JP3989578B2 - ディファレンシャル装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に用いられるディファレンシャル装置に関し、特にその配分駆動力の制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置として、例えば特開平８−４０１０３号公報に図４のスケルトン図に示すようなものが、また特開平８−２１４９２号公報に図５のスケルトン図に示すようなものが記載されている。
【０００３】
図４（第１従来例）は四輪駆動車のリヤデフを示し、このリヤデフ１０１ではエンジンからの駆動力がドライブピニオン１０３を経てデフケース１０５に固定されたリングギヤ１０７に入力される。ベベルギヤ式差動機構１０９の左右のサイドギヤ１１１，１１３はそれぞれ左右の出力軸１１５，１１７に連結されると同時に、制御機構１１９の入力ギヤ１２１がデフケース１０５に連結され、入力ギヤ１２１はピニオンギヤ１２３と噛み合っている。ピニオンギヤ１２３は隣接のピニオンギヤ１２５，１２７と一体に形成され、ピニオンギヤ１２５，１２７はそれぞれ第１、第２のサンギヤ１２９，１３１と噛み合う。増速側の第１サンギヤ１２９と減速側の第２サンギヤ１３１とがそれぞれトルク容量可変型カップリング１３３，１３５に入力され、一体化された各カップリング１３３，１３５を経て右出力軸１１７に伝達される。このとき、カップリング１３３または１３５の作動による摩擦トルクが第１サンギヤ１２９、ピニオンギヤ１２５およびピニオンギヤ１２３、入力ギヤ１２１を経て、または第２サンギヤ１３１、ピニオンギヤ１２７およびピニオンギヤ１２３、入力ギヤ１２１を経て、逆にデフケース１０５に伝達される。こうして、増速または減速されたカップリング１３３，１３５のいずれかが駆動力伝達状態になることにより左右の出力軸１１５，１１７間の駆動力配分が制御される。
【０００４】
図５（第２従来例）は上記第１従来例と同様に左右の出力軸２０３，２０５間の駆動力配分を制御する目的の前輪駆動車のフロントデフ２０１を示す。このフロントデフ２０１では、エンジン２０７からの駆動力が入力ギヤ２０９と噛み合うダブルピニオンのプラネタリギヤ式フロントデフ２０１のリングギヤ２１１に入力される。そして、左出力軸２０３に固定された第２のサンギヤ２１５と噛み合う２列のピニオンギヤ２１９，２１７、第１のサンギヤ２１３およびピニオンキャリア２２１を経て右出力軸２０５へ出力される。
【０００５】
一方、差動機構２２３のサンギヤ２２５に連結された左出力軸２０３には第２のサンギヤ２１５と、その左方に配置されたダブルピニオンのプラネタリギヤ機構２２７のリングギヤ２２９とが固定され、第２のサンギヤ２１５と噛み合うピニオンギヤ２１９を支持するキャリア部材２３１にはその回転を直接減速する減速用クラッチ２３３が配置されると共に、プラネタリギヤ機構２２７を介して増速する増速用クラッチ２３５が配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のリヤデフ１０１では、制御機構１１９に３列のピニオンギヤ１２３，１２５，１２７が設けられていること、また後者のフロントデフ２０１では第１、第２のサンギヤ２１３，２１５およびプラネタリギヤ機構２２７のやはり３列のギヤ列が設けられているために、軸方向スペースが大きくなるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、軸方向スペースを大きくせずに、駆動力配分制御が可能なディファレンシャル装置の提供を課題とする。
【０００８】
【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、キャリアケース内の一方側に回転可能に収容されエンジンからの駆動力を一対の出力側サイドギヤに配分するベベルギヤ式差動機構と、前記キャリアケース内に差動機構に隣接して収容され該差動機構のデフケースに連結された入力ギヤの回転を増速する増速機構および減速する減速機構を並列に備える増減速機構と、前記キャリアケースに取り付けられ増減速機構の各入力側ギヤと各出力側ギヤとの連結を断続する増速用クラッチおよび減速用クラッチと、前記各クラッチを断続操作する各アクチュエータとを備え、前記増減速機構に隣接する側のサイドギヤに連結された出力軸が該増減速機構の入力ギヤの中空軸心部を貫通して配置されると共に該増減速機構の各出力側ギヤと噛み合う出力ギヤを固着してなり、前記入力ギヤと前記出力ギヤは前記出力軸上に配置され、前記増速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記増速用クラッチとが前記出力軸に平行な第１の軸線上に配置され、前記減速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記減速用クラッチとが前記出力軸に平行な第２の軸線上に配置され、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とは互いに異なる軸線で平行に配置され、前記増速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、前記減速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、
前記入力ギヤと前記各入力側ギヤとの中心距離と、前記出力ギヤと前記各出力側ギヤとの中心距離とが等しく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
したがって、増減速機構は各入力側ギヤと各出力側ギヤとの２列配置の構成であるので、前記従来例の３列のギヤ配列の構成と異なり、増減速機構と共にディファレンシャル装置の軸方向長さを小さく抑えることができ、装置の軽量化もできる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、キャリアケース内の一方側に回転可能に収容されエンジンからの駆動力を一対の出力軸ギヤに配分する遊星ギヤ式差動機構と、
前記キャリアケース内に差動機構に隣接して収容され該差動機構の一方側の出力軸ギヤに連結された入力ギヤの回転を増速する増速機構および減速する減速機構を並列に備える増減速機構と、前記キャリアケースに取り付けられ増減速機構の各入力側ギヤと各出力側ギヤとの連結を断続する増速用クラッチおよび減速用クラッチと、前記各クラッチを断続操作する各アクチュエータとを備え、
前記差動機構の他方側の出力軸ギヤに連結された出力軸が該増減速機構の入力ギヤの中空軸心部を貫通して配置されると共に該増減速機構の各出力側ギヤと噛み合う出力ギヤを固着してなり、前記入力ギヤと前記出力ギヤは前記出力軸上に配置され、前記増速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記増速用クラッチとが前記出力軸に平行な第１の軸線上に配置され、前記減速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記減速用クラッチとが前記出力軸に平行な第２の軸線上に配置され、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とは互いに異なる軸線で平行に配置され、前記増速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、前記減速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、前記入力ギヤと前記各入力側ギヤとの中心距離と、前記出力ギヤと前記各出力側ギヤとの中心距離とが等しく設定されていることを特徴とする。
【００１１】
したがって、差動機構および増減速機構の入力ギヤの駆動部材が請求項１の構成と相違するだけであるので、請求項１の発明と同等の作用・効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１、図２により説明する。図１は本実施形態のディファレンシャル装置のスケルトン図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００１７】
ドライブピニオン５がキャリアケース３に回転可能に取り付けられ、エンジンの駆動力はこのドライブピニオン５と噛み合うリングギヤ７に入力される。リングギヤ７は、キャリアケース３の左半部（一方側）にベアリング９，９を介して回転可能に支持されたベベルギヤ式差動機構であるリヤデフ１のデフケース１１に固定されている。
【００１８】
デフケース１１内には、ピニオンシャフト１３が固定され、ピニオンシャフト１３上にはピニオンギヤ１５が回転可能に支持され、そしてピニオンギヤ１５とそれぞれ噛み合う出力側のサイドギヤ１７，１９が左右に対向して配置されている。左のサイドギヤ１７には左出力軸２１を介して左車輪２５が連結され、右のサイドギヤ１９は後述する増減速機構３１側に位置し、このサイドギヤ１９に連結された右出力軸２３は増減速機構３１の入力ギヤ３３（後述）を貫通して右方へ延び、右車輪２７に連結されている。
【００１９】
また、キャリアケース３にはリヤデフ１の右方に隣接して増減速機構３１が収容され、デフケース１１に連結された中空軸を有する入力ギヤ３３（本実施形態では歯数３０枚）が右出力軸２３上にベアリング３５を介して回転可能に支持されている。増減速機構３１は増速機構３７と減速機構３９とからなり、さらに各機構３７，３９は入力側ギヤ４１，４５と出力側ギヤ４３，４７と後述する各油圧式多板クラッチ５３，５３などからなる。この入力側ギヤ４１，４５（本実施形態では、歯数はそれぞれ１６枚と１７枚）は上記の入力ギヤ３３と噛み合っている。
【００２０】
増速機構３７と減速機構３９の各入力側ギヤ４１，４５の軸部４１ａ（第１の軸線）、４５ａ（第２の軸線）は共にキャリアケース３の右端壁３ａから右方へ突出している。また、入力側ギヤ４１，４５の右隣には、中空軸部を有する出力側ギヤ４３，４７（本実施形態では、歯数はそれぞれ１７枚と１６枚）が同軸に相対回転可能に配置されている。そして、これらの出力側ギヤ４３，４７が共に右出力軸２３に固定された出力ギヤ４９（本実施形態では歯数３０枚）と噛み合っている。
【００２１】
なお、各入力側ギヤ４１，４５と各出力側ギヤ４３，４７とは転位歯切により歯数を１枚変えて形成しているので、入力ギヤ３３と各入力側ギヤ４１，４５との中心距離と、出力ギヤ４９と各出力側ギヤ４３，４７との中心距離は等しくしてある。
【００２２】
また、入力ギヤ３３と各入力側ギヤ４１，４５の軸方向位置は、図１に示す位置よりもリヤデフ１側へ（左方へ）寄せて、装置全体の軸方向スペースを小さくするよう配置することが可能である。
【００２３】
さらに、キャリアケース３の右端壁３ａには、クラッチケース５１に収容されユニット化された増減速用の各油圧式多板クラッチ５３，５３（以下クラッチと略称する）が取り付けられている。各クラッチ５３のクラッチドラム５５は上記増速機構３７と減速機構３９の各入力側ギヤ４１，４５の軸部４１ａ，４５ａに一体回転するよう固定されている。各クラッチドラム５５には、回転方向に係止されたアウタプレート５７と、出力側ギヤ４３，４７に回転方向に係止されたインナディスク５９とが交互に配置されている。そして、各クラッチ５３の駆動力伝達を断続する油圧アクチュエータ６１，６１が右端に配置されている。各油圧アクチュエータ６１の押圧力（クラッチ５３の伝達トルク）は無段階に制御可能である。
【００２４】
図２に示すように、各クラッチ５３，５３を収容するクラッチケース５１は、キャリアケース３の斜め上部にＶ字状配置となるように取り付けられている。各クラッチ５３のユニット化により油圧アクチュエータ６１の作動およびクラッチケース５１内の潤滑にはオートマチックトランスミッション油（ＡＴＦ）が用いられ、増減速機構３１およびリヤデフ１の潤滑にはハイポイドギヤ油が用いられる。
【００２５】
つぎに、このディファレンシャル装置の作用を説明する。
【００２６】
エンジンの駆動力がデフケース１１に入力されると、その駆動力はサイドギヤ１７，１９から左右の各出力軸２１，２３へ配分されると同時に、増減速機構３１の入力ギヤ３３が増速機構３７と減速機構３９の各入力側ギヤ４１，４５を駆動する。増速用と減速用の両クラッチが開放されている場合は、リヤデフ１は常時左右の出力軸２１，２３に等しい駆動力を伝達する。
【００２７】
今、増速用のクラッチ５３が油圧アクチュエータ６１により締結され、減速用のクラッチ５３が開放されると、増速機構３７が増速比１７／１６で右出力軸２３（右車輪２７）を増速しようとする。油圧アクチュエータ６１の押圧力（クラッチの伝達トルク）を調整することにより増速機構３７による増速量を無段階に調整することができる。これに対応して右出力軸２３の駆動力は増加し、その分左出力軸２５の駆動力は減少する。
【００２８】
増速用のクラッチ５３を締結したときに左右出力軸２１，２３に配分される駆動力はつぎの式により表わされる。
【００２９】
ＴR ＝（Ｔi ／２）＋（Ｔc ）−（Ｔc ／２）
ＴL ＝（Ｔi ／２）−（Ｔc ／２）
ここに、ＴR ：右出力軸２３の配分トルク
ＴL ：左出力軸２１の配分トルク
Ｔi ：リヤデフ１（リングギヤ７）の入力トルク
Ｔc ：増速用クラッチ５３の締結により生じる右出力軸２３（出力ギヤ４９）の増速トルク
車両が左旋回時に上記のように増速用のクラッチ５３を締結すると車体を旋回内側（左内側）に向けようとする旋回力が増加するので、アンダステア状態になるのを防止でき、旋回性能を向上することができる。
【００３０】
また、左車輪２５が摩擦係数が小さく滑り易い路面上にある場合の発進時には、滑りにくい右車輪２７への配分トルクを上記のように増加させることにより発進が容易になる。
【００３１】
つぎに、減速用のクラッチ５３が油圧アクチュエータ６１により締結され、増速用のクラッチ５３が開放されると、減速機構３９が減速比１７／１６で右出力軸２３（右車輪２７）を減速しようとする。油圧アクチュエータ６１の押圧力（クラッチの伝達トルク）を調整することにより減速機構３９による減速量を無段階に調整することができる。これに対応して、右出力軸２３の駆動力は減少し、その分左出力軸２１の駆動力は増加する。
【００３２】
減速用のクラッチ５３を締結したときに左右出力軸２１，２３に配分される駆動力はつぎの式により表わされる。
【００３３】
ＴR ＝（Ｔi ／２）−（Ｔc ）＋（Ｔc ／２）
ＴL ＝（Ｔi ／２）＋（Ｔc ／２）
ここに、ＴR ：右出力軸２３の配分トルク
ＴL ：左出力軸２１の配分トルク
Ｔi ：リヤデフ１（リングギヤ７）の入力トルク
Ｔc ：減速用クラッチ５３の締結により右出力軸２３（出力ギヤ４９）に生じる減速トルク
車両の旋回状態や発進時の路面の状態に応じて減速用のクラッチ５３を締結操作することにより、上記の増速用のクラッチ５３の締結操作と同様の作用・効果が得られる。
【００３４】
こうして、本実施例によれば、増減速機構３１は各入力側ギヤ４１，４５と各出力側ギヤ４３，４７との２列のギヤ配列の構成であるので、前記従来例の３列のギヤ配列の構成と異なり、増減速機構３１と共にディファレンシャル装置の軸方向長さを小さく抑えることができ、軽量化も可能である。
【００３５】
また、油圧式多板クラッチ５３により伝達トルクを無段階に調整できるので、各出力軸２１，２３への駆動力配分を無段階にきめ細かく調整することができる。
【００３６】
そして、各クラッチ５３をユニットに構成しているので、クラッチ５３の組み付けおよびその後の整備が容易になると共に、キャリアケース３への組み付け位置選定の自由度が大きく、本実施形態のように斜め上部に配置できるので、キャリアケース３の下部への張り出しを防止できる。これにより、路面からの突起物に衝突する危険を避けられる。
【００３７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図３により説明する。図３は本実施形態のディファレンシャル装置のスケルトン図である。
【００３８】
このディファレンシャル装置は、差動機構が上記第１実施形態と相違し、その他の構成は第１実施形態と同様である。したがって、同様機能の部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
キャリアケース３の左半部（一方側）に遊星ギヤ式差動機構であるリヤデフ７１のインタナルギヤ７３がベアリング９，９を介して回転可能に支持されている。インタナルギヤ７３の外周にはリングギヤ７が固定され、別途キャリアケース３に回転可能に支持されたドライブピニオン５と噛み合っている。エンジンの駆動力はこのドライブピニオン５を経てリングギヤ７に入力される。
【００４０】
インタナルギヤ７３内にはこれと噛み合う複数のピニオンギヤ７５を回転可能に支持するピニオンキャリア（一方側の出力軸ギヤ）７７が同軸に配置され、さらにその内部に同軸にサンギヤ（他方側の出力軸ギヤ）７９が配置されピニオンギヤ７５と噛み合っている。
【００４１】
そして、ピニオンキャリア７７の左キャリア７７ａが左出力軸２１に連結され、左車輪２５を駆動する。ピニオンキャリア７７の右キャリア７７ｂの中空ボス部７７ｃが右隣の増減速機構３１側に延出している。中空ボス部７７ｃの先端には増減速機構３１の入力ギヤ３３が固定されている。
【００４２】
一方、サンギヤ７９に右出力軸２３が連結され、右出力軸２３はピニオンキャリア７７の右キャリア７７ｂに形成された中空ボス部７７ｃの軸心部を貫通してキャリアケース３の右端壁３ａから右方へ延出し、右車輪２７を駆動する。
【００４３】
このような構成により、本実施例によれば、リヤデフ７１以外の増減速機構３１、油圧式多板クラッチ５３のユニット化および油圧アクチュエータ６１の構成は上記第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同等の作用・効果が得られる。
【００４４】
【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、増減速機構は各入力側ギヤと各出力側ギヤとの２列配置の構成であるので、前記従来例の３列のギヤ配置の構成と異なり、増減速機構と共にディファレンシャル装置の軸方向長さを小さく抑えることができ、軽量化も可能である。
【００４５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明発明と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のスケルトン図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】第２実施形態のスケルトン図である。
【図４】第１従来例のスケルトン図である。
【図５】第２従来例のスケルトン図である。
【符号の説明】
１ リヤデフ（ベベルギヤ式差動機構）
３ キャリアケース
１１ デフケース
１７，１９ サイドギヤ
２１ 左出力軸
２３ 右出力軸
３１ 増減速機構
３３ 入力ギヤ
３７ 増速機構
３９ 減速機構
４１，４５ 入力側ギヤ
４３，４７ 出力側ギヤ
４９ 出力ギヤ
５３ 油圧式多板クラッチ
６１ 油圧アクチュエータ
７１ リヤデフ（遊星ギヤ式差動機構）
７３ インタナルギヤ
７７ ピニオンキャリア（一方側の出力軸ギヤ）
７９ サンギヤ（他方側の出力軸ギヤ）

Claims (2)

  1. キャリアケース内の一方側に回転可能に収容されエンジンからの駆動力を一対の出力側サイドギヤに配分するベベルギヤ式差動機構と、
    前記キャリアケース内に差動機構に隣接して収容され該差動機構のデフケースに連結された入力ギヤの回転を増速する増速機構および減速する減速機構を並列に備える増減速機構と、
    前記キャリアケースに取り付けられ増減速機構の各入力側ギヤと各出力側ギヤとの連結を断続する増速用クラッチおよび減速用クラッチと、
    前記各クラッチを断続操作する各アクチュエータとを備え、
    前記増減速機構に隣接する側のサイドギヤに連結された出力軸が該増減速機構の入力ギヤの中空軸心部を貫通して配置されると共に該増減速機構の各出力側ギヤと噛み合う出力ギヤを固着してなり、
    前記入力ギヤと前記出力ギヤは前記出力軸上に配置され、
    前記増速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記増速用クラッチとが前記出力軸に平行な第１の軸線上に配置され、前記減速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記減速用クラッチとが前記出力軸に平行な第２の軸線上に配置され、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とは互いに異なる軸線で平行に配置され、
    前記増速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、前記減速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、
    前記入力ギヤと前記各入力側ギヤとの中心距離と、前記出力ギヤと前記各出力側ギヤとの中心距離とが等しく設定されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
  2. キャリアケース内の一方側に回転可能に収容されエンジンからの駆動力を一対の出力軸ギヤに配分する遊星ギヤ式差動機構と、
    前記キャリアケース内に差動機構に隣接して収容され該差動機構の一方側の出力軸ギヤに連結された入力ギヤの回転を増速する増速機構および減速する減速機構を並列に備える増減速機構と、
    前記キャリアケースに取り付けられ増減速機構の各入力側ギヤと各出力側ギヤとの連結を断続する増速用クラッチおよび減速用クラッチと、
    前記各クラッチを断続操作する各アクチュエータとを備え、
    前記差動機構の他方側の出力軸ギヤに連結された出力軸が該増減速機構の入力ギヤの中空軸心部を貫通して配置されると共に該増減速機構の各出力側ギヤと噛み合う出力ギヤを固着してなり、
    前記入力ギヤと前記出力ギヤは前記出力軸上に配置され、
    前記増速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記増速用クラッチとが前記出力軸に平行な第１の軸線上に配置され、前記減速機構の入力側ギヤと出力側ギヤと前記減速用クラッチとが前記出力軸に平行な第２の軸線上に配置され、前記第１の軸線と、前記第２の軸線とは互いに異なる軸線で平行に配置され、
    前記増速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、前記減速機構の前記入力側ギヤと前記出力側ギヤは転位歯切りにより歯数が変えて形成され、
    前記入力ギヤと前記各入力側ギヤとの中心距離と、前記出力ギヤと前記各出力側ギヤとの中心距離とが等しく設定されていることを特徴とするディファレンシャル装置。
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