JPS5850349A - 差動駆動機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、差動駆動機構に関している。そして、この
発明はとくに、差動駆動機構が、１個の入力■レメンｉ
〜と２個の出力エレメン１−を有する自動車用１ヘラン
スミツシヨンに関している。ただし、この発明は、２個
の入力丁しメントと、１個の出力ニレメン１〜を有する
差動駆動機構にも関している。

平歯車と遊星歯車の双方の形式を含む差動歯車は、周知
である。この機構には、差動歯車機構が′滑り止め′装
置を備えていないと、２個の出力エレメントのうちいず
れか一方が（または２個の入カエレメン１へのうちのい
ずれか一方が）、外れていると、駆動力を伝達できない
という不利がある。

クラッチ型差動駆動機構は、摩擦および一方向りラッヂ
の双方を備えていて、双クラッチ装置が組込まれている
。この場合には、差動作用は、２個の出力ニレメン１へ
のうちの一方またはもう一方に走り越し作用をＹｆりよ
う差動でき、または差動する機械的な掛（）外し機構を
備えることによって達成される。クラッチ型差動駆動機
構は、歯車型の場合のような不利を示すことはないが、
実用性に欠けている。機械的摩耗を生じ易く、引）ｆ）
かる′か、さもないと滑る′傾向を示し易く、そして一
般に性能に信頼性がないか、または不十分な点があるか
らである。

この発明にしたがえば、少なくとも、３個の相互に相対
的に回転する部材からなる差動駆動機構が備わっていて
、機構内の上記部材間の駆動力の伝達は、粘性流体カッ
プリング機構によっている。

粘性流体カップリング機構は、回転速度の比較的小さな
差異に耐え、また比較的小さな回転速度の変化率にも耐
えるが、逆に粘性流体カップリング機構は、１ヒ較的大
きな回転速度の差異、および比較的高い回転速度の変化
率に応答または反応する。したがって、この粘性流体カ
ップリング機構によって、適度な差動作用が円滑に行な
えるが、別の面では、２個の出力部材の一方、または２
個の入力部材の一方を通じて、独自に比較的に高いトル
クを伝達できる。このような差動機構にＪζると、周知
の、または従前に提案された機構の欠点を避けることが
できる。

粘性流体カップリング機構では、トルクの伝達ど差動回
転は、イれぞれ粘性剪…ｉ力と゛流体滑り′によって同
時に生ずる。われわれのは発見にＪ：れば、少なくとも
自動車駆動力伝達の場合には、有用な駆動トルクの保持
伝達が、同１１にカップリング機構両端の連続的である
が比較的小さな回転速度差で、粘性流体カップリング機
構ににつで達成できる。

従来の粘性流体カップリング機構の１ヘルク伝達容１Ｂ
　ｉＪ：　、流体の粘度と、直接、流体によって組合わ
されているカップリング機構の］Ｎノメン１への面積ど
相りの間の距蘭によって表わされる。しかしながら、こ
のにう４′に従来のノコツブリング機構の１（［能は、
温度変化とくまたは）、流体の剪断率によって影響をう
ＩＪる。

粘性流体カップリング機構の好ましい形態は、われわれ
のイギリス特許明細ＩＮｏ、１３５７１０６に示される
“制御カップリング″と呼ばれる装置である。」−記装
置の１つの特徴は、装置内に伝達または生じた１〜ルク
値が、装置内の広範な温度および流体剪断率の範囲にわ
たって、驚くほどの安定性をもって肩１持されることで
ある。われわれの発見によれば、上記装置のもう一つの
特徴は、急速に増加するトルク値が、同時に装置内の急
速な圧力増加をともなって伝達されるが、または装置内
に蓄積されることである。このような圧力増加は、粘性
流体の熱膨張によって、粘性流体が、装置内で占めつる
すべての余地を占めたどぎに、装置に作用し続ＩＪるこ
とにＪ：って生ずる。

駆動力と゛連続′基準で分布するよう要求される。この
発明にしたがう差動駆動機構においては、（すなわち、
差動駆動機構が、１１（−または主要な駆動トランスミ
ッションである場合）、粘性流体カップリング機構は、
できれば駆動力を予期の負荷に伝達する間に要する差動
作用を、少なくとも最低にできるよう、゛滑り速度′が
できるだ（プ小さく設泪するのが好ましい。駆動力と゛
中断′基準で分布するよう要求される。この発明にした
がう差動駆動機構においては、（すなわち、差動駆動機
構が、自動車トランスミッション中のポジティブ１次駆
動力に対して一二義的である場合）、粘性流体カップリ
ング機構は、差動作用をほとんど完全に光種できるＪ：
う、より高い″滑り速度′をもつことができる。

ざらに、この発明にしたがえば、前）ボのＪ：うな差動
駆動機構を組込む自動車駆動トランスミッションが備え
られている。

ここで、差動駆動機構は、モータから一組の走行車輪に
駆動力を伝達Ｊ゛るよう配置し、かつ連結し、そしても
う−絹の走行車輪が、上記モータから差動歯車により駆
動されることが望ましい。

さらに、この発明にしたがえば、それぞれ脇おにび反対
側の走行車輪に駆動１〜ルクを伝達するよう配置され、
かつ接続される相互に独存した回転部材を有する粘性流
体カップリング機構からなる自動車活軸アセンブリが備
えられている。

次に、この発明の実施態様を、図面に基づいて説明する
。

第１図において、冠ホイール１０どイ・」属のビニメン
歯車１１は協働して、従来の方法により、自動車活軸ア
センブリ内で最終減速歯車機構を構成している。これと
別に、このアセンブリは、半シャフｌ−１２と１３によ
って、それぞれの走行車輪（図示されていない）に伝達
された駆動１〜ルクが、番号１４で示される差動駆動機
構中に絹込まれた粘性流体カップリング機構によっての
み伝達されるという点で、従来の方式と相違している。

半シャフト１２と１３は、差動駆動機構の２個の相対的
に回転する部材によって構成され、第３の回転部材は、
中空円筒形状で、かつ冠ホイール１０がポルＩ〜締めさ
れているフランジ１６を備えるハウジング１５によって
構成されている。軸アレンブリには、回転しながら、ハ
ウジング１５を、デーパ付きローラ・ベアリング１８と
１９ににって支持する主ケーシング１７が含まれている
。上記ローラ・ベアリングは、シャツ１〜１２おにび１
３と共軸であり、シャフト１２ど１３が回転しながら突
き出る環状シール２０Ａと２１Ａを絹込む短い管状ラン
ド２０および２１に外側から噛み合っている。ハウジン
グ１５の右側端壁は、ハウジングの残余どは別個に構成
されでおり、シール・リング２２を備Ｉえ、そしてサー
クリップ２３によって、正位置に保持される。ねじプラ
グ２４によって、粘性流体が、ハウジング１５の内部に
導入される。

このハウジングは、ねじを締めると気密となり、流体を
漏洩しない。差動駆動機構はまた、ハウジング１５内に
３１１の環状プレー１〜を組込んでいる、。

これらのうちの−組は、プ１ノート２５（第２図参照）
からなっていて、ハウジング１５の内壁に形成されるス
プラインと噛み合っている。他の二組の環状プレートは
番号２（５にＪ：り示され、それぞれシャツ１〜１２と
１３に組合わされている。プレー　ｌ−２６は、第３図
に示１とうりで、シャツ１〜１２と１３の溝付ぎ内側端
部と噛み合っている。プレー１へ２５は゛外側′プレー
ｉ〜と呼ばれ、そしてプレー１へ２６は、゛内側″プレ
ートと呼ばれる。

内側プレートはそれぞれ複数の円形（１通孔２７を備え
ており、また内側プレート（よそれぞれ複数のＡ−アン
エンド溝２８を備え−Ｃいる。孔２７と溝２８によって
、環状プレー１−の表面は異なる形状となる。三組のい
ずれのプレー１への個々の環状プレー１−がそれぞれ相
互に異なる表面形状をもつ面を有することが考えられる
。環状プレー１〜のばかに、ハウジング１５４Ｊ、でき
ればシリコ１−ン流体、またできればジメチル・シリコ
ーン流体であればよい粘性流体を含んでいる。この粘性
流体は、ねじプラグ２４を締めイ」ける孔を通じて、ハ
ウジング１５に導入される。

粘性流体カップリング機構の構造と動作に関する一般的
な技術情報は、われわれのイギリス特許明細書Ｎｏ、１
３５’７１０６に含まれている。軸アセンブリを中型乗
用車の駆動トランスミッションに組み込むことを目的と
している。この場合には、以下の情報が、該当の量と寸
法の一般的な指標を指標する。すなわち、流体の粘度は
、２００，０００センチ・ス１−−クス台と考えられる
。ハウジング１５の公称径は、約４インチ（約１００ｍ
）である。環状プレートは、約８０／９０のワーキング
フェースを与え、そしてその平均プレー１〜間間隔は、
０．０１インチ（約０．２５ｍｍ）となろう。

約２５°Ｃにおりるハウジング１５内の粘性流体の容積
はハウジング内で流体の占めうる総空間容梢の１０〜１
４％の間取下となろう。環状プレー１〜は、われわれの
イギリス特許明細ＦＪ＆、１３５７１０６に示りように
、軸方向に自由に移動させることができ、あるいはまた
スペーサによって軸方向にイ（ｌ置決めできる。

第１図に関連して述べた軸アセンブリは、第７図に例示
されるように、自動車駆動１−ランスミッションに使用
できると考えられる。第７図のトランスミッションでは
、モータ２９が、駆動力を歯車ボックス３１．ユニバー
９ル・ジョインＩ・３３と連結する推進シャツ１〜３２
．および確動差動歯車を組み込む従来型の減速歯車機構
３４によって、−組の前輪に与える。前輪３０への駆動
）Ｊが、°１次′確実伝動力である。歯車ボックス３１
はまた、後部バｆ進シャフ１〜３５に、ユニバー１ノー
ル・ジヨイント３６により駆動力を伝えて、ビニオン歯
車１１を駆動する。第７図において、第１図の軸アセン
ブリは、駆動走行車輪１２Ａと１３Ａとして、図説的に
示されている。そして第１図の部品に相当する差動駆動
機構の部品には、第１図で使用した番号が与えられてい
る。

第１図の軸アセンブリを組込む第７図の自動車１〜ラン
スミツシヨンの作動にさいして（ま、自動車の正常直進
前進運動は、前輪３０への１次確実伝導力によっている
。種々の伝導比は、冠ホイールとビニオン比を含めて、
また公称走行車輪の径を含めて、自動車の直進前進運動
の間に、ハウジング１５の回転速度が、半シャフ］〜１
２および１３の回転速度と調和するように選択される。

そのため、後部差動駆動装置には、いかなる差動作用も
要しない。通路のカーブおよび角を正常に曲り切るため
には、減速駆動歯車３４内の差動歯車によって、前輪３
０に差動作用が与えられる。後輪１２Ａと１３Ａの差動
作用は、ハウジング１５内のはさみ込みプレートの間の
滑りによって与えられる。回転速反差で表わされる自動
車走行車輪の間の正常な差動作用は比較的に低く、また
さらに、上記の回転速度が確立される割合も比較的に低
い。

差動駆動機構の粘↑１１流体カップリング機構は、正単
２Ｔ差動作用にともなう回転速磨差にｔ１］え、また粘
性流体に」、って吸収される力は顕著で゛ない。駆動下
で走行車輪３０が回転しようとＪる場合には、１１１進
シｔ・フ１へ３２および３５双万に直接的な加速追が、
したがってまた冠ホイール１０に直接的な加速度が加わ
る。この加速度は、粘性流体カップリング機構によって
感応され、そしてただちにトルクが半シｌＩフト１２お
よび１３に伝達される。

その結果、自動車１ヘランスミツシヨンは、正常２車輪
駆動から過度４車輪駆動に瞬間的に転換される３、粘性
流体機構の減衰性１’ｔのために、トランスミッション
の動作の過電的’ｔ’Ｋ　ｆｌ質は保持され、そして自
動車の運転特性が失われないＪｊまであることが認めら
れた。同様に、滑り易い道路表面上でブレーキを１ｊロ
ブる間にロックする傾向を示Ｊ前部走行中輪３０の場合
には、Ｈ１進シｔ・フト３２および３５の急激な減速力
が、もちろん、走行車輪１２Ａと１３Δの制動が常に瞬
間的な影響をう（すないことを萌捏どして、差動駆動機
構を通じて、半シャフ］へ１２および１３からの１〜ル
クの過度的伝達によって対抗される。

第１図の差動駆動機構から判るように、冠ホイールとピ
ニオンの歯車比によって、減速を生ずる３゜そのために
、粘性流体カップリング機構は、平均１汀進シヤフト・
トルクと比較して高い駆動トルクを伝達する必要がある
にもかかわらず、タイヤ圧の過不足、不適切タイヤ寸法
の使用、またはタイヤ・１〜レツドの不均等な摩耗等に
よる設計伝達比からの離反に帰けられる小さな′滑り′
値をう【ノる。

第７図の１〜ランスミツシＪンでは、粘性流体カップリ
ング機構は、通常、確動差動歯車と組合わせて粘性カッ
プリングを使用覆る場合にす、さらに高い゛剛性′をも
つ設定を要求される。それにもかかわらず、このような
′剛１４′帖竹流体カップリング機構は、実用上の平常
差動作用に耐える。

自動車トランスミッション中の正常差動作用の数学的パ
ラメータが、車輪の回転、まｌこは車輪のロックの開始
にともなう差動作用の数学的パラメータと区別されるこ
とを認識りることが重要である。

第１図の軸アセンブリが、第６図に示されるよう４丁自
動車１〜ランスミツシヨンに使用できることも考えられ
る。この場合に、第７図におりると同様に、第１図に示
す部品に相当する部品には、同一の参照番号が使用され
ている。第６図の１〜ランスミツシヨンは、２車輪のみ
を駆動覆る１〜ランスミツシヨンで、駆動力は、−絹の
走行車輪１２Ａと１３Ａにのみ伝達される。この場合に
は、粘１’１流体カップリング機構を、第７図の機構で
要求される゛割竹′と比較しで、太き４１゛剛１１１′
値に設計することが必要となる。それにもかかわらず、
カップリング機構の′剛性′を走行車輪にお（）る有用
な駆動容量と調和させ、かつ同時に十分に連続的に滑ら
けで、平７花の差動作用を吸収り−ることは容易と考え
られる。このような自動車１〜ランスミツシヨンによっ
て、部品の製ｆ１がか４丁り簡単になり、また円滑な運
転と安価な）゛・ランスミッション機構がえられる。

第１図の差動駆動機構が、第４図に図説的に示され、そ
して同様な方法による図説が、第５図に使用されでいる
。第５図では、第４図の部品に相当する部品には、第４
図で洞性されたと同一の参照番号が与えられている。

第５図では、差動駆動機構は、それぞれイン・ライン粘
性流体カップリング機構１５Ｂと１５０を、組み込んだ
駆動シャフト機構１２および１３からなっていると考え
られることができる。これらの駆動シャフト機構は、駆
動中には、冠ホイール１０を支持するもう一つの駆動シ
ャツ］〜１０Ａからなる共通の回転部々オと連結されて
いる。それぞれの粘性流体カップリング機ＩＭ１５Ｂと
１５０は、第１図の機構に採用されたと同一の原理を用
いて構成されており、またわれわれのイギリス特許明細
書１４．１３５７１０６に説明された構造と同一である
。第５図の差動駆動８１１横は、第４図の機構と同様に
作動覆るが、第５図の機構によると、粘性流体カップリ
ング機４Ｍ１５Ｂと１５０の゛剛性′値が相互に相異す
る非対称差動駆動機構を扱う可能性がえられる。

この発明にしたがう差動駆ｉＰＪ１８Ｍ構は、自動車駆
動１−ランスミッション駆動１幾横以外の場合に使用で
きる。例えば、２塁の１次データとＪＬ通の出力シャツ
１〜に組合わけることができる。さらに、２塁以上の１
次モータを、複数の入力駆動シ（１）１へ機構のそれぞ
れが、インライン粘性流体カップリング機構を絹込む配
置に組合わけることは容易である。

第８図におい【、差動駆動機構は、ロツクアウ１〜機構
が組込まれ−Ｃいる点を除いて、第１図の機構と同一で
ある。第８図において、第１図に示される部品と同一の
部品には、第１図に使用したと同一の参照番号が与えら
れている。第８図においＣ１軸ケーシング１７は、一般
に参照番号３　Ｂに」；−）で示される［１ツクアラ１
〜機構を含むチ」ンンバ３７を規定り−るよう改変され
ている。管状ランド２１は、チェンバ３フ内に外１）に
継さ゛”足し１．：延長部３９を備えている。延長部３
９に隣設して、半シャフト１３は、継ぎ犀しステップ４
０を備えている。内方に継ぎ足したカラー４１は、外方
スプラインと、延長部３９とステップ４ｏの双方と噛み
合うクラッチ・リングであって、これににってシャフト
１３を、差動駆動機構のゲージング１５にロックする。

カラー４１は、環状溝４４内のカラー４１を抱くアクチ
ェータ・フＡ−り４３を通じて空気アクヂＪ−タ４２に
よって、軸方向に移動できる。カラー４１の掛は外し位
置は、第８図の破線により示されている。

上記したロツクアウｉ〜機構の目的は、非常用に駆動ビ
ニＡン１１と半シャフ１〜１３の間に、直接的な駆動力
を与えることである。上記のロックアウト機構を、半シ
ャフ１〜１２および１３の双方に非常時用に直接駆動力
を与えるために、軸ケーシングの反対側にもう１個取付
（）られることは理解できる。

この発明を取入れた種々の別法ににる駆動１〜ランスミ
ツシミンの設計が可能であることが考えられる。例えば
、差動歯車と組込む第７図の減速歯車３４は、前面に差
動駆動機４Ｍ１４を配して、自動車の接部に配置できる
。また例えば、重量自動車において、゛ダンデム′配置
におりる軸の１つに差動歯車を組み込むこともでき、そ
して第２軸に、このざｔ明にしたがう差動駆動機構を組
み込むこともできる。

また、走行車輪径および（または）種々の駆動トランス
ミッション化を、平常の走行の間に、予め設定しＩＣ速
度差が、粘性流体カップリングｍ構の内側おにび外側プ
レー１〜の間に存在するように選択できることも認めら
れる。したがって、平常走行の間に、車輪回転も、車輪
のロックも、自動車トランスミッションのいずれにも生
じない場合にも、ある程度の駆動１〜ルクを、差動駆動
機構を（ｄ屈する走行巾軸に伝達できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にょる差動駆動機構を絹込む自動車
活軸アレンブリの部分断面平面図である。 第２図および第３図は、第１図に示された差動駆動機構
に組込まれた環状プレートの拡大立面図である。 第４図は、第１図の差動駆動機構の説明図である。 第５図は、第４図の配直にｄ３ける他の実施例の説明図
である。 第６図は、この発明にょる差動駆動Ｒ横を組込んだ自動
車トランスミッションの説明図である。 第７図は、この発明にょる差動駆動機構を組込んだもう
一つの自動車駆動１〜ランスミツシヨンの説明図である
。 第８図は、第１図と同じ平面図であるが、ロック機構を
組込んだ部分断面立面図である。 特　許　出願人 ハレー　ファーグソン　リミッテッド 第１頁の続き 優先権主張　＠　１９８２年２月１２日［相］イギリス
（ＧＢ）■８２０４１９８ ２８１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　少なくとも、３個の相ｎに相対的に回転する
   部材からなる差動駆動機構であって、上記部材（１５，
   １２，１３）の間の駆動１〜ランスミツシヨンが粘性流
   体カップリング機構（２５，２６）によって成り立って
   いることを特徴どする機構。 （２、特許請求の範囲（１）に記載の差動駆動機構であ
   って、上記回転部材が、それぞれ中空円筒形状のハウジ
   ング（１５）と、それぞれハウジング（１５）と共軸で
   、かつハウジング（１５）の反対端を通って伸びる２本
   のシャツ１−（１２，１３）がらなり、粘性流体カップ
   リング機構が、ハウジング（１５）内で、相互に差しは
   さまれた環状プレート（２５，２６）ど接触しているハ
   ウジング（１５）内の粘性流体からなり、そして上記プ
   レー１〜（２５，２６＞が３組あって、上記３組のそれ
   ぞれのプレートが、運転の間に、回転部材（１５，１２
   ，１３）のそれぞれの１つと接続していることを特徴ど
   する機構。 （３）　　特許請求の範囲（１）に記載の差動駆動機構
   であって、上記回転部材の一部が、それぞれインライン
   粘性流体カップリング機構（１５Ｂ、１５Ｃ）を組み込
   む複数の駆動シャツ１〜機構（１２，１３）からなり、
   各駆動ジャ７１〜機ｍ（１２，１３）が、上記回転部材
   のもう一方である共通の回転部材（１０Ａ）と接続され
   ており、かつそれぞれの粘性流体カップリング機構（１
   ５１１，１５Ｃ）が、中空円筒形状のハウジング（１５
   ）、ハンジング（１５）内の相互に差しはさまれた環状
   プレー１〜（２５，２６＞、および環状プレー１へ（２
   ５，２６）と接触している粘性流体からなることを特徴
   とする機構。 （４）　　特許請求の範囲（２）または（３）に記載の
   差動駆動機構であって、ハウジング（１５）が、粘性流
   体のハウジングからの流出を阻止覆るため密封されてい
   ることを特徴とする機構。 （５）特許請求の範囲（４）に記載の差動駆動機構であ
   って、温度２５°Ｃにお（）るハウジング〈１５）内の
   粘１１流体の容積が、ハウジング（１５）内で流体の占
   めつる容積以下の予め設定したパーセンテージであるこ
   とを特徴とする機構。 （６）　　特許請求の範囲（２）　、（：Ｉ）　、（４
   ）および（！ｉ）に記載の差動駆動（幾構であって、環
   状プレート（２５，２６）の面か、相互に相違する形状
   を有づることを特徴とする機構。 （７）　　特許請求の範囲（６）に記載の差動駆動機構
   であって、環状プレー１〜（２６）の一部が、複数の外
   乃に向って伸びるス１］ツ１〜孔（２８）を右Ｊること
   を特徴とする機構。 （８）　　自動車駆動Ｉ〜ランスミッションであって、
   前記特許請求の範囲のいずれか１つにしたがう差動駆動
   機構を組み込むことを特徴とする１〜ランスミツシヨン
   。 （９）　　特許請求の範囲（８）に記載の自動車駆動ト
   ランスミッションであって、上記差動駆動機構（１４）
   が、モータ２９から一組の走行車輪〈１２△、１３Ａ）
   に駆動力を伝達するために配置され、かつ接続されてお
   り、そしてもう一方の組の走行車輪（３９）が、上記モ
   ータ（２９）から差動歯車（３４）によって駆動される
   ことを特徴ど覆る１〜ランスミツシヨン。 （１０）　　特許請求の範囲（８）および（９）に記載
   の自動車駆動トランスミッションであって、差動駆動Ｉ
   ！構（１４）が、少なくとも上記相の走行車輪（１２Ａ
   、１３Ａ）の、モータ（２９）からの駆動力に関する差
   動回転を阻止するよう操作できる［ｌツク機構（３８）
   を備えることを特徴とザる１〜ランスミツシヨン。 （１１）　　自動車の活軸アレンブリであって、それぞ
   れ脇および反対側の走行車輪（１２Ａ、１３Ａ）に駆動
   トルクを伝達するよう配置され、かつ接続された相互に
   独立して回転する部材（１２，１３）を有する粘性流体
   カップリング機構（１４）からなることを特徴とするア
   センブリ。