JP3843483B2

JP3843483B2 - Differential

Info

Publication number: JP3843483B2
Application number: JP11128096A
Authority: JP
Inventors: 和明中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-08
Filing date: 1996-04-08
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2016-04-08
Also published as: JPH09280338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のトルク伝達機構に使用される差動装置に関し、さらに詳しくは、トルク感応形の差動制限機能を備えた差動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンから変速機を経て出力されるトルクを前後四輪に分配することにより、不整地の走破性などを高めた四輪駆動車が広く使用されているが、最近では、前後輪に対するトルクの分配率が回頭性や操縦安定性などに大きい影響することに鑑み、前後輪に対するトルク分配率を車両の走行状態に応じて逐次変更する制御が行われるようになってきている。そのトルク分配率の変更は、前後輪の差動を行うセンターディファレンシャル（中央差動装置）における差動制限を行うことにより、例えば後輪側のトルクの一部を前輪側に伝達することにより実行されている。
【０００３】
そのための装置の一例が、特開平７−１８６７６８号公報に記載されている。この公報に記載された差動装置は、歯車をはす歯歯車とするとともに、その噛み合い面で生じるスラスト力によって摩擦トルクを発生させるよう構成したものである。具体的には、センターディファレンシャルを構成している遊星歯車機構のサンギヤを、該遊星歯車機構に隣接して配置された出力ギヤと一体化させ、その出力ギヤとプラネタリキャリヤとの間、および出力ギヤとをこれに隣接するビスカスカップリングのケーシングとの間にスラストワッシャを配置し、遊星歯車機構でトルク伝達することにより生じるスラスト力によってスラストワッシャを摺動回転させ、ここで生じる摩擦トルクによって差動制限を行うようになっている。また前記ビスカスカップリングは、出力ギヤとプラネタリキャリヤからトルクの伝達される部材との間に設けられており、前記遊星歯車機構で差動回転が生じた場合に、粘性流体のせん断などに伴うトルクが生じ、これによって差動制限を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように差動装置は、一つの入力部材と二つの出力部材とを有し、出力部材の回転数の平均値が入力回転数となるよう作用することによって、出力部材同士の間の差動回転を許容するよう構成されたものであり、従来一般には、上述した遊星歯車機構や、同一軸線上に配置された一対のサイドギヤに対してこれらの間に配置したピニオンによってトルクを伝達するディファレンシャルギヤなどが用いられている。そして差動作用は、その構成要素同士の間の相対回転によって行われるので、その差動制限は、いずれか二つの要素の間に前述したスラストワッシャやビスカスカップリングなどの摩擦部材を設けることにより行われている。
【０００５】
その摩擦部材は、回転によって摩擦力を発生するものであるから、遊星歯車機構などの差動装置と同一軸線上に配列することになる。そのために従来の装置では、差動制限を行うための手段が軸線方向に並んで追加配置されることになるので、少なくとも軸線方向での寸法を大きくせざるを得なくなり、結局は、装置の大型化を招来する不都合があった。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであり、差動制限機能を備え、しかも小型軽量化の容易な差動装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、外歯歯車であるサンギヤと、該サンギヤと同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤと、これらサンギヤとリングギヤとの間に配置されサンギヤとリングギヤとの間でトルクを伝達するピニオンギヤと、そのピニオンギヤを公転および自転可能に保持したプラネタリキャリヤとを備えた差動装置において、前記プラネタリキャリヤにその軸線方向に向けた筒状の収容部が形成され、前記ピニオンギヤがその収容部内に回転自在に収容されるとともに、その歯先面を該収容部の内周面に摺接させた状態で保持されていて、かつ、前記プラネタリキャリヤが、円周方向の荷重により半径方向に移動して前記サンギヤもしくはリングギヤの歯先面に摺接するカム機構を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって請求項１の構成では、差動回転が生じていない場合には、その全体が一体となって回転するために、ピニオンギヤとプラネタリキャリヤとの間の相対動作がなく、摩擦摺動による差動制限力は生じない。これに対していずれか２要素の間で差動回転が生じると、すなわち差動作用を行うと、ピニオンギヤが自転するから、その歯先面がプラネタリキャリヤの収容部の内面に対して摺動し、それに伴って発生する摩擦トルクが差動制限トルクとして作用する。すなわち請求項１の発明では、ピニオンギヤをプラネタリキャリヤの収容部に回転可能に収容したことにより、これら両者の間で生じる摺動が差動制限作用を行い、差動装置を構成している部材に追加する部材を必要とせずに差動制限を行うことができ、差動制限機能のある差動装置を小型化することができる。
【００１０】
さらに請求項１の発明では、差動作用が生じることによってプラネタリキャリヤがサンギヤやリングギヤに対して相対回転し、サンギヤもしくはプラネタリキャリヤに対する摺動が生じ、その摩擦力が差動制限トルクとして作用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図１に示す差動装置は、内歯歯車であるリングギヤ１５と、リングギヤ１５の内側に同心円上に配置された外歯歯車であるサンギヤ１４と、これらのリングギヤ１５およびサンギヤ１４に噛み合わされた複数のピニオンギヤ１３と、これらのピニオンギヤ１３を支持するプラネタリキャリヤ１１とを備えた遊星歯車式のものである。
【００１２】
そのプラネタリキャリヤ１１は、リングギヤ１５の外径とほぼ同じ外径に設定され、かつ、軸穴１２Ａを備えた一対の環状のエンドプレート１２と、一対のエンドプレート１２同士の間に設けられた三つのブロック１１Ａとにより構成されている。これら三つのブロック１１Ａはエンドプレート１２の同一円周上に、ほぼ１２０度の間隔で配置され、エンドプレート１２の側面から軸線方向に突出している。なお、この実施例では、一方のエンドプレート１２と三つのブロック１１Ａとが一体成形されており、他方のエンドプレート１２と三つのブロック１１Ａとがねじ（図示せず）などにより固定される構成となっている。
【００１３】
三つのブロック１１Ａは同一形状に構成されており、その外周にはほぼ同じ曲率に設定された円弧面１１Ｂが別個に形成されている。そして、この円弧面１１Ｂを接続して形成される円の直径は、リングギヤ１５の内径よりも小さく設定されている。また、三つのブロック１１Ａ同士の内側には、外側に向けて湾曲され、かつ、ほぼ同一曲率に設定されたサンギヤ保持面１１Ｃがそれぞれ形成されている。そして、サンギヤ保持面１１Ｃ同士を接続して形成される円の直径は、サンギヤ１４の外径よりも大きく設定されている。
【００１４】
さらに、三つのブロック１１Ａ同士の円周方向の対向部位には、くぼみ状（凹形状）に湾曲され、かつ、ほぼ同一曲率に設定されたピニオンギヤ保持面１１Ｄが別個に形成されている。そして、対向するピニオンギヤ保持面１１Ｄ同士を接続して形成される円の直径は、ピニオンギヤ１３の外径とほぼ等しく設定されている。すなわち互いに対向するピニオンギヤ保持面１１Ｄが、エンドプレート１２の半径方向での内周側と外周側とで切り開かれた筒状のピニオンギヤ収容部を形成している。
【００１５】
上記のように構成された差動装置は、リングギヤ１５の内方にプラネタリキャリヤ１１が回転可能に配置され、サンギヤ保持面１１Ｃ同士の間の空間にサンギヤ１４が配置され、対向するピニオンギヤ保持面１１Ｄ同士の間の空間にピニオンギヤ１３がそれぞれ配置される。
【００１６】
図２は、上記の差動装置の回転要素であるサンギヤ１４、リングギヤ１５、ピニオンギヤ１３ならびにプラネタリキャリヤ１１の相互の組立状態を示しており、サンギヤ１４とリングギヤ１５とが同心円上に配置され、これらのギヤ１４，１５の間にプラネタリキャリヤ１１における前記ブロック１１Ａが軸線方向の一端側から挿入されている。そしてこのブロック１１Ａに形成された収容部すなわちピニオンギヤ保持面１１Ｄによる筒状部分のそれぞれにピニオンギヤ１３が挿入されている。この状態で各ピニオンギヤ１３は、その収容部の切り開き部分から外側に突出し、その突出部分でサンギヤ１４およびリングギヤ１５に噛合している。また各ピニオンギヤ１３は、これを保持しているピニオンギヤ保持面１１Ｄに接触している。
【００１７】
図３は、上記の差動装置をセンターディファレンシャルとして構成した四輪駆動装置のスケルトン図であり、プラネタリキャリヤ１１に入力軸（図示しない変速機の出力軸）１が連結されており、これに対してサンギヤ１４が、一対のスプロケット３Ｂおよびサイレントチェーン３Ａを介して前輪出力軸１２に連結され、さらにリングギヤ１５が後輪出力軸４に連結されている。したがって入力軸１のトルクは、ピニオンギヤ１３を介してサンギヤ１４とリングギヤ１５とに伝達されるが、ピニオンギヤ１３とサンギヤ１４およびリングギヤ１５との噛み合い位置の回転中心からの半径（ピッチ円半径）の相違に基づいてトルクが、サンギヤ１４とリングギヤ１５とに不等配分される。
【００１８】
前輪と後輪とに差動回転がない状態では、差動装置の全体が一体となって回転するために、上述した各回転要素の間に相対回転は生じない。これに対して、前輪もしくは後輪の一輪がスリップなどによって空転すると、前輪と後輪とに差動回転が生じる。この前後輪での回転数の差は、ピニオンギヤ１３が自転することによって吸収されるが、ピニオンギヤ１３は、その保持面１１Ａに接触しているから、自転することによって摩擦力が発生し、その摩擦力が差動制限力として作用する。例えば図４に示すように、サンギヤ１４がリングギヤ１５よりも高速で回転する差動状態が生じると、ピニオンギヤ１３が図４に単線の矢印で示す方向に自転するが、プラネタリキャリヤ１１がピニオンギヤ１３を押圧していることによる接触荷重に応じて摩擦力が生じ、ピニオンギヤ１３の自転が抑制される。すなわちサンギヤ１４とリングギヤ１５との差動回転を抑制する方向に差動トルクが生じ、サンギヤ１４とリングギヤ１５とのピッチ円半径に基づくトルク分配率が摩擦トルクに応じて変更された分配率になる。
【００１９】
なお、各ギヤ１３，１４，１５をはす歯歯車とすれば、トルクの伝達に基づいてスラスト力が発生し、各ギヤ１３，１４，１５をエンドプレート１２に押し付けることになるので、その接触面で摩擦トルクが発生する。この摩擦トルクも、差動装置の各要素の相対回転を抑制する方向に生じるから、前後輪の差動制限が行われる。
【００２０】
したがって上述した図１ないし図４に示す構成の差動装置では、本来の構成要素であるピニオンギヤ１３とプラネタリキャリヤ１１との間で差動回転に基づく摩擦トルクを生じさせ、その摩擦トルクによって差動制限を行うので、差動制限のための特別な機構を必要としない。そのため付加機構がない分、構成を簡素化し、小型軽量化に有利になる。またトルク分配率は、ギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）によって自由に設定できるので、センターディファレンシャル以外に左右の車輪の差動装置としても用いることができる。さらにピニオンギヤ１３の支持剛性が高くなるので、ギヤの噛み合い精度を良好に維持し、騒音の発生を防止することができる。そしてセンターディファレンシャルとして使用した場合、ピニオンギヤ１３がその保持面１１Ａに接触していてピニオンギヤ１３の自転を抑制するように機能するので、差動制限の応答遅れが生じないばかりか、直進安定性を向上させることができる。また左右の車輪の差動装置として用いても差動制限の応答遅れが生じない。
【００２１】
なお、この発明はダブルピニオン型の遊星歯車機構として構成することもできる。その例を図５に示してあり、サンギヤ１４とリングギヤ１５との間には、互いに噛合したピニオンギヤ１３ａ，１３ｂが配置されている。そして外周側のピニオンギヤ１３ｂがリングギヤ１５に噛合し、内周側のピニオンギヤ１３ｂがサンギヤ１４に噛合している。さらにプラネタリキャリヤ１１は円周方向に分割された複数のブロック１１Ｄを備えており、それぞれのブロック１１Ｄの内周には円弧状に湾曲されたサンギヤ保持面１１Ｅが別個に形成されているとともに、それぞれのブロック１１Ｄの円周方向の対向面には円弧状に湾曲されたピニオンギヤ保持面１１Ｆが形成されている。すなわちこれらのピニオンギヤ保持面１１Ｆによってピニオンギヤ１３ａ，１３ｂの収容部が形成されている。
【００２２】
そして上記構成のプラネタリキャリヤ１１の組み立て状態においては、ピニオンギヤ保持面１１Ｆにピニオンギヤ１３ａ，１３ｂの歯先面が接触している。そして、この差動装置の差動制限力は、ピニオンギヤ１３ａ，１３ｂの歯先面とピニオンギヤ保持面１１Ｆとの摩擦抵抗により発生するため、差動制限力の大きさはピニオンギヤの個数、大きさ、ギヤのヘリカル角度等の変更により適宜調整可能である。このように、図５の実施例においても図１ないし図４の実施例と同様の効果を得られる。
【００２３】
さらにこの発明の他の例を図６に基づいて説明する。この図６に示す例は、サンギヤ１４およびリングギヤ１５に対しても摩擦トルクを生じさせるようカム機構を備えた構成としたものである。すなわちプラネタリキャリヤ１１が、半径方向に二分割されカムフォロアーとして機能するインナーピース１１Ｇとアウターピース１１Ｈとを備えているとともに、インナーピース１１Ｇとアウターピース１１Ｈと間に、カムとして機能するくさび状のセンターピース１１Ｊが嵌合されている。
【００２４】
そのインナーピース１１Ｇの内周側の面には、円弧状に湾曲されたサンギヤ接触面１１Ｃが形成され、インナーピース１１Ｇとアウターピース１１Ｈとの円周方向の両端部には、円弧状に湾曲されたピニオンギヤ保持面１１Ｄが形成されている。そして、ピニオンギヤ１３の歯先面がピニオンギヤ保持面１１Ｄに接触させられている。さらに、インナーピース１１Ｇの外周側の面には、傾斜面１１Ｍが設けられ、かつ、アウターピース１１Ｈの内周側の面には、傾斜面１１Ｎが設けられており、傾斜面１１Ｍと傾斜面１１Ｎとによりくさび状が形成されている。さらにアウターピース１１Ｈの外周面に、リングギヤ１５の歯先面に接触するリングギヤ接触面１１Ｚが形成されている。
【００２５】
上記センターピース１１Ｊは、前述した例で示したエンドプレートに固定一体化されており、これに対してインナーピース１１Ｇとアウターピース１１Ｈとは、リングギヤ１５とサンギヤ１４との間に、半径方向に移動可能な状態で配置されている。なお、インナーピース１１Ｇおよびアウターピース１１Ｈとは、ガタ打ち音などを避けるために、エンドプレートに適宜の手段で移動自在に取り付けてもよい。センターピース１１Ｊはほぼ２等辺３角形状に成形されており、その底辺１１Ｋがほぼ半径方向に沿うように配置されている。また、センターピース１１Ｊの他の傾斜面１１Ｌにより、図６の矢印方向である回転方向に向けて先細りとなるくさび状に形成されている。
【００２６】
したがって、入力側部分であってカムとして作用するセンターピース１１Ｊの傾斜面１１Ｌが、出力側部分であってカムフォロアーとして作用するインナーピース１１Ｇの傾斜面１１Ｍと、アウターピース１１Ｈの傾斜面１１Ｎとに別個に当接されている。このため、入力軸からセンターピース１１Ｊに対して矢印方向のトルクが加えられると、センターピース１１Ｊがインナーピース１１Ｇおよびアウターピース１１Ｈを図６の矢印方向である接線方向に押圧して図中右側のピニオンギヤ１３に押し付る。これと同時に、斜面効果（つまりくさび効果）による半径方向の分力でインナーピース１１Ｇおよびアウターピース１１Ｈを半径方向に押圧し、インナーピース１１Ｇをサンギヤ１４の外周面に押し付ける一方、アウターピース１１Ｈをリングギヤ１５の内周面に押し付ける。そのため、これらの接触面で摺動摩擦抵抗力が発生し、これが各回転要素の相対回転を規制するように作用し、差動制限が行われる。このように、図６の実施例においても、図１ないし図４に示す実施例と同様の効果を得られる。
【００２７】
さらに、センターピース１１Ｊに作用するトルクの方向が逆になった場合には、傾斜面１１Ｌによるくさび効果、つまり、インナーピース１１Ｇがサンギヤ１４に押し付けられる作用と、アウターピース１１Ｈがリングギヤ１５に押し付けられる作用とが発生しないため、差動制限力を前進時と後退時とで異ならせることが可能となる。また加速時と減速時とでトルクの入力方向が逆になるため、減速時の差動制限力を加速時に比べて小さくし、アンチロックブレーキシステムとの相性を向上させることができる。
【００２８】
図７は図６に示す構成の一部を変更したものであり、プラネタリキャリヤ１１が、円周方向に二分割されたピース１１Ｐとピース１１Ｑとを備えている。これらのピース１１Ｐ，１１Ｑは、リングギヤ１５の半径方向に対して所定角度傾斜した傾斜面１１Ｒ，１１Ｓを別個に備えており、ピース１１Ｐが前述した例におけるエンドプレートに固定されている。これに対して他方のピース１１Ｑは、リングギヤ１５とサンギヤ１４との間に、少なくとも半径方向に移動可能な状態で配置されている。なお、この移動可能なピース１１Ｑのガタ打ち音を防止するために、これをエンドプレートに保持させることは適宜に行えばよい。
【００２９】
また、可動ピース１１Ｑの外周面には、リングギヤ１５の歯先面に接触するリングギヤ接触面１１Ｚが形成され、また可動ピース１１Ｑの円周方向の端面に、ピニオンギヤ１３の歯先面に接触するピニオンギヤ保持面１１Ｄが形成されている。
【００３０】
上記構成の差動装置は、入力軸からピース１１Ｐに対して矢印方向（図中時計回り）のトルクが加えられると、ピース１１Ｑが時計回りに押されてそのピニオンギヤ保持面がピニオンギヤ１３の歯先面に押し付けられるとともに、傾斜面１１Ｒと傾斜面１１Ｓとの反発力によってピース１１Ｑが外周側に移動させられてピース１１Ｑの外周面がリングギヤ１５の歯先面に当接され、その摩擦抵抗により差動制限力が発生する。このように、図７に示す実施例においても、図１ないし図４に示す実施例と同様の効果を得られる。
【００３１】
また図７に示す例では、ピース１１Ｐに対して逆方向のトルクが加えられた場合には、ピニオンギヤ１３の歯先面とピニオンギヤ保持面１１Ｄとの当接による摩擦抵抗で差動制限力が生じ、リングギヤ１５との摩擦抵抗が生じないため、上記の場合とは発生する差動制限力が異なる。すなわちアンチロックブレーキシステムとの相性が良いことは、図６に示す例と同様である。
【００３２】
なお、この発明は、上述した各実施例に限定されないのであり、ピニオンギヤの数は、２個もしくは４個以上であってもよく、また差動回転が生じた場合にサンギヤもしくはリングギヤとプラネタリキャリヤとの間で摺動摩擦力を生じさせ、もしくは増大させるカム機構は、上述した傾斜面効果もしくはくさび効果を利用したもの以外に、必要に応じて適宜の構成のものを採用することができ、要は、トルクを半径方向力に変換して回転要素同士の間の接触圧を高くするものであればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、プラネタリキャリヤのピニオンギヤ保持面とピニオンギヤの歯先面との摩擦抵抗により差動制限が行われ、そのプラネタリキャリヤが、遊星歯車機構式の差動装置に予め設けられている本来の構成部品であるため、差動制限を行うための格別の部品が不要となり、部品点数や組み立て工数を抑制でき、装置の小型化と製造コストの抑制とを実現できる。
【００３４】
さらに請求項１に記載された発明によれば、カム機構によってサンギヤもしくはリングギヤとの間の接触圧が増大させられ、差動回転による摺動抵抗がこれらのギヤとの間に生じ、より効果的に差動制限を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例の差動装置を分解状態で示す斜視図である。
【図２】その差動装置の組立状態での一部を示す概略断面図である。
【図３】その差動装置を四輪駆動装置における差動装置として組み込んだ例のスケルトン図である。
【図４】そのプラネタリキャリヤとピニオンギヤとによる差動制限状態を説明するための模式図である。
【図５】この発明をダブルピニオン型遊星歯車機構に適用した例を示す部分概略断面図である。
【図６】この発明の他の例の要部を示す概略断面図である。
【図７】図６に示す例を更に変形した例を示す要部の概略断面図である。
【符号の説明】
１４サンギヤ
１５リングギヤ
１３，１３ａ，１３ｂピニオンギヤ
１１プラネタリキャリヤ
１入力軸
４アクスル軸
１１Ｄ，１１Ｆピニオンギヤ保持面
１１Ｊセンターピース
１１Ｐピース
１１Ｇインナーピース
１１Ｈアウターピース
１１Ｑピース
１１Ｌ，１１Ｍ，１１Ｎ，１１Ｒ，１１Ｓ傾斜面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential device used in a torque transmission mechanism of a vehicle, and more particularly to a differential device having a torque-sensitive differential limiting function.
[0002]
[Prior art]
Four-wheel drive vehicles that have improved running performance on rough terrain by distributing the torque output from the engine through the transmission to the front and rear wheels are widely used, but recently, torque distribution to the front and rear wheels In view of the fact that the rate greatly affects the turning performance and steering stability, control for sequentially changing the torque distribution ratio for the front and rear wheels in accordance with the running state of the vehicle has been performed. The torque distribution ratio is changed by limiting the differential in the center differential (central differential device) that performs differential between the front and rear wheels, for example, by transmitting a part of the torque on the rear wheel side to the front wheel side. Has been.
[0003]
An example of an apparatus for that purpose is described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-186768. The differential device described in this publication is a helical gear, and is configured to generate a friction torque by a thrust force generated on its meshing surface. Specifically, the sun gear of the planetary gear mechanism constituting the center differential is integrated with an output gear disposed adjacent to the planetary gear mechanism, and between the output gear and the planetary carrier, and the output gear. A thrust washer is placed between the casing of the viscous coupling adjacent to this, and the thrust washer is slid and rotated by the thrust force generated by transmitting the torque by the planetary gear mechanism, and the differential is caused by the friction torque generated here. Restrictions are to be made. The viscous coupling is provided between the output gear and a member to which torque is transmitted from the planetary carrier. When differential rotation occurs in the planetary gear mechanism, the torque associated with shearing of the viscous fluid, etc. As a result, differential limiting is performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the differential device has one input member and two output members, and operates so that the average value of the rotation speeds of the output members becomes the input rotation speed. It is configured to allow dynamic rotation, and in general, a differential that transmits torque by the above-described planetary gear mechanism or a pair of side gears arranged on the same axis by a pinion arranged between them. Gears are used. Since the differential action is performed by relative rotation between the components, the differential restriction is achieved by providing the friction member such as the thrust washer or the viscous coupling described above between any two elements. Has been done.
[0005]
Since the friction member generates a frictional force by rotation, it is arranged on the same axis as a differential device such as a planetary gear mechanism. Therefore, in the conventional apparatus, means for limiting the differential is additionally arranged side by side in the axial direction, so at least the dimension in the axial direction must be increased, and eventually the large size of the apparatus There was an inconvenience that caused
[0006]
The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a differential device that has a differential limiting function and that can be easily reduced in size and weight.
[0007]
[Means for Solving the Problem and Action]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 includes a sun gear that is an external gear, a ring gear that is an internal gear arranged concentrically with the sun gear, and a space between the sun gear and the ring gear. And a planetary carrier having a pinion gear for transmitting torque between the sun gear and the ring gear, and a planetary carrier that holds the pinion gear so as to be capable of revolving and rotating. And the pinion gear is rotatably accommodated in the accommodating portion, the tooth tip surface is held in sliding contact with the inner peripheral surface of the accommodating portion , and the planetary carrier but wherein the the load in the circumferential direction and moved in the radial direction and a sliding contact cam mechanism tooth crest of the sun gear or the ring gear It is intended to.
[0009]
Therefore, in the configuration of the first aspect, when the differential rotation is not generated, the whole rotates integrally, so that there is no relative movement between the pinion gear and the planetary carrier, and the differential due to frictional sliding is performed. There is no limit. On the other hand, when differential rotation occurs between any two elements, that is, when a differential action is performed, the pinion gear rotates, so that the tooth tip surface slides against the inner surface of the planetary carrier housing. The frictional torque generated along with this acts as a differential limiting torque. That is, according to the first aspect of the present invention, since the pinion gear is rotatably accommodated in the planetary carrier accommodating portion, the sliding that occurs between the two performs a differential limiting action, and the members constituting the differential device Differential limitation can be performed without requiring an additional member, and a differential device having a differential limiting function can be reduced in size.
[0010]
In yet請 nucleophilic claim 1 invention, the planetary carrier by the differential action occurs rotates relative to the sun gear and the ring gear, the sliding occurs with respect to the sun gear or the planetary carrier, the frictional force acts as a differential limiting torque .
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described based on specific examples. The differential shown in FIG. 1 includes a ring gear 15 that is an internal gear, a sun gear 14 that is an external gear disposed concentrically inside the ring gear 15, and a plurality of gears meshed with the ring gear 15 and the sun gear 14. And a planetary carrier 11 that supports these pinion gears 13.
[0012]
The planetary carrier 11 is set to have an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the ring gear 15 and includes a pair of annular end plates 12 provided with shaft holes 12A and three end plates 12 provided between the pair of end plates 12. It is constituted by two blocks 11A. These three blocks 11 A are arranged on the same circumference of the end plate 12 at an interval of approximately 120 degrees, and project from the side surface of the end plate 12 in the axial direction. In this embodiment, one end plate 12 and the three blocks 11A are integrally formed, and the other end plate 12 and the three blocks 11A are fixed by screws (not shown) or the like. It has become.
[0013]
The three blocks 11A are configured in the same shape, and arc surfaces 11B set to substantially the same curvature are separately formed on the outer periphery thereof. The diameter of the circle formed by connecting the circular arc surfaces 11B is set smaller than the inner diameter of the ring gear 15. Further, sun gear holding surfaces 11C that are curved outward and are set to have substantially the same curvature are formed inside the three blocks 11A, respectively. The diameter of the circle formed by connecting the sun gear holding surfaces 11 C is set larger than the outer diameter of the sun gear 14.
[0014]
Further, pinion gear holding surfaces 11D that are curved in a concave shape (concave shape) and are set to have substantially the same curvature are separately formed at the circumferentially facing portions of the three blocks 11A. The diameter of the circle formed by connecting the opposing pinion gear holding surfaces 11 D is set substantially equal to the outer diameter of the pinion gear 13. That is, the pinion gear holding surfaces 11 D that face each other form a cylindrical pinion gear housing portion that is cut open on the inner peripheral side and the outer peripheral side in the radial direction of the end plate 12.
[0015]
In the differential device configured as described above, the planetary carrier 11 is rotatably disposed inside the ring gear 15, the sun gear 14 is disposed in the space between the sun gear holding surfaces 11C, and the opposing pinion gear holding surface 11D. Pinion gears 13 are respectively disposed in the spaces between them.
[0016]
FIG. 2 shows the assembled state of the sun gear 14, ring gear 15, pinion gear 13 and planetary carrier 11 which are the rotating elements of the differential device described above. The sun gear 14 and the ring gear 15 are arranged concentrically. The block 11A of the planetary carrier 11 is inserted between the gears 14 and 15 from one end side in the axial direction. And the pinion gear 13 is inserted in each of the accommodating part formed in this block 11A, ie, the cylindrical part by pinion gear holding surface 11D. In this state, each pinion gear 13 protrudes outward from the slit portion of the housing portion, and meshes with the sun gear 14 and the ring gear 15 at the protruding portion. Each pinion gear 13 is in contact with a pinion gear holding surface 11D that holds the pinion gear 13.
[0017]
FIG. 3 is a skeleton diagram of a four-wheel drive device in which the above-described differential device is configured as a center differential. An input shaft (output shaft of a transmission not shown) 1 is connected to a planetary carrier 11, The sun gear 14 is connected to the front wheel output shaft 12 via the pair of sprockets 3B and the silent chain 3A, and the ring gear 15 is connected to the rear wheel output shaft 4. Accordingly, the torque of the input shaft 1 is transmitted to the sun gear 14 and the ring gear 15 through the pinion gear 13, but the radius (pitch circle radius) from the rotation center at the meshing position of the pinion gear 13, the sun gear 14 and the ring gear 15 is different. Torque is distributed unevenly between the sun gear 14 and the ring gear 15.
[0018]
In a state where there is no differential rotation between the front wheel and the rear wheel, the entire differential device rotates as a whole, and therefore no relative rotation occurs between the rotating elements described above. On the other hand, when one front wheel or one rear wheel idles due to slip or the like, differential rotation occurs between the front wheel and the rear wheel. This difference in rotational speed between the front and rear wheels is absorbed by the rotation of the pinion gear 13, but since the pinion gear 13 is in contact with the holding surface 11A, a frictional force is generated by the rotation, and the friction The force acts as a differential limiting force. For example, as shown in FIG. 4, when a differential state occurs in which the sun gear 14 rotates at a higher speed than the ring gear 15, the pinion gear 13 rotates in the direction indicated by the single-line arrow in FIG. 4, but the planetary carrier 11 moves the pinion gear 13. A frictional force is generated according to the contact load due to the pressing, and the rotation of the pinion gear 13 is suppressed. That is, differential torque is generated in a direction that suppresses differential rotation between the sun gear 14 and the ring gear 15, and the torque distribution rate based on the pitch circle radius between the sun gear 14 and the ring gear 15 becomes a distribution rate changed according to the friction torque. .
[0019]
If each gear 13, 14, 15 is a helical gear, a thrust force is generated based on the transmission of torque, and the gears 13, 14, 15 are pressed against the end plate 12. Friction torque is generated on the surface. Since this friction torque is also generated in a direction that suppresses relative rotation of each element of the differential device, differential limitation of the front and rear wheels is performed.
[0020]
Accordingly, in the differential device having the configuration shown in FIGS. 1 to 4 described above, friction torque based on differential rotation is generated between the pinion gear 13 and the planetary carrier 11 which are the original components, and the differential is generated by the friction torque. since the restriction, it does not require a special mechanism of Me other Sadosei limit. Therefore, since there is no additional mechanism, the configuration is simplified, which is advantageous for reduction in size and weight. Further, since the torque distribution ratio can be freely set by the gear ratio (ratio between the number of teeth of the sun gear and the number of teeth of the ring gear), it can be used as a differential device for the left and right wheels in addition to the center differential. Further, since the support rigidity of the pinion gear 13 is increased, it is possible to maintain good gear meshing accuracy and prevent the generation of noise. When used as a center differential, the pinion gear 13 is in contact with the holding surface 11A and functions to suppress the rotation of the pinion gear 13, so that not only a differential limiting response delay occurs but also straight running stability is improved. Can be made. Moreover, even if it is used as a differential device for the left and right wheels, there is no response delay due to differential limitation.
[0021]
In addition, this invention can also be comprised as a double pinion type planetary gear mechanism. An example thereof is shown in FIG. 5, and pinion gears 13 a and 13 b meshing with each other are disposed between the sun gear 14 and the ring gear 15. The outer peripheral side pinion gear 13 b meshes with the ring gear 15, and the inner peripheral side pinion gear 13 b meshes with the sun gear 14. Further, the planetary carrier 11 includes a plurality of blocks 11D divided in the circumferential direction. A sun gear holding surface 11E curved in an arc shape is separately formed on the inner periphery of each block 11D. A pinion gear holding surface 11F that is curved in an arc shape is formed on the circumferentially facing surface of the block 11D. That is, the pinion gear holding surface 11F forms a receiving portion for the pinion gears 13a and 13b.
[0022]
In the assembled state of the planetary carrier 11 configured as described above, the tooth tip surfaces of the pinion gears 13a and 13b are in contact with the pinion gear holding surface 11F. Since the differential limiting force of the differential device is generated by the frictional resistance between the tooth tip surfaces of the pinion gears 13a and 13b and the pinion gear holding surface 11F, the magnitude of the differential limiting force is the number and size of the pinion gears. It can be adjusted as appropriate by changing the helical angle of the gear. Thus, the same effect as that of the embodiment of FIGS. 1 to 4 can be obtained in the embodiment of FIG.
[0023]
Furthermore, another example of the present invention will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 6, a cam mechanism is provided so as to generate a friction torque for the sun gear 14 and the ring gear 15. That is, the planetary carrier 11 is provided with an inner piece 11G and an outer piece 11H that are divided in the radial direction and function as a cam follower, and a wedge-shaped center that functions as a cam between the inner piece 11G and the outer piece 11H. Piece 11J is fitted.
[0024]
A sun gear contact surface 11C that is curved in an arc shape is formed on the inner peripheral surface of the inner piece 11G, and arc-shaped curves are formed at both circumferential ends of the inner piece 11G and the outer piece 11H. A pinion gear holding surface 11D is formed. The tooth tip surface of the pinion gear 13 is brought into contact with the pinion gear holding surface 11D. Furthermore, an inclined surface 11M is provided on the outer peripheral surface of the inner piece 11G, and an inclined surface 11N is provided on the inner peripheral surface of the outer piece 11H, and the inclined surfaces 11M and 11N are provided. As a result, a wedge shape is formed. Furthermore, the ring gear contact surface 11Z which contacts the tooth-tip surface of the ring gear 15 is formed in the outer peripheral surface of the outer piece 11H.
[0025]
The center piece 11J is fixed and integrated with the end plate shown in the above-described example. On the other hand, the inner piece 11G and the outer piece 11H move in the radial direction between the ring gear 15 and the sun gear 14. Arranged as possible. The inner piece 11G and the outer piece 11H may be movably attached to the end plate by appropriate means in order to avoid rattling noise and the like. The center piece 11J is formed in an approximately isosceles triangle shape, and is arranged so that the base 11K is substantially along the radial direction. Further, the other inclined surface 11L of the center piece 11J is formed in a wedge shape that tapers in the rotational direction that is the arrow direction in FIG.
[0026]
Therefore, the inclined surface 11L of the center piece 11J that acts as a cam as an input side portion is divided into an inclined surface 11M of an inner piece 11G that acts as a cam follower as an output side portion, and an inclined surface 11N of the outer piece 11H. It is abutted separately. Therefore, when torque in the direction of the arrow is applied from the input shaft to the center piece 11J, the center piece 11J presses the inner piece 11G and the outer piece 11H in the tangential direction that is the arrow direction in FIG. Press against the pinion gear 13. At the same time, the inner piece 11G and the outer piece 11H are pressed in the radial direction by a radial component due to the slope effect (that is, the wedge effect), and the inner piece 11G is pressed against the outer peripheral surface of the sun gear 14, while the outer piece 11H is pressed against the ring gear. Press against 15 inner peripheral surface. Therefore, a sliding frictional resistance force is generated on these contact surfaces, and this acts so as to restrict the relative rotation of each rotating element, thereby limiting the differential. Thus, also in the embodiment of FIG. 6, the same effects as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained.
[0027]
Further, when the direction of the torque acting on the center piece 11J is reversed, the wedge effect by the inclined surface 11L, that is, the action in which the inner piece 11G is pressed against the sun gear 14 and the outer piece 11H is pressed against the ring gear 15 are performed. Since no action occurs, the differential limiting force can be made different between forward and reverse. Further, since the direction of torque input is reversed between acceleration and deceleration, the differential limiting force during deceleration can be made smaller than that during acceleration, and compatibility with the antilock brake system can be improved.
[0028]
FIG. 7 is obtained by changing a part of the configuration shown in FIG. 6, and the planetary carrier 11 includes a piece 11 P and a piece 11 Q that are divided into two in the circumferential direction. These pieces 11P and 11Q are separately provided with inclined surfaces 11R and 11S inclined at a predetermined angle with respect to the radial direction of the ring gear 15, and the piece 11P is fixed to the end plate in the above-described example. On the other hand, the other piece 11Q is disposed between the ring gear 15 and the sun gear 14 so as to be movable at least in the radial direction. In order to prevent the rattling noise of the movable piece 11Q, the end plate may be held appropriately.
[0029]
Further, a ring gear contact surface 11Z that contacts the tooth tip surface of the ring gear 15 is formed on the outer peripheral surface of the movable piece 11Q, and a pinion gear that contacts the tooth tip surface of the pinion gear 13 on the circumferential end surface of the movable piece 11Q. A holding surface 11D is formed.
[0030]
In the differential device configured as described above, when torque in the direction of the arrow (clockwise in the figure) is applied to the piece 11P from the input shaft, the piece 11Q is pushed clockwise and its pinion gear holding surface is the tooth tip of the pinion gear 13. The piece 11Q is moved to the outer peripheral side by the repulsive force between the inclined surface 11R and the inclined surface 11S, and the outer peripheral surface of the piece 11Q is brought into contact with the tooth tip surface of the ring gear 15, and the frictional resistance causes the difference. Dynamic limit force is generated. Thus, also in the embodiment shown in FIG. 7, the same effect as the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 can be obtained.
[0031]
In the example shown in FIG. 7, when a reverse torque is applied to the piece 11P, a differential limiting force is generated by the frictional resistance caused by the contact between the tooth tip surface of the pinion gear 13 and the pinion gear holding surface 11D. Since the frictional resistance with the ring gear 15 does not occur, the generated differential limiting force is different from the above case. That is, the compatibility with the anti-lock brake system is similar to the example shown in FIG.
[0032]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the number of pinion gears may be two or four or more, and when differential rotation occurs, the sun gear or ring gear, the planetary carrier, As for the cam mechanism for generating or increasing the sliding friction force between them, it is possible to adopt an appropriate configuration other than the one using the inclined surface effect or the wedge effect as described above. As long as the torque is converted into a radial force to increase the contact pressure between the rotating elements.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, differential limitation is performed by the frictional resistance between the pinion gear holding surface of the planetary carrier and the tooth tip surface of the pinion gear, and the planetary carrier is of a planetary gear mechanism type. Since it is an original component provided in the differential device in advance, no special parts for limiting the differential are required, the number of parts and assembly man-hours can be suppressed, the device can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. Can be realized.
[0034]
Further according to the invention described in billed to claim 1, the contact pressure between the sun gear or the ring gear by cams mechanism is increased occurs during sliding resistance due to the differential rotation between the gears, and more The differential limitation can be effectively performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a differential according to the present invention in an exploded state.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the differential device in an assembled state.
FIG. 3 is a skeleton diagram of an example in which the differential device is incorporated as a differential device in a four-wheel drive device.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a differential limited state by the planetary carrier and the pinion gear.
FIG. 5 is a partial schematic cross-sectional view showing an example in which the present invention is applied to a double pinion type planetary gear mechanism.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main part of another example of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an example in which the example shown in FIG. 6 is further modified.
[Explanation of symbols]
14 Sun gear 15 Ring gear 13, 13a, 13b Pinion gear 11 Planetary carrier 1 Input shaft 4 Axle shaft 11D, 11F Pinion gear holding surface 11J Center piece 11P Piece 11G Inner piece 11H Outer piece 11Q Piece 11L, 11M, 11N, 11R, 11S Inclined surface

Claims

外歯歯車であるサンギヤと、該サンギヤと同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤと、これらサンギヤとリングギヤとの間に配置されサンギヤとリングギヤとの間でトルクを伝達するピニオンギヤと、そのピニオンギヤを公転および自転可能に保持したプラネタリキャリヤとを備えた差動装置において、
前記プラネタリキャリヤにその軸線方向に向けた筒状の収容部が形成され、前記ピニオンギヤがその収容部内に回転自在に収容されるとともに、その歯先面を該収容部の内周面に摺接させた状態で保持されていて、かつ、前記プラネタリキャリヤが、円周方向の荷重により半径方向に移動して前記サンギヤもしくはリングギヤの歯先面に摺接するカム機構を備えていることを特徴とする差動装置。A sun gear which is an external gear, a ring gear which is an internal gear concentrically arranged with the sun gear, a pinion gear which is arranged between the sun gear and the ring gear and transmits torque between the sun gear and the ring gear, and In a differential device including a planetary carrier that holds a pinion gear so that it can revolve and rotate,
The planetary carrier is formed with a cylindrical accommodating portion directed in the axial direction thereof, the pinion gear is rotatably accommodated in the accommodating portion, and the tooth tip surface is slidably contacted with the inner peripheral surface of the accommodating portion. And the planetary carrier is provided with a cam mechanism that is moved in a radial direction by a load in a circumferential direction and slidably contacts a tooth tip surface of the sun gear or ring gear. Differential device.