JPH0942420A - 制御可能な平行軸差動歯車装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トルクバイアス比が可変の平行軸差動歯車装
置の提供。 【解決手段】 一対の駆動軸３４，３６の共通回転軸線
の回りに前後進へ回転可能なハウジングと、共通軸線の
回りを各駆動軸と共に回転するよう各駆動軸の端部をそ
れぞれ受容する第１、第２のサイドギヤ４２，４４と、
回転自在に設けられサイドギヤと噛み合う遊星歯車の第
１、第２の対とを備え、各対は先導、追従遊星歯車要素
４８，５０とを含む。差動歯車装置１０は、第１、第２
の支持面を有し、遊星歯車の第１、第２の対間に配置さ
れた第１のトグルの第１の支持面が遊星歯車の第１の対
の先導要素を回転可能に支持し、第２の支持面が第２の
対の追従要素を回転可能に支持する。第１のトグルは第
１の揺動軸線の回りに回動可能である。差動歯車装置は
第１のトグルを制御するとともに、第１、第２の遊星歯
車の対の先導および追従要素間に伝達される歯車反力を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願】この出願は、１９９４年７月２９日に「揺
動可能な歯車取付構造を有する差動歯車装置」の名称で
出願された米国特許出願番号第０８／２８２６２２号の
一部継続出願であり、その親出願は１９９３年５月６日
に「差動歯車装置用歯車取付システム」の名称で出願さ
れた米国特許出願番号第０８／０５８４８０号の一部継
続出願である。これらの両出願はこの出願において参照
として取り入れられている。

【０００２】

【発明の属する技術分野】この発明は、ハウジング内に
設けられた遊星歯車を有し、入力軸を一対の出力軸に連
結するための自動車用差動歯車装置、およびハウジング
内に設けられた移動可能な歯車取付を制御することによ
り差動歯車装置のトルクバイアス比を制御する手段に関
する。

【０００３】

【従来の技術】周知のように、差動歯車装置は、自動車
に搭載される歯車組立体であって、カーブを曲がるとき
に二つの駆動輪が異なる速度で回転するのを許容する。
自動車がカーブを曲がるとき、カーブの内側の車輪は外
側の車輪より短い距離しか移動しない。それ故、内側の
車輪は、運転の安全性を確保するとともにタイヤの摩耗
を最小限に維持するために、外側の車輪よりゆっくりと
回転しなければならない。ある装置は、滑りやすいか、
あるいは軟弱な路面上における車輪間の駆動力を均等に
するために、スリップ制限またはスリップ防止差動歯車
装置が安全運転を確保し、かつ雪または軟弱な地盤の中
で立ち往生するのを最小限にするように設計されてい
る。

【０００４】自動車用差動歯車装置は、駆動系内に配置
され、エンジンの駆動力を二つの出力軸間に分配する。
フロントおよびリヤ差動歯車装置は、エンジンの駆動力
をフロントおよびリヤ車軸の各車軸半体間に分配する。
また、センター差動歯車装置は、エンジンの駆動力をフ
ロントおよびリヤ車軸へ向かう二つの駆動軸間に分配す
る。

【０００５】差動歯車装置のハウジング内に取り付けら
れる遊星歯車機構は、二つの出力軸をハウジングに関し
て逆方向へ回転（すなわち、差動回転）し得るように連
結する。入力軸は、ハウジングにエンジンの駆動力を伝
達し、ハウジングを遊星歯車機構と共に一対の出力軸の
共通軸線の回りに回転させる。

【０００６】遊星歯車機構のサイドギヤとも称される太
陽歯車要素は、各出力軸の内側の端部に結合される。同
機構の遊星歯車要素は、ハウジング内に配置され、駆動
力を太陽歯車間に伝達する。遊星歯車要素は、太陽歯車
の軸線に対して交差する方向に向けて配置されることも
あり、平行な方向に向けて配置されることもある。後者
の場合、遊星歯車の軸線は、サイドギヤと出力軸との互
いに一致した軸線と平行である。平行軸配置では、各遊
星歯車の一部が二つの太陽歯車の一方とそれぞれ噛み合
い、各遊星歯車の他の部分が対をなす遊星歯車と噛み合
う。

【０００７】Ｔｓｅｎｇの米国特許第５１２２１０１号
には、遊星歯車がステム部によって分離された主歯車部
と移送歯車部とを有するいわゆる結合歯車として形成さ
れた平行軸差動歯車装置が開示されている。主歯車部
は、二つのサイドギヤの一方と対をなす結合歯車の移送
歯車部との両方と噛み合う。移送歯車部は、対をなす結
合歯車の主歯車部と噛み合う。対をなす結合歯車間の二
つの噛み合い部分は、対をなす結合歯車とサイドギヤと
の噛み合い部分を跨ぐ。

【０００８】他の公知の平行軸差動歯車装置は、遊星歯
車の各対が一つの結合歯車要素を含む。その一つの結合
歯車要素の主歯車部は、二つのサイドギヤの一方と噛み
合い、移送歯車部は対をなす遊星歯車と噛み合う。対を
なす遊星歯車間の単一の噛み合い部分は、遊星歯車とサ
イドギヤとの二つの噛み合い部分のうちの一方側と重な
り合う。

【０００９】遊星歯車は、軸またはハウジングに形成さ
れたポケット内に回転可能に支持される。軸は、ハウジ
ングに形成された孔に支持される。ポケットは、歯先面
を含む遊星歯車の円筒外周面を支持する支持面を提供す
る。Ｉｃｈｉｋｉその他の米国特許第５２４４４４０号
には、そのようなポケットとともに、歯車をポケット内
の望ましい動作位置に維持するための歯車関係が開示さ
れている。

【００１０】この出願の二代前の米国特許出願番号第０
８／０５８４８０号には、もう一つの歯車取付システム
が開示されている。それにおいては、対をなす遊星歯車
が二つの台座に支持されている。各台座は、遊星歯車の
隣接する二つの対の各一方の要素をそれぞれ支持する二
つ取付面を有している。台座を揺動可能に取り付けるこ
とにより、遊星歯車の対間に歯車反力を伝達させること
ができる。

【００１１】遊星歯車列は、その取付面と相互に作用し
て、二つの出力軸間に異なる大きさの駆動トルクを分配
させる摩擦トルクを発生させる。摩擦トルクは、出力軸
間の相対回転（すなわち、差動回転）に対しハウジング
に作用する駆動トルクに比例して抵抗する。したがっ
て、駆動トルクは、相対回転する出力軸間にいわゆるバ
イアス比にしたがって分配される。バイアス比は、より
大きなトルクを受け取る出力軸のトルクをより小さいト
ルクを受け取る出力軸のトルクで割ったときの標準割合
として表される。

【００１２】差動回転に対する抵抗は、一対の駆動輪で
得られる牽引力の大きさが一定でなくなるのを補償す
る。例えば、バイアス比が２：１であるとき、一対の駆
動輪のうちのより大きい牽引力を有する一方の駆動輪に
は他方の駆動輪の２倍のトルクを伝達することができ
る。これにより、牽引力の小さい駆動輪がその路面に対
して空転するのを防止することができるとともに、全体
としてより大きいトルクを伝達することができる。

【００１３】出力軸の相対回転に抵抗する摩擦トルク
は、差動歯車装置全体の各種の摩擦面に発生する一連の
摩擦トルクから構成される。しかしながら、摩擦面に作
用する荷重の形態は、差動歯車装置を介在したトルク伝
達の方向に対する依存性を変化させる。例えば、荷重形
態は、前進駆動荷重と後退駆動荷重とで変化する。

【００１４】異なるバイアス比は、異なる荷重形態の結
果として発生させることができる。いくつかの例におい
ては、そのような異なるバイアス比率が要望され、他の
例では要望されない。しかしながら、たとえ異なるバイ
アス比率が要望されるときであっても、各バイアス比に
はさらに望ましい値が存在する。例えば、あるバイアス
比は前進駆動荷重に望ましく、他のバイアス比は後退駆
動荷重に望ましい。また、異なるバイアス比は、正逆方
向へ差動回転しているときに、フロントおよびリヤ車軸
に分配することができるトルクの割合を独立して制御す
るために、センター差動歯車装置においても望ましい。
逆に、フロントおよびリヤ差動歯車装置においては、正
逆方向へ差動回転するときにバイアス比が単一であるこ
とが望ましい。

【００１５】従来の差動歯車装置においては、トルクバ
イアス比（ＴＢＲ）が設計構造に依存するところが大で
あった。例えば、交差軸差動歯車装置は、通常、２.
５：１〜４：１のＴＢＲを示し、平行軸差動歯車装置は
１：１〜２.５：１のＴＢＲを示す。

【００１６】ほとんどの差動歯車装置においては、トル
クの伝達方向が異なるときにバイアス比を独立して制御
することができる可能性は制限されたものでしかない。
バイアス比を制御することに関するほとんどの企ては、
トルク伝達の二つまたはそれ以上の方向で様々の荷重が
作用する面の摩擦係数を変化させることを含むものであ
った。例えば、Ｐｅｄｅｒｓｏｎの米国特許第４８９０
５１１号に記載のものは、固定ワッシャの両面に異なる
摩擦係数を用いて、異なる方向への差動回転時にバイア
ス比を変化させている。Ｂｒｅｗｅｒその他の米国特許
第５２３２４１５号に記載のものは、遊星歯車の両端面
に異なる摩擦係数を用いて、異なる方向への差動回転時
と、前進および後退駆動時との両者のバイアス比を変化
させている。

【００１７】この出願の親出願である出願番号第０８／
２８２６２２号には、前進荷重と後退荷重との間でバイ
アス比を制御するために、独特の移動可能な歯車取付面
を用いた差動歯車装置が開示されている。その差動歯車
装置では、移動可能な歯車取付面とともに、正逆方向へ
の差動回転に関連したバイアス比を制御するために用い
ることができる移動可能な取付面に関する様々な歯車の
配置構造が用いられている。この発明においては、揺動
可能な台座が先導歯車要素と追従歯車要素との間に歯車
反力を伝達するために作用する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】制御可能な差動歯車装
置は、自動車の運転に望ましく、かつ有益である。それ
は、正常な運転状態のための減少したＴＢＲの範囲（す
なわち、２：１〜２.５：１）と、巧みな操縦または変
化に富む路面でのより大きい牽引力のための増大したＴ
ＢＲ範囲（すなわち、２.５：１〜４：１）とを有す
る。牽引力が極端に相違すると、差動がロックされる。
必要とされるものは、ＴＢＲを良好に制御する差動歯車
装置であり、ＴＢＲを外的手段によって制御することが
できる差動歯車装置（すなわち、能動差動歯車装置）で
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明は、一対の駆動
軸の共通の回転軸線の回りに前進駆動方向および後退駆
動方向へ回転可能であるハウジングと、ハウジング内に
配置され、駆動軸と共に共通軸線の回りに回転するよう
それらの各端部を受容する第１および第２のサイドギヤ
と、サイドギヤと噛み合うようにしてハウジング内に配
置され、共通軸線と平行に延びるそれぞれの軸線の回り
に回転可能である遊星歯車の第１および第２の対とを備
え、遊星歯車の各対が先導遊星歯車要素と追従遊星歯車
要素とを含み、先導遊星歯車要素が各対の追従遊星歯車
要素に対して共通軸線の回りに前進駆動方向へ角度的に
先行し、第１および第２の支持面を有し、かつハウジン
グ内において遊星歯車の第１および第２の対の間に設け
られた第１のトグルをさらに備え、第１のトグルの第１
の支持面が遊星歯車の第１の対の先導要素を回転可能に
支持し、第１のトグルの第２の支持面が遊星歯車の第２
の対の追従要素を回転可能に支持し、遊星歯車の第１お
よび第２の対の先導要素と追従要素との間に歯車反力を
伝達するために、第１のトグルが遊星歯車の軸線と平行
に延びる第１の揺動軸線の回りに揺動可能であり、さら
に第１のトグルを制御するとともに、遊星歯車の第１お
よび第２の対の先導要素と追従要素との間に伝達される
歯車反力の大きさを制御する制御手段を備えた平行軸差
動歯車装置である。第１の実施形態において、トグルの
制御手段は受動的である。すなわち、制御は差動歯車装
置に固有のものである。一方、第２の実施形態におい
て、トグルの制御手段は能動的である。すなわち、トグ
ルは差動歯車装置の外部の手段によって制御される。

【００２０】この発明の有利性と特徴は、添付の図面と
協働する次のより詳しい説明および特許請求の範囲を参
照することによってよりよく理解されるであろう。な
お、図面においては、同様の要素に同様の符号を付すこ
とによって同一であることが認識される。

【００２１】

【発明の実施の形態】最初に、図面における同一の参照
数字が同一の構成要素、部分または面を示すものである
ことを明確に理解すべきである。そのような要素、部分
または面はこの詳細な説明が必須の一部を構成する全記
述によってさらに記載または説明されるかもしれない
が、そのときも同様である。仮に、図面の符号が一致し
ていないとしても、図面は明細書と一緒に読まれるべき
であり、この発明の全記載の一部と認識されるべきであ
る。

【００２２】いま図面を参照するに、この発明は制御可
能な平行軸差動歯車装置を幅広く提供するものであり、
そのうちの二つの具体例が開示されている。一つの具体
例は、ここにおいて受動的具体例と称されるものであ
り、トルクバイアス比の制御は構造設計に固有で、差動
歯車装置が動作するときに意識的には変化させることが
できない。第２の具体例においては、トルクバイアス比
が外部的に制御され、任意に制御することができる。以
下、二つの具体例について順次記述する。

【００２３】第１の具体例について述べるに、図１、図
２および図３には、ハウジング１２を含む平行軸差動歯
車装置１０が示されている。ハウジングは、四つの柱部
材１８によって結合されたフランジ端部１４と蓋端部１
６とを有している。フランジ端部１４は、駆動力をハウ
ジング１２に伝達するリングギヤ（図示せず）を取り付
けるための孔２０を有している。一直線から外れて配置
されたボルト２２，２４が柱部材１８をフランジ端部１
４と蓋端部１６とに結合している。望ましい具体例にお
いては、柱部材１８のキー状突起２６（図５にも図示）
が、フランジ端部１４に形成された溝３０の側壁面に係
合する平坦面２８を有している。図示の具体例において
は、一つのキー状突起だけが示されているが、柱部材の
両端部にキー状突起が形成されていることを理解すべき
である。一直線から外れて配置されたボルト２２，２４
と互いに係合する突起２６および溝３０とは、柱部材１
８が回転するのを防止している。

【００２４】ハウジング１２は、一対の出力軸３４，３
６の共通軸線の回りに前進駆動方向３８と後退駆動方向
４０（図３に示す）とに回転可能である。「前進」およ
び「後退」という用語は、ハウジングの互いに逆方向の
回転を称するものであり、「駆動」および「コースト」
という用語は、ハウジング１２と出力軸３４，３６との
間における互いに逆方向の力の伝達を称するものであ
る。このような区別は重要である。なぜならば、前進駆
動方向における種々の荷重形態は、後退コースト方向に
おける荷重形態と同様であり、後退駆動方向における荷
重形態は、前進コースト方向における荷重形態と同様で
あるからである。サイドギヤ４２，４４は、二つの出力
軸３４，３６と共に共通軸線３２の回りを回転するよ
う、それらの内側の端部に結合されている。サイドギヤ
４２，４４は、四対の遊星歯車４６によって相互に連結
されている。遊星歯車の各対は、共通軸線３２と平行に
延びるそれぞれの軸線５２，５４の回りに回転可能であ
る先導遊星歯車要素４８および追従遊星歯車要素５０を
有している。先導遊星歯車要素４８は、追従遊星歯車要
素５０に対し共通軸線３２の回りに前進駆動方向へ角度
的に先行している。

【００２５】四つのトグルＡ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′が、共通
軸線３２と平行に延びる揺動軸５８の回りに揺動し得る
よう、柱部材１８に揺動可能に設けられている。トグル
Ａ，Ａ′は同一のものであり、トグルＢ，Ｂ′は同一の
ものである。トグルＡ，Ａ′は互いに径方向の逆側に配
置され、かつ同期して動作する。トグルＢ，Ｂ′も、互
いに径方向の逆側に配置され、かつ同期して動作する。

【００２６】図４（Ａ）に示すように、トグルＡは二つ
の腕部５９Ａ，６９Ａを有している。各腕部は同一であ
る。また、トグルＡは、遊星歯車の隣接する二つの対の
うちの一方の対の先導遊星歯車要素４８を回動可能に支
持する第１の支持面６０Ａと、隣接する二つの対のうち
の他方の対の追従遊星歯車要素５０を回転可能に支持す
る第２の支持面６２Ａとを有している。同様に、トグル
Ｂは、遊星歯車の隣接する二つの対のうちの一方の対の
先導遊星歯車要素４８を回動可能に支持する第１の支持
面６０Ｂと、隣接する二つの対のうちの他方の対の追従
遊星歯車要素５０を回転可能に支持する第２の支持面６
２Ｂとを有している。

【００２７】トグルＡは、両端部にほぼ円筒である第１
の外周面６１Ａを有するとともに、両端部から中央部に
至る一連の対称的な傾斜部および平坦部を有している。
各平坦部は実際には円筒面であり、各傾斜部は実際には
円錐面である。図４（Ａ）は、トグルＡの外周面を示す
ものであり、トグルＡの外周面は、端部から中央部に向
かって順次、第１の円筒面６１Ａ、円錐面Ａ１、円錐面
Ａ２（円錐面Ａ１に連続）、中間円筒面Ａ３、円錐面Ａ
４、および第２の円筒面Ａ５になっている。円筒面Ａ５
によって区画されるトグルＡの中央部は、円筒面６１Ａ
によって区画されるトグルＡの両端部より小さい直径を
有している。トグルＡは、中央平面１９に関して対称で
ある。

【００２８】図４（Ｂ）に示すように、トグルＢは二つ
の腕部５９Ｂ，６９Ｂを有している。各腕部は同一であ
る。トグルＢは、両端部にほぼ円筒である第１の外周面
６１Ｂを有するとともに、両端部から中央部に至る一連
の対称的な傾斜部および平坦部を有している。トグルの
中央部は、両端部より直径の小さい円筒面を有してい
る。各平坦部は実際には円筒面であり、各傾斜面は実際
には円錐面である。図４（Ｂ）は、トグルＢの外周面を
示すものであり、トグルＡの外周面は、端部から中央部
に向かって順次、第１の円筒面６１Ｂ、円錐面Ｂ１、第
１の中間円筒面Ｂ２、円錐面Ｂ３、第２の中間円筒面Ｂ
４、円錐面Ｂ５、および第２の円筒面Ｂ６になってい
る。円筒面Ｂ６によって区画されるトグルＢの中央部
は、円筒面６１Ｂによって区画されるトグルＢの両端部
より小さい直径を有している。トグルＢは、中央平面１
９に関して対称である。

【００２９】図６の概略図に最もよく示すように、遊星
歯車要素４８，５０と実質的に共通の曲率中心Ｃをを共
有するトグルＡ′，Ｂの支持面６０Ａ′，６２Ｂは、遊
星歯車４８，５０の円筒外周面と接触する。遊星歯車要
素のそれぞれの噛み合いによって発生する歯車推力Ｗｐ
₁，Ｗｐ₂は、遊星歯車４８，５０を支持面６０Ａ′，６
２Ｂに押圧接触させる。支持面６０Ａ′，６２Ｂによる
反力Ｒｐ₁，Ｒｐ₂は、遊星歯車要素４８，５０の動きを
それぞれ制限する。前進駆動方向３８（図３に示す）に
おいては、追従遊星歯車が先導遊星歯車より大きい径方
向推力を発生させる。その推力はトグルを反時計方向へ
揺動させようとする。後退駆動方向４０においては、上
記と逆になる。すなわち、先導遊星歯車が追従遊星歯車
より大きい径方向推力を発生させる。そして、その推力
がトグルを時計方向へ回転させようとする。

【００３０】制限されないトグルの動作が図７に誇張し
て描かれている。図７は、四つの全トグルが反時計方向
へ完全に揺動した状態を示す以外、図３と同様である。
図７の状態では、最大の摩擦と最大のトルクバイアス比
が発生する。この図は、誇張して描かれており、それ故
十分に正確であるというものではない。特に、追従歯車
５０はサイドギヤ４４と係合していないように示されて
いるが、そのようなことは実際には決して発生すること
がない。誇張は、トグルの動作を示すことを単に意図す
るものである。

【００３１】トグルの動作を制御し、それにより差動歯
車装置のトルクバイアス比を制御する手段が図１に示さ
れている。制御手段は、トグルを囲みかつ柱部材を支持
する一対の環状の制御リング１１，２１と、二つの制御
リングを結合する多数のバネを含む。左側の制御リング
２１と右側の制御リング１１とは、多数の圧縮ばね１３
によって結合されている。各環状のリングは、ばね１３
が装着される有底孔３１（図８に示す）を含む。より望
ましい実施例においては、１２個のばねがリングの周方
向に等間隔をもって配置される。

【００３２】図８は、制御リング２１の一部切欠き斜視
図である。図から明らかなように、リングは、円筒部２
３と円錐筒部２５とを有している。部分２５は円錐内周
面２７を有し、部分２３は円筒内周面２９を有してい
る。円筒部は、圧縮ばねが装着される有底孔３１を含
む。

【００３３】図２に注目すると、制御リングは、各制御
リングの円筒部が互いに最も接近し、かつ円錐円筒部よ
り差動歯車装置の軸方向の中央に接近するように、配置
されていることが分かる。制御リング１１は制御リング
２１と鏡対称に配置されている。

【００３４】

【作用】トルクが作用すると、トグルが揺動し始める。
もし揺動が制限されないならば、揺動動作により推力が
一方の遊星歯車（例えば、先導歯車）からトグルを介し
て対応する遊星歯車（例えば、追従歯車）に伝達され
る。それにより、上記対応する遊星歯車をトグルの他方
の腕部の下に押し込めて、サイドギヤにより強固に噛み
合わせ、トルクバイアス比を急激に増大させる。

【００３５】制御リングと制御ばねとの結合は、トグル
による効果に抵抗するように作用し、それによりトルク
バイアス比を制御する。図９（Ａ）〜図１７（Ａ）およ
び図９（Ｂ）〜図１７（Ｂ）は、トグルＡ，Ｂ上の制御
リングの位置および動作を示すとともに、許容される相
対的なトグル動作の概略を示している。制御リングは、
差動回転が増大すると、すなわち遊星歯車の本来の推力
が揺動力を増大させようとすると、互いにより接近する
ように力を受ける。

【００３６】図９（Ａ）〜図１７（Ａ）および図９
（Ｂ）〜図１７（Ｂ）は、トグルＡ，Ｂの一部省略断面
図であり、制御リング１１，２１の断面図である。それ
らの図は、差動回転が生じたときの制御リングの漸進的
な動きを示している。次に述べるように、傾斜という語
がトグルの円錐面と同義語であることを理解すべきであ
り、平坦という語が円筒面と同義語であることを理解す
べきである。簡明にするために、制御リング２１の位置
だけを論ずるが、制御リング１１が制御リング２１と鏡
対象であり、かつ制御リング２１と同期して動くことを
理解すべきである。

【００３７】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、停止または平
衡状態にある差動歯車装置を示している。ばねは、トグ
ル上のリングに若干の予備荷重を発揮しており、リング
は最も外側の限界位置に位置している（すなわち、可能
な限り互いに離れている。）。リング２１の面２７は、
面Ａ１と接触し、面２９は面Ａ２と接触していない。ト
グルＡ１は自由に揺動することができる。なぜならば、
内側を向く円錐面２７（傾斜面）が外側を向く円錐面Ａ
１（傾斜面）と接触し、内側を向く面２９がトグルの面
と接触していないからである。面２７も面Ｂ１と接触し
ている。しかし、面２９もトグルＢの動きを制限する面
Ｂ２と接触している。リングの円錐面がトグルの円錐面
に並ぶと揺動が許容され、リングの円筒面がトグルの円
筒面に並ぶと揺動が制限されることが分かる。

【００３８】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）におい
て、リングはトグルによって強制的に接近させられる。
トグルＡは、未だ自由に揺動することができ、トグルＢ
は未だ抵抗を受けている。

【００３９】図１１（Ａ）においては、リング２１が右
方へ移動し、面２９が平坦面Ａ３と接触している。それ
により、トグルＡの揺動が制限される。そのとき、図１
１（Ｂ）に示すように、トグルＢは制限を受ける位置と
自由に揺動することができる位置との間を通過する。

【００４０】図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）において
は、トグルＡが制限を受けるのに対し、トグルＢは自由
に揺動することができる。

【００４１】図１３（Ａ）において、トグルＡは制限を
受ける位置と自由に揺動することができる位置との間を
通過する。ところが、面２９は、図１３（Ｂ）に示す平
坦面Ｂ４（すなわち、円筒面）と接触しており、それに
よりトグルＢの動きが制限される。

【００４２】図１４（Ｂ）においては、平坦面２９が平
坦面Ｂ４と接触しているため、トグルＢは未だ動きが制
限される。しかし、図１４（Ａ）に示すように、トグル
Ａは、傾斜面２７が傾斜面Ａ１と並んでいるので、自由
に揺動することができる。

【００４３】図１５（Ａ）においては、平坦面２９が平
坦面Ａ５と並んでいるため、トグルＡの動きが制限され
る。図１５（Ｂ）に示すように、トグルＢは制限を受け
る位置から自由に揺動することができる位置へ向かって
移動している。

【００４４】図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）におい
て、トグルＡが完全に揺動しているが、トグルＢは自由
である。

【００４５】最後に、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）
は、可能な限り接近したリングを示している。両方のト
グルは完全に揺動し、最大限の力がトグルを介して伝達
される。

【００４６】図９（Ａ）〜図１７（Ａ）および図９
（Ｂ）〜図１７（Ｂ）は、低トルクバイアス比から高ト
ルクバイアス比までにおけるトグルおよび制御リングの
動作を示している。図９（Ａ）および図９（Ｂ）におい
て、制御リングはトグルに作用する若干の圧縮力を受け
ており、その圧縮力は差動歯車装置に若干の予備荷重を
作用させる。

【００４７】低トルク状態においてトルクが増大したと
き、ばねによる予備荷重はトグルの動きを阻止する。し
たがって、差動歯車装置は標準的な平行軸差動歯車装置
として挙動する。先導歯車がトグルと接触している間、
荷重は非常に小さいので、それがバイアス比に影響を及
ぼすことがない。

【００４８】中トルク状態においては、追従歯車の分離
力がこの発明に係る新規なばねの荷重に打ち勝ち、トグ
ルが荷重を先導遊星歯車に伝達し始める。これにより、
摩擦面の数が増大する。二つのトグルの傾斜面を互いに
ずらすことにより、二つのトグルだけを動かし、他のト
グルを相対的に制限された状態にしておくことが可能で
ある。かくて、中間範囲のバイアス比を二段階にするこ
とが可能である。全部のトグルが含まれるか半分のトグ
ルが含まれるかに拘わらず、先導歯車は設計されたピッ
チ円径と隙間のない噛み合いとの間に保持される。

【００４９】分離力が増大した状態においては、新規な
ばね荷重が分離力によって打ち負かされる。トグルは完
全に揺動し、追従遊星歯車に作用する分離力が先導歯車
をサイドギヤとの隙間のない噛み合いへと導く。全ての
先導遊星歯車が追従遊星歯車から伝達される力によって
隙間なく噛み合う状態においては、歯車の歯の追従面に
歯車の噛み合い回転に対する抵抗が存在し、かつ接触が
存在する。それによって、摩擦面が増加する。これが、
高トルクバイアス比状態である。

【００５０】上記の第１の実施形態においては、トル
ク、路面状態およびばね荷重によって差動歯車装置に発
生する力の使用がトルクバイアス比を制御する。この受
動的実施形態においては、トルクバイアス比がトルクと
共に増大する。

【００５１】外部的な制御を用いれば、トルクバイアス
比を作用するトルクに無関係に制御することが可能であ
る。能動的差動歯車装置がこの発明の第２の実施形態と
して以下に述べられる。

【００５２】図１８はこの発明の第２の実施形態１００
の斜視図である。この実施形態においては、制御リング
および制御ばねが制御リング／制御カム組立体３３によ
って置き換えられている。この実施形態は、第１の実施
形態と同様に、トグルを制御するために二つの制御リン
グ２１，１１を用いているが、制御リングは外部的に動
作させられるカムによって制御される。かくて、リング
はトグルに対してどのような位置にも配置することがで
き、それによってトルクバイアス比を制御する。

【００５３】図１８および図１９に示すように、カム組
立体３３は、内側カム輪４１と外側カム輪３７を制御す
るカム３５を備えている。二つのカム輪は、互いに結合
され、かつピン５３およびこのピンと径方向の逆側に配
置された対応するピン（図示せず）の回りに揺動可能に
配置されている。内側輪４１は、制御リング１１の溝４
３と係合するピン５５によって制御リング１１に装着さ
れ、外側輪３７は制御リング２１の溝４５と係合するピ
ン５６によって制御リング２１に装着されている。制御
リングは、トグルＡ，Ｂに対し第１の実施形態と同様に
配置されている。作用として、リング１１，２１は、差
動歯車装置と共に回転する。しかるに、カム組立体およ
び輪は、静止したままである。図２０はカム３５の詳細
を示す。カムは、第１のカム溝４３と、第２のカム溝４
５と、カム軸４７とを含む。外側輪のカムピン４９は、
外側輪３７および制御リング１１に固定される一方、溝
４３と摺動可能に係合する。同様に、内側カムピン５１
は、内側輪４１および制御リング２１に固定される一
方、溝４５と摺動可能に係合する。

【００５４】カム組立体の作用は次のとおりである。カ
ムの軸４７が回動すると、二つのカム輪（および制御リ
ング）はカムの回動位置に応じて開きまたは閉じる。カ
ム溝が図１９および図２０に示す方向を向いていると
き、二つのカム輪が最も開き、二つの制御リングが最も
離れる。カム溝が図１９および図２０に示す位置に対し
て９０°変わると、カム輪および制御リングは互いに最
も閉じる。カム軸は、電動モータ、油圧モータまたは空
圧モータに結合してもよく、あるいは他の適切なアクチ
ュエータに結合してもよい。この実施形態は、低バイア
ス比から有効な大きさのバイアス比まで無段階でかつ円
滑な制御を可能にする。

【００５５】第２の実施形態におけるトグルの形状およ
び構造は、第１の実施態様におけるそれと同一である。
図２１（Ａ）および図２１（Ｂ）に注目するに、制御リ
ングは、第１の実施形態における場合と同様の範囲にわ
たって移動させてもよい。さらに、図２１（Ａ）および
図２１（Ｂ）に特に示すように、カム組立体は、外側に
拡張して制御リングをトグルＡ，Ｂの面６１Ａ，６１Ｂ
とそれぞれ係合させることが可能である。これは、第１
の実施形態では不可能である。このように位置させる
と、その結果として差動歯車装置の最大ロック効果が生
じる。この位置においては、トグルが揺動することがで
きず、図２１（Ａ）および図２１（Ｂ）に示すように、
遊星歯車はサイドギヤと一体化した接触状態（非常に堅
い噛み合い）に維持される。

【００５６】かくて、この発明の第２の実施形態が平行
軸差動歯車装置のトルクバイアス比の外的制御を可能に
することが分かる。

【００５７】それ故、この発明の二つの実施形態が示さ
れかつ説明され、それらのいくつかの改良が示され、か
つ説明され、さらにそれらのいくつかの改良が論じられ
たが、この技術の熟練者は、特許請求の範囲によって限
定され、かつ区別されるこの発明の精神から逸脱するこ
となく各種の変化および改良をしてもよいことを既に理
解しているであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態の一部を切り欠いて
示す斜視図である。

【図２】この発明にしたがって改良された第１の実施形
態たる平行軸差動歯車装置を示す図３の２ー２線に沿う
断面図である。

【図３】同差動歯車装置を示す図２の３ー３線に沿う断
面図であって、トグルが中立位置（揺動していない位
置）に位置した状態を示している。

【図４】トグルを示す図であって、図４（Ａ）はこの発
明のトグルＡを示す斜視図、図４（Ｂ）はこの発明のト
グルＢを示す斜視図である。

【図５】図１〜図３に示す四つの支持柱部材の一つを示
す斜視図である。

【図６】図１に示す差動歯車装置の一部の軸直角断面の
概略図であって、遊星歯車とトグル機構との間の反作用
を示している。

【図７】最大摩擦と最大トルクバイアス比とを発生させ
るために、四つの全てのトグルが反時計方向へ完全に揺
動している点を除き、図３と同様の断面図である。

【図８】差動歯車装置の制御リングの一つの一部を切り
欠いて示す斜視図である。

【図９】トグル上の制御リングの位置および動作を示す
図であって、図９（Ａ）、（Ｂ）はトグルＡ，Ｂの位置
および動作をそれぞれ示している。

【図１０】図１０（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１１】図１１（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１２】図１２（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１３】図１３（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１４】図１４（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１５】図１５（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１６】図１６（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１７】図１７（Ａ），（Ｂ）は図９（Ａ），（Ｂ）
と同様の図である。

【図１８】この発明の第２の実施形態たる差動歯車装置
の一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図１９】この発明の第２の実施形態のリング／カム組
立体の一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図２０】第２の実施形態のカムの詳細を示す斜視図で
ある。

【図２１】図２１（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施形態に
おいてのみ達成することができるリングの位置を示す点
を除き、図９（Ａ），（Ｂ）と同様の図である。

【符号の説明】

Ａ トグル Ａ１ 円錐面（円錐傾斜面） Ａ２ 円錐面（円錐傾斜面） Ａ４ 円錐面（円錐傾斜面） Ａ５ 第２の円筒面（第２の外面） Ｂ トグル Ｂ１ 円錐面（円錐傾斜面） Ｂ３ 円錐面（円錐傾斜面） Ｂ５ 円錐面（円錐傾斜面） Ｂ６ 第２の円筒面（第２の外面） １０ 差動歯車装置 １１ 制御リング １２ ハウジング １３ 圧縮ばね １８ 柱部材 ２１ 制御リング ３３ カム組立体 ３４ 駆動軸 ３５ カム ３６ 駆動軸 ３７ 制御輪 ４１ 制御輪 ４２ サイドギヤ ４４ サイドギヤ ４６ 遊星歯車の対 ４８ 先導遊星歯車要素 ５０ 追従遊星歯車要素 ５９Ａ 第１の腕部 ５９Ｂ 第１の腕部 ６０Ａ 第１の支持面 ６０Ｂ 第１の支持面 ６１Ａ 第１の円筒面（第１の円筒外面） ６１Ｂ 第１の円筒面（第１の円筒外面） ６２Ａ 第２の支持面 ６２Ｂ 第２の支持面 ６９Ａ 第２の腕部 ６９Ｂ 第２の腕部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の駆動軸の共通の回転軸線の回りに
   前進駆動方向および後退駆動方向へ回転可能であるハウ
   ジングと、 上記ハウジング内に配置され、上記駆動軸と共に上記共
   通軸線の回りに回転するよう各駆動軸の端部をそれぞれ
   受容する第１および第２のサイドギヤと、 上記サイドギヤと噛み合うようにして上記ハウジング内
   に配置され、上記共通の回転軸線と平行に延びるそれぞ
   れの軸線の回りに回転可能である遊星歯車の第１および
   第２の対とを備え、 上記遊星歯車の各対が先導遊星歯車要素および追従遊星
   歯車要素を含み、 上記先導遊星歯車要素が各対の追従遊星歯車要素に対し
   上記共通軸線の回りに上記前進駆動方向へ角度的に先行
   し、 さらに、第１および第２の支持面を有し、かつ上記ハウ
   ジング内において上記遊星歯車の第１および第２の対間
   に設けられた第１のトグルを備え、 上記第１のトグルの第１の支持面が上記遊星歯車の第１
   の対の先導要素を回転可能に支持し、 上記第１のトグルの第２の支持面が上記遊星歯車の第２
   の対の追従要素を回転可能に支持し、 上記遊星歯車の第１および第２の対の先導要素と追従要
   素との間に歯車反力を伝達するために、上記第１のトグ
   ルが上記遊星歯車の軸線と平行に延びる第１の揺動軸線
   の回りに揺動可能であり、 上記第１のトグルを制御するとともに、上記遊星歯車の
   第１および第２の対の先導要素と追従要素との間に伝達
   される歯車反力の大きさを制御する手段とを備えた平行
   軸差動歯車装置。
2. 【請求項２】 上記第１のトグルが、第１の腕部、第２
   の腕部、およびこれらの腕部間の支持柱部を備え、上記
   支持柱部が揺動支点として機能し、上記各腕部がその長
   手方向の各端部にほぼ円筒状をなす第１の外面を有し、
   上記各腕部が、上記第１の外面からほぼ円筒状をなす第
   ２の外面まで下り勾配をなす１またはそれ以上の円錐傾
   斜面を有する請求項１の差動歯車装置。
3. 【請求項３】 上記第１のトグルを制御するとともに、
   上記遊星歯車の第１および第２の対の先導要素と追従要
   素との間に伝達される上記歯車反力の大きさを制御する
   ための手段が圧縮ばねによって結合された一対の環状の
   リングを備え、上記環状のリングが、上記歯車反力の伝
   達に応じて上記傾斜面を登り上がり、かつ下り降りるよ
   うに作用的に設けられ、上記リングの内面が上記トグル
   の外面と選択的に接触して、上記トグルの揺動に抵抗し
   かつ制御する請求項２の差動歯車装置。
4. 【請求項４】 上記第１のトグルを制御するとともに、
   上記遊星歯車の第１および第２の対の先導要素と追従要
   素との間に伝達される上記歯車反力の大きさを制御する
   ための手段が一対の環状のリングを備え、一対の環状の
   リングが、上記トグルを取り囲み、かつ上記トグルの揺
   動を制御するために外部手段によって上記傾斜面を登り
   上がりかつ下り降りるように作用的に設けられ、上記リ
   ングの内面が上記トグルの外面と選択的に接触する請求
   項２の差動歯車装置。
5. 【請求項５】 上記外部手段が、上記リングに結合さ
   れ、かつカムによって操作される一対の制御輪を備えた
   請求項４の差動歯車装置。
6. 【請求項６】 上記制御リングが、上記トグルの第１の
   外面の上にそれと接触して配置されるように作用的に設
   けられ、その位置では上記先導歯車および追従歯車が上
   記サイドギヤと強制的に緊密に噛み合わされ、それによ
   って上記差動歯車装置が差動回転不能にロックされる請
   求項４の差動歯車装置。
7. 【請求項７】 上記第１のトグルが、前進駆動方向回転
   時にはトルクの伝達に応答して上記遊星歯車の第１の対
   の先導要素に制動力を作用させ、後退駆動方向回転時に
   はトルクの伝達に応答して上記遊星歯車の第２の対の追
   従要素に制動力を作用させる請求項１の差動歯車装置。
8. 【請求項８】 上記遊星歯車の第１の対の先導要素と上
   記遊星歯車の第２の対の追従要素との両者が上記第１の
   サイドギヤと噛み合う請求項７の差動歯車装置。
9. 【請求項９】 上記遊星歯車の第１および第２の対の先
   導要素が上記第１のサイドギヤと噛み合う請求項７の差
   動歯車装置。
10. 【請求項１０】 第２のトグル、第３および第４のトグ
    ルと、遊星歯車の第３および第４の対とをさらに備え、
    各対が先導要素および追従要素を有し、上記第１および
    第３のトグルが互いに径方向の反対側に配置され、上記
    第２および第４のトグルが互いに径方向の反対側に配置
    され、各トグルが差動歯車装置の周方向に関して遊星歯
    車の二つの対の間に配置されている請求項１の差動歯車
    装置。
11. 【請求項１１】 各トグルが、遊星歯車の一の対の先導
    要素を回転可能に支持する第１の支持面と、一の対に隣
    接する遊星歯車の対の追従要素を回転可能に支持する第
    ２の支持面とを有し、各トグルが上記遊星歯車の軸線と
    平行に延びる軸線の回りに揺動可能である請求項１０の
    差動歯車装置。
12. 【請求項１２】 上記第１の腕部と上記第２の腕部とが
    同一である請求項２の差動歯車装置。
13. 【請求項１３】 上記第１および第３のトグルが同一で
    あり、上記第２および第４のトグルが同一である請求項
    １０の差動歯車装置。