JP2631870B2 - 差動装置 - Google Patents

差動装置

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JP2631870B2
JP2631870B2 JP20064988A JP20064988A JP2631870B2 JP 2631870 B2 JP2631870 B2 JP 2631870B2 JP 20064988 A JP20064988 A JP 20064988A JP 20064988 A JP20064988 A JP 20064988A JP 2631870 B2 JP2631870 B2 JP 2631870B2
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総美 尾山
丈雄 井上
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Fuji Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、特にフルタイム式4輪駆動車のセンターデ
フ装置に使用されるウォームとウォームホィールを組合
せた型式の差動装置に関し、詳しくは、前後輪トルク配
分を常に不等配分化するものに関する。
【従来の技術】
一部に、差動装置は両輪の差動を許容する機能を備え
るが、片輪が空転してトルク伝達不能になることを防ぐ
ため、差動制限機能も備えている。そこで、かかる差動
制限付差動装置としてウォームとウォームホィール型式
のものが提案されている。 従来、上記差動装置に関しては、例えばUSP4191071号
公報の先行技術がある。ここで、第1のウォームとウォ
ームホイールを組合わせ、ウォーム相互を平歯車のギヤ
で連結するように構成し、直進時に両輪が同一方向に等
速回転する場合は一体化、旋回時に両輪が相互に等量逆
転する場合の差動を許容し、片輪の空転は非可逆的フリ
クションにより差動制限すべく作動することが示されて
いる。 また、デフケース内にウォームとウォームホィールと
により構成された差動部を配置した構成が実開昭61−12
3250号公報に示されている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記第1の先行技術のものにあっては、ウ
ォームとウォームホイールのリード角が2つの出力側で
等しく設定されているため、差動中を除いて2つの出力
側のトルク配分が等分になる。このため、左右の後輪の
差動装置に使用する場合は適するが、4輪駆動車のセン
ターデフ装置として前後輪荷重配分が不等配分の場合に
は適しない。従って、上記センターデフ装置用としては
差動装置においてトルク配分を不等配分化構成する必要
がある。 本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、ウォームとウォームホィール型式にお
いて出力トルク配分を容易に不等配分化することが可能
な差動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の差動装置は、一方
の出力軸と一体的な第1のウォームホイールにデフケー
スで支持された第1のウォームを噛合わせ、他方の出力
軸と一体的な第2のウォームホイールに上記デフケース
で支持された第2のウォームを噛合わせ、上記第1,第2
のウォーム相互を旋回走行時の差動のみ許容するよう
に、上記第1,第2のウォームにそれぞれ配設された各連
結ギヤに連結された差動装置において、上記第1のウォ
ームと上記第1のウォームホイールのリード角に対し、
上記第2のウォームと上記第2のウォームホイールのリ
ード角を不等角に定めたものである。
【作用】
上記構成に基づき、ウォーム,ウォームホイールおよ
びウォーム相互を拘束する連結ギヤにより差動制限機能
を備えて差動を行うようになり、2つの出力側の第1,第
2のウォームと第1,第2のウォームホイールのリード角
が不等角で歯面摩擦力が異なることで、これに基づき直
進走行時にも2つの出力トルクが不等配分して伝達され
る。
【実 施 例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第1図と第2図において、符号1は有底筒状のデフケ
ースであり、このデフケース1の開口側にカバー2を被
着して密封され、デフケース1の外側に入力ギヤ3が一
体的に取付けられる。符号4F,4Rはセンターデフ装置に
適用した場合の前輪側と後輪側の出力軸であり、これら
の各出力軸4F,4Rには第1のウォームホイール5F,第2の
ウォームホィール5Rが一体形成され、第1のウォームホ
イール5F,第2のウォームホィール5Rがデフケース1の
内部で近接して同軸上に配置されている。 また、第1のウォーム6Fとその両端の連結ギヤ7F,7′
Fを回転軸8Fに一体結合した第1のウォームユニット9
F,同様に第2のウォーム6Rとその両端の連結ギヤ7R,7′
Rを回転軸8Rに一体結合した第2のウォームユニット9R
が例えば3組設けられる。一方、デフケース1の内部の
3ケ所には軸受体10がボルト11で一体的に取付けられて
おり、軸受体10で各回転軸8F,8Rを回転自在に支持した
状態で3組の第1のウォームユニット9F,第2のウォー
ムユニット9Rが第1のウォームホイール5F,第2のウォ
ームホィール5Rの周囲に三角形に配置されて、第1のウ
ォーム6Fと第1のウォームホィール5F,第2のウォーム6
Rと第2のウォームホイール5Rとがそれぞれ噛合い構成
される。そして、一方の連結ギヤ7F,7′Fと他方の連結
ギヤ7R,7′Rが互に噛合って、回転方向を拘束するよう
に構成される。 ここで、車輪側の第1のウォームホイール5F,第2の
ウォームホィール5Rから第1のウォーム6F,第2のウォ
ーム6Rへの回転は可能であるが、逆の場合は大きいフリ
クションが非可逆的に生じるようになっている。 一方、上記構成において第1のウォーム6Fと第1のウ
ォームホイール5Fのリード角αF,第2のウォーム6Rと第
2のウォームホイール5Rのリード角のαRは不等角に設
定される。例えば、αF<αRの関係に設定されて、差
動中に回転差を生じ、直進走行時にもトルクを不等配分
するようになっている。 次いで、かかる構成の差動装置の作用について述べ
る。 先ず、エンジン側の動力が入力ギヤ3を介してデフケ
ース1に入力し、更に軸受体10,第1のウォーム6F,第2
のウォーム6R,第1のウォームホイール5F,第2のウォー
ムホィール5R側に伝達し、このとき第1のウォーム6F,
第2のウォーム6Rの歯面で第1のウォームホイール5F,
第2のウォームホィール5Rの歯面を押圧することで、こ
の反力により第1のウォーム6F,第2のウォーム6Rが公
転しながら自転しようとする。ここで、第1のウォーム
6F,第2のウォーム6Rの回転は連結ギヤ7F,7′Fと7R,
7′Rとの噛合いにより逆方向のみ回転可能に拘束され
ているため、直進時には相対的な動きは無くて第1のウ
ォーム6F,第2のウォーム6Rと第1のウォームホイール5
F,第2のウォームホィール5Rおよび連結ギヤ7F,7′Fと
7R,7′Rとが噛合いロックして一体化し、前輪側出力軸
4F,後輪側出力軸4Rを同一方向に等速回転する。 一方、かかる直進時に第1のウォーム6F,第2のウォ
ーム6Rのトルクは等しく釣合っており、第1のウォーム
ホイール5F,第2のウォーム5Rとのリード角αF,αRが
等角の場合は、入力トルクTDがTD/2に等分に配分され
て前輪側出力軸4F,後輪側出力軸4Rに出力する。しかる
に、リード角αF,αRが不等角のため第1のウォームホ
イール5F,第2のウォームホィール5Rの歯面摩擦力が異
なり、これに基づき出力トルクが前輪側出力軸4F,後輪
側出力軸4Rに不等配分して伝達される。 これを、第3図の略図を用いて式で示すと次のように
なる。 先ず、入力トルクTDと前輪側出力トルクTF,後輪側
出力トルクTRの関係は以下のようになる。 但、 r1:ウォームホィールの(ピッチ円)/2 r2:ウォームの(ピッチ円)/2 ρ:摩擦角 TD=TF+TR 第1のウォーム6F,第2のウォーム6Rの前輪側入力ト
ルクTWF,後輪側入力トルクTWRは釣合っているので、 TWF=TWR=TW になり、前輪側出力トルクTF,後輪側出力トルクTRは
次式で示される。 TR=TW・[1/r2]・[1/tan(90−αR+ρ)]・r1 TF=TW・[1/r2]・[1/tan(90−αF+ρ)]・r1 上記2式でTWを消去すると、 TR/TF=tan(90−αF+ρ)/tan(90−ρR+ρ)=
K TR=K・TF になる。従って、次式が成立する。 TD=K・TF+TF=TF(1+K) TF=[1/(1+K)]・TD TR=[K/(1+K)]・TD ここで、例えばαF=30゜,αR=45゜,ρ=6゜と
すると、 TF=0.3547TD,TR=0.6452TDになる。これにより、前
輪側出力軸4Fの前輪と後輪側出力軸4Rの後輪は同一方向
に等速回転し、後輪寄りにトルク配分した4輪駆動で直
進走行することになる。 次いで、旋回走行時に例えば後輪側出力軸4Rの後輪が
減速すると、第2のウォームホイール5Rと第2のウォー
ム6Rの歯面に相対的動きを生じ、第2のウォーム6Rと連
結ギヤ7R,7′Rを逆方向に回転する。この連結ギヤ7R,
7′Rの回転は連結ギヤ7F,7′Fを介して第1のウォー
ム6Fに伝えられ、第1のウォームホイール5F,前輪側出
力軸4Fの前輪を正方向により早く回転させることにな
り、こうして差動が行われるのである。 一方、この差動中のトルク配分を上述と同様に式で示
すと、次のようになる。 先ず、前輪回転数nF,後輪回転数nRがnR<nFの場合に
ついて述べる。 TD=TF+TR ここで、TDのトルクを受けながらデフケースを固定
し、後輪側からTRを入力したときの前輪側の反力TFを
示すと、 TF =[1/tan(αR+ρ)・tan(90−αF+ρ)]・TR =K′・TR が成立する。従って、以下のようになる。 TR=[K′/(1+K′)]・TD TF=[1/(1+K′)]・TD αF,αR,ρを上述の値にすると、 TR=0.265TD,TF=0.735TDになる。 また、nR>nFの場合について述べると、 TR=[1/tan(αF+ρ)・tan(90−αR+ρ)]・
TF =K″・TF TF=[1/(1+K″)]・TD, TR=[K″/(1+K″)]・TD αF,αR,ρを上述の値にすると、 TF=0.4729TD,TR=0.5271TDになる。差動中の回転関
係について述べると、次式が成立する。 nF=2πr1・nR・tanαR・(1/2πr2)・2πr2・tan(90−αF)・(1/2πr1) =tanαR・tan(90−αF)・nR =K・nR これにより、前後輪の回転差を吸収するように差動
し、トルク配分した4輪駆動で旋回走行する。 更に、例えば前輪が滑り易い状態で一方向に空転する
ような場合は、その空転に伴う回転が連結ギヤ7F,7′F
から7R,7′Rに伝わる。しかし、連結ギヤ7Rの第2のウ
ォーム6Rから第2のウォームホイール5Rの方向には大き
いフリクションが非可逆的に発生し、これにより差動が
制限される。 なお、本発明はウォームとウォームホイールを組合わ
せた種々のタイプの差動装置にも適用し得るのは勿論で
ある。
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、 ウォームとウォームホイールを組合わせた差動制限可
能な差動装置において、直進走行時にも出力トルクを不
等配分する構成であるから、4輪駆動のセンターデフ装
置への適用が有利になる。 ウォームとウォームホイールのリード角によりトルク
不等配分化するので、構造が簡単であり、配分状態を任
意に設計できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の差動装置の実施例を一部切欠いて示す
平面図、 第2図は第1図のII−II断面図、 第3図は作用を説明する略図である。 1……デフケース、4F,4R……出力軸、5F,5R……ウォー
ムホイール、6F,6R……ウォーム、7F,7R……連結ギヤ、
αF,αR……リード角。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方の出力軸と一体的な第1のウォームホ
    イールにデフケースで支持された第1のウォームを噛合
    わせ、他方の出力軸と一体的な第2のウォームホイール
    に上記デフケースで支持された第2のウォームを噛合わ
    せ、上記第1,第2のウォーム相互を旋回走行時の差動の
    み許容するように、上記第1,第2のウォームにそれぞれ
    配設された各連結ギヤに連結された差動装置において、 上記第1のウォームと上記第1のウォームホイールのリ
    ード角に対し、上記第2のウォームと上記第2のウォー
    ムホイールのリード角を不等角に定めた差動装置。
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