JPH0381027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は差動歯車装置、特に通常「固定式差
動装置」と称する型式の差動装置に関する。

この発明に係る型式の差動歯車装置は、広義に
は「制限滑り式差動装置」と称するもので、一般
に出力歯車間の差動作用を制限又は遅延させるよ
うに作動するクラツチパツクを含む。しかし、さ
らに詳しく述べれば、この発明は「固定式差動装
置」と称する型式の制限滑り式差動装置に用いる
ものであり、以下の説明もこの型式について述べ
る。固定式差動装置において、出力歯車間に許さ
れた差動作用量を実質的に減少するために、クラ
ツチの滑りを許さずに係合する手段が提供され
る。

自動車の大きさが縮小に向う一般の傾向の結果
の１つとして、固定式差動装置を含む車輌の多く
の構成要素の大きさを、同様に小型化することが
必要になつた。小型固定式差動装置の開発および
試験の結果判明したことは、大型装置の場合に従
来具備したと同様の同一レベルの性能を得るため
には、一層精密な公差を与えなければならないこ
とである。この発明において、「性能レベル」と
は規定時間内でクラツチパツクを係合する（ロツ
クアツプ）するための固定式差動ユニツトの能力
をいう。例えば、ある固定式差動装置において
は、低牽引側の車輪が回り始め、かつ停止作用が
開始されてからその車輪が回転を停止するまで
（即ち差動装置を固定するのに要する時間）は、
0.1秒以上0.5秒以下でなければならない。

もしロツクアツプが規定された最小時間（例え
ば0.1秒）より短かい時間内に起れば、２つの考
えられる望ましくない状態が起る。第１にクラツ
チ内のトルクが早すぎて発生すれば、衝撃性の力
が生じて過大な応力と不都合な騒音を生ぜしめ
る。第２には過度に急激な係合が起ると、「サイ
クリング」状態を生じ、この状態において一連の
駆動装置及びタイヤの質量・速度比率によつて、
このユニツトは交互にかつ急激に係合、非係合を
くり返す。この状態は運転者にとつて不都合であ
り、かつ種々のシステム構成要素に一層急速な疲
労を起させる。

これに反し、もし係合動作に規定時間（例えば
0.5秒）以上の時間が必要ならば、可成りの大き
さのトルクが熱の形でクラツチパツクに伝達され
る。この結果はクラツチパツクに望ましくない過
熱を起し、これにより漸進的な係合動作がゆるや
かにはなるが一層の発熱を生ぜしめる。最も悪い
のは、この過大な熱は摩擦係合表面を破損して、
クラツチ板の融着および破断さえも起し、システ
ム内の油を消失させる。この現象はその後の係合
運動能力を制限することとなる。

従つて、この発明の目的は、規定時間範囲内で
一貫して係合状態に達し得る差動装置を提供する
にある。

この発明のさらに他の目的は、カム作用力がカ
ム機構によつて極めて均等かつ一定した方式で、
１つのユニツトから次のユニツトへ伝達される差
動歯車装置を提供するにある。

上記及び他の目的は、歯車室を形成する歯車ケ
ースと、少くとも１つの入力歯車及び第１，第２
出力歯車とを含む差動歯車機構を具えた型式の差
動歯車装置を提供することによつて達成される。
この装置は、差動作用を遅延させるため、差動歯
車機構を係合するロツクアツプ機構及びロツクア
ツプ機構を作動させる作動機構を含む。このロツ
クアツプ機構は係合状態と非係合状態との間で動
作するクラツチ機構を含む。このロツクアツプ機
構はさらにクラツチ機構と組合わされ、かつ第
１，第２カム部材を含むカム機構を含む。第２カ
ム部材は第１カム部材との間の相対回転に応答し
て、第１カム部材に対して軸方向に移動可能で、
クラツチ機構を係合状態にさせる。

この発明に係る装置の特徴は、第１，第２カム
部材の一方が交互に配置された上昇表面部分及び
下降表面部分を含むカム表面をもつていることで
ある。各上昇表面部分は、各上昇表面部分が係合
する第１，第２カム部材の他方の係合面積を制限
するため、上昇表面部分の周辺方向長さのほぼ1/
２にわたつて延びる軸方向に突出するパツド部分
を含む。

この発明の他の特徴は、第２カム部材が上昇表
面部分と、下降表面部分とを交互に含むカム表面
をもつことにある。各上昇表面部分は、第１カム
部材から第２カム部材への最初の力伝達が各上昇
表面部分の予め定めた位置において一定して起る
ことを保証するように配置された軸方向に突出す
るパツド部分を含む。

必ずしもこの発明を限定するものではない図に
おいて、第１図はこの発明にかかる固定式差動歯
車装置の縦断面図である。この差動歯車装置は、
歯車室１３を形成する歯車ケース１１を含む。歯
車装置へのトルク入力は、一般に入力歯車１５
（第１図においてその一部を示す）によつて得ら
れる。入力歯車１５は複数のボルト１７によつて
歯車ケース１１に取付けられる。

差動歯車機構が歯車室１３内に配設され、この
歯車機構はピニオン軸２１に回転可能に取付けら
れた複数の遊星ピニオン１９（第１図においてそ
の１つのみを示す）を含む。ピニオン軸２１は歯
車ケース１１に取付けられる。遊星ピニオン１９
は差動歯車機構の入力軸を含み、かつ差動歯車機
構の出力歯車を含む１対の側部歯車２３，２５と
噛合している。側部歯車２３，２５は１対の車軸
２７，２９にスプライン結合される。歯車ケース
１１は環状ハブ３１，３３を含み、該ハブ３１，
３３に軸受（図示せず）が取付けられ、該軸受は
主外側ケース（図示せず）に対し、差動歯車装置
を回転可能に支持する。

車輌が正常の直進運動をしている間は、左方車
軸２７及び右方車軸２９間になんらの差動作用は
起らず、ピニオン１９はピニオン軸２１に対して
回転しない。ゆえに、歯車ケース１１、ピニオン
１９、側部歯車２３，２５及び車軸２７，２９
は、結合して車軸２７，２９の軸線のまわりに回
転する。

車輌が旋回しているとき、又はタイヤのサイズ
に僅かの差があるような使用状態においては、側
部歯車２３，２５間に、予め定めたレベルまで差
動作用が起ることは許されている。上記予め定め
たレベル以上の差動作用（例えば、側部歯車２
３，２５間に100rpmの差があるとき、即ち正常
な使用状態又は牽引作用が車輪スピンアウトの場
合におけるように超過される）の場合は、歯車ケ
ースと側部歯車との間の相対回転を遅延して、過
度の差動作用を防止することが望ましい。

差動作用を遅延させるために、この差動歯車装
置は、差動歯車機構を係合させるロツクアツプ機
構及びロツクアツプ機構を作動する作動機構を含
む。ロツクアツプ機構及び作動機構は、当業界に
おいては公知のものであるから、その説明は簡単
にしておく。ロツクアツプ機構及び作動機構の詳
細な説明は、米国再発行特許第28004号及び
3831462号に述べられているので、これらを参照
されたい。

この実施例において、ロツクアツプ機構は歯車
ケース１１にスプライン結合された複数のクラツ
チ板３７、および側部歯車２３にスプライン結合
された複数のクラツチ板３９を含む。ロツクアツ
プ機構はさらにカム機構４１を含む。制限滑り式
差動装置に関する当業者には公知のように、カム
機構４１の主要機能は、第１図に示す非係合状態
から係合状態にクラツチパツク３５を運動させる
にある。係合状態において、クラツチパツク３５
は歯車ケース１１と側部歯車２３との間の相対回
転を遅延させて、側部歯車２３，２５間の差動作
用を遅延し、かつ最小にするように動作する。

カム機構４１は側部歯車２３及び主カム部材４
３を含む。側部歯車２３はカム表面４５を有し、
カム部材４３はカム表面４７を有する。カム部材
４３は外歯４９を有し、その機能は後述する。車
輌の正常直進運動中で、差動作用が極めて僅かし
か発生しないか又は全く無い場合には、カム表面
４５，４７は第１図に示す中立位置にとどまり、
この場合カム部材４３は側部歯車２３とともに同
一回転速度で回転する。係合状態へのクラツチパ
ツク３５の運動は、側部歯車２３に対して、カム
部材４３の回転を遅延させることによつて達成さ
れ、これによつてカム表面４５，４７の「ランピ
ング」（斜面運動）を起させて、カム部材４３を
第１図の左方へ軸方向に移動させる。

側部歯車２３に対してカム部材４３の回転を遅
延させるために、この装置はロツクアツプ機構を
作動する作動機構を含む遅延機構５１を含む。こ
の発明の範囲内において、遅延機構５１の多くの
異なる形態及び型式が用いられることは当業者に
は明らかになるであろう。この実施例において、
遅延機構５１ははずみ重錘型であつて、これにつ
いては上記米国再発行特許第28004号に詳述され
ている。この遅延機構５１はそれ自身の軸線のま
わりに回転するように歯車ケース１１内に取付け
られ、かつ円筒形はずみ重錘５３を含む。遅延機
構５１はさらにカム部材４３の外歯４９と係合し
ている外歯５５を含む。使用中にもし車軸２７，
２９間に、従つて側部歯車２３，２５間に差動作
用が生じ始めると、側部歯車２３及びカム部材４
３は、歯車ケース１１の速度とは異なる速度で一
体となつて回転し始める。この速度差の結果、遅
延機構５１は差動作用の大きさの関数である回転
速度で、その軸線のまわりに回転し始める。この
機構の回転速度が増大すると、遠心力がはずみ重
錘５３を外向きに移動させ、遂にはずみ重錘の１
つは停止機構（第１図には図示せず）と当接し
て、この機構５１がそれ以上回転するのを妨げ
る。遅延機構５１がその回転を停止すると、外歯
５５と外歯４９とが係合して、カム部材４３を歯
車ケース１１と同一の回転速度で回転させ、この
場合その速度は側部歯車２３の回転速度とは相違
し、これにより前述のようにクラツチパツク３５
を係合させる。

第２図及至第４図には、カム部材４３が詳細に
図示されている。第２図はカム部材４３の正面図
で、第１図の左方に向う方向に見てカム表面４７
を示す。カム表面４７は複数の、交互に配設され
た上昇表面部分６１と下降表面部分６３とを含
む。ここに「上昇」および「下降」とは、カム部
材４３の回転方向、すなわち第２図で反時計方向
における状態を示す。もし回転方向が時計方向で
あるとすれば、「上昇」と「下降」とは、前記と
逆になる。各上昇表面部分６１は頂部６５におい
て、次の（反時計方向に）下降表面部分６３に移
行し、下降表面部分６３に続いて平坦な谷表面部
分６７に続く。小さい截頭円錐形突起６９が各頂
部６５に配設され、この突起６９は米国特許第
3831462号に詳細に図示および記述されているよ
うに、側部歯車２３に形成された対応する凹部と
係合する。

従来型差動歯車装置においては、カム表面４
５，４７間のカム作用中、各上昇表面部分６１は
カム表面４５の対応する表面部分と係合状態にあ
る。クラツチパツク３５に伝達された軸方向の力
は、理論的には各上昇表面部分６１の大部分にわ
たつて均等に加えられると考えられる。しかし当
業者によれば、製造公差から、クラツチパツク３
５へカム部材４３を介して伝達される力は、表面
部分６１上にわたつて均等に分布するものではな
いと考えられる。かえつてこの力は表面部分６１
がカム表面４５と係合する際に、該表面部分のあ
る点、又はある範囲の区域において集中する傾向
をもつ。

この発明によれば、各上昇表面部分６１は、こ
の部分６１から軸方向に僅かに突出するパツド部
分７１を具備する。同様に、各下降表面部分６３
は、この表面部分６３から軸方向に僅かに突出す
るパツド部分７３を具備する。この実施例におい
て、パツド部分７１，７３は各表面部分６１，６
３の上半部にわたつて配置される。各パツド部分
７１又はパツド部分７３によつて提供される対応
するカム表面４５との係合面積を制限することに
よつて、クラツチパツド３５への力の伝達がさら
に一定性をもち、これによつて両部分の係合作用
が早すぎたり遅すぎたりする比率を実質的に減少
する。

この実施例において、パツド部分７１，７３は
単体の連続パツドを含むように図示されている。
しかし、この発明は前記構造に限定するものでは
なく、パツド部分７１，７３は種々の形態をも
ち、かつ表面部分６１，６３上の種々の位置に配
置できることが容易に理解されるであろう。さら
に、パツド部分７１，７３は、表面部分６１，６
３の全体的に半径方向最外側半部上に配置して示
されているが、このような配置はこの発明の必須
の特徴ではなく、突起６９の近傍に設けることを
必要とするのみである。

第２，第３図とともに、第５図についてこの実
施例をさらに詳細に述べる。パツド部分７１，７
３は縁部７５，７７をもつている。カム表面４５
は表面部分６１又はパツド部分７１の表面よりも
僅かに大きい角度で傾斜していることが好適であ
る。これは第５図に示すとおりであつて、この図
において両者の相対角度は説明のために誇張して
示されている。故に、カム表面４５が表面部分６
１上を「斜面運動」すると、カム表面４５との係
合は最初に縁部７５において起る。このことは２
つの利点をもつことが考えられる。即ち、第１に
最初のカム作用力は各表面部分上の同一区域にお
いて常に加わり、第２にカム表面が互いに斜面運
動するとき、カム作用力は連続的に同一区域に加
わる。また選択された角度によつて、加えられた
カム作用力が漸増すると、係合面積も増大すると
考えられる。実際の試験によつて、この発明は係
合が早すぎたり、遅すぎたりするようなことが実
質的に減少されることが判明した。第１図に従つ
て造られた10個のユニツトを含む一連の特定試験
において、これらのユニツトにこの発明の手段を
具備しない場合には、10個のうちの１個のみが規
定時間内で係合したにすぎない。しかし、この発
明の手段を具備した同一の10個のユニツトは、そ
のうちの９個までが規定時間内で係合した。

よつて、この発明はカム部材に加えられたカム
作用力が加わる面積を減少することによつて、ク
ラツチパツドにカム作用力をさらに一貫して伝達
し、又はカム作用力の負荷が、各上昇表面部分上
のほぼ同一区域において起ることを保証すること
が判る。この発明の種々の他の変形が、当業者の
有する知識内で実施でき、かつすべてのこのよう
な変形、改変がこの発明の特許請求の範囲内にあ
る限り、この発明に含まれることが理解されるで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図、第２
図は同上のカム部材正面図、第３図は第２図の２
倍尺度で示した第２図の３−３線による部分側面
図、第４図は第３図の線４−４に沿つてとられた
部分断面図、第５図は同上のもののパツト部分の
係合状態を示す部分断面図である。 １１……歯車ケース、１３……歯車室、１５…
…入力歯車、１９……ピニオン、２１……ピニオ
ン軸、２３，２５……側部歯車、２７，２９……
車軸、３５……クラツチパツク、３７，３９……
クラツチ板、４１……カム機構、４３……カム部
材、４５，４７……カム表面、４９……外歯、５
１……遅延機構、５３……はずみ重錘部分、５５
……外歯部分、６１……上昇表面部分、６３……
下降表面部分、６５……表面頂部、６７……谷表
面部分、６９……突起、７１，７３……パツド部
分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 歯車室を有する歯車ケースと、歯車室内に配
   置され、かつ少なくとも１つの入力歯車及び第
   １，第２出力歯車を含む差動歯車機構と、差動作
   用を遅延させるロツクアツプ機構とを含み、ロツ
   クアツプ機構は、歯車ケースと出力歯車との間の
   相対回転を遅延させる係合状態と非係合状態との
   間で動作するクラツチ機構を含み、ロツクアツプ
   機構はさらにクラツチと作動的に組合わされ、か
   つ第１，第２カム部材を含むカム機構を含み、第
   ２カム部材は第１カム部材に対して、第１カム部
   材との間の相対回転に応答して軸方向に移動可能
   で、これによりクラツチ機構の係合状態を実施す
   る差動歯車装置において、第１，第２カム部材の
   一方の部材が上昇表面部分と下降表面部分とを交
   互に有し、各上昇表面部分が、該上昇表面部分か
   ら僅かに軸方向に突出して、該上昇表面部分のほ
   ぼ上半分にわたつて延びるパツド部分を有し、こ
   れによつて第１，第２カム部材の他方の部材と上
   昇表面部分の上半部で係合するようになつている
   ことを特徴とする差動歯車装置。 ２ 第１，第２カム部材の他方の部材のカム表面
   が、一方の部材の上昇表面部分よりも僅かに大き
   い角度をもつて配置されている特許請求の範囲第
   １項に記載の差動歯車装置。