JP4360789B2 - 車両のディファレンシャル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディファレンシャル装置に関し、特にプラネタリギヤ式のディファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、４輪駆動車は、エンジンからの動力を、変速機によって変速し、この変速出力をセンターディファレンシャル装置によってフロントディファレンシャル装置とリヤディファレンシャル装置に分配して動力伝達し、フロントディファレンシャル装置から左右の前輪に伝達し、リヤディファレンシャル装置から左右の後輪に伝達するように構成されている。このセンターディファレンシャル装置は、比較的コンパクトでかつ、前後輪へのトルク配分が可変調整できるプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置が広く使用されている。
【０００３】
プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置について、図１０を参照して説明する。センターディファレンシャル装置１００は、先端が中間部材１１１を介在して変速機の出力軸１０１に連結された入力軸１１２と、この入力軸１１２の内部に配置され先端が中間部材１１３を介してフロントドライブ軸１０２に連結されたフロント出力軸１１４と、フロント出力軸１１４の内部に先端が臨まされたリヤ出力軸１１６とを備え、これら入力軸１１２、フロント出力軸１１４、リヤ出力軸１１６が同軸上で相対回転自在に構成されている。
【０００４】
入力軸１１２の基端には大径の第１サンギヤ１２０が形成され、この第１サンギヤ１２０に小径の第１ピニオン１２１が噛合される一方、リヤ出力軸１１６に小径の第２サンギヤ１２３が設けられ、この第２サンギヤ１２３に大径の第２ピニオン１２４が噛合されている。これら第１ピニオン１２１及び第２ピニオン１２４は中空状のピニオン部材１２５に一体形成され、キャリヤ１３０に固定されたピニオン軸１２６に軸支されてプラネタリギヤを形成している。
【０００５】
キャリヤ１３０の内周に固定されたハブ１４０が第１サンギヤ１２０と第２サンギヤ１２３の間から入力軸１１２の内部に延びてフロント出力軸１１４の外周にスプライン嵌合されている。そして、ピニオン軸１２６を介してキャリヤ１３０に伝達された動力は、ハブ１４０、フロント出力軸１１４を介してフロントドライブ軸１０２に伝動される。一方、第２サンギヤ１２３を介してリヤ出力軸１１６に伝動された動力は、トランスファギヤ１０４、１０５によってリヤドライブ軸１０６に伝動される。
【０００６】
更に、キャリヤ１３０とリヤ出力軸１１６との間にイニシャルトルクを与えるイニシャルトルク付与手段１５０が配設されている。イニシャルトルク付与手段１５０は、キャリヤ１３０の後面に設けられてリヤ出力軸１１６にニードルベアリングを介して回転自在に支持されたクラッチハブ１５１及びリヤ出力軸１１６に固定されたクラッチドラム１５２を有している。クラッチハブ１５１にドリブンプレート１５３が軸方向に移動可能にスプライン嵌合する一方、ドライブプレート１５４がクラッチドラム１５２に軸方向に移動可能にスプライン嵌合し、クラッチドラム１５２に取り付けられたスナップリング１５５とドライブプレート１５４との間に荷重を付与した状態で皿ばね１５６が弾装されている。
【０００７】
また、第１サンギヤ１２０とハブ１４０との間、ハブ１４０と第２サンギヤ１２３との間及び第２サンギヤ１２３とキャリヤ１３０との間にフリクションワッシャ１４１、１４２、１４３が配置されている。第１サンギヤ１２０と第１ピニオン１２１をヘリカルギヤで構成し、前進時に第１ピニオン１２１が第１サンギヤ１２０をその噛み合い反力によってハブ１４０側に付勢するスラスト荷重を発生させ、かつ第２サンギヤ１２３と第２ピニオン１２４をヘリカルギヤで構成して前進時に第２ピニオン１２４がその噛み合い反力によって第２サンギヤ１２３をハブ１４０側に付勢するスラスト荷重が発生するように設定される。
【０００８】
そして、変速機の出力軸１０１からの変速出力は、入力軸１１２を介して第１サンギヤ１２０に入力され、第１ピニオン１２１を介してピニオン部材１２５に伝動される。ここで前進時には、センターディファレンシャル装置１００の各歯車諸元によりキャリヤ１３０及び第２サンギヤ１２３に動力が各々配分されて出力される。キャリヤ１３０からの動力は、ハブ１４０、フロント出力軸１１４、フロントドライブ軸１０２を介してフロントディファレンシャル装置から前輪に伝動される。また、第２サンギヤ１２３の動力はリヤ出力軸１１６、トランスファギヤ１０４、１０５、リヤドライブ軸１０６、プロペラ軸、リヤディファレンシャル装置を介して後輪に伝動される。
【０００９】
この時、イニシャルトルク付与手段１５０の皿ばね１５６によりドライブプレート１５４に押圧力が付与されて圧接するドライブプレート１５４とドリブンプレート１５３との間及びドリブンプレート１５３とクラッチドラム１５２との間に摩擦抵抗が発生し、この摩擦抵抗によってイニシャルトルクが付与される。
【００１０】
前後輪に差回転が発生すると、第１ピニオン１２１が第１サンギヤ１２０をハブ１４０方向及び第２ピニオン１２４が第２サンギヤ１２３をハブ１４０側に付勢するスラスト荷重が回転差と共に発生し、各フリクションワッシャ１４１、１４２を介して入力側の第１サンギヤ１２０とハブ１４０との間、及び第２サンギヤ１２３とハブ１４０との間に各々摩擦抵抗が発生すると共に、ピニオン部材１２５とピニオン軸１２６との間に摩擦抵抗を発生させ、これらの摩擦抵抗によってピニオン部材１２５の回転方向に対して反対方向の摩擦トルク、即ちトルク感応型差動制限トルクを発生させる。一方、後進時において前後輪に差回転が発生すると、第２サンギヤ１２３のスラスト荷重は逆方向に発生し、フリクションワッシャ１４３が第２サンギヤ１２３によってキャリヤ１３０に押圧されて摩擦抵抗が発生すると共に、ピニオン部材１２５とピニオン軸１２６との間に摩擦抵抗を発生させ、これらの摩擦抵抗によってピニオン部材１２５の回転に対して反対方向の摩擦トルク、即ちトルク感応型差動制限トルクを与えて操縦性及び走行安定性を確保する。
【００１１】
なお、同様のプラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置を備えた４輪駆動車に関して種々提案されている（例えば特許文献１）。
【００１２】
また、デファレンシャル装置において、デフケースと一体的に回転する摩擦プレートを差動プレートに押圧して差動を制限するイニシャルトルクを得る先行技術がある（例えば特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２６５２７１５号公報
【特許文献２】
特開平８−２１０４６４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記センターディファレンシャル装置によると、第１サンギヤ１２０と第１ピニオン１２１、及び第２サンギヤ１２３と第２ピニオン１２４の各噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、前後輪への基準トルク配分を所望の配分に設定できる。また、前後輪に差回転が発生した際に、第１サンギヤ１２０とハブ１４０、ハブ１４０と第２サンギヤ１２３、第２サンギヤ１２３とキャリヤ１３０との間に配置した各フリクションワッシャ１４１、１４２、１４３に発生する摩擦抵抗によるトルク感応型差動制限トルク及びイニシャルトルク発生部１５０によるイニシャルトルクによって差動制限特性を確保して、操縦性及び走行安定性の向上を図っている。
【００１５】
しかし、イニシャルトルクが差動制限特性に与える影響は大きく、耐久性及び安定した作動を確保するためには、イニシャルトルク付与手段１５０の皿ばね１５６には十分なばね力が要求され、かつドリブンプレート１５３、ドライブプレート１５４等の摩擦係合プレートには十分な摩擦抵抗の確保と耐久性が必要であり、適切な処理、例えば表面処理や摩擦材を貼る等の処理を施す必要がある。また、十分なイニシャルトルク特性を確保するためにはイニシャルトルク付与手段１５０の大型化や製造コストの増大を招くと共に作動制限特性の設定に影響を及ぼすことが懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られ、かつ差動制限特性設定の自由度が大きく、しかもコンパクトで製造コストの低減が期待できる車両のディファレンシャル装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の車両のディファレンシャル装置の発明は、ヘリカルギヤに形成された第１サンギヤ及び第２サンギヤと、一体形成されて上記第１サンギヤ及び第２サンギヤに各々噛み合う第１ピニオン及び第２ピニオンと、上記第２サンギヤが設けられた出力軸と、これらのギヤ部材を回転自在に収容支持するキャリヤとを備え、上記第１サンギヤに入力された動力を上記キャリヤ及び出力軸に分配して出力する複合プラネタリギヤ式のディファレンシャル装置において、上記第２サンギヤが、トルク伝達時に上記第２ピニオンとの噛み合い反力により軸方向移動可能に上記出力軸にスプライン嵌合し、上記キャリヤに上記第２サンギヤの一方の端面と対向して形成されたスラスト受面と上記第２サンギヤの上記一方の端面の間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより上記摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第１摩擦係合手段と、上記第２サンギヤの他方の端面と上記キャリヤとの間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより該摩擦係合プレートをキャリヤに押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第２摩擦係合手段と、上記第２摩擦係合手段と上記キャリヤとの間に配置され、第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して第２サンギヤを押動して上記第１摩擦係合手段の摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧しかつ第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを第２サンギヤに押圧し該各々の摩擦抵抗によってイニシャルトルクを与えるイニシャルトルク付与手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、入力部材となる第１サンギヤの回転方向に伴う第２ピニオンと第２サンギヤとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重方向により第１摩擦係合手段或いは第２摩擦係合手段によるスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクが与えられると共に、イニシャルトルク付与手段によるイニシャルトルクが与えられる。しかも、イニシャルトルク付与手段による第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧によってイニシャルトルクを与えることから、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる比較的大きなイニシャルトルクが容易に得られ、差動制限特性の設定自由度が拡大すると共に車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られる。また、イニシャルトルク付与手段専用の摩擦係合プレートが不要になりイニシャルトルク付与手段の簡素化及びコンパクト化が可能になり製造コストの低減が期待できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の車両のディファレンシャル装置において、上記第１摩擦係合手段は、上記キャリヤに設けられて上記第２サンギヤの一方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第１摩擦係合プレート収容部と、該第１摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第１摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周がスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、上記第２摩擦係合手段は、上記キャリヤに設けられ上記第２サンギヤの他方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第２摩擦係合プレート収容部と、該第２摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第２摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、上記イニシャルトルク付与手段は、上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートと上記第２摩擦係合プレート収容部との間に配置されて上記第２サンギヤと共に上記第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧することを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成をより具体的にしたものであって、第１摩擦係合手段をキャリヤに設けられた摩擦係合プレート収容部のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートと出力軸のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備えた、いわゆる多板式の摩擦係合手段によって構成し、同様に第２摩擦係合手段をキャリヤに設けられた第２摩擦係合プレート収容部のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートと出力軸のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備えた多板式の摩擦係合手段によって構成することによって、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる摩擦抵抗が容易に確保でき、差動制限特性が向上して車両の操縦性及び走行安定性の向上が図れる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１の車両のディファレンシャル装置において、上記摩擦係合プレートがフリクションワッシャであることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明によると、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートをフリクションプレートにより構成することによって、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の構造が簡単になり製造コストの削減が得られ、かつディファレンシャル装置の軸方向の短縮が可能になりディファレンシャル装置の小型及び軽量化が図れる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記イニシャルトルク付与手段は、上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して上記第２サンギヤの他方の端面と対向して軸方向に移動自在に配置されたエンドプレートと、該エンドプレートと対向してキャリヤに設けられた係止部材と、上記エンドプレートと係止部材との間に設けられた皿ばねとを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によると、イニシャルトルク付与手段がエンドプレートと、係止部材と、これらエンドプレートと係止部材との間に配置された皿ばねとにより簡単に構成できると共に、皿バネのばね特性の設定、即ちばね特性の異なる皿ばねと交換することで容易に差動制限特性を調整することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４の車両のディファレンシャル装置において、上記エンドプレートは、上記係止部材と対向する側面に、係止部材と対向するばね受面を有して周方向に連続する断面略Ｌ字状に切り欠き形成された環状のばね収容部を備え、上記ばね受面から上記側面までの寸法が、上記皿ばねが軸方向から押圧されて密着する寸法より大であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明によると、エンドプレートの側面に、その側面からばね収容部のばね受面までの寸法を皿ばねが軸方向から押圧されて密着する寸法より大きく形成することによって、皿ばねが過剰に押し潰されることなく皿ばねの耐久性が向上すると共に、安定したばね特性が維持できる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、前進時と後進時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することで車両の前進時と後進時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明によると、前進時と後進時における第２サンギヤと第２ピニオンの噛み合い反力により発生する第２サンギヤのスラスト方向により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によって与えられる差動制限トルクが異なり、車両の前進時と後進時で異なる差動制限特性を設定することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することでエンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする。
【００３０】
請求項７の発明によると、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで第２サンギヤと第２ピニオンの噛み合い反力により発生する第２サンギヤのスラスト方向により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によって与えられる差動制限トルクが異なり、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時で異なる差動制限特性を設定することができる。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動による前進時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第１摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与え、かつ上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によるイニシャルトルクを付加する一方、エンジンブレーキ時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第２摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与えることを特徴とする。
【００３２】
請求項８の発明によると、エンジンによる変速機からの駆動による前進時には、第１摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクに、イニシャルトルク付与手段に基づく第１摩擦係合手段及び第１摩擦係合手段によるイニシャルトルクが加わった大きな差動制限トルクが確保できて発進トラックション性能や走破性が向上すると共に操縦性や走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキ時には第２摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与えることから、エンジンブレーキ時に付与される差動制限トルクが抑制されて旋回制動時のタックイン現象が抑制できて操縦性及び走行安定性が向上する。
【００３３】
請求項９に記載の発明は、請求項８のディファレンシャル装置において、上記エンジンブレーキによる低制動時に、上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによるイニシャルトルクを付加することを特徴とする。
【００３４】
請求項９の発明によると、エンジンブレーキによる低制動時にイニシャルトルクを付加することによって、大きな差動制限トルクが付与されて低制動時における操縦性及び走行安定性が得られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるディファレンシャル装置の実施の形態を、ディファレンシャル装置が手動変速機に配設されたセンターディファレンシャル装置の場合を例に図を参照して説明する。
【００３６】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。図１はトランスミッションのスケルトン図、図２はセンターディファレンシャル装置の要部断面図、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図３のＢ部拡大図である。
【００３７】
図１において符号１はトランスミッションケースであり、トランスミッションケース１にトランスファケース２を介してエクステンションケース３が連結されている。符号１０はエンジンであり、エンジン１０のクランク軸１１がフライホイール１２を介して発進クラッチ１３に連結し、発進クラッチ１３から中間軸１４が副変速機１５に連結している。
【００３８】
副変速機１５は、中間軸１４と入力軸１６との間に常時噛み合い式のカウンターギヤ機構１７とシンクロ機構１８が設けられ、高低２段に切換えるように構成され、入力軸１６によって手動変速機３０に入力される。手動変速機３０の出力軸１９は入力軸１６と平行に配置され、エクステンションケース３内部のセンターディファレンシャル装置５０に連結されている。出力軸１９は中空状で内部にフロントドライブ軸２０が挿通され、センターディファレンシャル装置５０がこのフロントドライブ軸２０を介してフロントディファレンシャル装置２１に連結され、フロントディファレンシャル装置２１から前輪に動力伝達される。
【００３９】
また、エクステンションケース３内部では、手動変速機３０の入力軸１６と同一高さにリヤドライブ軸２３が配置され、リヤ出力軸５６とリヤドライブ軸２３が一対のトランスファギヤ２４、２５を介して連結している。そして、リヤドライブ軸２３は、プロペラ軸２６及びリヤディファレンシャル装置２７等を介して後輪に動力伝達される。
【００４０】
手動変速機３０は、常時噛み合い式であって、平行配置された入力軸１６と出力軸１９との間に第１速〜第５速ギヤ列３１〜３５及びシンクロ機構３６、３７、３８が配置され、第１速ギヤ列３１と第２速ギヤ列３２との間にリバースギヤ列３９が配置されている。そして、シンクロ機構３６、３７、３８を選択的に作動することで第１速から第５速のいずれかにシフトし、かつリバースギヤ列３９を噛合することで後退段を得るように構成されている。
【００４１】
センターディファレンシャル装置５０は、図２に示すように先端が中間部材５１を介して出力軸１９の外周にスプライン嵌合された中空のセンターデフ入力軸５２と、このセンターデフ入力軸５２の内部に配置され先端が中間部材５３を介してフロントドライブ軸２０にスプライン嵌合された中空のフロント出力軸５４と、フロント出力軸５４の内部に先端が臨まされたリヤ出力軸５６を備え、これらセンターデフ入力軸５２、フロント出力軸５４、リヤ出力軸５６が同軸上で相対回転自在に構成されている。
【００４２】
センターデフ入力軸５２の基端に大径の第１サンギヤ６０が一体に形成され、この第１サンギヤ６０に小径の第１ピニオン６１が噛合される一方、リヤ出力軸５６の中間位置に形成されたスプライン５７に一方の出力側となる小径の第２サンギヤ６３が軸方向に移動自在にスプライン嵌合され、この第２サンギヤ６３に大径の第２ピニオン６４が噛合されている。これら第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４は軸受穴６５ａを有するピニオン部材６５に一体形成され、他方の出力側となるキャリヤ６６に固定されたピニオン軸６８の挿通によって軸支されている。
【００４３】
即ち、キャリヤ６６には、前方からセンターデフ入力軸５２が回転自在に挿入される一方、後方からリヤ出力軸５６が回転自在に挿入され、空間中央に第１サンギヤ６０と第２サンギヤ６３等のギヤ部材を回転自在に収容支持する。そして、第１ピニオン６１が第１サンギヤ６０に噛み合い、かつ第２ピニオン６４が第２サンギヤ６３に噛み合うようにピニオン軸６８が架設されて複合プラネタリギヤが形成される。
【００４４】
ピニオン軸６８によって軸支された第１ピニオン６１と第２ピニオン６４は、所定の間隔を隔ててキャリヤ６６の内部に配列される一方、キャリヤ６６の内周にハブ６９が固設されている。ハブ６９は第１サンギヤ６０と第２サンギヤ６３の間隙からセンターデフ入力軸５２の内部に配置されたフロント出力軸５４の外周にスプライン嵌合されている。そして、ピニオン軸６８を介してキャリヤ６６に伝達された動力は、ハブ６９、フロント出力軸５４を介してフロントドライブ軸２０に動力伝達される。一方、第２サンギヤ６３を介してリヤ出力軸５６に伝達された動力は、トランスファギヤ２４、２５を介してリヤドライブ軸２３に動力伝達される。
【００４５】
ここで、センタディファレンシャル装置５０は、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１、及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の各噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分が所望の配分、例えば後輪に偏重した不等トルク配分に設定することができる。
【００４６】
また、第２サンギヤ６３とハブ６９との間に第１摩擦係合手段７１が配置され、第２サンギヤ６３とキャリヤ６６との間に第２摩擦係合手段７５及びイニシャルトルク付与手段８０が配置されている。
【００４７】
第１摩擦係合手段７１は、図２及び図３に示すように、ハブ６９にリヤ出力軸５６と同軸上でリヤ出力軸５６の外周と間隙を有して囲みかつ第２サンギヤ６３側に突出する円筒状で内周に軸方向に延在するスプライン７０ａが形成された第１摩擦係合プレート収容部７０を有し、その基端に第２サンギヤ６３の端面６３ａと対向するスラスト受面７０ｂが形成されている。第２サンギヤ６３の一方の端面６３ａとスラスト受面７０ｂとの間に、第１摩擦係合プレート収容部７０のスプライン７０ａに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合するドリブンプレート７３とリヤ出力軸５６のスプライン５７に内周が軸方向移動可能にスプライン嵌合するドライブプレート７２の各摩擦係合プレートが交互に配置されて多板式の摩擦係合手段を構成している。
【００４８】
第２摩擦係合手段７５は、図３及び図４に図３のＢ部拡大図を示すようにキャリヤ６６にリヤ出力軸５６と同軸上で第２サンギヤ６３と反対側に突出する円筒状で内周に軸方向に延在するスプライン６７ａが形成された第２摩擦係合プレート収容部６７が突設されている。第２摩擦係合プレート収容部６７のスプライン６７ａに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する円筒状の筒部７６ａ及びこの筒部７６ａと一体形成されて第２サンギヤ６３の端面６３ｂと対向する円板状のスラスト受面７６ｂからなる断面略Ｌ字状で環状に連続するエンドプレート７６と、第２摩擦係合プレート収容部６７の内周に形成された係止溝６７ｂに係合支持されてエンドプレート７６の筒部７６ａの側面７６ｃに当接してエンドプレート７６の外方移動端を規制する係止部材であるスナップリング７７と、第２サンギヤ６３の端面６３ｂとエンドプレート７６のスラスト受面７６ｂとの間に第２摩擦係合プレート収容部６７のスプライン６７ａに外周がスプライン嵌合するドリブンプレート７８及びリヤ出力軸５６のスプライン５７に内周がスプライン嵌合するドライブプレート７９の各摩擦係合プレートとを有し、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９が交互に配置されて多板式の摩擦係合手段を構成している。
【００４９】
このエンドプレート７６は、エンドプレート７６のスナップリング７７と対向する側面７６ｃには、その側面７６ｃから外周面に亘って周方向に連続する断面略Ｌ字状に切り欠き形成された環状のばね収容部８２が形成されている。ばね収容部８２の底部となるばね受面８２ａと側面７６ｃの間の寸法、即ち段差Ｌ１は、皿ばね８１がその軸方向から押圧されて密着される寸法より大きな寸法を有し、エンドプレート７６の側面７６ｃとスナップリング７７が当接してその間隙δが０になっても、ばね収容部８２に収容された皿ばね８１が押し潰されないように設定されている。よって、皿ばね８１が押し潰されることなく皿ばね８１の耐久性が向上し、かつ安定したばね特性が維持される。
【００５０】
イニシャルトルク付与手段８０は、図３及び図４に示すように、エンドプレート７６と、スナップリング７７と、これらエンドプレート７６とスナップリング７７との間に介装された付勢手段である皿ばね８１を有している。
【００５１】
これら第１摩擦係合手段７１の第２サンギヤ６３とハブ６９の間に配置されたドリブンプレート７３とドライブプレート７２、第２摩擦係合手段７５の第２サンギヤ６３とエンドプレート７６との間に配置されたドリブンプレート７８とドライブプレート７９、及びピニオン軸６８とピニオン部材６５の軸受穴６５ａの周面との間に発生する各摩擦力によってセンターディファレンシャル装置５０自体に差動制限機構が形成される。
【００５２】
なお、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１をヘリカルギヤで構成し、前進時にその噛み合い反力によって第１ピニオン６１が第１サンギヤ６０を後方、即ちハブ６９側に付勢するスラスト荷重が発生するように設定すると共に、第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４をヘリカルギヤで構成して、前進時にその噛み合い反力によって第２ピニオン６４が第２サンギヤ６３を前方、即ちハブ６９側に付勢するスラスト荷重が発生するように構成されている。
【００５３】
また、第１サンギヤ６０とハブ６９との間、第２摩擦係合プレート収容部６７とトランスファギヤ２４の間、ピニオン部材６５の各端とキャリヤ６６の間に各々フリクションワッシャ８５、８６、８７、８８が配置されている。
【００５４】
そして、前進時には、フリクションワッシャ８５が第１サンギヤ６０によってハブ６９に押圧される一方、第２サンギヤ６３によって第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２がハブ６９に押圧されて圧接するドリブンプレート７３とドライブプレート７２との間に摩擦抵抗が発生する。
【００５５】
一方、後退時には第２サンギヤ６３のスラスト荷重は逆方向に発生し、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が、スナップリング７７及び皿ばね８１によってキャリヤ６６の第２摩擦係合プレート収容部６７に支持されたエンドプレート７６に押圧されて摩擦抵抗が発生する。一方、第１サンギヤ６０及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作用する分離荷重と接線荷重との合成力を第１ピニオン６１、第２ピニオン６３及びピニオン軸６８の軸支部分に作用させて、ピニオン部材６５とピニオン軸６８との間に摩擦力を発生させることによって入力トルクに応じた、即ちトルク感応型差動制限トルクを発生させることができる。
【００５６】
ここで、前輪回転数と後輪回転数との差回転の大小関係により第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４の回転方向が変化し、これに伴い差動制限トルクの作用具合も変わる。これにより前輪回転数が後輪回転数より大きい状態の旋回、前輪スリップ時、前輪回転数が後輪回転数より小さい状態の後輪スリップ時には、差動制限トルクが異なったものに自動的に制御される。
【００５７】
次に、このように構成されたセンターディファレンシャル装置５０の作用について、図５乃至図８を参照して説明する。
【００５８】
図５は第２ピニオン６４及び第２サンギヤ６３の作動を模式的に示す説明図、図６は第２サンギヤ６３、第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５、イニシャルトルク付与手段８０を模式的に示す構成説明図、図７は差回転発生時の第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５、イニシャルトルク付与手段８０の作動状態説明図であり、Ｆｆは前進走行時における第２ピニオン６４の回転方向である正転時における第２サンギヤ６３のスラスト荷重、Ｆｒは逆転時における第２サンギヤ６３のスラスト荷重、Ｆｉは皿ばね８１により付与される荷重を示し、各矢印は各々の荷重方向を示すと共に、○印は第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５の作動状態を示し×印は非作動状態を示している。
【００５９】
図８は、センターディファレンシャル装置による駆動トルクの配分特性を示す特性図であり、第１象限はエンジン１０による変速機３０からの駆動による車両が前進走行時の特性を示し、第３象限は車両の後進走行時、或いは前進しながらエンジンブレーキの作動時の特性を示す。９０は基本トルク配分を示し、９１、９２は各々第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５のトルク曲線、即ちトルク感応型差動制限トルクによるトルク性能曲線（イニシャルトルクがない場合）を示し、９３は後輪が前輪よりも速く回転したときに駆動トルク曲線を示し、９４は前輪が後輪よりも速く回転したときの駆動トルク曲線を示している。９５はイニシャルトルク付与手段８０によるイニシャルトルクを示している。
【００６０】
停車または走行中に発進クラッチ１３を切断し、前進段にシフトすると、シンクロ機構３６、３７または３８によって第１速〜第５速ギヤ列３１〜３５のいずれか１つが入力軸１６と同期しながら一体化して選択される。そこで発進クラッチ１３を接続すると、エンジン１０の動力が副変速機１５を介して手動変速機３０に入力され、選択された変速ギヤ列による変速動力が出力軸１９に伝動される。また、停止時に発進クラッチ１３を切断した状態でリバースシフトすると、リバースギヤ列３６が選択されて、逆転した変速動力が出力軸１９に出力されて前進５段後進１段に変速される。
【００６１】
出力軸１９に伝達された変速動力は、センターディファレンシャル装置５０のセンターデフ入力軸５２を介して第１サンギヤ６０に入力され、第１ピニオン６１を介してピニオン部材６５に動力伝達される。
【００６２】
ここで、前進時には、センターディファレンシャル装置５０は、各歯車諸元により前後輪へトルク配分されて出力される。そしてキャリヤ６６からの動力は、ハブ６９、フロント出力軸５４、フロントドライブ軸２０、フロントディファレンシャル装置２１等を介して前輪に動力伝達される。また、第２サンギヤ６３からの動力は、リヤ出力軸５６、トランスファギヤ２４、２５、リヤドライブ軸２３、プロペラ軸２６、リヤディファレンシャル装置２７等を介して後輪に動力伝達される。
【００６３】
通常のエンジン駆動による前進時は、図５に矢印ａで示すようにヘリカルギヤで構成された第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合うヘリカルギヤで形成された第２サンギヤ６３が矢印ｂ方向に回転駆動される正転時には、その噛み合い反力によって第２サンギヤ６３にはハブ６９側へのスラスト荷重Ｆｆ（Ｆｆ＞０）が作用し、第１摩擦係合手段７１にスラスト荷重Ｆｆが付与される。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１のばね荷重Ｆｉによりエンドプレート７６が押圧されて第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、圧接するドリブンプレート７８及びドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１に更に皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが付与される。即ち、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２には荷重Ｆｆ＋Ｆｉが作用し、ドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してスラスト荷重Ｆｆによるドリブンプレート７３とドライブプレート７２の摩擦抵抗によるトルク感応型差動制限トルクに加え、ばね荷重Ｆｉによるドリブンプレート７３とドライブプレート７２の摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。また、第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、ばね荷重Ｆｉによるドリブンプレート７８とドライブプレート７９の摩擦抵抗によるイニシャルトルクが与えられる。従って、図８の第１象限のように前進走行時の駆動トルク曲線９３、９４はトルク感応型差動制限トルク性能曲線９１、９２にイニシャルトルク９５を加えたものになり、差回転時にグリップ側の前輪或いは後輪に送られる駆動トルクがそれだけ大きくなり走破性が向上し、操縦性及び走行安定性が得られる。特に急激な駆動力が要求される車両発進時に良好な発進トラクション性能が得られて操縦性及び発進性が向上する。
【００６４】
また、前進走行時において図５に矢印ａで示すように第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合う第２サンギヤ６３が矢印ｂ方向に回転駆動される正転時に、悪路等によって前輪或いは後輪の一方が完全に空転すると、ピニオン軸６８を介して第２ピニオン６４を支持すると共に前輪への出力側となるキャリヤ６６或いは、後輪への出力側となる第２サンギヤ６３の一方が空転して第２サンギヤ６３にスラスト荷重Ｆｆが発生することなく（Ｆｆ＝０）、第１摩擦係合手段７１には荷重Ｆｆによるトルク感応型差動制限トルクは発生しない。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によりエンドプレート７６を介して第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、圧接するドリブンプレート７８及びドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１にばね荷重Ｆｉが付与される。従って、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してばね荷重Ｆｉによる摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。また、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してばね荷重Ｆｉによる摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。このように、悪路走行等で前輪或いは後輪の一方が完全に空転してトルク感応型差動制限トルクが得られない場合でも、イニシャルトルク９５によってグリップ側の車輪側に送られる駆動トルクにより、脱出性や走破性が大きく向上する。
【００６５】
また、通常の後進走行時は、図５に矢印ｃで示すように第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合う第２サンギヤ６３が矢印ｄ方向に回転駆動され、前進走行時に対して逆転する。この逆転時には、噛み合い反力により第２サンギヤ６３に後方のスラスト荷重Ｆｒが作用する。一方、前進走行時にエンジンブレーキを掛けたエンジンブレーキ時は、矢印ｅ方向に回転する第２ピニオン６４に対し、第２サンギヤ６３は車輪側から矢印ｆ方向の回転力が付与され、噛み合い反力により第２サンギヤ６３には後進走行時と同様に後方のスラスト荷重Ｆｒが作用する。
【００６６】
例えば、比較的駆動力が高い後進走行時或いは制動力が大きいエンジンブレーキ時等には、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒが比較的大きく、そのスラスト荷重Ｆｒが皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉより大きい（Ｆｒ＞Ｆｉ）ときには、そのスラスト荷重Ｆｒによって移動する第２サンギヤ６３によって第２摩擦係合手段７５にスラスト荷重Ｆｒが作用してドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してトルク感応型差動制限トルクが与えられる。また、皿ばね８１のばね荷重Ｆｉより大きな第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒによってエンドプレート７６が押動して、その側面７６ｃがスナップリング７７に当接して移動端が規制されたエンドプレート７６とスナップリング７７との間に圧縮された状態に保持される。
【００６７】
即ち、第１摩擦係合手段７１は作用することなく、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９にスラスト荷重Ｆｒが作用し、スラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクが得られる。従って、図８の第３象限のように後進時或いはエンジンブレーキ時の駆動トルク曲線９６、９７が、トルク感応型差動制限トルク性能曲線となり差動制限トルクが小さく設定され、差回転時にグリップ側の車輪に送られる駆動トルクが抑制されて車体の安定性及び操縦性が確保される。特に、旋回制動時に発生するタックイン現象が抑制されてタックイン性能が改善されて車体の安定性及び操縦性が確保される。
【００６８】
また、駆動力が低い後進走行時或いは制動力が小さいエンジンブレーキ時等で、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒと皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが等しい（Ｆｒ＝Ｆｉ）ときには、そのスラスト荷重Ｆｒによって移動する第２サンギヤ６３によって第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してスラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクが与えられる。また、皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉと等しい第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒによってエンドプレート７６の外側端部７６ｃがスナップリング７７に当接或いは近接した状態となり、皿ばね８１はエンドプレート７６とスナップリング７７との間に圧縮付与された状態に保持される。即ち、第２摩擦係合手段７５にスラスト荷重Ｆｒが作用し、スラスト荷重Ｆｒによりドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してトルク感応型差動制限トルクが得られて、車体の安定性及び操縦性が維持される。
【００６９】
また、駆動力が更に低い後進走行時或いは制動力が更に小さいエンジンブレーキ時等では、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒが比較小さく、そのスラスト荷重Ｆｒが皿ばね８１のばね荷重Ｆｉより小さく（Ｆｒ＜Ｆｉ）、第２摩擦係合手段７５に皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが作用して、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９の圧接により第２摩擦係合手段７５にはスラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクにばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクを加えたものになる。よって、第１摩擦係合手段７１には皿ばね８１のばね荷重Ｆｉから第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒを減じた荷重が作用してドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してその摩擦抵抗によりトルク感応型差動制限トルクが発生する。従って、差回転時にグリップ側の前輪或いは後輪に送られる駆動トルクがそれだけ大きくなり、車体の安定性及び操縦性が確保される。
【００７０】
また、後進走行時において、悪路等によって前輪或いは後輪の一方が完全に空転すると、前輪への出力側となるキャリヤ６６或いは、後輪への出力側となる第２サンギヤ６３が空転して第２サンギヤ６３にスラスト荷重Ｆｒが発生することなく（Ｆｒ＝０）、第２摩擦係合手段７５には、スラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクは発生しない。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によりエンドプレート７６を介して第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、かつ圧接するドリブンプレート７８とドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１にも皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが付与される。従って、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９の圧接によりばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクが得られると共に、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２の圧接による摩擦抵抗によりばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクが与えられる。このように、悪路走行等で前輪或いは後輪の一方が完全に空転してトルク感応型差動制限トルクが得られない場合でも、イニシャルトルクによってグリップ側の車輪側に送られる駆動トルクにより、脱出性や走破性が大きく向上する。
【００７１】
このように、前進走行時には、第１摩擦係合手段７１によるトルク感応型の差動制限トルクに加え、イニシャルトルク付与手段８０によるイニシャルトルクを付与する大きな差動制限トルクによって車体の安定性や操縦性等が向上する。また、悪路等で前輪或いは後輪の一方が空転したときには、イニシャルトルク付与手段８０により第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５に生じるイニシャルトルクによって他方の車輪に大きな駆動トルクが送られ、トルク感応型差動制限トルクだけでは不足する脱出性や走破性が大きく改善される。
【００７２】
一方、比較的駆動力が高い後進走行時或いは制動力が大きい制動時には、第２摩擦係合手段７５によるトルク感応型差動制限トルクのみによる比較的小さな差動制限トルクを付与することによって操縦性の向上を図ると共に、旋回制動時におけるタックイン現象を抑制して車体の安定性を確保すると共に、低駆動力時にはイニシャルトルクを付加することのよって車両の安定性及び操縦性が大幅に向上する。
【００７３】
また、車両の前進時と後進時で異なる差動制限特性を設定することや、エンジンによる変速機３０からの駆動時とエンジンブレーキ時で異なる差動制限特性を設定することができる等種々の走行状態に応じた作動制限特性を与えることができ、車両の操縦性や走行安定性を向上することができる。
【００７４】
更に、前進時には、第１摩擦係合手段７１によるトルク感応型差動制限トルクに、イニシャルトルク付与手段８０に基づく第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５によるイニシャルトルクが加わった大きな差動制限トルクが確保できて発進トラックション性能や走破性が向上して操縦性や走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキ時には第２摩擦係合手段７５によるトルク感応型差動制限トルクを与えることから、エンジンブレーキ時に付与される差動制限トルクが抑制されて旋回制動によるタックイン現象が抑制できて操縦性及び走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキによる低制動時にイニシャルトルクを付加することによって、大きな差動制限トルクが付与されて低制動時における操縦性及び走行安定性が得られる。また、低制動時のみイニシャルトルクを与えることにより過度の作動制限が抑制されて燃費の向上が期待できる。
【００７５】
また、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５を多板式の摩擦係合手段として構成することによって、ドリブンプレート７３とドライブプレート７２、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９の各摩擦係合プレートによる摩擦抵抗が容易に確保でき、差動制限特性の向上が得られ、車両の操縦性及び走行安定性の向上が図れる。
【００７６】
更に、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によって、エンドプレート７６及び第２サンギヤ６３を介して第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３、ドライブプレート７２及び第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８、ドライブプレート７９を押圧してイニシャルトルクを発生させることから、小さなばね荷重でも大きなイニシャルトルクが確保でき、かつ従来のようにイニシャルトルク付与手段自体にドリブンプレートやドライブプレート等の摩擦係合プレートを配置する必要がなく、イニシャルトルク付与手段８０の構成の簡素化が得られ、安価にコンパクトに形成できる。また、皿ばね８１のばね力を調整することによって種々の差動制限トルク特性が容易に得られ、差動制限トルク特性の設定の自由度が大幅に拡大される。更に、イニシャルトルク付与手段８０は、エンドプレート７６のばね収容部８２に収容された皿ばね８１が押し潰されることなく、皿ばね８１の安定したばね特性が維持され、安定した差動制限トルク特性が確保できる。
【００７７】
更に、第２サンギヤ６３及び第２ピニオン６４の捩じれ角を互いに反対方向に変えることによって、車両の前進時と後進時の差動制限トルクの特性を逆に設定することができる。
【００７８】
（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態を図９を参照して説明する。本実施の形態のセンターディファレンシャル装置は、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５がフリクションワッシャ９８、９９を用い、その他の構成は第１実施の形態のセンターディファレンシャル装置と同様であるので、第１実施の形態と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
かかる、第１摩擦係合手段７１は、ハブ６９に第２サンギヤ６３の端面６３ａに対向して形成されたスラスト受面７０ｂと、第２サンギヤ６３の端面６３ａとスラスト受部７０ｂとの間に介装されたフリクションワッシャ９８によって構成されている。
【００８０】
第２摩擦係合手段７５は、第２サンギヤ６３の端面６３ｂとエンドプレート７６のスラスト受面７６ｂとの間にフリクションワッシャ９９を介装することによって構成されている。
【００８１】
従って、本実施の形態では、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５を構成が簡単なフリクションワッシャ９８、９９を用いることによって、第１実施の形態の効果に加え、第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５が安価でコンパクトに形成できると共に、センターディファレンシャル装置５０の軸方向の短縮が得られ、センターディファレンシャル装置５０の軽量化が得られる。
【００８２】
なお、上記各実施の形態では手動変速機のセンターディファレンシャル装置について説明したが、自動変速機のセンターディファレンシャル装置に適用することもできる。またセンターディファレンシャル装置を例に説明したが、左右の車輪に動力配分するディファレンシャル装置に適用することができる。この場合フロント出力軸５４及びリヤ出力軸５６が各々左右の車輪への出力軸となり車幅方向に延在すると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１、及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の各噛み合いピッチ半径を等しくして左右の車輪への基準トルク配分を等しくすることが好ましい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明した本発明のディファレンシャル装置によると、複合プラネタリ式のデファレンシャル装置において、入力部材となる第１サンギヤの回転方向によって、第２ピニオンと第２サンギヤとの噛み合い反力によるスラスト荷重方向により第１摩擦係合手段或いは第２摩擦係合手段によるスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクが付与されるると共に、イニシャルトルク付与手段によって第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によるイニシャルトルクが与えられ、かつイニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧してイニシャルトルクを与えることから、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる比較的大きなイニシャルトルクが容易に得られ、差動制限トルク設定の自由度が拡大すると共に車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られ、かつイニシャルトルク付与手段専用の摩擦係合プレートが不要になりイニシャルトルク付与手段の簡素化及びコンパクト化が可能になり製造コストの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施の形態を示すトランスミッションのスケルトン図である。
【図２】センターディファレンシャル装置の要部断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】第２ピニオン及び第２サンギヤの作動を模式的に示す説明図である。
【図６】第２サンギヤ、第１摩擦係合手段、第２摩擦係合手段、及びイニシャルトルク付与手段を模式的に示す構成説明図である。
【図７】差回転発生時の第１摩擦係合手段、第２摩擦係合手段、イニシャルトルク付与手段の作動状態説明図である。
【図８】センターディファレンシャル装置のトルク性能特性図である。
【図９】本発明による第１実施の形態を示すセンターディファレンシャル装置の要部断面図である。
【図１０】従来のセンターディファレンシャル装置の概要を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０ エンジン
２０ フロントドライブ軸
２１ フロントディファレンシャル装置
２３ リヤドライブ軸
２７ リヤディファレンシャル装置
５０ センターディファレンシャル装置
５２ センターデフ入力軸
５４ フロント出力軸
５６ リヤ出力軸（出力軸）
５７ スプライン
６０ 第１サンギヤ
６１ 第１ピニオン
６３ 第２サンギヤ
６３ａ、６３ｂ 端面
６４ 第２ピニオン
６５ ピニオン部材
６６ キャリヤ
６７ 第２摩擦係合プレート収容部
６７ａ スプライン
６７ｂ 係止溝
６８ ピニオン軸
６９ ハブ
７０ 第１摩擦係合プレート収容部
７０ａ スプライン
７０ｂ スラスト受面
７１ 第１摩擦係合手段
７２ ドライブプレート（摩擦係合部材）
７３ ドリブンプレート（摩擦係合部材）
７５ 第２摩擦係合手段
７６ エンドプレート
７６ｂ スラスト受面
７６ｃ 側面
７７ スナップリング（係止部材）
７８ ドリブンプレート（摩擦係合プレート）
７９ ドライブプレート（摩擦係合プレート）
８０ イニシャルトルク付与手段
８１ 皿ばね
８２ ばね収容部
８２ａ ばね受面
９８、９９ フリクションワッシャ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディファレンシャル装置に関し、特にプラネタリギヤ式のディファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、４輪駆動車は、エンジンからの動力を、変速機によって変速し、この変速出力をセンターディファレンシャル装置によってフロントディファレンシャル装置とリヤディファレンシャル装置に分配して動力伝達し、フロントディファレンシャル装置から左右の前輪に伝達し、リヤディファレンシャル装置から左右の後輪に伝達するように構成されている。このセンターディファレンシャル装置は、比較的コンパクトでかつ、前後輪へのトルク配分が可変調整できるプラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置が広く使用されている。
【０００３】
プラネタリギヤ式のセンターディファレンシャル装置について、図１０を参照して説明する。センターディファレンシャル装置１００は、先端が中間部材１１１を介在して変速機の出力軸１０１に連結された入力軸１１２と、この入力軸１１２の内部に配置され先端が中間部材１１３を介してフロントドライブ軸１０２に連結されたフロント出力軸１１４と、フロント出力軸１１４の内部に先端が臨まされたリヤ出力軸１１６とを備え、これら入力軸１１２、フロント出力軸１１４、リヤ出力軸１１６が同軸上で相対回転自在に構成されている。
【０００４】
入力軸１１２の基端には大径の第１サンギヤ１２０が形成され、この第１サンギヤ１２０に小径の第１ピニオン１２１が噛合される一方、リヤ出力軸１１６に小径の第２サンギヤ１２３が設けられ、この第２サンギヤ１２３に大径の第２ピニオン１２４が噛合されている。これら第１ピニオン１２１及び第２ピニオン１２４は中空状のピニオン部材１２５に一体形成され、キャリヤ１３０に固定されたピニオン軸１２６に軸支されてプラネタリギヤを形成している。
【０００５】
キャリヤ１３０の内周に固定されたハブ１４０が第１サンギヤ１２０と第２サンギヤ１２３の間から入力軸１１２の内部に延びてフロント出力軸１１４の外周にスプライン嵌合されている。そして、ピニオン軸１２６を介してキャリヤ１３０に伝達された動力は、ハブ１４０、フロント出力軸１１４を介してフロントドライブ軸１０２に伝動される。一方、第２サンギヤ１２３を介してリヤ出力軸１１６に伝動された動力は、トランスファギヤ１０４、１０５によってリヤドライブ軸１０６に伝動される。
【０００６】
更に、キャリヤ１３０とリヤ出力軸１１６との間にイニシャルトルクを与えるイニシャルトルク付与手段１５０が配設されている。イニシャルトルク付与手段１５０は、キャリヤ１３０の後面に設けられてリヤ出力軸１１６にニードルベアリングを介して回転自在に支持されたクラッチハブ１５１及びリヤ出力軸１１６に固定されたクラッチドラム１５２を有している。クラッチハブ１５１にドリブンプレート１５３が軸方向に移動可能にスプライン嵌合する一方、ドライブプレート１５４がクラッチドラム１５２に軸方向に移動可能にスプライン嵌合し、クラッチドラム１５２に取り付けられたスナップリング１５５とドライブプレート１５４との間に荷重を付与した状態で皿ばね１５６が弾装されている。
【０００７】
また、第１サンギヤ１２０とハブ１４０との間、ハブ１４０と第２サンギヤ１２３との間及び第２サンギヤ１２３とキャリヤ１３０との間にフリクションワッシャ１４１、１４２、１４３が配置されている。第１サンギヤ１２０と第１ピニオン１２１をヘリカルギヤで構成し、前進時に第１ピニオン１２１が第１サンギヤ１２０をその噛み合い反力によってハブ１４０側に付勢するスラスト荷重を発生させ、かつ第２サンギヤ１２３と第２ピニオン１２４をヘリカルギヤで構成して前進時に第２ピニオン１２４がその噛み合い反力によって第２サンギヤ１２３をハブ１４０側に付勢するスラスト荷重が発生するように設定される。
【０００８】
そして、変速機の出力軸１０１からの変速出力は、入力軸１１２を介して第１サンギヤ１２０に入力され、第１ピニオン１２１を介してピニオン部材１２５に伝動される。ここで前進時には、センターディファレンシャル装置１００の各歯車諸元によりキャリヤ１３０及び第２サンギヤ１２３に動力が各々配分されて出力される。キャリヤ１３０からの動力は、ハブ１４０、フロント出力軸１１４、フロントドライブ軸１０２を介してフロントディファレンシャル装置から前輪に伝動される。また、第２サンギヤ１２３の動力はリヤ出力軸１１６、トランスファギヤ１０４、１０５、リヤドライブ軸１０６、プロペラ軸、リヤディファレンシャル装置を介して後輪に伝動される。
【０００９】
この時、イニシャルトルク付与手段１５０の皿ばね１５６によりドライブプレート１５４に押圧力が付与されて圧接するドライブプレート１５４とドリブンプレート１５３との間及びドリブンプレート１５３とクラッチドラム１５２との間に摩擦抵抗が発生し、この摩擦抵抗によってイニシャルトルクが付与される。
【００１０】
前後輪に差回転が発生すると、第１ピニオン１２１が第１サンギヤ１２０をハブ１４０方向及び第２ピニオン１２４が第２サンギヤ１２３をハブ１４０側に付勢するスラスト荷重が回転差と共に発生し、各フリクションワッシャ１４１、１４２を介して入力側の第１サンギヤ１２０とハブ１４０との間、及び第２サンギヤ１２３とハブ１４０との間に各々摩擦抵抗が発生すると共に、ピニオン部材１２５とピニオン軸１２６との間に摩擦抵抗を発生させ、これらの摩擦抵抗によってピニオン部材１２５の回転方向に対して反対方向の摩擦トルク、即ちトルク感応型差動制限トルクを発生させる。一方、後進時において前後輪に差回転が発生すると、第２サンギヤ１２３のスラスト荷重は逆方向に発生し、フリクションワッシャ１４３が第２サンギヤ１２３によってキャリヤ１３０に押圧されて摩擦抵抗が発生すると共に、ピニオン部材１２５とピニオン軸１２６との間に摩擦抵抗を発生させ、これらの摩擦抵抗によってピニオン部材１２５の回転に対して反対方向の摩擦トルク、即ちトルク感応型差動制限トルクを与えて操縦性及び走行安定性を確保する。
【００１１】
なお、同様のプラネタリギヤ式センターディファレンシャル装置を備えた４輪駆動車に関して種々提案されている（例えば特許文献１）。
【００１２】
また、デファレンシャル装置において、デフケースと一体的に回転する摩擦プレートを差動プレートに押圧して差動を制限するイニシャルトルクを得る先行技術がある（例えば特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２６５２７１５号公報
【特許文献２】
特開平８−２１０４６４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記センターディファレンシャル装置によると、第１サンギヤ１２０と第１ピニオン１２１、及び第２サンギヤ１２３と第２ピニオン１２４の各噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、前後輪への基準トルク配分を所望の配分に設定できる。また、前後輪に差回転が発生した際に、第１サンギヤ１２０とハブ１４０、ハブ１４０と第２サンギヤ１２３、第２サンギヤ１２３とキャリヤ１３０との間に配置した各フリクションワッシャ１４１、１４２、１４３に発生する摩擦抵抗によるトルク感応型差動制限トルク及びイニシャルトルク発生部１５０によるイニシャルトルクによって差動制限特性を確保して、操縦性及び走行安定性の向上を図っている。
【００１５】
しかし、イニシャルトルクが差動制限特性に与える影響は大きく、耐久性及び安定した作動を確保するためには、イニシャルトルク付与手段１５０の皿ばね１５６には十分なばね力が要求され、かつドリブンプレート１５３、ドライブプレート１５４等の摩擦係合プレートには十分な摩擦抵抗の確保と耐久性が必要であり、適切な処理、例えば表面処理や摩擦材を貼る等の処理を施す必要がある。また、十分なイニシャルトルク特性を確保するためにはイニシャルトルク付与手段１５０の大型化や製造コストの増大を招くと共に作動制限特性の設定に影響を及ぼすことが懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られ、かつ差動制限特性設定の自由度が大きく、しかもコンパクトで製造コストの低減が期待できる車両のディファレンシャル装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の車両のディファレンシャル装置の発明は、ヘリカルギヤに形成された第１サンギヤ及び第２サンギヤと、一体形成されて上記第１サンギヤ及び第２サンギヤに各々噛み合う第１ピニオン及び第２ピニオンと、上記第２サンギヤが設けられた出力軸と、これらのギヤ部材を回転自在に収容支持するキャリヤとを備え、上記第１サンギヤに入力された動力を上記キャリヤ及び出力軸に分配して出力する複合プラネタリギヤ式のディファレンシャル装置において、上記第２サンギヤが、トルク伝達時に上記第２ピニオンとの噛み合い反力により軸方向移動可能に上記出力軸にスプライン嵌合し、上記キャリヤに上記第２サンギヤの一方の端面と対向して形成されたスラスト受面と上記第２サンギヤの上記一方の端面の間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより上記摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第１摩擦係合手段と、上記第２サンギヤの他方の端面と上記キャリヤとの間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより該摩擦係合プレートをキャリヤに押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第２摩擦係合手段と、上記第２摩擦係合手段と上記キャリヤとの間に配置され、第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して第２サンギヤを押動して上記第１摩擦係合手段の摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧しかつ第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを第２サンギヤに押圧し該各々の摩擦抵抗によってイニシャルトルクを与えるイニシャルトルク付与手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、入力部材となる第１サンギヤの回転方向に伴う第２ピニオンと第２サンギヤとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重方向により第１摩擦係合手段或いは第２摩擦係合手段によるスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクが与えられると共に、イニシャルトルク付与手段によるイニシャルトルクが与えられる。しかも、イニシャルトルク付与手段による第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧によってイニシャルトルクを与えることから、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる比較的大きなイニシャルトルクが容易に得られ、差動制限特性の設定自由度が拡大すると共に車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られる。また、イニシャルトルク付与手段専用の摩擦係合プレートが不要になりイニシャルトルク付与手段の簡素化及びコンパクト化が可能になり製造コストの低減が期待できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の車両のディファレンシャル装置において、上記第１摩擦係合手段は、上記キャリヤに設けられて上記第２サンギヤの一方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第１摩擦係合プレート収容部と、該第１摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第１摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周がスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、上記第２摩擦係合手段は、上記キャリヤに設けられ上記第２サンギヤの他方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第２摩擦係合プレート収容部と、該第２摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第２摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、上記イニシャルトルク付与手段は、上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートと上記第２摩擦係合プレート収容部との間に配置されて上記第２サンギヤと共に上記第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧することを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成をより具体的にしたものであって、第１摩擦係合手段をキャリヤに設けられた摩擦係合プレート収容部のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートと出力軸のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備えた、いわゆる多板式の摩擦係合手段によって構成し、同様に第２摩擦係合手段をキャリヤに設けられた第２摩擦係合プレート収容部のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートと出力軸のスプラインにスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備えた多板式の摩擦係合手段によって構成することによって、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる摩擦抵抗が容易に確保でき、差動制限特性が向上して車両の操縦性及び走行安定性の向上が図れる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１の車両のディファレンシャル装置において、上記摩擦係合プレートがフリクションワッシャであることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明によると、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートをフリクションプレートにより構成することによって、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の構造が簡単になり製造コストの削減が得られ、かつディファレンシャル装置の軸方向の短縮が可能になりディファレンシャル装置の小型及び軽量化が図れる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記イニシャルトルク付与手段は、上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して上記第２サンギヤの他方の端面と対向して軸方向に移動自在に配置されたエンドプレートと、該エンドプレートと対向してキャリヤに設けられた係止部材と、上記エンドプレートと係止部材との間に設けられた皿ばねとを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によると、イニシャルトルク付与手段がエンドプレートと、係止部材と、これらエンドプレートと係止部材との間に配置された皿ばねとにより簡単に構成できると共に、皿バネのばね特性の設定、即ちばね特性の異なる皿ばねと交換することで容易に差動制限特性を調整することができる。
【００２５】
請求項５に記載の発明は、請求項４の車両のディファレンシャル装置において、上記エンドプレートは、上記係止部材と対向する側面に、係止部材と対向するばね受面を有して周方向に連続する断面略Ｌ字状に切り欠き形成された環状のばね収容部を備え、上記ばね受面から上記側面までの寸法が、上記皿ばねが軸方向から押圧されて密着する寸法より大であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５の発明によると、エンドプレートの側面に、その側面からばね収容部のばね受面までの寸法を皿ばねが軸方向から押圧されて密着する寸法より大きく形成することによって、皿ばねが過剰に押し潰されることなく皿ばねの耐久性が向上すると共に、安定したばね特性が維持できる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、前進時と後進時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することで車両の前進時と後進時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明によると、前進時と後進時における第２サンギヤと第２ピニオンの噛み合い反力により発生する第２サンギヤのスラスト方向により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によって与えられる差動制限トルクが異なり、車両の前進時と後進時で異なる差動制限特性を設定することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することでエンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする。
【００３０】
請求項７の発明によると、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで第２サンギヤと第２ピニオンの噛み合い反力により発生する第２サンギヤのスラスト方向により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によって与えられる差動制限トルクが異なり、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時で異なる差動制限特性を設定することができる。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の車両のディファレンシャル装置において、上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動による前進時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第１摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与え、かつ上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によるイニシャルトルクを付加する一方、エンジンブレーキ時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第２摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与えることを特徴とする。
【００３２】
請求項８の発明によると、エンジンによる変速機からの駆動による前進時には、第１摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクに、イニシャルトルク付与手段に基づく第１摩擦係合手段及び第１摩擦係合手段によるイニシャルトルクが加わった大きな差動制限トルクが確保できて発進トラックション性能や走破性が向上すると共に操縦性や走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキ時には第２摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与えることから、エンジンブレーキ時に付与される差動制限トルクが抑制されて旋回制動時のタックイン現象が抑制できて操縦性及び走行安定性が向上する。
【００３３】
請求項９に記載の発明は、請求項８のディファレンシャル装置において、上記エンジンブレーキによる低制動時に、上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによるイニシャルトルクを付加することを特徴とする。
【００３４】
請求項９の発明によると、エンジンブレーキによる低制動時にイニシャルトルクを付加することによって、大きな差動制限トルクが付与されて低制動時における操縦性及び走行安定性が得られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるディファレンシャル装置の実施の形態を、ディファレンシャル装置が手動変速機に配設されたセンターディファレンシャル装置の場合を例に図を参照して説明する。
【００３６】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態を図１乃至図８を参照して説明する。図１はトランスミッションのスケルトン図、図２はセンターディファレンシャル装置の要部断面図、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図３のＢ部拡大図である。
【００３７】
図１において符号１はトランスミッションケースであり、トランスミッションケース１にトランスファケース２を介してエクステンションケース３が連結されている。符号１０はエンジンであり、エンジン１０のクランク軸１１がフライホイール１２を介して発進クラッチ１３に連結し、発進クラッチ１３から中間軸１４が副変速機１５に連結している。
【００３８】
副変速機１５は、中間軸１４と入力軸１６との間に常時噛み合い式のカウンターギヤ機構１７とシンクロ機構１８が設けられ、高低２段に切換えるように構成され、入力軸１６によって手動変速機３０に入力される。手動変速機３０の出力軸１９は入力軸１６と平行に配置され、エクステンションケース３内部のセンターディファレンシャル装置５０に連結されている。出力軸１９は中空状で内部にフロントドライブ軸２０が挿通され、センターディファレンシャル装置５０がこのフロントドライブ軸２０を介してフロントディファレンシャル装置２１に連結され、フロントディファレンシャル装置２１から前輪に動力伝達される。
【００３９】
また、エクステンションケース３内部では、手動変速機３０の入力軸１６と同一高さにリヤドライブ軸２３が配置され、リヤ出力軸５６とリヤドライブ軸２３が一対のトランスファギヤ２４、２５を介して連結している。そして、リヤドライブ軸２３は、プロペラ軸２６及びリヤディファレンシャル装置２７等を介して後輪に動力伝達される。
【００４０】
手動変速機３０は、常時噛み合い式であって、平行配置された入力軸１６と出力軸１９との間に第１速〜第５速ギヤ列３１〜３５及びシンクロ機構３６、３７、３８が配置され、第１速ギヤ列３１と第２速ギヤ列３２との間にリバースギヤ列３９が配置されている。そして、シンクロ機構３６、３７、３８を選択的に作動することで第１速から第５速のいずれかにシフトし、かつリバースギヤ列３９を噛合することで後退段を得るように構成されている。
【００４１】
センターディファレンシャル装置５０は、図２に示すように先端が中間部材５１を介して出力軸１９の外周にスプライン嵌合された中空のセンターデフ入力軸５２と、このセンターデフ入力軸５２の内部に配置され先端が中間部材５３を介してフロントドライブ軸２０にスプライン嵌合された中空のフロント出力軸５４と、フロント出力軸５４の内部に先端が臨まされたリヤ出力軸５６を備え、これらセンターデフ入力軸５２、フロント出力軸５４、リヤ出力軸５６が同軸上で相対回転自在に構成されている。
【００４２】
センターデフ入力軸５２の基端に大径の第１サンギヤ６０が一体に形成され、この第１サンギヤ６０に小径の第１ピニオン６１が噛合される一方、リヤ出力軸５６の中間位置に形成されたスプライン５７に一方の出力側となる小径の第２サンギヤ６３が軸方向に移動自在にスプライン嵌合され、この第２サンギヤ６３に大径の第２ピニオン６４が噛合されている。これら第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４は軸受穴６５ａを有するピニオン部材６５に一体形成され、他方の出力側となるキャリヤ６６に固定されたピニオン軸６８の挿通によって軸支されている。
【００４３】
即ち、キャリヤ６６には、前方からセンターデフ入力軸５２が回転自在に挿入される一方、後方からリヤ出力軸５６が回転自在に挿入され、空間中央に第１サンギヤ６０と第２サンギヤ６３等のギヤ部材を回転自在に収容支持する。そして、第１ピニオン６１が第１サンギヤ６０に噛み合い、かつ第２ピニオン６４が第２サンギヤ６３に噛み合うようにピニオン軸６８が架設されて複合プラネタリギヤが形成される。
【００４４】
ピニオン軸６８によって軸支された第１ピニオン６１と第２ピニオン６４は、所定の間隔を隔ててキャリヤ６６の内部に配列される一方、キャリヤ６６の内周にハブ６９が固設されている。ハブ６９は第１サンギヤ６０と第２サンギヤ６３の間隙からセンターデフ入力軸５２の内部に配置されたフロント出力軸５４の外周にスプライン嵌合されている。そして、ピニオン軸６８を介してキャリヤ６６に伝達された動力は、ハブ６９、フロント出力軸５４を介してフロントドライブ軸２０に動力伝達される。一方、第２サンギヤ６３を介してリヤ出力軸５６に伝達された動力は、トランスファギヤ２４、２５を介してリヤドライブ軸２３に動力伝達される。
【００４５】
ここで、センタディファレンシャル装置５０は、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１、及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の各噛み合いピッチ半径を適切に設定することで、基準トルク配分が所望の配分、例えば後輪に偏重した不等トルク配分に設定することができる。
【００４６】
また、第２サンギヤ６３とハブ６９との間に第１摩擦係合手段７１が配置され、第２サンギヤ６３とキャリヤ６６との間に第２摩擦係合手段７５及びイニシャルトルク付与手段８０が配置されている。
【００４７】
第１摩擦係合手段７１は、図２及び図３に示すように、ハブ６９にリヤ出力軸５６と同軸上でリヤ出力軸５６の外周と間隙を有して囲みかつ第２サンギヤ６３側に突出する円筒状で内周に軸方向に延在するスプライン７０ａが形成された第１摩擦係合プレート収容部７０を有し、その基端に第２サンギヤ６３の端面６３ａと対向するスラスト受面７０ｂが形成されている。第２サンギヤ６３の一方の端面６３ａとスラスト受面７０ｂとの間に、第１摩擦係合プレート収容部７０のスプライン７０ａに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合するドリブンプレート７３とリヤ出力軸５６のスプライン５７に内周が軸方向移動可能にスプライン嵌合するドライブプレート７２の各摩擦係合プレートが交互に配置されて多板式の摩擦係合手段を構成している。
【００４８】
第２摩擦係合手段７５は、図３及び図４に図３のＢ部拡大図を示すようにキャリヤ６６にリヤ出力軸５６と同軸上で第２サンギヤ６３と反対側に突出する円筒状で内周に軸方向に延在するスプライン６７ａが形成された第２摩擦係合プレート収容部６７が突設されている。第２摩擦係合プレート収容部６７のスプライン６７ａに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する円筒状の筒部７６ａ及びこの筒部７６ａと一体形成されて第２サンギヤ６３の端面６３ｂと対向する円板状のスラスト受面７６ｂからなる断面略Ｌ字状で環状に連続するエンドプレート７６と、第２摩擦係合プレート収容部６７の内周に形成された係止溝６７ｂに係合支持されてエンドプレート７６の筒部７６ａの側面７６ｃに当接してエンドプレート７６の外方移動端を規制する係止部材であるスナップリング７７と、第２サンギヤ６３の端面６３ｂとエンドプレート７６のスラスト受面７６ｂとの間に第２摩擦係合プレート収容部６７のスプライン６７ａに外周がスプライン嵌合するドリブンプレート７８及びリヤ出力軸５６のスプライン５７に内周がスプライン嵌合するドライブプレート７９の各摩擦係合プレートとを有し、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９が交互に配置されて多板式の摩擦係合手段を構成している。
【００４９】
このエンドプレート７６は、エンドプレート７６のスナップリング７７と対向する側面７６ｃには、その側面７６ｃから外周面に亘って周方向に連続する断面略Ｌ字状に切り欠き形成された環状のばね収容部８２が形成されている。ばね収容部８２の底部となるばね受面８２ａと側面７６ｃの間の寸法、即ち段差Ｌ１は、皿ばね８１がその軸方向から押圧されて密着される寸法より大きな寸法を有し、エンドプレート７６の側面７６ｃとスナップリング７７が当接してその間隙δが０になっても、ばね収容部８２に収容された皿ばね８１が押し潰されないように設定されている。よって、皿ばね８１が押し潰されることなく皿ばね８１の耐久性が向上し、かつ安定したばね特性が維持される。
【００５０】
イニシャルトルク付与手段８０は、図３及び図４に示すように、エンドプレート７６と、スナップリング７７と、これらエンドプレート７６とスナップリング７７との間に介装された付勢手段である皿ばね８１を有している。
【００５１】
これら第１摩擦係合手段７１の第２サンギヤ６３とハブ６９の間に配置されたドリブンプレート７３とドライブプレート７２、第２摩擦係合手段７５の第２サンギヤ６３とエンドプレート７６との間に配置されたドリブンプレート７８とドライブプレート７９、及びピニオン軸６８とピニオン部材６５の軸受穴６５ａの周面との間に発生する各摩擦力によってセンターディファレンシャル装置５０自体に差動制限機構が形成される。
【００５２】
なお、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１をヘリカルギヤで構成し、前進時にその噛み合い反力によって第１ピニオン６１が第１サンギヤ６０を後方、即ちハブ６９側に付勢するスラスト荷重が発生するように設定すると共に、第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４をヘリカルギヤで構成して、前進時にその噛み合い反力によって第２ピニオン６４が第２サンギヤ６３を前方、即ちハブ６９側に付勢するスラスト荷重が発生するように構成されている。
【００５３】
また、第１サンギヤ６０とハブ６９との間、第２摩擦係合プレート収容部６７とトランスファギヤ２４の間、ピニオン部材６５の各端とキャリヤ６６の間に各々フリクションワッシャ８５、８６、８７、８８が配置されている。
【００５４】
そして、前進時には、フリクションワッシャ８５が第１サンギヤ６０によってハブ６９に押圧される一方、第２サンギヤ６３によって第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２がハブ６９に押圧されて圧接するドリブンプレート７３とドライブプレート７２との間に摩擦抵抗が発生する。
【００５５】
一方、後退時には第２サンギヤ６３のスラスト荷重は逆方向に発生し、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が、スナップリング７７及び皿ばね８１によってキャリヤ６６の第２摩擦係合プレート収容部６７に支持されたエンドプレート７６に押圧されて摩擦抵抗が発生する。一方、第１サンギヤ６０及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の噛み合い点に作用する分離荷重と接線荷重との合成力を第１ピニオン６１、第２ピニオン６３及びピニオン軸６８の軸支部分に作用させて、ピニオン部材６５とピニオン軸６８との間に摩擦力を発生させることによって入力トルクに応じた、即ちトルク感応型差動制限トルクを発生させることができる。
【００５６】
ここで、前輪回転数と後輪回転数との差回転の大小関係により第１ピニオン６１及び第２ピニオン６４の回転方向が変化し、これに伴い差動制限トルクの作用具合も変わる。これにより前輪回転数が後輪回転数より大きい状態の旋回、前輪スリップ時、前輪回転数が後輪回転数より小さい状態の後輪スリップ時には、差動制限トルクが異なったものに自動的に制御される。
【００５７】
次に、このように構成されたセンターディファレンシャル装置５０の作用について、図５乃至図８を参照して説明する。
【００５８】
図５は第２ピニオン６４及び第２サンギヤ６３の作動を模式的に示す説明図、図６は第２サンギヤ６３、第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５、イニシャルトルク付与手段８０を模式的に示す構成説明図、図７は差回転発生時の第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５、イニシャルトルク付与手段８０の作動状態説明図であり、Ｆｆは前進走行時における第２ピニオン６４の回転方向である正転時における第２サンギヤ６３のスラスト荷重、Ｆｒは逆転時における第２サンギヤ６３のスラスト荷重、Ｆｉは皿ばね８１により付与される荷重を示し、各矢印は各々の荷重方向を示すと共に、○印は第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５の作動状態を示し×印は非作動状態を示している。
【００５９】
図８は、センターディファレンシャル装置による駆動トルクの配分特性を示す特性図であり、第１象限はエンジン１０による変速機３０からの駆動による車両が前進走行時の特性を示し、第３象限は車両の後進走行時、或いは前進しながらエンジンブレーキの作動時の特性を示す。９０は基本トルク配分を示し、９１、９２は各々第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５のトルク曲線、即ちトルク感応型差動制限トルクによるトルク性能曲線（イニシャルトルクがない場合）を示し、９３は後輪が前輪よりも速く回転したときに駆動トルク曲線を示し、９４は前輪が後輪よりも速く回転したときの駆動トルク曲線を示している。９５はイニシャルトルク付与手段８０によるイニシャルトルクを示している。
【００６０】
停車または走行中に発進クラッチ１３を切断し、前進段にシフトすると、シンクロ機構３６、３７または３８によって第１速〜第５速ギヤ列３１〜３５のいずれか１つが入力軸１６と同期しながら一体化して選択される。そこで発進クラッチ１３を接続すると、エンジン１０の動力が副変速機１５を介して手動変速機３０に入力され、選択された変速ギヤ列による変速動力が出力軸１９に伝動される。また、停止時に発進クラッチ１３を切断した状態でリバースシフトすると、リバースギヤ列３６が選択されて、逆転した変速動力が出力軸１９に出力されて前進５段後進１段に変速される。
【００６１】
出力軸１９に伝達された変速動力は、センターディファレンシャル装置５０のセンターデフ入力軸５２を介して第１サンギヤ６０に入力され、第１ピニオン６１を介してピニオン部材６５に動力伝達される。
【００６２】
ここで、前進時には、センターディファレンシャル装置５０は、各歯車諸元により前後輪へトルク配分されて出力される。そしてキャリヤ６６からの動力は、ハブ６９、フロント出力軸５４、フロントドライブ軸２０、フロントディファレンシャル装置２１等を介して前輪に動力伝達される。また、第２サンギヤ６３からの動力は、リヤ出力軸５６、トランスファギヤ２４、２５、リヤドライブ軸２３、プロペラ軸２６、リヤディファレンシャル装置２７等を介して後輪に動力伝達される。
【００６３】
通常のエンジン駆動による前進時は、図５に矢印ａで示すようにヘリカルギヤで構成された第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合うヘリカルギヤで形成された第２サンギヤ６３が矢印ｂ方向に回転駆動される正転時には、その噛み合い反力によって第２サンギヤ６３にはハブ６９側へのスラスト荷重Ｆｆ（Ｆｆ＞０）が作用し、第１摩擦係合手段７１にスラスト荷重Ｆｆが付与される。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１のばね荷重Ｆｉによりエンドプレート７６が押圧されて第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、圧接するドリブンプレート７８及びドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１に更に皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが付与される。即ち、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２には荷重Ｆｆ＋Ｆｉが作用し、ドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してスラスト荷重Ｆｆによるドリブンプレート７３とドライブプレート７２の摩擦抵抗によるトルク感応型差動制限トルクに加え、ばね荷重Ｆｉによるドリブンプレート７３とドライブプレート７２の摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。また、第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、ばね荷重Ｆｉによるドリブンプレート７８とドライブプレート７９の摩擦抵抗によるイニシャルトルクが与えられる。従って、図８の第１象限のように前進走行時の駆動トルク曲線９３、９４はトルク感応型差動制限トルク性能曲線９１、９２にイニシャルトルク９５を加えたものになり、差回転時にグリップ側の前輪或いは後輪に送られる駆動トルクがそれだけ大きくなり走破性が向上し、操縦性及び走行安定性が得られる。特に急激な駆動力が要求される車両発進時に良好な発進トラクション性能が得られて操縦性及び発進性が向上する。
【００６４】
また、前進走行時において図５に矢印ａで示すように第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合う第２サンギヤ６３が矢印ｂ方向に回転駆動される正転時に、悪路等によって前輪或いは後輪の一方が完全に空転すると、ピニオン軸６８を介して第２ピニオン６４を支持すると共に前輪への出力側となるキャリヤ６６或いは、後輪への出力側となる第２サンギヤ６３の一方が空転して第２サンギヤ６３にスラスト荷重Ｆｆが発生することなく（Ｆｆ＝０）、第１摩擦係合手段７１には荷重Ｆｆによるトルク感応型差動制限トルクは発生しない。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によりエンドプレート７６を介して第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、圧接するドリブンプレート７８及びドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１にばね荷重Ｆｉが付与される。従って、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してばね荷重Ｆｉによる摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。また、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してばね荷重Ｆｉによる摩擦抵抗のイニシャルトルクが得られる。このように、悪路走行等で前輪或いは後輪の一方が完全に空転してトルク感応型差動制限トルクが得られない場合でも、イニシャルトルク９５によってグリップ側の車輪側に送られる駆動トルクにより、脱出性や走破性が大きく向上する。
【００６５】
また、通常の後進走行時は、図５に矢印ｃで示すように第２ピニオン６４が回転し、第２ピニオン６４に噛み合う第２サンギヤ６３が矢印ｄ方向に回転駆動され、前進走行時に対して逆転する。この逆転時には、噛み合い反力により第２サンギヤ６３に後方のスラスト荷重Ｆｒが作用する。一方、前進走行時にエンジンブレーキを掛けたエンジンブレーキ時は、矢印ｅ方向に回転する第２ピニオン６４に対し、第２サンギヤ６３は車輪側から矢印ｆ方向の回転力が付与され、噛み合い反力により第２サンギヤ６３には後進走行時と同様に後方のスラスト荷重Ｆｒが作用する。
【００６６】
例えば、比較的駆動力が高い後進走行時或いは制動力が大きいエンジンブレーキ時等には、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒが比較的大きく、そのスラスト荷重Ｆｒが皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉより大きい（Ｆｒ＞Ｆｉ）ときには、そのスラスト荷重Ｆｒによって移動する第２サンギヤ６３によって第２摩擦係合手段７５にスラスト荷重Ｆｒが作用してドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してトルク感応型差動制限トルクが与えられる。また、皿ばね８１のばね荷重Ｆｉより大きな第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒによってエンドプレート７６が押動して、その側面７６ｃがスナップリング７７に当接して移動端が規制されたエンドプレート７６とスナップリング７７との間に圧縮された状態に保持される。
【００６７】
即ち、第１摩擦係合手段７１は作用することなく、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９にスラスト荷重Ｆｒが作用し、スラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクが得られる。従って、図８の第３象限のように後進時或いはエンジンブレーキ時の駆動トルク曲線９６、９７が、トルク感応型差動制限トルク性能曲線となり差動制限トルクが小さく設定され、差回転時にグリップ側の車輪に送られる駆動トルクが抑制されて車体の安定性及び操縦性が確保される。特に、旋回制動時に発生するタックイン現象が抑制されてタックイン性能が改善されて車体の安定性及び操縦性が確保される。
【００６８】
また、駆動力が低い後進走行時或いは制動力が小さいエンジンブレーキ時等で、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒと皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが等しい（Ｆｒ＝Ｆｉ）ときには、そのスラスト荷重Ｆｒによって移動する第２サンギヤ６３によって第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してスラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクが与えられる。また、皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉと等しい第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒによってエンドプレート７６の外側端部７６ｃがスナップリング７７に当接或いは近接した状態となり、皿ばね８１はエンドプレート７６とスナップリング７７との間に圧縮付与された状態に保持される。即ち、第２摩擦係合手段７５にスラスト荷重Ｆｒが作用し、スラスト荷重Ｆｒによりドリブンプレート７８とドライブプレート７９が圧接してトルク感応型差動制限トルクが得られて、車体の安定性及び操縦性が維持される。
【００６９】
また、駆動力が更に低い後進走行時或いは制動力が更に小さいエンジンブレーキ時等では、第２サンギヤ６３に発生するスラスト荷重Ｆｒが比較小さく、そのスラスト荷重Ｆｒが皿ばね８１のばね荷重Ｆｉより小さく（Ｆｒ＜Ｆｉ）、第２摩擦係合手段７５に皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが作用して、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９の圧接により第２摩擦係合手段７５にはスラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクにばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクを加えたものになる。よって、第１摩擦係合手段７１には皿ばね８１のばね荷重Ｆｉから第２サンギヤ６３のスラスト荷重Ｆｒを減じた荷重が作用してドリブンプレート７３とドライブプレート７２が圧接してその摩擦抵抗によりトルク感応型差動制限トルクが発生する。従って、差回転時にグリップ側の前輪或いは後輪に送られる駆動トルクがそれだけ大きくなり、車体の安定性及び操縦性が確保される。
【００７０】
また、後進走行時において、悪路等によって前輪或いは後輪の一方が完全に空転すると、前輪への出力側となるキャリヤ６６或いは、後輪への出力側となる第２サンギヤ６３が空転して第２サンギヤ６３にスラスト荷重Ｆｒが発生することなく（Ｆｒ＝０）、第２摩擦係合手段７５には、スラスト荷重Ｆｒによるトルク感応型差動制限トルクは発生しない。一方、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によりエンドプレート７６を介して第２摩擦係合手段７５にばね荷重Ｆｉが作用し、かつ圧接するドリブンプレート７８とドライブプレート７９を介して第２サンギヤ６３が押動されて第１摩擦係合手段７１にも皿ばね８１によるばね荷重Ｆｉが付与される。従って、第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８とドライブプレート７９の圧接によりばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクが得られると共に、第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３とドライブプレート７２の圧接による摩擦抵抗によりばね荷重Ｆｉによるイニシャルトルクが与えられる。このように、悪路走行等で前輪或いは後輪の一方が完全に空転してトルク感応型差動制限トルクが得られない場合でも、イニシャルトルクによってグリップ側の車輪側に送られる駆動トルクにより、脱出性や走破性が大きく向上する。
【００７１】
このように、前進走行時には、第１摩擦係合手段７１によるトルク感応型の差動制限トルクに加え、イニシャルトルク付与手段８０によるイニシャルトルクを付与する大きな差動制限トルクによって車体の安定性や操縦性等が向上する。また、悪路等で前輪或いは後輪の一方が空転したときには、イニシャルトルク付与手段８０により第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５に生じるイニシャルトルクによって他方の車輪に大きな駆動トルクが送られ、トルク感応型差動制限トルクだけでは不足する脱出性や走破性が大きく改善される。
【００７２】
一方、比較的駆動力が高い後進走行時或いは制動力が大きい制動時には、第２摩擦係合手段７５によるトルク感応型差動制限トルクのみによる比較的小さな差動制限トルクを付与することによって操縦性の向上を図ると共に、旋回制動時におけるタックイン現象を抑制して車体の安定性を確保すると共に、低駆動力時にはイニシャルトルクを付加することのよって車両の安定性及び操縦性が大幅に向上する。
【００７３】
また、車両の前進時と後進時で異なる差動制限特性を設定することや、エンジンによる変速機３０からの駆動時とエンジンブレーキ時で異なる差動制限特性を設定することができる等種々の走行状態に応じた作動制限特性を与えることができ、車両の操縦性や走行安定性を向上することができる。
【００７４】
更に、前進時には、第１摩擦係合手段７１によるトルク感応型差動制限トルクに、イニシャルトルク付与手段８０に基づく第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５によるイニシャルトルクが加わった大きな差動制限トルクが確保できて発進トラックション性能や走破性が向上して操縦性や走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキ時には第２摩擦係合手段７５によるトルク感応型差動制限トルクを与えることから、エンジンブレーキ時に付与される差動制限トルクが抑制されて旋回制動によるタックイン現象が抑制できて操縦性及び走行安定性が向上する一方、エンジンブレーキによる低制動時にイニシャルトルクを付加することによって、大きな差動制限トルクが付与されて低制動時における操縦性及び走行安定性が得られる。また、低制動時のみイニシャルトルクを与えることにより過度の作動制限が抑制されて燃費の向上が期待できる。
【００７５】
また、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５を多板式の摩擦係合手段として構成することによって、ドリブンプレート７３とドライブプレート７２、ドリブンプレート７８とドライブプレート７９の各摩擦係合プレートによる摩擦抵抗が容易に確保でき、差動制限特性の向上が得られ、車両の操縦性及び走行安定性の向上が図れる。
【００７６】
更に、イニシャルトルク付与手段８０の皿ばね８１によって、エンドプレート７６及び第２サンギヤ６３を介して第１摩擦係合手段７１のドリブンプレート７３、ドライブプレート７２及び第２摩擦係合手段７５のドリブンプレート７８、ドライブプレート７９を押圧してイニシャルトルクを発生させることから、小さなばね荷重でも大きなイニシャルトルクが確保でき、かつ従来のようにイニシャルトルク付与手段自体にドリブンプレートやドライブプレート等の摩擦係合プレートを配置する必要がなく、イニシャルトルク付与手段８０の構成の簡素化が得られ、安価にコンパクトに形成できる。また、皿ばね８１のばね力を調整することによって種々の差動制限トルク特性が容易に得られ、差動制限トルク特性の設定の自由度が大幅に拡大される。更に、イニシャルトルク付与手段８０は、エンドプレート７６のばね収容部８２に収容された皿ばね８１が押し潰されることなく、皿ばね８１の安定したばね特性が維持され、安定した差動制限トルク特性が確保できる。
【００７７】
更に、第２サンギヤ６３及び第２ピニオン６４の捩じれ角を互いに反対方向に変えることによって、車両の前進時と後進時の差動制限トルクの特性を逆に設定することができる。
【００７８】
（第２実施の形態）
本発明の第２実施の形態を図９を参照して説明する。本実施の形態のセンターディファレンシャル装置は、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５がフリクションワッシャ９８、９９を用い、その他の構成は第１実施の形態のセンターディファレンシャル装置と同様であるので、第１実施の形態と同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
かかる、第１摩擦係合手段７１は、ハブ６９に第２サンギヤ６３の端面６３ａに対向して形成されたスラスト受面７０ｂと、第２サンギヤ６３の端面６３ａとスラスト受部７０ｂとの間に介装されたフリクションワッシャ９８によって構成されている。
【００８０】
第２摩擦係合手段７５は、第２サンギヤ６３の端面６３ｂとエンドプレート７６のスラスト受面７６ｂとの間にフリクションワッシャ９９を介装することによって構成されている。
【００８１】
従って、本実施の形態では、第１摩擦係合手段７１及び第２摩擦係合手段７５を構成が簡単なフリクションワッシャ９８、９９を用いることによって、第１実施の形態の効果に加え、第１摩擦係合手段７１、第２摩擦係合手段７５が安価でコンパクトに形成できると共に、センターディファレンシャル装置５０の軸方向の短縮が得られ、センターディファレンシャル装置５０の軽量化が得られる。
【００８２】
なお、上記各実施の形態では手動変速機のセンターディファレンシャル装置について説明したが、自動変速機のセンターディファレンシャル装置に適用することもできる。またセンターディファレンシャル装置を例に説明したが、左右の車輪に動力配分するディファレンシャル装置に適用することができる。この場合フロント出力軸５４及びリヤ出力軸５６が各々左右の車輪への出力軸となり車幅方向に延在すると共に、第１サンギヤ６０と第１ピニオン６１、及び第２サンギヤ６３と第２ピニオン６４の各噛み合いピッチ半径を等しくして左右の車輪への基準トルク配分を等しくすることが好ましい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明した本発明のディファレンシャル装置によると、複合プラネタリ式のデファレンシャル装置において、入力部材となる第１サンギヤの回転方向によって、第２ピニオンと第２サンギヤとの噛み合い反力によるスラスト荷重方向により第１摩擦係合手段或いは第２摩擦係合手段によるスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクが付与されるると共に、イニシャルトルク付与手段によって第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によるイニシャルトルクが与えられ、かつイニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧してイニシャルトルクを与えることから、第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによる比較的大きなイニシャルトルクが容易に得られ、差動制限トルク設定の自由度が拡大すると共に車両の操縦性及び走行安定性の向上が得られ、かつイニシャルトルク付与手段専用の摩擦係合プレートが不要になりイニシャルトルク付与手段の簡素化及びコンパクト化が可能になり製造コストの低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施の形態を示すトランスミッションのスケルトン図である。
【図２】センターディファレンシャル装置の要部断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】第２ピニオン及び第２サンギヤの作動を模式的に示す説明図である。
【図６】第２サンギヤ、第１摩擦係合手段、第２摩擦係合手段、及びイニシャルトルク付与手段を模式的に示す構成説明図である。
【図７】差回転発生時の第１摩擦係合手段、第２摩擦係合手段、イニシャルトルク付与手段の作動状態説明図である。
【図８】センターディファレンシャル装置のトルク性能特性図である。
【図９】本発明による第１実施の形態を示すセンターディファレンシャル装置の要部断面図である。
【図１０】従来のセンターディファレンシャル装置の概要を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１０ エンジン
２０ フロントドライブ軸
２１ フロントディファレンシャル装置
２３ リヤドライブ軸
２７ リヤディファレンシャル装置
５０ センターディファレンシャル装置
５２ センターデフ入力軸
５４ フロント出力軸
５６ リヤ出力軸（出力軸）
５７ スプライン
６０ 第１サンギヤ
６１ 第１ピニオン
６３ 第２サンギヤ
６３ａ、６３ｂ 端面
６４ 第２ピニオン
６５ ピニオン部材
６６ キャリヤ
６７ 第２摩擦係合プレート収容部
６７ａ スプライン
６７ｂ 係止溝
６８ ピニオン軸
６９ ハブ
７０ 第１摩擦係合プレート収容部
７０ａ スプライン
７０ｂ スラスト受面
７１ 第１摩擦係合手段
７２ ドライブプレート（摩擦係合部材）
７３ ドリブンプレート（摩擦係合部材）
７５ 第２摩擦係合手段
７６ エンドプレート
７６ｂ スラスト受面
７６ｃ 側面
７７ スナップリング（係止部材）
７８ ドリブンプレート（摩擦係合プレート）
７９ ドライブプレート（摩擦係合プレート）
８０ イニシャルトルク付与手段
８１ 皿ばね
８２ ばね収容部
８２ａ ばね受面
９８、９９ フリクションワッシャ
Claims (9)
- ヘリカルギヤに形成された第１サンギヤ及び第２サンギヤと、一体形成されて上記第１サンギヤ及び第２サンギヤに各々噛み合う第１ピニオン及び第２ピニオンと、上記第２サンギヤが設けられた出力軸と、これらのギヤ部材を回転自在に収容支持するキャリヤとを備え、上記第１サンギヤに入力された動力を上記キャリヤ及び出力軸に分配して出力する複合プラネタリギヤ式のディファレンシャル装置において、
上記第２サンギヤが、トルク伝達時に上記第２ピニオンとの噛み合い反力により軸方向移動可能に上記出力軸にスプライン嵌合し、
上記キャリヤに上記第２サンギヤの一方の端面と対向して形成されたスラスト受面と上記第２サンギヤの上記一方の端面の間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより上記摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第１摩擦係合手段と、
上記第２サンギヤの他方の端面と上記キャリヤとの間に配置された摩擦係合プレートを有し、上記第２サンギヤにより該摩擦係合プレートをキャリヤに押圧し該摩擦抵抗によって差動制限トルクを与える第２摩擦係合手段と、
上記第２摩擦係合手段と上記キャリヤとの間に配置され、第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して第２サンギヤを押動して上記第１摩擦係合手段の摩擦係合プレートを上記スラスト受面に押圧しかつ第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを第２サンギヤに押圧し該各々の摩擦抵抗によってイニシャルトルクを与えるイニシャルトルク付与手段とを備えたことを特徴とする車両のディファレンシャル装置。 - 上記第１摩擦係合手段は、
上記キャリヤに設けられて上記第２サンギヤの一方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第１摩擦係合プレート収容部と、
該第１摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第１摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周がスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、
上記第２摩擦係合手段は、
上記キャリヤに設けられ上記第２サンギヤの他方の端面側で上記出力軸を囲みかつ内周に軸方向に延在するスプラインが形成された第２摩擦係合プレート収容部と、
該第２摩擦係合プレート収容部と出力軸との間に配設されて上記第２摩擦係合プレート収容部のスプラインに外周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレート及び上記出力軸のスプラインに内周が軸方向移動可能にスプライン嵌合する摩擦係合プレートを備え、
上記イニシャルトルク付与手段は、
上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートと上記第２摩擦係合プレート収容部との間に配置されて上記第２サンギヤと共に上記第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを押圧することを特徴とする請求項１に記載の車両のディファレンシャル装置。 - 上記摩擦係合プレートがフリクションワッシャであることを特徴とする請求項１に記載の車両のディファレンシャル装置。
- 上記イニシャルトルク付与手段は、
上記第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートを介して上記第２サンギヤの他方の端面と対向して軸方向に移動自在に配置されたエンドプレートと、
該エンドプレートと対向してキャリヤに設けられた係止部材と、
上記エンドプレートと係止部材との間に設けられた皿ばねとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両のディファレンシャル装置。 - 上記エンドプレートは、
上記係止部材と対向する側面に、係止部材と対向するばね受面を有して周方向に連続する断面略Ｌ字状に切り欠き形成された環状のばね収容部を備え、上記ばね受面から上記側面までの寸法が、上記皿ばねが軸方向から押圧されて密着する寸法より大であることを特徴とする請求項４に記載の車両のディファレンシャル装置。 - 上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、前進時と後進時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することで車両の前進時と後進時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両のディファレンシャル装置。
- 上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで上記第１摩擦係合手段と第２摩擦係合手段の一方または他方によって第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じたトルク感応型差動制限トルクを与えると共に、イニシャルトルク付加手段によるイニシャルトルクを付加することでエンジンによる変速機からの駆動時とエンジンブレーキ時とで異なる差動制限特性を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両のディファレンシャル装置。
- 上記第１サンギヤに変速機からの変速出力が入力され、上記出力軸及びキャリヤの一方から前輪に他方から後輪に出力するセンターディファレンシャル装置であって、エンジンによる変速機からの駆動による前進時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第１摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与え、かつ上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段によるイニシャルトルクを付加する一方、エンジンブレーキ時に第２ピニオンとの噛み合い反力による第２サンギヤのスラスト荷重に応じた上記第２摩擦係合手段によるトルク感応型差動制限トルクを与えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両のディファレンシャル装置。
- 上記エンジンブレーキによる低制動時に、上記イニシャルトルク付与手段により第１摩擦係合手段及び第２摩擦係合手段の摩擦係合プレートによるイニシャルトルクを付加することを特徴とする請求項８に記載のディファレンシャル装置。
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