JP7211572B1

JP7211572B1 - 差動装置

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Publication number: JP7211572B1
Application number: JP2022560888A
Authority: JP
Inventors: 明弘山本; 英司井上
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2021-04-05
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-03-14
Also published as: JPWO2022215449A1; KR20230154247A; EP4321773A1; US20230272846A1; CN117157477A; US11852228B2; WO2022215449A1

Abstract

駆動輪と動力伝達機構との間のトルク伝達の可否の切り換えを容易に行うことができる構造を実現する。最終ギヤからトルクが入力されるリングギヤ１４を有する入力部材８と、ピニオンギヤ１１が支持されたケース部材９とを、ワンウェイクラッチ１０を介して組み合わせる。ワンウェイクラッチ１０は、入力部材８がケース部材９に対し正転方向に相対回転しようとする場合にのみ、入力部材８とケース部材９との間でトルクを伝達する。

Description

本発明は、駆動源の動力を、１対の駆動輪に分配するための差動装置に関する。

自動車用駆動装置では、エンジンや駆動モータなどの駆動源のトルクは、トランスミッションを含む減速機構やプロペラシャフトなどの動力伝達機構を介して差動装置(デファレンシャルギヤ）に伝達され、前記差動装置によって、１対の駆動輪に分配される。

上述のような自動車用駆動装置は、燃費性能または電費性能を向上させる面からは、改良の余地がある。すなわち、前記自動車用駆動装置を搭載する車両の走行中にアクセルをオフし、惰性走行しようとすると、減速機構の噛み合い部や駆動源などで損失が生じるため、惰性走行による走行距離が短くなってしまう可能性がある。

特開２０２０－４６０６５号公報には、デフケースとサイドギヤとの間にクラッチ装置を備える差動装置が記載されている。このような差動装置によれば、惰性走行中に、前記クラッチ装置を切断して、駆動輪と動力伝達機構とを切り離すことにより、惰性走行による走行距離を長くすることができる。この結果、車両の燃費性能または電費性能を向上させることができる。

特開２０２０－４６０６５号公報

ただし、特開２０２０－４６０６５号公報に記載の差動装置には、次のような問題がある。

すなわち、特開２０２０－４６０６５号公報に記載の差動装置では、前記クラッチ装置として、互いに対向する１対の軸方向側面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる係合凹凸部をそれぞれ備え、該係合凹凸部同士を係合させることで接続されるドグクラッチを使用している。

このため、前記デフケースと前記サイドギヤとの相対回転速度が所定速度よりも速い状態で、前記クラッチ装置を接続しようとすると、一方の係合凹凸部を構成する凸部が、他方の係合凹凸部を構成する凸部により弾かれ、他方の係合凹凸部の凹部との係合が阻害される。

一方、前記デフケースの回転速度と前記サイドギヤの回転速度とが完全に一致した状態で、前記クラッチ装置を接続すべく、前記係合凹凸部同士を近づけた場合に、一方の係合凹凸部を構成する凸部の先端面と、他方の係合凹凸部を構成する凸部の先端面とが互いに当接してしまうことがある。この場合には、前記係合凹凸部同士を係合させることができず、前記クラッチ装置を接続できなくなる可能性がある。

したがって、特開２０２０－４６０６５号公報に記載の差動装置では、前記クラッチ装置を、前記デフケースと前記サイドギヤとの相対回転速度が所定速度以下の状態で接続する必要がある。要するに、前記クラッチ装置を接続するタイミングを厳密に調整する必要があり、制御が面倒になる可能性がある。

本発明は、駆動輪と動力伝達機構との間のトルク伝達の可否の切り換えを容易に行うことができる差動装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様にかかる差動装置は、入力部材と、ケース部材と、ワンウェイクラッチと、少なくとも１個のピニオンギヤと、１対のサイドギヤとを備える。

前記入力部材は、トルク入力部を有する。なお、前記トルク入力部は、ギヤと噛合するリングギヤ、ベルトをかけ渡すためのプーリ、またはチェーンをかけ渡すためのスプロケットなどにより構成することができる。

前記ケース部材は、前記入力部材と同軸に、かつ、該入力部材に対する相対回転を可能に配置されている。

前記ワンウェイクラッチは、前記入力部材と前記ケース部材との間に配置され、前記入力部材が前記ケース部材に対し正転方向に相対回転しようとする場合にのみ、前記入力部材と前記ケース部材との間でトルクを伝達する。なお、正転方向とは、車両を前進させるべく、駆動源から駆動輪にトルクを伝達する場合の、前記ケース部材に対する前記入力部材の回転方向をいう。また、前記ワンウェイクラッチは、ローラクラッチ、カムクラッチ、スプラグクラッチ、またはラチェット式クラッチなどにより構成することができる。

前記ピニオンギヤは、前記ケース部材の中心軸に直交する軸を中心とする回転を可能に、前記ケース部材に対し支持されている。

前記１対のサイドギヤは、前記入力部材の中心軸と同軸に、前記入力部材および前記ケース部材に対する相対回転を可能に支持され、かつ、前記ピニオンギヤと噛合する。

本発明の一態様にかかる差動装置は、前記入力部材と前記ケース部材との間に配置され、かつ、前記入力部材と前記ケース部材との間の断接状態（トルク伝達の可否）を切り換えるクラッチ装置をさらに備えることができる。この場合、前記クラッチ装置は、アクチュエータを有し、該アクチュエータの動作に基づいて断接状態を切り換える。

本発明の一態様にかかる差動装置では、前記クラッチ装置は、第１クラッチ部材と、第２クラッチ部材とを有することができる。この場合、前記第１クラッチ部材は、軸方向を向いた第１側面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる第１係合凹凸部を有し、前記入力部材と前記ケース部材とのうちの一方の部材に、前記アクチュエータの動作に基づく軸方向変位を可能に支持される。さらに、前記第２クラッチ部材は、前記第１側面に軸方向に対向する第２側面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる第２係合凹凸部を有し、前記入力部材と前記ケース部材とのうちの他方の部材と一体に構成されるか、または、前記他方の部材に支持固定される。

本発明の一態様にかかる差動装置では、前記クラッチ装置は、出力軸を有する電動モータと、前記出力軸の回転を前記第１クラッチ部材の軸方向運動に変換する直動機構とを備えることができる。なお、前記直動機構は、たとえば、滑りねじ式もしくはボール式の送りねじ機構、または、カム装置などにより構成することができる。

本発明の一態様にかかる差動装置では、
前記ワンウェイクラッチは、前記入力部材の内周面に直接または他の部材を介して備えられた外径側係合面と、前記ケース部材の外周面に直接または他の部材を介して備えられた内径側係合面と、前記外径側係合面と前記内径側係合面との間に配置された係合子とを有することができる。

本発明の一態様にかかる差動装置では、前記ケース部材を、前記入力部材の径方向内側に回転自在に支持することができ、かつ、前記入力部材は、前記ワンウェイクラッチに潤滑剤を供給するための油穴を有することができる。

本発明の一態様にかかる差動装置では、前記油穴のうちで前記ワンウェイクラッチに近い側の端部は、前記内径側係合面よりも径方向内側に開口することができる。

本発明の一態様にかかる差動装置によれば、駆動輪と動力伝達機構との間のトルク伝達の可否の切り換えを容易に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態の第１例の差動装置を組み込んだ電気自動車用駆動装置を示す模式図である。図２は、第１例の差動装置を示す断面図である。図３（Ａ）は、クラッチ装置を接続した状態で示す、図２のＸ部拡大図であり、図３（Ｂ）は、クラッチ装置を切断した状態で示す、図２のＸ部拡大図である。図４は、前進方向に非惰性走行している場合のトルクの伝達経路を示すための図である。図５は、後進走行している場合のトルクの伝達経路を示すための図である。図６は、本発明の実施の形態の第２例の差動装置を組み込んだ電気自動車用駆動装置の要部拡大断面図である。図７は、第２例について、第２素子を示す斜視図である。

［第１例］
図１～図５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。図１は、本例の差動装置１を組み込んだ電気自動車用駆動装置２を示している。電気自動車用駆動装置２は、駆動モータ３の出力トルクを動力伝達機構４により増大してから、差動装置１に伝達し、差動装置１によって、１対のドライブシャフト５に分配する。これにより、１対のドライブシャフト５の先端部に、図示しないサスペンションを介して支持された駆動輪６が回転駆動される。

本例では、動力伝達機構４は、歯車式の減速機により構成されている。動力伝達機構４は、駆動ギヤ４ａと、中間シャフト４ｂと、中間ギヤ４ｃと、最終ギヤ４ｄとを備える。駆動ギヤ４ａは、駆動モータ３の出力軸３ａに支持固定されている。中間シャフト４ｂは、駆動モータ３の出力軸３ａと平行に、図示しない車体に対し回転可能に支持されている。中間ギヤ４ｃは、駆動ギヤ４ａの歯数よりも多い歯数を有し、中間シャフト４ｂに支持固定されている。最終ギヤ４ｄは、中間ギヤ４ｃの歯数よりも少ない歯数を有し、中間シャフト４ｂに支持固定されている。

なお、動力伝達機構４は、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、ベルト式もしくはトロイダル式などの無段変速機（ＣＶＴ）、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、またはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）などの変速機やプロペラシャフトを備えることもできる。また、動力伝達機構４は、歯車式の減速機に代えて、あるいは、歯車式の減速機に加えて、たとえば、ベルト式もしくはチェーン式の動力伝達機構、および／または、摩擦ローラ減速機などにより構成することもできる。

本例の差動装置１は、ハウジング７と、入力部材８と、ケース部材９と、ワンウェイクラッチ１０と、ピニオンギヤ１１と、１対のサイドギヤ１２と、クラッチ装置１３とを備える。

なお、差動装置１に関して、軸方向、周方向、および径方向とは、特に断らない限り、入力部材８の軸方向、周方向、および径方向をいう。入力部材８の軸方向、周方向、および径方向は、ケース部材９の軸方向、周方向、および径方向と一致し、かつ、１対のサイドギヤ１２の軸方向、周方向、および径方向と一致する。軸方向に関して片側とは、図２～図５の右側をいい、軸方向に関して他側とは、図２～図５の左側をいう。

ハウジング７は、車体に対し支持固定されて、使用時にも回転しない。

入力部材８は、トルク入力部を構成するリングギヤ１４を有する。リングギヤ１４は、入力部材８の外周面に備えられ、動力伝達機構４の最終ギヤ４ｄと噛合する。本例では、入力部材８は、段付円筒形状を有し、かつ、軸方向片側から順に、小径筒部１５ａと、接続部１６ａと、大径筒部１７と、接続部１６ｂと、小径筒部１５ｂとを備える。

軸方向片側の小径筒部１５ａは、円筒形状を有し、かつ、軸方向片側の端面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる入力側係合凹凸部１８を有する。

軸方向片側の接続部１６ａは、軸方向片側から他側に向かうほど内径および外径が大きくなる方向に傾斜した略円すい筒形状を有し、かつ、軸方向片側の小径筒部１５ａの軸方向他側の端部と大径筒部１７の軸方向片側の端部とを接続する。すなわち、接続部１６ａの軸方向片側の端部は、小径筒部１５ａの軸方向他側の端部に接続され、かつ、接続部１６ａの軸方向他側の端部は、大径筒部１７の軸方向片側の端部に接続されている。

大径筒部１７は、円筒形状を有する。大径筒部１７の外周面には、リングギヤ１４が備えられている。本例では、リングギヤ１４は、はすば歯車により構成されている。ただし、リングギヤ１４を、平歯車またはかさ歯車により構成することもできる。あるいは、動力伝達機構４からのトルクが入力されるトルク入力部を、ベルトをかけ渡すためのプーリ、または、チェーンをかけ渡すためのスプロケットなどにより構成することもできる。

軸方向他側の接続部１６ｂは、略中空円形板形状を有し、かつ、大径筒部１７の軸方向他側の端部と軸方向他側の小径筒部１５ｂの軸方向片側の端部とを接続する。すなわち、接続部１６ｂの径方向外側の端部は、大径筒部１７の軸方向他側の端部に接続され、かつ、接続部１６ｂの径方向内側の端部は、小径筒部１５ｂの軸方向片側の端部に接続されている。

軸方向他側の小径筒部１５ｂは、円筒形状を有する。

入力部材８は、正面組み合わせ（ＤＦ）形の接触角が付与された１対の円すいころ軸受１９ａ、１９ｂにより、ハウジング７に対して回転可能に支持されている。具体的には、軸方向片側の小径筒部１５ａの外周面とハウジング７の内周面との間に、軸方向片側の円すいころ軸受１９ａを配置し、かつ、軸方向他側の小径筒部１５ｂの外周面とハウジング７の内周面との間に、軸方向他側の円すいころ軸受１９ｂを配置することにより、入力部材８をハウジング７の内側に回転可能に支持している。

本例では、入力部材８は、軸方向片側の小径筒部１５ａ、軸方向片側の接続部１６ａおよび大径筒部１７を有する第１素子２０と、軸方向他側の接続部１６ｂおよび軸方向他側の小径筒部１５ｂを有する第２素子２１とを、ボルト２２により結合固定してなる。すなわち、第２素子２１の接続部１６ｂの周方向複数箇所に備えられた通孔を挿通したボルト２２を、第１素子２０の大径筒部１７の軸方向他側面に開口するねじ孔に螺合し、第１素子２０と第２素子２１とを結合することで、入力部材８を構成している。

ケース部材９は、入力部材８と同軸に、かつ、入力部材８に対する相対回転を可能に配置されている。すなわち、入力部材８の中心軸Ｏ_８とケース部材９の中心軸Ｏ_９とは、互いに一致する。本例では、ケース部材９は、段付円筒状に構成され、かつ、入力部材８の径方向内側に、入力部材８に対する相対回転を可能に支持されている。ケース部材９は、軸方向片側から順に、小径筒部２３ａと、接続部２４ａと、ケース筒部を構成する大径筒部２５と、接続部２４ｂと、小径筒部２３ｂとを備える。

軸方向片側の小径筒部２３ａは、円筒形状を有し、かつ、軸方向片側部分の外周面に、雄スプライン部２６を有する。

軸方向片側の接続部２４ａは、略中空円形板形状を有し、かつ、軸方向片側の小径筒部２３ａの軸方向他側の端部と大径筒部２５の軸方向片側の端部とを接続する。すなわち、接続部２４ａの径方向内側の端部は、小径筒部２３ａの軸方向他側の端部に接続され、かつ、接続部２４ａの径方向外側の端部は、大径筒部２５の軸方向片側の端部に接続されている。

大径筒部２５は、略円筒形状を有し、かつ、周方向少なくとも１箇所位置に、内周面に開口する円孔２７を有する。本例では、円孔２７は、大径筒部２５の径方向反対側２箇所に備えられている。それぞれの円孔２７には、ピニオンギヤ１１を支持するための支持軸２８の基端部が嵌合固定されている。なお、大径筒部２５は、周方向少なくとも１箇所位置、たとえば径方向反対側２箇所位置に開口窓を有する。差動装置１の組立時には、前記開口窓を通じて、大径筒部２５の内側に、ピニオンギヤ１１およびサイドギヤ１２を配置する。

軸方向他側の接続部２４ｂは、略中空円形板形状を有し、かつ、大径筒部２５の軸方向他側の端部と軸方向他側の小径筒部２３ｂの軸方向片側の端部とを接続する。すなわち、接続部２４ｂの径方向外側の端部は、大径筒部２５の軸方向他側の端部に接続され、かつ、接続部２４ｂの径方向内側の端部は、小径筒部２３ｂの軸方向片側の端部に接続されている。

軸方向他側の小径筒部２３ｂは、円筒形状を有する。

ケース部材９は、複数の転がり軸受２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄにより、入力部材８の径方向内側に回転可能に支持されている。本例の差動装置１は、ケース部材９を入力部材８に対して回転可能に支持する転がり軸受２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを４つ備える。具体的には、入力部材８の小径筒部１５ａの内周面とケース部材９の小径筒部２３ａの外周面との間に、ラジアルニードル軸受である転がり軸受２９ａを配置し、かつ、入力部材８の小径筒部１５ｂの内周面とケース部材９の小径筒部２３ｂの外周面との間に、ラジアルニードル軸受である転がり軸受２９ｂを配置している。また、入力部材８の接続部１６ａの軸方向他側面とケース部材９の接続部２４ａの軸方向片側面との間に、スラストニードル軸受である転がり軸受２９ｃを配置し、かつ、入力部材８の接続部１６ｂの軸方向片側面とケース部材９の接続部２４ｂの軸方向他側面との間に、スラストニードル軸受である転がり軸受２９ｄを配置している。これにより、ケース部材９を、入力部材８の内側に回転可能に支持している。

ワンウェイクラッチ１０は、入力部材８とケース部材９との間に配置されている。ワンウェイクラッチ１０は、入力部材８がケース部材９に対して正転方向に相対回転しようとする場合にのみ、入力部材８からケース部材９にトルクを伝達する。

なお、正転方向とは、車両を前進させるべく、駆動モータ３から駆動輪６にトルクを伝達する場合の、ケース部材９に対する入力部材８の相対回転方向をいう。

本例では、ワンウェイクラッチ１０は、入力部材８の大径筒部１７とケース部材９の大径筒部２５との間に配置されている。ワンウェイクラッチ１０は、インナレース３０と、それぞれが係合子に相当する複数個のスプラグ３１と、保持器３２と、付勢ばね３３とを備える。

インナレース３０は、ケース部材９の大径筒部２５に外嵌固定されている。

スプラグ３１は、入力部材８の大径筒部１７の内周面に備えられた外径側係合面６４とインナレース３０の外周面に備えられた内径側係合面６５との間の円筒状空間の周方向複数箇所に、保持器３２により保持された状態で配置されている。

付勢ばね３３は、それぞれのスプラグ３１を、該それぞれのスプラグ３１が外径側係合面６４および内径側係合面６５に対して噛み合う方向に付勢している。

ワンウェイクラッチ１０は、入力部材８がケース部材９に対して正転方向に相対回転しようとすると、それぞれのスプラグ３１が所定方向に揺動し外径側係合面６４および内径側係合面６５に対して噛み合う。これにより、ワンウェイクラッチ１０がロック状態に切り換わって、入力部材８からケース部材９へのトルク伝達が可能になる。すなわち、ケース部材９が、入力部材８と一体となって回転する。

一方、入力部材８がケース部材９に対して逆転方向に相対回転しようとすると、スプラグ３１は、前記所定方向と逆方向に揺動し、ワンウェイクラッチ１０は、外径側係合面６４および内径側係合面６５に対するスプラグ３１の噛み合いが外れたオーバーラン状態に切り換わる。これにより、入力部材８とケース部材９との間でのトルク伝達が不能になる。すなわち、入力部材８が、ケース部材９に対して空転するか、あるいは、ケース部材９が、入力部材８に対して空転する。

ピニオンギヤ１１は、ケース部材９の中心軸Ｏ_９に直交する軸を中心とする回転を可能に、ケース部材９に対して支持されている。本例では、ピニオンギヤ１１は、２個備えられており、かつ、それぞれのピニオンギヤ１１は、かさ歯車により構成されている。すなわち、ピニオンギヤ１１は、略円すい台形状を有し、かつ、外周面に複数の歯３４を有する。さらに、ピニオンギヤ１１は、中心部に、該ピニオンギヤ１１の軸方向に貫通する中心孔３５を有する。ピニオンギヤ１１は、ケース部材９の大径筒部２５に嵌合固定された支持軸２８の先端部の周囲に、ラジアルニードル軸受３６を介して、回転可能に支持されている。

１対のサイドギヤ１２は、入力部材８の中心軸Ｏ_８と同軸に、入力部材８およびケース部材９に対する相対回転を可能に支持され、かつ、ピニオンギヤ１１と噛合する。１対のサイドギヤ１２を構成するサイドギヤ１２は、かさ歯車により構成されている。すなわち、サイドギヤ１２は、略円すい台形状を有し、かつ、外周面に、ピニオンギヤ１１の歯３４と噛合する複数の歯３７を有する。さらに、サイドギヤ１２は、中心部に、軸方向に貫通するスプライン孔３８を有する。サイドギヤ１２は、ケース部材９の大径筒部２５の内側に配置され、かつ、ドライブシャフト５の基端部にトルクの伝達を可能に結合固定されている。すなわち、ドライブシャフト５の基端部に備えられたスプライン軸部を、スプライン孔３８にスプライン係合させている。

クラッチ装置１３は、入力部材８とケース部材９との間に配置されている。クラッチ装置１３は、アクチュエータ３９を有し、該アクチュエータ３９の動作に基づいて断接状態が切り換わる。本例では、クラッチ装置１３は、アクチュエータ３９と、スリーブ４０と、押圧部材４１と、弾性部材４２とを備える。

アクチュエータ３９は、電動モータ４３と、直動機構である送りねじ機構４４とを備える。

電動モータ４３は、出力軸４５と、ロータ４６と、ステータ４７とを有する。

出力軸４５は、中空筒状に構成され、入力部材８の中心軸Ｏ_８と同軸にハウジング７に対し、１対の転がり軸受４８ａ、４８ｂにより回転可能に支持されている。出力軸４５の径方向内側には、軸方向片側のドライブシャフト５が挿通されている。換言すれば、出力軸４５は、軸方向片側のドライブシャフト５の周囲に、ドライブシャフト５と同軸に、かつ、該ドライブシャフト５に対する相対回転を可能に支持されている。また、出力軸４５は、軸方向他側の端部に、径方向外側に向けて突出する外向鍔部４９を有し、かつ、該外向鍔部４９の外周面に、雄ねじ部５０を有する。

ロータ４６は、出力軸４５の軸方向中間部の周囲に、該出力軸４５と一体的に回転するように外嵌固定されている。

ステータ４７は、ロータ４６の周囲に該ロータ４６と同軸に配置され、かつ、ハウジング７の内側に支持されている。

送りねじ機構４４は、出力軸４５の雄ねじ部５０に、ナット５１の内周面に備えられた雌ねじ部５２を螺合することにより構成されている。ナット５１は、外周面に備えられた雄スプライン部５３を、ハウジング７の内周面に備えられた雌スプライン部５４にスプライン係合させることにより、ハウジング７に対し軸方向変位のみ可能に支持されている。すなわち、電動モータ４３に通電し、出力軸４５を回転駆動すると、該出力軸４５の回転は、出力軸４５の雄ねじ部５０とナット５１の雌ねじ部５２との螺合に基づいて、ナット５１の軸方向運動に変換される。

また、ナット５１は、軸方向他側の端部に、径方向内側に向けて突出する内向鍔部５５を有する。

スリーブ４０は、軸方向他側の端面に、凹部と凸部と周方向に関して交互に配置してなるケース側係合凹凸部５６を有し、ケース部材９に対し軸方向変位を可能に支持されている。

本例では、スリーブ４０は、内周面に雌スプライン部５７を有する筒状部５８と、該筒状部５８の軸方向他側の端部から径方向外側に向けて突出する外向鍔部５９と、筒状部５８の軸方向片側の端部外周面に係止された止め輪６０とを備える。ケース側係合凹凸部５６は、筒状部５８の軸方向他側の端面の径方向外側部分と外向鍔部５９の軸方向他側面とに備えられている。

スリーブ４０は、筒状部５８の内周面に備えられた雌スプライン部５７を、ケース部材９の小径筒部２３ａの外周面に備えられた雄スプライン部２６にスプライン係合させることにより、ケース部材９に対し軸方向変位のみ可能に支持されている。

止め輪６０は、軸方向他側面の径方向外側部分を、ナット５１の内向鍔部５５の軸方向片側面に突き当てている。

押圧部材４１は、軸方向片側の端部に、径方向内側に向けて突出する内向鍔部６１を有し、該内向鍔部６１の軸方向他側面を、スリーブ４０の外向鍔部５９の軸方向片側面に突き当てている。

弾性部材４２は、ナット５１と押圧部材４１との間に、弾性的に圧縮した状態で挟持されている。弾性部材４２は、たとえば、ねじりコイルばねや板ばねなどにより構成することができる。

クラッチ装置１３は、アクチュエータ３９を構成する電動モータ４３への通電に基づいて、入力部材８とケース部材９との間でトルクを伝達する状態と伝達しない状態とを切り換える。

すなわち、電動モータ４３への通電に基づいて、出力軸４５を所定方向に回転駆動することで、ナット５１を軸方向他側に向けて変位させると、弾性部材４２および押圧部材４１を介して、スリーブ４０が軸方向他側に向けて押圧される。これにより、図３（Ａ）に示すように、スリーブ４０に備えられたケース側係合凹凸部５６と、入力部材８に備えられた入力側係合凹凸部１８とが係合し、クラッチ装置１３が接続される。この結果、入力部材８とケース部材９との間でのトルク伝達が可能になる。

すなわち、本例では、スリーブ４０により、第１クラッチ部材が構成され、スリーブ４０の軸方向他側の端面により、第１側面が構成され、かつ、スリーブ４０に備えられたケース側係合凹凸部５６により、第１係合凹凸部が構成されている。また、入力部材８により、第２クラッチ部材が構成され、入力部材８に備えられた小径筒部１５ａの軸方向片側の端面により、第２側面が構成され、かつ、入力部材８に備えられた入力側係合凹凸部１８により、第２係合凹凸部が構成されている。ただし、本発明を実施する場合、第１クラッチ部材を、アクチュエータの動作に基づいて入力部材に対し軸方向変位を可能に支持し、かつ、第２クラッチ部材を、ケース部材と一体に構成するか、または、ケース部材に支持固定することもできる。

なお、本例では、弾性部材４２により、押圧部材４１を軸方向他側に向けて弾性的に付勢しているため、ケース側係合凹凸部５６と入力側係合凹凸部１８とを確実に係合させることができる。すなわち、クラッチ装置１３を接続すべく、電動モータ４３への通電に基づいて、スリーブ４０を軸方向他側に向けて押圧すると、ケース側係合凹凸部５６を構成する凸部の先端面と、入力側係合凹凸部１８を構成する凸部の先端面とが当接してしまうことがある。この状態から、さらに、スリーブ４０を軸方向他側に向けて押圧すると、弾性部材４２が、ナット５１と押圧部材４１との間で弾性的に圧縮される。このため、入力部材８とケース部材９とがわずかに相対回転し、ケース側係合凹凸部５６の凸部と入力側係合凹凸部１８の凸部との周方向の位相がずれると、弾性部材４２が弾性的に復元して、押圧部材４１が軸方向他側に向けて押圧される。この結果、ケース側係合凹凸部５６の凸部と入力側係合凹凸部１８の凸部とが周方向に関して交互に配置されて、ケース側係合凹凸部５６と入力側係合凹凸部１８とが係合する。

一方、電動モータ４３への通電に基づいて、出力軸４５を前記所定方向と逆方向に回転駆動し、ナット５１を軸方向片側に向けて変位させると、ナット５１の内向鍔部５５により止め輪６０が軸方向片側に向けて引っ張られて、スリーブ４０が軸方向片側に向けて変位する。この結果、図３（Ｂ）に示すように、ケース側係合凹凸部５６と入力側係合凹凸部１８との係合が外れ、クラッチ装置１３が切断される。すなわち、入力部材８とケース部材９との間でのトルク伝達が不能となる。

本例の差動装置１は、電動モータ４３への通電に基づいてクラッチ装置１３の断接状態を切り換えること、および、入力部材８とケース部材９との相対回転方向に基づいてワンウェイクラッチ１０の断接状態が切り換わることにより、動力の伝達経路が切り換わる。

＜車両を前進方向に非惰性走行させる場合＞
車両を前進させるべく、シフトレバーをＤレンジやＬレンジなどの前進走行レンジに切り換えた状態では、電動モータ４３への通電に基づいて、クラッチ装置１３を切断する。この状態で、運転者によるアクセルの操作などに基づいて、駆動モータ３から、車両を前進させる方向のトルクが出力されると、このトルクは、図４に示す経路を通って、１対のドライブシャフト５に伝達される。

駆動モータ３から出力されたトルクは、動力伝達機構４により増大されてから、入力部材８に伝達される。この結果、入力部材８がケース部材９に対して正転方向に相対回転しようとすると、ワンウェイクラッチ１０がロック状態に切り換わって、入力部材８とケース部材９とが一体となって回転する。

ケース部材９が回転すると、２個のピニオンギヤ１１がケース部材９の中心軸Ｏ_９を中心に回転、すなわち公転し、さらにピニオンギヤ１１の歯３４とサイドギヤ１２の歯３７の噛合に基づいて、１対のサイドギヤ１２が、入力部材８の中心軸Ｏ_８と同軸に配置された自身の中心軸を中心に回転する。これにより、１対のサイドギヤ１２に結合固定された１対のドライブシャフト５が回転駆動され、１対の駆動輪６が、車両を前進させる方向に回転駆動される。

＜前進方向に惰性走行する場合＞
シフトレバーが前進走行レンジに切り換えられ、かつ、クラッチ装置１３が切断された状態での、車両の高速巡航中に、コースティング走行やセーリング走行などと呼ばれる惰性走行を行うべく、アクセルをオフして、駆動モータ３から入力部材８へのトルクの入力がなくなると、入力部材８の正転方向への回転速度が低下し、ケース部材９の正転方向への回転速度よりも遅くなる。すなわち、入力部材８がケース部材９に対して逆転方向に相対回転する。この結果、ワンウェイクラッチ１０がオーバーラン状態に切り換わって、ケース部材９が、入力部材８に対して空転可能になる。要するに、１対の駆動輪６が、動力伝達機構４および駆動モータ３から切り離されて、惰性走行が可能になる。

＜後進走行する場合＞
車両を後進させるべく、シフトレバーをＲレンジ、すなわち後進走行レンジに切り換えた状態では、電動モータ４３への通電に基づいて、クラッチ装置１３を接続して、入力部材８とケース部材９とを一体的に回転可能とする。この状態で、運転者によるアクセルの操作などに基づいて、駆動モータ３から、車両を後進させる方向のトルクが出力されると、このトルクは、図５に示す経路を通って、１対のドライブシャフト５に伝達される。

駆動モータ３から出力されたトルクは、動力伝達機構４により増大されてから、入力部材８に伝達される。入力部材８の回転は、クラッチ装置１３を介して、ケース部材９に伝達される。すなわち、入力側係合凹凸部１８とケース側係合凹凸部５６との係合部を介して、スリーブ４０に伝達され、さらにスリーブ４０の雌スプライン部５７とケース部材９の雄スプライン部２６とのスプライン係合部を介して、ケース部材９に伝達される。この結果、入力部材８とケース部材９とが一体となって回転する。

ケース部材９が回転すると、２個のピニオンギヤ１１がケース部材９の中心軸Ｏ_９を中心に回転し、さらにピニオンギヤ１１の歯３４とサイドギヤ１２の歯３７の噛合に基づいて、１対のサイドギヤ１２が、入力部材８の中心軸Ｏ_８と同軸に配置された自身の中心軸を中心に回転する。これにより、１対のサイドギヤ１２に結合固定された１対のドライブシャフト５が回転駆動され、１対の駆動輪６が、車両を後進させる方向に回転駆動される。

なお、いずれの走行状態においても、旋回走行などの際に生じる、１対の駆動輪６同士の間の回転速度の差は、２個のピニオンギヤ１１が、支持軸２８を中心に回転、すなわち自転することにより吸収される。

上述のように、本例の差動装置１によれば、前進方向への惰性走行時に、１対の駆動輪６と、動力伝達機構４および駆動モータ３とを切り離すことができる。このため、惰性走行による走行距離を長くすることができる。換言すれば、惰性走行時の速度低下を緩やかにすることができる。この結果、差動装置１を搭載する電気自動車の電費性能を向上させることができる。

特に本例では、最終ギヤ４ｄからトルクが入力されるリングギヤ１４を有する入力部材８と、ピニオンギヤ１１が支持されたケース部材９との間にワンウェイクラッチ１０を配置している。換言すれば、リングギヤ１４を有する入力部材８と、ピニオンギヤ１１が支持されたケース部材９とを、ワンウェイクラッチ１０を介して組み合わせることにより、デフケース６２が構成されている。

このような本例の差動装置１では、前進走行している際には、入力部材８とケース部材９との相対回転方向に基づいて、ワンウェイクラッチ１０の断接状態が切り換わる。

具体的には、運転者によるアクセルの操作などに基づいて、駆動モータ３から、車両を前進させる方向のトルクが出力され、入力部材８がケース部材９に対して正転方向に相対回転しようしている場合には、ワンウェイクラッチ１０がロック状態に切り換わり、駆動モータ３からのトルクが、動力伝達機構４および差動装置１を介して１対の駆動輪６に伝達される。一方、アクセルをオフして、駆動モータ３から入力部材８へのトルクの入力がなくなり、入力部材８がケース部材９に対して逆転方向に相対回転すると、ワンウェイクラッチ１０がオーバーラン状態に切り換わり、１対の駆動輪６からのトルクが、動力伝達機構４および駆動モータ３に伝達されなくなる。

上述のように、本例の差動装置１では、駆動モータ３からの入力トルクの変化に応じて、ケース部材９に対する入力部材８の相対回転方向が切り換わる。そして、ケース部材９に対する入力部材８の相対回転方向の変化に応じて、ワンウェイクラッチ１０の断接状態が切り換わることで、１対の駆動輪６と、動力伝達機構４および駆動モータ３との間でのトルク伝達の可否が切り換えられる。したがって、特開２０２０－４６０６５号公報に記載の差動装置のように、クラッチ装置を接続するタイミングを厳密に調整する必要がない。要するに、１対の駆動輪６と、動力伝達機構４および駆動モータ３との間のトルク伝達の可否の切り換えを容易に行うことができる。

また、本例の差動装置１は、入力部材８とケース部材９との間に配置されたクラッチ装置１３を有する。クラッチ装置１３は、アクチュエータ３９の動作、具体的には本例では、電動モータ４３への通電に基づいて、断接状態が切り換えられる。すなわち、クラッチ装置１３を接続すれば、ケース部材９に対する入力部材８の相対回転方向にかかわらず、１対の駆動輪６と、動力伝達機構４および駆動モータ３との間でのトルク伝達が可能となる。このため、クラッチ装置１３を接続することで、駆動モータ３から出力され、動力伝達機構４を介して入力部材８に伝達された、車両を後進させる方向のトルクを、差動装置１を介して１対の駆動輪６に伝達することができる。

なお、本例の差動装置１を搭載した電気自動車では、シフトレバーを前進走行レンジに切り換えた状態では、基本的には、クラッチ装置１３を切断している。ただし、前進走行中に、車両を減速する際には、クラッチ装置１３を接続して、ケース部材９からのトルクを入力部材８に伝達することもできる。入力部材８に伝達されたトルクは、動力伝達機構４を介して、駆動モータ３の出力軸３ａに伝達される。そして、出力軸３ａが回転すると、駆動モータ３が発電機として機能し、回生制動が行われる。

本例では、スプラグ３１と係合する外径側係合面６４が、入力部材８の大径筒部１７の内周面に直接備えられているが、本発明を実施する場合、外径側係合面を、入力部材の内周面に他の部材を介して備えることもできる。および／または、スプラグ３１と係合する内径側係合面６５が、ケース部材９の大径筒部２５の外周面に、インナレース３０を介して備えられているが、本発明を実施する場合、内径側係合面を、ケース部材の外周面に他の部材を介して備えることもできる。

また、本例では、ワンウェイクラッチ１０を、複数個のスプラグ３１を有するスプラグクラッチにより構成しているが、本発明を実施する場合、ワンウェイクラッチを、ローラクラッチやラチェット式クラッチなどにより構成することもできる。

本例では、電動モータ４３の出力軸４５の回転を軸方向運動に変換するための直動機構を、滑り式の送りねじ機構４４により構成しているが、本発明を実施する場合には、直動機構を、ボールねじ式の送りねじ機構やカム装置などにより構成することもできる。また、本例では、クラッチ装置１３の断接状態を切り換えるためのアクチュエータ３９を、電動モータ４３を有する電動式のアクチュエータにより構成しているが、本発明を実施する場合には、アクチュエータを、油圧式のアクチュエータなどにより構成することもできる。

また、本発明の差動装置は、駆動モータを駆動源とする電気自動車（ＥＶ）の駆動装置に限らず、エンジンを駆動源とする化石燃料車の駆動装置や、駆動モータおよびエンジンを駆動源とするハブリッド自動車（ＨＶ）の駆動装置などにも適用することができる。

［第２例］
図６および図７は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の差動装置１ａでは、入力部材８ａに、ワンウェイクラッチ１０に潤滑剤を供給するための油穴６３を設けている。油穴６３は、側板部に相当する軸方向他側の接続部１６ｂの周方向１または複数箇所を軸方向に貫通するように備えられている。本例では、油穴６３は、接続部１６ｂの周方向等間隔８箇所に備えられている。

油穴６３のうちでワンウェイクラッチ１０に近い側の端部、すなわち軸方向他側の端部は、ケース部材９の大径筒部２５の外周面に備えられた内径側係合面６５よりも径方向内側に開口している。ただし、油穴６３の軸方向他側の開口全体が、内径側係合面６５よりも径方向内側に位置している必要はなく、油穴６３の軸方向他側の開口の少なくとも一部、すなわち軸方向他側の開口の径方向内側の端部が、内径側係合面６５よりも径方向内側に位置していればよい。

本例の差動装置１ａによれば、油穴６３を通じて、入力部材８ａの大径筒部１７とケース部材９の大径筒部２５との間に配置されたワンウェイクラッチ１０に、十分量の潤滑油を供給することができる。したがって、ワンウェイクラッチ１０の潤滑状態を長期間にわたり良好に維持することができ、差動装置１ａの耐久性を十分に確保することができる。

さらに、本例では、油穴６３の軸方向他側の端部を、内径側係合面６５よりも径方向内側に開口させているため、内径側係合面６５と、それぞれが係合子に相当するスプラグ３１との接触部に、確実に潤滑剤を供給することができる。その他の部分の構成および作用効果は、第１例と同様である。

１、１ａ差動装置
２電気自動車用駆動装置
３駆動モータ
３ａ出力軸
４動力伝達機構
４ａ駆動ギヤ
４ｂ中間シャフト
４ｃ中間ギヤ
４ｄ最終ギヤ
５ドライブシャフト
６駆動輪
７ハウジング
８、８ａ入力部材
９ケース部材
１０ワンウェイクラッチ
１１ピニオンギヤ
１２サイドギヤ
１３クラッチ装置
１４リングギヤ
１５ａ、１５ｂ小径筒部
１６ａ、１６ｂ接続部
１７大径筒部
１８入力側係合凹凸部
１９ａ、１９ｂ円すいころ軸受
２０第１素子
２１第２素子
２２ボルト
２３ａ、２３ｂ小径筒部
２４ａ、２４ｂ接続部
２５大径筒部
２６雄スプライン部
２７円孔
２８支持軸
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ転がり軸受
３０インナレース
３１スプラグ
３２保持器
３３付勢ばね
３４歯
３５中心孔
３６ラジアルニードル軸受
３７歯
３８スプライン孔
３９アクチュエータ
４０スリーブ
４１押圧部材
４２弾性部材
４３電動モータ
４４送りねじ機構
４５出力軸
４６ロータ
４７ステータ
４８ａ、４８ｂ転がり軸受
４９外向鍔部
５０雄ねじ部
５１ナット
５２雌ねじ部
５３雄スプライン部
５４雌スプライン部
５５内向鍔部
５６ケース側係合凹凸部
５７雌スプライン部
５８筒状部
５９外向鍔部
６０止め輪
６１内向鍔部
６２デフケース
６３油穴
６４外径側係合面
６５内径側係合面

Claims

トルク入力部を有する入力部材と、
前記入力部材と同軸に、かつ、該入力部材に対する相対回転を可能に配置されたケース部材と、
前記入力部材と前記ケース部材との間に配置され、前記入力部材が前記ケース部材に対し正転方向に相対回転しようとする場合にのみ、前記入力部材と前記ケース部材との間でトルクを伝達するワンウェイクラッチと、
前記ケース部材の中心軸に直交する軸を中心とする回転を可能に、前記ケース部材に対し支持された少なくとも１個のピニオンギヤと、
前記入力部材の中心軸と同軸に、前記入力部材および前記ケース部材に対する相対回転を可能に支持され、かつ、前記ピニオンギヤと噛合する１対のサイドギヤと、
前記入力部材と前記ケース部材との間に配置され、かつ、前記入力部材と前記ケース部材との間の断接状態を切り換えるクラッチ装置と、
を備え、
前記クラッチ装置は、アクチュエータと、第１クラッチ部材と、第２クラッチ部材と、弾性部材とを有し、
前記第１クラッチ部材は、軸方向を向いた第１側面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる第１係合凹凸部を有し、前記入力部材と前記ケース部材とのうちの一方の部材に、前記アクチュエータの動作に基づく軸方向変位を可能に支持されており、
前記第２クラッチ部材は、前記第１側面に軸方向に対向する第２側面に、凹部と凸部とを周方向に関して交互に配置してなる第２係合凹凸部を有し、前記入力部材と前記ケース部材とのうちの他方の部材と一体に構成されるか、または、前記他方の部材に支持固定されており、
前記弾性部材は、前記アクチュエータと前記第１クラッチ部材との間に弾性的に圧縮された状態で挟持され、かつ、前記第１クラッチ部材を、軸方向に関して前記第２クラッチ部材に近づく方向に弾性的に付勢しており、
前記クラッチ装置は、前記アクチュエータにより、前記弾性部材を介して、前記第１クラッチ部材を、軸方向に関して前記第２クラッチ部材に近づく方向に押圧することで接続され、かつ、前記アクチュエータにより、前記第１クラッチ部材を、軸方向に関して前記第２クラッチ部材から遠ざかる方向に変位させることで切断される、
差動装置。
前記アクチュエータは、出力軸を有する電動モータと、前記出力軸の回転を前記第１クラッチ部材の軸方向運動に変換する直動機構とを備える、
請求項１に記載の差動装置。
前記ワンウェイクラッチは、前記入力部材の内周面に直接または他の部材を介して備えられた外径側係合面と、前記ケース部材の外周面に直接または他の部材を介して備えられた内径側係合面と、前記外径側係合面と前記内径側係合面との間に配置された係合子とを有する、
請求項１または２に記載の差動装置。
前記ケース部材が、前記入力部材の径方向内側に回転自在に支持されており、
前記入力部材は、前記ワンウェイクラッチに潤滑剤を供給するための油穴を有する、
請求項１～３のいずれかに記載の差動装置。
前記油穴のうちで前記ワンウェイクラッチに近い側の端部は、前記内径側係合面よりも径方向内側に開口している、
請求項３に従属する請求項４に記載の差動装置。