JP3748012B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動制限機構を備えたデファレンシャル装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
この種のデファレンシャル装置は、例えば車両の駆動系に利用されており、周知のようにエンジンから伝達される回転力によりデフケースを回転させ、ケース内で公転するピニオンギアを介して左右のサイドギアから駆動輪に回転力を振り分けると共に、コーナリング時等のように駆動輪に内輪差が生じているときには、ピニオンギアの自転により左右の駆動輪を差動させて内輪差を許容するように構成されている。そして、コーナリング中に内輪側の接地荷重が減少してスリップを誘発した場合等には駆動力が逃げてしまうことから、左右の駆動輪の差動を制限する必要があり、このためにデファレンシャル装置には差動制限機構が組み込まれている。
【０００３】
差動制限機構は、例えばデフケースとサイドギアとの間に設けられたメインクラッチの接続状態を調整して、エンジンの回転力の一部をメインクラッチを介してサイドギア側に伝達することにより差動を制限している。メインクラッチの接続状態を調整するための駆動源として、従来の機械式の差動制限機構ではエンジンの回転力を利用しており、デフケースの回転に伴ってピニオンギアが公転したときに、ピニオン軸のカム面によりプレッシャリングを介してメインクラッチを押圧操作して、その接続状態を調整している。
【０００４】
ところが、この差動制限機構では、カム面の角度に応じてメインクラッチへの押圧力（換言すれば、クラッチの接続状態）が一義的に決定されることから、差動制限を車両の走行状態に応じてきめ細かく調整できないという欠点があった。
そこで、例えば特開平７−３０５７５４号公報に記載のように、駆動源として電磁石を利用した電磁式の差動制限機構が提案されている。この差動制限機構では、電磁石の吸引力によりパイロットクラッチを接続してデフケースの回転をカム機構に伝達し、その回転力をカム機構によりスラスト力に変換してメインクラッチを押圧するように構成されている。そして、電磁石の励磁を制御することで、常に適切な押圧力をメインクラッチに作用させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁石が発揮する吸引力はごく小さいものであり、上記した電磁式の差動制限機構では得られたスラスト力をカム機構で倍力しているものの、十分な押圧力をメインクラッチに作用させることができなかった。押圧力を増加するには、電磁石の吸引力増大やクラッチ面積拡大等が考えられるが、コンパクト化が要求されるこの種の装置では限界があり、結果として必要な差動制限作用を確保することができないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、十分に強力で、且つ制御性が高い差動制限作用を発揮することができるデファレンシャル装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、入力部に入力された回転力を一対の出力部に差動を許容して伝達する差動機構と、差動機構による差動を接続状態に応じて制限可能な主クラッチ機構と、入力部に入力された回転力を第１のカム機構を介して主クラッチ機構の作動方向に変換して主クラッチ機構を接続操作する機械式差動制限機構と、電磁アクチュエータの駆動力により副クラッチ機構を接続操作し、副クラッチ機構の接続状態に応じて入力部に入力された回転力を第２のカム機構を介して主クラッチ機構の作動方向に変換して主クラッチ機構を接続側に操作することで第 1 のカム機構の作動による作動制限作用を強める電磁式差動制限機構とを備えたものである。従って、入力部に入力される回転力を用いて十分な差動制限作用が奏されると共に、電磁アクチュエータの駆動力を用いて制御性の高い差動制限作用が奏され、しかも、双方の差動制限機構が共通のクラッチ機構を利用することから、装置の大型化が未然に防止される。
請求項２の発明では、請求項１において、第１のカム機構が、入力部と主クラッチ機構との間に設けられるとともに、第２のカム機構が、副クラッチ機構と出力部の一方との間に設けられたものである。従って、簡易な構造で電磁アクチュエータの駆動による十分な作動制限力が得られる。
請求項３の発明では、請求項１または２において、主クラッチ機構が、一方のクラッチ板が第１のカム機構に設けられ、他方のクラッチ板が入力部に設けられているものである。従って、簡易な構造で電磁アクチュエータの駆動による十分な作動制限力が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したデファレンシャル装置の一実施形態を説明する。
本実施形態のデファレンシャル装置は車両の駆動系に搭載されたものであり、内部に組み込まれた差動制限機構により左右の駆動輪の差動を適宜制限するように構成されている。図１はデファレンシャル装置の断面図であり、デファレンシャル装置１は図示しないデフキャリア内に配置されて、その一側に固定された入力部としてのリングギア２をプロペラシャフト３のピニオンギア４に噛合させて、プロペラシャフト３を介して入力されるエンジンの回転力により、リングギア２と共にデファレンシャル装置１全体が回転するようになっている。
【０００９】
デファレンシャル装置１のデフケース５は左側より、左側サイドケース６、メインケース７、サブケース８、デフリング９、及び右側サイドケース１０から構成されている。メインケース７は車幅方向（図の左右方向）に延びる円筒状をなして、その左端を閉鎖するように左側サイドケース６が配設されている。両ケース６，７は互いのフランジ部６ａ，７ａを重合させた状態で図示しないボルトにて固定され、このフランジ部６ａ，７ａに前記リングギア２が固定されている。サブケース８は円筒状をなしてメインケース７の右側に外嵌・固定され、そのサブケース８には右方に連続するようにデフリング９が外嵌・固定され、更に、そのデフリング９の右端を閉鎖するように右側サイドケース１０が固定されている。
【００１０】
左右のサイドケース６，１０には車幅方向に沿った軸先Ｌ上に軸受孔６ｂ，１０ａが形成され、それぞれ出力部としての左右のデフシャフト１１が回転可能に支持されている。各デフシャフト１１の外端はデフケース５から左右に突出して、それぞれ図示しないドライブシャフトを介して左右の駆動輪が連結され、又、各デフシャフト１１の内端にはデフケース５内でそれぞれサイドギア１２がスプライン結合されている。
【００１１】
一方、デフケース５内には軸線Ｌと直交するようにピニオン軸１３が固定され、このピニオン軸１３の両端に回転可能に支持されたピニオンギア１４は、常に左右のサイドギア１２と噛合している。従って、プロペラシャフト３からエンジンの回転力が入力されると、ピニオンギア４及びリングギア２を介してデフケース５が回転し、内部で軸線Ｌを中心としてピニオンギア１４が公転して、左右のサイドギア１２を介して駆動輪を回転駆動させると共に、駆動輪間の内輪差はピニオンギア１４の自転により許容される。そして、本実施形態では、以上のサイドギア１２、ピニオン軸１３、ピニオンギア１４によって差動機構Ｄが構成されている。
【００１２】
前記メインケース５の内周とピニオンギア１４の外周との間にはプレッシャリング２１が配設され、このプレッシャリング２１はピニオン軸１３を間に挟んで左右に分割されている。図２は図１のII-II線断面図であり、両プレッシャリング２１の対向面には、それぞれピニオン軸１３の両端との干渉を避けるようにカム面２２が形成され、各カム面２２は略四角状に配列してピニオン軸１３の周囲を取り囲んでいる。ピニオン軸１３の外周には各カム面２２に対応して面取り部２３が形成され、通常時のプレッシャリング２１はピニオン軸１３を挟んだ状態で相互に当接し、このとき各面取り部２３はカム面２２に対して面接触している。そして、上記のようにデフケース５と共に内部のピニオン軸１３が回転すると、その面取り部２３がカム面２２に対して矢印Ａ方向に圧接して、両プレッシャリング２１を離間させるように矢印Ｂ方向のスラスト力を発生させる。そして、ピニオン軸１３とプレッシャリング２１により第１のカム機構が構成されている。
【００１３】
左右のプレッシャリング２１の外面側（対向面と反対側）にはそれぞれ押圧面２１ａが形成され、これらの押圧面２１ａと対向するように左側サイドケース６には受圧面６ｃが、メインケース７の右端部には受圧面７ｂが形成されている。各押圧面２１ａと受圧面６ｃ，７ａとの間にはそれぞれ主クラッチ機構としてのメインクラッチ２４が配設され、これらのメインクラッチ２４は、メインケース７の内周と係合するアウタプレート２４ａ、及び左右のサイドギア１２の外周と係合するインナプレート２４ｂを交互に重合させて構成されている。上記のようにスラスト力を受けて両プレッシャリング２１が離間すると、左右のメインクラッチ２４は押圧操作され、そのメインクラッチ２４の接続状態に応じてデフケース５の回転力がサイドギア１２側に伝達される。そして、本実施形態では、以上のピニオン軸１３、プレッシャリング２１によって機械式作動制限機構Ｍが構成されている。
【００１４】
前記右側サイドケース１０の右方位置には、ベアリング３１を介して電磁アクチュエータとしてのリング状の電磁石３２が回転可能に外嵌され、この電磁石３２はデフケース５の回転時においても静止保持されて図示しない配線を介して電力供給される。右側サイドケース１０はスチール等の磁性材料で製作されると共に、その内周側と外周側とを区画するようにステンレス等の非磁性材料からなるリング１０ａが鋳込まれている。右側サイドケース１０の左方には、スナップリング３３にて位置規制されたアーマチャー３４が配設され、このアーマチャー３４と右側サイドケース１０に形成された受圧面１０ｃとの間には、副クラッチ機構としてのパイロットクラッチ３５が配設されている。そして、電磁石３２の励磁時には、右側サイドケース１０の内周側と外周側との間でアーマチャー３４を経由する磁束が形成され、この磁束の作用によってアーマチャー３４が吸引されてパイロットクラッチ３５を押圧操作する。
【００１５】
一方、前記右側のサイドギア１２の右方には第１のカムリング３６が配設され、この第１のカムリング３６は右側のデフシャフト１１に外嵌されてスプライン結合している。第１のカムリング３６の左側には押圧面３６ｂが形成され、この押圧面３６ｂは、前記メインケース７の受圧面７ｂの内周側に位置して右側のメインクラッチ２４と対応し、通常時には受圧面７ｂより僅かに右方側に退避している。第１のカムリング３６には第２のカムリング３７が回転可能に外嵌されており、両カムリング３６，３７の対向面には周方向の複数箇所にカム凹部３６ａ，３７ａが形成されて、対向するカム凹部３６ａ，３７ａ内にはそれぞれボール３８が挟持されている。そして、第１のカムリング３６、第２のカムリング３７及びボール３８により第２のカム機構が構成されている。
【００１６】
前記パイロットクラッチ３５は、前記デフリング９の内周と係合するアウタプレート３５ａ、及び第２のカムリング３７の外周と係合するインナプレート３５ｂを交互に重合させて構成されている。上記のようにアーマチャー３４にてパイロットクラッチ３５が押圧操作されると、そのパイロットクラッチ３５の接続状態に応じてデフケース５の回転力が第２のカムリング３７側に伝達される。その結果、両カムリング３６，３７に位相ずれが生じ、カム凹部３６ａ，３７ａの作用によりボール３８を介して左方へのスラスト力が発生して、第１のカムリング３６が僅かに左方に移動される。第１のカムリング３６の押圧面３６ｂはメインケース７の受圧面７ａより突出して右側のメインクラッチ２４を押圧操作し、このとき、プレッシャリング２１を介して左側のメインクラッチ２４も押圧操作される。尚、カム凹部３６ａ，３７ａは第２のカムリング３７の回転をスラスト力に変換するだけでなく、倍力作用も奏する。そして、本実施形態では、以上の電磁石３２、アーマチャー３４、パイロットクラッチ３５、第１のカムリング３６、第２のカムリング３７、ボール３８によって電磁式作動制限機構Ｅが構成されている。
【００１７】
次に、以上のように構成されたデファレンシャル装置１の作用を説明する。
エンジンの回転力はプロペラシャフト３を介してデフケース５に伝達され、デフケース５の回転に伴って内部のピニオンギア１４が軸線Ｌを中心として公転し、サイドギア１２、デフシャフト１１、ドライブシャフトを介して左右の駆動輪が回転駆動されて車両を走行させる。又、コーナリング時等のように駆動輪に内輪差が生じているときには、ピニオンギア１４の自転により左右の駆動輪を差動させて内輪差を許容する。
【００１８】
このようにエンジンからの回転力が駆動輪に伝達されて車両の走行が行われているとき、ピニオン軸１３の面取り部２３がプレッシャリング２１のカム面２２に圧接してスラスト力を発生させ、両プレッシャリング２１により左右のメインクラッチ２４が押圧されて接続側に操作される。従って、デフケース５の回転力の一部はピニオンギア１４を介することなくメインクラッチ２４を経てサイドギア１２に伝達され、結果として差動機構Ｄによる差動が制限される。即ち、このときには機械式作動制限機構Ｍにより従来の機械式の差動制限装置と同様の機能が奏されて、エンジンの回転力を利用して十分な押圧力をメインクラッチ２４に作用させて、十分な差動制限作用を得ることができる。
【００１９】
ここで、このときの右側のメインクラッチ２４はプレッシャリング２１により右方側、つまり電磁式作動制限機構Ｅ側に向けて押圧されるが、その押圧力はメインケース７の受圧面７ｂに受け止められるため、押圧力が電磁式作動制限機構Ｅの構成部品に直接作用することが防止されて、その破損等のトラブルを未然に回避可能となる。
【００２０】
一方、以上の走行時において電磁石３２が励磁されると、磁束の作用によってアーマチャー３４が吸引されてパイロットクラッチ３５を押圧操作する。その結果、デフケース５の回転力が第２のカムリング３７側に伝達されて位相ずれが生じ、カム凹部３６ａ，３７ａの作用によりボール３８を介してスラスト力が発生して、第１のカムリング３６の押圧面３６ｂにより左右のメインクラッチ２４が押圧操作される。つまり、上記した機械式作動制限機構Ｍのみによって差動制限作用を得ている状態に比較して、電磁式差動制限機構Ｅによりメインクラッチ２４の接続状態はより接続側に操作されて、その差動制限が一層強められる。
【００２１】
そして、この電磁式差動制限機構Ｅでは、電磁石３２の励磁状態を制御することによってメインクラッチ２４の接続状態をきめ細かに調整可能なため、例えば、コーナリングに伴って内輪側の接地荷重が減少してスリップを誘発したとき、或いは悪路で片輪がスリップしたとき等には、そのスリップ状態に応じて電磁石３２にてメインクラッチ２４の接続状態を加減し、的確な差動制限でもって速やかにスリップを抑制することができる。
【００２２】
以上のように本実施形態のデファレンシャル装置は、機械式差動制限機構Ｍによる十分な差動制限作用と、電磁式差動制限機構Ｅによる制御性の高い差動制限作用とを兼ね備えており、双方の欠点を補い合ってあらゆる走行状態で的確な差動制限を実現することができる。
しかも、電磁式差動制限機構Ｅには専用のメインクラッチを備えることなく、第１のカムリング３７に発生したスラスト力を機械式差動制限機構Ｍのメインクラッチ２４に伝達して差動制限作用を得ている。従って、両差動制限機構Ｍ，Ｅに個別にメインクラッチ２４を設けた場合に比較して、装置の大型化を未然に防止して良好な車両への搭載性を確保することができる。
【００２３】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではなく、例えば、差動機構Ｄ、機械式作動制限機構Ｍ、電磁式差動制限機構Ｅを構成する各部品のレイアウトを変更したり、或いはプレッシャリング２１のカム面２２やカムリング３６，３７のカム凹部３６ａ，３７ａを形状変更して、差動制限作用の特性を変えたりしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明のデファレンシャル装置によれば、入力部への回転力を用いた機械式差動制限機構により十分な差動制限作用を得ると共に、電磁アクチュエータの駆動力を用いた電磁式差動制限機構により制御性の高い差動制限作用を得るため、双方の欠点を補い合ってあらゆる条件下で的確な差動制限を実現することができ、しかも、共通のクラッチ機構を利用することにより装置の大型化を未然に防止して、良好な搭載性を確保することができる。
請求項２，３の発明のデファレンシャル装置によれば、請求項１に加えて、簡易な構造で電磁アクチュエータの駆動による十分な作動制限力が得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のデファレンシャル装置を示す断面図である。
【図２】ピニオン軸とプレッシャリングとの関係を示す図１のII-II線断面図である。
【符号の説明】
２ リングギア（入力部）
１１ デフシャフト（出力部）
１３ ピニオン軸（第１のカム機構）
２１ プレッシャリング（第１のカム機構）
２４ メインクラッチ（主クラッチ機構）
３２ 電磁石（電磁アクチュエータ）
３５ パイロットクラッチ（副クラッチ機構）
３６ 第１のカムリング（第２のカム機構）
３７ 第２のカムリング（第２のカム機構）
３８ ボール（第２のカム機構）
Ｄ 差動機構
Ｍ 機械式作動制限機構
Ｅ 電磁式作動制限機構

Claims (3)

1. 入力部に入力された回転力を一対の出力部に差動を許容して伝達する差動機構と、
   前記差動機構による差動を接続状態に応じて制限可能な主クラッチ機構と、
   前記入力部に入力された回転力を第１のカム機構を介して前記主クラッチ機構の作動方向に変換して該主クラッチ機構を接続操作する機械式差動制限機構と、
   電磁アクチュエータの駆動力により副クラッチ機構を接続操作し、該副クラッチ機構の接続状態に応じて前記入力部に入力された回転力を第２のカム機構を介して前記主クラッチ機構の作動方向に変換して該主クラッチ機構を接続側に操作することで前記第 1 のカム機構の作動による作動制限作用を強める電磁式差動制限機構と
   を備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
2. 前記第１のカム機構は、前記入力部と前記主クラッチ機構との間に設けられるとともに、
   前記第２のカム機構は、前記副クラッチ機構と前記出力部の一方との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載のデファレンシャル装置。
3. 前記主クラッチ機構は、一方のクラッチ板が前記第１のカム機構に設けられ、他方のクラッチ板が前記入力部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のデファレンシャル装置。

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