JPH09144842A - デファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 円錐クラッチの角度を小さくせずに大きな差
動制限力を得ると共に、円錐クラッチ部の摩耗を少なく
し、摩耗や加工誤差の調整を容易にする。 【解決手段】 エンジンにより回転駆動されるデフケ−
ス３と、ケ−ス３の回転をピニオンギヤ１５の第１のギ
ヤ部１５ａを介してサイドギヤ１７、１９から出力する
ベベルギヤ式の差動ギヤ機構２５と、ケ−ス３とギヤ１
７、１９との間にに形成された円錐クラッチ３５、３７
と、円錐クラッチ３５、３７の間に挟み込まれピニオン
ギヤ１５の第２のギヤ部１５ｂと噛み合うと共に、円錐
クラッチ３５、３７と異なった曲率を有する摩擦板３９
とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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】特公昭４７−１０４８４号公報に図３の
ようなデファレンシャル装置２０１が記載されている。

【０００３】このデファレンシャル装置２０１は、デフ
ケ−ス２０３に固定されたピニオンシャフト２０５と、
ピニオンシャフト２０５上に回転自在に支承されたピニ
オンギヤ２０７と、ピニオンギヤ２０７と噛み合う出力
側サイドギヤ２０９、２１１とからなるベベルギヤ式の
差動機構２１３と、差動制限用の円錐クラッチ２１５、
２１７と、各円錐クラッチ２１５、２１７に押圧力を与
えるコイルばね２１９などから構成されており、サイド
ギヤ２０９、２１１は車軸２２１、２２３と各別にスプ
ライン連結されている。円錐クラッチ２１５、２１７
は、それぞれクラッチ部材２２５、２２７とデフケ−ス
２０３との間に形成されており、各クラッチ部材２２
５、２２７は車軸２１９、２２１にスプライン連結され
ている。

【０００４】各サイドギヤ２０９、２１１にはピニオン
ギヤ２０７との噛み合い反力が掛かり、この噛み合い反
力により各円錐クラッチ２１５が締結され、差動機構２
１３の差動が制限される。

【０００５】エンジンからデフケ−ス２０３に入力する
駆動トルク（Ｔｒ）はピニオンギヤ２０７から各サイド
ギヤ２０９、２１１を介して等分され、それぞれの車輪
に（Ｔｒ／２）の駆動トルクが送られる。

【０００６】このとき、例えば、サイドギヤ２０９側の
車輪が空転すると、サイドギヤ２０９側円錐クラッチ２
１５の摩擦トルク（Ｔｃ）はピニオンギヤ２０７から各
サイドギヤ２０９、２１１を介して等分され、それぞれ
の車輪に（Ｔｃ／２）の摩擦トルクが送られる。このと
き、デフケ−ス２０３より先行回転しようとするサイド
ギヤ２０９は円錐クラッチ２１５の摩擦トルク（Ｔｃ）
によって制動されるから、サイドギヤ２０９側に送られ
る摩擦トルクは（Ｔｃ／２−Ｔｃ＝−Ｔｃ／２）にな
る。

【０００７】従って、サイドギヤ２１１側車輪に送られ
るトルクは（Ｔｒ／２＋Ｔｃ／２）になり、サイドギヤ
２０９側車輪に送られるトルクは（Ｔｒ／２−Ｔｃ／
２）になる。一方の車輪が空転したときグリップ側の車
輪と空転側の車輪とに送られる駆動力の比（トランスフ
ァレシオ）をＲｔとし、デファレンシャル装置２０１の
Ｒｔを（ＴＢＲｔ１）とすると、ＴＢＲｔ１＝（Ｔｒ／
２＋Ｔｃ／２）／（Ｔｒ／２−Ｔｃ／２）になる。

【０００８】又、各円錐クラッチ２１５、２１７はコイ
ルばね２１９の押圧力によってイニシャルトルク（一定
の差動制限力）が与えられており、車両の発進時に駆動
輪の空転を防止して駆動力ロスを低減すると共に、車体
を安定させる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このデファ
レンシャル装置２０１では、サイドギヤ２０９、２１１
とデフケ−ス２０３との差動回転が各円錐クラッチ２１
５、２１７にそのまま入るから、摺動回転速度が大き
く、摩耗し易い。

【００１０】また、デフケ−ス２０３とサイドギヤ２０
９、２１１との間に配置された円錐クラッチ２１５、２
１７はＳ−Ｈ型であり、その差動制限力はサイドギヤ２
０９、２１１の間で差動を制限するＳ−Ｓ型差動制限機
能の半分である。

【００１１】そこで、トランスファレシオ：ＴＢＲｔ１
を大きくするには摩擦トルク（Ｔｃ）を強化する必要が
あるが、摩擦トルク（Ｔｃ）を強化するには円錐クラッ
チ２１５、２１７の角度αを小さくする必要がある。

【００１２】しかし、図４に示したように、実線で描い
た大角度α１の円錐クラッチと破線で描いた小角度α２
の円錐クラッチとを較べると、摩耗あるいは加工誤差に
よる隙間ａが同じでも、ピニオンギヤ２０７と各サイド
ギヤ２０９、２１１のバックラッシ方向の誤差をｂとす
ると、小角度α２の円錐クラッチでの誤差ｂ２は、大角
度α１の円錐クラッチでの誤差ｂ１より大幅に大きくな
る。

【００１３】このように、円錐クラッチでは角度αを小
さくする程、摩耗や加工誤差に対するバックラッシ誤差
ｂの感度が高くなるから、角度αを小さくして差動制限
力を強化することが難しい。

【００１４】更に、円錐クラッチ２１５、２１７だけで
はイニシャルトルクが発生しないから、デファレンシャ
ル装置２０１ではイニシャルトルクを得るためにコイル
ばね２１９が用いられており、それだけ部品点数が多
い。

【００１５】そこで、この発明は、ギヤの噛み合い反力
で差動制限用の円錐クラッチを作動させるデファレンシ
ャル装置であって、円錐クラッチの角度を小さくせずに
大きな差動制限力が得られ、円錐クラッチ部の摩耗が少
なく、円錐クラッチの摩耗や加工誤差の調整が容易なデ
ファレンシャル装置、及び、これらの効果に加えて、専
用部材を用いずにイニシャルトルクが得られるデファレ
ンシャル装置の提供を目的とする。

【００１６】

【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−スと、デフケ−スの回転をピニオンギヤの第１の
ギヤ部を介して一対の出力側サイドギヤから出力するベ
ベルギヤ式の差動ギヤ機構と、デフケ−ス側に一体に形
成された円錐面と両サイドギヤ側に一体に形成されデフ
ケ−ス側の円錐面に貫入した円錐面とからなる円錐クラ
ッチと、デフケ−スと両サイドギヤの各円錐面の間に挟
み込まれると共に、それぞれピニオンギヤの第２のギヤ
部と噛み合う摩擦板とを備えたことを特徴とする。

【００１７】サイドギヤの噛み合い反力は各円錐クラッ
チを締結して、デフケ−スとの間で各サイドギヤの差動
を制限するＳ−Ｈ型の差動制限力が得られる。これに加
えて、各円錐クラッチの円錐面の間にはピニオンギヤの
第２のギヤ部と噛み合う摩擦板が挟み込まれているか
ら、この摩擦板を介してピニオンギヤが制動され、差動
制限力が得られる。この差動制限力は摩擦板を介して両
方のサイドギヤの間で働くから、Ｓ−Ｓ型の差動制限力
である。

【００１８】このように、従来のＳ−Ｈ型の差動制限力
に加えて、Ｓ−Ｓ型の差動制限力が得られ、差動制限力
は大幅に強化される。

【００１９】従って、差動制限力を強化するために円錐
クラッチの角度を小さくする必要がなく、差動制限力を
同じ大きさにする場合は円錐クラッチの角度をより大き
くすることができるから、摩耗や加工誤差に対するバッ
クラッシ誤差の感度をそれだけ低くできる。従って、各
ギヤの噛み合い状態を良好に保ち、差動ギヤ機構の耐久
性を高めることができる。また、円錐クラッチの加工が
容易になり、低コストになる。

【００２０】これに加えて、異なった厚さの摩擦板を用
意し、適正な厚さの摩擦板を選んで用いれば、円錐クラ
ッチの摩耗や加工誤差の修正が可能であり、こうするこ
とによってバックラッシが更に適正に調整されて差動ギ
ヤ機構の耐久性が高まると共に、円錐クラッチの加工が
更に容易になる。

【００２１】また、各円錐クラッチの円錐面の間に摩擦
板を挟み込んだことにより、この摩擦板と各円錐面との
摺動速度が、従来例の円錐クラッチ部と較べて小さくな
り、摩耗が軽減され、各円錐クラッチ及び摩擦板は高い
耐久性が得られる。

【００２２】請求項２のデファレンシャル装置は、摩擦
板に各円錐面と異なった曲率が与えられたものであり、
請求項１のデファレンシャル装置と同様の効果を得る。

【００２３】これに加えて、摩擦板と各円錐面の曲率が
異なっていることにより、デファレンシャル装置を組み
立てた状態で摩擦板に撓みが与えられ、撓んだ摩擦板の
ばね力によって摩擦板と各円錐面との間に摩擦抵抗が発
生し、この摩擦抵抗によりイニシャルトルクが得られ
る。

【００２４】従って、図３の従来例と異なり、イニシャ
ルトルクを得るための専用ばねが不要になり、部品点数
が低減する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１と図２とにより本発明の一実
施形態を説明する。図１、２はこの実施形態のデファレ
ンシャル装置１を示しており、このデファレンシャル装
置１は請求項１、２の特徴を備えている。なお、左右の
方向は図１、２での左右の方向であり、符号を与えてい
ない部材等は図示されていない。

【００２６】デファレンシャル装置１のデフケ−ス３は
ケ−シング本体５とカバ−７とをボルトで固定して構成
されている。デフケ−ス３はデフキャリヤの内部に配置
されており、デフケ−ス３の左右のボス部９、１１はぞ
れぞれベアリングを介してデフキャリヤに支承されてい
る。このデフキャリヤにはオイル溜りが形成されてい
る。

【００２７】デフケ−ス３にはリングギヤがボルトで固
定されており、このリングギヤは駆動力伝達系の駆動ギ
ヤと噛み合っている。こうして、デフケ−ス３はエンジ
ンの駆動力によりこの駆動力伝達系を介して回転駆動さ
れる。

【００２８】デフケ−ス３の内部にはピニオンシャフト
１３が固定されており、各ピニオンシャフト１３上には
ピニオンギヤ１５が回転自在に支承されている。

【００２９】ピニオンギヤ１５の第１のギヤ部１５ａに
は左右から出力側サイドギヤ１７、１９が噛み合ってお
り、各サイドギヤ１７、１９はピニオンギヤ１５との噛
み合いによって径方向外側から支持されている。各サイ
ドギヤ１７、１９は左右の車軸にスプライン連結されて
いる。

【００３０】図２に示すように、ピニオンギヤ１５には
その第１のギヤ部１５ａの外側に第２のギヤ部１５ｂが
設けられている。デフケ−ス３にはこの第２のギヤ部１
５ｂの背面と摺動する球面状の摺動部２３が形成されて
おり、ピニオンギヤ１５の遠心力と、各サイドギヤ１
７、１９との噛み合いによりピニオンギヤ１５が受ける
噛み合い反力とを負担している。

【００３１】こうして、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構２
５が構成されている。

【００３２】各サイドギヤ１７、１９の外周部には円錐
面２７、２９が形成され、デフケ−ス３にはこれらと対
向する円錐面３１、３３が形成され、円錐クラッチ３
５、３７を構成している。

【００３３】図１に示すように、円錐状の摩擦板３９が
各円錐クラッチ３５、３７の円錐面２７、３１の間と円
錐面２９、３３の間に挟み込まれ、そのギヤ部３９ｂが
それぞれ各ピニオンギヤ１５の第２のギヤ部１５ｂと噛
み合っている。また、これらの摩擦板３９には円錐面２
７、３１、２９、３３と異なった曲率が与えられてい
る。従って、デファレンシャル装置１を組み立てると、
各摩擦板３９は円錐クラッチ３５、３７の円錐面２７、
３１の間と円錐面２９、３３の間で撓められ、ばね力が
発生する。

【００３４】デフケ−ス３を回転させるエンジンの駆動
力は、ピニオンシャフト１３からピニオンギヤ１５を介
してサイドギヤ１７、１９に分配され、各出力軸を介し
て左右の車輪に伝達される。又、例えば悪路走行中に、
各車輪間に駆動抵抗差が生じると各ピニオンギヤ１５の
自転によってエンジンの駆動力は左右各側に差動分配さ
れる。

【００３５】トルクの伝達中は、各サイドギヤ１７、１
９が受けるピニオンギヤ１５との噛み合い反力により各
円錐クラッチ３５、３７が締結され、これらの摩擦抵抗
によりＳ−Ｈ型の差動制限力が得られる。

【００３６】これに加えて、各摩擦板３９が円錐面２
７、３１の間と円錐面２９、３３の間で押圧され摩擦板
３９を介してピニオンギヤ１５が制動され、この制動力
は摩擦板３９を介して両方のサイドギヤ１７、１９の間
で働き、Ｓ−Ｓ型の差動制限力が得られる。

【００３７】こうして、各円錐クラッチ３５、３７によ
るＳ−Ｈ型の差動制限力に加えて、摩擦板３９によるＳ
−Ｓ型の差動制限力が得られ、差動制限力は大幅に強化
される。

【００３８】デフケ−ス３に入力する駆動トルク（Ｔ
ｒ）は、上記のように、ピニオンギヤ１５から各サイド
ギヤ１７、１９を介して等分され、それぞれの車輪に
（Ｔｒ／２）の駆動トルクが送られる。

【００３９】このとき、例えば、左サイドギヤ１７側の
車輪が空転すると、デフケ−ス３より先行回転しようと
するサイドギヤ１７は摩擦板３９と円錐クラッチ３５の
摩擦トルク（Ｔｃ）によって制動されるから、サイドギ
ヤ１７にはマイナスの摩擦トルク（−Ｔｃ）が働く。ま
た、この摩擦トルクは各摩擦板３９と円錐クラッチ３５
を介して右サイドギヤ１９の回転を促進するから、サイ
ドギヤ１９にはプラスの摩擦トルク（Ｔｃ）が与えられ
る。

【００４０】こうして、左サイドギヤ１７側の車輪が空
転すると、サイドギヤ１７側車輪にはトルク（Ｔｒ／２
−Ｔｃ）が送られ、右サイドギヤ１９側車輪にはトルク
（Ｔｒ／２＋Ｔｃ）が送られる。

【００４１】従って、デファレンシャル装置１のトラン
スファレシオ：Ｒｔを（ＴＢＲｔ２）とすると、ＴＢＲ
ｔ２＝（Ｔｒ／２＋Ｔｃ）／（Ｔｒ／２−Ｔｃ）にな
り、図３の従来例でのＴＢＲｔ１より大きいトランスフ
ァレシオ：Ｒｔが得られることが分かる。

【００４２】これに加えて、摩擦板３９のばね力により
円錐クラッチ３５、３７が押圧され、この押圧力によっ
てイニシャルトルクが発生し、伝達トルクや差動回転数
と無関係に常時一定の差動制限力が得られる。

【００４３】デフケ−ス３には、開口４１、４３が設け
られており、これらの開口４１、４３からはオイル溜り
のオイルが直接、あるいはリングギヤの回転によって撥
ね上げられデフキャリヤの内壁で跳ね返って、デフケ−
ス３の内部に入り、差動ギヤ機構２５の各ギヤ、円錐ク
ラッチ３５、３７及び摩擦板３９の摺動部などを潤滑
し、耐久性を高める。

【００４４】こうして、デファレンシャル装置１が構成
されている。

【００４５】上記のように、デファレンシャル装置１で
は、円錐クラッチ３５、３７による差動制限力に加え
て、摩擦板３９により差動制限力が強化され、極めて大
きな差動制限力が得られるから、差動制限力を強化する
ために円錐クラッチ３５、３７の角度を小さくする必要
がなく、差動制限力を同じ大きさにした場合は円錐クラ
ッチ３５、３７の角度をより大きくすることができる。

【００４６】従って、円錐クラッチ３５、３７の摩耗や
加工誤差に対するバックラッシ誤差の感度がそれだけ低
くなり、各ギヤの噛み合い状態が良好に保たれ、差動ギ
ヤ機構２５の耐久性が向上する。また、差動ギヤ機構２
５の各噛み合い部の噛み合い音が低減し、静粛性が向上
する。さらに円錐クラッチ３５、３７の加工が容易にな
り、低コストになる。

【００４７】これに加えて、異なった厚さの摩擦板３９
を用意し、適正な厚さのものを選んで用いれば、円錐ク
ラッチ３５、３７の摩耗や加工誤差を修正することが可
能であり、こうすることによってバックラッシが更に適
正に調整されて差動ギヤ機構２５の耐久性が高まると共
に、円錐クラッチ３５、３７の加工が更に容易になる。

【００４８】また、各円錐クラッチ３５、３７の円錐面
２７、３１、２９、３３の間に摩擦板３９を挟み込んだ
ことにより、この摩擦板３９と各円錐面２７、３１、２
９、３３との摺動速度が従来例の円錐クラッチ部と較べ
て大幅に低くなり、摩耗が軽減されるから、円錐クラッ
チ３５、３７及び摩擦板３９は高い耐久性が得られる。

【００４９】更に、摩擦板３９のばね力によって得られ
るイニシャルトルクが、上記の差動制限力を更に強化す
る。従って、図３の従来例と異なり、イニシャルトルク
を得るための専用ばねが不要になり、部品点数が低減す
る。

【００５０】デファレンシャル装置１を用いた車両は、
その強力な差動制限機能によって運動性能が向上し、悪
路などで一方の車輪が空転すると他方の車輪に大きな駆
動力が送られて走破性が向上する。

【００５１】また、デファレンシャル装置１のイニシャ
ルトルクにより、車両の発進時に駆動輪の空転が防止さ
れ、駆動力ロスが低減すると共に、車体が安定する。

【００５２】なお、本実施形態において、円錐面２７、
２９と円錐面３１、３３とはそれぞれサイドギヤ１７、
１９とデフケース３に直接形成されているが、これらの
円錐面は別部材を設けて形成し、これらの別部材をサイ
ドギヤ１７、１９とデフケース３に回転不能に固定して
もよい。また、この発明のデファレンシャル装置は、フ
ロントデフ（前輪の車軸上に配置したデファレンシャル
装置）と、リヤデフ（後輪の車軸上に配置したデファレ
ンシャル装置）と、センタ−デフ（エンジンの駆動力を
前輪と後輪とに分配するデファレンシャル装置）のいず
れにも用いることができる。

【００５３】

【発明の効果】上記のように、請求項１のデファレンシ
ャル装置は、ピニオンギヤの第２のギヤ部と噛み合う摩
擦板を円錐クラッチの円錐面の間に挟み込むことによ
り、デフケ−スと各サイドギヤ間のＳ−Ｈ型差動制限力
に加えて、摩擦板を介して両方のサイドギヤの間で働く
Ｓ−Ｓ型の差動制限力が得られ、差動制限力が大幅に強
化される。

【００５４】従って、差動制限力を強化するために円錐
クラッチの角度を小さくする必要がなく、差動制限力を
同じ大きさにした場合は円錐クラッチの角度をより大き
くできるから、円錐クラッチの摩耗や加工誤差に対する
バックラッシ誤差の感度が低くなり、各ギヤの噛み合い
状態を良好に保ち、差動ギヤ機構の耐久性を高めるとと
もに噛み合い音を低減しデファレンシャル装置の静粛性
を高めることができる。また、それだけ円錐クラッチの
加工が容易になり、低コストになる。

【００５５】これに加えて、適正な厚さの摩擦板を選べ
ば、円錐クラッチの摩耗や加工誤差の修正が可能であ
り、バックラッシが更に適正に調整されて差動ギヤ機構
の耐久性が高まると共に、円錐クラッチの加工が更に容
易になる。

【００５６】また、各円錐クラッチに摩擦板を挟み込ん
だことにより、この摩擦板と各円錐クラッチの摺動速度
が従来例より低くなり、摩耗が軽減され、円錐クラッチ
と摩擦板は高い耐久性が得られる。

【００５７】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と同様の効果を得ると共
に、摩擦板に円錐クラッチの円錐面と異なった曲率を与
えたことにより、摩擦板に撓みが与えられ、撓んだ摩擦
板のばね力によってイニシャルトルクが得られる。

【００５８】従って、従来例と異なり、イニシャルトル
クを得るための専用ばねが不要であり、部品点数が低減
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】図１の実施形態において、差動ギヤ機構をピニ
オンギヤの背面から見た図である。

【図３】従来例の断面図である。

【図４】円錐クラッチの角度変化に対する差動ギヤ機構
のバックラッシ方向誤差変化を示す図である

【符号の説明】

１ デファレンシャル装置 ３ デフケ−ス １５ ピニオンギヤ １５ａ ピニオンギヤの第１のギヤ部 １５ｂ ピニオンギヤの第２のギヤ部 １７、１９ 出力側サイドギヤ ２５ ベベルギヤ式の差動ギヤ機構 ２７、２９、３１、３３ 円錐面 ３５、３７ 円錐クラッチ ３９ 摩擦板 ３９ｂ 摩擦板のギヤ部

Claims (2)

【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−スと、デフケ−スの回転をピニオンギヤの第１
   のギヤ部を介して一対の出力側サイドギヤから出力する
   ベベルギヤ式の差動ギヤ機構と、デフケ−ス側に一体に
   形成された円錐面と両サイドギヤ側に一体に形成されデ
   フケ−ス側の円錐面に貫入した円錐面とからなる円錐ク
   ラッチと、デフケ−スと両サイドギヤの各円錐面の間に
   挟み込まれると共に、それぞれピニオンギヤの第２のギ
   ヤ部と噛み合う摩擦板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】 摩擦板に各円錐面と異なった曲率が与え
   られた請求項１のデファレンシャル装置。