JP2996896B2 - 差動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の左右または前後
駆動輪の回転差を許容する差動装置に関し、特に差動制
限機能を持った差動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の差動装置は、車両がカーブを走
行する際の左右駆動輪の回転差、または四輪駆動車にお
ける前後駆動輪の回転差を許容する装置であり、構造的
には出力軸に連結された一対のベベルギヤの間にピニオ
ンギヤを介在させ、ピニオンギヤのシャフトに外側から
回転力を加えると、差動時にはピニオンギヤが自転して
各出力軸の回転差が許容されるように構成されたものが
一般的である。

【０００３】ところが、一方の駆動輪のみが雪や砂等、
摩擦係数の極端に少ない路面に乗り上げると、差動によ
り一方の車輪が空転して全体の駆動力が失われ、その場
から脱出できなくなるという状態に陥り易かった。ま
た、カーブを高速走行する際に遠心力によって内側の車
輪の荷重が極端に減少した場合にも、その車輪が空転し
てカーブを高速で走行するための駆動力が失われ易いと
いう欠点もある。

【０００４】このような欠点を補うために、例えばクラ
ッチディスク圧着式等の差動制限機構を備えたものがあ
るが、これは一方の駆動輪が接地していないときでも、
駆動力を得るためにクラッチディスクに予圧を与えてい
る場合が多く、それによってこのタイプはエンジン側か
ら駆動力が入力されていない非駆動時及び減速時におい
ても各駆動輪同士が拘束され、アンチロックブレーキシ
ステムのように各車輪の回転に独立性が要求される装置
との組合わせに難点があった。

【０００５】また、最近ではビスカス・カップリングを
用いた回転感応型の差動制限機構が多く使われている。
ビスカス・カップリングは一種の粘性クラッチであり、
粘性流体（シリコンオイル等）の剪断抵抗を利用してト
ルクを伝えるようになっている。従って、このタイプで
は回転差に応じてスムーズな差動制限効果を得ることが
できるが、粘性流体によって初期抵抗が与えられるた
め、先に述べたクラッチディスク圧着式ほどではないが
各駆動輪同士の拘束を受ける結果になる。

【０００６】そこで、非駆動時及び制動時は各駆動輪の
拘束が少なく、駆動時に差動を制限する機構を持った差
動装置としては、例えば特開平４−２７１９２６号に記
載されているように、ウォームギヤの組合わせによるト
ルク感応型のものも知られている。このタイプでは、同
軸上を互いに独立して回転可能な一対のネジ状のウォー
ムと、これに直角な回転軸を有する複数のウォームホイ
ールとが噛み合わされており、各ウォームを回転させる
とウォームホイールはスムーズに回転するが、逆にウォ
ームホイール側から回転させようとした場合は回転が困
難であるというウォームギヤ特有の性質を利用してお
り、これにより条件に応じた差動及び差動制限効果が得
られるという特徴を備えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビスカ
ス・カップリングに代表される回転感応型の差動制限機
構では、トルク伝達率が流体の粘性のみに依存するた
め、温度が変化すると流体の粘性が変わり、常に安定し
た差動制限効果が得られないという欠点があった。ま
た、このタイプでは、回転差が生じてから差動制限が行
われるまでに時間差があり、走行動作の変化に瞬時に対
応することができないという問題点もあった。一方、ウ
ォームギヤを用いた差動装置では、差動制限が機械的に
行われるため差動制限効果は安定しているが、その反
面、部品点数が多く構造が複雑であるとともに、部品の
加工及び組立に極めて高い精度が要求され、しかも許容
トルクに比べて装置全体が大型になるという問題点があ
った。

【０００８】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、簡単な構造によって
確実な差動制限効果を得ることのできる差動装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、互いに周面を径方向に対向して同軸状に配
置された一対の回転体と、各回転体を収容し、内面側の
所定部分を各回転体に軸方向に接触可能に対向させたケ
ース体と、各回転体の径方向の対向面間に配置された複
数の転動体と、各転動体の径方向の対向面間に配置さ
れ、ケース体と一体に回転する保持体とを備え、前記保
持体には各回転体の軸方向に延びる複数の案内部を各回
転体の径方向に貫通して設けて各案内部に各転動体を移
動自在に収容し、各回転体の径方向の対向面には各転動
体に係合する溝を回転体の周方向に連続して設け、各溝
を各回転体に回転差が生ずると各転動体が前記案内部に
沿って各回転体の軸方向に往復移動するように形成し、
各回転体の溝は、転動体を前記案内部の一端側から他端
側に向かって移動させる第１の案内区間と、転動体を案
内部の他端側から一端側に向かって移動させる第２の案
内区間とを周方向に連続して有し、一方の回転体の第１
の案内区間を第２の案内区間よりも周方向に長く形成
し、他方の回転体の第２の案内区間を第１の案内区間よ
りも周方向に長く形成している。

【００１０】また、請求項２では、互いに周面を径方向
に対向して同軸状に配置された一対の回転体と、各回転
体を収容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方向に接
触可能に対向させたケース体と、各回転体の径方向の対
向面間に配置された複数の転動体と、各転動体の径方向
の対向面間に配置され、ケース体と一体に回転する保持
体とを備え、前記保持体には各回転体の軸方向に延びる
複数の案内部を各回転体の径方向に貫通して設けて各案
内部に各転動体を移動自在に収容し、各回転体の径方向
の対向面には各転動体に係合する溝を回転体の周方向に
連続して設け、各溝を各回転体に回転差が生ずると各転
動体が前記案内部に沿って各回転体の軸方向に往復移動
するように形成し、前記各回転体の溝は、転動体を前記
案内部の一端側から他端側に向かって移動させる第１の
案内区間と、転動体を案内部の他端側から一端側に向か
って移動させる第２の案内区間と、転動体を案内部の所
定範囲内の位置に保つ第３の案内区間とを周方向に連続
して有し、一方の回転体では第１の案内区間内に第３の
案内区間を設け、他方の回転体では第２の案内区間内に
第３の案内区間を設けている。

【００１１】また、請求項３では、互いに軸方向に対向
して同軸状に配置された一対の回転体と、各回転体を収
容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方向に接触可能
に対向させたケース体と、各回転体とケース体の径方向
の対向面間に配置された複数の転動体と、一方の回転体
側の転動体と他方の回転体側の転動体とを転動自在に保
持する複数の保持体とを備え、前記ケース体には各回転
体の軸方向に延びる複数の案内部を設けて各案内部に各
転動体を移動自在に係合し、各回転体のケース体との対
向面には各転動体に係合する溝を各回転体の周方向に連
続して設け、各溝を各回転体に回転差が生ずると前記保
持体及び各転動体がケース体の案内部に沿って各回転体
の軸方向に往復移動するように形成し、各回転体の溝
は、転動体を前記案内部の一端側から他端側に向かって
移動させる第１の案内区間と、転動体を案内部の他端側
から一端側に向かって移動させる第２の案内区間とを周
方向に連続して有し、一方の回転体の第１の案内区間を
第２の案内区間よりも周方向に長く形成し、他方の回転
体の第２の案内区間を第１の案内区間よりも周方向に長
く形成している。

【００１２】

【００１３】

【００１４】また、請求項４では、互いに軸方向に対向
して同軸状に配置された一対の回転体と、各回転体を収
容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方向に接触可能
に対向させたケース体と、各回転体とケース体の径方向
の対向面間に配置された複数の転動体と、一方の回転体
側の転動体と他方の回転体側の転動体とを転動自在に保
持する複数の保持体とを備え、前記ケース体には各回転
体の軸方向に延びる複数の案内部を設けて各案内部に各
転動体を移動自在に係合し、各回転体のケース体との対
向面には各転動体に係合する溝を各回転体の周方向に連
続して設け、各溝を各回転体に回転差が生ずると前記保
持体及び各転動体がケース体の案内部に沿って各回転体
の軸方向に往復移動するように形成し、前記各回転体の
溝は、転動体を前記案内部の一端側から他端側に向かっ
て移動させる第１の案内区間と、転動体を案内部の他端
側から一端側に向かって移動させる第２の案内区間と、
転動体を案内部の所定範囲内の位置に保つ第３の案内区
間とを周方向に連続して有し、一方の回転体では第１の
案内区間内に第３の案内区間を設け、他方の回転体では
第２の案内区間内に第３の案内区間を設けている。

【００１５】また、請求項５では、請求項１、２、３ま
たは４記載の差動装置において、前記各回転体の溝内に
各転動体の移動に抵抗を付与する粘性流体を充填してい
る。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【作用】請求項１、２、３及び４の差動装置によれば、
ケース体及び保持体を軸心回りに回転させると、この回
転力は各転動体を介して各回転体の溝に伝達され、各回
転体がケース体と一体に回転する。ここで、各回転体に
回転差が生ずると、各転動体が各回転体の溝に案内され
て転動し、各回転体の軸方向に往復移動する。その際、
各回転体の溝には各転動体から軸方向の反力が作用する
ので、各回転体がケース体の内面側に押し付けられて各
回転体とケース体との間に摩擦力による回転抵抗が生
じ、これが差動制限力となる。この場合、請求項１及び
３では、一方の回転体の溝は第１の案内区間が第２の案
内区間よりも周方向に長く形成され、他方の回転体の溝
は第２の案内区間が第１の案内区間よりも周方向に長く
形成されていることから、各回転体の溝において各転動
体を軸方向に反転させる位置が互いに周方向にずれるよ
うになっている。また、請求項２及び４では、一方の回
転体の溝では第１の案内区間内に第３の案内区間が設け
られ、他方の回転体の溝では第２の案内区間内に第３の
案内区間が設けられていることから、各回転体の溝にお
いて各転動体を軸方向に反転させる位置が互いに周方向
にずれるようになっている。即ち、転動体が溝の反転位
置に達したときは転動体と溝との間で力を伝達すること
ができないので、各溝の反転位置を互いに周方向にずら
すことにより、全ての転動体が同時に反転位置に達する
ことがなくなる。また、溝と転動体の間で発生する反力
の大きさは溝の形状によって決まる。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】また、請求項５の差動装置によれば、請求
項１、２、３または４の作用に加え、前記回転体の回転
速度差が大きくなると、各転動体が粘性流体から受ける
抵抗が増大し、この抵抗によっても差動が制限される。
この場合、差動制限力は粘性流体の性質上、各回転体の
回転速度差に応じて徐々に大きくなるように発生する。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【実施例】図１乃至図６は本発明の第１の実施例を示す
もので、図１は差動装置の側面断面図、図２は図１のＡ
−Ａ線方向矢視断面図、図３は差動装置の分解斜視図で
ある。

【００２７】本実施例の差動装置は、ギヤケース１と、
ギヤケース１の一端を閉塞するギヤケースカバー２と、
互いに同軸状に配置された一対のボールディスク３，４
と、各ボールディスク３，４間に配置されたボールホル
ダ５と、ボールホルダ５に転動自在に保持された多数の
ボール６とから構成されている。即ち、各ボールディス
ク３，４は回転体を、ボールホルダ５は保持体を、各ボ
ール６は転動体をそれぞれ構成している。

【００２８】ギヤケース１は一端を開口した筒形をな
し、その中央には一方のボールディスク３を支持する軸
受け１ａが設けられている。ギヤケース１の周囲にはフ
ランジ１ｂが設けられており、フランジ１ｂにはボルト
挿通用の多数の孔１ｃが設けられている。

【００２９】ギヤケースカバー２は円盤状に形成され、
その中央には他方のボールディスク４を支持する軸受け
２ａが設けられている。ギヤケースカバー２の周囲には
フランジ２ｂが設けられ、フランジ２ｂにはボルト挿通
用の多数の孔２ｃが設けられている。即ち、ギヤケース
カバー２は各フランジ１ｂ，２ｂを締結するボルト７に
よってギヤケース１に組付けられる。

【００３０】一方のボールディスク３は筒状に形成さ
れ、その一端には車輪側のドライブシャフト８を連結す
るための連結部３ａが設けられている。このボールディ
スク３の外周面には各ボール６が転動自在に係合する溝
３ｂが設けられ、溝３ｂは周方向に連続して形成されて
いる。図４は各ボールディスク３，４を平面状に展開し
たもので、図中の角度０゜〜３６０゜は周方向の位置を
示す。即ち、溝３ｂは、図４に示すようにボール６をボ
ールディスク３の軸方向一端側から他端側に向かって移
動させる第１の案内区間３ｂ−１と、ボール６をボール
ディスク３の軸方向一端側から他端側に向かって移動さ
せる第２の案内区間３ｂ−２とを交互に連続して有し、
第２の案内区間３ｂ−２は第１の案内区間３ｂ−１より
も周方向に長く形成されている。また、ボールディスク
３の端面とギヤケース１との間にはスラストワッシャ３
ｃが介装されている。

【００３１】他方のボールディスク４は筒状に形成さ
れ、その一端には車輪側のドライブシャフト８を連結す
るための連結部４ａが設けられている。このボールディ
スク４は内径が一方のボールディスク３の外径よりも大
きく形成され、その内側には一方のボールディスク３が
挿入されている。ボールディスク４の内周面には各ボー
ル６が転動自在に係合する溝４ｂが設けられ、溝４ｂは
周方向に連続して形成されている。溝４ｂは一方のボー
ルディスク３と同様、図４に示すようにボール６をボー
ルディスク４の軸方向一端側から他端側に向かって移動
させる第１の案内区間４ｂ−１と、ボール６をボールデ
ィスク４の軸方向一端側から他端側に向かって移動させ
る第２の案内区間４ｂ−２とを交互に連続して有し、第
１の案内区間４ｂ−１は第２の案内区間４ｂ−２よりも
周方向に長く形成されている。即ち、各ボールディスク
３，４の対向面においては、各溝３ｂ，４ｂの軸方向一
方の反転位置が径方向から見て一致したときは、他方の
反転位置が互いに周方向にずれるようになっている。ま
た、ボールディスク４の端面とギヤケース１との間には
スラストワッシャ４ｃが介装されている。更に、ボール
ディスク４の一部は軸方向に分割されており、この分割
部４ｄは多数のピン４ｅを介してボールディスク４に連
結されているが、これはボールディスク４の溝４ｂの加
工を容易にするためと、組立時にボール６を各溝３ｂ，
４ａの間に入れるための構造である。

【００３２】ボールホルダ５は筒状に形成され、各ボー
ルディスク３，４の間に配置されている。ボールホルダ
５の周面には各ボール６を転動自在に収容する多数の長
孔５ａが周方向に等間隔で設けられており、各長孔５ａ
は軸方向に直線状に延び、それぞれ径方向に貫通して設
けられている。即ち、各長孔５ａは案内部をなす。ま
た、ボールホルダ５の一端にはフランジ５ｂが設けら
れ、ボールホルダ５はフランジ５ｂの周面に設けた溝５
ｃに嵌合する多数のピン５ｄによってギヤケース１内に
固定されている。この場合、ギヤケース１内にも各ピン
５ｄに嵌合する溝１ｅが設けられている。

【００３３】各ボール６はボールホルダ５の各長孔５ａ
に収容され、それぞれ各ボールディスク３，４の溝３
ｂ，４ｂに係合している。

【００３４】以上のように構成された差動装置において
は、ギヤケース１のフランジ１ｂにエンジンからの駆動
力を伝達するリングギヤ（図示省略）が取付けられ、装
置全体がギヤケース１の軸心回りに回転する。即ち、ギ
ヤケース１に駆動力が入力されると、ギヤケース１と一
体にボールホルダ５が回転し、この回転力は各ボール６
を介して各ボールディスク３，４の溝３ｂ，４ｂに伝達
され、各ボールディスク３，４に連結された左右のドラ
イブシャフト８に伝達される。

【００３５】ここで、前記差動装置の動作を、各ドライ
ブシャフト８に回転差が生じていない場合と、各ドライ
ブシャフト８に回転差が生じた場合と、一方のドライブ
シャフト８のみが空転し易い状態に陥った場合について
説明する。

【００３６】まず、車両が摩擦力の十分な路面を直進し
ているときなど、各ドライブシャフト８に回転差が生じ
ていない場合は、各ボールディスク３，４には回転差が
生じないので、各ボール６の転動は起こらず、各ボール
ディスク３，４はボールホルダ５と一体に回転する。

【００３７】次に、車両が摩擦力の十分な路面を旋回し
ているときなど、各駆動輪にトルクが均等に伝わってい
る状態で各ドライブシャフト８に回転差が生じた場合に
は、以下に示す動作によって各ドライブシャフト８の回
転差が許容される。即ち、各ドライブシャフト８とそれ
ぞれ一体に回転する各ボールディスク３，４が互いに回
転差を生ずると、各ボール６は各ボールディスク３，４
の溝３ｂ，４ｂに案内されて転動し、ボールホルダ５の
各長孔５ａ内を往復移動する。この場合、各ボール６は
一つおきに半数ずつ各溝３ｂ，４ｂの軸方向一方の反転
位置に達するが、各ボールディスク３，４では各溝３
ｂ，４ｂの反転位置が軸方向一方で一致したときに他方
では互いにずれるようになっているので、全てのボール
６が同時に各溝３ｂ，４ｂの反転位置に達することはな
い。つまり、ボール６が各溝３ｂ，４ｂの反転位置に達
したときは、ボール６と各溝３ｂ，４ｂとの間で力を伝
達することができないので、全てのボール６が同時に各
溝３ｂ，４ｂの反転位置に達しないようにする必要があ
る。

【００３８】次に、一方の駆動輪が路面との摩擦力を失
ったときなど、片方のドライブシャフト８のみが空転し
易い状態に陥った場合には、以下に示す動作により各ド
ライブシャフト８の差動が制限される。即ち、各ボール
６に伝達される駆動力により、各ボールディスク３，４
の溝３ｂ，４ｂに各ボール６から軸方向の反力が作用す
るので、各ボールディスク３，４がギヤケース１の内面
側に配置されたスラストワッシャ３ｃ，４ｃにそれぞれ
押し付けられて各ボールディスク３，４と各スラストワ
ッシャ３ｃ，４ｃとの間に摩擦力による回転抵抗が生
じ、これが各ドライブシャフト８の差動制限力となる。

【００３９】ここで、図５及び図６を参照し、前記差動
制限効果の原理について詳述する。まず、図５はボール
６と溝３ｂ（４ｂ）を差動装置の径方向から見た場合で
あり、同図に示すようにボール６の中心には主軸（ギヤ
ケース１の回転軸）回りの回転力Ａが作用している。

【００４０】ここに、 Ａ≒Ａ′ …(1) この時、溝３ｂ（４ｂ）にはボール６との接触面に垂直
な力Ｃが発生し、その分力は回転力Ａと平行なＡ′と、
Ａ′と垂直なＢである。Ｃはボール６との接触面に垂直
であるので、ボール６の中心を通る線分上に位置し、
Ａ′とＣとのなす角度（以下、接触角という）をαとす
ると、Ｃの大きさは、 Ｃ＝Ａ′×１／cosα …(2) で表される。

【００４１】次に、図６に示すようにボール６と各溝３
ｂ，４ｂを主軸Ｓに直交する方向から見ると、実際には
各溝３ｂ，４ｂとボール６との接触面に作用する垂直方
向の反力はＤ1 ，Ｄ2 であり、その分力は主軸Ｓに平行
なＥ1 ，Ｅ2 と、Ｅ1 ，Ｅ2に垂直なＣ1 ，Ｃ2 であ
る。以下、Ｅ1 ，Ｅ2 をスラスト力という。Ｄ1 ，Ｄ2
はボール６との接触面に垂直であるので、ボール６の中
心を通る線分上に位置し、Ｄ1 ，Ｄ2 とＣ1 ，Ｃ2 との
なす角度（以下、接触角という）をβ1 ，β2 とする
と、Ｄ1 ，Ｄ2 の大きさは、 Ｄ1 ＝Ｃ1 ×１／cosβ1 Ｄ2 ＝Ｃ2 ×１／cosβ2 …(3) で表される。また、スラスト力Ｅ1 ，Ｅ2 の大きさは、 Ｅ1 ＝Ｃ1 ×tanβ1 Ｅ2 ＝Ｃ2 ×tanβ2 …(4) で表される。

【００４２】式(1) 、式(2) 及び式(3) より、反力Ｄ1
，Ｄ2 は次式のとおりである。

【００４３】 Ｄ1 ＝Ａ×１／cosα ×１／cosβ1 Ｄ2 ＝Ａ×１／cosα ×１／cosβ2 …(5) Ｃ1 ，Ｃ2 は、式(1) 及び式(2) より、 Ｃ1 ＝Ａ×１／cosα Ｃ2 ＝Ａ×１／cosα …(6) また、スラスト力Ｅ1 ，Ｅ2 は式(1) 、式(2) 及び式
(4) より、 Ｅ1 ＝Ａ×１／cosα ×tanβ1 Ｅ2 ＝Ａ×１／cosα ×tanβ2 …(7) で表される。

【００４４】即ち、ボール６が各溝３ｂ，４ｂから受け
る反力Ｄ1 ，Ｄ2 はＣ1 ，Ｃ2 及びＥ1 ，Ｅ2 の成分に
分けられ、スラスト力Ｅ1 ，Ｅ2 によって各スラストワ
ッシャ３ｃ，４ｃが軸方向に押し付けられることによ
り、主軸回りに滑り摩擦が発生して差動制限効果が得ら
れる。その際、ボール６と各溝３ｂ，４ｂとの接触角
α，β1 ，β2 の大きさを任意に設定することにより、
必要に応じた差動制限効果を得ることができる。尚、ス
ラストワッシャ３ｃ，４ｃの代わりにベアリング等の他
の介在物を用いることにより、スラスト力Ｅ1 ，Ｅ2 に
よる差動制限効果の効き具合を任意に設定することも可
能である。

【００４５】ところで、各溝３ｂ，４ｂが同一のボール
６に接する位置は、図６に示すようにボールディスク３
の溝３ｂは内側、ボールディスク４の溝４ｂは外側から
接する。従って、同一のボール６であっても各溝３ｂ，
４ｂとの接触面から主軸Ｓまでの距離Ｌ1 ，Ｌ2 が異な
るため、各ボールディスク３，４側に発生するスラスト
力Ｅ1 ，Ｅ2 も異なる。そこで、スラスト力Ｅ1 ，Ｅ2
が等しくなるように各距離Ｌ1 ，Ｌ2 に応じて各溝３
ｂ，４ｂとの接触角β1 ，β2 の大きさを設定すること
により（β1 ＞β2 ）、各ボールディスク３，４側に発
生する差動制限効果を常に等しくすることができる。
尚、図６では各ボールディスク３，４間のボールホルダ
５の図示を省略しているが、前記スラスト力Ｅを発生さ
せる力はボールホルダ５からボール５に加わる駆動力に
よるものである。

【００４６】このように、本実施例の差動装置によれ
ば、各ボールディスク３，４に設けた溝３ｂ，４ｂと、
これに転動自在に嵌合する多数のボール６との噛み合わ
せによって各ボールディスク３，４の相互の回転運動を
連動させ、各ボールディスク３，４の一方から回転力が
加わった場合は、各ボール６が溝３ｂ，４ｂとの接触面
から受ける反力、特に軸方向の反力によるスラストワッ
シャ３ｃ，４ｃの摩擦力によって差動を制限するように
したので、差動制限効果を得るための特別な機構を追加
する必要がなく、しかも動作の確実なトルク感応型の差
動制限効果を得ることができる。従って、従来では例の
ない極めて小型で低コストな差動装置を実現することが
でき、しかも各ボール６と各溝３ｂ，４ｂとの接触角の
大きさを任意に設定することにより、必要に応じた差動
制限効果を得ることも可能である。更に、本実施例では
各溝３ｂ，４ｂの反転位置が軸方向の一方で一致したと
きに他方では互いにずれるように設け、全てのボール６
が同時に各溝３ｂ，４ｂの反転位置に達しないようにし
たので、ボール６の駆動力を確実に各ボールディスク
３，４に伝達することができ、構造的な完成度を高める
ことができる。

【００４７】図７及び図８は本発明の第２の実施例を示
すもので、第１の実施例とは溝の形状が異なっている。
尚、前記実施例と同等の構成部分には同一の符号を付し
て示す。

【００４８】即ち、同図に示す溝３ｄ，４ｄは、ボール
６を各ボールディスク３，４の軸方向一端側から他端側
に向かって移動させる第１の案内区間３ｄ−１，４ｄ−
１と、ボール６を各ボールディスク３，４の軸方向他端
側から一端側に向かって移動させる第２の案内区間３ｄ
−２，４ｄ−２と、ボール６を各ボールディスク３，４
の軸方向所定範囲内の位置（この場合は軸方向一定位
置）に保つ第３の案内区間３ｄ−３，４ｄ−３とを周方
向に連続して有し、第１の案内区間３ｄ−１，４ｄ−１
及び第２の案内区間３ｄ−２，４ｄ−２は第１の実施例
と同様、溝３ｄ，４ｄがボール６から受ける反力の大き
さが互いに等しくなるように形成されている。各ボール
ディスク３，４では第１の案内区間３ｄ−１，４ｄ−１
内に第３の案内区間３ｄ−３，４ｄ−３が設けられ、各
ボールディスク３，４を径方向に対向させると、第１の
実施例と同様、軸方向一方の反転位置が互いに重なり合
ったときは、他方の反転位置が互いにずれるようになっ
ている。また、各溝３ｄ，４ｄは各ボールディスク３，
４の回転角が９０゜でボール６を径方向に一往復させる
ように形成されており、これを直線状に展開すると図７
のようになる。即ち、各溝３ｄ，４ｄは軸方向の反転位
置と、第３の案内区間３ｄ−３，４ｄ−３ではボール６
と各溝３ｄ，４ｄとの間で力を伝達しないが、力を伝達
している第１の案内区間３ｄ−１，４ｄ−１と、第３の
案内区間３ｄ−３，４ｄ−３を除く第２の案内区間３ｄ
−２，４ｄ−２では、第１の実施例で説明したように常
に一定のスラスト力が発生する。例えば、図８におい
て、ａ≦ａ′，ｂ≧ｂ′，ｃ≦ｃ′，ｄ＝ｄ′の条件を
満たすように溝３ｄ，４ｄの全体を形成すれば、任意の
ボール６が力の伝達されない位置にあるときは他の何れ
かのボール６を力の伝達されるところに位置させること
ができ、これによりディスクプレート７が如何なる回転
角であっても常に有効なスラスト力を発生させることが
できる。

【００４９】図９乃至図１２は本発明の第３の実施例を
示すもので、図９は差動装置の側面断面図、図１０は図
９のＡ−Ａ線方向矢視断面図、図１１は差動装置の分解
斜視図である。

【００５０】本実施例の差動装置は、ギヤケース１０
と、ギヤケース１０の一端を閉塞するギヤケースカバー
１１と、互いに同軸状に配置された一対のボールディス
ク１２と、各ボールディスク１２の間に配置された多数
のボールホルダ１３と、各ボールホルダ１３に転動自在
に保持された多数のボール１４とから構成されている。
即ち、各ボールディスク１２は回転体を、各ボールホル
ダ１３は保持体を、各ボール１４は転動体をそれぞれ構
成している。

【００５１】ギヤケース１０は一端を開口した筒形をな
し、その中央には一方のボールディスク１２を支持する
軸受け１０ａが設けられている。ギヤケース１０の周囲
にはフランジ１０ｂが設けられており、フランジ１０ｂ
にはボルト挿通用の多数の孔１０ｃが設けられている。
ギヤケース１０の内周面には各ボール１４及びボールホ
ルダ１３を係合する多数の溝１０ｄが設けられ、各溝１
０ｄはギヤケース１０の軸方向に直線状に延び、周方向
に等間隔で設けられている。即ち、各溝１０ｄは案内部
をなす。

【００５２】ギヤケースカバー１１は円盤状に形成さ
れ、その中央には他方のボールディスク１２を支持する
軸受け１１ａが設けられている。ギヤケースカバー１１
の周囲にはフランジ１１ｂが設けられ、フランジ１１ｂ
にはボルト挿通用の多数の孔１１ｃが設けられている。
即ち、ギヤケースカバー１１は各フランジ１０ｂ，１１
ｂを締結するボルトによってギヤケース１０に組付けら
れている。また、ギヤケースカバー１１の内面にはギヤ
ケース１０の各溝１０ｄに連続する同一断面形状の多数
の溝１１ｄが設けられている。

【００５３】各ボールディスク１２は中空構造を有し、
その一端には車輪側のドライブシャフトを連結するため
の連結部１２ａが設けられている。各ボールディスク１
２は互いに等しい外径を有し、その一端面同士を対向さ
せている。各ボールディスク１２の外周面には各ボール
１４が転動自在に係合する溝１２ｂが設けられ、溝１２
ｂは周方向に連続して形成されている。図１２は各ボー
ルディスク１２を平面状に展開したもので、図中の角度
０゜〜３６０゜は周方向の位置を示す。即ち、各溝１２
ｂは、図１２に示すようにボール１４をボールディスク
１２の軸方向一端側から他端側に向かって移動させる第
１の案内区間１２ｂ−１と、ボール１４をボールディス
ク１２の軸方向一端側から他端側に向かって移動させる
第２の案内区間１２ｂ−２とを交互に連続して有し、一
方のボールディスク１２では第１の案内区間１２ｂ−１
が第２の案内区間１２ｂ−２よりも周方向に長く形成さ
れ、他方のボールディスク１２では第２の案内区間１２
ｂ−２が第１の案内区間１２ｂ−１よりも周方向に長く
形成されている。即ち、各ボールディスク１２において
は、第１の実施例と同様、各溝１２ｂの軸方向一方の反
転位置が周方向で一致したときには、他方の反転位置が
互いに周方向にずれるようになっている。また、一方の
ボールディスク１２の端面とギヤケース１０との間、他
方のボールディスク１２の端面とギヤケースカバー１１
との間にはスラストワッシャ１２ｃが介装されている。

【００５４】各ボールホルダ１３は一方のボールディス
ク１２の周面から他方のボールディスク１２の周面まで
延びる板状に形成され、ギヤケース１０及びギヤケース
カバー１１の溝１０ｄ，１１ｄに摺動自在に係合してい
る。各ボールホルダ１３は一方のボールディスク１２側
のボール１４と他方のボールディスク１２側のボール１
４をそれぞれ一つずつ収容する計２つの孔１３ａを有
し、各ボールディスク１２側のボール１４を一定の間隔
を保持した状態で溝１０ｄ，１１ｄに沿って各ボールホ
ルダ１３の軸方向に往復するようになっている。

【００５５】各ボール１４は各ボールホルダ１３の孔１
３ａに収容され、それぞれギヤケース１０の溝１０ｄと
各ボールディスク１２の溝１２ｂに係合している。

【００５６】以上のように構成された差動装置において
は、各ボールディスク１２に回転差が生ずると、各ボー
ル１４は各ボールディスク１２の溝１２ｂに案内されて
転動し、各ボールホルダ１３と共に各ボールディスク１
２の軸方向に往復移動する。ここで、路面との摩擦力が
一方の駆動輪のみ低下すると、第１の実施例と同様、各
ボールディスク１２の溝１２ｂに各ボール６から軸方向
の反力が作用するので、各ボールディスク１２がスラス
トワッシャ１２ｃにそれぞれ押し付けられて各ボールデ
ィスク１２と各スラストワッシャ１２ｃとの間に摩擦力
による回転抵抗が生じ、これが各ドライブシャフト８の
差動制限力となる。

【００５７】尚、本実施例では各溝１２ｂを第１の実施
例と同様に形成したものを示したが、第２の実施例と同
様に形成することも可能である。

【００５８】図１３及び図１４は本発明の第４の実施例
を示すもので、図１３は差動装置の側面断面図、図１４
は図１３のＡ−Ａ線方向矢視断面図である。即ち、本実
施例は第３の実施例の変形例であり、第３の実施例と同
等の構成部分には同一の符号を付して示す。

【００５９】本実施例ではギヤケース１０の内周面と各
ボールディスク１２の外周面との間に所定の隙間が形成
され、この隙間に多数のボールホルダ１５が摺動自在に
収容されている。この場合、各ボールホルダ１５はギヤ
ケース１０及び各ボールディスク１２の周面に沿って湾
曲しており、この湾曲形状により各ボールホルダ１５の
摺動が各ボールディスク１２の軸方向のみに規制される
ようになっている。

【００６０】従って、本実施例ではギヤケース１０の内
周面には各ボール１４のみを係合する多数の溝１０ｅを
設ければよく、各溝１０ｅはボールホルダ１５を係合し
ない分、構造が簡単になるという利点がある。

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【００７４】

【００７５】

【００７６】

【００７７】

【００７８】

【００７９】

【００８０】

【００８１】図１５乃至図１７は本発明の第５の実施例
を示すもので、図１５は差動装置の側面断面図、図１６
は図１５のＡ−Ａ線方向矢視断面図、図１７は差動装置
の分解斜視図である。

【００８２】本実施例の差動装置は、ギヤケース３０
と、ギヤケース３０の一端を閉塞するギヤケースカバー
３１と、互いに同軸状に配置された一対のボールディス
ク３２と、各ボールディスク３２の間に配置された多数
のボールホルダ３３と、各ボールホルダ３３に転動自在
に保持された多数のボール３４とから構成され、ギヤケ
ース３０内には各ボール３４の移動する空間に粘性流体
３５が充填されている。即ち、各ボールディスク３２は
回転体を、各ボールホルダ３３は保持体を、各ボール３
４は転動体をそれぞれ構成している。

【００８３】ギヤケース３０は一端を開口した筒形をな
し、その中央には一方のボールディスク３２を支持する
軸受け３０ａが設けられている。ギヤケース３０の周囲
にはフランジ３０ｂが設けられており、フランジ３０ｂ
にはボルト挿通用の多数の孔３０ｃが設けられている。
ギヤケース３０の内周面には各ボール３４が係合する多
数の溝３０ｄが設けられ、各溝３０ｄはギヤケース３０
の軸方向に直線状に延び、周方向に等間隔で設けられて
いる。即ち、各溝３０ｄは案内部をなす。また、各溝３
０ｄ内にはボール３４との間に隙間を形成する流体通路
３０ｅが設けられ、この流体通路３０ｅには粘性流体３
５が流通できるようになっている。

【００８４】ギヤケースカバー３１は円盤状に形成さ
れ、その中央には他方のボールディスク３２を支持する
軸受け３１ａが設けられている。ギヤケースカバー３１
の周囲にはフランジ３１ｂが設けられ、フランジ３１ｂ
にはボルト挿通用の多数の孔３１ｃが設けられている。
即ち、ギヤケースカバー３１は各フランジ３０ｂ，３１
ｂを締結するボルトにより、シール用のＯリング３１ｄ
を介してギヤケース３０に組付けられている。また、ギ
ヤケースカバー３１は粘性流体３５を充填するための充
填孔３１ｅを有し、充填孔３１ｅは粘性流体３５が充填
された後にボール３１ｆで封鎖され、充填孔３１ｅの周
囲を圧潰することによりボール３１ｆを固定している。
この場合、充填孔３１ｅは注入用と空気抜き用として径
２箇所以上に設けられている。更に、ギヤケースカバー
３１の内面側には、注入された粘性流体３５をギヤケー
ス３０の周方向に分散させるための環状の溝３１ｇが設
けられ、溝３１ｇは各充填孔３１ｅに連通するように形
成されている。

【００８５】各ボールディスク３２は中空構造を有し、
その一端には車輪側のドライブシャフトを連結するため
の連結部３２ａが設けられている。各ボールディスク３
２は互いに等しい外径を有し、その対向面同士を回動自
在に結合している。各ボールディスク３２の外周面には
各ボール３４が転動自在に係合する溝３２ｂが設けら
れ、溝３２ｂは周方向に連続して形成されている。即
ち、本実施例においても第１または第２の実施例と同
様、各溝３２ｂの軸方向一方の反転位置が周方向で一致
したときには、他方の反転位置が互いに周方向にずれる
ようになっている。また、各溝３２ｂ内にはボール３４
との間に隙間を形成する流体通路３２ｃが設けられ、こ
の流体通路３２ｃには粘性流体３５が流通できるように
なっている。各ボールディスク３２の対向面には中空部
分を閉塞するディスクキャップ３２ｄが取付けられ、各
ディスクキャップ３２ｄの外周面と各ボールディスク３
２との間にはシール用のＯリング３２ｅが介装されてい
る。また、一方のボールディスク３２の端面とギヤケー
ス３０との間、他方のボールディスク３２の端面とギヤ
ケースカバー３１との間にはスラストワッシャ３２ｆが
介装され、各ボールディスク３２の連結部３２ａと軸受
け３０ａ，３１ａとの間はオイルシール３２ｇによって
密閉されている。更に、各ボールディスク３２の周面に
は溝３２ｂとボールディスク３２の端面とを連通する複
数の流体通路３２ｈが設けられ、ギヤケースカバー３１
の充填孔３１ｅから注入された粘性流体３５が流体通路
３２ｈを通じて溝３２ｂ内に充填されるようになってい
る。

【００８６】各ボールホルダ３３は各ボールディスク３
２の周面とギヤケース３０との間に配置され、一方のボ
ールディスク３２の周面から他方のボールディスク３２
の周面まで延びている。各ボールホルダ３３は一方のボ
ールディスク３２側のボール３４と他方のボールディス
ク３２側のボール３４をそれぞれ一つずつ収容する計２
つの孔３３ａを有し、各ボールディスク３２側のボール
３４を一定の間隔を保持した状態で各ボールホルダ３３
の軸方向に往復するようになっている。また、各ボール
ホルダ３３の間にはスペーサ３３ｂが設けられ、各ボー
ルホルダ３３及び各スペーサ３３ｂによってギヤケース
３０の溝３０ｄと各ボールディスク３２の溝３２ｂが覆
われるようになっている。

【００８７】各ボール３４は各ボールホルダ３３の孔３
３ａに収容され、それぞれギヤケース３０の溝３０ｄと
各ボールディスク３２の溝３２ｂに係合している。

【００８８】粘性流体３５はシリコンオイル等からな
り、各ボールディスク３２の溝３２ｂ内を含む領域、即
ちギヤケース３０内の各オイルシール３２ｇによって密
閉された空間内に充填されている。

【００８９】以上のように構成された差動装置において
は、各ボールディスク３２に回転差が生ずると、各ボー
ル３４は各ボールディスク３２の溝３２ｂに案内されて
転動し、各ボールホルダ３３と共に各ボールディスク３
２の軸方向に往復移動する。その際、第２の実施例と同
様、各ボールディスク３２の溝３２ｂに各ボール３４か
ら軸方向の反力が作用するので、各ボールディスク３２
がスラストワッシャ１２ｃにそれぞれ押し付けられて各
ボールディスク３２と各スラストワッシャ３２ｆとの間
に摩擦力による回転抵抗が生じ、これが差動制限力とな
る。また、各ボールディスク３２の回転速度差が大きく
なると、各ボール３４が粘性流体３５から受ける抵抗が
増大し、この抵抗によって差動が制限される。即ち、各
ボールホルダ３３とスペーサ３３ｂによって密閉された
溝３０ｄ，３２ｂ内を各ボール３４が転動すると、各溝
３０ｄ，３２ｂの流体通路３０ｅ，３２ｃを粘性流体３
５が流通するため、その際の流通抵抗が差動を制限する
力として作用する。この場合、差動制限効果は各ボール
ディスク３２の回転速度差に応じて徐々に大きくなるよ
うに発生する。

【００９０】従って、本実施例ではボール３４が溝３２
ｂから受ける反力によるトルク感応の差動制限効果に加
え、ボール３４が粘性流体３５から受ける抵抗による回
転感応の差動制限効果も得ることができるので、走行状
態に応じて常に的確な差動制限を行うことができる。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２、３
及び４の差動装置によれば、差動制限効果を得るための
特別な機構を追加する必要がなく、しかもトルク感応の
安定した差動制限効果を得ることができるので、極めて
小型で低コストに製造することができる。また、差動制
限効果を用途に応じて任意に設定することができるの
で、汎用性に優れているという利点もある。更に、全て
の転動体が同時に溝の反転位置に達することがないの
で、転動体と溝との間で確実に駆動力を伝達することが
できる。

【００９２】

【００９３】

【００９４】

【００９５】また、請求項５の差動装置によれば、請求
項１、２、３または４の効果に加え、各回転体の回転速
度差に応じて徐々に大きくなる回転感応の差動制限効果
を得ることができるので、トルク感応の差動制限効果と
併せて有効に作用させることができる。

【００９６】

【００９７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す差動装置の側面断
面図

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図３】差動装置の分解斜視図

【図４】溝の展開図

【図５】ボールから溝に加わる力の作用説明図

【図６】ボールから溝に加わる力の作用説明図

【図７】本発明の第２の実施例を示す溝の展開図

【図８】溝の要部展開図

【図９】本発明の第３の実施例を示す差動装置の側面断
面図

【図１０】図９のＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図１１】差動装置の分解斜視図

【図１２】溝の展開図

【図１３】本発明の第４の実施例を示す差動装置の側面
断面図

【図１４】図１３のＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図１５】本発明の第５の実施例を示す差動装置の側面
断面図

【図１６】図１５のＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図１７】差動装置の分解斜視図

【符号の説明】

１…ギヤケース、３…ボールディスク、３ｂ…溝、３ｂ
−１…第１案内区間、３ｂ−２…第２案内区間、３ｄ…
溝、３ｄ−１…第１案内区間、３ｄ−２…第２案内区
間、３ｄ−３…第３案内区間、４…ボールディスク、４
ｂ…溝、４ｂ−１…第１案内区間、４ｂ−２…第２案内
区間、４ｄ…溝、４ｄ−１…第１案内区間、４ｄ−２…
第２案内区間、４ｄ−３…第３案内区間、５…ボールホ
ルダ、５ａ…長孔、６…ボール、１０…ギヤケース、１
０ｄ，１０ｅ…溝、１２…ボールディスク、１２ｂ…
溝、１２ｂ−１…第１案内区間、１２ｂ−２…第２案内
区間、１３…ボールホルダ、１４…ボール、１５…ボー
ルホルダ、３０…ギヤケース、３０ｄ…溝、３２…ボー
ルディスク、３２ｂ…溝、３３…ボールホルダ、３４…
ボール、３５…粘性流体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−136167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−180153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−179563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−192618（ＪＰ，Ａ) 特許30183（ＪＰ，Ｃ１) 特許38050（ＪＰ，Ｃ１) 米国特許2220432（ＵＳ，Ａ) 米国特許2841036（ＵＳ，Ａ) 米国特許5577423（ＵＳ，Ａ) 独国特許発明801421（ＤＥ，Ｃ２) 欧州特許670439（ＥＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 35/04,15/40,25/06 B60K 17/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに周面を径方向に対向して同軸状に
   配置された一対の回転体と、 各回転体を収容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方
   向に接触可能に対向させたケース体と、 各回転体の径方向の対向面間に配置された複数の転動体
   と、 各転動体の径方向の対向面間に配置され、ケース体と一
   体に回転する保持体とを備え、 前記保持体には各回転体の軸方向に延びる複数の案内部
   を各回転体の径方向に貫通して設けて各案内部に各転動
   体を移動自在に収容し、 各回転体の径方向の対向面には各転動体に係合する溝を
   回転体の周方向に連続して設け、各溝を各回転体に回転
   差が生ずると各転動体が前記案内部に沿って各回転体の
   軸方向に往復移動するように形成し、 各回転体の溝は、転動体を前記案内部の一端側から他端
   側に向かって移動させる第１の案内区間と、転動体を案
   内部の他端側から一端側に向かって移動させる第２の案
   内区間とを周方向に連続して有し、一方の回転体の第１
   の案内区間を第２の案内区間よりも周方向に長く形成
   し、他方の回転体の第２の案内区間を第１の案内区間よ
   りも周方向に長く形成したことを特徴とする差動装置。
2. 【請求項２】 互いに周面を径方向に対向して同軸状に
   配置された一対の回転体と、 各回転体を収容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方
   向に接触可能に対向させたケース体と、 各回転体の径方向の対向面間に配置された複数の転動体
   と、 各転動体の径方向の対向面間に配置され、ケース体と一
   体に回転する保持体とを備え、 前記保持体には各回転体の軸方向に延びる複数の案内部
   を各回転体の径方向に貫通して設けて各案内部に各転動
   体を移動自在に収容し、 各回転体の径方向の対向面には各転動体に係合する溝を
   回転体の周方向に連続して設け、各溝を各回転体に回転
   差が生ずると各転動体が前記案内部に沿って各回転体の
   軸方向に往復移動するように形成し、 前記各回転体の溝は、転動体を前記案内部の一端側から
   他端側に向かって移動させる第１の案内区間と、転動体
   を案内部の他端側から一端側に向かって移動させる第２
   の案内区間と、転動体を案内部の所定範囲内の位置に保
   つ第３の案内区間とを周方向に連続して有し、一方の回
   転体では第１の案内区間内に第３の案内区間を設け、他
   方の回転体では第２の案内区間内に第３の案内区間を設
   けたことを特徴とする差動装置。
3. 【請求項３】 互いに軸方向に対向して同軸状に配置さ
   れた一対の回転体と、各回転体を収容し、内面側の所定
   部分を各回転体に軸方向に接触可能に対向させたケース
   体と、 各回転体とケース体の径方向の対向面間に配置された複
   数の転動体と、 一方の回転体側の転動体と他方の回転体側の転動体とを
   転動自在に保持する複数の保持体とを備え、 前記ケース体には各回転体の軸方向に延びる複数の案内
   部を設けて各案内部に各転動体を移動自在に係合し、 各回転体のケース体との対向面には各転動体に係合する
   溝を各回転体の周方向に連続して設け、各溝を各回転体
   に回転差が生ずると前記保持体及び各転動体がケース体
   の案内部に沿って各回転体の軸方向に往復移動するよう
   に形成し、 各回転体の溝は、転動体を前記案内部の一端側から他端
   側に向かって移動させる第１の案内区間と、転動体を案
   内部の他端側から一端側に向かって移動させる第２の案
   内区間とを周方向に連続して有し、一方の回転体の第１
   の案内区間を第２の案内区間よりも周方向に長く形成
   し、他方の回転体の第２の案内区間を第１の案内区間よ
   りも周方向に長く形成したことを特徴とする差動装置。
4. 【請求項４】 互いに軸方向に対向して同軸状に配置さ
   れた一対の回転体と、 各回転体を収容し、内面側の所定部分を各回転体に軸方
   向に接触可能に対向させたケース体と、 各回転体とケース体の径方向の対向面間に配置された複
   数の転動体と、 一方の回転体側の転動体と他方の回転体側の転動体とを
   転動自在に保持する複数の保持体とを備え、 前記ケース体には各回転体の軸方向に延びる複数の案内
   部を設けて各案内部に各転動体を移動自在に係合し、 各回転体のケース体との対向面には各転動体に係合する
   溝を各回転体の周方向に連続して設け、各溝を各回転体
   に回転差が生ずると前記保持体及び各転動体がケース体
   の案内部に沿って各回転体の軸方向に往復移動するよう
   に形成し、 前記各回転体の溝は、転動体を前記案内部の一端側から
   他端側に向かって移動させる第１の案内区間と、転動体
   を案内部の他端側から一端側に向かって移動させる第２
   の案内区間と、転動体を案内部の所定範囲内の位置に保
   つ第３の案内区間とを周方向に連続して有し、一方の回
   転体では第１の案内区間内に第３の案内区間を設け、他
   方の回転体では第２の案内区間内に第３の案内区間を設
   けたことを特徴とする差動装置。
5. 【請求項５】 前記各回転体の溝内に各転動体の移動に
   抵抗を付与する粘性流体を充填したことを特徴とする請
   求項１、２、３または４記載の差動装置。