JP2015526676A - 抵抗付与スプリングを備えたロッキングディファレンシャル - Google Patents

Abstract

車両のロッキングディファレンシャルは、回転自在のハウジングと、該ハウジングに支持されるディファレンシャル機構とを含む。該ディファレンシャル機構は、一対のクラッチ部材を含み、各クラッチ部材は内方に向く内面を有する。各内面には、互いに間隔を置いて配置された溝を含む。クロスピンは、溝内に受け入れられ、ハウジングと共に回転するように連結される。抵抗付与スプリングは、各クラッチ部材の相互作用を制御するために、各クラッチ部材の外周面を覆うように配置されてクロスピンと協働する。

Description

この明細書は、２０１２年８月２９日に出願された米国特許出願第６１／６９４４７９号を優先権主張して特許協力条約に基づく国際特許出願として２０１３年８月２６に出願されたものであり、その全体を参考としてここに包含して開示する。
本発明は、車両のロッキングディファレンシャルに関するもので、より具体的には、抵抗付与スプリング（ダンペニングコミュニケーションスプリング）を備えたロッキングディファレンシャルに関するものである。

本発明によって考慮できるロッキングディファレンシャルは、動力伝達装置の一部として採用されて、一般にハウジング内に回転自在に支持される一対のクラッチ部材を含む。一対のサイドギヤは、二分割された車軸ハーフシャフトに対応して回転すべくスプライン結合される。クラッチ機構は、各クラッチ部材と各サイドギヤとの間に介在される。クロスピンは、ハウジングに、該ハウジングと共に回転自在に取り付けられ、クラッチ部材の内面に形成された一対の対向する溝に受け入れられる。コーナリングのような、分割された各車軸ハーフシャフト間で互いに相違する回転速度が要求される現象では、超過走行状態である速度の速い側の車軸ハーフシャフトがそのクラッチを回転方向に進ませることで、当該車軸ハーフシャフトがパワートレイントルクから分離する。走行箇所がディファレンシャルの超過走行特性を作動させるべく不十分な摩擦の箇所である場合、あるいは直線を走行する際には、トルクが両方の車軸ハーフシャフトに均等に付与される。

このタイプのロッキングディファレンシャルが、一般に意図する目的のために動作する際、いくつかの不都合な点が残存する。より具体的には、各クラッチ部材の相互作用である。従来、相互作用において機械的リミッタがある。しかしながら、これらリミッタは、機械的な移動制限の範囲内における不安定な動作を抑制していない。結果として、あまり好ましくない作用及びノイズの増加が発生する。加えて、ディファレンシャルキャリアからクラッチ部材へのフィードバックが、クロスピンと相互作用する、プレロード（初期荷重）が付与されたクラッチ部材の配置及び力への影響に制限される。

このようにして、ロッキングディファレンシャルの技術分野にて残存する要求は、各クラッチ部材の相互作用の制御を構築すべく開発することであり、これによって、スムーズな作用及びノイズの低減を提供することができる。

本発明は、車両のロッキングディファレンシャルを含むもので、該ロッキングディファレンシャルは、回転自在のハウジングと、該ハウジングに支持されるディファレンシャル機構とを含む。ハウジングは、回転軸線周りを回転自在である。ディファレンシャル機構は、互いに回転軸線に沿う位置関係で軸方向に間隔を置いて配置された一対のクラッチ部材を含む。一対のサイドギヤは、対応する一対の車軸ハーフシャフトに対応して回転軸線周りを回転自在に構成される。一対のクラッチ機構は、作動時対応するクラッチ部材とサイドギヤとの間でトルクを伝達可能にするように構成される。各クラッチ部材は、各クラッチ機構を作動させるために、回転軸線に沿ってハウジング内を軸方向に移動可能である。各クラッチ部材には、互いに内方を向く内面が存在する。各内面は、互いに対向する位置関係に配置された溝をそれぞれ含む。各溝内にクロスピンが受け入れられ、クロスピンは、回転軸線周りを前記ハウジングと共に回転するように該ハウジングに連結される。抵抗付与スプリングが、各クラッチ部材の外周面を覆うように配置され、クロスピンと協働して、各クラッチ部材の相互作用を制御する。

本発明の一態様において、車両が道路の直線路を走行する時などの通常時における、各車軸ハーフシャフト間の非ディファレンシャル動作では、クロスピンと各クラッチ部材との間の線接触が、クロスピンと各クラッチ部材との間のトルク伝達に対してより満足なものとなり、全ての構成部材が共に回転する。しかしながら、一方または他方の車軸ハーフシャフトと対応するサイドギヤとの間においてディファレンシャル動作する場合には、プレロードが付与されたクラッチ機構によって発生する結合力が、クラッチ部材がクロスピンに対して回転方向に進んで回転する現象を引き起こす。この作動は、連動限界によってクロスピンを溝内の中央へ再び位置させて、またクラッチ部材とサイドギヤとの間でトルク伝達が要求される境目にて、クラッチ機構（クラッチ部材）を結合力により回転させることを許容する。各クラッチ部材間でクロスピンと協働する抵抗付与スプリングの採用によって、各クラッチ部材の相互作用の様々な範囲の制御が達成できる。抵抗付与スプリングは、機械的な移動規制の範囲内で、確実に（積極的に）影響を与え、不安定な動作さえも抑制することができる。抵抗付与スプリングは、スムーズな動作及びノイズの軽減を提供する。抵抗付与スプリングは、またディファレンシャルキャリアからディファレンシャルクラッチ部材へのフィードバックを提供する。これが結果的に、動力伝達装置への抵抗の制御となる。

添付の図面に基づいて、次の説明を読んだ後、より理解できると同様に、本発明の他の実施形態を容易に理解することができる。

図１は、本発明の原理に従うディファレンシャルを含む車軸アッセンブリの概略断面図である。 図２は、動力伝達装置の駆動軸、ピニオンギヤ及びリングギヤを想像線で示した、本発明のロッキングディファレンシャルの断面図である。 図３は、クラッチ部材に対するクロスピンの配置を示した、本発明のロッキングディファレンシャルの断面図である。 図４は、本発明のディファレンシャル機構及び抵抗付与スプリングの一端部の分解斜視図である。 図５は、本発明のディファレンシャル機構及び抵抗付与スプリングの側面図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係る抵抗付与スプリングの斜視図である。

図１は、本発明の原理に従うディファレンシャル１０を含む車軸アッセンブリ１１を示している。車軸アッセンブリ１１は、トルクを原動機１５（例えば、エンジン，モータ，あるいは動力源のようなもの）から左右車輪１７Ｌ、１７Ｒに伝達する動力伝達装置１３の一部である。ディファレンシャル１０は、ディファレンシャルハウジング１２（言い換えれば、ディファレンシャルケース）と、該ディファレンシャルハウジング１２内に配置されるディファレンシャル機構３８（ディファレンシャルトルク伝達構造）とを含む。ディファレンシャルハウジング１２は、ギヤ１４（例えば、リングギヤ）を支持しており、該ギヤ１４は、動力伝達装置１３の駆動軸１８により駆動する駆動ギヤ１６に噛み合っている。ディファレンシャル機構３８は、トルクをディファレンシャルハウジング１２から、左右車輪１７Ｌ、１７Ｒのそれぞれに対応する左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達するように構成される。ディファレンシャル１０は車軸ハウジング２１内に収容され、車軸ハウジング１２はディファレンシャル１０を保護して、車軸ハウジング２１内で動作する部品を潤滑するための潤滑油（例えば、オイル）を含む。ディファレンシャルハウジング１２は、回転軸線２３周りを車軸ハウジング２１に対して回転自在に取り付けられる。一実施形態において、ベアリングがディファレンシャルハウジング１２と車軸ハウジング２１との間に備えられ、ディファレンシャルハウジング１２が回転軸線２３周りを車軸ハウジング２１に対して自由に回転自在になるように構成される。二分割された左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒは、回転軸線２３に沿って同軸上に配置される。

一実施形態では、車軸アッセンブリ１１は、オフロード車のような全地形万能車（オールテラインビークル）、軽実用車（ライトユティリティビークル）または他のタイプの車両のような車両に搭載されている。車軸アッセンブリ１１のディファレンシャル１０は、個々の車輪スピンを抑制するように、また、泥路、湿潤路、悪路及び凍結路のような様々な路面に対して高摩擦性能を供給するように構成されている。使用時、回転軸線２３周りのディファレンシャルハウジング１２の回転は、ディファレンシャルハウジング１２に支持されるリングギヤ１４に噛み合う駆動ギヤ１６により供給される。ディファレンシャル機構３８は、左右クラッチ（例えば、ディスク状クラッチ）を含み、該左右クラッチは、回転トルクをディファレンシャルハウジング１２から左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達するように構成され、それによって、左右車輪１７Ｌ、１７Ｒが回転駆動する。車両が直線的に走行しているとき、左右クラッチの両方が作動して、ディファレンシャルハウジング１２からのトルクが左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに均等に伝達される。車両が右方に旋回するとき、右クラッチが作動して、左クラッチは非作動となる。この状態では、ディファレンシャル機構３８は、左車軸ハーフシャフト３０Ｌが右車軸ハーフシャフト３０Ｒより速い回転速度で車輪を自由回転させるようにしながら、右車軸ハーフシャフト３０Ｒの回転駆動を継続する。一方、車両が左方に旋回するとき、左クラッチが作動して、右クラッチは非作動となる。この状態では、ディファレンシャル機構３８は、右車軸ハーフシャフト３０Ｒが左車軸ハーフシャフト３０Ｌより速い回転速度で車輪を自由回転させるようにしながら、左車軸ハーフシャフト３０Ｌの回転駆動を継続する。

ディファレンシャルハウジング１２は、ディファレンシャルキャリア、リングギヤキャリア、キャリア、ディファレンシャルケーシングまたは類似した名称で言及されてもよいことを理解すべきである。また同様に、車軸ハウジング２１は、キャリアハウジング、サービスハウジングまたは類似した名称で言及されてもよいことを理解すべきである。

図２及び図３を参照して、ディファレンシャルハウジング１２は、主ボディ２０とキャップ２２とからなり、キャップ２２は、主ボディ２０に、互いの環状フランジ部位２４Ａ、２４Ｂを一致させて固定具２６または他の適宜の固定機構によって固定して取り付けられている。リングギヤ１４は、固定具２６によって一致させたフランジ部２４Ａ、２４Ｂに取り付けられている。当業者であれば、ハウジング１２が従来の関連技術から周知の一般的構造にて構成され、本発明は主ボディ及びキャップによって構成されるハウジングに限定されるものではないことを、この開示を踏まえて理解できるであろう。同様に、ハウジング１２は、従来の関連技術から周知の一般的駆動機構によって駆動され、本発明はリングギヤ、ピニオンギヤ及び駆動軸により駆動されるハウジングに限定されるものでなはい。

主ボディ２０にはハブ２８が形成され、該ハブ２８は左車軸ハーフシャフト３０Ｌを支持して（例えば、回転ベアリングによって）、左車軸ハーフシャフト３０Ｌのハウジング１２に対する回転軸線２３周りの回転を許容している。同様に、キャップ２２にはハブ２８と反対側にハブ３４が形成され、該ハブ３４は右車軸ハーフシャフト３０Ｒを支持して（例えば、回転ベアリングによって）、右車軸ハーフシャフト３０Ｒのハウジング１２に対する回転軸線２３周りの回転を許容している。ケース（ハウジング）１２の主ボディ２０及びキャップ２２が協働してキャビティ３６を形成する。ディファレンシャル機構３８は、ハウジング１２によって形成されたキャビティ３６内に支持される。

ディファレンシャル機構３８は、図４の分解斜視図に示されている。ディファレンシャル機構３８は、互いに軸方向に間隔を設けて配置された左右クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを含む。これらクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２と共に回転自在に支持されている。左右サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒはそれぞれ、左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒの対応する一方と共に回転するように動作可能に適用される。この目的を達成するために、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒは、それぞれ内周面に複数のスプライン４６が形成され、該スプライン４６が、対応する車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに形成された対応するスプラインに嵌合する。左右クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと、これらに対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間で動作可能に配置される。作動時、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の回転軸線２３周りの相対回転を規制または抑制するために、トルクをクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒからそれぞれに対応する各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒに伝達するように構成されている。サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒは、その外面に複数のスプライン４２を含む。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、複数の摩擦ディスク５４を含み、該各摩擦ディスク５４は、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒの外周にスプライン結合されて共に回転可能となる。同様に、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、その内周面に形成された複数のスプライン５６を含む。一連のプレート５８は、外周スプラインを備え、該外周スプラインが、左右のクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内周面５６に設けたスプラインに噛み合っている。各プレート５８は、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒに支持される各摩擦ディスク５４と軸方向に沿って交互に配置される。各プレート５８及び各摩擦ディスク５４によりクラッチ群５９を形成する。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２内を軸方向に移動可能で、各プレート５８及び各摩擦ディスク５４（すなわち、クラッチ群５９）を互いに軸方向に圧縮させることによって、各クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを係合／作動することができる。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが作動すると、トルクは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒからクラッチ群５９を経由してサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及びそれに対応する左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達される。両クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが完全に作動すると、ハウジング１２、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及び左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒが全て回転軸線２３の周りを互いに一致して回転する。本発明によって理解すべきロッキングディファレンシャル１０の代表的な一実施形態では、複数の付勢部材（図示略）が採用され、該各付勢部材はクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとの間に配置され、対向するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに形成された凹部（図示略）内に受け入れられ、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを互いに離す方向に付勢して、クラッチ群５９を負荷状態にする。

図３を参照すると、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒには、内方に向く内面６２（すなわち、インボード側）が形成されており、該内面６２はクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとの間に支持されるクロスシャフトまたはピン６６側に面している。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、またピン６６から離れる方向で外方を向く外面６３（すなわち、アウトボード側）を含む。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内面６２は、互いに対向して、互いに軸方向に沿う空間を介して配置されている。クラッチ部材４０の各内面６２には、互いに対応する位置に形成された溝６４を含む。クロスピン６６が各溝６４内に配置され、回転軸線２３周りをハウジング１２と共に回転可能に接続されている。クロスピン６６は、略円筒状に形成され、その一端部に径方向に延びる開口部６８を有している。クロスピン６６の他端部は、ハウジング１２によって形成された対応する径方向に沿う空間内に収容され、開口部６８は、クロスピン６６をハウジング１２にピン固定するためのものであり、これによって、クロスピン６６がハウジング１２に対してその軸方向に沿ってスライドするのを抑制することができる。各溝６４は、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内面６２にそれぞれ形成される。各溝６４は、中間位置６７側に向かう傾斜面６５によって形成される。中間位置６７は、溝６４の最も深い位置である。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、回転軸線２３周りをクロスピン６６に対して、クロスピン６６が傾斜面６５に噛み合っている（例えば、乗っている）作動位置と、クロスピン６６が傾斜面６５からオフセットして中間位置６７と同一直線上に位置する非作動位置との間の限られた範囲で回転することができる。各溝６４は、回転軸線２３の両側に位置する二つの溝部６４ａ、６４ｂを含む。各溝部６４ａ、６４ｂは、中間位置６７によって互いに区画された前側傾斜部６５Ｆと後側傾斜部６５Ｒとを含む。通常の走行状態で前進する際には、クロスピン６６が前側傾斜面６５Ｆに係合して、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを軸方向外側に向かって力を付与することで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させる。一方、通常の走行状態で後進する際には、クロスピン６６が後側傾斜面６５Ｒに係合して、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを軸方向外側に向かって力を付与することで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させる。

図４及び図５を参照すると、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、第１スプリング８８を含み、該第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのアウトボード側に配置され、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒにプレロード（初期荷重）を付与するためにクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外面に接触される。第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを、クロスピン６６に対抗するように（接触させるように）インボード側に付勢する。第１スプリング８８は、所定の付勢力を有する波状スプリングを含む。第１ワッシャー９０は、各クラッチ機構４８、５０の第１スプリング８８のアウトボード側に配置されている。各第１ワッシャー９０は、環状凹部９２を有する。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒにプレロードを付与するために第１ワッシャー９０の環状凹部９２に配置される第２スプリング９４を含む。第２スプリング９４は、各第１スプリング８８の付勢力よりも小さい所定の付勢力を有する波状スプリングを含む。第２ワッシャー９６は、第２スプリング９４のインボード側に対向するように配置されている。スプリング８８、９４は、クラッチ部材４０クロスピン６６との接触を維持するために、クラッチ部材４０にプレロードを付与すべく並列に配置されていることを理解すべきである。他の実施形態として、波状スプリング以外のスプリング（例えば、コイルスプリング、リーフスプリング（板バネ）等）を第１及び／または第２スプリングに採用することができる。

クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２内を軸方向に移動自在であり、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるべく各クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒそれぞれのクラッチ群５９を軸方向に圧縮するものである。傾斜面６５とクロスピン６６との間の接触による押圧が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに対して軸方向外方に向かって付与されて、クラッチ群５９が圧縮するときに、クラッチ作用が発生する。この作動力は、クラッチ群５９を通じて伝達される実質的なトルクの大きさを許容すべく十分に大きいものである。一実施形態では、作動力は、各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒそれぞれに対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを基本的にロックすべくクラッチ群に対して十分に大きく、その結果、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及びそれに対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが回転軸線２３周りを一致して回転する。

クロスピン６６が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの一つの溝６４の中間位置に配置されるとき、対応するクラッチ群５９は、対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒによって軸方向に沿って圧縮されず、それによって作動しない。クラッチ群５９が対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒによって作動しないとき、プレロード（初期荷重）だけがクラッチ群５９に作用する。この非作動状態では、クラッチ板及び摩擦ディスクは、車輪のオーバスピード状態の間、互いに相対的に回転する。このように、車輪のオーバスピード状態では、オーバスピードの車輪に対応する非作動のクラッチ群が、対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及び対応する車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒが、対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに対して相対回転することを許容する。

通常の直線を走行する状態では、クロスピン６６は、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるべく傾斜面６５に係合して、その結果、クラッチ群５９が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の相対回転を抑制する。これにより、駆動トルクが、ディファレンシャルハウジング１２及びクロスピン６６からクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、クラッチ群及びサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒを経て、車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒ及び車輪１７Ｌ、１７Ｒに伝達される。従って、両方のクラッチ群が作動すると、ディファレンシャルハウジング１２、クロスピン６６、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ、車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒ及び車輪１７Ｌ、１７Ｒが回転軸線２３周りを一致して回転する。オーバスピード状態の間（例えば、旋回中）、オーバスピード状態の車輪に対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、クロスピン６６が傾斜面６５と非係合となり中間位置６７に配置されて、対応するクラッチ群５９が非作動となるように、クロスピン６６と相対回転する。クラッチ群５９が作動しないと、プレロードだけが、対応するクラッチ群５９に作用するようになる。プレロードによる圧縮力は、停止状態のクラッチが、オーバスピードである一方の速い車輪に対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、クロスピン６６及びディファレンシャルハウジング１２の回転差を調整するために、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとそれに対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の相対回転を許容すべく十分に低く設定されている。凹凸係止部１００は、回転軸線２３周りのクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ間の限定範囲のみの相対回転を許容すべくクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのインボード側の間に形成される。係止部１００は、オーバスピード状態中、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが、その対応する中間位置６７がクロスピン６６を過ぎるように超過して相対回転しないようにするものである。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが、オーバスピード状態中、超過して相対回転した場合には、クロスピン６６が中間位置６７の反対側の傾斜面６５Ｌ、６５Ｒに係合して、停止状態のクラッチが不用意に作動する。係止部１００は、これを防止することにより、旋回中に、オーバスピードである車輪がクラッチ機構４２Ｌ、４２Ｒから干渉されることなく、オーバスピード状態を維持できるようにしている。

図５に示すように、ディファレンシャル機構３８が組立状態で示されている。一実施形態として、第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の接触を常時維持するためにクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに外側からのみプレロードを付与している。このように、第１スプリング８８は、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒに対応するクラッチ群に直接的にプレロードを付与していない。その代わり、クラッチ群へのプレロードは、第２スプリング９４だけによって付与される。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの径方向外側へのスプリング８８の「ばね接点」のオフセットによって、スプリング８８によって付与されるプレロードは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒだけに作用して、そしてクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の接触を維持して、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが付加的な力を受けないので、より高い「ばね」力を適用することができる。一方、過度な抵抗がクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の軸周りの限定された範囲の相対回転を阻んで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒの作動を妨げることになるほど、スプリング８８によって付与されるこの接触（付勢力）を増加させないようにすることも必要であることを理解すべきである。例えば、第１スプリング８８によって付与されるプレロードにより、通常の前進または後進の走行状態時に、クロスピン６６が傾斜面６５を上って、クラッチ機構４２Ｌ、４２Ｒを作動させるのを妨げることがないようにすべきである。

第２スプリング９４によって付与されるプレロードは、通常の走行状態中、ディファレンシャルハウジング１２及びそれに支持されるクロスピン６６が回転軸線２３周りを回転したとき、クロスピン６６が傾斜面６５を上って、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるために、クラッチ群が回転軸線２３周りのクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの回転動作に対して十分な規制（抵抗）を付与するように十分な大きさであるべきである。また、第２スプリング９４によって付与されるプレロードは、オーバスピードの車輪の状態に至ったとき、車輪１７Ｌ、１７Ｒが地面／路面に対して滑り／横滑りするような大きさであってはならない。一実施形態では、各クラッチ群へ作用するクラッチへのプレロードは、旋回中外側の車輪に対応する代表的な車輪のスリップトルク値より小さいプレロードのトルク値をクラッチ群に伝達するようになっている。この代表的な車輪のスリップトルク値（すなわち、地面に対して車輪をスリップすべく必要なトルク）は、車両の総重量、及び低い摩擦状態に対応すべく、選択された地面と車輪との間の摩擦係数に依存する。

上述したように、回転軸線２３周りの限定範囲の相対回転が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ間、及びクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間で許容される。相対回転の範囲は、係止部１００によって限定され、オーバスピード状態が発生するとき、クロスピン６６と対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとを相対回転させるために各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ間に対して許容される。例えば、左車輪１７Ｌがオーバスピード状態に至ると、クラッチ部材４０Ｌが、クロスピン６６及びクラッチ部材４０Ｒに対して、クロスピン６６が対応するクラッチ部材４０Ｌの傾斜面６５に係合する第１回転位置からクロスピン６６がクラッチ部材４０Ｌの中間位置６７に配置される第２回転位置に、相対的に回転することができる。第１回転位置のクラッチ部材４０Ｌにより、クラッチ機構４２Ｌが作動して、第２回転位置のクラッチ部材４０Ｌにより、クラッチ機構４２Ｌは非作動となる。係止部１００により許容される相対回転の範囲は、クラッチ部材４０Ｌの、クロスピン６６及びクラッチ部材４０Ｒに対する第１回転位置と第２回転位置との間の回転移動距離に対応する回転角度となる。同様に、右車輪１７Ｒがオーバスピード状態に至ると、クラッチ部材４０Ｒが、クロスピン６６及びクラッチ部材４０Ｌに対して、クロスピン６６が対応するクラッチ部材４０Ｒの傾斜面６５に係合する第１回転位置からクロスピン６６がクラッチ部材４０Ｒの中間位置６７に配置される第２回転位置に、相対的に回転することができる。第１回転位置のクラッチ部材４０Ｒにより、クラッチ機構４２Ｒが作動して、第２回転位置のクラッチ部材４０Ｒにより、クラッチ機構４２Ｒは非作動となる。係止部１００により許容される相対回転の範囲は、クラッチ部材４０Ｒの、クロスピン６６及びクラッチ部材４０Ｌに対する第１回転位置と第２回転位置との間の回転移動距離に対応する回転角度となる。

ディファレンシャルは、第１回転位置と第２回転位置との間のクラッチ部材４０Ｒ、４０Ｌの相対移動に抵抗する摩擦抵抗（摩擦力）の大きさを制限／制御する構造を含む。摩擦抵抗は、オーバスピード状態において移動を許容するのに十分小さいものである。このように、摩擦抵抗は、各クラッチ部材を第１回転位置と第２回転位置との間での相対移動を規制するに十分に大きいものではない。しかしながら、摩擦抵抗は、スムーズな動作及び軽減されたノイズを提供するために、係止部１００によって設定された機械的な相対移動の限定範囲内における不安定な動作を抑制するに十分な大きさである。一実施形態として、摩擦抵抗を付与する構造は、クロスピン６６に対して回転自在に固定されて、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの両方に係合し、クロスピン６６に対するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのいずれか一方の回転を許容する限定的な摩擦力を発生させる。一実施形態として、摩擦抵抗を付与する構造は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに付勢力を作用させるスプリングを含む。一実施形態として、摩擦抵抗を発生させる構造は、スリーブ（スプリングスリーブ）または円筒状クランプであり、スリーブまたは円筒状クランプは、クロスピン６６に対する回転を規制するように支持され、クロスピン６６に対する回転軸線２３周りのクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの相対回転に抗する（抵抗を付与する）ためにクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外周面の周りをクランプ（把持）するものである。一実施形態では、スリーブ／クランプは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外周に付勢力を付与する弾性的性質を有する構造を含む。一実施形態では、スリーブ／クランプは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外周に取り付けられ、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのインボード側の間の接合部を横断／掛け渡すようにしている。

一実施形態では、摩擦抵抗を付与する構造は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外周面を覆うように配置され（図１及び図４）、クロスピン６６と協働する抵抗付与スプリング７０を含む。図４に示されるように、抵抗付与スプリング７０は、略円環状（例えば、円筒状）に形成される。抵抗付与スプリング７０は、一端部から周方向内側に延びる第１スロット８０を有し、周方向に延びる第１アーム部７８を含む。抵抗付与スプリング７０は、第１アーム部７８と反対側に位置する第２アーム部８２を含む。第２アーム部８２は、周方向に延び、一端部から周方向内側に延びる第１スロット８４を有する。抵抗付与スプリング７０は、径方向に延び、これを貫通する中央開口部８６を有し、そして、中央開口部８６にクロスピン６６の一端部が受け入れられる。抵抗付与スプリング７０は、金属材料等のバネ材料で構成される。

図５に示されるように、抵抗付与スプリング７０は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを覆う（接触するように囲む）ように組み込まれる。クロスピン６６の一端部が、抵抗付与スプリング７０に中央開口部８６を通過した後、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ間に延びるように配置される。抵抗付与スプリング７０は、このスプリング７０が他のディファレンシャル機構３８に複数の接触ポイント、本実施形態では３箇所の接触ポイントが接触するように、クロスピン６６及び各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外周面に接地（接触）している。ロッキングディファレンシャル１０の各クラッチ部材４０間にスプリング結合を適用することによって、各クラッチ部材４０Ｒ、４０Ｌの相互作用の制御を達成することができる。抵抗付与スプリング７０は、機械的な移動制限（相対回転の制限）の範囲内で不安定な動作を抑制する。これは、スムーズな動作及びノイズの軽減を提供する。抵抗付与スプリング７０は、またディファレンシャルキャリアからディファレンシャルクラッチ部材４０へのフィードバックを提供する。これにより、結果的に、動力伝達装置への抵抗の制御を提供する。

図６を参照すると、本発明の他の実施形態に係る抵抗付与スプリング７０が示されている。抵抗付与スプリング７０と類似した相当部分は、１００を足した符号で示されている。この実施形態では、抵抗付与スプリング１７０は、略環状に形成される。抵抗付与スプリング１７０は、一端部から周方向内側に延びる第１スロット１８０を有し、周方向に延びる第１アーム部１７８を含む。第１アーム部１７８は、また他端部から周方向内側に、互いに軸方向に間隔を開けて延びる一対の第２スロット１８１を有する。抵抗付与スプリング１７０は、第１アーム部１７８と反対側に位置する第２アーム部１８２を含む。第２アーム部１８２は、一端部から周方向内側に延びる第１スロット１８４を有して、周方向に延びている。第２アーム部１８２は、また他端部から周方向内側に、互いに軸方向に間隔を開けて延びる一対の第２スロット１８５を有する。抵抗付与スプリング１７０は、第１アーム部１７８と第２アーム部１８２との間を周方向に延びるブリッジ部１８７を有する。ブリッジ部１８７は、これを貫通して、径方向に延びる中央開口部１８６を有し、該中央開口部１８６にクロスピン６６の一端部が受け入れられる。ブリッジ部１８７は、第１アーム部１７８及び第２アーム部１８２の軸方向に沿う幅より狭い軸方向に沿う幅を有する。抵抗付与スプリング１７０は、金属材料等のバネ材料で構成される。抵抗付与スプリング１７０の組込状態及び動作は、抵抗付与スプリング７０と同様である。

本発明が前述に詳しく記載されており、本発明の多くの態様の様々な変形や改善が明細書を熟読して理解した当業者にとって明白になることであろう。全ての変形や改善が、付加されたクレームの範囲内である限り、本発明に含まれることを意図している。

Claims (28)

1. 車両のディファレンシャルは、
   回転軸線周りを回転自在のハウジングと、
   前記回転軸線に沿って配置される一対のクラッチ部材を有し、前記ハウジングに支持されるディファレンシャル機構と、
   対応する一対の車軸ハーフシャフトと共に回転可能である一対のサイドギヤと、
   作動時、前記クラッチ部材と対応する前記サイドギヤとの間でトルクを伝達可能な一対のクラッチ機構と、を備え、
   前記各クラッチ機構を作動させるために、前記クラッチ部材は、前記ハウジング内を軸方向に沿って移動可能、または回転可能であり、
   前記各クラッチ部材は、内方に向く内面をそれぞれ有し、該各内面には、互いに対向する位置関係に配置された溝を含み、クロスピンが前記溝に配置され、前記ハウジングに回転軸線周りを共に回転するように連結され、
   さらに、前記各クラッチ部材の相互作用を制御するために、前記各クラッチ部材の外周面を覆うように配置されて、前記クロスピンと協働する抵抗付与スプリングを備えていることを特徴とするディファレンシャル。
2. 前記抵抗付与スプリングは、前記クロスピンの一端部を受け入れるための径方向に延びる中央開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
3. 前記抵抗付与スプリングは、一端部から周方向内側に延びる第１スロットを有し、周方向に延びる第１アーム部を含むことを特徴とする請求項２に記載のディファレンシャル。
4. 前記抵抗付与スプリングは、前記第１アーム部と反対側に位置する第２アーム部を含むことを特徴とする請求項３に記載のディファレンシャル。
5. 前記第２アーム部は周方向に延び、一端部から周方向内側に延びる第１スロットを有することを特徴とする請求項４に記載のディファレンシャル。
6. 前記第１アーム部は、他端部から周方向内側に、互いに軸方向に間隔を開けて延びる一対の第２スロットを有することを特徴とする請求項５に記載のディファレンシャル。
7. 前記第２アーム部は、他端部から周方向内側に、互いに軸方向に間隔を開けて延びる一対の第２スロットを有することを特徴とする請求項６に記載のディファレンシャル。
8. 前記抵抗付与スプリングは、前記第１アーム部と前記第２アーム部との間に周方向に延びるブリッジ部を有することを特徴とする請求項７に記載のディファレンシャル。
9. 前記ブリッジ部は、前記クロスピンの一端部を受け入れるための径方向に延びる前記中央開口部を有することを特徴とする請求項８に記載のディファレンシャル。
10. 前記ブリッジ部は、前記第１アーム部及び前記第２アーム部の軸方向に沿う幅より狭い軸方向に沿う幅を有することを特徴とする請求項９に記載のディファレンシャル。
11. 前記抵抗付与スプリングは、バネ材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
12. 前記抵抗付与スプリングは、各クラッチ部材間の相対回転に抵抗を付与すべく摩擦を発生させるために、各クラッチ部材の周方向に沿って把持するスプリングスリーブを含むことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
13. 前記スプリングスリーブは、前記クロスピンと前記スプリングスリーブとの間の回転軸線周りの相対回転を規制すべく前記クロスピンに支持され、前記スプリングスリーブは、前記一方のクラッチ部材を把持する第１部位と、前記他方のクラッチ部材を把持する第２部位とを含むことを特徴とする請求項１２に記載のディファレンシャル。
14. 前記各クラッチ部材は、回転軸線周りを限定的な相対回転範囲内で互いに相対回転するように回転自在であり、
    前記各クラッチ部材は、該各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲を形成するための係止部を含み、
    前記抵抗付与スプリングは、前記各クラッチ部材間の限定的な相対回転範囲内でその相対回転に抗する摩擦抵抗を付与することを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
15. 前記各クラッチ部材の溝は、中間位置に向かう傾斜面を含み、
    前記各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲は、前記クロスピンが前記傾斜面に接触するクラッチ作動位置と、前記クロスピンが前記中間位置に配置されるクラッチ非作動位置との間の回転移動距離に相当することを特徴とする請求項１４に記載のディファレンシャル。
16. 請求項１のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、
    前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
17. 請求項１のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。
18. 車両のディファレンシャルは、
    回転軸線周りを回転自在のハウジングと、
    前記回転軸線に沿って配置される一対のクラッチ部材を有し、前記ハウジングに支持されるディファレンシャル機構と、
    対応する一対の車軸ハーフシャフトと共に回転可能である一対のサイドギヤと、
    作動時、前記クラッチ部材と対応する前記サイドギヤとの間でトルクを伝達可能な一対のクラッチ機構と、を備え、
    前記各クラッチ機構を作動させるために、前記クラッチ部材は、前記ハウジング内を軸方向に沿って移動可能、または回転可能であり、
    前記各クラッチ部材は、内方に向く内面をそれぞれ有し、該各内面には、互いに対向する位置関係に配置された溝を含み、クロスピンが前記溝に配置され、前記ハウジングに回転軸線周りを共に回転するように連結され、
    さらに、前記各クラッチ部材間の回転軸線周りの相対回転に抗するべく各クラッチ部材の外周面に圧縮力を付与する摩擦付与構造を備えることを特徴とするディファレンシャル。
19. 前記摩擦付与構造は、前記クロスピンに支持され、各クラッチ部材間を横断して、各クラッチ部材間で相互作用することを特徴とする請求項１８に記載のディファレンシャル。
20. 前記摩擦付与構造は、前記各クラッチ部材の外周面に沿って延びるスプリングスリーブを含むことを特徴とする請求項１８に記載のディファレンシャル。
21. 前記各クラッチ部材は、回転軸線周りを限定的な相対回転範囲内で互いに相対回転するように回転自在であり、
    前記各クラッチ部材は、該各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲を形成するための係止部を含み、
    前記摩擦付与構造は、前記各クラッチ部材間の限定的な相対回転範囲内でその相対回転に抗する摩擦抵抗を付与して、
    前記各クラッチ部材の溝は、中間位置に向かう傾斜面を含み、
    前記各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲は、前記クロスピンが前記傾斜面に接触するクラッチ作動位置と、前記クロスピンが前記中間位置に配置されるクラッチ非作動位置との間の回転移動距離に相当することを特徴とする請求項１８に記載のディファレンシャル。
22. 請求項１８のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、
    前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
23. 請求項１８のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。
24. 車両のディファレンシャルは、
    回転軸線周りを回転自在のハウジングと、
    前記回転軸線に沿って配置される一対のクラッチ部材を有し、前記ハウジングに支持されるディファレンシャル機構と、
    対応する一対の車軸ハーフシャフトと共に回転可能である一対のサイドギヤと、
    作動時、前記クラッチ部材と対応する前記サイドギヤとの間でトルクを伝達可能な一対のクラッチ機構と、を備え、
    前記各クラッチ機構を作動させるために、前記クラッチ部材は、前記ハウジング内を軸方向に沿って移動可能、または回転可能であり、
    前記各クラッチ部材は、内方に向く内面をそれぞれ有し、該各内面には、互いに対向する位置関係に配置された溝を含み、クロスピンが前記溝に配置され、前記ハウジングに回転軸線周りを共に回転するように連結され、
    さらに、前記各クラッチ部材の外周面に沿って配置され、前記各クラッチ部材間の回転軸線周りの相対回転に抗するべく各クラッチ部材の外周面に係合される摩擦スリーブを備え、
    前記各クラッチ部材は、回転軸線周りを限定的な相対回転範囲内で互いに相対回転するように回転自在であり、
    前記各クラッチ部材は、該各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲を形成するための係止部を含み、
    前記摩擦スリーブは、前記各クラッチ部材間の限定的な相対回転範囲内でその相対回転に抗する摩擦抵抗を付与して、
    前記各クラッチ部材の溝は、中間位置に向かう傾斜面を含み、
    前記各クラッチ部材間で許容される限定的な相対回転範囲は、前記クロスピンが前記傾斜面に接触するクラッチ作動位置と、前記クロスピンが前記中間位置に配置されるクラッチ非作動位置との間の回転移動距離に相当することを特徴とするディファレンシャル。
25. 前記摩擦スリーブは、前記クロスピンに支持され、各クラッチ部材間を横断して、各クラッチ部材間で相互作用することを特徴とする請求項２４に記載のディファレンシャル。
26. 前記摩擦スリーブは、前記クロスピンを受け入れる開口部と、前記クロスピンの軸方向両側にある、各クランプ部材を把持する把持部とが形成されることを特徴とする請求項２４に記載のディファレンシャル。
27. 請求項２４のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、
    前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
28. 請求項２４のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。

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