JP2686948B2 - すべり制限差動歯車アセンブリ - Google Patents

すべり制限差動歯車アセンブリ

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JP2686948B2 JP63021436A JP2143688A JP2686948B2 JP 2686948 B2 JP2686948 B2 JP 2686948B2 JP 63021436 A JP63021436 A JP 63021436A JP 2143688 A JP2143688 A JP 2143688A JP 2686948 B2 JP2686948 B2 JP 2686948B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車輪付きの車両用の同軸に整合した１対の
車軸の両方にトルクを有効に伝達するすべり制限差動機
構（limited slip differential mechanism）に関す
る。ことに本発明は、相対回転の速度と出力軸トルクレ
ベルとに関係なく各車軸の過度の相対回転に対し可変の
抵抗を生ずる外部から制限できる電磁作動クラツチ機構
を備えた簡潔なすべり制限差動機構に関する。
従来の差動歯車機構の多くは、かさばるだけでなく又
過度に複雑で製造費が高かつた。これ等の問題は、路面
と車輪の１つとの間に牽引作用がない場合に車両の各車
軸の差動回転を自動的に制限するように種種の手段を組
合せることが多かつた。多くの例で自動制御のすべり制
限差動装置により生ずる相対回転に対する抵抗の量は、
相対回転の速度と出力軸トルクレベルとに全く依存し又
は正比例した。これ等のすべり制限差動装置は、開放差
動装置より著しく向上していても、全部の条件を満足す
るものではなかつた。このことはとくに、初期の車輪す
べり、低い車輪すべり及び低いすべり車輪トルクを含む
条件に関していえることであつた。
従つて本発明の目的は、これ等の問題を解決し、車両
の各車軸の相対回転の速度とトルクレベルとに関係なく
各車軸の差動回転に対する抵抗を制御することのできる
経済的に作られる簡潔な耐久性のある有効な差動歯車ア
センブリ（differential gear assembly）を提供しよう
とするにある。
本発明の他の目的は、差動回転に抵抗する電磁的に可
変の第１の力とこの第１の力が加えられた後、又この力
の持続中に生ずる継続する差動回転に抵抗するカム差動
の補助的な第２の力とを生ずることにより、差動回転に
対する抵抗を一層有効に制御しようとするにある。
前記した差動歯車アセンブリは、一層大きいハウジン
グ内に回転自在に納めた歯車駆動差動装置ケースを備え
ている。半径方向に配置した遊星歯車アセンブリは１対
の同軸に整合した車両の車軸の一方にスプラインばめし
てある。この遊星歯車アセンブリは複数対のかみあつた
歯車を支えている。各対のうちの一方の歯車は差動装置
ケースの内側に形成したリングギヤにかみあうが、各対
のうちの他方の歯車は、他方の車軸にスプラインばめし
た太陽歯車にかみあう。外部の場所から制御することの
できる電磁作動クラツチ装置を設けて２本の車軸間の相
対回転を制限するようにしてある。この相対回転に対す
る抵抗のレベルは、相対回転に関係なく制御することが
できる。このクラツチ装置内にカム作動補助クラツチ機
構を協働させ、電磁石を動作状態にした後相対回転が継
続する場合に前記したクラツチ装置のクラツチ板の若干
に付加的な側圧を自動的に加えるようにするのがよい。
補助クラツチ機構は、一部は第１の力を加えることによ
つて生ずる抵抗により、又一部は第１の力の持続中に生
ずる継続する差動回転により動作状態になる。
以下本発明によるすべり制限差動歯車アセンブリ（li
mited slip differential gear assembly）の２つの好
適とする実施例を添付図面について詳細に説明する。
これ等の両実施例ではその多くの構成要素及び機能が
同じであるから、簡略化のために第１の実施例について
だけ詳細に述べる。これ等の両実施例の類似の部品には
同様な参照数字を付けてある。
第１図び第２図に例示した実施例によるすべり制限差
動歯車アセンブリ10は、互いに対向するケース端部から
延びるハブ部分20,22により互いに同軸に配置した１対
の円すいころ軸受16,18に取付けた回転自在の差動歯車
アセンブリ・ケース（differential gear seembly cas
e）14を納める外部ハウジング12を備えている。互いに
同軸に整合した車軸24,26の端部は各ハブ部分20,22内に
軸架してある。ピニオン駆動リングギヤ28は、差動歯車
アセンブリ・ケース14の周辺に半径方向に配置した環状
フランジ30に固定してある。差動歯車アセンブリ．ケー
ス14自体は、軸線方向に分離できる２個のケース部材3
2,34から構成してある。第１図の左側のケース部材32
は、ケース部材32の内側に一体に連結した互いに平行な
内向きの歯を持つ大きい直径の円周方向に配置したリン
グギヤ36を備えている。
半径方向に配置した遊星歯車アセンブリ40はリングギ
ヤ36の内側に同軸に取付けてある。遊星歯車アセンブリ
40は互いに平行な２個の側板42,44を持つ。これ等の側
板のうち左方の側板42は、内歯スプラインにより左側車
軸24の端部に連結したハブ部分46の左側に一体に連結し
てある。右方の側板44の円形の中央部分は、側板44とハ
ブ部分46の隣接右端部との間に環状の穴を形成するよう
に切欠いてある。各側板42,44は互いに平行な複数の平
らな内面区分を持つ。互いにかみあつた各平の遊星歯車
48,50は平らな各面区分の互いに平行なピン52に回転自
在に取付けてある。各側板42,44は、遊星歯車48,50から
成る各平の間に挿入した半径方向に配置したウエブ部材
54により横並びに連結してある。各ウエブ部材54の厚さ
は半径方向内方が増大する。
互いにかみあつた対のうちの一方の遊星歯車すなわち
遊星歯車48は、遊星歯車アセンブリ40の周辺に対し他方
の遊星歯車50より一層近く配置してある。これ等の外方
遊星歯車48は、すべてリングギヤ36にかみあう。各対の
うちの内方の遊星歯車50は、右方の側板44の環状の穴を
貫いて遊星歯車アセンブリ40内に延びる歯車部分を持つ
太陽歯車56とかみあう。
太陽歯車56は、一体に連結した左端部部分60と一体に
連結した右端部部分62との間にある大体円筒形の中間部
分58を持つ。太陽歯車56の右端部部分62は、右側の車軸
26の端部にスプラインばめされ、車軸26と右側のケース
部材34の端部の凹入した同心の支持面64との間に延びて
いる。右端部部分62及び中間部分58の接合部には半径方
向に配置した環状の肩部66を形成してある。肩部66は、
互いに隣接する部分58,62の食い違つた各周辺の間に延
び右側ケース部片34の対応する環状の肩部に当てがつて
ある。太陽歯車56の左端部分60は、ハブ部分46に軸架さ
れハブ部分46のまわりに自由に回転するようにしてあ
る。左端部部分60の左端の半径方向に配置した面68は左
方の側板42の内壁に当たる。太陽歯車56の外側の歯車歯
はその左端からその中間部分58の右端まで延びている。
すべり制限差動歯車アセンブリ10には電磁作動のクラ
ツチ・アセンブリ70を協働させ、互いに同軸に整合した
出力軸すなわち車軸24,26の相対回転に対し可変の制御
のできる抵抗を生ずるようにしてある。クラツチ・アセ
ンブリ70は、相互に並べて同心に重ねた横方向に可動な
複数枚の環状クラツチ板から成る湿式クラツチパツクを
備えている。このクラツチパツクの交互クラツチ板74及
び中間クラツチ板76は、それぞれ左右の車軸24,26に１
個又は複数個の部品により結合してある。たとえば複数
の中間クラツチ板76は、中間部分58を囲む太陽歯車歯の
右端部分に半径方向内向きに突出する歯により滑動可能
にキー止めしてある。前記したように太陽歯車56は右側
の車軸26にスプラインばめしてある。交互クラツチ板74
及び車軸24の間の結合径路すなわちトルク径路は、右側
のケース部材34、左側のケース部材32、リングギヤ36及
び遊星歯車アセンブリ40から成る。先ず各交互クラツチ
板74は右側のケース部材34に滑動可能にキー止めしてあ
る。第１図の実施例では左側の車軸24に結合した交互ク
ラツチ板74の枚数は右側の車軸26に結合した中間クラツ
チ板76の枚数より１枚だけ多い。図示のクラツチパツク
では実際上12枚の交互クラツチ板74と11枚の中間クラツ
チ板76とがある。
半径方向に配置した環状の圧力板80を一端部に持つ軸
線方向に可動なクラツチケージ78は、圧力板80とケース
部片34の内側の対向する環状クラツチ面との間に挾まれ
たクラツチパツクの隣接端面に横方向の力を加えるのに
使う。クラツチケージ78は互いに平行な複数の脚82を持
つ。各脚82は、圧力板80の周辺に一体に取付けられ右側
のケース部材34の側壁の各穴を貫いて右方に横方向に延
びている。ケース部材34の外側面に対し近接した間隔を
隔てた環状の鋼製接極子84は、ねじ付き締付部材により
脚82の突出端に連結してある。ケース側壁及び接極子84
の互いに向き合う面の互いに対向するくぼみ内に納めた
圧縮ばね86は、接極子84及びクラツチケージ78を軸線方
向右方に弾性的に付勢する。このようにしてクラツチパ
ツクに、軽い又はわずかな予荷重圧力が加わるようにな
る。しかしこの予荷重圧力は互いに隣接するクラツチ板
74,76間にあまり摩擦抵抗を生じないように十分軽くし
てある。
外部ハウジング12の内側には環状の接極子84に隣接し
て環状の電磁石87を固定の位置に取付けてある。電磁石
87は接極子84に対して対称に配置してある。これ等の２
個の部品の互いに向き合う面は相互に有効な距離だけ互
いに間隔を隔て、電磁石87に通電したときに、接極子84
及びこれに取付けたクラツチケージ78が電磁石87の方に
引張られるようにしてある。この反動作動により、クラ
ツチパツクを圧縮し、そして互いに隣接するクラツチ板
74,76間と共に各クラツチ板76,76にキー止めした各部品
間の相対回転に対する抵抗を高める。電磁石87を動作状
態にし磁界の強さを調整することは、電子式制御装置に
より或は運転者の介在によつて生じさせるのがよい。電
線88,89は電磁石87から外方に、自動車運転者の操作で
きる外部制御装置（図示してない）に延びている。
第３図及びその後続の各図面に例示した実施例による
すべり制限差動歯車アセンブリ70は、カム作動の補助ク
ラツチ機構を設けたことを除いて前記したすべり制限差
動歯車アセンブリ10と基本的には同じである。遊星歯車
アセンブリ140は、遊星歯車アセンブリ140の右側板144
の外側に一体に連結した環状の正面カム部材141を加え
ることにより修正してある。みぞ143の形の半径方向に
配置した先端を切つたＶ字形の複数のカム要素をカム部
材141のその他の部分は平らの面に設けてある。各カム
みぞ143は、相対的に回転可能な環状のカムカラー部材1
47（第５図）のカム面端部に形成した等しい個数の同様
の形状のカムローブすなわち歯145と組合う。各歯145の
互いに対向する側部のカムこう配は相互に鏡像の関係で
ある。カムカラー部材147の隣接する平らな面部分に対
して円周方向に測つたこれ等のカムこう配の有効角度
は、半径方向外方がわずかに減少する。こう配の平均角
度は20゜ないし30゜の範囲でありこの例では25゜であ
る。これ等のこう配は、互いに組合うカム要素間に線接
触でなくて面接触を生ずるように形状を定める。
カムカラー部材147は、カム部材141に沿い同心に取付
けられ大体円筒形の本体を持つ。この本体はそのカム面
からクラツチ面端部まで軸線方向に延びる。カムカラー
部材147は又その周辺に複数の長方形みぞ149を形成して
ある。各みぞ149は、クラツチ面端部から本体のカム端
部に向かい横方向に延び、中間クラツチ板176′の半径
方向内向きに突出するクラツチ板出張りを滑動可能に納
めるように設けてある。カムカラー部材147の本体は、
４枚の交互クラツチ板174′及び３枚の中間クラツチ板1
76′から成る第１群のクラツチ板を貫いてクラツチパツ
クの左端部内に突出する。クラツチ板174′は、それぞ
れの周辺の半径方向外向きの出張りにより右側ケース部
材134に滑動可能にキー止めしてある。カム本体のクラ
ツチ面端部は、第２群のパツククラツチ板の第１のクラ
ツチ板である中間クラツチ板176の左側に当たるように
してある。前記の第２群は、第１群の右方に位置し交互
クラツチ板174を備えている。各クラツチ板174,176はそ
れぞれ左右の車軸124,126に連結してある。電磁クラツ
チ装置は両方の群の各クラツチ板174,176,174′,176′
に直接作用するが、カム装置は第２群の各クラツチ板17
4,176だけに直接作用する。乾燥した道路上のまつすぐ
な径路に沿い走行する自動車の正常な運転中には、差動
回転がなく、各カム歯は各カムみぞ内に全くはまる。確
実に適正にはまるように各カム部材の互いに対向する平
らな面部分の間と歯及びみぞの先端を除いた平らな部分
の間とにすきまを設けてある。又カムカラー部材のクラ
ツチ面端部と隣接のクラツチ板176との間に最小すきま
を設けてある。過度の差動回転の生ずる悪い条件のもと
では、電磁石に過度に通電し、対応する側圧をクラツチ
パツクに加えて互いに隣接するクラツチ板間の相対回転
に有効に抵抗するようにする。この抵抗によつてカムカ
ラー部右辺は対向するカム部材に対して回転し始める。
この場合各歯は、それぞれカムみぞ内に十分にはまつた
位置から軸線方向に変位し、カムカラー部材を右方に動
かして各クラツチ板176,174に付加的な横方向の力を加
える。
環状の電磁石187は外部ハウジング112の剛性栓に固定
するほかに、右側ケース部材134の円筒形端部に軸架し
たプラスチツク材ブシユ189に支えてある。電磁石187の
面と環状の鋼製接極子184の向き合う面との間のエアギ
ヤツプは、ブシユ189の左側と右側ケース部材134の対向
する肩部との間に配置した環状のシム185により調整す
る。
以上本発明を遊星歯車式のすべり制限差動歯車アセン
ブリを共に含む２つの実施例について述べたが、本発明
は忠実さを必要としない場合に普通のかさ歯車式の自動
車差動装置を使つても実施できるのはもちろんである。
さらに平歯車を例示してあるが他の歯形状を持つ歯車た
とえばはすば歯車を使つてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明すべり制限差動歯車アセンブリの１実施
例をその遊星歯車は１−１線に沿うがその他は中心線に
沿つて取つた断面図、第２図は第１図のすべり制限差動
歯車アセンブリの拡大右側面図、第３図は本発明すべり
制限差動歯車アセンブリの他の実施例の第１図と同様な
断面図、第４図は第３図の補助クラツチ機構の詳細を示
す第１図と同様な部分断面図、第５図は第３図及び第４
図の補助クラツチ機構の環状カム部材の拡大端面図であ
る。 10……すべり制限差動歯車アセンブリ、12……外部ハウ
ジング、14……ケース、24,26……車軸、32,34……ケー
ス部材、36……リングギヤ、40……遊星歯車アセンブ
リ、48,50……遊星歯車、52……ピン、56……太陽歯
車、74,76……クラツチ板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チヤールズ、エフ、ハイン アメリカ合衆国インデイアナ州46774、 ニユー・ヘヴン、ウオールナツト・リツ ジ・ドライヴ8707番 (72)発明者 リチアド、エル、パイフア アメリカ合衆国インデイアナ州46835、 フオート・ウエイン、テイムズフオー ド・ドライヴ 6835番 (56)参考文献 特開 昭53−45832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−59044（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−73858（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−65246（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−127154（ＪＰ，Ｕ) 西独国特許出願公開2920107（ＤＥ, Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（イ）リングギヤを内部に形成した、回転
    可能なケースと、 （ロ）このケースに対して回転するように、このケース
    内に支えられた第１及び第２の駆動車軸と、 （ハ）この第１の駆動車軸と共に回転するように、この
    第１の駆動車軸に連結された太陽歯車と、 （ニ）前記第２の駆動車軸と共に回転するように、この
    第２の駆動車軸に連結された支持部材と、 （ホ）この支持部材に支えられた複数対の遊星歯車と、 （ヘ）クラッチ係合力を生じさせるように、前記支持部
    材と前記太陽歯車との一方との相対回転に応答するカム
    装置と、 （ト）前記第１の駆動車軸と前記第２の駆動車軸との間
    の相対的な回転を制限するように、前記クラッチ係合力
    に応答するクラッチ装置と、 （チ）前記ケースと共に回転するように、このケースに
    選択的に前記カム装置を連結する連結装置と、 を備え、前記遊星歯車の各対のうちの第１の歯車を、前
    記リングギヤとかみ合わせ、前記遊星歯車の各体のうち
    の第２の歯車を、前記太陽歯車とかみ合わせて成る、差
    動アセンブリにおいて、 前記連結装置に、 前記カム装置と共に回転するように、このカム装置に連
    結された、複数の第１のクラッチ板と、 前記ケースと共に回転するように、このケースに連結さ
    れた、複数の第２のクラッチ板と、 電磁石と、 前記複数の第１及び第２のクラッチ板を摩擦によって係
    合させるように選択的に押しつけて、前記カム装置が前
    記ケースに相対的に回転するのを防止するように、前記
    電磁石の動作に応答する接極子と、 を設けて成る差動アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記カム装置の一部分を、前記相対回転に
    応答して軸線方向に移動させ、前記クラッチ係合力を生
    じさせ、軸線方向に移動する前記カム装置の一部分を、
    前記クッラチ装置に係合させて、前記第１の駆動車軸と
    前記第２の駆動車軸との間の相対的な回転を制限する、
    請求項（１）記載の差動アセンブリ。
  3. 【請求項３】前記カム装置に、カムカラーを設け、 前記支持部材と前記カムカラーとの間の相対的な移動に
    よつて、このカムカラーを軸線方向に移動させて前記ク
    ラッチ装置に係合させ、前記第１の駆動車軸と前記第２
    の駆動車軸との間の相対的な回転を制限するように、前
    記カムカラーの一方の表面に形成した傾斜部分を、前記
    支持部材の一方の表面に形成した対応する傾斜部分と協
    働させる、請求項（１）記載の差動アセンブリ。
  4. 【請求項４】前記連結装置に、 前記カム装置と共に回転するように、このカム装置に連
    結された、複数の第１のクラッチ板と、 前記ケースと共に回転するように、このケースに連結さ
    れた、複数の第２のクラッチ板と、 前記複数の第１及び第２のクラッチ板を摩擦によって係
    合させ、前記カム装置が、前記ケースに相対的に回転す
    るのを防止するように、前記複数の第１及び第２のクラ
    ッチ板を選択的に押しつける押しつけ装置と、 を設けた、請求項（１）記載の差動アセンブリ。
  5. 【請求項５】前記クラッチ装置に、 前記太陽歯車と共に回転するように、この太陽歯車に連
    結された、複数の第１のクラッチ板と、 前記ケースと共に回転するように、このケースに連結さ
    れた、複数の第２のクラッチ板と、 を設け、 前記クラッチ装置の前記複数の第１及び第２のクラッチ
    板を摩擦によって係合させ、前記太陽歯車が前記ケース
    に相対的に回転するのを防止するように、前記カム装置
    の一部分を、このカム装置の前記相対的回転に応答し
    て、軸線方向に移動させて前記クラッチ装置に係合させ
    る、請求項（１）記載の差動アセンブリ。
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