JP2013130228A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力部材の大型化を抑制して入力部材の強度を保持しつつ、クラッチ部材の作動位置を検出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】駆動力が入力される入力部材３と、デフケース３と回転方向に複数設けられた係合部１１を介して一体回転可能に係合され断続操作可能なクラッチ部材１３と、このクラッチ部材１３と固定部１５を介して固定されデフケース３の外部にクラッチ部材１３の作動を取り出し可能な検出部材１７とを備えたデファレンシャル装置１において、複数の係合部１１が、それぞれデフケース３の内外を連通する係合窓部２１と、クラッチ部材１３に設けられ係合窓部２１と回転方向に係合する係合凸部２３とからなり、デフケース３の回転方向に隣り合う係合窓部２１，２１間に、クラッチ部材１３と検出部材１７との固定部１５が配置される配置凹部２５を設けた。
【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、デファレンシャル装置としては、駆動力が入力される入力部材としてのデフケースと、このデフケースに連結する中間部材としてのピニオンと、このピニオンを介してデフケースに入力された駆動力を出力する一対の出力部材としての一対のサイドギヤと、デフケースと回転方向に複数設けられた係合部を介して一体回転可能に係合され作動により一対のサイドギヤの一方をデフケースに対して断続可能なクラッチ部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなデファレンシャル装置では、デフケースとクラッチ部材との複数の係合部がそれぞれデフケースの内外を連通する係合窓部と、クラッチ部材に設けられ係合窓部と回転方向に係合する係合凸部とからなる。

この係合凸部の軸方向端面には、デフケースの外部にクラッチ部材の作動を取り出し可能な検出部材が固定部を介してクラッチ部材に固定されている。この検出部材の作動は、デフケースの外部に配置されたポジションスイッチによって検出される。この検出部材の作動を検出することにより、連動するクラッチ部材の作動位置を検出することができ、デファレンシャル装置の状態を検出することができる。

特開２００４−３０８６８７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、検出部材がクラッチ部材の係合凸部の軸方向端面に固定部を介して固定されているので、入力部材の係合窓部と検出部材の入力部材外部への取出部とが入力部材の回転方向の同一箇所に設けられていた。

このため、入力部材の係合窓部が配置された部分の外径側に肉部が薄肉になり、入力部材の係合窓部とクラッチ部材の係合凸部との回転方向の当接に対する入力部材の強度が低下していた。加えて、入力部材の強度を向上させるために入力部材の軸方向肉厚を増厚させると、入力部材が軸方向に大型化してしまう懸念があった。

そこで、この発明は、入力部材の大型化を抑制して入力部材の強度を保持しつつ、クラッチ部材の作動位置を検出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。

本発明は、駆動力が入力される入力部材と、この入力部材に連結する中間部材と、この中間部材を介して前記入力部材に入力された駆動力を出力する一対の出力部材と、前記入力部材と回転方向に複数設けられた係合部を介して一体回転可能に係合され作動により前記中間部材或いは前記一対の出力部材の一方を前記入力部材に対して断続可能なクラッチ部材と、このクラッチ部材と固定部を介して固定され前記入力部材の外部に前記クラッチ部材の作動を取り出し可能な検出部材と、前記入力部材の外部に配置され前記検出部材の作動により前記クラッチ部材の作動位置を検出するポジションスイッチとを備えたデファレンシャル装置であって、前記複数の係合部は、それぞれ前記入力部材の内外を連通する係合窓部と、前記クラッチ部材に設けられ前記係合窓部と回転方向に係合する係合凸部とからなり、前記入力部材の回転方向に隣り合う前記係合窓部間には、前記クラッチ部材と前記検出部材との前記固定部が配置される配置凹部が設けられていることを特徴とする。

このデファレンシャル装置では、入力部材の回転方向に隣り合う係合窓部間にクラッチ部材と検出部材との固定部が配置される配置凹部が設けられているので、入力部材の回転方向の同一箇所に検出部材の入力部材外部への取出部である配置凹部と係合窓部とが配置されることがない。

このため、係合窓部の外径側の肉部を確保することができ、入力部材の軸方向肉厚を増厚させずに、入力部材の係合窓部とクラッチ部材の係合凸部との回転方向の当接に対する入力部材の強度を保持することができる。

従って、このようなデファレンシャル装置では、入力部材の大型化を抑制して入力部材の強度を保持しつつ、クラッチ部材の作動位置を検出することができる。

本発明によれば、入力部材の大型化を抑制して入力部材の強度を保持しつつ、クラッチ部材の作動位置を検出することができるデファレンシャル装置を提供することができるという効果を奏する。

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。 本発明の実施の形態に係るデファレンシャル装置の側面図である。

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、駆動力が入力される入力部材としてのデフケース３と、このデフケース３に連結する中間部材としてのピニオン５と、このピニオン５を介してデフケース３に入力された駆動力を出力する一対の出力部材としての一対のサイドギヤ７，９と、デフケース３と回転方向に複数設けられた係合部１１を介して一体回転可能に係合され作動によりサイドギヤ９をデフケース３に対して断続可能なクラッチ部材１３と、このクラッチ部材１３と固定部１５を介して固定されデフケース３の外部にクラッチ部材１３の作動を取り出し可能な検出部材１７と、デフケース３の外部に配置され検出部材１７の作動によりクラッチ部材１３の作動位置を検出するポジションスイッチ１９とを備えている。

そして、複数の係合部１１は、それぞれデフケース３の内外を連通する係合窓部２１と、クラッチ部材１３に設けられ係合窓部２１と回転方向に係合する係合凸部２３とからなり、デフケース３の回転方向に隣り合う係合窓部２１，２１間には、クラッチ部材１３と検出部材１７との固定部１５が配置される配置凹部２５が設けられている。

また、クラッチ部材１３と配置凹部２５とは、回転方向に離間されて配置されている。

図１，図２に示すように、デファレンシャル装置１は、差動機構２７と、クラッチ機構２９と、アクチュエータ３１と、位置検出機構３３とを備えている。差動機構２７は、デフケース３と、ピニオンシャフト３５と、ピニオン５と、一対のサイドギヤ７，９とを備えている。

デフケース３は、軸方向両側に形成されたボス部３７，３９でそれぞれベアリング（不図示）を介してキャリアなどの静止系部材４１に回転可能に支持され、カバー４３とケース本体４５とからなる。また、デフケース３には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部４７が形成され、リングギヤが駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてデフケース３を回転駆動させる。このフランジ部４７には、カバー４３とケース本体４５との分割部が設けられ、この分割部の開口からケース本体４５内にピニオン５、一対のサイドギヤ７，９、クラッチ部材１３などの各種部材を収容した後、リングギヤを固定するボルト（不図示）によってケース本体４５とカバー４３とが共締めされてケース本体４５の開口がカバー４３によって閉塞される。このようなデフケース３には、ピニオンシャフト３５と、ピニオン５と、一対のサイドギヤ７，９と、クラッチ機構２９とが収容配置されている。

ピニオンシャフト３５は、端部をデフケース３に係合してピン４９で抜け止め及び回り止めされ、デフケース３と一体に回転駆動される。なお、ピン４９は、カバー４３の内壁面によってデフケース３からの抜け止めが行われている。このピニオンシャフト３５には、ピニオン５が支承されている。

ピニオン５は、デフケース３の周方向等間隔に４つ配置される４ピニオンタイプとなっており、それぞれ長尺のピニオンシャフト３５の両端側と短尺の２つのピニオンシャフト３６の外端側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の背面側とデフケース３のケース本体４５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５１が配置されている。このピニオン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３５に自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ７，９は、ボス部５３，５５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との軸方向間には、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５７，５９が配置されている。この一対のサイドギヤ７，９は、内周側にスプライン形状の連結部６１，６３が設けられ、出力側の部材に連結された駆動軸（不図示）がサイドギヤ７，９と一体回転可能に連結され、デフケース３に入力された駆動力を出力側の部材へ出力する。

このような差動機構２７のデフケース３には、デフケース３とサイドギヤ９との間の動力伝達、詳細には差動機構２７の差動をロック又はアンロックするクラッチ機構２９が収容されており、クラッチ機構２９が接続されると、デフケース３とサイドギヤ９とが接続され、差動機構２７の差動がロック状態となる。この状態では、デフケース３に入力された駆動力が一対のサイドギヤ７，９に対して均等に出力される。このようなデファレンシャル装置１は、いわゆるデフロック機能を有するデファレンシャル装置となっている。

クラッチ機構２９は、クラッチ部材１３と、断続部６５とを備えている。クラッチ部材１３は、基部６７と、係合凸部２３と、噛み合い歯６９とから構成されている。基部６７は、環状に形成され、サイドギヤ９のボス部５５の外周側でサイドギヤ９の背面側とデフケース３の側壁７１との軸方向の間に軸方向移動可能に配置されている。また、基部６７の外周面は、デフケース３の内周支持面に対して径方向に支持され、クラッチ部材１３がセンタリングされている。また、基部６７とサイドギヤ９の背面との軸方向間には、クラッチ部材１３を断続部６５の接続解除方向に付勢するリターンスプリング７３が配置されている。この基部６７のデフケース３の側壁７１側には、環状に形成された基部６７から軸方向外方に向け係合凸部２３が設けられている。

係合凸部２３は、基部６７の側面に基部６７と連続する一部材として周方向等間隔に複数（ここでは３つ）設けられている。なお、基部６７と係合凸部２３とを別体で形成し、一体的に固定してもよい。この係合凸部２３は、デフケース３の側壁７１の回転方向間にデフケース３の内外を連通するように開口して設けられた複数（ここでは３つ）の係合窓部２１に回転方向に係合可能である。この係合窓部２１と係合凸部２３とで複数（ここでは３つ）の係合部１１が構成され、この係合部１１を介してクラッチ部材１３がデフケース３に回り止めされ、クラッチ部材１３とデフケース３とが一体回転可能となる。

この係合部１１における係合窓部２１と係合凸部２３との周方向の対向面には、同一傾斜のカム面が形成されている。このため、クラッチ部材１３が断続部６５の接続方向に移動されたときに、デフケース３の回転によってカム面が係合することにより、クラッチ部材１３をさらに断続部６５の噛み合い方向に移動させ、断続部６５の接続を強化させる。

このような係合凸部２３の基部６７を軸方向に挟んだ反対側の基部６７の側面には、複数の噛み合い歯６９が設けられ、この噛み合い歯６９と軸方向に対向するサイドギヤ９の背面側には、複数の噛み合い歯７５が設けられ、これらの噛み合い歯６９，７５で断続部６５が構成されている。

断続部６５は、クラッチ部材１３とサイドギヤ９の背面側との軸方向間に設けられ、クラッチ部材１３とサイドギヤ９の背面側とにそれぞれ周方向に複数形成されて互いに噛み合う噛み合い歯６９，７５となっている。この断続部６５が互いに噛み合うことにより、クラッチ部材１３とサイドギヤ９とが一体回転可能に接続、すなわちデフケース３とサイドギヤ９とが一体回転可能に接続され、差動機構２７の差動がロック状態となる。このような断続部６５は、クラッチ部材１３を移動操作するアクチュエータ３１によって制御可能に断続操作される。

アクチュエータ３１は、電磁石７７と、可動部材７９と、デフケース３の側壁７１とを備えている。電磁石７７は、デフケース３のボス部３９の外周側でデフケース３の側壁７１に対して軸方向に隣接配置され、電磁コイル８１と、コア８３とを備えている。

電磁コイル８１は、環状に所定巻き数巻回されて樹脂でモールド成形されている。また、電磁コイル８１には、外部に引き出されてコントローラ（不図示）にコネクタ８５を介して接続されるリード線８７が接続され、コネクタコントローラによって通電が制御されている。この電磁コイル８１の周囲には、コア８３が配置されている。

コア８３は、電磁コイル８１への通電により磁界が形成されるように磁性材料から形成され、所定の磁路断面積を有している。このコア８３は、電磁コイル８１の内外周面及び電磁コイル８１のデフケース３の側壁７１と反対側に位置する軸方向一側端面を覆っている。また、コア８３の軸方向外側の端面には、デフケース３のボス部３９の外周に固定された規制部材８９によって軸方向一側への位置決めがなされている。なお、コア８３には、静止系部材４１に係合して電磁石７７を回転方向に回り止めさせる回り止め部（不図示）が設けられている。また、コア８３の外径側には、デフケース３の側壁７１から軸方向に延設された延設部９１が磁束が透過可能に設定された摺動接触面をもって配置されている。このような電磁石７７の内径側には、可動部材７９が配置されている。

可動部材７９は、電磁石７７の内径側でデフケース３のボス部３９の外周に軸方向移動可能に配置され、環状のプランジャ９３と、リング部材９５とを備えている。プランジャ９３は、磁性材料から形成され、磁束が透過可能に設定された微小隙間であるエアギャップをもって電磁石７７の内径側に配置されている。このプランジャ９３の内周には、リング部材９５が一体に固定されている。

リング部材９５は、非磁性材料から形成され、プランジャ９３の内周側からデフケース３側へ磁束が漏れることを防止している。また、リング部材９５は、デフケース３のボス部３９の外周に軸方向移動可能に配置され、規制部材８９によって軸方向一側への移動規制がなされている。このリング部材９５には、デフケース３の側壁７１の係合窓部２１内で、クラッチ部材１３の係合凸部２３との軸方向の対向面に互いに当接する押圧部９７が係合窓部２１へ先端が入り込むように軸方向他側へ突き出て一体に設けられている。この押圧部９７は、電磁石７７によって作動される可動部材７９による軸方向の移動操作力をクラッチ部材１３に伝達し、クラッチ部材１３を断続部６５の接続方向に押圧操作する。

なお、電磁石７７とデフケース３の側壁７１との軸方向相対位置を不変すべく、図１に示すように、コア８３と延設部９１との間に摺動接触面を設けてもよいが、電磁石７７がデフケース３の側壁７１に対して軸方向相対位置を変化させて電磁石７７自体が軸方向移動してクラッチ部材１３を押圧操作してもよい。

このような可動部材７９によって移動操作されるクラッチ部材１３の作動位置を検出することにより、断続部６５の状態を検出することができる。詳細には、クラッチ部材１３は、可動部材７９によって断続部６５の接続位置と断続部６５の接続解除位置との間を軸方向移動されるので、クラッチ部材１３の作動位置を検出することにより、断続部６５の状態を検出することができ、デファレンシャル装置１の状態を検出することができる。そこで、クラッチ部材１３には、位置検出機構３３の検出部材１７がクラッチ部材１３と連動して移動するように固定されている。

位置検出機構３３は、検出部材１７と、ポジションスイッチ１９とを備えている。検出部材１７は、半径方向の断面がＬ字状に形成され、一端側がクラッチ部材１３の複数の係合凸部２３間に周方向等間隔に設けられた複数（ここでは３つ）の固定凸部９９の端面にネジなどの固定手段による固定部１５を介して固定されている。このため、検出部材１７は、クラッチ部材１３と一体的に軸方向移動される。このように検出部材１７をクラッチ部材１３の作動に連動させる固定部１５は、デフケース３の側壁７１に設けられた配置凹部２５内に配置されている。なお、係合凸部２３と検出部材１７との間の結合（固定）は、ネジ以外の部材を用いてもよく、また部材を設けずに直接係合或いは溶接などの接合形態をとってもよい。

配置凹部２５は、デフケース３の側壁７１において、回転方向に隣り合う係合窓部２１，２１間に等間隔に複数（ここでは３つ）設けられている。この配置凹部２５は、デフケース３の外径側が開口され、検出部材１７の他端側をデフケース３の外部に取り出し可能となっている。このように配置凹部２５を回転方向に隣り合う係合窓部２１，２１間に設けることにより、係合窓部２１の外径側の肉部を確保しながら、検出部材１７を配置することができる。

また、配置凹部２５内では、クラッチ部材１３の固定凸部９９の外周と配置凹部２５の内周とが離間されるように設定されている。このため、固定凸部９９と配置凹部２５とが回転方向に係合することがなく、外径側が開口された配置凹部２５が動力伝達に関与することがない。このような配置凹部２５の開口からデフケース３の外部に取り出された検出部材１７の他端側は、環状に形成された操作部１０１となっており、この操作部１０１側にはポジションスイッチ１９が配置されている。

ポジションスイッチ１９は、静止系部材４１に固定され、接点部１０３が検出部材１７の操作部１０１に当接されている。この接点部１０３は、検出部材１７の軸方向移動により、操作部１０１によってＯＮ−ＯＦＦ操作される。このポジションスイッチ１９の接点部１０３の状態により、クラッチ部材１３の作動位置を検出し、デファレンシャル装置１の状態を検出することができる。

このように構成されたデファレンシャル装置１では、電磁石７７の励磁によりコア８３とプランジャ９３とデフケース３の側壁７１を透過する磁束で形成される最短の磁束ループを有効に用いることによって、プランジャ９３がクラッチ部材１３側に移動操作され、リング部材９５が押圧部９７を介してクラッチ部材１３を押圧する。この可動部材７９によるクラッチ部材１３の押圧操作により、クラッチ部材１３がリターンスプリング７３の付勢力に抗して断続部６５の接続方向に移動され、断続部６５が接続される。この断続部６５の接続により、サイドギヤ９とクラッチ部材１３とが一体回転可能に接続され、サイドギヤ９とデフケース３とが接続されて差動機構２７がロック状態となる。

また、断続部６５の接続解除では、電磁石７７への通電を停止することにより、クラッチ部材１３がリターンスプリング７３の付勢力によって断続部６５の接続解除方向に移動され、断続部６５の接続が解除される。この断続部６５の接続解除により、サイドギヤ９とクラッチ部材１３とが相対回転可能となり、サイドギヤ９とデフケース３とが相対回転可能となって差動機構２７のロック状態が解除される。

このように断続部６５の接続位置と接続解除位置との間を作動するクラッチ部材１３の作動位置を、クラッチ部材１３と連動する検出部材１７と検出部材１７によってＯＮ−ＯＦＦ操作されるポジションスイッチ１９とからなる位置検出機構３３で検出することにより、デファレンシャル装置１の状態を検出することができる。

このようなデファレンシャル装置１では、デフケース３の回転方向に隣り合う係合窓部２１，２１間にクラッチ部材１３と検出部材１７との固定部１５が配置される配置凹部２５が設けられているので、デフケース３の回転方向の同一箇所に検出部材１７のデフケース３外部への取出部である配置凹部２５と係合窓部２１とが配置されることがない。

このため、係合窓部２１の外径側の肉部を確保することができ、デフケース３の軸方向肉厚を増厚させずに、デフケース３の係合窓部２１とクラッチ部材１３の係合凸部２３との回転方向の当接に対するデフケース３の強度を保持することができる。

従って、このようなデファレンシャル装置１では、デフケース３の大型化を抑制してデフケース３の強度を保持しつつ、クラッチ部材１３の作動位置を検出することができる。

また、クラッチ部材１３と配置凹部２５とは、離間されているので、クラッチ部材１３と配置凹部２５とが回転方向に係合することがなく、外径側が開口された配置凹部２５が動力伝達に関与することがない。このため、配置凹部２５がデフケース３とクラッチ部材１３との回転方向の係合に対してデフケース３の強度低下を引き起こすことがない。

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、アクチュエータが電磁式アクチュエータとなっているが、これに限らず、油圧シリンダ・ピストン機構、モータ・ギヤ・カム機構、モータ・ギヤ・ネジ機構、モータ・シフトロッド機構、エアダイアフラムなど、種々のアクチュエータを利用可能である。

また、デファレンシャル装置は、入力部材がデフケース、中間部材がピニオンとなっており、クラッチ機構がデファレンシャル機構の差動を断続するデフロック機能を有するデファレンシャル装置となっているが、入力部材がアウタケース、中間部材がインナケースとなっており、クラッチ機構がアウタケースとインナケースとの間の動力伝達を断続する、いわゆるフリーランニングデフと称されるデファレンシャル装置であってもよい。加えて、一対の出力部材のうち一方の出力部材が２部材に分割されたアクスルディスコネクトなどにも本発明を適用することができる。

１…デファレンシャル装置
３…デフケース（入力部材）
５…ピニオン（中間部材）
７，９…サイドギヤ（出力部材）
１１…係合部
１３…クラッチ部材
１５…固定部
１７…検出部材
１９…ポジションスイッチ
２１…係合窓部
２３…係合凸部
２５…配置凹部

Claims (2)

1. 駆動力が入力される入力部材と、この入力部材に連結する中間部材と、この中間部材を介して前記入力部材に入力された駆動力を出力する一対の出力部材と、前記入力部材と回転方向に複数設けられた係合部を介して一体回転可能に係合され作動により前記中間部材或いは前記一対の出力部材の一方を前記入力部材に対して断続可能なクラッチ部材と、このクラッチ部材と固定部を介して固定され前記入力部材の外部に前記クラッチ部材の作動を取り出し可能な検出部材と、前記入力部材の外部に配置され前記検出部材の作動により前記クラッチ部材の作動位置を検出するポジションスイッチとを備えたデファレンシャル装置であって、
   前記複数の係合部は、それぞれ前記入力部材の内外を連通する係合窓部と、前記クラッチ部材に設けられ前記係合窓部と回転方向に係合する係合凸部とからなり、前記入力部材の回転方向に隣り合う前記係合窓部間には、前記クラッチ部材と前記検出部材との前記固定部が配置される配置凹部が設けら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、
   前記クラッチ部材と前記配置凹部とは、離間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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