JP2005344778A

JP2005344778A - 駆動力伝達装置

Info

Publication number: JP2005344778A
Application number: JP2004163238A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kushino; 宏久志野
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2024-06-01
Also published as: DE602005022522D1; EP1602859A2; JP4600729B2; EP1602859A3; EP1602859B1; US20050266955A1; US7276010B2

Abstract

【課題】軸方向の長さを短縮し、搭載性が向上する駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】メインクラッチ４０は差動機構部２０の径方向外側に配置されている。そのため、差動機構部２０のデフケース２１とは反対側の端部にメインクラッチ４０を設置するための空間を確保する必要はない。したがって、ＬＳＤ１０の軸方向の長さを短縮することができ、車両への搭載性を向上することができる。また、ＬＳＤ１０は図示しないトランスミッションの車両後方側に搭載されるため、径方向の空間には余裕がある。そのため、メインクラッチ４０を差動機構部２０の径方向外側に配置し、ＬＳＤ１０の外径が拡大する場合でも、搭載性の悪化を招くことはない。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両などの駆動源のトルクを差動を許容しながら複数の出力軸に配分する駆動力伝達装置に関する。

従来、ディファレンシャル装置の差動を制限する差動制限装置を備える駆動力伝達装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている差動制限装置は、エンジンのドライブシャフトに接続しドライブシャフトともに回転するデフケース、デフケースの内部に回転可能に収容されているサンギヤおよびインターナルギヤ、ならびにサンギヤおよびインターナルギヤに噛み合うピニオンギヤを有する差動手段を備えている。差動手段を構成するデフケース、サンギヤまたはインターナルギヤの間に設置されている摩擦クラッチは、締結手段によって締結される。

特開平９−１４４８４５号公報

特許文献１に開示されている差動制限装置では、差動手段を構成する部材の間に摩擦クラッチを配置することにより、ピニオンギヤ両端の各軸部（特許文献１の図２の１１９、１２１）を省略している。この構成により、ピニオンギヤの設置に必要な空間を削減することによって体格の小型化を図っている。

しかしながら、特許文献１に開示されている差動制限装置の場合、差動手段、摩擦クラッチおよび締結手段は、同軸上に軸方向に配置されている。そのため、軸方向の全長の短縮が困難であるという問題がある。例えば、トランスファケースの内部に搭載される差動制限装置の軸方向の全長が大きくなると、トランスファも全長が大きくなり、重量が増大してしまう。そのため、差動制限装置の搭載性を向上するためには、差動制限装置は軸方向の全長が短いほど望ましい。

そこで、本発明の目的は、軸方向の長さを短縮し、搭載性が向上する駆動力伝達装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、駆動源からのトルクが入力される有底円筒状の入力部材と、前記入力部材に内包され、前記入力部材を介して前記駆動源から入力されたトルクを差動を許容しながら二つの出力軸に配分する差動手段と、前記出力軸の一方と一体回転し、一部が前記入力部材の径方向外側に突出する張り出し部材と、前記入力部材の外周と前記張り出し部材との間に配置されているクラッチ手段と、前記クラッチ手段を締結させる締結手段と、を備える。クラッチ手段は、差動手段の径方向外側に配置されている。これにより、クラッチ手段の設置に必要な空間を確保する必要はない。したがって、軸方向の長さを短縮することができ、車両への搭載性を向上することができる。また、請求項１記載の駆動力伝達装置は、例えばトランスファーケースの内部に収容され、トランスファーケースはエンジンからの駆動力を変速して伝達するトランスミッションの車両後方に配置される。トランスミッションの外径は駆動力伝達装置に比較して大きい。そのため、駆動力伝達装置の径方向外側には十分な空間が確保される。その結果、クラッチ手段を差動手段の径方向外側に配置しても、駆動力伝達装置の搭載性の悪化を招くことはない。

請求項２記載の発明では、前記差動手段は、前記入力部材内に回転自在に収容されたインターナルギヤと、前記インターナルギヤの内側の同軸上に配置されたサンギヤと、前記インターナルギヤと前記サンギヤとの間に配置され前記インターナルギヤおよび前記サンギヤの双方に噛み合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤを公転および自転可能に保持するとともに前記入力部材と一体に回転するピニオンキャリアとを有し、前記張り出し部材は前記サンギヤと一体に回転可能である。

請求項３記載の発明では、前記入力部材の外周には前記駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達部材と噛み合う係合溝が形成されており、前記クラッチ手段は前記係合溝の一部に係合する内側摩擦板と、前記張り出し部材に係合する外側摩擦板からなる。これにより、クラッチ手段は入力部材の外周側に設置される。したがって、軸方向の長さを短縮することができ、車両への搭載性を向上することができる。

請求項４記載の発明では、前記締結手段は、前記クラッチ手段に面した第一カム部材と前記第一カム部材の他側に面した第二カム部材との相対回転によりスラスト力を発生するカム機構部と、前記カム機構部を作動させる電磁クラッチとを有し、前記第一カム部材は、前記入力部材の端部に形成されている突出部が嵌合可能な孔部を有し、前記突出部が前記孔部に嵌合することにより、前記第一カム部材は前記入力部材に回り止めされる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による駆動力伝達装置（以下、この駆動力伝達装置を「ＬＳＤ」(Limited Slip Differential)という。）１０を示す。本実施形態によるＬＳＤ１０は、図示しない車両の前輪と後輪との間に設置されているトランスミッションの後輪側に搭載されている。本実施形態によるＬＳＤ１０は、四輪駆動の車両に搭載され、トランスミッションを介して出力されたエンジンの駆動力を前輪および後輪に差動を吸収しつつ分配する。

ＬＳＤ１０は、差動手段として差動機構部２０と、クラッチ手段としてのメインクラッチ４０と、締結手段としての電磁クラッチ５０およびカム機構部９０とを備えている。差動機構部２０は、デフケース２１、サンギヤ２２、インターナルギヤ２３およびピニオンギヤ２４を有している。差動機構部２０は請求項１に記載の発明における「差動手段」に相当する。デフケース２１は、有底円筒状に形成されており、外周に入力側係合部３１を有している。デフケース２１は請求項１に記載の発明における「入力部材」に相当する。入力側係合部３１は、図示しないトランスミッションから出力される駆動力を伝達する伝達部材３２に噛み合う係合溝が形成されている。この伝達部材３２は、特許請求の範囲のトルク伝達部材に相当する。これにより、デフケース２１は、トランスミッションから駆動力が入力される。すなわち、デフケース２１は、伝達部材３２と接続し、伝達部材３２とともに回転する。また、デフケース２１の外周には、軸方向において入力側係合部３１と直列に配置されているクラッチ係合部３３が形成されている。入力側係合部３１とクラッチ係合部３３の係合溝の溝深さや溝間隔等の諸元は同一である。

サンギヤ２２およびインターナルギヤ２３は、デフケース２１の内側に収容されている。サンギヤ２２は、第一駆動力伝達部材６０と噛み合っている。第一駆動力伝達部材６０は筒状に形成されている。第一駆動力伝達部材６０は、外周にサンギヤ２２と噛み合う係合部６１を有し、内周にスプライン係合部６２を有している。第一駆動力伝達部材６０は、スプライン係合部６２において出力軸としての前輪の出力軸部材６３に接続している。これにより、サンギヤ２２の回転力は、第一駆動力伝達部材６０を介して前輪の出力軸部材６３に伝達される。

前輪の出力軸部材６３は、ＬＳＤ１０の後方すなわちトランスミッションとは反対側において図示しないスプロケットを有している。出力軸部材６３は、図示しないスプロケットを介して出力軸部材６３と平行に車両の前方すなわちトランスミッション側に伸びるプロペラシャフトと噛み合い可能である。これにより、出力軸部材６３の回転力は、図示しないスプロケットおよびプロペラシャフトを介して前輪に伝達される。

インターナルギヤ２３は、第二駆動力伝達部材７０と噛み合っている。第二駆動力伝達部材７０は、外周にインターナルギヤ２３と係合するインターナル係合部７１を有し、内周にスプライン係合部７２を有している。第二駆動力伝達部材７０は、スプライン係合部７２において出力軸としての後輪の出力軸部材７３に接続している。これにより、インターナルギヤ２３の回転力は、第二駆動力伝達部材７０を介して後輪の出力軸部材７３に伝達される。後輪の出力軸部材７３は、筒状に形成されている前輪の出力軸部材６３を貫いて車両の後方へ伸びている。これにより、出力軸部材７３の回転力は後輪へ伝達される。

ピニオンギヤ２４は、サンギヤ２２の外周側とインターナルギヤ２３の内周側との間に設置され、サンギヤ２２およびインターナルギヤ２３と噛み合っている。ピニオンギヤ２４は、ピニオンキャリア２５によって回転可能に支持されている。ピニオンキャリア２５は、係合部２６においてデフケース２１と係合しており、デフケース２１の回転力をピニオンギヤ２４に伝達する。

トランスミッションの伝達部材３２とともにデフケース２１が回転することにより、駆動力はデフケース２１からピニオンキャリア２５を介してピニオンギヤ２４に伝達され、ピニオンギヤ２４が公転する。ピニオンギヤ２４は、伝達された駆動力をサンギヤ２２とインターナルギヤ２３に分配する。サンギヤ２２に分配された駆動力は、第一駆動力伝達部材６０を介して前輪の出力軸部材６３に伝達される。インターナルギヤ２３に分配された駆動力は、第二駆動力伝達部材７０を介して後輪の出力軸部材７３に伝達される。また、前輪の出力軸部材６３と後輪の出力軸部材７３との間において回転速度に差が生じると、ピニオンギヤ２４が自転する。これにより、駆動力は、前輪の出力軸部材６３と後輪の出力軸部材７３とに差動配分される。また、駆動力がピニオンキャリア２５からピニオンギヤ２４に伝達される際の接触面の摩擦抵抗がピニオンギヤ２４の自転抵抗となる。この自転抵抗によりサンギヤ２２とインターナルギヤ２３との差動制限がなされる。この自転抵抗はピニオンキャリア２５からピニオンギヤ２４に伝達されるトルクに応じて変化するので、差動機構部２０は、トルク感応型の差動制限機構となる。

第一駆動力伝達部材６０の一部がデフケース２１の径方向外側に突出しており、この突出部に回転部材８０が固定されている。即ち、第一駆動力伝達部材６０および回転部材８０が請求項１に記載の発明における「張り出し部材」に相当する。メインクラッチ４０が、デフケース２１の外周と、回転部材８０との間に設置されている。メインクラッチ４０は、複数の板部材を有する多板式のクラッチである。回転部材８０は、第一駆動力伝達部材６０の径方向外側に固定されており、第一駆動力伝達部材６０とともに回転する。そのため、回転部材８０は、サンギヤ２２から伝達された駆動力により、第一駆動力伝達部材６０とともに回転する。

メインクラッチ４０は、デフケース２１のクラッチ係合部３３に対し軸方向へ移動可能にスプライン係合している内側摩擦板４１と、回転部材８０の内壁に形成されている係合部８１に対し軸方向へ移動可能にスプライン係合している外側摩擦板４２とを有している。メインクラッチ４０の内側摩擦板４１と外側摩擦板４２とは、軸方向へ交互に重ねられている。

電磁クラッチ５０およびカム機構部９０は、メインクラッチ４０を締結させる締結手段である。電磁クラッチ５０は、軸方向において第一駆動力伝達部材６０のデフケース２１とは反対側に収容されている電磁駆動部５１を有している。電磁駆動部５１は、通電することにより磁界を発生するコイル５２を有している。電磁駆動部５１は、ベアリング５３を介して第一駆動力伝達部材６０に対し回転可能に支持されている。また、電磁駆動部５１は車体に対して回り止めされている。

第一駆動力伝達部材６０を挟んで電磁駆動部５１の反対側すなわちデフケース２１側には、パイロットクラッチ部５４が設置されている。パイロットクラッチ部５４の径方向内側には第二カム部材５５が設置されている。パイロットクラッチ部５４は、第二カム部材５５の係合部５６に対し軸方向にのみ移動可能に係合している内側摩擦板５７と、回転部材８０の内壁に形成されている係合部８１に対し軸方向にのみ移動可能に係合している外側摩擦板５８とを有している。パイロットクラッチ部５４の内側摩擦板５７と外側摩擦板５８とは、軸方向へ交互に重ねられている。パイロットクラッチ部５４の電磁駆動部５１とは反対側すなわちデフケース２１側には、アーマチャ５９が設置されている。アーマチャ５９は、磁性材料で形成され、電磁駆動部５１のコイル５２に通電されると、電磁駆動部５１側へ吸引される。

第二カム部材５５のデフケース２１側には、内側摩擦板または４１または外側摩擦板４２に面し、メインクラッチ４０を押圧する押圧部材としての第一カム部材９１が設置されている。第一カム部材９１は、円板状であり、板厚方向に貫く孔部９２を有している。孔部９２には、デフケース２１の突出部２７が挿入されている。この孔部９２により第一カム部材９１がデフケース２１に対して回り止めされている。第二カム部材５５と第一カム部材９１との間には、カムボール９３が設置されている。このように、第二カム部材５５、第一カム部材９１およびカムボール９３は、カム機構部９０を形成している。電磁クラッチ５０は、電磁駆動部５１、パイロットクラッチ部５４、駆動部材５５、およびアーマチャ５９などから構成されている。

次に、本実施形態のＬＳＤ１０の作動について説明する。
図示しないトルクセンサあるいは回転数センサなどにより、車両の前輪と後輪との間のトルク差あるいは回転数差が所定以上に大きくなったことが検出されると、ＬＳＤ１０の差動は制限される。ＬＳＤ１０の差動を制限する場合、電磁駆動部５１のコイル５２に通電がなされる。これにより、コイル５２は磁界を発生し、アーマチャ５９は電磁駆動部５１側へ移動する。そのため、パイロットクラッチ部５４の内側摩擦板５７および外側摩擦板５８は軸方向に押圧され、パイロットクラッチ部５４が摩擦係合する。その結果、回転部材８０の回転力が第二カム部材５５に伝達されるようになる。

一方、第一カム部材９１は孔部９２に挿入されたデフケース２１の突出部２７により、デフケース２１に対して回り止めされている。このため、デフケース２１と回転部材８０の相対回転により、第二カム部材５５と第一カム部材９１とが相対回転する。そのため、カム機構部９０には軸方向のスラスト力が発生し、第一カム部材９１を介してメインクラッチ４０が電磁駆動部５１とは反対側へ押し付けられる。これにより、メインクラッチ４０の内側摩擦板４１および外側摩擦板４２は軸方向へ圧縮され、メインクラッチ４０は摩擦係合する。その結果、回転部材８０とデフケース２１との差動が制限される。

上述の作動により、コイル５２に通電したとき、電磁クラッチ５０およびメインクラッチ４０が摩擦係合し、デフケース２１と第一駆動力伝達部材６０との差動が制限される。この摩擦係合力はコイル５２の通電量により電子制御可能である。このため、車両の各種センサによって把握される車両走行状態に応じた最適な差動制限力の制御を行うことができる。

以上、説明したように、本実施形態のＬＳＤ１０では、メインクラッチ４０を差動機構部２０の径方向外側に配置している。そのため、差動機構部２０のデフケース２１とは反対側の端部にメインクラッチ４０を設置するための空間を確保する必要はない。したがって、ＬＳＤ１０の軸方向の長さを短縮することができ、車両への搭載性を向上することができる。また、ＬＳＤ１０は図示しないトランスミッションの車両後方側に搭載されるため、径方向の空間には余裕がある。そのため、メインクラッチ４０を差動機構部２０の径方向外側に配置し、ＬＳＤ１０の外径が拡大する場合でも、搭載性の悪化を招くことはない。

また、本実施形態では、メインクラッチ４０はサンギヤ２２と噛み合う第一駆動力伝達部材６０に固定された回転部材８０とデフケース２１との間に配置されている。サンギヤ２２はインターナルギヤ２３よりも内周側に配置されているため、サンギヤ２２に加わるトルクはインターナルギヤ２３に加わるトルクよりも小さくなる。このサンギヤ２２に噛み合う第一駆動力伝達部材６０とデフケース２１との間をメインクラッチ４０によって差動制限することで、駆動力からのトルク配分量を電子制御可能な幅を広く確保することができる。また、コイル５２の通電量の制御により、第一駆動力伝達部材６０と第二駆動力伝達部材７０にトルクを等配分することも可能となる。

また、メインクラッチ４０の摩擦板（内側摩擦板４１および外側摩擦板４２）は、これら摩擦板をデフケース２１内に収納した従来の構成に比べて大径となる。したがってしたがって、径方向の長さが小さくても大きな摩擦面面積が得られ、面圧および摩擦面の負荷を小さくすることができるとともに、摩擦板の径方向長さを従来のものよりも小さくすることができる。

さらに、本実施形態では、デフケース２１の入力側係合部３１とクラッチ係合部３３とは同一諸元である。そのため、加工が容易であるとともに、メインクラッチ４０およびデフケース２１は同一の方向から組み付けられる。特に、メインクラッチ４０は多板式である。そのため、組み付け方向をデフケース２１と統一することにより、デフケース２１およびメインクラッチ４０の組み付けを容易にすることができる。

以上、説明した本発明の一実施形態では、メインクラッチ４０の締結を電磁クラッチ５０の締結により達成する例について説明した。しかし、メインクラッチ４０は、電磁クラッチ５０に限らず、例えば油圧ピストンなどにより締結する構成としてもよい。

本発明の一実施形態によるＬＳＤを示す断面図である。

符号の説明

１０ＬＳＤ（駆動力伝達装置）、２０差動機構部（差動手段）、２１デフケース（入力部材）、２２サンギヤ、２３インターナルギヤ、２４ピニオンギヤ、２５ピニオンキャリヤ、３１入力側係合部、３２伝達部材（トルク伝達部材）、３３クラッチ係合部、４０メインクラッチ（クラッチ手段）、５０電磁クラッチ（締結手段）、５１電磁駆動部（締結手段）、５４パイロットクラッチ部（締結手段）、５５第二カム部材（締結手段）、５９アーマチャ（締結手段）、６０第一駆動力伝達部材（張り出し部材）、６３出力軸部材（出力軸）、７３出力軸部材（出力軸）、８０回転部材（張り出し部材）、９０カム機構部（締結手段）、９１第一カム部材（締結手段）

Claims

駆動源からのトルクが入力される有底円筒状の入力部材と、
前記入力部材に内包され、前記入力部材を介して前記駆動源から入力されたトルクを差動を許容しながら二つの出力軸に配分する差動手段と、
前記出力軸の一方と一体に回転し、一部が前記入力部材の径方向外側に突出する張り出し部材と、
前記入力部材の外周と前記張り出し部材との間に配置されているクラッチ手段と、
前記クラッチ手段を締結させる締結手段と、
を備えることを特徴とする駆動力伝達装置。
前記差動手段は、前記入力部材内に回転自在に収容されたインターナルギヤと、前記インターナルギヤの内側の同軸上に配置されたサンギヤと、前記インターナルギヤと前記サンギヤとの間に配置され前記インターナルギヤおよび前記サンギヤの双方に噛み合うピニオンギヤと、前記ピニオンギヤを公転および自転可能に保持するとともに前記入力部材と一体に回転するピニオンキャリアとを有し、
前記張り出し部材は前記サンギヤと一体に回転可能であることを特徴とする請求項１記載の駆動力伝達装置。
前記入力部材の外周には前記駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達部材と噛み合う係合溝が形成されており、前記クラッチ手段は前記係合溝の一部に係合する内側摩擦板と、前記張り出し部材に係合する外側摩擦板からなることを特徴とする請求項２記載の駆動力伝達装置。
前記締結手段は、前記クラッチ手段に面した第一カム部材と前記第一カム部材の他側に面した第二カム部材との相対回転によりスラスト力を発生するカム機構部と、前記カム機構部を作動させる電磁クラッチとを有し、
前記第一カム部材は、前記入力部材の端部に形成されている突出部が嵌合可能な孔部を有し、
前記突出部が前記孔部に嵌合することにより、前記第一カム部材は前記入力部材に回り止めされることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動力伝達装置。