JP4541520B2 - 遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サンギヤが設けられた軸部とキャリヤとの間の差動制限を行う遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディファレンシャル装置においては、予め差動制限トルクをイニシャルトルクとして付加したり、一方の出力軸がスリップした際に他方の出力軸にトルクをバイパスして伝達するための差動制限装置が設けられている。
【０００３】
この種の差動制限装置は油圧多板クラッチ等によって構成されることが一般的であり、例えば特開平５−１１２１４９号公報には、遊星歯車式のセンターディファレンシャル装置において、キャリヤとリヤドライブ軸との間に油圧多板クラッチを設け、後輪スリップ等に応じて油圧多板クラッチに差動制限トルクを発生させる技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、油圧多板クラッチにおいては、一般に、複数のドライブプレートやドリブンプレート等が配列されて構成されるものであるため、装置の複雑化や大型化を招く虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単かつ小型な構成の遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明による遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置は、キャリヤの中心に挿入された軸部と、上記軸部に設けられたサンギヤと、上記サンギヤに噛合されたピニオンと、上記ピニオンを回転自在に上記キャリヤに支持するピニオン軸とを備えた遊星歯車式ディファレンシャル装置に併設された差動制限装置であって、上記軸部に設けられた環状の摺動面と、上記キャリヤの端面から上記ピニオン軸の端部が突出して形成された突出部と、上記摺動面に摺動可能な摩擦面と上記突出部に係合可能なＶ字溝とを有し上記摺動面と上記突出部との間に配設されたカム部材と、上記キャリヤの端面に上記カム部材を挟んで突出形成され、上記キャリヤの回転方向への上記カム部材の移動を所定の揺動を許容して規制する一対の規制部とを備え、一対の上記規制部の間に、上記カム部材を上記摺動面に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明による遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置は、請求項１記載の発明において、上記軸部にドラム部材を固設し、このドラム部材の内周に上記摺動面を形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３記載の発明による遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置は、請求項１記載の発明において、上記軸部の外周或いは上記軸部に固設したリング部材の外周に上記摺動面を形成したことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、軸部とキャリヤとが差動した際に摺動面に対する摩擦面の摩擦抵抗によってカム部材が上記キャリヤに対して規制部間内で相対的に移動され、突出部に対するＶ字溝の係合位置がずれる。この突出部に対するＶ字溝の係合位置のずれ量に応じて、上記カム部材には摺動面方向への押圧力が発生し、上記摺動面に対する上記摩擦面の摩擦抵抗が増大されて上記軸部と上記キャリヤとの間で差動制限が行われる。この場合において、上記カム部材を上記摺動面に付勢する付勢手段によって、遊星歯車式ディファレンシャル装置におけるイニシャルトルクが発生される。
【００１０】
この場合、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記軸部に固設したドラム部材の内周に上記摺動面を形成することにより、上記カム部材が上記摺動面の内周に位置する構成となり、上記カム部材には遠心力による上記摺動面方向への押圧力が加わる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記軸部の外周或いは上記軸部に固設したリング部材の外周に上記摺動面を形成することにより、上記カム部材が上記摺動面の外周に位置する構成となり、上記カム部材には遠心力による上記摺動面方向への押圧力を打ち消す力が加わる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はセンターディファレンシャル装置の要部断面図、図２は図１のII−II断面図、図３はトランスミッションのスケルトン図である。
【００１４】
これらの図において、符号１は車体前部に配設されたエンジンを示し、符号２はこのエンジン１の後方に連結されたマニュアルトランスミッションを示す。このマニュアルトランスミッション２のクラッチハウジング３の後方には、変速機ケース４が一体に形成され、この変速機ケース４の後方には、トランスファケース５が連結され、さらに、このトランスファケース５の後方にはエクステンションケース６が順に連結されている。そして、クラッチハウジング３に発進クラッチ７が、変速機ケース４に前輪の終減速装置８と手動変速機９が、トランスファケース５にトランスファ部１０が配設される。
【００１５】
エンジン１のクランク軸１１は発進クラッチ７に連結され、発進クラッチ７が手動変速機９の入力軸２１に連結されている。
【００１６】
手動変速機９は入力軸２１に平行な中空のカウンタ軸２２を有し、変速機ケース４の内部において、これら入力軸とカウンタ軸２２との間に前方から第１速ギヤ列２３、第２速ギヤ列２４、第３速ギヤ列２５、第４速ギヤ列２６が順次配設され、２つのギヤ相互の間にシンクロ機構３０，３１がそれぞれ設けられている。また、第１速ギヤ２３と第２速ギヤの間には、リバースギヤ列２８が配置されている。
【００１７】
さらに、入力軸２１及びカウンタ軸２２は、トランスファケース５の内部に延設され、これらの間に第５速ギヤ列２７とシンクロ機構３２が配設されている。そして、手動変速機９は、以上の３組のシンクロ機構３０，３１，３２を選択的に作動して前進５段の何れか１つにシフトし、リバースギヤ列２８を噛合することでリバースにシフトされるよう構成されている。
【００１８】
トランスファケース５の内部において、カウンタ軸２２の同軸上には、遊星歯車式のセンターディファレンシャル装置３５が配設されている。このセンターディファレンシャル装置３５には、カウンタ軸２２の内部に配設されたフロントドライブ軸３６が連結されているとともに、入力軸２１と同軸上に配設されたリヤドライブ軸３７がトランスファギヤ列３８を介して連結され、カウンタ軸２２から入力された変速動力が両ドライブ軸３６，３７に配分される。そして、フロントドライブ軸３６に伝達された動力は前輪の終減速装置８に伝達される一方、リヤドライブ軸３７に伝達された動力はプロペラシャフト３９を介して後輪の終減速装置４０に伝達される。また、センターディファレンシャル装置３５の後部には差動制限装置４１が併設されており、前後輪間の差動制限を行う。
【００１９】
次に、センターディファレンシャル装置３５の構成について図１に基づいて詳細に説明すると、センターディファレンシャル装置３５は、先端側が中間部材５０を介してカウンタ軸２２の外周にスプライン結合された中空のセンターデフ入力軸５１と、このセンターデフ入力軸５１の内部に配設され先端側が中間部材５４を介してフロントドライブ軸３６の外周にスプライン結合された中空のフロント出力軸５５と、このフロント出力軸５５の内部に先端側が臨まされたリヤ出力軸５７とを備えて構成され、これら各軸５１，５５，５７が同軸上で互いに相対回転自在となっている。
【００２０】
センターデフ入力軸５１の後端側には大径の第１のサンギヤ６０が一体形成され、この第１のサンギヤ６０に小径の第１のピニオン６１が等間隔毎に複数（例えば３個）噛合されている。
【００２１】
また、リヤ出力軸５７の中途には小径の第２のサンギヤ６３がスプライン嵌合され、この第２のサンギヤ６３に大径の第２のピニオン６４が等間隔毎に複数（例えば３個）噛合されている。
【００２２】
これら第１，第２のピニオン６１，６４において、それぞれ互いに対応する第１，第２のピニオン６１，６４対はピニオン部材６５に一体形成され、各ピニオン部材６５がキャリヤ６６に固定されたピニオン軸６７に回転自在に軸支されている。
【００２３】
すなわち、キャリヤ６６は、前方からセンターデフ入力軸５１が回転自在に挿入される一方、後方からリヤ出力軸５７が回転自在に挿入され、空間中央に第１のサンギヤ６０と第２のサンギヤ６３を格納する。そして、各第１のピニオン６１が第１のサンギヤ６０に、各第２のピニオン６４が第２のサンギヤ６３に、ともに噛合可能なように各ピニオン軸６７が前後にかけて装架されている。
【００２４】
ここで、第１のサンギヤ６０と第２のサンギヤ６３は所定間隔隔ててキャリヤ６６の内部に配列されており、これら第１，第２のサンギヤ６０，６３の間隙からフロント出力軸５５の後端側がキャリヤ６６の内部に臨まされている。キャリヤ６６の内周にはハブ７０が固設されており、ハブ７０は、第１，第２のサンギヤ６０，６３の間隙からセンターデフ入力軸５１の内部に延設されてフロント出力軸５５の外周にスプライン結合されている。そして、ピニオン軸６７を介してキャリヤ６６に伝達された動力は、ハブ７０，フロント出力軸５５を介してフロントドライブ軸３６に伝達される。
【００２５】
一方、リヤ出力軸５７の後端寄りにはトランスファドライブギヤ３８ａが一体形成され、このトランスファドライブギヤ３８ａがリヤドライブ軸３７に一体形成されたトランスファドリブンギヤ３８ｂに噛合されてトランスファギヤ列３８を構成している。そして、第２のサンギヤ６３からリヤ出力軸５７に伝達された動力は、トランスファギヤ列３８を介してリヤドライブ軸３７に伝達される。
【００２６】
図１，２に示すように、差動制限装置４１は、センターディファレンシャル装置３５の後方でリヤ出力軸５７にスプライン嵌合されたドラム部材４２を備え、このドラム部材４２の内周には環状の摺動面４２ａが形成されている。
【００２７】
また、ピニオン軸６７を支持するキャリヤ６６の後端面からは、ピニオン軸６７の端部が突出され、このピニオン軸６７の突出部６７ａがドラム部材４２の内部で摺動面４２ａに対向されている。
【００２８】
また、これら摺動面４２ａと突出部６７ａとの間にはカム部材４３が配設されている。カム部材４３には、摺動面４２ａに摺動可能な部分円弧状の摩擦面４３ａと、突出部６７ａに係合可能なＶ字溝４３ｂとが設けられ、摩擦面４３ａが摺動面４２ａに当接されるとともに、Ｖ字溝４３ｂが突出部６７ａに対して係合されることによって、カム部材４３は摺動面４２ａと突出部６７ａとの間に支持されている。そして、カム部材４３がキャリヤ６６に対して相対移動されると、突出部６７ａに対するＶ字溝４３ｂの係合位置のずれ量に応じて、カム部材４３には、摺動面４２ａ方向への押圧力が発生し、摺動面４２ａに対する摩擦面４３ａの摩擦抵抗が増大されてリヤ出力軸５７とキャリヤ６６との間で差動制限が行われるようになっている。ここで、摩擦面４３ａは、カム部材４３への摩擦材のコーティング、或いは、摩擦材の貼付等によって形成される。
【００２９】
また、キャリヤ６６の後端面には、一対の規制部４５，４５が、カム部材４３を挟む位置に突出形成されている。この規制部４５，４５は、キャリヤ６６の両回転方向へのカム部材４３の移動を所定の揺動を許容して規制するもので、カム部材４３が突出部６７ａに対して対称位置にあるときカム部材４３の両側にそれぞれδ1の間隙を有する。ここで、間隙δ1を適切に設定することにより、カム部材４３のキャリヤ６６に対する移動量が規定されて、カム部材４３による差動制限トルクの最大値が設定されるとともに、カム部材４３の過剰な移動によるロックが防止されている。
【００３０】
また、キャリヤ６６には、突出部６７ａを挟む位置に一対の付勢部材としてのスプリング４６，４６設けられており、これらのスプリング４６，４６はカム部材４３を摺動面４２ａ方向に付勢するようになっている。ここで、スプリング４６，４６による付勢力は、カム部材４３が前後輪間にイニシャルトルクを発生するために必要最低限な付勢力に設定されている。同時に、スプリング４６，４６は、カム部材４３がキャリヤ６６に対して相対移動された際に、元の位置に復元されるよう付勢する機能を有する。
【００３１】
次に、上記構成によるマニュアルトランスミッション２の作用について説明する。先ず、停車または走行中に発進クラッチ７を切断して前進段にシフトするとシンクロ機構３０，３１または３２により第１速ないし第５速のギヤ列２３〜２７の何れか１つが入力軸２１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７を接続すると、エンジン１の動力が手動変速機９の入力軸２１に入力され選択された変速ギヤ列による変速動力がカウンタ軸２２に出力される。また、停車時に発進クラッチ７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２８が噛合され、逆転した変速動力がカウンタ軸２２に出力され、こうして前進５段後進１段に変速される。
【００３２】
手動変速機９で変速された動力は、センターディファレンシャル装置３５の第１のサンギヤ６０に入力され、第１のピニオン６１を介してピニオン部材６５に伝達される。
【００３３】
ここで、センターディファレンシャル装置３５は、各歯車緒元により、前後輪へのトルク配分比が、例えばＴＦ：ＴＲ＝３６．４：６３．６に設定されているため、変速動力の３６．４％がキャリヤに、６３．６％が第２のサンギヤ６３にそれぞれ配分して出力される。そしてキャリヤ６６の動力は、ハブ７０、フロント出力軸５５、フロントドライブ軸３６、終減速装置８を介して前輪に伝達される。また、第２のサンギヤ６３の動力は、リヤ出力軸５７、トランスファギヤ列３８、リヤドライブ軸３７、プロペラシャフト３９、終減速装置４０を介して後輪に伝達される。このような後輪偏重のトルク配分では、オーバーステア気味になって回頭性、操舵性等が良好になる。この４輪駆動走行の旋回時には、センターディファレンシャル装置３５の第１，第２のピニオン６１，６４の遊星回転により、旋回時に生じる前後輪の回転数差が吸収され、自由に旋回可能になる。
【００３４】
このとき、リヤ出力軸５７とキャリヤ６６とが差動され、すなわち、ドラム部材４２とキャリヤ６６とが相対回転され、摺動面４２ａに対する摩擦面４３ａの微少な摩擦抵抗によってカム部材４３がキャリヤ６６に対して相対移動されると、突出部６７ａに対するＶ字溝４３ｂの係合位置がずれる。そして、この突出部６７ａに対するＶ字溝４３ｂの係合位置のずれ量に応じて、カム部材４３には、摺動面４２ａ方向への押圧力が発生し、摺動面４２ａに対する摩擦面４３ａの摩擦抵抗が増大されてリヤ出力軸５７とキャリヤ６６との間で差動制限が行われる。すなわち、カム部材４３は、キャリヤ６６に対して相対移動されると、Ｖ字溝４３ｂの傾斜面が突出部６７ａに押圧されてドラム部材４２に対する摩擦抵抗を増大させる。
【００３５】
ここで、上記構成においては、カム部材４３は、キャリヤ６６の回転数に応じた遠心力によってドラム部材４２の摺動面４２ａ側に付勢されるので、差動制限トルクは回転数によっても可変に作用する。
【００３６】
このような実施の形態によれば、キャリヤ６６の端面からピニオン軸６７の端部を突出させて突出部６７ａを形成し、この突出部６７ａにカム部材４３を係合して差動制限装置４１の要部を構成したので、差動制限装置４１を簡単且つ小型なものとすることができる。
【００３７】
すなわち、複数のクラッチ板等を用いることなく差動制限装置を構成することができるので、構造を簡素化することができ、しかも軸方向への全長を短縮することができる。
【００３８】
また、Ｖ字溝４３ｂの傾斜角や規制部４５，４５の間隔等を変更するだけで差動制限装置４１による差動制限トルクの特性を容易に変更することができ、設計の自由度を増大させることができる。
【００３９】
また、スプリング４６，４６による所定の弱い付勢力によってカム部材４３を常に摺動面４２ａ側に付勢することにより、差動時における差動制限トルク発生のレスポンスを向上することができる。
【００４０】
次に、図４，図５は本発明の第２の実施の形態に係わり、図４はセンターディファレンシャル装置の要部断面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。なお、本実施の形態において、上述の第１の実施の形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図４，５に示すように、差動制限装置７１は、センターディファレンシャル装置３５の後方でリヤ出力軸５７にスプライン嵌合されたリング部材７２を備え、このリング部材７２の外周には環状の摺動面７２ａが形成されている。ここで、リヤ出力軸５７にリング部材７２をスプライン嵌合することなく、リヤ出力軸５７上に直接、摺動面７２ａを形成してもよい。
【００４２】
また、ピニオン軸６７を支持するキャリヤ６６の後端面からは、ピニオン軸６７の端部が突出され、このピニオン軸６７の突出部６７ａがリング部材７２の摺動面７２ａに対向されている。
【００４３】
また、これら摺動面７２ａと突出部６７ａとの間にはカム部材７３が配設されている。カム部材７３には、摺動面７２ａに摺動可能な部分円弧状の摩擦面７３ａと、突出部６７ａに係合可能なＶ字溝７３ｂとが設けられ、摩擦面７３ａが摺動面７２ａに当接されるとともに、Ｖ字溝７３ｂが突出部６７ａに対して係合されることによって、カム部材７３は摺動面７２ａと突出部６７ａとの間に支持されている。そして、カム部材７３がキャリヤ６６に対して相対移動されると、突出部６７ａに対するＶ字溝７３ｂの係合位置のずれ量に応じて、カム部材７３には、摺動面７２ａ方向への押圧力が発生し、摺動面７２ａに対する摩擦面７３ａの摩擦抵抗が増大されてリヤ出力軸５７とキャリヤ６６との間で差動制限が行われるようになっている。ここで、摩擦面７３ａは、カム部材７３への摩擦材のコーティング、或いは、摩擦材の貼付等によって形成される。
【００４４】
また、キャリヤ６６の後端面には、一対の規制部７５，７５が、カム部材７３を挟む位置に突出形成されている。この規制部７５，７５は、キャリヤ６６の両回転方向へのカム部材７３の移動を所定の揺動を許容して規制するもので、カム部材７３が突出部６７ａに対して対称位置にあるときカム部材７３の両側にそれぞれδ2の間隙を有する。ここで、間隙δ2を適切に設定することにより、カム部材７３のキャリヤ６６に対する移動量が規定されて、カム部材７３による差動制限トルクの最大値が設定されるとともに、カム部材７３の過剰な移動によるロックが防止されている。
【００４５】
また、キャリヤ６６には、突出部６７ａを挟む位置に一対の付勢部材としてのスプリング７６，７６設けられており、これらのスプリング７６，７６はカム部材７３を摺動面７２ａ方向に付勢するようになっている。ここで、スプリング７６，７６による付勢力は、カム部材４３が前後輪間にイニシャルトルクを発生するために必要最低限な付勢力に設定されている。同時に、スプリング７６，７６は、カム部材７３がキャリヤ６６に対して相対移動された際に、元の位置に復元されるよう付勢する機能を有する。
【００４６】
このような構成によれば、上述の第１の実施の形態と略同様の作用、効果を得ることができる。この場合、カム部材７３にはキャリヤ６６の回転数に応じた遠心力が作用するが、この遠心力は上述の第１の実施の形態とは逆に、差動制限トルクを打ち消す方向に作用する。
【００４７】
なお、上述の各実施の形態においては、センターディファレンシャル装置に本発明による差動制限装置を設けた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば左右輪間のトルク配分を行う遊星歯車式ディファレンシャル装置に上記差動制限装置を適用してもよい。
【００４８】
また、遊星歯車式ディファレンシャル装置の構成は、一対のサンギヤと一対のピニオンとを有するものに限定されるものではない。
【００４９】
また、上述の実施の形態において、キャリヤと第２のサンギヤがともに出力要素として設定されたディファレンシャル装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばキャリヤ或いは第２のサンギヤを入力要素として設定してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置を簡単かつ小型に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はセンターディファレンシャル装置の要部断面図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】トランスミッションのスケルトン図
【図４】図４，図５は本発明の第２の実施の形態に係わり、図４はセンターディファレンシャル装置の要部断面図
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図
【符号の説明】
３５ センターディファレンシャル装置（遊星歯車式ディファレンシャル装置）
４１ 差動制限装置
４２ ドラム部材
４２ａ 摺動面
４３ カム部材
４３ａ 摩擦面
４３ｂ Ｖ字溝
４５ 規制部
４６ スプリング（付勢部材）
５７ リヤ出力軸（軸部）
６３ 第２のサンギヤ（サンギヤ）
６４ 第２のピニオン（ピニオン）
６６ キャリヤ
６７ ピニオン軸
６７ａ 突出部
７１ 差動制限装置
７２ リング部材
７２ａ 摺動面
７３ カム部材
７３ａ 摩擦面
７３ｂ Ｖ字溝
７５ 規制部
７６ スプリング（付勢部材）

Claims (3)

1. キャリヤの中心に挿入された軸部と、上記軸部に設けられたサンギヤと、上記サンギヤに噛合されたピニオンと、上記ピニオンを回転自在に上記キャリヤに支持するピニオン軸とを備えた遊星歯車式ディファレンシャル装置に併設された差動制限装置であって、
   上記軸部に設けられた環状の摺動面と、
   上記キャリヤの端面から上記ピニオン軸の端部が突出して形成された突出部と、
   上記摺動面に摺動可能な摩擦面と上記突出部に係合可能なＶ字溝とを有し上記摺動面と上記突出部との間に配設されたカム部材と、
   上記キャリヤの端面に上記カム部材を挟んで突出形成され、上記キャリヤの回転方向への上記カム部材の移動を所定の揺動を許容して規制する一対の規制部とを備え、
   一対の上記規制部の間に、上記カム部材を上記摺動面に付勢する付勢部材を設けたことを特徴とする遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置。
2. 上記軸部にドラム部材を固設し、このドラム部材の内周に上記摺動面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置。
3. 上記軸部の外周或いは上記軸部に固設したリング部材の外周に上記摺動面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の遊星歯車式ディファレンシャル装置の差動制限装置。

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