JP4338796B2 - 摩擦クラッチの締結機構および該機構を備えるディファレンシャル装置 - Google Patents

摩擦クラッチの締結機構および該機構を備えるディファレンシャル装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動制限機能を有するディファレンシャル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のアクチュエータとしては特公平8−19971号公報に図4に示すものが開示されている。
【0003】
このアクチュエータ101は、四輪駆動車のセンターデフの差動制限用多板クラッチ103の締結用に適用されたものである。モータ105が回転すると、モータ軸上の駆動ギヤ107,109から中間ギヤ111,113を介して中空軸115,117へ回転が伝達される。中空軸115,117へのギヤ比が僅かに異なっているので、中空軸115,117は相互間に相対回転を伴って回転しようとする。これにより、中空軸115,117のフランジ状対向面部にそれぞれ形成されたカム部119,121が中間のローラ123を介してカム作用し、中空軸115,117間にスラストが発生する。
【0004】
このスラストを利用してベアリング125、ピストン127を介して多板クラッチ103を押圧し、係合させる構成であり、油圧制御に代るモータ105の制御によりセンターデフの差動制限を行うものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、モータ105がトランスファケース131の外に配置されているので、モータ105から中空軸115,117までの噛み合い部品に生じる僅かな位相のズレやガタの累積により回転方向の位相合わせが難しく、加工時に高精度加工を要すると共に、モータ105から多板クラッチ103へ至るまでの部品点数が多く、コスト高になる。
【0006】
また、モータ105の外部配置によりデフ装置が通常のものとの互換性がなくなるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、摩擦クラッチの締結機構の部品点数の削減と小スペース化と共に、これにより通常のディファレンシャル装置と互換性を有する装置の提供を目的とする。
【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、二つの回転部材間に配設された摩擦クラッチを締結させる押圧機構と、2系統の伝動機構を介して前記押圧機構を作動させる電動モータとを備える摩擦クラッチの締結機構であって、
前記2系統の伝動機構は、前記電動モータの出力軸に連結された軸上に隣接し固定された第1と第2のギヤと前記二つの回転部材のうち一方の回転部材の外周上に共に回転自在に隣接配置され該第1と第2のギヤとそれぞれ噛み合う第3と第4のギヤとを有し、第1と第3のギヤからなる第1の伝動系統と第2と第4のギヤからなる第2の伝動系統とからなると共に該両伝動系統の変速比間に所定の差を有し、前記押圧機構は、互いの対向面に周方向等分に対向して形成され係合するカム部を有する前記第3と第4のギヤと、該第3と第4のギヤに生じる回転速度差に応じて前記カム部のカム作用による前記第3のギヤのスラスト力を受け前記摩擦クラッチを押圧するピストンとを備え、前記カム部が形成された前記第3、第4のギヤにおける前記互いの対向面の両背面にはそれぞれスラストベアリングが当接配置されていることを特徴とする摩擦クラッチの締結機構
【0009】
したがって、電動モータ軸に連結された軸上の第1と第2のギヤとカム部を有する第3と第4のギヤが直接噛み合う構成であるので、前記従来例のようなカム部が形成された中空軸が不要となり、回転方向の位相合わせが容易になると共に構造が大幅に簡素化されて部品点数が少なく低コストになり、小スペース化が達成される。
【0010】
なお、カム部は第3、第4のギヤにそれぞれ直接対向形成された面カムや、第3、第4のギヤにそれぞれ形成されたカム溝に転動部材を介したカムを意味する。
【0011】
また、噛み合い部品が少ないので両伝動系統のガタが少なく、カム作用すなわち摩擦クラッチの締結作用のレスポンスが向上する。
【0014】
請求項に記載の発明は、デフキャリア内に両端の支持部にて回転可能に支持されたデフケ−スに入力されるエンジンの回転を一対の出力側部材に差動配分する差動機構と、該差動機構の差動を制限する摩擦クラッチとを備えるディファレンシャル装置において、前記デフケ−スの支持部よりも軸方向内方に請求項1に記載の摩擦クラッチの締結機構の押圧機構と伝動機構とを備え、前記デフケースが前記一方の回転部材を成していることを特徴とする。
【0015】
したがって、請求項1に記載の摩擦クラッチの締結機構による作用・効果が得られると共に、該締結機構の押圧機構と伝動機構とをデフケ−スの支持部よりも軸方向内方に備えているので、電動モータをデフキャリア内に収容可能となり、通常のディファレンシャル装置との互換性が維持され、ディファレンシャル装置の配置上有利となると共に、コストが低減される。
【0016】
請求項に記載の発明は、請求項2に記載のディファレンシャル装置であって、
前記差動機構は、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構であり、前記摩擦クラッチは、前記デフケースと前記二つの回転部材のうち他方の回転部材を成す一方の出力側部材との間に設けられる多板クラッチであることを特徴とする。
【0017】
したがって、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構を備え、多板クラッチをデフケースと二つの回転部材のうち他方の回転部材を成す一方の出力部材との間に備えたディファレンシャル装置で、請求項2の発明と同等の作用・効果が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図1、図2により説明する。図1は本実施形態の摩擦クラッチの締結機構とこれを備えたリヤディファレンシャル装置の断面図であり、図2は要部の拡大図である。
【0019】
図1に示すように、リヤディファレンシャル装置1は、デフケース7の両端部にてデフキャリア3(一部を省略して示す)にベアリング5,5を介して回転可能に支持されている。デフケース7にはリングギヤ9がホルト11により固定されている。リングギヤ9は、同様にデフキャリア3にベアリング13,15を介して回転可能に支持されたドライブピニオン17と噛み合っている。エンジンからの駆動力はカップリング19、ドライブピニオン17、リングギヤ9を経てデフケース7に入力される。
【0020】
差動機構21はベベルギヤ式で、つぎのように構成されている。デフケース7に一体的にピニオンシャフト23とリテーナ24が取り付けられ、デフケース7と一体に回転する。ピニオンシャフト23上にはピニオンギヤ25が回転可能に支持され、左右のサイドギヤ27,29と噛み合っている。左右のサイドギヤ27,29はデフケース7と同軸に対向して配置されている。そして、サイドギヤ27,29の軸心部には図示しない左右の出力軸がそれぞれスプライン連結される。
【0021】
また、差動制限機構31は多板クラッチ(摩擦クラッチ)式で、つぎのように構成されている。デフケース7内の溝7aと右のサイドギヤ29の軸部29aとの間に多板クラッチ33が配設されている。
【0022】
そして、この多板クラッチ33の締結機構35はつぎのように構成されている。多板クラッチ33の軸方向外方に隣接するデフケース7の壁部7bには複数個の貫通孔7cが設けられ、壁部7bの外方から脚部37aを貫通孔7cに貫入されたリング状のピストン37がデフケース7のボス部(支持部)7d上に配置されている。これにより、ピストン37はデフケース7と一体的に回転する。
【0023】
デフケース7のボス部7d上でピストン37の右隣にスラストベアリング39を介して第3と第4のギヤ41,43が回転自在に配置され、第3と第4のギヤ41,43の対向面には周方向等分に複数箇所にほぼV字状のカム溝41a,43a(後述)が形成され、各々ボール(転動部材)45を挟んで互いに係合している。ボール45は半径方向には移動不能に保持されている。
【0024】
外側の第4のギヤ43の右隣(外方)にはスラストベアリング39、プレート46がこの順に配置され、止め輪47によりピストン37〜プレート46間の各部材が軸方向に抜け止めされている。
【0025】
また、第3と第4のギヤ41,43を駆動する2系統の伝動機構50a,50bはつぎのように構成されている。電動モータ51の出力軸上に固定された第1と第2のギヤ53,55がそれぞれ第3と第4のギヤ41,43と噛み合っている。第1のギヤ53と第3のギヤ41との噛み合いにより1系統の伝動機構50aが構成され、第2のギヤ55と第4のギヤ43との噛み合いにより他の1系統の伝動機構50bが構成されている。そして、両系統の減速比間には所定の差が設定されており、電動モータ51の回転時に第3と第4のギヤ41,43間に回転速度差が生じる。なお、電動モータ51はデフキャリア3内に取り付けられている。
【0026】
図2は、第3と第4のギヤ41,43に形成されたカム溝41a,43aを周方向に展開して示す。各カム溝41a,43aにはボール45を挟んで回転方向両側に異なるカム角度θ1 ,θ2 のカム面が形成されている。
【0027】
第4のギヤ43(カム溝43a)の回転速度が第3のギヤ41のそれよりも僅かに速い設定の場合、第4のギヤ43が矢印A方向(図2で上向き)に回転するときには、回転速度の遅い第3のギヤ41は逆の方向(図2で下向きの矢印A方向)に回転する相対速度関係になるので、カム角度θ2 の互いのカム面が係合し、トルクが第3と第4のギヤ41,43を相互に離反させるスラストに変換される。
【0028】
電動モータ51が逆転すると、第4のギヤ43が矢印B方向(図2で下向き)に回転し、回転速度の遅い第3のギヤ41は逆の方向(図2で上向きの矢印B方向)に回転する相対速度関係になり、カム角度θ1 のカム面同士が係合する。図2では、カム角度はθ2 <θ1 であるので、小さいカム角度θ2 のカム面が係合する場合の方がθ1 のカム面が係合する場合よりもトルクから変換されるスラストはより大きくなる。
【0029】
図3は、電動モータ51の回転方向が一方向に限定される場合のカム溝41b,43bの形状を示す。この場合、第4のギヤ43が矢印C方向(図3で上向き)に回転する場合には、回転速度の遅い第3のギヤ41は逆の方向(図3で下向きの矢印C方向)に回転する相対速度関係になるので、カム角度θ3 のカム面同士が係合する。
【0030】
つぎに、締結機構35を備えるリヤディファレンシャル装置1の作用を説明する。
【0031】
左右のサイドギヤ27,29間に駆動抵抗差が生じると、差動機構21の作用によりサイドギヤ27,29間に差動回転が生じる。このとき、電動モータ51の回転により第1と第2のギヤ53,55とそれぞれ噛み合っている第3と第4のギヤ41,43間に回転速度差が生じ,両者41,43間のカム係合により電動モータ51から伝達されるトルクはスラストに変換される。
【0032】
ピストン37は、第3のギヤ41からスラストベアリング39を介して,この変換されたスラストを受けて、多板クラッチ33を左方へ押圧して締結させる。多板クラッチ33に生じる摩擦抵抗トルクが低速回転側のサイドギヤに駆動トルクとして付加される。
【0033】
このとき、ピストン37の押圧力は、一方(左方)はリテーナ24を介してデフケース7に、他方(右方)は止め輪47を介してデフケース7により受け止められ、デフケース7外の部材には作用しない。
【0034】
こうして、本実施形態によれば、両伝動機構50a,50bがデフケース7端部の支持ベアリング5よりも内方に配置されているので電動モータ51もデフキャリア3内に配置可能となり、通常のディファレンシャル装置との互換性が維持され、ディファレンシャル装置1の配置上有利となると共に、コストが低減される。
【0035】
また、カム係合による変換されて生じるスラストがデフケース7により受け止められ、デフケース7の支持ベアリング5,5に作用することがないため、支持ベアリング5,5およびディファレンシャル装置1の耐久性が向上する。
【0036】
また、前記従来例と異なり、第3と第4のギヤ41,43を駆動する伝動機構50a,50bにカム部が形成された中空軸が不要であるのでそれだけ部品点数およびコストを低減することができる。
【0037】
また、両伝動機構50a,50bにカム部が形成された中空軸がないのでガタが少なく、それだけ差動制限作用のレスポンスが向上すると共に高精度加工を要しないので組付け時、さらには性能における信頼性が向上する。
【0038】
なお、多板クラッチ33は左右のサイドギヤ27,29に背面部にそれぞれ設ける構成にしてもよい。
【0039】
また、カム部は上記実施形態中に記載したカム溝41a,43aとボール45を用いたものに限られず、第3と第4のギヤ41,43にそれぞれ直接形成した面カムを対向配置させてもよい。
【0040】
また、差動機構21はベベルギヤ式に限らず遊星ギヤ式でもよく、多板クラッチ33は2つの出力軸間に配置されてもよい。
【0041】
【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、電動モータ軸上のギヤと、カム溝を有する第3と第4のギヤが直接噛み合う構成であるので、前記従来例のようなカム部が形成された中空軸が不要になり、構造が大幅に簡素化されて部品点数が少なく低コストになると共に小スペース化が達成される。
【0042】
また、噛み合い部品が少ないので両伝動系統のガタが少なく、カム係合すなわち摩擦クラッチの締結作用のレスポンスが向上する。
【0044】
請求項に記載の発明によれば、請求項1の摩擦クラッチの締結機構による効果が得られると共に、該締結機構の押圧機構と伝動機構とをデフケ−スの支持部よりも軸方向内方に備えているので、電動モータをデフキャリア内に収容可能となり、通常のディファレンシャル装置との互換性が維持され、ディファレンシャル装置の配置上有利となると共に、コストが低減される。
【0045】
請求項3に記載の発明によれば、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構を備え、多板クラッチをデフケースと二つの回転部材のうち他方の回転部材を成す一方の出力部材との間に備えたディファレンシャル装置で、請求項の発明と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の断面図である。
【図2】一実施形態の要部拡大図である。
【図3】一実施形態の要部の変形例を示す拡大図である。
【図4】従来例の断面図である。
【符号の説明】
5 支持ベアリング
7 デフケース
7d デフケースのボス部(支持部)
21 差動機構
27,29 サイドギヤ
31 差動制限機構
33 多板クラッチ(摩擦クラッチ)
35 締結機構
37 ピストン
39 スラストベアリング
41 第3のギヤ
43 第4のギヤ
41a,43a カム溝
45 ボール(転動部材)
47 止め輪
50a,50b 伝動機構
51 電動モータ
53 第1のギヤ
55 第2のギヤ

Claims (3)

  1. 二つの回転部材間に配設された摩擦クラッチを締結させる押圧機構と、2系統の伝動機構を介して前記押圧機構を作動させる電動モータとを備える摩擦クラッチの締結機構であって、
    前記2系統の伝動機構は、前記電動モータの出力軸に連結された軸上に隣接し固定された第1と第2のギヤと前記二つの回転部材のうち一方の回転部材の外周上に共に回転自在に隣接配置され該第1と第2のギヤとそれぞれ噛み合う第3と第4のギヤとを有し、第1と第3のギヤからなる第1の伝動系統と第2と第4のギヤからなる第2の伝動系統とからなると共に該両伝動系統の変速比間に所定の差を有し、前記押圧機構は、互いの対向面に周方向等分に対向して形成され係合するカム部を有する前記第3と第4のギヤと、該第3と第4のギヤに生じる回転速度差に応じて前記カム部のカム作用による前記第3のギヤのスラスト力を受け前記摩擦クラッチを押圧するピストンとを備え、前記カム部が形成された前記第3、第4のギヤにおける前記互いの対向面の両背面にはそれぞれスラストベアリングが当接配置されていることを特徴とする摩擦クラッチの締結機構。
  2. デフキャリア内に両端の支持部にて回転可能に支持されたデフケ−スに入力されるエンジンの回転を一対の出力側部材に差動配分する差動機構と、該差動機構の差動を制限する摩擦クラッチとを備えるディファレンシャル装置において、前記デフケ−スの支持部よりも軸方向内方に請求項1に記載の摩擦クラッチの締結機構の押圧機構と伝動機構とを備え、前記デフケースが前記一方の回転部材を成していることを特徴とするディファレンシャル装置。
  3. 請求項2に記載のディファレンシャル装置であって、
    前記差動機構は、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構であり、前記摩擦クラッチは、前記デフケースと前記二つの回転部材のうち他方の回転部材を成す一方の出力側部材との間に設けられる多板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。
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