JP3901809B2

JP3901809B2 - リミテッドスリップデフ

Info

Publication number: JP3901809B2
Application number: JP27263797A
Authority: JP
Inventors: 昇芦川; 国弘大澤; 正基鈴木; 修藤島
Original assignee: Yanagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Yanagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: JPH11108154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリミテッドスリップデフに係り、特に、速度および入力トルクに応じて差動制御を行なうことを可能としたリミテッドスリップデフに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等の車両においては、エンジン等の駆動機関からトランスミッションを介して出力される駆動力をタイヤ等の車輪側に適正に伝達するためのデファレンシャルが用いられている。
【０００３】
図４はこのような従来のデファレンシャルを示したもので、このデファレンシャル３０は、図示しないトランスミッションのケーシング３１の内部に配設されたデフケース３２を有しており、このデフケース３２は、軸受３３により回転自在に支持されている。このデフケース３２の外周部には、トランスミッションの出力ギアに噛合されるリングギア３４が一体に固着されており、前記デフケース３２には、一対の車輪駆動軸３５，３５の一端がその回転軸がデフケース３２の回転軸と一致するように取付けられている。
【０００４】
また、デフケース３２の内部には、前記各車輪駆動軸３５の端部にそれぞれ取付けられたサイドギア３６およびこれら各サイドギア３６に噛合される一対のピニオン３７からなるデファレンシャル機構３８が配設されており、前記各ピニオン３７は、デフケース３２の内部に前記車輪駆動軸３５の回転軸と直交する方向に位置決めされたピニオンシャフト３９の両端部に取付けられるようになっている。
【０００５】
さらに、前記デフケース３２の外周には、検出用ギア４０が一体に配設されており、この検出用ギア４０には、スピードメータギア４１が噛合されるようになっている。
【０００６】
このような従来のデファレンシャル３０においては、エンジン等の駆動機関からトランスミッションに伝達された駆動力は、トランスミッションの出力ギアからデファレンシャル３０のリングギア３４に伝達され、これにより、リングギア３４とデフケース３２とが回転軸を中心として一体に回転し、デフケース３２の内部に配設されたデファレンシャル機構３８を介して車輪駆動軸３５を駆動するようになっている。
【０００７】
ところで、前記デファレンシャルにおいては、雪道、ぬかるみ等極端に滑りやすい路面において、走行中に片側の車輪が空転すると、車体の走行安定性を欠いたり、停止時においては、片側の車輪が空転すると、発進することができなくなってしまう。
【０００８】
このような不都合を回避するため、従来から、リミテッドスリップデフが用いられており、このリミテッドスリップデフは、前記デファレンシャル機構の内部に別個の機構として設けられるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来のリミテッドスリップデフにおいては、デファレンシャルと別個の機構として設けるものであるため、部品数の増加を招き、装置の大型化を招いてしまうという問題を有している。しかも、通常のデファレンシャルを用いるものであるため、ギアの噛み合いによるノイズが発生したり、摩耗粉が発生してしまうという不都合を有している。また、速度および入力トルクに応じて差動制御を行なうためには、複雑な制御が必要となり、幅広いセッティングを行なうことができないという問題を有している。
【００１０】
本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、ギアの噛み合いを利用することなく、速度および入力トルクに応じた適正な差動制御を行なうことができ、しかも、装置の小型軽量化を図ることのできるリミテッドスリップデフを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に記載の発明に係るリミテッドスリップデフは、トランスミッションの出力回転により回転駆動されるデフケースの内部に、一対の車輪駆動軸の端部がそれぞれ接続されるドライブカムをその外側面が前記デフケースの内部端面に接するように配設するとともに、これら各ドライブカムの内側面に周方向に連続する凹凸面を形成し、前記各ドライブカムの間に環状のピストンキャリアを前記デフケースと一体に回転駆動するように配設し、前記ピストンキャリアに前記車輪駆動軸の軸方向と平行な複数の保持孔を周方向に所定間隔をもって形成し、これら各保持孔の内部に先端部に前記各ドライブカムの凹凸面に当接するボールカムを配設してなる一対のピストンをそれぞれ配設し、これら各ピストンの間にわずかな間隙をもって各ピストン側に往来自在となるようにオイルを充填したことを特徴とするものである。
【００１２】
この請求項１に記載の発明によれば、トランスミッションの出力回転によりデフケースが回転駆動されると、ピストンキャリアも一体に回転され、この回転力をボールカムを介してドライブカムに伝達することにより、車輪駆動軸を駆動するようになっている。
【００１３】
そして、一方の車輪駆動軸に負荷がかかると、この車輪駆動軸に取付けられたドライブカムに負荷がかかり、このドライブカムの凹凸面により、ボールカムを押圧する力が加わるため、ボールカムを介してピストンを移動させようとするが、前記間隙によるオリフィス効果により、保持孔の内部に速度に応じたオイルの油圧が発生し、この油圧により、ピストン軸の移動が制限され、速度に感応した差動制御を行なうことができる。
【００１４】
また、デフケースに回転力が付与されると、ピストンキャリアがボールカムとともに回転され、このボールカムの回転力によりボールカムが各ドライブカムの凹凸面の斜面に押圧力が加わり、この押圧力の分力により、各ドライブカムに入力トルクに応じた外側に向かう力が加わり、前記ドライブカムとデフケースの内面との摩擦により入力トルクに感応した差動制御を行なうことができるものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記各保持孔の内部ほぼ中央に、内径が小径とされた保持フランジを形成するとともに、この保持フランジに両端部に前記各ピストンが取付けられるピストン軸を保持孔の軸方向に沿って移動自在に保持し、前記保持フランジとピストン軸との間にわずかな間隙を形成し、この間隙により、前記オイルが前記各ピストン側に往来できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
この請求項２に記載の発明によれば、保持フランジとピストン軸との間にわずかな間隙を形成し、この間隙により、前記オイルが前記各ピストン側に往来できるようにしているので、前記間隙により適正にオリフィス効果を得ることができ、油圧による適正な差動制御を行なうことができるものである。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記１つの保持孔における各ピストンを、前記ピストンキャリアの周方向に互い違いにオフセットして配設するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
この請求項３に記載の発明によれば、１つの保持孔における各ピストンを、前記ピストンキャリアの周方向に互い違いにオフセットして配設するようにしているので、前記各ドライブカムの位相がずれた場合でも、ドライブカムの凹凸面の斜面に対して常時複数のボールカムを当接させることができ、適正なトルク伝達を行なうことができるものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記各保持孔のうち同一のオフセットを有するとともに、前記ドライブカムの凹凸面の同一傾斜面に当接するボールカムが装着された各保持孔同士を連通させるための連通孔を形成したことを特徴とするものである。
【００２０】
この請求項４に記載の発明によれば、各保持孔のうち同一のオフセットを有するとともに、ドライブカムの凹凸面の同一傾斜面に当接するボールカムが装着された各保持孔同士を連通させるための連通孔を形成するようにしているので、ボールカム、ピストン等の組立時における高さ位置調整等を行なうことなく、各保持孔の内部のオイルの圧力を等しくすることができ、差動制御時に均一なトルク伝達を行なうことができるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１から図３を参照して説明する。
【００２２】
図１および図２は本発明に係るリミテッドスリップデフの実施の一形態を示したもので、本実施形態のリミテッドスリップデフ１は、図示しないトランスミッションのケーシングの内部に配設されたデフケース２を有しており、このデフケース２は、テーパ軸受３により回転自在に支持されている。このデフケース２の外周部には、トランスミッションの出力ギア（図示せず）に噛合されるリングギア４がデフケース２の回転軸と平行な方向に締付けられるボルト５により一体に固着されており、前記デフケース２には、一対の車輪駆動軸６，６の一端がその回転軸がデフケース２の回転軸と一致するように配設されている。
【００２３】
また、デフケース２の内部であって前記各車輪駆動軸６の端部には、それぞれ環状のドライブカム７，７がその外側面が前記デフケース２の内部端面に接するように取付けられており、これら各ドライブカム７の内側面には、周方向に連続する凹凸面８が形成されている。また、前記デフケース２の内部の前記各ドライブカム７の間には、環状のピストンキャリア９が配設されており、このピストンキャリア９は、その一部が前記デフケース２の内面に係合されて前記デフケース２と一体に回転駆動されるようになされている。このピストンキャリア９には、前記車輪駆動軸６の軸方向と平行に延在する複数の保持孔１０が周方向に所定間隔をもって形成されており、この保持孔１０の内部中央には、内径が小径とされた保持フランジ１１が形成されている。さらに、この保持フランジ１１には、ピストン軸１２が保持孔１０の軸方向に沿って移動自在に保持されており、このピストン軸１２の両端部には、外周面が前記保持孔１０の内面に摺接する一対のピストン１３がそれぞれ取付けられている。これら各ピストン１３の先端部には、前記ドライブカム７の凹凸面８にころがり接触するように当接される球状のボールカム１４が配設されている。
【００２４】
また、図３に示すように、前記各ピストン１３は、ピストン軸１２に対してピストンキャリア９の周方向に互い違いにオフセットされており、本実施形態においては、一方向にオフセットされたピストン１３と他方向にオフセットされたピストン１３とをそれぞれ周方向に２つずつ交互に配置するようになっている。ボールカム１４は、ドライブカム７の凹凸面８の斜面に当接することにより、適正なトルク伝達を行なうことができるものであるが、本実施形態のようにピストン軸１２に対して各ピストン１３をオフセットして取付けることにより、前記各ドライブカム７の位相がずれた場合でも、ドライブカム７の凹凸面８の斜面に対して常時複数のボールカム１４を当接させることができるものである。なお、本実施形態においては、上記ピストン１３は、オフセット方向の異なるピストン１３を周方向に２つずつ交互に配置するようにしたが、この配置に限定されるものではなく、ドライブカム７の凹凸面８の凹凸の数、傾斜角度等の要素に応じて、１つずつあるいは３つ以上毎に交互に配置するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記保持孔１０の内部であって前記保持フランジ１１を挟んでピストン１３の間部分には、オイル１５が充填されており、本実施形態においては、前記保持フランジ１１とピストン軸１２との間には、わずかな間隙１６が形成されており、この間隙１６により、前記オイル１５は、前記保持フランジ１１の両側に往来できるようになされている。さらに、本実施形態においては、前記各保持孔１０のうち同一のオフセットを有するとともに、ドライブカム７の凹凸面８の同一傾斜面に当接するボールカム１４が装着された各保持孔１０同士を連通させるための連通孔１７が形成されており、この連通孔１７により、各保持孔１０の内部のオイル１５の圧力を等しくするようになっている。
【００２６】
さらに、本実施形態においては、前記デフケース２の外周には、速度検出用ギア１８が形成されており、この速度検出用ギア１８には、デフケース２の回転数を取出すスピードメータギア１９が噛合されるようになっている。
【００２７】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２８】
本実施形態においては、エンジン等の駆動機関からトランスミッションに伝達された駆動力は、トランスミッションの出力ギアからリミテッドスリップデフ１のリングギア４に伝達され、これにより、リングギア４とデフケース２とが回転軸を中心として一体に回転する。このデフケース２の回転により、ピストンキャリア９も一体に回転され、この回転力をボールカム１４を介してドライブカム７に伝達することにより、車輪駆動軸６を駆動するようになっている。
【００２９】
そして、一方の車輪駆動軸６に負荷がかかると、この車輪駆動軸６に取付けられたドライブカム７に負荷がかかり、このドライブカム７の凹凸面８により、ボールカム１４を押圧する力が加わる。そのため、ボールカム１４を介してピストン１３およびピストン軸１２を移動させようとするが、前記オイル１５の油圧により、ピストン軸１２の移動が制限されることになる。
【００３０】
すなわち、車輪駆動軸６の回転速度が速いと、ドライブカム７の凹凸面８を介してボールカム１４に大きい力が加わるため、ピストン軸１２が移動しようとした場合に、前記保持フランジ１１に形成された間隙１６によるオリフィス効果により、保持孔１０の前記力が加わったボールカム１４側の内部に大きい油圧が発生し、これにより、ピストン軸１２の移動が大きく制限されることになる。一方、車輪駆動軸６の回転速度が遅いと、ドライブカム７の凹凸面８を介してボールカム１４に加わる力が小さいため、オリフィス効果も小さく、保持孔１０の内部の油圧も小さくなり、これにより、ピストン軸１２の移動の制限も小さくなる。このように本実施形態においては、車輪駆動軸６の回転速度に応じてピストン軸１２の移動の制限を変化させることができるので、速度に感応した差動制御を行なうことができる。
【００３１】
この場合に、本実施形態においては、連通孔１７を設けるようにしているので、ボールカム１４、ピストン１３、ピストン軸１２の組立時における高さ位置調整等を行なうことなく、各保持孔１０の内部のオイル１５の圧力を等しくすることができ、差動制御時に均一なトルク伝達を行なうことができる。
【００３２】
また、デフケース２に回転力が付与されると、ピストンキャリア９がボールカム１４とともに回転され、このボールカム１４の回転力によりボールカム１４が各ドライブカム７の凹凸面８の斜面に押圧力が加わり、この押圧力の分力により、各ドライブカム７に入力トルクに応じた外側に向かう力が加わり、前記ドライブカム７とデフケース２の内面との摩擦により入力トルクに感応した差動制御を行なうことができる。このとき、リングギア４を介してデフケース２に入力される入力トルクが大きい場合は、ドライブカム７に加わる分力が大きいため、前記ドライブカム７とデフケース２の内面との摩擦力が大きくなる。逆に、入力トルクが小さいと、ドライブカム７に加わる分力が小さいことから、前記ドライブカム７とデフケース２の内面との摩擦力が小さくなる。
【００３３】
この場合に、例えば、粘性等オイル１５の特性を変化させたり、前記保持フランジ１１の間隙１６の寸法を変化させることにより、速度に応じた差動制御特性を変化させることが可能である。
【００３４】
さらに、ドライブカム７のカム面の傾斜角度を変化させることにより、トルクバイアスレシオを変更することができ、また、前記ドライブカム７の外側面あるいは前記デフケース２の内部端面の表面粗さを変化させて、ドライブカム７とデフケース２とが接触する場合の摩擦力を変化させることにより、トルクバイアスレシオを変更することができる。さらに、前記ドライブカム７の外側面あるいは前記デフケース２の内部端面の研磨目等の形状に方向性を持たせることにより、左右旋回時や加減速時におけるトルクバイアスレシオを変更することができる。
【００３５】
したがって、本実施形態においては、車輪駆動軸６の回転速度に応じてピストン軸１２の移動の制限を変化させることができるので、速度に感応した差動制御を行なうことができるとともに、ドライブカム７に加わる分力により、前記ドライブカム７とデフケース２の内面との摩擦力を変化させることができるので、入力トルクに感応した差動制御を行なうことができる。その結果、極端に滑りやすい路面において片車輪がスリップした場合等のように、入力トルクがわずかしか伝達できない場合でも、発進性および走行安定性を高めることができ、さらに、高速時の直進安定性、コーナリング時における姿勢コントロール性を高めることができる。
【００３６】
また、ボールカム１４を用いてドライブカム７に対するころがり接触によりトルク伝達を行なうようにしているので、常にフリクションが発生し、バックラッシュを除去してノイズの発生を著しく低減させることができ、しかも、機構の動作時に摩耗粉の発生が少ないので、例えば、異物を嫌うオートマチックトランスミッションにも内蔵することが可能となる。
【００３７】
さらに、オイル１５の特性、保持フランジ１１とピストン軸１２との間隙１６の寸法、ドライブカム７の凹凸面８の傾斜角度、ドライブカム７とデフケース２との摩擦力等を変更することにより、幅広いセッティングが可能である。
【００３８】
しかも、従来のように、デファレンシャルとリミテッドスリップデフ１とを別個の機構として設けるものでないため、構造が簡単であり、製造が容易で、しかも、装置の小型軽量化を図ることができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明に係るリミテッドスリップデフは、速度および入力トルクに感応した差動制御を行なうことができるので、極端に滑りやすい路面においても、発進性および走行安定性を高めることができ、さらに、高速時の直進安定性、コーナリング時における姿勢コントロール性を高めることができる。また、ボールカムを用いてドライブカムに対するころがり接触によりトルク伝達を行なうようにしているので、ノイズの発生を著しく低減させることができ、しかも、機構の動作時に摩耗粉の発生が少なくすることができる。さらに、オイルの特性、間隙寸法、ドライブカムの凹凸面の傾斜角度、ドライブカムとデフケースとの摩擦力等を変更することにより、幅広いセッティングが可能である。しかも、従来のように、デファレンシャルとリミテッドスリップデフとを別個の機構として設けるものでないため、構造が簡単であり、製造が容易で、しかも、装置の小型軽量化を図ることができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明は、保持フランジとピストン軸との間にわずかな間隙を形成し、この間隙により、前記オイルが前記各ピストン側に往来できるようにしているので、前記間隙により適正にオリフィス効果を得ることができ、油圧による適正な差動制御を行なうことができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明は、各ピストンを互い違いにオフセットして配設するようにしているので、各ドライブカムの位相がずれた場合でも、ドライブカムの凹凸面の斜面に対して常時複数のボールカムを当接させることができ、適正なトルク伝達を行なうことができる。
【００４３】
請求項４に記載の発明は、連通孔により、ボールカム、ピストン等の組立時における高さ位置調整等を行なうことなく、各保持孔の内部のオイルの圧力を等しくすることができ、差動制御時に均一なトルク伝達を行なうことができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリミテッドスリップデフの実施の一形態を示す断面図
【図２】図１に示すリミテッドスリップデフの側面図
【図３】本発明のリミテッドスリップデフのドライブカムと各ボールカムとの関係を示す説明図
【図４】従来のデファレンシャルを示す断面図
【符号の説明】
１リミテッドスリップデフ
２デフケース
６車輪駆動軸
７ドライブカム
８凹凸面
９ピストンキャリア
１０保持孔
１１保持フランジ
１２ピストン軸
１３ピストン
１４ボールカム
１５オイル
１６間隙
１７連通孔

Claims

トランスミッションの出力回転により回転駆動されるデフケースの内部に、一対の車輪駆動軸の端部がそれぞれ接続されるドライブカムをその外側面が前記デフケースの内部端面に接するように配設するとともに、これら各ドライブカムの内側面に周方向に連続する凹凸面を形成し、前記各ドライブカムの間に環状のピストンキャリアを前記デフケースと一体に回転駆動するように配設し、前記ピストンキャリアに前記車輪駆動軸の軸方向と平行な複数の保持孔を周方向に所定間隔をもって形成し、これら各保持孔の内部に先端部に前記各ドライブカムの凹凸面に当接するボールカムを配設してなる一対のピストンをそれぞれ配設し、これら各ピストンの間にわずかな間隙をもって各ピストン側に往来自在となるようにオイルを充填したことを特徴とするリミテッドスリップデフ。
前記各保持孔の内部ほぼ中央に、内径が小径とされた保持フランジを形成するとともに、この保持フランジに両端部に前記各ピストンが取付けられるピストン軸を保持孔の軸方向に沿って移動自在に保持し、前記保持フランジとピストン軸との間にわずかな間隙を形成し、この間隙により、前記オイルが前記各ピストン側に往来できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のリミテッドスリップデフ。
前記１つの保持孔における各ピストンを、前記ピストンキャリアの周方向に互い違いにオフセットして配設するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリミテッドスリップデフ。
前記各保持孔のうち同一のオフセットを有するとともに、前記ドライブカムの凹凸面の同一傾斜面に当接するボールカムが装着された各保持孔同士を連通させるための連通孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載のリミテッドスリップデフ。