JPH10507253A - 差動駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 軸（３）を中心に回転可能で入力部を表す保持器（１）と、軸（３）を中心に保持器（１）に対して回転可能な２本の同軸の出力軸（１２）と、２本の出力軸（１２）に偏心接続し、出力軸（１２）に対して相対的に回転できるような接続部によって、出力軸間に相対的な反転動作を伝達する軸継手（４）とを備える差動駆動機構。出力軸（１２）上の軸継手（４）の偏心接続部は、軸継手（４）の関連端（６）を受ける各出力軸（１２）の内端（１０）にそれぞれの偏心穴（９）を含む。軸継手（４）の端部（６）は、部分的に球形の嵌合表面を有する。相補的な部分球形内面を提供するスリッパ（８）を、各偏心穴（９）が受け、各嵌合表面がそれぞれの相補的な内面と嵌合する。偏心穴（９）の形状およびスリッパ（８）の外形は、これによって出力軸（１２）に対するスリッパ（８）の回転を防止する形状である。

Description

【発明の詳細な説明】 差動駆動機構 本発明は、差動駆動機構、特にスリップ制限型の自動車用差動装置に関し、軸 を中心に回転可能で入力部を表す保持器と、前記軸を中心に保持器に対して回転 可能な２本の同軸の出力軸と、２本の出力軸に偏心接続し、前記軸とほぼ平行な 軸を中心として出力軸に対して相対的に回転できるような接続部によって、出力 軸間に相対的な反転動作を伝達する軸継手と、軸継手が前記軸にほぼ垂直な軸を 中心に保持器に対して回転可能で、前記軸に垂直方向に往復運動できるが、前記 軸に平行な方向には移動できないよう、保持器および軸継手に結合された拘束部 材とを備えるタイプの差動駆動機構に関し、軸継手と出力軸との偏心接続部は、 軸継手の関連端を受ける各出力軸の内端にそれぞれの偏心穴を含み、軸継手の端 部は、部分的に球形の嵌合表面を有し、相補的な部分球形内面を提供するスリッ パを各偏心穴が受け、各嵌合表面がそれぞれの相補的な内面と嵌合する。このよ うな駆動機構は、欧州特許EP-A-0611166号に開示されている。 このスリッパを設けることが非常に重要なのは、これがなければ、軸継手の端 部にある部分球形嵌合表面が、関連の偏心穴の表面と直接嵌合し、それによって 、その２つの表面の接触が必然的に点接触になってしまうからである。使用時に は、軸継手部材と出力軸の内端との間で伝達される力は、実際には非常に大きく 、これを点接触で伝達するとなると、非常に大きい接触負荷になってしまう。差 動機構が差動する、つまり２本の出力軸が互いに対して回転すると、軸継手の端 部と偏心穴の表面とが急速に磨耗に至り、破壊してしまう。 EP-A-0611166号特許では、偏心穴とスリーブの外形とが円形の断面で、これに よって力は点接触ではなく線接触で、スリーブと出力軸の内端との間を伝達され 、その結果、接触圧力が大幅に減少し、したがって接触表面の磨耗も大幅に減少 する。 EP-A-0611166号特許の差動機構が差動すると、出力軸は軸継手に対して回転す る。この回転動作は、スリーブと偏心穴との間、またはスリーブと軸継手の端部 との間、またはより可能性が高いが、その組合せで生じる。差動中、軸継手は、 拘束部材の長手線形方向、および拘束部材の長さを中心に回転方向に、往復運動 または振動する。回転振動の振幅は、様々な構成要素の寸法によって変化するが 、通常は３６°である。したがって、２つの極端な位置では、軸継手の縦軸は、 たとえば出力軸の縦軸に対して１８°傾斜してもよい。差動機構およびその構成 要素を、可能な限り強固かつコンパクトにする必要があるので、これは、軸継手 部材の欠き傷の危険、つまりスリッパの縁部と嵌合し、おそらく偏心穴の端にも 嵌合する危険をもたらす。 この潜在的な問題は、EP-A-0611166号特許では、軸継手の表面を切り取る、つ まり部分球形嵌合表面のすぐ内側で、軸継手に首を設けることによって克服され る。これによって潜在的な問題は克服されるが、その結果、差動機構で最も応力 のかかる構成部品、つまり軸継手部材が構造的に弱体化する。これを克服できる 唯一の方法は、首状または縮小した部分を除き、全長にわたって、負荷を受ける のに実際に必要とされるより大きく、したがって重くすることであり、これによ って差動機構全体が大きく、重くなってしまう。この方法ではなく、偏心穴、お よび必要であればスリッパの縁の一部を切り取って、この問題を克服できると考 えられる。しかし、スリッパは偏心穴の中で回転するので、こうすると、偏心穴 およびスリッパの全周に渡って縁を切り取らねばならない。というのは、出力軸 の軸に対して最も傾斜したときに、穴およびスリッパの縁で最も軸継手に近づく 部分は、予測できないからである。これによって、差動機構で軸継手以外に最も 負荷がかかる構成要素の一つ、つまり偏心穴を形成する出力軸の内端が、大幅に 弱体化してしまう。これを克服できる唯一の方法は、必要とされるより内端を大 きく、したがって重くすることである。 したがって、本発明の目的は、EP-A-0611166号特許でこの目的のために必要と されるサイス、重量および費用を増大させることなく、差動中に発生する出力軸 に対する軸継手の傾斜に対応することができる、上記のタイプの差動機構を提供 することである。 本発明によると、上記のタイプの差動機構は、偏心穴の形状およびスリッパの 外形が非円形で、これによって出力軸に対するスリッパの回転を防止し、穴の偏 心方向と反対側にある関連する偏心穴を規定する各出力軸の内端の部分またはス リッパの関連部分、あるいはその両方を切り取ることを特徴とする。 したがって、スリッパは常に、出力軸に対して固定された所定の回転位置に保 持され、出力軸が軸継手に対して回転すると、軸継手の部分球形嵌合表面とスリ ッパの対応する内面との間にのみ相対的動作が生じ、スリッパと出力軸との間に は生じない。つまり、軸継手が出力軸の軸に対して最も傾斜したとき、それは各 出力軸の内端の所定の位置、つまり常に同じ部分にあり、この部分またはスリッ パの対応部分、あるいはその両方を切り取って、実際の接触が生じるのを防止す る。実際には、この部分は各偏心穴の、穴の偏心方向とは反対側にある。切り取 り部分は、軸継手の形状に密接に適合し、したがって部分的に円形の部分の形状 に密接に適合することが好ましい。したがって、軸継手は、部分球形嵌合表面を 除き、全長にわたって断面を一定にすることができ、したがって、EP-A-0611166 号特許より軽く、小さいが、強度は等しい。本発明による切り取り部分を設ける と、出力軸の軸に対する軸継手部材の最大傾斜が増大することにもなり、これは 、必然的にスリッパと偏心穴表面との間の接触圧力を減少させる結果になるとい う点で、極めて有利である。 本発明は、スリーブと出力軸との間で伝達される力が、スリッパ表面の全域を 通って渡されるのではなく、偏心穴の偏心方向に垂直なスリッパの内面の中心を 通る面が、スリッパの外面を通る線によって構成された非常に小さい部分を通っ てのみ渡される、という認識に基づくものである。スリッパは出力軸に対して回 転しないので、力はすべて、エンジンが車両の車輪を駆動しているか、その逆か に応じて、各出力軸の内端の比較的小さい２つの部分のうち一方を通って渡され る。出力軸の内端の切り取り部分は、その部分から９０°だけ間隔があき、した がって出力軸の肉抜きは、実際に、いかなる意味でも負荷伝達能力を低下させな い。 スリッパの外面および偏心穴の内面は、所望の相補的な非円形のいかなる形状 でもよく、したがって長円形、多角形、または不規則な形状でよい。実際に、偏 心穴およびスリッパが相補的形状であることは本質的なことではなく、異なる形 状が可能であるが、力が伝達されるその表面の実際の部分は、同じ形状であるこ とが望ましい。本質的なのは、スリッパと偏心穴との相対的回転が妨げられ、そ の形状が、スリッパの往復運動、つまり出力軸の軸と平行なスリッパの移動を防 げない形状であることである。しかし、各スリッパの外面は、偏心穴の偏心方向 に平行に延びてスリッパの対向側に位置し、関連する偏心穴の表面の相補的平面 部分と勘合する２つの平行な平面部を含むことが好ましい。つまり、スリッパと 出力軸との間で伝達される力は、先行の公告のように線接触ではなく、大きな面 積の接触を介して伝達され、これによって接触圧力が大幅に減少し、したがって 磨滅および磨耗も減少する。したがって、スリッパはおおむね正方形または長方 形でよく、または偶数辺の多角形か、駆動と増速駆動とで異なる特性を与えたい 場合は奇数辺の多角形も可能である。 各スリッパは、一体構造でも、２つの別個なピースまたはシェルで構成しても よい。このシェルは互いに接触しても、その間に間隔をあけてもよい。スリッパ と出力軸との間に伝達される力は、実際には２つの比較的小さい部分を介して伝 達されるので、それ以外のスリッパの部分は、ほとんど機能を果たさず、そのた め、この部分を削除する可能性が開ける。したがって、本発明のさらなる実施形 態では、各スリッパは、関連する偏心穴の半径方向反対側にある２つの別個の負 荷伝達部材によって構成され、各負荷伝達部材の内面は、部分的に球形で、その 外面は偏心穴の表面の一部によって構成された相補的表面と嵌合する。各負荷伝 達部材の外面は平面でよく、あるいは、たとえば凸状および部分的に円筒形でも よい。したがって、この実施形態では、偏心穴は円形の部分を備え、その直径は 部分的に球形な嵌合表面よりわずかに大きいだけで、その間を連絡し、それぞれ の負荷伝達部材を受けるこれより小さい半径方向反対側の２つの部分があり、こ れは円形の断面であることが好ましい。負荷伝達部材の配置は、出力軸の軸に平 行で関連の偏心穴の偏心方向に垂直な部分球形の嵌合表面の中心を通る仮想面が 、それらを通過し、したがって差動中に発生する力を伝達するよう正しく配置さ れるようになっていることが分かる。 本発明のさらなる特徴および詳細は、添付の概略的な図面を参照しながら、例 証によって与えられる自動車用差動機構の２つの特定の実施形態に関する記述を 辿ることによって、明白になる。 第１図は、第３図の線Ｚ−Ｚ上で拘束部材に対して垂直方向の、本発明による 自動車用差動機構の第１の実施形態の断面図である。 第２図は、第１図の矢印Ｙの方向で、一方の出力軸の内端および関連のスリッ パの図である。 第３図は、第１図の矢印Ｖの方向で、組合せの十字形の軸継手と拘束部材と関 連のスリッパとの側面図である。 第４図ないし第７図は、第２の実施形態の、それぞれ第１図ないし第３図に対 応する図である。 まず第１図ないし第３図を参照すると、差動機構の構造および操作は、EP-A-0 611166号特許に詳細に記載されているのとほぼ同じであり、その開示は、参照に よって本明細書に組み込まれ、したがって再度述べることはしない。拘束部材２ は、差動機構の外側保持器１に滑動可能な方法で保持され、軸継手部材４と一体 で、それとともに一体十字形部材を形成する。軸継手部材４は、端部にある肉厚 部分６を除き、長さに沿って断面が一定で、肉厚部分によって部分球形の嵌合表 面が得られる。この後者の表面は、それぞれのスリッパの内部によって得られる 相補的な部分球形の表面と嵌合し、それぞれは別個の半シェル８によって構成さ れる。スリッパは、出力軸１２の内部肉厚端１０に形成されたそれぞれの偏心穴 ９、つまり出力軸の軸方向に見て、出力軸１２の軸から方向１４に偏向した穴に 収容される。軸１２は、軸３を中心にして保持器１に対して回転可能であり、保 持器はそれ自体、この軸を中心に回転可能である。各偏心穴９は、その深さにわ たって断面が一定で、その外周面は、方向１４に平行に延びる２つの平面部１６ を含む。これらの部分１６の端を連結するさらなる２つの部分の形状は、非常に 重要ではないが、本明細書の場合、各穴９はごく全体的には正方形で、さらなる 部分の１つはおおむね平面状、その他はアーチ状である。スリッパ８の外形は、 偏心穴の外形に一致する。 差動機構の差動が発生すると、偏心穴内のスリッパの回転は、その形状によっ て妨げられ、相対的動作はすべて、軸継手部材４の肉厚部分６の嵌合面とスリッ パの相補的内面との間で発生する。スリッパと偏心穴表面との間で伝達される力 はすべて、出力軸１２の軸３の方向で見て、方向１４に垂直に向けられ、したが って表面１６およびスリッパ８の外側の相補的表面を通る。これらの表面が平面 状なので、協同する表面対の間の接触は、比較的大きい面積で、したがって接触 圧力は比較的小さい。 差動中、軸継手部材４は、拘束部材２の長さ方向で見ると、第１図に示した一 方の極端な位置と、軸継手部材が等しいが出力軸の軸に対して反対の量だけ傾斜 する対応する極端な位置との間で、鋭角的に振動する。これらの２つの極端な位 置では、軸継手部材は出力軸の内端１０の非常に近傍に位置し、それに接触する 傾向がある。しかし、このような接触は、各半シェル８および各出力軸の内端１ ０に、それぞれ切り取り部分１８、２０を設けることによって防止され、極端な 位置では、切り取り部分が軸継手部材を受ける。出力軸に対するスリッパの回転 が防止されるので、極端な位置にあるとき、軸継手部材は常に出力軸の内端１０ およびスリッパの同じ部分に近づき、したがってこの目的のためには、スリッパ ８および内端１０の小さい角の範囲を１カ所切り取るだけで十分である。第２図 で分かるように、この切り取り部分は、力を伝達する箇所から離れた位置に形成 され、したがって実際にスリッパ８または内端１０の強度、つまり負荷伝達能力 を低下させることがない。 第４図ないし第６図に図示した第２の実施の形態では、スリッパはそれぞれ、 まったく別個の２つの対向する円筒形パッド２０で構成され、その内面は部分的 に球形で、その外面は平面状であり、関連の偏心穴の内面の一部を形成する相補 的平面と嵌合する。したがって、各偏心穴は、円形の断面部分を備え、その直径 は軸継手部材の端部にある部分的に球形な嵌合表面の直径とほぼ等しく、さらに 直径方向で対向する２つの突出部を備え、それは方向１４に垂直な円形部分の直 径と軸が一致し、直径がパッド２０の直径とほぼ等しい円筒形である。したがっ て、パッド２０は軸継手部材と出力軸との間の力を伝達する線上にある。スリッ パが非常に小さいので、これに切り取り部分を形成する必要はなく、各内端１０ に１つの切り取り部分１８を形成するだけである。この構造の構成、操作および 利点は、これ以外は上述した第１の実施形態と同じである。 第２の実施の形態では、第５図の右側で示すように、パッド２０の外面が平面 状である。しかし、第５図の左側に示す変形では、パッド２０の外面は凸状かつ 部分的に球形で、曲率半径が大きく、これは穴９の曲率半径より大きいことが好 ましく、窪みまたは突出部の対向する表面は、これに応じて凹状である。その結 果、この２つの表面の接触は、理論的には減少して点接触になるが、実際には小 さい１つの斑点になる。したがって、パッド２０は、関連する窪みの内面を滑動 するのではなく、その上を転がることが分かる。同様に、軸継手部材とパッド２ ０との間の接触は、転がり接触になる。その結果、この境界面での摩擦および磨 耗が減少する。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸（３）を中心に回転可能で入力部を表す保持器（１）と、前記軸（３）を 中心に保持器（１）に対して回転可能な２本の同軸の出力軸（１２）と、２本の 出力軸（１２）に偏心接続し、前記軸（３）とほぼ平行な軸を中心として出力軸 （１２）に対して相対的に回転できるような接続部によって、出力軸（１２）間 に相対的な反転動作を伝達する軸継手（４）と、軸継手（４）が前記軸（３）に ほぼ垂直な軸を中心に保持器（１）に対して回転可能で、前記軸（３）に垂直方 向に往復運動できるが、前記軸（３）に平行な方向には移動できないよう、保持 器（１）および軸継手（４）に結合された拘束部材（２）とを備え、軸継手（４ ）と出力軸（１２）との偏心接続部は、軸継手（４）の関連端（６）を受ける各 出力軸（１２）の内端（１０）にそれぞれの偏心穴（９）を含み、軸継手（４） の端部（６）は、部分的に球形の嵌合表面を有し、相補的な部分球形内面を提供 するスリッパ（８）を各偏心穴（９）が受け、各嵌合表面がそれぞれの相補的な 内面と嵌合するものであって、 偏心穴（９）の形状およびスリッパ（８）の外形は、これによって出力軸（１ ２）に対するスリッパ（８）の回転を防止する形状で、偏心穴（９）の偏心方向 （１４）と反対側にある関連の偏心穴（９）を規定する各出力軸（１２）の内端 （１０）の部分またはスリッパ（８）の関連部分、あるいはその両方が切り取ら れる（１８、２０）ことを特徴とする差動駆動機構。 ２．偏心穴（９）の形状およびスリッパ（８）の外形が非円形である、請求の範 囲第１項に記載の機構。 ３．偏心方向（１４）と反対側にある偏心穴（９）を規定する各出力軸（１２） の内端（１０）の部分と、スリッパの関連部分との両方が切り取られる（１８、 ２０）、請求の範囲第１項に記載の機構。 ４．各スリッパが２つの別個の間隔があいた部分（８、２０）を備える、請求の 範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の機構。 ５．偏心方向（１４）と反対側にある関連の偏心穴（９）を規定する各出力軸（ １２）の内端（１０）の部分のみが切り取られ、各スリッパが２つの直径方向 で対向するパッド（２０）を備える、請求の範囲第１項および第４項に記載の機 構。 ６．各パッド（２０）を、関連の偏心穴（９）の側壁内に形成されたそれぞれの 窪みで受ける、請求の範囲第５項に記載の機構。 ７．各スリッパ（８、２０）の外面が、偏心方向（１４）に平行に延びて関連の 偏心穴（９）の表面の相補的な平面部分と接触するスリッパの対向側上に、２つ の平行な平面部分を含む、請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載 の機構。 ８．各パッド（２０）の外面が部分的に球形で、関連の偏心穴（９）の表面の相 補的形状の部分と接触する、請求の範囲第６項に記載の機構。