JP3647824B2 - 常時インターロック式万能差動伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常時インターロック式万能差動伝動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車は、一般に、前方車軸または後方車軸に搭載された差動装置を用いてパワーを伝達する。こうした自動車はぬかるみ道においてスリップにより正常に走行できないことがある。従って、スリップを解消するために多重車軸駆動式が用いられる。この方式は二輪駆動式自動車で生ずるスリップを回避できるが、不十分な路面保持力によって片側または対角線上の車輪がスリップした場合、自動車は正常に走行できなくなる。そのため、車輪のスリップを克服するために種々の差動装置が提供されている。しかしながら、これらには次のような共通の問題点がある。即ち、差動装置がロックされて、自動車が充分な牽引力を発揮できる場合にはターンできなくなったり、あるいは自動車がターンできる場合には、ぬかるみ道において充分な牽引力を発揮できなくなり、正常に走行できなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車輪のスリップを解決するため、中国特許ZL98100725.2は、自動車がぬかるみ道を走行する場合、車輪のスリップを防止するという解決策を開示している。しかし、自動車が平坦な道路を高速で走行する場合、前輪駆動または後輪駆動のみが使用可能である。中国実用新案登録ZL99208786.4は、車輪間または車軸間の差動動作において生ずる問題を解決した常時インターロック式万能差動伝動装置を開示しているが、中央部分にスリップ制御装置が存在するため、構造が複雑になり、サイズが大きくなる。
【０００４】
本発明の目的は、従来の差動装置における上記問題点を解決するため、簡単な構造で、優れた性能および小型なサイズを有し、組立てが容易な常時インターロック式万能差動伝動装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置は、装置中央部に配置された中央複合差動機であって、外側差動機および内側差動機を含み、内側差動機は外側差動機の中に１本のピンを共用することによって嵌装されている中央複合差動機と、
中央複合差動機の両端にそれぞれ直列接続された２つのサイド差動機であって、各サイド差動機は、中実駆動軸と、中実駆動軸に搭載された中実駆動軸ギアと、中空駆動軸と、中空駆動軸に搭載された中空駆動軸ギアとを有し、２つの中実駆動軸は、２つの中空駆動軸の中に嵌装され、２つのサイド差動機の外側端部からそれぞれ導出されるように、対応した中空駆動軸および中空駆動軸ギアの中を一端で貫通しており、他端は内側中央差動機の遊星ギアおよび該遊星ギアと噛合する２つの駆動軸ギアを経由して相互に接続されており、２つのサイド差動機の２つの中空駆動軸は一方の対角線上にある車輪に連結し、２つの中実駆動軸は他方の対角線上にある車輪に連結しており、外側中央差動機の遊星ギアは、２つのサイド差動機のハウジングに設けられたリングギアと噛合するようにした２つのサイド差動機と、
互いに噛合した動力分配駆動ギアおよび動力分配従動ギアを有する２つの動力分配装置であって、中央複合差動機の両端に直列接続された２つのサイド差動機は、２つの動力分配装置を経由して車輪にそれぞれ連結するようにした２つの動力分配装置とを備える。
【０００６】
本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置は、外側差動機および内側差動機を含み、内側差動機は外側差動機の中に嵌装されている中央複合差動機を搭載し、中央複合差動機は、その両端で２つのサイド差動機とそれぞれ直列接続され、さらに２つの動力分配装置にそれぞれ接続されている。４つの出力駆動軸は、動作中に相互の独立性を制約する。従って、何れか１つの車輪への駆動力を失ったとしても、車輪の駆動条件に応じて４つの差動機を組み合わせることによって、４つの出力駆動軸は、新しい差動機を共同して任意に形成することができ、車輪間、車軸間または対角車輪間の差動動作を実行できる。従って、山地のひどくぬかるみの路面、野外の凸凹の山坂地域など、どのような道路条件であっても車両は正常に走行でき、安全にターンすることができる。さらに、車両が高速道路を高速走行する場合、４つの車輪は同時かつ任意に差動して、パワーの循環がなく、寄生パワーが発生せず、異なる車輪径による影響を受けなくなる。よって、構造が著しく簡素化し、優れた性能が得られ、サイズが低減し、組立性が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
各図に示すように、本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置は、４つの差動装置と２つの動力分配装置とを備える。この２つの動力分配装置は、動力分配駆動ギア９および動力分配従動ギア１０をそれぞれ有する。４つの差動装置は、中央複合差動機１および２つのサイド差動機３を含んでいる。中央複合差動機１は、差動伝動装置の中央部分に配置されており、外側差動機と、外側差動機の中に１本のピン２を共用することによって嵌装された内側差動機とを含んでいる。２つのサイド差動機３は、中央複合差動機１の両端にそれぞれ直列接続される。サイド差動機３は、中実駆動軸ギア７に連結した中実駆動軸４と、中空駆動軸ギア８に連結した中空駆動軸５とを有する。中実駆動軸４は、対応した中空駆動軸ギア８および中空駆動軸５の中を順に貫通して、中空駆動軸５の外側端部から導出され、動力分配駆動ギア９および動力分配従動ギア１０を経由して車輪に連結されている。２つの中空駆動軸５は一方の対角線上にある車輪に連結されており、２つの中実駆動軸４は他方の対角線上にある車輪に連結されている。図４に示す場合、中実駆動軸４の駆動方向は、車輪側減速機において変えられる。２つの中実駆動軸４は、その一端において内側中央差動機の遊星ギアおよび該遊星ギアと噛合する２つの駆動軸ギア６に接続される。内側中央差動機の２つの駆動軸ギア６は、貫通する２つの中実駆動軸４によって２つの中実駆動軸ギア７とそれぞれ一体化されている。外側中央差動機の遊星ギア１８は、２つのサイド差動機３のハウジングに設けられた２つのリングギア１１とそれぞれ噛合している。２つのリングギア１１は、２つのサイド差動機３のハウジングに直接に形成してもよく、あるいは別体に形成した後、ハウジングに固定してもよい。メイン減速機の従動ギア１５は、中央複合差動機１のハウジング１６に固定され、中央複合差動機１および２つのサイド差動機３を同時に回転させている。中央複合差動機１の内側差動機と外側差動機との間には、これらを支持するための摩擦ボール１７やこれと同様なものが設けられる。外側差動機とそのハウジングとの間やサイド差動機３とそのハウジングとの間にも摩擦ボール１７がそれぞれ設けられる。
【０００８】
自動車の同じ側にある２つの車輪、あるいは対角線上にある２つの車輪が同時にスリップした場合、２つのサイド差動機３およびこれらに連結した内側差動機は新しい差動機を形成することができ、スリップしていない別の２つの車輪が互いに差動して、自動車は正常に走行することができる。本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置では、２つのサイド差動機３の２つの中実駆動軸４が内側中央差動機を経由して連結して、２つのサイド差動機３の遊星ギアが内側中央差動機の中空駆動軸ギアと噛合して、外側中央差動機の遊星ギアが、２つのサイド差動機３のハウジングに設けられたリングギア１１と噛合しているため、自動車が正常に差動するとき、車輪間または車軸間の差動動作を実行して、インターロックされる。自動車が凸凹道を走行する際、右前輪が空回りして、路面と接触しなくなると、中実駆動軸によって駆動される左前輪は回転しなくなり、中実駆動軸に連結している内側中央差動機の前方駆動軸ギアが回転しなくなる。一方、内側中央差動機の後方駆動軸ギアおよびこれらに関連した中実駆動軸ギアは回転して、後方中実駆動軸を駆動して、右後輪を回転させる。後方中実駆動軸に連結した右後輪と右前輪とは自動車の同じ側にある。そのため、自動車の片側において、路面と接触する車輪が少なくとも１つは存在するようになり、自動車は正常に走行可能となる。従って、対角線上にある車輪が路面と接触している限り、自動車は正常に走行できる。
【０００９】
自動車がターンする場合、前方車軸と後方車軸との間の差動動作は、直列接続された２つのサイド差動機を同時に差動させる外側中央差動機および内側中央差動機によって実行される。前輪と後輪との間の差動動作および右輪と左輪との間の差動動作は、内側中央差動機およびこれらに直列接続された２つのサイド差動機によって共同して実行される。
【００１０】
動力は、中空駆動軸ギアから中空駆動軸を経由して、動力分配駆動ギアと動力分配従動ギアとの噛合によって出力される。内側中央差動機の２つの駆動軸ギアは、貫通する中実駆動軸によって、隣接した各駆動軸ギアとそれぞれ一体化されており、動力分配駆動ギアと動力分配従動ギアとの噛合によって対角線上にある車輪にトルクが伝達され、あるいは中実駆動軸によってトルクを対角線上にある車輪にトルクが直接に伝達される。
【００１１】
車軸間の差動動作を実行するシーケンスは、中央差動機のピン→外側中央差動機の遊星ギア→２つのサイド差動機のハウジングに設けられたリングギア→内側中央差動機となる。
【００１２】
車輪間または対角車輪間の差動動作を実行するシーケンスは、中央差動機のピン→内側中央差動機の遊星ギア→内側中央差動機の２つの駆動軸ギア→２つのサイド差動機の遊星ギア→２つの中空駆動軸ギア→２つの中空駆動軸→２つの中実駆動軸ギアおよび２つの中実駆動軸となる。
【００１３】
図２と図４に示した動力分配のシーケンスは、両端に直列接続された中空駆動軸ギア→中空駆動軸→動力分配駆動ギア→動力分配従動ギアと、内側中央差動機の駆動軸ギア→両端に直列接続された中実駆動軸ギア→中実駆動軸→動力分配駆動ギア→動力分配従動ギアとなる。
【００１４】
図３に示した動力分配のシーケンスは、両端に直列接続された中空駆動軸ギア→中空駆動軸→動力分配駆動ギア→動力分配従動ギアと、内側中央差動機の駆動軸ギア→両端に直列接続された中実駆動軸ギア→中実駆動軸となる。
【００１５】
本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置は、自動車の中央底部に長手方向に沿って搭載され、自動車の内部に引っ込めることができるため、自動車の底部を平滑にでき、空気抵抗および揚力を低減し、路面隙間を増加できる。よって、自動車は良好な操縦性能および燃料経済効率を有する。特に、従来の差動装置でのスリップ制御装置を除去することで、差動装置の構造がより簡素化され、より好都合となり、その大きさが減少して、自動車の組み立て性および操縦性能を最適化できる。さらに、摩擦ボールを支持用に用いることで、摩擦を減少させ、動力伝達性能を向上している。
【００１６】
本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置は、全輪駆動自動車、トラクター、装甲車、輪式建設機械および輪式建設車輌に適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳説したように、４つの出力駆動軸は、動作中に相互の独立性を制約することから、何れか１つの車輪への駆動力を失ったとしても、車輪の駆動条件に応じて４つの差動機を組み合わせることによって、４つの出力駆動軸は、新しい差動機を共同して任意に形成することができ、車輪間、車軸間または対角車輪間の差動動作を実行できる。従って、山地のひどくぬかるみの路面、野外の凸凹の山坂地域など、どのような道路条件であっても車両は正常に走行でき、安全にターンすることができる。さらに、車両が高速道路を高速走行する場合、４つの車輪は同時かつ任意に差動して、パワーの循環がなく、寄生パワーが発生せず、異なる車輪径による影響を受けなくなる。よって、構造が著しく簡素化し、優れた性能が得られ、サイズが低減し、組立性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る常時インターロック式万能差動伝動装置の断面図である。
【図２】 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、本発明の第１実施形態のトルク出力を示す。
【図３】 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、本発明の第２実施形態のトルク出力を示す。
【図４】 図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、本発明の第３実施形態のトルク出力を示す。
【符号の説明】
１ 中央複合差動機
２ ピン
３ サイド差動機
４ 中実駆動軸
５ 中空駆動軸
６ 駆動軸ギア
７ 中実駆動軸ギア
８ 中空駆動軸ギア
９ 動力分配駆動ギア
１０ 動力分配従動ギア
１１ リングギア
１５ 従動ギア
１６ ハウジング
１７ 摩擦ボール
１８ 遊星ギア

Claims (6)

1. 装置中央部に配置された中央複合差動機であって、外側差動機および内側差動機を含み、内側差動機は外側差動機の中に１本のピンを共用することによって嵌装されている中央複合差動機と、
   中央複合差動機の両端にそれぞれ直列接続された２つのサイド差動機であって、各サイド差動機は、中実駆動軸と、中実駆動軸に搭載された中実駆動軸ギアと、中空駆動軸と、中空駆動軸に搭載された中空駆動軸ギアとを有し、２つの中実駆動軸は、２つの中空駆動軸の中に嵌装され、２つのサイド差動機の外側端部からそれぞれ導出されるように、対応した中空駆動軸および中空駆動軸ギアの中を一端で貫通しており、他端は内側中央差動機の遊星ギアおよび該遊星ギアと噛合する２つの駆動軸ギアを経由して相互に接続されており、２つのサイド差動機の２つの中空駆動軸は一方の対角線上にある車輪に連結し、２つの中実駆動軸は他方の対角線上にある車輪に連結しており、外側中央差動機の遊星ギアは、２つのサイド差動機のハウジングに設けられたリングギアと噛合するようにした２つのサイド差動機と、
   互いに噛合した動力分配駆動ギアおよび動力分配従動ギアを有する２つの動力分配装置であって、中央複合差動機の両端に直列接続された２つのサイド差動機は、２つの動力分配装置を経由して車輪にそれぞれ連結するようにした２つの動力分配装置とを備える常時インターロック式万能差動伝動装置。
2. 内側中央差動機の２つの駆動軸ギアは、２つのサイド差動機の２つの中実駆動軸によって、２つのサイド差動機の２つの中実駆動軸ギアと一体化されている請求項１記載の常時インターロック式万能差動伝動装置。
3. 中実駆動軸および中空駆動軸に搭載された動力分配駆動ギアは、動力分配従動ギアとそれぞれ外側で噛合している請求項２記載の常時インターロック式万能差動伝動装置。
4. 中実駆動軸に搭載された動力分配駆動ギアは、対応した動力分配従動ギアとそれぞれ外側で噛合しており、
   中空駆動軸に搭載された動力分配駆動ギアは、対応した動力分配従動ギアとそれぞれ噛合している請求項２記載の常時インターロック式万能差動伝動装置。
5. 内側中央差動機の２つの駆動軸ギアは、２つの中実駆動軸によって、隣接した駆動軸ギアと一体化されており、
   ２つの中実駆動軸は、動力分配駆動ギアと連結せずに、トルクを車輪へ直接に伝達し、
   ２つの中空駆動軸は、動力分配駆動ギアとそれぞれ連結している請求項１記載の常時インターロック式万能差動伝動装置。
6. 内側中央差動機と外側中央差動機との間、外側中央差動機とそのハウジングとの間、および２つのサイド差動機とそれらのハウジングとの間には、支持用の摩擦ボールがそれぞれ設けられる請求項１〜５のいずれかに記載の常時インターロック式万能差動伝動装置。

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