JP2737853B2 - 差動ギアユニットおよびこのユニットを用いた駆動力分配方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は差動ギアユニットに関する。

［従来の技術］ エンジンからの駆動力を車両の両側に対向位置する車
輪分割伝達するために差動ギアユニットが広く用いられ
ている。

また、四輪駆動型車両においては、差動ギアユニット
はエンジンからの駆動力を前輪と後輪とに異なる比で分
割伝達する。

更には、このような差動ギアユニットはスリップ抑制
度合の調整に用いられることもある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の差動ギアユニットはその構造が
著しく複雑であり、また入力トルクに対する出力トルク
の割合が固定であるため、任意のトルク調整ができず不
便であるという問題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、簡単な構造で出力トルクを可変とすること
のできる差動ギアユニットを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本発明に係る差動ギアユニ
ットは出力部材間のスリップを抑制するための選択的調
整手段を含む。

本発明において、差動ギアユニットはエンジンからの
回転駆動力が伝達されるギアキャリアと、軸方向の直線
上に配設された互いに異なる有効径を有する出力ギアを
含むギアシステムと、を備えている。そして更に、出力
ギアの共通軸と平行の軸を中心として回転し、前記各出
力ギア相互を接続する中間ギアを含む。

従って、ギアキャリアは簡単な構成とすることができ
る。中間ギア同様、出力ギアもその外周に歯が形成され
てなる。これらの歯はヘリカル歯であることが好適であ
る。また、前記中間ギアは、互いに噛合すると共に小大
径の両出力ギアとそれぞれ噛合する第１中間ギア組と第
２中間ギア組を含む。

更に、本発明において、差動ギアユニットは、ギアキ
ャリアの対向面に位置し、互いに異なる有効径を持ち、
軸方向に直列配設された第１及び第２出力ギアと、前記
第１及び第２出力ギアを互いに接続する中間ギアが配設
されたギアキャリアとが設けられている。

さらに、軸方向の少なくとも一側に、前記第１または
第２出力ギアと同心上に配置された第３出力ギアが配設
されている。

従って、本発明に係る差動ギアユニットによれば、任
意に選択された一方の側面間で２種類の出力を得ること
が可能である。

この結果、運転者は前輪−後輪間のトルク比を例え
ば、40:60〜55:45間で選択することができる。

四輪駆動車においては、前輪側よりも後輪側の車軸に
大きなトルクを与えれば低速走行時におけるハンドル操
作性を向上させることができ、逆に前輪車軸に大きなト
ルクを与えれば、高速走行時のハンドル操作性及び反転
性を改善できる。

前記中間ギアは前述の如く各出力ギアの共通軸を中心
として回転可能なギアの内側及び外側噛合リングを含
み、前記各ギアの外側端は、外側または内側に歯部が形
成された出力ギアまたは外側及び内側の双方に歯部が形
成された出力ギアと噛合する。

更に本発明に係る差動ギアユニットは、出力トルクを
不等分割したり、分割されたトルクの大きさを調整する
ことができる。この場合、ユニットは回転駆動力を受け
とるように配設されたギアキャリアと、ギアキャリアに
より支持され直線上に配置された出力ギアと噛合する中
間ギアを含むギアシステムと、一または複数の出力ギア
またはキャリアの係合面の少なくとも一部上に形成され
た摩擦面またはコーティングを含み、ギアシステムの動
きに抗する手段を含む。これに加えてまたはこれに代え
て、前記ギアは鉱物油または合成油あるいは他の粘液内
で回転するよう構成することも可能である。また、前記
ギアシステムは各ギアの軸方向荷重を軽減するよう配設
された歯を有するギアを持つように構成することが好適
であり、これにより、ギアの回転に対する摩擦抵抗を増
大させることができる。

本発明による効果を確実なものとするため、装置及び
中間ギアの数、噛合ギア歯の形状、各種ギアの有効径は
要求に応じて任意に選択可能である。

また、摩擦抵抗増大用のコーティングまたは摩擦面が
用いられる場合、これらの特性及び位置は所望のトルク
バイアスとなるよう選択設定することができる。同様
に、もしギアが緩衝用液の中で回転するように構成され
ているならば、該液の性質は最適トルクバイアスが得ら
れるように選ぶことができる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図は本発明に係る差動ギアユニットの側断面、第
２図は第１図のII−II断面をそれぞれ示す。

図において、差動ギアユニット１は二つの端部板４及
び５と、その間に固定された略円柱状のギアケース２
と、から成るギアキャリアを含む。前記各端部板４及び
５は環状に形成されると共に、その中心孔周辺には外方
に向けて伸張したハブ６が形成されている。

前記端部板４はギアケース２及び他方の端部板５より
もその径がかなり大きくなっている。

ギアキャリアは、ギアケース２及び前記端部板4,5に
共通な軸を中心として端部板４の傾斜面９上に設けられ
たギア歯により回転される。

ギアケース２はその内部で軸方向へ互いに所定距離離
れた環状の第１出力ギア11及び環状の第２出力ギア12を
有する。第１及び第２出力ギア11及び12には軸方向外方
に端部板４及び５の一方近傍に形成された後部の大径軸
受部15に向けて軸方向外方へ伸張したハブ14がその中心
孔周辺に形成されている。第１及び第２出力ギア11及び
12の中心孔には不図示の出力軸に対し能動的に回転接続
されるスプライン（またはキー溝）17が設けられてい
る。前記出力軸はその近傍に位置するハブ６を介してギ
アから外方に向けて伸張している。第１及び第２出力ギ
ア11及び12にはヘリカル歯19及び20が形成されている。
また、第１出力ギア11の径は第２出力ギア12の径よりも
小さくなっている。

第２図において、同様にギアケース２には５個の中間
ギアポケット21が含まれ、これらは軸７の周辺に互いに
等しい角度を隔てて等間隔に配設されている。各中間ギ
アポケット21は、第２中間ギア組を構成するギアである
２個の外側ピニオン22と、第１中間ギア組でを構成する
ギアである１個の内側ピニオン24とを含み、これらは全
てヘリカル歯が形成されていると共に、軸７に平行な軸
に軸支されている。前記２個の外側ピニオン22の軸は軸
７の中央部に形成された第１円上に位置し、内側ピニオ
ン24の軸はそれよりも小さな径の同心円上の中心に位置
している。

前記各中間ギアポケット21において、内側ピニオン24
は、第１及び第２出力ギア11及び12間でギアケース２の
軸方向中央部の上方において２個の外側ピニオン22と噛
合している。

10個の外側ピニオン22全ては端部板５に向けて伸張し
ていると共に、大径の第２出力ギア12と噛合し、また５
個の内側ピニオン24全てが端部板４へ伸張していると共
に、小径の第１出力ギア11と噛合している。

大径の第２出力ギア12と噛合するピニオンの数が小径
の第１出力ギア11と噛合するピニオンの数の約２倍であ
る上記実施例に係る機構においては、差動ギアユニット
の高トルク出力側におけるギア歯への負荷をその低トル
ク側の負荷と同等のレベルにまで低減することができ
る。

ヘリカル歯が設けられた外側及び内側ピニオン22及び
24により構成される第１及び第２の中間ギア組により図
示例に係る差動ギアユニット１は従来のユニットと同様
の作用を行うわけであるが、端部板４に加えられる入力
トルクは互いに異なるトルクとして分割出力されること
になる。

ここで、以上のようなギアシステムにおいては、ヘリ
カル歯に対して径方向負荷と軸方向負荷とが組み合わさ
れて加えられるので、各ギア、ピニオン及びギアケース
に設けられた中間ギアポケットや端部板の係合面間の摩
擦が助長されてしまう。

従って、回転方向切換え時における抵抗がトルクバイ
アス作用を引き起こすことになる。この作用は各ギア及
びピニオンの噛合歯を適当にコーテイングしたり被覆す
ることにより抑制することが可能である。

前記ギア及びピニオンに加えてあるいは代えて、それ
らが係合する端面または表面をコーティングしたり被覆
することも好適である。その他、ギアシステムが緩衝液
内で回転駆動するように構成しても良い。この場合、シ
ステムはギアキャリア内で密封状態におかれ、ギアケー
ス２の端部はガスケット26及び27を含む端部板４及び５
内の凹部に収納されることになる。

第３図及び第４図における差動ギアユニット30のギア
キャリアと第１及び第２出力ギアは前記第１図及び第２
図に係るものと同等であるので、同一参照番号を付して
ある。

ただ、二つの端部板４及び５間に固定された、ギアキ
ャリアの一部のギアケース31は、等角度間隔で配設され
た第２中間ギア組を構成するギアであるヘリカル歯の外
側ピニオン32を軸７に平行な軸を中心として支持してい
る。

第１中間ギア組を構成するギアである内側ピニオン34
も同様にして軸支され、２個のリングは軸７に同心上に
位置している。

各内側ピニオン34はギアケース31の中央部で２個の外
側ピニオン32と噛合し、内側ピニオン34は小径の第１出
力ギア11と噛合し、各外側ピニオン32は大径の第２出力
ギア12と噛合している。ここで、第１及び第２出力ギア
11及び12の各々に噛み合う内側または外側ピニオンの数
は同じであることが明らかである。

第５図及び第６図における差動ギアユニット40もま
た、それぞれ外方に伸張したハブ46が形成された第１及
び第２端部板44及び45間に固定されたギアケース42から
なるギアキャリアを含む。このギアキャリアはギアケー
ス42、第１及び第２端部板44,45と共通の軸47を中心と
して端部板44の外側周縁部49の斜面上に形成されたギア
歯により回転駆動されるよう構成されている。

第５図において、第１出力ギア51は、前記ギアキャリ
ア内部の左方向端において、端部板45の開口の大径軸受
部へ向けて、中心孔の周辺に軸方向外側に伸張したハブ
を有している。

また、右側端において、ギアキャリアは、後述する第
３出力ギアに対して外周側に配置される第２出力ギア52
を支持し、該第２出力ギア52は内面にハブが形成された
スリーブ部54、端部板44近傍に位置する環状壁部、及び
ギアキャリアの外方に向けて伸張し、ハブ46内で同心状
に収納されたスリーブ部55を有している。

前述の第２出力ギアの内周側に配置される第３出力ギ
ア57は第２出力ギア52のスリーブ部55内に同心軸状に収
納され、またギアキャリアの内部においてその外側にハ
ブが形成されている。

第１及び第３出力ギア51及び57の中心孔には不図示の
出力軸と接続するためのスプラインが形成されている。
また、第１、第２及び第３の出力ギア51,52及び57の全
ての歯はヘリカル状に形成され、第１出力ギア51の径は
第２出力ギア52の径と第３出力ギア57の径との中間であ
る。

ギアケース42はまた、差動ギアユニット１及び30の一
方または他方に類似した形態の中間ギア組を含む。図で
示される如く、軸47の周りに等しい角度間隔で形成され
た５個の中間ギアポケットにはそれぞれ２個の第１中間
ギア組を構成するギアである外側ピニオン60と１個の第
２中間ギア組を構成するギアである内側ピニオン61が含
まれ、これら全てにはヘリカル歯が形成され、軸47に平
行に支持されている。

前記外側ピニオン60の軸は、軸47の環状中心状に位置
し、また内側ピニオン61の軸は小径の同心円上にその中
心がある。各中間ギアポケットにおいて、内側ピニオン
61は各出力ギア間でギアケース42の軸方向中央部にて２
個の外側ピニオン60と噛合しており、10個の外側ピニオ
ン60の全ては端部板45に向けて伸張すると共に、第１出
力ギア51と噛合し、更に５個の内側ピニオン61の全ては
端部板44に向けて伸張すると共に、第２出力ギア52及び
第３出力ギア57の双方と噛合している。

第５図の右方向から供給される駆動力は第２及び第３
出力ギア52及び57のいずれか一方により受けとられる。
これらのギアはそれぞれ第１出力ギア51とは異なる個別
の有効径を有するので、異なる分割出力トルクが得られ
ることになる。

なお、摩擦及び緩衝効果の促進に関し、第３図及び第
４図、第５図及び第６図に係る差動ギアユニット30,40
にも第１図及び第２図の差動ギアユニット１と同等の構
成を加えることも当然可能である。

本発明は上記実施例に示した構成に止どまらず、各ク
レイムに記載の範囲内において、任意の変更を加えるこ
とが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、差動ギアユニ
ットのギアキャリアに、互いに異なる有効径を有し軸方
向に整列配置された一対の出力ギアと、各出力ギアを相
互接続する複数組の中間ギアとを内蔵させたので、その
構造を著しく簡略化すると共に、中間ギアの一組が内歯
及び外歯出力ギアと噛合させるように構成したので、互
いに異なる大きさの分割トルクを出力させることができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る差動ギアユニットの第１実施例を
示す側断面図、 第２図は第１図におけるII−II断面図、 第３図は本発明に係る差動ギアユニットの第２実施例を
示す側断面図、 第４図は第３図のIV−IV断面図、 第５図は本発明に係る差動ギアユニットの第３実施例を
示す側断面図、 第６図は第５図のVI−VI断面図である。 １……差動ギアユニット ２……ギアケース 4,5……端部板 ６……ハブ ７……軸11 ……第１出力ギア 12……第２出力ギア 19,20……ヘリカル歯 21……中間ギアポケット 22……外側ピニオン 24……内側ピニオン

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸（7;47）を中心として回転駆動されるギ
   アキャリア（2,4,5;4,5,31;42,44,45）と、 前記軸（7;47）を中心として回転するよう前記ギアキャ
   リアにより支持された第１の直径の第１出力ギア（11;5
   1）とこれより大きい第２の直径の第２出力ギア（12;5
   4）とを有する出力ギアと、 第１中間ギア組（24;34;60）と第２中間ギア組（22;32;
   61）を有する中間ギアと、 を含み、 前記第１中間ギア組のそれぞれのギアは、前記軸（7;4
   7）に平行でかつこの軸から等しい第１半径方向距離に
   ある複数の第１中間ギア軸のひとつを中心として回転す
   るよう前記ギアキャリアにより支持され、 前記第２中間ギア組のそれぞれのギアは、前記軸（7;4
   7）に平行でかつこの軸から等しい第２半径方向距離に
   ある複数の第２中間ギア軸のひとつを中心として回転す
   るよう前記ギアキャリアにより支持され、 前記第１中間ギア組（24;34;60）の少なくともひとつの
   ギアは、前記第１出力ギア（11;51）と噛み合い、 前記第２中間ギア組（22;32;61）の少なくともひとつの
   ギアは、前記第２出力ギア（12;54）と噛み合い、 前記第１中間ギア組（24;34;60）の少なくともひとつの
   ギアは、前記第２中間ギア組（22;32;61）の少なくとも
   ひとつのギアと噛み合い、 前記複数の第１および第２中間ギア軸と前記軸（7;47）
   との間の距離である、前記第１と第２半径方向距離の一
   方は、他方より大きい差動ギアユニット。
2. 【請求項２】請求項（１）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、 前記第１出力ギアは外歯ギアであり、 前記第２出力ギアに噛み合う前記第２中間ギア組のギア
   の数は、前記第１出力ギアと噛み合う前記第１中間ギア
   組のギアの数の２倍であり、 前記第１中間ギア組の各々のギアは、前記第２中間ギア
   組の二つのギアと噛み合う、差動ギアユニット。
3. 【請求項３】請求項（２）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、さらに、外歯ギアで、前記第２出力ギア（54）
   に囲まれた第３の出力ギア（57）を含み、前記第２中間
   ギア組（61）の少なくともひとつのギアは、前記第２と
   第３の出力ギアの双方に噛み合っている差動ギアユニッ
   ト。
4. 【請求項４】請求項（３）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、前記第１出力ギア（51）は、第２と第３の出力
   ギア（54;57）の径の間の径を有する差動ギアユニッ
   ト。
5. 【請求項５】請求項（４）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、前記複数の第１中間ギア軸と前記軸（7;47）の
   間の距離である前記第１半径方向距離が、前記複数の第
   ２中間ギア軸と前記軸（7;47）の間の距離である前記第
   ２半径方向距離より大きい差動ギアユニット。
6. 【請求項６】請求項（１）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、第１出力軸（51）と第２出力軸（54）の双方が
   外歯ギアである差動ギアユニット。
7. 【請求項７】請求項（６）に記載の差動ギアユニットに
   おいて、前記複数の第２中間ギア軸と前記軸（7;47）の
   間の距離である前記第２半径方向距離が、前記複数の第
   １中間ギア軸と前記軸（7;47）の間の距離である前記第
   １半径方向距離より大きい差動ギアユニット。
8. 【請求項８】請求項（１）から（７）のいずれかに記載
   の差動ギアユニットにおいて、前記中間ギア（24;34;6
   0;22;32;61）および前記出力ギア（11;51;12;54）は全
   てヘリカルギアである差動ギアユニット。
9. 【請求項９】請求項（１）から（８）のいずれかに記載
   の差動ギアユニットにおいて、前記出力ギアの相対回転
   に抗する手段を含む差動ギアユニット。
10. 【請求項１０】請求項（９）に記載の差動ギアユニット
    において、前記ギアキャリアは、前記中間ギア（24;34;
    60;22;32;61）が入る中間ギアポケット（21）を有する
    差動ギアユニット。
11. 【請求項１１】請求項（10）に記載の差動ギアユニット
    において、前記ギアキャリア（2,4,5;4,5,31;42,44,4
    5）は、前記出力ギアと中間ギア（21;34;60;22;32;61）
    および出力ギアの回転に抗する手段を収納する密封ケー
    スを含み、当該密封ケース内には粘液が満たされている
    差動ギアユニット。
12. 【請求項１２】請求項（９）から（11）のいずれかに記
    載の差動ギアユニットにおいて、前記出力ギアの回転に
    抗する手段は、前記ギアの少なくともひとつの少なくと
    も一部と、前記ギアが摺動する前記キャリアの表面との
    少なくとも一方に摩擦面が形成されている差動ギアユニ
    ット。
13. 【請求項１３】車両の前輪と後輪にエンジンの駆動力を
    分配する方法であって、請求項（１）から（12）のいず
    れかに記載の差動ギアユニットを、エンジンとこのエン
    ジンからの駆動力を受ける車輪の間に備え付け、前輪と
    後輪の間で不等分にトルクを分配するエンジンの駆動力
    分配方法。