JPH0828655A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 いずれのサイドギヤ側車輪がロックしても差
動制限力を均等にする。 【構成】 エンジンの駆動力により回転駆動されるデフ
ケース２１と、支承部３９，４１を介してデフケース２
１に回転自在に支承される車輪側のサイドギヤ３１，３
３と、サイドギヤ３１，３３と各別に噛み合ってこれら
を連結するピニオンギヤ５５，５７と、デフケース２１
に形成されピニオンギヤ５５，５７を摺動回転自在に収
納する収納孔５１，５３とを備え、いずれの車輪が空転
しても各サイドギヤに発生する差動制限力が均等になる
ように、ピニオンギヤ５５，５７の歯先径を互いに変え
て回転抵抗を調整したことを特徴とする。

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】特開昭６０−１７５８４３号公報に図５
のようなデファレンシャル装置２０１が記載されてい
る。これは、エンジンの駆動力により回転するデフケー
ス２０３の収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオン
ギヤ２０５，２０７を介して車輪側のサイドギヤ２０
９，２１１を連結したものであり、各ギヤ２０５，２０
７、２０９，２１１の噛み合い反力やヘリカルギヤの噛
み合いスラスト力により周辺部材との間で生じる摩擦力
によって、差動制限力が得られる。

【０００３】デファレンシャル装置２０１では、等長の
ピニオンギヤ２０５，２０７をサイドギヤ２０９，２１
１の間で噛み合わせているが、長短のピニオンギヤをサ
イドギヤの軸方向外側で噛み合わせたものが有る。図
６、７はこのようなデファレンシャル装置を示すもので
あり、短いピニオンギヤ２１３は斜線を施して示されて
いる。短いピニオンギヤ２１３と長いピニオンギヤ２１
５は、図６のように、デフケースの周方向交互に配置さ
れている。

【０００４】図７のように、デフケースが矢印２１７の
方向に回転するとき、短いピニオンギヤ２１３はデフケ
ースの収納孔から直接押圧力２１９を受けて大きな摩擦
抵抗が発生する。このとき、短いピニオンギヤ２１３と
噛み合ったサイドギヤ２２１側の車輪がロックすると、
短いピニオンギヤ２１３がロック側車輪の駆動抵抗２２
３により接線力２２５を受けて回転し、長いピニオンギ
ヤ２１５に反力２２７を与え収納孔との間に摩擦抵抗を
発生させる。また、長いピニオンギヤ２１５と噛み合っ
たサイドギヤ２２９側の車輪がロックすると、長いピニ
オンギヤ２１５がロック側車輪の駆動抵抗２２３により
接線力２３１を受けて回転し、この場合は短いピニオン
ギヤ２１３に反力２３３を与えて収納孔との間に摩擦抵
抗を発生させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デフケ
ースの回転方向、デフケースの回転方向に沿ったピニオ
ンギヤの配列、各ピニオンギヤの長さ（デフケースとの
接触面積）の差、ピニオンギヤや収納孔あるいはサイド
ギヤの加工誤差などによって、いずれの駆動輪がロック
するか（または、いずれの駆動輪が空転するか）、ある
いは車両がいずれの方向に旋回するかなどの条件によっ
て、異なった差動制限力が発生し、差動制限特性が不均
等になり、車両の操縦性や旋回時の安定性などが低下す
る。

【０００６】図８は，図６、７のような条件でピニオン
ギヤ２１３，２１５に生じる径方向の押付け力を実際に
測定し、その大小の傾向を示したものである。

【０００７】以下、 Ｆ_s1 ：長いピニオンギヤと噛み合ったサイドギヤ側の
車輪がロックしたとき、短いピニオンギヤに生じる押付
け力 Ｆ_l1 ：長いピニオンギヤと噛み合ったサイドギヤ側の
車輪がロックしたとき、長いピニオンギヤに生じる押付
け力 Ｆ_s2 ：短いピニオンギヤと噛み合ったサイドギヤ側の
車輪がロックしたとき、短いピニオンギヤに生じる押付
け力 Ｆ_l2 ：短いピニオンギヤと噛み合ったサイドギヤ側の
車輪がロックしたとき、長いピニオンギヤに生じる押付
け力 とすると、各押付け力の大小は図８のようになるが、押
付け力の比Ｆ_s1：Ｆ_l1とＦ_l2：Ｆ_s2は一定でない。摩擦
抵抗は押付け力に比例するから、上記のように、不均等
な差動制限力が発生していることが分かる。

【０００８】そこで、この発明は、いずれの車輪がロッ
ク、または空転しても、均等な差動制限特性が得られる
デファレンシャル装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明のデファレンシ
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、デフケースに回転自在に支承される一対の
車輪側サイドギヤと、サイドギヤを連結するピニオンギ
ヤと、デフケースに形成されピニオンギヤを摺動回転自
在に収納する収納孔とを備え、いずれの車輪が空転して
も各サイドギヤに発生する差動制限力が均等になるよう
に、ピニオンギヤとサイドギヤの一方又は両方の回転抵
抗を調整したことを特徴とする。（請求項１） 第２発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤがサ
イドギヤと各別に噛み合った一対のピニオンギヤからな
り、各ピニオンギヤの歯先径を互いに変えて回転抵抗を
調整する請求項１のデファレンシャル装置である。（請
求項２） 第３発明のデファレンシャル装置は、各ピニオンギヤの
収納孔に互いに摩擦係数の異なった部材を配置して回転
抵抗を調整する請求項１又は２のデファレンシャル装置
である。（請求項３） 第４発明のデファレンシャル装置は、サイドギヤに設け
られた支承部の摩擦径を互いに変えて回転抵抗を調整す
る請求項１、２又は３のデファレンシャル装置である。
（請求項４） 第５発明のデファレンシャル装置は、サイドギヤに設け
られた支承部の径方向長さを互いに変えて回転抵抗を調
整する請求項１、２、３又は４のデファレンシャル装置
である。（請求項５） 第６発明のデファレンシャル装置は、サイドギヤに設け
られた支承部に互いに摩擦係数の異なった部材を配置し
て回転抵抗を調整する請求項１、２、３、４又は５のデ
ファレンシャル装置である。（請求項６）

【００１０】

【作用】各発明のデファレンシャル装置は、いずれの車
輪が空転しても各サイドギヤに発生する差動制限力が均
等になるように、ピニオンギヤ又はサイドギヤ、あるい
はこれら両方の回転抵抗を調整した。従って、車両の操
縦性や安全性などが向上する。

【００１１】第２発明は、一対のピニオンギヤの各歯先
径を互いに変えて回転抵抗を調整する構成である。

【００１２】第３発明は、各ピニオンギヤの収納孔に互
いに摩擦係数の異なった部材を配置して回転抵抗を調整
する構成である。

【００１３】第４発明は、サイドギヤに設けられた支承
部の摩擦径を互いに変えて回転抵抗を調整する構成であ
る。

【００１４】第５発明は、サイドギヤに設けられた支承
部の径方向長さを互いに変えて回転抵抗を調整する構成
である。

【００１５】第６発明は、サイドギヤに設けられた支承
部に互いに摩擦係数の異なった部材を配置して回転抵抗
を調整する構成である。

【００１６】

【実施例】図１、２、４、８により第２発明の一実施例
を説明する。図１はこの実施例を示し、図４はこの実施
例を用いた車両の動力系を示す。左右の方向はこの車両
及び図１での左右の方向である。また、符号を与えてい
ない部材は図示されていない。

【００１７】図４のように、この動力系はエンジン１、
トランスミッション３、プロペラシャフト５、リヤデフ
７（後輪側に配置された図１のデファレンシャル装
置）、後車軸９，１１、左右の後輪１３，１５、左右の
前輪１７，１９などから構成されている。

【００１８】リヤデフ７のデフケース２１はデフキャリ
ヤ２３内に回転自在に配置されており、デフケース２１
にはリングギヤ２５が固定されている。このリングギヤ
２５はドライブピニオンギヤ２７と噛み合っており、ド
ライブピニオンギヤ２７はプロペラシャフト５側に連結
されたドライブピニオンシャフト２９と一体に形成され
ている。

【００１９】こうして、エンジン１の駆動力はトランス
ミッション３とプロペラシャフト５とを介してデフケー
ス２１を回転駆動する。デフキャリヤ２３内にはオイル
溜りが形成されている。

【００２０】図１のように、デフケース２１の内部には
左右のヘリカルサイドギヤ３１，３３が配置されてい
る。各サイドギヤ３１，３３はそれぞれハブ３５，３７
に形成されており、各ハブ３５，３７はデフケース２１
との間に形成された支承部３９，４１に支承されている
と共に、互いの間に形成された支承部４３を介して支承
し合い、互いにセンターリングしている。

【００２１】各サイドギヤ３１，３３はハブ３５，３７
を介してそれぞれ後車軸９，１１にスプライン連結さ
れ、止め輪で固定されている。ハブ３５，３７とデフケ
ース２１との間にはそれぞれワッシャ４５，４７が配置
され、ハブ３５，３７の間にはワッシャ４９が配置され
ている。

【００２２】デフケース２１には、図１のように長短の
収納孔５１，５３が、図２のように周方向等距離に、４
組形成されている。収納孔５１，５３にはそれぞれ長短
のヘリカルピニオンギヤ５５，５７が摺動回転自在に収
納されている。車両が前進走行するとき、デフケース２
１は図２の矢印５９の方向に回転する。

【００２３】長いピニオンギヤ５５は、第１と第２のギ
ヤ部６１，６３とこれらを連結する小径の軸部６５とか
らなり、第１ギヤ部６１は右のサイドギヤ３３と噛み合
っている。また、短いピニオンギヤ５７は一体に形成さ
れた第１と第２のギヤ部６７，６９からなり、第１ギヤ
部６７は左のサイドギヤ３１と噛み合い、第２ギヤ部６
９はピニオンギヤ５５の第２ギヤ部６３と噛み合ってい
る。

【００２４】下記のような理由によって、図２に示すよ
うに長いピニオンギヤ５５は短いピニオンギヤ５７より
大径にされている。

【００２５】デフケース２１を回転させるエンジン１の
駆動力はピニオンギヤ５５，５７からサイドギヤ３１，
３３を介して左右の後輪１３，１５側に分配され、後輪
間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ５５，５７の自
転によってエンジン１の駆動力は左右各側に差動分配さ
れる。

【００２６】図１のように、デフケース２１には開口７
１，７３，７５が形成され、オイル溜りのオイルが流出
入して収納孔５１，５３、ギヤの噛み合い部などを潤滑
する。

【００２７】トルクの伝達中、ピニオンギヤ５５，５７
はサイドギヤ３１，３３との噛み合い反力により収納孔
５１，５３の壁面に押しつけられて摩擦抵抗が発生す
る。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によってピ
ニオンギヤ５５，５７とデフケース２１との間で摩擦抵
抗が発生し、サイドギヤ３１，３３とワッシャ４５，４
７，４９及びデフケース２１との間で摩擦抵抗が発生す
る。これらの摩擦抵抗により、トルク感応型の差動制限
力が得られる。

【００２８】この実施例のリヤデフ７では、左の後輪１
３が空転したときに右の後輪１５に与えられる差動制限
力と、右の後輪１５が空転したときに左の後輪１３に与
えられる差動制限力とが均等になるように、あるいは、
車両が左右いずれの方向に旋回しても均等な差動制限特
性が得られるように、ピニオンギヤ５５，５７の外径
（歯先径）を下記のように変えている。

【００２９】以下、 μ：ピニオンギヤ５５，５７と収納孔５１，５３の壁面
との摩擦係数 Ｒ_s ：短いピニオンギヤ５７の歯先径 Ｒ_l ：長いピニオンギヤ５５の歯先径 とし、図８に示すように、 Ｔ_s1 ：長いピニオンギヤ５５と噛み合ったサイドギヤ
３３側の後輪１５がロックしたとき，短いピニオンギヤ
５７の歯先に生じる摩擦トルク Ｔ_l1 ：後輪１５がロックしたとき，長いピニオンギヤ
５５の歯先に生じる摩擦トルク Ｔ_s2 ：短いピニオンギヤ５７と噛み合ったサイドギヤ
３１側の後輪１３がロックしたとき，短いピニオンギヤ
５７の歯先に生じる摩擦トルク Ｔ_l2 ：後輪１３がロックしたとき、長いピニオンギヤ
５５の歯先に生じる摩擦トルク とすると、上記のように、後輪１３，１５のいずれが空
転しても、ロック側の後輪に均等な差動制限力が送られ
るためには、 Ｔ_s1：Ｔ_l1＝Ｔ_l2：Ｔ_s2 （１） の条件を満たす必要がある。

【００３０】ここで、 Ｔ＝μ×Ｒ／２×Ｆ （２） のように、各トルクＴはそれぞれピニオンギヤ５５，５
７の歯先の押付け力Ｆに比例するが、従来例での説明の
ように、Ｆ_s1：Ｆ_l1≠Ｆ_l2：Ｆ_s2であって、均等な差動
制限力が得られない。

【００３１】そこで、（１）式が満たされるように、ピ
ニオンギヤ５５，５７の歯先径Ｒを変えて摩擦トルクＴ
を調整する。

【００３２】（１）式の各項は、下記のようになるか
ら、 Ｔ_s1＝μ×Ｒ_s ／２×Ｆ_s1 Ｔ_l1＝μ×Ｒ_l ／２×Ｆ_l1 Ｔ_l2＝μ×Ｒ_l ／２×Ｆ_l2 Ｔ_s2＝μ×Ｒ_s ／２×Ｆ_s2 （１）式を変形すると、 Ｒ_s ／Ｒ_l ＝（Ｆ_l1×Ｆ_l2／Ｆ_s1×Ｆ_s2）^1/2 （３） になる。

【００３３】ここで、幾つかのリヤデフ７についてピニ
オンギヤ５５，５７の押付け力Ｆを実測したところ、 （３）式の右辺は０．８、すなわち、Ｒ_s ／Ｒ_l ＝０．８ （４） の結果を得た。

【００３４】そこで，従来はいずれも直径２４mmであっ
たピニオンギヤ５５，５７の歯先径Ｒ_l ，Ｒ_s を、Ｒ_l
＝２６mmにし、Ｒ_s ＝２２mmにした。こうして、（１）
式が満たされ、後輪１３，１５のいずれが空転しても、
リヤデフ７の差動制限特性により、空転した後輪に均等
な差動制限力が送られる。

【００３５】従って、図４の車両は悪路走行時や旋回時
に、リヤデフ７の左右の差動制限力が均等になり、車体
の挙動が安定し操縦性が向上する。

【００３６】また、歯先径Ｒ_s を小さくしたことによっ
てピニオンギヤ５７の歯厚が厚くなり、強度が増し耐久
性が上がった。

【００３７】こうして、リヤデフ７が構成されている。

【００３８】次に、図３、４によって第４，５発明の一
実施例を説明する。この実施例は、上記実施例と同様に
図４の車両のリヤデフ７７として用いられている。左右
の方向はこの車両及び図３での左右の方向である。

【００３９】図３のように、デフケース７９の内部には
左右のヘリカルサイドギヤ８１，８３が配置されてい
る。各サイドギヤ８１，８３はそれぞれハブ８５，８７
に形成されており、各ハブ８５，８７はデフケース７９
との間に形成された支承部８９，９１に支承されている
と共に、互いの間に形成された支承部９３を介して支承
し合い、互いにセンターリングしている。又、サイドギ
ヤ８１とデフケース７９との間にも支承部９４を形成
し、センターリングを行っている。

【００４０】各サイドギヤ８１，８３はハブ８５，８７
を介してそれぞれ後車軸９，１１にスプライン連結され
ている。ハブ８５，８７の間にはワッシャ９５が配置さ
れている。

【００４１】デフケース７９には、長短の収納孔９７，
９９が周方向非等間隔に４組形成されている。収納孔９
７，９９にはそれぞれ長短のヘリカルピニオンギヤ１０
１，１０３が摺動回転自在に収納されている。

【００４２】長いピニオンギヤ１０１は、第１と第２の
ギヤ部１０５，１０７とこれらを連結する小径の軸部１
０９とからなり、第１ギヤ部１０５は左のサイドギヤ８
１と噛み合っている。また、短いピニオンギヤ１０３は
一体の第１と第２のギヤ部１１１，１１３からなり、第
１ギヤ部１１１は右のサイドギヤ８３と噛み合い、第２
ギヤ部１１３はピニオンギヤ１０１の第２ギヤ部１０７
と噛み合っている。

【００４３】デフケース７９の右ボス部１１５上にはリ
ング状のギヤ１１７が嵌裝され止め輪１１９で脱落を防
止されており、各ピニオンギヤ１０１，１０３とギヤ１
１７との間にはワッシャ１２１が配置されている。

【００４４】ピニオンギヤ１０１，１０３の外径は等し
い。

【００４５】リヤデフ７７は、エンジン１の駆動力を左
右の後輪１３，１５側に分配し、後輪間に駆動抵抗差が
生じると、駆動力を左右各側に差動分配する。

【００４６】図３のように、デフケース７９には開口１
２３，１２５が形成され、オイル溜りのオイルが流出入
して収納孔９７，９９、ギヤの噛み合い部などを潤滑す
る。

【００４７】トルクの伝達中、ピニオンギヤ１０１，１
０３はサイドギヤ８１，８３との噛み合い反力により収
納孔９７，９９の壁面に押しつけられて摩擦抵抗が発生
する。又、ヘリカルギヤの噛み合いスラスト力によって
ピニオンギヤ１０１，１０３とワッシャ１２１及びデフ
ケース７９との間で摩擦抵抗が発生し、サイドギヤ８
１，８３とワッシャ９５及びデフケース７９との間で摩
擦抵抗が発生する。さらに、ピニオンギヤ１０１，１０
３が非等分に配置されているため、ピニオンギヤ１０
１，１０３は径方向にアンバランスとなりデフケース７
９に押し付けられサイドギヤ８１，８３の歯先とケース
間で摩擦抵抗が発生する。これらの摩擦抵抗により、ト
ルク感応型の差動制限力が得られる。

【００４８】ピニオンギヤ１０１，１０３の外径が等し
いから、上記実施例（リヤデフ７）での説明のように、
後輪１３，１５間の差動制限特性が不均等になる。

【００４９】そこで、リヤデフ７７では、摩擦径変更手
段として歯先の押付け力の大きい短いピニオンギヤ１０
３と噛み合った右のサイドギヤ８３の外径Ｄ_r を、歯先
の押付け力の小さい長いピニオンギヤ１０１と噛み合っ
た左のサイドギヤ８１の外径Ｄ_l より小さくし、各サイ
ドギヤ８１，８３間の回転抵抗を調整している。又、摩
擦径変更手段は上記の様にサイドギヤ８１，８３が径方
向に押付け力を発生するものにおいては、支承部９４，
９６（サイドギヤ８１，８３とケース７９の間）の隙間
を調整する方法もあり、又、支承部（サイドギヤハブ８
５，８７とケース７９の間）８９，９１の隙間の調整を
行う方法もあり、上記どちらとも左右均一な差動制限力
を得られる。

【００５０】従って、後輪１３，１５のいずれが空転し
ても、リヤデフ７７の差動制限特性により、空転した後
輪に均等な差動制限力が送られる。従って、図４の車両
は悪路走行時や旋回時にリヤデフ７７の左右均等な差動
制限特性により、車体の挙動が安定し操縦性が向上す
る。

【００５１】こうして、リヤデフ７７が構成されてい
る。

【００５２】なお、回転抵抗の調整手段は、第２発明の
ようなギヤの外径を変えるものの他に、各ギヤの回転摺
動部に摩擦係数の異なる部材を配置するものや、サイド
ギヤ支承部の摩擦抵抗を変えるものがあり、第３発明
は、各ピニオンギヤの収納孔に互いに摩擦係数の異なっ
た部材を配置する構成であり、第４発明は、サイドギヤ
に設けられた支承部の摩擦径を互いに変えて回転抵抗を
調整する方法であり、第６発明は、デフケースのサイド
ギヤ支承部に互いに摩擦係数の異なった部材を配置する
構成である。また第５発明は、サイドギヤ支承部の径方
向長さを互いに変えて回転抵抗を調整する構成である。

【００５３】このような各発明の特徴は、必要に応じて
互いに併用してもよい。

【００５４】

【発明の効果】各発明のデファレンシャル装置は、いず
れのサイドギヤ側車輪が空転しても各サイドギヤに発生
する差動制限力が均等になるように、ピニオンギヤまた
はサイドギヤ、あるいはこれら両方の回転抵抗を、例え
ばピニオンギヤやサイドギヤの外径を変えて調整し、車
両の操縦性や安全性などを向上させた。

【図面の簡単な説明】

【図１】第２発明の一実施例の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】第４，第５発明の一実施例の断面図である。

【図４】各実施例を用いた車両の動力系を示すスケルト
ン機構図である。

【図５】従来例の断面図である。

【図６】他の従来例のギヤ構成を示す概略図である。

【図７】各ギヤに生じる力を示す図６の部分拡大図であ
る。

【図８】ピニオンギヤ組の各ピニオンギヤに生じる径方
向押付け力の大きさなどを示す表である。

【符号の説明】 ７，７７ リヤデフ（デファレンシャル装置） ２１，７９ デフケース ３１，３３、８１，８３ サイドギヤ ５１，５３、９７，９９ 収納孔 ５５，５７、１０１，１０３ ピニオンギヤ Ｒ_s ，Ｒ_l ピニオンギヤの歯先径 Ｄ_l ，Ｄ_r サイドギヤの外径

Claims (6)

【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、デフケース内に配置され回転自在に支承
   される一対の車輪側サイドギヤと、サイドギヤを連結す
   るピニオンギヤと、デフケースに形成されピニオンギヤ
   を摺動回転自在に収納する収納孔とを備え、いずれの車
   輪が空転しても各サイドギヤに発生する差動制限力が均
   等になるように、ピニオンギヤとサイドギヤの一方又は
   両方の回転抵抗を調整したことを特徴とするデファレン
   シャル装置。
2. 【請求項２】 ピニオンギヤがサイドギヤと各別に噛み
   合った一対のピニオンギヤからなり、各ピニオンギヤの
   歯先径を互いに変えて回転抵抗を調整する請求項１のデ
   ファレンシャル装置。
3. 【請求項３】 各ピニオンギヤの収納孔に互いに摩擦係
   数の異なった部材を配置して回転抵抗を調整する請求項
   １又は２のデファレンシャル装置。
4. 【請求項４】 サイドギヤに設けられた支承部の摩擦径
   を互いに変えて回転抵抗を調整する請求項１、２又は３
   のデファレンシャル装置。
5. 【請求項５】 サイドギヤに設けられた支承部の径方向
   長さを互いに変えて回転抵抗を調整する請求項１、２、
   ３又は４のデファレンシャル装置。
6. 【請求項６】 サイドギヤに設けられた支承部に互いに
   摩擦係数の異なった部材を配置して回転抵抗を調整する
   請求項１、２、３、４又は５のデファレンシャル装置。