JP4931892B2

JP4931892B2 - Differential

Info

Publication number: JP4931892B2
Application number: JP2008270732A
Authority: JP
Inventors: 智明粕谷; 辰弘泊
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP2010101338A

Description

本発明は、駆動力配分機構を備える車両用の差動装置に関し、特に、駆動力配分機構がその内部に設けられた差動装置に関する。 The present invention relates to a differential device for a vehicle including a driving force distribution mechanism, and more particularly to a differential device in which a driving force distribution mechanism is provided.

従来、ベベルギヤ式の差動機構を備えた車両用の差動制限機構付き差動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような差動制限機構付き差動装置は、左右の駆動輪の差回転に制限トルクを負荷し、左右両輪の車輪速差を制限するものである。 Conventionally, a differential device with a differential limiting mechanism for a vehicle including a bevel gear type differential mechanism is known (see, for example, Patent Document 1). Such a differential device with a differential limiting mechanism applies a limiting torque to the differential rotation of the left and right drive wheels, and limits the wheel speed difference between the left and right wheels.

特許文献１に開示される差動制限機構付き差動装置は、ディファレンシャルケースの内部のピニオンシャフトに、ディファレンシャルピニオンと差動制限用ピニオンとを同軸かつ一体に設け、左右両輪用のいずれか一方のディファレンシャルサイドギヤと同軸かつ相対回転自在に設けられた差動制限用サイドギヤに差動制限用ピニオンを噛み合わせ、ディファレンシャルピニオンおよびディファレンシャルサイドギヤ間のギヤ比と差動制限用ピニオンおよび差動制限用サイドギヤ間のギヤ比とを異ならせ、制限機構によりディファレンシャルサイドギヤと差動制限用サイドギヤとの相対回転を制限している。 A differential device with a differential limiting mechanism disclosed in Patent Document 1 includes a differential pinion and a differential limiting pinion that are coaxially and integrally provided on a pinion shaft inside a differential case, and either one of left and right wheels is used. A differential limiting pinion is meshed with a differential limiting side gear that is coaxially and relatively rotatable with the differential side gear, and a gear ratio between the differential pinion and the differential side gear and between the differential limiting pinion and the differential limiting side gear. The gear ratio is made different, and the relative rotation between the differential side gear and the differential limiting side gear is limited by a limiting mechanism.

ところで、特許文献１の差動制限機構付き差動装置は上述のように差動制限を行うことができるものの、左右輪のいずれかを増速させることによる駆動力（トルク）配分を行うことはできなかった。そのため、トルク配分を行うためには、差動装置とは別にトルク配分機構を設ける必要があった。 By the way, although the differential device with a differential limiting mechanism of Patent Document 1 can perform differential limiting as described above, it is possible to perform driving force (torque) distribution by accelerating any of the left and right wheels. could not. Therefore, in order to perform torque distribution, it is necessary to provide a torque distribution mechanism separately from the differential device.

ここで、従来、ディファレンシャル機構と左右トルク配分機構とを備える差動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献１に開示される差動装置（ディファレンシャル機構）にトルク配分機構をさらに付加させるために、特許文献２に開示されるトルク配分機構を適用することが考えられる。
特開２００３−２４０１０１号公報特許第２７３８２２５号公報 Here, heretofore, a differential device including a differential mechanism and a left-right torque distribution mechanism is known (see, for example, Patent Document 2). In order to further add a torque distribution mechanism to the differential device (differential mechanism) disclosed in Patent Document 1, it is conceivable to apply the torque distribution mechanism disclosed in Patent Document 2.
JP 2003-240101 A Japanese Patent No. 2738225

しかしながら、特許文献２に開示される差動装置では、ディファレンシャル機構のキャリヤの外に、増速ギヤや減速ギヤを備える増減速ギヤ機構と、左右輪用の二組のクラッチを備えるクラッチ機構とが配置されるため、差動装置全体で左右方向への大きさ（サイズ）が増加してしまうという問題があった。 However, in the differential device disclosed in Patent Document 2, in addition to the carrier of the differential mechanism, there are an increase / decrease gear mechanism including an acceleration gear and a reduction gear, and a clutch mechanism including two sets of clutches for left and right wheels. Therefore, there is a problem in that the size (size) in the left-right direction increases in the entire differential device.

また、ディファレンシャル機構、増減速ギヤ機構およびクラッチ機構には、通常、それぞれ異なる潤滑油が用いられるため、差動装置全体の整備におけるメンテナンス性が悪いという問題もある。 In addition, since different lubricants are usually used for the differential mechanism, the speed increasing / decreasing gear mechanism, and the clutch mechanism, there is a problem that the maintainability in maintenance of the entire differential device is poor.

さらに、ディファレンシャル機構から左右の車軸を介して左右輪までの長さが異なるため、すなわち、左右の車軸がディファレンシャル機構に対して左右対称になっていないため、例えば、アクセル開度が大きくなったときにステアリングがぶれるトルクステアが発生する可能性があるという問題もあった。 Furthermore, since the length from the differential mechanism to the left and right wheels via the left and right axles is different, that is, the left and right axles are not symmetrical with respect to the differential mechanism, for example, when the accelerator opening is increased. There is also a problem that torque steer that may cause steering to occur may occur.

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触式のアクチュエータ素子を適用したクラッチ（係合要素）を用いることにより、差動装置の構造を簡単化し、装置全体を小型化するとともに、差動装置に連結される車軸および車輪を左右対称にすることができる差動装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to simplify the structure of the differential device by using a clutch (engagement element) to which a non-contact type actuator element is applied, and the entire device. It is another object of the present invention to provide a differential device in which the axle and wheels connected to the differential device can be made symmetrical.

上記の課題を解決するために、本発明の差動装置（Ｄ）は、原動機（Ｅ）からの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース（１０）と、サンギヤ（８）と、サンギヤ（８）と同心上に配置されたリングギヤ（９）と、サンギヤ（８）とリングギヤ（９）の間に設けられ、サンギヤ（８）およびリングギヤ（９）に噛み合うピニオンギヤ（１１）と、ディファレンシャルケース（１０）に固定されたピニオンシャフト（２）と、ピニオンシャフト（２）に回転自在に支持される二対のディファレンシャルピニオン（３、４）と、サンギヤ（８）と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、ディファレンシャルピニオンの一方（４）に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ（６Ｌ、６Ｒ）と、ディファレンシャルケース（１０）の左右端部に設けられ、ディファレンシャルケース（１０）とリングギヤ（９）とを締結するための一対の係合要素（ＣＬ、ＣＲ）と、ピニオンギヤ（１１）を自転および公転自在に支持するとともに、ディファレンシャルピニオンの他方（３）に噛み合い、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）の締結により、リングギヤ（９）の回転を他方のディファレンシャルピニオン（３）に伝達するキャリヤとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a differential device (D) of the present invention includes a differential case (10) rotated by a driving force from a prime mover (E), a sun gear (8), and a sun gear (8). A ring gear (9) arranged concentrically with the pin, a pinion gear (11) provided between the sun gear (8) and the ring gear (9) and meshing with the sun gear (8) and the ring gear (9), and a differential case (10) The pinion shaft (2) fixed to the pinion, the two pairs of differential pinions (3, 4) rotatably supported by the pinion shaft (2), and the sun gear (8) are provided coaxially and relatively unrotatably. , A pair of differential side gears (6L, 6R) meshing with one (4) of the differential pinion, and a differential case (1 ) And a pair of engagement elements (CL, CR) for fastening the differential case (10) and the ring gear (9), and the pinion gear (11) are supported in a freely rotating and revolving manner. And a carrier that meshes with the other differential pinion (3) and transmits the rotation of the ring gear (9) to the other differential pinion (3) by fastening the engagement elements (CL, CR).

本発明の差動装置によれば、一対の係合要素のいずれか一方を締結させることにより、リングギヤ、ピニオンギヤ１１およびサンギヤを介してディファレンシャルケースの回転をその係合要素に対応するディファレンシャルサイドギヤに伝達することができ、これにより、そのディファレンシャルサイドギヤの回転数を増速させることができる。このように、差動装置内に設けた係合要素によりディファレンシャルサイドギヤに連結された車軸を増速させるトルク配分機構を構成することにより、増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置とは別に設ける必要がないため、差動装置の構造を簡単化して差動装置のメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置全体を小型化することができる。また、差動装置の製造コストを低減することができる。 According to the differential device of the present invention, by rotating one of the pair of engaging elements, the rotation of the differential case is transmitted to the differential side gear corresponding to the engaging element via the ring gear, the pinion gear 11 and the sun gear. Thus, the rotational speed of the differential side gear can be increased. In this way, by constructing a torque distribution mechanism that accelerates the axle connected to the differential side gear by the engagement element provided in the differential device, the differential gear device and the two sets of clutches are the differential device. Since it is not necessary to provide the differential device separately, the structure of the differential device can be simplified to improve the maintainability of the differential device, and the entire differential device can be reduced in size. Further, the manufacturing cost of the differential device can be reduced.

また、この差動装置を駆動輪の左右の車軸に対して中央に設置することにより、差動装置に連結される車軸および車輪を左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。 In addition, by installing this differential device in the center with respect to the left and right axles of the drive wheels, the axle and wheels connected to the differential device can be arranged symmetrically, so that the left-right asymmetry as in the prior art It is possible to effectively suppress the occurrence of torque steer that may occur in the differential device.

本発明の差動装置では、ディファレンシャルケース（１０）の外部に設けられた電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）をさらに備え、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）は、リングギヤ（９）と一体に回転するクラッチディスク（３２）と、該クラッチディスク（３２）をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース（１０）と一体に回転する磁性材料からなる一対のクラッチプレート（３１、３１）とを含み、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）から発生する磁界によって一対のクラッチプレート（３１、３１）を電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）側に誘引することにより、リングギヤ（９）とディファレンシャルケース（１０）とを締結させるように構成されてもよい。このように電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイルをディファレンシャルケースの外部に設けているので、ディファレンシャルケースと近接するトランスミッションのミッションケースとのエアギャップを容易に管理することができる。 The differential device according to the present invention further includes electromagnetic coils (20L, 20R) provided outside the differential case (10), and the engaging elements (CL, CR) are clutches that rotate integrally with the ring gear (9). An electromagnetic coil comprising a disk (32) and a pair of clutch plates (31, 31) made of a magnetic material provided so as to sandwich the clutch disk (32) therebetween and rotating integrally with the differential case (10) The ring gear (9) and the differential case (10) are fastened by attracting the pair of clutch plates (31, 31) to the electromagnetic coil (20L, 20R) side by the magnetic field generated from (20L, 20R). It may be configured. By using an electromagnetic clutch (electromagnetic clutch) in this way, the entire differential device can be reduced in size and weight. Further, since the electromagnetic coil is provided outside the differential case, the air gap between the differential case and the transmission mission case in the vicinity can be easily managed.

本発明の差動装置では、ディファレンシャルケース（１０）の外部に設けられた電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）をさらに備え、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）は、リングギヤ（９）と一体に回転するクラッチディスク（３２）と、該クラッチディスク（３２）をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース（１０）と一体に回転する一対のクラッチプレート（３１、３１）と、ディファレンシャルケース（１０）内で一対のクラッチプレート（３１、３１）と電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）との間に設けられ、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）の電磁力により変形する強磁性合金からなるアクチュエータ（４０）とを含み、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）から発生する磁界によってアクチュエータ（４０）を変形させることにより、クラッチプレート（３１、３１）とクラッチディスク（３２）を押圧して、リングギヤ（９）とディファレンシャルケース（１０）とを締結させるように構成されてもよい。このように、電磁式のクラッチ（電磁クラッチ）およびアクチュエータを用いることにより、上述のような効果を奏することができる。 The differential device according to the present invention further includes electromagnetic coils (20L, 20R) provided outside the differential case (10), and the engaging elements (CL, CR) are clutches that rotate integrally with the ring gear (9). A disc (32), a pair of clutch plates (31, 31) provided so as to sandwich the clutch disc (32) therebetween, and rotating integrally with the differential case (10), and a pair within the differential case (10) Including an actuator (40) made of a ferromagnetic alloy that is provided between the clutch plates (31, 31) and the electromagnetic coils (20L, 20R) and is deformed by the electromagnetic force of the electromagnetic coils (20L, 20R). By deforming the actuator (40) by the magnetic field generated from the coils (20L, 20R), Chipureto (31, 31) and to press the clutch disk (32), a ring gear (9) and may be configured to fasten the differential case (10). As described above, by using an electromagnetic clutch (electromagnetic clutch) and an actuator, the above-described effects can be obtained.

なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素を参考のために例示するものである。 The reference numerals in the parentheses described above exemplify corresponding constituent elements in the embodiments described later for reference.

本発明によれば、差動装置の構造を簡単化して差動装置のメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置全体を小型化することができる。また、係合要素として電磁式のクラッチを用いた場合には、差動装置全体を小型・軽量化することができるとともに、ディファレンシャルケースと近接するトランスミッションのミッションケースとのエアギャップを容易に管理することができる。 According to the present invention, the structure of the differential device can be simplified to improve the maintainability of the differential device, and the entire differential device can be reduced in size. In addition, when an electromagnetic clutch is used as the engagement element, the entire differential can be reduced in size and weight, and the air gap between the differential case and the transmission transmission case adjacent to the differential case can be easily managed. be able to.

以下、添付図面を参照して本発明のディファレンシャル機構およびトルク配分機構を備える差動装置の好適な実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a differential device including a differential mechanism and a torque distribution mechanism of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、フロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図である。図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブ車両は、駆動輪の左右前輪ＷＦＬ、ＷＦＲと、従動輪の左右の後輪ＷＲＬ、ＷＲＲと、エンジンＥと、トランスミッションＴ／Ｍと、動力伝達装置である本発明の差動装置Ｄとを備える。車両前部に搭載されたエンジンＥにトランスミッションＴ／Ｍが接続されるとともに、トランスミッションＴ／Ｍ内の差動装置Ｄに車軸７Ｌ、７Ｒを介して駆動輪である前輪ＷＦＬ、ＷＦＲがそれぞれ接続される。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a front engine / front drive vehicle. As shown in FIG. 1, the front engine / front drive vehicle includes left and right front wheels WFL and WFR as drive wheels, left and right rear wheels WRL and WRR as driven wheels, an engine E, a transmission T / M, and a power transmission device. And the differential device D of the present invention. A transmission T / M is connected to an engine E mounted on the front of the vehicle, and front wheels WFL and WFR which are driving wheels are connected to a differential device D in the transmission T / M via axles 7L and 7R, respectively. The

本発明の差動装置Ｄは、車両の走行状態（エンジン回転数、操舵角、車輪速度、横Ｇ等）に応じて左右の駆動輪に供給する伝達トルクを電子制御により配分する、いわゆる電子制御デフ（アクティブデフ）である。 The differential device D of the present invention is a so-called electronic control that distributes transmission torque supplied to the left and right drive wheels by electronic control in accordance with the running state of the vehicle (engine speed, steering angle, wheel speed, lateral G, etc.). It is a differential (active differential).

なお、差動装置Ｄに加えて、エンジンＥおよびトランスミッションＴ／Ｍも、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によりそれぞれ制御されるが（図５参照）、本発明の差動装置Ｄの特徴的な動作以外の各動作は周知の制御プログラム等によりなされればよく、ここではその詳細な説明を省略する。 In addition to the differential device D, the engine E and the transmission T / M are also controlled by an electronic control unit (ECU) 100 described later (see FIG. 5). Each operation other than the normal operation may be performed by a known control program or the like, and the detailed description thereof is omitted here.

次に、本発明の差動装置Ｄの構成を説明する。図２は、本発明の一実施形態における差動装置Ｄの模式図（スケルトン図）である。図２に示すように、本実施形態における差動装置Ｄは、エンジン（原動機）Ｅからの駆動力によって回転駆動されるドリブンギヤ１に連結されるディファレンシャルケース１０と、このディファレンシャルケース１０に固定して設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転駆動されるピニオンシャフト２とを備える。 Next, the configuration of the differential device D of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic diagram (skeleton diagram) of the differential device D according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the differential device D in the present embodiment is fixed to the differential case 10 connected to the driven gear 1 that is rotationally driven by the driving force from the engine (prime mover) E, and to the differential case 10. The pinion shaft 2 is provided and is driven to rotate integrally with the differential case 10.

ピニオンシャフト２には、一体に形成されたベベルギヤ式の二対のディファレンシャルピニオン３、４が回転自在に支持される。図２に示すように、ピニオンシャフト２の軸方向の中心から見て、ディファレンシャルピニオン４は軸方向内側に位置し、ディファレンシャルピニオン３は軸方向外側に位置している。 Two pairs of bevel gear type differential pinions 3 and 4 formed integrally with the pinion shaft 2 are rotatably supported. As shown in FIG. 2, when viewed from the axial center of the pinion shaft 2, the differential pinion 4 is located on the inner side in the axial direction, and the differential pinion 3 is located on the outer side in the axial direction.

また、本実施形態の差動装置Ｄは、サンギヤ８と、サンギヤ８と同心上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８とリングギヤ９の間に設けられ、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合うピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転自在に支持するとともに、一方のディファレンシャルピニオン３に噛み合うキャリヤ５とを備える。さらに、本実施形態の差動装置Ｄは、サンギヤ８と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、他方のディファレンシャルピニオン４に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒとを備える。 Further, the differential device D of the present embodiment includes a sun gear 8, a ring gear 9 disposed concentrically with the sun gear 8, a pinion gear 11 provided between the sun gear 8 and the ring gear 9, and meshed with the sun gear 8 and the ring gear 9. And a carrier 5 that supports the pinion gear 11 so as to rotate and revolve, and meshes with one differential pinion 3. Further, the differential device D of the present embodiment includes a pair of differential side gears 6L and 6R which are provided coaxially with the sun gear 8 and are relatively non-rotatable and mesh with the other differential pinion 4.

ディファレンシャルケース１０の左右端部には、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とを締結させるための一対の係合要素ＣＬ、ＣＲが設けられる。いずれかの係合要素ＣＬ、ＣＲを締結（係合）させることにより、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とが一体的に回転し、プラネタリギヤを構成するピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介してディファレンシャルケース１０の回転をその係合要素ＣＬ、ＣＲに対応するディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに伝達することができる。これにより、そのディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒの回転数を増速させることができる。 A pair of engagement elements CL and CR for fastening the differential case 10 and the ring gear 9 are provided at the left and right ends of the differential case 10. By engaging (engaging) one of the engagement elements CL and CR, the differential case 10 and the ring gear 9 rotate integrally, and the rotation of the differential case 10 via the pinion gear 11 and the sun gear 8 constituting the planetary gear. Can be transmitted to the differential side gears 6L, 6R corresponding to the engagement elements CL, CR. Thereby, the rotational speed of the differential side gears 6L and 6R can be increased.

本実施例におけるディファレンシャルピニオン３、４、キャリヤ５、ピニオンギヤ１１、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒ、およびサンギヤ８の歯数は、一例として、以下のとおりである。
ディファレンシャルピニオン３の歯数Ｚ３＝１０
ディファレンシャルピニオン４の歯数Ｚ４＝１０
キャリヤ５の歯数Ｚ５＝２４
ピニオンギヤ１１の歯数ＺＰ＝２９
ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数Ｚ６＝１６
サンギヤ８の歯数Ｚ８＝４９
このように、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数が同じ（Ｚ３＝Ｚ４）であるのに対し、キャリヤ５の歯数よりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数が少ない（Ｚ５＞Ｚ６）ので、キャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３、４を介してディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）に伝達される回転を増速させることができる。なお、このようなディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）へ伝達される回転を増速させることができる限り、すなわち、例えば、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数が同じ（Ｚ３＝Ｚ４）であるならばキャリヤ５の歯数よりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数が少ない（Ｚ５＞Ｚ６）限り、各ギヤの歯数は差動装置Ｄの形状、サイズ等に応じて適宜設定されればよい。 The number of teeth of the differential pinions 3 and 4, the carrier 5, the pinion gear 11, the differential side gears 6 </ b> L and 6 </ b> R, and the sun gear 8 in the present embodiment is as follows as an example.
Number of teeth of differential pinion 3 Z3 = 10
Number of teeth of differential pinion 4 Z4 = 10
Number of teeth of carrier 5 Z5 = 24
Number of teeth of the pinion gear 11 ZP = 29
Number of teeth of differential side gear 6L (6R) Z6 = 16
Number of teeth of sun gear 8 Z8 = 49
Thus, while the differential pinions 3 and 4 have the same number of teeth (Z3 = Z4), the differential side gear 6L (6R) has fewer teeth than the carrier 5 (Z5> Z6). 5 and the rotation transmitted to the differential side gear 6L (6R) through the differential pinions 3 and 4 can be increased. As long as the rotation transmitted to the differential side gear 6L (6R) can be increased, that is, for example, if the number of teeth of the differential pinions 3 and 4 is the same (Z3 = Z4), the carrier 5 As long as the number of teeth of the differential side gear 6L (6R) is smaller than the number of teeth (Z5> Z6), the number of teeth of each gear may be appropriately set according to the shape, size, etc. of the differential device D.

本発明の差動装置Ｄでは、差動装置Ｄ内に設けた係合要素ＣＬ、ＣＲによりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに連結された車軸７Ｌ、７Ｒを増速させることができるトルク配分機構を構成することにより、従来のように増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置Ｄとは別に設ける必要がない。このため、差動装置Ｄの構造を簡単化して差動装置Ｄのメンテナンス性（特に、潤滑油に対するメンテナンス性）を向上させることができるとともに、差動装置Ｄ全体を小型化することができる。 In the differential device D of the present invention, a torque distribution mechanism that can increase the speed of the axles 7L and 7R connected to the differential side gears 6L and 6R by the engagement elements CL and CR provided in the differential device D is configured. Thus, it is not necessary to provide an acceleration / deceleration gear mechanism and two sets of clutches separately from the differential device D as in the prior art. For this reason, the structure of the differential device D can be simplified to improve the maintainability of the differential device D (particularly, maintainability with respect to the lubricating oil), and the entire differential device D can be reduced in size.

また、このような差動装置Ｄでは、駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲの車軸７Ｌ、７Ｒに対して差動装置Ｄを中央に設置することにより、差動装置Ｄに連結される車軸７Ｌ、７Ｒおよび駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲを左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。 Further, in such a differential device D, the differential device D is installed in the center with respect to the axles 7L and 7R of the drive wheels WFL and WFR, whereby the axles 7L and 7R and the drive connected to the differential device D are driven. Since the wheels WFL and WFR can be arranged left-right symmetrically, it is possible to effectively suppress the occurrence of torque steer that may occur in a conventional left-right asymmetric differential device.

本実施形態の差動装置Ｄは、ディファレンシャルケース１０の外部に設けられた電磁コイル（ソレノイドコイル）２０Ｌ、２０Ｒをさらに備えている。この電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒは、後述するように、車両の走行状態を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によりそのＯＮ／ＯＦＦを制御される。電磁コイル２０Ｌ、２０ＲがＯＮすると、すなわち、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒのいずれかに電流（駆動電流）が供給されると、対応する係合要素ＣＬ、ＣＲが係合（締結）するように構成されている。 The differential device D of the present embodiment further includes electromagnetic coils (solenoid coils) 20L and 20R provided outside the differential case 10. The electromagnetic coils 20L and 20R are controlled to be turned on and off by an electronic control unit (ECU) 100 that controls the running state of the vehicle, as will be described later. When the electromagnetic coils 20L and 20R are turned on, that is, when a current (drive current) is supplied to either of the electromagnetic coils 20L and 20R, the corresponding engagement elements CL and CR are engaged (fastened). ing.

ここで、係合要素ＣＬ、ＣＲ近傍の構造（構成）を詳細に説明する。図３は、図２の係合要素ＣＬ、ＣＲを概略的に示す部分断面図である。図３（ａ）は、クラッチディスクおよびクラッチプレートに磁性材料を用いた場合の一例であり、図３（ｂ）は、クラッチディスクおよびクラッチプレートとは別に、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒにより作動するアクチュエータを用いた場合の別の例である。なお、係合要素ＣＬ、ＣＲは左右対称の構造であるため、ここでは、左側の係合要素ＣＬの近傍の部分断面図を用いて説明する。 Here, the structure (configuration) in the vicinity of the engagement elements CL and CR will be described in detail. FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the engagement elements CL and CR of FIG. FIG. 3A is an example in the case where a magnetic material is used for the clutch disk and the clutch plate, and FIG. 3B shows an actuator operated by the electromagnetic coils 20L and 20R separately from the clutch disk and the clutch plate. It is another example when used. Since the engagement elements CL and CR have a symmetric structure, here, description will be made using a partial cross-sectional view in the vicinity of the left engagement element CL.

係合要素ＣＬ、ＣＲの一例では、図３（ａ）に示すように、係合要素ＣＬは、ディファレンシャルケース１０の内面に配置され、リングギヤ９と一体に回転するクラッチディスク３２と、このクラッチディスク３２をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転する一対のクラッチプレート３１、３１とを含む。本例では、クラッチプレート３１、３１は磁性材料から構成される。 In an example of the engagement elements CL and CR, as shown in FIG. 3A, the engagement element CL is disposed on the inner surface of the differential case 10 and rotates integrally with the ring gear 9, and the clutch disk. 32 includes a pair of clutch plates 31 and 31 that are provided so as to sandwich 32 therebetween and rotate integrally with the differential case 10. In this example, the clutch plates 31 and 31 are made of a magnetic material.

ディファレンシャルケース１０には、クラッチプレート３１、３１が配置される部分に対応して、このクラッチプレート３１、３１が挿入され、ディファレンシャルケース１０に固定されるように、溝部１０ａが設けられる。また、リングギヤ９のディファレンシャルケース１０に対向するプレート部には、クラッチディスク３２が配置される部分に対応して、このクラッチディスク３２が挿入され、リングギヤ９に固定されるように、溝部９ａが設けられる。また、ディファレンシャルケース１０には、クラッチプレート３１、３１と、クラッチディスク３２とを所定の遊びを介して予め定められた位置に保持するためのストッパ３３、３４が設けられる。 In the differential case 10, a groove portion 10 a is provided so that the clutch plates 31, 31 are inserted and fixed to the differential case 10 corresponding to portions where the clutch plates 31, 31 are arranged. Further, a groove portion 9 a is provided in the plate portion of the ring gear 9 facing the differential case 10 so that the clutch disc 32 is inserted and fixed to the ring gear 9 corresponding to the portion where the clutch disc 32 is disposed. It is done. Further, the differential case 10 is provided with stoppers 33 and 34 for holding the clutch plates 31 and 31 and the clutch disk 32 at predetermined positions through a predetermined play.

本例では、電磁コイル２０Ｌは、トランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１に固定して設けられる。電磁コイル２０Ｌに当接するディファレンシャルケース１０の当接部３５は、電磁コイル２０Ｌが発生する磁界を透過させることができる透磁性材料から構成される。なお、当接部３５とクラッチプレート３１との間に設けられたストッパ３４も同様に透磁性材料から構成される。 In this example, the electromagnetic coil 20L is fixed to the transmission case 21 of the transmission T / M. The contact portion 35 of the differential case 10 that contacts the electromagnetic coil 20L is made of a magnetically permeable material that can transmit the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20L. The stopper 34 provided between the contact portion 35 and the clutch plate 31 is also made of a magnetically permeable material.

後述するように、電子制御ユニット１００の制御に基づいて電磁コイル２０Ｌに駆動電流が流れると、その駆動電流の大きさに応じて、電磁コイル２０Ｌからディファレンシャルケース１０の当接部３５に向かう方向に磁界が発生する。本例では、発生した磁界は、当接部３５およびストッパ３４を介してクラッチプレート３１、３１およびクラッチディスク３２に加えられ（適用され）、クラッチプレート３１、３１およびクラッチディスク３２は、電磁コイル２０Ｌ側に誘引され（引き寄せられ）、これにより、係合要素ＣＬがクラッチ力を発生させることができる。 As will be described later, when a drive current flows through the electromagnetic coil 20L based on the control of the electronic control unit 100, in a direction from the electromagnetic coil 20L toward the contact portion 35 of the differential case 10 according to the magnitude of the drive current. Magnetic field is generated. In this example, the generated magnetic field is applied (applied) to the clutch plates 31, 31 and the clutch disk 32 via the contact portion 35 and the stopper 34, and the clutch plates 31, 31 and the clutch disk 32 are connected to the electromagnetic coil 20L. It is attracted (pulled) to the side, whereby the engagement element CL can generate a clutch force.

このとき、係合要素ＣＬのクラッチ力により、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。これにより、リングギヤ９は、ディファレンシャルケース１０とともに回転し、この回転は、ピニオンギヤ１１を介して、キャリヤ５およびサンギヤ８に伝達される。キャリヤ５は、上述のように、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、キャリヤ５の回転は、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数の比に応じてピニオン回転を増速させる方向にトルクを伝達する。これにより、左前輪ＷＦＬおよび左車軸７Ｌ側にトルクが加わり、右前輪ＷＦＲに対して左前輪ＷＦＬを増速させることができる。本例では、このように係合要素ＣＬ、ＣＲとして電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置Ｄ全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをディファレンシャルケース１０の外部（本例では、トランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１）に設けているので、ディファレンシャルケース１０と近接するトランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１とのエアギャップｇを容易に管理することができる。なお、このエアギャップは小さい方が好ましい。 At this time, the ring gear 9 and the differential case 10 are fastened by the clutch force of the engagement element CL. As a result, the ring gear 9 rotates together with the differential case 10, and this rotation is transmitted to the carrier 5 and the sun gear 8 via the pinion gear 11. As described above, the carrier 5 meshes with the differential pinion 3, and the rotation of the carrier 5 transmits torque in the direction of increasing the pinion rotation according to the ratio of the number of teeth of the differential pinions 3 and 4. Thereby, torque is applied to the left front wheel WFL and the left axle 7L, and the left front wheel WFL can be accelerated relative to the right front wheel WFR. In this example, by using the electromagnetic clutch (electromagnetic clutch) as the engagement elements CL and CR in this way, the entire differential device D can be reduced in size and weight. Further, since the electromagnetic coils 20L and 20R are provided outside the differential case 10 (in this example, the transmission case 21 of the transmission T / M), the air between the differential case 10 and the transmission case 21 of the transmission T / M adjacent to the differential case 10 is provided. The gap g can be easily managed. The air gap is preferably small.

また、係合要素ＣＬ、ＣＲの別の例では、図３（ｂ）に示すように、係合要素ＣＬは、上述の図３（ａ）に示す係合要素ＣＬの各構成要素に加えて、ディファレンシャルケース１０内で一対のクラッチプレート３１、３１と電磁コイル２０Ｌとの間に設けられるアクチュエータ４０とをさらに含む。このアクチュエータ４０は、電磁コイル２０Ｌの電磁力により変形する強磁性合金から構成される。なお、本例では、クラッチプレート３１、３１とクラッチディスク３２の材料は、図３（ａ）の場合と異なり、磁性材料ではなく、電磁コイル２０Ｌから発生する磁界の影響を直接的に受けない材料から構成される。 Further, in another example of the engagement elements CL and CR, as shown in FIG. 3B, the engagement element CL is in addition to the constituent elements of the engagement element CL shown in FIG. In addition, the differential case 10 further includes an actuator 40 provided between the pair of clutch plates 31 and 31 and the electromagnetic coil 20L. The actuator 40 is made of a ferromagnetic alloy that is deformed by the electromagnetic force of the electromagnetic coil 20L. In this example, the material of the clutch plates 31, 31 and the clutch disk 32 is not a magnetic material, but a material that is not directly affected by the magnetic field generated from the electromagnetic coil 20L, unlike the case of FIG. Consists of

後述するように、電子制御ユニット１００の制御に基づいて電磁コイル２０Ｌに駆動電流が流れると、その駆動電流の大きさに応じて、電磁コイル２０Ｌからディファレンシャルケース１０の当接部３５に向かう方向に磁界が発生する。本例では、発生した磁界は、当接部３５およびストッパ３４を介してアクチュエータ４０に加えられ、磁界の強さに応じてアクチュエータ４０を図の矢印方向に変形（屈曲）させる。これにより、係合要素ＣＬが締結するようにクラッチ拘束力を発生させることができる。 As will be described later, when a drive current flows through the electromagnetic coil 20L based on the control of the electronic control unit 100, in a direction from the electromagnetic coil 20L toward the contact portion 35 of the differential case 10 according to the magnitude of the drive current. Magnetic field is generated. In this example, the generated magnetic field is applied to the actuator 40 via the contact portion 35 and the stopper 34, and the actuator 40 is deformed (bent) in the direction of the arrow in the drawing according to the strength of the magnetic field. Thereby, the clutch restraining force can be generated so that the engaging element CL is fastened.

このとき、上述の図３（ａ）の例と同様に、係合要素ＣＬのクラッチ拘束力により、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。これにより、リングギヤ９は、ディファレンシャルケース１０とともに回転し、この回転は、ピニオンギヤ１１を介して、キャリヤ５およびサンギヤ８に伝達される。キャリヤ５は、上述のように、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、キャリヤ５の回転は、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数の比に応じてピニオン回転を増速させる方向にトルクを伝達する。したがって、本例においても上記例と同様の効果を奏することができる。 At this time, similarly to the example of FIG. 3A described above, the ring gear 9 and the differential case 10 are fastened by the clutch restraining force of the engagement element CL. As a result, the ring gear 9 rotates together with the differential case 10, and this rotation is transmitted to the carrier 5 and the sun gear 8 via the pinion gear 11. As described above, the carrier 5 meshes with the differential pinion 3, and the rotation of the carrier 5 transmits torque in the direction of increasing the pinion rotation according to the ratio of the number of teeth of the differential pinions 3 and 4. Therefore, the same effect as the above example can be achieved also in this example.

なお、アクチュエータ４０としては、図４（ａ）、（ｂ）に示すような大型のワッシャソリッドタイプのアクチュエータ４０Ａであってもよく、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すように、大型のワッシャの円周部に内周円４３に当接させるように多数の小型円盤４２を配置し、２枚の大型ワッシャプレート４１で固定した小型円盤配列タイプのアクチュエータ４０Ｂであってもよい。アクチュエータ４０Ａでは、ワッシャそのものが強磁性形状記憶合金から構成されるのに対し、アクチュエータ４０Ｂでは、小型円盤４２あるいは大型ワッシャプレート４１が強磁性形状記憶合金から構成される。なお、図４（ａ）はアクチュエータ４０Ａの正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図４（ｃ）はアクチュエータ４０Ｂの正面図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図であり、図４（ｅ）は図４（ｄ）のＥ−Ｅ線断面図である。 The actuator 40 may be a large washer solid type actuator 40A as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As shown in FIGS. A small disk array type actuator 40 </ b> B in which a large number of small disks 42 are arranged to be in contact with the inner circumferential circle 43 at the circumferential part of the washer and fixed by two large washers plates 41 may be used. In the actuator 40A, the washer itself is made of a ferromagnetic shape memory alloy, whereas in the actuator 40B, the small disk 42 or the large washer plate 41 is made of a ferromagnetic shape memory alloy. 4A is a front view of the actuator 40A, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4A. 4 (c) is a front view of the actuator 40B, FIG. 4 (d) is a sectional view taken along the line DD of FIG. 4 (c), and FIG. 4 (e) is an E view of FIG. 4 (d). FIG.

ここで、アクチュエータ４０（４０Ａ、４０Ｂ）に用いられる強磁性形状記憶合金としては、外部から印加される磁場（磁界）により歪む、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｇａ合金やＮｉ_２ＭｎＧａ合金などを用いればよく、今後開発される合金等であっても本発明のアクチュエータ４０として利用可能なものであれば本発明の技術的思想の範囲内である。後者のような合金は、温度変化や磁場のＯＮ／ＯＦＦによってマルテンサイト変態を生じ、形状記憶特性を示すものである。磁場の変化により形状を変形させる合金は、温度変化のみで駆動する例えばＴｉ−Ｎｉ合金の応答速度に比べて非常に高速駆動が可能である。 Here, if the ferromagnetic shape memory alloy used for the actuator 40 (40A, 40B) is distorted by a magnetic field (magnetic field) applied from the outside, for example, a Fe—Ni—Ga alloy or a Ni ₂ MnGa alloy is used. Even if the alloy is developed in the future, it is within the scope of the technical idea of the present invention as long as it can be used as the actuator 40 of the present invention. The latter alloy exhibits martensitic transformation due to temperature change and magnetic field ON / OFF, and exhibits shape memory characteristics. An alloy whose shape is deformed by a change in a magnetic field can be driven at a very high speed compared to a response speed of, for example, a Ti—Ni alloy that is driven only by a temperature change.

次に、本発明の一実施形態における差動装置Ｄの動作、特に係合要素ＣＬ、ＣＲのクラッチＯＮ／ＯＦＦ動作について説明する。図５は、本発明の一実施形態における差動装置Ｄのトルク配分機構の制御ブロック図である。係合要素ＣＬ、ＣＲを作動させる電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒは、車両の走行状態を全体的に制御する電子制御ユニット１００により制御される。 Next, the operation of the differential device D according to an embodiment of the present invention, particularly the clutch ON / OFF operation of the engagement elements CL and CR will be described. FIG. 5 is a control block diagram of the torque distribution mechanism of the differential device D according to the embodiment of the present invention. The electromagnetic coils 20L and 20R that actuate the engaging elements CL and CR are controlled by an electronic control unit 100 that generally controls the running state of the vehicle.

電磁コイル２０Ｌ、２０ＲのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを決定するために、電子制御ユニット１００には各種センサからの検出データ（入力情報）が入力される。入力情報としては、舵角センサ２０１により検出される前輪（駆動輪）ＷＦＬ、ＷＦＲの操舵角、横Ｇセンサ２０２により検出される車両に作用する横Ｇ（実横加速度）、回転センサ２０３により検出されるエンジンＥの回転数Ｎｅや図示しないトルクコンバータの出力回転数Ｎｏ、シフトレバーポジションセンサ２０４により検出される車両の現在のシフトポジションやトランスミッションＴ／Ｍの設定ギヤ、車輪速センサ２０５により検出される各車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲの車輪速度等がある。 In order to determine the ON / OFF timing of the electromagnetic coils 20L and 20R, detection data (input information) from various sensors is input to the electronic control unit 100. As input information, the front wheels (drive wheels) WFL detected by the steering angle sensor 201, the steering angle of the WFR, the lateral G (actual lateral acceleration) acting on the vehicle detected by the lateral G sensor 202, and the rotation sensor 203 are detected. The engine speed Ne, the output speed No of the torque converter (not shown), the current shift position of the vehicle detected by the shift lever position sensor 204, the setting gear of the transmission T / M, and the wheel speed sensor 205 are detected. Wheel speed of each wheel WFL, WFR, WRL, WRR, etc.

これらのセンサ２０１〜２０５により検出された検出データが電子制御ユニット１００のセンサ入力部１０１に入力される。駆動トルク算出部１０２は、推定駆動トルクを算出するために、エンジン回転数Ｎｅ、トルクコンバータの出力回転数Ｎｏ、シフトポジション等がセンサ入力部１０１から入力されると、エンジンＥによる推定駆動トルクを算出し、算出した推定駆動トルクを操安制御部１０３に出力する。 Detection data detected by these sensors 201 to 205 is input to the sensor input unit 101 of the electronic control unit 100. When the engine speed Ne, the output speed No of the torque converter, the shift position, and the like are input from the sensor input unit 101 to calculate the estimated drive torque, the drive torque calculation unit 102 calculates the estimated drive torque from the engine E. The calculated estimated driving torque is output to the operation control unit 103.

操安制御部１０３には、駆動トルク算出部１０２から入力されるエンジンＥの推定駆動トルクの他、横Ｇ、操舵角および車輪速度がセンサ入力部１０１から入力される。操安制御部１０３は、入力されたこれらのデータに基づいて操安制御トルクを算出し、算出された操安制御トルクをクラッチトルク補正部１０４に出力する。 In addition to the estimated driving torque of the engine E input from the driving torque calculation unit 102, the lateral control G, the steering angle, and the wheel speed are input from the sensor input unit 101 to the steering control unit 103. The steering control unit 103 calculates a steering control torque based on these input data, and outputs the calculated steering control torque to the clutch torque correction unit 104.

クラッチトルク補正部１０４は、操安制御部１０３から入力された操安制御トルクの他、車輪速度や図示しない作動油の油温等に基づいて、差動装置Ｄで生じさせるクラッチトルクを算出し、算出したクラッチトルクを電流出力部１０５に出力する。 The clutch torque correction unit 104 calculates the clutch torque generated by the differential device D based on the wheel speed, the oil temperature of hydraulic oil (not shown), etc. in addition to the steering control torque input from the steering control unit 103. The calculated clutch torque is output to the current output unit 105.

電流出力部１０５は、係合要素ＣＬ、ＣＲがクラッチトルク補正部１０４で算出されたクラッチトルクを得るために、左電磁コイル２０Ｌあるいは右電磁コイル２０Ｒに供給する駆動電流を算出し、算出した電流値を駆動回路部１０６に出力する。そして、駆動回路部１０６は、電流出力部１０５で算出された電流値が得られるようにいずれかの電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流を出力する。このようにして、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流が出力され、駆動輪である前輪ＷＦＬ、ＷＦＲへの駆動力（トルク）配分が行われる。 The current output unit 105 calculates the drive current supplied to the left electromagnetic coil 20L or the right electromagnetic coil 20R in order to obtain the clutch torque calculated by the clutch torque correction unit 104 using the engagement elements CL and CR, and calculates the calculated current. The value is output to the drive circuit unit 106. Then, the drive circuit unit 106 outputs a drive current to one of the electromagnetic coils 20L and 20R so that the current value calculated by the current output unit 105 can be obtained. In this manner, the drive current is output to the electromagnetic coils 20L and 20R, and the drive force (torque) is distributed to the front wheels WFL and WFR that are drive wheels.

次に、車両の左右旋回時における差動装置Ｄの作用を説明する。図６は、車両の左旋回時における図２に示す差動装置Ｄの作用説明図であり、図７は、車両の右旋回時における図２に示す差動装置Ｄの作用説明図である。なお、係合要素ＣＬ、ＣＲの動作（作用）を説明するために図３（ａ）を併せて用いる。 Next, the operation of the differential device D when the vehicle turns left and right will be described. FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the differential device D shown in FIG. 2 when the vehicle turns left, and FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the differential device D shown in FIG. 2 when the vehicle turns right. . Note that FIG. 3A is also used to explain the operation (action) of the engagement elements CL and CR.

車両の左旋回時には、旋回外輪である右前輪ＷＦＲおよび右車軸７Ｒを増速させるために、電子制御ユニット１００は、上述のように、電磁コイル２０Ｒに供給すべき駆動電流を算出し、この駆動電流により電磁コイル２０ＲをＯＮさせる。電磁コイル２０Ｒにより発生した磁界により係合要素ＣＲのクラッチ力が発生し、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。 When the vehicle turns left, the electronic control unit 100 calculates the drive current to be supplied to the electromagnetic coil 20R as described above in order to increase the speed of the right front wheel WFR and the right axle 7R, which are the outer turning wheels. The electromagnetic coil 20R is turned on by the current. A clutch force of the engagement element CR is generated by the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20R, and the ring gear 9 and the differential case 10 are fastened.

そして、図６に示すように、ディファレンシャルケース１０、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介して、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｒが増速され、右車軸７Ｒを介して旋回外輪である右前輪ＷＦＲにトルクが伝達される。ここでは、エンジンＥからドリブンギヤ１を介して差動装置Ｄに入力される入力トルクＴＥは、係合要素ＣＲの締結により発生する伝達トルクΔＴと、ピニオンシャフト２に伝達される入力トルクＴＥとの差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）とに分配される。 Then, as shown in FIG. 6, the differential side gear 6R is accelerated through the differential case 10, the ring gear 9, the pinion gear 11, and the sun gear 8, and torque is transmitted to the right front wheel WFR that is the turning outer wheel through the right axle 7R. Is done. Here, the input torque TE input from the engine E to the differential device D via the driven gear 1 is the transmission torque ΔT generated by the engagement of the engagement element CR and the input torque TE transmitted to the pinion shaft 2. The torque is distributed to the differential torque (TE−ΔT).

係合要素ＣＲを介してリングギヤ９に入力された伝達トルクΔＴは、リングギヤ９からピニオンギヤ１１への伝達トルク（増加トルク）ΔＴｓと、ピニオンギヤ１１からキャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３を介してピニオンシャフト２に戻される戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）とに配分される。そして、差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）と戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）との和トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）が左右のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに等しく分配され、最終的に、右車軸７Ｒ側には、和トルクの半分と増加トルクとの和である伝達トルク（ＴＥ＋ΔＴｓ）／２が入力され、左車軸７Ｌ側には伝達トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）／２が入力される。 The transmission torque ΔT input to the ring gear 9 via the engagement element CR is transmitted from the ring gear 9 to the pinion gear 11 (increase torque) ΔTs and from the pinion gear 11 to the pinion shaft 2 via the carrier 5 and the differential pinion 3. The return torque (ΔT−ΔTs) to be returned is distributed. The sum torque (TE−ΔTs) of the differential torque (TE−ΔT) and the return torque (ΔT−ΔTs) is equally distributed to the left and right differential side gears 6L and 6R, and finally, on the right axle 7R side, The transmission torque (TE + ΔTs) / 2, which is the sum of half of the sum torque and the increased torque, is input, and the transmission torque (TE−ΔTs) / 2 is input to the left axle 7L side.

車両の右旋回時には、旋回外輪である左前輪ＷＦＬおよび左車軸７Ｌを増速させるために、電子制御ユニット１００は、上述のように、電磁コイル２０Ｌに供給すべき駆動電流を算出し、この駆動電流により電磁コイル２０ＬをＯＮさせる。電磁コイル２０Ｌにより発生した磁界により係合要素ＣＬのクラッチ力が発生し、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。 When the vehicle turns right, the electronic control unit 100 calculates the drive current to be supplied to the electromagnetic coil 20L as described above in order to increase the speed of the left front wheel WFL and the left axle 7L, which are outer turning wheels. The electromagnetic coil 20L is turned on by the drive current. The clutch force of the engagement element CL is generated by the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20L, and the ring gear 9 and the differential case 10 are fastened.

そして、図７に示すように、ディファレンシャルケース１０、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介して、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌが増速され、左車軸７Ｌを介して旋回外輪である左前輪ＷＦＬにトルクが伝達される。ここでは、エンジンＥからドリブンギヤ１を介して差動装置Ｄに入力される入力トルクＴＥは、係合要素ＣＬの締結により発生する伝達トルクΔＴと、ピニオンシャフト２に伝達される入力トルクＴＥとの差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）とに分配される。 Then, as shown in FIG. 7, the differential side gear 6L is accelerated through the differential case 10, the ring gear 9, the pinion gear 11, and the sun gear 8, and torque is transmitted to the left front wheel WFL that is the outer turning wheel through the left axle 7L. Is done. Here, the input torque TE input from the engine E to the differential device D via the driven gear 1 is a transmission torque ΔT generated by fastening of the engagement element CL and an input torque TE transmitted to the pinion shaft 2. The torque is distributed to the differential torque (TE−ΔT).

係合要素ＣＬを介してリングギヤ９に入力された伝達トルクΔＴは、リングギヤ９からピニオンギヤ１１への伝達トルク（増加トルク）ΔＴｓと、ピニオンギヤ１１からキャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３を介してピニオンシャフト２に戻される戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）とに配分される。そして、差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）と戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）との和トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）が左右のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに等しく分配され、最終的に、左車軸７Ｌ側には、和トルクの半分と増加トルクとの和である伝達トルク（ＴＥ＋ΔＴｓ）／２が入力され、右車軸７Ｒ側には伝達トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）／２が入力される。 The transmission torque ΔT input to the ring gear 9 through the engagement element CL is transmitted from the ring gear 9 to the pinion gear 11 (increase torque) ΔTs, and from the pinion gear 11 to the pinion shaft 2 through the carrier 5 and the differential pinion 3. The return torque (ΔT−ΔTs) to be returned is distributed. The sum torque (TE−ΔTs) of the differential torque (TE−ΔT) and the return torque (ΔT−ΔTs) is equally distributed to the left and right differential side gears 6L and 6R, and finally, on the left axle 7L side, The transmission torque (TE + ΔTs) / 2, which is the sum of half of the sum torque and the increased torque, is input, and the transmission torque (TE−ΔTs) / 2 is input to the right axle 7R side.

なお、図示していないが、本発明の差動装置Ｄにおいて差動制限を行う場合には、電子制御ユニット１００は、左右の係合要素ＣＬ、ＣＲのクラッチ力が等しくなるように、左右の電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流を供給して、両電磁コイル２０Ｌ、２０ＲをＯＮすればよい。このように、本発明の差動装置Ｄは、差動制限機構とトルク（駆動力）配分機構とを同じ機構（構成）により達成することができるので、車両の駆動性能を向上させることができるとともに、幅広い操安性能および旋回性能を達成することができる。 Although not shown in the figure, when differential limiting is performed in the differential device D of the present invention, the electronic control unit 100 allows the left and right engagement elements CL, CR to have the same clutch force. A drive current may be supplied to the electromagnetic coils 20L and 20R to turn on both the electromagnetic coils 20L and 20R. Thus, since the differential limiting device D of the present invention can achieve the differential limiting mechanism and the torque (driving force) distribution mechanism by the same mechanism (configuration), the driving performance of the vehicle can be improved. At the same time, a wide range of driving performance and turning performance can be achieved.

以上説明したように、本発明の一実施形態における差動装置Ｄによれば、エンジンＥからの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース１０と、サンギヤ８と、サンギヤ８と同心上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８とリングギヤ９の間に設けられ、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合うピニオンギヤ１１と、ディファレンシャルケース１０に固定されたピニオンシャフト２と、ピニオンシャフト２に回転自在に支持される二対のディファレンシャルピニオン３、４と、サンギヤ８と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、ディファレンシャルピニオン４に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒと、ディファレンシャルケース（１０）の左右端部に設けられ、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とを締結するための一対の係合要素ＣＬ、ＣＲと、ピニオンギヤ１１を自転および公転自在に支持するとともに、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、係合要素ＣＬ、ＣＲの締結により、リングギヤ９の回転をディファレンシャルピニオン３に伝達するキャリヤとを備えることとした。これにより、一対の係合要素ＣＬ、ＣＲのいずれか一方を締結させることにより、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介してディファレンシャルケース１０の回転をその係合要素ＣＬ、ＣＲに対応するディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに伝達することができ、これにより、そのディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒの回転数を増速させることができる。このように、差動装置Ｄ内に設けた係合要素ＣＬ、ＣＲによりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒにそれぞれ連結された左右の車軸７Ｌ、７Ｒを増速させるトルク配分機構を構成することにより、従来のような増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置Ｄとは別に設ける必要がないため、差動装置Ｄの構造を簡単化して差動装置Ｄのメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置Ｄ全体を小型化することができる。また、差動装置Ｄの製造コストを低減することができる。 As described above, according to the differential device D in the embodiment of the present invention, the differential case 10 that is rotationally driven by the driving force from the engine E, the sun gear 8, and the sun gear 8 are arranged concentrically. Two pairs of a ring gear 9, a pinion gear 11 provided between the sun gear 8 and the ring gear 9, and meshed with the sun gear 8 and the ring gear 9; The differential pinions 3 and 4 and the sun gear 8 are coaxial and non-rotatable. The differential pinions 4L and 6R mesh with the differential pinion 4 and the left and right ends of the differential case (10). Case 10 and phosphorus A pair of engagement elements CL and CR for fastening the gear 9 and the pinion gear 11 are supported so as to rotate and revolve freely, mesh with the differential pinion 3 and rotate the ring gear 9 by fastening the engagement elements CL and CR. To the differential pinion 3. Thus, by rotating one of the pair of engagement elements CL and CR, the differential side gear corresponding to the engagement elements CL and CR is rotated through the ring gear 9, the pinion gear 11 and the sun gear 8. 6L, 6R can be transmitted, and thereby the rotational speed of the differential side gears 6L, 6R can be increased. In this way, by configuring the torque distribution mechanism for increasing the speed of the left and right axles 7L and 7R connected to the differential side gears 6L and 6R by the engagement elements CL and CR provided in the differential device D, respectively, Since it is not necessary to provide such an increase / decrease gear mechanism and two sets of clutches separately from the differential device D, the structure of the differential device D can be simplified and the maintainability of the differential device D can be improved. The entire differential device D can be reduced in size. In addition, the manufacturing cost of the differential device D can be reduced.

さらに、本発明の差動装置Ｄを駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲの車軸７Ｌ、７Ｒに対して中央に設置することにより、差動装置Ｄに連結される車軸７Ｌ、７Ｒおよび車輪ＷＦＬ、ＷＦＲを左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。 Further, by installing the differential device D of the present invention in the center with respect to the axles 7L and 7R of the drive wheels WFL and WFR, the axles 7L and 7R and the wheels WFL and WFR connected to the differential device D are symmetrical. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of torque steer that may occur in a conventional asymmetrical differential device.

上述の実施形態における差動装置Ｄでは、ディファレンシャルケース１０の外部に設けられた電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをさらに備え、係合要素ＣＬ、ＣＲは、リングギヤ９と一体に回転するクラッチディスク３２と、このクラッチディスク３２をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転する磁性材料からなる一対のクラッチプレート３１、３１とを含み、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒから発生する磁界によって一対のクラッチプレート３１、３１を電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒ側に誘引することにより、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とを締結させるように構成した。このように電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置Ｄ全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをディファレンシャルケース１０の外部に設けているので、ディファレンシャルケース１０と近接するトランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１とのエアギャップｇを容易に管理することができる。 The differential device D in the above-described embodiment further includes electromagnetic coils 20L and 20R provided outside the differential case 10, and the engagement elements CL and CR include a clutch disk 32 that rotates integrally with the ring gear 9, The clutch disk 32 includes a pair of clutch plates 31 and 31 made of a magnetic material that is provided so as to sandwich the clutch disk 32 and rotates integrally with the differential case 10. , 31 are attracted to the electromagnetic coils 20L, 20R side, whereby the ring gear 9 and the differential case 10 are fastened. Thus, by using an electromagnetic clutch (electromagnetic clutch), the entire differential device D can be reduced in size and weight. In addition, since the electromagnetic coils 20L and 20R are provided outside the differential case 10, the air gap g between the differential case 10 and the transmission case 21 of the transmission T / M adjacent to the differential case 10 can be easily managed.

なお、上述の実施形態における差動装置Ｄでは、上記のような係合要素ＣＬ、ＣＲの構成に代えて、すなわち、磁性材料からなる一対のクラッチプレート３１、３１ではなく、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒから発生する磁界の影響を受けない材料からなるクラッチプレート３１、３１を用いるとともに、ディファレンシャルケース１０内で一対のクラッチプレート３１、３１と電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒとの間に設けられ、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒの電磁力により変形する強磁性合金からなるアクチュエータ４０とを含むような構成としてもよい。 In the differential device D in the above-described embodiment, instead of the above-described configuration of the engagement elements CL and CR, that is, not the pair of clutch plates 31 and 31 made of a magnetic material, the electromagnetic coils 20L and 20R. The clutch plates 31 and 31 made of a material that is not affected by the magnetic field generated from the electromagnetic field 20 and are provided in the differential case 10 between the pair of clutch plates 31 and 31 and the electromagnetic coils 20L and 20R. The actuator 40 may be composed of a ferromagnetic alloy that is deformed by an electromagnetic force of 20R.

以上、本発明のディファレンシャル機構およびトルク配分機構を備える差動装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書および図面に記載のない形状・構造・機能を有するものであっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。すなわち、ディファレンシャル機構（油圧制御回路を含む）を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 As described above, the embodiments of the differential device including the differential mechanism and the torque distribution mechanism of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these configurations, and Various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the specification and drawings. In addition, even if it has a shape, structure, or function that is not directly described in the specification and drawings, it is within the scope of the technical idea of the present invention as long as it has the effects and advantages of the present invention. That is, each part which comprises a differential mechanism (a hydraulic control circuit is included) can be substituted with the thing of the arbitrary structures which can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.

なお、上述の実施形態では、車両の駆動輪が前輪であるフロントエンジン・フロントドライブ車両に本発明の差動装置Ｄが適用される場合について説明したが、本発明の差動装置Ｄの構成は、このようなフロントエンジン・フロントドライブ車両への適用に限らず、フロントエンジン・リアドライブ車両や四輪駆動車両にも適用可能である。 In the above-described embodiment, the case where the differential device D of the present invention is applied to a front engine / front drive vehicle in which the driving wheels of the vehicle are front wheels has been described, but the configuration of the differential device D of the present invention is as follows. The present invention is not limited to such front engine / front drive vehicles, but can be applied to front engine / rear drive vehicles and four-wheel drive vehicles.

フロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a front engine front drive vehicle. 本発明の一実施形態における差動装置の模式図（スケルトン図）である。It is a mimetic diagram (skeleton figure) of a differential in one embodiment of the present invention. 図２の係合要素を概略的に示す部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view schematically showing the engagement element of FIG. 2. 図３（ｂ）のクラッチアクチュエータとして用いられる共時性形状記憶合金からなるワッシャのバリエーションを示す。4 shows a variation of a washer made of a synchronic shape memory alloy used as the clutch actuator of FIG. 本発明の一実施形態における差動装置のトルク配分機構の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the torque distribution mechanism of the differential gear in one Embodiment of this invention. 車両の左旋回時における図２に示す差動装置の作用説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the differential shown in FIG. 2 when the vehicle turns left. 車両の右旋回時における図２に示す差動装置の作用説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the differential shown in FIG. 2 when the vehicle turns right.

Explanation of symbols

Ｅエンジン
Ｔ／Ｍトランスミッション
２１ミッションケース
Ｄ差動装置
１ドリブンギヤ
２ピニオンシャフト
３、４ディファレンシャルピニオン
５キャリヤ
６Ｌ、６Ｒディファレンシャルサイドギヤ
７Ｌ左車軸
７Ｒ右車軸
８サンギヤ
９リングギヤ
１０ディファレンシャルケース
１１プラネタリギヤ
２０Ｌ、２０Ｒ電磁コイル
ＣＬ、ＣＲ係合要素
３１クラッチプレート
３２クラッチディスク
３３、３４ストッパ
３５当接部
４０、４０Ａ、４０Ｂアクチュエータ
１００電子制御ユニット
１０１センサ入力部
１０２駆動トルク算出部
１０３操安制御部
１０４クラッチトルク補正部
１０５電流出力部
１０６駆動回路部
２０１舵角センサ
２０２横Ｇセンサ
２０３回転センサ
２０４シフトレバーポジションセンサ
２０５車輪速センサ E Engine T / M Transmission 21 Transmission case D Differential gear 1 Driven gear 2 Pinion shaft 3, 4 Differential pinion 5 Carrier 6L, 6R Differential side gear 7L Left axle 7R Right axle 8 Sun gear 9 Ring gear 10 Differential case 11 Planetary gear 20L, 20R Electromagnetic coil CL, CR engaging element 31 clutch plate 32 clutch disk 33, 34 stopper 35 abutting part 40, 40A, 40B actuator 100 electronic control unit 101 sensor input part 102 driving torque calculation part 103 operation control part 104 clutch torque correction part 105 Current output unit 106 Drive circuit unit 201 Steering angle sensor 202 Lateral G sensor 203 Rotation sensor 204 Shift lever position sensor 205 Wheel speed sensor

Claims

A differential case that is rotationally driven by the driving force from the prime mover;
With sun gear,
A ring gear arranged concentrically with the sun gear;
A pinion gear provided between the sun gear and the ring gear, and meshing with the sun gear and the ring gear;
A pinion shaft fixed to the differential case;
Two pairs of differential pinions rotatably supported by the pinion shaft;
A pair of differential side gears that are coaxial with the sun gear and are relatively non-rotatable and mesh with one of the differential pinions;
A pair of engagement elements provided at left and right ends of the differential case, for fastening the differential case and the ring gear;
A carrier that supports the pinion gear so as to rotate and revolve, meshes with the other of the differential pinion, and transmits the rotation of the ring gear to the other of the differential pinion by fastening the engagement element. Differential device.

An electromagnetic coil provided outside the differential case;
The engagement element includes a clutch disk that rotates integrally with the ring gear, and a pair of clutch plates that are provided so as to sandwich the clutch disk therebetween and are made of a magnetic material that rotates integrally with the differential case,
The differential device according to claim 1, wherein the ring gear and the differential case are fastened by attracting the pair of clutch plates to the electromagnetic coil side by a magnetic field generated from the electromagnetic coil.

An electromagnetic coil provided outside the differential case;
The engagement element includes a clutch disk that rotates integrally with the ring gear, a pair of clutch plates that are provided so as to sandwich the clutch disk therebetween, and that rotates together with the differential case, and the pair of clutch plates within the differential case. Including an actuator made of a ferromagnetic alloy that is provided between the clutch plate and the electromagnetic coil and is deformed by the electromagnetic force of the electromagnetic coil,
2. The difference according to claim 1, wherein the actuator is deformed by a magnetic field generated from the electromagnetic coil to press the clutch plate and the clutch disk to fasten the ring gear and the differential case. Moving device.