JP4673959B2 - デファレンシャル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、4輪駆動の車両等に用いられるデファレンシャル装置に関し、とりわけ、2輪駆動時に駆動力が切り離される駆動輪側に配置したデファレンシャル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平3−118233号公報に図2のような動力伝達装置201が記載されている。
【0003】
この動力伝達装置201は、前輪を切り離して2輪駆動状態にする4輪駆動車の前輪側に配置されたデファレンシャル装置であり、アウターケース203、インナーケース205、駆動力を断続する多板クラッチ207、これを締結する油圧アクチュエータ209、ベベルギヤ式の差動機構211、差動制限用の多板クラッチ213、これを締結する油圧アクチュエータ215などから構成されている。
【0004】
動力伝達装置201はデフキャリヤ217に収容されており、アウターケース203は左右のボス部219,221をスラストベアリング223,223によってデフキャリヤ217に支承されている。
【0005】
ドライブピニオンシャフト225は前輪側の図外のプロペラシャフトを介してトランスファに連結されており、ドライブピニオンシャフト225の前端に形成されたドライブピニオンギヤ227はアウターケース203に固定されたリングギヤ229と噛み合っており、エンジンの駆動力によってアウターケース203を回転駆動する。
【0006】
インナーケース205はアウターケース203の内周で摺動自在に支承されている。
【0007】
駆動力断続用の多板クラッチ207はアウターケース203の左側ボス部219のアウタケース203の内側に突設した内側ボス部219aとインナーケース205との間に配置されており、油圧アクチュエータ209によって押圧されると、アウターケース203の回転をインナーケース205に伝達する。
【0008】
差動機構211の左サイドギヤ231は左前輪側のドライブシャフト233に連結されており、右サイドギヤ235は右前輪側のドライブシャフト237に連結されている。各ドライブシャフト233,237はアウターケース203のボス部219,221の内周で摺動しながら支承されている。
【0009】
差動制限用の多板クラッチ213は右前輪側ドライブシャフト237とインナーケース205との間に配置されており、油圧アクチュエータ215によって押圧されると、差動機構211の差動を制限する。
【0010】
上記のように、多板クラッチ207を締結すると、インナーケース205はエンジンの駆動力によって回転し、この回転は差動機構211からドライブシャフト233,237を介して左右の前輪に配分されて、車両は4輪駆動状態になり、このとき、多板クラッチ213を締結すると、前輪の差動が制限される。
【0011】
一方、多板クラッチ207の連結を解除すると、インナーケース205から左右の前輪までがエンジンから切り離されて、車両は2輪駆動状態になる。
【0012】
この2輪駆動走行中は前輪側が連れ回り状態になるから、インナーケース205とアウターケース203との間で摺動が生じ、ドライブシャフト233,237とボス部219,221との間で摺動が生じる。
【0013】
アウターケース203の内部にはオイルが封入されており、これらの摺動部、差動機構211、多板クラッチ207,213などを潤滑する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、動力伝達装置201では、車両の2輪駆動走行中に摺動するインナーケース205とアウターケース203、ドライブシャフト233,237とボス部219,221は、軸受けを介在させずに、それぞれが直接摺動するから摺動抵抗が生じる恐れがある。
【0015】
その上、4輪駆動車は舗装路を走行するときなどは2輪駆動状態で走行するため、4輪駆動状態で走行する時間より2輪駆動状態で走行する時間の方が遙かに長いから、これらの摺動面に大きな負担が掛かり、焼き付きやカジリが生じてしまう恐れがあり、摺動面の潤滑に気を配らねばならなかった。
【0016】
アウターケース203とインナーケース205の間で焼き付きやカジリが生じると、これらがロックされて前輪の切り離し機能が失われ、前輪側の駆動系を連れ回すため、走行抵抗となってエンジンの燃費が低下する。
【0017】
また、ドライブシャフト233,237とボス部219,221の間で焼き付きやカジリが生じると、前輪の回転と左右輪間の差動回転が両方ロックされるから、差動機構211の差動機能が失われ、旋回性と操舵性に影響を与えてしまう。
【0018】
このような問題を解決するために、ドライブシャフト233,237とボス部219,221の摺動面を充分に潤滑しようとすると、オイルレベルをそれだけ高くする必要があるが、このようにオイルの封入量が多いと、シールが破損したときにオイルが外部に漏れ出すこととなり、故障モード的に不利となってしまう。
【0019】
また、インナーケース205とアウターケース203及びドライブシャフト233,237とボス部219,221の摺動抵抗はドラグトルク(引きずりトルク)となってしまう。
【0020】
また、アウターケース203に封入されたオイルは、インナーケース205や差動機構211の各ギヤなどの回転部材に撹拌されて回転抵抗になり、オイル量が増える程この回転抵抗が増加してしまうという問題もあった。
【0021】
また、この回転抵抗はドラグトルクになり、上記の摺動抵抗によるドラグトルクに加算されて大きなドラグトルクになる。
【0022】
このようなドラグトルクが生じると、それに見合った大きさの駆動力が前輪側の駆動系に伝達され、完全な2輪駆動状態にはならないから、走行抵抗となってエンジンの燃費が低下すると共に、車両の旋回性、回頭性などに影響を与えてしまう恐れがあった。
【0023】
そこで、この発明は、駆動力を遮断したときの回転抵抗とドラグトルクを大幅に低減し、焼き付きやカジリを防止するデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
請求項1のデファレンシャル装置は、互いの回転軸が平行に、または、直交して配置された複数対の減速ギヤからなり、駆動力源の回転を減速する減速機構を備え、前記減速機構の減速ギヤと噛み合ったリングギヤと、前記リングギヤと同軸配置されたデフケースと、前記リングギヤと前記デフケースとの間を断続すべく多板クラッチを有するクラッチ装置と、このクラッチ装置を介して前記デフケースに入力した駆動力源の回転を前記デフケースに連結されたピニオンシャフトからピニオンギヤと左右のサイドギヤを介して車輪側に配分する差動機構とを備えたデファレンシャル装置において、前記リングギヤのギヤ部と前記デフケースとの径方向間に互いを支承する軸受けを配置すると共に、前記リングギヤと前記軸受けとデフケースとを同一軸上で、かつ、軸方向にラップさせて配置し、
前記リングギヤの軸方向の一側に固定されたクラッチハウジングと前記差動機構の前記ピニオンギヤとの径方向間に前記多板クラッチを配置したことを特徴としている。
【0025】
このように、減速機構で減速された駆動力を入力すると共に、駆動力を断続するクラッチ装置を備えたこのデファレンシャル装置は、4輪駆動車の2輪駆動時に駆動力が切り離される駆動輪側に用いられる。
【0026】
クラッチ装置はリングギヤとデフケースとを断続し、クラッチ装置が連結されると、減速機構によって減速された駆動力はリングギヤからクラッチ装置を介してデフケースを回転させ、差動機構によって車輪側に配分され、車両は4輪駆動状態になる。
【0027】
クラッチ装置の連結が解除されると、デフケースから車輪までが切り離されて車両は2輪駆動状態になり、リングギヤとデフケースは軸受けを介して相対回転する。
【0028】
また、請求項1のデファレンシャル装置では、リングギヤとデフケースとの間に軸受けを配置したから、クラッチ装置の連結が解除される2輪駆動状態で、リングギヤとデフケースとが直接摺動しないから、回転抵抗(走行抵抗)が極めて小さい。
【0029】
また、リングギヤと軸受けとデフケースとを同一軸上で、かつ、軸方向にラップさせて配置したことにより、リングギヤの噛み合い反力を軸受けにより支持することができるので、リングギヤとデフケースとの間で摺動抵抗が発生することはなく、軸受けで焼き付きやカジリを防止することができる。
【0030】
このように、リングギヤとデフケースとの間で、また、2輪駆動状態ではドライブシャフトの支承部で摺動が生じることがないから、大きな摺動抵抗、焼き付き、カジリなどの発生を防止することができる。
【0031】
従って、焼き付きやカジリによってリングギヤとデフケースがロックされることがなく、2輪駆動時の車輪の切り離し機能が保全されるので、走行抵抗を生じることがなく、エンジン燃費の低下が防止されると共に、ドライブシャフトでも焼き付きやカジリが生じないから、差動機構の差動機能と、車両の旋回性と操舵性が保全される。
【0032】
また、このようにドライブシャフト周りで焼き付きやカジリが生じないから、従来例と異なって、オイルレベルを特に高くする必要がなくなり、オイルの封入量が最小限ですむ。
【0033】
従って、シールが破損した場合でも、オイルが外部に漏れ出すことがなくなり、故障モードで有利に得ることができる。
【0034】
また、オイル量を低減したから、減速機構とデファレンシャル装置はそれだけ軽量になり、低コストとすることができる。
【0035】
また、リングギヤとデフケースの間の回転抵抗が小さいこと、ドライブシャフト周りで摺動抵抗が生じないこと、撹拌抵抗になるオイル量が少なくてすむことなどによって、ドラグトルク(引きずりトルク)が極めて小さくなり、ドラグトルクによる走行抵抗の発生を抑制し、燃費が向上すると共に、車両の旋回性、回頭性などを向上することができる。
【0036】
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明であって、前記多板クラッチと軸受けとを、互いに軸方向に並列に配置したことを特徴とし、請求項1の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0038】
また、クラッチ装置と軸受けを軸方向に並列に配置したこの構成では、デファレンシャル装置が径方向にコンパクト化されるから、周辺部材との干渉が防止されて車載性が向上すると共に、車体のロードクリアランスを大きくすることができる。
【0039】
しかも、小径化によって径方向に寸法的な余裕が得られるから、その余裕分だけさらにクラッチ装置の大径化が可能になり、トルク容量を大きくすることができる。クラッチ装置を大径化した場合、同一容量では、大径にする程摩擦面に掛かる負担が小さくなり、耐久性がそれだけ向上する。
【0040】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明であって、
前記クラッチ装置が、前記多板クラッチとしてのメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると、リングギヤとデフケースの間の伝達トルクを増幅しながら押圧力に変換し、メインクラッチを押圧して連結させる変換手段とを備えていることを特徴とし、請求項1または請求項2の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0041】
パイロットクラッチが連結されると、リングギヤとデフケースの間の伝達トルクを受けて作動する変換手段が、この伝達トルクを増幅しながら押圧力に変換し、この押圧力によってメインクラッチを押圧し、締結する。
【0042】
このとき、操作手段によってパイロットクラッチの滑りを調整すると、変換手段(例えば、カム機構)に掛かる伝達トルクが変化し、メインクラッチの押圧力(カムスラスト力)が変わるから、デフケースに伝達されるエンジンの駆動力を制御することができる。
【0043】
パイロットクラッチの連結を解除すると、変換手段の押圧力(カム機構のスラスト力)が消失してメインクラッチの連結が解除され、デフケースから車輪までが切り離される。
【0044】
また、この構成では、メインクラッチの押圧力が変換手段によって増幅されるから、小型軽量のメインクラッチを用いても充分なクラッチ容量が得られ、車輪に充分な駆動力を伝達することができる。
【0045】
また、変換手段で増幅した押圧力でメインクラッチを押圧するように構成したこのデファレンシャル装置は、増幅機能を持たない同一容量のクラッチ装置を備えた構成に較べて、さらにコンパクトになり、車載性が向上する。
【0046】
【発明の実施の形態】
図1と共に、本発明の一実施形態である4輪駆動車に搭載されたリヤデフ1(駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)を説明する。
【0047】
リヤデフ1は請求項1〜3の特徴を備えている。また、左右の方向はリヤデフ1を用いた車両及び図1での左右の方向であり、符号のない部材等は図示を省略してある。
【0048】
リヤデフ1は4輪駆動車の2輪駆動走行時に駆動力が切り離される後輪側に配置されている。
【0049】
特にこの実施形態の車両では、前輪をエンジンで駆動し、後輪を補助動力として用いた電動モータで駆動する4輪駆動車である。
【0050】
この車両は、エンジンとトランスミッション、フロントデフ(エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置)、前輪側のドライブシャフト、左右の前輪などから構成される前輪の動力系と、電動モータ、電動モータ用バッテリ、センサーからの情報に基づいて電動モータを制御するコントローラ、減速機構3、リヤデフ1、後輪側のドライブシャフト、左右の後輪などから構成される後輪側の動力系とを持っており、通常の走行中は前輪をエンジンによって駆動し、例えば、発進時、加速時、あるいは、前輪が空転したときなどのように、必要なときに、電動モータによって後輪を補助的に駆動する。
【0051】
図1はリヤデフ1と減速機構3の一部を示している。
【0052】
リヤデフ1は、リングギヤ5、デフケース7、ボ−ルベアリング9,9(軸受け)、ベベルギヤ式の差動機構11、クラッチ装置13などから構成されている。
【0053】
リヤデフ1と減速機構3はケーシングに収容されており、このケーシングは減速機構3を収容するギヤケーシング部とリヤデフ1を収容するデフキャリヤ部とを備えたデフキャリア15から構成されている。また、このケーシングにはオイルが封入され、その内側にはオイル溜まりが設けられている。
【0054】
減速機構3は図外に配置した3段の減速ギヤ組から構成されており、各減速ギヤ組はそれぞれ小径の入力側減速ギヤと大径の出力側減速ギヤから構成されている。
【0055】
初段の減速ギヤ組の入力側減速ギヤは第1軸に形成され、出力側減速ギヤは第2軸に固定されている。
【0056】
2段目の減速ギヤ組の入力側減速ギヤは第2軸に形成され、出力側減速ギヤ17は第3軸19に固定されている。
【0057】
3段目の減速ギヤ組の入力側減速ギヤ21は第3軸19に形成されている。また、出力側減速ギヤはリングギヤ5であり、クラッチハウジング23に溶接等によって固定されている。
【0058】
第3軸19は左端をボ−ルベアリング25により、右端をローラベアリング27によってそれぞれデフキャリヤ部15に支承されている。また、デフキャリヤ部15には、第3軸19の左端側に、開口29が設けられており、この開口29にはカバー30が装着され、異物の侵入とオイル漏れとを防止している。
【0059】
これらの第1軸、第2軸、第3軸17は互いに平行に配置されており、各変速ギヤ組は本実施形態ではスパーギヤで構成されている。
【0060】
第1軸は後輪駆動用の補助駆動力である電動モータの出力軸に連結されており、減速機構3は電動モータの回転を3段に減速し、トルクを増幅してリングギヤ5を回転させる。
【0061】
リングギヤ5はボ−ルベアリング9,9によってデフケース7上に支承されている。
【0062】
リングギヤ5とボ−ルベアリング9,9は同一軸上に設けられ、かつ、本実施形態では軸方向にほぼ完全にラップしており、デフケース7もこれらと同一軸上、かつ、軸方向にラップして設けられている。
【0063】
左右輪間の差動機構11は、ピニオンシャフト31、ピニオンギヤ33、左右のサイドギヤ35,37から構成されている。
【0064】
ピニオンシャフト31は複数本がデフケース7の中心から放射状に配置されており、各ピニオンシャフト31の先端はデフケース7に連結され、スプリングピン39によって抜け止めを施されている。
【0065】
ピニオンギヤ33はピニオンシャフト31上に支承されており、デフケース7とピニオンギヤ33との間には、ピニオンギヤ33の遠心力及びサイドギヤ35,37との噛み合反力を受ける球面ワッシャ41が配置されている。
【0066】
サイドギヤ35,37はそれぞれピニオンギヤ33と噛み合っており、各サイドギヤ35,37とデフケース7との間には、サイドギヤ35,37の噛み合い反力を受けるスラストワッシャ43が配置されている。
【0067】
サイドギヤ35,37は左右のドライブシャフトにそれぞれスプライン連結されており、各ドライブシャフトはデフキャリヤ部15から外部に貫通し、継ぎ手を介して左右の後輪に連結されている。
【0068】
また、各ドライブシャフト及び継ぎ手とデフキャリヤ部15との間には、外部へのオイル漏れを防止するオイルシール45,45が配置されている。
【0069】
リングギヤ5を回転させる電動モータの駆動力は、後述するように、クラッチ装置13によってデフケース7に伝達される。デフケース7の回転はピニオンシャフト31からピニオンギヤ33を介して各サイドギヤ35,37に配分され、さらにドライブシャフトから左右の後輪に伝達されて車両が4輪駆動状態になり、悪路の脱出性と走破性、発進性、加速性、車体の安定性などが大きく向上する。
【0070】
また、悪路などで左右輪間に駆動抵抗差が生じると、電動モータの駆動力はピニオンギヤ33の自転によって左右の後輪に差動配分される。
【0071】
クラッチ装置13は、電磁石47(操作手段)、多板式のメインクラッチ49及びパイロットクラッチ51、ボールカム53(変換手段)、リターンスプリング55、コントローラなどから構成されている。
【0072】
電磁石47のコア57はデフキャリヤ部15に固定されており、そのリード線は外部に引き出され、車載のバッテリおよびコントローラに接続されている。
【0073】
デフケース7は、左端部をボ−ルベアリング59によってデフキャリヤ部15に支承され、右端部をボ−ルベアリング59によってコア57(デフキャリヤ部15)に支承されている。
【0074】
デフケース7の右端側には、側壁部材である磁性材料のロータ61がスプライン連結され、スナップリング63で右方向に位置決めされている。
【0075】
メインクラッチ49は、ボ−ルベアリング9,9の右側で、クラッチハウジング3とデフケース7の間に配置されており、パイロットクラッチ51はクラッチハウジング23とカムリング65の間に配置されている。
【0076】
ボールカム53はカムリング65とプレッシャープレート67との間に配置されている。プレッシャープレート67はデフケース7にスプライン連結されており、下記のように、ボールカム53のカムスラスト力を受けてメインクラッチ49を押圧する。
【0077】
ロータ61とカムリング65との間には、ボールカム53のカム反力を受けるスラストベアリング69が配置されている。
【0078】
リターンスプリング55は、プレッシャープレート67とデフケース7との間に配置され、プレッシャープレート67をメインクラッチ49の押圧力と反対方向に付勢する。
【0079】
ロータ61は電磁石47の磁気回路の一部を構成すると共に、ロータ61とコア57との間には磁気回路の一部になる所定幅のエアギャップが設けられている。また、ロータ61はステンレス鋼(非磁性体)のリング71により、径方向の外側と内側で磁気的に分断され、磁力の短絡を防止している。
【0080】
プレッシャープレート67とパイロットクラッチ51との間には、アーマチャ73が軸方向移動自在に配置されており、プレッシャプレート15と接触しないようにスナップリングによって位置決めされている。
【0081】
図1のように、クラッチ装置13を構成する電磁石47、メインクラッチ49、パイロットクラッチ51、ボールカム53、リターンスプリング55はデフケース7と同軸に配置されており、そのメインクラッチ49とボ−ルベアリング9,9とは互いに軸方向に配置されている。
【0082】
コントローラは、電磁石47の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行い、さらに、その励磁と励磁停止とに連動して後輪駆動用電動モータをそれぞれ回転させ、回転を停止させる。
【0083】
このように、電動モータを回転させるときは電磁石47が励磁され、電磁石47が励磁されると、アーマチャ73が吸引されてパイロットクラッチ51を押圧し締結させる。
【0084】
パイロットクラッチ51が締結されると、パイロットクラッチ51によってクラッチハウジング23(リングギヤ5側)に連結されたカムリング65と、デフケース7側のプレッシャープレート67とを介してボールカム53に電動モータの駆動力が掛かり、ボールカム53はこの駆動力を増幅しながらカムスラスト力に変換し、プレッシャープレート67を介してメインクラッチ49を押圧し、締結させる。
【0085】
こうしてクラッチ装置13が連結されると、前述のように、リングギヤ5の回転はデフケース7に伝達され、その回転は差動機構11によって左右の後輪に配分され、車両が4輪駆動状態になる。
【0086】
このとき、電磁石47の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ51の滑りが変化してボールカム53のカムスラスト力が変わり、後輪側に伝達される駆動力が制御される。
【0087】
このような駆動力の制御を、例えば、旋回時に行うと旋回性と車体の安定性とを大きく向上させることができる。
【0088】
また、電磁石47の励磁を停止すると、パイロットクラッチ51が開放されてボールカム53のカムスラスト力が消失し、リターンスプリング55の付勢力によってプレッシャープレート67が右方に戻り、メインクラッチ49が開放されてクラッチ装置13の連結が解除され、車両はエンジンの前輪駆動による2輪駆動状態になる。
【0089】
このときコントローラは、前述のように、電動モータの回転を停止する。
【0090】
また、コントローラは、車両を発進させるとき、電動モータを回転させると共に、クラッチ装置13を連結して4輪駆動状態にし、エンジンと電動モータの駆動力によって車両の駆動力を強化し、発進性、加速性を向上させる。
【0091】
また、車速が所定値(例えば、20km/h)に達し、電動モータの駆動力が不要になると、コントローラは電動モータの回転を停止し、これと連動してクラッチ装置13の連結を解除して2輪駆動状態にする。
【0092】
また、コントローラは、登坂時にも車両を上記のような4輪駆動状態にし、車両の駆動力を強化することができる。
【0093】
もし、この登坂中に、前輪が空転して車体が後退するロールバック現象が生じると、コントローラは電動モータの回転を停止させ、クラッチ装置13の連結を解除する。
【0094】
クラッチ装置13の連結が解除されると、後輪は連れ回り状態になると共に、電動モータは後輪から切り離され、後輪の回転(前進走行時は正転、ロールバック時は逆転)によって無理に回されることから解放される。
【0095】
また、上記のような発進後の所定車速とは無関係に、走行中の駆動トルクを大きくしたい場合は、電動モータを回転させてクラッチ装置13を連結すれば、段差や窪地などの乗り越し性や、車両の加速性がさらに向上する。
【0096】
左右のドライブシャフトがそれぞれ貫通するデフケース7のボス部75,77内周には螺旋状のオイル溝79,81が設けられている。また、デフケース7には、メインクラッチ49と対応する部分に、矢印83で示す開口が設けられており、クラッチハウジング23には、パイロットクラッチ51と対応する部分に、開口85が設けられている。
【0097】
オイル溜まりのオイルは、デフケース7の回転に伴ってオイル溝79,81から内部に流入して差動機構11の各ギヤの噛み合い部と球面ワッシャ41を潤滑・冷却し、さらに遠心力を受けて矢印83の開口からメインクラッチ49側に流出し、メインクラッチ49、ボ−ルベアリング9,9、ボールカム53、パイロットクラッチ51、スラストベアリング69などを潤滑・冷却し、開口85から流出してオイル溜まりに戻る。
【0098】
また、ボ−ルベアリング9,9はリングギヤ5の回転によって跳ね掛けられたオイルによっても潤滑・冷却される。
【0099】
また、電磁石47のコイル87は、オイルによって冷却され特性が安定すると共に、コイル87の熱によってオイル溜まりのオイルと周辺のパイロットクラッチ51やボールカム53などが加温され、暖められたオイルが循環し、上記の各構成機能を暖める。
【0100】
こうして、リヤデフ1が構成されている。
【0101】
リヤデフ1は、上記のように、リングギヤ5とデフケース7との間にボ−ルベアリング9,9を配置したことにより、クラッチ装置13の連結が解除される2輪駆動状態で、リングギヤ5とデフケース7とが直接摺動しないから、回転抵抗が極めて小さい。
【0102】
しかも、この実施形態では、クラッチ装置13をリングギヤ5の内周とデフケース7の外周との間に配置し、左右のドライブシャフトをデフケース7側でのみ支持する構造としてあるので、従来例と異なって、左右のドライブシャフトをリングギヤ5側で支承する必要がなくなり、2輪駆動状態でこれらの間で摺動しないから、回転抵抗が極めて小さい。
【0103】
また、リングギヤ5とボ−ルベアリング9,9とデフケース7とを軸方向にラップ配置したことにより、リングギヤ5の噛み合い反力をボ−ルベアリング9,9で支持することができるので、リングギヤ5とデフケース7との間で焼き付きやカジリを防止することができる。
【0104】
このように、リングギヤ5とデフケース7との間で、また、2輪駆動状態ではドライブシャフトの支承部で摺動が生じることがなく、焼き付きやカジリを防止することができる。
【0105】
従って、焼き付きやカジリによりリングギヤ5とデフケース7がロックされることがなく、2輪駆動時における後輪の切り離し機能が保全されるから、後輪側の駆動系の連れ回りによる走行抵抗によって、燃費が低下するのを防止することができると共に、ドライブシャフト周りでも焼き付きやカジリを抑制できるので、差動機構11の差動機能と、車両の旋回性と操舵性を向上することができる。
【0106】
また、このようにドライブシャフト周りで焼き付きやカジリが生じないから、従来例と異なって、ケーシング(デフキャリヤ部15)のオイルレベルを特に高くする必要がなくなり、オイルの封入量が最小限ですむ。
【0107】
従って、オイルシール45が破損した場合でも、オイルが外部に漏れ出すことがなくなり、故障モードがそれだけ有利に得ることができる。
【0108】
また、オイル量を低減したことによって、減速機構3とリヤデフ1はそれだけ軽量になり、低コストになる。
【0109】
また、リングギヤ5とデフケース7の間の回転抵抗が小さいこと、ドライブシャフト周りで摺動抵抗が生じないこと、及び、各回転部材の回転抵抗(撹拌抵抗)になるオイル量が少なくてすむことなどによって、ドラグトルクが極めて小さくなるから、燃費がさらに向上すると共に、ドラグトルクによる車両の旋回性、回頭性を向上することができる。
【0110】
なお、本実施形態のように、補助駆動力として電動モータを用いた4輪駆動車の場合、前述のように、焼き付きやカジリによるロックが生じないから、2輪駆動走行時、あるいは、登坂時等にロールバック現象が生じたとき、クラッチ装置13によって電動モータを後輪から確実に切り離することが可能であり、その起電力によってバッテリ、オルタネータ、制御回路の構成素子などに大きな負荷が掛かることが防止される。
【0111】
従って、これらの機能が正常に保たれると共に、耐久性が大きく向上する。
【0112】
また、ロックが生じないから、後輪の回転によって電動モータが無理に回されることがなく、磁界側あるいは回転子側の巻線に掛かる負担と温度上昇、軸受けに掛かる負担などが軽減され、電動モータの耐久性が大きく向上する。
【0113】
また、ブラシタイプの電動モータでは、ブラシの耐久性も向上するから、ブラシの交換回数がそれだけ少なくてすみ、保守コストを大幅に削減することができる。
【0114】
また、ドラグトルクによって電動モータが機械的に回されることがなくなるから、バッテリ、オルタネータ、回路素子などの保護機能と、電動モータの耐久性とがさらに向上する。
【0115】
さらに本実施形態では、リヤデフ1は、クラッチ装置13をデフケース7の外周に配置してあるため、アウターケース203(ボス部219)の外周とインナーケース205の内周の間に多板クラッチ207を配置した従来例と異なって、クラッチ装置13の径を大きくすることができ、該クラッチ装置13のトルク容量を大きくして、大きなトルクを伝達することができる。
【0116】
また、ボ−ルベアリング9,9とクラッチ装置13を軸方向に並列に配置したことによって小径化されるから、デフキャリヤ部15や減速機構3の第3軸19などとの干渉が防止されて車載性が向上すると共に、車体のロードクリアランスを大きくすることができる。
【0117】
また、小径化によって得られる寸法的な余裕によって、クラッチ装置13の大径化がさらに可能となり、トルク容量を大きくすることができる。
【0118】
また、クラッチ装置13を大径化すれば、同一容量ではトルクが大きくなっただけ摩擦面に掛かる負担が小さくなるから、耐久性がそれだけ向上する。
【0119】
また、メインクラッチ49の押圧力がボールカム53によって増幅されるから、メインクラッチ49を小型軽量にしても充分なクラッチ容量が得られ、後輪に充分な駆動力を伝達することができる。
【0120】
また、このように、メインクラッチ49の押圧力を増幅するボールカム53を設けたから、増幅機能を持たない同一容量のクラッチ装置を備えた構成に較べて、クラッチ装置を小さくでき、リヤデフ1をさらにコンパクトとして、車載性を向上することができる。
【0121】
また、電磁石47(コイル87)の熱によってオイルやメインクラッチ49などが暖められるから、クラッチ装置13の連結を解除した状態で、特に、オイルが低温のときにオイルの粘性によって発生する後輪側の引きずりトルクが軽減され、エンジン駆動力のロスがそれだけ少なくなり、燃費が向上する。
【0122】
また、クラッチ装置13に多板式のメインクラッチ49とパイロットクラッチ51を用いたことによって、噛み合いクラッチのようなラチェット音が発生しないから静粛性が高い上に、連結時及び連結解除時のショックとショック音から解放される。
【0123】
また、多板式のメインクラッチ49とパイロットクラッチ51を用いたクラッチ装置13は、連結時及び連結解除時に回転を同期させる必要がないから、同期機構が不要であり、リヤデフ1を、さらに軽量、コンパクト、低コストに構成することができる。
【0124】
なお、前述の実施形態は、エンジンを主駆動力源にし、電動モータを補助駆動力源にした4輪駆動車のデファレンシャル装置に適用した例を示したが、適用例はこれに限らず、本発明のデファレンシャル装置を、エンジンを駆動力源にした4輪駆動車の2輪駆動時に切り離される駆動輪側に用いることも可能である。
【0125】
そして、その場合、電動モータに関する効果以外について同様の効果を得ることができるのはもちろんである。
【0126】
また、本発明において、リングギヤ5とデフケース7及び軸受け9とを軸方向でほぼ完全にラップさせて配置した例を示したが、これらは互いにその一部を軸方向でラップするように配置してあっても同様の作用・効果を得ることができるのは言うまでもない。
【0127】
また、リングギヤ5とデフケース7との間に配置する軸受け9は、ボ−ルベアリングのような転動体による軸受けを用いた例を示したが、これに限らず、滑り軸受けでもよい。
【0128】
また、パイロットクラッチの操作手段は、電磁石に限らず、油圧アクチュエータのような流体圧アクチュエータや電動モータ等を用いてもよい。
【0129】
また、請求項3のメインクラッチやパイロットクラッチは、多板クラッチの他に、例えば、単板クラッチ、コーンクラッチなど摩擦クラッチであればどのような形式のクラッチを用いてもよい。また、これらは湿式でも乾式でもよい。
【0130】
また、多板クラッチや単板クラッチのクラッチ板について、実施形態注では特に明記していないが、クラッチ板としてはスティール、カーボン、ペーパーなどのいずれを用いてもよい。
【0131】
また、差動機構は、ベベルギヤ式の差動機構に限らず、例えば、プラネタリーギヤ式の差動機構、デフケースの収容孔に摺動自在に収容されたピニオンギヤで出力側のサイドギヤを連結した差動機構、ウォームギヤを用いた差動機構などのいずれを用いてもよい。
【0132】
また、本発明のデファレンシャル装置は、4輪駆動車の2輪駆動時に駆動力から前輪が切り離される場合のフロントデフにも用いることができるのはいうまでもない。
【0133】
【発明の効果】
請求項1のデファレンシャル装置は、リングギヤとデフケースとが直接摺動することがなく、また、クラッチ装置の連結が解除される2輪駆動状態でドライブシャフト周りに摺動を生じないから、これらの箇所で焼き付きやカジリが発生するのを抑制することができる。
【0134】
また、リングギヤの噛み合い反力をリングギヤをデフケース上に支承する軸受けによって支持することができるので、リングギヤとデフケースとの間で摺動抵抗が発生することはなく、焼き付きやカジリを防止することができる。
【0135】
しかも、このようにリングギヤとデフケースがロックされることがないから、車輪の切り離し機能が保全され、切り離し側による走行抵抗を生じることがないので、燃費の低下が防止されると共に、ドライブシャフトでも焼き付きやカジリが生じないから、差動機構の差動機能と、車両の旋回性と操舵性が保全される。
【0136】
また、オイルの封入量が最小限ですみ、シールが破損した場合でも、オイルが外部に漏れ出すことがなくなって、故障モードが改善される。
【0137】
また、デファレンシャル装置と減速機構は、オイル量を低減しただけ軽量になり、低コストになる。
【0138】
また、摺動抵抗が生じない上に、撹拌抵抗になるオイル量が少ないから、ドラグトルクが極めて小さくなり、燃費がそれだけ向上すると共に、車両の旋回性、回頭性などの低下が防止される。
【0139】
請求項2のデファレンシャル装置は、請求項1の構成と同等の効果を得ることができる。
【0141】
また、クラッチ装置と軸受けを軸方向に並列に配置したことによって径方向に小径化でき、周辺部材との干渉が防止されるので車載性が向上し、車体のロードクリアランスが大きくなる。
【0142】
また、径方向の小径化による寸法的な余裕によってクラッチ装置の大径化が可能になり、トルク容量をさらに大きくすることができる上に、大径にしただけ摩擦面の負担が小さくなり、耐久性を向上することができる。
【0143】
請求項3のデファレンシャル装置は、請求項1または請求項2の構成と同等の効果を得ることができる。
【0144】
また、メインクラッチの押圧力を増幅する変換手段によって、充分なクラッチ容量が得られると共に、増幅機能を持たない構成に較べて、さらにコンパクトになり、車載性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の断面図である。
【図2】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 リヤデフ(デファレンシャル装置)
3 減速機構
5 リングギヤ
7 デフケース
9 ボ−ルベアリング(軸受け)
11 差動機構
13 クラッチ装置
21 減速機構3の減速ギヤ
47 電磁石(操作手段)
49 メインクラッチ
51 パイロットクラッチ
53 ボールカム(変換手段)
Claims (3)
- 互いの回転軸が平行に、または、直交して配置された複数対の減速ギヤからなり、駆動力源の回転を減速する減速機構を備え、
前記減速機構の減速ギヤと噛み合ったリングギヤと、
前記リングギヤと同軸配置されたデフケースと、
前記リングギヤと前記デフケースとの間を断続すべく多板クラッチを有するクラッチ装置と、
このクラッチ装置を介して前記デフケースに入力した駆動力源の回転を前記デフケースに連結されたピニオンシャフトからピニオンギヤと左右のサイドギヤを介して車輪側に配分する差動機構とを備えたデファレンシャル装置において、
前記リングギヤのギヤ部と前記デフケースとの径方向間に互いを支承する軸受けを配置すると共に、前記リングギヤと前記軸受けとデフケースとを同一軸上で、かつ、軸方向にラップさせて配置し、
前記リングギヤの軸方向の一側に固定されたクラッチハウジングと前記差動機構の前記ピニオンギヤとの径方向間に前記多板クラッチを配置した
ことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項1に記載の発明であって、
前記多板クラッチと軸受けとを、互いに軸方向に並列に配置したことを特徴とするデファレンシャル装置。 - 請求項1または請求項2に記載の発明であって、
前記クラッチ装置が、前記多板クラッチとしてのメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると、リングギヤとデフケースの間の伝達トルクを増幅しながら押圧力に変換し、メインクラッチを押圧して連結させる変換手段とを備えていることを特徴とするデファレンシャル装置。
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