JP3694075B2

JP3694075B2 - コーンクラッチおよびこれを備えたディファレンシャル装置

Info

Publication number: JP3694075B2
Application number: JP30294695A
Authority: JP
Inventors: 伸司山崎
Original assignee: 栃木富士産業株式会社
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2015-11-21
Also published as: JPH09144770A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーンクラッチおよびこれを差動制限機構として備えたディファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭４７−１０４８４号公報に図６ようなディファレンシャル装置２０１が記載されている。このディファレンシャル装置２０１は、デフケ−ス２０３に固定されたピニオンシャフト２０５と、このピニオンシャフト２０５上に回転自在に支持されたピニオンギヤ２０７と、このピニオンギヤ２０７と噛み合う一対のサイドギヤ２０９，２１１とからなるベベルギヤ式の差動機構２１３と、差動制限用の一対のコーンクラッチ２１５，２１７などを備えている。
【０００３】
コーンクラッチ２１５，２１７は一対のクラッチ部材２１９，２２１とデフケ−ス２０３との間に形成されており、これらのクラッチ部材２１９，２２１はサイドギヤ２０９，２１１と共に各車軸２２３，２２５に軸方向移動自在にスプライン連結されている。また、クラッチ部材２１９，２２１のコーン部（摺動部）２１９ａ，２２１ａには潤滑用の油溝２１９ｂ，２２１ｂが形成されている。駆動力伝達時には、クラッチ部材２１９，２２１はサイドギヤ２０９，２１１から軸方向外方へ押圧されて、デフケ−ス２０３と摩擦係合している。
【０００４】
デフケ−ス２０３がリングギヤ２２７を介してエンジンにより回転駆動されると、駆動力はピニオンシャフト２０５とピニオンギヤ２０７を経てサイドギヤ２０９，２１１（車軸２２３，２２５）に分配される。車軸２２３，２２５間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ２０７が自転を始め、駆動力は車軸２２３，２２５間に差動分配される。このとき、コーンクラッチ２１５，２１７のコーン部２１９ａ，２２１ａには相対回転が生じ、摩擦抵抗力により車軸２２３，２２５間の差動は制限される。また、コーン部２１９ａ，２２１ａは油溝２１９ｂ，２２１ｂから導入されたオイルによって潤滑される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成により、クラッチ部材２１９，２２１にはコーン部２１９ａ，２２１ａと油溝２１９ｂ，２２１ｂとの加工を施すが、どちらを後工程にして加工しても油溝２１９ｂ，２２１ｂの縁部にはバリが生じるため、バリを除去する工程が必要となり加工が面倒である。また、初期にバリを除去しても、作動の継続によりコーン部２１９ａ，２２１ａが摩耗したときに、摩耗により油溝２１９ｂ，２２１ｂの縁部にやはりバリが生じる。このバリは作動時にコーン部２１９ａ，２２１ａのかじりや焼き付き発生の要因となるものであり、ディファレンシャル装置２０１の耐久性を損なう恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、コーンクラッチの耐焼き付き性の向上およびこのクラッチを備えたディファレンシャル装置の提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内外各側の部材が円錐台形状の動力伝達部を有し、駆動側と従動側との間の動力伝達を断続するコーンクラッチであって、前記部材のうちの一側部材の動力伝達部が、円錐台の軸直角断面において楕円の一部形状からなる接触部を周方向に複数個備えると共に各接触部の中間に非接触部を備え、該接触部が他側部材の動力伝達部に摺動接触することを特徴とする。
【０００８】
したがって、接触部が楕円の一部形状からなるので、接触部にはエッジ部は生じない。また、各接触部の中間の非接触部が潤滑用油路としての役割を果たすので、コーンクラッチの耐焼き付き性が向上する。これにより接触部の摺動が安定し、コーンクラッチの耐久性が向上する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、内外各側の部材が円錐台形状の動力伝達部を有し、駆動側と従動側との間の動力伝達を断続するコーンクラッチであって、
前記部材のうちの一側部材の動力伝達部が、円錐台の軸直角断面において円に接し、かつ該円の半径と異なる半径の円弧からなる接触部を周方向に複数個備えると共に各接触部の中間に非接触部を備え、該接触部が他側部材の動力伝達部に摺動接触することを特徴とする。
【００１０】
したがって、請求項１記載の発明と同等の作用・効果が得られる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケ−スと、デフケ−スの回転を一対のサイドギヤを介して車軸側に分配する差動ギヤ機構と、デフケ−スとサイドギヤとの間に形成されサイドギヤの噛み合い反力を受けて摺動し前記差動ギヤ機構の差動を制限するコーンクラッチとを備えたディファレンシャル装置であって、前記差動を制限するコーンクラッチが、請求項１または２に記載のコーンクラッチであることを特徴とする。
【００１２】
したがって、一対のサイドギヤ間に駆動抵抗差が生じると駆動力は差動ギヤ機構によりサイドギヤに差動分配されるが、このときコーンクラッチは摺動し、その摩擦抵抗により差動は制限される。この摺動時、コーンクラッチは請求項１または２記載の発明と同等に作用するので、ディファレンシャル装置の差動制限作用が安定し、耐久性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１〜図３により説明する。図１は本実施形態のコーンクラッチを備えたディファレンシャル装置の全体断面図であり、図２は図１のサイドギヤのＡ−Ａ矢視図である。図３はコーンクラッチの要部拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、このディファレンシャル装置１のデフケース（外側部材）３はデフケ−ス本体５とカバー７とがボルト（図示せず）により結合されて構成され、そのボス部５ａ，７ａの外周部５ｂ，７ｂにて図示しないデフキャリアにベアリングを介して回転自在に支持されている。また、デフケース３には図示しないリングギヤが固定され、このリングギヤを介してデフケース３はエンジンにより回転駆動される。そして、上記デフキャリアにはオイル溜りが形成され、ディファレンシャル装置１は油浴潤滑される。また、上記ボス部５ａ，７ａの内周には螺旋状の油溝５ｃ，７ｃが形成されている。一方、デフケース３の外周側には開口５ｄ，７ｄが形成されている。
【００１５】
また、デフケース３には、その回転軸に直交してピニオンシャフト９が固定され、ピニオンシャフト９はデフケース３と一体に回転する。デフケース３の内部には、このピニオンシャフト９を挟んで一対の出力側サイドギヤ（内側部材）１１，１３がデフケース３と同軸に対向配置されている。また、ピニオンシャフト９上には一対のピニオンギヤ１５が回転自在に支持され、サイドギヤ１１，１３と噛み合っている。ピニオンギヤ１５の受けるスラストは背面のデフケース３が受けている。また、サイドギヤ１１，１３の内周には左右の車軸（図示省略）がそれぞれスプライン連結される。サイドギヤ１１，１３はこの車軸上を移動可能に配置されている。こうして、差動ギヤ機構が構成されている。
【００１６】
図１および図２に示すように、サイドギヤ１１，１３外周の動力伝達部としてのコーン部１７，１７は軸方向外方に円錐の頂点を有し、かつ円錐軸に直角の断面が楕円状に形成されている。すなわち、コーン部１７，１７は、軸直角断面において、楕円の長径部形状からなる接触部１７ａを周方向に２個備え、その頂部１７ｃが後述するデフケース３側の対向円錐面と接触する。各接触部１７ａの中間の短径部（非接触部）１７ｂは接触しない。
【００１７】
一方、このコーン部１７に対向するデフケース３の内周には、上記頂部１７ｃの円錐母線に沿い、かつ軸直角断面が頂部１７ｃに外接する円形である円錐面（動力伝達部）１９，１９が形成されている。こうして、デフケース３の円錐面１９はコーン部１７の頂部１７ｃ（円錐母線）と接触する。そして、その接触時に円錐面１９は短径部１７ｂとは接触しないので、円錐面１９と短径部１７ｂとの間に軸方向に延びる２つの三日月形柱状の隙間が生じ、この隙間が油路２１となる。こうして、サイドギヤ１１，１３側のコーン部１７とデフケース３側の円錐面１９とがコーンクラッチ２３を構成している。
【００１８】
なお、上記とは逆にデフケース３側の軸直角断面を楕円に形成してもよく、その場合は楕円の短径部形状からなるデフース３側の短径部が接触部となってサイドギヤ１１，１３側と接触し、デフース３側の長径部が非接触部となる。
【００１９】
サイドギヤ１１，１３の背面とデフケース３との間にはオイル通路２５，２５が設けられ、これらのオイル通路２５，２５はボス部５ａ，７ａ内周の油溝５ｃ，７ｃと、コーンクラッチ２３，２３部の油路２１と、デフケース３の開口５ｄ，７ｄとを連通している。
【００２０】
なお、サイドギヤ１１，１３の断面楕円形のコーン部１７は、数値制御による旋削または鍛造等により形成することができる。
【００２１】
つぎに、このコーンクラッチ２３およびこれを備えたディファレンシャル装置１の作用を説明する。
【００２２】
リングギヤを介してエンジンの駆動力がデフケース３に入力されると、駆動力はピニオンシャフト９、ピニオンギヤ１５およびサイドギヤ１１，１３を経て左右の車軸に分配される。このとき、サイドギヤ１１，１３はピニオンギヤ１５との噛み合いによりスラストを受けて車軸上を外方へ移動し、そのコーン部１７がデフケース３の円錐面１９に押圧される。左右の車軸間に駆動抵抗差がなければ、サイドギヤ１１，１３はピニオンギヤ１５と共にデフケース３と一体に回転し、コーンクラッチ２３は締結されている。
【００２３】
左右の車軸間に駆動抵抗差が生じると、ピニオンギヤ１５の自転によりサイドギヤ１１，１３間の相対回転が許容される。このとき、デフケース３は左右のサイドギヤ１１，１３の回転数の平均の回転数で回転するので、コーンクラッチ２３に相対回転が生じ、コーン部１７と円錐面１９とが摺動する。そして、摩擦力がサイドギヤ１１，１３とデフケース３間の差動に抵抗するため、つまりサイドギヤ１１，１３間の差動に抵抗するため、左右のサイドギヤ１１，１３（左右の車軸）は差動回転しつつ差動制限を受ける。こうして、例えば悪路を走行する車両の一側の車輪（車軸）がスリップしても、他側の車輪ではコーンクラッチ２３の摩擦抵抗による駆動力が付加され車両の走破性が向上される。
【００２４】
上記のコーンクラッチ２３の摺動時、コーン部１７の頂部１７ｃにはエッジ部がなく、また短径部１７ｂとは滑らかに接続しているので、油路２１中のオイルが頂部１７ｃ（摺動部）に入り易い。したがって潤滑が良好で、その摺動（差動制限作用）は安定している（図３参照）。また油路２１への潤滑オイルの導入は、図１に示すように、ボス部５ａ，７ａの油溝５ｃ，７ｃからサイドギヤ背面のオイル通路２５を経て、または開口５ｄ，７ｄを経て容易に導入される。そして、摺動部を潤滑したオイルは、さらにピニオンギヤ１５の噛み合い部およびその背面部を潤滑する。
【００２５】
こうして本実施形態によれば、サイドギヤ１１，１３のコーン部１７に油路２１を形成しているので、前記従来例のような油溝の加工を行わなくとも、バリが初期になく、また作動後にも生じないため、コーンクラッチ２３のかじりや焼き付きの恐れが解消される。
【００２６】
また、コーン部１７（三日月形柱状の油路２１）の小径側から大径側への潤滑オイルの導入が容易である。さらに、コーン部１７が楕円形状であるため、頂部１７ｃは滑らかに摺接する。これらにより、潤滑オイルが油路２１から頂部１７ｃに入り込み易いため油膜が形成され易い。その結果コーンクラッチ２３の耐焼き付き性が向上する。
【００２７】
これにより、コーンクラッチ２３の摩擦力が安定し、耐久性が向上すると共に、これを備えたディファレンシャル装置１の差動制限作用が安定し、耐久性が向上する。
【００２８】
つぎに、本発明の第２実施形態を図４および図５により説明する。図４は本実施形態のコーンクラッチを備えたディファレンシャル装置１０１の全体断面図であり、図５は図４のサイドギヤのＢ−Ｂ矢視図である。
【００２９】
本実施形態はコーンクラッチのコーン部の断面形状が上記第１実施形態と異なる。したがって、相違部以外の部材には上記第１実施形態と同一符号を付して、重複する説明は省略する。
【００３０】
サイドギヤ（内側部材）１１１，１１３外周のコーン部（動力伝達部）１１７は、図４および図５に示すように、軸方向外方に円錐の頂点を有する円錐台状で、かつ軸直角断面が花びら状に形成されている。すなわち、コーン部１１７は、軸直角断面において円に内接し、かつその円の半径よりも小さい半径の円弧からなる接触部１１７ａを周方向に５個放射状に備え、この接触部１１７ａの頂部１１７ｃ（最大径部）が後述するデフケース３の対向円錐面１１９と接触する。そして、各接触部１１７ａの中間の凹部（非接触部）１１７ｂは接触しない。
【００３１】
一方、この花びら状のコーン部１１７に対向するデフケース３の内周には、接触部１１７ａの頂部１１７ｃの円錐母線に沿い、かつ軸直角断面が円形の円錐面１１９が形成されている。したがって、コーン部１１７の各頂部１１７ｃ（各母線）がデフケース３の円錐面１１９と接触する。そして、接触時には、コーン部１１７の各凹部１１７ｂにおいては軸方向に延びる略三日月形柱状の隙間が生じ、この隙間が油路１２１となる。こうして、サイドギヤ１１１，１１３側のコーン部１１７とデフケース３側の円錐面１１９とがコーンクラッチ１２３を構成している。
【００３２】
なお、上記とは逆に、デフケース３側を花びら状に形成してもよく、その場合には、デフケース３側の接触部の円弧は、円錐軸に向って凸の円弧となり、その頂部がサイドギヤ１１１，１１３側のコーン部と接触する。そして、隣接する頂部の中間部が非接触部となる。
【００３３】
本実施形態の上記凹部１１７ｂは適当な曲率をもって連続する形状に形成してもよい。また、接触部１１７ａの個数も５個に限定されるものではない。また、サイドギヤ１１１，１１３のコーン部１１７は、数値制御による旋削または鍛造等により形成することができる。
【００３４】
このような構成により、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同等の作用・効果が得られるうえに、サイドギヤ１１１，１１３の接触部１１７ａの数が増加しているので接触部の面圧が軽減され耐摩耗性が一層向上する。
【００３５】
なお、上記いずれの実施形態でも、本発明のコーン部形状をサイドギヤ側に適用して例示したが、サイドギヤやデフケース以外の別部材に本発明のコーン部形状を適用し、コーンクラッチを構成してもよいことは勿論である。その場合、本発明の形状をプレス加工にて形成することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、コーンクラッチの接触部が楕円の一部形状からなるので、接触部にはエッジ部は生じない。また、各接触部の中間の非接触部が潤滑用油路としての役割を果たすので、コーンクラッチの耐焼き付き性が向上する。これにより接触部の摺動が安定し、コーンクラッチの耐久性が向上する。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、コーンクラッチの接触部が円弧からなる点のみが請求項１記載の発明と相違するので、請求項１記載の発明と同等の効果が得られる。
【００３８】
請求項３に記載の発明によれば、差動を制限するコーンクラッチに請求項１または２記載の発明による効果が得られるので、ディファレンシャル装置の差動制限作用が安定し、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のディファレンシャル装置の全体断面図である。
【図２】図１のサイドギヤのＡ−Ａ矢視図である。
【図３】第１実施形態のコーンクラッチの要部拡大図である。
【図４】第２実施形態のディファレンシャル装置の全体断面図である。
【図５】図４のサイドギヤのＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３デフケース（外側部材）
９ピニオンシャフト
１１，１３，１１１，１１３サイドギヤ（内側部材）
１５ピニオンギヤ
１７，１１７コーン部（動力伝達部）
１７ａ，１１７ａ接触部
１７ｂ短径部（非接触部）
１７ｃ，１１７ｃ頂部
１９，１１９デフケースの円錐面（動力伝達部）
２１，１２１三日月形柱状の油路
２３，１２３コーンクラッチ
１１７ｂ凹部（非接触部）

Claims

内外各側の部材が円錐台形状の動力伝達部を有し、駆動側と従動側との間の動力伝達を断続するコーンクラッチであって、
前記部材のうちの一側部材の動力伝達部が、円錐台の軸直角断面において楕円の一部形状からなる接触部を周方向に複数個備えると共に各接触部の中間に非接触部を備え、該接触部が他側部材の動力伝達部に摺動接触することを特徴とするコーンクラッチ。
内外各側の部材が円錐台形状の動力伝達部を有し、駆動側と従動側との間の動力伝達を断続するコーンクラッチであって、
前記部材のうちの一側部材の動力伝達部が、円錐台の軸直角断面において円に接し、かつ該円の半径と異なる半径の円弧からなる接触部を周方向に複数個備えると共に各接触部の中間に非接触部を備え、該接触部が他側部材の動力伝達部に摺動接触することを特徴とするコーンクラッチ。
エンジンの駆動力により回転駆動されるデフケ−スと、デフケ−スの回転を一対のサイドギヤを介して車軸側に分配する差動ギヤ機構と、デフケ−スとサイドギヤとの間に形成されサイドギヤの噛み合い反力を受けて摺動し前記差動ギヤ機構の差動を制限するコーンクラッチとを備えたディファレンシャル装置であって、
前記コーンクラッチが、請求項１または２に記載のコーンクラッチであることを特徴とするディファレンシャル装置。