(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の周りに回転可能なヘリカルＬＳＤのケーシングと組み合わせて差動をロックするキャップであって、
前記ヘリカルＬＳＤの何れかのサンギアと結合可能であってクラッチ歯を備えたクラッチ部材と、
前記クラッチ部材と噛合するべくクラッチ歯を備えたリング部と、前記リング部と一体であって、前記リング部から径方向に外方に突出した一以上のタブ部と、を備えたクラッチリングと、
前記ケーシングの軸方向の端に固定されるキャップ本体であって、前記ケーシングに接する第１の面と、前記第１の面とは軸方向に反対を向いた第２の面と、を有するキャップ本体と、
前記第１の面から前記第２の面に向けて後退して前記クラッチリングを軸方向に可動に受容するべく寸法付けられた前記キャップ本体の凹部であって、前記タブ部をそれぞれ受容する一以上のドック部を備えた凹部と、
前記第２の面に開口し、前記ドック部の何れかに連通して前記タブ部へのアクセスを許容する開口と、
周方向に向いた前記タブ部の側面であって、前記第２の面に向けて傾いた側面と、
前記側面に周方向に当接して前記クラッチリングを前記クラッチ部材に向けて軸方向に押圧するべく前記第１の面に向けて傾いた前記ドック部の内面と、
前記ドック部間において連続的に前記ケーシングに軸方向に密着する形状を有する一以上のベース部と、
を備えたキャップ。
【請求項２】
前記ベース部は、前記ヘリカルＬＳＤのショートピニオンと軸方向に揃うべく配置されており、それぞれ、前記ベース部を前記第１の面から前記第２の面に向けて軸方向に貫通した一以上のボルト穴を備えた、請求項１のキャップ。
【請求項３】
前記側面は前記内面よりも、軸方向の長さにおいて長い、請求項１のキャップ。
【請求項４】
前記クラッチ部材は軸方向に延長されて前記キャップ本体に当接する、請求項１のキャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、自動車用ヘリカルリミテッドスリップデファレンシャル（ＬＳＤ）に好適なクラッチ付キャップに関し、特にそのケーシングと組み合わせることによりヘリカルＬＳＤの差動をロックアップするクラッチを構成するキャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
シャフトから左右のアクスルへトルクを伝達するには、その間で差動を許容する必要から、デファレンシャルギアを利用する必要がある。その一方、左右の駆動輪の何れかがトラクションを失ったときには、残る駆動輪へのトルク伝達を確保するべく、差動を制限しなければならない。【０００３】
自動的に差動を制限するデファレンシャルとして、ヘリカルＬＳＤがしばしば用いられる。ヘリカルＬＳＤにおいては、遊星ギアおよびサンギアは共にヘリカルギアであるために、噛み合い反力はギアの軸方向にも働く。かかるスラスト力は各ギアをケーシングに押し付けてその回転を制限するので、ヘリカルＬＳＤはトルク感応的に自らの差動を制限する。ケーシングの両端を覆うキャップは、かかるスラスト力を負担せねばならない。【０００４】
ヘリカルＬＳＤにおいて、自ら差動を制限するのに加えて、外部からの制御によっても差動を制限ないしロックアップしたい場合がある。上述の通り、キャップはスラスト力を負担せねばならないので、通常は遊星ギアおよびサンギアに直接に当接する。そこでキャップないしそれに対応する構造よりも、軸方向に外側にロックアップのための構造が付加される。【０００５】
特許文献１は、関連する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特許出願公開２００４−２２５８１１号
【発明の概要】
【０００７】
上述の通り、ロックアップ・ヘリカルＬＳＤにおいては、キャップないしそれに対応する構造よりも軸方向に外側に付加的な構造を有するので、特に軸方向に寸法が大きくなりやすい。コンパクトな構造を実現しようとすると、何れかの部材に強度上の懸念が生じかねない。以下に開示する装置は、かかる問題に鑑みて工夫されたものである。
【０００８】
軸の周りに回転可能なヘリカルＬＳＤのケーシングと組み合わせて差動をロックするキャップは、前記ヘリカルＬＳＤの何れかのサンギアと結合可能であってクラッチ歯を備えたクラッチ部材と、前記クラッチ部材と噛合するべくクラッチ歯を備えたリング部と、前記リング部と一体であって、前記リング部から径方向に外方に突出した一以上のタブ部と、を備えたクラッチリングと、前記ケーシングの軸方向の端に固定されるキャップ本体であって、前記ケーシングに接する第１の面と、前記第１の面とは軸方向に反対を向いた第２の面と、を有するキャップ本体と、前記第１の面から前記第２の面に向けて後退して前記クラッチリングを軸方向に可動に受容するべく寸法付けられた前記キャップ本体の凹部であって、前記タブ部をそれぞれ受容する一以上のドック部を備えた凹部と、前記第２の面に開口し、前記ドック部の何れかに連通して前記タブ部へのアクセスを許容する開口と、周方向に向いた前記タブ部の側面であって、前記第２の面に向けて傾いた側面と、前記側面に周方向に当接して前記クラッチリングを前記クラッチ部材に向けて軸方向に押圧するべく前記第１の面に向けて傾いた前記ドック部の内面と、前記ドック部間において連続的に前記ケーシングに軸方向に密着する形状を有する一以上のベース部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態によるヘリカルＬＳＤおよびクラッチ付キャップの断面立面図である。
【図２】図２は、クラッチリングおよびキャップの分解斜視図である。
【図３】図３は、クラッチリングおよびキャップ本体の立面図であって、軸方向にその内面を見た図である。
【図４】図４は、キャップの立面図であって、その外面を見た図である。
【図５】図５は、クラッチ部材のみ組み込んだ状態で軸方向に見たヘリカルＬＳＤの立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。
【００１１】
以下の説明および請求の範囲を通じて、特段の説明がなければ、軸はリミテッドスリップデファレンシャル（ＬＳＤ）の回転軸の意味である。また左右を区別することがあるが、これらは説明の便宜のために過ぎず、実施形態を制限するものではない。
【００１２】
図１を参照するに、ヘリカルＬＳＤ１はデファレンシャルギアの一種である。ヘリカルＬＳＤ１は、軸Ｃの周りに回転可能であって、キャップ３はその一端に結合し、エンドキャップ５は他端に結合する。キャップ３，５は、遊星ギア１７，２１およびサンギア２３，２５に作用するスラスト力を負担し、またキャップ３はサンギア２３，２５間の差動をロックする機構を包含する。アクチュエータ７は、ロック機構を駆動するための機構である。
【００１３】
ヘリカルＬＳＤ１は、概して、概ね円筒状のケーシング１１と、これに固定的に結合し、またはこれと一体のフランジ１３と、ケーシング１１に収容された遊星ギア１７，２１およびサンギア２３，２５と、よりなる。フランジ１３は、ケーシング１１から径方向に突出しており、例えばこれに結合したリングギアを介してエンジン／モータからトルクを受容してケーシング１１が軸Ｃの周りに回転する。
【００１４】
ケーシング１１は、軸Ｃに平行な複数のロングボア１５および複数のショートボア１９を備える。ロングボア１５はケーシング１１の両端に開口することができるが、ショートボア１９はエンドキャップ５の側の端から始まりエンドウォール２７において終わる。
【００１５】
それぞれのロングボア１５は遊星ギアのうちロングピニオン１７を収容し、それぞれのショートボア１９は同じくショートピニオン２１を収容する。サンギア２３，２５はケーシング１１の中心に収容される。ロングピニオン１７とショートピニオン２１は互いに噛合し、さらにこれらはサンギア２３，２５にも噛合する。以ってトルクはケーシング１１から遊星ギア１７，２１を経由してサンギア２３，２５へ伝わるとともに、互いのギア噛合によりサンギア２３，２５間の差動が許容される。
【００１６】
ピニオン１７，２１およびサンギア２３，２５は、ともにヘリカルギアである。それゆえ伝達するトルクに応じてスラスト力が作用し、これをケーシング１１の両端に固定されたキャップ３，５およびケーシング１１のエンドウォール２７が負担する。またかかるスラスト力による摩擦のためにピニオン１７，２１の回転が制限され、以ってヘリカルＬＳＤ１はトルク感応的に差動を制限する。
【００１７】
キャップ３は、概して、クラッチ部材３１と、クラッチリング３３と、キャップ本体３５と、よりなり、クラッチ部材３１とクラッチリング３３との組み合わせはクラッチを構成する。クラッチ部材３１は、例えばスプライン結合により一方のサンギア２３に結合しており、クラッチリング３３がこれに連結したときにはサンギア２３をキャップ３に対してロックし、以ってヘリカルＬＳＤ１の差動をロックする。
【００１８】
図１に組み合わせて図２，３を参照するに、クラッチリング３３は、その全体が概してリング状のリング部４１と、リング部４１から径方向に外方に突出した複数のタブ部４３と、よりなる。タブ部４３は、軸Ｃに関して互いに回転対称となるべく配置され、またその数は例えば図示のごとく４である。タブ部４３の配置および数は、ロングピニオン１７の数と同一にすることができる。クラッチリング３３の全体は、例えば鍛造および切削加工により製造することができる。
【００１９】
キャップ本体３５の全体は丸い浅鍋状であって、ケーシング１１に接する内面（第１の面）４５と、内面とは軸方向に反対を向いた外面（第２の面）４７とを有し、その中心付近はクラッチリング３３を受容するべく第１の面４５から第２の面４７に向かって後退した凹部４９である。凹部４９は、クラッチリング３３に対応して概して円形だが、タブ部４３をそれぞれ受容する複数のドック部５１を備える。クラッチリング３３は、凹部４９に受容され、その中で軸Ｃに沿う方向に可動であり、また周方向にも僅かに可動である。
【００２０】
さらに図４を参照するに、キャップ本体３５は、第２の面４７に開口した一以上の開口３７を備える。各開口３７は、ドック部５１内のタブ部４３へ外部からのアクセスを許容するべく、ドック部５１に連通している。全てのドック部５１に対応してそれぞれ開口３７が開けられていてもよいし、また一部のドック部５１にのみ対応していてもよい。複数の開口３７は、好ましくは軸Ｃに関して互いに回転対称である。アクチュエータ７により軸Ｃ方向に駆動されるプレッシャープレート３９は、開口３７を通してドック部５１内に侵入し、タブ部４３に結合しており、以ってアクチュエータ７はクラッチリング３３を駆動できる。
【００２１】
図２に最もよく示されている通り、各タブ部４３の周方向に向いた両側面５５は、周方向に対して直交しておらず、キャップ本体３５に向けて傾いている。これに対応して各ドック部５１の内面５７も、周方向に対して直交しておらず、第１の面４５側へ傾いている。これらの傾いた側面５５と内面５７の組み合わせは、互いに当接したときにクラッチリング３３をクラッチ部材３１に向けて軸Ｃ方向に押圧するカムを構成する。押圧力を負担することによる座屈を防止するべく、タブ部４３は軸Ｃ方向に十分厚くすることができ、またタブ部４３の側面５５は、ドック部５１の内面５７よりも、軸方向の長さにおいて長くすることができる。
【００２２】
図３に最もよく示されている通り、キャップ本体３５の第１の面４５は、ドック部５１において径方向に外方に抉り取られているが、ドック部５１間の部分は、その間において連続しているベース部５３である。かかるベース部５３はケーシング１１に軸方向に密着できる形状になっている。またベース部５３は軸方向に貫通した貫通孔６５を備えることができ、例えば複数のボルト６９（図１参照）によりケーシング１１に固定される。ベース部５３はカムによる反力を負担するが、周方向に連続しているために、またケーシングと一体化することにより高強度になるために、キャップ本体３５の変形ないし破損を効果的に防止する。
【００２３】
図５を参照するに、ケーシング１１は、キャップ本体３５の貫通孔６５に対応してタップ孔６７を備え、ロングピニオン１７を収容したロングボア１５は、タップ孔６７の間に配置される。すなわちロングボア１５およびロングピニオン１７の配置は、タブ部４３およびドック部５１の配置と周方向に対応している。必然的にショートボア１９およびショートピニオン２１の配置は、タップ孔６７および貫通孔６５の配置と周方向に重複するが、図１より理解される通り、エンドウォール２７はキャップ本体３５が接する面から十分に遠く、従ってタップ孔６７がショートボア１９に干渉することはない。タップ孔６７を径方向に外方に配置する必要がなく、従って本実施形態はヘリカルＬＳＤ１を小型化するに有利である。
【００２４】
図５を再び参照するに、クラッチ部材３１は例えばその内周においてサンギア２３に結合することができる。かかる結合は例えばスプラインによることができるが、あるいは一体であってもよい。クラッチ部材３１は、その外周付近においてロングピニオン１７と重なり合うことができ、以ってロングピニオン１７にかかるスラスト力をクラッチ部材３１が負担することができる。さらに図１を組み合わせて参照するに、クラッチ部材３１はサンギア２３のボア部に沿って延長されてクラッチリング３３の内周を通り、キャップ本体３５に当接する。クラッチ部材３１はキャップ本体３５に直接に当接してもよく、あるいはスラストベアリングまたはワッシャ等が間に介在してもよい。すなわちロングピニオン１７にかかるスラスト力はクラッチ部材３１を介してキャップ本体３５が負担できる。
【００２５】
クラッチ部材３１とクラッチリング３３は、互いに噛合するクラッチ歯６１，６３を備え、以ってクラッチを構成する。クラッチ部材３１はサンギア２３に結合しており、クラッチリング３３はタブ部４３によりキャップ３に係合しているので、クラッチ歯６１，６３が噛合したとき、サンギア２３はケーシング１１に対してロックされ、従ってヘリカルＬＳＤ１の差動がロックされる。クラッチ歯６１，６３を脱連結せしめるべく、クラッチ部材３１とクラッチリング３３との間、あるいはクラッチリング３３とケーシング１１との間に、リターンスプリングが介在していてもよい。
【００２６】
アクチュエータ７は、既に述べた通り、ロック機構を駆動するための手段であって、例えば電磁石よりなる。あるいは油圧装置、空圧装置、モータとカム機構とを組み合わせたものなど、軸方向に駆動力を生じる適宜の手段をアクチュエータ７に適用することができる。アクチュエータ７は、静止部材に固定されていてもよく、あるいはキャップ本体３５のボア部に摺動可能に嵌合して回り止めされていてもよい。
【００２７】
本実施形態によれば、アクチュエータ７がクラッチリング３３に駆動力を及ぼさないときには、クラッチリング３３はクラッチ部材３１から脱連結しており、サンギア２３，２５の間に差動が生じうる。アクチュエータ７がプレッシャープレート３９を介してクラッチリング３３を軸Ｃ方向に押圧すると、クラッチ歯６１，６３が互いに噛合し、クラッチリング３３はクラッチ部材３１に連結し、差動がロックされる。
【００２８】
このとき、タブ部４３の側面５５がドック部５１の内面５７に当接して、ヘリカルＬＳＤ１に作用するトルクの一部をスラスト力に変換することにより、かかる連結を補助する。アクチュエータ７はかかる補助力を利用することができるので、大きな駆動力を発揮し続けることなく、クラッチリング３３とクラッチ部材３１との連結を維持することができる。
【００２９】
タブ部４３の側面５５およびドック部５１の内面５７には比較的に大きな力が作用するが、単純な圧縮ないし曲げ応力を生むに過ぎず、応力集中を起こさない。タブ部４３は主応力方向に肉厚であり、またケーシング１１と一体化したベース部５３がドック部５１の内面５７をバックアップするので、何れも変形ないし破損することはない。さらにタブ部４３はクラッチ歯６３よりも軸Ｃから離れており、クラッチ歯６３に作用する力が比較的に大きくても、てこの原理に基づきタブ部４３に作用する力は小さくなる。
【００３０】
カム機構を利用してアクチュエータ７を補助しているので、大型のアクチュエータを利用する必要がなく、またカム機構も軸方向にコンパクトであり、従って差動をロックするキャップ３は極めてコンパクトである。
【００３１】
クラッチ部材３１とクラッチリング３３とは、共に、軸方向に盛り上がった構造を持たないので、鍛造および機械加工によって製造するのが容易である。鍛造を利用することができるために、より高強度の素材を使用することができ、高い耐久性を確保することができる。
【００３２】
キャップ本体３５も、所謂アンダーカットに該当する構造を持たないので、鍛造および機械加工によって製造することができる。アンダーカットを形成する都合のために軟質な素材である必要がなく、より高強度の素材を使用することができるので、高い耐久性を確保することができる。
【００３３】
幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
差動をロックする機能を有しながら、コンパクトで耐久性の高いヘリカルＬＳＤ用キャップが提供される。
【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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