(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心上に離れて配置された一対の出力シャフト（１０４，１０６）を主駆動シャフトによって駆動するためのロッキングディファレンシャル機構であって、
（ａ）前記駆動シャフトによって駆動されて前記出力シャフトの軸に同心の所与の軸（Ｒ）周りに回転し、一対の前記出力シャフトの隣接する側の端部を受け入れるように位置決めされたシャフト開口を有する一対の両側壁を形成するチャンバを含む筐体（１１４）と、
（ｂ）前記チャンバに対して前記所与の軸（Ｒ）周りに回転不能に取付けられ、径方向に延びて連続して円形に配置された駆動歯が設けられた端部表面を両端部に有する環状の中央駆動部材（１１６）と、
（ｃ）前記チャンバに取付けられて、それぞれが前記シャフト開口に隣接して前記所与の軸周りに回転し、一対の前記出力シャフトの隣接する側の端部に回転不能に結合する内側スプラインが形成された一対の環状の側部ギヤ（１１８，１２０）と、
（ｄ）一対の前記側部ギヤに対して同軸上に回転不能に取付けられて軸方向に移動可能にスプライン結合され、互いに隣接する側の端部が、それぞれ、円周方向に間隔をおいて配置されて軸方向に延びて前記中央駆動部材の外周に隣接する駆動歯（１１６ａ）の対応する部分に係合する複数のクラッチ歯（１２２ａ，１２４ａ）を含む一対の環状のクラッチ部材（１２２，１２４）と、
（ｅ）前記クラッチ部材を前記中央駆動部材に対して係合位置へ向けて常時付勢し、一対の前記側部ギヤの外側に同心に配置された一対の圧縮ばね（１４５，１４６）を含むバネ手段と、
（ｆ）一対の前記出力シャフトの一方の回転速度が、他方の前記出力シャフトの回転速度を所定値を上回って超えたとき作動して、一方の前記出力シャフトに関連する前記クラッチ部材を非係合位置へ向けて軸方向に移動させる中央カム手段であって、
（１）前記中央駆動部材内に同心に回転可能に取付けられた環状の中央カム部材（１３０）を含み、
（２）前記中央カム部材及び前記中央駆動部材は、隣接して連続する滑らかな周方向表面（１３０ｃ，１１６ｃ）を有し、
（３）前記中央カム部材は、隣接する一対の前記クラッチ部材の内周に隣接する前記クラッチ歯の対応する部分に係合するように配置された複数のカム歯（１３０ａ）を両端部に
有し、
（４）前記中央カム部材は、周方向に間隔をおいた配置されて軸方向に延びる複数の貫通スロット（１４２）を含む内周面を有する
中央カム手段と、
（ｇ）より高速で回転する一方の前記出力シャフトの回転速度が前記所定値を上回る間、非作動位置からロックアウト位置に作動して、より高速で回転する前記出力シャフトに関連する前記クラッチ部材を非係合状態で保持するホールドアウト手段であって、
（１）前記所与の軸に同心に配置され、それぞれが軸方向のスリット（１３５）を含む弾性を有する環状の一対のホールドアウトリング（１３２，１３４）を含み、
（２）一対の前記ホールドアウトリングは、それぞれ滑らかに連続する内周面を有する本体部分を含み、互いに離れる側の第1端部の外周面に周方向にほぼ環状のリブ部分（１３２ａ，１３４ａ）が一体に設けられ、該リブ部分は、関連する前記クラッチ部材内に含まれる対応する溝（１４０）内に延ばされ、これにより、前記クラッチ部材に対して軸方向に移動するのを防止し、
（３）一対の前記ホールドアウトリングは、互いに隣接する側の端部に周方向に間隔を置いて配置されて軸方向に延びる複数の突起部（１３２ｂ，１３４ｂ）が設けられ、該突起部は、前記中央カム部材の貫通スロット内に延び、
（４）前記ホールドアウトリングは、径方向外側に弾性的に付勢されて関連する前記クラッチ部材に摩擦係合して、より高速で回転する前記出力シャフトに関連する前記クラッチ部材が非係合位置に向かって軸方向に移動したとき、前記クラッチ部材のその後の相対回転により、前記突起部の先端部が前記貫通スロットの両側及び両端部に設けられたロックアウトノッチ（１４４）内に着座するロックアウト位置へ向かって回転方向に引きずられるようになっている
ホールドアウト手段と、
を備えていることを特徴とするロッキングディファレンシャル機構。
【請求項２】
一対の前記クラッチ部材のそれぞれの隣接する側の端部は、カウンターボア壁を形成する中央のカウンターボア（１２５）を含み、前記溝部は、前記カウンターボア壁に含まれていることを特徴とする請求項１に記載のロッキングディファレンシャル機構。
【請求項３】
一対の前記側部ギアのそれぞれには、環状のフランジ部（１１８ｃ，１２０ｃ）が外周に一体に設けられ、
更に、前記バネ手段は、
（１）前記側部ギアの前記フランジ部と前記クラッチ部材との間に、前記側部ギア周りに同心に取付けられ、前記側部ギアの前記環状のフランジ部に当接して係合する一対の環状のばねリテーナ部材と、
（２）環状の前記ばねリテーナ部材と、関連する前記クラッチ部材との間に、前記側部ギア周りに同心に取付けられた一対の圧縮ばね（１４５，１４６）と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のロッキングディファレンシャル機構。
【請求項４】
前記中央駆動部材は、その外周面に前記中央駆動部材を前記筐体に回転不可能に結合するスプライン歯（１１６ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のロッキングディファレンシャル機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ロッキングディファレンシャルは、スナップリングのようなキー装置を用いずに、環状の中央駆動部材内で自由に回転可能に支持された環状の中央カム部材を含み、これにより、ディファレンシャルの構造及びアセンブリを簡単にしかつコストを削減する。中央カム部材及び中央駆動部材は、それぞれ、隣接した外周表面及び内周表面を持ち、これらは滑らかであって連続し、妨害を受けない。ホールドアウトリングは、対向孔付き壁の表面に包含されかつ対応する溝内に延在し、一体化された環状外側リブにより、クラッチ部材を用いて、遠隔の端部で回転可能に接続されている。
【背景技術】
【０００２】
ロッキングディファレンシャルは、ノブロックへの米国特許第２,３２９,０５９号、ボ
ウクス（本願発明者）への米国特許第４,４２４,７２５号、エドワードらへの米国特許第４,７４５,８１８号によって明らかにされているように、特許権が付与されている従来技術で公知である。これら従来技術では、環状の中央カム部材が、通常、環状の中央駆動部材の内部で同心状に配置されており、かつ（スナップリング等によって）環状の中央駆動部材にキー付けされており、もって、２つの構成要素間の軸方向の相対的変位を防止する。１つの出力シャフトがその他の出力シャフトに所定量分、オーバーラン、すなわち、より高速で回転するとき、側部ギア上に滑動可能に取り付けられたオーバーラン中のシャフトと協働するオーバーラン中のクラッチ部材が、中央駆動部材上の歯とクラッチ部材上の歯とによってカムが解除され、その結果、オーバーランの条件が存在する限り、オーバーラン中の出力シャフトを非係合状態にする。
【０００３】
これら公知のディファレンシャルは、比較的多数の複雑な部品を必要とし、かつ、製造、アセンブリすることは難しく、高価である。例えば、ボウクス及びノブロックの発明では、ロッキングディファレンシャルのためのばね付勢手段がクラッチ部材及び中央カム部材の内部に同心状に配置されており、そのために、ディファレンシャルのアセンブリ及び保守を複雑にする。エドワードらへ特許のクラッチ部材では、カム用の歯と駆動用の歯との間のクラッチ部材面に含まれる溝において遠隔の端部に取り付けられたホールドアウトリングを用いながら、カム用の歯が、クラッチ部材の対向面の外周部に隣接した円形パターンに配置されており、かつ、駆動歯が、クラッチ部材の外周部に隣接しかつ外側に空間が形成された円形パターン状に配置されている。
【０００４】
公知のディファレンシャルのいくつかは、ホールドアウトリングがスパイダとクラッチとの間で、速度変化中にスパイダキーを越えて飛ぶ可能性があり、その結果、クラッチがスパイダに対して非平行にさせられるという問題を呈する。このことは、クラッチ歯に損傷を与え、かつディファレンシャルに誤動作をもたらす。
【０００５】
本発明は、改良されたものであって、より低コストで、必要とする部品が少なく、製造やアセンブリがより簡易であり、動作上、耐久性があり、保守もより簡易であるロッキングディファレンシャルを提供するために開発された。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明の主な目的は、中央カム部材と中央駆動部材との間のキー手段の必要性を取り除く、改良されたロッキングディフェレンシャルを供給し、これにより、同心状に配置された中央カムと中央駆動部材の隣接した外部と内部の円周状表面が滑らかにかつ連続しており、何ら妨げられないことにある。付勢用のばね手段は、それぞれ、側部ギアの周りに同心状かつ外部に配置された一対の螺旋状の圧縮ばねであり、これにより、圧縮ばねの間に配置された中央駆動部材の方へ向かい、共に内側方向にクラッチ部材を付勢する。
【０００７】
本発明の他の目的は、クラッチ部材に隣接した端部にあるクラッチ歯が連続かつ単一のディファレンシャルを提供することであり、そのために、中央カム部材上のカム歯はクラッチ部材の内側円周部に隣接したクラッチ歯に係合し、かつ、中央駆動部材上の駆動歯はクラッチ部材の外側円周部に隣接した、対応するクラッチ歯に係合する。
【０００８】
他の目的によれば、環状のホールドアウトリングは、棒状の切片、粉末金属を鍛造化したもの又は弾性金属材料のシートから形成され、かつ、それらの外側円周表面の環状リブ状の遠隔の端部であって、それぞれが、クラッチ部材内部で対向する孔を持つ壁表面に包含された対応する溝の内部に延在する端部を含む。ホールドアウトリングは、通常は、中央カム部材に包含された対応する貫通スロットの内部に延在する円周状に隔置され、かつ、軸方向に延在する一体化された複数の突起を、それらの他の端部に備えている。ホールドアウトリングはそれぞれが、クラッチ部材の対向する孔を備えた壁表面と係合されて半径方向かつ外側方向に弾性的に付勢され、これにより、オーバーランニングするクラッチ部材は、非係合状態にカムが解除されたときに、それに関連するホールドアウトリングは、小さな角度で回転可能に引っ張られ、突起のコーナ両端が、中央カム部材の貫通スロットの自由縁に備えたホールドアウトノッチに着座される。
【０００９】
新規なディファレンシャルの設計により、ホールドアウトリングがキーを飛ばすことを防止する。このことは、スパイダ及び／又は中央駆動部からホールドアウトリングの位置決め用表面を移動することにより、かつ、ホールドアウトリング突起と中央カムの位置決め用肩との間の接触の、付加的な長尺部を付与することで達成される。ホールドアウトリングは、中央カムの位置決め用の肩部の上に登るはずがなく、それゆえに、クラッチは、スパイダ及び／又は中央の駆動部によって非平行になり得ない。このことは、部分的な接触による歯の損傷を防ぐ。
【００１０】
上記のことは、クラッチカム歯の力を改善する。そして、カム歯は、クラッチを、ホイール速度変化中に、スパイダー及び／又は中央駆動部の駆動歯から非係合状態にさせる。また、上記のことは、クラッチカム歯をクラッチ駆動歯への拡張部になることを許可しながら、ホールドアウトリングの溝をクラッチ上で内側に駆動させて達成される。スパイダー及び／又は中央駆動キーを取り除くための、対応する製造段階は省かれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面に参照し観察し、以下の明細書を読むことで明らかになる。
【図１】図１は、従来技術のディファレンシャル機構の断面図である。
【図２】図２は、図１の従来技術のディファレンシャルのスパイダ部材の平面図である。
【図３】図３は、図２の線３−３に沿った詳細な図である。
【図４】図４は、本発明の改良されたディファレンシャルの端面図である。
【図５】図５は、図４の線５−５に沿った断面図である。
【図６】図６は、図５の一方の側部ギアの端面図である。
【図７】図７は、図６の線７−７に沿った断面図である。
【図８】図８は、図５のディファレンシャルの分解図である。
【図９】図９は、図５の中央カム部材の側面図である。
【図１０】図１０は、図５の中央カム部材の端面図である。
【図１１】図１１は、図１０の線１１に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、図１０の中央カム部材の斜視図である。
【図１３】図１３は、図５のホールドアウトリングの一方の端面図である。
【図１４】図１４は、図１３の線１４−１４に沿っった断面図である。
【図１５】図１５は、図５の中央駆動部材の端面図である。
【図１６】図１６は、図１５の線１６−１６に沿った断面図である。
【図１７】図１７は、図５のクラッチ部材の１つの端面図である。
【図１８】図１８は、図１７の線１８−１８に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず図１から図３（これらは従来技術のエドワードらへの米国特許４,７４５,８１８号のディファレンシャルを示す）を、より特に参照すると、同一線上に配置された出力シャフト１２、１４は、ディファレンシャル筐体２の対向側部壁に包含される開口内で軸支される側部ギア１６、１８の内部の隣接した端部でスプライン係合されている。中央のスパイダ部材１０の対向端部で駆動歯１０ａを用いてクラッチ歯２０ａ、２２ａの噛合を効果たらしめるために、圧縮ばねによって共に付勢されているクラッチ部材２０、２２が、側部ギアにスライド可能にスプライン係合されている。環状の中央カム部材２４は、従来の
スナップリング２６の手段によって中央のスパイダ部材にキー止めされ、これにより、中央の駆動部材に対して中央カム部材の軸方向の変位を防止する。中央カム部材は、クラッチ部材上に備えられたカム歯２０ｂ、２２ｂの対応するセットに係合するカム歯２４ａ、２４ｂを持つ。当業者に知られているようなカムが解除された非係合条件でオーバーラン、すなわち、より高速で回転中の出力シャフトと関連したクラッチ部材を維持するように作用可能な、分割されたホールドアウトリング２８、３０が駆動歯とカム歯とのセットの間でクラッチ部材に包含された溝に配置されている。
【００１３】
図２、３に示されるように、スパイダ又は中央駆動部材１０は、ホールドアウトリングに包含されたスリット内部に延在するキーと共に内側円周部上に具備され、これにより、ホールアウトリングの動作中に中央カム部材に対する各ホールドアウトリングの角度変位の幅を制限する。このキーが、ホールドアウトリングの誤動作中、ホールドアウトリングによって飛ばされる場合に、ディファレンシャルの構成要素への損傷が結果として起こり得る。
【００１４】
以下、図４、５を参照すると、本発明の改良されたディファレンシャルによれば、環状の側部ギア１１８、１２０、これらは同一線上に配置された出力シャフト１０４、１０６に回転不可能にスプライン係合されているが、回転可能に駆動された筐体１１４の対向する端部壁に包含される開口に軸支され、それで回転軸Ｒを定義する。それぞれ、特に側部ギアの周りに同心状に空間が形成された関係で外部に配置される螺旋状の圧縮ばね１４５、１４６によって中央駆動部材１１６の方へ共に付勢されるクラッチ部材１２２、１２４は、側部ギア上で長手方向、すなわち、軸方向のスライド変位のためにスプライン係合されている。遠隔、すなわち、離れた側の端部において、圧縮ばねは、側部ギア上で外部で一体化された環状肩１１８ｃ、１２０ｃに当接する環状のばねリテーナ部材１４８、１５０に係合する。圧縮ばねの隣接した端部はそれぞれが、クラッチ部材に係合され、これにより、クラッチ歯１２２ａ、１２４ａと、中央駆動部材の対向する端部の駆動歯１１６ａの対応する部分との間で係合関係を生じさせる。なお、この部分は中央駆動部材の外側周辺部に隣接している。
【００１５】
環状の中央カム部材１３０は、中央駆動部材の内部で同心状かつ回転可能に配置され、かつカム歯１３０ａが円形状の配置で各端部に具備されている。またカム歯１３０ａは中央駆動部材１１６の内部円周部に隣接した駆動歯１１６ａのいくつかの箇所と係合して配置されている。本発明の特徴部によれば、従来技術のスナップリングの必要が除去されたため、中央駆動部材１１６及び中央カム部材１３０の、隣接した内側、外側の円周状表面のそれぞれが、滑らかで連続しており、何ら妨げられない。中央カム部材には、以下に述
べられるように１対の横方向のホールドアウトノッチ１４４を用いて各端部で終端する複数の円周状に隔置された長手方向の貫通スロット１４２と共に、その内側円周部上に具備される。
【００１６】
クラッチ部材１２２、１２４の隣接した端部に包含される対向穴１２５（カウンターボア）の内部で同心状にかつ遠隔の端部に延在する、一対の長手方向に隔置されかつ同一線上に配置されたホールドアウトリング１３２、１３４のそれぞれが具備される。ホールドアウトリングとそれらに関連するクラッチ部材との間の相対的な長手方向の変位を防ぐために、ホールドアウトリングは、対向する孔を備えた壁表面に包含された対応する溝１４０の内部に延在する環状のリブ１３２ａ、１３４ａが外側周辺部に具備される。ホールドアウトリングは棒状の加工材から形成され鍛造される。粉末金属又は弾性の金属シートは、スリット１３５によって長手方向に分割され、かつそれぞれが関連するクラッチ部材と摩擦係合されるように外側方向に向かって弾性的に付勢される。隣接した端部において、ホールドアウトリングは、中央カム部材に包含された、対応する貫通スロット１４２の対向端部に延在する複数の円形状に隔置され、軸方向に延在する一体化された突起部１３２ｂ、１３４ｂを備えている。
【００１７】
動作中に、出力シャフト１０４、１０６のそれぞれは、通常、筐体１１４、中央駆動部材１１６、クラッチ部材１２２、１２４及び側部ギア１１８、１２０を介して、主駆動シャフトから同じ回転速度で駆動される。１つの出力シャフトの回転速度が、（乗り物の旋回中に起こるような）所定の回転速度以上の他の回転速度を超えるときに、オーバーラン中のシャフトと関連するクラッチ部材は、オーバーラン中のクラッチ部材上のクラッチ歯と中央カム部材状のカム歯１３０ａとの間の協働によってカムが解除され、これにより、中央カム部材の駆動歯からクラッチ部材のクラッチ歯を非係合にさせる。ホールドアウトリングは、中央カム部材上のノッチ１４４に入るためにホールドアウトリングの突起のコーナー先端部を生じるように僅かに引っ張られ、これにより、非係合条件にあるクラッチ部材を維持する。上記旋回の完了時にオーバーラン中の出力シャフト状態が終えるとき、ホールドアウトリングはその初期位置に回転しながら引かれ、ばねの付勢力は突起を再びカムスロットに入らせる。この時点で、クラッチ部材は、中央駆動部材の駆動歯とクラッチ歯とを再度係合するために戻される。リングギアのトルクは、クラッチ部材及び側部ギアを介して出力シャフトに再び作用する。
【００１８】
特許法の規定に従い、本発明の好適な態様及び実施形態が例示されかつ記載される一方、上述された発明から逸脱することなく改変がなされることは当業者に明らかである。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005505649.tif 000010
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0005505649.tif 000014
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図５】
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