JP2517900B2 - 差動制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，入力軸からのトルクを分割して２個の出力
軸に与える差動機構に関し，特にその差動制限装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来より,LSD（Limited Slip Differential）と呼ば
れるものが提案されており，かかるLSDでは，エンジン
から伝達されるデフケーストルクをTd,構造上決定され
る値（この値は一定）をαとすると，出力軸間の回転速
度差の大小にかかわらず，速い方の出力軸に（Td/2）−
α，遅い方の出力軸に（Td/2）＋αのトルクが伝達され
るようになつている。

また，両出力軸と一体に回転する多板デイスク間にシ
リコンオイルなどを充填し，このシリコンオイルの剪断
力が両軸間の回転速度差に応じて増加することを利用し
て，両軸間の回転速度差に応じた制限トルク（上記のα
に相当）を与えるフアーガソンタイプの差動制限装置も
提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら，前者のもの（LSD）では，両軸間に回
転速度差が少しでも存在すると，差動制限機能を発揮す
るため，自動車にこれを装備した場合，運転フイーリン
グの悪化や操縦安定性の悪化を招くという問題点があ
る。

また，後者のもの（フアーガソンタイプのもの）で
は，その構造上，多板デイスクを使用しなければなら
ず，これにより，僅かな回転差で大きなトルクを出すた
めにはクラツチ板の径を大きく，またクラツチ板の枚数
を増さなければならず，大型化する不具合を有してい
る。

さらには，内部に熱がこもりやすく，これにより粘度
の低下を招き伝達トルクが低下する不具合を有してい
る。

本発明は，このような問題点を解決しようとするもの
で，構造の簡素化をはかりながら，熱放散の良い差動制
限装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的のため，本発明の差動制御装置は駆動力を入
力軸より入力し２個の出力軸に分配する差動機構におい
て、上記入力軸と上記２個の出力軸の３者のうちいずれ
か２つの軸の間に介装されたクラッチ機構と、上記２つ
の軸のいずれか一方の軸とクラッチケーシングとの間に
介装され上記一方の軸と上記クラッチケーシングとの回
転速度差に応じた差動制限トルクを発生する粘性クラッ
チと、上記２つの軸のいずれか他方の軸と上記クラッチ
ケーシングとの間に介装され上記他方の軸と上記クラッ
チケーシングとの回転速度差に応じて上記クラッチ機構
を係合させるカム手段と、を備えたことを特徴とする差
動制限装置を要旨とするものである。

〔作用〕

上記構成により,2つの軸間に回転速度差が生じると，
粘性クラツチにより，回転速度差に応じた制限トルクが
発生し，この制限トルクがカム手段を介してクラツチ機
構に作用し,2つの軸の接合が行われる方向に作動され
る。

〔実施例〕

以下に本考案の一実施例を第１図〜第３図を基に説明
する。本考案の一実施例は前輪および後輪を同一エンジ
ンで駆動する４輪駆動車において，エンジントルクを前
輪側と後輪側とに分割する差動機構（センタデフ）に適
用した場合である。

第１図に示すごとく，クランク軸が車幅方向に延在し
て横置きに配設されたエンジン１に動力伝達係を構成す
る変速機２が連結され，変速機２の出力軸に固着された
ドライブギヤ（または４速カウンタギヤ）３は差動機構
６（以下，この差動機構を「センタデフ６」という）の
リングギヤ７に噛合している。出力軸４は後輪駆動用の
軸（以下「後輪出力軸」という）で，出力軸５は前輪駆
動用の軸（以下「前輪出力軸」という）である。

そして，リングギヤ７と一体のデフケース８付きのピ
ニオン9,10は，サイドギヤ11,12と噛合しており，サイ
ドギヤ11は後輪出力軸４と連結されるとともに，サイド
ギヤ12は前輪出力軸５と連結されている。

差動制限装置13はデフケース８と後輪出力軸４との間
に介装され，センタデフ６の第１図右側に位置され，他
方の側へ後輪出力軸４と前輪出力軸５とが同軸的に延在
している。

前輪出力軸５には，ギヤ38が取り付けられており，こ
のギヤ38は前輪用差動機構40（以下，「前輪用デフ40」
という）のリングギヤ39に噛合している。これにより前
輪出力軸５からのトルクは，前輪用デフト40で分割され
左右の前輪軸41,42へ伝達されて，前輪43,44を回転駆動
する。

また，後輪出力軸４はベベルギヤ機構45を介してトラ
ンスフア46付きプロペラ軸47に連結されており，このプ
ロペラ軸47のベベルギヤ47aが後輪用差動機構49（以
下，「後輪用デフ49」という）のリングギヤ48に噛合し
ている。これにより後輪出力軸４からのトルクは，後輪
用デフ49で分割され左右の後輪軸50,51へ伝達されて，
後輪52,53を回転駆動する。

上記差動制限装置13は，デフケース８と後輪出力軸４
との回転速度差によつて駆動されこの回転速度差に応じ
て液体の粘性によつて制限トルクを発生する粘性クラツ
チ14と，この粘性クラツチ14によつて生じる制限トルク
をカム手段16を介して受けることによりデフケース８側
と後輪出力軸４側との結合度を調整して上記回転速度差
を抑制するクラツチ機構18とをそなえて構成されてい
る。

次にこれら，粘性クラツチ14,カム手段16,クラツチ機
構18について説明する。

第２図に示すように，デフケース８にボルト締めされ
たリングギヤ７には，円筒状のケース15がスプライン嵌
合しており，このケース15内部に粘性クラツチ14,カム
手段16,クラツチ機構18が設けられている。

粘性クラツチ14は後輪出力軸４に嵌合したクラツチケ
ーシング20,21の外周に嵌合した環状クラツチケーシン
グ24を有し，クラツチケーシング20,21と環状クラツチ
ケーシング24とで形成される油室26内にはシリコンオイ
ルが充填され，さらに油室26内には後輪出力軸４にスプ
ライン係合する複数（ここでは２枚）の環状の粘性クラ
ツチプレート28,28と上記環状クラツチケーシング24の
内周部にスプライン係合する環状の粘性クラツチプレー
ト30とが交互に層状に配設されている。32はストツパ,3
4,35はオイルシールである。

カム手段16は，環状クラツチケーシング24の外周側と
ケース15の内周側との間に配設され，環状クラツチケー
シング24の外周にスプライン係合した環状のくさび部材
61と，ケース15内周にスプライン係合する環状のプレツ
シヤプレート67と，環状のカバープレート69とくさび部
材61とプレツシヤプレート67との間に挾持されるカム63
と，くさび部材61とカバープレート69との間に挾持され
るカム65と，から構成されている。第３図に示されるよ
うにくさび部材61の両側面にはそれぞれ複数のくさび状
の凹部71,71,…が形成され，またプレツシヤプレート67
のくさび部材61側の側面にも複数のくさび状の凹部73,7
3,…が，さらにカバープレート69のくさび部材61側の側
面にも複数のくさび状の凹部75,75,…が形成されてい
る。カム63は円筒形状に形成されて，くさび部材61の凹
部71とプレツシヤプレート67の凹部73との間に挾持され
るとともに，カム65も同様に円筒形状を有して，くさび
部材61の凹部71とカバープレート69の凹部75との間に挾
持されている。カバープレート69はストツパ72によつて
後輪出力軸４の軸方向への移動が拘束されている。

クラツチ機構18は，ケース15の内周側に形成され，ス
リーブ73と，複数（ここでは２枚）のクラツチプレツシ
ヤプレート75,75と，複数（ここでは２枚）の環状クラ
ツチプレート77,77とから形成され，上記スリーブ73は
内線を後輪出力軸４にスプライン係合し，外線外周には
環状クラツチプレート77,77をスプライン係合してい
る。また，クラツチプレツシヤプレート75,75はケース1
5内周にスプライン係合している。

以上の構造による作動を以下に説明する。

エンジン１からの駆動トルクはセンタデフ６によつて
後輪出力軸４及び前輪出力軸５に分配される一方，後輪
出力軸４の回転速度は後輪出力軸４に連結されたスリー
ブ73,粘性クラツチプレート28,28に伝えられ，またセン
タデフ６に入力された回転速度はデフケース８からケー
ス15に伝達される。

このため,4輪駆動走行中に前輪43,44と後輪52,53とが
同一の回転速度で回転しているときには，後輪出力軸４
とデフケース８とは同一の回転速度で回転する。

ところが，後輪52,53がスリツプを起こして，後輪出
力軸４の回転速度がデフケース８に連結したケース15よ
り速くなつた場合には，ケース15の回転はケース15に係
合したプレツシヤプレート67,カバープレート69からカ
ム63,65及びくさび部材61を介して環状クラツチケーシ
ング24に伝えられ，さらに環状クラツチケーシング24の
内周に係合した粘性クラツチプレート30に伝えられる。
一方，後輪出力軸４の回転速度は粘性クラツチプレート
28に伝達されるために，粘性クラツチプレート28,30に
は回転速度差を生じ，粘性クラツチ14の油室26内に充満
されたシリコンオイルによつて上記クラツチプレート28
とクラツチプレート30との回転速度差に応じた粘性抵抗
が発生し，回転速度差を制限する制限トルクが作用す
る。これにより，後輪出力軸４の回転速度が減速される
方向に，また環状クラツチケーシング24は増速される方
向（第３図矢印Ａで示す方向）に力が作用する。環状ク
ラツチケーシング24が増速されると，くさび部材61も増
速され，くさび部材61とプレツシヤプレート67及びカバ
ープレート69との間に回転速度差を生じ，カム63によつ
てくさび部材61とプレツシヤプレート67とは第３図矢印
B,Bで示す方向に力を受け互いに押し広げられる方向に
移動するとともに，カム65によつても同様にくさび部材
61とカバープレート69とは第３図C,Cで示す方向に力を
受け，押し広げられる方向に移動する。

ここで，カバープレート69はストツパ72によつて第２
図中右方向への移動が拘束されるために，プレツシヤプ
レート67が第２図中左方向へ移動し，環状クラツチプレ
ート77,77とクラツチプレート75,75との係合力が発生
し，後輪出力軸４側とケース15側とが結合状態になる。
このように後輪出力４側とケース15側とに回転速度差が
生じると，この差に応じた結合度で，クラツチ機構18が
接状態となるために，該回転速度差が抑制されるように
なつて，その結果前輪出力軸５側へもトルクが伝達され
る。これにより後輪52,53が空転した場合でも前輪43,44
を回転駆動できる。

また，逆に前輪43,44がスリツプを起こし前輪出力軸
５の回転速度がデフケース８に連結したケース15より速
くなつた場合には，逆にくさび部材61は粘性クラツチ14
において粘性抵抗によつて発生した回転速度差を制限す
る制限トルクによつて減速される方向（第３図矢印Ａ′
で示す方向）に力が作用し，くさび部材61の回転速度と
プレツシヤプレート67及びカバープレート69との間に回
転速度差を生じる。これにより既に説明したのと同様に
カム63,65によつてプレツシヤプレート67,カバープレー
ト69は押し広げられ，プレツシヤプレート67が第２図中
左方向へ移動し，環状クラツチプレート77,77とクラツ
チプレート75,75との係合力が発生し，クラツチ機構18
が接状態になる。このため回転速度差に応じた結合度
で，クラツチ機構18が接状態になつて該回転速度差が抑
制されるようになつて，その結果後輪出力軸４側へもト
ルクが伝達される。これにより前輪43,44が空転した場
合でも，後輪52,53を回転駆動できる。

上記したように，本装置においては，粘性クラツチ14
によつて発生した制限トルクが変更手段16を作動させて
カム63,65の作用によつてクラツチ機構18の接合作用を
引き起こし，上記制限トルクが増幅されて回転速度差が
制限される。

このために，回転速度差の制限トルクは容量の小さい
粘性クラツチ14によつてのみ発生されるために，発熱量
が少なく，温度上昇がしにくい効果を奏する。

また，クラツチ機構18の接合状態を容量の小さな粘性
クラツチ14で発生する制限トルクによつて制御するとと
もに，粘性クラツチ14をクラツチ機構18及び変換手段16
の内径側に配設されるためにコンパクトな構造になる効
果を奏する。さらに，回転速度差に応じてクラツチ機構
18によるトルク伝達量が自動制御されているので，運転
フイーリングや操縦安定性の悪化を招くことがない。

なお，上記実施例では，差動制限装置13をセンタデフ
６の入力軸と後輪出力軸４との間に設けているが，入力
軸と前輪出力軸５又は前輪出力軸５と後輪出力軸４との
間に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように，本発明の差動機構の差動制限装
置によれば，入力軸より入力し２個の出力軸に分配する
差動機構において，上記入力軸と上記出力軸のうちいず
れか２つの軸の間に生じる回転速度差に応じて粘性抵抗
によつて制限トルクを発生する粘性クラツチを設けると
ともに，同粘性クラツチによつて発生された制限トルク
を変換手段によつて上記２つの軸間に介装されて同２つ
の軸を接合するクラツチ機構の接合力に変換するという
簡素な構成で，上記回転速度差に応じて上記クラツチ機
構による伝達トルク量を自動的に制御できるので，運転
フイーリングや操縦安定性の悪化などを招くことがな
く，前輪が空転した場合は後輪を、後輪が空転したとき
は前輪を直ちに回転駆動できる。しかもフアーガソンタ
イプのように極めて多くのクラツチ板を使用しなくて
も，十分にその機能を発揮することができるので，構造
のコンパクト化やコスト化にも寄与しうる利点がある。

さらに，回転速度差の制限トルクを容量の小さい粘性
クラツチによつてのみ発生させるために，差動制限装置
全体から発生される発熱量が小さく，温度上昇がしにく
いためシリコンオイルの劣化が少なく長期間初期の制限
トルクを維持することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を装備した車両の動力系を示す概略構成
図，第２図は本発明の一実施例を示す断面説明図，第３
図は第２図のＤ−Ｄ断面を示す説明である。 １……エンジン,2……変速機， ３……ドライブギヤ,4……後輪出力軸， ５……前輪出力軸,6……センタデフ， ７……リングギヤ,8……デフケース， 9,10……ピニオン,11,12……サイドギヤ， 13……差動制限装置,14……粘性クラツチ， 15……ケース,16……カム手段， 18……クラツチ機構， 20,21……クラツチケーシング， 24……環状クラツチケーシング， 26……油室， 28,30……粘性クラツチプレート， 40……前輪用デフ,41,42……前輪軸， 43,44……前輪,45……ベベルギヤ機構， 46……トランスフア,47……プロペラ軸， 47a……ベベルギヤ,48……リングギヤ， 49……後輪用デフ,50,51……後輪軸， 52,53……後輪,61……くさび部材， 63,65……カム， 67……プレツシヤプレート， 69……カバープレート， 73……スリーブ， 75……クラツチプレツシヤプレート， 77……環状クラツチプレート

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動力を入力軸より入力し２個の出力軸に
   分配する差動機構において、上記入力軸と上記２個の出
   力軸の３者のうちいずれか２つの軸の間に介装されたク
   ラッチ機構と、上記２つの軸のいずれか一方の軸とクラ
   ッチケーシングとの間に介装され上記一方の軸と上記ク
   ラッチケーシングとの回転速度差に応じた差動制限トル
   クを発生する粘性クラッチと、上記２つの軸のいずれか
   他方の軸と上記クラッチケーシングとの間に介装され上
   記他方の軸と上記クラッチケーシングとの回転速度差に
   応じて上記クラッチ機構を係合させるカム手段と、を備
   えたことを特徴とする差動制限装置。