JP3742309B2 - リミテッドスリップディファレンシャルギア - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リミテッドスリップディファレンシャルギアに係り、特に本来有する差動制限機能と、差動機能をロックしてエンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する差動ロック状態を簡単な操作で選択できるリミテッドスリップディファレンシャルギアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リミテッドスリップディファレンシャルギア（以下ＬＳＤと略す）として、例えば特開昭62-062040号公報がある。このＬＳＤは、図５、図６に示すように、エンジン側から前進方向の回転駆動力が伝達されると、差動制限の利きが開始されるが、駆動輪側から回転駆動力が伝達された場合には差動制限が利かないタイプのもので、エンジンからの駆動力により回転するディファレンシャルケース１と、駆動輪の車軸１０，１１の軸方向に移動可能に前記ケース１内に互いに対向して収容された一対のプレッシャーリング２，３と、前記一対のプレッシャーリング２，３に挟持され、前記ケース１と一体に回転するピニオンシャフト（十字形状に形成されている）４と、前記シャフト４の先端部に回転自在に取り付けられたピニオンギア５と、前記ピニオンギア５を両側から挟むように配置され、それぞれ前記ピニオンギア５に噛み合って前記車軸に駆動力を伝達する一対のサイドギア６，７と、前記ケース１と前記各サイドギア６，７の間に設けられ、前記プレッシャーリング２，３の前記車軸方向外方への移動により圧着されて両サイドギア６，７の差動を制限する多板摩擦クラッチ８，９とを有していて、前記プレッシャーリング２，３をそれぞれ車軸外方へ移動させて両者の隙間を広げ、前記多板摩擦クラッチ８，９をそれぞれ圧着させるるために、前記ピニオンシャフト４の軸横断面を略Ｄ字形状に形成するとともに、前記プレッシャーリング２，３には、前記ピニオンシャフト４の軸部と係合するカム面を形成する切欠き部２ａ，３ａが対称に形成された（両切欠き部が合わさって略三角形の形状に形成される）カム分力機構が設けられている。なお、前記多板摩擦クラッチは、サイドギアの軸部に形成された軸方向に延びる凹溝に係合する軸方向移動可能に嵌合する複数のクラッチ板（内爪）と、ケース１の内周面に形成された軸方向に延びる凹溝に係合する複数のクラッチ板（外爪）とを交互に配置した構成となっている。
【０００３】
このカム分力機構により、ＬＳＤは前進方向の回転駆動力が伝達されると、ケース１と一体に回転するピニオンシャフト４により前記一対のプレッシャーリング２，３が押し広げられて差動制限の利きが開始され、前進走行時にエンジンブレーキを動作させた際に駆動輪側から回転駆動力が伝達された場合には、前記一対のプレッシャーリング２，３が押し広げられず、差動制限が利かず、通常の差動機能が動作することになる。もちろん、前記カム分力機構のカム面を上記の略三角形の形状ではなく菱形に形成すれば、前進・後進時にも差動制限が働くことになる。
【０００４】
なお、ケース１にリングギア１２が固定され、このリングギア１２にエンジンの回転が伝達されるピニオンギア１３が噛み合っている。また、リングギア１２およびピニオンギア１３を含んでケース１は不図示の外ケース内に収納されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、通常、駆動車輪間には、車両旋回時の左右のタイヤの回転差を吸収し、スムーズな旋回が可能となるように、ディファレンシャルギアが装着されている。
【０００６】
ディファレンシャルギアの働きにより、スムーズな旋回が可能となるが、タイヤのグリップ力が低い、低μ路面（雨道、雪道、未舗装路面等）や、片輪が路面から完全に浮き上がる悪路等を走行すると、駆動力が路面との抵抗が低いタイヤ側に逃げてしまい、駆動ロスが発生し、安全かつ安定した走行ができなくなる。場合によっては走行不能に陥ることもある。
【０００７】
そこで、駆動力を確実に路面に伝えるため、上述したＬＳＤが提供され、低μ路面、悪路での走破性を向上させていた。
【０００８】
このようなＬＳＤは、ラリー等のモータスポーツにおいて、舗装路、未舗装路、雪道等を走行するのに適したものである。
【０００９】
しかしながら、舗装路、未舗装路、雪道等の走行と、スピードを出す必要はないが山中、河川、ぬかるみ等のように本来自動車が通るための道とは言えないような悪路においては、ＬＳＤを装着した車両でも走行不能となることもある。
【００１０】
そこで、本出願に係る発明は、ＬＳＤの機能を発揮させた走行を可能とすると共に、悪路においても走行でき、あらゆる路面でも状況に合わせた走破性、操縦安定性を簡単に得ることができるリミテドスリップディファレンシャルギアを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を実現するリミテッドスリップディファレンシャルギアは、エンジンからの駆動力により回転するディファレンシャルケースと、前記ケースを内部に回転可能に配置したディファレンシャルキャリアと、前記ケースと一体的に回転すると共に駆動輪の車軸方向に移動可能に前記ケース内に互いに対向して収容された一対のプレッシャーリングと、前記一対のプレッシャーリングに挟持された十字形状のピニオンシャフトに夫々回転自在に取り付けられたピニオンギアと、前記ピニオンギアを両側から挟むように配置され、それぞれ前記ピニオンギアに噛合して前記駆動輪の車軸に駆動力を伝達する一対のサイドギアと、前記ケースの側壁面と前記サイドギアの間に設けられ、前記プレッシャーリングの車軸方向外方への移動により圧着されて前記両サイドギアの差動を制限する多板クラッチと、前記プレッシャーリングおよび前記ピニオンシャフトに形成され、前記一対のプレッシャーリングを互いに離れる前記車軸方向外方に移動させるカム分力機構と、前記ケースに対して前記サイドギアを結合状態と非結合状態に切替え可能とする切替え機構と、前記切替え機構を前記ディファレンシャルキャリアの外側から操作する操作機構と、前記ディファレンシャルキャリアの内周部に螺合され、前記ディファレンシャルケースを該ディファレンシャルキャリアに対しベアリングを介して回転自在に支持する外側が凹部に窪んだロックナットと、を有するリミットスリップディファレンシャルギアにおいて、前記切替え機構は、前記ディファレンシャルケースに設けられた前記車軸用軸受け部に対して軸方向移動可能且つ軸周りに回転不能に係合し、軸方向内側への移動により前記サイドギアと回転不能に結合すると共に軸方向外側への移動により該サイドギアとの結合が解除される前記車軸に対して回転自在に外装されたスリーブと、前記ロックナットに対して軸方向移動自在且つ軸回り方向回転不能に係合し、前記スリーブに外装されて該スリーブと軸方向に一体的に移動し、かつ該スリーブの回転を許容する外周面にカム溝が形成されたカム筒と、前記カム筒に対して回転自在に外装され、該カム筒のカム溝に係合するカムピンを備え、内端部側が前記ロックナットの外側凹部内に入り込む作動筒と、を有し、前記操作機構により前記作動筒を正逆方向に回転操作することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１、図２、図３、図４は本発明の実施の形態を示す。
【００１３】
本実施の形態は、図５に示す従来のＬＳＤに改良を加え、ＬＳＤが機能する作動制限動作状態と、差動機能自体をロックするディファレンシャルロック状態とを切替可能としたものである。
【００１４】
本実施の形態では、一対のサイドギア６と７のうち、一方のサイドギア６とケース１とを固定状態とすることにより、ディファレンシャルロック状態を作り出すようにしている。すなわち、エンジン（不図示）の駆動力はピニオンギア１３とリングギア１２を介してケース１に伝達され、さらにケース１とサイドギア６とが直結状態にあるので、サイドギア６に固定の車軸１０もケース１と直結状態となる。
また、サイドギア６とピニオンシャフト４とは共にケース１に固定された状態にあるので、サイドギア６とピニオンシャフト４とは一体に回転し、他方のサイドギア７も一体に回転することとなり、差動機能が動作せず、左右の車軸１０、１１に夫々取り付けられたタイヤは、路面の状態に関係なくケース１からの駆動力で回転することになる。
【００１５】
図１はＬＳＤが機能する作動制限動作状態と、差動機能自体をロックするディファレンシャルロック状態とを切替可能とする切替機構を含むＬＳＤの一部切り欠き断面図を示す。図２は差動制限動作状態、図３はディファレンシャルロック状態を示す断面図である。
【００１６】
図１、図２及び図３において、ディファレンシャルケース１は外ケースであるディファレンシャルキャリア２０内に回転可能に装着されており、一方の車軸１０を軸支するディファレンシャルケース１の軸受け部１ａは、その外周部をディファレンシャルテーパ−ベアリング２１を介してディファレンシャルキャリア２０に回転可能に軸支されている。
【００１７】
本実施の形態では、ケース１の一方の軸受け部１ａの軸受け穴の内周面に軸方向に延びるケーススプライン１ｂを周方向に形成している。
【００１８】
また、一方のサイドギア６において、車軸１０が固定される軸穴を段付き形状とし、小径穴部６ｂに車軸１０を固定し、外側の大径穴部６ｃの内周に前記スプライン１ｂと同様のサイドギアスプライン６ａを形成している。
【００１９】
一方の軸受け部１ａには、外周部に形成されたスリーブスプライン２２ａがケーススプライン１ｂと噛み合って軸方向に移動可能で、軸回りにはケース１と一体に回転するスリーブ２２が装着されており、このスリーブ２２内に一方の車軸１０が回転可能に装着されている。
【００２０】
したがって、スリーブ２２を一方の軸受け部１ａ内に留めておき、先端部がサイドギアスプライン６ａと噛み合わない図２の状態（図１のＡ部を示す）では、サイドギア１０とケース１とは非結合状態となっているので、本ディファレンシャルギアの特性であるリミテッドスリップディファレンシャル機能が動作することになる。
【００２１】
また、スリーブ２２を図２に示す状態から、一方のサイドギア６に向かって移動させ、スリーブ２２のスリーブスプライン２２ａがサイドギア６のサイドギアスプライン６ａに噛み合ってスプライン結合した図３に示す状態（図１のＢ部を示す）では、このスリーブ２２を介してケース１と一方のサイドギア６とが一体に結合されることになる。サイドギア６とケース１とが一体に結合された状態では、上述したように、ディファレンシャルロック状態となる。
【００２２】
スリーブ２２を軸方向に移動させて図２に示すリミテッドスリップディファレンシャル機能状態と、図３に示すディファレンシャルロック状態とを切替えるために、本実施の形態では、図４に示すように、スリーブ２２の外方先端部に外周面にカム溝２３ａを形成したカム筒２３を軸方向移動不能で、且つ軸中心に回転不能に取り付けられている（カム筒２３の外周面に軸方向に形成したスプライン２３ｂが後述のロックナット２９のスプライン２９ｂに係合することにより回転不能としている）。本実施の形態では、スリーブ２２の外周に形成された段付き部にカム筒２３の一端を突き当て、また他端側に装着したワッシャ２７によりカム筒２３の軸方向における移動を規制している。
【００２３】
カム筒２３の外周には、作動筒２８が回転可能に装着され、この作動筒２８にはカム筒２３のカム溝２３ａに係合するカムピン２６が取り付けられている。
【００２４】
したがって、作動筒２８を回転すると、カムピン２６がカム溝２３ａをトレースすることになるが、スプライン２９ｂによってカム筒２３がロックナット２９に対して回転不能に取り付けられているので、カム筒２３がスリーブ２２と一体にケース１に対して軸方向に直進移動する。その際、作動筒２８を反時計方向に回動すると、カム筒２３がサイドギア６方向に移動し、逆に反時計方向に回動するとカム筒２３が軸方向外方に移動することになる。
【００２５】
また、本実施の形態では、テーパーベアリング２１をケース１に押し付けるロックナット２９は、図４に示すように、外側が凹部に窪んだ形状に形成されていて、該凹部内に作動筒２８の内端部側が入り込んでおり、したがってロックナット２９は作動筒２８の一部を覆うように作動筒２８の外周に設けられていて、図４に示すように、ロックナットの内周面に設けた抜け止めリング２９ａとナットの一部分との間に作動筒２８の一部分を挟み込むことにより、ロックナット２９が上記したカム機構と一体化したユニットを構成している。なお、ロックナット２９はディファレンシャルキャリア２０にねじ込まれることにより、上記ユニット化したカム機構をケース１の一端部側に取付けることができるようにしている。
【００２６】
一方、運転席には、操作レバー２４が設けられ、操作レバー２４にはそれぞれケーブル２５ａと２５ｂが取り付けられている。ケーブル２５ａとケーブル２５ｂとはディファレンシャルキャリア２０を油密状態を確保して貫通し、作動筒２８に取り付けた係合軸３０にケーブル２５ａの先端部とケーブル２５ｂの先端部がそれぞれ作動筒２８の外周に掛けられて別々の方向から取り付けられている。
【００２７】
よって、操作レバー２４を実線で示すリミテッドスリップディファレンシャル機能の作動状態位置に回動すると、一方のケーブル２５ａが引き上げられて作動筒２８を時計方向に回転させ、上述のようにカム筒２３が軸方向外方に移動し、スリーブ２２はサイドギア６とのスプライン結合が解除される。
【００２８】
また、操作レバー２４を点線で示す図１のディファレンシャルロック位置に回動すると、他方のケーブル２５ｂが引き上げられて作動筒２８を反時計方向に回転させ、上述のようにカム筒２３がサイドギア６側へ移動し、スリーブ２２はサイドギア６とスプライン結合する。
【００２９】
なお、本実施の形態はサイドギアとケース１との結合を行なうための機構として上記のカム機構を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３０】
本実施の形態によれば、自動車の安定した走行性を確保するのに不可欠であるとされたディファレンシャル機能をロックすることで、エンジンからの駆動力を駆動輪にロスなく伝え、片輪が完全にスリップ状態、浮き上がり状態等の安定した駆動力の伝達ができない極悪の路面状態であっても左右の駆動輪を駆動させることが可能となり、この極悪の路面状態を脱出すれば、リミテッドスリップディファレンシャル機能を動作させるように操作レバー２４を操作することで、通常の悪路においても高い走破性が得られることになる。
【００３２】
また、ＬＳＤの分力機構についても、図５のものに限定されるものではなく、前後進ともにＬＳＤが動作するタイプのものであっても良い。
【００３３】
さらに、前記一対のプレッシャーリングの外周部の対向面にばね等の弾性部材を配置し、ＬＳＤの利き具合を調整できるようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、リミテッドスリップディファレンシャル機能に、任意の操作によりディファレンシャル機能をロック状態とする機能を持たせたので、このリミテッドスリップディファレンシャルギアを装着した車両を走行させながら両機能を切替えできることとなった。そのため、あらゆる路面でも状況に合わせた走破性、操縦安定性を簡単に得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すリミテッドスリップディファレンシャルギアの一部切り欠き断面図。
【図２】図１Ａ部の状態であるＬＳＤ機能動作状態を示す図。
【図３】図１のＢ部の状態であるディファレンシャルロック状態を示す図
【図４】図１のサイドギアとケースとを結合するためのカム機構を示す図。
【図５】従来のリミテッドスリップディファレンシャルギアの断面図。
【図６】図５のリミテッドスリップディファレンシャルギアのサイドギアを含んだ断面図。
【符号の説明】
１ ディファレンシャルケース
２，３ プレッシャーリング
４ ピニオンシャフト
５ ピニオンギア
６，７ サイドギア
８，９ 多板摩擦クラッチ
１０，１１ 車軸
１２ リングギア
１３ ピニオンギア
２０ ディファレンシャルキャリア
２２ スリーブ
２３ カム筒
２４ 操作レバー
２５ａ、２５ｂ ケーブル
２６ 係合ピン
２７ ワッシャ
２８ 作動筒
２９ ロックナット
３０ 係合軸

Claims (1)

1. エンジンからの駆動力により回転するディファレンシャルケースと、前記ケースを内部に回転可能に配置したディファレンシャルキャリアと、前記ケースと一体的に回転すると共に駆動輪の車軸方向に移動可能に前記ケース内に互いに対向して収容された一対のプレッシャーリングと、前記一対のプレッシャーリングに挟持された十字形状のピニオンシャフトに夫々回転自在に取り付けられたピニオンギアと、前記ピニオンギアを両側から挟むように配置され、それぞれ前記ピニオンギアに噛合して前記駆動輪の車軸に駆動力を伝達する一対のサイドギアと、前記ケースの側壁面と前記サイドギアの間に設けられ、前記プレッシャーリングの車軸方向外方への移動により圧着されて前記両サイドギアの差動を制限する多板クラッチと、前記プレッシャーリングおよび前記ピニオンシャフトに形成され、前記一対のプレッシャーリングを互いに離れる前記車軸方向外方に移動させるカム分力機構と、前記ケースに対して前記サイドギアを結合状態と非結合状態に切替え可能とする切替え機構と、前記切替え機構を前記ディファレンシャルキャリアの外側から操作する操作機構と、前記ディファレンシャルキャリアの内周部に螺合され、前記ディファレンシャルケースを該ディファレンシャルキャリアに対しベアリングを介して回転自在に支持する外側が凹部に窪んだロックナットと、を有するリミットスリップディファレンシャルギアにおいて、
   前記切替え機構は、前記ディファレンシャルケースに設けられた前記車軸用軸受け部に対して軸方向移動可能且つ軸周りに回転不能に係合し、軸方向内側への移動により前記サイドギアと回転不能に結合すると共に軸方向外側への移動により該サイドギアとの結合が解除される前記車軸に対して回転自在に外装されたスリーブと、
   前記ロックナットに対して軸方向移動自在且つ軸回り方向回転不能に係合し、前記スリーブに外装されて該スリーブと軸方向に一体的に移動し、かつ該スリーブの回転を許容する外周面にカム溝が形成されたカム筒と、
   前記カム筒に対して回転自在に外装され、該カム筒のカム溝に係合するカムピンを備え、内端部側が前記ロックナットの外側凹部内に入り込む作動筒と、を有し、前記操作機構により前記作動筒を正逆方向に回転操作することを特徴とするリミテッドスリップディファレンシャルギア。

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