JP2835652B2 - ベベルピニオンを含むスリップ制限差動装置 - Google Patents

ベベルピニオンを含むスリップ制限差動装置

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JP2835652B2 JP4508951A JP50895192A JP2835652B2 JP 2835652 B2 JP2835652 B2 JP 2835652B2 JP 4508951 A JP4508951 A JP 4508951A JP 50895192 A JP50895192 A JP 50895192A JP 2835652 B2 JP2835652 B2 JP 2835652B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、差動装置に関し、特に、固有摩擦トルクバ
イアスを有するトルク分配、つまり、「スリップ制限」
型の差動装置に関する。
本発明は、主として自動車に使用するために開発され
たものであるが、この用途に限られるものではない。
背景技術 車両がカーブを進む際、外側の車輪は内側の車輪より
も速く回転する。従来の差動装置は、このような回転速
度差を許容するとともに、効率100％の差動装置の場
合、常時等しいトルクを両輪に伝達する。
しかし、車輪が、例えば滑り易い面上でトラクショ
ン、つまり引張り力を失うと、自由回転してトルクを殆
ど受けなくなり、この結果、従来の差動装置は、トラク
ションを伴う駆動トルクを殆ど又は全く車輪に伝達しな
くなって、車両は動かなくなる。
この課題に対する１つの解決策は、駆動力の喪失を制
御するため最大トラクションと共にトルクを車輪に偏
向、即ち伝達するトルク分配型、つまり「スリップ制
限」型差動装置を提供することである。得られるトルク
比は、トルクバイアスと呼ばれ、次の式で求められる。
トルク分配差動装置は周知となっている。しかし、従
来の多くの差動装置は、全ての用途に十分なトルクバイ
アスの範囲を提供するものではない。このような制限
は、特に大型車両において顕著である。他の従来型トル
ク分配差動装置は、トルクバイアスを増すための手段と
して事前装着ばね又は摩擦クラッチを用いている。しか
し、この構成は、クラッチに付与される固有摩擦予負荷
の結果たる差動運動のたびに発生する過剰のクラッチ摩
耗のため作用寿命に限度がある。さらに、クラッチにお
ける固有摩擦予負荷は、通常のカーブ走行操作時の車輪
の相対回転を阻害して、正常な運転状況下での車両操作
に悪影響を与え、タイヤの摩耗増大という新たな問題を
生起せしめる。これらの問題は、前輪駆動車において特
に顕著である。
発明の開示 本発明は、従来技術における上記のごとき課題を克服
或いは少なくとも実質的に改善する、比較的簡単なトル
ク分配差動装置を提供することを目的とする。
本発明の１の特徴によれば、車両の少なくとも２つの
車輪に駆動力を伝達するためのトルク分配差動装置が提
供された。この差動装置は、第１の軸を中心として回転
するようなされ、かつ、それぞれ内側に向く支持スラス
ト面を画成する複数の内側周面に沿って離隔するピニオ
ン位置決め構成体を有する支持体と、それぞれ前記車輪
に連結可能とされ、かつ、前記支持体に対して固定され
た共通軸を中心として回転可能に支持された一対の離隔
するベベルサイドギヤと、それぞれ前記サイドギヤの双
方と噛合しており、かつ、前記位置決め構成体対応する
１つの近接配置された一致形状の外側ピニオンスラスト
面を有する複数の周方向に離隔する浮動式無軸ベベルピ
ニオンと、から成り、前記ピニオンは、通常の運転条件
の下で両輪が実質的トラクションを有する際に前記サイ
ドギヤの相対回転に応答して最小の摩擦抵抗で回転する
よう、かつ、車輪のスリップ時には分離する力成分が前
記ピニオンを前記サイドギヤから引き離して前記支持体
と前記外側ピニオンスラスト面との間に一時的な摩擦反
力を生成するため前記それぞれの位置決め構成体と係合
せしめるよう、前記位置決め構成体によって回転可能に
支持されており、前記摩擦反力は、前記支持体に対する
前記ピニオンの回転を阻止しており、もって前記サイド
ギヤ間に一時的なトルクバイアスを提供する。
好ましくは、ピニオン位置決め構成体は、凹みキャビ
ティである。
好ましい実施例において、差動装置は、ハウジングに
支持されるとともに、外方に向くフラストブロック面を
画成する中央で分離するスラストブロックを含む。
ピニオンは、有益にも、車輪のスリップ状態下で前記
支持体に対する前記ピニオンの相対回転が前記ブロック
の前記スラスト面と前記ピニオンの前記内側スラスト面
との間の軸受摩擦となって追加のトルクバイアスを提供
する。
１の実施例において、内方に向く支持体又はハウジン
グスラスト面および一致形状の外側ピニオンスラスト面
は球状である。
代替実施例において、差動装置は、一致形状の円錐形
ピニオン突部を回転収容し、位置決めするため凹み円錐
ソケットを有する中央スパイダを含む。この実施例にお
いて、内側および外側ピニオンスラスト面を画成する互
いに対向して外方に延出する円錐突部をそれぞれ有する
３つの浮動ベベルピニオンがサイドギヤの周囲で周方向
に均一に離隔するようにすることが望ましい。
図面の簡単な説明 添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を、単
なる例示として、以下に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例による中央で離隔する
スラストブロックを有する２ピニオントルク分配差動装
置を一部断面で示した正面図である。
図２は、本発明の第２の実施例によるハウジング中央
に固定配置されたスパイダを有する３ピニオントルク分
配差動装置を一部断面で示した側面図である。
図３は、中央スパイダが本発明の第３の実施例により
自由浮動式とされた、図２に示されたものに類似する３
ピニオントルク分配差動装置を一部断面で示した側面図
である。
図４は、球状スラスト面を有する、図２に示されたも
のに類似する３ピニオントルク分配差動装置を一部断面
で示した側面図である。
図５は、中央スパイダが自由浮動式である、図４に示
されたものに類似する３ピニオントルク分配差動装置を
一部断面で示した側面図である。
発明を実施するための形態 添付図面中、図１を参照するに、差動装置１は、長手
軸３を中心として回転駆動するようなされた支持ハウジ
ング２を含む。同軸で平行な独立する一対のサイドギヤ
４および５は、軸３を中心として回転するよう支持され
ている。支持ハウジング２は、それぞれの内側に向くハ
ウジングスラスト面７を画成する２つの周方向に離隔し
て一部球状に凹んだ構造体を含み、この構造体は例えば
内側ピニオンキャビティ６からなる。
２つの浮動式ベベルピニオン８は、それぞれサイドギ
ヤ４および５と噛合しており、それぞれ外側および内側
ピニオンスラスト面９および10を有する。外側ピニオン
スラスト面９は、凹みキャビティ６内で摩擦回転するよ
うになっている。
立方形のスラストブロック12は、十字シャフト11を介
して支持ハウジング２の内側中央に支持されており、外
側に向く４つのスラスト面を画成する。
２つのベベルピニオン８の内側ピニオンスラスト面10
は、２つの対応するスラストブロック面13に対して摩擦
回転するようになっている。スラストブロック面16は、
サイドギヤを支持ハウジングに対する所定位置に配置す
る。
図２および図３は本発明の代替実施例を示すもので、
対応する特徴には対応する符号が付されている。この実
施例による差同装置１は、中央で分離するスパイダ20を
含む。このスパイダ20は、（図２に示されるような）半
径方向アーム21又は図３に示されるような支持ハウジン
グ内の自由浮動子を介して支持ハウジングに固定され、
各キャビティ内のピニオンにかかる推力によって所定位
置に位置決めされ、維持される。
３つの浮動式ベベルピニオン22は、それぞれ内側およ
び外側ピニオンスラスト面25および26を画成する対向円
錐形突部23および24を有する。
支持ハウジング２は、３つの周方向に均一に離隔して
対応する円錐形ピニオン突部24を収容する円錐ソケット
27を含み、これによって浮動式ベベルピニオンを支持ハ
ウジングに対して位置決めする。円錐形ソケット27は、
それぞれ内側に向くハウジングスラスト面28を画成して
対応の外側ピニオンスラスト面26と摩擦摺動係合する。
同様に、スパイダ20は、３つの均一に離隔して半径方
向に向き外方に拡開する円錐形ソケット29を含み、対応
する円錐形ピニオン突部23を収容する。円錐ソケット29
は、それぞれの外側に向くスパイダスラスト面30を画成
してそれぞれの対応する内側ピニオンスラスト面25と摩
擦摺動係合する。
同じよう対応する特徴が対応する符号で表わされてい
る図４および５を参照するに、３つの浮動式ベベルピニ
オン31は、それぞれ内側および外側ピニオンスラスト面
34および35を画成する対向する球状突部32および33を有
する。
ハウジング２は、３つの均一に周方向に離隔する球状
ソケット36を含んで対応する球状突部33を収容し、浮動
式ベベルピニオンを支持ハウジングに対して位置決めす
る。球状ソケット36は、それぞれの内側に向くハウジン
グスラスト面37を画成してそれぞれの対応する外側ピニ
オンスラスト面35と摩擦摺動係合する。
同じように、スパイダ20は、３つの均一に離隔して半
径方向に向き外方に拡開する球状ソケット38を含んでい
て対応する球状突部32を収容する。球状ソケット36は、
それぞれの外側に向くスパイダスラスト面39を画成して
それぞれの対応する内側ピニオンスラスト面34と摩擦摺
動係合する。
これらの実施例は、通常のカーブ走行操作の際或いは
一方の車輪がトラクションを失ってスピンする車輪のス
リップ状態の下でサイドギヤ間の相対運動を許容する。
浮動式ベベルピニオンは、サイドギヤの相対回転運動が
ピニオンの対応回転運動を生起せしめるように配設され
ている。
カーブ走行操作時に反対方向のトルクが各サイドギヤ
に伝達され、これに対して１つの車輪がトラクション、
つまり推力を失う車輪のスリップ状態下では単一方向の
トルク（同一方向のトルク）が各サイドギヤに付与され
る。
転回操作時にサイドギヤに逆トルクが働くと、浮動式
ベベルピニオンは、逆の反作用推力が形成されずに自由
回転する。このような状況下で浮動式ベベルピニオンの
回転を発生させる力は小さいものであり、接点における
反力はこれに比例して小さく、摩擦ドラグ、即ち摩擦抗
力が少ししか或いは全く発生せず、浮動式ベベルピニオ
ンはそれぞれのキャビティ内で自由に回転する。
車輪のスリップ状態下では、半径方向に向く力が浮動
式ベベルピニオンを付勢してそれぞれのピニオンキャビ
ティと摩擦係合せしめる。比較的大きい内側反力から結
果する軸受摩擦は、各サイドギヤによる不均一単方向ト
ルクの支持を可能ならしめる高摩擦ドラグの形態の「無
効率」を創出する。
この差動装置は、転回操作に対しては低い抵抗で、車
輪のスリップ状態下では高い抵抗で、浮動式ベベルピニ
オンの相対運動を許容する。これは、全操作状態下で相
対ギヤ運動を阻害し、通常運転状況下で車両操作に悪影
響を与えて差動装置の耐用期間を短くするとともに、不
必要なタイヤの摩耗を招来する、従来の事前装填された
クラッチ型トルク分配差動装置と比べて顕著な本発明の
利点である。さらに、これらのクラッチ型および他の既
存の差動装置によって達成されたトルクバイアスは時と
して不十分なものであった。
図２および３に示される実施例の中央スパイダは、図
１の実施例よりも浮動式ベベルピニオンの確実な位置決
めを可能として結果的に差動装置バックラッシが減少す
る。
また、自由浮動式スパイダを有する図３に示される形
状は、スパイダが支持ハウジングに堅固に支持さている
図２の実施例よりも大きい差動装置バックラッシを有す
る。
図３の形状は、差動装置バックラッシにより鈍感な用
途において効果的に使用できる低コスト選択肢である。
自動車に使用された際の差動装置の作用について説明
するに、支持ハウジング２は、入力駆動軸（図示せず）
を介して軸３を中心に回転駆動する。入力駆動軸は、そ
の後、支持体に固定されたベベル冠歯車と噛合するベベ
ルピニオンを介して90°転回する。サイドギヤ４および
５は、車両の駆動輪に連結された一対の同軸で対向し外
方に突き出る半割シャフト17および18と一体又はこれに
固定されている。
通常の運転状況下で両輪（および両サイドギヤ）は、
ほぼ等しい回転速度で回転し、ほぼ等しいトルクを受け
る。車両がカーブを曲がる際、各サイドギヤのトルクは
反対方向にかかり、このような状況下で浮動式ベベルピ
ニオンは従来の差動装置におけるごとく自由回転する。
しかし、１つの車輪がトラクションを失うと、（同一
方向の）不均一トルクが各サイドギヤに伝わり、差動歯
車列に伝達される大きな内側反力が発生すると同時に、
半径方向に向く分離する力成分が浮動式ベベルピニオン
をピニオンキャビティに対して半径方向に移動するよう
に働く。浮動式ベベルピニオンは、それぞれのキャビテ
ィに割り入って摩擦ドラグを創出し、サイドギヤの差動
回転を妨げ、かつ、駆動車輪への不均一単方向トルクの
伝達を可能ならしめる停止作用を提供する。
改善された動つりあい及びより均一な歯車負荷の伝達
を提供するためサイドギヤ４および５の回りに何個の浮
動式ベベルピニオンを周方向に均一に離隔配置してもよ
いが、この場合、スラストブロック若しくはスパイダと
一致する形状を有することになる。これらの代替形状
も、異なる用途に対する広範囲のトルクバイアス比を備
えるトルク分配差動装置の設計に大なる融通性を提供す
る。
さらに、浮動式ベベルピニオンのスラスト面形状は球
状、円錐形或いは平坦である必要はなく、面接触を最大
とするシリンダ、一連の同心溝および突状などの他の適
当な形状としてもよい。
本発明の差動装置のトルクバイアスは、以下の要素の
関数である。
1.使用するベベルギヤの種類（例えば真直若しくは螺旋
形） 2.ギヤ間の半径方向の分離力に影響を与えるギヤの圧力
角 3.浮動式ベベルピニオンのピッチ円直径 4.浮動式ベベルピニオン及びハウジングスラスト面の形
態 5.スラスト面の表面仕上および使用する潤滑油の性質に
よって変化する、浮動式ベベルピニオンとハウジングと
の間の摩擦係数 6.使用する浮動式ベベルピニオンの数 7.中央スラストブロック又はスパイダの形状 図面に示された浮動式ベベルピニオン形状は、道路車
両への使用に特に適する6.0のオーダのトルクバイアス
比を達成する。
この発明は、ばね若しくはクラッチを必要とせずに意
図した用途に適応する広範囲のトルクバイアス比を提供
できる改良された、比較的簡単なトルク分配差動装置を
提供する。また、本発明の差動装置は、通常の転回操作
時のサイドギヤの差動回転を妨げず、従って差動装置の
寿命を延長するとともに、車両の操作性を高め、タイヤ
の摩耗を減少せしめる。
具体的な実施例を参照して本発明を説明してきたが、
本発明を他の種々の形態に実施可能なことは当業者に明
白である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−41038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−6942（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−157048（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−9214（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭46−8208（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭50−39556（ＪＰ，Ｙ１) 特許60973（ＪＰ，Ｃ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16H 48/20

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固有の摩擦トルクバイアスを有するトルク
    分配差動装置であって、 長手軸の回りに回転可能な支持ハウジングと、 前記支持ハウジングの内周面に沿って離隔して設けられ
    ると共に、球状のハウジングスラスト面を備える複数の
    構造体と、 前記長手軸の回りに回転するように支持され、同軸回り
    に回転する一対の離隔するサイドギヤと、 前記サイドギヤの双方と噛合すべく実質的な直歯を有
    し、かつ、前記構造体内により位置決めされるベベルピ
    ニオンであって、前記構造体内と接すべく前記ハウジン
    グスラスト面と相補的な外側ピニオンスラスト面を有
    し、前記支持ハウジングの内面に沿って離隔する複数の
    浮動式ベベルピニオンと、を備え、 大きさの異なるトルクが前記サイドギアに作用した際に
    は、該トルクによって前記浮動式ベベルピニオンに伝達
    される反力のうち前記支持ハウジングの半径方向の力成
    分が、前記浮動式ベベルピニオンを該半径方向外側に移
    動させ、かつ、前記ハウジングスラスト面と前記外側ピ
    ニオンスラスト面の間に摩擦反力成分を生成させるよう
    に、前記浮動式ベベルピニオンが前記構造体によって回
    転可能に支持され、それによって、前記支持ハウジング
    に対する前記浮動式ベベルピニオンの回転を阻止し、か
    つ、前記サイドギヤ間にトルクバイアスを与えるトルク
    分配差動装置。
  2. 【請求項２】前記構成体が、前記球状のハウジングスラ
    スト面を備えるために、前記支持ハウジングに形成され
    たキャビティからなる、請求の範囲第１項に記載のトル
    ク分配差動装置。
  3. 【請求項３】前記支持ハウジング（２）の内側中央に配
    設され、該支持ハウジングの内周面に向くスラストブロ
    ック面を有するスラストブロックを更に備え、 前記浮動式ベベルピニオンは前記スラストブロック面に
    接し、かつ、この面に対して摩擦回転するような内側ピ
    ニオンスラスト面を有し、 大きさの異なるトルクが前記サイドギアに作用した際に
    は、前記支持ハウジングに対する前記浮動式ベベルピニ
    オンの相対回転により、前記スラストブロック面と前記
    内側ピニオンスラスト面の間に軸受摩擦を発生させ、こ
    れによりトルクバイアス特性を向上させるようにした、
    請求の範囲第１項に記載のトルク分配差動装置。
  4. 【請求項４】前記スラストブロック面とこれに対応する
    前記内側ピニオンスラスト面が共に平坦である、請求の
    範囲第３項に記載のトルク分配差動装置。
  5. 【請求項５】前記スラストブロック面は部分的に球状の
    キャビティにより画成され、かつ、前記内側ピニオンス
    ラスト面は対応する球状突部より画成される、請求の範
    囲第３項に記載のトルク分配差動装置。
  6. 【請求項６】前記各浮動式ベベルピニオンの球状の内側
    ピニオンスラスト面及び外側ピニオンスラスト面は同心
    円状であり、かつ、内側ピニオンスラスト面同士、なら
    びに外側ピニオンスラスト面同士はそれぞれ同半径であ
    る、請求の範囲第５項に記載のトルク分配差動装置。
  7. 【請求項７】前記スラストブロックは中央に配設された
    スパイダを備え、該スパイダは前記支持ハウジングに対
    して自由に浮動し、かつ、前記浮動式ベベルピニオンに
    よっで位置決めされる、請求の範囲第３項に記載のトル
    ク分配差動装置。
  8. 【請求項８】前記スラストブロックは中央に配設された
    スパイダを備え、該スパイダと前記支持ハウジングの双
    方によって前記浮動式ベベルピニオンが位置決めされる
    ように、前記スラストブロックは前記支持ハウジングに
    よって固定支持される、請求の範囲第３項に記載のトル
    ク分配差動装置。
  9. 【請求項９】少なくとも３つの前記浮動式ベベルピニオ
    ンを備え、該３つの浮動式ベベルピニオンはそれぞれ、
    球状の内側ピニオンスラスト面を有する球状突部と球状
    の外側ピニオンスラスト面を有する球状突部を備え、前
    記浮動式ベベルピニオンは前記サイドギアの周囲におい
    て一定間隔で離隔する、請求の範囲第１項に記載のトル
    ク分配差動装置。
JP4508951A 1991-05-08 1992-05-07 ベベルピニオンを含むスリップ制限差動装置 Expired - Fee Related JP2835652B2 (ja)

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