JP4491764B2

JP4491764B2 - ディファレンシャル速度感応およびトルク感応制限スリップカップリング

Info

Publication number: JP4491764B2
Application number: JP2000559361A
Authority: JP
Inventors: ジェフリーローウェル
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: JP2002520551A; CA2337400A1; EP1097319A1; WO2000003161A1; MXPA01000477A; US5938556A; AU4860699A; BR9912420A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、トルク感応と速度感応の両方であるバイアスをもってトルクを駆動シャフトから２つの出力シャフトの各々に伝達するためのディファレンシャルギヤに関する。
【０００２】
【発明の背景】
車輪付車両の車軸を駆動するためのギヤディファレンシャル機構の設計では、駆動トルクが、駆動シャフトから、車両の牽引車輪に連結された車軸に伝えられるとき、制御されたトルクバイアスを確立するために摩擦ディスクを使用して制限スリップ特性を与えることが周知のやり方である。
【０００３】
在来のディファレンシャル装置におけるディファレンシャルギヤは、駆動ピニオンに駆動的に連結されたクラウンギヤまたはリングギヤを含む。一対のディファレンシャル側方ギヤがディファレンシャルハウジング内に置かれ、一方の側方ギヤは一方の半車軸に連結され、他方の側方ギヤは他方の半車軸に連結される。ディファレンシャルピニオンは側方ギヤに絶えず噛み合っている。ピニオンは、該ピニオンがディファレンシャルキャリヤハウジングと一緒に回転するように取り付けられている。
【０００４】
制限スリップディファレンシャル装置の場合には、ピニオンシャフトは、ディファレンシャルハウジングにスプライン接合された２つの圧力リングの間に取り付けられる。圧力リングはハウジングに対して回転することができないが、トルクがピニオンシャフトに伝達されるとき軸線方向に移動することができる。ピニオンシャフトは圧力リングの傾斜面に係合しているので、ディファレンシャルハウジングに付与されたトルクは圧力リングに加えられる軸線方向力に変換される。
【０００５】
摩擦クラッチがディファレンシャル機構の各側に位置する。各クラッチの少なくとも１つの摩擦ディスクがディファレンシャルハウジングに連結され、各クラッチの少なくとも１つの隣接した摩擦ディスクは側方ギヤの別々の１つに駆動的に連結される。トルクがディファレンシャル機構を介して伝達されると、圧力リングに作用する軸線方向力がクラッチディスクを摩擦的に接触させ、それによって、ハウジングに対する側方ギヤの運動に抵抗するトルクバイアスを与える。
【０００６】
この方法で生じるトルクバイアスの量は、噛み合った駆動ピニオンとリングギヤを介して伝達されるトルクに直接関係し、また圧力リングの幾何学形状（即ちランプ面のランプ角度）に直接関係する。同様に、クラッチのトルク伝達能力は車軸に伝えられるトルクに正比例する。
【０００７】
車輪のスピンは、摩擦リングに作用する軸線方向力成分によって発生されるトルクバイアスのために制限される。従って、車両は、一方の牽引車輪が低摩擦面にあるとしても加速することが可能である。トルクバイアスは更に、車両が低摩擦面またはひどい動揺に遭遇するならば、ヨートルクによりスキッドの可能性を減ずる。
【０００８】
トルク感応制限スリップディファレンシャル装置を備えた車両のコーナリング中、最も内側の牽引車輪は、荷重が車両の外側の牽引車輪に伝達されるので、牽引を維持する。最も外側の牽引車輪に伝達されるトルクは、最も内側の牽引車輪に発生され、バイアス比が掛けられたトルクに等しい。これは、ステアリングレスポンスを改善し、且つアンダーステアリングの可能性を減ずる。
【０００９】
摩擦クラッチに作用する駆動トルク誘導軸線方向力を予荷重バネ力で捕捉する事も知られた設計のやり方である。これは、特定の運転し易さの要件を満足させるバイアストルク比を作る。分離トルクにおける初期バイアスはバネ荷重によって決定される。
【００１０】
他の設計対策は、静水圧速度応答トルクバイアスの使用を伴う。この種の静水圧制限スリップディファレンシャル機構の例は、米国特許第５，５９５，２１４号、同第５，６１１，７４６号、および同第５，５３６，２１５号を参照することによって見ることができる。これらの特許の各々は本発明の譲受人に譲られている。
【００１１】
上述の先行特許の例の静水圧トルクバイアスディファレンシャル機構は、ディファレンシャル機構のディファレンシャルギヤとゼロータポンプ（Ｇｅｒｏｔｏｒｐｕｍｐ）とを一体にすることによって達成される。ゼロータポンプは、内歯をもった第１ポンプギヤ部材を有し、内歯は外歯を持った相手ギヤ部材と合う。２つのギヤ部材は互いに偏心して取り付けられる。静水圧ゼロータポンプの内ギヤ部材は相手ギヤ部材の外歯の数よりも１つ少ない内歯を有する。
【００１２】
ゼロータポンプは、ゼロータポンプの内歯と外との間にポンプ室を構成し、ポンプ室の容積は、ゼロータポンプ要素が、流体流入ポートと最大に連通するように位置決めされるときに最大である。流体吐出ポートは流入ポートから角度的に隔てられる。ポンプ室の容積が減少すると、流入ポートとポンプ室との間の連通は、ポンプ室と流出ポートとの間の連通が徐々に減ずるにつれて、徐々に中断される。流体は、ディファレンシャルギヤの一方の側方ギヤがディファレンシャルハウジングに対して回転するとき、ゼロータポンプの中を循環される。
【００１３】
流体流路に制御された制限部を設けるための対策が静水圧流体流回路になされる。ゼロータポンプ部材のポンプ作用によって発生されるエネルギーは、ディファレンシャルハウジングに対するディファレンシャル側方ギヤの相対速度が増すと増大する。
【００１４】
ゼロータポンプが容積式ポンプであるから、ポンプによって発生されるトルクバイアスは、ディファレンシャル装置を介して伝達されるトルクの大きさに関係なくポンプ部材の相対速度に比例する。
【００１５】
【発明の概要】
本発明の改良されたディファレンシャル機構は、前文に記載したように、トルク感応ディファレンシャル装置の特徴と速度感応ディファレンシャル装置の特徴とを組み合わせる。上記のトルク感応ディファレンシャル装置の場合におけるように、本発明のディファレンシャル機構は、ディファレンシャルギヤを介して伝達されるトルクに比例する力で係合される摩擦ディスクを有するクラッチパックを含む。リングギヤに作用する駆動トルクは圧力リングに伝達され、圧力リングは、軸線方向力が圧力リングのランプを構成するカム凹部によって発生されるときに軸線方向に移動することができる。ランプはディファレンシャルギヤによって係合される。
【００１６】
第１と第２の側方ギヤが被駆動部材に連結される。遊星ピニオンが側方ギヤに噛み合い、そして遊星キャリヤハウジングが側方ギヤおよび遊星ピニオンを包囲する。摩擦クラッチティスクパックが、キャリヤハウジングに連結された第１ディスクおよび隣接した側方ギヤに連結された第２ディスクを有する。
【００１７】
各側方ギヤによって作られるスラスト力が圧力リングを介してクラッチパックに伝達されてトルク感応トルクバイアスを生じさせる。第１の容積式ポンプ部材が被駆動部材に連結され、第２ポンプ部材がキャリヤハウジングに連結され、その結果、圧送された流体はポンプの中を循環して速度感応トルクバイアスを生じさせる。
【００１８】
ランプは、トルクがディファレンシャル機構を介して伝達されるや否や押しはなされる。スラストの大きさはリングギヤに付与されるトルクに正比例する。スラストの大きさは、圧力リングの為に選択されるランプ角度の関数でもある。典型的には、加速の為に選択されるランプ角度は、減速（より小さい軸線方向力）中トルクバイアスを確立するために選択されるランプ角度よりも小さいスロープ（より大きい軸線方向力）を有する。圧力リングによって発生される摩擦ディスクトルクは他方の車軸に対する一方の車軸のオーバースピードに抵抗する。
【００１９】
速度感応を有しない制限スリップディファレンシャル装置の場合には、一方の牽引車輪が大変低い摩擦面にある時或いは空気伝達であるとき高い車軸トルクを発生することが不可能である。専ら機械的トルクバイアスに依存する制限スリップディファレンシャル装置は、該制限スリップディファレンシャル装置の有効性を制限する種々の作動条件を受ける。
【００２０】
本発明の目的は、駆動トルクが低いときの上述の場合においてさえもディファレンシャルの全体有効性が十分にある静水圧トルクバイアスを設けることによって、トルク感応バイアス比率を採用している限定スリップディファレンシャルの有効性を高めることにある。従って、本発明の改善されたディファレンシャル機構によって達成される全バイアスは、トルク感応バイアスと速度感応バイアスとの和と等しい。
【００２１】
速度に感応する静水圧トルクバイアスとトルクに感応する機械トルクバイアスの両方の存在により、前進スロットルを設定している回転操縦中、自動車のアンダーステア傾向を減少させる。
【００２２】
本発明の他の特徴によれば、本発明の改善ディファレンシャル機構は、回転操縦時にトラクションホイールのうちの一方がトラクション面から離れる上述の場合においてさえも連続トルクバイアスを与える。静水圧の速度感応バイアスが、トラクション面から瞬間的に離れるホイールを駆動し続けるので、ホイールのスピンアウトが回避される。最も内側のトラクションホイールがトラクション面に再び係合するとき、かなりのヨー方向トルクが回避される。地面から離れるホイールは速度変化（デルタ速度）を有し、この速度変化により静水圧を生じさせる。デルタ速度は高ホイール速度を回避するように制御され、これにより、ホイールが地面に再び係合するとき、ヨーイングを生じさせるであろう。
【００２３】
本発明の変形実施形態によれば、圧力リングに作用する軸線方向反作用力によって発生されたトルク感応バイアスを補うために、ゲローター(Gerotor)ポンプによって発生された静水圧が、摩擦ディスク組立体の片面または両面に作用する環状ピストンに分配される。全トルクバイアスのうちの速度感応バイアス成分は、ゲローターポンプの流体閉回路内の静水圧抵抗によって発生され、摩擦トルクバイアスは、隣接した摩擦クラッチに係合するピストンに作用する静水力学的な力によって発生される。かくして、ピストンの存在のため、全トルクバイアスのうちの速度感応部分は増大される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、静水圧ポンプが発生させる静水圧によって作動されるピストンを存在させずにトルク感応バイアスおよび静水圧速度感応バイアスが得られる本発明の第１の実施形態を示す。図１において、参照番号１０はディファレンシャルハウジングを指示している。このディファレンシャルハウジングは、自動車のトラクションホイール用車軸組立体の一部を形成するメインハウジング１２内に回転可能にジャーナル支持されている。取付けフランジ１４がメインハウジングを、図１に図示していない自動車用トランスミッション組立体内に支持するようになっている。
【００２５】
メインハウジング１２は、全体的に１６で図示する遊星ギア用ディファレンシャルキャリヤとして作用する。
【００２６】
キャリヤハウジング１０は、トルク入力シャフトとして作用する支持シャフト１８を有する。支持シャフト１８は、ハウジング１０の前壁２０に形成されたベアリング開口を貫通して延びている。この支持シャフト１８に対応する支持シャフト２２が、ハウジング１２の右端部にボルトのようなねじ留め具によって固着させた端プレート２４に形成されているベアリング開口を貫通して延びている。支持シャフト即ちトルク入力シャフト１８は、ベアリング２８によって前壁２０のベアリング開口にジャーナル支持されている。このベアリング２８に対応するベアリング３０によって、支持シャフト２２が端プレート２４のベアリング開口内にジャーナル支持されている。
【００２７】
第１トルク出力シャフト３２が、ニードルベアリング３４によって支持シャフト２２内に回転可能にジャーナル支持されている。第１トルク出力シャフト３２は、ユニバーサルジョイント(図示せず)によって車軸ハーフシャフトの内向き端部に連結されるようになっている。ユニバーサルジョイントはユニバーサルジョイントハウジング３６内に配置され、ユニバーサルジョイントハウジング３６は、ベアリング３８によって端壁２４にジャーナル支持されている。流体シール４０がハウジングの内部を隔絶している。
【００２８】
ディファレンシャル組立体の反対側は第２出力シャフト４２を含み、この第２出力シャフト４２はニードルベアリング４４によってキャリヤハウジング１０の支持スリーブシャフト１８内にジャーナル支持されている。第２出力シャフト４２の外向き端部は、第１トルク出力シャフト３２の外向き端部の場合のように、ユニバーサルジョイント(図示せず)を含んでいる。第２出力シャフト４２用ユニバーサルジョイントはユニバーサルジョイントハウジング４６内に配置されている。
【００２９】
シャフト３２の中央寄り端はディファレンシャル側方ギヤ４８に対してスプラインが設けられ、このディファレンシャル側方ギヤ４８は、ディファレンシャルピニオン５０の傘歯に駆動可能に係合する傘歯を有する。ディファレンシャルピニオン５０もまた、第２ディファレンシャル側方ギヤ５２と噛み合い、この第２ディファレンシャル側方ギヤ５２は、シャフト４２の中央寄り端に対してスプラインが設けられている。
【００３０】
第１複式ディスククラッチが、参照番号５４で示すように、ディファレンシャル側方ギヤ４８にすぐ隣接して配置されている。クラッチディスクは、互いにかみ合わせた関係で配列されている。参照番号５４で示すクラッチパックの交互のディスクは、５６で指示するように、キャリヤハウジング１０に対してスプラインが設けられている。ディスクパック５４の他のディスクは、参照番号５８で示すように、ディファレンシャル側方ギヤ４８に対してスプラインが設けられている。
【００３１】
第２複式ディスククラッチパック６０が、側方ギヤ５２にすぐ隣接して配置される。クラッチパック５４の場合と同様に、クラッチパック６０は、外側にスプラインを付けられたディスク６４を含み、このディスク６４はディファレンシャルキャリヤハウジング１０に駆動可能に連結される。交互に間隔を隔てたディスクパック６０のディスクは、参照番号６６で示すように、ディファレンシャル側方ギヤ５２に対して内側にスプラインが設けられている。
【００３２】
第１圧力リング６８がディスクパック５４に隣接して位置している。これに対応する圧力リング７０がディスクパック６０にすぐ隣接して位置している。各圧力リング７０はランプによって定められたカム面を有する。圧力リング６８のランプ６９にはピニオン５０の半径方向の延長部７２が係合する。同様に、ランプによって定められたカム面が、７４で示すように、圧力リング７０に形成される。ランプ７４にはピニオン５０の延長部７２が係合する。
【００３３】
第２ディファレンシャルピニオン７６もまた、ディファレンシャル側方ギヤ４８および５２に係合する。ピニオン７６および５０は、全体的に７８で示されるように、ピニオンシャフトに軸支され、時には、「スパイダ」と呼ばれる。必要とされる出力に応じて、２個または３個または４個のいずれかの数のピニオンを共通のピニオンシャフト即ちスパイダに取り付けるのがよい。同様な圧力プレートとランプの構造を他のピニオンのいずれかまたは他のピニオンの全てについて用いてもよいけれども、簡略化のために、１つだけのピニオンについて圧力プレートとランプの構造を図１に示した。
【００３４】
圧力プレート６８は、図２に示すように、垂直軸線８０に対して３０度にほぼ向けられたランプ面６９を有する。ハウジング１０は圧力リングに作用する。圧力リングのランプはピニオンに作用する。反動トルクは矢印８２の方向にあり、この反動トルクにより、広げ力を圧力リングに生じさせる。ディファレンシャル機構が加速トルクを受けるとき、図２に方向性をもつ矢印８３で示すように、ピニオン５０は軸線方向の力を圧力リング６８にはたらかせ、圧力リング６８はクラッチディスクパック５４を加圧する。同様に、約３０度の角度に向けられたランプ面７４にもピニオン５０が係合し、それによって、クラッチディスクパック６０を加圧する軸線方向の力を生じさせる。
【００３５】
もし、ディファレンシャルが伝達トルクであるならば、ランプ８６にピニオン５０が係合し、それによって、軸線方向の力を圧力リング７０に加える。同様のことが圧力リング６８およびランプ８４にもあてはまる。ランプ８４および８６は、ランプ６９および７４の角度より実質的に大きい角度に向けられる。かくして、加速の間に発生されるトルクバイアスと比較して実質的に小さいトルクバイアスがディファレンシャル機構によって減速の間に発生される（方向性をもつ矢印８２を参照）。
【００３６】
圧力リング６８はキャリヤハウジング１０に対してスプライン８８により外側にスプラインが設けられている。同様に、圧力リング７０はキャリヤハウジング１０に対してスプライン９０により外側にスプラインが設けられている。かくして、圧力リングは角方向の運動に抗してキャリヤハウジングに対してしっかりと保持されるが、キャリヤハウジングに対する圧力リングの軸線方向の運動はスプラインによって可能となる。
【００３７】
図３でもっともよくわかるように、キャリヤハウジング１０は端プレート９２を有し、この端プレート９２は、ねじ式ファスナのような適当なファスナによってディファレンシャルキャリヤハウジングの開放端に固定される。容積式ジェロター（Ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプ組立体９６がキャリヤハウジング１０のプレート９２とプレート９８との間に位置している。ファスナ９４はプレート９２およびプレート９８とキャリヤハウジング１０とを互いにしっかりと固定する。
【００３８】
ポンプ組立体は図７でもっともよくわかる。ポンプ組立体は、固定した偏心リング１００と、第１回転圧送部材１０２とを含み、この第１回転圧送部材１０２は、リング１００内でディファレンシャル組立体の軸線に対して偏心して位置決めされる。圧送部材１０６内に配置された内部ポンプギヤ部材１０４が、ディファレンシャル組立体の軸線に対して同心に位置決めされる。内部ポンプギヤ部材１０４には内部スプライン歯が形成され、この内部スプライン歯は軸シャフト半部３２と駆動連結を確立する。
【００３９】
ポンプ部材１０２は円環状であり、内ギヤ歯空間１０６を有する。ポンプ部材１０４は内ギヤ歯空間１０６と合う外ギヤ歯１０８を有する。ギヤ歯１０８はギヤ歯空間１０６の数よりも、１枚、枚数が少ない。
【００４０】
ジローターポンプの内ギヤ歯および外ギヤ歯は、既知の仕方でインボリュート曲線に形成される。
【００４１】
プレート９８は、図４に仮想線で夫々参照番号１１０および１１２で示すように、流入ポートおよび流出ポートを備える。これらのポートは、ポンプ要素の噛み合っているギヤ歯によってつくられる流体ポンプチャンバに連通する。ポンプギヤ１０４が回転すると、それが外ポンプ部材を駆動する。ポンプ部材の内歯と外歯との間の空間によって構成されるポンプチャンバは、ポンプ回転のギヤ歯空間の容積が増加する相の間、流出ポートと連通する。また、それらのギヤ歯空間は、参照番号１１２に示すように流入ポートに連通する。
【００４２】
図４に最も良く示すように、ニードルバルブ１１４が、プレート９８のネジ山付き開口に配置される。ニードルバルブ１１４は、プレート９８の半径方向ネジ山付き開口にねじ込まれる本体１１６を含む。ニードルバルブ１１４は又、流出ポート１１０と連通している流れ規制ポート１２０と合うステム１１８を含む。ポート１２０はクロスオーバー通路１２２と流体連通し、クロスオーバー通路１２２は又、流入ポート１１２と連通する。ポンプ部材によって圧送された流体は次いで、ポート１１０から流れ規制ポート１２０を通ってポンプの流入側へ移動する。圧送された流体のこの再循環は、一方のポンプ要素の他方のポンプ要素に対する回転に対して流体抵抗を付与する。
【００４３】
クロスオーバー通路の中の流れは双方向の流れであり、流れの方向はポンプ部材１０２と１０４との相対的な回転方向に依存する。
【００４４】
バルブ１１４を調整するための機構が設けられる。この調整は、ステム１１８を前進させるか引っ込めるかに応じて一方の方向に、或いは他の方向にバルブ１１４を回転させることによって行われる。ステムを前進させると、流れの規制が増大する。ステムを逆の方向に調整すると、ポート１２０における流れの規制が減少する。調整可能バルブ１１４に設けられたＯリング１２４が、閉じた流体流れ回路の中で圧力流体を分離する。
【００４５】
図８にプレート９８の断面図を示す。バルブ１１４用の半径方向に延びるネジ山付きバルブ開口は、図８において参照番号１２６で指示される。
【００４６】
潤滑剤供給通路が、図１において参照番号１２８で示される。流体管継手１３０が通路１２８に受入れられる。ポンプに対する圧油供給はポンプの流入ポートに配送される。流入ポートへの連通は環状キャビティ１３２によって達成され、該環状キャビティ１３２は、端プレート９２に形成された流入ポートキャビティ１３４に連通する。ポンプ部材の相対回転が或る方向のとき、フラッターバルブ（逆止弁）１３６が、キャビティ１３２とポートキャビティ１３４との間を一方向に流体連通させる。相対回転が逆方向のとき、フラッターバルブはキャビティ１３２とポートキャビティ１３８との間を連通させる。このことは、回転方向に関係なくポンプ動作を確実にする。図４に最も良く示すように、キャビティ１３２はポート１１０に連通する。ポート１１０は、バルブポート１２０と連通し、かつ、ポート１１２およびポートキャビティ１３８に延びるクロスオーバー通路１２２と連通する。フラッターバルブは米国特許第5,310,388号に開示されている逆止弁６０と同様の仕方で機能する。
【００４７】
トルクが、トルク入力シャフト１８によってキャリヤハウジング１０に加えられ、トルク入力シャフト１８はトルク入力リングギヤにスプラインで止められている。シャフト１８の中にジャーナル支持されている出力シャフト４２は、ベアリング１４０によって支持され、該ベアリング１４０はディファレンシャルハウジング部分（図示せず）によって支持される。ベアリング１４０はシャフト３２のベアリング３８に対応する。トルクが入力シャフト１８に作用したとき、ディファレンシャルピニオンは圧力プレート６８および７０のカム面の傾斜に対して反作用を及ぼし、それにより、クラッチディスクパックに作用することが、以下の説明により示される。これは、シャフト３２または４２の牽引トルクの一方が他方に対して異なる場合、側方ギヤの一方が他方に対して速度超過になる如何なる傾向にも抵抗する。
【００４８】
自動車の牽引ホイールの一方が低摩擦面に置かれた場合、一方の実シャフト（actual shaft）が他方に対して速度超過になりながら、ディファレンシャルバイアスのトルク成分が小さくなる。かかる速度超過は、ポンプ要素１０２および１０４をお互いに対して回転させる。このことは、ジローターポンプの流出側に高い油圧を生じさせ、それにより、エネルギーを吸収し、シャフト４２または３２の一方が他方に対して速度超過になる傾向に抵抗する。かくして、ディファレンシャル機構が、トルクバイアスとしての速度感応、およびトルク感応の両方であることが達成された。その上、トルク感応バイアスの減少が速度感応バイアスの増加を伴うので、ディファレンシャルバイアスの速度感応成分がトルク感応バイアスを補う。油圧作動であるので、トルク感応バイアスに対する機械的減衰効果も備えている。これらの特徴は、図１０および図１１に示すディファレンシャル機構のような従来技術のトルク感応ディファレンシャル設計に比べ、ディファレンシャル機構の操作性を大幅に改善する。これら図１０および図１１の図面は、単に、トルク感応バイアスの特徴を有するが速度感応バイアスの特徴を有しない従来技術の設計を示すために含められた。
【００４９】
図１０および図１１を参照すると、トルク入力リングギア１４４が、プレッシャプレート１４８、１５０を囲むキャリアハウジング１４６に、トルクを伝達する。プレッシャプレート１４８、１５０は、ハウジング１４６にスプライン留めされ、図１１で参照番号１５２、１５４で示されているようなカム面を有している。これらのカム面はピニオンシャフト１５６に係合している。ピニオン１５８は、側方ギア１６０、１６２に係合している。図１に示されている設計では、例えば、図１０および図１１の設計は、摩擦ディスククラッチパック１６４、１６６を有し、摩擦ディスククラッチパック１６４、１６６はプレッシャリング１４８、１５０の軸線方向圧力に応答して係合する。各側方ギアは、内側でスプライン留めされ、トルク出力ハーフシャフトと駆動連結するように構成されている。
【００５０】
図１１に示されているように、ピニオンシャフトの両側のランプの角度αは、約４５°である。従って、減速時のトルクバイアスは、図１０および図１１に示されている先行技術の設計の加速時のトルクバイアスと略等しい。ランプの角度は、特定の設計要求に合致するように調整することができる。図１の実施形態の例では、上述したように、ピニオン５０の加速側のランプの角度は、約３０°、減速側のランプの角度は、約４５°である。
【００５１】
図９に示されている本発明の第２の実施態様では、ポンプの吐出側は、プレート９８’に形成されたプレッシャチャンバ１７０と流体連通している。プレッシャチャンバは、内部に環状ピストン１７２が配置された環状シリンダの形状である。チャンバ１７０は、図４の通路１２２に対応する高圧通路と流体連通している。
【００５２】
ピストン１７２は、フリクションディスククラッチパック５４’に直ぐ隣接して配置されている。クラッチパックは、環状チャンバ１７０内の圧力によって発生させられたピストン力によって付勢されている。このため、ギアポンプ９６’の圧送部材によって提供された静水抵抗は、クラッチパック５４’によって達成されたトルクバイアスによって補償されている。この実施形態では、総トルクは、トルク感応バイアスと静水圧力（速度感応）バイアスの大きいほうに、ポンプ圧送抵抗を加えたものである。
【００５３】
図９では、図１の実施形態に対応する要素を有する各要素は、ダッシュ付きの同じ参照番号で示されている。
【００５４】
図９の実施形態では、速度感応バイアスは、図１の実施形態で可能な速度感応バイアスに対して大きくされている。もし、例えば、図１に示されているようなディファレンシャル装置を有する車両が右から左への曲がる操作を行うことになり、そして、もし、何らかの理由で、内側である左側車輪が路面から離れたり低摩擦路面上を走行したりすると、トルクバイアスが維持されることになり、これによって、内側にある左側車輪の過度のスピンアウトが防止される。内側にある左側車輪が再度、路面をグリップしたとき、車両をアンダステアにする通常の傾向が、著しく減少させられる。このため、このような転回操作中、ドライバは、車両をより良く制御することができる。
【００５５】
図１および図９の実施形態の実施形態の両者において、ポンプ用の静水流体は、流体シールによって、ディファレンシャルハウジング１２、１２’内の流体から隔離されている。これらは、図１で参照番号１７４、１７６を付されている。これらは、図９で参照番号１７４’、１７６’を付されている。
【００５６】
トルクバイアスは、米国特許第５、５９５、２１４号明細書で開示されているような、ピストン内のオリフィスおよびオリフィス弁によって調整される。さらに、調整は、図４で参照番号１１４を付されているネジ付き調整バルブを使用して行うこともできる。米国特許第５、５９５、２１４号明細書、同特許第５、５３６、２１５号、同第５、３１０、３８８号、および、同第５、６１１、７４６号明細書は、本願の譲受人に譲渡され、その記載を本件出願に援用する。
【００５７】
特定の実施形態を記載したが、本発明の思想から逸脱することなく、当業者が種々の変更を行うことができることが明らかである。このような変更およびそれらの全ての均等物も添付の請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】制限スリップディファレンシャルがトルク感応特徴と速度感応の静水圧トルクバイアスの特徴とを有する本発明の第１の実施形態の横断面図である。
【図２】図１の実施形態の圧力リングおよびディファレンシャルピニオンの端面図である。
【図３】図１に示した制限スリップディファレンシャルの拡大図である。
【図４】図３の線４−４における横断面図である。
【図５】図１の組立体の圧力リングのうちの１つのランプ部分を示す、ディファレンシャル組立体の軸線方向側面図である。
【図６】図５の線６−６における横断面図である。
【図７】図３の線７−７における横断面図である。
【図８】図４の線８−８における横断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の横断面全体組立図である。
【図１０】従来技術のトルク感応ディファレンシャル機構の横断面図である。
【図１１】図１０の従来技術のディファレンシャル機構の線１１−１１における横断面図である。

Claims

駆動部材から２つの被駆動部材のそれぞれにトルクを供給するためのギヤディファレンシャル機構であって、
一方の被駆動部材に駆動的に連結された第１側方ギヤと、他方の被駆動部材に連結された第２側方ギヤと、
各側方ギヤに駆動的に係合した少なくとも１つの遊星ピニオンと、前記遊星ピニオンが回転可能に設けられたピニオンシャフトと、
前記側方ギヤと前記遊星ピニオンとを包囲するディファレンシャルキャリヤハウジングと、
前記キャリヤハウジングに駆動的に固定された第１ディスクおよび前記側方ギヤの一方に駆動的に固定された第２ディスクを有する少なくとも１つの摩擦ディスククラッチパックと、
前記第１及び第２側方ギヤを取り囲む前記キャリヤハウジングに設けられた少なくとも１つの圧力リングと、ランプ面を構成する前記圧力リングに形成されたカム凹部とを有し、前記遊星ピニオンは、前記ランプ面に軸線方向に隣接して配置されており、
前記一方の側方ギヤに作用する軸線方向のスラスト力は、前記圧力リングを介して前記一方のクラッチパックに伝達され、それによって、前記一方のクラッチパックに係合し、また、前記ディファレンシャル機構にトルク感応バイアスを生じさせ、
前記一方の被駆動部材に駆動的に連結された駆動ポンプ部材および前記キャリヤハウジングに駆動的に連結された従動ポンプ部材を有する容積式ポンプと、
ポンプ液流入ポートと、ポンプ液流出ポートと、前記流入ポートと流出ポートとを連結する流体送給通路とを有し、それによって、圧送される流体が、前記キャリヤハウジングおよび前記一方の被駆動部材が相対的に回転するとき、前記ポンプを介して循環し、それによって、速度感応バイアスが、前記ディファレンシャル機構において確立し、全トルクバイアスが前記トルク感応バイアスおよび前記速度感応バイアスの合計であるギヤディファレンシャル機構。
トルクを駆動部材から第１被駆動部材および第２被駆動部材に伝達するための、制限されたスリップ能力を有するディファレンシャル機構であって、
前記第１被駆動部材と前記第２被駆動部材にそれぞれ連結された第１側方ギヤと第２側方ギヤと、
前記側方ギヤのそれぞれに駆動的に係合した少なくとも２つの遊星ピニオンとを有し、前記遊星ピニオンは、共通のピニオンンシャフトにジャーナル支持され、
更に、前記側方ギヤおよび前記遊星ピニオンを包囲するディファランシャルキャリヤハウジングと、
前記キャリヤハウジングに固定された第１ディスクおよび前記被駆動部材の一方に固定された第２ディスクを有する少なくとも１つの摩擦ディスククラッチパックと、
前記第１及び第２側方ギヤを取り囲む前記キャリヤハウジングに設けられた少なくとも１つの圧力リングと、ランプ面を構成する前記圧力リングに設けられたカム凹部とを有し、前記遊星ピニオンは、前記ランプ面に軸線方向に隣接して配置されており、
前記一方の側方ギヤに作用する軸線方向のスラスト力は、前記圧力リングを介して前記一方のクラッチパックに伝達され、それによって、前記一方のクラッチパックに係合し、また、前記ディファレンシャル機構にトルク感応バイアスを生じさせ、
更に、前記第１被駆動部材に駆動的に連結された第１ポンプ部材および、前記キャリヤハウジングに駆動的に連結された第２ポンプ部材を有する容積式ポンプと、
ポンプ液流入ポートと、ポンプ液流出ポートと、前記流入ポートと前記流出ポートに連結された流体送給通路とを有し、それによって、圧送された流体は、前記キャリヤハウジングおよび前記一方の被駆動部材が相対的に回転するとき、前記ポンプを介して循環し、それによって、速度感応バイアスが、前記ディファレンシャル機構に確立され、
更に、流体が前記流入ポートから前記流出ポートに移送されるとき、圧送される流体のために制御された流れ規制を提供するためのバルブ手段を有する、ことを特徴とするディファレンシャル機構。
前記流入ポートと連通する圧油供給通路を有し、それによって、圧油の連続した供給が前記容積式ポンプに提供される、ことを特徴とする請求項１に記載のギアディファレンシャル機構。
前記流入ポートと連通する圧油供給通路を有し、それによって、圧油の連続した供給が前記容積式ポンプに提供される、ことを特徴とする請求項２に記載のギアディファレンシャル機構。
トルクを駆動部材から２つの被駆動部材の各々に供給するためのギヤディファレンシャル機構であって、
一方の被駆動部材に駆動的に連結された第１側方ギヤと、他方の被駆動部材に連結された第２側方ギヤと、
各側方ギヤに駆動的に係合する少なくとも１つの遊星ピニオンと、該遊星ピニオンが回転自在に取り付けられたピニオンシャフトと、
前記側方ギヤおよび前記遊星ピニオンを包囲するディファレンシャルキャリヤハウジングと、該キャリヤハウジングに駆動的に固定された第１ディスク、および、前記側方ギヤのうちの一方に駆動的に固定された第２ディスクを有する少なくとも１つの摩擦ディスククラッチパックと、
前記第１及び第２側方ギヤを取り囲む前記キャリヤハウジングに設けられた少なくとも１つの圧力リングと、ランプ面を構成する前記圧力リングのカム凹部とを有し、前記１つの遊星ピニオンが、前記ランプ面に軸線方向に隣接して配置され、
前記キャリヤハウジングに形成された環状シリンダと、該環状シリンダ内に設けられた環状ピストンとを有し、前記環状シリンダおよび前記環状ピストンがクラッチ圧力室を構成し、前記摩擦ディスククラッチパックが前記環状ピストンに隣接して配置され、前記圧力室が加圧されたときに、前記環状ピストンが前記クラッチパックに係合し、
前記一方の側方ギヤに作用する軸線方向スラスト力が、前記圧力リングを介して前記一方のクラッチパックに伝達され、これにより、前記一方のクラッチパックに係合し、前記ディファレンシャル機構にトルク感応バイアスを作り出し、
前記一方の被駆動部材に駆動的に連結された駆動ポンプ部材、および、前記キャリヤハウジングに駆動的に連結された駆動ポンプ部材を有する容積式ポンプと、
ポンプ液流入ポートおよびポンプ液流出ポートと、前記流出ポートを前記クラッチ圧力室に接続する液体送給通路とを有し、これによって、速度感応バイアスが前記ディファレンシャル機構に確立され、
全トルクバイアスは、前記クラッチに作用する前記トルク感応バイアスと前記速度感応バイアスのうちの大きい方に前記ポンプの静水圧ポンプ抵抗を加えたものであるギヤディファレンシャル機構。
前記流入ポートと連通する圧油供給路を有し、これによって、圧力流体を前記容積式ポンプに連続的に供給することができる、請求項５記載のギヤディファレンシャル機構。
前記カム凹部が２つのランプ面を構成し、各ランプ面が異なるランプ角度を有し、これによって、一方の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用する力の軸線方向成分が、反対の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用する力の軸線方向成分とは異なる大きさのものである、ことを特徴とする請求項１に記載のギヤディファレンシャル機構。
前記カム凹部が２つのランプ面を構成し、各ランプ面が異なるランプ角度を有し、これによって、一方の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用する力の軸線方向成分が、反対の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用する力の軸線方向成分とは異なる大きさのものである、ことを特徴とする請求項２に記載のギヤディファレンシャル機構。
前記カム凹部が２つのランプ面を構成し、各ランプ面が異なるランプ角度を有し、これによって、一方の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用するピニオン力の軸線方向成分が、反対の方向における前記ディファレンシャルへのトルク伝達中前記ピニオンに作用するピニオン力の軸線方向成分とは異なる大きさのものである、ことを特徴とする請求項５に記載のギヤディファレンシャル機構。