JP5498707B2 - 複合式差動制限装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールローダ等の車両に設けられる複合式差動制限装置に関するものである。

従来、エンジンからの駆動力を左右の駆動輪に分配する差動機構には、旋回性能と走行性能の両立を図るべく、駆動トルクの大きさに応じて差動を制限する差動制限装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなトルク比例式の差動制限装置では、駆動トルクが大きくなるにつれて差動が制限され、駆動トルクが小さくなるにつれて差動の制限が解除されるよう機械的に構成されており、駆動トルクの大きさに応じて差動制限トルクが一義的に決定される。

また、走行状態に応じて差動制限トルクを調整すべく、差動制限トルクを外部から適宜制御できるように構成した差動制限装置も存在している（例えば、特許文献２参照）。このような外部制御式の差動制限装置では、路面の状態や駆動輪の駆動状態などを総合的に勘案して差動制限トルクを細やかに制御することができるため、状況に応じて臨機応変に差動を制限することが可能となる。

特開昭５８−１４９４４０号公報 特開昭６３−１０６１４０号公報

ところで、トルク比例式の差動制限装置の場合、路面の状態や駆動輪の駆動状態が大きく変わって車両がスリップしやすい状態にあるときには、通常走行時を想定して設定された差動制限トルクでは足りずに、スリップが発生してしまうこととなる。一方、それを防ぐために差動制限トルクを予め大きく設定しておくと、旋回時に適切な差動が行われず、内外輪差を吸収するためのロス（例えば、タイヤの摩耗、牽引力及び操舵力の増加等）が大きくなってしまう。一方、外部制御式の差動制限装置の場合、状況に応じて差動制限トルクを制御可能であるが、制御が複雑となってしまうという問題がある。

そこで本発明は、制御が簡単でありながら、状況に応じた差動制限が可能である差動制限装置を提供することを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る複合式差動制限装置は、エンジンからの駆動力を左右の駆動輪に分配する差動機構と、前記差動機構の差動を制限し、前記差動機構に伝達される駆動トルクが増加するにつれて差動制限量が増加するように機械的に構成されたトルク比例式の差動制限機構と、前記差動機構の差動制限量をさらに外部から制御可能であるように構成された外部制御式の差動制限機構と、ユーザ操作により入力信号を送信する入力手段と、前記入力手段から前記入力信号を受信すると、前記外部制御式の差動制限機構の差動制限量を外部から制御するコントローラと、を備え、前記外部制御式の差動制限機構は、前記コントローラにより制御される圧力発生装置と、前記圧力発生装置からの圧力によりスラスト方向に押圧力を伝達するピストンと、前記ピストンからの押圧力を受けてスラスト方向に押圧力を伝達して前記差動機構の差動制限量を増加させるプレッシャーリングと、前記ピストンからの押圧力を前記プレッシャーリングに伝達するように前記ピストンと前記プレッシャーリングとの間に配置されたスラスト軸受とを有し、前記差動機構は、ドライブシャフトの先端のドライブピニオンと噛み合わされるリングギアが固定されたデフケースと、前記デフケースに固定され且つデフピニオンが設けられたデフピニオンシャフトと、前記デフピニオンに両側からそれぞれ噛み合わされ且つ車軸にスプライン結合された第１及び第２サイドギアとを有し、前記トルク比例式の差動制限機構は、前記第１サイドギアと前記プレッシャーリングとの間に挟まれた第１多板クラッチと、前記第２サイドギアと前記デフケースとの間に挟まれた第２多板クラッチとを有しており、前記ドライブシャフトが駆動されることで、前記第１及び第２サイドギアを互いに離反する方向に移動させるように前記デフピニオンから前記第１及び第２サイドギアに対して前記第１及び第２多板クラッチを締結するための押圧力が作用し、前記外部制御式の差動制限機構は、前記第１多板クラッチを共用しており、前記圧力発生装置からの圧力が前記ピストンに伝達されることで、前記プレッシャーリングに前記第１多板クラッチを締結するための押圧力が作用し、前記第１多板クラッチの摩擦ディスクの枚数は、前記第２多板クラッチの摩擦ディスクの枚数よりも多い。

前記構成によれば、差動制限機構は、基本的には駆動トルクに応じて差動制限量が変わるように機械的に構成されているため、たとえば路面状態等により差動制限量が不足するときのような特定の場合にだけ差動制限量の不足分を補うように差動制限機構を外部制御すればよい。したがって、制御が簡単でありながらも、状況に応じた差動制限を行うことが可能となる。そして、ユーザ操作により外部制御式の差動制限機構の差動制限量を制御するので、ユーザの要求に応じて差動制限量を制御することができる。よって、万が一スリップが発生したときには、ユーザは入力手段を操作することで手動的にスリップ状態を脱することができる。また、スリップが発生しそうであるとユーザが判断したときには、ユーザは入力手段を予め操作することで、手動的にスリップ発生を防止することができる。しかも、仮に、スリップが発生しそうであるときに入力手段が操作されなかったとしても、差動制限機構の機械的構成により概略的に差動が制限されるので、基本的なスリップ防止機能は担保されるという特徴もある。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、制御が簡単でありながらも、状況に応じた差動制限を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る複合式差動制限装置の断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本実施形態に係る複合式差動制限装置１０の断面図である。図１に示すように、本実施形態の複合式差動制限装置１０は、差動機構１１、差動制限機構１２、油圧発生装置１３、コントローラ１４及び入力手段１５などを備えている。この複合式差動制限装置１０は、たとえば四輪駆動であるホイールローダ等の建設車両に適用される。ホイールローダでは、車両前後方向に延びるドライブシャフト１７と、左右に駆動輪が設けられた左右一対の車軸１８，１９とを中継接続するように差動機構１１が設けられている。よって、エンジンからドライブシャフト１７に伝達された駆動力は、差動機構１１により左右の車軸１８，１９にそれぞれ適宜分配される。

差動機構１１は、リングギア２１、デフケース２２、デフピニオンシャフト２３、デフピニオン２４及びサイドギア２５，２６を備えている。リングギア２１は、ドライブシャフト１７の先端のドライブピニオン２７と噛み合わされており、デフケース２２に固定されている。デフケース２２は、車体に固定されたハウジング２８によりテーパー軸受２９を介して回転自在に支持されている。デフピニオンシャフト２３は、デフケース２２に固定されており、デフピニオン２４が嵌合固定されている。デフピニオン２４には、車軸１８，１９にスプライン結合されたサイドギア２５，２６が噛み合わされている。

差動制限機構１２は、トルク比例式と外部制御式との複合式であり、サイドギア２５，２６、多板クラッチ３０，３７、プレッシャーリング３１、スラスト軸受３２、油圧ピストン３３、油室３４、油路３５、油圧ポート３６及び油圧発生装置１３を備えている。多板クラッチ３０，３７は、サイドギア２５，２６に対して回転方向に固定された第１摩擦ディスク３８と、デフケース２２に対して回転方向に固定された第２摩擦ディスク３９とを有している。左側の多板クラッチ３０は、その軸方向左側にプレッシャーリング３１が対向するように配置され、その軸方向右側にサイドギア２５の一部が対向するよう配置されている。右側の多板クラッチ３７は、その軸方向右側にデフケース２２が対向するように配置され、その軸方向左側にサイドギア２６の一部が対向するよう配置されている。

ドライブシャフト１７が駆動されて差動機構１１が動作すると、デフピニオン２４からサイドギア２５，２６に対して左右両側に向けた押圧力が発生する。そうすると、サイドギア２５，２６は車軸１８，１９に対してスプライン結合されているため、サイドギア２５，２６はそれぞれ互いに離反するように軸方向に移動し、多板クラッチ３０，３７が締結される。つまり、差動制限機構１２は、ドライブシャフト１７から差動機構１１に伝達される駆動トルクが増加するにつれて、サイドギア２５，２６の多板クラッチ３０，３７への押圧力（即ち、差動制限量）が増加するように機械的に構成されている。これが、トルク比例式の差動制限原理である。

また、コントローラ１４からの外部指令により油圧発生装置１３から油圧ポート３６及び油路３５を介して油室３４に油圧が供給されると、油圧ピストン３３がスラスト軸受３２を押すように移動する。そうすると、そのスラスト軸受３２がプレッシャーリング３１を押すように移動し、多板クラッチ３０，３７が締結される。その際、コントローラ１４による制御で油室３４に供給する油圧を増加させることで、プレッシャーリング３１の多板クラッチ３０，３７への押圧力（即ち、差動制限量）を増加させることができる。これが、外部制御式の差動制限原理である。

コントローラ１４には、入力手段１５が接続されている。入力手段１５は、ユーザにより操作されてコントローラに入力信号を送信するものであって、例えば、ユーザ操作可能なボタンやスイッチなどである。コントローラ１４は、ユーザが入力手段１５を操作することにより送信される入力信号に応じて油圧発生装置１３を制御し、差動制限量を制御できるようになっている。

以上に説明した構成によれば、差動制限機構１２でのベースとなる概略の差動制限は、トルク比例式の機械的構成により付与されることとなる。よって、たとえば路面状態等により差動制限量が不足するときのような特定の場合にだけ、その差動制限量の不足分を補うように、コントローラ１４で差動制限機構１２を外部制御すればよい。したがって、制御が簡単でありながらも、状況に応じた差動制限を行うことが可能となる。また、外部制御式において油圧発生装置１３から差動制限機構１２に加える力は、トルク比例式において不足する分のみで済むため、この力を受ける軸受２９の負担を減らすこともできる。

さらに、コントローラ１４には入力信号を送信する入力手段１５が接続されており、ユーザの要求に応じて差動制限量を制御することができるようになっている。よって、万が一スリップが発生したときには、ユーザは入力手段１５を操作することで手動的にスリップ状態を脱することができる。また、スリップが発生しそうであるとユーザが判断したときには、ユーザは入力手段１５を予め操作することで、手動的にスリップ発生を防止することができる。

なお、本実施形態では、トルク比例式の差動制限機構として、サイドギア２５，２６がその駆動トルクで多板クラッチ３０，３７を軸方向に押圧することで差動制限する機構を例示したが、駆動トルクでカム機構を介して多板クラッチ３０，３７を押圧する機構や、駆動トルクに比例した押圧力が発生する他の機構であってもよい。また、本実施形態では、外部制御式の差動制限機構として、油圧ピストン３３による押圧力で多板クラッチ３０，３７を押圧する構成を例示したが、空気圧や電磁力などによる外力を利用した他の構成であってもよい。

以上のように、本発明に係る複合式差動制限装置は、制御が簡単でありながらも、状況に応じた差動制限を行うことができる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できる差動制限機構付きのホイールローダ等に広く適用すると有益である。

１０ 複合式差動制限装置
１１ 差動機構
１２ 差動制限機構
１４ コントローラ
１５ 入力手段

Claims (1)

1. エンジンからの駆動力を左右の駆動輪に分配する差動機構と、
   前記差動機構の差動を制限し、前記差動機構に伝達される駆動トルクが増加するにつれて差動制限量が増加するように機械的に構成されたトルク比例式の差動制限機構と、
   前記差動機構の差動制限量をさらに外部から制御可能であるように構成された外部制御式の差動制限機構と、
   ユーザ操作により入力信号を送信する入力手段と、
   前記入力手段から前記入力信号を受信すると、前記外部制御式の差動制限機構の差動制限量を外部から制御するコントローラと、を備え、
   前記外部制御式の差動制限機構は、前記コントローラにより制御される圧力発生装置と、前記圧力発生装置からの圧力によりスラスト方向に押圧力を伝達するピストンと、前記ピストンからの押圧力を受けてスラスト方向に押圧力を伝達して前記差動機構の差動制限量を増加させるプレッシャーリングと、前記ピストンからの押圧力を前記プレッシャーリングに伝達するように前記ピストンと前記プレッシャーリングとの間に配置されたスラスト軸受とを有し、
   前記差動機構は、ドライブシャフトの先端のドライブピニオンと噛み合わされるリングギアが固定されたデフケースと、前記デフケースに固定され且つデフピニオンが設けられたデフピニオンシャフトと、前記デフピニオンに両側からそれぞれ噛み合わされ且つ車軸にスプライン結合された第１及び第２サイドギアとを有し、
   前記トルク比例式の差動制限機構は、前記第１サイドギアと前記プレッシャーリングとの間に挟まれた第１多板クラッチと、前記第２サイドギアと前記デフケースとの間に挟まれた第２多板クラッチとを有しており、前記ドライブシャフトが駆動されることで、前記第１及び第２サイドギアを互いに離反する方向に移動させるように前記デフピニオンから前記第１及び第２サイドギアに対して前記第１及び第２多板クラッチを締結するための押圧力が作用し、
   前記外部制御式の差動制限機構は、前記第１多板クラッチを共用しており、前記圧力発生装置からの圧力が前記ピストンに伝達されることで、前記プレッシャーリングに前記第１多板クラッチを締結するための押圧力が作用し、
   前記第１多板クラッチの摩擦ディスクの枚数は、前記第２多板クラッチの摩擦ディスクの枚数よりも多い、複合式差動制限装置。

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