JP2010133518A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスミッションケース内に配置され、断続部材を作動させるアクチュエータを備えたデファレンシャル装置において、装置の大型化を抑制し、トランスミッションケースの形状変更及び周辺部材の変更を極力防止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】差動機構１１の差動を断続する断続部材５５と、この断続部材５５を作動させるアクチュエータ１５とを備え、デフケース３に駆動トルクを入力するトランスミッションを収容するトランスミッションケース１９内に配置されるデファレンシャル装置１において、デフケース３が、軸方向の両端側を一対のベアリング２１，２３を介してトランスミッションケース１９に回転可能に支持され、アクチュエータ１５が、トランスミッションケース１９の内部に形成された支持部２５に支持され、ベアリング２１と支持部２５とを、軸方向位置が径方向に重なり合って配置した。
【選択図】図２

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、トランスミッションケース内に配置されるデファレンシャル装置としては、トランスミッションケース内で回転可能に支持されたデフケースと、トランスミッションケース内に配置されたデフケース、ピニオン、一対のサイドギヤなどからなる差動機構の差動を断続する断続部材と、トランスミッションケースの外部に外付けされた断続部材を作動させるアクチュエータとを備えたデファレンシャル装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、トランスミッションケース内にデフケースを含む差動機構を配置させ、デフケース内に断続部材と、アクチュエータとしての油圧アクチュエータとを配置させたデファレンシャル装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
米国特許第４９５５８５３号明細書 特開平１０−１９１０８号公報

しかしながら、上記特許文献１のようなデファレンシャル装置では、トランスミッションケースの外部に専用のケースを設け、このケース内にアクチュエータを収容するようにアクチュエータを外付けしているため、その分装置全体が大型化してし、トランスミッションケースの形状変更及び周辺部材の形状変更を伴ってしまうことになっていた。

これに対し、上記特許文献２のデファレンシャル装置では、デフケースの内部にアクチュエータを設けているが、デフケースをトランスミッションケースに回転可能に支持させる一対のベアリングの軸方向間にアクチュエータを配置させている。このため、アクチュエータを配置させるためには、一対のベアリングのベアリングスパンがアクチュエータ分だけ長くなってしまい、装置の軸方向長さが長大化してしまい、特許文献１と同様にトランスミッションケースの形状を大幅に変更せざるをえないことになっていた。

そこで、この発明は、トランスミッションケース内に配置されるデファレンシャル装置であって、断続部材を作動させるアクチュエータを備えたデファレンシャル装置において、装置の大型化を抑制し、トランスミッションケースの形状変更及び周辺部材の変更を極力防止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部材と、この断続部材を作動させるアクチュエータとを備え、前記デフケースに駆動トルクを入力するトランスミッションを収容するトランスミッションケース内に配置されるデファレンシャル装置であって、前記デフケースは、軸方向の両端側を一対のベアリングを介して前記トランスミッションケースに回転可能に支持され、前記アクチュエータは、前記トランスミッションケースの内部に形成された支持部に支持され、前記一対のベアリングのうちいずれか一方のベアリングと前記固定部とは、軸方向位置が径方向に重なり合って配置されてい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、前記アクチュエータは、起動源と、この起動源によって軸方向に移動操作され前記断続部材を断続させる可動部材とを有し、前記一方のベアリングと前記起動源と前記可動部材とは、軸方向位置が径方向に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、アクチュエータがトランスミッションケースの内部に形成された支持部に支持されるので、アクチュエータを外付けすることがなく、装置をトランスミッションケース内にコンパクトに配置することができる。

また、一方のベアリングと支持部とが軸方向位置が径方向に重なり合って配置されているので、アクチュエータを一対のベアリング間に配置することがなく、既存のトランスミッションケースの形状を極力変更することを防止することができ、クラッチ部材やアクチュエータを設けない、いわゆるコンベンショナルデフを搭載する車両のトランスミッションケースとの共用化を行うことが可能になる。

さらに、トランスミッションケースの形状変更が極力防止されるので、トランスミッションケース周辺の部材との干渉の防止、または周辺の部材の形状変更を防止することができ、搭載性に優れたデファレンシャル装置を供給することができる。

請求項２のデファレンシャル装置は、一方のベアリングと起動源と可動部材とが軸方向位置が径方向に重なり合って配置されているので、断続部材を作動させるために軸方向に移動操作される可動部材の移動ストローク分のスペースを新たに軸方向に確保することがないので、さらに装置を軸方向に小型化し、トランスミッションケースの形状変更を抑制し、トランスミッションケースへのデファレンシャル装置の搭載性を向上することができる。

図１，図２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。

本実施の形態に係るデファレンシャル装置１は、後述するトランスミッションケース１９内に収容搭載され、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部材５５と、この断続部材５５を作動させるアクチュエータ１５とを備え、デフケース３に駆動トルクを入力するトランスミッション１７を収容するアルミ合金材料で形成されたトランスミッションケース１９内に配置される。そして、デフケース３は、軸方向の両端側を一対のベアリング２１，２３を介してトランスミッションケース１９に回転可能に支持され、アクチュエータ１５は、トランスミッションケース１９の内部に形成された支持部２５に支持され、ベアリング２１と支持部２５とは、軸方向位置が径方向に重なり合って配置されている。

また、アクチュエータ１５は、起動源としての電磁石２７と、この電磁石２７によって軸方向に移動操作され断続部材５５を断続させる可動部材２９とを有し、ベアリング２１と電磁石２７と可動部材２９とは、軸方向位置が径方向に重なり合って配置されている。

まず、図１を用いて本実施の形態に係るデファレンシャル装置１が適用される車両の動力系について説明する。

図１に示すように、車両の動力系は、エンジン１０１や電動モータ１０３などの駆動源及び変速機構としてのトランスミッション１７と、デファレンシャル装置１と、前車軸１０５，１０７と、前輪１０９，１１１と、前輪側の駆動に対して従動する後車軸１１３や後輪１１５，１１７などから構成されている。

駆動源の駆動力はトランスミッション１７からデフケース３を介してピニオン５に伝達され、一対のサイドギヤ７，９に連結された前車軸１０５，１０７から前輪１０９，１１１に配分される。

また、デファレンシャル装置１は、前輪１０９，１１１間の差回転を許容する差動機能を有すると共に、断続部材５５を接続させることによって前輪１０９，１１１間の差回転をロックするデフロック機能を有する。このデファレンシャル装置１は、トランスミッション１７を収容するトランスミッションケース１９内に配置されている。以下、デファレンシャル装置１について説明する。

図１，２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２１，２３を介してトランスミッションケース１９に回転可能に支持されている。また、デフケース３にはフランジ部３５が形成され、リングギヤ３７が固定されている。このリングギヤ３７は、トランスミッション１７からの駆動力を伝達する動力伝達ギヤ３９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４１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４１は、端部をデフケース３に係合してピン４３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、デフケース３に固定されたピニオンシャフト４１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４１に自転可能に支承されている。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４５が配置されている。

一対のサイドギヤ７，９は、ボス部４７，４９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５１，５３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５５と、断続部５７とを備えている。断続部材５５は、サイドギヤ７の背面側とデフケース３との軸方向の間に軸方向移動可能に配置され、凸部５９をデフケース３の孔部６１に係合してデフケース３に回り止めされ、デフケース３と一体回転可能に設けられている。また、凸部５９と孔部６１には、同一の傾斜角を有するカム面が形成され、アクチュエータ１５を作動させたときに断続部材５５を断続部５７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５５のサイドギヤ７側には、断続部５７が設けられている。

断続部５７は、断続部材５５に形成された噛み合い歯６３と、サイドギヤ７の背面側に形成された噛み合い歯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。また、断続部材５５とサイドギヤ７との間には、リターンスプリング６７が設けられ、断続部５７の締結解除方向に付勢している。このリターンスプリング６７によって、断続部５７の締結が解除され、差動機構１１のデフロック状態が解除される。この断続部５７は、アクチュエータ１５によって作動される。

アクチュエータ１５は、ベアリング２１を支持する凹部の径方向外側に形成された凸部２０の外周側でトランスミッションケース１９の肉部に凹状に形成された支持部２５に配置され、コントローラ６９の制御によって制御されている。このアクチュエータ１５は、電磁石２７と、可動部材２９とを備えている。

電磁石２７は、電磁コイル７１とコア７３を有している。電磁コイル７１は、樹脂でモールド成形され、コア７３に収容されている。コア７３は、磁性材料から形成され、外径側が凹状の支持部２５の外周側の内周面に径方向に支持される。また、電磁石２７とデフケース３との間には、付勢力を有する付勢部材７５が配置され、所定の付勢力で付勢されて電磁石２７がトランスミッションケース１９に対して軸方向に位置決めされているが、トランスミッションケース１９側にコア７３を圧入や接着、ボルト止め、カシメなどにより固定してもよい。また、コア７３には、コントローラ６９に接続されたリード線などが接続されており、コントローラ６９によって電磁コイル７１への通電が制御されている。

コントローラ６９は、車両側に接地されたバッテリー７７、車速センサ７９、断続機構１３のＯＮ−ＯＦＦを切り替える手動スイッチ８１などに接続され、手動スイッチ８１での切り替えや車速センサ７９での速度検知によって電磁石２７への通電を制御している。なお、車速センサ７９からの信号による制御は、例えば、車両が２０Km/hを超えると断続部５７の接続を解除するように電磁石２７の通電を停止させる。このコントローラ６９の制御によって電磁石２７へ通電されると、可動部材２９が作動される。

可動部材２９は、プランジャ８３とリング８５とから構成されている。プランジャ８３は、磁性材料から形成されている。このプランジャ８３の内周には、電磁石２７の磁力線の漏洩を防止する非磁性材料のリング８５が一体に固定されているが、トランスミッションケース１９はアルミ合金材料のため、凹状の支持部２５の表面にプランジャ８３を直接摺動支持させてもよい。リング８５は、トランスミッションケース１９の凹状の支持部２５の内周側の外周面に軸方向移動可能に摺動支持されている。図示外ではあるが、可動部材２９の内周面には可動方向（軸方向）に沿って突条が設けられており、摺動抵抗が抑制され作動レスポンスが向上している。この可動部材２９は、電磁石２７の励磁によりコア７３とプランジャ８３とを透過する磁力線によって形成される磁束ループによって、プランジャ８３が断続部材５５側に移動操作され、リング８５が断続部材５５を押圧して断続部５７が接続される。

このように構成されたデファレンシャル装置１は、トランスミッションケース１９内に配置されている。このトランスミッションケース１９に形成された凹状の支持部２５とデフケース３を支持するベアリング２１とは、軸方向位置が径方向に重なり合って配置、すなわち径方向にオーバーラップして配置されている。このため、凹状の支持部２５に支持される電磁石２７と可動部材２９との軸方向位置が、ベアリング２１の軸方向位置と径方向に重なり合って配置されることになる。これにより、一対のベアリング２１，２３間にアクチュエータ１５を配置することがなくなる。

このようなデファレンシャル装置１では、アクチュエータ１５がトランスミッションケース１９の内部に形成された支持部２５に支持されるので、アクチュエータ１５を外付けすることがなく、装置をトランスミッションケース１９内にコンパクトに配置することができる。

また、ベアリング２１と支持部２５とが軸方向位置が径方向に重なり合って配置されているので、アクチュエータ１５を一対のベアリング間に配置することがなく、既存のトランスミッションケース１９の形状を極力変更することを防止することができ、クラッチ部材やアクチュエータを設けない、いわゆるコンベンショナルデフを搭載する車両のトランスミッションケースとの共用化を行うことが可能になる。

さらに、トランスミッションケース１９の形状変更が極力防止されるので、トランスミッションケース１９周辺の部材との干渉の防止、または周辺の部材の形状変更を防止することができ、搭載性に優れたデファレンシャル装置１を供給することができる。

また、ベアリング２１と電磁石２７と可動部材２９とが軸方向位置が径方向に重なり合って配置されているので、断続部材５５を作動させるために軸方向に移動操作される可動部材２９の移動ストローク分のスペースを新たに軸方向に確保することがないので、さらに装置を軸方向に小型化し、トランスミッションケース１９の形状変更を抑制し、トランスミッションケース１９へのデファレンシャル装置１の搭載性を向上することができる。

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、前輪側に駆動源とトランスミッションとを配置し、このトランスミッションケース内にデファレンシャル装置を配置しているが、後輪側に駆動源とトランスミッションとを配置した車両においても、本発明の構成を適用することができる。また、前輪側から後輪側に駆動力を伝達するトランスファなどの動力伝達装置が設けられた車両、前輪側と後輪側との駆動力を断続するカップリングなどの断続装置が設けられた車両などにも、本発明の構成を適用することができる。

また、アクチュエータに電磁式アクチュエータを適用しているが、磁性流体、電動モータ、油圧シリンダ−ピストンなど断続部を断続できる構成であれば、アクチュエータはどのような形態であってもよい。さらに、断続部に噛み合いクラッチを適用しているが、摩擦クラッチ、粘性流体クラッチ、流体ポンプ抵抗を用いたクラッチなど断続部は種々の形態を採用することができる。

また、アクチュエータ自体が軸方向移動し、これと共に断続部材を軸方向に作動させる構成であってもよい。

本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置が搭載された車両の動力系を示す図である。 本発明の実施の形態に係る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…ピニオン
７，９…サイドギヤ（出力部材）
１１…差動機構
１５…アクチュエータ
１７…トランスミッション
１９…トランスミッションケース
２１，２３…ベアリング
２５…支持部
２７…電磁石（起動源）
２９…可動部材
５５…断続部材

Claims (2)

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部材と、この断続部材を作動させるアクチュエータとを備え、前記デフケースに駆動トルクを入力するトランスミッションを収容するトランスミッションケース内に配置されるデファレンシャル装置であって、
   前記デフケースは、軸方向の両端側を一対のベアリングを介して前記トランスミッションケースに回転可能に支持され、前記アクチュエータは、前記トランスミッションケースの内部に形成された支持部に支持され、前記一対のベアリングのうちいずれか一方のベアリングと前記支持部とは、軸方向位置が径方向に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。
2. 請求項１記載のデファレンシャル装置であって、
   前記アクチュエータは、起動源と、この起動源によって軸方向に移動操作され前記断続部材を断続させる可動部材とを有し、前記一方のベアリングと前記起動源と前記可動部材とは、軸方向位置が径方向に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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