JPS6323047A - 一体型多機能差動装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一体型多機能差動装置（以下ＩＭＤＳと略記す
る）に関する。本発明のＩＭＤＳは多軸駆動型車輪付乗
物用に設計されたもので、乗物の動力伝達装置の新規の
差動装置として使用される。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕現今
、多軸駆動型伝達装置には車輪の各側の速度差を調節す
るために各駆動軸に差動装置が用いられている。このよ
うな差動装置は別個に作動し、各差動装置間には相互関
係がない。即ち各差動装置は二つの可動部材（二つの車
輪或は二つの車軸のいずれか）間の速度差を調節できる
だけである。

車軸間に速度差を得るためには夫々の二つの駆動軸につ
いて車軸間に一つ以上の差動装置を設けねばならない。

従って多軸駆動の乗物にはしばしば数個の車軸間差動装
置が必要となる。より詳しく述べると、従来の遊星型差
動装置によって車軸間或は車輪間の速度差を調節するこ
とはできるが、咳差動装置のために乗物の交差した動作
が大幅に減少される。例えば車軸或は車輪間に従来の遊
星型差動装置を用いて、いずれかの車輪がぬかるみに落
ち込んで空転した場合には乗物全体が全（前進できなく
なる。従って車軸間差動装置を用いた場合には、車輪の
空転防止の問題を解決する必要がある。

このために各国においてフリーホイール機構に関する種
々の試みがなされている。即ち二つの車軸間の回転差が
所定の値に達すると車軸間の差動装置がロックされて車
輪の空転を防止する０例えば米国Ｅａ　ｔｏｎ社の「構
造設計」及びＧ　Ｋ　Ｖ　Ｆｏｘｏｎの全輪駆動装置（
Ｓｏｍｅ　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇ
ｎＰｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｎ　Ｔｎｔｅｒａｘｌｅ　Ｃｏ
ｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　４−Ｗｈｅｅｌｄｒｉｖｅ　
ｖｅｈｉｃｌｅｓ、Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｃｈｎ
ｉｑｕｅｓ　１９８３年４月発行ＰＲＣ，参照）がある
。しかし、これらの機構成いは装置は車軸駆動用の差動
装置であって、多軸駆動型乗物に使用した場合は極めて
複雑な構造になってしまう。

従来の歯付きの自動ロック差動装置によって車輪の空転
を効果的に防止することが可能であるが、それはただ二
つの可動部分間の速度差を調節できるだけである。全車
輪の速度差を調節するためには数個の車軸間自動ロック
型差動装置を設置せねばならず、構造が複雑であるのみ
ならず価格が高くつく。

従って現今の多軸駆動型乗物のあるものは車軸間の差動
装置が使用されていなくて、乗物が順調に走行中は前部
車軸駆動装置を使用せずに中間部及び後部車軸駆動装置
のみを使用して乗物を走行させる。前部車軸駆動装置は
乗物が悪路を走行する時にのみ使用する。しかしこの方
法は理想的な解決方法とは云えない。何故ならば中間部
を後部車軸間の速度差の問題が解決していない場合には
余分な動力を要するためである。又、乗物が悪路を走行
していて、前部車軸駆動装置がそれに合わせて「入すコ
にされていない場合に乗物が−１ぬかるみに落ち込むと
、乗手が前部車軸駆動装置を「入り」にしようと試みて
も前進しなくなる。従って乗物の交差した可能性が大幅
に減少される。

上述したように多軸駆動型乗物の速度差を得るための従
来の方法は明らかに構造が複雑で価格が高くつくばかり
でなく充分な動作が得られないものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は各駆動軸の既存の車輪間差動装置を使用し、該
差動装置を全体として一体化して成る順序に従って整合
して作動する欅ように、即ち、個々に機能する差動装置
を所謂ＩＭＤＳに一体化するように構成されている。本
発明の差動装置は本来の部材の役目をするのみならずす
べての車軸の速度差が得られ又車輪の空転を自動防止す
るもの、である。換言すれば車軸間の差動装置を設けな
いで車輪間及び車軸間の速度差が本ｌＭＯＳによって得
られる。本発明装置の機能は下記の通りであ・る。

ａ）各駆動軸の車輪間の速度差の調節が可能であること
、 ｂ）すべての駆動軸間の速度差の調節が可能であること
、 Ｃ）自動ロック及び滑り防止が可能であること、及び ｄ）乗物の惰走時にプロペラシャフトと車輪間の連結を
自動的に解放し、乗物の抵抗を減少させて燃料油を節約
し、或は乗手の判断によって上記の連結を解放しないで
エンジンの制動機能を維持することが可能である。

本発明の装置は位置決め用摺動片、摺動筒、変速用フォ
ーク等の数個の部品からなる歯付差動装置を基礎要素と
したもので、空気的制御装置によって車軸の差動装置の
全中心輪を連結して段階状に作動して車輪間の速度差及
び車軸間の速度差を得ることができる。従って車輪が空
転するのを自動的に防止することができる。

以下に本発明の差動装置を詳細に説明する。

〔実施例〕

添付図面から判るように駆動輪１上の半径方向の異なっ
た方向に複数の二位置摺動片２．３が設けられている。

これらの二位置摺動片２．３は駆動輪１に関して二つの
所定の位置に中心輪４を固定するのに使用される。周囲
の柱状体の周りには摺動筒５が設けられている。この摺
動筒５は柱状体の軸線方向に移動可能であるが柱状体の
周りを回動することはできない。摺動筒５が軸線方向に
移動すると二位置摺動片の１組が弛められ、二位置摺動
片の他の組が軸心に向って押込まれる。

摺動筒５の軸線方向の位置は、図示せぬ空気的制御装置
で作動されるフォークによって制御される。第１図の右
側に実線で示した摺動筒５の軸線方向の位置は、二位置
摺動片２が押込まれて、中心輪４が駆動輪１に対して所
定の位置に固定されたことを表わす。駆動輪１１中心輪
４及び左右の半軸クラッチ筒６の相互間の噛合状態を第
２図に示す、駆動輪１が中心輪４に対して固定化されて
いるので両者は一体とみなすことができる。この場合に
駆動輪１と左右の半軸クラッチ筒６とによって夫々二つ
の右回りフリーホイール装置が形成され、これによって
エンジン・トルクが伝達される。

駆動輪１の歯面Ａはトルク伝達の役割をする。

摺動筒５が移動せぬ間は中心輪４の相対位置は変化しな
い。この場合駆動輪１の歯面Ｂはなんの役割も演じない
。

車輪の移動につれて、車軸の両方側にある一つ或は二つ
の車輪は駆動輪ｌを飛越して同時に極めて高速回転する
。しかし中心輪４（中心輪４は駆動軸１に一体化されて
いる）に傾斜した歯面が設けられているので、傾斜した
歯面に沿って第２図の矢印で示す方向に半軸クラッチ筒
の噛合を解除する。このことによって自由なオーバース
ピード回転が得られる。このようにして一方の車輪が解
除された時には車輪間の多機能差動が、また両側の車輪
が解除された時には車軸間の多機能差動が得られる。

一方乗物が後退する時には、それに合わせて差動装置を
左回りのフリーホイール様式に切換えねばならない、他
方乗物が前進する時にはエンジンを制動用に使用し、そ
れに合わせて差動装置を同様に左回りのフリーホイール
様式に切換えねばならない、この際、空気的制御装置に
よって摺動筒５を他端に向けて軸線方向に移動させ、摺
動片２を解放すると共に別の摺動片３を押込み、駆動軸
１に関して別の位置に中心輪４を固定する。この噛合関
係を第３図に示す。次に差動装置を左回りのフリーホイ
ール様式に切換え、乗物の前進時にバンクドラフト駆動
トルクを歯面Ｂによって伝達し或はエンジンブレーキを
伝達することが、できる。

乗物の速度を落とすためにエンジンを制動用に使用する
場合に車輪間或は車軸間に速度差があれば内側の低速回
転する車輪は中心輪４に追従して回転しない。それで差
動装置を解放して該車輪を低速回転させて速度差を維持
する。

従って、夫々の駆動軸の差動装置のすべての中心輪４を
夫々の駆動軸１に関して同一位置に固定しかつすべての
半軸クラッチ筒６を夫々の駆動輪１に関して同一方向の
フリーホイール状にするとすべての装置の車輪間及び車
軸間の複数の速度差が得られる。

乗物の駆動によって変化する差動装置の作動状Ｂ（右回
りのフリーホイール様式或は左回りのフリーホイール様
式）を行なうために各種技法を用いることができる。以
下に空気的制御装置を用いた二つの好ましい実施例を示
す。

第４図に示す実施例はアクセルの位置とギヤボックスの
切換えによって制御したものである。図においてり、及
びＤ２は通常の電気制御式オンオフ型空気弁で、両空気
弁の電磁コイルは夫々制御回路に接続されている。Ｊｌ
は１２ボルトの直流コネクターでチップを頻繁に接続或
は非接続状態にして空気弁Ｄ１及びＤ２のオン・オフ回
路を夫々制御する。マイクロスイッチに１はアクセルと
連動する。アクセルが完全に解放されるとスイッチに１
によって下部チップが接続状態となり、上部チップが非
接続状態となる。アクセルを踏込むとスイッチに１が元
の位置に戻る（図参照）。マイクロスイッチに２は乗物
の後退側に接続している。バックギヤを入れるとスイッ
チに２が働いて上部チップを接続状態にし、下部チップ
を非接続状態にする。バックギヤを非係合するとスイッ
チに２が元に戻る。

スイッチに、をポイントＡに接続すると、制御装置は自
動的に乗物の作動状態に従った作動状態に変り、右回り
或は左回りのフリーホイール様式となる。以下に上記の
場合をさらに詳しく説明する。

乗物の前進中にギヤボックスの前進ギヤを保合すると、
スイッチに２が復帰して下部チップが接続される。乗手
がアクセルを踏込むとスイッチに１が復帰して上部スイ
ッチが接続される。次いでコネクタＪ、をオフにし続い
て空気弁Ｄ１をオフにする。この場合空気弁Ｄ２はオン
の状態に保たれる（第４図参照）。空気弁り、で制御さ
れていた空気装置が中断され、前・後部車軸の差動装置
内の空気制御室がからになる。バネの付勢力を受けて摺
動筒５が復帰し、第１及び第３車軸の差動装置は右回り
のフリーホイール状態となり、空気弁Ｄ２を開くと第２
車軸の空気室の空気がフォークに働いて摺動筒５を移動
させる。従って第２車軸の差動装置も右回りのフリーホ
イール状態となる。このようにしてすべての駆動軸のト
ルクを伝達してすべての車輪間の速度差を得ることがで
きる。

乗物の前進速度を減少するようにエンジンで制動をかけ
る場合には、ギヤボックスで前進ギヤを選出しスイッチ
に２の下部チップを接続する。アクセルを完全に解放し
てスイッチに、を活性化してその下部チップを接続する
。コネクタＪ１がオンになり、次いで空気弁Ｄ＋がオン
になるが空気弁Ｄ２はオフの状態に保たれる。これに応
じて第１、第３車軸の空気室の空気でフォーク及び摺動
筒５を押し、差動装置は左回りのフリーホイール状態に
なる。空気弁Ｄ２を閉じると第２車軸の空気室がからに
なって差動装置がバネによって左回りのフリーホイール
状態になる。このようにしてすべての駆動車軸はエンジ
ンの制動トルクを乗物の車輪に伝達することができ、す
べての車輪に速度差が得られる。

乗物が後退する場合には、ギヤボックスのバックギヤが
噛合され、スイッチに２が活性化されて上部チップを接
続する。乗手がアクセルを踏込むとスイッチに１が復帰
する。次にコネクタＪ１がオンになる。上述したのと同
様に第１．２．３車軸のすべての差動装置が左回りのフ
リーホイール状態となって乗物が後退し、車輪の速度差
が得られる。

エンジンを制動用に使って乗物が後退する場合に（下り
坂での後退）、バックギヤを係合しスイッチに２の上部
チップを接続するアクセルを完全に解放してコネクタＪ
１をオフにする。最初の場合と同様に乗物が前進する場
合にすべての差動装置は右回りのフリーホイール様式と
なる。又乗物が後退する場合にエンジンの制動トルクが
伝達され、多数の速度差が得られる。

乗物が平坦で良好な道路を走行する場合には、各差動装
置の作動条件を直接制御することができる。この場合ス
イッチに、を接点Ｆに回動してコネクタＪ１を切り、差
動装置を右回りのフリーホイールの状態にし、エンジン
トルクを伝達して乗物を前進させることができる。走行
中に乗手が乗物の滑動距離を延長したい場合には差動状
態に切換えないでアクセルを解放してもよい。このよう
にしてすべての車輪は極めて容易に駆動輪１を飛越して
回転することができる。従って摺動抵抗を著しく減少し
て燃料油を節約することができる。

乗物の惰性中にエンジン制動が必要な場合には、乗手は
アクセルを踏込んで車輪に合わせてエンジンを囲わし、
スイッチに３を接点Ｒに接触させる。

コネクタ、１１がオンとなり、差動装置が左回りのフリ
ーホイール様式に切換えられる。次に再びアクセルを解
放すると乗物はエンジン停止の状態となる。

空気的制御装置の回路はエンジンの点火コイルと並列な
ので、エンジンをとめると空気的制御装置はオフになる
。即ち空気弁ＤＩ　、Ｄ２はすべてオフとなる。空気弁
Ｄ１で制御されていた第１、第３車軸は右回りのフリー
ホイールの状態となり、第２車軸は左回りのフリーホイ
ールの状態になる。

従って乗物が昇り坂或は降り坂のいずれかにあってもハ
ンドブレーキでその正常の役割をさせることができる。

勿論、上記はセンターハンドブレーキを備えた乗物につ
いて述べたものである。ハンドブレーキにスプリングブ
レーキを用いた乗物では制御装置の構造全体が著しく簡
素化される。

制′４１装置の別の実施例を第５図に示す。差動装置の
作動条件はエンジンの出力トルクによって制御される。

ギャボ・ノクスの出力軸７の端部にトルクセンサが設け
られている。トルクセンサは小形の摺動筒８とヨーク型
万能継手９とフォーク１０とからなりたつ。小形の摺動
ｗ８はスプライン加工したスピンドルによって出力トル
ク軸７に係合し、軸線方向に摺動可能である。ヨーク形
万能継手９は出力軸７の周りに回動自在である。エンジ
ントルクは出力軸７及びスプライン加工したスピンドル
を介して小型の摺動筒８に伝達され、さらに歯付伝動装
置によってヨーク形万能継手に伝達される。

ギヤボックスの出力トルクが正である場合（上記は乗物
がエンジンによって前進する時或は乗物がエンジン制動
によって降り坂を後退する時に相当する）には歯付伝動
装置が十分深く係合した状態（断面図Ｅ参照）にあり、
フォークはロッキングアームに作用してスイッチに４の
チップを非接続にしている。次いでコネクタＪ２がオフ
の状態になり、すべての差動装置が右回りのフリーホイ
ール状態になっていてエンジンの正のトルクを伝達する
。

ギヤボックスによって負のトルクが伝達される場合（上
記は乗物の後退する時、或は乗物がエンジン制動によっ
て前進する時に相当する）には歯付伝動装置は半分の深
さだけ係合しく断面図Ｈ参照）、摺動筒８はバネの付勢
力に打勝って軸線方向に摺動し、フォークＩＯはロッキ
ングアームに作用して、スイッチに４を開いてそのチッ
プを接続する。コネクタＪ２がオンになり、すべての差
動装置が左回りのフリーホイール状態になる。

〔発明の効果〕

本発明のすぐれた効果を従来装置に比較して説明する。

従来の方式によれば多軸駆動型乗物の車軸間の速度差伝
達装置の配列は複雑なので、駆動軸が増加するにつれて
極めて複雑になる。例えば３軸駆動の乗物には２個の車
軸間自動ロック用差動装置が必要であり、また４軸駆動
の乗物には３個の車軸間自動ロック用差動装置が必要で
ある。しかし従来の個々の差動装置の代りに本発明の１
ＭＯ５を使用すると、車輪間の速度差及び車軸間の速度
差を得る問題を同時に解決することができる。また車輪
の空転の問題も自動的に防止される。従って多くの車軸
間自動ロフク用差動装置を使用しないで多軸駆動の乗物
の車軸開速度差の問題を解決することができる。また駆
動軸の数が増加しても、［ＭＤＳの製造についての複雑
性及び価格が変ることがない。従って本発明の差動装置
は３軸又は４軸駆動の乗物のような高い郊外走行性を有
する多軸駆動の乗物にとって理想的である。

車軸間差動装置を持たない野外走行用乗物に比較して本
発明のＩＭＤＳを使用すると、余分な動力を使用する必
要は完全に除かれ、燃料油が節約でき、タイヤ及び伝動
装置の摩耗は減少する。また全車輪に自動ロック用差動
装置が付いているので、乗物が悪道路条件に落人る前に
前部駆動軸を入りにすることができる。従って野外走行
性を向上し伝達装置をいためることがない。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にか＼る一体型多機能差動装置の全体組
立図、第２図は装置の右回りフリーホイール状態におけ
る歯付伝動装置の噛合関係を示す図、第３図は装置の左
回りフリーホイール状態における歯付伝動装置の噛合関
係を示す図、第４図は空気的制御装置及びその回路を示
す図、第５図は別の実施例の作動状態を示す図である。 １・・・駆動輪、　　　　２．３・・・摺動片、４・・
・中心輪、　　　　　５・・・摺動筒、７・・・ギヤボ
ックスの出力軸、 ８・・・小形摺動筒、　　　　９・・・ヨーク型万能維
手、１０・・・フォーク。 以下余白 図面の浄書（内容に変更なし） 第１Ａ図 第旧図 第５Ｂ図 第５Ｄ図　　　　　第５Ｅ図 手続補正書（方式） 特許庁長官法、Ｅｌ　明ス狼　殿 １、事件の表示 昭和６１年　特許願　　第７１４１４　　号２、発明の
名称 一体型多機能差動装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）願書の「出願人の代表者」の欄 （２）委任状 （３）　　明細書 （４）図面 ７、補正の内容 （ＩＸ２）　　別紙の通シ （３）明細書の浄書（内容に変更なし）（４）図面の浄
書（内容に変更なし） ８、添附書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車輪間及び車軸間の速度差を同時に得るように設け
   られた歯付のフリーホィール状の数個の差動装置を含み
   、上記のフリーホィール状差動装置の数が乗物の駆動軸
   の数に等しくされた多軸駆動乗物に使用される一体型多
   機能差動装置において、夫々のフリーホィール状差動装
   置の中心輪（４）の位置を錠止する２組の摺動片（２、
   ３）が駆動輪（１）の半径方向の溝及び中心輪（４）の
   外周のくさび形溝に亘って嵌着されると共に摺動片（２
   、３）の作動部分が相互に関してくさび止めされるよう
   に形成され、摺動片（２、３）の上記の押込みと引抜き
   作動はフリーホィール状差動装置の外周に外嵌した摺動
   筒（５）の軸線方向の移動により行なわれ、上記の摺動
   筒の軸線方向の移動は制御装置により制御された一体型
   多機能差動装置。 ２、上記制御装置がコネクタＪ＿１と、電気的に作動す
   る弁Ｄ＿１、Ｄ＿２及びそれらの圧縮空気管路と、制御
   空気室及び作動機構のフォークと、数個のマイクロスイ
   ッチと共に制御回路に接続されたＪ＿１、Ｄ＿１、Ｄ＿
   ２の電磁コイルとを備え、上記のうちでマイクロスイッ
   チＫ＿１は乗物の後退に使用され、制御装置全体がアク
   セルの位置及びギヤボックスの切換えによって自動的に
   制御される空気的制御装置である特許請求の範囲第１項
   に記載の一体型多機能差動装置。 ３、上記制御装置がギヤボツクスの出力トルクの方向に
   より制御されると共にコネクタＪ＿２、弁Ｄ＿１、Ｄ＿
   ２と、夫々に接続した圧縮空気管路と、作動機構のフォ
   ークとを含み、上記の弁Ｄ＿１、Ｄ＿２は圧縮空気管路
   に接続され、フォークは摺動筒（５）を移動するのに使
   用され、Ｊ＿１、Ｄ＿１、Ｄ＿２の電磁コイルはスイッ
   チＫ＿４を有する制御回路に接続され、またスイッチＫ
   ＿４のオン／オフはギヤボックスの出力トルクの方向に
   より行なわれた特許請求の範囲第１項に記載の一体型多
   機能差動装置。 ４、上記ギヤボックスの出力トルクの方向の検知が、小
   形の摺動筒（８）とヨーク型万能継手（９）とフォーク
   （１０）とからなるトルク方向のセンサにより行なわれ
   、小形の摺動筒（８）はスプライン加工をしたスピンド
   ルを介してギヤボックスの出力軸（７）に係合されかつ
   該出力軸（７）の軸線方向に摺動可能に形成され、ヨー
   ク型万能継手（９）は回動可能なるように出力軸（７）
   に設けられ、小形の摺動筒（８）とヨーク型万能継手（
   ９）間の出力軸端面付近には歯付伝動装置が設けられ、
   ギヤボックスの出力トルクの方向によって上記歯付伝動
   装置の歯の噛合が変化して小形摺動筒（８）の軸線方向
   の位置が変化し、またフォーク（１０）を介してスイチ
   Ｋ＿４が種々の状態に変化した特許請求の範囲第３項に
   記載の一体型多機能差動装置。