JP5077769B2 - 駆動動力分配装置を制御する自動車用差動歯車装置統合体 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング、その中にある差動歯車装置、２つの同軸歯車装置、及び２つの制御可能な摩擦クラッチを含む自動車用差動歯車装置統合体であって、差動歯車装置が駆動可能な部材例えば差動歯車箱と第１及び第２の従動部材例えば車軸とを含み、同軸歯車装置が、摩擦クラッチの係合程度に応じて、付加的なトルクを第１又は第２の従動部材へ伝達するものに関する。

このような統合体は、両方の差動部材の間における駆動動力分配の制御を可能にする。同軸歯車装置は高速又は低速への変速を行うので、制御可能な摩擦クラッチを介して走行状況に応じて、付加的な駆動動力をそれぞれの従動部材へ分配することができる。これは専門分野において「トルクベクトリング」と称される。

最初にあげた種類の差動歯車装置統合体は米国特許第５，３７０，５８８号明細書から公知である。この統合体では同軸歯車装置は内歯歯車なしであり、その代わりに２つの遊星歯車を備えており、クラッチのそれぞれ一方の側に相対回転しないように結合されている。この構造は著しい組込み幅を必要とするが、特に車軸に同一運動継手が続いている時、これはいずれにせよ不利である。同軸歯車装置は固定歯車装置であり、その出力部材と入力部材は同軸的である。

更にこのような差動歯車装置統合体は、支持するのに困難で高荷重を受ける非常に多くの部材を含み、ハウジングの内部の奥に収容されるクラッチの潤滑や冷却が困難である。不充分な冷却の場合、摩擦クラッチは長い時間滑り作動させることができない。それにより利用価値は著しく限定されている。

従って本発明の課題は、小さい構造空間及び摩耗で非常に大きい力を受止めることができ、滑りを伴う連続差動にも耐えるように、最初にあげた種類の差動歯車装置統合体を発展させることである。

本発明によればこれは、同軸歯車装置が、付属する摩擦クラッチの１つの側と相対回転しないように結合されかつ従動部材と同心的な内歯歯車として構成される第１の部材、及び差動歯車装置のそれぞれの従動部材と相対回転しないように結合される同心的な第２の部材をそれぞれ持ち、各同軸歯車装置の第２の部材が太陽歯車であり、第３の部材が歯環として構成され、この歯環の軸線が第１及び第２の部材の軸線に対してずれており、この歯環が、第１の部材とかみ合う外歯、及び第２の部材とかみ合う内歯を持っている。

こうして両側に非常に幅狭く構成される同軸歯車装置が摩擦クラッチのすぐ近くに設けられ、それにより全体として有利な動力推移が生じ、構造空間が節約され、潤滑−冷却油の共通な供給が可能になる。歯環は、歴史的な構造の滑り軸受における油供給環のように太陽歯車を同心的に包囲し、この作用を実際に及ぼすことができる。この特別な歯車装置形式はそれ自体公知であるが（例えば米国特許第１，６１９，１２７号又は第７７３，２２７号明細書参照）、トルク分配を制御する摩擦クラッチ及び本発明の基礎となっている課題設定とは関連していない。

幾何学的な理由から、また内歯が非常に大きい接触比を生じるので（多くの歯が同時にかみ合い、伝達すべき動力がこれらの歯に分布する）、この歯車装置形式は非常に小さい空間でこの目的のために有利な変速を実現するのを可能にする。大きい接触比は、歯付き部材の特に狭く従って空間を節約する構造を可能にする。それにより可能となる変速比は、適当な回転数差のため摩擦クラッチの最適な設計を可能にし、それが摩擦クラッチの保護に寄与し、良好な潤滑及び冷却に関連して摩擦クラッチを永続的な滑り作動に特に適したものとする。

本発明の展開では、摩擦クラッチが、内側板を保持する一次部分及び外側板を保持する二次部分（外側部分）を含んでいるものにおいて、二次部分がそれぞれの同軸歯車装置の第１の部材と構造的に一体化されている（請求項２）。こうして簡単で狭い半組立て品が生じ、これらの半組立て品は両側に対して同じであり、モジュール構造様式で種々の変速比に対して容易に適合可能でありかつ使用可能である。両方の部材の統合及び軸線方向における小さい寸法により、回転する部分の支持に対して特に有利な条件も与えられる。

このことは、摩擦クラッチの二次部分が鐘状体を形成し、この鐘状体の軸線に対して直角な部分にそれぞれの同軸歯車装置が続き、歯環が摩擦クラッチから遠い方の側にカラーを持ち、このカラーがハウジング内に支持されている（請求項３）と、特に大いに当てはまる。こうして歯環は特に簡単な部分であり、ハウジング内で精確にかつ固定的に支持される。歯環のカラー自体が転がり軸受のレースであることによって、更に空間が節約され、費用が低減される。

本発明の有利な展開では、同軸歯車装置が、その隣接する壁部分を歯車油ポンプとして構成されている（請求項４）。こうして同軸歯車装置は、その歯車装置機能に加えて油ポンプとしても作用する。そのためゲロータ（Ｇｅｒｏｔｏｒ）ポンプから公知の三日月状凹所を隣接する壁に設けることができる。この実施形態では、同軸歯車装置が、第１の部材及び／又は第２の部材と歯環との間に三日月状の島を持ち、ハウジングの隣接する部分に２つの開口が設けられ、油溜めから油を供給するための第１の油通路、及びそれぞれの摩擦クラッチへの接続を直接又は間接に行う第２の油通路が、これらの開口から出ている。こうして歯環の供給作用が著しく強められる。それによりかつポンプ作用により、多量の潤滑−冷却油をそれぞれの摩擦クラッチへ供給することができ、それにより負荷が更に増大しても、摩擦クラッチの滑りながらの連続作動が保証される。

こうして供給される油は、別の使用例えば摩擦クラッチの操作のためにも供給することができる。そのために油回路を制御するのに必要な弁及び通路を設けさえすればよい。しかも歯車装置の特別な構造は、２つの三日月状範囲への２つの圧力段階における油供給を可能にする。

本発明の好ましい実施例の図により、本発明を以下に説明する。

図１には、本発明による差動歯車装置統合体のハウジングが１で示されている。このハウジング１は、中間ハウジング２と、例えばフランジ３’により中間ハウジング２にねじ止めされる右及び左の側方ハウジング３，４とを含んでいる。中間ハウジング２は、軸受６を示されているピニオン５、このピニオン５にかみ合う傘歯車７、及びこの傘歯車７と相対回転しないように結合されかつ８で示される差動歯車装置を収容している。

差動歯車装置８は、通常のように、差動歯車箱９と、その中にあって差動傘歯車を支持する差動ピン１５と、左及び右の従動傘歯車１６，１７とを含んでいる。差動歯車箱９は、両側で左及び右の中空軸１０，１１へ移行し、これらの中空軸は中間ハウジング２にある軸受２３，１３に支持されている。差動歯車箱９は、両方の中空軸１０，１１と共に差動歯車装置８の駆動される部材を形成している。中空軸１０，１１内には、左の車軸１８及び右の車軸１９がある。車軸１８，１９は差動歯車装置８の両方の従動部材であり、それぞれ左及び右のフランジ２０，２１を持ち、例えば車軸の車輪へ至る駆動軸が、同期継手を介してこれらのフランジ２０，２１に結合されている。車軸１８，１９は、それぞれの側方ハウジング３，４にある軸受２２，２３に支持されている。更に左の側方ハウジング４内には左の摩擦クラッチ２６及び左の同軸歯車装置２８があり、右の側方ハウジング３内には右の摩擦クラッチ２７及び右の同軸歯車装置２９がある。同軸歯車装置という概念は固定軸歯車装置を表わし、その入力部材と出力部材は同軸的である。以下に説明するすべての組込み部品を持つ両方の側方ハウジング３，４は同じである。

図２は左の側方ハウジング４の内容を示す。摩擦クラッチ２６は、左の中空軸１０上に相対回転しないようにはまっている一次部分２０、及びこれを鐘状に包囲する二次部分５０を含んでいる。一次部分４０は、この上に相対回転しないようにはまる外側板４１、及び針軸受４３を介して環状ピストン４４により制御可能な作用を受ける押圧板４２を持っている。環状ピストン４４は環状の圧力空間４５を閉鎖し、圧力通路４６を介して油圧がこの圧力空間へ供給される。二次部分５０には外側板５１が相対回転しないように取付けられている。鐘状の二次部分５０は、軸線に対してほぼ直角な面にある底、及び外側板５１を受入れる円筒状部分５２’を含んでいる。底５２の内縁は、深溝玉軸受５４の一部である軸受フランジ５３に移行している。

同軸歯車装置２８は、摩擦クラッチ２６の二次部分５０と相対回転しないように結合されかつ内歯を持つ内歯歯車６０、左の車軸１８と相対回転しないように結合される太陽歯車６１、及び歯環６２を含んでいる。深溝玉軸受５４上に支持される内歯歯車６０は同軸歯車装置２８の第１の部材であり、太陽歯車６１は第２の部材であり、歯環６２は第３の部材である。歯環６２は、太陽歯車６１とかみ合う外歯６６及び太陽歯車６１とかみ合う内歯６７を持ち、太陽歯車６１を包囲している。歯環６２は深溝玉軸受６４によりハウジング４内に偏心して支持されている。

図３にはそれがよくわかる。内歯歯車６０及び太陽歯車６１の回転軸線は７０で示され、歯環６２及びその深溝玉軸受６４の回転軸線は７１で示され、半径半直線は７２で示されている。軸７１の偏心のため、外歯６６は点７３の近くで内歯歯車６０の内歯とかみ合い、直径上で対向する点７４の近くで太陽歯車６１とかみ合う。太陽歯車６１と歯環６２との間に形成される三日月状空所は、三日月状の島７５を含んでいる。この島７４はハウジングと固定的に結合され、ハウジング４は更にほぼ直径上で対向する第１の開口７６及び第２の開口７７を持っている。こうして同軸歯車装置は歯車ポンプとして作用し、下にある開口７７を通って油を吸入し、上にある開口７６を通って圧力をかけて吐出する。

図２には、これらの開口及びそれに続く油通路が認められる。第１の開口７６から、小さく従って図には認められない環状空間を介して、少なくとも１つの潤滑通路８０が太陽歯車６１において半径方向内方へ通じている。太陽歯車６１にある別の開口８１、摩擦クラッチ２６の二次部分５２の底にある開口８２、及びクラッチ２６の一次部分４０にある開口８３を通って、潤滑油が冷却材として直接クラッチ２６の板４１，５１へ達する。摩擦クラッチ２６の一次部分４０には環状に包囲する油保持板４が設けられて、開口８２から出る油を捕集し、遠心力により援助されて、開口８３へ導く。油溜め８６からハウジングにある吸入通路８７を経て、油が吸入開口７７へ達する。

本発明による差動歯車装置構成体は次のように動作する。中立状態すなわちクラッチ２６，２７が開かれている場合、駆動動力は公知のように差動歯車装置８から両方の車軸１８，１９へ分配される。これらの車軸及びそれらと共にそれぞれの太陽歯車６１が、差動歯車装置８を介して設定される回転数で回転する。左の車軸１８に関して、太陽歯車６１は、同軸歯車装置２８の変速を介して、その内歯歯車６０従ってクラッチ２６の二次部分５０を、低い回転数で一緒に空転させる。なぜならば、クラッチ２６が完全に開かれているからである。さて左の車軸１８へ供給されるトルクを高めようとすれば、クラッチ２６が必要な程度閉鎖方向に始動され、それにより最初はクラッチの一次部分４０より遅く回転していた二次部分５０が連行される。その際トルクが二次部分に伝達される。このトルクは同軸歯車装置２８を介してその太陽歯車６１へ導入され、左の車軸１８の付加的なトルクとして導入される。

同軸歯車装置の変速比及びその設計は、広い範囲で、自動車の問題となる走行要求に合わせることができる。そのために必要な大きさの変速比は、同軸歯車装置２８，２９の特別な構成のため、歯の最適な設計において、構造的に可能になる。ついでに述べておくべきことは、本発明による差動装置構成体が、摩擦クラッチの適当な始動による駆動なしでも、両方の車軸の間にトルクを伝達できることである。

上述した差動歯車装置構成体は、多くの点で変更できる１つの実施例である。傘歯車の差動歯車装置８は、別の差動歯車装置例えば平行軸遊星歯車装置に代えることができる。上述した差動歯車装置構成体は、車軸差動歯車装置として使用できるだけでなく、中心差動歯車装置としても、即ち自動車の２つの車軸の駆動動力を分配するために使用できる。この場合差動歯車装置は、対称的でない動力分配も行うことができる。

差動歯車装置構成体の軸線を通る断面図を示す。 図１の左の部分を拡大して示す。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図を示す。

Claims (5)

1. ハウジング、その中にある差動歯車装置（８）、２つの同軸歯車装置（２８，２９）、及び２つの制御可能な摩擦クラッチ（２６，２７）を含む自動車用差動歯車装置統合体であって、差動歯車装置（８）が駆動可能な部材（９）と第１及び第２の従動部材（１８，１９）とを含み、同軸歯車装置（２８，２９）が、摩擦クラッチ（２６，２７）の係合程度に応じて、付加的なトルクを第１又は第２の従動部材（１８，１９）へ伝達するものにおいて、
   ａ）同軸歯車装置（２８，２９）が、付属する摩擦クラッチ（２６，２７）の１つの側と相対回転しないように結合されかつ従動部材（１８，１９）と同心的な内歯歯車（６０）として構成される第１の部材、及びそれぞれの従動部材（１８，１９）と相対回転しないように結合される第２の部材（６１）をそれぞれ持ち、
   ｂ）各同軸歯車装置（２８，２９）の第２の部材（６１）が太陽歯車であり、第３の部材（６２）が歯環として構成され、この歯環の軸線（７１）が第１及び第２の部材（６０，６１）の軸線（７０）に対してずれており、この歯環が、第１の部材（６０）とかみ合う外歯（６６）、及び第２の部材（６１）とかみ合う内歯（６７）を持っている
   ことを特徴とする、差動歯車装置統合体。
2. 摩擦クラッチ（２６，２７）が、内側板（４１）を保持する一次部分（４０）及び外側板（５１）を保持する二次部分（５０）を含んでいるものにおいて、二次部分（５０）がそれぞれの同軸歯車装置（２８，２９）の第１の部材（６０）と構造的に一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の差動歯車装置統合体。
3. 摩擦クラッチ（２６，２７）の二次部分（５０）が鐘状体（５２，５２’）を形成し、この鐘状体の軸線に対して直角な部分（５２）にそれぞれの同軸歯車装置（２８，２９）が続き、歯環（６２）が摩擦クラッチ（２６，２７）から遠い方の側にカラー（６３）を持ち、このカラーがハウジング（４）内に支持されていることを特徴とする、請求項２に記載の差動歯車装置統合体。
4. 同軸歯車装置（２８，２９）が、その隣接する壁部分（４，５２）を歯車油ポンプとして構成されて、第１の部材（６０）及び／又は第２の部材（６１）と歯環（６２）との間に三日月状の島（７５）を持ち、ハウジング（４）の隣接する部分に２つの開口（７６，７７）が設けられ、油溜め（８６）から油を供給するための第１の油通路（８７）、及びそれぞれの摩擦クラッチ（２６，２７）への接続を直接又は間接に行う第２の油通路（８０）が、これらの開口（７６，７７）から出ていることを特徴とする、請求項１に記載の差動歯車装置統合体。
5. 三日月状の島（７５）が第２の部材（６１）と歯環（６２）との間に形成され、かつハウジング（４）に取付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の差動歯車装置統合体。

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