JP3517669B2 - 差動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、制約的にではないが特に自動車車輛で使用
するための差動装置に関する。

一般的に車輛で使用される差動装置は太陽及び遊星歯
車型であり、そしてその周知の欠点として、一方の車輪
が泥土面が氷結面のような滑り易い面上に乗り、他方の
車輪が牽引を行うことができる堅固な面上に乗った場
合、差動装置へ伝達された全ての力がその第１の車輪に
掛かるためにこの車輪だけがスピンする。

そのような問題点を克服するものとして、一方の車輪
が他方の車輪に対してスピンできる程度を規制するよう
にされたスリップ規制差動装置が提示されているが、こ
のような差動装置はより複雑であり、従って製造コスト
も高くなる。

ヨーロッパ特許出願公開明細書第EP−Ａ−0326289号
にはその変化形の差動装置が提供され、この差動装置
は、１つの軸心周りで回転できる２つの出力カム部材で
あって、これら出力カム部材はそれぞれに、複数対の相
互的に傾斜する面で成る波形の単一の環状カム面を有
し、一方の該カム部材が他方のカム部材と異なる対の数
の傾斜面を有し、両該カム部材の該カム面が相互方向へ
収束するような円錐台形である如き該２つの出力カム部
材、及び、これら２つの出力カム部材の該カム面に係合
する端面を有する複数個のカム従動子であって、両該出
力カム部材の相互に逆方向の回転によって軸方向へ摺動
させられるように配置される該複数個のカム従動子、そ
して、これらカム従動子に係合して摺動可能に支持し、
又それら従動子を周方向に両該出力カム部材に対して動
かす入力要素であって、この入力要素は、各該カム従動
子の半径方向外部分に係合してそれら従動子を周方向に
両該出力カム部材に対して動かし、又、両該出力カム部
材が該従動子を介して駆動されるとき軸方向外方向へ動
かないようにそれら出力カム部材を支持する該入力要素
を備える。

上記のような差動装置を、以後、該型式の差動装置と
称する。

該型式の差動装置の１つの好適な実施例において、２
つの出力カム部材がそれぞれローラ要素軸受を介して入
力要素に係合する。

該型式の差動装置の１つの問題点は、一方のカム面の
傾斜面の対の数が他方のカム面のそれと異なるため、左
カーブと右カーブのコーナリングで差動装置のトルク比
が異なることである。

この問題の１つの解決法はカム従動子の数を増やして
トルク比の差を小さくすることである。しかしこの解決
法は、従動子の深さが一定のままであった場合それら従
動子の傾斜する傾向を大きくする。これは差動装置のス
トレスと摩耗を大きくする。

トルク比を変える他の方法はカム角度を小さくするこ
とである。しかしこの解決法も従動子に掛かる軸方向荷
重を大きくし、ストレスと摩耗は増大する。

本発明によれば、該型式の差動装置において、少なく
とも一方のカム出力部材が入力要素に摩擦係合する如き
差動装置が提供される。一方の出力部材の摩擦係合は、
左右コーナリング間のトルク比の均等化を助ける。両方
の出力部材が入力要素に摩擦係合した場合には差動装置
のトルク比は大きくなろう。

好適に、該一方のカム出力部材と入力要素との間の摩
擦係合は、他方のカム出力部材と入力要素との間の摩擦
係合と異なるものにされる。

好適に、一方のカム出力部材は、この一方のカム出力
部材と入力要素とのいずれか一方に固着し且つ他方に摩
擦係合するスラスト・ワッシャを介して、入力要素に摩
擦係合する。

好適に、一方のカム出力部材はｎ対の面を有し、他方
のカム出力部材はｎ−１対の面を有し、そしてｎ対の面
を有する該一方のカム出力部材が、他方の出力部材より
高い摩擦損失装置を介して入力要素に摩擦係合する。

そのような問題解決法は、通常前輪駆動差動装置より
も高いトルク比を必要とする後輪駆動差動装置に特に有
用である。

又本発明によれば、該型式の差動装置において、少な
くとも一方のカム出力部材が摩擦ワッシャを介して入力
要素に摩擦係合し、そしてこの摩擦係合が所要のトルク
比を得るように選択される如き差動装置が提供される。

次に添付図面を参照に本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明による差動装置の出力カム部材を通る
断面図、 第２図は第１図の差動装置の一部を破断した端面図、 第３図はカム面及びこれらカム面の間の所定位置に置
かれたカム従動子の展開図、そして、 第４図はカム従動子の概略端面図である。

第１図から第３図までに示されるように、差動装置10
は、周知のようにしてピニオン（図示せず）から駆動さ
れる歯車12の形の駆動入力ハウジングを備える。歯車12
はハブ13,14に駆動結合される。これらハブは、ハウジ
ング11内にネジ込み、それからカシメ、溶接、又は円周
上に間隔を置いたボルトで所定位置に錠止するような適
当な方法によってハウジング内に保持される。

２つの出力カム部材16,17はこれの中心にスプライン1
5を有し、これによって使用時に、ハブ13,14のボア18内
の出力軸（図示せず）を駆動する。ボア18はそれぞれの
内面にヘリカル給油溝19を備え、差動装置内へ潤滑油を
送給する。出力部材16,17は軸受50内で軸心Ａ周りでハ
ブ13,14に対し回転することができる。出力部材16,17は
それぞれにフランジ20,21を有し、これらフランジ上に
それぞれに波形面のカム22,23が形成されている。カム2
2は、第３図に詳細に示されるように、７対の相互に傾
斜したヘリカル面24,25で作られる環状ジグザグ面で構
成される。カム23も第３図に示される環状ジグザグ面で
構成されるが、このジグザグ面は８対の相互に傾斜した
ヘリカル面26,27で作られる。第１図に示されるように
波形カム面22は軸心Ａに対して角度Ｐで傾斜し、そして
波形カム面23は軸心Ａに対して角度P2で傾斜し、これら
２つのカム面は相互方向に収束する。カム22,23はｎ−
１対とｎ対の傾斜面を有する。その他にｎ−２とｎ、ｎ
−３とｎのような面の組合せも使えよう。

カム22,23の間に15個のカム従動子28が設置される。
これらカム従動子はそれぞれに控え状の長い形をし、２
組の相互に傾斜した端面29,30と32,33を有し、これら端
面は比較的長い側面34,35へ続く。他面29,30間の傾斜角
度Ｑはカム面24,25間の傾斜角度に対応し、そして端面3
2,33間の傾斜角度Ｓはカム面26,27間の傾斜角度に対応
する。第１図から明らかなように、端面29,30は又角度
Ｐで傾斜し、そして端面32,33も角度P2で傾斜してい
る。各カム従動子はこれを端部の方から見ると円弧形に
なっており、これによってそれらカム従動子は第２図に
示されるように一緒に組立てることができる。各カム従
動子の円弧幅は、それらの個数をnfとすれば、実質的に
360/nf度である。しかし必要であれば、それら従動子の
間に間隙スペース28′（第４図参照）を残すために、円
弧幅はそれより小さくしてもよい。

各カム従動子は、相互に傾斜した側面37,38を有する
長形の駆動ドッグ36を備える（第４図）。これら駆動ド
ッグ36は、入力ハウジング11に形成された円筒形の駆動
入力要素40の内周面に形成されたドッグと補合する形の
溝39内に小さな間隙36aを以って嵌合する。間隙36aは、
各従動子28の円弧形外周面28aが駆動入力要素40の内周
面40aに当ることができるようにすると、きっちり充分
なだけのものにされる。溝39は、少なくともこれに隣接
する従動子28の軸方向両端部を支持し、そして好適には
図示のようにその全長を支持するようにされる。

第２図と第３図から明らかなように、カム従動子の組
立ては好適に、隣合う従動子の側面34,35が相互に係合
又はぴったり隣接するように行われる。こうしてカム従
動子が収容されるスペースは最大限に利用され、それら
従動子は全てが一緒になって第２図に見られるような実
質に連続的且つコンパクトな環状の配列を作る。

駆動入力要素40を通して入力が加えられ、そしてこの
とき差動装置を備えた車輛が直線運転をしているとすれ
ば、カム従動子が荷重をカム面22,23へ加えて出力部材1
6,17を同じ速度で回転させる。第３図で明らかなよう
に、駆動荷重が方向Ｘに加えられると、最左側のカム従
動子の端面30,33が面24,26に駆動係合し、そしてそこか
ら１つ置きの同様にカム22,23に駆動係合する。しかし
それらの間にあるカム従動子の面はカム面に駆動係合し
ていない。

従動子28から傾斜面24,26に加えられる駆動力は第４
図に示される反作用力Ｆを作る。カム従動子の端面が角
度ＰとP2で傾斜しているので力の分力が作られる。図面
には角度Ｐを有するカム22についてのみ示す。力Ｆの分
力として外向きの力Ｇが生じ、これによって、従動子28
の駆動ドッグ36とこれに隣接する外周面部分40aとの間
のコーナーC1の好適には直ぐ近く又は近傍を通って半径
方向外方へ向かう合力Ｒが作られる。こうしてカム従動
子に掛かる荷重はこの従動子を駆動入力要素40のコーナ
C2に対して堅く楔止させ、これにより従動子がこれの縁
部Ｅを支点として傾斜することが防止される。

差動装置の作用は、駆動要素40を静止状態にあるもの
とし、そしてカム22,23に第３図に示されるように相互
に逆方向J,Kの回転運動を与えた場合を考えるとよく解
かる。図示の場合カム面26が左方向へ、そしてカム面24
が右方向へ動く。カム面26のその運動は従動子を軸方向
にカム22の方へ動かす。ここで両方のカム22,23と駆動
入力要素の全てに矢印Ｊ方向の追加の回転運動を与えれ
ば、カム22と23がそれぞれに要素40より高速及び低速で
回転することが解かる。２つのカム22,23及び駆動入力
要素40の間のその回転速度の差は、両カムのカム面の数
が異なることから作られるものである。従動子とカムと
の間には大きな摩擦量があるから、トルクは一方のカム
へ、他方のカムが滑り易い面上でスピンする車輪の車軸
に駆動結合されている場合でも、伝達される。これは従
来の差動装置にない非常な長所である。一方の車軸が他
方の車軸よりも高速で運動する結果、入力トルクが掛か
って軸方向へ動くカム従動子から加えられる荷重により
当該カムを通してその車輪に加えられる正味トルクは小
さくなる。この場合、他方のカムに加わる正味トルクは
大きくなり、そしてそれら２つの正味トルクの間の比は
角度Q,Sの値に応じて変わる。これら角度が大きければ
それだけ、従動子からカム面に加えられる軸方向荷重に
よるそれらカム面における摩擦も大きくなる。角度Q,S
は普通、面カムがカム従動子を軸方向に駆動するが、そ
れらカム従動子の軸方向運動だけが面カムを駆動するこ
とがないうように選択される。しかし必要であれば、角
度Q,Sはある程度の逆転性を備えるように選択すること
ができる。

既述のように、隣合うカム従動子は、その側面34,35
が非常に近く隣接するか又は相互に係合するように配置
され、カム面と駆動係合していない従動子28に加えられ
る駆動力がそれらに掛かる駆動荷重を上記相互係合面を
介して次の駆動従動子へ伝達するように配置される。
又、相互係合面の使用は更に、カム従動子がカムに対し
て傾斜するのを防止する。

面の相互係合は従動子の全長に亘って行われる。

コーナーにおける内側及び外側出力軸の２つの正味ト
ルクの間の所要なトルク比はある用例では他の用例の場
合より大きくされる。例えば3:1から5:1のような高いト
ルク差が必要な場合、これはカム従動子とカム面との間
の摩耗率の問題になろう。

カム出力部材14,17の一方と入力要素との間の摩擦係
合を大きくすることによって、ある差動装置におけるト
ルク比を大きくすることができる。更に、傾斜面26,27
の対の数がより大きいカム出力部材23を選択することに
よって、平均トルク差を大きくすることができ、そして
右側ターンと左側ターンとの間のトルク差の広がりを特
定レベルの摩擦係合まで小さくすることができる。

その点を超えると、摩擦係合の増大はトルクの広がり
を逆転させる。即ち、最大比は左側ターンから右側ター
ンへ移行し、そして広がりはそれ以後増大する。

第１図に示されるように、出力カム部材17と入力部材
14との間にスラスト・ワッシャ51（摩擦ワッシャ）が設
置され、このワッシャは必要であれば、カム23の所要の
軸方向位置を調整するためシム52上に支持される。

従動子によってカムに加えられる軸方向スラストはス
ラスト・ワッシャ51を通して入力部材14へ、そしてスラ
スト・ニードル・ワッシャ軸受52により入力部材13へ伝
達される。ここでもシム52を使って両カムの軸方向相対
位置を調整するようにできる。ベルビル・ワッシャ54
（このワッシャは第１図では平らな形に圧縮された状態
の所が示されている）が軸受ワッシャ55に対して作用
し、従動子28をカム22,23に堅く係合させるように押圧
する。カムに対する従動子の押圧は又、それら従動子28
に傾斜角度ＰとP2による半径方向外方向の力を生じさ
せ、バックラッシュを少なくするのを助ける。

ニードル・ワッシャ軸受53は、スラスト・ワッシャ51
より小さい摩擦係合のスラスト・ワッシャで代えてもよ
い。これは、より小さい摩擦係合を有する異なる材料を
使用すること、あるいは又、出力部材13に対してスラス
ト・ワッシャ51の半径方向内方向で作用する摩擦ワッシ
ャを使用することによって達せられよう。

第１図で見られるように、カム22,23の波形面の軸心
Ａに対する傾斜角度は相互に異なり、カム22の波形面は
角度Ｐで傾斜し、そしてカム23の波形面２は角度P2で傾
斜している。又端面29,30はカム22のヘリカル面24,25と
同じ角度で相互に傾斜し、そして端面32,33はカム23の
ヘリカル面26,27と同じ角度で相互に傾斜する。

面24,25間の傾斜角度が面26,27間のそれと異なってい
るから、カム22,23にスプライン止めされた出力軸間の
トルクの分割は、両カムが１つの方向に相対的に回転す
る場合と、その逆の方向に相対的に回転する場合とでは
違ったものになる。

角度ＰとP2の適当な選択によって、それら出力軸へ伝
達されるトルク比を変えることができることが知られて
いる。相互に異なる角度ＰとP2で傾斜するカム従動子27
の端面は又、差動装置の適正な組立てを助ける。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 35/04 F16H 48/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動装置において、１つの軸心周りで回転
   できる２つの出力カム部材（16,17）であって、これら
   出力カム部材はそれぞれに、複数対の相互に傾斜する面
   即ち傾斜面（24,25;26,27）で成る波形の単一の環状カ
   ム面（22,23）を有し、一方の該カム部材（16）が他方
   のカム部材（17）と異なる対の数の傾斜面を有し、これ
   らカム面（22,23）が軸心に対して収束する方向に所定
   角度（P,P2）傾斜して形成されるとともに、該カム面
   （22,23）に形成された傾斜面（24,25;26,27）のそれぞ
   れに係合する端面（29,30;32,33）を有する複数個のカ
   ム従動子（28）を有し、両該出力部材の相互に逆方向の
   回転はカム従動子を入力要素（11,40）に対して軸方向
   へ摺動するようにし、この入力要素は、各該カム従動子
   （28）の半径方向外部分（36）と係合し且つ該外部材を
   摺動可能に保持し、それら従動子を上記相互の逆方向の
   回転中に、周方向に両該出力カム部材に対して動かし、
   更に両該出力カム部材（16,17）は該相互に逆方向の回
   転をしているあいだ互いに離れる軸線方向の移動をしな
   いように支持される該差動装置に於いて、右側ターンを
   しているときの該出力カム部材のトルク出力比と左側タ
   ーンをしているときの該出力カム部材のトルク出力比と
   の間の差を減少させるため、より少ない数の対の傾斜面
   （24,25）を有する該出力カム部材（16）は、他の出力
   カム部材（17）よりも大きな摩擦力で該入力要素（11,4
   0）と摩擦係合していることを特徴とする差動装置。
2. 【請求項２】より多い数の対の傾斜面（26,27）を有す
   る出力カム部材（17）は、回転可能に入力要素および該
   より多い数の傾斜面を有する該出力カム部材の一つと固
   着しているスラスト・ワッシャ（51）を介して、該入力
   要素（11,40）と係合し、 他方の出力カム部材（16）は、回転要素スラスト軸受
   （53）を介して該入力要素に係合している、請求項１に
   よる差動装置。
3. 【請求項３】両方の出力カム部材（16,17）は、回転可
   能に入力要素およびそれぞれ出力カム部材の一つと固着
   しているスラスト・ワッシャを介して、入力要素（11,4
   0）と係合し、より多い数の対の傾斜面（26,27）を備え
   た出力カム部材（17）と協働するスラスト・ワッシャ
   は、他の出力カム部材（16）と協働するスラスト・ワッ
   シャよりも大きな摩擦係数を有する、請求項１による差
   動装置。
4. 【請求項４】弾性部材（54）は、入力要素（11,40）の
   一部と出力カム部材の一つ（16）との間で、該一つの出
   力カム部材を他の出力カム部材（17）に向かって押圧す
   るように作用する、請求項１から請求項３までのいずれ
   か１項による差動装置。
5. 【請求項５】弾性部材はベルビル・ワッシャ（54）であ
   る、請求項４による差動装置。
6. 【請求項６】入力要素は、出力カム部材（16,17）から
   延在している出力軸用のボア即ち穴（18）を備えたハウ
   ジング（40）を有し、 該ボアのそれぞれは、差動装置の潤滑用の給油通路（1
   9）を有する、請求項１から５までのいずれか１項によ
   る差動装置。
7. 【請求項７】請求項１から５までのいずれか１項による
   差動装置のトルク出力比を変える方法であって、 右側ターンをしてるときの該出力カム部材のトルク出力
   比と左側ターンをしているときの該出力カム部材のトル
   ク出力比との差を減少させるため、より少ない数の対の
   傾斜面（24,25）を備えた出力カム部材（16）を、他の
   出力カム部材（17）よりも大きな摩擦力で、入力要素
   （11,40）と摩擦係合させることを含む該方法。