JP7435495B2 - 車両用差動装置 - Google Patents

車両用差動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7435495B2
JP7435495B2 JP2021015010A JP2021015010A JP7435495B2 JP 7435495 B2 JP7435495 B2 JP 7435495B2 JP 2021015010 A JP2021015010 A JP 2021015010A JP 2021015010 A JP2021015010 A JP 2021015010A JP 7435495 B2 JP7435495 B2 JP 7435495B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gear
drive shaft
torque
speed
differential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021015010A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022118456A (ja
Inventor
宏 磯野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021015010A priority Critical patent/JP7435495B2/ja
Priority to CN202111491185.7A priority patent/CN114838103A/zh
Priority to US17/551,262 priority patent/US11572940B2/en
Priority to DE102021133202.8A priority patent/DE102021133202A1/de
Publication of JP2022118456A publication Critical patent/JP2022118456A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7435495B2 publication Critical patent/JP7435495B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H48/11Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears having intermeshing planet gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/06Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/06Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
    • B60K17/08Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing of mechanical type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/28Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using self-locking gears or self-braking gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/36Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/38Constructional details
    • F16H48/40Constructional details characterised by features of the rotating cases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/037Gearboxes for accommodating differential gearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/001Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • F16H2001/324Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear comprising two axially spaced, rigidly interconnected, orbital gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/36Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02039Gearboxes for particular applications
    • F16H2057/02043Gearboxes for particular applications for vehicle transmissions
    • F16H2057/02052Axle units; Transfer casings for four wheel drive

Description

この発明は、例えば、車両の左右のドライブシャフト、あるいは、四輪駆動車両の前後のプロペラシャフトなど、同軸上に配置される2本の駆動軸の間で差動回転を可能にし、かつ、トルクを分配する車両用差動装置に関するものである。
特許文献1には、加工工数の増大を抑制しつつ、小型化を図ることを目的とした差動装置の一例が記載されている。この特許文献1に記載された差動装置は、回転軸線方向に並んで配置された第1サイドギヤおよび第2サイドギヤと、複数のピニオンを互いに噛み合わせて構成されたピニオン組と、複数のピニオンを保持するハウジングとを備えている。第1サイドギヤおよび第2サイドギヤは、ピニオン組によって差動回転するように連結されている。ピニオン組は、第1サイドギヤに噛み合う第1ピニオンと、第2サイドギヤに噛み合う複数の第2ピニオンとを有している。第1ピニオンおよび複数の第2ピニオンは、互い平行に配置されて、ハウジングに保持されている。第1ピニオンは、第1サイドギヤに噛み合う第1ギヤ部と、複数の第2ピニオンに噛み合う第2ギヤ部とを有している。第1ギヤ部は、第1ピニオンの回転軸線方向における一方の端部側に形成されている。第2ギヤ部は、第1ピニオンの回転軸線方向における他方の端部側に形成されている。複数の第2ピニオンは、第2サイドギヤの周方向で互いに離れた位置に配置され、それぞれ、第2サイドギヤに噛み合っている。そして、第1ピニオンの第2ギヤ部が、第2サイドギヤの径方向外側にあたる位置で、複数の第2ピニオンに噛み合っている。
特開2019-7505号公報
上記の特許文献1に記載された差動装置は、左右のドライブシャフトの間、あるいは、四輪駆動車両における前後のプロペラシャフトの間で、差動回転を許容し、かつ、トルクを分配する装置として、車両に搭載される。車両への搭載を容易にするためには、装置の体格をできるだけ小型化することが望ましい。特許文献1に記載された差動装置によれば、第1ピニオンと第2ピニオンとが第2サイドギヤの外周側で噛み合うので、従来技術のように2つのピニオンがサイドギヤよりも回転軸線方向の外側で噛み合う場合と比較して、回転軸線方向における装置サイズを小型化できる、とされている。但し、特許文献1に記載された差動装置は、3個のピニオンが組み合わされたピニオン組が、第1サイドギヤおよび第2サイドギヤの周方向に3組設けられている。したがって、特許文献1に記載された差動装置は、9個のピニオン、および、2個のサイドギヤの合計11個のギヤが用いられている。そのため、特許文献1に記載された差動装置では、上述のように回転軸線方向における装置サイズは小型化できるものの、多数のギヤを用いなければならない。その結果、部品点数および組み付け工数が大きくなり、その分、コストが増大してしまう。また、多数のピニオンがサイドギヤの外周側に配置されるので、径方向における装置サイズを小型化するのは容易ではない。結局、装置全体の体格を十分に小型化できないおそれがある。
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、コンパクトで、かつ、簡素な構成で、車両への搭載が容易な車両用差動装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置において、前記差動回転機構は、前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、を有し、前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比(第1ギヤ比)と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比(第2ギヤ比)とが、互いに異なっており、前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し(すなわち、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とを一体に回転させ)、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ(互いに反転させ)、前記第1ギヤの歯数をz 、前記第2ギヤの歯数をz 、前記入力ギヤの歯数をz 、前記出力ギヤの歯数をz とした場合に、
-2<1/(1-z /z ×z /z )<-1
の関係が成立することを特徴とするものである。
また、この発明は、前記第1ギヤの歯数をz、前記第2ギヤの歯数をz、前記入力ギヤの歯数をz、前記出力ギヤの歯数をzとした場合に、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように構成してもよい。
また、この発明は、前記第1ギヤの歯数をz、前記第2ギヤの歯数をz、前記入力ギヤの歯数をz、前記出力ギヤの歯数をzとした場合に、
-2<1/(1-z/z×z/z)<-1
の関係が成立するように構成してもよい。
また、この発明における前記入力ギヤは、外歯歯車の第1サンギヤであり、前記出力ギヤは、外歯歯車の第2サンギヤであり、前記第1ギヤは、前記第1サンギヤに噛み合いつつ前記第1サンギヤの外周部分を公転する第1ピニオン(プラネタリギヤ)であり、前記第2ギヤは、前記第2サンギヤに噛み合いつつ前記第2サンギヤの外周部分を公転する第2ピニオン(プラネタリギヤ)であるように構成してもよい。
また、この発明における前記第1サンギヤの外径は、前記第2サンギヤの外径よりも大きくなるように構成してもよい。
また、この発明における前記第1サンギヤと前記第1ピニオンとの歯車対、または、前記第2サンギヤと前記第2ピニオンとの歯車対の少なくともいずれか一方は、はすば歯車で形成されてもよい。
また、この発明は、互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、前記差動回転機構は、前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、を有し、前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、前記入力ギヤは、内歯歯車の第1リングギヤであり、前記出力ギヤは、内歯歯車の第2リングギヤであり、前記第1ギヤは、前記第1リングギヤに噛み合いつつ前記第1リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第1ピニオン(プラネタリギヤ)であり、前記第2ギヤは、前記第2リングギヤに噛み合いつつ前記第2リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第2ピニオン(プラネタリギヤ)であるように構成されていることを特徴とするものである。
また、この発明は、互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、前記差動回転機構は、前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、を有し、前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、前記入力ギヤは、内歯歯車の入力リングギヤであり、前記出力ギヤは、外歯歯車の出力サンギヤであり、前記第1ギヤは、前記入力リングギヤに噛み合いつつ前記入力リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第1プラネタリギヤであり、前記第2ギヤは、前記出力サンギヤに噛み合いつつ前記出力サンギヤの外周部分を公転する内歯歯車の第2プラネタリギヤであり、前記第1プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤとは、一体に形成されていることを特徴とするものである。
また、この発明は、車幅方向の左右に駆動輪を有する車両に搭載され、前記第1駆動軸は、前記左右のいずれか一方の前記駆動輪と前記出力ギヤとの間でトルクを伝達し、前記第2駆動軸は、前記左右の他方の前記駆動輪と前記キャリアとの間でトルクを伝達し、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記左右に対向して配置されるように構成してもよい。
また、この発明は、全長方向の前後に駆動輪を有する四輪駆動車両に搭載され、前記第1駆動軸は、前記前後のいずれか一方の駆動輪と前記出力ギヤとの間でトルクを伝達し、前記第2駆動軸は、前記前後の他方の駆動輪と前記キャリアとの間でトルクを伝達し、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記前後に対向して配置されるように構成してもよい。
また、この発明は、前記駆動トルクとは異なる制御トルクを出力する制御用アクチュエータを更に備え、前記制御用アクチュエータと、前記トルク入力部材および前記第2駆動軸とが動力伝達可能に連結され、前記差動回転機構は、前記第2駆動軸に前記制御トルクが付与(入力)されることにより、前記第1ギヤと前記第2ギヤとを互いに逆方向に回転させ、前記制御トルクを制御することにより、前記トルク入力部材から前記第1駆動軸および前記第2駆動軸にそれぞれ伝達される前記駆動トルクの配分(分配率)を制御する(すなわち、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間でトルクベクタリングを実行する)ように構成してもよい。
また、この発明は、互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、前記差動回転機構は、前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、を有し、前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、前記駆動トルクとは異なる制御トルクを出力する制御用アクチュエータを更に備え、前記制御用アクチュエータと、前記トルク入力部材および前記第2駆動軸とが動力伝達可能に連結され、前記差動回転機構は、前記第2駆動軸に前記制御トルクが付与されることにより、前記第1ギヤと前記第2ギヤとを互いに逆方向に回転させ、前記制御トルクを制御することにより、前記トルク入力部材から前記第1駆動軸および前記第2駆動軸にそれぞれ伝達される前記駆動トルクの配分を制御し、増速サンギヤ、増速キャリア、および、増速リングギヤを有する増速遊星歯車機構と、減速サンギヤ、減速キャリア、および、減速リングギヤを有する減速遊星歯車機構と、を更に備え、前記増速遊星歯車機構および前記減速遊星歯車機構は、いずれも、前記回転軸線上に配置されており、前記増速サンギヤは、回転不可能に固定され、前記増速キャリアは、前記トルク入力部材(および、前記入力ギヤ)と一体に回転し、前記増速リングギヤは、前記増速キャリアが回転する際に、前記増速キャリアの回転数に対して回転数が増大し、前記減速リングギヤは、前記増速リングギヤに連結されて前記増速リングギヤと一体に回転し、前記減速キャリアは、前記減速リングギヤの回転数に対して回転数が減少し、前記減速サンギヤは、前記制御用アクチュエータが前記制御トルクを出力する制御トルク出力軸と一体に回転するとともに、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが同方向に等速で回転して前記トルク入力部材と共に連れ回りする場合に、前記トルク入力部材と相対回転する(すなわち、連れ回らない)ように構成されていることを特徴とするものである。
また、この発明は、前記動力源として前記駆動トルクを出力する駆動用モータと共に、車幅方向の左右に駆動輪を有する車両に搭載され、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記左右に対向して配置され、前記第1駆動軸と、前記左右のいずれか一方の前記駆動輪が連結された第1車軸との間に配置されて、前記第1駆動軸のトルクを増幅して前記第1車軸に伝達する第1減速機構と、前記第2駆動軸と、前記左右の他方の前記駆動輪が連結された第2車軸との間に配置されて、前記第2駆動軸のトルクを増幅して前記第2車軸に伝達する第2減速機構と、を更に備え、前記差動回転機構、前記駆動用モータ、前記第1減速機構、および、前記第2減速機構は、いずれも、前記回転軸線上に配置されるように構成してもよい。
そして、この発明における前記駆動用モータは、中空構造のロータを有し、前記差動回転機構は、前記ロータの中空部分に配置される(すなわち、駆動用モータに内蔵される)ように構成してもよい。
この発明の車両用差動装置は、主に、入力ギヤ、および、出力ギヤの2つのギヤと、それら2つのギヤにそれぞれ噛み合う第1ギヤ、および、第2ギヤの他の2つのギヤと、それら第1ギヤおよび第2ギヤを自転可能に、かつ、回転軸線周りに公転可能に支持するキャリアとから構成される。したがって、この発明の車両用差動装置の主要な歯車伝動部分は、全部で4種類のギヤ、および、キャリアから構成される。第1ギヤおよび第2ギヤは、それぞれ、入力ギヤおよび出力ギヤに噛み合いつつ、回転軸線周りに公転する。すなわち、第1ギヤおよび第2ギヤは、いずれも、遊星歯車機構のいわゆるプラネタリギヤとなっている。要するに、この発明の車両用差動装置は、キャリアを共用した、実質的に、2組の遊星歯車機構から構成されている。例えば、リングギヤを用いない2組の遊星歯車機構、あるいは、サンギヤを用いない2組の遊星歯車機構、あるいは、ピニオンを用いない2組の遊星歯車機構によって構成される。サンギヤ、リングギヤ、および、ピニオンから構成される通常の遊星歯車機構と比較して簡素な構成である。
更に、この発明の車両用差動装置では、入力ギヤと第1ギヤとの間のギヤ比(説明上、“第1ギヤ比”とする)と、出力ギヤと第2ギヤとの間のギヤ比(説明上、“第2ギヤ比”とする)とを互いに異ならせている。そのため、トルク入力部材に連結する入力ギヤの回転数と、第1駆動軸に連結する出力ギヤの回転数とが等しい状態では、入力ギヤと第1ギヤとの間、および、出力ギヤと第2ギヤとの間でそれぞれトルクを伝達する際に、それら入力ギヤ側の歯車の噛み合いと、出力ギヤ側の歯車の噛み合いとが互いに干渉する。その結果、差動回転機構が実質的に係合状態となり、一体となって回転する。そのため、入力ギヤ、出力ギヤ、および、キャリアは、差動回転することなく、一体となって回転する。その結果、第1駆動軸および第2駆動軸は、差動回転することなく、互いに等速で回転する。それに対して、入力ギヤの回転数と出力ギヤの回転数との間に回転数差がある状態では、上記のような入力ギヤ側の歯車と出力ギヤ側の歯車との干渉による係合状態が解消され、差動回転機構では、それぞれ、“第1ギヤ比”および“第2ギヤ比”に応じてトルクを伝達する。そのため、入力ギヤに対して出力ギヤが反転するように、入力ギヤおよび出力ギヤがそれぞれ回転する。更に、出力ギヤとキャリアとは、互いに逆方向に回転する。その結果、一方の駆動軸に対して他方の駆動軸が反転するように、第1駆動軸および第2駆動軸がそれぞれ回転する。すなわち、第1駆動軸および第2駆動軸は、差動回転しつつ、互いに逆の回転方向に相対回転する。そのため、所定の動力源からトルク入力部材に入力される駆動トルクが、第1駆動軸と第2駆動軸とに分配される。それとともに、第1駆動軸と第2駆動軸との間の回転数差が吸収される。したがって、この発明によれば、上記のような2組の簡素な遊星歯車機構(差動回転機構)を用いて、コンパクトで、かつ、簡素な車両用差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置では、第1ギヤの歯数をz、第2ギヤの歯数をz、入力ギヤの歯数をz、出力ギヤの歯数をzとすると、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように、第1ギヤの歯数z、第2ギヤの歯数z、入力ギヤの歯数z、および、出力ギヤの歯数zが、それぞれ、設定される。上記の各ギヤの歯数に関する関係式における“1/(1-z/z×z/z)”は、キャリアの回転速度に対する入力ギヤの回転速度の割合の逆数であって、回転方向を加味した差動回転機構の減速比である(減速比に負の符号が付く場合は、キャリアの回転方向と入力ギヤの回転方向とが逆であることを意味する)。そのため、差動回転機構の減速比が“-1”であることにより、第1駆動軸と第2駆動軸とが差動回転する際には、第1駆動軸および第2駆動軸は、互いに逆方向に、等しい回転数で相対回転する。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、第1駆動軸と第2駆動軸との間の差動回転を許容しつつ、トルク入力部材に入力される駆動トルクを、第1駆動軸と第2駆動軸とに等分配して伝達することができる。
また、この発明の車両用差動装置では、第1ギヤの歯数をz、第2ギヤの歯数をz、入力ギヤの歯数をz、出力ギヤの歯数をzとすると、
-2<1/(1-z/z×z/z)<-1
の関係が成立するように、第1ギヤの歯数z、第2ギヤの歯数z、入力ギヤの歯数z、および、出力ギヤの歯数zが、それぞれ、設定される。従来の一般的な遊星歯車機構を用いて構成した差動回転機構の場合、設定可能な減速比の大きさ(絶対値)は、最小で概ね“3”程度になる。それに対して、この発明の車両用差動装置によれば、第1ギヤの歯数z、第2ギヤの歯数z、入力ギヤの歯数z、および、出力ギヤの歯数zを適宜調整して設定することにより、“1”から“2”程度の範囲でも減速比を設定することが可能である。そのため、トルク配分比の設定の自由度が高い車両用差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置では、入力ギヤおよび出力ギヤが、それぞれ、外歯歯車のサンギヤ(第1サンギヤおよび第2サンギヤ)となり、第1ギヤおよび第2ギヤが、それぞれ、入力ギヤおよび出力ギヤの外周部分を公転するプラネタリギヤ(第1ピニオンおよび第2ピニオン)となって、2組の遊星歯車機構が構成される。そして、それら2組の遊星歯車機構によって差動回転機構が構成される。この場合の2組の遊星歯車機構は、いずれも、リングギヤを用いない簡素な構成である。したがって、この発明によれば、2組の簡素な遊星歯車機構(差動回転機構)を用いて、コンパクトで、かつ、簡素な車両用差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置では、上記のように、入力ギヤおよび出力ギヤを、それぞれ、外歯歯車の第1サンギヤおよび第2サンギヤで構成する場合に、第2サンギヤ(出力ギヤ)の外径よりも、第1サンギヤ(入力ギヤ)の外径が大きく設定される。そのため、入力要素となって、より大きな強度が必要になる第1サンギヤの径を大きくすることができる。その結果、第1サンギヤの強度を確保することができる。したがって、差動回転機構の小型化設計が可能になり、ひいては、この発明の車両用差動装置の小型化を図ることができる。
また、この発明の車両用差動装置では、上記のように、入力ギヤおよび出力ギヤを、それぞれ、外歯歯車の第1サンギヤおよび第2サンギヤで構成し、第1ギヤおよび第2ギヤを、それぞれ、外歯歯車の第1ピニオンおよび第2ピニオンで構成する場合に、第1サンギヤと第1ピニオンとの歯車対、または、第2サンギヤと第2ピニオンとの歯車対の少なくともいずれか一方の歯車対は、はすば歯車で形成される。はすば歯車を用いることにより、歯車対にトルクが掛かる場合には、そのトルクに応じたスラスト力(回転軸線方向の力)が発生する。そのため、そのスラスト力を受けて歯車の端面で発生する摩擦摺動抵抗を利用して、車両用差動装置の差動制限を行うことができる。したがって、この発明の車両用差動装置に、いわゆるトルク感応式の差動制限機能を持たせることができる。
また、この発明の車両用差動装置では、入力ギヤおよび出力ギヤが、それぞれ、内歯歯車のリングギヤとなり、第1ギヤおよび第2ギヤが、それぞれ、入力ギヤおよび出力ギヤの内周部分を公転するプラネタリギヤ(ピニオン)となって、2組の遊星歯車機構が構成される。そして、それら2組の遊星歯車機構によって差動回転機構が構成される。この場合の2組の遊星歯車機構は、いずれも、サンギヤを用いない簡素な構成である。したがって、この発明によれば、2組の簡素な遊星歯車機構(差動回転機構)を用いて、コンパクトで、かつ、簡素な車両用差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置では、入力ギヤが内歯歯車のリングギヤとなり、出力ギヤが外歯歯車のサンギヤとなって、第1ギヤが、入力ギヤの内周部分を公転するプラネタリギヤとなり、第2ギヤが、出力ギヤの外周部分を公転するプラネタリギヤとなって、2組の内接式遊星歯車機構が構成される。そして、それら2組の内接式遊星歯車機構によって差動回転機構が構成される。内接式遊星歯車機構は、ピニオンを用いない簡素な構成である。したがって、この発明によれば、2組の簡素な内接式遊星歯車機構(差動回転機構)を用いて、コンパクトで、かつ、簡素な車両用差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置は、第1駆動軸および第2駆動軸が、車両の車幅方向の左右に並んで配置される。そのため、第1駆動軸および第2駆動軸を、それぞれ、駆動輪にトルクを伝達する車軸とすることにより、または、第1駆動軸および第2駆動軸を、それぞれ、左右の駆動輪の車軸に連結することにより、車両の左右の駆動輪に対する差動装置を構成できる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、コンパクトで、かつ、簡素な構成で、車両への搭載が容易な、左右の駆動輪に対する差動装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置は、第1駆動軸および第2駆動軸が、車両の全長方向(あるいは、前後方向)の前後に並んで配置される。そのため、第1駆動軸および第2駆動軸を、それぞれ、駆動輪にトルクを伝達する推進軸とすることにより、四輪駆動車両のいわゆるセンターデファレンシャルを構成できる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、コンパクトで、かつ、簡素な構成で、四輪駆動車両への搭載が容易な、前後の駆動輪に対するセンターデファレンシャルを構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置は、制御用アクチュエータと組み合わせて、トルクベクタリング装置を構成できる。制御用アクチュエータが出力する制御トルクをトルク入力部材に伝達することにより、その制御トルクを、出力ギヤすなわち第1駆動軸と、キャリアすなわち第2駆動軸とに分配して伝達できる。出力ギヤおよびキャリアに伝達される制御トルクは、それら出力ギヤおよびキャリアを互いに反転させる。したがって、制御用アクチュエータの制御トルクを制御することにより、動力源から第1駆動軸および第2駆動軸へ伝達する駆動トルクの配分または分配率を積極的に制御することができる。すなわち、例えば、左右の駆動輪、あるいは、前後の駆動輪に対するトルクベクタリングを実行することができる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、コンパクトで、かつ、簡素なトルクベクタリング装置を構成することができる。
また、この発明の車両用差動装置は、上記のように制御用アクチュエータと組み合わせてトルクベクタリング装置を構成する場合、制御用アクチュエータのいわゆる連れ回りを抑制するための増速遊星歯車機構、および、減速遊星歯車機構が設けられる。この発明の車両用差動装置では、入力ギヤと出力ギヤとが同方向に等速で回転する場合には、それら入力ギヤおよび出力ギヤに加えて、第1ギヤ、第2ギヤ、および、キャリアが一体となって回転する。すなわち、差動回転機構が一体となって回転する。それに伴い、増速遊星歯車機構の増速キャリアと減速遊星歯車機構の減速キャリアとは、同方向に等速で回転する。その場合、増速遊星歯車機構は、増速サンギヤの回転を止めた状態で、増速キャリアの回転数に対して増速リングギヤの回転数を増大させる増速機構として機能する。一方、減速遊星歯車機構は、減速リングギヤの回転数に対して減速キャリアの回転数を減少させる減速機構として機能する。増速キャリアの回転数および減速キャリアの回転数は互いに等しい。また、増速リングギヤと減速リングギヤとが連結されているので、それら増速リングギヤの回転数および減速リングギヤの回転数も互いに等しくなる。そのため、増速遊星歯車機構の増速比の絶対値と、減速遊星歯車機構の減速比の絶対値とが等しくなり、この場合、増速遊星歯車機構の増速サンギヤの回転数が“0”であることから、減速遊星歯車機構では、減速遊星歯車機構のギヤ比に応じて、減速リングギヤまたは減速キャリアの回転数に対して減速サンギヤの回転数が“0”または“0”近傍の回転数に減少する。この場合、増速遊星歯車機構のギヤ比、および、減速遊星歯車機構のギヤ比を、互いに等しく設定することにより、減速サンギヤの回転数を0にすることができる。したがって、上記のように入力ギヤと出力ギヤとが同方向に等速で回転し、差動回転機構が一体となって連れ回りする場合に、減速サンギヤに連結している制御トルク出力軸の回転数を0またはほぼ0にすることができる。すなわち、制御用アクチュエータの連れ回りを抑制することができる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、制御用アクチュエータの連れ回りを抑制して、車両用差動装置の動力伝達効率を向上させることができる。ひいては、制御用アクチュエータと共にこの発明の車両用差動装置を搭載する車両のエネルギ効率を向上させることができる。
また、この発明の車両用差動装置は、駆動用モータ、ならびに、第1減速機構および第2減速機構と組み合わせて、車両の駆動力源となる動力ユニットを構成できる。車両用差動装置、駆動用モータ、第1減速機構、および、第2減速機構は、全て、同一の回転軸線上に配置される。そのため、この発明の車両用差動装置を組み込んだ、一軸構造の動力ユニットが構成される。その際に、車両用差動装置は、各減速機構の上流側に配置される。すなわち、車両用差動装置は、駆動用モータと、第1減速機構および第2減速機構との間に配置される。その結果、車両用差動装置には、第1減速機構および第2減速機構で増幅される前の駆動トルクが作用する。そのため、車両用差動装置の大型化を抑制できる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、コンパクトで、かつ、簡素な、一軸構造の動力ユニットを構成することができる。
そして、この発明の車両用差動装置では、上記のように、駆動用モータ、ならびに、第1減速機構および第2減速機構と共に、一軸構造の動力ユニットを構成する場合に、中空構造のロータを有する駆動用モータが用いられる。そして、そのロータの中空部分に、差動回転機構が配置される。すなわち、差動回転機構が、駆動用モータのロータに内蔵される。そのため、駆動用モータと差動回転機構とを、回転軸線方向に直列に配置した構成と比較して、回転軸線方向の全長を短縮することができる。したがって、この発明の車両用差動装置によれば、回転軸線方向の全長を短縮した、より一層、コンパクトで、かつ、簡素な動力ユニットを構成することができる。
この発明の車両用差動装置の一例を説明するための図であって、サンギヤおよびピニオンから構成される2組の遊星歯車機構を用いて“差動回転機構”を構成するタイプの車両用差動装置で、“オープンデファレンシャル”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置に“制御用アクチュエータ”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する“左右輪のデファレンシャル機構”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置に“駆動用モータ”および“ブレーキ機構”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する“動力ユニット”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置に“駆動用モータ”および“制御用アクチュエータ”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する“一軸構造の動力ユニット(駆動用モータ一体のセンターデファレンシャル)”を構成した実施形態を示す図である。 図4に示す“一軸構造の動力ユニット”に、“制御用アクチュエータ”として“電磁ブレーキ”を設けた実施形態を示す図である。 図4に示す“一軸構造の動力ユニット”に、“制御用アクチュエータ”として“電動ブレーキ”を設けた実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置に“駆動用モータ”および“減速機構”を組み合わせ、“一軸構造の動力ユニット”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置に“中空ロータの駆動用モータ”および“減速機構”を組み合わせ、“一軸構造の動力ユニット”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図1に示すタイプの車両用差動装置から“デフケース”を省いて簡素化した“オープンデファレンシャル”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、リングギヤおよびピニオンから構成される2組の遊星歯車機構を用いて“差動回転機構”を構成するタイプの車両用差動装置で、“オープンデファレンシャル”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、2組の内接式遊星歯車機構を用いて“差動回転機構”を構成するタイプの車両用差動装置で、“オープンデファレンシャル”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図11に示すタイプの車両用差動装置で、“センターデファレンシャル”を構成した実施形態を示す図である。 この発明の車両用差動装置の他の例を説明するための図であって、図11に示すタイプの車両用差動装置に“制御用アクチュエータ”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する“左右輪のデファレンシャル機構”を構成した実施形態を示す図である。
この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
この発明を適用した車両用差動装置の一例を図1に示してある。この発明の実施形態における差動装置Dは、同軸上に配置される二本の駆動軸を互いに反転させて差動回転を可能にするように構成した伝動装置であり、第1駆動軸1および第2駆動軸2の2本の主回転軸、差動回転機構3、ならびに、トルク入力部材4を備えている。図1に示す差動装置Dは、車両(図示せず)に搭載されて、車両の左右の駆動輪(図示せず)に対するデファレンシャル機構5(いわゆる、オープンデファレンシャル)を構成している。
第1駆動軸1、および、第2駆動軸2は、互いに同軸上に対向して配置され、互いに相対回転する。具体的には、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2は、いずれも、回転軸線AL上に配置されている。第1駆動軸1、および、第2駆動軸2は、それぞれ、所定の軸受(図示せず)を介して、差動装置Dのケース6に回転可能に支持されている。なお、ケース6は、デファレンシャル機構5のケースを兼ねている。もしくは、デファレンシャル機構5のケースと一体化されている。この図1に示す実施形態では、第1駆動軸1は、一端(図1の右側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第1駆動軸1は、突出側の先端(図1の左側の端部)に、車両の左右いずれか一方の駆動輪(図示せず)が連結される。同様に、第2駆動軸2は、一端(図1の左側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第2駆動軸2は、突出側の先端(図1の右側の端部)に、他方の駆動輪(図示せず)が連結される。
差動回転機構3は、回転軸線AL上に配置されている。差動回転機構3は、第1駆動軸1と第2駆動軸2との間の差動回転を可能にする。差動回転機構3は、主要な構成要素として、入力ギヤ7、出力ギヤ8、第1ギヤ9、第2ギヤ10、および、キャリア11から構成されている。
入力ギヤ7、および、出力ギヤ8は、いずれも、同一の回転軸線AL上で直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図1に示す実施形態では、図1の左から、入力ギヤ7、出力ギヤ8の順で配列されている。入力ギヤ7と出力ギヤ8とは、相対回転可能になっている。図1に示す実施形態では、入力ギヤ7の回転軸7aが中空軸になっており、回転軸7aの中空部分に、出力ギヤ8の回転軸8a、および、第1駆動軸1が配置されている。後述するように、回転軸8aと第1駆動軸1とは一体に回転する。回転軸7aと、回転軸8aおよび第1駆動軸1とは相対回転可能になっている。したがって、入力ギヤ7と出力ギヤ8とは、互いに相対回転する。
入力ギヤ7の回転軸7aは、デフケース12を介して、デフリングギヤ13に連結されている。デフケース12は、差動回転機構3を覆うハウジング状の回転部材である。デフケース12は、回転軸線AL上に配置されている。デフリングギヤ13は、後述するように、この発明の実施形態におけるトルク入力部材4に相当する回転部材である。デフリングギヤ13は、デフケース12の外周部分に形成されている。デフケース12とデフリングギヤ13とは一体に回転する。したがって、入力ギヤ7と、デフリングギヤ13すなわちトルク入力部材4とは一体に回転する。入力ギヤ7、デフケース12、および、デフリングギヤ13は、軸受14を介して、ケース6に支持されている。図1に示す実施形態では、入力ギヤ7は、“外歯歯車”の第1サンギヤ15であり、第1ギヤ9(すなわち、後述する第1ピニオン18)と噛み合っている。
出力ギヤ8の回転軸8aは、第1駆動軸1に連結されている。あるいは、回転軸8aは、第1駆動軸1と一体に形成されている。回転軸8aと第1駆動軸1とは一体に回転する。したがって、出力ギヤ8と第1駆動軸1とは一体に回転する。出力ギヤ8、および、第1駆動軸1は、軸受16を介して、ケース6に支持されている。図1に示す実施形態では、出力ギヤ8は、“外歯歯車”の第2サンギヤ17であり、第2ギヤ10(すなわち、後述する第2ピニオン19)と噛み合っている。
第1ギヤ9、および、第2ギヤ10は、互いに同軸上に直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図1に示す実施形態では、図1の左から、第1ギヤ9、第2ギヤ10の順で配列されている。第1ギヤ9と第2ギヤ10とは一体に回転する。後述するように、第1ギヤ9および第2ギヤ10は、キャリア11によって、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持されている。図1に示す実施形態では、第1ギヤ9は、小径の“外歯歯車”の第1ピニオン18であり、入力ギヤ7、すなわち、第1サンギヤ15と噛み合っている。また、第2ギヤ10は、小径の“外歯歯車”の第2ピニオン19であり、出力ギヤ8、すなわち、第2サンギヤ17と噛み合っている。
キャリア11は、回転軸線AL上に配置されている。キャリア11は、軸受20を介して、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転軸7aに支持されている。キャリア11と回転軸7aとは、互いに相対回転可能である。したがって、キャリア11と、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)および出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とは、互いに相対回転する。キャリア11は、第1ピニオン18および第2ピニオン19を、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持している。具体的には、図1に示す実施形態では、キャリア11は、ピニオン軸11a、および、プレート部11bを有している。ピニオン軸11aに、第1ピニオン18および第2ピニオン19が一体に取り付けられている。ピニオン軸11aと第1ピニオン18と第2ピニオン19とは一体に回転する。プレート部11bは、ピニオン軸11aを回転可能に支持している。プレート部11bは、第2駆動軸2に連結されている。プレート部11bと第2駆動軸2とは一体に回転する。したがって、キャリア11と第2駆動軸2とは一体に回転する。
なお、キャリア11によって支持される第1ピニオン18、第2ピニオン19、ピニオン軸11aのセット(説明上、“プラネタリセット”とする)は、“プラネタリセット”の公転軌道(円軌道)の円周上に、複数組設けられる。図1では、2組の“プラネタリセット”が、公転軌道の径方向に対向して配置された構成を示してある。
トルク入力部材4は、所定の動力源から駆動トルクが入力される。図1に示す実施形態では、トルク入力部材4として、デフリングギヤ13が設けられている。なお、動力源は、例えば、エンジンや駆動用モータ、あるいは、ブレーキ装置などであり、車両を加速するトルクあるいは車両を制動するトルクなどの正負の駆動トルクを発生する。
図1に示す実施形態では、デフリングギヤ13は、大径のかさ歯車であり、車両(図示せず)のプロペラシャフト21の先端(図1の下側の端部)に設けられたドライブピニオン22に噛み合っている。ドライブピニオン22は、デフリングギヤ13よりも小径で歯数の少ないかさ歯車である。したがって、ドライブピニオン22、および、デフリングギヤ13によって、車両の終減速装置(ファイナルギヤ)が構成されている。プロペラシャフト21の他方の端部(図示せず)は、車両の動力源が連結される。すなわち、差動回転機構3は、デフリングギヤ13、および、プロペラシャフト21を介して、動力源に連結される。
上記のように、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸1、第2駆動軸2、差動回転機構3、および、トルク入力部材4から構成されている。図1に示す実施形態では、差動装置Dは、車両の左右の駆動輪に対するデファレンシャル機構5(オープンデファレンシャル)を構成している。差動装置Dの主要な構成要素である差動回転機構3は、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)、第1ギヤ9(第1ピニオン18)、および、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の全部で4種類のギヤ、ならびに、キャリア11から構成されている。第1ギヤ9および第2ギヤ10は、それぞれ、入力ギヤ7および出力ギヤ8に噛み合いつつ、回転軸線AL周りに公転する。すなわち、第1ギヤ9および第2ギヤ10は、いずれも、遊星歯車機構のいわゆるプラネタリギヤとなっている。要するに、この発明の実施形態における差動装置Dは、キャリア11を共用した、実質的に、2組の遊星歯車機構、もしくは、2組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構から構成されている。図1に示す実施形態では、“リングギヤ”を用いない2組の遊星歯車機構によって構成されている。“サンギヤ”、“リングギヤ”、および、“ピニオン”の3つの回転要素から構成される通常の遊星歯車機構と比較して簡素な構成になっている。
この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸1と第2駆動軸2とが同方向に等速(同じ回転数)で回転する場合は、第1駆動軸1および第2駆動軸2と、差動回転機構3とが一体となって回転する。その場合、駆動トルクは、第1駆動軸1と第2駆動軸2とに等分配されて伝達される。それに対して、第1駆動軸1の回転数と第2駆動軸2の回転数とが異なる場合は、第1駆動軸1と第2駆動軸2とは、互いに逆方向に相対回転し、差動回転する。
そのために、差動装置Dでは、入力ギヤ7と第1ギヤ9との間のギヤ比と、出力ギヤ8と第2ギヤ10との間のギヤ比とを、それぞれ、互いに異ならせている。なお、この発明の実施形態においては、第1ギヤ9の歯数をz、第2ギヤ10の歯数をz、入力ギヤ7の歯数をz、出力ギヤ8の歯数をzとする。また、第1ギヤ9の歯数zに対する入力ギヤ7の歯数zの比率を、第1ギヤ9と入力ギヤ7との間のギヤ比(第1ギヤ比)uとし、第2ギヤ10の歯数zに対する出力ギヤ8の歯数zの比率を、第2ギヤ10と出力ギヤ8との間のギヤ比(第2ギヤ比)uとする。
例えば、図1に括弧内の数値で示すように、差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数zを“17”、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数zを“18”、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数zを“51”、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zを“27”として構成されている。この場合、第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、それぞれ、
=z/z=17/51≒0.333
=z/z=18/27≒0.666
となる。第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、互いに一致することはなく、異なっている。
上記のように構成された差動装置Dでは、トルク入力部材4(デフリングギヤ13)に入力された駆動トルクが、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)と出力ギヤ8(第2サンギヤ17)と分配されて伝達される。その際に、第1駆動軸1の回転数と第2駆動軸2の回転数とが等しい場合には、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とキャリア11とが一体に回転する。
具体的には、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)に駆動トルクが入力されると、第1ギヤ9(第1ピニオン18)および第2ギヤ10(第2ピニオン19)が回転する。その際、第1ギヤ9(第1ピニオン18)と入力ギヤ7(第1サンギヤ15)との間の第1ギヤ比uが、第2ギヤ10(第2ピニオン19)と出力ギヤ8(第2サンギヤ17)との間の第2ギヤ比uよりも小さいことにより、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)は、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)よりも遅く回転しようとする。反対に、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)は、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)よりも速く回転しようとする。そのため、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)と出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とが、相対的に、互いに逆方向に回転しようとする。すなわち、第1ギヤ9(第1ピニオン18)と入力ギヤ7(第1サンギヤ15)との噛み合い部、および、第2ギヤ10(第2ピニオン19)と出力ギヤ8(第2サンギヤ17)との噛み合い部に、互いに逆方向のトルクが作用する。但し、実際には、第1ギヤ9(第1ピニオン18)と第2ギヤ10(第2ピニオン19)とは一体に回転する。そのため、上記の各噛み合い部が互いに干渉する。その結果、差動装置Dの差動回転機構3全体が、実質的に係合状態となり、一体となって回転する。すなわち、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)、および、キャリア11が、全て一体となって回転する。したがって、第1駆動軸1および第2駆動軸2は、差動回転することなく、一体となって回転する。
これに対して、第1駆動軸1の回転数と第2駆動軸2の回転数との間に回転数差がある場合、すなわち、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とキャリア11とが差動回転する場合には、上記のような各噛み合い部の干渉による差動装置Dの実質的な係合状態が解消される。そのため、トルク入力部材4(デフリングギヤ13)から出力ギヤ8(第2サンギヤ17)に至る動力伝達経路、および、トルク入力部材4(デフリングギヤ13)からキャリア11に至る動力伝達経路では、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とキャリア11とを差動回転させつつ、それぞれ、駆動トルクを伝達する。その場合、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)とキャリア11とは、前述したような差動回転機構3を構成する複合遊星歯車機構のギヤ比(減速比)に応じて、差動回転する。
そして、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数z、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数z、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数z、および、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zに関して、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように、各歯数z,z,z,zが設定されている。上記の例と同様に、各歯数z,z,z,zが、図1の括弧内に示す数値である場合は、
1/(1-z/z×z/z)=1/{1-(51/17)×(18/27)
=-1
となっており、上記の関係式が成立している。
上記の関係式における“1/(1-z/z×z/z)”は、キャリア11の回転速度に対する入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転速度の割合の逆数であって、回転方向を加味した差動回転機構3(複合遊星歯車機構)の減速比である(減速比に負の符号が付く場合は、キャリア11の回転方向と入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転方向とが逆であることを意味する)。そのため、差動回転機構3の減速比が“-1”であることにより、第1駆動軸1と第2駆動軸2とが差動回転する際には、キャリア11は、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)および出力ギヤ8(第2サンギヤ17)に対して、逆の回転方向に、等しい回転数で回転する。すなわち、第1駆動軸1および第2駆動軸2は、互いに逆の回転方向に、等しい回転数で相対回転する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、第1駆動軸1と第2駆動軸2との間の差動回転を許容しつつ、トルク入力部材4(デフリングギヤ13)に入力される駆動トルクを、第1駆動軸1と第2駆動軸2とに等分配して伝達することができる。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dは、実質的に、2組の遊星歯車機構、または、複合遊星歯車機構によって主要部分が構成され、動力源から入力される駆動トルクを第1駆動軸1と第2駆動軸2とに分配して伝達する。それとともに、第1駆動軸1と第2駆動軸2との差動回転を可能にし、それら第1駆動軸1と第2駆動軸2との間の回転数差を吸収する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、コンパクトで、かつ、簡素なデファレンシャル機構5(オープンデファレンシャル)を構成することができる。
なお、この発明の実施形態における差動装置Dは、図1に示すように、入力ギヤ7および出力ギヤ8を、それぞれ、“外歯歯車”の第1サンギヤ15および第2サンギヤ17で構成する場合に、第2サンギヤ17の外径よりも、第1サンギヤ15の外径が大きくなるように、それら第1サンギヤ15および第2サンギヤ17の外径が設定される。そのため、入力要素であって、より大きな強度が必要になる第1サンギヤ15の径を大きくすることができる。その結果、第1サンギヤ15の強度を確保することができる。したがって、差動回転機構3の小型化設計が可能になり、ひいては、この発明の実施形態における差動装置Dの小型化を図ることができる。
また、この発明の実施形態における差動装置Dでは、第1サンギヤ15と第1ピニオン18との歯車対、または、第2サンギヤ17と第2ピニオン19との歯車対の少なくともいずれか一方の歯車対が、はすば歯車で形成されている。はすば歯車を用いることにより、歯車対にトルクが掛かる場合には、そのトルクに応じたスラスト力(回転軸線方向の力)が発生する。そのため、そのスラスト力を受けて歯車の端面で発生する摩擦摺動抵抗を利用して、差動装置Dの差動制限を行うことができる。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dに、いわゆるトルク感応式の差動制限機能を持たせることができる。
また、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数z、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数z、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数z、および、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zに関して、
-2<1/(1-z/z×z/z)<-1
の関係が成立するように、各歯数z,z,z,zを設定してもよい。例えば、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数zを“17”、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数zを“15”、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数zを“51”、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zを“18”とした場合は、
1/(1-z/z×z/z)=1/{1-(51/17)×(15/18)
=-1.5
となり、上記の関係式が成立する。従来の一般的な遊星歯車機構を用いて構成した差動回転機構の場合、設定可能な減速比の大きさ(絶対値)は、最小で概ね“3”程度になる。それに対して、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、上記の具体例のように、第1ギヤの歯数z、第2ギヤの歯数z、入力ギヤの歯数z、および、出力ギヤの歯数zを適宜調整して設定することにより、“1”から“2”程度の範囲でも減速比を設定することが可能である。そのため、トルク配分比の設定の自由度が高い差動装置Dを構成することができる。
図2から図13に、この発明を適用した差動装置Dの他の実施形態を示してある。そのなお、以下に図示して説明する差動装置Dにおいて、上述した図1、あるいは、既出の図面で示した差動装置Dと構成や機能が同じ部材もしくは部品等については、図1、あるいは、既出の図面で用いた参照符号と同じ参照符号を付けてある。
この発明の実施形態における差動装置Dは、上記のような差動回転機構3を差動回転させるための制御トルクを発生する所定のアクチュエータ(または、動力源)を組み合わせることにより、トルクベクタリングの機能を有するデファレンシャル機構(すなわち、トルクベクタリング装置)を構成できる。図2に示す差動装置Dは、上記の図1で示した差動装置Dに、“制御用アクチュエータ”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する、車両用のデファレンシャル機構30を構成している。
具体的には、図2に示す実施形態では、“制御用アクチュエータ”として制御用モータ31が設けられている。制御用モータ31は、前述した駆動トルクを発生する動力源とは異なる電気モータであり、第1駆動軸1と第2駆動軸2との間の差動状態を制御するための制御トルクを発生する。制御用モータ31は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。制御用モータ31は、回転軸線AL上に配置されている。すなわち、制御用モータ31と、第1駆動軸1および第2駆動軸2ならびに差動回転機構3とは、互いに同軸上に配置されている。
制御用モータ31は、ロータ31aの回転軸、すなわち、上記の制御トルクを出力する制御トルク出力軸31bを有している。制御トルク出力軸31bは、差動回転機構3に対して、動力伝達可能に連結されている。図2に示す差動装置Dでは、制御用モータ31と差動回転機構3および第2駆動軸2との間に、制御用減速機構32が設けられている。すなわち、制御用減速機構32を介して、制御用モータ31と差動回転機構3および第2駆動軸2ととが連結されている。
制御用減速機構32は、回転軸線AL上に配置されている。制御用減速機構32は、内接式遊星歯車機構をベースにして構成されている。具体的には、制御用減速機構32は、サンギヤ32a、プラネタリギヤ32b、公転支持キャリア32c、および、出力プレート32dを有している。
サンギヤ32aは、“外歯歯車”であり、制御用減速機構32(内接式遊星歯車機構)の反力要素として、トルク入力部材4を介して、差動回転機構3に連結されている。図2に示す実施形態では、デフケース12およびデフリングギヤ13(トルク入力部材4)を介して、サンギヤ32aと差動回転機構3の入力ギヤ7(第1サンギヤ15)とが連結されている。サンギヤ32aと、デフリングギヤ13(トルク入力部材4)および入力ギヤ7(第1サンギヤ15)とは一体に回転する。
プラネタリギヤ32bは、“内歯歯車”のリングギヤであり、サンギヤ32aに噛み合いつつ、サンギヤ32aの周り、すなわち、回転軸線AL周りに公転する。プラネタリギヤ32bは、制御用減速機構32(内接式遊星歯車機構)の出力要素として、後述する出力プレート32dにトルクを伝達する。
公転支持キャリア32cは、プラネタリギヤ32bの公転軌道に応じて、回転軸線ALに対して偏心した偏心フランジ部32eを有している。公転支持キャリア32cは、偏心フランジ部32eで、軸受33を介して、プラネタリギヤ32bを支持している。それにより、公転支持キャリア32cは、プラネタリギヤ32bの公転運動を支持している。それとともに、減速公転支持キャリア32cは、制御用減速機構32(内接式遊星歯車機構)の入力要素として、制御用モータ31の制御トルク出力軸31bに連結されている。公転支持キャリア32cと制御トルク出力軸31bとは一体に回転し、公転支持キャリア32cに制御用モータ31から制御トルクが入力される。
出力プレート32dは、第2駆動軸2に連結されている。出力プレート32dと第2駆動軸2とは一体に回転する。出力プレート32dは、プラネタリギヤ32bに取り付けられた反力ピン32f、および、出力プレート32dに形成された反力穴32gを用いて、プラネタリギヤ32bの公転運動を第2駆動軸2の回転運動に変換する。そして、出力プレート32dは、プラネタリギヤ32bと第2駆動軸2との間でトルクを伝達する。
図2に示す実施形態では、制御用減速機構32のサンギヤ32aおよびプラネタリギヤ32bが、いずれも、サイクロイド歯形の歯車(すなわち、“サイクロイド歯車”)で形成されている。そして、制御用減速機構32は、図2に括弧内の数値で示すように、サンギヤ32aの歯数を“30”、プラネタリギヤ32bの歯数を“31”として構成されている。サイクロイド歯車を用いることにより、サンギヤ32aとプラネタリギヤ32bとの歯数差“1”を実現している。サンギヤ32aとプラネタリギヤ32bとの歯数差が“1”であることにより、サンギヤ32aとプラネタリギヤ32bとから構成される内接式遊星歯車機構の減速比は、プラネタリギヤ32bの歯数と等しくなる。したがって、制御用減速機構32の減速比は、“30”となる。従来の一般的な遊星歯車機構で実現可能な減速比が、概ね“4”から“10”程度であることと比較して、相対的に、大きな減速比が得られている。
このように、この図2に示すデファレンシャル機構30は、差動回転機構3と制御用モータ31とを組み合わせて、“トルクベクタリング装置”を構成できる。図2に示す実施形態では、制御用モータ31が出力する制御トルクを、制御用減速機構32で増幅して、第2駆動軸2に伝達することができる。第2駆動軸2に伝達された制御トルクは、差動回転機構3の作用により、第2駆動軸2を回転させるとともに、第1駆動軸1を第2駆動軸2と逆の回転方向へ回転させる。すなわち、第1駆動軸1および第2駆動軸2を互いに反転させる。したがって、制御用モータ31の制御トルクを制御することにより、動力源から第1駆動軸1および第2駆動軸2へ伝達する駆動トルクの配分または分配率を積極的に制御することができる。すなわち、第1駆動軸1および第2駆動軸2にそれぞれ連結される左右の駆動輪に対するトルクベクタリングを実行することができる。
また、図2に示すデファレンシャル機構30は、上記のように、“内接式遊星歯車機構”から構成される制御用減速機構32を備えており、制御用モータ31と差動回転機構3
との間で相対的に大きな減速比を設定できる。そのため、相対的に大きな増幅率で制御用モータ31の制御トルクを増幅することができ、その分、制御用モータ31の小型化を図ることができる。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、トルクベクタリングの機能を有する、コンパクトで、かつ、簡素なデファレンシャル機構30を構成することができる。
図3に示す差動装置Dは、上記の図1で示した差動装置Dに、“制御用アクチュエータ”を組み合わせ、トルクベクタリング機能を有する、車両用のデファレンシャル機構を構成している。それとともに、この図3に示す差動装置Dは、動力源と共に、トルクベクタリング機能を有する動力ユニット40を構成している。
この図3に示す差動装置Dは、図2で示したデファレンシャル機構30と同様に、“制御用アクチュエータ”として制御用モータ31を備えている。また、図3に示す差動装置Dでは、制御用モータ31と差動回転機構3および第2駆動軸2との間に、制御用減速機構41が設けられている。すなわち、制御用減速機構41を介して、制御用モータ31と差動回転機構3および第2駆動軸2とが連結されている。
制御用減速機構41は、回転軸線AL上に配置されている。制御用減速機構41は、制御用モータ31が出力する制御トルクを増幅して第2回転軸2に伝達する。制御用減速機構41は、第1サンギヤ41a、第2サンギヤ41b、第1ピニオン41c、第2ピニオン41d、および、キャリア41eを有する一種の“複合遊星歯車機構“から構成されている。
第1サンギヤ41aは、回転軸線AL上に配置されている。第1サンギヤ41aは、“外歯歯車”であり、中空形状のサンギヤ軸41fの一方(図3の右側)の端部に取り付けられている。第1サンギヤ41aとサンギヤ軸41fとは一体に回転する。サンギヤ軸41fは、第2駆動軸2の外周部分に、第2駆動軸2と相対回転可能に配置されている。サンギヤ軸41fの他方(図3の左側)の端部は、差動回転機構3のデフケース12に連結されている。サンギヤ軸41fとデフケース12とは一体に回転する。
第2サンギヤ41bは、回転軸線AL上に配置されている。第2サンギヤ41bは、“外歯歯車”であり、第2駆動軸2の外周部分に取り付けられている。第2サンギヤ41bと第2駆動軸2とは一体に回転する。また、第1サンギヤ41aと第2サンギヤ41bとは互いに相対回転する。
第1ピニオン41cは、第1サンギヤ41aよりも小径の“外歯歯車”であり、第1サンギヤ41aと噛み合っている。第2ピニオン41dは、第2サンギヤ41bよりも小径の“外歯歯車”であり、第2サンギヤ41bと噛み合っている。第1ピニオン41cと第2ピニオン41dとは一体に回転する。後述するように、第1ピニオン41cおよび第2ピニオン41dは、キャリア41eによって、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持されている。したがって、第1ピニオン41cと第2ピニオン41dとは、自転方向に一体に回転する。
キャリア41eは、回転軸線AL上に配置されている。キャリア41eは、軸受42および軸受43を介して、サンギヤ軸41fおよびケース6に支持されている。また、キャリア41eは、軸受44を介して、制御用モータ31の制御トルク出力軸31bに支持されている。したがって、キャリア41eとサンギヤ軸41fおよび制御トルク出力軸31bとは、それぞれ、互いに相対回転する。キャリア41eは、第1ピニオン41cおよび第2ピニオン41dを、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持している。そして、キャリア41eのピニオン軸41gに、後述する減速遊星歯車機構45を介して、制御用モータ31の制御トルクが入力される。具体的には、第1ピニオン41cおよび第2ピニオン41dは、いずれも、キャリア41eのピニオン軸41gに支持されている。
制御用減速機構41は、制御用モータ31が出力する制御トルクを増幅するためのものであり、できるだけ大きな“減速比”を設定可能なことが好ましい。そのために、この制御用減速機構41は、第1サンギヤ41aおよび第1ピニオン41cによるギヤ対のギヤ比u11と、第2サンギヤ41bおよび第2ピニオン41dによるギヤ対のギヤ比u12とを互いに異ならせている。それにより、制御用減速機構41は、キャリア41eの回転数に対して、第2サンギヤ41bの回転数が減少するように構成されている。
例えば、図3に示す実施形態では、図中に括弧内の数値で示すように、第1ピニオン41cの歯数が“17”であり、第2ピニオン41dの歯数が“18”であり、第1サンギヤ41aの歯数が“40”であり、第2サンギヤ41bの歯数が“39”となっている。この場合、ギヤ比u11は、
11=17/40=0.425
となる。同様に、ギヤ比u12は、
12=18/39≒0.462
となる。このように、各サンギヤ41a,41bの歯数を互いに異ならせ、また、各ピニオン41c,41dの歯数を互いに異ならせていることにより、ギヤ比u11とギヤ比u12とが互いに異なっている。
そして、図3に示す実施形態では、制御用減速機構41の減速比Rは、
R=|1/{1-(40/17)×(18/39)}|≒12
となる。従来の一般的な遊星歯車機構で実現可能な減速比が、概ね4から10程度であることと比較して、相対的に、大きな減速比を得ることができる。なお、減速比Rは、図3の括弧内に“R=12”と表示してある。
このように、制御用減速機構41は、制御用モータ31の制御トルク出力軸31bの回転数を減速して、制御トルクを増幅する。制御用減速機構41は、一種の複合遊星歯車機構によって構成され、一般的な遊星歯車機構を用いた減速機構と比較して、相対的に大きな減速比を設定できる。そのため、制御用減速機構41の大きな減速作用、すなわち、制御用モータ31の制御トルクに対する大きなトルク増幅作用により、制御用モータ31の小型化および軽量化を図ることができる。したがって、差動装置Dの体格を小型化することができ、ひいては、差動装置Dの車両への搭載性を向上させることができる。
更に、この発明の実施形態における差動装置Dは、上記のように、トルクベクタリングのための制御用モータ31を設ける場合に、その制御用モータ31の連れ回りを抑制するための機構を備えている。
前述したように、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸1と第2駆動軸2とが同方向に等速で回転する場合、差動装置D(具体的には、差動回転機構3)が一体になって連れ回りする。その場合に、仮に、制御用モータ31も一緒に連れ回りしてしまうと、差動装置Dの動力伝達効率の低下を招いてしまう可能性がある。そのため、この図3に示す差動装置Dには、上記のような制御用モータ31の連れ回りを回避または抑制するために、減速遊星歯車機構45、および、増速遊星歯車機構46が設けられている。
減速遊星歯車機構45は、制御用モータ31と、制御用減速機構41のキャリア41eとの間に配置されており、制御用モータ31が出力する制御トルクを増幅してキャリア41eに伝達する。また、減速遊星歯車機構45は、デフリングギヤ13、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2が一体となって回転する際に、制御用モータ31の制御トルク出力軸31bの回転数に対してキャリア41eの回転数を減少させる減速機構として機能する。
また、減速遊星歯車機構45は、第1駆動軸1および第2駆動軸2と同軸上、すなわち、回転軸線AL上に配置されている。減速遊星歯車機構45は、シングルピニオン型の遊星歯車機構から構成されており、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを有している。この発明の実施形態では、他の遊星歯車機構の各回転要素と区別するために、減速遊星歯車機構45のサンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを、それぞれ、減速サンギヤ45a、減速リングギヤ45b、および、減速キャリア45cと呼称する。
減速サンギヤ45aは、中空形状の回転軸の外周部分に形成されており、ケース6に回転可能に支持されている。減速サンギヤ45aは、制御用モータ31の制御トルク出力軸31bに連結されている。減速サンギヤ45aと制御トルク出力軸31bとは一体に回転する。
減速リングギヤ45bは、減速遊星歯車機構45のプラネタリギヤ45dに噛み合う“内歯歯車”であり、ケース6に回転可能に支持されている。減速リングギヤ45bは、後述する増速遊星歯車機構46の増速リングギヤ46bに連結されている。減速リングギヤ45bと増速リングギヤ46bとは一体に回転する。
減速キャリア45cは、プラネタリギヤ45dを自転かつ公転可能に支持している。減速キャリア45cは、制御用減速機構41のキャリア41eと兼用されており、それら減速キャリア45cとキャリア41eとは一体に回転する。後述するように、減速キャリア45cは、デフリングギヤ13、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2が一体となって回転する際に、減速リングギヤ45bの回転数に対して回転数が減少する。
したがって、減速遊星歯車機構45は、制御トルク出力軸31bから制御トルクが伝達されて減速サンギヤ45aが回転する場合、減速リングギヤ45bが反力要素となり、減速サンギヤ45aの回転数に対して減速キャリア45cの回転数が減少する。すなわち、減速遊星歯車機構45は、制御用モータ31の減速ギヤ機構として機能する。したがって、減速遊星歯車機構45は、制御用モータ31とキャリア41eとの間で、制御用モータ31が出力する制御トルクを増幅して、キャリア41eに伝達する。
図3に示す差動装置Dでは、図中に括弧内の数値で示すように、減速遊星歯車機構45における減速サンギヤ45aの歯数が“24”、減速リングギヤ45bの歯数が“60”、プラネタリギヤ45dの歯数が“18”となっている。そのため、この減速遊星歯車機構45の減速比は“3.5”となる。したがって、この減速遊星歯車機構45の減速比を加味した、制御用減速機構41の実質的な減速比R’は、前述した制御用減速機構41の減速比Rが“12”であることから、
R’=12×3.5=42
となる。減速遊星歯車機構45の減速機能により、より一層大きな減速比R’が得られている。
一方、増速遊星歯車機構46は、第1駆動軸1および第2駆動軸2と同軸上、すなわち、回転軸線AL上に配置されている。増速遊星歯車機構46は、シングルピニオン型の遊星歯車機構から構成されており、サンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを有している。この発明の実施形態では、他の遊星歯車機構の各回転要素と区別するために、増速遊星歯車機構46のサンギヤ、リングギヤ、および、キャリアを、それぞれ、増速サンギヤ46a、増速リングギヤ46b、および、増速キャリア46cと呼称する。
増速サンギヤ46aは、中空形状の軸部材の外周部分に形成されており、回転不可能に固定されている。例えば、ケース6と一体に形成されたフランジ部分(図示せず)に取り付けられている。
増速リングギヤ46bは、増速遊星歯車機構46のプラネタリギヤ46dに噛み合う“内歯歯車”であり、減速遊星歯車機構45の減速リングギヤ45bと共に、ケース6に回転可能に支持されている。増速リングギヤ46bは、減速リングギヤ45bに連結されている。あるいは、増速リングギヤ46bは、減速リングギヤ45bと一体に形成されている。増速リングギヤ46bと減速リングギヤ45bとは一体に回転する。増速リングギヤ46bは、増速キャリア46cが回転する際に、増速キャリア46cの回転数に対して回転数が増大する。
増速キャリア46cは、プラネタリギヤ46dを自転かつ公転可能に支持している。増速キャリア46cは、デフリングギヤ13、差動回転機構3の第1サンギヤ15、および、制御用減速機構41の第1サンギヤ41aに連結されている。増速キャリア46cは、それらデフリングギヤ13、第1サンギヤ15、および、第1サンギヤ41aと一体に回転する。
したがって、増速遊星歯車機構46は、デフリングギヤ13から駆動トルクが伝達されて増速キャリア46cが回転する場合、増速サンギヤ46aが反力要素となり、増速キャリア46cの回転数に対して増速リングギヤ46bの回転数を増大させる増速機構として機能する。
図3に示す差動装置Dでは、図中に括弧内の数値で示すように、増速遊星歯車機構46における増速サンギヤ46aの歯数が“24”、増速リングギヤ46bの歯数が“60”、プラネタリギヤ46dの歯数が“18”となっている。すなわち、増速サンギヤ46aの歯数、増速リングギヤ46bの歯数、および、プラネタリギヤ46dの歯数は、それぞれ、上記の減速遊星歯車機構45おける減速サンギヤ45aの歯数、減速リングギヤ45bの歯数、および、プラネタリギヤ45dの歯数と等しい。したがって、増速遊星歯車機構46と、減速遊星歯車機構45とは、ギヤ比(または、速度伝達比、速度比)が互いに等しくなっている。
この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸1と第2駆動軸2とが同方向に等速で回転する場合には、差動装置Dの全体が一体となって連れ回りする。それに伴い、増速遊星歯車機構46の増速キャリア46cと減速遊星歯車機構45の減速キャリア45cとは、同方向に等速で回転する。その場合、増速遊星歯車機構46は、増速サンギヤ46aの回転を止めた状態で、増速キャリア46cの回転数に対して増速リングギヤ46bの回転数を増大させる増速機構として機能する。一方、減速遊星歯車機構45は、減速リングギヤ45bの回転数に対して減速キャリア45cの回転数を減少させる減速機構として機能する。増速キャリア46cの回転数および減速キャリア45cの回転数は互いに等しい。また、増速リングギヤ46bと減速リングギヤ45bとが連結されていることから、それら増速リングギヤ46bの回転数および減速リングギヤ45bの回転数も互いに等しい。そのため、増速遊星歯車機構46の増速比の絶対値と、減速遊星歯車機構45の減速比の絶対値とが等しくなる。この場合、増速サンギヤ46aの回転数が“0”であることから、減速遊星歯車機構45では、減速遊星歯車機構45のギヤ比に応じて、減速リングギヤ45bの回転数に対して減速サンギヤ45aの回転数が“0”または“0”近傍の回転数に減少する。図3に示す差動装置Dでは、増速遊星歯車機構46のギヤ比と減速遊星歯車機構45のギヤ比とが等しいので、減速サンギヤ45aの回転数は“0”になる。したがって、上記のように第1駆動軸1と第2駆動軸2とが同方向に等速で回転し、差動装置Dが一体となって連れ回りする場合に、減速サンギヤ45aに連結している制御用モータ31の制御トルク出力軸31bは、回転数が“0”になる。すなわち、制御用モータ31の連れ回りが抑制される。
したがって、この図3に示す差動装置Dによれば、制御トルクを出力する制御用モータ31の連れ回りを抑制して、動力ユニット40の動力伝達効率を向上させることができる。ひいては、動力ユニット40を搭載する車両のエネルギ効率を向上させることができる。また、例えば、車両が直進走行している状態で急加速または急減速する場合に、制御用モータ31の連れ回りが抑制されることから、制御用モータ31の慣性トルクの影響を排除することができる。そのため、例えば、制御用モータ31が連れ回る場合の慣性トルクを相殺または減殺するトルクの制御を別途実行しなくともよく、その分、制御用モータ31を制御する装置の負荷を軽減できる。ひいては、この動力ユニット40および制御用モータ31によるトルクベクタリング制御の制御性を向上させることができる。
そして、この図3に示す差動装置Dでは、動力源として、駆動用モータ47、および、ブレーキ機構48が設けられている。具体的には、動力軸49の一方(図3の右側)の端部に、駆動用モータ47の出力軸47aが連結されている。駆動用モータ47は、車両を加速する駆動トルク、または、車両を制動する回生トルクを発生する。駆動用モータ47は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。動力軸49の他方(図3の左側)の端部には、ブレーキ機構48の回転軸48aが連結されている。ブレーキ機構48は、いわゆる負の駆動トルクとして制動トルクを発生する。ブレーキ機構48は、例えば、通電されることにより発生する磁気吸引力を利用して所定の回転部材を制動する励磁作動型の電磁ブレーキ、あるいは、電動モータによって駆動される送りねじ機構を用いて摩擦制動力を発生させる電動ブレーキ、あるいは、モータで発電する際に発生する抵抗力を利用して所定の回転部材を制動する回生ブレーキなどによって構成されている。したがって、この図3に示す差動装置Dでは、動力源として、ブレーキ機能付きモータが、デファレンシャル機構に組み付けられ、ユニット化されている。
動力軸49の中央部分には、ピニオン50が取り付けられている。ピニオン50と動力軸49とは一体に回転する。ピニオン50は、カウンタギヤ51と噛み合っている。カウンタギヤ51は、ケース6に回転可能に支持されている。それとともに、カウンタギヤ51は、トルク入力部材4であるデフリングギヤ52と噛み合っている。デフリングギヤ52は、デフケース12の外周部分に形成されている。デフケース12とデフリングギヤ52とは一体に回転する。したがって、デフリングギヤ52と、差動回転機構3の第1サンギヤ15、および、制御用減速機構41の第1サンギヤ41aとは一体に回転する。
上記のカウンタギヤ51は、ピニオン50よりも径が大きく、歯数が多い。そのため、ピニオン50、および、カウンタギヤ51による歯車対は、ピニオン50の回転数に対して、デフリングギヤ52すなわちトルク入力部材4の回転数を減少させる減速歯車機構を形成している。したがって、動力軸49に入力される動力源(図3に示す例では、駆動用モータ47、および、ブレーキ機構48)の駆動トルクは、上記のような減速歯車機構で増幅されて、差動装置Dに伝達される。
このように、駆動用モータ47およびブレーキ機構48を、共に、この発明の実施形態における差動装置Dと一体に組み付けることにより、トルクベクタリングの機能を有する動力ユニット40を構成できる。なお、この発明の実施形態における差動装置Dは、動力源として、駆動用モータ47だけを組み付けた構成であってもよい。その場合、トルクベクタリングの機能を有するモータ駆動ユニット(図示せず)を構成できる。あるいは、動力源として、ブレーキ機構48だけを組み付けた構成であってもよい。その場合、トルクベクタリングの機能を有するブレーキユニット(図示せず)を構成できる。
図4に示す差動装置Dは、四輪駆動車両に搭載することを想定し、いわゆるセンターデファレンシャル機構60を構成している。すなわち、この図4に示す差動装置Dは、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2が、それぞれ、同軸上で、車両(図示せず)の全長方向(図4の左右方向)の前後に対向して配置される。
この図4に示す差動装置Dは、動力源として駆動用モータ61を備えている。駆動用モータ61は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。駆動用モータ61は、第1駆動軸1および第2駆動軸2と同軸上、すなわち、回転軸線AL上に、一体的に配置されている。駆動用モータ61は、第1駆動軸1および第2駆動軸2を駆動または制動する駆動トルクを出力する。
駆動用モータ61は、ロータ61a、および、ロータ61aを回転可能に支持するロータ軸61bを有している。ロータ軸61bは、ケース62に回転可能に支持されている。なお、ケース62は、駆動用モータ61のケース、差動装置Dのケース、および、制御用モータ31のケースを全て兼ねている。ロータ軸61bは、中空軸になっており、その中空部分に、第1駆動軸1が配置されている。ロータ軸61bと第1駆動軸1とは、互いに相対回転する。ロータ軸61bは、減速ギヤ機構63を介して、差動回転機構3のトルク入力部材4に連結されている。なお、この図4に示す実施形態では、差動回転機構3のデフケース64が、トルク入力部材4に相当している。デフケース64は、入力ギヤ7すなわち差動回転機構3の第1サンギヤ15、および、制御用減速機構41の第1サンギヤ41aと一体に回転する。
減速ギヤ機構63は、駆動用モータ61が出力する駆動トルクを増幅して、差動回転機構3のトルク入力部材4、すなわち、デフケース64に伝達する。減速ギヤ機構63は、サンギヤ63a、リングギヤ63b、および、キャリア63cを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構から構成されている。
サンギヤ63aは、中空形状の回転軸の外周部分に形成されて、駆動用モータ61のロータ軸61bに連結されている。例えば、サンギヤ63aが一体に形成された中空軸とロータ軸61bとが連結されている。あるいは、ロータ軸61bの先端部分に、サンギヤ63aが一体に形成されている。したがって、サンギヤ63aとロータ軸61bとは一体に回転する。リングギヤ63bは、減速ギヤ機構63を構成する遊星歯車機構のプラネタリギヤ63dに噛み合う“内歯歯車”である。リングギヤ63bは、ケース62の内壁部分に、回転不可能に固定されている。キャリア63cは、プラネタリギヤ63dを自転かつ公転可能に支持している。キャリア63cは、デフケース64に連結されている。キャリア63cとデフケース64とは一体に回転する。
減速ギヤ機構63は、駆動用モータ61が出力する動力トルクがサンギヤ63aに伝達されると、リングギヤ63bが反力要素となり、サンギヤ63aの回転数に対してデフケース64に連結されたキャリア63cの回転数が減少する。すなわち、減速ギヤ機構63は、駆動用モータ61が出力した動力トルクを増幅して、差動回転機構3のトルク入力部材4へ伝達する。したがって、減速ギヤ機構63によって、車両の終減速装置(ファイナルギヤ)が構成されている。
このように、この図4に示す差動装置Dを用いて、動力源として駆動用モータ61を同軸上に一体に内蔵したセンターデファレンシャル機構60を構成することができる。そして、この図4に示す一軸構造のセンターデファレンシャル機構60を、動力ユニットとして、四輪駆動車両に搭載できる。すなわち、この発明の実施形態における差動装置Dを用いて、センターデファレンシャル機構60の機能とトルクベクタリングの機能とを兼ね備えた、コンパクトな動力ユニットを構成することができる。
なお、この発明の実施形態における差動装置Dでは、上述した制御用モータ31の他に、制御トルクとして、差動装置Dのトルク入力部材4を制動するトルクを発生するブレーキ機構を用いてもよい。例えば、図5に示すように、制動トルクを発生するブレーキ機構として、コイル71に通電されることにより発生する磁気吸引力を利用して、差動装置Dの入力回転要素を制動する励磁作動型の電磁ブレーキ
70を用いてもよい。あるいは、図6に示すように、電気モータ81によって駆動される送りねじ機構82を用いて摩擦制動力を発生させる電動ブレーキ80などを用いてもよい。
図7に示す差動装置Dは、左右の駆動輪に駆動トルクを出力する動力源として車両に搭載することを想定し、いわゆる一軸構造の動力ユニット90を構成している。すなわち、この図7に示す差動装置Dは、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2が、それぞれ、同軸上で、車両の車幅方向(図7の左右方向)の左右に対向して配置される。
動力ユニット90は、動力源として駆動用モータ91を備えている。駆動用モータ91は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。駆動用モータ91は、第1駆動軸1および第2駆動軸2と同軸上、すなわち、回転軸線AL上に、一体的に配置されている。駆動用モータ91は、第1駆動軸1および第2駆動軸2を駆動または制動する駆動トルクを出力する。
また、駆動用モータ91は、ロータ91a、および、ロータ91aを回転可能に支持するロータ軸91bを有している。ロータ軸91bは、ケース92に回転可能に支持されている。なお、ケース92は、駆動用モータ91のケース、差動装置Dのケース、ならびに、後述する第1減速機構93および第2減速機構94のケースを全て兼ねている。ロータ軸91bは、中空軸になっており、その中空部分に、第1駆動軸1が配置されている。ロータ軸91bと第1駆動軸1とは、互いに相対回転する。ロータ軸91bは、差動回転機構3のトルク入力部材4に連結されている。なお、この図7に示す実施形態では、差動回転機構3における入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転軸7aが、トルク入力部材4に相当している。したがって、ロータ軸91bと第1サンギヤ15とは一体に回転する。
更に、この図7に示す差動装置Dは、第1減速機構93、および、第2減速機構94を備えている。第1減速機構93は、回転軸線AL上で、第1駆動軸1と、車幅方向の左右のいずれか一方の駆動輪(図示せず)に連結される車軸との間に配置されている。図7に示す実施形態では、第1減速機構93は、第1駆動軸1と、車幅方向の左側(図7の左側)の駆動輪に連結される第1車軸95との間に配置されている。同様に、第2減速機構94は、回転軸線AL上で、第2駆動軸2と、車幅方向の左右の他方の駆動輪(図示せず)に連結される車軸との間に配置されている。図7に示す実施形態では、第2減速機構94は、第2駆動軸2と、車幅方向の右側(図7の右側)の駆動輪に連結される第2車軸96との間に配置されている。したがって、差動回転機構3、駆動用モータ91、第1減速機構93、および、第2減速機構94は、いずれも、回転軸線AL上に配置されている。
第1減速機構93は、第1駆動軸1のトルクを増幅して第1車軸95に伝達する。第1減速機構93は、サンギヤ93a、リングギヤ93b、および、キャリア93cを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構から構成されている。サンギヤ93aは、第1駆動軸1の先端であって、第1駆動軸1の出力ギヤ8(第2サンギヤ17)が形成されている側と反対の端部(図7の左側の端部)に形成されている。サンギヤ93aと第1駆動軸1とは一体に回転する。リングギヤ93bは、第1減速機構93を構成する遊星歯車機構のプラネタリギヤ93dに噛み合う“内歯歯車”である。リングギヤ93bは、ケース92の内壁部分に、回転不可能に固定されている。キャリア93cは、プラネタリギヤ93dを自転かつ公転可能に支持している。キャリア93cは、第1車軸95に連結されている。キャリア93cと第1車軸95とは一体に回転する。
したがって、第1減速機構93は、第1駆動軸1のトルクがサンギヤ93aに伝達されると、リングギヤ93bが反力要素となり、サンギヤ93aの回転数に対して第1車軸95に連結されたキャリア93cの回転数が減少する。すなわち、第1減速機構93は、第1駆動軸1のトルクを増幅して、第1車軸95および駆動輪へ伝達する。
一方、第2減速機構94は、第2駆動軸2のトルクを増幅して第2車軸96に伝達する。第2減速機構94は、サンギヤ94a、リングギヤ94b、および、キャリア94cを有するシングルピニオン型の遊星歯車機構から構成されている。サンギヤ94aは、第2駆動軸2の先端であって、第2駆動軸2のキャリア11が形成されている側と反対の端部(図7の右側の端部)に形成されている。サンギヤ94aと第2駆動軸2とは一体に回転する。リングギヤ94bは、第2減速機構94を構成する遊星歯車機構のプラネタリギヤ94dに噛み合う“内歯歯車”である。リングギヤ94bは、ケース92の内壁部分に、回転不可能に固定されている。キャリア94cは、プラネタリギヤ94dを自転かつ公転可能に支持している。キャリア94cは、第2車軸96に連結されている。キャリア94cと第2車軸96とは一体に回転する。
したがって、第2減速機構94は、第2駆動軸2のトルクがサンギヤ94aに伝達されると、リングギヤ94bが反力要素となり、サンギヤ94aの回転数に対して第2車軸96に連結されたキャリア94cの回転数が減少する。すなわち、第2減速機構94は、第2駆動軸2のトルクを増幅して、第2車軸96および駆動輪へ伝達する。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dは、駆動用モータ91、ならびに、第1減速機構93および第2減速機構94と組み合わせて、車両の駆動力源となる動力ユニットを構成できる。差動装置D、駆動用モータ91、第1減速機構93、および、第2減速機構94は、全て、同一の回転軸線AL上に配置される。そのため、この発明の実施形態における差動装置Dを組み込んだ、一軸構造の動力ユニットが構成される。その際に、差動装置Dは、各減速機構93,94の上流側に配置される。すなわち、差動装置Dは、駆動用モータ91と、第1減速機構93および第2減速機構94との間に配置される。その結果、駆動用モータ91には、第1減速機構93および第2減速機構94で増幅される前の駆動トルクが作用する。そのため、差動装置Dに掛かる負荷を抑制し、その分、差動装置Dの大型化を抑制できる。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、コンパクトで、かつ、簡素な、一軸構造の動力ユニット90を構成することができる。
図8に示す差動装置Dは、上記の図7で示した動力ユニット90と同様に、一軸構造の動力ユニット100を構成している。この動力ユニット100では、“中空ロータの駆動用モータ”を用いて、回転軸線AL方向における体格の小型化を図っている。この図8に示す差動装置Dは、第1駆動軸1、および、第2駆動軸2が、それぞれ、同軸上で、車両の車幅方向(図8の左右方向)の左右に対向して配置される。
動力ユニット100は、動力源として駆動用モータ101を備えている。また、第1減速機構93、および、第2減速機構94を備えている。この動力ユニット100においても、上記の図7で示した動力ユニット90と同様に、差動回転機構3、駆動用モータ101、第1減速機構93、および、第2減速機構94は、いずれも、回転軸線AL上に配置されている。
駆動用モータ101は、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。特に、駆動用モータ101は、後述するような中空構造のロータ101aを用いるため、ロータ101aの鉄心を省いたいわゆるコアレスモータを採用してもよい。駆動用モータ101は、ロータ101a、および、ロータ101aを回転可能に支持するロータ軸101bを有している。
ロータ101aは、中空構造になっており、中空部分に空間を有している。そして、ロータ101aの中空部分に、差動回転機構3が配置されている。すなわち、駆動用モータ101の中空構造のロータ101aに、差動回転機構3が内蔵されている。
ロータ軸101bは、ケース92に回転可能に支持されている。ロータ軸91bは、中空軸になっており、その中空部分に、第1駆動軸1および第2駆動軸2が配置されている。ロータ軸101bと第1駆動軸1および第2駆動軸2とは、互いに相対回転する。ロータ軸101bは、差動回転機構3のトルク入力部材4に連結されている。なお、この図8に示す実施形態では、差動回転機構3における入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転軸7aが、トルク入力部材4に相当している。したがって、ロータ軸101bと第1サンギヤ15とは一体に回転する。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dでは、中空構造のロータ101aを有する駆動用モータ101が用いられる。そして、そのロータ101aの中空部分に、差動回転機構3が配置される。すなわち、差動回転機構3が、駆動用モータ101のロータ101aに内蔵される。そのため、例えば、前述の図7で示した動力ユニット90のように、駆動用モータ91と差動回転機構3とを、回転軸線AL方向に直列に配置した構成と比較して、回転軸線AL方向の全長を短縮することができる。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、回転軸線AL方向の全長を短縮した、より一層、コンパクトで、かつ、簡素な、一軸構造の動力ユニット100を構成することができる。
図9に示す差動装置Dは、“デフケース”を省いて簡素化した差動回転機構111を用いて、車両用のデファレンシャル機構110(オープンデファレンシャル)を構成している。
差動回転機構111は、上述した差動回転機構3のデフケース12を省いた構成になっている。そのため、差動回転機構111では、入力プレート112が設けられている。入力プレート112は、フランジ状の回転部材であり、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転軸7aの外周部分に取り付けられている。入力プレート112と回転軸7aとは一体に回転する。そして、入力プレート112の外周部分に、デフリングギヤ13が取り付けられている。入力プレート112とデフリングギヤ13とは一体に回転する。したがって、この図9に示す実施形態では、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の回転軸7aは、入力プレート112を介して、デフリングギヤ13、すなわち、トルク入力部材4に連結されている。
この図9に示す差動装置Dにおいても、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)と第1ギヤ9(第1ピニオン18)との間の第1ギヤ比uと、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)と第2ギヤ10(第2ピニオン19)との間の第2ギヤ比uとを、それぞれ、互いに異ならせてある。
例えば、図9に括弧内の数値で示すように、差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数zを“4”、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数zを“6”、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数zを“8”、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zを“6”として構成されている。この場合、第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、それぞれ、
=z/z=4/8=0.5
=z/z=6/6=1.0
となる。第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、互いに一致することはなく、異なっている。
そして、この図9に示す差動装置Dにおいても、第1ギヤ9(第1ピニオン18)の歯数z、第2ギヤ10(第2ピニオン19)の歯数z、入力ギヤ7(第1サンギヤ15)の歯数z、および、出力ギヤ8(第2サンギヤ17)の歯数zに関して、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように、各歯数z,z,z,zが設定されている。上記の例と同様に、各歯数z,z,z,zが、図9の括弧内に示す数値である場合は、
1/(1-z/z×z/z)=1/{1-(8/4)×(6/6)
=-1
となっており、上記の関係式が成立している。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dは、“デフケース”を省いて簡素化した差動回転機構111を組み込んで、デファレンシャル機構110を構成することができる。例えば、差動装置Dに掛かる負荷が小さい場合に、上記のように簡素化した差動回転機構111を採用して、より一層、コンパクトで、かつ、簡素な、デファレンシャル機構110を構成することができる。
図10に示す差動装置Dは、“リングギヤ”および“ピニオン(プラネタリギヤ)”から構成される2組の遊星歯車機構を用いて、車両用のデファレンシャル機構120(オープンデファレンシャル)を構成している。この図10に示す差動装置Dは、第1駆動軸121および第2駆動軸122の2本の主回転軸、差動回転機構123、ならびに、トルク入力部材124を備えている。
第1駆動軸121、および、第2駆動軸122は、互いに同軸上に対向して配置され、互いに相対回転する。具体的には、第1駆動軸121、および、第2駆動軸122は、いずれも、回転軸線AL上に配置されている。第1駆動軸121、および、第2駆動軸122は、それぞれ、所定の軸受(図示せず)を介して、差動装置Dのケース6に回転可能に支持されている。なお、図10に示す実施形態では、図10の左から、第2駆動軸122、第1駆動軸121の順で配列されている。したがって、第1駆動軸121は、一端(図10の左側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第1駆動軸121は、突出側の先端(図10の右側の端部)に、車両の左右いずれか一方の駆動輪(図示せず)が連結される。同様に、第2駆動軸122は、一端(図10の右側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第2駆動軸122は、突出側の先端(図10の左側の端部)に、他方の駆動輪(図示せず)が連結される。
差動回転機構123は、回転軸線AL上に配置されている。差動回転機構123は、第1駆動軸121と第2駆動軸122との間の差動回転を可能にする。差動回転機構123は、前述の差動回転機構3と同様に、主要な構成要素として、入力ギヤ7、出力ギヤ8、第1ギヤ9、第2ギヤ10、および、キャリア11から構成されている。
入力ギヤ7、および、出力ギヤ8は、いずれも、同一の回転軸線AL上で直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図10に示す実施形態では、図10の左から、入力ギヤ7、出力ギヤ8の順で配列されている。
そして、この図10に示す実施形態では、入力ギヤ7は、“内歯歯車”の第1リングギヤ125であり、第1ギヤ9(すなわち、後述する第1ピニオン129)と噛み合っている。また、出力ギヤ8は、“内歯歯車”の第2リングギヤ126であり、第2ギヤ10(すなわち、後述する第2ピニオン130)と噛み合っている。
入力ギヤ7(第1リングギヤ125)と出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とは、相対回転可能になっている。図10に示す実施形態では、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の回転軸7aが中空軸になっており、回転軸7aの中空部分に、第2駆動軸122が配置されている。したがって、回転軸7aと第2駆動軸122とは相対回転可能になっている。
入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の回転軸7aは、入力プレート127を介して、デフリングギヤ13に連結されている。入力プレート127は、フランジ状の回転部材であり、回転軸7aの外周部分に取り付けられている。入力プレート127と回転軸7aとは一体に回転する。そして、入力プレート127の外周部分に、デフリングギヤ13が取り付けられている。入力プレート127とデフリングギヤ13とは一体に回転する。したがって、この図10に示す実施形態では、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の回転軸7aは、入力プレート127を介して、デフリングギヤ13、すなわち、トルク入力部材124に連結されている。
出力ギヤ8(第2リングギヤ126)の回転軸8aは、第1駆動軸121に連結されている。あるいは、回転軸8aは、第1駆動軸121と一体に形成されている。回転軸8aと第1駆動軸121とは一体に回転する。したがって、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)と第1駆動軸121とは一体に回転する。出力ギヤ8(第2リングギヤ126)、および、第1駆動軸121は、軸受128を介して、ケース6に支持されている。
第1ギヤ9、および、第2ギヤ10は、互いに同軸上に直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図10に示す実施形態では、図10の左から、第1ギヤ9、第2ギヤ10の順で配列されている。第1ギヤ9と第2ギヤ10とは一体に回転する。後述するように、第1ギヤ9および第2ギヤ10は、キャリア11によって、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持されている。
そして、図10に示す実施形態では、第1ギヤ9は、小径の“外歯歯車”の第1ピニオン129であり、入力ギヤ7、すなわち、第1リングギヤ125と噛み合っている。また、第2ギヤ10は、小径の“外歯歯車”の第2ピニオン130であり、出力ギヤ8、すなわち、第2リングギヤ126と噛み合っている。
キャリア11は、回転軸線AL上に配置されている。キャリア11は、軸受131を介して、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)の回転軸8aに支持されている。キャリア11と回転軸8aとは、互いに相対回転可能である。したがって、キャリア11と、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)および出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とは、互いに相対回転する。キャリア11は、第1ピニオン129および第2ピニオン130を、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持している。具体的には、図10に示す実施形態では、キャリア11は、ピニオン軸11a、および、プレート部11bを有している。ピニオン軸11aに、第1ピニオン129および第2ピニオン130が一体に取り付けられている。ピニオン軸11aと第1ピニオン129と第2ピニオン130とは一体に回転する。プレート部11bは、ピニオン軸11aを回転可能に支持している。プレート部11bは、第2駆動軸122に連結されている。プレート部11bと第2駆動軸122とは一体に回転する。したがって、キャリア11と第2駆動軸122とは一体に回転する。
なお、キャリア11によって支持される第1ピニオン129、第2ピニオン130、ピニオン軸11aのセット(説明上、“プラネタリセット”とする)は、“プラネタリセット”の公転軌道(円軌道)の円周上に、複数組設けられる。図10では、2組の“プラネタリセット”が、公転軌道の径方向に対向して配置された構成を示してある。
上記のように、図10に示す実施形態では、差動装置Dは、第1駆動軸121、第2駆動軸122、差動回転機構123、および、トルク入力部材124から構成されている。図10に示す差動装置Dは、車両の左右の駆動輪に対するデファレンシャル機構120(オープンデファレンシャル)を構成している。差動装置Dの主要な構成要素である差動回転機構123は、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)、第1ギヤ9(第1ピニオン129)、および、第2ギヤ10(第2ピニオン130)の全部で4種類のギヤ、ならびに、キャリア11から構成されている。第1ギヤ9(第1ピニオン129)および第2ギヤ10(第2ピニオン130)は、それぞれ、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)および出力ギヤ8(第2リングギヤ126)に噛み合いつつ、回転軸線AL周りに公転する。すなわち、第1ギヤ9(第1ピニオン129)および第2ギヤ10(第2ピニオン130)は、いずれも、遊星歯車機構のいわゆるプラネタリギヤとなっている。要するに、この発明の実施形態における差動装置Dは、キャリア11を共用した、実質的に、2組の遊星歯車機構、もしくは、2組の遊星歯車機構を組み合わせた複合遊星歯車機構から構成されている。図10に示す実施形態では、“サンギヤ”を用いない2組の遊星歯車機構によって構成されている。“サンギヤ”、“リングギヤ”、および、“ピニオン”の3つの回転要素から構成される通常の遊星歯車機構と比較して簡素な構成になっている。
この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸121と第2駆動軸122とが同方向に等速(同じ回転数)で回転する場合は、第1駆動軸121および第2駆動軸122と、差動回転機構123とが一体となって回転する。その場合、駆動トルクは、第1駆動軸121と第2駆動軸122とに等分配されて伝達される。それに対して、第1駆動軸121の回転数と第2駆動軸122の回転数とが異なる場合は、第1駆動軸121と第2駆動軸122とは、互いに逆方向に相対回転し、差動回転する。
そのために、差動装置Dでは、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)と第1ギヤ9(第1ピニオン129)との間の第1ギヤ比uと、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)と第2ギヤ10(第2ピニオン130)との間の第2ギヤ比uとを、それぞれ、互いに異ならせている。
例えば、図10に括弧内の数値で示すように、差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン129)の歯数zを“17”、第2ギヤ10(第2ピニオン130)の歯数zを“20”、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の歯数zを“85”、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)の歯数zを“50”として構成されている。この場合、第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、それぞれ、
=z/z=17/85=0.2
=z/z=20/50=0.4
となる。第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、互いに一致することはなく、異なっている。
上記のように構成された差動装置Dでは、トルク入力部材124(デフリングギヤ13)に入力された駆動トルクが、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)と出力ギヤ8(第2リングギヤ126)と分配されて伝達される。その際に、第1駆動軸121の回転数と第2駆動軸122の回転数とが等しい場合には、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とキャリア11とが一体に回転する。
具体的には、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)に駆動トルクが入力されると、第1ギヤ9(第1ピニオン129)および第2ギヤ10(第2ピニオン130)が回転する。その際、第1ギヤ9(第1ピニオン129)と入力ギヤ7(第1リングギヤ125)との間の第1ギヤ比uが、第2ギヤ10(第2ピニオン130)と出力ギヤ8(第2リングギヤ126)との間の第2ギヤ比uよりも小さいことにより、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)は、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)よりも遅く回転しようとする。反対に、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)は、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)よりも速く回転しようとする。そのため、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)と出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とが、相対的に、互いに逆方向に回転しようとする。すなわち、第1ギヤ9(第1ピニオン129)と入力ギヤ7(第1リングギヤ125)との噛み合い部、および、第2ギヤ10(第2ピニオン130)と出力ギヤ8(第2リングギヤ126)との噛み合い部に、互いに逆方向のトルクが作用する。但し、実際には、第1ギヤ9(第1ピニオン129)と第2ギヤ10(第2ピニオン130)とは一体に回転する。そのため、上記の各噛み合い部が互いに干渉する。その結果、差動装置Dの差動回転機構123全体が、実質的に係合状態となり、一体となって回転する。すなわち、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)、および、キャリア11が、全て一体となって回転する。したがって、第1駆動軸121および第2駆動軸122は、差動回転することなく、一体となって回転する。
これに対して、第1駆動軸121の回転数と第2駆動軸122の回転数との間に回転数差がある場合、すなわち、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とキャリア11とが差動回転する場合には、上記のような各噛み合い部の干渉による差動装置Dの実質的な係合状態が解消される。そのため、トルク入力部材124(デフリングギヤ13)から出力ギヤ8(第2リングギヤ126)に至る動力伝達経路、および、トルク入力部材124(デフリングギヤ13)からキャリア11に至る動力伝達経路では、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とキャリア11とを差動回転させつつ、それぞれ、駆動トルクを伝達する。その場合、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)とキャリア11とは、前述したような差動回転機構123を構成する複合遊星歯車機構のギヤ比(減速比)に応じて、差動回転する。
そして、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1ギヤ9(第1ピニオン129)の歯数z、第2ギヤ10(第2ピニオン123)の歯数z、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の歯数z、および、出力ギヤ8(第2リングギヤ126)の歯数zに関して、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように、各歯数z,z,z,zが設定されている。上記の例と同様に、各歯数z,z,z,zが、図10の括弧内に示す数値である場合は、
1/(1-z/z×z/z)=1/{1-(85/17)×(20/50)
=-1
となっており、上記の関係式が成立している。
上記の関係式における“1/(1-z/z×z/z)”は、キャリア11の回転速度に対する入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の回転速度の割合の逆数であって、回転方向を加味した差動回転機構123(複合遊星歯車機構)の減速比である(減速比に負の符号が付く場合は、キャリア11の回転方向と入力ギヤ7(第1リングギヤ125)の回転方向とが逆であることを意味する)。そのため、差動回転機構123の減速比が“-1”であることにより、第1駆動軸121と第2駆動軸122とが差動回転する際には、キャリア11は、入力ギヤ7(第1リングギヤ125)および出力ギヤ8(第2リングギヤ126)に対して、逆の回転方向に、等しい回転数で回転する。すなわち、第1駆動軸121および第2駆動軸122は、互いに逆の回転方向に、等しい回転数で相対回転する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、第1駆動軸121と第2駆動軸122との間の差動回転を許容しつつ、トルク入力部材124(デフリングギヤ13)に入力される駆動トルクを、第1駆動軸121と第2駆動軸122とに等分配して伝達することができる。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dは、実質的に、2組の遊星歯車機構、または、複合遊星歯車機構によって主要部分が構成され、動力源から入力される駆動トルクを第1駆動軸121と第2駆動軸122とに分配して伝達する。それとともに、第1駆動軸121と第2駆動軸122との差動回転を可能にし、それら第1駆動軸121と第2駆動軸122との間の回転数差を吸収する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、コンパクトで、かつ、簡素なデファレンシャル機構120(オープンデファレンシャル)を構成することができる。
図11に示す差動装置Dは、“リングギヤ”、“サンギヤ”、および、“プラネタリギヤ”から構成される2組の内接式遊星歯車機構を用いて、車両用のデファレンシャル機構140(オープンデファレンシャル)を構成している。この図11に示す差動装置Dは、第1駆動軸141および第2駆動軸142の2本の主回転軸、差動回転機構143、ならびに、トルク入力部材144を備えている。
第1駆動軸141、および、第2駆動軸142は、互いに同軸上に対向して配置され、互いに相対回転する。具体的には、第1駆動軸141、および、第2駆動軸142は、いずれも、回転軸線AL上に配置されている。第1駆動軸141、および、第2駆動軸142は、それぞれ、所定の軸受(図示せず)を介して、差動装置Dのケース6に回転可能に支持されている。なお、図11に示す実施形態では、図11の左から、第2駆動軸142、第1駆動軸141の順で配列されている。したがって、第1駆動軸141は、一端(図11の左側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第1駆動軸141は、突出側の先端(図11の右側の端部)に、車両の左右いずれか一方の駆動輪(図示せず)が連結される。同様に、第2駆動軸142は、一端(図11の右側の端部)が、ケース6に回転可能に支持されている。第2駆動軸142は、突出側の先端(図11の左側の端部)に、他方の駆動輪(図示せず)が連結される。
差動回転機構143は、回転軸線AL上に配置されている。差動回転機構143は、第1駆動軸141と第2駆動軸142との間の差動回転を可能にする。差動回転機構143は、前述の差動回転機構3と同様に、主要な構成要素として、入力ギヤ7、出力ギヤ8、第1ギヤ9、第2ギヤ10、および、キャリア145から構成されている。
入力ギヤ7、および、出力ギヤ8は、いずれも、同一の回転軸線AL上で直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図11に示す実施形態では、図11の左から、入力ギヤ7、出力ギヤ8の順で配列されている。
そして、この図11に示す実施形態では、入力ギヤ7は、“内歯歯車”の入力リングギヤ146であり、第1ギヤ9(すなわち、後述する第1プラネタリギヤ149)と噛み合っている。また、出力ギヤ8は、“外歯歯車”の出力サンギヤ147であり、第2ギヤ10(すなわち、後述する第2プラネタリギヤ150)と噛み合っている。
入力ギヤ7(入力リングギヤ146)と出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とは、相対回転可能になっている。図11に示す実施形態では、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)は、デフリングギヤ148に連結されている。入力ギヤ7(入力リングギヤ146)とデフリングギヤ148とは一体に回転する。デフリングギヤ148は、前述のデフリングギヤ13と同様に、大径のかさ歯車であり、車両(図示せず)のプロペラシャフト21の先端(図11の下側の端部)に設けられたドライブピニオン22に噛み合っている。したがって、デフリングギヤ148は、所定の動力源から駆動トルクが入力されトルク入力部材144となっている。
図11に示す実施形態では、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)およびデフリングギヤ148の回転軸7aが中空軸になっており、回転軸7aの中空部分に、第2駆動軸142が配置されている。したがって、回転軸7aと第2駆動軸142とは相対回転可能になっている。
出力ギヤ8(出力サンギヤ147)の回転軸8aは、第1駆動軸141に連結されている。あるいは、回転軸8aは、第1駆動軸141と一体に形成されている。回転軸8aと第1駆動軸141とは一体に回転する。したがって、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)と第1駆動軸141とは一体に回転する。出力ギヤ8(出力サンギヤ147)、および、第1駆動軸141は、軸受149を介して、ケース6に支持されている。
第1ギヤ9、および、第2ギヤ10は、互いに同軸上に直列に(すなわち、回転軸線AL方向に並んで)配置されている。図11に示す実施形態では、図11の左から、第1ギヤ9、第2ギヤ10の順で配列されている。第1ギヤ9と第2ギヤ10とは一体に回転する。後述するように、第1ギヤ9および第2ギヤ10は、キャリア145によって、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持されている。
そして、図11に示す実施形態では、第1ギヤ9は、“外歯歯車”の第1プラネタリギヤ150であり、入力ギヤ7、すなわち、入力リングギヤ146と噛み合っている。また、第2ギヤ10は、“内歯歯車”の第2プラネタリギヤ151であり、出力ギヤ8、すなわち、出力サンギヤ147と噛み合っている。第1プラネタリギヤ150と第2プラネタリギヤ151とは一体に形成されている。図11に示す実施形態では、第1プラネタリギヤ150の外径よりも、第2プラネタリギヤ151の内径が大きい。第1プラネタリギヤ150は、第2プラネタリギヤ151の内周部分に形成されるアーム部151aに連結されている。または、第2プラネタリギヤ151のアーム部151aに、第1プラネタリギヤ150が一体に形成されている。したがって、第1プラネタリギヤ150と第2プラネタリギヤ151とは一体に回転する。
キャリア145は、回転軸線AL上に配置されている。キャリア145は、軸受152を介して、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)およびデフリングギヤ148の回転軸7aに支持されている。キャリア145と回転軸7aとは、互いに相対回転可能である。したがって、キャリア145と、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)およびデフリングギヤ148、ならびに、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とは、互いに相対回転する。
図11に示す実施形態では、キャリア145は、プレート部145a、および、プラネタリ軸145bを有している。プレート部145aは、第2駆動軸142に連結されている。プレート部145aと第2駆動軸142とは一体に回転する。したがって、キャリア145と第2駆動軸142とは一体に回転する。プラネタリ軸145bは、円柱形状の軸部材であり、回転軸線ALからプレート部145aの外周側に偏心した位置で、プレート部145aに取り付けられている。プラネタリ軸145bは、軸受153を介して、第1プラネタリギヤ150および第2プラネタリギヤ151の自転軸穴150aにはめ込まれている。プラネタリ軸145bと第1プラネタリギヤ150および第2プラネタリギヤ151とは相対回転する。したがって、キャリア145は、第1プラネタリギヤ150および第2プラネタリギヤ151を、自転可能に、かつ、回転軸線AL周りに公転可能に支持している。
第1プラネタリギヤ150の外径は、入力リングギヤ146の内径よりも小さい。また、第1プラネタリギヤ150の外歯の歯数は、入力リングギヤ146の内歯の歯数よりも少ない。そのため、第1プラネタリギヤ150は、入力リングギヤ146に噛み合いつつ、入力リングギヤ146の内周部分を公転する。したがって、入力リングギヤ146と第1プラネタリギヤ150とによって、いわゆる“内接式遊星歯車機構”が構成されている。
同様に、第2プラネタリギヤ151の内径は、出力サンギヤ147の外径よりも大きい。また、第2プラネタリギヤ151の内歯の歯数は、出力サンギヤ147の外歯の歯数よりも多い。そのため、第2プラネタリギヤ151は、出力サンギヤ147に噛み合いつつ、出力サンギヤ147の外周部分を公転する。したがって、出力サンギヤ147と第2プラネタリギヤ151とによって、いわゆる“内接式遊星歯車機構”が構成されている。
したがって、この図11に示す差動装置Dの主要な構成要素である差動回転機構143は、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)、および、第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)の全部で4つのギヤ、ならびに、キャリア145から構成されている。要するに、この発明の実施形態における差動装置Dは、キャリア145を共用した、2組の“内接式遊星歯車機構”によって構成されている。すなわち、図11に示す実施形態では、“ピニオン”を用いない2組の“内接式遊星歯車機構”によって構成されている。“サンギヤ”、“リングギヤ”、および、“ピニオン”の3つの回転要素から構成される通常の遊星歯車機構と比較して簡素な構成になっている。
この発明の実施形態における差動装置Dは、第1駆動軸141と第2駆動軸142とが同方向に等速(同じ回転数)で回転する場合は、第1駆動軸141および第2駆動軸142と、差動回転機構143とが一体となって回転する。その場合、駆動トルクは、第1駆動軸141と第2駆動軸142とに等分配されて伝達される。それに対して、第1駆動軸141の回転数と第2駆動軸142の回転数とが異なる場合は、第1駆動軸141と第2駆動軸142とは、互いに逆方向に相対回転し、差動回転する。
そのために、差動装置Dでは、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)と第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)との間の第1ギヤ比uと、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)と第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)との間の第2ギヤ比uとを、それぞれ、互いに異ならせている。
例えば、図11に括弧内の数値で示すように、差動装置Dは、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)の歯数zを“10”、第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)の歯数zを“16”、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)の歯数zを“15”、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)の歯数zを“12”として構成されている。この図11に示す実施形態の場合、第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、それぞれ、
=z/z=10/15≒0.666
=z/z=12/16=0.75
となる。第1ギヤ比u、および、第2ギヤ比uは、互いに一致することはなく、異なっている。
上記のように構成された差動装置Dでは、トルク入力部材144(デフリングギヤ148)に入力された駆動トルクが、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)と出力ギヤ8(出力サンギヤ147)と分配されて伝達される。その際に、第1駆動軸141の回転数と第2駆動軸142の回転数とが等しい場合には、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とキャリア145とが一体に回転する。
具体的には、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)に駆動トルクが入力されると、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)および第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)が回転する。その際、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)と入力ギヤ7(入力リングギヤ146)との間の第1ギヤ比uが、第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)と出力ギヤ8(出力サンギヤ147)との間の第2ギヤ比uよりも小さいことにより、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)は、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)よりも遅く回転しようとする。反対に、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)は、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)よりも速く回転しようとする。そのため、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)と出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とが、相対的に、互いに逆方向に回転しようとする。すなわち、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)と入力ギヤ7(入力リングギヤ146)との噛み合い部、および、第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)と出力ギヤ8(出力サンギヤ147)との噛み合い部に、互いに逆方向のトルクが作用する。但し、実際には、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)と第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)とは一体に回転する。そのため、上記の各噛み合い部が互いに干渉する。その結果、差動装置Dの差動回転機構143全体が、実質的に係合状態となり、一体となって回転する。すなわち、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)、および、キャリア145が、全て一体となって回転する。したがって、第1駆動軸141および第2駆動軸142は、差動回転することなく、一体となって回転する。
これに対して、第1駆動軸141の回転数と第2駆動軸142の回転数との間に回転数差がある場合、すなわち、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とキャリア145とが差動回転する場合には、上記のような各噛み合い部の干渉による差動装置Dの実質的な係合状態が解消される。そのため、トルク入力部材144(デフリングギヤ148)から出力ギヤ8(出力サンギヤ147)に至る動力伝達経路、および、トルク入力部材144(デフリングギヤ148)からキャリア145に至る動力伝達経路では、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とキャリア145とを差動回転させつつ、それぞれ、駆動トルクを伝達する。その場合、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)とキャリア145とは、前述したような差動回転機構143を構成する複合遊星歯車機構(2組の内接式遊星歯車機構)のギヤ比(減速比)に応じて、差動回転する。
そして、この発明の実施形態における差動装置Dは、第1ギヤ9(第1プラネタリギヤ150)の歯数z、第2ギヤ10(第2プラネタリギヤ151)の歯数z、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)の歯数z、および、出力ギヤ8(出力サンギヤ147)の歯数zに関して、
1/(1-z/z×z/z)=-1
の関係が成立するように、各歯数z,z,z,zが設定されている。上記の例と同様に、各歯数z,z,z,zが、図11の括弧内に示す数値である場合は、
1/(1-z/z×z/z)=1/{1-(15/10)×(16/12)
=-1
となっており、上記の関係式が成立している。
上記の関係式における“1/(1-z/z×z/z)”は、キャリア145の回転速度に対する入力ギヤ7(入力リングギヤ146)の回転速度の割合の逆数であって、回転方向を加味した差動回転機構143(複合遊星歯車機構)の減速比である(減速比に負の符号が付く場合は、キャリア145の回転方向と入力ギヤ7(入力リングギヤ146)の回転方向とが逆であることを意味する)。そのため、差動回転機構143の減速比が“-1”であることにより、第1駆動軸141と第2駆動軸142とが差動回転する際には、キャリア145は、入力ギヤ7(入力リングギヤ146)および出力ギヤ8(出力サンギヤ147)に対して、逆の回転方向に、等しい回転数で回転する。すなわち、第1駆動軸141および第2駆動軸142は、互いに逆の回転方向に、等しい回転数で相対回転する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、第1駆動軸141と第2駆動軸142との間の差動回転を許容しつつ、トルク入力部材144(デフリングギヤ148)に入力される駆動トルクを、第1駆動軸141と第2駆動軸142とに等分配して伝達することができる。
このように、この発明の実施形態における差動装置Dは、実質的に、2組の内接式遊星歯車機構によって主要部分が構成される。内接式遊星歯車機構は、ピニオンを用いない簡素な構成である。そして、この発明の実施形態における差動装置Dは、動力源から入力される駆動トルクを第1駆動軸141と第2駆動軸142とに分配して伝達する。それとともに、第1駆動軸141と第2駆動軸142との差動回転を可能にし、それら第1駆動軸141と第2駆動軸142との間の回転数差を吸収する。したがって、この発明の実施形態における差動装置Dによれば、コンパクトで、かつ、簡素なデファレンシャル機構140(オープンデファレンシャル)を構成することができる。
この発明の実施形態における差動装置Dは、前述した差動回転機構3に替えて、例えば、図10で示した差動回転機構123、あるいは、図11で示した差動回転機構143を用いて、“センターデファレンシャル機構”や、トルクベクタリング機能を有する“左右輪のデファレンシャル機構”を構成することもできる。
例えば、図12に示す差動装置Dは、図11で示した差動回転機構143を用いて、四輪駆動車両に搭載するセンターデファレンシャル機構160を構成している。この図12に示す実施形態では、差動装置Dは、第1駆動軸141、および、第2駆動軸142が、それぞれ、同軸上で、車両(図示せず)の全長方向(図12の左右方向)の前後に対向して配置される。また、所定の動力源の出力軸(プロペラシャフト)161が、車両の全長方向と平行に配置されている。したがって、出力軸161は、第1駆動軸141および第2駆動軸142と互いに平行に配置されている。
また、図12に示す実施形態では、トルク入力部材144となるデフリングギヤ162は、大径の“外歯歯車”になっている。デフリングギヤ162は、出力軸161に設けられたドライブギヤ163と噛み合っている。ドライブギヤ163は、デフリングギヤ162よりも小径の“外歯歯車”である。したがって、ドライブギヤ163、および、デフリングギヤ162によって、車両の終減速装置(ファイナルギヤ)が構成されている。
図13に示す差動装置Dは、図11で示した差動回転機構143を用いて、デファレンシャル機構170を構成している。この図13に示す実施形態では、差動装置Dは、第1駆動軸141、および、第2駆動軸142が、それぞれ、同軸上で、車両(図示せず)の車幅方向(図13の左右方向)の左右に対向して配置される。また、前述の図2で示した実施形態と同様に、“制御用アクチュエータ”として制御用モータ31が設けられている。そして、この図13に示す差動装置Dは、制御用モータ31と差動回転機構143とを組み合わせて、トルクベクタリング機能を有する、車両用のデファレンシャル機構170を構成している。
なお、上述した各実施形態においては、各軸や各ギヤなどを回転可能に支持する軸受、および、ケースの内部を液密状態にするシール部材等については特には説明していないが、これらの軸受やシール部材は、前掲の各図にそれぞれのシンボルによって記載してあるように配置されている。
1 第1駆動軸
2 第2駆動軸
3 差動回転機構
4 トルク入力部材
5 デファレンシャル機構(オープンデファレンシャル)
6 (デファレンシャル機構の)ケース
7 入力ギヤ
7a (入力ギヤの)回転軸
8 出力ギヤ
8a (出力ギヤの)回転軸
9 第1ギヤ
10 第2ギヤ
11 キャリア
11a (キャリアの)ピニオン軸
11b (キャリアの)プレート部
12 デフケース
13 デフリングギヤ(トルク入力部材)
14 (デフリングギヤを支持する)軸受
15 第1サンギヤ(入力ギヤ)
16 (第1駆動軸を支持する)軸受
17 第2サンギヤ(出力ギヤ)
18 第1ピニオン(第1ギヤ)
19 第2ピニオン(第2ギヤ)
20 (キャリアを支持する)軸受
21 プロペラシャフト
22 ドライブピニオン
30 (トルクベクタリング機能付きの)デファレンシャル機構
31 制御用モータ(制御用アクチュエータ)
31a (制御用モータの)ロータ
31b (制御用モータの)制御トルク出力軸
32 制御用減速機構
32a (制御用減速機構の)サンギヤ
32b (制御用減速機構の)プラネタリギヤ
32c (制御用減速機構の)公転支持キャリア
32d (制御用減速機構の)出力プレート
32e (公転支持キャリアの)偏心フランジ部
32f (出力プレートの)反力ピン
32g (出力プレートの)反力穴
33 (公転支持キャリアを支持する)軸受
40 (トルクベクタリング機能付きの)動力ユニット
41 制御用減速機構
41a (制御用減速機構の)第1サンギヤ
41b (制御用減速機構の)第2サンギヤ
41c (制御用減速機構の)第1ピニオン
41d (制御用減速機構の)第2ピニオン
41e (制御用減速機構の)キャリア
41f (制御用減速機構の)サンギヤ軸
41g (制御用減速機構の)ピニオン軸
42 (制御用減速機構のキャリアを支持する)軸受
43 (制御用減速機構のキャリアを支持する)軸受
44 (制御用減速機構のキャリアを支持する)軸受
45 減速遊星歯車機構
45a (減速遊星歯車機構の)減速サンギヤ
45b (減速遊星歯車機構の)減速リングギヤ
45c (減速遊星歯車機構の)減速キャリア
45d (減速遊星歯車機構の)プラネタリギヤ
46 増速遊星歯車機構
46a (増速遊星歯車機構の)増速サンギヤ
46b (増速遊星歯車機構の)増速リングギヤ
46c (増速遊星歯車機構の)増速キャリア
46d (増速遊星歯車機構の)プラネタリギヤ
47 駆動用モータ(動力源)
47a (駆動用モータの)出力軸
48 ブレーキ機構(動力源)
48a (ブレーキ機構の)回転軸
49 動力軸
50 ピニオン
51 カウンタギヤ
52 デフリングギヤ(トルク入力部材)
60 センターデファレンシャル機構
61 駆動用モータ(動力源)
61a (駆動用モータの)ロータ
61b (駆動用モータの)ロータ軸
62 (センターデファレンシャル機構の)ケース
63 減速ギヤ機構
63a (減速ギヤ機構の)サンギヤ
63b (減速ギヤ機構の)リングギヤ
63c (減速ギヤ機構の)キャリア
63d (減速ギヤ機構の)プラネタリギヤ
64 デフケース(トルク入力部材)
70 電磁ブレーキ(制御用アクチュエータ)
71 (電磁ブレーキの)コイル
80 電動ブレーキ(制御用アクチュエータ)
81 (電動ブレーキの)電気モータ
82 (電動ブレーキの)送りねじ機構
90 動力ユニット
91 駆動用モータ(動力源)
91a (駆動用モータの)ロータ
91b (駆動用モータの)ロータ軸
92 (動力ユニットの)ケース
93 第1減速機構
93a (第1減速機構の)サンギヤ
93b (第1減速機構の)リングギヤ
93c (第1減速機構の)キャリア
93d (第1減速機構の)プラネタリギヤ
94 第2減速機構
94a (第2減速機構の)サンギヤ
94b (第2減速機構の)リングギヤ
94c (第2減速機構の)キャリア
94d (第2減速機構の)プラネタリギヤ
95 第1車軸
96 第2車軸
100 動力ユニット
101 駆動用モータ(動力源)
101a (駆動用モータの)ロータ
101b (駆動用モータの中空構造の)ロータ軸
110 デファレンシャル機構(オープンデファレンシャル)
111 (デフケースを省いた)差動回転機構
112 入力プレート
120 デファレンシャル機構(オープンデファレンシャル)
121 第1駆動軸
122 第2駆動軸
123 差動回転機構
124 トルク入力部材
125 第1リングギヤ(入力ギヤ)
126 第2リングギヤ(出力ギヤ)
127 入力プレート
128 (第2リングギヤおよび第1駆動軸を支持する)軸受
129 第1ピニオン(第1ギヤ)
130 第2ピニオン(第2ギヤ)
140 デファレンシャル機構(オープンデファレンシャル)
141 第1駆動軸
142 第2駆動軸
143 差動回転機構
144 トルク入力部材
145 キャリア
145a (キャリアの)プレート部
145b (キャリアの)プラネタリ軸
146 入力リングギヤ(入力ギヤ)
147 出力サンギヤ(出力ギヤ)
148 デフリングギヤ(トルク入力部材)
149 (出力サンギヤおよび第1駆動軸を支持する)軸受
150 第1プラネタリギヤ(第1ギヤ)
150a (第1プラネタリギヤおよび第2プラネタリギヤの)自転軸穴
151 第2プラネタリギヤ(第2ギヤ)
151a (第2プラネタリギヤの)アーム部
160 センターデファレンシャル機構
161 (動力源の)出力軸
162 デフリングギヤ
163 ドライブギヤ
170 (トルクベクタリング機能付きの)デファレンシャル機構
D 差動装置
AL 回転軸線

Claims (14)

  1. 互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、
    前記差動回転機構は、
    前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、
    互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、
    を有し、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、
    前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、
    前記第1ギヤの歯数をz、前記第2ギヤの歯数をz、前記入力ギヤの歯数をz、前記出力ギヤの歯数をzとした場合に、
    -2<1/(1-z/z×z/z)<-1
    の関係が成立する
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  2. 請求項1に記載の車両用差動装置であって、
    前記入力ギヤは、外歯歯車の第1サンギヤであり、
    前記出力ギヤは、外歯歯車の第2サンギヤであり、
    前記第1ギヤは、前記第1サンギヤに噛み合いつつ前記第1サンギヤの外周部分を公転する第1ピニオンであり、
    前記第2ギヤは、前記第2サンギヤに噛み合いつつ前記第2サンギヤの外周部分を公転する第2ピニオンである
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  3. 請求項2に記載の車両用差動装置であって、
    前記第1サンギヤの外径は、前記第2サンギヤの外径よりも大きい
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  4. 請求項2または3に記載の車両用差動装置であって、
    前記第1サンギヤと前記第1ピニオンとの歯車対、または、前記第2サンギヤと前記第2ピニオンとの歯車対の少なくともいずれか一方は、はすば歯車で形成されている
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  5. 請求項2から4のいずれか一項に記載の車両用差動装置であって、
    前記動力源として前記駆動トルクを出力する駆動用モータと共に、車幅方向の左右に駆動輪を有する車両に搭載され、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記左右に対向して配置され、
    前記第1駆動軸と、前記左右のいずれか一方の前記駆動輪が連結された第1車軸との間に配置されて、前記第1駆動軸のトルクを増幅して前記第1車軸に伝達する第1減速機構と、
    前記第2駆動軸と、前記左右の他方の前記駆動輪が連結された第2車軸との間に配置されて、前記第2駆動軸のトルクを増幅して前記第2車軸に伝達する第2減速機構と、
    を更に備え、
    前記差動回転機構、前記駆動用モータ、前記第1減速機構、および、前記第2減速機構は、いずれも、前記回転軸線上に配置されている
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  6. 請求項5に記載の車両用差動装置であって、
    前記駆動用モータは、中空構造のロータを有し、
    前記差動回転機構は、前記ロータの中空部分に配置されている(駆動用モータに内蔵されている)
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  7. 互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、
    前記差動回転機構は、
    前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、
    互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、
    を有し、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、
    前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、
    前記入力ギヤは、内歯歯車の第1リングギヤであり、
    前記出力ギヤは、内歯歯車の第2リングギヤであり、
    前記第1ギヤは、前記第1リングギヤに噛み合いつつ前記第1リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第1ピニオンであり、
    前記第2ギヤは、前記第2リングギヤに噛み合いつつ前記第2リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第2ピニオンである
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  8. 互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、
    前記差動回転機構は、
    前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、
    互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、
    を有し、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、
    前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、
    前記入力ギヤは、内歯歯車の入力リングギヤであり、
    前記出力ギヤは、外歯歯車の出力サンギヤであり、
    前記第1ギヤは、前記入力リングギヤに噛み合いつつ前記入力リングギヤの内周部分を公転する外歯歯車の第1プラネタリギヤであり、
    前記第2ギヤは、前記出力サンギヤに噛み合いつつ出力サンギヤの外周部分を公転する内歯歯車の第2プラネタリギヤであり、
    前記第1プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤとは、一体に形成されている
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  9. 請求項7または8に記載の車両用差動装置であって、
    前記第1ギヤの歯数をz、前記第2ギヤの歯数をz、前記入力ギヤの歯数をz、前記出力ギヤの歯数をzとした場合に、
    1/(1-z/z×z/z)=-1
    の関係が成立する
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  10. 請求項1から9のいずれか一項に記載の車両用差動装置であって、
    車幅方向の左右に駆動輪を有する車両に搭載され、
    前記第1駆動軸は、前記左右のいずれか一方の前記駆動輪と前記出力ギヤとの間でトルクを伝達し、
    前記第2駆動軸は、前記左右の他方の前記駆動輪と前記キャリアとの間でトルクを伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記左右に対向して配置される
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  11. 請求項1から9のいずれか一項に記載の車両用差動装置であって、
    全長方向の前後に駆動輪を有する四輪駆動車両に搭載され、
    前記第1駆動軸は、前記前後のいずれか一方の駆動輪と前記出力ギヤとの間でトルクを伝達し、
    前記第2駆動軸は、前記前後の他方の駆動輪と前記キャリアとの間でトルクを伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、それぞれ、前記前後に対向して配置される
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  12. 請求項1から11のいずれか一項に記載の車両用差動装置であって、
    前記駆動トルクとは異なる制御トルクを出力する制御用アクチュエータを更に備え、
    前記制御用アクチュエータと、前記トルク入力部材および前記第2駆動軸とが動力伝達可能に連結され、
    前記差動回転機構は、前記第2駆動軸に前記制御トルクが付与されることにより、前記第1ギヤと前記第2ギヤとを互いに逆方向に回転させ、
    前記制御トルクを制御することにより、前記トルク入力部材から前記第1駆動軸および前記第2駆動軸にそれぞれ伝達される前記駆動トルクの配分を制御する
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  13. 請求項12に記載の車両用差動装置であって、
    増速サンギヤ、増速キャリア、および、増速リングギヤを有する増速遊星歯車機構と、減速サンギヤ、減速キャリア、および、減速リングギヤを有する減速遊星歯車機構と、を更に備え、
    前記増速遊星歯車機構および前記減速遊星歯車機構は、いずれも、前記回転軸線上に配置されており、
    前記増速サンギヤは、回転不可能に固定され、
    前記増速キャリアは、前記トルク入力部材と一体に回転し、
    前記増速リングギヤは、前記増速キャリアが回転する際に、前記増速キャリアの回転数に対して回転数が増大し、
    前記減速リングギヤは、前記増速リングギヤに連結されて前記増速リングギヤと一体に回転し、
    前記減速キャリアは、前記減速リングギヤの回転数に対して回転数が減少し、
    前記減速サンギヤは、前記制御用アクチュエータが前記制御トルクを出力する制御トルク出力軸と一体に回転するとともに、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが同方向に等速で回転して前記トルク入力部材と共に連れ回りする場合に、前記トルク入力部材と相対回転する
    ことを特徴とする車両用差動装置。
  14. 互いに同一の回転軸線上に配置され、互いに相対回転可能な第1駆動軸および第2駆動軸と、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との間の差動回転を可能にする差動回転機構と、前記回転軸線上に配置され、所定の動力源から駆動トルクが入力されるトルク入力部材と、を備え、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに分配して伝達する車両用差動装置であって、
    前記差動回転機構は、
    前記回転軸線上に配置され、前記トルク入力部材と一体に回転する入力ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1駆動軸と一体に回転する出力ギヤと、
    互いに同軸上に配置されかつ一体に回転する第1ギヤおよび第2ギヤと、
    前記回転軸線上に配置され、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤを自転可能にかつ前記回転軸線周りに公転可能に支持し、前記第2駆動軸と一体に回転するキャリアと、
    を有し、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとが噛み合い、前記出力ギヤと前記第2ギヤとが噛み合っており、
    前記入力ギヤと前記第1ギヤとの間のギヤ比と、前記出力ギヤと前記第2ギヤとの間のギヤ比とが、互いに異なっており、
    前記第1駆動軸の回転数と前記第2駆動軸の回転数とが互いに等しい場合、前記駆動トルクを前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とに等分に伝達し、
    前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが差動回転する際に、前記第1駆動軸および前記第2駆動軸を、互いに逆方向へ相対回転させ、
    前記駆動トルクとは異なる制御トルクを出力する制御用アクチュエータを更に備え、
    前記制御用アクチュエータと、前記トルク入力部材および前記第2駆動軸とが動力伝達可能に連結され、
    前記差動回転機構は、前記第2駆動軸に前記制御トルクが付与されることにより、前記第1ギヤと前記第2ギヤとを互いに逆方向に回転させ、
    前記制御トルクを制御することにより、前記トルク入力部材から前記第1駆動軸および前記第2駆動軸にそれぞれ伝達される前記駆動トルクの配分を制御し、
    増速サンギヤ、増速キャリア、および、増速リングギヤを有する増速遊星歯車機構と、減速サンギヤ、減速キャリア、および、減速リングギヤを有する減速遊星歯車機構と、を更に備え、
    前記増速遊星歯車機構および前記減速遊星歯車機構は、いずれも、前記回転軸線上に配置されており、
    前記増速サンギヤは、回転不可能に固定され、
    前記増速キャリアは、前記トルク入力部材と一体に回転し、
    前記増速リングギヤは、前記増速キャリアが回転する際に、前記増速キャリアの回転数に対して回転数が増大し、
    前記減速リングギヤは、前記増速リングギヤに連結されて前記増速リングギヤと一体に回転し、
    前記減速キャリアは、前記減速リングギヤの回転数に対して回転数が減少し、
    前記減速サンギヤは、前記制御用アクチュエータが前記制御トルクを出力する制御トルク出力軸と一体に回転するとともに、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とが同方向に等速で回転して前記トルク入力部材と共に連れ回りする場合に、前記トルク入力部材と相対回転する
    ことを特徴とする車両用差動装置。
JP2021015010A 2021-02-02 2021-02-02 車両用差動装置 Active JP7435495B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021015010A JP7435495B2 (ja) 2021-02-02 2021-02-02 車両用差動装置
CN202111491185.7A CN114838103A (zh) 2021-02-02 2021-12-08 车辆用差动装置
US17/551,262 US11572940B2 (en) 2021-02-02 2021-12-15 Vehicular differential device
DE102021133202.8A DE102021133202A1 (de) 2021-02-02 2021-12-15 Fahrzeugdifferentialvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021015010A JP7435495B2 (ja) 2021-02-02 2021-02-02 車両用差動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022118456A JP2022118456A (ja) 2022-08-15
JP7435495B2 true JP7435495B2 (ja) 2024-02-21

Family

ID=82402825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021015010A Active JP7435495B2 (ja) 2021-02-02 2021-02-02 車両用差動装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11572940B2 (ja)
JP (1) JP7435495B2 (ja)
CN (1) CN114838103A (ja)
DE (1) DE102021133202A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022201144B4 (de) * 2022-02-03 2023-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Differentialgetriebe mit Selbstsperrfunktion im Zug- und Schubbetrieb für ein Fahrzeug sowie Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014037884A (ja) 2012-08-20 2014-02-27 Honda Motor Co Ltd 駆動力伝達装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR368794A (fr) * 1906-08-11 1906-12-13 Louis Lacoin Système de mouvement différentiel
GB115042A (en) * 1917-04-18 1918-08-15 Ott Geb An Improved Differential Gear for Agricultural Vehicles.
GB471325A (en) * 1937-02-03 1937-09-02 Ifield Richard J Differential or balance mechanism
GB497028A (en) * 1937-06-11 1938-12-12 Ifield Richard J Restricted differential gears
JPS5353836A (en) * 1976-10-25 1978-05-16 Nissan Motor Co Ltd Apparatus for distributing power of vehicles
GB9014410D0 (en) * 1990-06-28 1990-08-22 Perry Forbes G D Torque-splitting differential drive apparatus
JPH1044820A (ja) * 1996-07-30 1998-02-17 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用差動制限装置
US5868642A (en) * 1996-09-26 1999-02-09 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Right/left driving torque distributing device for vehicle
JP3103779B2 (ja) * 1996-11-22 2000-10-30 建治 三村 差動装置
JP6891659B2 (ja) 2017-06-21 2021-06-18 株式会社ジェイテクト 差動装置
JP2019044867A (ja) * 2017-09-01 2019-03-22 三菱自動車工業株式会社 駆動力調整装置
JP2020197505A (ja) 2019-06-05 2020-12-10 有限会社飯田製作所 樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014037884A (ja) 2012-08-20 2014-02-27 Honda Motor Co Ltd 駆動力伝達装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021133202A1 (de) 2022-08-04
US11572940B2 (en) 2023-02-07
US20220243796A1 (en) 2022-08-04
JP2022118456A (ja) 2022-08-15
CN114838103A (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10203028B2 (en) Drive gear unit
JP5342671B2 (ja) 動力出力装置
JP2015524644A (ja) 電動車軸の支承コンセプト
JP2019001399A (ja) 動力装置の支持構造
JP2007218407A (ja) 自動車駆動ユニット
KR20180121407A (ko) 기어 전동 장치
JP7435495B2 (ja) 車両用差動装置
US11624433B2 (en) Differential assembly
JP2008215550A (ja) 歯車変速機構及び車輪駆動装置
CN113446375B (zh) 扭矩矢量控制装置
CN113864420B (zh) 复合行星齿轮装置
US20210140515A1 (en) Speed reducing unit
JP2008273406A (ja) 車輪駆動装置
JP2021156378A (ja) トルクベクタリング装置
JP6089514B2 (ja) 減速機及びこれを備えたモータ回転力伝達装置ならびに四輪駆動車
JP6794913B2 (ja) 歯車伝動装置
JP2021156389A (ja) トルクベクタリング装置
JP7302578B2 (ja) 差動装置
WO2023090364A1 (ja) 係合装置
WO2023249002A1 (ja) 車両用駆動伝達装置
JP2008190541A (ja) カップリング及びこれを用いた差動装置
WO2023171054A1 (ja) 装置
JP6808521B2 (ja) 遊星歯車機構の支持構造
JP2017141929A (ja) 伝動装置
JP2022092668A (ja) 動力伝達装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231031

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231124

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20231124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240122

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7435495

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151