JPH02142947A - ウォームギア式差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ウオームギア式差動制限装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のウオームギア式差動制限装置としては。

米国特許第４．４９１，０３５号に記載のものがある。

この従来のウオームギア式差動制限装置は、第１１図に
示すように、デファレンシャルケース（以下。

デフケースという）１に左右から各々同軸となるよう回
転自在に嵌合された左車軸２Ｌおよび右車軸２Ｒ，この
左右の車軸２Ｌ、２Ｒの内端部に各々スプライン嵌合さ
れた左右のウオームギア（サイドギア）３Ｌ、３Ｒ，デ
フケース１に回転自在に取付けられ各々左右のウオーム
ギア３Ｌ、３Ｒと噛合する３対の左右のウオームホイー
ル（エレメントギア）４Ｌ、４Ｒ，左右のウオームギア
３Ｌ、３Ｒ間に介装されたスラストエレメント５、左ウ
オームギア３Ｌとデフケース１の内壁間に介装されたス
ラスト軸受６．および右ウオームギア３Ｒとデフケース
１の内壁間に介装されたスペーサ７とから構成されてい
た。そして左右のウオームギア３Ｌと３Ｒの歯は、同じ
方向に捩れていた。

このウオームギア式差動制限装置は、リングギア８を介
してデフケース１に伝達された回転トルクを各々ウオー
ムホイール４Ｌ、４Ｒおよびウオームギア３Ｌ、３Ｒを
介して左右の車軸２Ｌ、２Ｒに伝達し１両側の車輪を回
転させる。

そして車輌が直進走行するときは２両側の車輪回転が同
じであるから、デフケース１．ウオームホイール４Ｌ、
４Ｒおよびウオームギア３Ｌ。

３Ｒは一体回転し、リングギア８からの回転トルクの配
分が等しくなって各々の部材間および左右の車軸２Ｌ、
２Ｒ間に相対回転は生じない。

しかし、車軸が旋回に入った場合、内輪差により左右の
車軸２Ｌ、２Ｒに回転差が生じるが、この時５高回転側
（外輪）のウオームギア回転は。

これと噛合する一方のウオームホイールを回転させ、こ
の一方のウオームホイールの回転は、低回転側（内輪）
のウオームギアと噛合する他方のウオームホイールに各
々の互いに噛合するスパーギア４Ｌａ、４Ｒａを介して
逆回転で伝達される。これにより、内輪側のウオームギ
アがデフケース１に対して相対的に逆回転され、このウ
オームギアと一体回転する内輪側の車軸の回転が減速す
ることによって、左右の車軸の回転数を車輌旋回時の内
輪差に対応して調節し、車輌のスムーズな旋回を可能に
する。またこのウオームギア式差動制限装置は、車輌の
旋回時において。

ウオームホイール４Ｌ、４Ｒとウオームギア３Ｌ、３Ｒ
の各々の噛合部において発生する高い南面摩擦力によっ
て、高回転側ウオームギアから低回転側ウオームギアへ
のトルク流入を行うトルク比例型差動制限装置としての
機能も有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記のような従来のウオームギア式差動制限装置
は、デフケースの３箇所に配置されたウオームホイール
が各々左右のウオームギア３Ｌ、３Ｒに対して同一円周
上に配置されており、従−】で、ウオームホイール４Ｌ
、４Ｒが各々ウオームギア３Ｌ、３Ｒの歯部に対して同
一円周上において噛合することとなる。このため。

ウオームギアが各々ウオームホイールと噛み合う範囲は
、狭い範囲内に限られることとなり、その結果、ウオー
ムギアの歯部の同一箇所が高開度で高面圧および低すべ
りを受け、ウオームギア歯面の著しい摩耗やスコーリン
グ等の問題を生じていた。またウオームギアの南面上に
おける潤滑性や放熱性も非常に悪かった。

この発明は、上記従来のウオームギア式差動歯車装置の
有していた欠点を解消するためになされたものである。

すなわち、ウオームギアの耐摩擦性さらにはウオームギ
ア歯面での潤滑性、放熱性を向上させることにより、ウ
オームギアの耐久性を向上させることのできるウオーム
ギア式差動制限装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記目的を達成するために。

デファレンシャルケース内に一対のサイドギアが各々両
側のサイドギアシャフトの内端部に一体回転するよう取
付けられて収容され、この一対のサイドギアの外端部と
デファレンシャルケース内壁部との間に各々サイドスラ
ストワッシャが介装され、サイドギアの軸回りにおいて
デファレンシャルケース内に回転自在に取付けられこの
サイドギアと噛合するとともに互いに連動回転するよう
噛合した複数対のエレメントギアを介してデファレンシ
ャルケースからサイドギアに回転トルクを伝達するウオ
ームギア式差動制限装置において、前記一対のサイドギ
アがデファレンシャルケースに対し軸方向に移動０在と
なっており。

前記サイドスラストワッシャとデファレンシャルケース
内壁部との間に弾性部材が各々介装されていることを特
徴としている。

上記のウオームギア式差動制限装置において。

前記弾性部材は、各々中心部をサイドギアシャフトに貫
通された状態で取付けられる皿ばねとすることが出来る
。

またさらに上記のウオームギア式差動制限装置において
、前記複数対のエレメントギアと一対のサイドギアとの
噛合位置が、サイドギアの軸方向において各エレメント
ギアの対毎に異なるよう配置することができる。

〔作用〕

上記ウオームギア式差動歯車装置は、デファレンシャル
ケースに伝達されたエンジンからの回転トルクをエレメ
ントギアを介してサイドギアに伝達して両側のサイドギ
アシャフトを回転させる。そして車輌が直進走行する際
には、デファレンシャルケース、エレメントギアおよび
サイドギアが一体回転して回転トルクを左右に等配分す
るが、車輌が旋回走行する場合のように左右の車輪回転
数が異なる場合には、デファレンシャルケース、エレメ
ントギアおよびサイドギアの間に相対回転が生じ、左右
の車輪に差動を生じさせるとともに、サイドギアとスラ
ストワッシャおよびサイドギアとエレメントギアとの間
における摩擦トルクによるトルクバイアス効果によって
、トルク比例型差動制限装置として機能する。

そしてこの差動駆動時には、エレメントギアとサイドギ
アとがその噛合関係によって互いに連動回転するが、こ
のときウオームホイールであるエレメントギアとウオー
ムギアであるサイドギア間の歯面駆動力によってサイド
ギアに旋回走行時の内輪側方向にサイドギアシャフトの
軸線方向に沿ってスラスト力が発生し、サイドギアが各
々その軸方向に沿って内輪側方向にスライドする。そし
てサイドギアは、車輌旋回時の内輪差に対応するスラス
ト力とサイドギアの外端側に配置された弾性部材１例え
ば皿ばねの荷重とが釣り合う位置においてエレメントギ
アと噛合する。従って、サイドギアとエレメントギアの
噛合位置は、車輌の旋回走行時に発生するスラスト力の
大きさに対応して変位する。

〔実施例〕

以下この発明を１図面に示す実施−１に基づいてさらに
詳細に説明する。

第１図において、デファレンシャルケース（以下デフケ
ースという）１１の内周部に、各々対となったレフトお
よびライトエレメントギア１２Ｌ。

１２Ｒが１２０’等分位置に３対配置されており、各々
ジャーナルピン１３Ｌ、　１３Ｒによって軸線がデフケ
ース１１の軸線に対し直角となるようデフケース１１に
回転自在に支持されている。エレメントギア１２Ｌ、　
１２Ｒは、各対毎に端部に形成されたスパーギア１４Ｌ
、　１４Ｒが互いに噛合って連動回転するようになって
いる。

デフケースｌｌには１図面左側からレフトサイドギアシ
ャフト１５Ｌが回転自在に嵌合され、またデフケースｌ
ｌの右端部に固定されたデフケースカバー１Ｂには、ラ
イトサイドギアシャフト１５Ｒが回転自在に嵌合されて
いる。これらレフトおよびライトサイドギアシャフト１
５Ｌ、　１５Ｒの内端外周部には、各々レフトサイドギ
ア１７Ｌおよびライトサイドギア１７Ｒが一体回転する
ようにまた軸方向には相対的に移動不能にスプライン嵌
合されている。１ｇは各々レフトおよびライトサイドギ
アシャフト１５Ｌ、　１５Ｒの内端外周部とレフトおよ
びライトサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒの内周部との間に
介装されたギアシャフト抜は防止のためのスナップリン
グである。

またレフトサイドギア１７Ｌとライトサイドギア１７Ｈ
の間には、互いのギアの干渉を防止するためのセンタス
ラストワッシャ１９が介装されている。

そしてレフトおよびライトサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒ
の外周部はウオームギアとなっていて、各々レフトおよ
びライトエレメントギア１２Ｌ、１２Ｒの外周部のウオ
ームホイールと噛合している。

レフトサイドギア１７Ｌの外端面には、レフトサイドギ
アシャフト１５Ｌに中心を貫通されたサイドスラストワ
ッシャ２０Ｌが当接されており、このサイドスラストワ
ッシャ２ＯＬとデフケース１１の内壁部との間には皿ば
ね２１Ｌが介装されている。

またライトサイドギア１７Ｈの外端面には、レフト側と
同様の状態でサイドスラストワッシャ２ＯＲが当接され
、デフケースカバー１６の内壁部との間に皿ばね２１Ｒ
が介装されている。

サイドスラストワッシャ２ＯＬ、　２ＯＲおよび皿ばね
２１Ｌ、　２１Ｒは、第２図および第３図に示すように
、各々外周部に爪２０’　、　２１’が一体成形されて
いて、この爪２０’　、　２１’が各々デフケース１１
およびデフケースカバー１６の内周壁に形成された溝１
１’　、　ＩＧ’　に嵌合することによって、ワッシャ
および皿ばね本体が円周方向に回転するのを規制してい
る。

なお、他の実施例として、上記の皿ばね２１Ｌ２１Ｒの
代りにつる巻ばねや弾性を有する樹脂を介装するように
してもよい。

上記ウオームギア式差動制限装置の組立ては。

デフケース１１とデフケースカバー１６とが分離タイプ
であるため、デフケース１１に皿ばね２ＬＬ。

２１Ｒ，サイドスラストワッシャ２ＯＬ、　２ＯＲ，サ
イドギア１７Ｌ、　１７Ｒ等を組付けた後、デフケース
カバー１６を被せてボルト２２で締付けることにより行
う。また組付けた後の皿ばね２１Ｌ、　２１Ｒは、プレ
ロードはかかっ′Ｃおらずフリーの状態となっている。

上記実施例においては２従来のウオームギア式差動制限
装置と同様に、３組のエレメントギア対は何れも同一円
周位置に配置されているが。

第４ないし６図に示すように、レフトサイドギア１７′
Ｌとライトサイドギア１７′Ｒの中間面αに対して各々
異なる位置に配置してもよい。すなわちこの実施例では
、第１組のエレメントギア対（１２Ｌ、　１２Ｒ）が、
第４図に示すように、中間面ａからレフトエレメントギ
ア１２Ｌの中心軸の距離がａ、ライトエレメントギア１
２Ｒの中心軸の距離がａ′　となるようにデフケース１
１に取付けられている。ここでレフトとライトのエレメ
ントギア１２Ｌ、　１２Ｒの中心軸間の距離はでであり
、従ってａ＋ａ’−ｊ＋となる。また第２組のエレメン
トギア対（１２Ｌ’　、　１２Ｒ’　）は、第５図に示
すように、レフトエレメントギア１２Ｌ’　の中心軸の
中間面αからの距離がす、ライトエレメントギア１２Ｒ
′の中心軸の距離がｂ’　　（ｂ＋ｂ’−ｆりとなるよ
うデフケース１１に取付けられており、第３組のエレメ
ントギア対（１２Ｌ’　、　１２Ｒ’　）は、第６図に
示すようにレフトエレメントギア【２Ｌ′の中心軸の中
間面αからの距離がＣ，ライトエレメントギア１２Ｒ’
の中心軸の距離がｃ’　　（ｃ＋ｃ’−ｊりとなるよう
デフケース１１に取付けられている。そして、これら３
Ｍのデフケース１１に対す相互の位置関係はａ＞ｂ＞ｃ
　（ａ’　＜ｂ’　＜ｃ’　）であり、従って各レフト
エレメントギア１２Ｌ。

１２Ｌ’　、　　１２Ｌ’　、　　ライトエレメントギ
ア１２Ｒ１１２Ｒ’　、　１２Ｒ’は各々レフトサイド
ギア１７′Ｌおよびライトサイドギア１７′Ｒに対して
その軸方向において異なる位置で噛合することとなる。

次に、上記ウオームギア式差動制限装置の作動について
説明を行う。

このウオームギア式差動制限装置を９例えば四輪自動車
のリヤデフに装着した場合、車輌が旋回すると、レフト
サイドギアシャフト１５Ｌとライトサイドギアシャフト
１５Ｒとの間に内輪差により回転差が生ずる。このとき
レフトサイドギアシャフト１５Ｌを内輪側とすると、こ
のレフトサイドギアシャフト１５Ｌの回転数ＮＬとライ
トサイドギアシャフト１５Ｒの回転数Ｎ　は、ＮＬ＜Ｎ
Ｒの関係となり、ライトサイドギアシャフト１５Ｒの回
転トルクがライトサイドギア１７Ｒ−ライトエレメント
ギア１２Ｒ−スパーギア１４Ｒ−スパーギア１４Ｌを介
してレフトエレメントギア１７Ｌに伝達される。

そしてこのスパーギア＋４Ｒと１４Ｌの噛合において回
転方向が逆転されるので、レフトエレメントギア１２Ｌ
がレフトサイドギア１７Ｌおよびレフトサイドギアシャ
フト１５Ｌをデフケース１１に対して相対的に逆回転さ
せ、これによって外輪側のライトサイドギアシャフト１
５Ｒが高回転となる分、内輪側のレフトサイドギアシャ
フト１５Ｌを減速して内輪差による両側のギアシャフト
の回転差を吸収してスムーズな旋回を可能とする。

この車輌旋回時において、エレメントギア１２Ｌ、　１
２Ｒとサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒの各噛合部に発生す
る歯面摩擦力およびサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒとサイ
ドスラストワッシャ２ＯＬ、　２０Ｒの各当接面に発生
する摩擦力によって、低回転側である内輪側、すなわち
上記例の場合にはレフトサイドギアシャフト１５Ｌによ
り多くの回転トルクが伝達されることとなり２両側のサ
イドギアシャフト１５Ｌと１５Ｒ間においてトルクの不
等配分が実施される。

このことにより第１図の差動歯車装置はトルク比例型差
動制限装置としての機能を発揮することとなる。

そして両側のサイドギアシャフト１５Ｌと１５Ｈの間に
差動が生じた場合１例えばシャフト１５Ｌ。

１５Ｒが第７図の図面左方向から見て反時計回りに回転
するものとした場合かつ前記例の如くレフトサイドギア
シャフト１５Ｌが内輪側となった場合には、エレメント
ギア１２Ｌ、　１２Ｒとサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒ間
の駆動力によって、第７図に示すように、サイドギアシ
ャフト１５Ｌおよび１５Ｒに図面左方向（矢示Ａ方向）
にスラスト力が発生し、このスラスト力によってサイド
ギアシャフト１５Ｌ。

１５Ｒおよびサイドギア１７Ｌ、１７Ｒが２皿ばね２１
Ｌの荷重と釣り合う位置まで図面左方向（矢示Ａ方向）
にスライドされる。またライトサイドギアシャフト１５
Ｒが内輪側となる場合には、上記とは反対方向にスラス
ト力が働き２皿ばね２１Ｒの荷重と釣り合う位置まで図
面右方向（矢示Ａ方向と反対方向）にサイドギアおよび
サイドギアシャフトが一体的にスライドされる。

このときのサイドギア１７Ｌ、　１７Ｒの変位量λは、
このサイドギアに働くスラスト力Ｆすなわち車輌の旋回
時の内輪差に対応しており、第８図に示すように９皿ば
ね２１Ｌまたは２１Ｈの荷重特性と同じ特性を描く。な
お、第８図において３区間Ｘはサイドギア１７Ｌ、　１
７Ｒの変位域を１区間Ｙは。

例えば第７図の状態の如く、サイドギア１７Ｌまたは１
７Ｒのスライド二が最大となり皿ばね２１Ｌまたは２１
Ｒが完全に押し潰されたときの状態を示している。

なお、車輌が直進走行する際には１両サイドギア１７Ｌ
、　１７Ｈには軸方向スラスト力が発生せず。

従って皿ばね２１Ｌ、　２１Ｒの弾性力によってサイド
ギア１７Ｌ、　１７Ｒはデフケース１１の中央位置に保
持される。

以上のように、車輌の旋回走行時にサイドギア１７Ｌ、
　１７Ｒが軸方向にスライドすることにより。

このサイドギア１７Ｌ　、　　１７Ｒとエレメントギア
１２Ｌ　、　１２Ｒとが内輪差の大きさに対応した各々
異なる位置で噛合することとなる。このときのサイドギ
アにおけるエレメントギアの噛合範囲Ａを示したのが第
９図であって、従来のようにサイドギアとエレメントギ
アとの噛合位置を固定した場合の第１０図における噛合
範囲Ａ′と比較すると、その噛合範囲が拡大されている
ことが分る。

またこのサイドギアとエレメントギアの噛合範囲Ａは　
第４ないし６図に示した実施例のように、３対のエレメ
ントギアをサイドギアシャフトの軸方向に住かずつ摩れ
るように配置した場合には、さらに拡大されることとな
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、サイドギアとエレメント
ギアとの噛合位置が、車輌の旋回時に内輪差によって発
生するスラスト力の大きさに応じて変位するため、従来
のようにその噛合位置が一定ではなくサイドギアの軸方
向に分散されるので、摩耗の減少によるサイドギア歯面
の寿命が大幅に延び、またさらにサイドギア歯面からの
発熱性も大幅に向上する。またさらに、急発進時等にお
いて過渡的なスラスト力が発生した時に、その衝撃力を
サイドギアの外端側に配置された弾性部材によって吸収
する事が出来るので、サイドギアシャフト等に対するピ
ークトルクレベルを下げる事が可能となる。このため、
他部位の耐久性か確保出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同実
施例におけるサイドスラストワッシャを示す斜視図、第
３図は同実施例における皿ばねを示す斜視図、第４ない
し６図は本発明においてエレメントギアの他の配置方法
を示す説明図、第７図は第１図の実施例の作動状態を示
す断面図、第８図はサイドギア変位量とスラスト力との
関係を示すグラフ、第９図は本発明におけるエレメント
ギアとサイドギアの噛合範囲を示す説明図、第１Ｏ図は
従来装置におけるエレメントギアとサイドギアの噛合範
囲を示す説明図、第１１図は従来例を示す断面図である
。 １１・・・デフ７レンシヤルケース １２Ｌ、１２Ｒ・・・エレメントギア １５Ｌ、　１５Ｒ・・・サイドギアシャフト１６・・・
デフケースカバー １７Ｌ、１７Ｒ・・・サイドギア ２０Ｌ、　２ＯＲ・・・サイドスラストワッシャ２１Ｌ
、　２１Ｒ・・・皿ばね　Ａ・・・スラスト方向Ｂ・・
・噛合範囲 手続補正書（的） 平成１年１月１１日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　１．　デファレンシャルケース内に一対のサイドギア
   が各々両側のサイドギアシャフトの内端部に一体回転す
   るよう取付けられて収容され、この一対のサイドギアの
   外端部とデファレンシャルケース内壁部との間に各々サ
   イドスラストワッシャが介装され、サイドギアの軸回り
   においてデファレンシャルケース内に回転自在に取付け
   られこのサイドギアと噛合するとともに互いに連動回転
   するよう噛合した複数対のエレメントギアを介してデフ
   ァレンシャルケースからサイドギアに回転トルクを伝達
   するウォームギア式差動制限装置において、前記一対の
   サイドギアがデファレンシャルケースに対し軸方向に移
   動自在となっており、前記サイドスラストワッシャとデ
   ファレンシャルケース内壁部との間に弾性部材が各々介
   装されていることを特徴とするウォームギア式差動制限
   装置。
2. 　２．　前記弾性部材が、各々中心部をサイドギアシャ
   フトに貫通された状態で取付けられた皿ばねである請求
   項１記載のウォームギア式差動制限装置。
3. 　３．　前記複数対のエレメントギアと一対のサイドギ
   アとの噛合位置が、サイドギアの軸方向において各エレ
   メントギアの対毎に異なっている請求項１記載のウォー
   ムギア式差動制限装置。