(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動機構（10）であって、軸線（Ａ）を中心として回転可能な２つの出力カム部材（22,23）を有し、前記各部材（22,23）が、対をなす相互傾斜面（24,25;26,27）を有する波形の単一の環状カム面と、出力カム部材のカム面に接触する端面（29,30;32,33）を有する複数のカム従節とを有しており、この構成により、前記出力カム部材（22,23）の相対する方向の回転によってカム従節（28）が軸方向にスライドせしめられ、更に入力部材（16）が備えられており、この入力部材が、入力部材（16）により滑動可能に支持されているカム従節と係合し、かつ出力カム部材に対してカム従節を周方向に移動させる形式のものにおいて、前記入力部材（16）が、各カム従節の半径方向内方部分（36）と係合し、それによりカム従節がカム出力部材（22,23）に対し周方向に移動せしめられ、更にカム面（24,25;26,27）が前記回転軸線（Ａ）から離れる方向へ傾斜（P,P2）していることを特徴とする差動機構。
【請求項２】
請求項１記載の差動機構において、カム従節（28）が、それぞれ半径方向内方へ延びる駆動ドッグ（36）を有しており、この駆動ドッグが、入力部材（16）の外表面に設けられた軸方向に延びる複数のみぞ（39）の１つに係合していることを特徴とする差動機構。
【請求項３】
請求項２記載の差動機構において、これらドッグ（36）の周方向隣接面（37）が湾曲しており、入力部部材（16）のみぞ（39）の、同じような曲面と係合していることを特徴とする差動機構。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の差動機構において、一方の出力カム面（24,25）が差動機構を収容しているハウジング（11,13,14）の一部に形成され、他方の出力カム面（26,27）が、ハウジング内で回転可能なピニオン（19）に形成されていることを特徴とする差動機構。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の差動機構において、一方のカム面（24,25）の傾斜角度（Ｐ）が他方のカム面（26,27）の傾斜角度（P2）と異なることを特徴とする差動機構。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の差動機構において、ピニオン（19）のカム面（26,27）が、ハウジング端壁（14）とピニオン（19）との間に配置されたばね部材（44）により、他方のカム面（24,25）のほうへ予圧を与えられることを特徴とする差動機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の差動機構において、オイルポンプ装置が差動機構の部材（14）により駆動され、差動機構の使用中に差動機構内へオイルを給送することを特徴とする差動機構。
【請求項８】
請求項７記載の差動機構において、ポンプ装置が、差動機構の回転部材（14）のところに、回転部材（14）を貫通するオイル流路（73）に接続されている外部スクープ（72）を有することを特徴とする差動機構。
【請求項９】
請求項７記載の差動機構において、ポンプ装置が、差動機構の回転部材（14）により駆動されるオイルポンプ（80）を有することを特徴とする差動機構。
【請求項１０】
請求項９記載の差動機構において、オイルポンプ（80）が差動機構の回転部材（14）により取囲まれ、かつ駆動されることを特徴とする差動機構。
【請求項１１】
請求項10記載の差動機構において、オイルポンプ（80）が、差動機構の回転部材外表面に取付けられた羽根車（83,84）を有する回転不能のハウジング（81,82）を備えていることを特徴とする差動機構。
【請求項１２】
請求項11記載の差動機構において、前記羽根車が中央環状ベルト（83）を有し、このベルトが、回転部材（14）の外表面と、周方向に間隔をおいた位置にベルトから半径方向外方へ延びる複数の羽根（84）とを取囲んでいることを特徴とする差動機構。
【請求項１３】
請求項11又は12に記載の差動機構において、ポンプのハウジング（81,82）が入口（85）と出口（86）とを備え、ハウジングの横断面が、入口（85）と出口（86）との間に横断面の減少部（87）を有することを特徴とする差動機構。
【請求項１４】
請求項12又は13に記載の差動機構において、ポンプの羽根（84）が、ゴム又はプラスチック材料により成形されており、ハウジング（81,82）の横断面減少部（87）を通過するさいには、たわむことを特徴とする差動機構。
【請求項１５】
請求項13又は14に記載の差動機構において、ポンプの出口（86）が、回転部材（14）を取囲む環状補集溜め（87）に接続されており、この溜め（87）が、回転部材（14）内の、軸方向に延びる流路（88）と接続されていることを特徴とする差動機構。
【請求項１６】
請求項13から15のいずれか１項に記載の差動機構において、ポンプの入口が入口管（85）によって形成されており、入口管（85）は一端が差動機構の回転不能の部材に固定され、他端がポンプのハウジング（81,82）に固定されており、したがって、この入口管（85）が、差動機構の作動中にポンプのハウジングの回転を防止する機能をも有していることを特徴とする差動機構。
【請求項１７】
請求項９から16のいずれか１項に記載の差動機構において、オイルポンプ（80）が、傾斜カム面（24,25;26,27）対の間のトラフのうちの少なくともいくつかへ、カム部材（22,23）内の、軸方向に延びる流路を介してオイルを送出することを特徴とする差動機構。
【請求項１８】
請求項１から17のいずれか１項に記載の差動機構において、カム従節（28）の数が５個〜12個であることを特徴とする差動機構。
【請求項１９】
自動車において、請求項１から18のいずれか１項に記載の差動機構（10）を介して前輪と後輪（P,T）に接続されているエンジン（71）と歯車箱（70）とを有することを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
本発明は、特に自動車の、但し自動車専用ではない差動機構に関するものである。
自動車に広く用いられている差動機構は、遊星歯車形式のものだが、これには周知の欠点がある。すなわち、一方の車輪が、ぬかるみや氷などの滑りやすい路面にかかり、他方の車輪が固い路面上にあってけん引力を発揮しうる場合、前記一方の車輪が、差動装置に伝えられるすべての動力を受取るため、スピンする。
この問題を克服するため、スリップを制御する差動機構が提案されている。この試みは、一方の車輪に対して他方の車輪がスピンし得る範囲を制限するものだが、その種の差動機構は複雑さが増し、したがって制作費も増大する。
ヨーロッパ特許出願EP−Ａ−0284329により提案された別の差動機構は、軸線を中心として回転可能の２つの出力カム部材を有している。これらのカム部材は、それぞれ単一の環状カム面を有し、この波形のカム面には相互傾斜した複数対の面が設けられており、複数のカム従節が、出力カム部材のカム面に係合する端面を有し、この構成によって、前記出力カム部材の回転によりカム従節が軸方向にスライドせしめられ、入力部材が、カム従節と係合し、カム従節を滑動可能に支持し、かつまたカム従節を出力カム部材に対して周方向に移動させる。
この種の差動機構を以下では、既述の型式の差動機構と呼ぶ。
本発明の目的は、既述の型式の差動機構を、４輪駆動車に使用するのに適したものにすることにある。
本発明によれば、次の特徴を有する既述の型式の差動機構が得られる。すなわち、入力部材が各カム従節の半径方向内方部分と係合し、それによって、カム出力部材に対し周方向に従節を移動させ、かつまたカム面が前記回転軸線から離れる方向へ傾斜せしめられている。
第１の出力カム面は、差動機構を収容しているハウジング上に形成され、第２の出力カム面は、ハウジング内で回転可能なピニオンに設けておくのが好ましい。
また、４輪駆動装置の場合、ハウジングは車両の前輪に駆動接続し、ピニオンは後輪に駆動接続するのが好ましい。
更に、オイルポンプ装置を備えておき、このポンプ装置が、差動機構の使用中に差動機構の回転部材により駆動されて、オイルを差動機構へ供給する。このオイルポンプ装置は、複数の外部スクープを有するものでも、あるいは又羽根型ポンプを有していてもよい。
以下で、本発明を添付図面を参照して、実例につき説明する。
第１図は本発明による差動機構の断面図、
第２図はカム面と、カム面の間に位置するカム従節との展開図、
第３図は第１図の差動機構の入力部材とカム従節との端面図、
第４図は自動車に使用された第１図の差動機構の略示図、
第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿った断面図で、潤滑みぞの詳細を示した図、
第６図はオイルポンプを含めて示した別の差動機構の一部の断面図、
第７図は第６図のVII−VII線に沿った断面図で、ポンプのハウジングと羽根との詳細を示した図である。
第１図から第３図に示した差動機構10は、部分的にオイルを充填された周囲のケーシング（図示せず）内に支承部Ｂを介して取付けられている。差動機構は端壁13,14により形成されている。端壁の外面には歯車12が備えられ、公知の形式で駆動出力部を形成している。端壁13,14は２個以上の部材から形成することができ（第６図の実施例参照）、これら２個以上の部材は、ねじ止め、溶接、ボルト止めのすべて、又はいずれかを用いて結合される。
ハウジング11の中央部内には入力ハブが設けられている。この入力ハブ16は中心孔17を有し、この中心孔17には入力軸20に接続されるためのキーみぞ15が設けられている。ハウジング11内には出力ピニオン19も配置され、中心孔51を有している。中心孔51には出力軸53に接続されるためのキーみぞ52が設けられている。入力軸20と出力軸53とは端壁13,14内の孔18を貫通している。孔18は、それぞれ内表面にら旋状の給油みぞ（図示せず）を有しており、この給油みぞを介してケーシング（図示せず）から差動機構10への潤滑油が供給される。出力ピニオン19は、ハウジング11に対して軸線Ａを中心として支承部54内を回転可能である。入力軸20は、ハウジング11に対して回転するように、歯車箱70（第４図参照）内の軸受により軸線Ａと同心的に保持されている。
ハウジング端壁13の軸方向内方の面とピニオン19とは、それぞれカム22,23を有し、これらのカムが円錐台形の波形面を有している。
カム22は、第２図の詳細図に示されているように、環状のジグザグのカム面を有している。このカム面は、４対の互いに傾斜したら旋形の面24,25から形成されている。カム23も、環状のジグザグの面（第２図参照）を有しているが、互いに傾斜したら旋状の面26,27は５対設けられている。第１図に示されているように、カム22の波形カム面24,25は、軸線Ａに対して角度Ｐだけ傾斜しているのに対し、カム23の波形カム面26,27は、軸線Ａに対し角度P2だけ傾斜している。これにより、カム面は軸線Ａから互いに収斂する。
９つのカム従節28はカム22,23の間に位置している。各カム従節は支柱状の細長い形状で、２対の互いに傾斜した端面29,30と32,33を有している。これらの端面は、より長い側面34,35で終っている。端面29,30間の傾斜角度Ｑは、カム面24,25間の傾斜角度に合致し、端面32,33間の傾斜角度Ｓは、カム面26,27間の傾斜角度に合致している。第１図から分かるように、端面29,30は、また、角度Ｐで傾斜し、端面32,33は角度P2で傾斜している。角度ＰとP2とは等しい。端側から見ると、各カム従節はアーチ形をなしており、このため、カム従節が互いに組合されて１つの円をなしている。各カム従節は、事実上360/nf度のアーチ形の弧を有している。この場合、符号nfはカム従節の数を表わしている。しかしながら、所望とあれば、アーチ形の弧は、各従節間に間隙を残す数であってもよい。
各カム従節28は、丸くされた側面37を有する細長い駆動ドッグ36を有している。これらのドッグ36は、円筒形の駆動入力ハブ16の外周に形成された相補的形状のみぞ39内に、僅かの間隙をおいて係合している。この間隙38は、各従節28のアーチ形内周（符号28Aで示す）が、みぞ39の外周曲面に支えられるのに十分なだけ設けておく。みぞ39は、少なくともその軸方向端部近くで、好ましくは、図示のように事実上その全長にわたって従節28の支持部を形成するようにする。
第２図と第３図から明らかなように、カム従節の組立ての場合、隣接する従節の側面34,35が互いに接するか、又は密な間隔で隣接するようにするのが好ましい。そのようにすることにより、カム従節が利用可能な周方向スペースを最大限に利用でき、従節が一緒に事実上連続的な、かつまたコンパクトな環状の列を形成する。
被駆動入力が駆動入力ハブ16を介して加えられる場合、かつまた、差動機構を有する車両が直線的駆動されていると仮定した場合、カム従節28は、カム22,23の面に荷重を加えることにより、ハウジング11とピニオン19を等速回転させる。第２図から明らかなように、Ｘ方向に駆動力が加わると、最も左から２番目のカム従節28Xの端面30,33が、カム面24,26と駆動接触し、１つおきの従節が、同じようにカム22,23と駆動接触する。しかしながら、中間の従節端面はカム面25,27と非駆動接触している。
傾斜カム面24,26に従節28が加える駆動力により、第３図に示した反動力Ｆが発生する。角度Ｐ及びP2でカム従節端面が傾斜していることにより、カム従節に力が加えられることになる。これらの力は、角度Ｐを有するカム20の場合についてだけ図示されている。従節28に対して力Ｆが加えられることにより、内向きの力Ｇが生じ、それによって合力Ｒが生じる。合力Ｒは、駆動ドッグ36の半径方向内方曲縁Ｆを通り駆動ドッグの角隅部C1の右へ抜ける。このように、カム従節に対する負荷は、駆動入力ハブみぞ39の、丸い縁部C2に対して固くくさび作用を及ぼし、角隅部C1を中心として従節が傾くことが防止される。
差動効果は、駆動ハブ16を定置的と見なし、第２図に示したＪ方向、Ｋ方向それぞれの方向でカム22,23に対し逆の回転運動を与えることによって、最もよく知ることができる。カム面26は左へ移動し、カム面24は右へ移動する。カム面26のその移動により、関連する従節が軸方向でカム22の方向へ移動する。双方のカム22,23と駆動ハブ16のすべてに、Ｊ方向への付加的な回転運動が与えられると、カム22とカム23とは、それぞれハブ16より速く、又は遅く回転する。これら２個のカム22,23と駆動入力ハブ16の間の速度の違いは、カムのカム面対の数の相違から生じる。従節とカムとの間にかなりの摩擦量が存在するので、トルクは、一方のカムが、滑り易い路面でスピンしている車輪を有する車軸に駆動接続されていても、他方のカムに伝えられる。このことは、従来型式の差動機構より、はるかにすぐれた点である。一方の車軸が他方の車軸より速く運動する結果、正味トルクが減少する。この正味トルクは、入力トルクが加えられるカム従節の軸方向移動により与えられる荷重のため、関連カムを介してその車軸に与えられるトルクである。その場合、他のカムに与えられる正味トルクが増大し、かつまた、正味トルク間の比が角度Q,Sの値に応じて変化することになる。これらの角度が大きくなれば、それだけ、カム従節によりカム面に加えられる軸方向荷重によるカム面の摩擦が大きくなる。角度Q,Sは標準的に（normally）選ばれており、それによって正面カムはカム従節を軸方向へ駆動するが、カム従節の軸方向運動のみでは正面カムを駆動することはできない。しかし、所望とあれば、角度Q,Sはリバース可能な角度（degree of reversibility）が得られるように選定することもできる。
前述のように隣接カム従節は、それらの側面34,35を密に隣接させるか、互いに接触させるように配置でき、カム面と非駆動接触している従節28に加えられる駆動力Ｆは、従節に加えられる駆動力を、相互接触している側面を介して次の従節へ与えられるようにされ、更に、カム従節がカムに対して傾斜するのを阻止する。
側面の相互接触は、事実上側面の全長にわたって行なわれる。内側及び外側の出力軸の２つの正味トルク間の所要トルク比は、他の場合より高い値である。高いトルク比、たとえば3:1〜5:1の比が要求されれば、それによって、カム従節とカム面との間の摩耗率の問題が生じる。
従節28によってカム22,23に加えられる軸方向スラストは、ピニオン19の背面19Aを通過し、スラストワッシャ41とニードル軸受42とを経てハウジング11へ伝えられる。ピニオン19の相対軸位置を調節するために、シムを用いることができる。ベルビル（belleville）・ワッシャ44（第１図では扁平に圧縮されて示されている）が、軸受ワッシャ43に作用するように配置され、従節28がカム22,23としっかりと強制接触するようにされている。カム22,23に対し従節28をしっかりと強制接触させることにより、傾斜角度Ｐ及びP2とにより生じる従節28に対する半径方向内方への力が生じ、これにより付加的にバックラッシュが低減される。
ニードル軸受42の代わりにスラストワッシャの使用も可能である。
第１図からは、カム22,23の波形カム面は、軸線Ａに対する傾斜角度が異なることが分かる。すなわち、カム22の波形カム面24,25の傾斜角度は角度Ｐであり、カム23のカム面26,27のそれは角度P2である。カム従節28は、同じように傾斜した端面29,30と32,33とを有している。端面29,30は、また、カム23のら旋形面26,27と等しい角度で相互傾斜している。
カム面24,25間の傾斜角度はカム面26,27間のそれと異なるため、出力駆動コネクタの間でのカム22,23へのトルク分割値は、カム面が一方向に相互回転する場合には、相互に逆方向に回転する場合とは異なることになる。
傾斜角度P,P2の値を適切に選定することにより、駆動部へ伝達されるトルクの割合に影響を与えることができる。傾斜角度P,P2が異なるカム従節27の端部も、差動機構の正しい組立てに役立つ。
第４図に示された差動機構10は、歯車箱70と縦型エンジン71とを有する４輪駆動車に取付けられている。歯車箱出力軸は、入力軸20と介して入力ハブ16と接続され、ハウジング11は、歯車12と前輪駆動軸Ｑの歯車12Aとを介して車両の前輪と駆動する。後輪Ｔは出力軸53を介して駆動される。
ピニオン19は軸方向に延びるオイル潤滑流路（図示せず）を有している。これらの流路は、中心孔51の内表面に形成されている。これらの流路は、中心孔51の全長にわたって延び、キーみぞ15に開口するようにできる。
別の一組のオイル潤滑流路（図示せず）は、カム23のカム面26,27をピニオン19の背面19Aへ連通させる。これらの流路は、相互に傾斜し対をなすカム面26,27の間に形成されるトラフ内に開口する。背面19Aと、ハブ16の面16A,16Bとには、弦状にみぞ16G（第５図）が設けられ、これらのみぞが半径方向オイル流を生じさせ、潤滑を補助する。
カム22,23のカム面24,25及び26,27は、ピーニング又はショットブラストにより表面処理した後、次の硬化処理を行なう。ショットブラストは、普通、長さ約0.7mm、直径0.7mmのばね鉄カットワイヤにて最高１分間行なうのがよい。この処理は、カム面に小さなオイル溜めを生じさせる効果がある。
はだ焼き後、カム面は、更に塩浴軟窒化処理を行なう。適当な処理は、“シュルシュルフ”（Sursulf）法（フランフのイドロメカニク・エ・フロトマン社の商標）である。
軟窒化処理後、一定区域（たとえばピニオン19の背面19A及びカム面）を、通常、最高ロックウエル硬さ60まで誘導硬化させる。
ハウジング11の端壁13,14のうちの少なくとも一方には、その軸方向外方表面にオイルポンプ装置、たとえば周方向に間隔をおいて配置された外部スクープ72が設けられている。これらのスクープ72は、オイルを周囲ケーシング内から、端壁14を貫通するオイル流路73へ方向づける。流路73は、また、既述の他の潤滑流路と相互結合されており、差動機構の潤滑を促進させる。
スクープ72の代わりに、差動機構には羽根型ポンプを備えるようにすることもできる。このポンプは、本出願人の同時係属出願PCT/GB93/02137号に記載のもので、第６図と第７図とに示されているように、端壁14の周囲に設けられ、端壁14により駆動される。第６図には、別の形式の２部分構成の端壁14が示され、端壁14により駆動されるポンプ80が端壁14を取囲んでいる。
ポンプ80は、内側部分81と、外側部分82と、羽根車とを有している。羽根車は中央ベルト83を有し、このベルトが端壁14と羽根84とを有している。羽根84は、周方向に間隔をおいた個所から半径方向外方へ延びている。羽根車はゴム又はプラスチックの成形品なので、羽根84は可とう性を有している。
周囲のケーシング内からオイルを受取るピックアップ管85は、ポンプ80への入口を備え、差動機構の非回転部分と結合されていることにより、ポンプのハウジングの回転傾向に抗する機能を有している。
ポンプのハウジングからの排出口86は、環状の補集溜め87と接続されている。この溜め87から延びる流路88は、第１図の流路73に相当する。ピックアップ管85と排出口86との間で、ポンプ断面が符号83のところで減少しており、それによってポンプの動作を生じさせる量が変化せしめられる。ポンプの羽根は、符号84aで示されているように、ポンプの断面減少部87を通過するさいには、たわむようにされている。
羽根車の円筒形ベルト部分83は、端壁14の周囲の摩擦グリップとなるようにするか、ベルトの端壁とのところの相互係合構成体、又はベルトと端壁との間の他の締め具によって確動せしめられるようにする。
ポンプ80は、差動機構にオイルを充填するように設計されており、ハウジング11の回転中に差動機構に定常的にオイル流を貫流させる。流路88を通るオイル流は、ピニオン19内の、軸方向に延びる流路に入り、カム面24,25;26,27とカム従節28へ送られ、軸受42を介してカム22,23の半径方向外側に設けられたオイル室79に達する。オイルは、ここからカム22,23と従節28との間を半径方向内方へ流れ、ピニオン19内のみぞ16G、ピニオン19の孔51内の軸方向オイル流路（図示せず）、端壁13,14の孔18内のら旋状供給みぞ18Aを介して差動機構から流出する。
別の構成の差動機構の場合、ハブ16が入口として、またピニオン19が出口の１つとして機能し、他方、歯車12は用いられない結果、第２出口は、軸受Ｂ内の端壁13又は14の部分が引受けている。これにより、密に接近した同軸的な入力駆動部と出力駆動部が得られるので、高い程度のコンパクトな構成が要求される場合に好適である。
以上に説明した差動機構は、特に、自動車の縦置き型エンジンの変速機に使用可能であるが、横置き型のエンジン又は変速機にも使用できる。この差動機構は、また２軸の後部駆動車軸への駆動力の分配にも用いられる。
【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５】
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【図７】
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【図６】
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