピラの付いた稲刈り機にも使用できる。

図は、サイドギヤとピニオンギヤの、噛み合いを示した断面図である。図は、デファレンシャル装置の断面図である。図は、改造する前のサイドギヤの正面図である。図は、本発明のサイドギヤの正面図である。図は、デファレンシャル装置を動かす駆動ギヤの断面図である。図は、請求功２のデファレンシャル装置の断面図である。図は、請求功２のデファレンシャル装置の分解した断面図である。図は、改造する前のデファレンシャル装置の断面図である。図は、改造する前のデファレンシャル装置の分解した断面図である。

符号の説明

１サイドギヤ１ａ凸サイドギヤ１ｂ凹サイドギヤ
２ピニオンギヤ
３溝
４弾性リング
５デフケース
６歯
７ピニオンシャフト
８リンクギヤ
９駆動軸
１０駆動ギヤ
１１外端部
１２接触面
１３キー

Claims

サイドギヤ（１）どうしに挟まれたピニオンギヤ（２）の回転を制御するため、サイドギヤ（１）の傘車と、ピニオンギヤ（２）の傘車に溝（３）を付ける。

その溝（３）は、傘車の外端部（１１）を残すように溝（３）を彫り、その溝（３）の中に、少し小さい内径の弾性リング（４）を広げて装着し、デフケース（５）の中へ組み込み、デフケース（５）全体をリンクギヤ（８）が回す。
そのリンクギヤ（８）は、駆動軸（９）より駆動ギヤ（１０）によって回すことを特徴とするデファレンシャル装置。
凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）に挟まれたピニオンギヤ（２）の回転を制御するため、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）の傘車と、ピニオンギヤ（２）の傘車に溝（３）を付ける。

その溝（３）は、傘車の外端部（１１）を残すように溝（３）を彫り、その溝（３）の中に、少し小さい内径の弾性リング（４）を広げて装着する。
ピニオンギヤ（２）はリンクギヤ（８）に取り付けてあり、リンクギヤ（８）は凸サイドギヤ（１ａ）のシャフトに回転自在に取り付け、凹サイドギヤ（１ｂ）とピニオンギヤ（２）を接触させることでリンクギヤ（８）は固定される。
そして、凸サイドギヤ（１ａ）と凹サイドギヤ（１ｂ）はデフケース（５）が無いため、凹サイドギヤ（１ｂ）の凹部分に凸サイドギヤ（１ａ）の凸部分を嵌め込む。
また、組み立てるとき弾性リング（４）を潰し、離れるのを防ぐため凸サイドギヤ（１ａ）にはキーの入る溝が付いてあり、凹サイドギヤ（１ｂ）にもキーを取り付ける穴があり、キー（１３）を挿入することで離れるのを防ぎ、自在に回転する。
そして、リンクギヤ（８）をモータがギヤを介して回すことで動力が車輪に伝わることを特徴とするデファレンシャル装置。