JP6267708B2 - 接触維持のためのプレロードスプリング結合体を備えたロッキングディファレンシャル - Google Patents

Description

この明細書は、２０１２年８月２９日に出願された米国特許出願第６１／６９４５０１号を優先権主張して特許協力条約に基づく国際特許出願として２０１３年８月２６に出願されたものであり、その全体を参考としてここに包含して開示する。
本発明は、車両のロッキングディファレンシャルに関するもので、より具体的には、接触維持のためのプレロードスプリングを備えたロッキングディファレンシャルに関するものである。

本発明によって考慮できるロッキングディファレンシャルは、動力伝達装置の一部として採用されて、一般にハウジング内に回転自在に支持される一対のクラッチ部材を含む。一対のサイドギヤは、二分割された車軸ハーフシャフトに対応して回転すべくスプライン結合される。クラッチ機構は、各クラッチ部材と各サイドギヤとの間に介在される。クロスピンは、ハウジングに、該ハウジングと共に回転自在に取り付けられ、クラッチ部材の内面に形成された一対の対向する溝に受け入れられる。コーナリングのような、分割された各車軸ハーフシャフト間で互いに相違する回転速度が要求される現象では、超過走行状態である速度の速い側の車軸ハーフシャフトがそのクラッチを回転方向に進ませることで、当該車軸ハーフシャフトがパワートレイントルクから分離する。走行箇所がディファレンシャルの超過走行特性を作動させるべく不十分な摩擦の箇所である場合、あるいは直線を走行する際には、トルクが両方の車軸ハーフシャフトに均等に付与される。

このタイプのロッキングディファレンシャルが、一般に意図する目的のために動作する際、いくつかの不都合な点が残存する。より具体的には、ノイズ（騒音）／振動／ハーシュネス（ＮＶＨ）及び性能保持のために、各クラッチ部材には、プレロード（初期荷重）が作用して、駆動軸またはクロスピンと各クラッチ部材との間の接触が維持されるように付勢力が付与され、同様に、ディファレンシャル機構の作動中にクロスピン及び各クラッチ部材が相対動作する際の「接触」ノイズを抑制する必要がある。各クラッチディスクには、回転力に抵抗して、クラッチ部材とクロスピンとの係合動作を許容するプレロードが必要である。特に、各クラッチ部材には、ＮＶＨの軽減のため互いに小さいプレロードが必要であるが、クラッチ機構は、対応する車両のパラメータに基づくプレロードの変動性が必要であり、クラッチ部材のプレロードによって付加的に影響されるものである。クラッチ部材にプレロードを追加することは、溝形状の傾斜角度によって定義される圧縮力に追加的な軸方向の抵抗を発生させることである。公知技術では、ディファレンシャル機構全体に影響を与えるクラッチ機構にプレロードが付与され、好ましいものではない。

このようにして、ロッキングディファレンシャルの技術分野にて残存する要求は、ディファレンシャル機構の作動中におけるクロスピンと各クラッチ部材との相対動作の際の「接触」ノイズを抑制することである。

本発明は、車両のディファレンシャルに関するもので、該ディファレンシャルは、回転軸線周りを回転自在のディファレンシャルハウジングを備える。ディファレンシャルは、ディファレンシャルハウジング内に位置して、互いに回転軸線に沿う位置関係で軸方向に間隔を置いて配置された各クラッチ部材を有する。ディファレンシャルは、さらに回転軸線周りをディファレンシャルハウジングに対して、対応する車軸ハーフシャフトと共に回転可能な各サイドギヤと、ディファレンシャルハウジングが回転軸線周りを回転するときディファレンシャルハウジングに支持されるクロスピンとを含む。ディファレンシャルは、さらに各クラッチ部材と各サイドギヤとの間のトルク伝達のための各クラッチ群を含む各クラッチ機構を備える。各クラッチ部材には、間にクロスピンが配置される内方を向く内面がそれぞれ形成される。各内面には、クロスピンを受け入れる、互いに対向する溝がそれぞれ形成される。ディファレンシャルは、さらに各クラッチ部材をクロスピンに向かって付勢するために各クラッチ部材に第１プレロードを付与する、複数の第１プレロードスプリングを含む。該第１プレロードは、各クラッチ群には付与されない。

本発明の一態様において、「スプリング接触」点をクラッチ部材の外側に移動することによって、プレロードがクラッチ部材だけに付与され、各クラッチ部材とクロスピンとの間の接触を維持して、対応するクラッチ群が付加的な力を受けないので、より高い「ばね」力を適用することができる。しかしながら、「クラッチ機構」の分離トルクが維持可能なトルクよりも高い値に、プレロードや傾斜角度形状による圧縮抵抗力を増加させないようにすることも必要である。この閾値を超えると、クラッチ機構は、圧縮しなくても回転するようになる。

次に、様々な付加的な実施形態を説明する。これらの実施形態は、個々の特徴及び特徴の組み合わせに関連することができる。次の一般的な記載及び詳細の記載の両方が、一実施例及び概略例であり、以下に記載した実施形態に基づいて本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。

添付の図面に基づいて、次の説明を読んだ後、より理解できると同様に、本発明の他の実施形態を容易に理解することができる。

図１は、本発明の原理に従うディファレンシャルを含む車軸アッセンブリの概略断面図である。 図２は、動力伝達装置の駆動軸、ピニオンギヤ及びリングギヤを想像線で示した、本発明のロッキングディファレンシャルの断面図である。 図３は、各クラッチ部材に対するクロスピンの配置を示した、本発明のロッキングディファレンシャルの断面図である。 図４は、本発明のディファレンシャル機構の一端部の分解斜視図である。 図５は、本発明のディファレンシャル機構の側面図である。

図１は、本発明の原理に従うディファレンシャル１０を含む車軸アッセンブリ１１を示している。車軸アッセンブリ１１は、トルクを原動機１５（例えば、エンジン，モータ，あるいは動力源のようなもの）から左右車輪１７Ｌ、１７Ｒに伝達する動力伝達装置１３の一部である。ディファレンシャル１０は、ディファレンシャルハウジング１２（言い換えれば、ディファレンシャルケース）と、該ディファレンシャルハウジング１２内に配置されるディファレンシャル機構３８（ディファレンシャルトルク伝達構造）とを含む。ディファレンシャルハウジング１２は、ギヤ１４（例えば、リングギヤ）を支持しており、該ギヤ１４は、動力伝達装置１３の駆動軸１８により駆動する駆動ギヤ１６に噛み合っている。ディファレンシャル機構３８は、トルクをディファレンシャルハウジング１２から、左右車輪１７Ｌ、１７Ｒのそれぞれに対応する左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達するように構成される。ディファレンシャル１０は車軸ハウジング２１内に収容され、車軸ハウジング１２はディファレンシャル１０を保護して、車軸ハウジング２１内で動作する部品を潤滑するための潤滑油（例えば、オイル）を含む。ディファレンシャルハウジング１２は、回転軸線２３周りを車軸ハウジング２１に対して回転自在に取り付けられる。一実施形態において、ベアリングがディファレンシャルハウジング１２と車軸ハウジング２１との間に備えられ、ディファレンシャルハウジング１２が回転軸線２３周りを車軸ハウジング２１に対して自由に回転自在になるように構成される。二分割された左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒは、回転軸線２３に沿って同軸上に配置される。

一実施形態では、車軸アッセンブリ１１は、オフロード車のような全地形万能車（オールテラインビークル）、軽実用車（ライトユティリティビークル）または他のタイプの車両のような車両に搭載されている。車軸アッセンブリ１１のディファレンシャル１０は、個々の車輪スピンを抑制するように、また、泥路、湿潤路、悪路及び凍結路のような様々な路面に対して高摩擦性能を供給するように構成されている。使用時、回転軸線２３周りのディファレンシャルハウジング１２の回転は、ディファレンシャルハウジング１２に支持されるリングギヤ１４に噛み合う駆動ギヤ１６により供給される。ディファレンシャル機構３８は、左右クラッチ（例えば、ディスク状クラッチ）を含み、該左右クラッチは、回転トルクをディファレンシャルハウジング１２から左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達するように構成され、それによって、左右車輪１７Ｌ、１７Ｒが回転駆動する。車両が直線的に走行しているとき、左右クラッチの両方が作動して、ディファレンシャルハウジング１２からのトルクが左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに均等に伝達される。車両が右方に旋回するとき、右クラッチが作動して、左クラッチは非作動となる。この状態では、ディファレンシャル機構３８は、左車軸ハーフシャフト３０Ｌが右車軸ハーフシャフト３０Ｒより速い回転速度で車輪を自由回転させるようにしながら、右車軸ハーフシャフト３０Ｒの回転駆動を継続する。一方、車両が左方に旋回するとき、左クラッチが作動して、右クラッチは非作動となる。この状態では、ディファレンシャル機構３８は、右車軸ハーフシャフト３０Ｒが左車軸ハーフシャフト３０Ｌより速い回転速度で車輪を自由回転させるようにしながら、左車軸ハーフシャフト３０Ｌの回転駆動を継続する。

ディファレンシャルハウジング１２は、ディファレンシャルキャリア、リングギヤキャリア、キャリア、ディファレンシャルケーシングまたは類似した名称で言及されてもよいことを理解すべきである。また同様に、車軸ハウジング２１は、キャリアハウジング、サービスハウジングまたは類似した名称で言及されてもよいことを理解すべきである。

図２及び図３を参照して、ディファレンシャルハウジング１２は、主ボディ２０とキャップ２２とからなり、キャップ２２は、主ボディ２０に、互いの環状フランジ部位２４Ａ、２４Ｂを一致させて固定具２６または他の適宜の固定機構によって固定して取り付けられている。リングギヤ１４は、固定具２６によって一致させたフランジ部２４Ａ、２４Ｂに取り付けられている。当業者であれば、ハウジング１２が従来の関連技術から周知の一般的構造にて構成され、本発明は主ボディ及びキャップによって構成されるハウジングに限定されるものではないことを、この開示を踏まえて理解できるであろう。同様に、ハウジング１２は、従来の関連技術から周知の一般的駆動機構によって駆動され、本発明はリングギヤ、ピニオンギヤ及び駆動軸により駆動されるハウジングに限定されるものでなはい。

主ボディ２０にはハブ２８が形成され、該ハブ２８は左車軸ハーフシャフト３０Ｌを支持して（例えば、回転ベアリングによって）、左車軸ハーフシャフト３０Ｌのハウジング１２に対する回転軸線２３周りの回転を許容している。同様に、キャップ２２にはハブ２８と反対側にハブ３４が形成され、該ハブ３４は右車軸ハーフシャフト３０Ｒを支持して（例えば、回転ベアリングによって）、右車軸ハーフシャフト３０Ｒのハウジング１２に対する回転軸線２３周りの回転を許容している。ケース（ハウジング）１２の主ボディ２０及びキャップ２２が協働してキャビティ３６を形成する。ディファレンシャル機構３８は、ハウジング１２によって形成されたキャビティ３６内に支持される。

ディファレンシャル機構３８は、図４の分解斜視図に示されている。ディファレンシャル機構３８は、互いに軸方向に間隔を設けて配置された左右クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを含む。これらクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２と共に回転自在に支持されている。左右サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒはそれぞれ、左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒの対応する一方と共に回転するように動作可能に適用される。この目的を達成するために、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒは、それぞれ内周面に複数のスプライン４６が形成され、該スプライン４６が、対応する車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに形成された対応するスプラインに嵌合する。左右クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと、これらに対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間で動作可能に配置される。作動時、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の回転軸線２３周りの相対回転を規制または抑制するために、トルクをクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒからそれぞれに対応する各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒに伝達するように構成されている。サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒは、その外面に複数のスプライン４２を含む。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、複数の摩擦ディスク５４を含み、該各摩擦ディスク５４は、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒの外周にスプライン結合されて共に回転可能となる。同様に、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、その内周面に形成された複数のスプライン５６を含む。一連のプレート５８は、外周スプラインを備え、該外周スプラインが、左右のクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内周面５６に設けたスプラインに噛み合っている。各プレート５８は、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒに支持される各摩擦ディスク５４と軸方向に沿って交互に配置される。各プレート５８及び各摩擦ディスク５４によりクラッチ群５９を形成する。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２内を軸方向に移動可能で、各プレート５８及び各摩擦ディスク５４（すなわち、クラッチ群５９）を互いに軸方向に圧縮させることによって、各クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを係合／作動することができる。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが作動すると、トルクは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒからクラッチ群５９を経由してサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及びそれに対応する左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒに伝達される。両クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが完全に作動すると、ハウジング１２、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及び左右車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒが全て回転軸線２３の周りを互いに一致して回転する。本発明によって理解すべきロッキングディファレンシャル１０の代表的な一実施形態では、複数の付勢部材（図示略）が採用され、該各付勢部材はクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとの間に配置され、対向するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに形成された凹部（図示略）内に受け入れられ、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを互いに離す方向に付勢して、クラッチ群５９を負荷状態にする。

図３を参照すると、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒには、内方に向く内面６２（すなわち、インボード側）が形成されており、該内面６２はクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとの間に支持されるクロスシャフトまたはピン６６側に面している。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、またピン６６から離れる方向で外方を向く外面６３（すなわち、アウトボード側）を含む。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内面６２は、互いに対向して、互いに軸方向に沿う空間を介して配置されている。クラッチ部材４０の各内面６２には、互いに対応する位置に形成された溝６４を含む。クロスピン６６が各溝６４内に配置され、回転軸線２３周りをハウジング１２と共に回転可能に接続されている。クロスピン６６は、略円筒状に形成され、その一端部に径方向に延びる開口部６８を有している。クロスピン６６の他端部は、ハウジング１２によって形成された対応する径方向に沿う空間内に収容され、開口部６８は、クロスピン６６をハウジング１２にピン固定するためのものであり、これによって、クロスピン６６がハウジング１２に対してその軸方向に沿ってスライドするのを抑制することができる。各溝６４は、各クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの内面６２にそれぞれ形成される。各溝６４は、中間位置６７側に向かう傾斜面６５によって形成される。中間位置６７は、溝６４の最も深い位置である。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、回転軸線２３周りをクロスピン６６に対して、クロスピン６６が傾斜面６５に噛み合っている（例えば、乗っている）作動位置と、クロスピン６６が傾斜面６５からオフセットして中間位置６７と同一直線上に位置する非作動位置との間の限られた範囲で回転することができる。各溝６４は、回転軸線２３の両側に位置する二つの溝部６４ａ、６４ｂを含む。各溝部６４ａ、６４ｂは、中間位置６７によって互いに区画された前側傾斜部６５Ｆと後側傾斜部６５Ｒとを含む。通常の走行状態で前進する際には、クロスピン６６が前側傾斜面６５Ｆに係合して、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを軸方向外側に向かって力を付与することで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させる。一方、通常の走行状態で後進する際には、クロスピン６６が後側傾斜面６５Ｒに係合して、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを軸方向外側に向かって力を付与することで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させる。

図４及び図５を参照すると、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、第１スプリング８８を含み、該第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのアウトボード側に配置され、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒにプレロード（初期荷重）を付与するためにクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの外面に接触される。第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを、クロスピン６６に対抗するように（接触させるように）インボード側に付勢する。第１スプリング８８は、所定の付勢力を有する波状スプリングを含む。第１ワッシャー９０は、各クラッチ機構４８、５０の第１スプリング８８のアウトボード側に配置されている。各第１ワッシャー９０は、環状凹部９２を有する。クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒは、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒにプレロードを付与するために第１ワッシャー９０の環状凹部９２に配置される第２スプリング９４を含む。第２スプリング９４は、各第１スプリング８８の付勢力よりも小さい所定の付勢力を有する波状スプリングを含む。第２ワッシャー９６は、第２スプリング９４のインボード側に対向するように配置されている。スプリング８８、９４は、クラッチ部材４０クロスピン６６との接触を維持するために、クラッチ部材４０にプレロードを付与すべく並列に配置されていることを理解すべきである。他の実施形態として、波状スプリング以外のスプリング（例えば、コイルスプリング、リーフスプリング（板バネ）等）を第１及び／または第２スプリングに採用することができる。

クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、ハウジング１２内を軸方向に移動自在であり、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるべく各クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒそれぞれのクラッチ群５９を軸方向に圧縮するものである。傾斜面６５とクロスピン６６との間の接触による押圧が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに対して軸方向外方に向かって付与されて、クラッチ群５９が圧縮するときに、クラッチ作用が発生する。この作動力は、クラッチ群５９を通じて伝達される実質的なトルクの大きさを許容すべく十分に大きいものである。一実施形態では、作動力は、各サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒそれぞれに対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒを基本的にロックすべくクラッチ群に対して十分に大きく、その結果、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及びそれに対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが回転軸線２３周りを一致して回転する。

クロスピン６６が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの一つの溝６４の中間位置に配置されるとき、対応するクラッチ群５９は、対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒによって軸方向に沿って圧縮されず、それによって作動しない。クラッチ群５９が対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒによって作動しないとき、プレロード（初期荷重）だけがクラッチ群５９に作用する。この非作動状態では、クラッチ板及び摩擦ディスクは、車輪のオーバスピード状態の間、互いに相対的に回転する。このように、車輪のオーバスピード状態では、オーバスピードの車輪に対応する非作動のクラッチ群が、対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ及び対応する車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒが、対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに対して相対回転することを許容する。

通常の直線を走行する状態では、クロスピン６６は、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるべく傾斜面６５に係合して、その結果、クラッチ群５９が、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒと対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の相対回転を抑制する。これにより、駆動トルクが、ディファレンシャルハウジング１２及びクロスピン６６からクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、クラッチ群及びサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒを経て、車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒ及び車輪１７Ｌ、１７Ｒに伝達される。従って、両方のクラッチ群が作動すると、ディファレンシャルハウジング１２、クロスピン６６、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、サイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒ、車軸ハーフシャフト３０Ｌ、３０Ｒ及び車輪１７Ｌ、１７Ｒが回転軸線２３周りを一致して回転する。オーバスピード状態の間（例えば、旋回中）、オーバスピード状態の車輪に対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒは、クロスピン６６が傾斜面６５と非係合となり中間位置６７に配置されて、対応するクラッチ群５９が非作動となるように、クロスピン６６と相対回転する。クラッチ群５９が作動しないと、プレロードだけが、対応するクラッチ群５９に作用するようになる。プレロードによる圧縮力は、停止状態のクラッチが、オーバスピードである一方の速い車輪に対応するクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ、クロスピン６６及びディファレンシャルハウジング１２の回転差を調整するために、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとそれに対応するサイドギヤ４２Ｌ、４２Ｒとの間の相対回転を許容すべく十分に低く設定されている。凹凸係止部１００は、回転軸線２３周りのクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒ間の限定範囲のみの相対回転を許容すべくクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒのインボード側の間に形成される。係止部１００は、オーバスピード状態中、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが、その対応する中間位置６７がクロスピン６６を過ぎるように超過して相対回転しないようにするものである。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒが、オーバスピード状態中、超過して相対回転した場合には、クロスピン６６が中間位置６７の反対側の傾斜面６５Ｌ、６５Ｒに係合して、停止状態のクラッチが不用意に作動する。係止部１００は、これを防止することにより、旋回中に、オーバスピードである車輪がクラッチ機構４２Ｌ、４２Ｒから干渉されることなく、オーバスピード状態を維持できるようにしている。

図５に示すように、ディファレンシャル機構３８が組立状態で示されている。一実施形態として、第１スプリング８８は、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の接触を常時維持するためにクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒに外側からのみプレロードを付与している。このように、第１スプリング８８は、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒに対応するクラッチ群に直接的にプレロードを付与していない。その代わり、クラッチ群へのプレロードは、第２スプリング９４だけによって付与される。クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの径方向外側へのスプリング８８の「ばね接点」のオフセットによって、スプリング８８によって付与されるプレロードは、クラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒだけに作用して、そしてクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の接触を維持して、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒが付加的な力を受けないので、より高い「ばね」力を適用することができる。一方、過度な抵抗がクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒとクロスピン６６との間の軸周りの限定された範囲の相対回転を阻んで、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒの作動を妨げることになるほど、スプリング８８によって付与されるこの接触（付勢力）を増加させないようにすることも必要であることを理解すべきである。例えば、第１スプリング８８によって付与されるプレロードにより、通常の前進または後進の走行状態時に、クロスピン６６が傾斜面６５を上って、クラッチ機構４２Ｌ、４２Ｒを作動させるのを妨げることがないようにすべきである。

第２スプリング９４によって付与されるプレロードは、通常の走行状態中、ディファレンシャルハウジング１２及びそれに支持されるクロスピン６６が回転軸線２３周りを回転したとき、クロスピン６６が傾斜面６５を上って、クラッチ機構４８Ｌ、４８Ｒを作動させるために、クラッチ群が回転軸線２３周りのクラッチ部材４０Ｌ、４０Ｒの回転動作に対して十分な規制（抵抗）を付与するように十分な大きさであるべきである。また、第２スプリング９４によって付与されるプレロードは、オーバスピードの車輪の状態に至ったとき、車輪１７Ｌ、１７Ｒが地面／路面に対して滑り／横滑りするような大きさであってはならない。一実施形態では、各クラッチ群へ作用するクラッチへのプレロードは、旋回中外側の車輪に対応する代表的な車輪のスリップトルク値より小さいプレロードのトルク値をクラッチ群に伝達するようになっている。この代表的な車輪のスリップトルク値（すなわち、地面に対して車輪をスリップすべく必要なトルク）は、車両の総重量、及び低い摩擦状態に対応すべく、選択された地面と車輪との間の摩擦係数に依存する。

本発明が前述に詳しく記載されており、本発明の多くの態様の様々な変形や改善が明細書を熟読して理解した当業者にとって明白になることであろう。全ての変形や改善が、付加されたクレームの範囲内である限り、本発明に含まれることを意図している。

Claims (25)

1. 車両のディファレンシャルは、
   回転軸線周りを回転自在のディファレンシャルハウジングと、
   該ディファレンシャルハウジング内を前記回転軸線に沿って配置される各クラッチ部材と、
   前記回転軸線周りを、前記ディファレンシャルハウジングに対して対応する各車軸ハーフシャフトと共に回転可能である各サイドギヤと、
   前記回転軸線周りを回転する前記ディファレンシャルハウジングに支持されるクロスピンと、
   作動時に前記各クラッチ部材と前記各サイドギヤとの間でトルク伝達するためのクラッチ群を含むクラッチ機構と、を備え、
   前記各クラッチ部材は、前記クラッチ機構を作動させるために前記回転軸線に沿って軸方向に移動可能で、各クラッチ部材は、前記クロスピンが間に配置される互いに内方を向く内面をそれぞれ有し、各内面には、前記クロスピンを受け入れる溝が対向するように形成され、
   さらに、前記クラッチ部材を前記クロスピン側に付勢する第１プレロードを該クラッチ部材に付与する一方、前記第１プレロードを前記クラッチ群には付与しない、複数の第１プレロードスプリングを備え、
   さらに、前記各クラッチ部材の溝は、最も深い中間位置と、該中間位置に向かう傾斜面と、を有し、
   通常の直線走行時には、前記クロスピンが前記各クラッチ部材の溝の傾斜面にそれぞれ係合することで前記両方のクラッチ機構が共に作動して、
   一方の前記車軸ハーフシャフトが他方の前記車軸ハーフシャフトに対してオーバスピード時には、前記クロスピンが前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ部材の溝の中間位置に係合することで、前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ機構だけが非作動となることを特徴とするディファレンシャル。
2. 前記第１プレロードスプリングは、前記クラッチ部材にそのアウトボード側からプレロードを付与する波状スプリングを含むことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
3. さらに、前記クラッチ群に第２プレロードを付与するための第２プレロードスプリングを含むことを特徴とする請求項１に記載のディファレンシャル。
4. 前記第２プレロードスプリングは、前記クラッチ群にそのアウトボード側からプレロードを付与して、前記第１プレロードスプリングは、前記クラッチ部材にそのアウトボード側からプレロードを付与することを特徴とする請求項３に記載のディファレンシャル。
5. 前記第２プレロードは、前記クラッチ群を通じて前記クラッチ部材に付与されることを特徴とする請求項４に記載のディファレンシャル。
6. 前記第１プレロードスプリング及び前記第２プレロードスプリングは、波状スプリングを含むことを特徴とする請求項５に記載のディファレンシャル。
7. 前記第１プレロードスプリングの付勢力は、前記第２プレロードスプリングの付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のディファレンシャル。
8. 前記クロスピンが前記クラッチ部材の溝の前記中間位置に配置されるとき、当該クラッチ部材に対応する前記クラッチ機構は前記クラッチ部材により作動されず、前記クラッチ群に付与される付勢力は、前記第２プレロードだけであることを特徴とする請求項３に記載のディファレンシャル。
9. さらに、前記第１プレロードスプリングのアウトボード側に配置される第１ワッシャーを含むことを特徴とする請求項６に記載のディファレンシャル。
10. 前記第１ワッシャーは環状凹部を有することを特徴とする請求項９に記載のディファレンシャル。
11. 前記第２プレロードスプリングは、前記第１ワッシャーの環状凹部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のディファレンシャル。
12. 前記第２プレロードスプリングのインボード側に対向して配置される第２ワッシャーを含むことを特徴とする請求項１１に記載のディファレンシャル。
13. 前記第１及び第２プレロードスプリングは、前記クラッチ部材にプレロードを付与するために平行に配列されることを特徴とする請求項３に記載のディファレンシャル。
14. 請求項１のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ディファレンシャルハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、
    前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ディファレンシャルハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
15. 請求項１のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。
16. 車両のロッキングディファレンシャルは、
    ハウジング、及び該ハウジングに支持されるディファレンシャル機構と、
    該ディファレンシャル機構に含まれ、前記ハウジングと共に回転可能に支持され、互いに軸方向に間隔を置いた位置関係で配置される一対のクラッチ部材と、
    対応する一対の車軸ハーフシャフトと共に回転可能である一対のサイドギヤ、及び対応する一対のクラッチ部材と前記各サイドギヤとの間に動作可能に配置される一対のクラッチ群と、を備え、
    前記各クラッチ部材は、前記各クラッチ群を作動させるために前記ハウジング内を軸方向に移動可能であり、
    前記各クラッチ部材は、内方に向く内面をそれぞれ有し、該各内面には、互いに対向する位置関係に配置された溝を含み、クロスピンが前記溝に配置され、前記ハウジングに回転軸線周りを共に回転するように連結され、
    さらに、前記各クラッチ部材にだけプレロードを付与する第１スプリング、及び前記各クラッチ群にプレロードを付与する第２スプリングを備え、
    前記各第１及び第２スプリングは、所定の付勢力を有し、前記各第２スプリングの付勢力は、前記各第１スプリングの付勢力よりも小さく、
    さらに、前記各クラッチ部材の溝は、最も深い中間位置と、該中間位置に向かう傾斜面と、を有し、
    通常の直線走行時には、前記クロスピンが前記各クラッチ部材の溝の傾斜面にそれぞれ係合することで前記両方のクラッチ群が共に作動して、
    一方の前記車軸ハーフシャフトが他方の前記車軸ハーフシャフトに対してオーバスピード時には、前記クロスピンが前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ部材の溝の中間位置に係合することで、前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ群だけが非作動となることを特徴とするロッキングディファレンシャル。
17. 前記第２スプリングは、前記クラッチ群にそのアウトボード側からプレロードを付与して、
    前記第１スプリングは、前記クラッチ部材にそのアウトボード側からプレロードを付与することを特徴とする請求項１６に記載のロッキングディファレンシャル。
18. 前記第２スプリングによるプレロードは、前記クラッチ群を通じて前記クラッチ部材に付与されることを特徴とする請求項１７に記載のロッキングディファレンシャル。
19. 請求項１６のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ディファレンシャルハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、 前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ディファレンシャルハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
20. 請求項１６のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。
21. 車両のロッキングディファレンシャルは、
    ハウジング、及び該ハウジングに支持されるディファレンシャル機構と、
    該ディファレンシャル機構に含まれ、前記ハウジングと共に回転可能に支持され、互いに軸方向に間隔を置いた位置関係で配置される一対のクラッチ部材と、
    対応する一対の車軸ハーフシャフトと共に回転可能である一対のサイドギヤ、及び対応する一対のクラッチ部材と前記各サイドギヤとの間に動作可能に配置される一対のクラッチ群と、を備え、
    前記各クラッチ部材は、前記各クラッチ群を作動させるために前記ハウジング内を軸方向に移動可能であり、
    前記各クラッチ部材は、内方に向く内面をそれぞれ有し、該各内面には、互いに対向する位置関係に配置された溝を含み、クロスピンが前記溝に配置され、前記ハウジングに回転軸線周りを共に回転するように連結され、
    さらに、前記各クラッチ部材だけにプレロードを付与する第１スプリング及び前記各クラッチ群にプレロードを付与する第２スプリングを備え、
    前記各第１スプリングは、所定の付勢力を有する波状スプリングを含み、
    前記各第２スプリングは、前記各第１スプリングの付勢力よりも小さい所定の付勢力を有する波状スプリングを含み、
    さらに、前記各クラッチ部材の溝は、最も深い中間位置と、該中間位置に向かう傾斜面と、を有し、
    通常の直線走行時には、前記クロスピンが前記各クラッチ部材の溝の傾斜面にそれぞれ係合することで前記両方のクラッチ群が共に作動して、
    一方の前記車軸ハーフシャフトが他方の前記車軸ハーフシャフトに対してオーバスピード時には、前記クロスピンが前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ部材の溝の中間位置に係合することで、前記一方の車軸ハーフシャフトに対応する前記クラッチ群だけが非作動となることを特徴とするロッキングディファレンシャル。
22. 前記第２スプリングは、前記クラッチ群にそのアウトボード側からプレロードを付与して、前記第１スプリングは、前記クラッチ部材にそのアウトボード側からプレロードを付与して、
    前記第２スプリングによるプレロードは、前記クラッチ群を通じて前記クラッチ部材に付与されることを特徴とする請求項２１に記載のロッキングディファレンシャル。
23. 前記各溝は、中間位置に向かう各傾斜面を含み、前記クロスピンと前記傾斜面との間の係合が前記クラッチ部材による前記クラッチ機構の作動を許容して、
    前記クロスピンが前記中間位置に配置されるとき、前記クラッチ機構は前記クラッチ部材により作動されず、前記クラッチ群に付与される付勢力は、前記第２スプリングによって付与される前記第２プレロードだけであることを特徴とする請求項２１に記載のロッキングディファレンシャル。
24. 請求項２１のディファレンシャルを含む動力伝達装置であって、
    該動力伝達装置は駆動軸を含み、該駆動軸は、前記ハウジングによって支持されたリングギヤに噛み合う駆動ギヤに連結され、
    前記駆動軸及び前記駆動ギヤが、前記ハウジングに回転軸線周りの回転トルクを付与することを特徴とする動力伝達装置。
25. 請求項２１のディファレンシャルを含む車軸アッセンブリであって、
    該車軸アッセンブリは、車軸ハーフシャフトを含み、各車軸ハーフシャフトは、回転軸線に沿って同軸上に配置されることを特徴とする車軸アッセンブリ。

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