JP3086569B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両のデファレンシ
ャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】公開実用平成４−８４９５８号公報に図
７のようなデファレンシャル装置２０１が記載されてい
る。これは、差動機構２０３と、多板式のメインクラッ
チ２０５及びパイロットクラッチ２０７と、アーマチャ
２０９を吸引してパイロットクラッチ２０７を締結する
電磁石２１１と、ボールカム２１３とを備えている。パ
イロットクラッチ２０７を締結すると差動機構２０３の
差動トルクがボールカム２１３に掛り、そのカムスラス
ト力によりメインクラッチ２０５が締結され、各クラッ
チ２０５，２０７の連結力により差動が制限される。

【０００３】図８と図９はそれぞれパイロットクラッチ
２０７のアウタープレート２１５とインナープレート２
１７とを示しており、電磁石２１１の磁束２１９は各プ
レート板２１５，２１７を介してアーマチャ２０９に導
かれる。パイロットクラッチ２０７にはデフケース２２
１の開口２２３からオイルが供給され各プレート２１
５，２１７の摺動面を潤滑する。図８のようにアウター
プレート２１５には放射溝２２５が設けられ、図９のよ
うにインナープレート２１７には中心をクラッチ板２１
７の中心から偏心させた弧状の偏心溝２２７が設けられ
ている。各溝２２５，２２７はオイルを保持し摺動面に
供給する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、両方のプ
レート２１５，２１７に溝２２５，２２７が形成されオ
イルが保持されているからパイロットクラッチ２０７の
磁気抵抗が大きい。この磁気抵抗の影響は電磁石２１１
の磁力（励磁電流）が大きい程強く現れ差動制限力が低
下する。又、各プレート２１５，２１７の溝２２５，２
２７と摺動面との間に形成される楔状の空間から摺動面
にオイルが導かれる楔効果により摩擦係数μが低下する
と共に、各プレート２１５，２１７の面粗度は３〜１１
μm の範囲で滑らかにされておりμが小さい。高差動回
転時にはこの楔効果の影響を強く受けてμが半減する。
このような磁気抵抗とμ変化とにより差動制限特性は複
雑に変動してフラットな特性が得られず、差動制限力の
精密な制御を困難にしている。

【０００５】そこで、この発明は、差動制限特性の変動
が小さく差動制限力を精密に制御できるデファレンシャ
ル装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のデファレンシ
ャル装置は、差動機構と、電磁石により前記差動機構の
差動を制限する電磁式多板クラッチとを備え、前記多板
クラッチは偏心溝を少ない本数で設けた表面を有する一
側クラッチ板と溝なしでフラットな表面を有する他側ク
ラッチ板とを有し、各クラッチ板の前記表面は互いに対
向すると共に平面度が０．１５ｍｍ以下であり、面粗度
が５μｍ以上であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】従来例と異って、多板クラッチの一方のクラッ
チ板の溝をなくしフラットにしたから、磁気抵抗の変動
と楔効果によるμ低下とが軽減される。又、各クラッチ
板の面粗度を５μm 以上にし、粗くしてある。これらの
処置により、多板クラッチによる差動制限特性は変動が
抑えられてフラットな特性となり、差動制限力の精密な
制御が可能となる。

【０００８】又、一側クラッチ板に設けた偏心溝は摩耗
耐久性を確保したうえ最低限のオイルを保持することが
できるので磁気抵抗の変動とμの低下とを更に小さくす
ることができる。

【０００９】

【実施例】図１ないし図６により一実施例の説明をす
る。図１はこの実施例のデファレンシャル装置を示し、
図６はこのデファレンシャル装置を用いた車両の動力系
を示す。左右の方向はこの車両及び図１での左右の方向
を示す。又、符号を附していない部材等は図示されてい
ない。

【００１０】図６のように、この動力系は、エンジン
１、トランスミッション３、プロペラシャフト５、リヤ
デフ７（後輪側に配置された実施例のデファレンシャル
装置）、後車軸９，１１、左右の後輪１３，１５、左右
の前輪１７，１９などから構成されている。リヤデフ７
のデフケース２１はデフキャリヤ２３内に回転自在に配
置されており、デフケース２１にはリングギヤ２５が固
定されている。リングギヤ２５はドライブピニオンギヤ
２７と噛合い、ドライブピニオンギヤ２７はプロペラシ
ャフト５側に連結されたドライブピニオンシャフト２９
と一体に形成されている。

【００１１】こうして、エンジン１の駆動力はトランス
ミッション３とプロペラシャフト５とを介してデフケー
ス２１を回転駆動する。又、デフキャリヤ２３の内部に
はオイル溜りが形成されている。

【００１２】図１のように、デフケース２１の内部には
左右のハブ３１，３３が配置されており、各ハブ３１，
３３は左右の後車軸９，１１にそれぞれスプライン連結
されている。

【００１３】デフケース２１にはダブルピニオンのプラ
ネタリーギヤ式差動機構３５が配置されている。インタ
ーナルギヤ３７はデフケース２１に形成され、サンギヤ
３９は左のハブ３１に形成されている。外側と内側のピ
ニオンギヤ４１，４３は両端の軸部４５，４７によりブ
ッシュ４９を介して左右のピニオンキャリヤ５１，５３
に支承されている。ピニオンキャリヤ５１，５３は溶接
で一体にされ、右のピニオンキャリヤ５３はハブ３３と
一体に形成されている。

【００１４】エンジン１の駆動力はデフケース２１（イ
ンターナルギヤ３７）からピニオンギヤ４１，４３を介
してサンギヤ３９（ハブ３１）とピニオンキャリヤ５３
（ハブ３３）とに分配され、左右の後輪１３，１５に送
られる。又、後輪間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギ
ヤ４１，４３の自転と公転とにより、エンジン１の駆動
力は左右各側に差動分配される。

【００１５】ピニオンキャリヤ５１の円筒部５５とサン
ギヤ３９との間には多板式のメインクラッチ５７が配置
されている。メインクラッチ５７の左側には爪５９をデ
フケース２１の潤滑孔６１に係合したワッシャ６３が配
置されている。

【００１６】ハブ３３の外周にはカムリング６５が配置
されており、カムリング６５とピニオンキャリヤ５３と
の間にはボールカム６７が設けられている。カムリング
６５とデフケース２１との間にはボールカム６７のカム
反力を受けるニードルベアリング６９とワッシャ７１と
が配置されている。

【００１７】デフケース２１とカムリング６５との間に
は多板式のパイロットクラッチ７３（電磁式多板クラッ
チ）が配置されている。パイロットクラッチ７３は図２
と図３にそれぞれ示すアウタープレート７５（他側クラ
ッチ板）とインナープレート７７（一側クラッチ板）と
からなり、アウタープレート７５はスプライン７９によ
りインターナルギヤ３７に連結され、インナープレート
７７はスプライン８１によりカムリング６５のスプライ
ン８３に連結されている。パイロットクラッチ７３の左
側にはアーマチャ８５が配置され、止め輪８７で位置決
めされている。デフケース２１の右ボス部８９にはベア
リング９１，９１を介してリング状の電磁石９３が支承
され、デフキャリヤ２３側に回り止めされている。デフ
ケース２１の右側壁９５には磁束９７の短絡を防いでア
ーマチャ８５へ導くステンレス鋼のリング９９が配置さ
れている。図２、図３のように、各プレート７５，７７
には磁束の短絡を防ぐ空隙１０１，１０３が設けられて
いる。

【００１８】電磁石９３がアーマチャ８５を吸引すると
パイロットクラッチ７３が締結されて差動機構３５の差
動トルクがボールカム６７に掛り、生じたカムスラスト
力によりピニオンキャリヤ５１，５３を介してメインク
ラッチ５７が押圧され、各クラッチ５７，７３の連結力
により差動が制限される。

【００１９】電磁石９３によりパイロットクラッチ７３
の滑りを調節し差動制限力を適度に緩めると車両は円滑
で安定な旋回が行える。又、差動制限力を強めるか又は
差動をロックすると車両の直進安定性が向上すると共
に、悪路などで後輪の一方が空転しても差動制限力によ
り大きな駆動力が他方の後輪に送られて悪路走破性が向
上する。パイロットクラッチ７３を開放するとボールカ
ム６７のカムスラスト力が消失してメインクラッチ５７
も開放され、差動はフリーになる。

【００２０】デフケース２１に設けられた潤滑孔６１，
１０７，１０９，１１１からはオイル溜りのオイルが流
出入し、各クラッチ５７，７３や差動機構３５などを潤
滑する。

【００２１】図２のように、アウタープレート７５はフ
ラットであり、溝は設けられていない。又、図３のよう
にインナープレート７７には偏心溝１１３が設けられて
いる。各プレート７５，７７は平面度を０．１５ｍｍ以
下にし面粗度を５μｍ以上にしてある。又、各プレート
７５，７７は表面を浸炭焼入れしてある。

【００２２】このように、従来例と異って溝はインナー
プレート７７にだけ設けられているからプレート７５，
７７間のオイル保持量が少なく磁気抵抗が小さい。従っ
て、電磁石９３の励磁電流に対するパイロットクラッチ
７３の締結力（差動制限力）が大きく、励磁電流の変化
に対する差動制限特性の変動が少ない。又、溝の本数が
少ないから楔効果も低減されており、差動回転数変化に
対するプレート７５，７７間の摩擦係数μの変動も小さ
く抑えられる。なお、偏心溝１１３は遠心力に対するオ
イルの保持性が良いからプレート７５，７７間の潤滑を
充分に行える。図４と図５はこれらのことを実験により
示すグラフである。ここで、組合わせＡはアウタープレ
ート２１５に放射溝２２５を設け、インナープレート２
１７に偏心溝２２７を設けた図７のパイロットクラッチ
２０７の組合わせであり、組合わせＢはプレート７５，
７７による実施例のパイロットクラッチ７３の組合わせ
である。平面度は、組合わせＡ，Ｂ供に０．１５mm以下
であり、面粗度は組合わせＡが前記のように３〜１１μ
m であるのに対して組合わせＢでは５μm 以上に粗くし
てある。

【００２３】図４に示す実験は、差動回転数を２０rpm
と３００rpm に保持しながら電磁石の励磁電流Ａを変化
させたときのクラッチトルク変化を求めたものである。
□印と×印はそれぞれ２０rpm と３００rpm での組合わ
せＡのグラフ１１５，１１７であり、◇印と△印は２０
rpm と３００rpm での組合わせＢのグラフ１１９，１２
１である。

【００２４】電流値が４．０アンペアで、それぞれ同条
件のグラフ１１５，１１９を比較すると３％、グラフ１
１７，１２１を比較すると５８％と、アウタープレート
７５をフラットにした実施例の組合わせＢの方が従来例
の組合わせＡより大きなトルクが生じている。この差は
溝の本数を減らし楔効果を抑えてμの低下を小さくした
ことと、溝本数の低減により磁気を透加し易くしたこと
によるものである。

【００２５】２０rpm での差３％が３００rpm では５８
％に拡大されることから、差動回転数が高くなる程従来
例ではトルクの低下が著しくなるのに対して、実施例で
はフラットな特性が得られていることが分り、これは各
組合わせＡ，Ｂでの２０rpmと３００rpm の差（グラフ
１１５，１１７の差１２３とグラフ１１９，１２１との
差１２５の比較）に現われている。

【００２６】図５に示す実験は、図４と同じ組合わせ
Ａ，Ｂのプレートを擦合わせて、擦合わせ時間に対する
μの変化を求め溝の組合せが摩耗に及ぼす影響を試した
ものである。擦合わせは図５に記載のオイルを８０℃で
与えプレートに２００kg−ｆの力を掛けながら差動回転
数５０rpm で行った。▲印のグラフ１２７は組合わせ
Ａ、●印のグラフ１２９は組合わせＢである。いずれの
グラフでも擦合わせ時間が２０時間を超えるとμは一定
値に収束する。偏心溝をフラットにした組合わせＢでは
楔効果によるμ低下が小さく抑えられており、組合わせ
Ａでは放射溝による楔効果の影響でμが大きく低下して
いることがわかる。なお、例えばインナープレート７７
にＣｒＮ（窒化クロム）等の表面処理を施すことにより
μの低下を更に低減できる。

【００２７】このように、組合わせＢではμの変化及び
磁気抵抗が小さいからパイロットクラッチ７３は低面
圧、高差動回転時のμ低下を１０％以下に抑えることが
でき、リヤデフ７の差動制限力を精密に制御できる。
又、μ低下が小さいことによりスティックスリップが防
止され、差動制限力の急激な変化が防止される。このよ
うな理由から図６の車両の操安性は大幅に向上する。

【００２８】インナープレート７７の溝を偏心溝１１３
にしたことにより放射溝に較べて遠心力に対するオイル
の保持性が良い。従って、プレート７５，７７間の潤滑
を充分に行いながら、溝の本数を減らすことが可能であ
り、それだけ更に楔効果と磁気抵抗とを低減できて、有
利である。

【００２９】

【発明の効果】この発明のデファレンシャル装置は、差
動制限用の電磁多板クラッチにおいて一側のクラッチ板
に偏心溝を設け、他側のクラッチ板をフラットにすると
共に両クラッチ板の面粗度を５μm 以上に粗くした。従
って、楔効果によるμ低下及び溝のオイルによる磁気抵
抗が小さく抑えられ、クラッチトルクの特性がフラット
になり、差動制限力をより精密に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の断面図である。

【図２】実施例に用いられたアウタープレートの平面図
である。

【図３】実施例に用いられたインナープレートの平面図
である。

【図４】励磁電流に対するトルク変化を従来例と実施例
とで比較したグラフである。

【図５】プレートの擦合わせによる摩擦係数の変化を従
来例と実施例とで比較したグラフである。

【図６】実施例を用いた車両の動力系を示すスケルトン
機構図である。

【図７】従来例の断面図である。

【図８】従来例に用いられたアウタープレートの平面図
である。

【図９】従来例に用いられたインナープレートの平面図
である。

【符号の説明】

７ リヤデフ（デファレンシャル措置） ３５ 差動機構 ７３ パイロットクラッチ（電磁式多板クラッチ） ７５ アウタープレート（他側クラッチ板） ７７ インナープレート（一側クラッチ板） １１３ 偏心溝

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動機構と、電磁石により前記差動機構
   の差動を制限する電磁式多板クラッチとを備え、前記多
   板クラッチは偏心溝を少ない本数で設けた表面を有する
   一側クラッチ板と溝なしでフラットな表面を有する他側
   クラッチ板とを有し、各クラッチ板の前記表面は互いに
   対向すると共に平面度が０．１５ｍｍ以下であり、面粗
   度が５μｍ以上であることを特徴とするデファレンシャ
   ル装置。