JP2008309337A

JP2008309337A - 摩擦クラッチの締結機構および該機構を備えるディファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2008309337A
Application number: JP2008236943A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamazaki; 伸司山崎
Original assignee: GKN Driveline Torque Technology KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2018-03-25
Also published as: JP5023030B2

Abstract

【課題】摩擦クラッチの締結機構の部品点数の削減と省スペース化と共に、これにより通常のデファレンシャル装置と互換性を有する装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の摩擦クラッチの締結機構３５は二つの回転部材７、２９と、摩擦クラッチ３３と、押圧機構と、電動モータ５１とを備え、押圧機構は、第１のギヤ５３及び第２のギヤ５５と、第３のギヤ４１と、第４のギヤ４３と、第１の伝動系統５０ａと、第２の伝動系統５０ｂと、第３、第４のギヤ４１、４３との間に設けられたカム部とを備え、カム部はカム溝４１ａ、４３ａと、両カム溝４１ａ、４３ａ間に係合する転動部材４５とからなり、第１の伝動系統５０ａの減速比と第２の伝動系統５０ｂの減速比との間に所定の差を設定し、第３、第４のギヤ４１、４３との間に生じる回転速度差に応じたカム部のスラスト力により第３のギヤ４１を介して摩擦クラッチ３３を押圧締結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二つの回転部材間に配置された摩擦クラッチによって駆動トルクを伝達する摩擦クラッチの締結機構に関する。

この種のアクチュエータとしては特公平８−１９９７１号公報に図４に示すものが開示されている。

このアクチュエータ１０１は、四輪駆動車のセンターデフの差動制限用多板クラッチ１０３の締結用に適用されたものである。モータ１０５が回転すると、モータ軸上の駆動ギヤ１０７，１０９から中間ギヤ１１１，１１３を介して中空軸１１５，１１７へ回転が伝達される。中空軸１１５，１１７へのギヤ比が僅かに異なっているので、中空軸１１５，１１７は相互間に相対回転を伴って回転しようとする。これにより、中空軸１１５，１１７のフランジ状対向面部にそれぞれ形成されたカム部１１９，１２１が中間のローラ１２３を介してカム作用し、中空軸１１５，１１７間にスラストが発生する。

このスラストを利用してベアリング１２５、ピストン１２７を介して多板クラッチ１０３を押圧し、係合させる構成であり、油圧制御に代るモータ１０５の制御によりセンターデフの差動制限を行うものである。

ところが、モータ１０５がトランスファケース１３１の外に配置されているので、モータ１０５から中空軸１１５，１１７までの噛み合い部品に生じる僅かな位相のズレやガタの累積により回転方向の位相合わせが難しく、加工時に高精度加工を要すると共に、モータ１０５から多板クラッチ１０３へ至るまでの部品点数が多く、コスト高になる。

また、モータ１０５の外部配置によりデフ装置が通常のものとの互換性がなくなるという問題がある。

そこで、本発明は、摩擦クラッチの締結機構の部品点数の削減と省スペース化が図れる摩擦クラッチの締結機構を提供する。さらにはこの機構を用いて通常のディファレンシャル装置と互換性を有するデファレンシャル装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、同軸に配置される二つの回転部材と、該二つの回転部材と同軸に配置されると共に、前記二つの回転部材間で駆動トルクを伝達する摩擦クラッチと、該摩擦クラッチを締結させる押圧機構と、該押圧機構を作動させる電動モータとを備える摩擦クラッチの締結機構において、前記押圧機構は、前記電動モータによって駆動されて回転すると共に、前記二つの回転部材と異なる軸上で互いに同軸に配置された第１のギヤ及び第２のギヤと、前記第１のギヤと噛み合うと共に、前記摩擦クラッチと同軸に配置された第３のギヤと、前記第２のギヤと噛み合うと共に、前記摩擦クラッチと同軸に配置された第４のギヤと、前記第１のギヤと前記第３のギヤとからなる第１の伝動系統と、前記第２のギヤと前記第４のギヤとからなり、前記第１の伝動系統に対して前記摩擦クラッチと軸方向反対側で前記第１の伝動系統と隣接して配置された第２の伝動系統と、前記第３のギヤと前記第４のギヤとの間に設けられたカム部とを備え、前記カム部は、前記第３のギヤと前記第４のギヤにおける互いの対向面にそれぞれ周方向に向けて形成されたカム溝と、両カム溝間に係合する転動部材とからなり、前記第１の伝動系統の減速比と前記第２の伝動系統の減速比との間に所定の差を設定し、前記第３のギヤと前記第４のギヤとの間に生じる回転速度差に応じた前記カム部のスラスト力により前記第３のギヤを介して前記摩擦クラッチを押圧締結することを特徴とする。

したがって、第１と第２のギヤとカム部を有する第３と第４のギヤが直接噛み合う構成であるので、前記従来例のようなカム部が形成された中空軸が不要となり、回転方向の位相合わせが容易になると共に構造が大幅に簡素化されて部品点数が少なく低コストになり、省スペース化が達成される。

また、噛み合い部品が少ないので両伝動系統のガタが少なく、カム作用すなわち摩擦クラッチの締結作用のレスポンスが向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摩擦クラッチの締結機構であって、前記第３のギヤのカム溝は、前記第３のギヤの歯幅範囲の径方向内側に形成され、前記転動部材と係合していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の摩擦クラッチの締結機構であって、前記第４のギヤのカム溝は、前記第４のギヤの歯幅範囲の径方向内側に形成され、前記転動部材と係合していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の摩擦クラッチの締結機構であって、前記カム溝が形成された前記第３のギヤ及び前記第４のギヤの対向面の背面側にはそれぞれスラストベアリングが当接配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、エンジンからの駆動力が伝達されるデフケースと、このデフケースに入力された駆動力を一対の出力部材に差動配分する差動機構と、該差動機構の差動を制限する摩擦クラッチと、前記デフケースをデフキャリヤ内に回転可能に支持する支持部と、前記請求項１乃至請求項４に記載の摩擦クラッチの締結機構とを備えたデファレンシャル装置において、前記摩擦クラッチの締結機構における前記二つの回転部材の一方の回転部材は前記デフケースであり、前記二つの回転部材の他方の回転部材が前記一対の出力部材のうちの一つであり、前記摩擦クラッチは、前記デフケースと前記一対の出力部材のうちの一つとの間で駆動トルクを伝達するように配置され、前記第１の伝動系統と前記第２の伝動系統が前記摩擦クラッチと前記支持部との間に配置されていることを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電動モータの駆動によって回転ｓる第１及び第２のギヤと、カム溝を有する第３と第４のギヤが直接噛み合う構成であるので、前記従来例のようなカム部が形成された中空軸が不要になり、構造が大幅に簡素化されて部品点数が少なく低コストになると共に省スペース化が達成される。

また、噛み合い部品が少ないので両伝動系統のガタが少なく、カム係合すなわち摩擦クラッチの締結作用のレスポンスが向上する。

本発明の一実施形態を図１、図２により説明する。図１は本実施形態の摩擦クラッチの締結機構とこれを備えたリヤディファレンシャル装置の断面図であり、図２は要部の拡大図である。

図１に示すように、リヤディファレンシャル装置１は、デフケース７の両端部にてデフキャリア３（一部を省略して示す）にベアリング５，５を介して回転可能に支持されている。デフケース７にはリングギヤ９がホルト１１により固定されている。リングギヤ９は、同様にデフキャリア３にベアリング１３，１５を介して回転可能に支持されたドライブピニオン１７と噛み合っている。エンジンからの駆動力はカップリング１９、ドライブピニオン１７、リングギヤ９を経てデフケース７に入力される。

差動機構２１はベベルギヤ式で、つぎのように構成されている。デフケース７に一体的にピニオンシャフト２３とリテーナ２４が取り付けられ、デフケース７と一体に回転する。ピニオンシャフト２３上にはピニオンギヤ２５が回転可能に支持され、左右のサイドギヤ２７，２９と噛み合っている。左右のサイドギヤ２７，２９はデフケース７と同軸に対向して配置されている。そして、サイドギヤ２７，２９の軸心部には図示しない左右の出力軸がそれぞれスプライン連結される。

また、差動制限機構３１は多板クラッチ（摩擦クラッチ）式で、つぎのように構成されている。デフケース７内の溝７ａと右のサイドギヤ２９の軸部２９ａとの間に多板クラッチ３３が配設されている。

そして、この多板クラッチ３３の締結機構３５はつぎのように構成されている。多板クラッチ３３の軸方向外方に隣接するデフケース７の壁部７ｂには複数個の貫通孔７ｃが設けられ、壁部７ｂの外方から脚部３７ａを貫通孔７ｃに貫入されたリング状のピストン３７がデフケース７のボス部（支持部）７ｄ上に配置されている。これにより、ピストン３７はデフケース７と一体的に回転する。

デフケース７のボス部７ｄ上でピストン３７の右隣にスラストベアリング３９を介して第３と第４のギヤ４１，４３が回転自在に配置され、第３と第４のギヤ４１，４３の対向面には周方向等分に複数箇所にほぼＶ字状のカム溝４１ａ，４３ａ（後述）が形成され、各々ボール（転動部材）４５を挟んで互いに係合している。ボール４５は半径方向には移動不能に保持されている。

外側の第４のギヤ４３の右隣（外方）にはスラストベアリング３９、プレート４６がこの順に配置され、止め輪４７によりピストン３７〜プレート４６間の各部材が軸方向に抜け止めされている。

また、第３と第４のギヤ４１，４３を駆動する２系統の伝動機構５０ａ，５０ｂはつぎのように構成されている。電動モータ５１の出力軸上に固定された第１と第２のギヤ５３，５５がそれぞれ第３と第４のギヤ４１，４３と噛み合っている。第１のギヤ５３と第３のギヤ４１との噛み合いにより１系統の伝動機構５０ａが構成され、第２のギヤ５５と第４のギヤ４３との噛み合いにより他の１系統の伝動機構５０ｂが構成されている。そして、両系統の減速比間には所定の差が設定されており、電動モータ５１の回転時に第３と第４のギヤ４１，４３間に回転速度差が生じる。なお、電動モータ５１はデフキャリア３内に取り付けられている。

図２は、第３と第４のギヤ４１，４３に形成されたカム溝４１ａ，４３ａを周方向に展開して示す。各カム溝４１ａ，４３ａにはボール４５を挟んで回転方向両側に異なるカム角度θ1 ，θ2 のカム面が形成されている。

第４のギヤ４３（カム溝４３ａ）の回転速度が第３のギヤ４１のそれよりも僅かに速い設定の場合、第４のギヤ４３が矢印Ａ方向（図２で上向き）に回転するときには、回転速度の遅い第３のギヤ４１は逆の方向（図２で下向きの矢印Ａ方向）に回転する相対速度関係になるので、カム角度θ2 の互いのカム面が係合し、トルクが第３と第４のギヤ４１，４３を相互に離反させるスラストに変換される。

電動モータ５１が逆転すると、第４のギヤ４３が矢印Ｂ方向（図２で下向き）に回転し、回転速度の遅い第３のギヤ４１は逆の方向（図２で上向きの矢印Ｂ方向）に回転する相対速度関係になり、カム角度θ1 のカム面同士が係合する。図２では、カム角度はθ2 ＜θ1 であるので、小さいカム角度θ2 のカム面が係合する場合の方がθ1 のカム面が係合する場合よりもトルクから変換されるスラストはより大きくなる。

図３は、電動モータ５１の回転方向が一方向に限定される場合のカム溝４１ｂ，４３ｂの形状を示す。この場合、第４のギヤ４３が矢印Ｃ方向（図３で上向き）に回転する場合には、回転速度の遅い第３のギヤ４１は逆の方向（図３で下向きの矢印Ｃ方向）に回転する相対速度関係になるので、カム角度θ3 のカム面同士が係合する。

つぎに、締結機構３５を備えるリヤディファレンシャル装置１の作用を説明する。

左右のサイドギヤ２７，２９間に駆動抵抗差が生じると、差動機構２１の作用によりサイドギヤ２７，２９間に差動回転が生じる。このとき、電動モータ５１の回転により第１と第２のギヤ５３，５５とそれぞれ噛み合っている第３と第４のギヤ４１，４３間に回転速度差が生じ，両者４１，４３間のカム係合により電動モータ５１から伝達されるトルクはスラストに変換される。

ピストン３７は、第３のギヤ４１からスラストベアリング３９を介して，この変換されたスラストを受けて、多板クラッチ３３を左方へ押圧して締結させる。多板クラッチ３３に生じる摩擦抵抗トルクが低速回転側のサイドギヤに駆動トルクとして付加される。

このとき、ピストン３７の押圧力は、一方（左方）はリテーナ２４を介してデフケース７に、他方（右方）は止め輪４７を介してデフケース７により受け止められ、デフケース７外の部材には作用しない。

こうして、本実施形態によれば、両伝動機構５０ａ，５０ｂがデフケース７端部の支持ベアリング５よりも内方に配置されているので電動モータ５１もデフキャリア３内に配置可能となり、通常のディファレンシャル装置との互換性が維持され、ディファレンシャル装置１の配置上有利となると共に、コストが低減される。

また、カム係合による変換されて生じるスラストがデフケース７により受け止められ、デフケース７の支持ベアリング５，５に作用することがないため、支持ベアリング５，５およびディファレンシャル装置１の耐久性が向上する。

また、前記従来例と異なり、第３と第４のギヤ４１，４３を駆動する伝動機構５０ａ，５０ｂにカム部が形成された中空軸が不要であるのでそれだけ部品点数およびコストを低減することができる。

また、両伝動機構５０ａ，５０ｂにカム部が形成された中空軸がないのでガタが少なく、それだけ差動制限作用のレスポンスが向上すると共に高精度加工を要しないので組付け時、さらには性能における信頼性が向上する。

なお、多板クラッチ３３は左右のサイドギヤ２７，２９に背面部にそれぞれ設ける構成にしてもよい。

また、カム部は上記実施形態中に記載したカム溝４１ａ，４３ａとボール４５を用いたものに限られず、第３と第４のギヤ４１，４３にそれぞれ直接形成した面カムを対向配置させてもよい。

また、差動機構２１はベベルギヤ式に限らず遊星ギヤ式でもよく、多板クラッチ３３は２つの出力軸間に配置されてもよい。

本発明の一実施形態の断面図である。一実施形態の要部拡大図である。一実施形態の要部の変形例を示す拡大図である。従来例の断面図である。

符号の説明

５支持ベアリング
７デフケース
７ｄデフケースのボス部（支持部）
２１差動機構
２７，２９サイドギヤ
３１差動制限機構
３３多板クラッチ（摩擦クラッチ）
３５締結機構
３７ピストン
３９スラストベアリング
４１第３のギヤ
４３第４のギヤ
４１ａ，４３ａカム溝
４５ボール（転動部材）
４７止め輪
５０ａ，５０ｂ伝動機構
５１電動モータ
５３第１のギヤ
５５第２のギヤ

Claims

同軸に配置される二つの回転部材と、該二つの回転部材と同軸に配置されると共に、前記二つの回転部材間で駆動トルクを伝達する摩擦クラッチと、該摩擦クラッチを締結させる押圧機構と、該押圧機構を作動させる電動モータとを備える摩擦クラッチの締結機構において、
前記押圧機構は、前記電動モータによって駆動されて回転すると共に、前記二つの回転部材と異なる軸上で互いに同軸に配置された第１のギヤ及び第２のギヤと、前記第１のギヤと噛み合うと共に、前記摩擦クラッチと同軸に配置された第３のギヤと、前記第２のギヤと噛み合うと共に、前記摩擦クラッチと同軸に配置された第４のギヤと、前記第１のギヤと前記第３のギヤとからなる第１の伝動系統と、前記第２のギヤと前記第４のギヤとからなり、前記第１の伝動系統に対して前記摩擦クラッチと軸方向反対側で前記第１の伝動系統と隣接して配置された第２の伝動系統と、前記第３のギヤと前記第４のギヤとの間に設けられたカム部とを備え、
前記カム部は、前記第３のギヤと前記第４のギヤにおける互いの対向面にそれぞれ周方向に向けて形成されたカム溝と、両カム溝間に係合する転動部材とからなり、
前記第１の伝動系統の減速比と前記第２の伝動系統の減速比との間に所定の差を設定し、前記第３のギヤと前記第４のギヤとの間に生じる回転速度差に応じた前記カム部のスラスト力により前記第３のギヤを介して前記摩擦クラッチを押圧締結することを特徴とする摩擦クラッチの締結機構。
請求項１に記載の摩擦クラッチの締結機構であって、
前記第３のギヤのカム溝は、前記第３のギヤの歯幅範囲の径方向内側に形成され、前記転動部材と係合していることを特徴とする摩擦クラッチの締結機構。
請求項１に記載の摩擦クラッチの締結機構であって、
前記第４のギヤのカム溝は、前記第４のギヤの歯幅範囲の径方向内側に形成され、前記転動部材と係合していることを特徴とする摩擦クラッチの締結機構。
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の摩擦クラッチの締結機構であって、
前記カム溝が形成された前記第３のギヤ及び前記第４のギヤの対向面の背面側にはそれぞれスラストベアリングが当接配置されていることを特徴とする摩擦クラッチの締結機構。
エンジンからの駆動力が伝達されるデフケースと、このデフケースに入力された駆動力を一対の出力部材に差動配分する差動機構と、該差動機構の差動を制限する摩擦クラッチと、前記デフケースをデフキャリヤ内に回転可能に支持する支持部と、前記請求項１乃至請求項４に記載の摩擦クラッチの締結機構とを備えたデファレンシャル装置において、前記摩擦クラッチの締結機構における前記二つの回転部材の一方の回転部材は前記デフケースであり、前記二つの回転部材の他方の回転部材が前記一対の出力部材のうちの一つであり、前記摩擦クラッチは、前記デフケースと前記一対の出力部材のうちの一つとの間で駆動トルクを伝達するように配置され、前記第１の伝動系統と前記第２の伝動系統が前記摩擦クラッチと前記支持部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。