(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デフケースと一体回転可能に連結されたピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転自在に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤとそれぞれ噛合った一対のサイドギヤとを有するベベルギヤ型の差動機構と、この差動機構の径方向外側でデフケースとサイドギヤとの間に配置された一対の差動制限手段とを備え、該一対の差動制限手段は前記ピニオンシャフトを間にして両側にそれぞれ設けられ、プッシュリングを介して連動・連結されていることを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項２】
デフケースと一体回転可能に連結されたピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転自在に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤとそれぞれ噛み合った一対のサイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動機構と、この差動機構の径方向外側でデフケースとサイドギヤとの間に配置された差動制限手段とを備え、前記差動制限手段は一対のサイドギヤのうちの一方のサイドギヤ側に配置され、他方のサイドギヤ側に電磁石によって締結されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結によってスラスト力を発生するカムが配置され、前記差動制限手段と前記カムとの間に前記ピニオンシャフトを跨ぐ足部を有するプッシュリングが配置されたことを特徴とするデファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、車両に用いられるデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６３−１９５４４９号公報に図１１のような「すべり制限差動歯車アセンブリ」が記載されている。これはプラネタリーギヤ型の差動機構２０１と、その差動制限用の多板クラッチ２０３，２０５と、アーマチャ２０７を吸引して多板クラッチ２０３，２０５を締結する電磁石２０９と、カム２１１とを備えたデファレンシャル装置２１３である。カム２１１は多板クラッチ２０３が締結されると差動機構２０１の差動トルクを受け、カム部材２１５が多板クラッチ２０３の内側クラッチ板２１７との係合部で摺動して多板クラッチ２０５を締結する。デファレンシャル装置は車両に搭載されるから径方向と軸方向共に小型にしたいが、このデファレンシャル装置２１３ではカム２１１の力は多板クラッチ２０３には作用せず、従って、多板クラッチ２０３，２０５と電磁石２０９との小型化が不充分である。
【０００３】
又、図１２のデファレンシャル装置２１９はプラネタリーギヤ型の差動機構２２１と、電磁石２２３により締結されるパイロットクラッチ２２５と、ボールカム２２７と、メインクラッチ２２９とを備えている。パイロットクラッチ２２５が締結されるとボールカム２２７が差動トルクを受け、そのカムスラスト力によりピニオンキャリヤ２３１がスプラインを介して車軸上を移動し、メインクラッチ２２９が締結される。このように、ボールカム２２７の倍力機能により大きなトルク容量が得られるから、各クラッチ２２５，２２９と電磁石２２３との小型化によりデファレンシャル装置２１９はデファレンシャル装置２１３より小型に構成できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラネタリーギヤ型の差動機構２０１，２２１はインターナルギヤ２３３，２３５が大径であるから径方向の小型化には限界があり、軸方向も多板クラッチ２０３，２０５やメインクラッチ２２９、パイロットクラッチ２２５などの配置により小型化が難しい。
【０００５】
そこで、この発明は、差動制限手段を含めて径方向と軸方向とに小型に構成できるデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のデファレンシャル装置は、デフケースと一体回転可能に連結されたピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転自在に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤとそれぞれ噛合った一対のサイドギヤとを有するベベルギヤ型の差動機構と、この差動機構の径方向外側でデフケースとサイドギヤとの間に配置された一対の差動制限手段とを備え、該一対の差動制限手段は前記ピニオンシャフトを間にして両側にそれぞれ設けられ、プッシュリングを介して連動・連結されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明のデファレンシャル装置は、デフケースと一体回転可能に連結されたピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転自在に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤとそれぞれ噛み合った一対のサイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動機構と、この差動機構の径方向外側でデフケースとサイドギヤとの間に配置された差動制限手段とを備え、前記差動制限手段は一対のサイドギヤのうちの一方のサイドギヤ側に配置され、他方のサイドギヤ側に電磁石によって締結されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結によってスラスト力を発生するカムが配置され、前記差動制限手段と前記カムとの間に前記ピニオンシャフトを跨ぐ足部を有するプッシュリングが配置されたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
請求項１の発明では、デフケースに入力した駆動力はピニオンシャフトとピニオンギヤから各サイドギヤに分配されると共に、各サイドギヤ間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤの回転により各サイドギヤに差動分配される。この差動回転はデフケースとサイドギヤとの間に配置された差動制限手段により制限される。
【０００９】
図７と図８はそれぞれプラネタリーギヤ型の差動機構とベベルギヤ型の差動機構の一般的な構造を示し、図９はプラネタリーギヤ型の差動機構（ＢＰ−１，ＢＰ−２，ＡＰ−１）とベベルギヤ型の差動機構（ＢＢ−１，ＡＢ−１）の図７と図８に示した軸方向寸法Ｌと径方向寸法Ｄ及びピニオンギヤＭ，Ｎのピニオンギヤ歯元応力比などのグラフであり、図１０はこのグラフを表にしたものである。サイズＡは大型、サイズＢはそれより大旨小型のものである。
【００１０】
サイズＢではＢＰ−１，ＢＰ−２はＢＢ−１に対して軸方向に１０mmと４mmそれぞれ短いが、いずれも３０mm大径であり、サイズＡではＡＰ−１はＡＢ−１より軸方向に８mm短いが３６mm大径である。又、ピニオンギヤ歯元応力比はサイズＢ，ＡにおいてそれぞれＢＰ−２，ＡＰ−１の歯元応力を１としたときの他の歯元応力を比で示したものである。
【００１１】
図８のように径方向のスペースＰに差動制限手段を配置したプラネタリーギヤ型と、軸方向のスペースＱに図７のように差動制限手段を配置したプラネタリーギヤ型ではデファレンシャル装置全体（差動機構＋差動制限手段）で同等の条件と考えるとこの発明のように差動制限手段をベベルギヤ型差動機構の径方向外側に配置したデファレンシャル装置はプラネタリーギヤ型のデファレンシャル装置に較べてピニオンギヤの歯元応力は３〜４割低い。
【００１２】
て軸方向には最大１０mm大きいが径方向に最大３６mm小さい。従って、最大伝達トルクを同等にし、更に歯元応力比を同等にするとベベルギヤ型はプラネタリーギヤ型より軸方向と径方向共に小型が可能である。特に径方向には大幅に小径化できる。
【００１３】
請求項２の発明では、一対のサイドギヤのうちの一方のサイドギヤ側に差動制限手段を配置し、他方のサイドギヤ側に電磁石によって締結されるパイロットクラッチと、このパイロットクラッチの締結によってスラスト力を発生するカムを配置し、前記差動制限手段と前記カムとの間にプッシュリングを配置したことで、差動機構の軸方向両側に差動制限手段と操作系（パイロットクラッチとカム）を振り分けて配置することができるので、デファレンシャル装置の外径寸法を小型化したうえで、左右方向の配置及び重量バランスを向上することができる。
【００１４】
【実施例】
図１ないし図５により第１実施例の説明をする。図１はこの実施例のデファレンシャル装置を示し図５は各実施例を用いた車両の動力系を示す。左右の方向はこの車両及び図１での左右の方向であり、符号を附していない部材等は図示されていない。
【００１５】
図５のように、この動力系はエンジン１、トランスミッション３、プロペラシャフト５、リヤデフ７（後輪側に配置された図１のデファレンシャル装置）、後車軸９，１１、左右の後輪１３，１５、左右の前輪１７，１９などから構成されている。リヤデフ７において、デフケース２１はデフキャリヤ２３内に回転自在に配置されており、デフケース２１にボルト２５で固定されたリングギヤ２７はドライブピニオンギヤ２９と噛合っている。ドライブピニオンギヤ２９はプロペラシャフト５側に連結されたドライブピニオンシャフト３１と一体に形成されている。こうして、エンジン１の駆動力はトランスミッション３とプロペラシャフト５とを介してリヤデフ７に伝達されて、デフケース２１を回転駆動する。
【００１６】
図１のように、デフケース２１内にはベベルギヤ型の差動機構３３が配置されている。差動機構３３は４本のピニオンシャフト３５と、ピニオンシャフト３５上に回転自在に支承されたピニオンギヤ３７と、ピニオンギヤ３７と噛合った左右のサイドギヤ３９，４１とを備え、左のサイドギヤ３９は左の後車軸９とスプライン連結され、右のサイドギヤ４１は右の後車軸１１とスプライン連結されている。各サイドギヤ３９，４１とデフケース２１との間にはそれぞれワッシャ４３，４５が配置されている。
【００１７】
各ピニオンシャフト３５はボス４７を中心に等間隔で放射状に配置され、各先端部は図２のように噛合い部４９を介してデフケース２１に回転方向に連結されている。デフケース２１とピニオンギヤ３７との間には球面ワッシャ５１が配置されている。
【００１８】
デフケース２１に入力したエンジン１の駆動力はピニオンシャフト３５とピニオンギヤ３７からサイドギヤ３９，４１を介して左右の後輪１３，１５側に分配され、後輪１３，１５間に駆動抵抗差が生じるとピニオンギヤ３７の回転によりエンジン１の駆動力は左右各側に差動分配される。
【００１９】
各サイドギヤ３９，４１とデフケース２１との間にはそれぞれ多板式のメインクラッチ５３，５５（差動制限手段）が配置されている。これらのメインクラッチ５３，５５はピニオンギヤ３７の径方向外側に配置されている。各メインクラッチ５３，５５の間には図３と図４に示したプッシュリング５７が配置されている。プッシュリング５７は図４に展開して示したように４本の足５９とこれらを連結する基部６１とからなり、図２に示したようにピニオンシャフト３５と球面ワッシャ５１とは各足５９の間に入る。右のメインクラッチ５５の押圧力はこのプッシュリング５７を介して左のメインクラッチ５３に伝達される。
【００２０】
右のメインクラッチ５５の右側には押圧部材６３とカムリング６５とが配置され、押圧部材６３は右のサイドギヤ４１に軸方向移動自在にスプライン連結されている。押圧部材６３とカムリング６５との間にはボールカム６７が設けられており、押圧部材６３とサイドギヤ４１との間には押圧部材６３を右方へ戻す皿ばね６９が配置され、カムリング６５とデフケース２１との間にはボールカム６７の反力を受けるベアリング７１とシム７３とが配置されている。
【００２１】
デフケース２１とカムリング６５との間には多板式のパイロットクラッチ７５が配置され、その左側には押圧部材７７が配置されている。この押圧部材７７はデフケース２１を貫通したボルト７９を介してデフケース２１外部のアーマチャ８１に連結されている。デフケース２１の右ボス部８３上にはベアリング８５を介してリング状の電磁石８７が配置されており、電磁石８７とアーマチャ８１との間にはエアギャップＳが形成されている。電磁石８７は支持部材を介してデフキャリヤ２３に回転不能に固定されている。ベアリング８５とデフケース２１との間にはエアギャップＳを調整するシム８８が配置されている。
【００２２】
アーマチャ８１が電磁石８７に吸引されると押圧部材７７によりパイロットクラッチ７５が押圧されて締結し、デフケース２１と右サイドギヤ４１間の差動トルクがボールカム６７に掛り、そのカムスラスト力によりメインクラッチ５３，５５が締結される。
【００２３】
各クラッチ５３，５５，７５の連結力により差動機構３３の差動が制限される。この差動制限力が強い程、図５の車両の直進安定性が向上すると共に、悪路などで後輪１３，１５の一方が空転するとこの差動制限力により他方の車輪に駆動力が送られて走破性が高く保たれる。電磁石８７の磁力調整によりパイロットクラッチ７５を適度に滑らせてボールカム６７のカムスラスト力を調節すると、メインクラッチ５３，５５の滑りにより差動が許容され、円滑で安定な旋回が行える。又、パイロットクラッチ７５を開放するとカムスラスト力が消失してメインクラッチ５３，５５も開放され、差動はフリーになる。
【００２４】
こうして、リヤデフ７が構成されている。
【００２５】
リヤデフ７はベベルギヤ型の差動機構３３の径方向外側にメインクラッチ５３，５５を配置したから、「作用」の項で説明したようにプラネタリーギヤ型の差動機構を用いたデファレンシャル装置より軸方向と径方向共に小型になると共にピニオンギヤ３７の歯元応力を小さくし耐久性を向上させることもできる。
【００２６】
又、図１１の従来例ではカム２１１の押圧力がカム部材２１５とクラッチ板２１７との摺動抵抗を受け、図１２の従来例ではボールカム２２７の押圧力がピニオンキャリヤ２３１と車軸のスプラインの摺動抵抗を受けるのと異って、リヤデフ７では各クラッチ５３，５５，７５の押圧にはこのような摺動抵抗が掛らないから、レスポンスが速く、トルク容量が大きい。
【００２７】
次に、図６により第２実施例の説明をする。この実施例も第１実施例と同様に図５の車両のリヤデフ８９として用いられている。以下、左右の方向はこの車両及び図６での左右の方向である。
【００２８】
リヤデフ８９のデフケース９１はデフキャリヤ２３内に配置されており、エンジン１からの駆動力によって回転駆動される。
【００２９】
デフケース９１内にはベベルギヤ型の差動機構９３が配置されている。差動機構９３は等間隔で放射状に配置された複数本のピニオンシャフト９５と、ピニオンシャフト９５上に回転自在に支承されたピニオンギヤ９７と、ピニオンギヤ９７と噛合った左右のサイドギヤ９９，１０１とを備え、これらのサイドギヤ９９，１０１はそれぞれ左右の後車軸９，１１にスプライン連結されている。左のサイドギヤ９９とデフケース９１との間にはワッシャ１０３が配置され、右のサイドギヤ１０１とデフケース９１の右側壁１０５との間にはワッシャ１０７，１０９が配置されている。
【００３０】
各ピニオンシャフト９５の先端部は噛合い部１１１を介してデフケース９１に回転方向に連結されている。デフケース９１とピニオンギヤ９７との間には球面ワッシャ１１３が配置されている。デフケース９１を回転させるエンジン１の駆動力はサイドギヤ９９，１０１から左右の後輪１３，１５に分配され、後輪間の駆動抵抗差に応じて左右各側に差動分配される。
【００３１】
各サイドギヤ９９，１０１とデフケース９１との間にはそれぞれ多板式のメインクラッチ１１５，１１７（差動制限手段）が配置されている。これらのメインクラッチ１１５，１１７はピニオンギヤ９７の径方向外側に配置されている。各メインクラッチ１１５，１１７の間にはプッシュリング１１９が配置されている。このプッシュリング１１９は複数本の足１２１とこれらを連結する基部１２３
とからなり、ピニオンシャフト９５と球面ワッシャ１１３はこれらの足１２１の間に入る。右のメインクラッチ１１７の押圧力はプッシュリング１１９を介して左のメインクラッチ１１５に伝達される。
【００３２】
右のメインクラッチ１１５の右側には押圧部材１２５とカムリング１２７とが配置され、押圧部材１２５はデフケース９１に軸方向移動自在にスプライン連結されている。押圧部材１２５とカムリング１２７との間にはボールカム１２９が設けられており、カムリング１２７と右側壁１０５との間にはボールカム１２９のスラスト反力を受けるベアリング１３１とシム１３３とが配置されている。
【００３３】
右のサイドギヤ１０１とカムリング１２７との間には多板式のパイロットクラッチ１３５が配置され、その左側にはアーマチャ１３７が配置されている。デフケース９１の右ボス部１３９にはベアリング１４１を介してリング状の電磁石１４３が支承され、支持部材を介してデフキャリヤ２３に回転不能に固定されている。右側壁１０５には電磁石１４３の磁力１４５をアーマチャ１３７へ導くためのステンレス鋼のリング１４７が配置されている。
【００３４】
アーマチャ１３７が電磁石１４３に吸引されるとパイロットクラッチ１３５が締結され、デフケース９１とサイドギヤ１０１間の差動トルクがボールカム１２９に掛り、そのカムスラスト力によりメインクラッチ１１５，１１７が締結される。各クラッチ１１５，１１７，１３５の連結力により差動機構９３の差動が制限される。この差動制限力は電磁石１４３によるパイロットクラッチ１３５の締結力調整により制御でき、パイロットクラッチ１３５を開放するとカムスラスト力が消失してメインクラッチ１１５，１１７も開放され、差動はフリーになる。
【００３５】
こうして、リヤデフ８９が構成されている。
【００３６】
リヤデフ８９はベベルギヤ型の差動機構９３の径方向外側にメインクラッチ１１５，１１７を配置したから、第１実施例と同様にプラネタリーギヤ型の差動機構を用いたデファレンシャル装置より軸方向と径方向共に小型になると共に、ピニオンギヤ９７の歯元応力を小さくし耐久性を向上させることができる。又、従来例と異って各クラッチ１１５，１１７，１３５の押圧に摺動抵抗が掛らないから、レスポンスが速く、トルク容量が大きい。
【００３７】
なお、この発明で差動制限手段は摩擦クラッチに限らず、例えばビスカスカップリングでもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明のデファレンシャル装置は、ピニオンギヤの歯元応力を同等にしたときの外形寸法、特に径方向寸法がプラネタリーギヤ型より大幅に小さいベベルギヤ型差動機構の径方向外側に差動制限手段を配置したから、プラネタリーギヤ型のデファレンシャル装置に較べて外形寸法を小型にすると共に、歯元応力を小さくし耐久性を高めることができる。
【００３９】
請求項２の発明のデファレンシャル装置は、差動機構の軸方向両側に差動制限手段と操作系（パイロットクラッチとカム）を振り分けて配置することができるので、デファレンシャル装置の外径寸法を小型化したうえで、左右方向の配置及び重量バランスを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】プッシュリングの斜視図である。
【図４】プッシュリングの展開図である。
【図５】各実施例を用いた車両の動力系を示すスケルトン機構図である。
【図６】第２実施例の断面図である。
【図７】一般的なプラネタリーギヤ型差動機構を示す断面図である。
【図８】一般的なベベルギヤ型差動機構を示す断面図である。
【図９】プラネタリーギヤ型差動機構とベベルギヤ型差動機構の外形寸法や歯元応力な
どを比較するグラフである。
【図１０】図９の比較事項を表にしたものである。
【図１１】第１の従来例を示す断面図である。
【図１２】第２の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
７，８９  リヤデフ（デファレンシャル装置）
２１，９１  デフケース
３３，９３  ベベルギヤ型の差動機構
３５，９５  ピニオンシャフト
３７，９７  ピニオンギヤ
３９，４１，９９，１０１  サイドギヤ
５３，５５，１１５，１１７  メインクラッチ（差動制限手段）
【図１】
0003568968.tif 000002
【図２】
0003568968.tif 000003
【図３】
0003568968.tif 000004
【図４】
0003568968.tif 000005
【図５】
0003568968.tif 000006
【図６】
0003568968.tif 000007
【図７】
0003568968.tif 000008
【図８】
0003568968.tif 000009
【図９】
0003568968.tif 000010
【図１０】
0003568968.tif 000011
【図１１】
0003568968.tif 000012
【図１２】
0003568968.tif 000013