JP4009336B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、四輪駆動車において、二輪駆動時に切り離される車輪側に用いられるデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、この種のデファレンシャル装置としては、例えば特開昭５６−１３５３２０号公報に図２、図３に示すようなものが開示されている。このデファレンシャル装置２０１は、二輪駆動時に駆動力の伝達を切離す断続機構２０３を片側の出力端に備えている。
【０００３】
この断続機構２０３は、車軸方向に移動可能にされたカップリングスリーブ２０５と、デファレンシャル装置２０１の出力軸２０７と、その外方への延長上に配置された車軸２０９と、このカップリングスリーブ２０５を移動操作し駆動力の伝達を断続する切換装置２１１とからなっている。したがって、出力軸２０７と車軸２０９とは直接には連結されないで配置されている。
【０００４】
そして、四輪駆動時には、カップリングスリーブ２０５に係合したシフトフォーク２１３が、プッシュプルケーブル２１５により引っ張られて図３において左方へ移動し、カップリングスリーブ２０５が出力軸２０７と車軸２０９の両者に跨がって位置し、両者間を連結する。二輪駆動時にはカップリングスリーブ２０５は出力軸２０７上に移動し、両者２０５，２０７は切離される。
【０００５】
これにより、二輪駆動時には断続機構２０３側では車軸２０９が走行している車輪から空転させられ、断続機構２０３と反対側では車輪から空転させられる部材はデファレンシャル装置２０１の内部ギヤまでとなるので、空転による摩耗や騒音が低減され、燃費が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、断続機構２０３（切換装置２１１）はデファレンシャル装置２０１の外部に配置されているから、これの配置によりデファレンシャル装置２０１を収納するデフキャリア２１７はその分大きくなり、互換性がなくなる。
【０００７】
さらに、出力軸２０７と車軸２０９とは分離されると共に、カップリングスリーブ２０５との連結構造や付随して支持構造等も変更が必要となる。
【０００８】
このようにして、駆動力の断続機能を付加するためには、デフキャリア２１７と出力軸２０７と車軸２０９などの専用部材が必要となり、それだけ部品点数が増加し、改造が広範囲に及ぶから、二輪駆動車と四輪駆動車の間の改造は大きなコスト上昇を伴う。
【０００９】
そこで、この発明は、駆動力の断続機能を内蔵し、部材の互換性を保つことによって部品点数の増加とコストの上昇とを防止したデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のデファレンシャル装置は、デフケ−スを介して入力するエンジンの駆動力を一対の出力側サイドギヤから車輪側に分配する差動ギヤ機構と、デフケ−スの内部に配置され、車軸に連結されると共に前記一対のサイドギヤのうちの一方のサイドギヤを支承するスリ−ブと、デフケースの内部に配置され、前記スリ−ブに移動自在に連結されたクラッチ部材と、クラッチ部材と前記一方のサイドギヤとの間に形成され前記スリーブの移動によって車輪側へ伝達される前記エンジンの駆動力を断続するクラッチと、前記クラッチ部材をクラッチの噛み合い解除側に付勢するリタ−ンスプリングと、クラッチ部材をリタ−ンスプリングに抗して噛み合いクラッチの噛み合い側に移動させるアクチュエ−タとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１のデファレンシャル装置では、車軸に連結されるスリ−ブをデフケ−スの内部に配置し、このスリ−ブにクラッチ部材を連結し、このクラッチ部材とサイドギヤとの間にクラッチを形成した。
【００１２】
クラッチを連結すると、サイドギヤとスリ−ブとが連結され、エンジンの駆動力は差動ギヤ機構を介して車輪側に分配される。又、クラッチの連結を解除すると、スリ−ブ側の車輪が切り離されると共に、クラッチ側サイドギヤが空転状態になることによって、他側の車輪にも駆動力が伝達されず、こうして、駆動力が遮断される。
【００１３】
このデファレンシャル装置を四輪駆動車に用い、二輪駆動時にクラッチの連結を解除すると共に、切り離し機構によってこのデファレンシャル装置側の動力伝達系をエンジンから切り離すと、上記のように、このデファレンシャル装置側の車輪に駆動力が伝達されなくなると共に、切り離し機構からこの動力伝達系を介してデファレンシャル装置のデフケ−スまでの連れ回りが防止され、回転抵抗が低減する。
【００１４】
このように、二輪駆動時には切り離し側動力伝達系の回転が停止するから、上記のように、振動が軽減して乗り心地が向上すると共に、この動力伝達系各部の摩耗が軽減して耐久性が向上する。更に、回転抵抗の低減分だけエンジンの負担が軽減し、燃費が向上する。
【００１５】
又、スリ−ブをデフケ−スの内部に配置し、このスリ−ブ側のクラッチ部材とサイドギヤとの間にクラッチを形成したことによって、駆動力の断続機能をデフケ−スに内蔵させたから、従来例と異なって、デフキャリヤが互換性を失わず、通常のデフキャリヤをそのまま使用できる。
【００１６】
更に、従来例と異なって車軸が分断されないから、車軸も共用可能であると共に、車軸の支持構造も簡単ですむ。
【００１７】
このように、駆動力の断続機能を付加するために、デフキャリヤや車軸などに専用部材を用意する必要がないから、二輪駆動車と四輪駆動車との間で多くの部材が共用可能になり、部品点数を増やさず、低コストに二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が行える。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のデファレンシャル装置であって、アクチュエ−タが、デフケ−スに設けられた開口に貫入する押圧部材を介してクラッチ部材を移動操作することを特徴とし、請求項１の構成と同等の効果を得る。
【００１９】
又、デフケ−スに設けられたオイルを取り入れ用の開口を利用し、この開口に貫入した押圧部材を介してクラッチ部材を押圧するように構成したから、それだけ実施コストが低減する。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のデファレンシャル装置であって、スリ−ブが、軸支部を介してデフケ−スに回転自在に支承されたことを特徴とし、請求項１又は請求項２の構成と同等の効果を得る。
【００２１】
これに加えて、スリ−ブがサイドギヤを支承するように構成したことにより、スリ−ブとサイドギヤの支承構造がコンパクトになる。
【００２２】
従って、デファレンシャル装置を殆ど大型化させずに、スリ−ブとクラッチによる駆動力の断続機能を内蔵することが可能になり、上記のような、二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が、更に容易になる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のデファレンシャル装置であって、差動ギヤ機構が、デフケ−スに形成された収容孔に摺動回転自在に収容されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤとを有し、クラッチ側のサイドギヤにフランジ部が設けられ、このフランジ部とスリ−ブとの間にサイドギヤより大径のクラッチが設けられていることを特徴とし、請求項１乃至請求項３の構成と同等の効果を得る。
【００２４】
これに加えて、サイドギヤにフランジ部を設け、このフランジ部とスリ−ブとの間にクラッチを設けたことによって、クラッチをサイドギヤより大径にすることができる。
【００２５】
従って、小径のクラッチに較べて、より大きいトルクの伝達が可能になると共に、耐久性が増す。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１によって本発明の一実施形態を説明する。図１はこの実施形態のデファレンシャル装置１を示しており、このデファレンシャル装置１は請求項１、２、３、４の特徴を備えている。なお、左右の方向は図１での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００２７】
このデファレンシャル装置１は、四輪駆動車に用いられており、二輪駆動時に切り離される車輪側に配置されている。
【００２８】
デファレンシャル装置１のデフケ−ス３は、デフケ−ス本体５の右側にカバ−部材７をボルト９で固定し、左側にリング１１をボルトで固定して構成されている。デフケ−ス３はデフキャリヤの内部に配置されており、ベアリングを介して左右のボス部１３、１５をデフキャリヤに支承されている。又、デフキャリヤの内部にはオイル溜りが形成されている。
【００２９】
デフケ−ス３にはリングギヤがボルトで固定されている。このリングギヤは動力伝達系の出力ギヤと噛み合っており、デフケ−ス３はエンジンの駆動力によって回転駆動される。
【００３０】
又、この動力伝達系には、二輪駆動時にエンジンからの切り離しを行う２−４切り換え機構が配置されている。
【００３１】
デフケ−ス３の内部には、それぞれヘリカルギヤで構成された出力側のサイドギヤ１７、１９が配置されており、右サイドギヤ１９の右側にはスリ−ブ２１が配置されている。左サイドギヤ１７の中空のボス部２３はデフケ−ス３の支承部２５によって回転自在に支承されており、右サイドギヤ１９は支承部２７、２９によって左サイドギヤ１７とスリ−ブ２１とに回転自在に支承され、スリ−ブ２１は支承部３１によってデフケ−ス３に回転自在に支承されている。
【００３２】
サイドギヤ１７のボス部２３は左の車軸にスプライン連結され、スリ−ブ２１は右の車軸にスプライン連結されている。
【００３３】
サイドギヤ１７とデフケ−ス３との間、各サイドギヤ１７、１９の間、スリ−ブ２１とデフケ−ス３との間には、それぞれスラストワッシャ３３、３５、３７が配置されている。
【００３４】
デフケ−ス３には長短の収容孔３９、４１が周方向等間隔に複数組形成されている。これらの収容孔３９、４１にはそれぞれヘリカルギヤで構成された長短のピニオンギヤ４３、４５が摺動回転自在に収容されている。
【００３５】
長いピニオンギヤ４３は、第１と第２のギヤ部４７、４９とこれらを連結する小径の軸部５１とからなり、第１ギヤ部４７はサイドギヤ１９と噛み合っている。又、短いピニオンギヤ４５は互いの間に軸部を持たない第１と第２のギヤ部５３、５４からなり、第１ギヤ部５３はサイドギヤ１７と噛み合っている。又、各ギヤ４３、４５の第２ギヤ部４９、５４はサイドギヤ１７、１９の軸方向左側で互いに噛み合っている。
【００３６】
こうして、差動ギヤ機構５５が構成されている。
【００３７】
右サイドギヤ１９にはフランジ部材５７が固定されている。又、スリ−ブ２１の外周にはスプライン歯５９が設けられており、このスプライン歯５９にはクラッチ部材６１とリテ−ナ６３とが軸方向移動自在に噛み合っている。フランジ部材５７とクラッチ部材６１にはそれぞれ噛み合い歯６５、６７が形成され、ドッグクラッチ６９（クラッチ）を構成している。
【００３８】
ドッグクラッチ６９が連結されると、右サイドギヤ１９は車輪側に連結される。
【００３９】
このとき、デフケ−ス３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンギヤ４３、４５を介してサイドギヤ１７から左側の車輪に伝達されると共に、矢印のように、サイドギヤ１９からドッグクラッチ６９とスリ−ブ２１とを介して右側の車輪に伝達される。又、悪路走行中などに、車輪間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギヤ４３、４５の自転によってエンジンの駆動力は左右の車輪に差動分配される。
【００４０】
トルクの伝達中、各ピニオンギヤ４３、４５の歯先はサイドギヤ１９、１７との噛み合い反力により収容孔３９、４１の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が発生する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって各ピニオンギヤ４３、４５とデフケ−ス３及びリング１１との間で摩擦抵抗が発生すると共に、スラストワッシャ３３を介してサイドギヤ１７とデフケ−ス３との間で、又、スラストワッシャ３５を介してサイドギヤ１７、１９の間で、更に、スラストワッシャ３７を介してスリ−ブ２１とデフケ−ス３との間で、それぞれ摩擦抵抗が発生する。
【００４１】
これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限機能が得られる。
【００４２】
又、ドッグクラッチ６９の連結が解除されると、スリ−ブ２１から右車輪までが切り離されてフリ−回転状態になると共に、サイドギヤ１９が空転状態になることによって、サイドギヤ１７側の車輪にも駆動力が伝達されず、こうして、駆動力が遮断される。
【００４３】
クラッチ部材６１とリテ−ナ６３（サイドギヤ１９のフランジ部材５７）との間には、クラッチ部材６１をドッグクラッチ６９の連結解除方向に付勢するリタ−ンスプリング７１が配置されている。なお、ドッグクラッチ６９の連結が解除されたとき、スリ−ブ２１側とサイドギヤ１９側の摺動は、リテ−ナ６３とフランジ部材５７との間で行われ、リタ−ンスプリング７１に摺動による負荷は掛からない。
【００４４】
デフケ−ス３の右側ボス部１５の周囲には、リング状のエアアクチュエ−タ７３（アクチュエ−タ）が配置されており、支持部材を介してデフキャリヤに支持されている。
【００４５】
このエアアクチュエ−タ７３では、基板７５にダイヤフラム７７が気密に固定されており、これらの間に圧力室７９が形成されている。ダイヤフラム７７には押圧部材８１がビス止めされており、押圧部材８１の左側には押圧リング８３（押圧部材）が配置されている。
【００４６】
デフケ−ス３には周方向等間隔に複数個の開口８５が設けられており、各開口８５には押圧リング８３の脚８７が貫入し、クラッチ部材６１と対向している。
【００４７】
エアアクチュエ−タ７３の圧力室７９にエア圧が送られると、ダイヤフラム７７が左方に撓み、押圧リング８３の脚８７を介してクラッチ６１を左方に移動させ、ドッグクラッチ６９を噛み合わせる。又、圧力室７９へのエア圧供給を停止すると、リタ−ンスプリング７１の付勢力によってクラッチ部材６１が右方へ戻り、ドッグクラッチ６９の噛み合いが解除される。
【００４８】
上記の２−４切り換え機構とドッグクラッチ６９とは同時に連結操作され、又同時に連結解除操作される。
【００４９】
２−４切り換え機構とドッグクラッチ６９とが連結されると、上記のように、差動ギヤ機構５５がエンジンの駆動力を車輪に分配し、車両は四輪駆動状態になる。
【００５０】
又、２−４切り換え機構とドッグクラッチ６９とを連結解除すると、車両は二輪駆動状態になると共に、２−４切り換え機構からデフケ−ス３までの動力伝達系は、エンジンの駆動力と車輪の回転力の両方から切り離され、回転が停止する。
【００５１】
このように、二輪駆動状態で切り離し側動力伝達系の回転が停止するから、振動が軽減して乗り心地が向上し、この動力伝達系各部の摩耗が軽減されて耐久性が向上し、更に、回転抵抗の低減分だけエンジンの負担が軽減し、燃費が向上する。
【００５２】
デファレンシャル装置１が回転すると、デフキャリヤのオイル溜りのオイルが開口８５及び収容孔３９、４１の左端側に設けられた開口８９、９１からデフケ−ス３に流出入し、流入したオイルは、スリ−ブ２１のスプライン歯５９、ドッグクラッチ６９、サイドギヤ１９のフランジ部材５７とリテ−ナ６３との摺動面などを潤滑し、更に、差動ギヤ機構５５の収容孔３９、４１や各ギヤを潤滑する。
【００５３】
こうして、デファレンシャル装置１が構成されている。
【００５４】
上記のように、デファレンシャル装置１では、スリ−ブ２１をデフケ−ス３の内部に配置し、スリ−ブ２１側のクラッチ部材６１とサイドギヤ１９のフランジ部材５７との間にドッグクラッチ６９を形成したことにより、駆動力の断続機能をデフケ−ス３の内部に設けたから、従来例と異なって、デフキャリヤが互換性を失わず、通常のデフキャリヤをそのまま使用できる。
【００５５】
又、従来例と異なって、車軸が分断されないから、車軸も互換性を失わないと共に、車軸の支承構造（ベアリング）も簡単ですむ。
【００５６】
このように、デファレンシャル装置１を用いれば、駆動力の断続機能を付加するために、デフキャリヤや車軸などに専用部材を用意する必要がないから、二輪駆動車と四輪駆動車との間で多くの部材が共用可能になり、部品点数を増やさず、低コストで二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が行える。
【００５７】
又、デフケ−ス３に設けられたオイル取り入れ用の開口８５を利用し、この開口８５に押圧リング８３の脚８７を貫入させてクラッチ部材６１を移動操作するように構成しているから、それだけ低コストで実施できる。
【００５８】
更に、デフケ−ス３が支承部３１でスリ−ブ２１を支承し、スリ−ブ２１が支承部２９でサイドギヤ１９を支承するように構成したことにより、スリ−ブ２１の支承構造がコンパクトになっている。
【００５９】
従って、デファレンシャル装置１を殆ど大型化させずに、ドッグクラッチ６９による駆動力の断続機能を内蔵することができ、上記のような、二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が、更に容易になる。
【００６０】
これに加えて、サイドギヤ１９にフランジ部材５７を固定し、このフランジ部材５７とスリ−ブ２１との間にドッグクラッチ６９を設けたことによって、ドッグクラッチ６９がサイドギヤ１９より大径になり、小径のドッグクラッチに較べて、より大きいトルクの伝達が可能になり、耐久性が増している。
【００６１】
なお、この発明において、差動ギヤ機構は、上記実施形態のようなものに限らず、例えば、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構でもよい。
【００６２】
又、アクチュエ−タも、上記実施形態のようなエアアクチュエ−タに限らず、例えば、油圧アクチュエ−タ、電動モ−タなどでもよい。
【００６３】
この発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に分配するデファレンシャル装置）とリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に分配するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１記載のデファレンシャル装置は、車輪側に連結されるスリ−ブをデフケ−スの内部に配置し、このスリ−ブ側のクラッチ部材とサイドギヤとの間に車輪側へ伝達する駆動力を断続するクラッチを形成し、このクラッチを連結するとエンジンの駆動力は差動ギヤ機構を介して車輪側に分配され、クラッチの連結を解除すると、スリ−ブ側の車輪が切り離され、クラッチ側サイドギヤが空転状態になることによって、他側の車輪にも駆動力が伝達されず、駆動力が遮断される。
【００６５】
二輪駆動時にこのデファレンシャル装置のクラッチを連結解除し、更に、このデファレンシャル装置側の動力伝達系をエンジンから切り離すと、この動力伝達系の回転が停止し、振動が軽減して乗り心地が向上すると共に、動力伝達系各部の摩耗が軽減して耐久性が向上する。更に、回転抵抗の低減分だけエンジンの負担が軽減し、燃費が向上する。
【００６６】
又、クラッチをデフケ−スの内部に設けたから、従来例と異なって、デフキャリヤと車軸とが互換性を失わず、通常のデフキャリヤと車軸とをそのまま使用でき、車軸の支承構造も簡単ですむ。
【００６７】
従って、このデファレンシャル装置を用いれば、二輪駆動車と四輪駆動車との間で多くの部材が共用可能になり、部品点数を増やさず、低コストで二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が行える。
【００６８】
請求項２記載の発明は、請求項１の構成と同等の効果を得ると共に、デフケ−スに設けられたオイル取り入れ用の開口を利用し、この開口に貫入した押圧部材を介してクラッチ部材を押圧するように構成したことによって、実施コストが低減する。
【００６９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２の構成と同等の効果を得ると共に、デフケ−スがスリ−ブを支承し、スリ−ブがサイドギヤを支承するように構成し、スリ−ブとサイドギヤの支承構造をコンパクトにしたことによって、デファレンシャル装置を殆ど大型化させずにクラッチを内蔵させることが可能になり、上記のような、二輪駆動車と四輪駆動車相互の改造が、更に容易になる。
【００７０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３の構成と同等の効果を得ると共に、クラッチをサイドギヤのフランジ部とスリ−ブとの間に設けたことによって、クラッチが大径になり、小径のクラッチに較べて、より大きいトルク伝達が可能になり、耐久性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】従来例の断面図である。
【図３】 従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
１ デファレンシャル装置
３ デフケ−ス
１７、１９ サイドギヤ
２１ スリ−ブ
２９ スリ−ブがサイドギヤを支承する支承部
３１ デフケ−スがスリ−ブを支承する支承部
３９、４１ 収容孔
４３、４５ ピニオンギヤ
５５ 差動ギヤ機構
５７ フランジ部材（フランジ部）
６１ クラッチ部材
６９ ドッグクラッチ（クラッチ）
７１ リタ−ンスプリング
７３ エアアクチュエ−タ（アクチュエ−タ）
８３ 押圧リング（押圧部材）
８５ デフケ−スの開口

Claims (4)

1. デフケ−スを介して入力するエンジンの駆動力を一対の出力側サイドギヤから車輪側に分配する差動ギヤ機構と、デフケ−スの内部に配置され、車軸に連結されると共に前記一対のサイドギヤのうちの一方のサイドギヤを支承するスリ−ブと、デフケースの内部に配置され、前記スリ−ブに移動自在に連結されたクラッチ部材と、クラッチ部材と前記一方のサイドギヤとの間に形成され前記クラッチ部材の移動によって車輪側へ伝達される前記エンジンの駆動力を断続するクラッチと、前記クラッチ部材をクラッチの噛み合い解除側に付勢するリタ−ンスプリングと、クラッチ部材をリタ−ンスプリングに抗して噛み合いクラッチの噛み合い側に移動させるアクチュエ−タとを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
2. 請求項１記載の発明であって、アクチュエ−タが、デフケ−スに設けられた開口に貫入する押圧部材を介してクラッチ部材を移動操作することを特徴とするデファレンシャル装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の発明であって、スリ−ブが、軸支部を介してデフケ−スに回転自在に支承されたことを特徴とするデファレンシャル装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発明であって、差動ギヤ機構が、デフケ−スに形成された収容孔に摺動回転自在に収容されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結された一対の出力側サイドギヤとを有し、クラッチ側のサイドギヤにフランジ部が設けられ、このフランジ部とスリ−ブとの間にサイドギヤより大径のクラッチが設けられていることを特徴とするデファレンシャル装置。

Images