JPH07502331A - 油ポンプ装置を備えたカム式デフ機構 - Google Patents
油ポンプ装置を備えたカム式デフ機構Info
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- JPH07502331A JPH07502331A JP6509780A JP50978094A JPH07502331A JP H07502331 A JPH07502331 A JP H07502331A JP 6509780 A JP6509780 A JP 6509780A JP 50978094 A JP50978094 A JP 50978094A JP H07502331 A JPH07502331 A JP H07502331A
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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】
油ポンプ装置を備えたカム式デフ機構
本発明は限定するのでは無いが、特に自動車において用いられるデフ機構に関す
るものである。
自動車に通常用いられるデフ(差動)機構は太陽および遊星歯車タイプのもので
あり、これは一方の輪が泥または氷のような滑り易い表面上にあり、他方の輪が
牽引力を与えることの出来るしっかりした表面上にある時、第1の輪はデフに伝
達される全入力を受取った際単にスピン(空転)するという周知の欠点を有して
いる。
この問題点を克服する試みとして限定すべりデフ機構が提案されており、該機構
は一方の輪が他方の輪に対してスピンする程度を限定するものであるが、そのよ
うなデフはより複雑であり、従って生産するのがより高価である。
欧州特許出願EP−A−0284329には別の代替的デフ機構が提案されてお
り、該機構は1本の軸線のまわりを回転可能な2つの出力カム部材にして、各カ
ム部材は複数対の相互に傾斜した表面を有する波形の環状カム表面をその上に備
えている2つの出力カム部材と、該カム部材のカム表面と噛合う端表面を備えた
複数個のカム従動子とを有しており、これらの配列は前記出力カム部材が相対的
に反対方向に回転すると前記カム従動子が軸線方向に滑動し、入力要素が前記従
動子と噛合い、これを支持し、出力カム部材に対して円周方向に移動せしめるよ
うにされている。
そのようなデフは以下において説明したタイプのデフと呼ぶことにする。
そのようなデフ内において相対的に移動する表面を潤滑して摩耗を最小に押さえ
ることは望ましい。
本発明によれば、説明したタイプのデフにおいて、該デフの一部品がデフの使用
中回転して油ポンプ装置を駆動し、油をデフ内に強制挿入することを特徴とする
デフが提供されている。
前記油ポンプ装置は回転する前記部品の外側上に配設され、該部品を介して油通
路へと接続されているスクープ(ひしゃく)を有することが出来る。
回転して油ポンプを駆動する前記部品はデフの入力要素とすることが出来る。
代替的構造において、前記油ポンプ装置は油ポンプを有している。
前記油ポンプは至便には入力部材の外側表面上に装着されたインペラを含む非回
転ハウジングを有している。
やはり本発明によれば、説明したタイプのデフにおいて、各出力カム部材が内部
に形成された油通路を備えていることを特徴とするデフが提供されている。
本発明はまたカム表面を備えた鋼カム部材の製造方法において、全部材が表面焼
入れされ、次に塩浴二トロカーボライジングによって処理された後、前記カム部
材の選定された表面が誘導硬化されることを特徴とする製造方法を提供している
。
本発明に係る差動機構について以下に付図を参照して例示の目的で説明を行なう
。
第1図は本発明に係る差動機構(デフ)の出力カム部材を切って示せる横断面図
である。
第2図は一部切取って示せる第1図のデフの端面図である。
第3図はカム表面の展開図であり、カム従動子はカム表面間にあるのが示されて
いる。
第4図はカム従動子の図式的端面図である。
第5図は第7図の線v−■に沿って眺めた図であって、第1図に示した単一の出
力カム部材並びに入力要素の近接部分を拡大して示せる断面図である。
第6図は第5図に示した出力カム部材の斜視図である。
第7図はオイルポンプ装置を示している第5図の入力要素の端面図である。
第8図は一体のオイルポンプ装置を備えた代替的入力要素の一部分の断面図であ
る。
第9図は第8図に示した入力要素の一部の斜視図である。
第1O図は修製された形態のデフ中の断面図である。
第11図は潤滑溝詳細を示す第10図の線X[−XIに沿って眺めた図である。
第12図はオイルポンプを駆動する代替的入力要素の一部分の断面図である。
第13図はオイルポンプハウジング並びにインペラの詳細を示す第12図の線X
I I I−XI I Iに沿って眺めた図である。
第1図乃至第4図において、デフ(機構)10は油を部分的に充満させた(図示
せぬ)包囲ケーシング内に収納されており、周知の態様により(図示せぬ)ピニ
オンから駆動力を受取っているギヤ12の形態をなした駆動入力ハウジングll
を有している。ギヤ12はハブ13および14に駆動的に接続されており、該ハ
ブは前記ハウジングII内においてねし止めのような適当な手段装置により保持
され、次にピーニング、溶接または周縁に隔置されたボルトのような適当な手段
装置により定位置に錠止される。
2つの出力カム部材16.17の各々は内部にスプライン15を備えた中央孔6
2を有することにより、ハブ13.14内の孔18中を延びる(図示せぬ)出力
シャフトを駆動することが出来る。孔18の各々はその内側の表面上に設けたら
せん状の油送り溝19を備えており、この溝はデフが使用状態にある時潤滑剤を
ケーシングがらデフ内へと送給する。
出力カム部材I6.17は軸受50内において軸線Aのまわりを前記ハブに対し
て回転可能である。出力部材16.17はそれぞれのフランジ20.21を備え
ており、該フランジ上にはそれぞれの波状フェースカム22.23が形成されて
いる。カム22は環状のジグザグ表面(詳細は第3図に示す)を有しており、該
表面は7対の相互に傾斜したらせん状表面24.25から構成されている。カム
23もまた第3図から明らかなように環状のジグザグ表面を有しているが、該表
面は8対の相互に傾斜したらせん表面26.27から構成されている。第1図に
示すように、波状のカム表面22は軸線Aに対して角度Pを以って傾斜しており
、カム表面23は軸線Aに対して角度P2を以って傾斜しているので、各カム表
面は互いに向けて収束している。
カム22.23間には15個のカム従動子28が配置されている。各カム従動子
はストラット状の細長い形態からなっており、2セツトの相互に傾斜した端表面
29.30および32.33を有している。これら端表面は相対的に長い側表面
34.35において終結している。端表面29.30間の傾斜角Qはカム表面2
4.25間の傾斜角に相当しており、端表面32.33間の傾斜角はカム表面2
6.27間の傾斜角に相当している。端表面29.30はまた第1図から明らか
なように角度Pを以って傾斜しており、端表面32.33は角度P2を以って傾
斜している。前記角度PおよびP2は同一とすることも出来る。
端部から眺めると、各カム従動子は弧状であるので同従動子は第2図に示すよう
に組立てることが出来る。各カム従動子はnfをカム従動子の数として実質的に
360/nf度の包囲弧を備えている。しかしながら、所望とあらば前記包囲弧
はより少ないものとして、従動子間に間隔スペース28′ (第4図)を残すこ
とも出来る。
各カム従動子は相互に傾斜した側表面37.38(第4図)を備える細長い駆動
ドッグ36を含んている。駆動ドッグ36は、入力ハウジングll上に形成され
た円筒状の駆動入力要素40の内側周縁内に形成された補合形状をなす溝39内
において、わずかな間隙36aを以って配置されている。間隙36aは各従動子
28の(28aで示される)弧状外側周縁が駆動入力要素40の内側周縁表面4
0aと当接出来ることを保証するのに過不足ないものである。溝39は、従動子
28をして少なくともそれらの軸線方向端部近辺で支持するか、好ましくは図示
の側表面34.35をしてそれらが互いに噛合うかまたはきわめて近くに来るよ
うに配置してやるのが好ましい。かくしてカム従動子に対して使用出来る円周方
向のスペースを最大限に利用することが可能であり、従動子は互いに第2図に示
すように互いに連続し、コンパクトな環状列を形成することが出来る。
駆動入力要素40を介して被駆動入力が適用される時には、デフを備えた車両が
一直線上を走行していると仮定すると、カム従動子は荷重をカム22.23の表
面に伝達するので、出力部材16.17は等速で回転する。第3図に示されてい
るように、交互的従動子はカムの表面24.26と駆動噛合いしている。しかし
ながら、中間のカム従動子はそれらの表面がカムの表面25.27と非駆動噛合
い状態にある。
従動子28によって傾斜表面24.26に加えられた駆動力は第4図に例示した
ように反発力Fを生ずる。カム従動子の端表面が角度PおよびP2を以って傾斜
しているということば力Fがかかった時に外向きの力Gを生しさせることになる
。第4図は角度Pの端表面傾斜を有するカム22に対する力の成分を示している
。力FおよびGは合力Rを生じ、この合力はエツジEの半径方向外側を通過する
が、好ましくは従動子28の駆動ドッグ36とこれに近接する外側周縁部分40
a間のコーナC1付近を通過するのが良い。かくしてカム従動子に負荷がかかる
と、該従動子は駆動入力要素40のコーナC2に対してしっかりくさび様に噛合
い、従動子のそのエツジEのまわりにおける傾きの発生が防止される。
カム表面26は左方に移動し、カム表面24は右方へ移動するであろう。カム表
面26がそのように移動すると、協働する従動子はカム22に向かって軸線方向
に移動する。もしも両方のカム22.23並びに駆動入力要素40の全てに矢印
Jの方向における付加的回転運動が与えられたとすれば、カム22および23は
23と駆動入力要素40間の速度は差異はカム上のカム表面の数が異なっている
ことから生ずるものである。従動子とカムの間にはかなりの量の摩擦力があるの
で、トルクは他方のカムが滑り易い表面上で空転している輪に駆動接続されてい
る時でさえ一方のカムに伝達されることになるが、このことは従来の差動システ
ムとくらへて極めて有利な点である。
一方の輪が他方の輪よりも速く運動すると、この一方の輪に対して協働するカム
を介して加えられる正味のトルクは減少するが、これは入力トルクが加えられる
、軸線方向に移動するカム従動子によって負荷が加えられるからである。この場
合には、他方のカムに加えられる正味のトルクか増大することになるが、これら
2つのトルク値の比率は角度Q、Sの値に依存する。これら角度が大きければ大
きい程、従動子によってカム表面に加えられる軸線方向負荷により同カム表面に
生ずる摩擦力もより大きくなる。角度Q、Sは通常フェースカムがカム従動子を
駆動出来るも、カム従動子はフェースカムを駆動出来ないように選ばれる。しか
しながら、所望とあらば、角度Q、Sはある程度の逆転を許すように選択するこ
とも出来る。
前述したように、隣接するカム従動子はそれらの側表面34.35が密接するよ
うにすなわち相互噛合いするように配設することが可能であり、カム表面と非駆
動的に噛合う従動子28に加えられた駆動力Fはその駆動荷重が前記相互噛合い
した表面を介して次の駆動従動子へと伝達されるようにすることも可能である。
また相互噛合いする表面を使用することによりカム従動子がカムに対して傾くこ
とが防止される。
前記表面の相互噛合いは実質的にそれら表面の全長にわたって発生する。
内側および外側出力シャフトの2つの正味トルク間のトルク比要求条件はある適
用例において他よりも高くなる。例えば3:lから5=1のような高トルクデフ
が必要とされる場合には、カム従動子とカム表面間の摩耗量に関する問題点が生
ずる可能性がある。
従動子によりカムに加えられる軸方向スラスト力はスラストワッシャ51および
ニードル軸受53を経てカム部材16.17の裏面52を介してハブ部材13お
よび14に伝達される。カム相対的軸方向位置を調節するのにシムを用いること
が可能である。皿はね54(第1図においては平坦な形状へと圧縮されているの
が図示されている)を配列して、軸受ワッシャ55に作用させるようにし、従動
子28をしてカム22.23としっかり噛合わせるようにすることが可能である
。カムに対して従動子を押圧させることにより、従動子28上には傾斜角Pおよ
びP2から生ずる半径方向外向き力Zも誘起されるが、これは付加的にバラクラ
シュを減する効果をもたらす。
ニードル軸受53はスラストワッシャによって代替してやることも出来る。
次に第5図、第6図および第7図を参照すると、便宜上1つのみを図示している
両カム部材16.17は中心孔62の内側表面上に配設された軸線方向に延びる
油通路6Iを備えている。通路61は孔62の全長を通過しており、その一端部
においてスプライン15内へと半径方向に開口している。
第2のセットの油通路64はフェースカム表面23をカム部材17の裏面52へ
と接続している。通路64は相互に傾斜した表面24.25の対間の谷間内へと
開口している。
フェースカム表面23は何らかの硬化処理を行う以前に表面をショットプラスて
ピーニングさせる表面処理を施すことか可能である。前記ショツトブラストは長
さ0.7mmおよび直径0.7mmのばね鋼切断ワイヤを用いて1分間迄持続さ
れる。こうすることによりカム表面上には小さな油だまりが誘起される。
表面焼入れした後表面は更にニトロカーボライジング処理か施される。出力カム
部材16および17の表面は塩浴二トロカーホライジング法によって処理される
。適当なプロセスは「サーサルフ(Sursulf)Jプロセス(法)(これは
フランスのt(ydromechanique et Frottement社
の商標である)である。別法として、カム部材16および17は表面焼入れの後
二トロカーボライジングのみによって処理することも出来る。
ニトロカーボライジングの後カム部材16.17の裏面52はロックウェル硬度
60まて誘導加熱による硬化か施される。
ハブ13および14の少な(とも1つのハブがその軸線方向外側表面71上にお
いて油ポンプ装置70を設けられている。油ポンプ装置は少なくとも1つの殻状
油スクープ(しゃ<L)72、好ましくは6個のスクープを備えた板金製円錐状
プレス品75から形成されており、前記スクープは油をデフハウジングll内に
送給している。前記スクープ72は油通路73を介してハウジング11内部に接
続されており、通路73はハブ部材14中を軸線方向に通過するとともに、油の
流れを通路64を通ってニードル軸受53中を半径方向に供給し、以ってフラン
ジ20および21の半径方向外側位置へと供給している。両ノ1ブ部材13およ
び14には類似の油ポンプ装置70を設けてやることが出来る。
第8図および第9図に示された本発明の別の実施例においては、スクープ72A
か入力部材14と一体的に形成されている。この場合にはスクープ72Aは基本
的には液体を通路73に向けて押し出す半径方向接触部材である。
第10図および第11図は出力カム部材16および17の後面52に通路64を
連結する環状溝+6a、17aを設けた修整構造を示している。各出力部材の後
面上にはまた調和的に配列した溝+6b、!7bが設けられており、前記環状溝
16a、+7a、通路64およびカムの半径方向外側部にある環状油体積78.
79を連結している。理解されるように、溝16a、+7a、16b、+7bは
出力部材16および1!7が周囲の部品に対して回転する時にはしりでも油の流
れを促進する。
第12図および第13図は本発明の別の代替的実施例を示しており、該実施例に
おいては前述の実施例の外側スクープ72.72Aはハブ14を取囲み、これに
よって駆動されているポンプ80によって置換えられている。
ポンプ80は入力部分81および外側部分82を備えた非回転ハウジングとイ備
えている。前記インペラは翼84に可撓性を持たせるためのゴムまたはプラスチ
ック材料からモールド成形されている。
第13図からもわかるように、周囲のケージング内から油を受取るピックアップ
バイブ85はポンプ80に対する取入口を提供するとともに、デフの非回転部分
と接続されることにより、ポンプハウジングが回転する傾向に対抗する。
ポンプハウジングからの排出ポー1〜86は環状集積貯蔵器87と接続されてお
り、該貯蔵器からは前述の実施例内における通路73と等しい通路88が延びて
いる。取入ロバイブ85と排出ポート86の間においてポンプの横断面積は87
において減少することにより、ポンプ作用を提供する体積変化を生じさせること
になる。84aて示したポンプ翼はポンプの減少した横断面部分87中を通過す
る時にたわむ。
インペラの円筒状ハンド部分83はリム14上に摩擦係合するものであっても良
いし、または前記バンドとハブ上に設けた相互噛合いする形成物によって乃至は
バンドとハブ間に設けた他の締結部材によって積極的に駆動させることも出来る
。
ポンプ80はデフに油を充満させ、ハウジング冊が回転した除油がデフ中を安定
して流れるようにするよう設計されている。通路88中を流れる油は溝+7aお
よびこれと近接する出力カム部材17内の通路64(第10図および第1I図参
照)に進入し、通路64を経てカム表面22.23へと流れ、軸受53を経てカ
ムの半径方向外側にある油たまり78.79へと到達する。油は次に他の出力カ
ム部材16内にある通路64中を半径方向内向きに流れ、再びカム表面22.2
3へと到達する。油はデフから半径方向内向きにカム22.23間へと流出し、
そこて通路61およびらせん状送給溝19に沿って軸線方向外向きに流れる。
フロントページの続き
(72)発明者 ヤング、アラステア−、ジョンイギリス国ジーブイ81デイー
ダブリユウオリツクシヤー、ケニルワース、ラウ(72)発明者 チッペンデー
ル、ジョン、フィリップイギリス国ビー939エイチゼツト ソリフル、ノウル
、ランド−ロード、アップルドアー 33
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.1つの軸線(A)のまわりを回転可能な2つの出力カム部材(16、17) にして、各該部材は相互に傾斜した表面(24、25と26、27)の対を有す る波状形態の環状カム表面を備えているカム部材と、前記出力カム部材のカム表 面と噛合う端表面(29、30)を備えた複数個のカム従動子(28)とを有す るデフ機構(10)であって、これらカム部材、従動子の配列は前記出力カム部 材(16、17)が相対的に反対方向に回転すると、カム従動子が軸線方向に滑 動し、入力要素(11〜14)が前記従動子(28)と噛合い、同従動子をして 前記出力カム部材に対して円周方向に移動せしめているデフ機構において、該デ フの使用中に回転するデフの一部品(11、14)が油ポンプ装置(70)を駆 動して、油をデフ内に強制移入せしめることを特徴とするデフ機構。 2.請求項1に記載のデフ機構において、前記オイルポンプ装置(70)は前記 部品(11、14)上外側に配設されたスクープ(72)を有しており、該スク ープは回転するとともに部品(14)を介して油通路(73)に接続されること を特徴とするデフ機構。 3.請求項2に記載のデフ機構において、回転し、油ポンプ装置(70)を駆動 する部品がデフの入力要素(11、14)であることを特徴とするデフ機構。 4.請求項3に記載のデフ機構において、前記入力要素(14)と一体にスクー プ(72A)が形成されていることを特徴とするデフ機構。 5.請求項3または4に記載のデフ機構において、前記出力カム部材(16、1 7)は入力要素(13、14)内の孔(18)中を通過する出力駆動シャフトに 接続されており、前記孔の各々は内部にらせん油送給溝(19)を備えているこ とを特徴とするデフ機構。 6.請求項1から5のいづれか1つの項に記載のデフ機構において、前記出力カ ム部材(16、17)は内部に形成された油通路(61)を備えていることを特 徴とするデフ機構。 7.請求項6に記載のデフ機構において、前記2つの出力カム部材(16、17 )の各々は出力駆動シャフトを駆動するためのスプライン(15)中央に備えて おり、やはり各カム部材の中央に配設され、スプライン中を通過する少なくとも 1つの軸線方向に延びる油通路(61)が設けられていることを特徴とするデフ 機構。 8.請求項6または7に記載のデフ機構において、各出力カム部材(16、17 )上の環状カム表面は油通路(64)を介して油ポンプ装置(72)に接続され ており、該油通路は傾斜したカム表面の対間の少なくとも幾つかのくぼみからそ れぞれの出力カム部材の軸線方向外側表面(52)へと延びていることを特徴と するデフ機構。 9.請求項8に記載のデフ機構において、各出力カム部材(16、17)の軸線 方向外側表面(52)には環状溝(16a、17a)が設けられており、該溝は 前記軸線方向油通路(64)の軸線方向外側端部間における油流のリンクを提供 していることを特徴とするデフ機構。 10.請求項9に記載のデフ機構において、各出力カム部材(16、17)の軸 線方向外側表面(52)には弧状に配された溝(16b、17b)が設けられて おり、該溝は前記環状溝(16a、17a)と各出力カム部材(16、17)の 外側周縁間における油流のリンクを提供していることを特徴とするデフ機構。 11.請求項1に記載のデフ機構において、前記油ポンプ装置は回転する部品( 14)によって駆動される油ポンプ(80)を有していることを特徴とするデフ 機構。 12.請求項11に記載のデフ機構において、前記油ポンプ(80)は入力部材 (14)を取囲み、その一部から駆動されていることを特徴とするデフ機構。 13.請求項12に記載のデフ機構において、前記油ポンプ(80)は前記入力 部材の外側表面上に装着されたインペラ(83、84)を含んだ非回転ハウジン グ(81、82)を有していることを特徴とするデフ機構。 14.請求項13に記載のデフ機構において、前記インペラは前記入力部材(1 4)の外側表面を包囲する中央環状バンド(83)と、その周縁方向隔置位置に おいて前記バンドから半径方向外向きに延びる複数個の空気翼(84)とを有し ていることを特徴とするデフ機構。 15.請求項13または14に記載のデフ機構において、前記ハウジング(81 、82)は1つの取入口(85)と、1つの取出口を備えており、ハウジングの 横断面積は前記取入口および取出口の間で減少(87)することによりポンピン グ作用を発生していることを特徴とするデフ機構。 16.請求項14および15に記載のデフ機構において、前記ポンプ翼(84) はゴムまたはプラスチック材から形成されており、該翼がハウジング(81、8 2)の減少する横断面部(87)中を通過する際曲がることを特徴とするデフ機 構。 17.請求項15または16に記載のデフ機構において、前記ポンプ取出口(8 6)は前記入力部材(14)を取囲む環状集積貯蔵器(87)と接続されており 、該貯蔵器は前記入力部材内において軸線方向に延びている通路(88)と接続 されていることを特徴とするデフ機構。 18.請求項13から15のいづれか1つの項に記載のデフ機構において、前記 ポンプ取入口は取入口パイプ(85)によって提供されており、該パイプはその 一端部において非回転部品に取付けられており、その他方の端部においてポンプ ハウジング(81、82)に取付けられており、前記取入口パイプはまたかくし てデフ機構の使用中ハウジングの回転を防止するよう作用していることを特徴と するデフ機構。 19.請求項11から18のいづれか1つの項に記載のデフ機構において、前記 油ポンプ(80)は前記出力部材内の軸線方向に延びる通路(64)を経て、傾 斜カム表面(24、25;26、27)の対間のくぼみの少なくとも幾つかに油 を送給していることを特徴とするデフ機構。 20.請求項1から19のいづれか1つの項に記載のデフ機構において、各出力 カム部材の環状カム表面(22、23)はショットブラストによってピーン加工 されていることを特徴とするデフ機構。 21.請求項1から20のいづれか1つの項に記載のデフ機構において、前記出 力カム部材(16、17)は鋼から形成されており、表面は塩浴ニトロカーボラ イジング・プロセスによって処理されていることを特徴とするデフ機構。 22.請求項21に記載のデフ機構において、前記出力カム部材(16、17) の選択された表面が誘導加熱硬化されていることを特徴とするデフ機構。 23.請求項1のプリアンブル(前文)に記載のデフ機構において、前記出力カ ム部材(16、17)が内部に形成された油通路(61、64)を備えているこ とを特徴とするデフ機構。 24.請求項1のプリアンブルに記載のデフ機構において、出力カム部材(16 、17)が塩浴ニトロカーボライジング・プロセスによって処理されていること を特徴とするデフ機構。 25.カム表面(22、23)を有している鋼製カム部材の製造方法において、 部材全体が表面焼入れされ、塩浴ニトロカーボライジング・プロセスによって処 理された後、前記カム部材の選定された表面が誘導加熱硬化されていることを特 徴とするデフ機構。 26.付図の第1図から第7図または第8項、第9項または第10項、第11項 または第12項、第13項に実質的に図示され、これらの図を参照して実質的に 説明されたように構成され、配列されているデフ機構。
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