JP3026237B2 - ロック値を変更する方法及び装置 - Google Patents

ロック値を変更する方法及び装置

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JP3026237B2
JP3026237B2 JP3242442A JP24244291A JP3026237B2 JP 3026237 B2 JP3026237 B2 JP 3026237B2 JP 3242442 A JP3242442 A JP 3242442A JP 24244291 A JP24244291 A JP 24244291A JP 3026237 B2 JP3026237 B2 JP 3026237B2
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ヴォルフガング・ヒルデブラント
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ジー・ケー・エヌ・オートモーティヴ・アクチエンゲゼルシャフト
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    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/28—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using self-locking gears or self-braking gears
    • F16H48/285—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using self-locking gears or self-braking gears with self-braking intermeshing gears having parallel axes and having worms or helical teeth

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内部に円筒形凹部が穿
設された回転駆動可能なディファレンシャルケースと、
前記円筒形凹部内において外周面を摺動可能に保持され
た２個の同軸なサイドギヤと、前記サイドギヤの周囲に
軸平行に穿設された凹所内に配設されかつ２つの並置さ
れた歯付き範囲を備えた互いに噛み合う複数のピニオン
ギヤ群とから構成され、前記各ピニオンギヤの一方の歯
付き範囲が前記各サイドギヤにバックラッシを有してそ
れぞれ噛み合いかつ各ピニオンギヤの他方の歯付き範囲
が互いに噛み合う差動装置の差動時におけるロック値を
変更する方法及び該差動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より知られた自動車の駆動輪車軸間
に使用する作動装置として、車軸に連結された一対の側
方歯車（サイドギヤ）と、差動装置ケース内に担持され
かつ側方歯車間に配置されかつ該歯車に両側から噛み合
う一対の傘歯車より成り、このような差動装置の製作
は、例えば傘歯車の背面を球面にしたり、ケース内面に
精密な機械加工を施す如き各種の複雑な機械加工が必要
である。
【０００３】また、かかる傘歯車式差動装置は左右の車
輪が異なる路面状況、即ち路面付着力（グリップ）が大
きく異なる状況にて走行すると、よりグリップの小さい
方の車輪に大きな回転力を振り向けてしまいその車輪を
スピンさせてしまうと言った安全走行上の問題点を有し
ている。望ましい差動装置においては、通常の牽引条件
の良好な、すなわち伝達可能なトルクが大きいときは低
ロック値で作動し、一方のホイールの路面付着力が小さ
いとき、従って、伝達可能なトルクが小さいときには、
即ち路面付着力の小さい側のホイールに高いロック作用
が必要な時は簡単な手段でロック値を調節可能である差
動装置が必要とされてきた。
【０００４】このような特性を備えた制限差動装置の一
例として、日本国特許公告昭和４７年第４６４８号公報
に記載されたものが挙げられる。かかる差動装置は上記
した諸問題点を解決することを企図したものであり、そ
の構成の概略は、一対の車軸を両側から挿入された回転
可能な差動装置ケースと、この車軸に固着された一対の
側方歯車と、それぞれの側方歯車にバックラッシを伴っ
て一部が噛み合う第１および第２ピニオンと、第１およ
び第２ピニオンの軸方向内側端面に摩擦係合する第１お
よび第２支持部材と、この支持部材のピニオンを介した
半径方向反対面に該ピニオンの外側端面に摩擦接触する
摩擦板と、前記第１および第２支持部材の軸方向凹所内
に設けられた第１及び第２ピニオンの内側端面をコイル
ばねである挿入ばねと共に外側に押圧する挿入ボタン
と、前記２つの側方歯車を所定の軸方向間隔で弾性的に
離置している分離ばねとを備えている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】このような制限差動装置自
体、未だかなり複雑な構成となっており、例えば、挿入
ばねと挿入ボタンの組を８個全てのピニオンに配設せね
ばならず、また組み立てにも手間が掛かり製造並びに修
理も決して容易とは言えない。さらに、このような混み
入った構成では部品の早期消耗および破損の虞も内在し
ている。
【０００６】本発明の課題は、ロック値変更方法及びそ
れを実施するのに適し、簡単な構造でかつ耐久性にすぐ
れ、さらに僅かな製造費用で提供可能なロック値の段階
的変更の可能な前記種類の差動装置を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このための解決策は、本
発明によると、前記サイドギヤの双方間にトルク差を生
ぜしめ、前記トルク差に応じて各ピニオンギヤ群に軸方
向反発力を選択的に作用させて、双方のサイドキヤと前
記各ピニオンギヤ群とをバックラッシの無いロック状態
で噛み合わせ、複数の前記ピニオンギヤ群と双方のサイ
ドギヤとの噛み合わせにより前記サイドギヤに半径方向
及び接線方向の合成力を発生させ、かかる合成力によ
り、前記サイドギヤの外周面と前記円筒形凹部の少なく
とも周面との間に可変摩擦力を発生させ、前記サイドギ
ヤと噛み合う前記軸方向反発力の作用するピニオンギヤ
群の数に応じて前記摩擦力によって規定される差動装置
のロック値を段階的に変更させる方法が提供される。
【０００８】また、この解決策は、本発明によると、前
記ピニオンギヤの２つの歯付き範囲のピッチが互いに異
なっており、軸方向支持手段が、前記各ピニオンギヤ群
のピニオンギヤに軸方向反発力を与えるために、その軸
方向端部に押接されており、前記サイドギヤの双方間に
生じたトルク差に応じて各ピニオンギヤ群の前記軸方向
支持手段を選択的に作用させて、双方のサイドキヤと前
記各ピニオンギヤ群とをバックラッシの無いロック状態
で噛み合わせ、複数の前記ピニオンギヤ群と双方のサイ
ドギヤとの噛み合わせにより前記サイドギヤに半径方向
及び接線方向の合成力を発生させ、かかる合成力によ
り、前記サイドギヤの外周面と前記円筒形凹部の少なく
とも周面との間に可変摩擦力を発生させ、前記サイドギ
ヤと噛み合う前記軸方向支持手段の作用するピニオンギ
ヤ群の数に応じて前記摩擦力によって規定される差動装
置のロック値を段階的に変更させることを特徴とする差
動装置が提供される。
【０００９】
【作用】ロック値を段階的に変更するかかる方法は当然
簡単に、特に自動的に調節可能である。別のピニオンギ
ヤ群の噛合いを好ましくはトルクに依存して増すことに
より、サイドギヤに半径方向および接線方向で加わる合
成力が低下し、従って半径方向および接線方向の合成力
によりサイドギヤで生成する制動作用が低下する。変更
されるロック値の可能な範囲は、１つのピニオンギヤ群
だけがサイドギヤと噛み合って動力を伝達しているとき
約70％オーダにまで達することができ、全ピニオンギヤ
群がサイドギヤと噛み合って動力を伝達するときには約
20〜30％オーダにまで低減する。
【００１０】本発明による装置は上記した種類の各ピニ
オンギヤ群を形成する関連する少なくとも一対のピニオ
ンの歯付き範囲が部分的に相互にバックラッシを有して
噛み合う構成を採用することも可能であり、相対的軸方
向摺動後にはじめて群を構成するピニオンギヤ間のバッ
クラッシを解消して相互に噛み合うと同時に付属の各サ
イドギヤともバックラッシを解消して噛み合って動力を
伝達するピニオンギヤの群、特に対として順次作用させ
ることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】そのための基礎は差動トルクに依
存してピニオンギヤに加わる、ばね力が好ましい軸方向
支持手段により生ずる軸方向力であり、この力は反発力
によってピニオン群に軸方向摺動を引き起こすことがで
きる。その際、全てのピニオンギヤ群のバックラッシが
相互に同じなら初期応力の異なるばねを、そしてばねの
ばね剛性及び出発初期応力が相互に同じなら個々のピニ
オンギヤ群に異なるバックラッシを設けておくことがで
き、このことは特に各サイドギヤと各ピニオンギヤ群の
軸間距離を違えることにより容易に達成することができ
る。代替案として歯の形状を違えることも可能である。
【００１２】この自己調節式配置の代案として、ピニオ
ンギヤ用にディファレンシャルケースの正面側に支持面
を有する軸方向支持手段を軸方向に移動させるため油圧
装置等の外部制御装置を接続可能に設ることも可能であ
る。
【００１３】本発明によるピニオンギヤにおける２つの
歯付き範囲のピッチは互いに対称でなくてもよく、サイ
ドギヤと噛み合うピニオンギヤの少なくとも一方の歯付
き範囲のピッチをさまざまに違えることがこれに適して
いる。
【００１４】伝達されるトルクに依存して自動調節時に
発生するロック作用のトルクバイアス特性曲線は先に既
に説明したように逓減的である。外部制御手段を採用し
た場合のロック作用は、別のトルクバイアス特性曲線を
形成することができる。
【００１５】本発明の対象とする差動装置はサイドギヤ
を太陽歯車の形或いはリング歯車の形を有する差動装置
に等しく適用することができる。因みに、サイドギヤの
直径が異なる場合異なるトルク分布も可能である。
【００１６】走行安定性の理由から低ロック度を必要と
する摺動反転時にこのロック度をそれぞれ独自に確保で
きるようにするため、その際有効となるバックラッシを
個々のピニオンギヤ群間で相互に等しくし、反力なしに
軸方向で働く歯の力により克服するようになっている。
このことは、軸方向に移動可能な正面側支持面を有する
支持手段を有するピニオンギヤに、ばね組立体とは反対
側にピニオンギヤとの距離が相互に等しい第２の軸方向
止め面をそれぞれ設け、トルク反転時ピニオンギヤがこ
の第２支持面に当接したのち低ロック値が直接生じるこ
とを意味する。
【００１７】同様に、本発明による差動装置は２つの歯
付き範囲の傾斜角度が相互に異なる斜歯ピニオンギヤを
使用することができ、この場合歯付き範囲は必ずしも逆
向きである必要はない。本質的なことは各ピニオンギヤ
対の付属のピニオンギヤと付属のサイドギヤとの噛合い
にとってピニオンギヤの軸方向位置の偏倚が決定的要素
である点である。各ピニオンギヤのその都度１つの軸方
向位置にのみ、等しい歯の荷重の下、サイドギヤとの噛
合いが与えられている。この位置からの偏差、即ちピニ
オンギヤの摺動により、摺動方向に応じて歯面がサイド
ギヤと摺動したピニオンギヤとの間で圧縮され且つ同時
に残りのピニオンギヤが負担軽減されて歯の噛合いから
押し出されるか、又は摺動したピニオンギヤ自身が負担
軽減され、残りのピニオンギヤが付加的荷重を受けるか
のいずれかとなる。軸方向荷重の変化に伴いサイドギヤ
に半径方向および接線方向で加わる合成力が変化し、こ
れにより前記構造のディファレンシャルのロック値が決
まる。
【００１８】
【実施例】本発明による差動装置の１実施例とその特性
曲線が図面に示してある。
【００１９】図１と図２に示すディファレンシャルケー
ス１は詳しくは不図示のディファレンシャルハウジング
内で回転可能に支承してある。このディファレンシャル
ケース１はケース中央部２とこの両端部に設けられた２
つのカバー３、４とを含む。このカバーにそれぞれ同一
回転軸線に沿って設けてある突起５、６がディファレン
シャルハウジングに対し軸受として受容される。カバー
３、４は、なお詳しく説明するサイドギヤとこのサイド
ギヤの周囲に等間隔に配設された複数群のピニオンギヤ
対を軸方向で保護する。
【００２０】円筒形凹部としてディファレンシャルケー
ス１の中央部２内の一方の側に形成された軸方向穴７の
中で第１サイドギヤ９がその外周面を形成する歯先が摺
動可能に保持してある。反対側から同じく中央部２内に
形成した軸方向穴８のなかで第２のサイドギヤ１０が同
じ方法で配置してある。一方のサイドギヤ９は複数の群
を構成するピニオンギヤ１１の一方と噛み合い、サイド
ギヤ１０は複数の群を構成するピニオンギヤ１２の一方
と噛み合い、かつこれらピニオンギヤ１１および１２は
群を形成している。サイドギヤ９、１０は相互に傾きが
逆のピッチを有する斜歯歯車で形成されている事が好ま
しく、かつ同時にこの場合、ピニオンギヤも斜歯で形成
されねばならない。
【００２１】本実施例においては２本で群を成すピニオ
ンギヤ１１、１２のそれぞれは２種類の歯付き範囲１
３、１４および１５、１６を並置している。ピニオンギ
ヤ１１がサイドギヤ９、１０の周囲に軸平行に穿設され
た凹所内で配設され且つ直接噛み合うサイドギヤ９に対
しバックラッシ、すなわち「遊び」が無く、ピニオンギ
ヤ１２が直接噛み合うサイドギヤ１０に対して軸方向摺
動可能ではあるがバックラッシが無く、且つ群を構成す
る他方のピニオンギヤ１１に対しバックラッシを有して
いると仮定するなら、１方向又は他方向でサイドギヤ間
にトルクの流れを実現するため１方向又は他方向で各ピ
ニオンギヤ１２を軸方向摺動させる必要がある。実際に
は、バックラッシはピニオンギヤ１１、１２間にのみ存
在するのでなく、ピニオンギヤとその各サイドギヤ９、
１０との間にも存在する。
【００２２】しかし、考え方を上記の如く限定するな
ら、すなわち全体的に平歯車同志の組み合わせで構成さ
れるなら、軸方向支持手段を構成するばね組立体１８が
偏心伝達ボルト１７を介しピニオンギヤ１２の端部を押
接することにより生ずる初期応力を受けて、バックラッ
シを維持或いは増加する方向へのピニオンギヤ１２の軸
方向摺動に抵抗することができ、トルク差が大きくなっ
てはじめてピニオンギヤ１２が付属のピニオンギヤ１１
とのバックラッシが解消され噛み合いトルクバイアスが
発生することが明らかである。
【００２３】軸方向支持手段であるばね組立体１８のば
ね特性が各ピニオンギヤ群で異なると、又は各ピニオン
ギヤ群のバックラッシが異なると、図３に示した特性曲
線はトルク差の増加に伴い付加的に別のピニオンギヤ群
の噛合いが行われることを示している。
【００２４】即ち、実際の例によると、１個のピニオン
ギヤ対が作動するときが最大のトルクバイアスがサイド
ギヤに伝達され、４個全部のピニオンギヤ群が作動する
とき最小のトルクバイアスがサイドギヤに伝達される。
【００２５】以下、本発明の好適な実施態様を例示す
る。
【００２６】１．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各群をそれぞれ軸方向摺動により所定のバック
ラッシを解消することにより作動又は非作動状態にされ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【００２７】２．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各群を、軸方向摺動を発生する歯の力の作用と
は逆の軸方向に作用する相互に段階付けたばね力により
作動又は非作動状態にされることを特徴とする請求項１
または前項１のいずれかに記載の方法。
【００２８】３．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各群を、軸方向摺動を生ずる歯の力の作用とは
逆の軸方向に作用する同じばね力を有するばねに抗して
さまざまなバックラッシを解消することにより作動又は
非作動状態にされることを特徴とする請求項１又は前項
１のいずれかに記載の方法。
【００２９】４．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各群を、少なくとも個々のピニオンギヤの正面
側支持面を外部から制御して摺動させることにより作動
又は非作動状態とすることを特徴とする請求項１又は前
項１のいずれかに記載の方法。
【００３０】５．個々の前記ピニオンギヤ（１２）の軸
方向支持手段（１８）が軸線に対し垂直な、互いに軸方
向で離間した平面に配置してあり、これら軸方向支持手
段の軸方向位置が互いに独自に変更可能であることを特
徴とする請求項２に記載の差動装置。
【００３１】６．個々の前記ピニオンギヤ（１２）の軸
方向支持手段（１８）の軸方向位置がこれらピニオンギ
ヤ用の正面側支持面を外部から制御して摺動させること
により変更可能であることを特徴とする請求項２記載の
差動装置。
【００３２】７．個々の前記ピニオンギヤ（１２）の軸
方向支持手段（１８）の各一端が正面側に向けて配置し
たばね（１８）により形成してあることを特徴とする請
求項２、前項５又は６記載の差動装置。
【００３３】８．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各群に設けた前記軸方向支持手段（１８）のば
ねが同じばね剛性と、ピニオンギヤに対する支持面が軸
方向でさまざまに離間していることを特徴とする請求項
２または前項７記載の差動装置。
【００３４】９．互いに噛み合うピニオンギヤ（１１，
１２）の各種群に設けた軸方向支持手段（１８）のばね
が異なるばね剛性を有することを特徴とする請求項２ま
たは前項７記載の差動装置。
【００３５】１０．軸方向支持手段（１８）のばねの少
なくとも一部が付勢してあることを特徴とする前項８又
は前項９記載の差動装置。
【００３６】
【発明の効果】本発明は上記の構成および工程から成る
ので、ロック値の変更をトルク差に応じて多段階にかつ
自動的に行う事を可能とし、同時に軸方向支持手段を全
部のピニオンギヤに設ける必要が無く、また斜歯歯車で
構成した場合は、ピニオンギヤ同志およびピニオンギヤ
とサイドギヤ間のバックラッシを適当に設定するのみで
該手段を設ける必要が無いので、極めて簡単な構造のか
つ耐久性に優れた差動装置を僅かな費用で製造可能であ
ると言った効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディファレンシャルのディファレ
ンシャルケースを示す縦断面図である。
【図２】図１のディファレンシャルケースの横断面図で
ある。
【図３】図示したディファレンシャル作動時のトルク特
性曲線を示す。
【符号の説明】
１ ディファレンシャルケース ７，８ 円筒形凹部 ９，１０ サイドギヤ １１，１２ ピニオンギヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス・グロイリッヒ ドイツ連邦共和国 ホーリヒ、ミューレ ンシュトラーセ １ (72)発明者 ヴォルフガング・ヒルデブラント ドイツ連邦共和国 ローマール １、ア ウフ・デム・ショイエル 12 (56)参考文献 特公 昭47−4648（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部に円筒形凹部（７，８）が穿設され
    た回転駆動可能なディファレンシャルケース（１）と、
    前記円筒形凹部内において外周面を摺動可能に保持され
    た２個の同軸なサイドギヤ（９，１０）と、前記サイド
    ギヤの周囲に軸平行に穿設された凹所内に配設されかつ
    ２つの並置された歯付き範囲（１３，１４；１５，１
    ６）を備えた互いに噛み合う複数のピニオンギヤ群（１
    １，１２）とから構成され、前記各ピニオンギヤの一方
    の歯付き範囲（１４；１５）が前記各サイドギヤ（９；
    １０）にバックラッシを有してそれぞれ噛み合いかつ各
    ピニオンギヤの他方の歯付き範囲（１３；１６）が互い
    に噛み合う差動装置の差動時におけるロック値を変更す
    る方法において、 前記サイドギヤ（９，１０）の双方間にトルク差を生ぜ
    しめ、 前記トルク差に応じて各ピニオンギヤ群（１１，１２）
    に軸方向反発力を選択的に作用させて、双方のサイドキ
    ヤ（９，１０）と前記各ピニオンギヤ群とをバックラッ
    シの無いロック状態で噛み合わせ、 複数の前記ピニオンギヤ群と双方のサイドギヤとの噛み
    合わせにより前記サイドギヤに半径方向及び接線方向の
    合成力を発生させ、 かかる合成力により、前記サイドギヤ（９，１０）の外
    周面と前記円筒形凹部（７，８）の少なくとも周面との
    間に可変摩擦力を発生させ、 前記サイドギヤ（９，１０）と噛み合う前記軸方向反発
    力の作用するピニオンギヤ群の数に応じて前記摩擦力に
    よって規定される差動装置のロック値を段階的に変更さ
    せる方法。
  2. 【請求項２】 内部に円筒形凹部（７，８）が穿設され
    た回転駆動可能なディファレンシャルケース（１）と、
    前記円筒形凹部内において外周面を摺動可能に保持され
    た２個の同軸なサイドギヤ（９，１０）と、前記サイド
    ギヤの周囲に軸平行に穿設された凹所内に配設されかつ
    ２つの並置された歯付き範囲（１３，１４；１５，１
    ６）を備えた互いに噛み合う複数のピニオンギヤ群（１
    １，１２）とから構成され、前記各ピニオンギヤの一方
    の歯付き範囲（１４；１５）が前記各サイドギヤ（９；
    １０）にバックラッシを有してそれぞれ噛み合いかつ各
    ピニオンギヤの他方の歯付き範囲（１３；１６）が互い
    に噛み合う差動装置において、 前記ピニオンギヤ（１１，１２）の２つの歯付き範囲
    （１３，１４；１５，１６）のピッチが互いに異なって
    おり、 軸方向支持手段（１８）が、前記各ピニオンギヤ群（１
    １，１２）のピニオンギヤに軸方向反発力を与えるため
    に、その軸方向端部に押接されており、 前記サイドギヤ（９，１０）の双方間に生じたトルク差
    に応じて各ピニオンギヤ群（１１，１２）の前記軸方向
    支持手段（１８）を選択的に作用させて、双方のサイド
    キヤ（９，１０）と前記各ピニオンギヤ群（１１，１
    ２）とをバックラッシの無いロック状態で噛み合わせ、 複数の前記ピニオンギヤ群と双方のサイドギヤとの噛み
    合わせにより前記サイドギヤに半径方向及び接線方向の
    合成力を発生させ、 かかる合成力により、前記サイドギヤ（９，１０）の外
    周面と前記円筒形凹部（７，８）の少なくとも周面との
    間に可変摩擦力を発生させ、 前記サイドギヤ（９，１０）と噛み合う前記軸方向支持
    手段（１８）の作用するピニオンギヤ群の数に応じて前
    記摩擦力によって規定される差動装置のロック値を段階
    的に変更させることを特徴とする差動装置。
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