JP6696179B2 - 差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、デフケースに入力された駆動力を一対の出力ギヤに差動を許容して配分する差動装置に関する。

従来、車両の左右の車輪に差動を許容して駆動力を配分するディファレンシャル装置（差動装置）には、一対の出力ギヤの差動を規制するデフロック機構を備えたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載のディファレンシャル装置は、デフケースと、デフケースに固定されたピニオンシャフトに軸支された一対のピニオンギヤと、一対のピニオンギヤにギヤ軸を直交させて噛合する一対のサイドギヤ（出力ギヤ）と、デフケースに形成された孔部に回転方向に係合して軸方向移動可能に配置された断続部材と、断続部材を軸方向に移動させるアクチュエータとを有している。

断続部材は、一対のサイドギヤのうち一方のサイドギヤに噛み合う噛み合い歯を有している。アクチュエータは、電磁石と、電磁石の磁力によって軸方向に移動する可動部材とを有している。電磁石は、電磁コイルと、電磁コイルを囲むように配置されたコアとによって構成されている。可動部材は、磁性体からなるプランジャと、電磁石の磁束がデフケースへ漏れることを防止する非磁性体からなるリングとによって構成されている。可動部材は電磁石の内側に配置され、電磁石と断続部材とは、軸方向に並んで配置されている。

電磁石に通電されると、プランジャが断続部材側に移動し、リングが断続部材に固定されたプレートを介して断続部材を押圧する。断続部材は、この押圧力を受けて軸方向に移動し、一対のサイドギヤに噛み合う。これにより、デフケースと一方のサイドギヤとの相対回転が規制され、これに伴って一対のサイドギヤ間の差動回転も規制される。

特許文献２に記載のディファレンシャル装置は、特許文献１に記載のディファレンシャル部材と同様に、断続部材と、電磁石及び可動部材を有するアクチュエータとを有し、可動部材がプランジャ及びリングによって構成されているが、電磁コイルの一方の軸方向端面はデフケースに対向し、この軸方向端面がコアに覆われていない。電磁石に通電されると、デフケースを含む磁路に磁束が発生し、プランジャがこの磁束によってリングと共に軸方向に移動する。断続部材は、リングに押圧されて一方のサイドギヤに噛み合い、これによりデフケースと一対のサイドギヤとの相対回転が規制される。

特開２０１０−８４９３０号公報 特開２０１５−１０２１８５号公報

特許文献１に記載のディファレンシャル装置では、可動部材を電磁石の内側に配置されることで軸方向の小型化が図られ、特許文献２に記載のディファレンシャル装置では、デフケースを磁路に含むことにより、さらに軸方向の小型化が図られているが、エンジンや補機類等の車載装置のレイアウトによっては、より一層の小型化が要請される場合がある。

本発明は、このような要請に応えるべくなされたものであり、特に軸方向の小型化が図られた差動装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、共通の回転軸を中心として相対回転可能に配置された第１出力ギヤ及び第２出力ギヤと、前記回転軸を中心として公転する複数のピニオンギヤと、前記第１出力ギヤ及び前記第２出力ギヤならびに前記複数のピニオンギヤを収容するデフケースと、前記デフケースと前記第１出力ギヤとを相対回転不能に連結する連結位置、及び前記デフケースと前記第１出力ギヤとの相対回転を許容する非連結位置との間を前記回転軸方向に移動するクラッチ部材と、通電により発生する磁力によって前記クラッチ部材を前記回転軸方向に移動させる円筒状の電磁コイル、及び前記電磁コイルの磁束の磁路となる環状のヨークを有する電磁石と、前記磁力を受けて前記電磁石に対して前記回転軸方向に移動し、前記クラッチ部材を押圧するプランジャとを備え、前記デフケースは、前記複数のピニオンギヤを収容する円筒状の円筒部と、前記プランジャの一部を挿通させる挿通孔が軸方向に貫通して形成された底部とを有し、前記円筒部と前記底部との間の角部に前記電磁石を収容する環状凹部が形成されており、前記電磁石は、前記環状凹部に収容されて前記複数のピニオンギヤと前記回転軸方向に並んで配置されると共に、前記ヨークの前記デフケースに対する軸方向の位置が固定されており、前記クラッチ部材は、その最外径が前記ヨークの内径よりも小さく、前記クラッチ部材と前記プランジャが、前記電磁石と前記第１出力ギヤとの径方向の間に、前記回転軸方向に並んで配置されている、差動装置を提供する。

本発明に係る差動装置によれば、軸方向の小型化が可能となる。

本発明の実施の形態に係る差動装置の構成例を示す断面図である。 差動装置の分解斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、差動装置の押圧機構を構成するクラッチ部材の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、差動装置の一部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、カム機構の動作を模式的に示す説明図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る差動装置の構成例を示す断面図である。図２は、差動装置の分解斜視図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、差動装置の押圧機構を構成するクラッチ部材の斜視図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、差動装置の一部を拡大して示す断面図である。

この差動装置１は、エンジンや電動モータからなる車両の駆動源の駆動力を一対の出力軸に差動を許容して配分するために用いられる。より具体的には、本実施の形態に係る差動装置１は、例えば駆動源の駆動力を左右の車輪に配分するディファレンシャル装置として用いられ、入力された駆動力を一対の出力軸としての左右のドライブシャフトに配分する。なお、以下の説明では、便宜上、図１の右側及び左側を単に「右側」及び「左側」という場合があるが、この「右側」及び「左側」は、必ずしも車両に搭載された状態における車幅方向の左右をいうものではない。

差動装置１は、デフケース２と、デフケース２に収容された第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２と、第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２を互いに噛み合せてなる複数（本実施の形態では５組）のピニオンギヤ組４０と、デフケース２と第１サイドギヤ３１との間でトルクを伝達することが可能なクラッチ部材５と、クラッチ部材５に押力圧を付与する押圧機構１１とを備える。

第１サイドギヤ３１は右側に、第２サイドギヤ３２は左側に、それぞれ配置されている。第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２は筒状であり、第１サイドギヤ３１の内周面には一方の出力軸が相対回転不能に連結されるスプライン嵌合部３１０が形成され、第２サイドギヤ３２の内周面には他方の出力軸が相対回転不能に連結されるスプライン嵌合部３２０が形成されている。

デフケース２、第１サイドギヤ３１、及び第２サイドギヤ３２は、共通の回転軸線Ｏを中心として、互いに相対回転可能に配置されている。以下、回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向という。

デフケース２は、駆動源の駆動力が入力される入力回転部材として機能し、第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２は、それぞれ第１出力ギヤ及び第２出力ギヤとして機能する。デフケース２には、各ピニオンギヤ組４０の第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２を回転可能に保持する複数の保持孔２０が形成されている。第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２は、回転軸線Ｏを中心として公転すると共に、それぞれの中心軸を回転軸として保持孔２０内で自転可能である。

第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２は、共通の外径を有し、外周面には複数の斜歯からなる歯車部３１１，３２１がそれぞれ形成されている。第１サイドギヤ３１と第２サイドギヤ３２との間には、センタワッシャ８１が配置されている。また、第１サイドギヤ３１の右側にはサイドワッシャ８２が配置され、第２サイドギヤ３２の左側にはサイドワッシャ８３が配置されている。

第１ピニオンギヤ４１は、長歯車部４１１と、短歯車部４１２と、長歯車部４１１と短歯車部４１２とを軸方向に連結する連結部４１３とを一体に有している。同様に、第２ピニオンギヤ４２は、長歯車部４２１と、短歯車部４２２と、長歯車部４２１と短歯車部４２２とを軸方向に連結する連結部４２３とを一体に有している。

第１ピニオンギヤ４１は、長歯車部４１１が第１サイドギヤ３１の歯車部３１１及び第２ピニオンギヤ４２の短歯車部４２２と噛み合い、短歯車部４１２が第２ピニオンギヤ４２の長歯車部４２１と噛み合っている。第２ピニオンギヤ４２は、長歯車部４２１が第２サイドギヤ３２の歯車部３２１及び第１ピニオンギヤ４１の短歯車部４１２と噛み合い、短歯車部４２２が第１ピニオンギヤ４１の長歯車部４１１と噛み合っている。なお、図２では、これら各歯車部の斜歯の図示を省略している。

第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２が同じ速度で回転する場合、第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２は、保持孔２０内で自転することなくデフケース２と共に公転する。また、例えば車両の旋回時等において第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２の回転速度が異なると、第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２が保持孔２０内で自転しながら公転する。これにより、デフケース２に入力された駆動力が第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２に差動を許容して配分される。

クラッチ部材５は、デフケース２と第１サイドギヤ３１とを相対回転不能に連結する連結位置、及びデフケース２と第１サイドギヤ３１との相対回転を許容する非連結位置との間を軸方向に移動する。図４（ａ）は、クラッチ部材５が非連結位置にある状態を、図４（ｂ）は、クラッチ部材５が連結位置にある状態を、それぞれ示している。

クラッチ部材５が連結位置にあるとき、デフケース２と第１サイドギヤ３１との差動が規制されることにより、第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２が自転不能となり、デフケース２と第２サイドギヤ３２との差動も規制される。クラッチ部材５は、第１サイドギヤ３１との間に配置された復帰バネ８４によって、非連結位置に向かって付勢されている。

押圧機構１１は、電磁力を発生させる電磁石６と、電磁石６の磁力によって軸方向に移動し、クラッチ部材５を押圧して軸方向に移動させるプランジャ７とを有する。電磁力石６は、円筒状の電磁コイル６０と、電磁コイル６０への通電によって発生する磁束の磁路となるヨーク６１とを有する。電磁コイル６０は、通電によりクラッチ部材５を軸方向に移動させる磁力を発生する。

ヨーク６１は、電磁コイル６０の内周面に対向する内環部６１１と、電磁コイル６０の外周面に対向する外環部６１２と、電磁コイル６０の軸方向の両端面にそれぞれ対向する第１及び第２軸端部６１３，６１４とを有している。第１軸端部６１３は電磁コイル６０の左側の端部に対向し、第２軸端部６１４は電磁コイル６０の右側の端部に対向する。本実施の形態では、ヨーク６１が、内環部６１１及び第１軸端部６１３を有する内側部材６２と、外環部６１２及び第２軸端部６１４を有する外側部材６３とからなり、内側部材６２と外側部材６３とが溶接により一体化されている。

ヨーク６１の内環部６１１には、電磁コイル６０の磁束の磁路が不連続となる不連続部６１１ａが周方向に沿って形成されている。本実施の形態では、ヨーク６１の内環部６１１の軸方向長さが外環部６１２の軸方向長さよりも短く、内環部６１１の軸方向の端部と第２軸端部６１４との間に形成された空隙が不連続部６１１ａとなっている。

また、内環部６１１には、不連続部６１１ａよりも第１軸端部６１３側の内周面に、径方向の切れ込み６１１ｂが形成されている。この切れ込み６１１には、非磁性体からなる扇状の複数（本実施の形態では３つ）の固定板８５の外周端部が嵌合している。図２では、このうち２つの固定板８５を示している。それぞれの固定板８５は、ピン８６によってデフケース２に固定されている。ヨーク６１は、固定板８５が切れ込み６１１ｂに嵌合することで、デフケース２に対する軸方向の位置が固定されている。

プランジャ７は、軟磁性体からなる環状の磁性体コア７０と、磁性体コア７０と一体に軸方向に移動してクラッチ部材５を押圧する非磁性体からなる押圧部材７１とを有する。磁性体コア７０は、ヨーク６１の不連続部６１１ａを挟む両端部のうち少なくとも一方の端部と軸方向に対向する。本実施の形態では、磁性体コア７０の外周側の一部が、ヨーク６１の内環部６１１における第２軸端部６１４側の端部と軸方向に対向する。

より具体的には、磁性体コア７０の左側の端部における外周側の一部に軸方向に対して傾斜した傾斜面７０ａが形成され、ヨーク６１の内環部６１１における不連続部６１１ａ側の軸方向の端部には、磁性体コア７０の傾斜面７０ａと平行に軸方向に対して傾斜した傾斜面６１１ｃが形成されている。磁性体コア７０の傾斜面７０ａは、ヨーク６１の内環部６１１における傾斜面６１１ｃと軸方向に対向している。また、磁性体コア７０の外周面７０ｂは、ヨーク６１の第２軸端部６１４の内周側の端部に対向している。

押圧部材７１は、磁性体コア７０の軸方向端面に対向する環状板部７１１と、磁性体コア７０の内周面に対向する円筒状板部７１２と、円筒状板部７１２から軸方向に延出され、クラッチ部材５の軸方向端面（後述する係合部５３の先端面５３ｂ）に当接してクラッチ部材５を押圧する複数（本実施の形態では３つ）の延出部７１３とを有している。

デフケース２は、複数のネジ２００によって互いに固定された第１ケース部材２１及び第２ケース部材２２と、第１ケース部材２１に固定され、プランジャ７を軸方向に案内する複数（本実施の形態では３本）の柱状のガイド部材２３とを有している。プランジャ７は、ガイド部材２３に案内されてデフケース２に対して軸方向に移動可能である。

ガイド部材２３は、例えばオーステナイト系ステンレスやアルミニウムからなる非磁性体であり、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、円柱状の軸部２３１と、軸部２３１の一端部に設けられた抜け止め部２３２とを一体に有している。プランジャ７には、ガイド部材２３の軸部２３１を挿通させる挿通孔７ａが複数箇所（本実施の形態では３箇所）に形成されている。挿通孔７ａは、軸方向に延びて磁性体コア７０及び押圧部材７１を軸方向に貫通している。

ガイド部材２３の軸部２３１は、プランジャ７の挿通孔７ａの内径よりも僅かに小さな外径を有し、その中心軸に沿う長手方向が回転軸線Ｏと平行である。抜け止め部２３２は、プランジャ７の挿通孔７ａの内径よりも大きな外径を有する円板状であり、プランジャ７のクラッチ部材５とは反対側の端部に当接してプランジャ７を抜け止めする。ガイド部材２３は、本発明の「柱状部材」の一態様である。

第１ケース部材２１は、複数のピニオンギヤ組４０を回転可能に保持する円筒状の円筒部２１１と、円筒部２１１の一端部から内方に延在する底部２１２と、第２ケース部材２２に突き当てられるフランジ部２１３とを一体に有している。円筒部２１１と底部２１２との間の角部には、電磁石６が装着される環状凹部２１０が形成されている。

第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２は、円筒部２１１の内側に配置されている。また、第１ケース部材２１は、ヨーク６１よりも透磁率が低い金属からなり、フランジ部２１３には図略のリングギヤが固定される。デフケース２は、リングギヤから伝達される駆動力により回転軸線Ｏを中心として回転する。リングギヤは、第１ケース部材２１の底部２１２側からデフケース２に装着される。この際、電磁石６は環状凹部２１０に収容され、電磁石６の外径が第１ケース部材２１の円筒部２１１の外径と同等であるので、電磁石６を固定したままリングギヤを装着することができる。

第１ケース部材２１の底部２１２には、図２に示すように、ガイド部材２３の軸部２３１の一端部が圧入される複数の圧入孔２１２ａと、押圧部材７１の延出部７１３を挿通させる複数の挿通孔２１２ｂとが形成されている。挿通孔２１２ｂは、底部２１２を軸方向に貫通している。本実施の形態では、３つの圧入孔２１２ａ及び３つの挿通孔２１２ｂが、底部２１２の周方向に沿って等間隔に形成されている。図２では、このうち２つの圧入孔２１２ａと１つの挿通孔２１２ｂとを示している。

電磁コイル６０に通電されると、図４（ｂ）に破線で示す磁路Ｇに磁束が発生し、磁性体コア７０の傾斜面７０ａがヨーク６１の内環部６１１における傾斜面６１１ｃに近づくように、プランジャ７が内環部６１１に引き寄せられる。これにより、磁性体コア７０が磁力を受けて押圧部材７１の延出部７１３の先端部がクラッチ部材５の軸方向端面に当接し、クラッチ部材５を押圧する。

クラッチ部材５は、その最外径（最も外側の部分の直径）が、ヨーク６１の内径（内環部６１１の最小径）よりも小さく、ヨーク６１の内側に配置されている。また、クラッチ部材５は、図３に示すように、一方の軸方向端面５１ａに複数の椀状凹部５１０が形成された円環板状の円板部５１と、第１サイドギヤ３１と軸方向に対向する円板部５１の他方の軸方向端面５１ｂに形成された噛み合い部５２と、円板部５１の一方の軸方向端面５１ａから軸方向に突出して形成された台形柱状の係合部５３とを一体に有している。

円板部５１は、電磁石６が装着される環状凹部２１０の径方向内側に配置されている。円板部５１の一方の軸方向端面５１ａは、第１ケース部材２１の底部２１２と軸方向に対向する。係合部５３は、第１ケース部材２１の底部２１２に形成された挿通孔２１２ｂに一部が挿入されている。噛み合い部５２には、軸方向に突出する複数の噛み合い歯５２１が形成されている。複数の噛み合い歯５２１は、円板部５１の他方の軸方向端面５１ｂの外周側の一部に形成され、噛み合い部５２よりも内側の軸方向端面５１ｂは、復帰バネ８４が当接して非連結位置への付勢力を受ける平坦な受け面として形成されている。

第１サイドギヤ３１には、歯車部３１１よりも外周側に突出して設けられた環状壁部３１２に、クラッチ部材５の複数の噛み合い歯５２１に噛み合う複数の噛み合い歯３１３が形成されている。

クラッチ部材５は、プランジャ７に押圧されて軸方向に移動することで、噛み合い部５２の複数の噛み合い歯５２１が第１サイドギヤ３１の複数の噛み合い歯３１３に噛み合う。つまり、クラッチ部材５と第１サイドギヤ３１とは、クラッチ部材５が第１サイドギヤ３１側に移動したとき、複数の噛み合い歯５２１，３１３同士の噛み合いによって相対回転不能に連結される。

第１ケース部材２１は、クラッチ部材５の係合部５３が周方向に係合する被係合部が、挿通孔２１２ｂによって形成されている。クラッチ部材５の係合部５３は、挿通孔２１２ｂの内面２１２ｃ（図２参照）に当接して第１ケース部材２１からのトルクを受ける当接面５３ａを有している。当接面５３ａは、係合部５３における周方向の端面である。係合部５３の当接面５３ａ、及びこの当接面５３ａが当接する挿通孔２１２ｂの内面２１２ｃは、回転軸線Ｏと平行な平坦面である。クラッチ部材５が第１ケース部材２１からのトルクを受けるとき、係合部５３の当接面５３ａは、挿通孔２１２ｂの内面２１２ｃに面接触する。

また、係合部５３の先端面５３ｂは、押圧部材７１の延出部７１３の先端部が当接する被押圧面として形成されている。電磁コイル６０に通電されたとき、プランジャ７は、押圧部材７１の延出部７１３が係合部５３の先端面５３ｂに当接して、クラッチ部材５を第１サイドギヤ３１の環状壁部３１２側に押圧する。

椀状凹部５１０の内面５１０ａは、第１ケース部材２１との相対回転によって軸方向のカム推力を発生させるカム面として形成されている。換言すれば、クラッチ部材５は、円板部５１における第１ケース部材２１の底部２１２との対向面（一方の軸方向端面５１ａ）の一部がカム面として形成されている。

図１に示すように、第１ケース部材２１の底部２１２には、椀状凹部５１０の内面５１０ａに当接する突起２１２ｄが軸方向に突出して設けられている。本実施の形態では、この突起２１２ｄが、底部２１２に固定された球体２４によって形成されている。球体２４は、その一部が底部２１２に設けられた軸方向の窪み２１２ｅに収容されて、第１ケース部材２１に保持されている。ただし、突起２１２ｄを、底部２１２の一部として一体に形成してもよい。この場合でも、突起２１２ｄの先端部は球面状であることが望ましい。

底部２１２の挿通孔２１２ｂは、周方向の幅がクラッチ部材５の係合部５３の周方向の幅よりも広く、デフケース２とクラッチ部材５とは、挿通孔２１２ｂの周方向幅と係合部５３の周方向幅との差に応じた所定の角度範囲で相対回転可能である。クラッチ部材５には、この所定の角度範囲よりも大きい角度範囲に亘って、椀状凹部５１０の内面５１０ａが形成されている。これにより、クラッチ部材５がデフケース２に対して相対回転しても、突起２１２ｄ（球体２４）の先端部が常に椀状凹部５１０に収容されて内面５１０ａと軸方向に向かい合う。

第１ケース部材２１の底部２１２の突起２１２ｄとクラッチ部材５の円板部５１の椀状凹部５１０とは、クラッチ部材５を底部２１２から離間させる軸方向の推力を発生させるカム機構１２を構成する。次に、図５を参照して、このカム機構１２の動作について説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、カム機構１２の動作を、クラッチ部材５、第１ケース部材２１の底部２１２、及び第１サイドギヤ３１の環状壁部３１２の周方向断面で模式的に示す説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）では、デフケース２（第１ケース部材２１）に対する第１サイドギヤ３１の回転方向を矢印Ａで示している。

図５（ａ）に示すように、椀状凹部５１０の内面５１０ａは、クラッチ部材５の周方向に対して一方に傾斜した第１傾斜面５１０ｂと、クラッチ部材５の周方向に対して他方に傾斜した第２傾斜面５１０ｃとからなる。クラッチ部材５の周方向に対する第１傾斜面５１０ｂの傾斜角と第２傾斜面５１０ｃの傾斜角とは同じである。

クラッチ部材５の噛み合い歯５２１、及び第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３は、共に断面台形状である。周方向に隣り合う噛み合い歯３１３の間には、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１が嵌合する複数の凹部３１３ａが形成されている。クラッチ部材５の噛み合い歯５２１の歯面５２１ａ、及び第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３の歯面３１３ｂは、クラッチ部材５及び第１サイドギヤ３１の周方向に対して斜めに傾斜している。

クラッチ部材５の椀状凹部５１０における第１傾斜面５１０ｂ及び第２傾斜面５１０ｃの傾斜角（カム角）をα、クラッチ部材５の周方向に対する噛み合い歯５２１の歯面５２１ａの傾斜角をβ、第１サイドギヤ３１の周方向に対する噛み合い歯３１３の歯面３１３ｂの傾斜角をγとすると、β＝γであり、αはβ及びγよりも小さい。これにより、カム機構１２が作動してクラッチ部材５の噛み合い歯５２１が第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３に噛み合ったとき、カム機構１２のカム推力が噛み合い歯５２１，３１３の噛み合い反力よりも大きくなり、この噛み合い反力によってクラッチ部材５が第１ケース部材２１の底部２１２側に押し戻されることがない。

電磁コイル６０に通電されていないとき、クラッチ部材５は、復帰バネ８４の付勢力によって第１ケース部材２１の底部２１２側に押し付けられている。この状態を図５（ａ）に示す。図５（ａ）に示すように、底部２１２の突起２１２ｄは、椀状凹部５１０の最奥部に当接し、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３とは噛み合わない。この状態では、デフケース２と第１サイドギヤ３１とが相対回転可能であり、デフケース２に入力されたトルクが第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２に差動を許容して配分される。

電磁コイル６０に通電されると、プランジャ７の押圧部材７１がクラッチ部材５を押圧し、その後カム機構１２が作動して、クラッチ部材５が第１サイドギヤ３１に噛み合う。図５（ｂ）は、この噛み合いの開始時の状態を示し、図５（ｃ）は、噛み合いが完了した状態を示している。

図５（ｂ）に示すように、電磁コイル６０に通電されてクラッチ部材５がプランジャ７の押圧部材７１に押圧されると、まずクラッチ部材５の噛み合い歯５２１及び第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３の先端部同士が噛み合う。この噛み合いにより、クラッチ部材５が第１サイドギヤ３１に連れ回りしてデフケース２と相対回転し、底部２１２の突起２１２ｄが椀状凹部５１０の第１傾斜面５１０ｂ又は第２傾斜面５１０ｃを摺動する。図５（ｂ）では、底部２１２の突起２１２ｄが椀状凹部５１０の第１傾斜面５１０ｂを摺動する場合を示している。この摺動により、底部２１２の突起２１２ｄが当接する部分が徐々に椀状凹部５１０の浅い部分に移動し、クラッチ部材５がカム推力によって第１サイドギヤ３１側に移動する。これにより、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合い深さ（噛み合い歯５２１，３１３が軸方向にオーバーラップする距離）ｄ_１が徐々に深くなる。

デフケース２に対するクラッチ部材５の相対回転は、クラッチ部材５の係合部５３の当接面５３ａが、第１ケース部材２１における挿通孔２１２ｂの内面２１２ｃに接触することで規制される。つまり、図５（ｃ）に示すようにクラッチ部材５の係合部５３の当接面５３ａが挿通孔２１２ｂの内面２１２ｃに当接すると、デフケース２に対するクラッチ部材５の相対回転が停止し、クラッチ部材５のデフケース２に対する軸方向移動も停止する。

このとき、第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３の間の凹部３１３ａの底面３１３ｃと、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１の先端面５２１ｂとの間には、図５（ｃ）に示すように、軸方向の隙間Ｓ_１が形成される。つまり、デフケース２に対してクラッチ部材５が相対回転しても、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１が第１サイドギヤ３１の環状壁部３１２に突き当たらず、カム機構１２のカム推力によってクラッチ部材５が直接的に第１サイドギヤ３１を軸方向に押圧することがない。また、第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３の先端面３１３ｄとクラッチ部材５の円板部５１との間にも、同様に隙間Ｓ_２が形成される。

クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合いが完了した状態では、クラッチ部材５の係合部５３が第１ケース部材２１の挿通孔２１２ｂに係合してデフケース２とクラッチ部材５との相対回転が規制され、かつクラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合いによりクラッチ部材５と第１サイドギヤ３１との相対回転が規制される。これにより、デフケース２と第１サイドギヤ３１との相対回転が規制され、デフケース２からクラッチ部材５を介して第１サイドギヤ３１にトルクが伝達される。

このように、クラッチ部材５が第１サイドギヤ３１に噛み合う方向に移動したとき、第１サイドギヤ３１との噛み合い深さがカム推力によって深くなった後にクラッチ部材５の係合部５３が第１ケース部材２１の挿通孔２１２ｂに係合して、クラッチ部材５がデフケース２からのトルクを受ける。

また、デフケース２と第１サイドギヤ３１との差動が規制されることによって第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２が自転不能となり、デフケース２と第２サイドギヤ３２との差動も規制され、デフケース２から第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２を介して第２サイドギヤ３２にトルクが伝達される。

図５（ｃ）に示すように、カム機構１２のカム推力をＦｃ、電磁コイル６０への通電によるプランジャ７の押圧力をＦｐ、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合い反力をＦｄ、復帰バネ８４の付勢力をＦｒとすると、Ｆｐ＞Ｆｒであれば、図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示す状態に移行することができ、その後はカム機構１２のカム推力Ｆｃによってクラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合わせが完了する。

クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３とが噛み合うことにより噛み合い反力Ｆｄが発生するが、前述のようにα＜β，γの関係にあるため、噛み合い反力Ｆｄはカム推力Ｆｃよりも小さい。クラッチ部材５の噛み合い歯５２１と第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３との噛み合いを維持するための条件は、Ｆｄ＋Ｆｒ＜Ｆｃ＋Ｆｐである。

また、電磁コイル６０への通電が遮断されると、クラッチ部材５は、噛み合い反力Ｆｄ及び復帰バネ８４の付勢力Ｆｒにより図５（ａ）に示す非連結位置に復帰する。このための条件は、Ｆｄ＋Ｆｒ＞Ｆｃである。すなわち、クラッチ部材５の椀状凹部５１０における第１傾斜面５１０ｂ及び第２傾斜面５１０ｃの傾斜角α、クラッチ部材５の噛み合い歯５２１の歯面５２１ａの傾斜角β、第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３の歯面３１３ｂの傾斜角γ、電磁石６の磁力、及び復帰バネ８４のバネ定数は、Ｆｄ＋Ｆｒ＜Ｆｃ＋Ｆｐの不等式、及びＦｄ＋Ｆｒ＞Ｆｃの不等式を満たすように設定される。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本実施の形態によって得られる主な作用及び効果は次のとおりである。

（１）クラッチ部材５の最外径は、ヨーク６１の内径よりも小さいので、クラッチ部材５をヨーク６１の内側に配置することができる。すなわち、クラッチ部材５とヨーク６１とを径方向にオーバーラップさせて配置することができるので、差動装置１を軸方向に小型化することが可能となる。

（２）クラッチ部材５の噛み合い歯５２１は、第１サイドギヤ３１と軸方向に対向する円板部５１の軸方向端面５１ａに形成され、第１サイドギヤ３１の噛み合い歯３１３は、クラッチ部材５の軸方向端面５１ａに対向する環状壁部３１２に形成されているので、噛み合い歯５２１，３１３の軸方向寸法を小さくできる。

（３）プランジャ７の磁性体コア７０がヨーク６１の内側に配置され、ヨーク６１の内環部６１１の不連続部６１１ａ側の端部が磁性体コア７０と軸方向に対向し、電磁コイル６０への通電時にプランジャ７が軸方向に移動するので、押圧機構１１を簡素に構成することができ、差動装置１を小型化できる。また、ヨーク６１は第１ケース部材２１よりも透磁率が高いので、電磁コイル６０への通電により発生する磁束は実質的に第１ケース部材２１に流れず、磁路Ｇの磁気抵抗を安定化することができる。つまり、第１ケース部材２１は、鋼材の組成のばらつき等によって必ずしも磁気抵抗が一定ではないが、磁束を実質的にヨーク６１及び磁性体コア７０のみに流すことによって磁気抵抗を安定化させることができ、プランジャ７によるクラッチ部材５の押圧力を高精度に調節することが可能となる。

（４）プランジャ７は、クラッチ部材５を押圧する押圧部材７１が非磁性体からなるので、磁性体コア７０から第１ケース部材２１への磁束の漏れが抑制される。また、プランジャ７は、非磁性体からなるガイド部材２３に案内されてデフケース２に対して軸方向移動するので、この構成によっても、磁性体コア７０から第１ケース部材２１への磁束の漏れが抑制される。

（付記）
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、一対のサイドギヤ（第１サイドギヤ３１及び第２サイドギヤ３２）と一対のピニオンギヤ（第１ピニオンギヤ４１及び第２ピニオンギヤ４２）のそれぞれの回転軸が平行な平行軸タイプの差動装置に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、一対のサイドギヤと一対のピニオンギヤとがギヤ軸を直交させて噛み合う構成の差動装置に本発明を適用することも可能である。

１…差動装置 ２…デフケース
２３…ガイド部材（柱状部材） ２３１…軸部
２３２…抜け止め部 ３１…第１サイドギヤ（第１出力ギヤ）
３１２…環状壁部 ３１３…噛み合い歯
３２…第２サイドギヤ（第２出力ギヤ） ５…クラッチ部材
５１…円板部 ５１ｂ…軸方向端面
５２１…噛み合い歯 ６０…電磁コイル
６１…ヨーク ６１１…内環部
６１１ａ…不連続部 ６１２…外環部
６１３…第１軸端部（軸端部） ６１４…第２軸端部（軸端部）
７…プランジャ ７ａ…挿通孔
７０…磁性体コア ７１…押圧部材

Claims (6)

1. 共通の回転軸を中心として相対回転可能に配置された第１出力ギヤ及び第２出力ギヤと、
   前記回転軸を中心として公転する複数のピニオンギヤと、
   前記第１出力ギヤ及び前記第２出力ギヤならびに前記複数のピニオンギヤを収容するデフケースと、
   前記デフケースと前記第１出力ギヤとを相対回転不能に連結する連結位置、及び前記デフケースと前記第１出力ギヤとの相対回転を許容する非連結位置との間を前記回転軸方向に移動するクラッチ部材と、
   通電により発生する磁力によって前記クラッチ部材を前記回転軸方向に移動させる円筒状の電磁コイル、及び前記電磁コイルの磁束の磁路となる環状のヨークを有する電磁石と、
   前記磁力を受けて前記電磁石に対して前記回転軸方向に移動し、前記クラッチ部材を押圧するプランジャとを備え、
   前記デフケースは、前記複数のピニオンギヤを収容する円筒状の円筒部と、前記プランジャの一部を挿通させる挿通孔が軸方向に貫通して形成された底部とを有し、前記円筒部と前記底部との間の角部に前記電磁石を収容する環状凹部が形成されており、
   前記電磁石は、前記環状凹部に収容されて前記複数のピニオンギヤと前記回転軸方向に並んで配置されると共に、前記ヨークの前記デフケースに対する軸方向の位置が固定されており、
   前記クラッチ部材は、その最外径が前記ヨークの内径よりも小さく、
   前記クラッチ部材と前記プランジャが、前記電磁石と前記第１出力ギヤとの径方向の間に、前記回転軸方向に並んで配置されている、
   差動装置。
2. 前記クラッチ部材と前記第１出力ギヤとは、前記クラッチ部材が前記第１出力ギヤ側に移動したとき、複数の噛み合い歯同士の噛み合いによって相対回転不能に連結され、
   前記クラッチ部材の前記複数の噛み合い歯は、前記第１出力ギヤと前記回転軸方向に対向する軸方向端面に形成され、
   前記第１出力ギヤの前記複数の噛み合い歯は、前記クラッチ部材の前記軸方向端面に対向する環状壁部に形成された、
   請求項１に記載の差動装置。
3. 前記ヨークは、前記電磁コイルの内周面に対向する内環部と、前記電磁コイルの外周面に対向する外環部と、前記電磁コイルの軸方向の両端面にそれぞれ対向する一対の軸端部とを有し、前記内環部には前記磁路が不連続となる不連続部が周方向に沿って形成され、前記不連続部を挟む両端部のうち少なくとも一方の端部が前記プランジャと前記回転軸方向に対向し、
   前記電磁コイルに通電されたとき、前記プランジャが前記ヨークにおける前記少なくとも一方の端部側に引き寄せられる、
   請求項１又は２に記載の差動装置。
4. 前記プランジャは、軟磁性体からなる環状の磁性体コアと、前記磁性体コアと一体に軸方向に移動して前記クラッチ部材を押圧する非磁性体からなる押圧部材とを有し、前記磁性体コアが前記磁力を受ける、
   請求項３に記載の差動装置。
5. 前記プランジャは、前記デフケースから前記回転軸方向に延伸する非磁性体からなる柱状部材に案内されて前記デフケースに対して移動可能である、
   請求項３又は４に記載の差動装置。
6. 前記プランジャには、前記回転軸方向に延びる挿通孔が形成され、
   前記柱状部材は、前記挿通孔の内径よりも小さな外径を有して前記挿通孔に挿通される軸部と、前記プランジャの前記クラッチ部材とは反対側の端部に当接して前記プランジャを抜け止めする抜け止め部とを有する、
   請求項５に記載の差動装置。

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