JP2010112491A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断続機構を小型化することができると共に、断続機構の接続状態を確実に保持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】断続機構１３が、サイドギヤ７と一体回転可能に係合された断続部材１９と、この断続部材１９とデフケース３との間に設けられた断続部２１とを有し、アクチュエータ１７が、デフケース３に形成され電磁石１５の磁束を透過する磁束透過部２３と、断続部材１９と一体回転可能に係合されて電磁石１５の励磁によってデフケース３側に軸方向吸引移動されるパイロットプレート２５とを有し、電磁石１５を、磁束透過部２３と軸方向に対向配置し、パイロットプレート２５が、電磁石１５の励磁によってデフケース３と一体回転されるとき、断続部材１９を軸方向移動させて断続部２１を接続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に適用されるデファレンシャル装置に関する。

従来、デフロック機構を有するデファレンシャル装置としては、第１サイドギヤとギヤケースと一体回転可能に係合するカラー部材との間に断続部としての固定部材を設け、カラー部材を軸方向に移動操作するアクチュエータとして作動部材とランププレートとコイルとを備えた電気作動型の差動固定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このデファレンシャル装置では、コイル及びランププレートとカラー部材とが差動機構を挟んで軸方向に対向配置され、ランププレートとカラー部材との間に作動部材がギヤケースと一体回転可能に配置されている。また、作動部材とランププレートとの間には、カムが設けられている。そして、固定系であるコイルを励磁させることにより、ランププレートとギヤケースとの間に差回転が生じてカムが作動される。カムが作動することにより、作動部材が軸方向に移動してカラー部材が押圧移動される。このカラー部材の移動により、断続部が接続され、第１サイドギヤとギヤケースとが接続されて差動機構の差動が固定、すなわちデフロック状態となる。
特開２００８−５２７２７４号公報

しかしながら、上記のようなデファレンシャル装置では、断続部とアクチュエータとが差動機構を挟んで軸方向に対向配置されて断続部を作動部材によって操作する構造であるため、断続部とアクチュエータとの配置が軸方向に長大化され、断続機構が大型化していた。

さらには、断続部の接続状態において、駆動力が入力されるデフケースとしてのギヤケースの回転方向が変わってしまうと、カムが一度通常の位置に戻されてしまう。このため、断続部の接続が一旦解除されることになり、断続部の接続状態を完全に保持することができなかった。

また、他のデファレンシャル装置としては、電磁石の内周側に電磁石の励磁によって可動するプランジャなどの可動部材を配置するものがあるが、この場合にも、アクチュエータが径方向に長大化していまい、断続機構が大型化していた。

そこで、この発明は、断続機構を小型化することができると共に、断続機構の接続状態を確実に保持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記載の発明は、駆動トルクが入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対の出力部材と、前記デフケースと前記ピニオンと前記一対の出力部材とを備えた差動機構と、この差動機構の差動を断続する断続機構と、この断続機構を作動させる電磁石を有するアクチュエータとを備えたデファレンシャル装置であって、前記断続機構は、前記一対の出力部材のいずれか一方の出力部材と前記デフケースとの軸方向の間に軸方向移動可能に配置され前記一方の出力部材と一体回転可能に係合された断続部材と、この断続部材と前記デフケースとの間に設けられた断続部とを有し、前記アクチュエータは、前記デフケースに形成され前記電磁石の磁束を透過する磁束透過部と、前記断続部材と前記磁束透過部との軸方向の間に配置され前記断続部材と一体回転可能に係合されて前記電磁石の励磁によって前記デフケース側に軸方向吸引移動されるパイロットプレートとを有し、前記電磁石は、前記磁束透過部と軸方向に対向配置され、前記パイロットプレートは、前記電磁石の励磁によって前記デフケースと一体回転されるとき、前記断続部材を軸方向移動させて前記断続部を接続させることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のデファレンシャル装置であって、前記断続部材は、前記電磁石の磁束を透過する２次経路をなすことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のデファレンシャル装置であって、前記磁束透過部は、前記電磁石に対して径方向に対向する磁束透過部を備えたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置であって、前記一方の出力部材と前記断続部材との係合部と、前記断続部材と前記パイロットプレートとの係合部には、前記アクチュエータを作動させたときに前記断続部材を前記断続部の接続方向に移動させるカムが形成されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置であって、前記一方の出力部材と前記断続部材との係合部と、前記断続部材と前記パイロットプレートとの係合部は、互いの軸方向位置が径方向で重なり合って配置されてい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、断続部材と断続部とアクチュエータとを一方の出力部材側に配置し、各部材を軸方向に対向配置させているので、断続部とアクチュエータとが軸方向に長大化することがないと共に、アクチュエータが径方向に長大化することがなく、断続機構を小型化することができる。

また、断続部材を一方の出力部材と一体回転可能に係合させ、断続部材とデフケースとの間に断続部を設け、電磁石の励磁により吸引移動されるパイロットプレートで断続部材を軸方向移動させて断続部を接続させている。このような断続構造では、電磁石の励磁によってパイロットプレートがデフケースと一体回転されるので、パイロットプレートと一体回転可能に係合する断続部材とデフケースとの回転が同調され、断続部を確実に接続することができる。また、断続部の接続状態では、パイロットプレートがデフケースに吸着されて断続部の断続状態を保持しているので、デフケースの回転方向が変わったとしても、断続部の接続が解除されることがない。

従って、断続機構を小型化することができると共に、断続機構の接続状態を確実に保持することができる。

請求項２のデファレンシャル装置は、断続部材が電磁石の磁束を透過して２次経路をなすので、電磁石を励磁したときに断続部材が断続部の接続方向に吸引され、断続部の断続状態をより強固に保持することができる。

請求項３のデファレンシャル装置は、磁束透過部が電磁石に対して径方向に対向する磁束透過部を備えているので、電磁石の励磁の際に、電磁石の外周が磁束透過部に引き付けられる力と、電磁石の内周が磁束透過部に引き付けられる力とが等しくなり、電磁石のデフケースへの吸着力が低減される。このため、励磁によって電磁石の吸着力が上昇することがなく、断続機構の断続特性を安定化させることができる。

請求項４のデファレンシャル装置は、一方の出力部材と断続部材との係合部と、断続部材とパイロットプレートとの係合部にアクチュエータを作動させたときに断続部材を断続部の接続方向に移動させるカムが形成されているので、断続部材がカムによって移動され、断続部を確実に接続することができると共に、断続部の接続状態をより確実に保持することができる。

請求項５のデファレンシャル装置は、一方の出力部材と断続部材との係合部と、断続部材とパイロットプレートとの係合部が互いの軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、断続機構の軸方向長さを短縮することができ、断続機構をより小型化することができる。

図１〜図８を用いて本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置について説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６を用いて第１実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１は、駆動トルクが入力されるデフケース３と、このデフケース３に支承されて自転可能であると共にデフケース３の回転によって公転するピニオン５と、このピニオン５と噛み合って相対回転可能な一対の出力部材としてのサイドギヤ７，９と、デフケース３とピニオン５と一対のサイドギヤ７，９とを備えた差動機構１１と、この差動機構１１の差動を断続する断続機構１３と、この断続機構１３を作動させる電磁石１５を有するアクチュエータ１７とを備えている。

また、断続機構１３は、サイドギヤ７とデフケース３との軸方向の間に軸方向移動可能に配置されサイドギヤ７と一体回転可能に係合された断続部材１９と、この断続部材１９と３デフケースとの間に設けられた断続部２１とを有し、アクチュエータ１７は、デフケース３に形成され電磁石１５の磁束を透過する磁束透過部２３と、断続部材１９と磁束透過部２１との軸方向の間に配置され断続部材１９と一体回転可能に係合されて電磁石１５の励磁によってデフケース３側に軸方向吸引移動されるパイロットプレート２５とを有している。

そして、電磁石１５は、磁束透過部２３と軸方向に対向配置され、パイロットプレート２５は、電磁石１５の励磁によってデフケース３と一体回転されるとき、断続部材１９を軸方向移動させて断続部２１を接続させる。

また、断続部材１９は、電磁石１５の磁束を透過する２次経路としての磁束ループ８７をなす。

さらに、磁束透過部２３は、電磁石１５に対して径方向に対向する磁束透過部２４，２６を備えている。

また、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部２７と、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部２９には、アクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムが形成されている。

図１〜図６に示すように、デフケース３は、軸方向両側に形成されたボス部３１，３３でそれぞれベアリング３５，３７を介してキャリア（不図示）に支持されている。また、デフケース３にはフランジ部３９が形成され、リングギヤ４１が固定されている。このリングギヤ４１は、動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合っており、駆動力が伝達されてデフケース３を回転駆動させる。このデフケース３には、差動機構１１が収容され、デフケース３に伝達された駆動力が差動機構１１に伝達される。

差動機構１１は、デフケース３を含め、ピニオンシャフト４３と、ピニオン５と、一対のサイドギヤ７，９とを備えている。ピニオンシャフト４３は、端部をデフケース３に係合してピン４５で抜け止めされ、デフケース３と一体に回転駆動される。

ピニオン５は、ピニオンシャフト４３に支承されてデフケース３の回転によって公転する。また、ピニオン５は、一対のサイドギヤ７，９に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ７，９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４３に自転可能に支持されている。また、ピニオン５とデフケース３との間には、ピニオン５の公転時に発生する径方向への移動を受ける球面ワッシャ４７が配置されている。

一対のサイドギヤ７，９は、ボス部４９，５１でデフケース３に相対回転可能に支持され、ピニオン５と噛み合っている。また、サイドギヤ７，９とデフケース３との間には、ピニオン５との噛み合い反力によるサイドギヤ７，９の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ５３，５５が配置されている。また、サイドギヤ７の背面側には、断続機構１３が配置されている。

断続機構１３は、断続部材１９と、断続部２１とを備えている。断続部材１９は、磁性材料で形成され、サイドギヤ７とデフケース３との軸方向の間に軸方向移動可能に配置され、係合部２７でサイドギヤ７と一体回転可能に係合している。係合部２７は、断続部材１９の外周側に形成された凸部５７と、サイドギヤ７の外周に形成された凹部５９とで構成されている。この係合部２７は、凸部５７に形成されたカム面６１と、凹部５９に形成されたカム面６１と同一の傾斜角を有するカム面とで、アクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムを形成している。また、断続部材１９のデフケース３と対向する部分には、断続部２１を構成する噛み合い歯６３が設けられている。

断続部２１は、断続部材１９の噛み合い歯６３と、デフケース３の断続部材１９の噛み合い歯６３と対向する部分に設けられた噛み合い歯６５とで構成されている。この噛み合い歯６３，６５が噛み合うと、デフケース３とサイドギヤ７とが連結されて差動機構１１がデフロック状態となる。この断続部２１は、アクチュエータ１７によって作動される。

アクチュエータ１７は、電磁石１５と、磁束透過部２３と、パイロットプレート２５とを備えている。電磁石１５は、電磁コイル６７とコア６９とを有している。電磁コイル６７は、樹脂でモールド成形され、コア６９に収容されている。コア６９は、磁性材料から形成され、コントローラ（不図示）に接続されるリード線７１が接続されており、コントローラによって電磁コイル６７への通電が制御されている。また、コア６９は、回り止め部材７３が設けられ、キャリアなどの静止側部材（不図示）に対して電磁石１５が回転方向に回り止めされている。この電磁石１５は、デフケース３の外部に磁束透過部２３と軸方向に対向配置されている。

磁束透過部２３は、磁性材料で形成され、デフケース３において断続部材１９と電磁石１５との軸方向間に設けられている。また、磁束透過部２３の電磁石１５側は、電磁石１５の外周と内周とを覆うように凹状に形成され、電磁石１５の外周側と内周側に対向する部分に磁束透過部２４，２６を備えている。この磁束透過部２３には、磁路を形成する非磁性材料からなる磁路形成部材７５が一体的に設けられ、パイロットプレート２５と共に磁路を形成し、電磁石１５の励磁によってパイロットプレート２５を磁束透過部２３側に吸引移動させる。

パイロットプレート２５は、磁性材料で形成され、断続部材１９と磁束透過部２３との軸方向の間に軸方向移動可能に配置され、係合部２９で断続部材１９と一体回転可能に係合している。係合部２９は、パイロットプレート２５の内周側に形成された凸部７７と、断続部材１９の内周側に形成された凹部７９とで構成されている。この係合部２９は、凹部７９に形成された傾斜角を有するカム面８１と、このカム面８１に当接する凸部７７とで、アクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムを形成している。また、パイロットプレート２５の外周側には、外周部を切り起こして形成された付勢部８３が設けられている。この付勢部８３は、断続部材１９と当接して断続部２１の接続解除方向に断続部材１９を付勢している。

このパイロットプレート２５は、電磁石１５の励磁によりコア６９と磁束透過部２３とパイロットプレート２５とを透過する磁力線によって形成される１次経路としての磁束ループ８５によって、デフケース３側に吸引移動され、デフケース３と一体回転される。このとき、パイロットプレート２５とサイドギヤ７に一体回転可能に係合された断続部材１９との間に差回転が生じ、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部２９のカムが作動し、断続部材１９がデフケース３側に移動される。この断続部材１９の移動により、断続部２１が接続される。この断続部２１の接続状態では、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部２７のカムが作動し、断続部材１９を断続部２１の接続方向に押圧するセルフロック力が発生し、断続部２１の接続をより確実なものとする。また、断続部２１の接続状態では、断続部材１９がパイロットプレート２５を完全に押圧してパイロットプレート２５をデフケース３に吸着させると共に、断続部材１９を透過する２次経路としての磁束ループ８７によって断続部材１９も断続部２１の接続方向に吸引されている。このような状態では、デフケース３に対してサイドギヤ７の回転方向（又はデフケース３の回転方向）が変わっても、断続部２１の接続は解除されることがなく、デフロック状態が確実に維持される。なお、断続部２１の接続を解除させる場合には、アクチュエータ１７の作動を停止させてパイロットプレート２５の付勢部８３の付勢力によって断続部材１９を断続部２１の接続解除方向に移動させる。

このようなデファレンシャル装置１では、断続部材１９と断続部２１とアクチュエータ１７とをサイドギヤ７側に配置し、各部材を軸方向に対向配置させているので、断続部２１とアクチュエータ１７とが軸方向に長大化することがないと共に、アクチュエータ１７が径方向に長大化することがなく、断続機構１３を小型化することができる。

また、断続部材１９をサイドギヤ７と一体回転可能に係合させ、断続部材１９とデフケース３との間に断続部２１を設け、電磁石１５の励磁により吸引移動されるパイロットプレート２５で断続部材１９を軸方向移動させて断続部２１を接続させている。このような断続構造では、電磁石１５の励磁によって１次経路としての磁束ループ８５をなすパイロットプレート２５がデフケース３と一体回転されるので、パイロットプレート２５と一体回転可能に係合する断続部材１９とデフケース３との回転が同調され、断続部２１を確実に接続することができる。また、断続部２１の接続状態では、パイロットプレート２５がデフケース３に吸着されて断続部２１の断続状態を保持しているので、デフケース３の回転方向が変わったとしても、断続部２１の接続が解除されることがない。

従って、断続機構１３を小型化することができると共に、断続機構１３の接続状態を確実に保持することができる。

また、断続部材１９が電磁石１５の磁束を透過して２次経路としての磁束ループ８７をなすので、電磁石１５を励磁したときに断続部材１９が断続部２１の接続方向に吸引され、断続部２１の断続状態をより強固に保持することができる。

さらに、磁束透過部２３が電磁石１５に対して径方向に対向する磁束透過部２４，２６を備えているので、電磁石１５の励磁の際に、電磁石１５の外周が磁束透過部２３に引き付けられる力と、電磁石１５の内周が磁束透過部２３に引き付けられる力とが等しくなり、電磁石１５のデフケース３への吸着力が低減される。このため、励磁によって電磁石１５の吸着力が上昇することがなく、断続機構１３の断続特性を安定化させることができる。

また、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部２７と、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部２９にアクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムが形成されているので、断続部材１９がカムによって移動され、断続部２１を確実に接続することができると共に、断続部２１の接続状態をより確実に保持することができる。

（第２実施形態）
図７，図８を用いて第２実施形態について説明する。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１０１は、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部１０３と、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部１０５は、互いの軸方向位置が径方向で重なり合って配置されている。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、構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、得られる効果は同一である。

図７，図８に示すように、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部１０３は、サイドギヤ７のボス部４９の外周に形成された凹部１０７と、断続部材１９の内周側に形成された凸部１０９とで構成されている。この係合部１０３は、凹部１０７と凸部１０９とに形成された同一の傾斜角を有するカム面で、アクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムを形成している。また、係合部１０３の外周側には、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部１０５が配置されている。

断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部１０５は、断続部材１９の外周側に形成された凹部１１１と、パイロットプレート２５の外周側に形成された凸部１１３とで構成されている。この係合部１０５は、凹部１１１と凸部１１３とに形成された同一の傾斜角を有するカム面１１５，１１７で、アクチュエータ１７を作動させたときに断続部材１９を断続部２１の接続方向に移動させるカムを形成している。

これらの係合部１０３，１０５は、互いの軸方向位置が径方向で重なり合って配置、すなわち径方向でオーバラップして配置されており、断続機構１３の軸方向長さを短縮することができる。なお、断続部２１も、軸方向位置が係合部１０３，１０５と径方向で重なりあって配置されており、さらに断続機構１３の軸方向長さを短縮することができる。

このようなデファレンシャル装置１０１では、サイドギヤ７と断続部材１９との係合部１０３と、断続部材１９とパイロットプレート２５との係合部１０５が互いの軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、断続機構１３の軸方向長さを短縮することができ、断続機構１３をより小型化することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置では、一方の出力部材側に断続機構などを配置しているが、他方の出力部材側に配置してもよい。また、断続部や係合部の配置順序も実施の形態に示す配置だけではなく、差動機構の差動を断続でき、且つ装置を小型化できる配置であれば、どのような配置順序を採ってもよい。

なお、磁束透過部が電磁石に対して径方向に対向する磁束透過部を備えたとは、技術構成として磁束透過部と電磁石のコアとが径方向で見た場合、オーバーラップしている構成であり、そのオーバーラップの内外順序は実施例中の形状に限らず、内外逆の順序、すなわち内周側に磁束透過部、外周側に電磁石のコアが位置している配置順序であってもよい。

本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置において断続部が解除状態のときの断面図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置において断続部が接続状態のときの断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置の断続部材の正面図である。（ｂ）図３（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。（ｃ）図３（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。（ｄ）図３（ａ）のＺ−Ｚ断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置のパイロットプレートの正面図である。（ｂ）図４（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置においてパイロットプレートがデフケース側に吸引移動されたときの要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るデファレンシャル装置において断続部材がデフケース側に吸引移動されたときの要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るデファレンシャル装置の断面図である。 （ａ）本発明の第２実施形態に係るデファレンシャル装置の要部拡大断面図である。（ｂ）図８（ａ）の要部拡大上面図である。

符号の説明

１，１０１…デファレンシャル装置
３…デフケース
５…ピニオン
７，９…サイドギヤ（出力部材）
１１…差動機構
１３…断続機構
１５…電磁石
１７…アクチュエータ
１９…断続部材
２１…断続部
２３，２４，２６…磁束透過部
２５…パイロットプレート
２７，１０３…係合部（出力部材と断続部材）
２９，１０５…係合部（断続部材とパイロットプレート）

Claims (5)

1. 駆動トルクが入力されるデフケースと、このデフケースに支承されて自転可能であると共に前記デフケースの回転によって公転するピニオンと、このピニオンと噛み合って相対回転可能な一対の出力部材と、前記デフケースと前記ピニオンと前記一対の出力部材とを備えた差動機構と、この差動機構の差動を断続する断続機構と、この断続機構を作動させる電磁石を有するアクチュエータとを備えたデファレンシャル装置であって、
   前記断続機構は、前記一対の出力部材のいずれか一方の出力部材と前記デフケースとの軸方向の間に軸方向移動可能に配置され前記一方の出力部材と一体回転可能に係合された断続部材と、この断続部材と前記デフケースとの間に設けられた断続部とを有し、
   前記アクチュエータは、前記デフケースに形成され前記電磁石の磁束を透過する磁束透過部と、前記断続部材と前記磁束透過部との軸方向の間に配置され前記断続部材と一体回転可能に係合されて前記電磁石の励磁によって前記デフケース側に軸方向吸引移動されるパイロットプレートとを有し、
   前記電磁石は、前記磁束透過部と軸方向に対向配置され、前記パイロットプレートは、前記電磁石の励磁によって前記デフケースと一体回転されるとき、前記断続部材を軸方向移動させて前記断続部を接続させ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、
   前記断続部材は、前記電磁石の磁束を透過する２次経路をなすことを特徴とするデファレンシャル装置。
3. 請求項１又は２記載のデファレンシャル装置であって、
   前記磁束透過部は、前記電磁石に対して径方向に対向する磁束透過部を備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置であって、
   前記一方の出力部材と前記断続部材との係合部と、前記断続部材と前記パイロットプレートとの係合部には、前記アクチュエータを作動させたときに前記断続部材を前記断続部の接続方向に移動させるカムが形成されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のデファレンシャル装置であって、
   前記一方の出力部材と前記断続部材との係合部と、前記断続部材と前記パイロットプレートとの係合部は、互いの軸方向位置が径方向で重なり合って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。

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