JP2019127946A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、旋回方向によらず内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達可能な差動装置を提供する。【解決手段】差動装置は、左サイドギヤ１３Ｌに噛合するピニオン１５Ｌ，２１Ｌと、右サイドギヤ１３Ｒに噛合するピニオン１７Ｒと、ピニオン１７Ｒに噛合するピニオン１５Ｒ，２１Ｒと、ハウジング同一回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに伝達する一方、ハウジング反対回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに非伝達するワンウェイクラッチ２３と、ハウジング反対回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに伝達する一方、ハウジング同一回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに非伝達するワンウェイクラッチ２４と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に設けられる差動装置に関する。

従来より、車両に搭載され、左右の駆動輪の速度差を吸収する差動機構に加えて、駆動源からのトルクを減速する減速機構を有する差動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の装置では、減速機構と差動機構とをそれぞれ遊星ギヤ機構として構成し、減速機構と差動機構とがそれぞれの遊星ギヤ機構のキャリアを共有することで装置全体を軽量化するように構成している。

特許文献１：特開２００２−２３５８３２号公報

上記特許文献１記載の装置の差動機構は、左右一対の遊星ギヤ機構を有しており、車両の旋回時に左右の駆動輪に速度差が生じると、内輪側のサンギヤから内輪側のプラネタリギヤ、外輪側のプラネタリギヤを介して外輪側のサンギヤにトルクが伝達される。すなわち、上記特許文献１の装置の差動機構は、１系統のトルク伝達経路を介して内外輪間でトルクが伝達されるため、内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達するように構成することは難しい。

本発明の一態様である差動装置は、一対の第１駆動輪および第２駆動輪にそれぞれ連結され、第１軸線を中心にそれぞれ回転する第１回転軸および第２回転軸と、駆動源により駆動され、第１軸線を中心に回転するキャリアと、駆動源からのトルクを、キャリアを介して第１回転軸に伝達する第１ギヤ機構と、駆動源からのトルクを、キャリアを介して第２回転軸に伝達する第２ギヤ機構と、を備える。第１ギヤ機構は、キャリアによりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、キャリアとともに第１軸線を中心に公転する第１ピニオンおよび第２ピニオンと、第１回転軸に連結されるとともに、第１ピニオンおよび第２ピニオンにそれぞれ噛合し、第１軸線を中心に回転する第１ギヤと、を有する。第２ギヤ機構は、キャリアによりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、キャリアとともに第１軸線を中心に公転する第３ピニオン、第４ピニオンおよび第５ピニオンと、第２回転軸に連結されるとともに、第３ピニオンに噛合し、第１軸線を中心に回転する第２ギヤと、を有する。第１ピニオンと第４ピニオンとは第１軸線と平行な第２軸線上に配置され、第２ピニオンと第５ピニオンとは第１軸線と平行な第３軸線上に配置され、第３ピニオンは、第４ピニオンおよび第５ピニオンにそれぞれ噛合する。差動装置は、第２軸線を中心とした第１回転方向の第１ピニオンの回転を第４ピニオンに伝達する一方、第２軸線を中心とした第１回転方向とは反対方向の第２回転方向の第１ピニオンの回転を第４ピニオンに非伝達する第１トルク伝達機構と、第３軸線を中心とした第２回転方向の第５ピニオンの回転を第２ピニオンに伝達する一方、第３軸線を中心とした第１回転方向の第５ピニオンの回転を第２ピニオンに非伝達する第２トルク伝達機構と、を備える。

本発明によれば、簡易な構成で、旋回方向によらず内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達するように構成することができる。

本発明の実施形態の比較例に係る差動装置を有する車両の走行駆動系の概略構成を示す図。 図１の左ギヤ機構を模式的に示す正面図。 図１の右ギヤ機構を模式的に示す正面図。 図１の左駆動輪から右駆動輪または右駆動輪から左駆動輪へのトルク伝達経路を示す図。 本発明の実施形態に係る差動装置を有する車両の走行駆動系の概略構成を示す図。 図４Ａと同様の図。 図２Ａおよび図２Ｂの左ギヤ機構を模式的に示す正面図。 図２Ａおよび図２Ｂの右ギヤ機構を模式的に示す正面図。 図４Ａ、図４Ｂの左駆動輪から右駆動輪または右駆動輪から左駆動輪へのトルク伝達経路を示す図。

以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態に係る差動装置について説明する。以下では、一例として車両の左駆動輪および右駆動輪にトルクを分配するように差動装置を構成する。

まず、本実施形態の比較例について説明する。図１は、本実施形態の比較例に係る差動装置を有する車両の走行駆動系の概略構成を示す図である。なお、便宜上、図示のように車幅方向に沿って左右方向を定義する。図１に示すように、車両１００は、駆動源としてのエンジン１と、エンジン１の回転を変速する変速機２と、変速機２からのトルクを左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとに分配して伝達する差動装置１０Ａとを有する。なお、駆動源には、エンジン１に代えて、あるいはエンジン１に加えて電動機（走行モータ）を用いることもできる。

差動装置１０Ａは、ハウジング１１を有する。ハウジング１１は、左右方向に延在する軸線ＣＬ０を中心にして概略円筒形状に形成され、不図示の車体フレームから回転可能に支持される。ハウジング１１の外周面にはギヤ部１１ａが設けられ、ギヤ部１１ａは変速機２の出力軸のギヤ２ａに噛合する。ハウジング１１の内部には、左駆動輪３Ｌにトルクを伝達するギヤ機構（左ギヤ機構と呼ぶ）１２Ｌと、右駆動輪３Ｒにトルクを伝達するギヤ機構（右ギヤ機構と呼ぶ）１２Ｒとが収容される。

図２Ａは、左ギヤ機構１２Ｌを模式的に示す正面図（左方から見た図）であり、図２Ｂは、右ギヤ機構１２Ｒを模式的に示す正面図（右方から見た図）である。なお、図１の左ギヤ機構１２Ｌは、図２Ａのハウジング１１の中心（軸線ＣＬ０）を通るI-I線に沿った断面図に相当し、図１の右ギヤ機構１２Ｒは図２Ｂのハウジング１１の中心を通るI-I線に沿った断面図に相当する。

図１および図２Ａに示すように、左ギヤ機構１２Ｌは、軸線ＣＬ０を中心に回転するサイドギヤ１３Ｌと、サイドギヤ１３Ｌの周囲に配置され、それぞれがサイドギヤ１３Ｌに噛合する複数（図では３個）のピニオン１５Ｌとを有する。

軸線ＣＬ０に沿って延在するサイドギヤ１３Ｌの回転軸１４Ｌは、左駆動輪３Ｌに連結され、サイドギヤ１３Ｌは左駆動輪３Ｌと一体に回転する。サイドギヤ１３Ｌの歯数ＺＳＬは、例えば“３５”に設定される。ハウジング１１の内壁には、サイドギヤ１３Ｌの径方向外側に、軸線ＣＬ０に平行に、周方向等間隔に複数（３本）のピニオン軸１６が固定される。より具体的には、ピニオン軸１６の両端部はハウジング１１の左壁と右壁とに固定され、ピニオン軸１６はハウジング１１と一体に回転する。複数のピニオン１５Ｌは、複数のピニオン軸１６にそれぞれ回転可能に支持される。したがって、ピニオン１５Ｌは、軸線ＣＬ０を中心に公転するとともに軸線ＣＬ１を中心に自転する。ピニオン１５Ｌの歯数Ｚ１Ｌは、例えば“２５”に設定される。

図１および図２Ｂに示すように、右ギヤ機構１２Ｒは、軸線ＣＬ０を中心に回転するサイドギヤ１３Ｒと、サイドギヤ１３Ｒの周囲に配置され、それぞれがサイドギヤ１３Ｒに噛合する複数（図では３個）のピニオン１５Ｒと、サイドギヤ１３Ｒの周囲に配置された複数（図では３個）のピニオン１７Ｒとを有する。各ピニオン１７Ｒには、各ピニオン１５Ｒが噛合する。

軸線ＣＬ０に沿って延在するサイドギヤ１３Ｒの回転軸１４Ｒは、右駆動輪３Ｒに連結され、サイドギヤ１３Ｒは右駆動輪３Ｒと一体に回転する。サイドギヤ１３Ｒの歯数ＺＳＲは、例えば“２８”に設定される。ハウジング１１の内壁には、サイドギヤ１３Ｒの径方向外側に、軸線ＣＬ０に平行に、周方向等間隔に複数（３本）のピニオン軸１８が固定される。より具体的には、ピニオン軸１８の両端部はハウジング１１の左壁と右壁とに固定され、ピニオン軸１８はハウジング１１と一体に回転する。複数のピニオン１７Ｒは、複数のピニオン軸１８にそれぞれ回転可能に支持される。したがって、ピニオン１７Ｒは、軸線ＣＬ０を中心に公転するとともに、軸線ＣＬ２を中心に自転する。ピニオン１７Ｒの歯数Ｚ２Ｒは、例えば“１５”に設定される。

複数のピニオン１５Ｒは、それぞれピニオン軸１６に回転可能に支持される。さらにピニオン１５Ｒとピニオン１５Ｌとは、互いに固定され、両者は一体に回転する。すなわち、ピニオン１５Ｒは、ピニオン１５Ｌと同様、軸線ＣＬ０を中心に公転するとともに、軸線ＣＬ１を中心に自転する。ピニオン１５Ｒの歯数Ｚ１Ｒは、例えば“１６”に設定される。

以上の差動装置１０Ａは、サイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒおよびピニオン１５Ｌ，１５Ｒおよび１７ＲをヘリカルギヤとしたヘリカルＬＳＤとして構成される。

上記の構成によれば、エンジン１から出力されたトルクは変速機２で適宜変速された後、差動装置１０Ａのハウジング１１に入力される。ハウジング１１にトルクが入力されると、ハウジング１１が軸線ＣＬ０を中心に回転する。これによりピニオン軸１６とピニオン軸１８とが、軸線ＣＬ０を中心にハウジング１１と一体に回転する。

ピニオン軸１６の回転により、ピニオン１５Ｌが軸線ＣＬ０を中心に公転する。このとき、ピニオン１５Ｌは、左駆動輪３Ｌおよび右駆動輪３Ｒが受ける抵抗が互いに等しいとき、例えば直進走行時には自転しないが、旋回走行時には自転する。ピニオン１５Ｌが公転すると、ピニオン１５Ｌに噛合するサイドギヤ１３Ｌおよびその回転軸１４Ｌが回転し、左駆動輪３Ｌにトルクが伝達される。

ピニオン軸１８の回転により、ピニオン１７Ｒが軸線ＣＬ０を中心に公転する。このとき、ピニオン１７Ｒは、例えば直進走行時には自転しないが、旋回走行時には自転する。ピニオン１７Ｒが公転すると、ピニオン１７Ｒに噛合するサイドギヤ１３Ｒおよびその回転軸１４Ｒが回転し、右駆動輪３Ｒにトルクが伝達される。

すなわち、例えば直進走行時には、エンジン１から変速機２を介して差動装置１０Ａのハウジング１１に入力されたトルクは、ピニオン軸１６，１８および左右のギヤ機構１２Ｌ，１２Ｒを介して左右の回転軸１４Ｌ，１４Ｒにそれぞれ伝達され、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒに均等に分配される。

一方、例えば旋回走行時には、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒが接地面から受ける抵抗に差が生じ、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒの間に速度差（差回転）が生じる。このとき、ピニオン１５Ｒを介してピニオン１５Ｌとピニオン１７Ｒとが互いに反対方向に自転することで、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じる抵抗差に応じたトルクを分配（伝達）し、このような差回転を吸収する。

別の観点でいうと、例えば車両１００が左旋回する場合は、内輪側となる左駆動輪３Ｌが接地面から受ける抵抗が外輪側となる右駆動輪３Ｒが接地面から受ける抵抗よりも相対的に大きくなる。差動装置１０Ａは、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じた抵抗差に応じたトルクを、図３（ａ）の経路（矢印ＴＰ１）に沿って内輪側の左駆動輪３Ｌから外輪側の右駆動輪３Ｒへ伝達し、右駆動輪３Ｒの回転速度を増速する。

この点について、さらに詳しく説明する。左右の駆動輪の抵抗差に応じて接地面から左駆動輪３Ｌにトルクが入力されると、左駆動輪３Ｌおよびこれと一体の回転軸１４Ｌおよびサイドギヤ１３Ｌの回転速度がハウジング１１よりも減速する。このようにハウジング１１の回転速度がサイドギヤ１３Ｌよりも相対的に速くなると、ピニオン１５Ｌがハウジング１１の回転方向と同一方向に自転し、ピニオン１５Ｌと一体にピニオン１５Ｒも自転する。

ピニオン１５Ｒが自転すると、ピニオン１５Ｒに噛合するピニオン１７Ｒがピニオン１５Ｒと反対方向に自転する。ピニオン１７Ｒが自転すると、ピニオン１７Ｒに噛合するサイドギヤ１３Ｒが、ハウジング１１よりも増速されて回転する。

このとき、サイドギヤ１３Ｌからピニオン１５Ｌへのトルク伝達比はＺ１Ｌ／ＺＳＬ（例えば２５／３５）、ピニオン１５Ｒからピニオン１７Ｒへのトルク伝達比はＺ２Ｒ／Ｚ１Ｒ（例えば１５／１６）、ピニオン１７Ｒからサイドギヤ１３Ｒへのトルク伝達比はＺＳＲ／Ｚ２Ｒ（例えば２８／１５）である。

この場合、差動装置１０Ａによる左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへのトルク伝達比α１は、次式(I)で算出される。
α１＝（Ｚ１Ｌ／ＺＳＬ）×（Ｚ２Ｒ／Ｚ１Ｒ）×（ＺＳＲ／Ｚ２Ｒ） (I)
上式(I)に具体的な歯数を代入すると、差動装置１０Ａによる左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへのトルク伝達比α１は、例えば、（２５／３５）×（１５／１６）×（２８／１５）＝１．２５となる。

一方、車両１００が右旋回する場合は、内輪側となる右駆動輪３Ｒが接地面から受ける抵抗が外輪側となる左駆動輪３Ｌが接地面から受ける抵抗よりも相対的に大きくなる。差動装置１０Ａは、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じた抵抗差に応じたトルクを、図３（ｂ）の経路（矢印ＴＰ２Ａ）に沿って内輪側の右駆動輪３Ｒから外輪側の左駆動輪３Ｌへ伝達し、左駆動輪３Ｌの回転速度を増速する。すなわち、この場合は、上記した車両１００が左旋回する場合と同一のトルク伝達経路により、右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへトルクを伝達する。

このとき、差動装置１０Ａによる右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α２は、次式(II)で算出される。
α２＝（Ｚ２Ｒ／ＺＳＲ）×（Ｚ１Ｒ／Ｚ２Ｒ）×（ＺＳＬ／Ｚ１Ｌ） (II)
上式(II)に具体的な歯数を代入すると、差動装置１０Ａによる右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α２は、例えば、（１５／２８）×（１６／１５）×（３５／２５）＝０．８となる。

なお、差動装置１０ＡはヘリカルＬＳＤとして構成される。このため、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間で伝達されるトルクが増大すると、各ヘリカルギヤの歯圧反力が高まり、ピニオン１５Ｌがハウジング１１の内壁に押し付けられることで差動が制限される。

以上の比較例に係る差動装置１０Ａでは、左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへのトルク伝達比α１と、右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α２とが異なる。より具体的には、α１はα２の逆数となる。すなわち、左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへはトルクが増幅して伝達されるが（トルク伝達比α１は１．２５）、右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへはトルクが減少して伝達される（トルク伝達比α２は０．８）。このため、車両１００の旋回方向によって内輪側から外輪側へのトルク伝達比が異なり、左旋回時と右旋回時とで車両１００の走行性能が不均等になる。

そこで、本実施形態では、以下のように、車両１００の旋回方向によらず内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達するように差動装置を構成する。図４Ａ、図４Ｂは、本実施形態に係る差動装置を有する車両の走行駆動系の概略構成を示す図であり、図５Ａは、左ギヤ機構２０Ｌを模式的に示す正面図（左方から見た図）であり、図５Ｂは、右ギヤ機構２０Ｒを模式的に示す正面図（右方から見た図）である。なお、図４Ａ〜図５Ｂにおいて、図１〜図２Ｂと同一の箇所には同一の符号を付し、以下では、比較例との相違点を主に説明する。なお、図４Ａの左ギヤ機構２０Ｌは図５Ａのハウジング１１の中心（軸線ＣＬ０）を通るIVＡ-IVＡ線に沿った断面図に相当し、図４Ａの右ギヤ機構２０Ｒは図５Ｂのハウジング１１の中心を通るIVＡ-IVＡ線に沿った断面図に相当する。また、図４Ｂの左ギヤ機構２０Ｌは図５Ａのハウジング１１の中心（軸線ＣＬ０）を通るIVＢ-IVＢ線に沿った断面図に相当し、図４Ｂの右ギヤ機構２０Ｒは図５Ｂのハウジング１１の中心を通るIVＢ-IVＢ線に沿った断面図に相当する。

図４Ａ〜図５Ｂに示すように、本実施形態の差動装置１０は、比較例の差動装置１０Ａに加え、複数の（図では３個）のピニオン２１Ｌと、複数（図では３個）のピニオン２１Ｒとを有する。ピニオン２１Ｌは、左ギヤ機構２０Ｌを構成し、ピニオン２１Ｒは、右ギヤ機構２０Ｒを構成する。

ハウジング１１の内壁には、サイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒの径方向外側に、軸線ＣＬ０に平行に、周方向等間隔に複数（３本）のピニオン軸２２が固定される。より具体的には、ピニオン軸２２の両端部はハウジング１１の左壁と右壁とに固定され、ピニオン軸２２はハウジング１１と一体に回転する。複数のピニオン２１Ｌ，２１Ｒは、複数のピニオン軸２２にそれぞれ回転可能に支持される。したがって、ピニオン２１Ｌ，２１Ｒは、軸線ＣＬ０を中心に公転するとともに、軸線ＣＬ３を中心に自転する。ピニオン２１Ｌの歯数Ｚ３Ｌは、例えば“１５”に設定される。ピニオン２１Ｒの歯数Ｚ３Ｒは、例えば“１５”に設定される。

さらに本実施形態では、ピニオン１５Ｌがワンウェイクラッチ２３を介してピニオン軸１６に支持される。ワンウェイクラッチ２３は、ピニオン１５Ｌの一方向の回転、例えばハウジング１１の回転方向と同一方向の回転（これをハウジング同一回転方向と呼ぶ）をピニオン１５Ｒに伝達する。さらに、ピニオン１５Ｌの反対方向の回転、例えばハウジング１１の回転方向と反対方向の回転（これをハウジング反対回転方向と呼ぶ）をピニオン１５Ｒに非伝達するように構成される。

すなわち、ピニオン１５Ｌがハウジング同一回転方向に回転するときは、ピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路が接続されて軸線ＣＬ１を中心にしてピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとが一体に自転する。したがって、左駆動輪３Ｌからのトルクは、ピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路を介して右駆動輪３Ｒへ伝達される。

一方、ピニオン１５Ｌがハウジング反対回転方向に回転するときは、ピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路が遮断され、ピニオン１５Ｌがピニオン１５Ｒに対し相対的に自転する。このため、右駆動輪３Ｒからのトルクは、ピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路を介して左駆動輪３Ｌへ伝達されることがない。

ピニオン２１Ｌも同様に、ワンウェイクラッチ２４を介してピニオン軸２２に支持される。ワンウェイクラッチ２４は、ピニオン２１Ｌの一方向の回転をピニオン２１Ｒに非伝達し、反対方向の回転をピニオン２１Ｒに伝達するように構成される。

すなわち、ピニオン２１Ｌがハウジング反対回転方向に回転するときは、ピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路が接続されて軸線ＣＬ３を中心にしてピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとが一体に自転する。したがって、右駆動輪３Ｒからのトルクは、ピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路を介して左駆動輪３Ｌへ伝達される。

一方、ピニオン２１Ｌがハウジング同一回転方向に回転するときは、ピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路が遮断され、ピニオン２１Ｌがピニオン２１Ｒに対し相対的に自転する。このため、左駆動輪３Ｌからのトルクは、ピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路を介して右駆動輪３Ｒへ伝達されることがない。

上記の構成によれば、例えば直進走行時には、比較例と同様に、エンジン１から変速機２を介して差動装置１０のハウジング１１に入力されたトルクは、ピニオン軸１６，１８および左右のギヤ機構２０Ｌ，２０Ｒを介して左右の回転軸１４Ｌ，１４Ｒにそれぞれ伝達され、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒに均等に分配される。このとき、ハウジング１１とサイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒとは互いに同一速度で自転するが、３種類のピニオン１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｒ，２１Ｌ，２１Ｒはいずれも自転しない。

一方、例えば旋回走行時には、ピニオン１５Ｒを介してピニオン１５Ｌとピニオン１７Ｒとが互いに反対方向に自転することで、または、ピニオン２１Ｒを介してピニオン２１Ｌとピニオン１７Ｒとが互いに反対方向に自転することで、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じる抵抗差に応じたトルクを分配（伝達）し、差回転を吸収する。

例えば車両１００が左旋回する場合、差動装置１０は、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じた抵抗差に応じたトルクを、図６（ａ）の経路（矢印ＴＰ３）に沿って内輪側の左駆動輪３Ｌから外輪側の右駆動輪３Ｒへ伝達し、右駆動輪３Ｒの回転速度を増速する。すなわち、この場合は、左右の駆動輪の抵抗差に応じて接地面から左駆動輪３Ｌにトルクが入力される。左駆動輪３Ｌにトルクが入力されると、左駆動輪３Ｌおよびこれと一体の回転軸１４Ｌおよびサイドギヤ１３Ｌの回転速度がハウジング１１よりも減速する。ハウジング１１の回転速度がサイドギヤ１３Ｌよりも相対的に速くなると、ピニオン１５Ｌおよびピニオン２１Ｌがハウジング同一回転方向に自転する。

ピニオン１５Ｌがハウジング同一回転方向に自転すると、ワンウェイクラッチ２３によってピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路が接続され、ピニオン１５Ｒがピニオン１５Ｌと一体に自転する。一方、ピニオン２１Ｌがハウジング同一回転方向に自転すると、ワンウェイクラッチ２４によってピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路が遮断され、ピニオン２１Ｒは自転しない。

すなわち、サイドギヤ１３Ｌからのトルクはすべてピニオン１５Ｌ，１５Ｒを介して伝達される。ピニオン１５Ｒがハウジング同一回転方向に自転すると、ピニオン１５Ｒに噛合するピニオン１７Ｒがピニオン１５Ｒとハウジング反対回転方向に自転する。ピニオン１７Ｒがハウジング反対回転方向に自転すると、ピニオン１７Ｒに噛合するサイドギヤ１３Ｒが、ハウジング１１よりも増速されて回転する。

このとき、サイドギヤ１３Ｌからピニオン１５Ｌへのトルク伝達比はＺ１Ｌ／ＺＳＬ（例えば２５／３５）、ピニオン１５Ｒからピニオン１７Ｒへのトルク伝達比はＺ２Ｒ／Ｚ１Ｒ（例えば１５／１６）、ピニオン１７Ｒからサイドギヤ１３Ｒへのトルク伝達比はＺＳＲ／Ｚ２Ｒ（例えば２８／１５）である。

この場合、上述した比較例と同様にトルクが伝達されるため、差動装置１０による左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへのトルク伝達比α３は、上式(I)により算出される。上式(I)に具体的な歯数を代入すると、トルク伝達比α３は、例えば、（２５／３５）×（１５／１６）×（２８／１５）＝１．２５となる。なお、入力側のピニオン１５Ｌの歯数Ｚ１Ｌに対する出力側のピニオン１５Ｒの歯数Ｚ１Ｒの比Ｚ１Ｒ／Ｚ１Ｌを、入力側のサイドギヤ１３Ｌの歯数ＺＳＬに対する出力側のサイドギヤ１３Ｒの歯数ＺＳＲの比ＺＳＲ／ＺＳＬよりも小さく設定することで、トルクを増幅して伝達することができる。

一方、車両１００が右旋回する場合、差動装置１０は、左駆動輪３Ｌと右駆動輪３Ｒとの間に生じた抵抗差に応じたトルクを、図６（ｂ）の経路（矢印ＴＰ４）に沿って内輪側の右駆動輪３Ｒから外輪側の左駆動輪３Ｌへ伝達し、左駆動輪３Ｌの回転速度を増速する。すなわち、この場合は、左右の駆動輪の抵抗差に応じて接地面から右駆動輪３Ｒにトルクが入力される。右駆動輪３Ｒにトルクが入力されると、右駆動輪３Ｒおよびこれと一体の回転軸１４Ｒおよびサイドギヤ１３Ｒの回転速度がハウジング１１よりも減速する。ハウジング１１の回転速度がサイドギヤ１３Ｒよりも相対的に速くなると、ピニオン１７Ｒがハウジング同一回転方向に自転する。ピニオン１７Ｒがハウジング同一回転方向に自転すると、ピニオン１７Ｒに噛合するピニオン１５Ｒおよびピニオン２１Ｒがハウジング反対回転方向に自転する。

ピニオン１５Ｒがハウジング反対回転方向に自転すると、ワンウェイクラッチ２３によってピニオン１５Ｌとピニオン１５Ｒとの間のトルク伝達径路が遮断され、ピニオン１５Ｌは自転しない。一方、ピニオン２１Ｒがハウジング反対回転方向に自転すると、ワンウェイクラッチ２４によってピニオン２１Ｌとピニオン２１Ｒとの間のトルク伝達径路が接続され、ピニオン２１Ｌがピニオン２１Ｒと一体に自転する。すなわち、サイドギヤ１３Ｒ、ピニオン１７Ｒからのトルクはすべてピニオン２１Ｒ，２１Ｌを介して伝達される。ピニオン２１Ｌがハウジング反対回転方向に自転すると、ピニオン２１Ｌに噛合するサイドギヤ１３Ｌが、ハウジング１１よりも増速されて回転する。

このとき、サイドギヤ１３Ｒからピニオン１７Ｒへのトルク伝達比はＺ２Ｒ／ＺＳＲ（例えば１５／２８）、ピニオン１７Ｒからピニオン２１Ｒへのトルク伝達比はＺ３Ｒ／Ｚ２Ｒ（例えば１５／１５）、ピニオン２１Ｌからサイドギヤ１３Ｌへのトルク伝達比はＺＳＬ／Ｚ３Ｌ（例えば３５／１５）である。

この場合、差動装置１０による右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α４は、次式(III)で算出される。
α４＝（Ｚ２Ｒ／ＺＳＲ）×（Ｚ３Ｒ／Ｚ２Ｒ）×（ＺＳＬ／Ｚ３Ｌ） (III)
上式(III)に具体的な歯数を代入すると、差動装置１０による右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α４は、例えば、（１５／２８）×（１５／１５）×（３５／１５）＝１．２５となる。すなわち、右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへのトルク伝達比α４は、左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへのトルク伝達比α３と同一の値となる。このため、旋回方向の違いによらず、いずれの場合も互いに同一の増幅比でトルクを増幅して伝達することができる。

なお、入力側のピニオン２１Ｒの歯数Ｚ３Ｒに対する出力側のピニオン２１Ｌの歯数Ｚ３Ｌの比Ｚ３Ｌ／Ｚ３Ｒを、入力側のサイドギヤ１３Ｒの歯数ＺＳＲに対する出力側のサイドギヤ１３Ｌの歯数ＺＳＬの比ＺＳＬ／ＺＳＲよりも小さく設定することで、トルクを増幅して伝達することができる。

また、トルクを右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへ伝達する場合と、左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへ伝達する場合とで、入力側のピニオン１５Ｌ，２１Ｒの歯数Ｚ１Ｌ，Ｚ３Ｒに対する出力側のピニオン１５Ｒ，２１Ｌの歯数Ｚ１Ｒ，Ｚ３Ｌの比Ｚ１Ｒ／Ｚ１Ｌ，Ｚ３Ｌ／Ｚ３Ｒと、入力側のサイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒの歯数ＺＳＬ，ＺＳＲに対する出力側のサイドギヤ１３Ｒ，１３Ｌの歯数ＺＳＲ，ＺＳＬの比ＺＳＲ／ＺＳＬ，ＺＳＬ／ＺＳＲとの比を等しく設定することにより、トルク伝達比α３，α４を同一の値とすることができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）差動装置１０は、左右の駆動輪３Ｌ，３Ｒにそれぞれ連結され、軸線ＣＬ０を中心にそれぞれ回転する回転軸１４Ｌ，１４Ｒと、エンジン１により駆動され、軸線ＣＬ０を中心に回転するハウジング１１と、エンジン１からのトルクを、ハウジング１１を介して回転軸１４Ｌに伝達する左ギヤ機構２０Ｌと、エンジン１からのトルクを、ハウジング１１を介して回転軸１４Ｒに伝達する右ギヤ機構２０Ｒと、を備える（図４Ａ、図４Ｂ）。左ギヤ機構２０Ｌは、ハウジング１１によりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、ハウジング１１とともに軸線ＣＬ０を中心に公転するピニオン１５Ｌ，２１Ｌと、回転軸１４Ｌに連結されるとともに、ピニオン１５Ｌ，２１Ｌにそれぞれ噛合し、軸線ＣＬ０を中心に回転する左サイドギヤ１３Ｌと、を有する（図５Ａ）。右ギヤ機構２０Ｒは、ハウジング１１によりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、ハウジング１１とともに軸線ＣＬ０を中心に公転するピニオン１７Ｒ，１５Ｒ，２１Ｒと、回転軸１４Ｒに連結されるとともに、ピニオン１７Ｒに噛合し、軸線ＣＬ０を中心に回転する右サイドギヤ１３Ｒと、を有する（図５Ｂ）。ピニオン１５Ｌ，１５Ｒは軸線ＣＬ０と平行な軸線ＣＬ１上に配置され、ピニオン２１Ｌ，２１Ｒは軸線ＣＬ０と平行な軸線ＣＬ３上に配置され、ピニオン１７Ｒは、ピニオン１５Ｒ，２１Ｒにそれぞれ噛合する（図４Ａ〜５Ｂ）。差動装置１０は、軸線ＣＬ１を中心としたハウジング同一回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに伝達する一方、軸線ＣＬ１を中心としたハウジング同一回転方向とは反対方向のハウジング反対回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに非伝達するワンウェイクラッチ２３と、軸線ＣＬ３を中心としたハウジング反対回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに伝達する一方、軸線ＣＬ３を中心としたハウジング同一回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに非伝達するワンウェイクラッチ２４と、を備える（図４Ａ、図４Ｂ）。

このように本実施形態に係る差動装置１０によれば、左旋回時の内輪側から外輪側へのトルクはピニオン１５Ｌ，１５Ｒを介して伝達され、右旋回時の内輪側から外輪側へのトルクはピニオン２１Ｒ，２１Ｌを介して伝達される。したがって、左旋回時の内輪側から外輪側へのトルク伝達比α３は、ピニオン１５Ｌ，１５Ｒの歯数Ｚ１Ｌ，Ｚ１Ｒの設定に応じて適宜設定することができ、右旋回時の内輪側から外輪側へのトルク伝達比α４は、ピニオン２１Ｒ，２１Ｌの歯数Ｚ３Ｒ，Ｚ３Ｌの設定に応じて適宜に設定することができる。すなわち、左旋回時と右旋回時とでトルク伝達比α３、α４をそれぞれ別個に、例えば互いに同一で、かつ１より大きい値に設定することができる。

なお、トルク伝達経路を複数設けるために差動機構の外にクラッチを追加して経路を切り換えることや、トルク伝達比を適宜に設定するためにモータを追加してトルクを付加することなども考えられるが、この場合は装置を小型化、軽量化することが難しい。本実施形態に係る差動装置１０によれば、ピニオンの配置を歯数の設定による簡易な構成で、旋回方向によらず内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達するように構成することができる。

（２）ワンウェイクラッチ２３は、軸線ＣＬ１上に、ピニオン１５Ｌと一体に配置され、ワンウェイクラッチ２４は、軸線ＣＬ３上に、ピニオン２１Ｌと一体に配置されるため、装置全体を小型化かつ軽量化して構成することができる（図４Ａ、図４Ｂ）。

（３）差動装置１０は、回転軸１４Ｌのトルクが、サイドギヤ１３Ｌ、ピニオン１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｒおよびサイドギヤ１３Ｒを介して回転軸１４Ｒへと増幅して伝達される経路ＴＰ３と、回転軸１４Ｒのトルクが、サイドギヤ１３Ｒ、ピニオン１７Ｒ，２１Ｒ，２１Ｌおよびサイドギヤ１３Ｌを介して回転軸１４Ｌへと増幅して伝達される経路ＴＰ４と、を備える（図６（ａ）、図６（ｂ））。このように２つの経路でそれぞれトルクを増幅するように構成することにより、右旋回時および左旋回時の旋回性能を向上できる。また、左駆動輪と右駆動輪との間に異なる２つのトルク伝達経路を設けることにより、左旋回時および右旋回時のトルク伝達比をそれぞれ適宜な値に容易に設定することができる。

（４）ギヤ機構２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれの歯数は、経路ＴＰ３と経路ＴＰ４とのトルク伝達比α３，α４が互いに一致するように設定される。これにより右旋回時と左旋回時とで車両が同一の挙動で旋回することができ、良好な走行性能が得られる。

なお、上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、差動装置１０を左右一対の駆動輪３Ｌ，３Ｒにそれぞれ連結され、軸線ＣＬ０を中心にそれぞれ回転する回転軸１４Ｌ，１４Ｒの間に配置するようにしたが、一対の第１駆動輪および第２駆動輪にそれぞれ連結され、第１軸線を中心にそれぞれ回転する第１回転軸および第２回転軸の構成は上述したものに限らない。例えば、車両が四輪駆動車である場合、差動装置を前後一対の駆動輪にそれぞれ連結される回転軸の間に配置するようにしてもよい。

上記実施形態では、左壁および右壁を有する概略円筒形状のハウジング１１がエンジン１により駆動され、軸線ＣＬ０を中心に回転するようにしたが、駆動源はエンジン１に代えて、あるいはエンジン１に加えて電動機（走行モータ）であってもよく、このような駆動源により駆動され、第１軸線を中心に回転するのであれば、キャリアとしてのハウジング１１の構成は上述したものに限らない。例えばキャリアは円筒形状でなくてもよい。

上記実施形態では、左ギヤ機構２０Ｌ（第１ギヤ機構）が、ハウジング１１によりそれぞれ自転可能に支持されてハウジング１１とともに軸線ＣＬ０を中心に公転するピニオン１５Ｌ，２１Ｌ（第１、第２ピニオン）と、回転軸１４Ｌに連結されるとともに、ピニオン１５Ｌ，２１Ｌにそれぞれ噛合し、軸線ＣＬ０を中心に回転するサイドギヤ１３Ｌ（第１ギヤ）と、を有するようにした。しかしながら、第１ギヤ機構、第１、第２ピニオンおよび第１ギヤの構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、右ギヤ機構２０Ｒ（第２ギヤ機構）が、ハウジング１１によりそれぞれ自転可能に支持されてハウジング１１とともに軸線ＣＬ０を中心に公転するピニオン１７Ｒ，１５Ｒ，２１Ｒ（第３、第４、第５ピニオン）と、回転軸１４Ｒに連結されるとともに、ピニオン１７Ｒに噛合し、軸線ＣＬ０を中心に回転する右サイドギヤ１３Ｒ（第２ギヤ）と、を有するようにした。しかしながら、第２ギヤ機構、第３、第４、第５ピニオンおよび第２ギヤの構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、ハウジング１１の回転方向と同一方向（ハウジング同一回転方向）のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに伝達し、ハウジング１１の回転方向と反対方向（ハウジング反対回転方向）のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに非伝達するようにした。また、ハウジング同一方向のピニオン２１Ｌの回転をピニオン２１Ｒに非伝達し、ハウジング反対方向のピニオン２１Ｌの回転をピニオン２１Ｒに伝達するようにした。しかしながら、ハウジング同一回転方向（第１回転方向）、ハウジング反対回転方向（第２回転方向）は上述したものに限らない。

上記実施形態では、第１トルク伝達機構としてワンウェイクラッチ２３を設けた。すなわち、ワンウェイクラッチ２３を介して、軸線ＣＬ１を中心としたハウジング同一回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに伝達する一方、軸線ＣＬ１を中心としたハウジング同一回転方向とは反対方向のハウジング反対回転方向のピニオン１５Ｌの回転をピニオン１５Ｒに非伝達するようにしたが、第１トルク伝達機構の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、第２トルク伝達機構としてワンウェイクラッチ２４を設けた。すなわち、ワンウェイクラッチ２４を介して、軸線ＣＬ３を中心としたハウジング反対回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに伝達する一方、軸線ＣＬ３を中心としたハウジング同一回転方向のピニオン２１Ｒの回転をピニオン２１Ｌに非伝達するようにしたが、第２トルク伝達機構の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、ワンウェイクラッチ２３が軸線ＣＬ１上に、ピニオン１５Ｌと一体に配置され、ワンウェイクラッチ２４が軸線ＣＬ３上に、ピニオン２１Ｌと一体に配置されるようにしたが、上述したワンウェイクラッチ２３，２４の配置は一例であり、第１、第２ワンウェイクラッチの構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、所定の経路ＴＰ３を介して左駆動輪３Ｌから右駆動輪３Ｒへとトルクを増幅して伝達するようにした。すなわち回転軸１４Ｌのトルクを、サイドギヤ１３Ｌ、ピニオン１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｒおよびサイドギヤ１３Ｒを介して回転軸１４Ｒへと増幅して伝達するようにしたが、第１トルク伝達経路の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、所定の経路ＴＰ４を介して右駆動輪３Ｒから左駆動輪３Ｌへとトルクを増幅して伝達するようにした。すなわち回転軸１４Ｒのトルクが、サイドギヤ１３Ｒ、ピニオン１７Ｒ，２１Ｒ，２１Ｌおよびサイドギヤ１３Ｌを介して回転軸１４Ｌへと増幅して伝達するようにしたが、第２トルク伝達経路は上述したものに限らない。

上記実施形態では、左右のギヤ機構２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれの歯数ＺＳＬ，Ｚ１Ｌ，Ｚ３Ｌ，Ｚ１Ｒ，Ｚ２Ｒ，Ｚ３Ｒ，ＺＳＲについて具体的な値を例示したが、第１、第２ギヤ機構のそれぞれの歯数は上述したものに限らない。Ｚ１Ｒ／Ｚ１ＬをＺＳＲ／ＺＳＬよりも小さく設定するとともに、Ｚ３Ｌ／Ｚ３ＲをＺＳＬ／ＺＳＲよりも小さく設定すれば、旋回方向によらず内輪側から外輪側へトルクを増幅して伝達することができる。また、Ｚ１Ｒ／Ｚ１ＬとＺＳＲ／ＺＳＬとの比を、Ｚ３Ｌ／Ｚ３ＲとＺＳＬ／ＺＳＲとの比と等しく設定すれば、旋回方向によらず内輪側から外輪側へのトルク伝達比を一定にすることができる。

上記実施形態の比較例において、例示した値に代えて、Ｚ１Ｒ／Ｚ１ＬとＺＳＲ／ＺＳＬとの比がＺ１Ｌ／Ｚ１ＲとＺＳＬ／ＺＳＲとの比に等しくなるように左右のギヤ機構１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれの歯数ＺＳＬ，Ｚ１Ｌ，Ｚ１Ｒ，Ｚ２Ｒ，ＺＳＲを設定することもできる。この場合は、旋回方向によらず内輪側から外輪側へのトルク伝達比を一定にすることができる。

上記実施形態では、図１などで変速機２からハウジング１１への入力を別軸からの入力、すなわち平行軸によるものとしたが、変速機２からハウジング１１への入力は、同軸からの入力、すなわちプラネタリギヤなどによるものとして構成してもよい。

上記実施形態では、差動装置１０を、サイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒおよびピニオン１５Ｌ，１５Ｒおよび１７ＲをヘリカルギヤとしたヘリカルＬＳＤとして構成したが、差動装置１０は差動制限機構を有するものに限らず、サイドギヤ１３Ｌ，１３Ｒおよびピニオン１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｒ，２１Ｌ，２１Ｒをスパーギヤとして構成してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、３Ｌ，３Ｒ 駆動輪、１０ 差動装置、１１ ハウジング、２０Ｌ，２０Ｒ ギヤ機構、１３Ｌ，１３Ｒ サイドギヤ、１５Ｌ，１５Ｒ，１７Ｒ，２１Ｌ，２１Ｒ ピニオン、１６，１８，２２ ピニオン軸、ＴＰ３，ＴＰ４ トルク伝達経路

Claims (4)

1. 一対の第１駆動輪および第２駆動輪にそれぞれ連結され、第１軸線を中心にそれぞれ回転する第１回転軸および第２回転軸と、
   駆動源により駆動され、前記第１軸線を中心に回転するキャリアと、
   前記駆動源からのトルクを、前記キャリアを介して前記第１回転軸に伝達する第１ギヤ機構と、
   前記駆動源からのトルクを、前記キャリアを介して前記第２回転軸に伝達する第２ギヤ機構と、を備えた差動装置であって、
   前記第１ギヤ機構は、
   前記キャリアによりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、前記キャリアとともに前記第１軸線を中心に公転する第１ピニオンおよび第２ピニオンと、
   前記第１回転軸に連結されるとともに、前記第１ピニオンおよび前記第２ピニオンにそれぞれ噛合し、前記第１軸線を中心に回転する第１ギヤと、を有し、
   前記第２ギヤ機構は、
   前記キャリアによりそれぞれ自転可能に支持されるとともに、前記キャリアとともに前記第１軸線を中心に公転する第３ピニオン、第４ピニオンおよび第５ピニオンと、
   前記第２回転軸に連結されるとともに、前記第３ピニオンに噛合し、前記第１軸線を中心に回転する第２ギヤと、を有し、
   前記第１ピニオンと前記第４ピニオンとは前記第１軸線と平行な第２軸線上に配置され、
   前記第２ピニオンと前記第５ピニオンとは前記第１軸線と平行な第３軸線上に配置され、
   前記第３ピニオンは、前記第４ピニオンおよび前記第５ピニオンにそれぞれ噛合し、
   前記第２軸線を中心とした第１回転方向の前記第１ピニオンの回転を前記第４ピニオンに伝達する一方、前記第２軸線を中心とした前記第１回転方向とは反対方向の第２回転方向の前記第１ピニオンの回転を前記第４ピニオンに非伝達する第１トルク伝達機構と、
   前記第３軸線を中心とした前記第２回転方向の前記第５ピニオンの回転を前記第２ピニオンに伝達する一方、前記第３軸線を中心とした前記第１回転方向の前記第５ピニオンの回転を前記第２ピニオンに非伝達する第２トルク伝達機構と、を備えることを特徴とする差動装置。
2. 請求項１に記載の差動装置において、
   前記第１トルク伝達機構は、前記第２軸線上に、前記第１ピニオンと一体に配置される第１ワンウェイクラッチを有し、
   前記第２トルク伝達機構は、前記第３軸線上に、前記第２ピニオンと一体に配置される第２ワンウェイクラッチを有することを特徴とする差動装置。
3. 請求項１または２に記載の差動装置において、
   前記第１回転軸のトルクが、前記第１ギヤ、前記第１ピニオン、前記第４ピニオン、前記第３ピニオンおよび前記第２ギヤを介して前記第２回転軸へと増幅して伝達される第１トルク伝達経路と、
   前記第２回転軸のトルクが、前記第２ギヤ、前記第３ピニオン、前記第５ピニオン、前記第２ピニオンおよび前記第１ギヤを介して前記第１回転軸へと増幅して伝達される第２トルク伝達経路と、をさらに備えることを特徴とする差動装置。
4. 請求項３に記載の差動装置において、
   前記第１ギヤ機構および前記第２ギヤ機構のそれぞれの歯数は、前記第１トルク伝達経路と前記第２トルク伝達経路とのトルク伝達比が互いに一致するように設定されることを特徴とする差動装置。

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