JPH05104965A

JPH05104965A - 回転伝達装置

Info

Publication number: JPH05104965A
Application number: JP26750991A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ito; 健一郎伊藤; Tateo Adachi; 健郎安達; Makoto Yasui; 誠安井
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1991-10-16
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】デフの差動機構とそれを制限する機能を持
ち、低速回転域から大きな駆動力を伝達できる装置を提
供する。【構成】ケース５と共回りするピニオンギヤ７を一対
のサイドギヤ８、９に噛合せ、その各サイドギヤと連結
する出力軸１１、１２と外輪１４、１５との間に設けた
保持器２６、２７に、正逆の回転で出力軸と外輪に係合
するスプラグ３３を組込む。ケース５と両外輪１４、１
５を、外輪側を増速させる変速機構２２、２３を介して
入力部材のリングギヤ４に連結し、保持器２７に、外輪
に対して回転を減速させる差動手段３６、３７を連結す
る。出力軸の回転が外輪より低い間は、外輪がオーバー
ランニングして差動機能が発揮される。出力軸の回転が
外輪を上回ると、スプラグが係合して外輪と出力軸を直
結し、デフロックされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転伝達装置に関
し、例えば、４輪駆動車の車輪に対する駆動力の伝達と
遮断に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】単にサイドギヤとピニオンギヤを噛み合
せた機械式デフでは、車輪の一方が脱輪等により浮き上
った場合、デフのもつトルク等配性能によって空転する
車輪だけに駆動力が流れ、接地側の車輪には全く伝わら
ない不具合がある。

【０００３】また、４輪駆動車においては、４輪を直結
した状態で走行が行なえるように、通常前後輪の回転差
を吸収し、駆動力を前後輪に適切に配分するセンタデフ
を備えているが、従来のセンタデフの構造では、４輪の
うち１輪でも浮き上ると全ての駆動力がその車輪に流
れ、走行不能になる問題がある。

【０００４】このような問題に対して、従来の機械式デ
フやセンタデフに、ビスカスカップリング等の高粘性抵
抗体のせん断抵抗を利用して駆動力を伝達するカップリ
ングを併設し、デフの差動機能を制限する機能をもたせ
たものが提案されている。この差動制限装置は、浮き上
った車輪が高速で回転し、接地車輪との間で回転差が生
じた場合、その回転差により高粘性抵抗体にせん断抵抗
を生じさせ、そのせん断抵抗によって接地車輪に駆動力
の一部を分配するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の差動
制限装置では、入出力間の速度差を利用して駆動力を伝
達するものであるため、大きな回転差が生じないと大き
なトルクが発生せず、このため、小さい速度差しか得ら
れない低速走行域では、大きな駆動力を伝達できない欠
点がある。

【０００６】これに対し、小さな回転差でも大きなトル
クを発生するように高粘性抵抗体の粘度を大きくする
と、通常の使用における旋回や走行時において、引きず
りトルクが生じやすくなる不具合がある。

【０００７】以上のことから理想的なディファレンシャ
ルの機能とは、正常状態では通常の機械式デフの特性を
もち、脱輪等の浮き上りが車輪に生じた場合には自動的
にデフロックがかかり、接地車輪に１００％の駆動力が
作用するものであると云うことができる。

【０００８】そこで、この発明は、車両の駆動経路に組
込むことによりデフとしての差動機能とその差動を制限
する機能を併せもち、機械的に車輪を直結して即座に大
きな駆動力を伝達・遮断することができる回転伝達装置
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明の回転伝達装置は、対向する一対のサイド
ギヤに、ケースと共回転するピニオンギヤを噛み合せ、
上記各サイドギヤに連結した一対の出力軸の外周に、そ
れぞれ外輪を回転自在に支持し、その各々の出力軸と外
輪の間に、出力軸との相対回転によって係合子を出力軸
と外輪に係合離脱させる保持器を設け、上記ケースと両
外輪を入力部材に共回り可能に連結すると共に、その連
結部にケースに対して両外輪の回転を増速させる変速機
構を設け、かつ、上記各保持器と各出力軸又は各外輪と
を回転方向すき間を介して共回り可能に連結し、各保持
器とそれが連結する出力軸又は外輪との間に回転差を生
じさせる差動手段を備えた構成としたものである。

【００１０】

【作用】上記の構成においては、入力部材によりケース
と両クラッチ外輪を回転させると、変速機構の作用によ
り、ケースに連結する各出力軸より各外輪の方が速く回
転する。また、差動手段の作用により、保持器と出力軸
又は外輪が相対回転し、係合子が係合作動位置に移動す
る。

【００１１】上記の状態では、出力軸の回転が外輪より
低い間は、外輪が係合子に対しオーバーランニングして
クラッチが入らず、入力部材の回転は、ピニオンギヤと
サイドギヤを介して各出力軸に伝わり、通常のデフとし
てのトルク等配が行なわれる。

【００１２】これに対し、出力軸の一方が空転し、その
回転が外輪を上回ると、係合子が係合して外輪から出力
軸に直接回転が伝わり、デフロックされる。このため、
入力部材の全ての駆動力がサイドギヤを介して他方の出
力軸に伝えられる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１に示すように、ハウジング１の内部
に、外側から駆動軸２の一端が入り込み、この駆動軸２
の端部に設けたギヤ３に、そのギヤ３と共に入力部材を
構成するリングギヤ４が噛み合っている。

【００１４】上記リングギヤ４には、ケース５がボルト
等により一体に固定され、このケース５の内部に、支軸
６を介してピニオンギヤ７、７が共回り可能に連結され
ている。また、ピニオンギヤ７、７には、対向配置され
た一対のサイドギヤ８、９が噛み合っており、この各サ
イドギヤ８、９は、ハウジング１に軸受１０、１０を介
して回転自在に支持された一対の出力軸１１、１２に連
結されている。

【００１５】上記の構造では、リングギヤ４によりケー
ス５が回されると、ピニオンギヤ７を介してサイドギヤ
８、９に回転力が伝えられる。また、各出力軸８、９に
負荷がある状態で回転差が生じた場合は、ケース５及び
ピニオンギヤ７と各サイドギヤ８、９が相対回転して回
転差を吸収し、各出力軸１１、１２に負荷に応じた回転
力を伝える。これは、従来の機械式デフと同じ機能であ
る。

【００１６】上記各出力軸８、９の外周には、図１及び
図３に示すように、それぞれ軸受１３、１３を介して外
輪１４、１５が回転自在に支持され、その各外輪１４、
１５の外周面に形成したギヤ１６、１７に、複数の遊星
歯車１８、１８’が噛み合っている。

【００１７】この各遊星歯車１８、１８’は、それぞれ
ギヤピン１９、１９’を介してリングギヤ４とケース５
に連結され、その外周の歯が、ハウジング１内部に突設
するギヤケース２０、２０’に設けた環状ギヤ２１、２
１’に噛み合っており、環状ギヤ２１、２１’と各外輪
１４、１５の間を遊星歯車１８、１８’が遊星運動する
ことにより、リングギヤ４の回転を各外輪１４、１５に
伝達する。

【００１８】ここで、各遊星歯車１８、１８’と外輪１
４、１５との噛み合い部のギヤ比は、各環状ギヤ２１、
２１’と遊星歯車１８、１８’の噛み合い部のギヤ比よ
りも高く設定されており、リングギヤ４が回転すると、
ケース５に対して両外輪１４、１５の方が速く回転する
ようになっている。すなわち、上記の構造では、遊星歯
車と環状ギヤ及び各外輪のギヤが、ケースと外輪間に回
転差を生じさせる変速機構２２、２３を構成している。

【００１９】上記各外輪１４、１５の内径面と、それに
対向する各出力軸１１、１２の外径面は、図２及び図３
に示すように、同心の円筒面２４、２５で形成され、そ
の両円筒面２４、２５の間に、外輪１４、１５にピン止
めされた小径の固定保持器２６と、大径の制御保持器２
７が組込まれている。この制御保持器２７は、外周部に
設けたフランジ２８にピン孔２９を形成し、そのピン孔
２９に外輪１４、１５の端面に取付けたピン３０を遊嵌
させて、外輪と共回り可能に取付けられており、ピン３
０とピン孔２９の間の回転方向すき間Ｘの分だけ制御保
持器と外輪が相対回転できるようになっている。この回
転方向すき間Ｘは、制御保持器２７の外輪に対する遅れ
角を決めるもので、その大きさは、後述するスプラグ３
６が円筒面２４、２５間の中立位置から弾性部材３７を
介して両係合面に接触するまでの距離よりも大きく設定
されている。

【００２０】上記制御保持器２７と固定保持器２６に
は、周方向に複数のポケット３１、３２が対向して形成
され、その各ポケット３１、３２に、係合子としてのス
プラグ３３と弾性部材３４とが組込まれている。このス
プラグ３３は、図４に示すように、外径側と内径側がス
プラグの中央線上に曲率中心をもつ弧状面３５で形成さ
れ、左右の両方向に傾くと、弧状面３５が円筒面２４、
２５に係合して出力軸１１、１２と外輪１４、１５を一
体化する。また、弾性部材３４は、制御保持器２７に取
付けられ、スプラグ３３を両側から押圧して両円筒面２
４、２５と係合しない中立位置に保持している。

【００２１】また、左右の外輪における制御保持器２７
には、外輪に対して保持器の回転を減速させる差動手段
３６、３７が連結している。この差動手段は、図２に示
すように、ハウジング１に取付けられる摩擦板３８と、
その摩擦板３８と制御保持器２７のフランジ２８との間
に組込まれる皿バネ３９とから成り、フランジ２８に押
し付けられる皿バネ３９が摩擦板３８に対してスリップ
し、そのスリップにより発生する摩擦力によって制御保
持器の回転を外輪に対して遅れさせるようになってい
る。

【００２２】この実施例の回転伝達装置は、上記のよう
な構造で成り、次にその作用を、図５に示す車両の駆動
経路において前輪又は後輪のディファレンシャルＡ、Ｂ
に伝達装置を用いた場合について説明する。このような
車輪のデフとして用いる場合、駆動軸２をプロペラシャ
フトＣ又はＤに連結し、両出力軸１１、１２を、前後輪
に連結する車軸Ｅ又はＦに接続する。

【００２３】いま、駆動軸２からギヤ３を介してリング
ギヤ４に回転が加わると、ケース５と両外輪１４、１５
が回されるが、変速機構２２、２３におけるギヤ比の差
により、外輪１４、１５がケース５よりも速く回転す
る。

【００２４】また、各外輪と制御保持器２７は共回りす
るが、差動手段３６、３７の作用により、ピン３０とピ
ン孔２９の回転すき間の分だけ制御保持器２７の回転が
外輪より遅れる。このため、制御保持器２７と固定保持
器２６が相対回転し、スプラグ３３が図４に示すように
円筒面２４、２５に接触する位置まで傾いて、係合作動
状態で待機する。

【００２５】通常の走行状態では、ケース５と共回りす
る出力軸１１、１２の回転が外輪１４、１５より遅くな
るため、外輪１４、１５がスプラグ３３に対してオーバ
ーランニングし、クラッチが入らない。このため、リン
グギヤ４の回転は、ケース５からサイドギヤ８、９を介
して各出力軸１１、１２に伝わり、車輪間に生じる回転
差は通常のデフとしての差動機能によって吸収される。

【００２６】すなわち、車両が直進走行し、２輪共接地
している場合、左右の出力軸１１、１２は同一回転で駆
動される。また、左旋回を行なった場合は、左出力軸１
２の回転が遅くなり、その分だけピニオンギヤ７、７が
回され、右出力軸１１の回転が早まって右車輪が左車輪
よりも長い距離を回ることになり、回転差が吸収され
る。

【００２７】一方、片側の車輪（例えば右側の車輪）が
脱輪等で浮き上った場合、右出力軸１１の回転が上昇
し、オーバーランニングしている外輪１４の回転に追い
付く。そして、右出力軸１１の回転が外輪１４を上回っ
た時点で、係合作動状態にあるスプラグ３３が即座に円
筒面２４、２５に係合し、右出力軸１１と外輪１４を一
体にする。

【００２８】このように出力軸の回転が上昇し、外輪の
回転に追い付く速さになると、それまでピニオンギヤ７
の回転上昇により左出力軸１２の回転が低下し続けてい
る状態が、一定の値で止まる。すなわち、左出力軸の回
転は、停止まで至らず、低い回転のままその状態が維持
される。したがって、ピニオンギヤ７の回転が連続し、
各サイドギヤ８、９が同一方向（前進方向）に回される
ため、接地状態にある左側の車輪に、リングギヤ４の駆
動力が伝達される。

【００２９】また、左側車輪に負荷が加わり、車両が走
行して浮き上った右側車輪が正常に接地すると、変速機
構２２、２３の作用により、再び左右の出力輪１１、１
２より両外輪１４、１５の回転が上回ることになる。こ
のため、外輪１４、１５がオーバーランニングして自動
的にクラッチが切れ、通常のデフの差動機能をもった走
行状態に戻される。

【００３０】このように上記の構造では、車輪の一方が
浮き上ると自動的にその車輪だけがデフロックされ、車
輪が正常に接地すれば、トルク等配性をもった機械式デ
フとしての機能を発揮するため、駆動力を減じたり操舵
性を害することなく、安定した車両の走行を行なうこと
ができる。

【００３１】また、デフの機能を切換えるクラッチのオ
ン・オフは、ケース５と両外輪１４、１５の間の回転差
と、出力軸１１、１２の回転数の変化によってなされる
ため、上記の回転差を、正常走行時の最小旋回時におけ
る前後輪間の回転差よりわずかに大きく設定することに
より、車輪に浮き上りが生じた時点で即座にクラッチを
オン・オフさせることができ、応答性のよい切換えを行
なうことができる。

【００３２】また、上記の構造では、駆動軸２からリン
グギヤ４に加わる回転方向が逆になると、差動手段３
６、３７の作用によりスプラグ３３が逆方向に傾いて係
合するため、前進と後退の両方向において上述した機能
を全く同様に発揮することができる。

【００３３】なお、上記の実施例では、回転伝達装置を
車輪のディファレンシャルとして用いた例を示したが、
図５に示す４輪駆動車において、前後軸に駆動力を分配
するトランスファーＧとして利用することもできる。こ
の場合は、駆動軸２をエンジンＨ側に接続し、２つの出
力軸１１、１２のうち一方を前輪用のプロペラシャフト
Ｃに、他方を後輪用のプロペラシャフトＤに接続する。

【００３４】また、上記の例では、係合子として正逆の
回転方向で係合するスプラグ３３を示したが、これに代
えて、１方向だけに係合するスプラグを左右対称で使用
したり、ローラ等の係合子を利用することもできる。

【００３５】さらに、外輪１４、１５に固定保持器２６
を固定し、制御保持器２７を回転すき間をもたせて連結
したが、出力軸１１、１２側に固定保持器２６を固定
し、制御保持器２７を出力軸１１、１２に対して相対回
転可能に連結しても、同じ作用を得ることができる。

【００３６】また、保持器の回転を外輪や出力軸の回転
に対して異ならせる差動手段の構造は、図示したような
すべり摩擦を利用した構造に限定されるものではなく、
予圧等により回転抵抗を付与した転がり軸受や、歯車減
速機構等を利用することもできる。

【００３７】

【効果】以上のように、この発明の回転伝達装置は、入
出力間で回転差が生じると、機械式クラッチにより駆動
力の伝達を切換えるようにしたので、デフとしての差動
機構とその差動を制限する機能とを瞬時に切換えること
ができ、低速回転域から大きな駆動力を伝達することが
できる。したがって、車両の駆動系に適用すれば、応答
性に優れた駆動の切換えと、大きな駆動力を伝達でき、
強力な走破力を発揮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の縦断正面図

【図２】図１のクラッチ部分を拡大して示す断面図

【図３】図１のIII −III 線に沿った断面図

【図４】スプラグの作動状態を示す断面図

【図５】車両の駆動経路を模式的に示す図

【符号の説明】

４リングギヤ５ケース７ピニオンギヤ８、９サイドギヤ１１、１２出力軸１４、１５クラッチ外輪１８、１８’ 遊星歯車２１、２１’ 環状ギヤ２２、２３変速機構２６固定保持器２７制御保持器３３スプラグ３４弾性部材３６、３７差動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する一対のサイドギヤに、ケースと
共回転するピニオンギヤを噛み合せ、上記各サイドギヤ
に連結した一対の出力軸の外周に、それぞれ外輪を回転
自在に支持し、その各々の出力軸と外輪の間に、出力軸
との相対回転によって係合子を出力軸と外輪に係合離脱
させる保持器を設け、上記ケースと両外輪を入力部材に
共回り可能に連結すると共に、その連結部にケースに対
して両外輪の回転を増速させる変速機構を設け、かつ、
上記各保持器と各出力軸又は各外輪とを回転方向すき間
を介して共回り可能に連結し、その各保持器とそれが連
結する出力軸又は外輪との間に回転差を生じさせる差動
手段を備えた回転伝達装置。