JP4891658B2 - ディファレンシャル装置 - Google Patents

Description

本発明は４輪駆動車のディファレンシャル装置に関し、特には、駆動トルクに比例した差動制限力発生させるディファレンシャル装置に関する。

エンジンからの動力を前輪と後輪とに動力分配するように配置されるディファレンシャル装置には、加速時や前後輪の一方の車輪がスリップしたような場合の差動回転に対して、スリップ側に伝達されるトルクを他の車輪側へ移すために差動回転を制限する差動制限機構が備えられている。この差動制限機構を伝達トルクに応じて作動するようにしたものはトルク感応型差動制限装置として知られている。

このような差動制限機構をシンプルプラネタリギヤ式のディファレンシャルに適用して、バイアス比（差動制限力）を大きく設定できるようにしたものが開発されている。例えば、特許文献１を参照、この特許文献１には図３に示すように、プラネタリギヤの構成要素であるキャリア１０１と、このキャリア１０１に一体に結合されるケース１０２とで部品を収容するハウジングを形成し、このハウジング内にはす歯仕様のリングギヤ１０４とプラネタリピニオン（プラネットギヤ）１０５とサンギヤ１０６を噛合せて収容配置し、更に、リングギヤ１０４のフランジ部１０７をカップリング１０８にヘリカルスプライン１０９を介して連結するように構成されている。

そして、プラネタリギヤ機構を構成するギヤ等の各部材間には、ワッシャ１１０〜１１６を介在させ、各ギヤに発生するスラスト力を対応するワッシャに作用させ、ワッシャに摩擦力を生じさせて差動制限力を得るようにしたディファレンシャリ装置が示されている。

特開２００５−１６６４３号公報

特許文献１のディファレンシャル装置の差動制限機構では、差動制限力としてのバイアス比の設定がディファレンシャルを構成する主要部材のサンギヤ、プラネタリピニオン、リングギヤ等の回転体の側部にそれぞれワッシャを介在させ、はすば歯車に形成された前記各歯車の動力伝達時に生じるスラスト力と、ヘリカルスプライン係合されたフランジに生じるスラスト力と、をワッシャに作用させるものである。このディファレンシャル装置で差動制限力としてのバイアス比を適正に設定するには、これら複数のはすば歯車およびヘリカルスプラインのねじれ角の設定と、多数のワッシャとの組合せで行うようになるため、調整箇所が多くなりバイアス比の設定に困難性が伴う。また、多数のワッシャを介在させた構成のため組付けが煩雑化してしまう。

本発明は、このような課題に対してなされたもので、差動制限力の設定に係わる部材を特定して調整箇所を最小限にすることで設定・調整を容易化し、組付け性のよいディファレンシャル装置とすることを目的とする。

本発明のディファレンシャル装置は、入力軸に連結される入力部材と、該入力部材に回転自在に軸支されたプラネタリピニオンをサンギヤとリングギヤとに噛合わせ、サンギヤに出力歯車を連設させて前後輪の一方側への出力部材とし、前記リングギヤを連結部材に連結して前後輪の他方側への出力部材とした構成のディファレンシャル装置において、前記２つの出力部材間に摩擦係合装置を配置すると共に、前記一方側への出力部材と入力部材とに、前記摩擦係合装置に作用するスラスト力発生機構を設け、前記スラスト力発生機構は、一方側への出力部材のはすば歯車であり、入力部材の連結部に設けられたヘリカルスプラインであることを特徴とする。

本発明のディファレンシャル装置は、前記スラスト力発生機構は、入力軸に伝達される動力が駆動伝達状態のときは共に同一方向のスラスト力を発生し、被駆動状態のときは共に逆向きのスラスト力を発生することを特徴とする。

本発明のディファレンシャル装置は、上記ディファレンシャル装置は入力軸上に同心配置されるサンギヤと、該サンギヤに連結一体され入力軸の一方側へ出力する出力歯車と、上記入力軸に連結されたキャリアとの間に多板式摩擦係合装置介在させ、ドライブプレートを出力歯車のハブ部にドリブンプレートを他方側の出力部材のドラム部材にそれぞれ係合配置し、出力歯車またはキャリアに生じるスラスト力により上記多板式摩擦係合装置を係合可能とすると共に、上記出力歯車とキャリアの離間端部に軸方向移動を規制するスラスト軸受けを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、差動制限力作動部は１つの摩擦係合装置だけですみ、この摩擦係合装置を２つのスラスト力発生機構のみで作動させることができるので、差動制限力の設定箇所が少なくなり、適正な設定と調整が容易となる。また、スラスト力の発生を、はすば歯車とヘリカルスプラインで行うため、ねじれ角やねじれの向きの設定で差動制限力を適切に設定することができ、かつ、設定の自由度が増す。また、動力伝達が駆動時と被駆動時とに共に差動制限力を設定でき、更に、摩擦係合装置の配置に特別の部材を必要としないため、装置が簡単かつ組付け性も向上する。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のディファレンシャル装置の概略構成を示すスケルトン図であり、図２はディファレンシャル装置の断面図である。図１において、１は図示しない変速機からの入力軸であり、この入力軸１にプラネタリギヤ機構２が設けられる。プラネタリギヤ機構２は、入力軸１にサンギヤ２１とリングギヤ２４とが同心的に配置され、この両ギヤ２１，２４に、入力要素としてのキャリア２２に回転自在に軸支されているプラネタリピニオン２３が噛合って構成され、このプラネタリギヤ機構２の一方の出力要素としてのサンギヤ２１に出力歯車４が連結され、出力歯車４に被駆動歯車５が噛合って一方の車輪側への軸６へ出力される。また、他方の出力要素としてのリングギヤ２４からはドラム部材７を介して他方の車輪側への出力軸８に出力されるようになっている。

一方への出力歯車４の側部４ｂと、キャリア２２の側板２２ｂとの間には摩擦係合装置３が配置され、摩擦係合装置３の摩擦プレート３ａ，３ｂが出力歯車４とドラム部材７とにそれぞれ係合配置されている。入力軸１の大径端部にはスプライン１ａが設けられており、このスプライン１ａにキャリア２２のボス部スプライン２２ａが嵌合連結され、入力回転がキャリア２２に伝達されるようになっている。

図２において、入力軸１は油路１ｂが形成された中空軸であり、大径端部にはスプライン１ａが設けられており、このスプラインはスプライン歯筋が軸心線に対し傾斜して形成されたヘリカルスプライン１ａになっている。キャリア２２のボス部内径に設けられたスプラインもヘリカルスプライン２２ａに形成されており、この両スプライン１ａ，２２ａにより入力軸１にキャリア２２が嵌合連結されている。この構成により、動力伝達時にはスプライン部に伝達力に応じたスラスト力を発生させることができる。このヘリカルスプラインはねじれ角やねじれ方向の設定によりスラスト力やスラスト方向を種種設定することができる。

キャリア２２は、他側に側板２２ｂが所定の間隔、即ち配置されるプラネタリギヤの歯幅に相当する間隔に固定されており、この間隔部にプラネタリピニオン２３が回転自在に軸支され複数個配置されている。更に、前記プラネタリピニオンの内周側と外周側とには、サンギヤ２１とリングギヤ２４とが噛合い配置されており、これらサンギヤ２１とリングギヤ２４とは共にキャリア２２の前記間隔部にスラスト方向の動きを規制されて配置されている。

サンギヤ２１は一方側への出力部材であり、リング状に形成された内周にはスプライン２１ａが形成され、出力歯車４の軸部４ｃの外周に形成されたスプラインが軸方向動を許容するようにスプライン連結されている。このように構成された出力歯車４は入力軸１に回転自在に設けられている。そして、出力歯車４ははすば歯車に形成された駆動歯車であり、はすば歯車に形成された被駆動歯車５と噛合って歯車列を形成している。これにより、動力伝達時は出力歯車４にスラスト力を発生させることができるようになっている。このはすば歯車もねじれ角とねじれ方向の設定によりスラスト力やスラスト方向を種種設定できる。

大径のリング状部材の内周に内ば歯車が形成されたリングギヤ２４は、外周にスプラインが形成されており、ドラム部材７の内周に形成されたスプラインに係合している。これにより、他方への出力部材としてのリングギヤ２４からドラム部材７を介して他方への出力軸８に出力される。

キャリア２２と出力歯車との間に配置される摩擦係合装置３は多板式であり、出力歯車４のハブ部４ａに形成されたスプラインに係合配置されるドライブプレート３ａと、ドラム部材７に形成されたスプライン７ａに係合配置されるドリブンプレート３ｂとで構成されており、この摩擦プレート３ａ，３ｂを出力歯車４の側端部４ｂとキャリア２２の側板２２ｂとの押し圧により、係合するようになっている。

更に、出力歯車４の内径端部４ｄと入力軸１に軸方向移動を規制して設けられたワッシャ１３との間には、出力歯車４が図示左側への移動を規制するスラスト軸受け１２が配置されており、また、キャリア２２はスプライン２２ａ側外端部に設けたワッシャ２２ｄを介して入力軸１に止め輪１１により図示右側への移動を規制し、更に、出力軸８の軸支部８ａ端部との間にはスラスト軸受け１０を設けて位置規制する構成となっている。

このように構成されたディファレンシャル装置の出力側を例えば、一方の出力歯車を前輪側へ連結し、他方の出力軸８を後輪側へ連結した場合は、入力軸１が駆動されると、良好な路面状態の直進走行では前輪と後輪とには差動回転は生じないため、プラネタリピニオン２３は自転することなくキャリア２２と一体回転し、入力回転が直に前輪と後輪に伝達される。コーナリング走行では、前輪と後輪とに差動回転が生じるため、プラネタリピニオン２３が自転しながら公転することによる差動機能が働き差動回転は吸収される。

そして、入力軸１とキャリア２２の連結部のヘリカルスプライン１ａ，２２ａと出力歯車４のはすば歯車には、入力軸１に前進走行時の駆動力が入力されると駆動力の大きさに応じて、図２の右向きスラスト力Ａ，Ｂが発生するように、ねじれ角とねじれの向きが設定されている。このように設定した場合は、出力歯車４のスラスト力Ａが摩擦係合装置３に作用し差動制限力を発生させる。また、後進走行（または前進コースト）では、前記はすば歯車とヘリカルスプラインには前進走行時とは逆向きのスラスト力Ｃ，Ｄが発生し、キャリア２２のスラスト力Ｄが摩擦係合装置３に作用して差動制限力を発生させることができる。

そこで、前輪側がスリップした場合では、入力回転はディファレンシャルの差動機能によって前輪に増速された回転が伝達される。この状態では出力歯車４に伝達された駆動力に応じてスラスト力Ａが生じ、摩擦係合装置３に作用して差動制限力を発生させ、前輪側の伝達トルクを減じて後輪側へ移しスリップ回転を減じる。この前輪スリップの場合は、出力歯車に出力される駆動力は比較的小さいので、後述する後輪スリップの場合より差動制限力（トルクバイアス比）は小さくできる。

また、後輪側にスリップが生じた場合は、入力回転は差動機能によって後輪を増速させるように出力する。この状態では入力軸１に伝達された駆動力は、前輪側への伝達トルクは後輪側への伝達トルクより大きくなり、出力歯車４には前輪スリップ時より大きなスラスト力が生じ、その分差動制限力（トルクバイアス比）を大きくすることができる。

このように本発明では差動制限力の設定を、１つの摩擦係合装置をはすば歯車とヘリカルスプラインに発生するスラスト力により設定するようにしたため、これら２つのスラスト力発生部のねじれ角の大きさや向き等を設定することにより、差動制限力（トルクバイアス比）の設定・調整を容易に行うことができる。

また、駆動時には一方の部材に発生するスラスト力で差動制限を行い、被駆動時には他方の部材に発生するスラスト力で差動制限を行うことができる。また、摩擦係合装置の配置にも特別の部材を必要としないため、装置の小型化や組付け性も向上する。

本発明の実施の形態のディファレンシャル装置のスケルトン図である。 前記ディファレンシャル装置の断面図である。 従来例のディファレンシャル装置の断面図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ プラネタリギヤ機構
３ 摩擦係合装置
４ 出力歯車（はすば歯車）
７ ドラム部材（連結部材）
８ 出力軸
２１ サンギヤ
２２ キャリア
２２ａ ヘリカルスプライン
２３ プラネタリピニオン
２４ リングギヤ

Claims (3)

1. 入力軸に連結される入力部材と、該入力部材に回転自在に軸支されたプラネタリピニオンをサンギヤとリングギヤとに噛合わせ、サンギヤに出力歯車を連設させて前後輪の一方側への出力部材とし、前記リングギヤを連結部材に連結して前後輪の他方側への出力部材とした構成のディファレンシャル装置において、
   前記２つの出力部材間に摩擦係合装置を配置すると共に、前記一方側への出力部材と入力部材とに、前記摩擦係合装置に作用するスラスト力発生機構を設け、
   前記スラスト力発生機構は、一方側への出力部材のはすば歯車であり、入力部材の連結部に設けられたヘリカルスプラインである
   ことを特徴とするディファレンシャル装置。
2. 請求項１において、前記スラスト力発生機構は、入力軸に伝達される動力が駆動伝達状態のときは共に同一方向のスラスト力を発生し、被駆動状態のときは共に逆向きのスラスト力を発生する
   ことを特徴とするディファレンシャル装置。
3. 請求項１又は２において、前記ディファレンシャル装置は入力軸上に同心配置されるサンギヤと、このサンギヤに連結一体されて前記入力軸の一方側へ配置される出力歯車と、前記入力軸の他方側に連結されたキャリアとの間に多板式摩擦係合装置を介在させ、ドライブプレートを出力歯車のハブ部にドリブンプレートを他方側の出力部材のドラム部材にそれぞれ係合配置し、前記出力歯車またはキャリアに生じるスラスト力により前記多板式摩擦係合装置を係合可能とすると共に、上記出力歯車とキャリアの離間端部に軸方向移動を規制するスラスト軸受けを設けた
   ことを特徴とするディファレンシャル装置。

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