JPH0720449U - ツインクラッチ型差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐久性にすぐれる摩擦クラッチとしての特性
を保ったまま差動制限クラッチが発生する異常振動を有
効に吸収できるような高品質、廉価なツインクラッチ型
差動制限装置を提供する。 【構成】 デフケース３とサイドギヤ４Ｌ、４Ｒとの間
に配置されこれらを断接可能にするディスク状の左右の
多板差動制限クラッチ８Ｌ、８Ｒとを有する差動制限装
置において、前記左右の多板差動制限クラッチ８Ｌ、８
Ｒのうちの少なくとも一方に、ダンパークラッチ１１を
介在させてツインクラッチ型差動制限装置としたもので
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、多板型差動制限クラッチを有する自動車用差動制限装置に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

この種の、多板型差動制限クラッチを有する自動車用差動制限装置としては、 従来、例えば、図２に示した特公昭６３−３３５７４号公報に記載されたものが ある。 この従来例の多板型差動制限装置は、ドライブピニオン１と噛合するリングギ ヤ２を固定したデフケース３と、該ケース内部に設けられ、車輪と連結する図示 しない車軸と連結するサイドギヤ４、４と、該サイドギヤ４、４に噛合するピニ オンギヤ５と、該ピニオンギヤ５を設けたピニオン軸６と、該ピニオン軸６の両 側部に配置された前記デフケース３に軸方向摺動可能に嵌合されたプレッシャリ ング７、７と、該プレッシャリング７、７と前記デフケース３との間に配置され サイドギヤ４と一体に動作するフリクションディスク８ａおよびデフケース３と 一体に動作するフリクションプレート８ｂで構成されている多板摩擦クラッチ機 構８、８とから成る。 かく構成された差動制限装置のＬＳＤ（差動制限）作用について詳述すると、 ドライブピニオン１によりリングギヤ２を介してデフケース３が回転されると回 転方向に固定されているプレッシャリング７、７もデフケース３と同速で回転す る。そして、同リング７、７とピニオン軸６と適合させているものであるために プレッシャリング７、７の回転に伴ってピニオン軸６を回転させるもので、この 回転の際にプレッシャリング７、７はピニオン軸６とのカム作用で左右に押し開 かれ、フリクションディスク８ａおよびフリクションプレート８ｂを圧接して結 合させるものである。 つまり、直進時においては、左右の車輪抵抗が等しいために左右のサイドギヤ ４、４にかかる抵抗も等しくなり、ピニオンギヤ５の運動はデフケース３と同速 にて車軸を中心に公転し、サイドギヤ４、４との間に相対速度がなくなり、ドラ イブピニオン１からのトルク入力は、リングギヤ２、デフケース３、プレッシャ リング７、７、ピニオン軸６、ピニオンギヤ５、サイドギヤ４、４、車軸の順で 均等にトルク伝達がなされる。

【０００３】 また、左右の車輪に回転差がある場合には、まず直進時と同様にトルクは左右 の車輪に等分されるが、高速車輪側に伝達されたトルクは同車輪の路面抵抗に相 応する分のトルクしか車軸にかからないことからクラッチ容量を差し引いたトル ク伝達状態となる。つまり、高速車輪側に表れるトルクはクラッチ抵抗の影響を 受けないものであるが、このクラッチ抵抗はブレーキ作用をすることから低速車 輪側のサイドギヤ４へデフケース３を介して伝えられ、低速車輪側へ伝達される トルクはクラッチ抵抗により加算される。 以上のように、左右の車輪に回転差がある場合には、回転の遅い方の車輪にト ルクが多く配分されるというトルク伝達を示す。 カム分力機構については、前進時アクセルＯＮでエンジンからプレッシャリン グ７、７を介して駆動力が入力される側で大きなカム分力Ｐ₁ が得られるカム角 度θ₁ に設定されているため、プレッシャリング７、７が矢印Ａ方向に回転する と該リング７、７の分力可変Ｖ字溝７ｂ、７ｂが分力可変シャフト端６ｂを押圧 してプレッシャリング７、７を押し開こうとするカム分力Ｐ₁ が得られる。

【０００４】 このような従来の多板型差動制限クラッチにおいて、左右のタイヤが路面との 摩擦係数が異なる状況下におかれるスプリットμ路での車両発進時や泥濘地走行 時に、左右両輪間で差動回転を行い差動制限トルクを発生してその差動制限作用 を充分に発揮するところとなる。 ところが、急激な差動回転によって差動制限装置を構成する多板クラッチのデ ィスク間に高い面圧が作用し、これらディスク間で異常な滑りを発生することが ある。 これら異常な滑りの主なものとして、ディスク間でのがたつきを伴うスティッ クスリップおよびディスクの自励振動によるジャダーがあるが、いずれも異音、 振動を伴うために不快感を与え、装置の商品価値を低下させるのみならず差動制 限作用にも支承を来たしかねないものであり、差動制限装置が特に作動して欲し い状況下で問題を生じる虞もあった。 これらの問題を解決するため、特にジャダー対策として別途トーショナルダン パーを設けたり振動ばね系のチューニング等を行っていたが、そのために技術的 な負担が増してコスト的にも不利となり、これらのことが原因で商品化が中止さ れることもあった。 また、ディスク材として自励振動を発生しにくいμ−Ｖ特性（μ；摩擦係数、 Ｖ；滑り速度）に優れるものを採用することも考えられるがきわめて高価であり 、しかもこれらμ−Ｖ特性に優れる素材は摩擦クラッチとしては耐久性に不安を 残すものであった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このため、本考案では、上述した従来の多板型差動制限クラッチに見られたよ うな諸課題を解決して、耐久性にすぐれる摩擦クラッチとしての特性を保ったま ま差動制限クラッチが発生する異常振動を有効に吸収できるような高品質、廉価 なツインクラッチ型差動制限装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案では、上記した従来の課題を解決するための手段として、エン ジンからの駆動力により回転するデフケースと、該デフケースの回転軸と直交し て配置されたピニオン軸に軸支された複数のピニオンギヤと、これらピニオンギ ヤと噛合して前記ピニオン軸と直交した回転軸を有する傘歯歯車からなる左右の サイドギヤと、前記デフケースと前記サイドギヤとの間に配置されこれらを断接 可能にするディスク状の左右の多板差動制限クラッチとを有する差動制限装置に おいて、前記左右の多板差動制限クラッチのうちの少なくとも一方にダンパーク ラッチを介在させたことを特徴とするツインクラッチ型差動制限装置としたもの である。 前記ダンパークラッチは平板状ディスクと皿ばねから構成し、前記ダンパーク ラッチの平板状ディスクと皿ばねを囲むようにダンパーケースが配置され、該ダ ンパーケースは平板状ディスクとその外周から軸方向に延びるスペーサー部とか らなり、該スペーサー部の軸方向長さは前記平板状ディスクおよび皿ばねが平板 状に圧縮された厚さの合計にほぼ等しくして、振動吸収用ダンパークラッチが低 トルクにて発生トルクが飽和するようにされ、ジャダーの発生が抑えられた後は 差動制限クラッチの摩擦圧力からは開放保護される。 ここで、前記デフケースと前記サイドギヤとの間に配置されこれらを断接可能 にするディスク状の左右の多板差動制限クラッチの断接動作はシリンダー等の油 圧、電磁力等の電気あるいはカム等の機械式のいずれのアクチュエーターによっ て行う形式の差動制限装置であってもよいことは勿論である。

【０００７】

【作用】

本考案では、上記構成により、エンジンからの駆動力によりデフケースが回転 するが、直進時においては、エンジンからのトルク入力は、左右の差動制限クラ ッチを圧接して結合させて左右のサイドギヤへ伝えられる。また直進時には左右 の車輪抵抗が等しいために左右のサイドギヤにかかる抵抗も等しく、ピニオンギ ヤは自転することなくデフケースと同速にて車軸を中心に公転し、ピニオン軸、 ピニオンギヤ、サイドギヤが一体となって左右の車輪に均等にトルク伝達がなさ れる。 一方、左右のタイヤが路面との摩擦係数が異なる状況下におかれるスプリット μ路での車両発進時や泥濘地走行時に左右輪間に回転差を生じると、左右のサイ ドギヤ間に差動を生じ、まず直進時と同様にトルクは左右の車輪に等分されるが 、高速車輪側へのトルクは同車輪の路面抵抗に相応する分のトルクしか車軸にか からず、結局クラッチ容量を差し引いたトルク伝達状態となる。したがって左右 の車輪に回転差がある場合には、回転の遅い方の車輪にトルクが多く配分される ことになる。 高速車輪側では、サイドギヤが高速で相対回転するので差動制限クラッチが圧 接する際に振動を発生するが、多板差動制限クラッチのうちの少なくとも一方に ダンパークラッチを介在させたことによって、差動回転によって発生した振動を 有効に吸収することができる。

【０００８】

【実施例】

まず、本考案の実施例の説明の前に、ジャダー発生時の振動モデルについて考 察すると、通常、ジャダー振動は負減衰力によって発生する自励振動によるもの と、外部の振動（エンジン加振等）による強制振動によるものとに分けられる。 自励振動モデルについて以下説明すると、 図４のような簡易な振動モデルを考える。 図４において、 Ｉ：ピストンイナーシャ（Ｋｇｍ ｓｅｃ² ） Ｋ：ダンパーばね定数 （Ｋｇｆ／ｍ） Ｃ：ダンパー減衰力 （Ｋｇｍ） −ａ：スリップ時の摩擦特性勾配 Ｆ：ピストン押し付け力（Ｋｇ） Ｒ：フェーシング有効半径（ｍ） 負減衰力：−ａＦＲ（Ｋｇｍ） 正減衰力：Ｃ（Ｋｇｍ） 強制加振：Ｉに加わるトルク変動 振動応答特性：Ｋ（Ｋｇｆ／ｍ），Ｉ（Ｋｇｍ／ｓｅｃ） このような振動系の運動方程式は Ｉ（ｄ² θ／ｄｔ ²）＋（Ｃ−ａＦＲ）（ｄθ／ｄｔ）＋Ｋθ＝０ α＝ａＦＲとしてこれを解くと、Ｄ＝４ＩＫ−（Ｃ−α）² として θ＝２ｅｘｐ〔（α−Ｃ）ｔ／（２Ｉ）〕×ｃｏｓ〔Ｄ^1/2 ｔ／（２Ｉ）〕 ｔ：時間 θ：ピストン変位角 ここで、α−Ｃが正の時、ｔ→∞の時、θ→∞となるため自励振動となる。 一方、α−Ｃが負の時、ｔ→∞の時、θ→０となるため振動は発生しない。 よってαが負の時（摩擦特性正勾配）の時にはα−Ｃが負となり、ジャダーの 自励振動は発生しない。負勾配がある限界を越えた時（α＞Ｃ）に自励振動とな り、ジャダーが発生するものである。 図５に、参考までに数種類の材料のダンパークラッチとしてのμ−Ｖ特性図を 示す。 図５中、Ａはコルク材〜ガラス、Ｃは銅系合金〜スチールである。 コルク材〜ガラスは高速回転時のμは小さく、銅系合金〜スチールは低速時よ り大きくなる。Ｂは回転速度によってさほど影響されない特性であり、ダンパー クラッチとしてのμ−Ｖ特性に優れると言える。

【０００９】 以下本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図１に示すものは本考案のツインクラッチ型差動制限装置の実施例である。 エンジンからの駆動力が伝えられるドライブピニオン１と噛合するリングギヤ ２を固定したデフケース３と、該デフケース３の回転軸と直交して配置されたピ ニオン軸６に軸支された複数のピニオンギヤ５と、これらピニオンギヤ５と噛合 して前記ピニオン軸６と直交した回転軸を有する傘歯歯車からなる左右のサイド ギヤ４Ｌ、４Ｒと、前記ピニオンギヤ５とサイドギヤ４Ｌ、４Ｒとの噛合部の軸 方向外側にそれぞれ配置されるデフケース３と回転を共にする左右のプレッシャ リング７Ｌ、７Ｒと、前記デフケースと前記サイドギヤ４Ｌ、４Ｒとの間に配置 されこれらを断接可能にするディスク状の左右の多板差動制限クラッチ８Ｌ、８ Ｒとを有する差動制限装置において、前記左右の多板差動制限クラッチ８Ｌ、８ Ｒのうちの少なくとも一方に、図示の例では差動制限クラッチ８Ｒ側にダンパー クラッチ１１を介在させてツインクラッチ型差動制限装置としたものである。 勿論、必要に応じてダンパークラッチ１１を差動制限クラッチ８Ｌ側にも設け てもよい。

【００１０】 かく構成されたツインクラッチ型差動制限装置の差動制限作用について詳述す ると、直進時においては、エンジンからの駆動力にてドライブピニオン１が回転 し、リングギヤ２を介してデフケース３が回転されると該デフケース３に回転方 向に固定されているプレッシャリング７Ｌ、７Ｒもデフケース３と同速で回転す る。そして、これらプレッシャリング７Ｌ、７Ｒと各ピニオン軸６の端部とはカ ム９を介して係合しているためにプレッシャリング７Ｌ、７Ｒの回転に伴ってピ ニオン軸６を回転させるもので、この回転の際にプレッシャリング７Ｌ、７Ｒは ピニオン軸６とのカム作用で左右に押し開かれ、差動制限クラッチ８Ｌ、８Ｒ内 の多板ディスクを互いに圧接して結合させるものである。 これらの多板ディスクはデフケース２３のみに回転方向に固定されて摺動自在 に連結される群とサイドギヤのみに回転方向に固定されて摺動自在に連結される 群とから構成されている。 かくして、直進時においては、左右の車輪抵抗が等しいために左右のサイドギ ヤ４Ｌ、４Ｒにかかる抵抗も等しくなり、ピニオンギヤ５の運動はデフケース３ と同速にて車軸を中心に公転し、サイドギヤ４Ｌ、４Ｒとの間に相対速度がない 状態で、ドライブピニオン１からのトルク入力は、リングギヤ２、デフケース３ 、プレッシャリング７Ｌ、７Ｒ、ピニオン軸６、ピニオンギヤ５、サイドギヤ４ Ｌ、４Ｒ、車軸の順で均等にトルク伝達がなされる。

【００１１】 また、車両の操向時には、左右のサイドギヤ４Ｌ、４Ｒ間に差動を生じ、まず 直進時と同様にトルクが左右の車輪に等分されるが、デフケース３が回転される と該デフケース３に回転方向に固定されているプレッシャリング７Ｌ、７Ｒもデ フケース３と同速で回転する。そして、これらプレッシャリング７Ｌ、７Ｒと各 ピニオン軸６の端部とはカム９を介して係合しているためにプレッシャリング７ Ｌ、７Ｒの回転に伴ってピニオン軸６を回転させるもので、この回転の際にプレ ッシャリング７Ｌ、７Ｒはピニオン軸６とのカム作用で左右に押し開かれ、差動 制限クラッチ８Ｌ、８Ｒ内の多板ディスクを互いに圧接して結合させていくこと になるが、左右のサイドギヤ４Ｌ、４Ｒ間に差動を生じているので、操向時に内 側となる方つまり車輪回転数の小さい側のサイドギヤ４に対してピニオンギヤ５ が噛合自転しつつ車軸上を公転する。したがって、操向時に外側となる方つまり 車輪回転数の大きい側のサイドギヤ４は増速されることになる。 かくして、操向時には差動制限クラッチ８Ｌ、８Ｒの内部の多板間の滑りを伴 うかたちで左右の車輪間での差動作用が行われる。

【００１２】 次に、左右のタイヤが路面との摩擦係数が異なる状況下におかれるスプリット μ路での車両急発進時や、より劣悪な泥濘地等にさしかかると左右輪間に急激な 回転差を生じ、左右のサイドギヤ４Ｌ、４Ｒ間に差動を生じて低μの路面に臨ん だ高速車輪側へのトルクは同車輪の路面抵抗に相応する分のトルクしか車軸にか からないので、差動制限クラッチ容量を差し引いたトルク伝達状態となり、デフ ケース３からの駆動力によりプレッシャリング７Ｌ、７Ｒが押し開かれていると ころへ一方のサイドギヤ４例えばサイドギヤ４Ｒが高速で相対回転するので差動 制限クラッチ８Ｒが圧接する際に振動を発生する。 本考案では、多板差動制限クラッチのうちの少なくとも一方にダンパークラッ チ１１を介在させてツインクラッチ型差動制限装置としたことによって、差動回 転によって発生した振動を有効に吸収することができる。 前記ダンパークラッチ１１は平板状プレート１３と平板状ディスク１４と皿ば ね１２から構成し、前記ダンパークラッチ１１の平板状プレート１３と平板状デ ィスク１４と皿ばね１２を囲むようにダンパーケース１０が配置され、該ダンパ ーケース１０は平板状ディスク部とその外周から軸方向に延びるスペーサー部と からなり、該スペーサー部の軸方向長さは前記平板状プレート１３、平板状ディ スク１４および皿ばね１２が平板状に圧縮された厚さの合計にほぼ等しくして、 振動吸収用ダンパークラッチ１１が低トルクにて発生トルクが飽和するようにさ れ、ジャダーの発生が抑えられた後は差動制限クラッチ８Ｒの摩擦圧力からは開 放保護される。 ここで、前記デフケース３と前記サイドギヤ４との間に配置されこれらを断接 可能にする多板差動制限クラッチ８の断接動作はシリンダー等の油圧、電磁力等 の電気あるいはカム等の機械式のいずれのアクチュエーターによって行う形式の 差動制限装置であってもよいことは勿論である。

【００１３】

【考案の効果】

本考案では、エンジンからの駆動力が伝えられるデフケースと、該デフケース の回転軸と直交して配置されたピニオン軸に軸支された複数のピニオンギヤと、 これらピニオンギヤと噛合して前記ピニオン軸と直交した回転軸を有する傘歯歯 車からなる左右のサイドギヤと、前記デフケースと前記サイドギヤとの間に配置 されこれらを断接可能にするディスク状の左右の多板差動制限クラッチとを有す る差動制限装置において、前記左右の多板差動制限クラッチのうちの少なくとも 一方に、差動制限クラッチにダンパークラッチを介在させてツインクラッチ型差 動制限装置としたことにより、差動制限作用が必要な差動回転数の高いときに発 生しやすいスティックスリップやジャダーによる振動をダンパークラッチによっ て振動発生の初期に該振動を吸収してしまうことができる。 したがって、差動および差動制限が静粛に行われ、その動作も円滑である。し かも、スティックスリップやジャダー現象を抑止するために格別の外部機構を設 けずとも差動制限装置内の僅かな改良のみで絶大なる効果が得られるものである 。 その上、廉価で耐久性に優れる多板差動制限クラッチをそのまま差動制限作用 を受け持たせたままでダンパークラッチを共存して介在させてツインクラッチ型 差動制限装置としたことにより、ダンパークラッチとして一部分にジャダーを誘 発する自励振動を発生しにくいμ−Ｖ特性に優れるものを採用するのみなので、 コスト的にも優れまた耐久性にも優れるものとなった。 さらに、平板状プレートと平板状ディスクと皿ばねから構成されるダンパーク ラッチは、これらダンパークラッチの平板状プレートと平板状ディスクと皿ばね を囲むようにダンパーケースが配置され、該ダンパーケースは平板状ディスク部 とその外周から軸方向に延びるスペーサー部とからなり、該スペーサー部の軸方 向長さは前記ダンパークラッチの平板状プレート、平板状ディスクおよび皿ばね が平板状に圧縮された厚さの合計にほぼ等しくして、振動吸収用ダンパークラッ チが低トルクにて発生トルクが飽和するようにされ、ジャダーの発生が抑えられ た後は差動制限クラッチの摩擦圧力からは開放保護されるので装置の寿命も増大 するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のツインクラッチ型差動制限装置を示す
図である。

【図２】従来の差動制限装置を示す図である。

【図３】図２のプレッシャリングとピニオン軸とのカム
作用を説明する図である。

【図４】自励振動モデルの図である。

【図５】摩擦材のμ−Ｖ特性を示す図である。

【符号の説明】

１ ドライブピニオン ２ リングギヤ ３ デフケース ４ サイドギヤ ５ ピニオンギヤ ６ ピニオン軸 ７ プレッシャリング ８ 差動制限クラッチ ９ カム １０ ダンパーケース １１ ダンパークラッチ １２ 皿ばね １３ 平板状プレート １４ 平板状ディスク

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンからの駆動力により回転するデ
   フケースと、該デフケースの回転軸と直交して配置され
   たピニオン軸に軸支された複数のピニオンギヤと、これ
   らピニオンギヤと噛合して前記ピニオン軸と直交した回
   転軸を有する傘歯歯車からなる左右のサイドギヤと、前
   記デフケースと前記サイドギヤとの間に配置されこれら
   を断接可能にするディスク状の左右の多板差動制限クラ
   ッチとを有する差動制限装置において、前記左右の多板
   差動制限クラッチのうちの少なくとも一方にダンパーク
   ラッチを介在させたことを特徴とするツインクラッチ型
   差動制限装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパークラッチは平板状ディスク
   と平板状プレートと皿ばねから構成されることを特徴と
   する請求項１に記載のツインクラッチ型差動制限装置。
3. 【請求項３】 前記ダンパークラッチの平板状ディスク
   と平板状プレートと皿ばねを囲むようにダンパーケース
   が配置され、該ダンパーケースは平板状ディスク部とそ
   の外周から軸方向に延びるスペーサー部とからなり、該
   スペーサー部の軸方向長さは前記平板状ディスク、平板
   状プレートおよび皿ばねが平板状に圧縮された厚さの合
   計にほぼ等しいことを特徴とする請求項２に記載のツイ
   ンクラッチ型差動制限装置。
4. 【請求項４】 前記デフケースと前記サイドギヤとの間
   に配置されこれらを断接可能にするディスク状の左右の
   多板差動制限クラッチの断接動作はシリンダー等の油
   圧、電磁力等の電気あるいはカム等の機械式のいずれか
   のアクチュエーターによって行うことを特徴とする請求
   項１に記載のツインクラッチ型差動制限装置。