JPH089301B2

JPH089301B2 - 強制差動装置

Info

Publication number: JPH089301B2
Application number: JP23015786A
Authority: JP
Inventors: 伸小池
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPS6387323A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は強制差動装置に関し、特に、ディファレンシ
ャルケースと、該ディファレンシャルケース内に配置さ
れる複数のピニオンと、これらピニオンにかみ合う２個
のサイドギヤと、該各サイドギヤに結合されるドライブ
シャフトとを備える差動装置に、強制的に差動を起こさ
せ、車両の旋回半径を小さくできる、特に後輪用として
適する装置に関する。

（従来技術）前輪操舵の車両が低速旋回する時の旋回中心は、２個
の後輪の回転中心の延長線を含む水平面上で、内側前輪
および外側前輪それぞれの回転中心の延長線が交わる点
またはその点の近傍にあることから、車両の旋回半径
は、前輪の切れ角と、車両のホイールベースおよびトレ
ッドによって決定される。

（発明が解決しようとする問題点）前記要因を一定に保った状態で旋回半径を小さくする
ものとして、四輪操舵または旋回内輪を制動する技術が
ある。

四輪操舵の場合、前輪に加えて後輪を操舵するため
に、複雑な操舵機構を後輪の支持部に追加しなければな
らない上、旋回中心が前方に大きく移動するので、旋回
時に外側の後輪が外側へ張り出してしまい、交通障害と
なるおそれがある。

旋回内輪を制動する場合、四輪の間で大きなスリップ
が生ずるために、路面摩擦の大きな一般舗装路では使う
ことができない。

特開昭60−237244号公報に記載された車両用差動装置
は、サイドギヤに遠心力によって外方へ揺動する遠心部
材を設ける一方、ディファレンシャルケースとサイドギ
ヤとの間にトルク伝達部材を設け、サイドギヤの回転速
度に応じて遠心部材をトルク伝達部材に係合させ、トル
ク伝達部材のトルクを増大している。これにより、低速
時の差動を十分に確保できるが、車両の旋回半径を小さ
くすることはできない。

本発明の目的は旋回半径を小さくできるものであっ
て、旋回時の後輪の張り出しを迎えることができ、四輪
のスリップが発生しない強制差動装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、ディファレンシャルケースから左右に伸び
る２本のドライブシャフトを備える差動装置の前記ドラ
イブシャフトに強制的に差動を起こさせ、かつ、最大操
舵時に前記差動装置の作用によって前記２本のドライブ
シャフトに生ずる回転数差により大きい回転数差を前記
ドライブシャフトに与える強制差動装置であって、前記
ディファレンシャルケースと一方の前記ドライブシャフ
トとの間に配列される複数の歯車を備える伝達機構と、
前記複数の歯車の回転状態を切り換える２つのクラッチ
手段であって左または右の操舵が最大の舵角となったと
きいずれかが係合状態となる２つのクラッチ手段とを含
む。前記伝達機構は、前記２つのクラッチ手段のうちの
係合状態となっているクラッチ手段に応じて、前記一方
のドライブシャフトの回転が前記ディファレンシャルケ
ースの回転より所定数比だけ増加または減少するように
形成されている。

本発明はまた、ディフアレンシャルケースから左右に
伸びる２本のドライブシャフトを備える差動装置の前記
ドライブシャフトに強制的に差動を起こさせ、かつ、最
大操舵時に前記差動装置の作用によって前記２本のドラ
イブシャフトに生ずる回転数差より大きい回転数差を前
記ドライブシャフトに与える強制差動装置であって、前
記２本のドライブシャフト間に配列される複数の歯車を
備える伝達機構と、前記複数の歯車の回転状態を切り換
える２つのクラッチ手段であって左または右の操舵が最
大の舵角となったときいずれかが係合状態となる２つの
クラッチ手段とを含む。前記伝達機構は、前記２つのク
ラッチ手段のうちの係合状態となっているクラッチ手段
に応じて、前記２本のドライブシャフトのうち旋回の外
側に位置する方のドライブシャフトの回転が旋回の内側
に位置する方のドライブシャフトの回転より所定数比だ
け相対的に増加するように形成されている。

（作用および効果）直進走行している車両を操舵して最大舵角になると、
第１の発明では、いずれかのクラッチ手段が係合状態と
なって伝達機構の複数の歯車の回転状態を切り換え、一
方のドライブシャフトの回転がディファレンシャルケー
スの回転より所定数比だけ増加または減少するように強
制差動が生ずる。すなわち、一方のドライブシャフトが
旋回の外側に位置するとき一方のドライブシャフトの回
転が増加し、逆に一方のドライブシャフト旋回の内側に
位置するとき一方のドライブシャフトの回転が減少す
る。その結果、２つのドライブシャフトの回転数差は大
きくなる。

また、第２の発明では、いずれかのクラッチ手段が係
合状態となって伝達機構の複数の歯車の回転状態を切り
換え、旋回の外側に位置する方のドライブシャフトの回
転が旋回の内側に位置する方のドライブシャフトの回転
より所定数比だけ相対的に増加するように強制差動が生
ずる。すなわち、旋回による荷重移動の程度によって、
内側のドライブシャフトの回転はそのままで外側のドラ
イブシャフトの回転が増加したり、内側のドライブシャ
フトの回転は減少し、一方、外側のドライブシャフトの
回転は増加したりなど、種々の態様で変化するが、外側
のドライブシャフトの回転は内側のドライブシャフトの
回転より所定数比だけ相対的に増加する。その結果、２
つのドライブシャフトの回転数差は大きくなる。

操舵しても、最大舵角とならない限り、クラッチ手段
は働かないので、強制差動は生ぜず、旋回時の通常の差
動のみが生ずる。

四輪操舵ではないので、後輪操舵装置を追加する必要
がない上、車輪の切れ角を増加することによって旋回半
径を小さくしようとする場合、ホイールハウスが必然的
に大きくなり、室内スペースやエンジンベースを圧迫す
るが、本発明では、切れ角を従来と同じに保っても、旋
回半径が小さくなるので、室内スペース等が圧迫される
ことはない。

（実施例）強制差動装置10は、第１図に示すように、差動装置12
に組み込まれ、差動装置に強制的に差動を起こさせるも
のであって、２個のクラッチ14、16と、太陽歯車18と、
内歯車20と、遊星歯車22とを含む。

差動装置12は、ディファレンシャルケース24と、ディ
ファレンシャルケース24内に配置される複数のピニオン
26と、これらピニオン26にかみ合う２個のサイドギヤ28
と、一方のサイドギヤ28に結合されるドライブシャフト
30と、他方のサイドギヤ28に結合されるドライブシャフ
ト32とを備えるそれ自体公知のものである。

２個のクラッチ14、16は、第３図に示す実施例では、
スリーブタイプであって、ドライブシャフト30を取り巻
いて配置された円筒状の固定ハウジング34と、ハウジン
グ34に係合するスリーブ36と、スリーブを移動させるフ
ォーク38とにより、作動される。

ハウジング34はその外周面に軸線方向へ伸びるスプラ
イン35を有する。他方、スリーブ36はその内周面の両端
部に軸線方向へ伸びるスプライン37a、37bを有し、スプ
ライン37aがハウジング34のスプライン35にかみ合う。

太陽歯車18を一端に固着した円筒軸40がドライブシャ
フト30に回転可能に嵌合され、円筒軸40の他端の外周面
に軸線方向へ伸びるスプライン15が設けられている。こ
のスプライン15はスリーブ36のスプライン37bに係合可
能であり、クラッチ14が構成される。また、内歯車20を
一端に固着した円筒軸42が円筒軸40に回転可能に嵌合さ
れ、円筒軸42の他端の外周面に軸線方向へ伸びるスプラ
イン17が設けられている。このスプライン17はスリーブ
36のスプライン37bに係合可能であり、クラッチ16が構
成される。すなわち、スリーブ36が第３図に示す中立位
置から、左へ移動すると、スリーブ36のスプライン37b
が円筒軸40のスプライン15にかみ合い、また、スリーブ
36が右へ移動すると、スリーブ36のスプライン37bが円
筒軸42のスプライン17にかみ合う。ハウジング34のスプ
ライン35とスリーブ36のスプライン37aとは、スリーブ3
6のスプライン37bが前述のように中立位置から左および
右へ移動できる長さに形成される。

遊星歯車22は太陽歯車18と内歯車20とにかみ合う。第
１図の実施例では、遊星歯車22は、円筒軸44にそれぞれ
固着された歯数の異なる第１歯車23aと第２歯車23bとか
らなり、第１歯車23aが太陽歯車18に、第２歯車23bが内
歯車20にかみ合っている。

ディファレンシャルケース24の回転をドライブシャフ
ト30に伝達する手段46は、ディファレンシャルケース24
に固着された軸48を備え、円筒軸44がこの軸48に回転可
能に嵌合され、円筒軸44の端部に歯車50が固着されてい
る。他方、ドライブシャフト30に歯車52が固着され、こ
の歯車52は歯車50とかみ合う。歯車50と歯車52とは同じ
歯数、同じモジュールのもので、これにより、円筒軸44
の回転がドライブシャフト30に逆向きに取り出される。
前記歯車列によって伝達機構が構成される。

左右の旋回の最大の舵角を検知する２個のセンサ54、
56が設けられる。第２図に示す実施例では、センサ54、
56はステアリング装置のギヤボックス58に関連して取り
付けられている。センサは近傍スイッチやリミットスイ
ッチその他のスイッチで構成される。

センサ54、56からの信号によってクラッチ14、16を操
作する手段60は、第２図に示す実施例では、クラッチ14
に関連する２個のソレノイドバルブ62、64と、アクチュ
エータ66と、クラッチ16に関連する２個のソレノイドバ
ルブ68、70と、アクチュエータ72とを備える。センサ、
ソレノイドバルブ、アクチュエータおよびクラッチによ
って連結手段が構成される。

各ソレノイドバルブは、チューブ74を経てバキューム
タンク76に連通され、バキュームタンク76はチューブ78
を経てエンジンのインテークマニホルド（図示せず）に
連通する。ソレノイドバルブ62はチューブ80を経てアク
チュエータ66に、ソレノイドバルブ64はチューブ82を経
てアクチュエータ66に、後述するダイアフラムをはさん
で両側となる部位で連通される。また、ソレノイドバル
ブ68はチューブ84を経てアクチュエータ72に、ソレノイ
ドバルブ70はチューブ86を経てアクチュエータ72に、ダ
イアフラムをはさんで両側となる部位で連通される。

各アクチュエータはダイアフラム90と、ダイアフラム
90に結合されたロッド92とを有し、ロッド92は、一方か
ら他方へ向けて伸びるロッド94に回動可能に連結され
る。このロッド94に、フォーク38が回動可能に連結さ
れ、フォーク38はガイド96に沿って移動される。

アクチュエータ66とアクチュエータ72とは、図示のよ
うに、両センサ54、56からの信号が出力されず、ソレノ
イドバルブが励磁されていないとき、ダイアフラム90が
負圧によって互いに逆向きに偏倚されるように形成され
る。そのため、ソレノイドバルブ62は、励磁していない
とき、チューブ74側を遮断し、大気圧P₁がチューブ80に
導かれるように、ソレノイドバルブ64は、励磁していな
いとき、大気側を遮断し、負圧P₂がチューブ82に導かれ
るように、接続される。また、ソレノイドバルブ68は、
励磁していないとき、大気側を遮断し、負圧P₂がチュー
ブ84に導かれるように、ソレノイドバルブ70は、励磁し
ていないとき、チューブ74側を遮断し、大気圧P₁がチュ
ーブ86に導かれるように接続される。そして、ロッド94
は、全てのソレノイドバルブが励磁していないとき、フ
ォーク38を第３図の中立位置に、すなわち、クラッチ1
4、16が非作動となる位置にもたらすように形成され
る。

第５図ないし第７図に示す強制差動装置では、２個の
歯車110、112がドライブシャフト30に、２個の歯車11
4、116がドライブシャフト32に固着されている。他方、
歯車110にかみ合う歯車118が軸120に固着され、歯車112
にかみ合う歯車122が円筒軸124に固着されている。円筒
軸124はディファレンシャルキャリア（図示せず）に適
宜に回転可能に支持され、軸120は円筒軸124に挿入さ
れ、回転可能に支持される。さらに、歯車114にかみ合
う歯車126が軸128に固着され、歯車116にかみ合う歯車1
30が円筒軸132に固着されている。円筒軸132はディファ
レンシャルキャリアに回転可能に支持され、軸128は円
筒軸132に挿入され、回転可能に支持される。差動装置1
2の両側でたがいに対称に位置する歯車は同歯数であ
る。これら歯車列により、伝達機構が構成される。

軸120の端部121aと軸128の端部129aとは、第６図に示
すように、近接して配置され、端部121aに軸線方向へ伸
びるスプライン121bが、また、端部129aに軸線方向へ伸
びるスプライン129bが設けられている。さらに、円筒軸
124の端部に軸線方向へ伸びるスプライン125が、円筒軸
132の端部に軸線方向へ伸びるスプライン133が設けられ
ている。

スリーブ134が軸120、128の端部121a、129aを取り巻
いて軸線方向へ移動可能に配置される。スリーブ134は
両端部の内周面に軸線方向へ伸びるスプライン135a、13
5bを有する。スリーブ134が図示の中立位置から左へ移
動すると、そのスプライン135aが円筒軸124のスプライ
ン125に、スプライン135bが軸128のスプライン129bにか
み合う。これとは逆にスリーブ134が右へ移動すると、
そのスプライン135bが円筒軸132のスプライン133に、ス
プライン135aが軸120のスプライン121bにかみ合う。か
くて、スリーブ134により２組のクラッチが構成され
る。

スリーブ134が左へ移動すると、ドライブシャフト32
の回転が歯車114、126から軸128を経てスリーブ134へ至
り、さらに、スリーブ134から円筒軸124へ至り、歯車12
2、112が回転される。逆に、スリーブ134が右へ移動す
ると、ドライブシャフト30の回転が歯車110、118から軸
120を経てスリーブ134へ至り、さらに、スリーブ134か
ら円筒軸132へ至り、歯車130、116が回転される。前述
した歯車112または歯車116によって、当該歯車が固着さ
れているドライブシャフトの回転数が増加するように、
各歯車の歯数を選定する。

ステアリングギヤボックス58に、２個のポンプ140、1
42が取り付けられる。各ポンプは最大操舵したとき、作
動する位置にある。ポンプ140はシリンダ装置144に、ポ
ンプ142はシリンダ装置146に後述するように、それぞれ
配管で接続される。各ポンプはシリンダ148と、シリン
ダ148内を液密状態で滑動するピストン150と、ピストン
150に連結されたロッド152と、ピストン150を一方向へ
偏倚するコイルばね154とからなる。ピストン150が図示
しない止め輪に突き当って、ピストン150は所定の位置
に保持される。他方、各シリンダ装置はシリンダ156
と、シリンダ156内を滑動するピストン158と、ピストン
158に連結されたロッド160とからなり、各ロッド160が
クロスロッド162に枢着されている。クラッチと、ポン
プと、シリンダ装置とによって連結手段が構成される。

ポンプ140とシリンダ装置144とは、シリンダ148のば
ね側液室149aがシリンダ156のロッド側液室157aに、シ
リンダ148の戻し側液室149bがシリンダ156の押し側液室
157bに連通するように、接続される。また、ポンプ142
とシリンダ装置146とは、シリンダ148のばね側液室149a
がシリンダ156の押し側液室157bに、シリンダ148の戻し
側液室149bがシリンダ156のロッド側液室157aに連通す
るように接続される。そして、各ポンプのピストン150
が所定の位置に保持されたとき、各シリンダ装置のピス
トン158は中立の位置に保持される。

シリンダ装置144、146からそれぞれ伸びるロッド160
がクロスロッド162に枢着され、クロスロッド162とロッ
ド164が枢着される。シフトフォーク166がロッド164に
取り付けられ、スリーブ134に係合する。

ステアリングギヤボックス58が前輪の車軸の後方に配
置されているものとする。いま、ハンドルを右に回転す
ると、ラックバー170が第７図において左へ移動する。
そして、操舵が最大舵角となると、ラックバー170に取
り付けられた図示しないストライカの右のポンプ142の
ロッド152に突き当り、ロッド152を押し込む。そうする
と、ポンプ142のばね側液室149aに液圧が発生し、この
液圧はシリンダ装置146の押し側液室157bに導かれ、ロ
ード160を押し出す。その結果、ロッド164が右へ移動
し、スリーブ134が右へ移動する。ハンドルを戻すと、
ポンプ142のロッド152がばね154によって押し出され、
結局、ロッド164が図示の中立位置へ復帰し、スリーブ1
34は中立に保たれる。ハンドルを左に最大舵角操舵する
と、同様にポンプ140とシリンダ装置144とが作動する。

（実施例の作用）第１図ないし第３図に示した実施例について述べる。

リングギヤ97が差動装置12のディファレンシャルケー
ス24に固着され、リングギヤ97にかみ合うドライブギヤ
98がプロペラシャフト100に固着される。さらに、左の
後輪102がドライブシャフト30に、右の後輪104がドライ
ブシャフト32に連結される。プロペラシャフト100が第
１図の矢印Ａ方向へ回転すると、ドライブシャフト30、
32は矢印Ｂ方向へ回転し、車両は前進する。

走行している車両が最大舵角をとって左へ旋回する
と、センサ54から信号が出力し、ソレノイドバルブ62、
64が共に励磁する。そうすると、これらソレノイドバル
ブは切り替えられ、チューブ80がチューブ74を経てバキ
ュームタンク76に連通し、チューブ82が大気に連通する
ので、アクチュエータ66のダイアフラム90は（P₁＋P₂）
の圧力を受けて左へ移動する。このとき、センサ56から
信号の出力がないので、アクチュエータ72のダイアフラ
ム90は元の位置にある。

その結果、ロッド94がアクチュエータ72のロッド92と
の結合点を中心として回動し、フォーク38が左へ移動し
てクラッチ14がかみ合った状態となる。これにより、太
陽歯車18は円筒軸40を介して固定されるので、遊星歯車
22は、太陽歯車18の回りを公転し、同時に同じ向きに自
転し、その回転速度が減少する。遊星歯車22の回転は歯
車50および歯車52を経てドライブシャフト30に伝えら
れ、ドライブシャフト30の回転数を下げるが、ドライブ
シャフト32の回転数は差動装置12の作用によって上が
る。

旋回が終了すると、あるいは旋回角度が小さくなる
と、センサ54からの信号がなくなるので、ソレノイド6
2、64は消磁され、アクチュエータ66のダイアフラム90
は第２図の位置に復帰する。この状態では、クラッチ1
4、16は非作動であるため、左右の後輪102、104は通常
の差動が可能となる。

走行している車両が最大舵角をとって右へ旋回する
と、センサ56から信号が出力し、ソレノイドバルブ68、
70が共に励磁する。そうすると、これらソレノイドバル
ブは切り替えられ、チューブ86がチューブ74を経てバキ
ュームタンク76に連通し、チューブ84が大気に連通する
ので、アクチュエータ72のダイアフラム90は（P₁＋P₂）
の圧力を受けて右へ移動する。このとき、センサ54から
信号の出力がないので、アクチュエータ66のダイアフラ
ム90は元の位置にある。

かくて、ロッド94がアクチュエータ66のロッド92との
結合点を中心として回動し、フォーク38が右へ移動して
クラッチ16がかみ合った状態となる。これにより、内歯
車20は固定されるので、遊星歯車22は、内歯車20の内側
を公転し、同時に逆向きに自転し、その回転速度が増加
する。遊星歯車22の回転は歯車50および歯車52を経てド
ライブシャフト30に伝えられ、ドライブシャフト30の回
転数を上げるが、ドライブシャフト32の回転数は差動装
置12の作用によって下がる。

本発明による効果を定性的に示すと第４図のようにな
る。

強制差動装置10がない場合、前輪106を最大舵角操舵
したときの旋回中心は前輪および後輪それぞれの回転軸
の延長線の交点O₁となる。このときの後輪の回転数は外
輪102がU₁、内輪104がU₂である。

強制差動装置10を備える場合、前述したように、旋回
の外側にある車輪の回転数が増してU₁より大きいV₁とな
り、旋回の内側にある車輪の回転数が減ってU₂より小さ
いV₂となる。そうすると、後輪はO₂を中心として回転し
ようとするが、前輪が干渉するため、四輪にスリップ角
が生じて、旋回中心は四輪のサイドフォースのつりあう
点O₃に移動する。すなわち、本発明では、四輪のサイド
スリップの許される範囲で強制差動を付加し、旋回半径
を従来のO₁からO₃へ移動して、旋回半径を小さくするの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る強制差動装置の模式図、第２図は
クラッチを操作する手段を示す平面図、第３図はクラッ
チの正面断面図、第４図は本発明の効果を定性的に示す
平面図、第５図は強制差動装置の別の例の模式図、第６
図はクラッチの断面図、第７図はクラッチを操作する手
段を示す平面図である。 10:強制差動装置、12:差動装置、 14、16:クラッチ、18:太陽歯車、 20:内歯車、22:遊星歯車、 24:ディファレンシャルケース、 26:ピニオン、28:サイドギヤ、 30、32:ドライブシャフト、 46:伝達手段、60:操作手段、 110、112、114、116:歯車、 118、122、126、130:歯車、 120、126:軸、134:スリーブ、 140、142:ポンプ、 144、146:シリンダ装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディファレンシャルケースから左右に伸び
る２本のドライブシャフトを備える差動装置の前記ドラ
イブシャフトに強制的に差動を起こさせ、かつ、最大操
舵時に前記差動装置の作用によって前記２本のドライブ
シャフトに生ずる回転数差より大きい回転数差を前記ド
ライブシャフトに与える強制差動装置であって、前記デ
ィファレンシャルケースと一方の前記ドライブシャフト
との間に配列される複数の歯車を備える伝達機構と、前
記複数の歯車の回転状態を切り換える２つのクラッチ手
段であって左または右の操舵が最大の舵角となったとき
いずれかが係合状態となる２つのクラッチ手段とを含
み、前記伝達機構は、前記２つのクラッチ手段のうちの
係合状態となっているクラッチ手段に応じて、前記一方
のドライブシャフトの回転が前記ディファレンシャルケ
ースの回転より所定数比だけ増加または減少するように
形成された、強制差動装置。
【請求項２】ディファレンシャルケースから左右に伸び
る２本のドライブシャフトを備える差動装置の前記ドラ
イブシャフトに強制的に差動を起こさせ、かつ、最大操
舵時に前記差動装置の作用によって前記２本のドライブ
シャフトに生ずる回転数差より大きい回転数差を前記ド
ライブシャフトに与える強制差動装置であって、前記２
本のドライブシャフト間に配列される複数の歯車を備え
る伝達機構と、前記複数の歯車の回転状態を切り換える
２つのクラッチ手段であって左または右の操舵が最大の
舵角となったときいずれかが係合状態となる２つのクラ
ッチ手段とを含み、前記伝達機構は、前記２つのクラッ
チ手段のうちの係合状態となっているクラッチ手段に応
じて、前記２本のドライブシャフトのうち旋回の外側に
位置する方のドライブシャフトの回転が旋回の内側に位
置する方のドライブシャフトの回転より所定数比だけ相
対的に増加するように形成された、強制作動装置。