(57)【要約】【課題】メンテナンス性を向上可能で、装置全体を小型・軽量化可能な差動装置を提供する。【解決手段】差動装置Ｄは、原動機からの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース１０と、ディファレンシャルピニオン３、４が回転自在に支持され、ディファレンシャルケース１０と一体に回転するピニオンシャフト２とを備える。キャリヤ５はディファレンシャルピニオン３に噛み合い、ピニオンギヤ１１はサンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合う。ディファレンシャルピニオン４はディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに噛み合う。係合要素ＣＬ、ＣＲによりディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とが締結すると、ディファレンシャルケース１０の回転が対応するディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに伝達され、そのディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒの回転数を増速させることができる。【選択図】図２
2010101338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機からの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケースと、
サンギヤと、
前記サンギヤと同心上に配置されたリングギヤと、
前記サンギヤと前記リングギヤの間に設けられ、該サンギヤおよび該リングギヤに噛み合うピニオンギヤと、
前記ディファレンシャルケースに固定されたピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトに回転自在に支持される二対のディファレンシャルピニオンと、
前記サンギヤと同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、前記ディファレンシャルピニオンの一方に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤと、
前記ディファレンシャルケースの左右端部に設けられ、前記ディファレンシャルケースと前記リングギヤとを締結するための一対の係合要素と、
前記ピニオンギヤを自転および公転自在に支持するとともに、前記ディファレンシャルピニオンの他方に噛み合い、前記係合要素の締結により、前記リングギヤの回転を前記ディファレンシャルピニオンの他方に伝達するキャリヤと
を備えることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
前記ディファレンシャルケースの外部に設けられた電磁コイルをさらに備え、
前記係合要素は、前記リングギヤと一体に回転するクラッチディスクと、該クラッチディスクをその間に挟むように設けられ、前記ディファレンシャルケースと一体に回転する磁性材料からなる一対のクラッチプレートとを含み、
前記電磁コイルから発生する磁界によって前記一対のクラッチプレートを前記電磁コイル側に誘引することにより、前記リングギヤと前記ディファレンシャルケースとを締結させることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記ディファレンシャルケースの外部に設けられた電磁コイルをさらに備え、
前記係合要素は、前記リングギヤと一体に回転するクラッチディスクと、該クラッチディスクをその間に挟むように設けられ、前記ディファレンシャルケースと一体に回転する一対のクラッチプレートと、前記ディファレンシャルケース内で前記一対のクラッチプレートと前記電磁コイルとの間に設けられ、前記電磁コイルの電磁力により変形する強磁性合金からなるアクチュエータとを含み、
前記電磁コイルから発生する磁界によって前記アクチュエータを変形させることにより、前記クラッチプレートと前記クラッチディスクを押圧して、前記リングギヤと前記ディファレンシャルケースとを締結させることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力配分機構を備える車両用の差動装置に関し、特に、駆動力配分機構がその内部に設けられた差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベベルギヤ式の差動機構を備えた車両用の差動制限機構付き差動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような差動制限機構付き差動装置は、左右の駆動輪の差回転に制限トルクを負荷し、左右両輪の車輪速差を制限するものである。
【０００３】
特許文献１に開示される差動制限機構付き差動装置は、ディファレンシャルケースの内部のピニオンシャフトに、ディファレンシャルピニオンと差動制限用ピニオンとを同軸かつ一体に設け、左右両輪用のいずれか一方のディファレンシャルサイドギヤと同軸かつ相対回転自在に設けられた差動制限用サイドギヤに差動制限用ピニオンを噛み合わせ、ディファレンシャルピニオンおよびディファレンシャルサイドギヤ間のギヤ比と差動制限用ピニオンおよび差動制限用サイドギヤ間のギヤ比とを異ならせ、制限機構によりディファレンシャルサイドギヤと差動制限用サイドギヤとの相対回転を制限している。
【０００４】
ところで、特許文献１の差動制限機構付き差動装置は上述のように差動制限を行うことができるものの、左右輪のいずれかを増速させることによる駆動力（トルク）配分を行うことはできなかった。そのため、トルク配分を行うためには、差動装置とは別にトルク配分機構を設ける必要があった。
【０００５】
ここで、従来、ディファレンシャル機構と左右トルク配分機構とを備える差動装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献１に開示される差動装置（ディファレンシャル機構）にトルク配分機構をさらに付加させるために、特許文献２に開示されるトルク配分機構を適用することが考えられる。
【特許文献１】特開２００３−２４０１０１号公報
【特許文献２】特許第２７３８２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示される差動装置では、ディファレンシャル機構のキャリヤの外に、増速ギヤや減速ギヤを備える増減速ギヤ機構と、左右輪用の二組のクラッチを備えるクラッチ機構とが配置されるため、差動装置全体で左右方向への大きさ（サイズ）が増加してしまうという問題があった。
【０００７】
また、ディファレンシャル機構、増減速ギヤ機構およびクラッチ機構には、通常、それぞれ異なる潤滑油が用いられるため、差動装置全体の整備におけるメンテナンス性が悪いという問題もある。
【０００８】
さらに、ディファレンシャル機構から左右の車軸を介して左右輪までの長さが異なるため、すなわち、左右の車軸がディファレンシャル機構に対して左右対称になっていないため、例えば、アクセル開度が大きくなったときにステアリングがぶれるトルクステアが発生する可能性があるという問題もあった。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触式のアクチュエータ素子を適用したクラッチ（係合要素）を用いることにより、差動装置の構造を簡単化し、装置全体を小型化するとともに、差動装置に連結される車軸および車輪を左右対称にすることができる差動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の差動装置（Ｄ）は、原動機（Ｅ）からの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース（１０）と、サンギヤ（８）と、サンギヤ（８）と同心上に配置されたリングギヤ（９）と、サンギヤ（８）とリングギヤ（９）の間に設けられ、サンギヤ（８）およびリングギヤ（９）に噛み合うピニオンギヤ（１１）と、ディファレンシャルケース（１０）に固定されたピニオンシャフト（２）と、ピニオンシャフト（２）に回転自在に支持される二対のディファレンシャルピニオン（３、４）と、サンギヤ（８）と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、ディファレンシャルピニオンの一方（４）に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ（６Ｌ、６Ｒ）と、ディファレンシャルケース（１０）の左右端部に設けられ、ディファレンシャルケース（１０）とリングギヤ（９）とを締結するための一対の係合要素（ＣＬ、ＣＲ）と、ピニオンギヤ（１１）を自転および公転自在に支持するとともに、ディファレンシャルピニオンの他方（３）に噛み合い、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）の締結により、リングギヤ（９）の回転を他方のディファレンシャルピニオン（３）に伝達するキャリヤとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の差動装置によれば、一対の係合要素のいずれか一方を締結させることにより、リングギヤ、ピニオンギヤ１１およびサンギヤを介してディファレンシャルケースの回転をその係合要素に対応するディファレンシャルサイドギヤに伝達することができ、これにより、そのディファレンシャルサイドギヤの回転数を増速させることができる。このように、差動装置内に設けた係合要素によりディファレンシャルサイドギヤに連結された車軸を増速させるトルク配分機構を構成することにより、増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置とは別に設ける必要がないため、差動装置の構造を簡単化して差動装置のメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置全体を小型化することができる。また、差動装置の製造コストを低減することができる。
【００１２】
また、この差動装置を駆動輪の左右の車軸に対して中央に設置することにより、差動装置に連結される車軸および車輪を左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
本発明の差動装置では、ディファレンシャルケース（１０）の外部に設けられた電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）をさらに備え、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）は、リングギヤ（９）と一体に回転するクラッチディスク（３２）と、該クラッチディスク（３２）をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース（１０）と一体に回転する磁性材料からなる一対のクラッチプレート（３１、３１）とを含み、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）から発生する磁界によって一対のクラッチプレート（３１、３１）を電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）側に誘引することにより、リングギヤ（９）とディファレンシャルケース（１０）とを締結させるように構成されてもよい。このように電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイルをディファレンシャルケースの外部に設けているので、ディファレンシャルケースと近接するトランスミッションのミッションケースとのエアギャップを容易に管理することができる。
【００１４】
本発明の差動装置では、ディファレンシャルケース（１０）の外部に設けられた電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）をさらに備え、係合要素（ＣＬ、ＣＲ）は、リングギヤ（９）と一体に回転するクラッチディスク（３２）と、該クラッチディスク（３２）をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース（１０）と一体に回転する一対のクラッチプレート（３１、３１）と、ディファレンシャルケース（１０）内で一対のクラッチプレート（３１、３１）と電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）との間に設けられ、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）の電磁力により変形する強磁性合金からなるアクチュエータ（４０）とを含み、電磁コイル（２０Ｌ、２０Ｒ）から発生する磁界によってアクチュエータ（４０）を変形させることにより、クラッチプレート（３１、３１）とクラッチディスク（３２）を押圧して、リングギヤ（９）とディファレンシャルケース（１０）とを締結させるように構成されてもよい。このように、電磁式のクラッチ（電磁クラッチ）およびアクチュエータを用いることにより、上述のような効果を奏することができる。
【００１５】
なお、上記で括弧内に記した図面参照符号は、後述する実施形態における対応する構成要素を参考のために例示するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、差動装置の構造を簡単化して差動装置のメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置全体を小型化することができる。また、係合要素として電磁式のクラッチを用いた場合には、差動装置全体を小型・軽量化することができるとともに、ディファレンシャルケースと近接するトランスミッションのミッションケースとのエアギャップを容易に管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明のディファレンシャル機構およびトルク配分機構を備える差動装置の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、フロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図である。図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブ車両は、駆動輪の左右前輪ＷＦＬ、ＷＦＲと、従動輪の左右の後輪ＷＲＬ、ＷＲＲと、エンジンＥと、トランスミッションＴ／Ｍと、動力伝達装置である本発明の差動装置Ｄとを備える。車両前部に搭載されたエンジンＥにトランスミッションＴ／Ｍが接続されるとともに、トランスミッションＴ／Ｍ内の差動装置Ｄに車軸７Ｌ、７Ｒを介して駆動輪である前輪ＷＦＬ、ＷＦＲがそれぞれ接続される。
【００１９】
本発明の差動装置Ｄは、車両の走行状態（エンジン回転数、操舵角、車輪速度、横Ｇ等）に応じて左右の駆動輪に供給する伝達トルクを電子制御により配分する、いわゆる電子制御デフ（アクティブデフ）である。
【００２０】
なお、差動装置Ｄに加えて、エンジンＥおよびトランスミッションＴ／Ｍも、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によりそれぞれ制御されるが（図５参照）、本発明の差動装置Ｄの特徴的な動作以外の各動作は周知の制御プログラム等によりなされればよく、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２１】
次に、本発明の差動装置Ｄの構成を説明する。図２は、本発明の一実施形態における差動装置Ｄの模式図（スケルトン図）である。図２に示すように、本実施形態における差動装置Ｄは、エンジン（原動機）Ｅからの駆動力によって回転駆動されるドリブンギヤ１に連結されるディファレンシャルケース１０と、このディファレンシャルケース１０に固定して設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転駆動されるピニオンシャフト２とを備える。
【００２２】
ピニオンシャフト２には、一体に形成されたベベルギヤ式の二対のディファレンシャルピニオン３、４が回転自在に支持される。図２に示すように、ピニオンシャフト２の軸方向の中心から見て、ディファレンシャルピニオン４は軸方向内側に位置し、ディファレンシャルピニオン３は軸方向外側に位置している。
【００２３】
また、本実施形態の差動装置Ｄは、サンギヤ８と、サンギヤ８と同心上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８とリングギヤ９の間に設けられ、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合うピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転自在に支持するとともに、一方のディファレンシャルピニオン３に噛み合うキャリヤ５とを備える。さらに、本実施形態の差動装置Ｄは、サンギヤ８と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、他方のディファレンシャルピニオン４に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒとを備える。
【００２４】
ディファレンシャルケース１０の左右端部には、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とを締結させるための一対の係合要素ＣＬ、ＣＲが設けられる。いずれかの係合要素ＣＬ、ＣＲを締結（係合）させることにより、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とが一体的に回転し、プラネタリギヤを構成するピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介してディファレンシャルケース１０の回転をその係合要素ＣＬ、ＣＲに対応するディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに伝達することができる。これにより、そのディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒの回転数を増速させることができる。
【００２５】
本実施例におけるディファレンシャルピニオン３、４、キャリヤ５、ピニオンギヤ１１、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒ、およびサンギヤ８の歯数は、一例として、以下のとおりである。
ディファレンシャルピニオン３の歯数  Ｚ３＝１０
ディファレンシャルピニオン４の歯数  Ｚ４＝１０
キャリヤ５の歯数  Ｚ５＝２４
ピニオンギヤ１１の歯数  ＺＰ＝２９
ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数  Ｚ６＝１６
サンギヤ８の歯数  Ｚ８＝４９
このように、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数が同じ（Ｚ３＝Ｚ４）であるのに対し、キャリヤ５の歯数よりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数が少ない（Ｚ５＞Ｚ６）ので、キャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３、４を介してディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）に伝達される回転を増速させることができる。なお、このようなディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）へ伝達される回転を増速させることができる限り、すなわち、例えば、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数が同じ（Ｚ３＝Ｚ４）であるならばキャリヤ５の歯数よりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ（６Ｒ）の歯数が少ない（Ｚ５＞Ｚ６）限り、各ギヤの歯数は差動装置Ｄの形状、サイズ等に応じて適宜設定されればよい。
【００２６】
本発明の差動装置Ｄでは、差動装置Ｄ内に設けた係合要素ＣＬ、ＣＲによりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに連結された車軸７Ｌ、７Ｒを増速させることができるトルク配分機構を構成することにより、従来のように増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置Ｄとは別に設ける必要がない。このため、差動装置Ｄの構造を簡単化して差動装置Ｄのメンテナンス性（特に、潤滑油に対するメンテナンス性）を向上させることができるとともに、差動装置Ｄ全体を小型化することができる。
【００２７】
また、このような差動装置Ｄでは、駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲの車軸７Ｌ、７Ｒに対して差動装置Ｄを中央に設置することにより、差動装置Ｄに連結される車軸７Ｌ、７Ｒおよび駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲを左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。
【００２８】
本実施形態の差動装置Ｄは、ディファレンシャルケース１０の外部に設けられた電磁コイル（ソレノイドコイル）２０Ｌ、２０Ｒをさらに備えている。この電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒは、後述するように、車両の走行状態を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によりそのＯＮ／ＯＦＦを制御される。電磁コイル２０Ｌ、２０ＲがＯＮすると、すなわち、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒのいずれかに電流（駆動電流）が供給されると、対応する係合要素ＣＬ、ＣＲが係合（締結）するように構成されている。
【００２９】
ここで、係合要素ＣＬ、ＣＲ近傍の構造（構成）を詳細に説明する。図３は、図２の係合要素ＣＬ、ＣＲを概略的に示す部分断面図である。図３（ａ）は、クラッチディスクおよびクラッチプレートに磁性材料を用いた場合の一例であり、図３（ｂ）は、クラッチディスクおよびクラッチプレートとは別に、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒにより作動するアクチュエータを用いた場合の別の例である。なお、係合要素ＣＬ、ＣＲは左右対称の構造であるため、ここでは、左側の係合要素ＣＬの近傍の部分断面図を用いて説明する。
【００３０】
係合要素ＣＬ、ＣＲの一例では、図３（ａ）に示すように、係合要素ＣＬは、ディファレンシャルケース１０の内面に配置され、リングギヤ９と一体に回転するクラッチディスク３２と、このクラッチディスク３２をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転する一対のクラッチプレート３１、３１とを含む。本例では、クラッチプレート３１、３１は磁性材料から構成される。
【００３１】
ディファレンシャルケース１０には、クラッチプレート３１、３１が配置される部分に対応して、このクラッチプレート３１、３１が挿入され、ディファレンシャルケース１０に固定されるように、溝部１０ａが設けられる。また、リングギヤ９のディファレンシャルケース１０に対向するプレート部には、クラッチディスク３２が配置される部分に対応して、このクラッチディスク３２が挿入され、リングギヤ９に固定されるように、溝部９ａが設けられる。また、ディファレンシャルケース１０には、クラッチプレート３１、３１と、クラッチディスク３２とを所定の遊びを介して予め定められた位置に保持するためのストッパ３３、３４が設けられる。
【００３２】
本例では、電磁コイル２０Ｌは、トランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１に固定して設けられる。電磁コイル２０Ｌに当接するディファレンシャルケース１０の当接部３５は、電磁コイル２０Ｌが発生する磁界を透過させることができる透磁性材料から構成される。なお、当接部３５とクラッチプレート３１との間に設けられたストッパ３４も同様に透磁性材料から構成される。
【００３３】
後述するように、電子制御ユニット１００の制御に基づいて電磁コイル２０Ｌに駆動電流が流れると、その駆動電流の大きさに応じて、電磁コイル２０Ｌからディファレンシャルケース１０の当接部３５に向かう方向に磁界が発生する。本例では、発生した磁界は、当接部３５およびストッパ３４を介してクラッチプレート３１、３１およびクラッチディスク３２に加えられ（適用され）、クラッチプレート３１、３１およびクラッチディスク３２は、電磁コイル２０Ｌ側に誘引され（引き寄せられ）、これにより、係合要素ＣＬがクラッチ力を発生させることができる。
【００３４】
このとき、係合要素ＣＬのクラッチ力により、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。これにより、リングギヤ９は、ディファレンシャルケース１０とともに回転し、この回転は、ピニオンギヤ１１を介して、キャリヤ５およびサンギヤ８に伝達される。キャリヤ５は、上述のように、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、キャリヤ５の回転は、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数の比に応じてピニオン回転を増速させる方向にトルクを伝達する。これにより、左前輪ＷＦＬおよび左車軸７Ｌ側にトルクが加わり、右前輪ＷＦＲに対して左前輪ＷＦＬを増速させることができる。本例では、このように係合要素ＣＬ、ＣＲとして電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置Ｄ全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをディファレンシャルケース１０の外部（本例では、トランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１）に設けているので、ディファレンシャルケース１０と近接するトランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１とのエアギャップｇを容易に管理することができる。なお、このエアギャップは小さい方が好ましい。
【００３５】
また、係合要素ＣＬ、ＣＲの別の例では、図３（ｂ）に示すように、係合要素ＣＬは、上述の図３（ａ）に示す係合要素ＣＬの各構成要素に加えて、ディファレンシャルケース１０内で一対のクラッチプレート３１、３１と電磁コイル２０Ｌとの間に設けられるアクチュエータ４０とをさらに含む。このアクチュエータ４０は、電磁コイル２０Ｌの電磁力により変形する強磁性合金から構成される。なお、本例では、クラッチプレート３１、３１とクラッチディスク３２の材料は、図３（ａ）の場合と異なり、磁性材料ではなく、電磁コイル２０Ｌから発生する磁界の影響を直接的に受けない材料から構成される。
【００３６】
後述するように、電子制御ユニット１００の制御に基づいて電磁コイル２０Ｌに駆動電流が流れると、その駆動電流の大きさに応じて、電磁コイル２０Ｌからディファレンシャルケース１０の当接部３５に向かう方向に磁界が発生する。本例では、発生した磁界は、当接部３５およびストッパ３４を介してアクチュエータ４０に加えられ、磁界の強さに応じてアクチュエータ４０を図の矢印方向に変形（屈曲）させる。これにより、係合要素ＣＬが締結するようにクラッチ拘束力を発生させることができる。
【００３７】
このとき、上述の図３（ａ）の例と同様に、係合要素ＣＬのクラッチ拘束力により、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。これにより、リングギヤ９は、ディファレンシャルケース１０とともに回転し、この回転は、ピニオンギヤ１１を介して、キャリヤ５およびサンギヤ８に伝達される。キャリヤ５は、上述のように、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、キャリヤ５の回転は、ディファレンシャルピニオン３、４の歯数の比に応じてピニオン回転を増速させる方向にトルクを伝達する。したがって、本例においても上記例と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
なお、アクチュエータ４０としては、図４（ａ）、（ｂ）に示すような大型のワッシャソリッドタイプのアクチュエータ４０Ａであってもよく、図４（ｃ）〜（ｅ）に示すように、大型のワッシャの円周部に内周円４３に当接させるように多数の小型円盤４２を配置し、２枚の大型ワッシャプレート４１で固定した小型円盤配列タイプのアクチュエータ４０Ｂであってもよい。アクチュエータ４０Ａでは、ワッシャそのものが強磁性形状記憶合金から構成されるのに対し、アクチュエータ４０Ｂでは、小型円盤４２あるいは大型ワッシャプレート４１が強磁性形状記憶合金から構成される。なお、図４（ａ）はアクチュエータ４０Ａの正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図４（ｃ）はアクチュエータ４０Ｂの正面図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）のＤ−Ｄ線断面図であり、図４（ｅ）は図４（ｄ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【００３９】
ここで、アクチュエータ４０（４０Ａ、４０Ｂ）に用いられる強磁性形状記憶合金としては、外部から印加される磁場（磁界）により歪む、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｇａ合金やＮｉ２ＭｎＧａ合金などを用いればよく、今後開発される合金等であっても本発明のアクチュエータ４０として利用可能なものであれば本発明の技術的思想の範囲内である。後者のような合金は、温度変化や磁場のＯＮ／ＯＦＦによってマルテンサイト変態を生じ、形状記憶特性を示すものである。磁場の変化により形状を変形させる合金は、温度変化のみで駆動する例えばＴｉ−Ｎｉ合金の応答速度に比べて非常に高速駆動が可能である。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態における差動装置Ｄの動作、特に係合要素ＣＬ、ＣＲのクラッチＯＮ／ＯＦＦ動作について説明する。図５は、本発明の一実施形態における差動装置Ｄのトルク配分機構の制御ブロック図である。係合要素ＣＬ、ＣＲを作動させる電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒは、車両の走行状態を全体的に制御する電子制御ユニット１００により制御される。
【００４１】
電磁コイル２０Ｌ、２０ＲのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを決定するために、電子制御ユニット１００には各種センサからの検出データ（入力情報）が入力される。入力情報としては、舵角センサ２０１により検出される前輪（駆動輪）ＷＦＬ、ＷＦＲの操舵角、横Ｇセンサ２０２により検出される車両に作用する横Ｇ（実横加速度）、回転センサ２０３により検出されるエンジンＥの回転数Ｎｅや図示しないトルクコンバータの出力回転数Ｎｏ、シフトレバーポジションセンサ２０４により検出される車両の現在のシフトポジションやトランスミッションＴ／Ｍの設定ギヤ、車輪速センサ２０５により検出される各車輪ＷＦＬ、ＷＦＲ、ＷＲＬ、ＷＲＲの車輪速度等がある。
【００４２】
これらのセンサ２０１〜２０５により検出された検出データが電子制御ユニット１００のセンサ入力部１０１に入力される。駆動トルク算出部１０２は、推定駆動トルクを算出するために、エンジン回転数Ｎｅ、トルクコンバータの出力回転数Ｎｏ、シフトポジション等がセンサ入力部１０１から入力されると、エンジンＥによる推定駆動トルクを算出し、算出した推定駆動トルクを操安制御部１０３に出力する。
【００４３】
操安制御部１０３には、駆動トルク算出部１０２から入力されるエンジンＥの推定駆動トルクの他、横Ｇ、操舵角および車輪速度がセンサ入力部１０１から入力される。操安制御部１０３は、入力されたこれらのデータに基づいて操安制御トルクを算出し、算出された操安制御トルクをクラッチトルク補正部１０４に出力する。
【００４４】
クラッチトルク補正部１０４は、操安制御部１０３から入力された操安制御トルクの他、車輪速度や図示しない作動油の油温等に基づいて、差動装置Ｄで生じさせるクラッチトルクを算出し、算出したクラッチトルクを電流出力部１０５に出力する。
【００４５】
電流出力部１０５は、係合要素ＣＬ、ＣＲがクラッチトルク補正部１０４で算出されたクラッチトルクを得るために、左電磁コイル２０Ｌあるいは右電磁コイル２０Ｒに供給する駆動電流を算出し、算出した電流値を駆動回路部１０６に出力する。そして、駆動回路部１０６は、電流出力部１０５で算出された電流値が得られるようにいずれかの電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流を出力する。このようにして、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流が出力され、駆動輪である前輪ＷＦＬ、ＷＦＲへの駆動力（トルク）配分が行われる。
【００４６】
次に、車両の左右旋回時における差動装置Ｄの作用を説明する。図６は、車両の左旋回時における図２に示す差動装置Ｄの作用説明図であり、図７は、車両の右旋回時における図２に示す差動装置Ｄの作用説明図である。なお、係合要素ＣＬ、ＣＲの動作（作用）を説明するために図３（ａ）を併せて用いる。
【００４７】
車両の左旋回時には、旋回外輪である右前輪ＷＦＲおよび右車軸７Ｒを増速させるために、電子制御ユニット１００は、上述のように、電磁コイル２０Ｒに供給すべき駆動電流を算出し、この駆動電流により電磁コイル２０ＲをＯＮさせる。電磁コイル２０Ｒにより発生した磁界により係合要素ＣＲのクラッチ力が発生し、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。
【００４８】
そして、図６に示すように、ディファレンシャルケース１０、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介して、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｒが増速され、右車軸７Ｒを介して旋回外輪である右前輪ＷＦＲにトルクが伝達される。ここでは、エンジンＥからドリブンギヤ１を介して差動装置Ｄに入力される入力トルクＴＥは、係合要素ＣＲの締結により発生する伝達トルクΔＴと、ピニオンシャフト２に伝達される入力トルクＴＥとの差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）とに分配される。
【００４９】
係合要素ＣＲを介してリングギヤ９に入力された伝達トルクΔＴは、リングギヤ９からピニオンギヤ１１への伝達トルク（増加トルク）ΔＴｓと、ピニオンギヤ１１からキャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３を介してピニオンシャフト２に戻される戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）とに配分される。そして、差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）と戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）との和トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）が左右のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに等しく分配され、最終的に、右車軸７Ｒ側には、和トルクの半分と増加トルクとの和である伝達トルク（ＴＥ＋ΔＴｓ）／２が入力され、左車軸７Ｌ側には伝達トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）／２が入力される。
【００５０】
車両の右旋回時には、旋回外輪である左前輪ＷＦＬおよび左車軸７Ｌを増速させるために、電子制御ユニット１００は、上述のように、電磁コイル２０Ｌに供給すべき駆動電流を算出し、この駆動電流により電磁コイル２０ＬをＯＮさせる。電磁コイル２０Ｌにより発生した磁界により係合要素ＣＬのクラッチ力が発生し、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とが締結される。
【００５１】
そして、図７に示すように、ディファレンシャルケース１０、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介して、ディファレンシャルサイドギヤ６Ｌが増速され、左車軸７Ｌを介して旋回外輪である左前輪ＷＦＬにトルクが伝達される。ここでは、エンジンＥからドリブンギヤ１を介して差動装置Ｄに入力される入力トルクＴＥは、係合要素ＣＬの締結により発生する伝達トルクΔＴと、ピニオンシャフト２に伝達される入力トルクＴＥとの差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）とに分配される。
【００５２】
係合要素ＣＬを介してリングギヤ９に入力された伝達トルクΔＴは、リングギヤ９からピニオンギヤ１１への伝達トルク（増加トルク）ΔＴｓと、ピニオンギヤ１１からキャリヤ５およびディファレンシャルピニオン３を介してピニオンシャフト２に戻される戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）とに配分される。そして、差分トルク（ＴＥ−ΔＴ）と戻りトルク（ΔＴ−ΔＴｓ）との和トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）が左右のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに等しく分配され、最終的に、左車軸７Ｌ側には、和トルクの半分と増加トルクとの和である伝達トルク（ＴＥ＋ΔＴｓ）／２が入力され、右車軸７Ｒ側には伝達トルク（ＴＥ−ΔＴｓ）／２が入力される。
【００５３】
なお、図示していないが、本発明の差動装置Ｄにおいて差動制限を行う場合には、電子制御ユニット１００は、左右の係合要素ＣＬ、ＣＲのクラッチ力が等しくなるように、左右の電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒに駆動電流を供給して、両電磁コイル２０Ｌ、２０ＲをＯＮすればよい。このように、本発明の差動装置Ｄは、差動制限機構とトルク（駆動力）配分機構とを同じ機構（構成）により達成することができるので、車両の駆動性能を向上させることができるとともに、幅広い操安性能および旋回性能を達成することができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明の一実施形態における差動装置Ｄによれば、エンジンＥからの駆動力によって回転駆動されるディファレンシャルケース１０と、サンギヤ８と、サンギヤ８と同心上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８とリングギヤ９の間に設けられ、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛み合うピニオンギヤ１１と、ディファレンシャルケース１０に固定されたピニオンシャフト２と、ピニオンシャフト２に回転自在に支持される二対のディファレンシャルピニオン３、４と、サンギヤ８と同軸上でかつ相対回転不能に設けられ、ディファレンシャルピニオン４に噛み合う一対のディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒと、ディファレンシャルケース（１０）の左右端部に設けられ、ディファレンシャルケース１０とリングギヤ９とを締結するための一対の係合要素ＣＬ、ＣＲと、ピニオンギヤ１１を自転および公転自在に支持するとともに、ディファレンシャルピニオン３に噛み合い、係合要素ＣＬ、ＣＲの締結により、リングギヤ９の回転をディファレンシャルピニオン３に伝達するキャリヤとを備えることとした。これにより、一対の係合要素ＣＬ、ＣＲのいずれか一方を締結させることにより、リングギヤ９、ピニオンギヤ１１およびサンギヤ８を介してディファレンシャルケース１０の回転をその係合要素ＣＬ、ＣＲに対応するディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒに伝達することができ、これにより、そのディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒの回転数を増速させることができる。このように、差動装置Ｄ内に設けた係合要素ＣＬ、ＣＲによりディファレンシャルサイドギヤ６Ｌ、６Ｒにそれぞれ連結された左右の車軸７Ｌ、７Ｒを増速させるトルク配分機構を構成することにより、従来のような増減速ギヤ機構や二組のクラッチを差動装置Ｄとは別に設ける必要がないため、差動装置Ｄの構造を簡単化して差動装置Ｄのメンテナンス性を向上させることができるとともに、差動装置Ｄ全体を小型化することができる。また、差動装置Ｄの製造コストを低減することができる。
【００５５】
さらに、本発明の差動装置Ｄを駆動輪ＷＦＬ、ＷＦＲの車軸７Ｌ、７Ｒに対して中央に設置することにより、差動装置Ｄに連結される車軸７Ｌ、７Ｒおよび車輪ＷＦＬ、ＷＦＲを左右対称に配置することができるので、従来のような左右非対称の差動装置で発生する可能性のあったトルクステアの発生を効果的に抑制することができる。
【００５６】
上述の実施形態における差動装置Ｄでは、ディファレンシャルケース１０の外部に設けられた電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをさらに備え、係合要素ＣＬ、ＣＲは、リングギヤ９と一体に回転するクラッチディスク３２と、このクラッチディスク３２をその間に挟むように設けられ、ディファレンシャルケース１０と一体に回転する磁性材料からなる一対のクラッチプレート３１、３１とを含み、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒから発生する磁界によって一対のクラッチプレート３１、３１を電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒ側に誘引することにより、リングギヤ９とディファレンシャルケース１０とを締結させるように構成した。このように電磁性のクラッチ（電磁クラッチ）を用いることにより、差動装置Ｄ全体を小型・軽量化することができる。また、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒをディファレンシャルケース１０の外部に設けているので、ディファレンシャルケース１０と近接するトランスミッションＴ／Ｍのミッションケース２１とのエアギャップｇを容易に管理することができる。
【００５７】
なお、上述の実施形態における差動装置Ｄでは、上記のような係合要素ＣＬ、ＣＲの構成に代えて、すなわち、磁性材料からなる一対のクラッチプレート３１、３１ではなく、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒから発生する磁界の影響を受けない材料からなるクラッチプレート３１、３１を用いるとともに、ディファレンシャルケース１０内で一対のクラッチプレート３１、３１と電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒとの間に設けられ、電磁コイル２０Ｌ、２０Ｒの電磁力により変形する強磁性合金からなるアクチュエータ４０とを含むような構成としてもよい。
【００５８】
以上、本発明のディファレンシャル機構およびトルク配分機構を備える差動装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、直接明細書および図面に記載のない形状・構造・機能を有するものであっても、本発明の作用・効果を奏する以上、本発明の技術的思想の範囲内である。すなわち、ディファレンシャル機構（油圧制御回路を含む）を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００５９】
なお、上述の実施形態では、車両の駆動輪が前輪であるフロントエンジン・フロントドライブ車両に本発明の差動装置Ｄが適用される場合について説明したが、本発明の差動装置Ｄの構成は、このようなフロントエンジン・フロントドライブ車両への適用に限らず、フロントエンジン・リアドライブ車両や四輪駆動車両にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】フロントエンジン・フロントドライブ車両の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における差動装置の模式図（スケルトン図）である。
【図３】図２の係合要素を概略的に示す部分断面図である。
【図４】図３（ｂ）のクラッチアクチュエータとして用いられる共時性形状記憶合金からなるワッシャのバリエーションを示す。
【図５】本発明の一実施形態における差動装置のトルク配分機構の制御ブロック図である。
【図６】車両の左旋回時における図２に示す差動装置の作用説明図である。
【図７】車両の右旋回時における図２に示す差動装置の作用説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｅ        エンジン
Ｔ／Ｍ        トランスミッション
２１        ミッションケース
Ｄ        差動装置
１        ドリブンギヤ
２        ピニオンシャフト
３、４        ディファレンシャルピニオン
５        キャリヤ
６Ｌ、６Ｒ        ディファレンシャルサイドギヤ
７Ｌ        左車軸
７Ｒ        右車軸
８        サンギヤ
９        リングギヤ
１０        ディファレンシャルケース
１１        プラネタリギヤ
２０Ｌ、２０Ｒ        電磁コイル
ＣＬ、ＣＲ        係合要素
３１        クラッチプレート
３２        クラッチディスク
３３、３４        ストッパ
３５        当接部
４０、４０Ａ、４０Ｂ        アクチュエータ
１００        電子制御ユニット
１０１        センサ入力部
１０２        駆動トルク算出部
１０３        操安制御部
１０４        クラッチトルク補正部
１０５        電流出力部
１０６        駆動回路部
２０１        舵角センサ
２０２        横Ｇセンサ
２０３        回転センサ
２０４        シフトレバーポジションセンサ
２０５        車輪速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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