JP3144847B2 - 回転伝達装置 - Google Patents

回転伝達装置

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JP3144847B2 JP21870791A JP21870791A JP3144847B2 JP 3144847 B2 JP3144847 B2 JP 3144847B2 JP 21870791 A JP21870791 A JP 21870791A JP 21870791 A JP21870791 A JP 21870791A JP 3144847 B2 JP3144847 B2 JP 3144847B2
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    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/12Differential gearings without gears having orbital motion
    • F16H48/16Differential gearings without gears having orbital motion with freewheels

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両の駆動経路に組
込むことにより車輪に対する駆動力の伝達を切換える回
転伝達装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】4輪駆動車においては、4
輪を直結した状態でスムーズな走行が行なえるように、
旋回走行中の前後輪の回転差を吸収して、前後輪に無理
なく駆動力を配分するセンタデフが必要になる。
【0003】また、単にサイドギヤとピニオンを噛み合
せたデフの構造では、車輪の一方が脱輪等で浮き上った
場合、駆動力が空輪する車輪だけに流れ、負荷が得られ
る車輪には全く伝わらない不具合が生じるため、必要な
時にデフの差動機能を制限できる機構が必要になる。
【0004】従来、このような回転差の吸収と、デフの
差動を制限する機能を併せもつものとして、高粘性流体
のせん断抵抗を利用して駆動力を伝達するビスカスカッ
プリングや、デフ内部に組込んだ複数のクラッチ板によ
りサイドギヤの動きを重くし、両車輪に駆動力を伝える
ようにしたカップリング等が提案されている。
【0005】しかし、これらのカップリングは、入力側
と出力側の速度差を利用して駆動力を伝達するものであ
るため、低速域で大きな駆動力を伝達することができ
ず、また、出力側に加わる高粘性流体の抵抗やクラッチ
板の摩擦力により、低速時の旋回時に引きづりトルクが
生じやすい欠点がある。
【0006】これに対して、一般にファーガソン方式と
呼ばれる機械式クラッチを用いた差動制限装置が、従来
より知られている。この装置は、図6に示すように、エ
ンジン入力軸41に3組のギヤ42、43、44を連結
し、その1組のギヤ43で、ピニオンギヤ45とサイド
ギヤ46、46から成るセンタデフ47を駆動し、他の
2組のギヤ42、44を、センタデフ47に連結させた
左右の出力軸48、49の上に配置して、その各出力軸
と各ギヤとの間に、ワンウェイクラッチ50、50を組
込んだ構造となっている。
【0007】この装置では、センタデフ47を駆動する
ギヤ43に対して他の2組のギヤ42、44が速く回転
するように、ギヤ比を設定し、一方の出力軸が空回りす
ると、その出力軸の回転がそれに嵌合するギヤの回転を
上回った時点でワンウェイクラッチ50が噛み合い、デ
フをロックするようになっており、機械式クラッチの結
合により入力軸と出力軸を連結するため、低速域でも大
きな駆動力を伝達できる利点がある。
【0008】しかし、上記構造の装置は、入力軸と出力
軸の連結をワンウェイクラッチ50で行なうため、デフ
ロック機能を一方向の回転だけにしか作動させることが
できない欠点がある。すなわち、車両に適用した場合、
前進方向だけにしかデフロック機能を行なうことができ
ず、後退方向には全く機能させることができない問題が
ある。
【0009】また、ワンウェイクラッチ50が、通常時
遊びをもった状態におかれるため、頻繁なクラッチの噛
み合いの際に、その遊びによって衝撃を伴なった係合が
繰返されることになり、駆動切換え時のショックやクラ
ッチの係合面の摩耗などが生じやすい不具合がある。
【0010】そこで、この発明は、機械式クラッチを用
いて大きな駆動力を効率よく伝達すると共に、デフの差
動機能を2方向の回転方向で制限することができ、しか
も駆動力の駆換えを衝撃なしにスムーズに行なうことが
できる回転伝達装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、対向する一対のサイドギヤと、そのサ
イドギヤに噛み合ってケースと一体に回転するピニオン
ギヤとから成るデフを備え、そのデフの各サイドギヤに
連結した一対の出力軸の外周に、それぞれ外輪を回転自
在に支持し、その各々の出力軸と外輪の間に、出力軸
固定された固定保持器と、出力軸又は外輪と回転方向す
き間を介して共回りする制御保持器をそれぞれ設け、こ
の固定保持器と制御保持器のポケットに、制御保持器と
出力軸に固定された固定保持器の正逆方向の相対回転に
よって上記出力軸と外輪の対向面間に係合する係合子
と、その係合子を上記対向面間に係合しない位置に保持
する弾性部材とを組込み、上記デフのケースと両外輪を
入力軸に共回り可能に連結すると共に、その連結部にケ
ースに対して両外輪の回転を増速させる変速機構を設
け、かつ各保持器とそれが連結する各出力軸又は外輪と
の間に回転差を生じさせる差動手段を備えた構造とした
ものである。
【0012】
【作用】上記の構成においては、入力軸によりデフと両
外輪を回転させると、変速機構の作用によってデフに連
結する各出力軸よりも外輪が速く回転する。また、差動
手段の作用により、保持器と出力軸又は外輪が相対回転
し、係合子を係合作動位置に移動させる。
【0013】この状態で、出力軸の回転が外輪よりも低
い間は、外輪がオーバーランニングしてクラッチが入ら
ず、入力軸の回転はデフを介して各出力軸に伝えられ
る。一方、出力軸の回転が外輪を上回ると、係合子が係
合して、外輪から直接その出力軸に入力軸の回転が伝わ
り、デフがロックされる。
【0014】この構造では、係合子が出力軸と外輪の正
逆方向の相対回転で係合するため、回転の2方向に対し
てデフの差動制限を行なうことができる。
【0015】また、係合子が係合作動位置に待機し、遊
びのない状態におかれるため、クラッチの係合が瞬時に
起こり、衝撃のないスムーズな切換えが行なえる。
【0016】
【実施例】図1乃至図4は、実施例の回転伝達装置を示
している。
【0017】図1に示すように、ハウジング1の内部
に、入力軸2が軸受3、3により回転自在に支持され、
その入力軸2に固定したベベルギヤ4に、外部の駆動軸
5に連結するピニオンギヤ6が噛み合っている。
【0018】上記入力軸2には、変速機構7を構成する
3個の変速ギヤ8、9、10が取付けられ、その中央の
ギヤ9に、デフ11の外径面に形成したリングギヤ12
が噛み合される。デフ11は、デフケース13に支軸1
4を介してピニオンギヤ15、15を連結し、そのピニ
オンギヤ15、15に噛み合う一対のサイドギヤ16、
17を対向配置させて成っており、ギヤ9によりデフケ
ース13が回されると、ピニオンギヤ15を介してサイ
ドギヤ16、17に回転力が伝えられる。また、各サイ
ドギヤ16、17に回転差がある場合は、ピニオンギヤ
15、15とサイドギヤ16、17が相対回転して回転
差を吸収し、各サイドギヤ16、17に負荷に応じた回
転力を伝える。これは、従来用いられている前後輪のデ
フと同じ構造である。
【0019】上記デフ11の各サイドギヤ16、17に
は、それぞれハウジング1に回転自在に支持された出力
軸18、19が連結している。この各出力軸18、19
の外周には、軸受20、20により外輪21、22が回
転自在に支持され、その各外輪21、22の外周面に設
けたギヤ歯23、23に、上述した入力軸2の両側のギ
ヤ8、10が噛み合っている。
【0020】ここで、上記両側のギヤ8、10と外輪2
1、22との噛み合い部のギヤ比は、中央のギヤ9とデ
フ11の噛み合い部のギヤ比よりも高く設定されてお
り、入力軸2が回転すると、デフケース13に対して両
外輪21、22が速く回転するように設定されている。
【0021】上記各外輪21、22の内径面と、それに
対向する各出力軸18、19の外径面は、同心の円筒面
24、25で形成され、その両円筒面24、25の間
に、外輪21、22にピン止めされた小径の固定保持器
26と、大径の制御保持器27が組込まれている。この
制御保持器27は、外周部に設けたフランジ28にピン
孔29を形成し、そのピン孔29に外輪21、22の端
面に取付けたピン30を遊嵌させて、外輪と共回り可能
に取付けられており、ピン30とピン孔29の間の回転
方向すき間の分だけ制御保持器と外輪が相対回転できる
ようになっている。この回転方向すき間は、制御保持器
27の外輪に対する遅れ角を決めるもので、その大きさ
は、後述するスプラグ36が円筒面24、25間の中立
位置から弾性部材37を介して両係合面に接触するまで
の距離よりも大きく設定されている。
【0022】また、制御保持器27には、外輪に対して
保持器の回転を減速させる差動手段31が連結してい
る。この差動手段31は、ハウジング1に取付けられる
摩擦板32と、その摩擦板32と制御保持器27のフラ
ンジ28との間に組込まれる皿バネ33とから成り、フ
ランジ28に押し付けられる皿バネ33が摩擦板32に
対してスリップし、そのスリップにより発生する摩擦力
によって制御保持器の回転を外輪に対して遅れさせるよ
うになっている。
【0023】上記制御保持器27と固定保持器26に
は、周方向に複数のポケット34、35が対向して形成
され、その各ポケット34、35に、係合子としてのス
プラグ36と弾性部材37とが組込まれている。このス
プラグ36は、図4に示すように、外径側と内径側がス
プラグの中央線上に曲率中心をもつ弧状面38で形成さ
れ、左右の両方向に傾くと、弧状面38が円筒面24、
25に係合して出力軸18、19と外輪21、22を一
体化する。また、弾性部材37は、制御保持器27に取
付けられ、スプラグ36を両側から押圧して両円筒面2
4、25と係合しない中立位置に保持している。
【0024】この実施例の回転伝達装置は、上記のよう
な構造であり、車両の駆動経路に装着する場合は、駆動
軸5をプロペラシャフトに連結し、両出力軸18、19
を両側の車輪に連結する。
【0025】いま、駆動軸5からピニオンギヤ6とベベ
ルギヤ4を介して入力軸2に回転が加わると、3個の変
速ギヤ8、9、10によってデフ11と両外輪21、2
2が回されるが、変速ギヤ間のギヤ比の差により、外輪
21、22がデフ11よりも速く回転する。
【0026】また、外輪と制御保持器27は共回りする
が、差動手段31の作用により、ピン30とピン孔29
の回転すき間の分だけ制御保持器27の回転が外輪より
遅れる。このため、制御保持器27と固定保持器26が
相対回転し、スプラグ36が図4に示すように円筒面2
4、25に接触する位置まで傾いて、係合作動状態で待
機する。
【0027】通常の走行状態では、デフ11に連結する
出力軸18、19の回転が外輪21、22より遅くなる
ため、外輪21、22がスプラグ36に対してオーバー
ランニングし、クラッチが入らない。このため、入力軸
2の回転は、デフ11を介して各出力軸18、19に伝
わり、車輪間に生じる回転差はデフ11の差動機能によ
って吸収される。
【0028】一方、片側の車輪(例えば図1において右
側の車輪)がスリップや脱輪すると、その車輪に連結す
る出力軸18の回転が上昇し、外輪21の回転を上回っ
た時点で、係合作動状態にあるスプラグ36が即座に円
筒面24、25に係合する。このため、入力軸2の回転
は、外輪21から直接出力軸18に伝わり、デフ11が
ロックされるため、他方の出力軸18にも駆動力が伝え
られる。したがって、接地した車輪に負荷が加わり、安
定した走行状態が維持される。
【0029】このように、デフ11と両外輪21、22
の間の回転差と、出力軸18、19の回転数によって自
動的にクラッチがオン・オフされるので、上記回転差
を、正常走行時の最小旋回時における前後輪間の回転差
以上に設定することにより、車輪がスリップや脱輪した
場合、自動的にデフロック状態にすることができ、安定
した走行を行なうことができる。
【0030】また、上記の構造では、駆動軸から入力
軸2に加わる回転方向が逆になると、スプラグ36が逆
に傾いて円筒面24、25に係合するため、前進と後退
の両方向においてデフの差動制限を全く同様に行なうこ
とができる。
【0031】図5は、差動手段に上記とは異なる構造の
ものを用いた他の実施例を示している。この例の差動手
段31’は、制御保持器27’のフランジ28’に内輪
を嵌合させた差動軸受39と、その差動軸受39をハウ
ジング1に支持する支持フレーム40とから成り、この
支持フレーム40は、差動軸受39の外輪の外径方向へ
の寸法膨張は許すが、回転は阻止するように設定されて
いる。
【0032】また、差動軸受39は、半径方向すき間を
ゼロ以下に設定し、通常圧以上の予圧を加えて転がり時
の回転抵抗を大きく設定してあり、その回転抵抗により
制御保持器27’を減速して、外輪21に対して遅れ回
転させるようになっている。
【0033】なお、上記の各実施例では、係合子として
正逆の2つの回転方向で係合するスプラグ36を示した
が、これに代えて、1方向だけに係合するスプラグを左
右対称で使用したり、ローラ等の係合子を利用すること
もできる。
【0034】また、実施例では、回転伝達装置を車輪の
ディファレンシャルとして使用した例について説明した
が、入力軸2に連結する駆動軸5をエンジンの入力軸に
接続し、2つの出力軸18、19のうち一方を前輪の出
力軸に、他方を後輪の出力軸に連結すれば、4輪駆動車
のセンタデフとして利用することができる。
【0035】
【効果】以上のように、この発明の回転伝達装置は、入
出力間の回転差を吸収するデフを備えると共に、出力軸
の回転数の変化に応じてデフの差動機能を制限するの
で、車両の駆動経路に組込むことにより、センタデフの
機能を併せもつことができる。また、機械式クラッチの
係合により回転力の伝達を行なうため、低速回転時にお
いても大きな駆動力を伝達することができる。
【0036】さらに、クラッチの係合子が出力軸と外輪
の正逆方向相対回転で係合するため、回転の2方向にお
いて全く同様にデフの機能制限を行なうことができる。
【0037】加えて、クラッチの係合子を常に係合作動
状態に待機させるため、クラッチを瞬時に係合させるこ
とができ、ショックのないスムーズな駆動の切換えが行
なえる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の縦断正面図
【図2】同上の要部を拡大した縦断正面図
【図3】図2のIII −III 線に沿った断面図
【図4】スプラグの作動状態を示す図
【図5】他の実施例を示す縦断正面図
【図6】従来例を示す斜視図
【符号の説明】
2 入力軸 7 変速機構 11 デフ 15 ピニオンギヤ 16、17 サイドギヤ 18、19 出力軸 21、22 外輪 27、27’ 制御保持器 31、31’ 差動手段 36 スプラグ 37 弾性部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 1/44 B60K 17/348

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対のサイドギヤと、そのサイ
    ドギヤに噛み合ってケースと一体に回転するピニオンギ
    ヤとから成るデフを備え、そのデフの各サイドギヤに連
    結した一対の出力軸の外周に、それぞれ外輪を回転自在
    に支持し、その各々の出力軸と外輪の間に、出力軸に固
    定された固定保持器と、出力軸又は外輪と回転方向すき
    間を介して共回りする制御保持器をそれぞれ設け、この
    固定保持器と制御保持器のポケットに、制御保持器と出
    力軸に固定された固定保持器の正逆方向の相対回転によ
    って上記出力軸と外輪の対向面間に係合する係合子と、
    その係合子を上記対向面間に係合しない位置に保持する
    弾性部材とを組込み、上記デフのケースと両外輪を入力
    軸に共回り可能に連結すると共に、その連結部にケース
    に対して両外輪の回転を増速させる変速機構を設け、か
    つ各保持器とそれが連結する各出力軸又は外輪との間に
    回転差を生じさせる差動手段を備えて成る回転伝達装
    置。
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