JPH08189556A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 速度感応型の差動制限機能を有すると共に、
必要に応じてその差動制限力を緩和し車両の操縦性や安
定性を高く保つ。 【構成】 エンジンにより回転駆動されるデフケース２
１の回転を一対の出力軸に分配する差動機構６１と、そ
の差動を制限する摩擦クラッチ６７と、摩擦クラッチ６
７を締結する油圧アクチュエータ７１と、差動機構６１
の差動トルクを受けて駆動され油圧アクチュエータ７１
を作動させるオイルポンプ６９と、オイルポンプ６９の
吸入側に空気を導く制御弁８５と、車両の走行条件に応
じて制御弁８５を操作するコントローラ１０９とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両に用いられるデ
ファレンシャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ５３１０３８８
号登録証に図３のようなデファレンシャル装置２０１が
記載されている。このデファレンシャル装置２０１は、
デフケース２０３側に回転自在に支承されたピニオンギ
ヤ２０５，２０５とこれらと噛み合うサイドギヤ２０
７，２０９とからなるベベルギヤ式の差動機構２１１
と、差動制限用の多板クラッチ２１３と、多板クラッチ
２１３を締結させる油圧アクチュエータ２１５と、油圧
アクチュエータ２１５を作動させるオイルポンプ２１７
とを備えている。

【０００３】多板クラッチ２１３とオイルポンプ２１７
とはサイドギヤ２０７側の車軸２１９とデフケース２０
３との間に配置されており、オイルポンプ２１７は差動
機構２１１の差動トルクを受けて駆動され、油圧アクチ
ュエータ２１５に油圧を送って多板クラッチ２１３を締
結させる。また、差動回転が大きいほどオイルポンプ２
１７の吐出圧が大きいから、図４のグラフ２２１のよう
に、多板クラッチ２１３の差動制限トルク（Ｔ）は回転
差（△Ｎ）が大きいほど強くなり、速度感応型の差動制
限機能を得ている。

【０００４】従って、コーナリング中に矢印２２３で示
したような大きな差動制限トルク（Ｔ）が発生すると、
車両にはパワーオーバステアが発生し、トラックやオフ
ロード車のように重心の高い車両は転倒する恐れがあ
る。又、過大な差動制限トルク（Ｔ）はＡ．Ｂ．Ｓ（ア
ンチロック・ブレーキ・システム）と干渉して車体を不
安定にする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
速度（差動回転差）感応型の差動制限機能が得られると
共に、必要に応じてその差動制限力を緩和し車両の操縦
性や安定性を高く保つデファレンシャル装置の提供を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のデファレンシ
ャル装置は、エンジンの駆動力により回転駆動されるデ
フケースと、デフケースの回転を一対の出力軸に分配す
る差動機構と、その差動を制限する摩擦クラッチと、こ
の摩擦クラッチを締結する油圧アクチュエータと、差動
機構の差動トルクを受けて駆動され油圧アクチュエータ
を作動させるオイルポンプと、オイルポンプの吸入側に
空気を導く制御弁と、車両の走行条件に応じてこの制御
弁を操作するコントローラとを備えたことを特徴とす
る。

【０００７】請求項２のデファレンシャル装置は、コン
トローラにより車両の走行条件に応じて制御され、オイ
ルポンプへの空気流量を調節する流量制御弁を備えた請
求項１のデファレンシャル装置である。

【０００８】請求項３のデファレンシャル装置は、差動
機構が、デフケース側に回転自在に支承されたピニオン
ギヤ及びピニオンギヤと噛み合う一対の出力側サイドギ
ヤとを有するベベルギヤ式の差動機構であり、摩擦クラ
ッチが、サイドギヤとデフケースとの間に配置された多
板クラッチであり、オイルポンプが、このサイドギヤと
デフケースとの間に配置されたギヤポンプであり、油圧
アクチュエータを、これらの多板クラッチとオイルポン
プとの間に配置した請求項１又は２のデファレンシャル
装置である。

【０００９】請求項４のデファレンシャル装置は、エン
ジンの駆動力により回転駆動されるデフケースと、デフ
ケースの回転を一対の出力軸に分配する差動機構と、そ
の差動を制限する摩擦クラッチと、この摩擦クラッチを
締結する油圧アクチュエータと、差動機構の差動トルク
を受けて駆動され油圧アクチュエータを作動させるオイ
ルポンプと、オイルポンプからパイロット圧を受け、オ
イルポンプの吐出圧が所定値を超えると開放されオイル
ポンプの吸入側に空気を導く制御弁とを備えたことを特
徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１のデファレンシャル装置は、差動回転
が生じるとオイルポンプがその差動トルクを受けて駆動
され、油圧アクチュエータを作動させて摩擦クラッチを
締結し、速度感応型の差動制限機能を得ている。

【００１１】更に、車両の走行条件に応じて、例えば速
度や操舵角が設定値を超えると、あるいはブレーキを掛
けると、コントローラによって制御弁が開放され、オイ
ルポンプの吸入側にエアが導かれ、油圧アクチュエータ
の作動油にエアが混入して摩擦クラッチの締結力を緩和
する。

【００１２】こうして、高速旋回時、急旋回時、制動時
などに差動制限力が低く抑えられるから、パワーオーバ
ステアの発生が回避され、トラックやオフロード車のよ
うに重心の高い車両でも転倒が防止される。又、Ａ．
Ｂ．Ｓは、差動制限力との干渉が防止されて正常に機能
し、車体の挙動が安定する。

【００１３】請求項２のデファレンシャル装置は、請求
項１のデファレンシャル装置において、オイルポンプへ
のエア流量を調節する流量制御弁を備え、コントローラ
によりこの流量制御弁を車両の走行条件に応じて開度調
整するように構成した。

【００１４】このように、オイルに混入するエア量を制
御すれば差動制限特性を種々変えることができると共
に、差動制限特性を連続的に変えることが可能であり、
異なった走行条件及び車種に広く対応することができ
る。

【００１５】請求項３のデファレンシャル装置は、請求
項１又は２のデファレンシャル装置において、差動機構
をベベルギヤ式の差動機構にし、摩擦クラッチを差動機
構のサイドギヤとデフケースとの間に配置した多板クラ
ッチにし、オイルポンプを、このサイドギヤとデフケー
スとの間に配置されたギヤポンプにし、更に油圧アクチ
ュエータを、これらの多板クラッチとオイルポンプとの
間に配置したものである。

【００１６】従って、請求項１は２のデファレンシャル
装置と同様に、高速旋回時、急旋回時、制動時などに差
動制限力が低く抑えられ、重心の高い車両でも転倒が防
止され、Ａ．Ｂ．Ｓは正常に機能し、車体の挙動が安定
する。

【００１７】ベベルギヤ式の差動機構は、ピニオンギヤ
との噛み合いによるサイドギヤの噛み合い反力を多板ク
ラッチの締結力に利用できるから、それだけ差動制限力
を強化できる。又、多板クラッチはクラッチ板の枚数を
変えることによって差動制限力を調節できる。

【００１８】請求項４のデファレンシャル装置は、請求
項１のデファレンシャル装置と同様に、差動回転が生じ
るとオイルポンプが差動トルクを受けて駆動され、油圧
アクチュエータを作動させて摩擦クラッチを締結し、速
度感応型の差動制限機能を得ている。

【００１９】更に、オイルポンプの吐出圧が所定値を超
えると、オイルポンプからのパイロット圧により制御弁
が開放されてオイルポンプの吸入側にエアが導かれ、油
圧アクチュエータのオイルにエアが混入して摩擦クラッ
チの締結力が低下し、差動制限力の上昇が低く抑えられ
る。

【００２０】従って、所定の車速あるいは操舵角以上で
オイルポンプの吐出圧が所定値を超えるように設定すれ
ば、重心の高い車両などが高速旋回や急旋回しても転倒
が避けられる。

【００２１】この構成はコントローラやセンサーなどを
用いないから低コストに実施できると共に、各要素をデ
フケースの内部に組み込んでユニット化することが容易
である。

【００２２】

【実施例】図１、２により一実施例を説明する。この実
施例は請求項１、２、３の特徴を備えている。図１はこ
の実施例を示す。左右の方向は図１での左右の方向であ
る。なお、符号を与えていない部材は図示されていな
い。

【００２３】図１のように、デフキャリヤ２３内にはオ
イル溜り３１が形成されている。

【００２４】デフケース２１の内部には、ピニオンシャ
フト３３がボス部３５を中心にして放射状に配置されて
おり、各ピニオンシャフト３３は端部をデフケース２１
の溝３７に軸方向移動可能に支持されている。各ピニオ
ンシャフト３３上にはピニオンギヤ３９が回転自在に支
承されている。

【００２５】又、デフケース２１の内部には左右のサイ
ドギヤ４１，４３（出力側サイドギヤ）が配置されてい
る。左のサイドギヤ４１は外周部４５とボス部４７でデ
フケース２１の支承部４９，５１に回転自在に支承され
ている。右のサイドギヤ４３は外周部５３でデフケース
２１の支承部５５に、又ボス部５７でピニオンシャフト
３３のボス部３５内周に回転自在に支承されている。右
のサイドギヤ４３とデフケース２１との間にはワッシャ
５９が配置されている。サイドギヤ４１，４３は各ボス
部４７，５７を介して左右の出力軸にスプライン連結さ
れている。

【００２６】こうして、ベベルギヤ式の差動機構６１が
構成されている。差動機構６１のピニオンシャフト３３
とピニオンギヤ３９とサイドギヤ４１，４３は軸方向に
適度に移動可能である。

【００２７】デフケース２１を回転させるエンジンの駆
動力は、ピニオンシャフト３３からピニオンギヤ３９を
介してサイドギヤ４１，４３に分配され、出力軸に伝達
される。又、出力軸間に駆動抵抗差が生じると、ピニオ
ンギヤ３９の自転によりエンジンの駆動力は左右各側に
差動分配される。

【００２８】各サイドギヤ４１，４３は、ピニオンギヤ
３９の背面（デフケース２１の径方向外側の面）まで延
長されており、この背面と摺動する支承部６３を形成し
ている。支承部６３の摺動面は球面形状であり、サイド
ギヤ４１，４３との噛み合いによるピニオンギヤ３９の
噛み合い反力とピニオンギヤ３９の遠心力とを負担す
る。

【００２９】又、支承部６３が受けるこれらの力の軸方
向成分力に、サイドギヤ４１，４３自身の噛み合い反力
が加算されて、各サイドギヤ４１，４３にはそれぞれ軸
方向外側向きのスラスト力が生じる。更に、右のサイド
ギヤ４３はワッシャ５９を介してデフケース２１に突き
当たっているから、左のサイドギヤ４１にはピニオンギ
ヤ３９を介してサイドギヤ４３からの噛み合い反力も入
力し、これらの合計であるスラスト力６５を受けて左方
に押圧される。

【００３０】左のサイドギヤ４１のボス部４７とデフケ
ース２１との間には、多板クラッチ６７（摩擦クラッ
チ）と内接式のギヤポンプ６９（オイルポンプ）とが配
置され、これらの間には油圧アクチュエータ７１が配置
されている。油圧アクチュエータ７１の押圧部材７３は
ギヤポンプ６９のケーシング部材７５とデフケース２１
との間にシール７７，７９を介して軸方向移動自在に配
置されている。

【００３１】差動機構６１に差動回転が生じると、ギヤ
ポンプ６９はボス部４７とデフケース２１間の差動トル
クを受けて駆動され、ケーシング部材７５の吐出孔８１
からアクチュエータ７１に油圧を加え、アクチュエータ
７１は押圧部材７３を介して多板クラッチ６７を押圧し
締結させる。押圧部材７３にはオリフィス７４が設けら
れオイル又はエアの圧力開放を行う。多板クラッチ６７
が締結されるとサイドギヤ４１とデフケース２１の相対
回転が制動され、差動機構６１の差動が制限される。
又、上記のように、多板クラッチ６７は左のサイドギヤ
４１に掛かるスラスト力６５によって常時押圧されてお
り、この押圧力により差動制限力が強化される。

【００３２】ギヤポンプ６９はデフキャリヤ２３に設け
られているオイル溜り３１からオイルフィルタ８３と制
御弁８５とオイルコネクタ８７と吸入孔８９とを介して
オイルを吸入する。

【００３３】オイルコネクタ８７はデフケース２１に液
密に固定された中空部材９１と、中空部材９１に止め輪
９３で取り付けられた摺動リング９５とからなってお
り、摺動リング９５の内周には周溝が設けられ、中空部
材９１には常時この周溝と連通するオイル孔が設けられ
ている。摺動リング９５はオイルパイプ９７に固定され
ており、デフケース２１が回転するときは中空部材９１
との間で摺動しながら周溝からオイル孔を介してオイル
を流入させる。

【００３４】制御弁８５の吸入ポートには、オイルパイ
プ９７の他に、エアフィルタ９９と流量制御弁１０１と
を介してエアを導くエアパイプ１０３が接続されてい
る。制御弁８５のスプール１０４はソレノイド１０５と
ばね１０７とにより移動操作され、エアを遮断してオイ
ルを流す図１の位置と、エアとオイルの両方を流しエア
をオイルに混入させる位置とに切り換えられる。

【００３５】制御弁８５の位置切り換えはコントローラ
１０９によりソレノイド１０５を介して行われる。又、
コントローラ１０９は流量制御弁１０１の開度を調整し
てオイルに対するエアの混入量を調節する。

【００３６】コントローラ１０９には車速センサー１１
１から車速信号が送られ、ブレーキセンサー１１３から
ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が送られ舵角センサー１１
４からステアリングの操舵信号が送られる。コントロー
ラ１０９は、これらの信号に基づいて、車両の走行速度
が４０ｋｍ／ｈ以下のときはエアを遮断しオイルを流す
位置に制御弁８５を切り換え、走行速度が４０ｋｍ／ｈ
を超えるか又はブレーキを掛けたとき又はステアリング
切れ角が設定値を超えた時エアとオイルの両方が流入す
る位置に制御弁８５を切り換える。

【００３７】図２は制御弁８５を切り換えたときのデフ
ァレンシャル装置７の差動制限特性変化を示すものであ
り、グラフ１１５はエアを遮断したときの特性であり、
グラフ１１７は流量制御弁１０１を全開にしてエアを混
入させたときの特性である。エアを遮断するとギヤポン
プ６９にはオイルだけが供給され、グラフ１１５のよう
に、回転差（△Ｎ）が大きくなると差動制限トルク
（Ｔ）が急激に上昇する。又、オイルにエアを混入させ
るとギヤポンプ６９の吐出圧が下がり多板クラッチ６７
の締結力が低下するから、グラフ１１７のように、差動
制限トルク（Ｔ）の上昇は低く抑えられる。

【００３８】更に、エアを混入させながら流量制御弁１
０１を閉じて行くと、グラフ１１９，１２１のように差
動制限トルク（Ｔ）が上昇し、種々の差動制限特性が得
られると共に、グラフ１１５とグラフ１１７との間で差
動制限特性を連続的に変えることができる。

【００３９】こうして、デファレンシャル装置７が構成
されている。

【００４０】図３の車両にデファレンシャル装置７を適
用した場合、悪路などで左右の出力軸の一方が空転する
と、多板クラッチ６７とピニオンギヤ４１のスラスト力
６５とによって大きな差動制限力が生じ、デファレンシ
ャル装置７を介して他方の出力軸にエンジンの駆動力が
送られ、悪路走破性が向上する。又、差動回転数が小さ
い緩旋回時には差動制限力が緩和され、円滑で安定した
旋回走行ができる。

【００４１】又、走行速度が４０ｋｍ／ｈを超えたとき
は、上記のように、差動制限力が低く抑えられるから、
急旋回や高速旋回をしてもパワーオーバステアが防止さ
れ、車両がトラックやオフロード車のように重心の高い
車両であっても転倒が避けられる。これに加えて、ブレ
ーキを掛けたときも差動制限力を緩和してＡ．Ｂ．Ｓと
の干渉を防止するから、Ａ．Ｂ．Ｓが正常に作動し、制
動時の車体の挙動が安定する。

【００４２】更に、種々の走行条件に応じて流量制御弁
１０１によるエア混入量を制御するように構成すれば、
異なった走行条件毎に最適な差動制限特性が得られ、車
両の操安性が大幅に向上する。

【００４３】ベベルギヤ式の差動機構６１は、上記のよ
うに、ピニオンギヤ３９との噛み合いによるサイドギヤ
４１，４３の噛み合い反力を多板クラッチ６７の締結力
に利用できるから、それだけ差動制限力を強化すること
ができる。又、多板クラッチ６７はクラッチ板の枚数を
変えることによって差動制限力を調節できる。

【００４４】なお、上記実施例のように、サイドギヤと
デフケースとの間に摩擦クラッチを配置する構成では、
両方のサイドギヤとデフケースとの間に摩擦クラッチを
それぞれ配置してもよい。差動制限力発生用のオイルは
デフキャリア内のデファレンシャル装置潤滑オイルを共
用しているのでユニット外部への配管がなく、装置を簡
単にできる。

【００４５】この発明において、車速やブレーキのＯＮ
−ＯＦＦ状態に限らず、例えば、横Ｇセンサーなどを用
いて旋回加速度のような走行条件に応じてエアの断続や
エア流量の調節を行ってもよい。これらの条件を、乗用
車かトラックか、オンロード車かオフロード車か、など
の車種に応じて設定すれば、種々の車種に広く対応でき
る。

【００４６】差動機構はベベルギヤ式に限らず、ギヤ同
志の歯面摩擦力やギヤとデフケースとの摩擦抵抗を利用
してトルク感応式の差動制限力を得る差動機構でもよ
い。このような差動機構を用いれば、トルク感応型の差
動制限機能と上記のような摩擦クラッチによる速度感応
型の差動制限機能とを併せ持つデファレンシャル装置が
得られる。

【００４７】又、摩擦クラッチは、多板クラッチに限ら
ず、例えばコーンクラッチでもよい。

【００４８】以上、この発明のデファレンシャル装置は
リヤデフ（後輪側の車軸デフ）に限らず、フロントデフ
（前輪側の車軸デフ）又はセンターデフ（前輪と後輪と
に駆動力を分配するデファレンシャル装置）に用いるこ
とができる。

【００４９】

【発明の効果】請求項１のデファレンシャル装置は、差
動機構の差動トルクを受けて駆動されるオイルポンプに
より摩擦クラッチを締結し、速度感応型の差動制限機能
を得ている。

【００５０】又、高速旋回時、急旋回時、制動時などで
はオイルにエアが混入して差動制限力が緩和され、トラ
ックやオフロード車のように重心の高い車両でも転倒が
防止されると共に、Ａ．Ｂ．Ｓは、差動制限力との干渉
が防止されて正常に機能し、車体の挙動が安定する。

【００５１】請求項２のデファレンシャル装置は、請求
項１のデファレンシャル装置において、流量制御弁を設
けてエアの混入量を調節するように構成したから、差動
制限特性を連続的に変えることが可能になり、種々の走
行条件及び車種に広く対応できる。

【００５２】請求項３のデファレンシャル装置は、ベベ
ルギヤ式の差動機構を用い、そのサイドギヤとデフケー
スとの間に多板クラッチと油圧アクチュエータとギヤポ
ンプとを配置して構成し、請求項１又は２のデファレン
シャル装置と同様に、高速旋回時、急旋回時、制動時な
どで差動制限力を低く抑え、重心の高い車両でも転倒を
防止すると共に、Ａ．Ｂ．Ｓが正常に機能し、車体の挙
動を安定させる。

【００５３】又、ベベルギヤ式の差動機構は、サイドギ
ヤの噛み合い反力を多板クラッチの締結力に利用して差
動制限力を強化することができ、多板クラッチはクラッ
チ板の枚数を変えることによって差動制限力を調節でき
る。

【００５４】請求項４のデファレンシャル装置は、請求
項１のデファレンシャル装置と同様に、差動機構の差動
トルクを受けて駆動されるオイルポンプにより摩擦クラ
ッチを締結させ、速度感応型の差動制限機能を得てい
る。

【００５５】更に、オイルポンプの吐出圧が所定値を超
えると、オイルポンプからのパイロット圧によって制御
弁を開放し、オイルにエアを混入させて差動制限力を緩
和し、所定の車速あるいは操舵角以上で重心の高い車両
が高速旋回や急旋回しても転倒が避けられる。

【００５６】又、この構成はコントローラやセンサーな
どを用いないから低コストに実施できると共に、各要素
をデフケースの内部に組み込んでユニット化することが
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の断面図である。

【図２】図１の実施例の特性を示すグラフである。

【図３】従来例の断面図である。

【図４】従来例の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

７ デファレンシャル装置 ９，１１ 出力軸 ２１ デフケース ３９ ピニオンギヤ ４１，４３ 出力側サイドギヤ ６１ ベベルギヤ式差動機構 ６７ 多板クラッチ（摩擦クラッチ） ６９ ギヤポンプ（オイルポンプ） ７１ 油圧アクチュエータ ８５ 制御弁 １０１ 流量制御弁 １０９ コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの駆動力により回転駆動される
   デフケースと、デフケースの回転を一対の出力軸に分配
   する差動機構と、その差動を制限する摩擦クラッチと、
   この摩擦クラッチを締結する油圧アクチュエータと、差
   動機構の差動トルクを受けて駆動され油圧アクチュエー
   タを作動させるオイルポンプと、オイルポンプの吸入側
   に空気を導く制御弁と、車両の走行条件に応じてこの制
   御弁を操作するコントローラとを備えたことを特徴とす
   るデファレンシャル装置。
2. 【請求項２】 コントローラにより車両の走行条件に応
   じて制御され、オイルポンプへの空気流量を調節する流
   量制御弁を備えた請求項１のデファレンシャル装置。
3. 【請求項３】 差動機構が、デフケース側に回転自在に
   支承されたピニオンギヤ及びピニオンギヤと噛み合う一
   対の出力側サイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動機
   構であり、摩擦クラッチが、サイドギヤとデフケースと
   の間に配置された多板クラッチであり、オイルポンプ
   が、このサイドギヤとデフケースとの間に配置されたギ
   ヤポンプであり、油圧アクチュエータを、これらの多板
   クラッチとオイルポンプとの間に配置した請求項１又は
   ２のデファレンシャル装置。
4. 【請求項４】 エンジンの駆動力により回転駆動される
   デフケースと、デフケースの回転を一対の出力軸に分配
   する差動機構と、その差動を制限する摩擦クラッチと、
   この摩擦クラッチを締結する油圧アクチュエータと、差
   動機構の差動トルクを受けて駆動され油圧アクチュエー
   タを作動させるオイルポンプと、オイルポンプからパイ
   ロット圧を受け、オイルポンプの吐出圧が所定値を超え
   ると開放されオイルポンプの吸入側に空気を導く制御弁
   とを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。