(57)【要約】【課題】車両のデフに生じるローリング振動をデフの支持機構により抑制する。【解決手段】デフを略一水平面内の３点で上下方向に弾性支持し、その２点支持点がプロペラシャフトに対して対称位置でばね常数が等しく、上記２支持点と他の１支持点との相対位置、デフの慣性モーメント、デフの慣性乗積及び上記各支持点のばね常数をそれぞれ適正に選定する。【選択図】        図２
2004284437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デフに駆動力を伝達するプロペラシャフトの中心軸と上記デフから車輪に駆動力を伝達するドライブシャフトの中心軸とが略直交し、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフト側で上記プロペラシャフトの中心軸を挟んで車幅方向に対称的に配置されてばね定数ｋｆ  がそれぞれ等しい２個所の第１弾性支持点と、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフトの反対側で車両前方に対し上記プロペラシャフトの中心軸の左方１個所にのみ配置された第２弾性支持点とにより上記デフが上下方向に弾性支持され、かつ、次の条件をそなえたデフ支持機構。
ρＬｒｌｙ  ＝Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ
ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
Ｌｆｘ＝ρＬＧ１＋ＬＧ２
２ｋｆ  ／ｋｒｌ＝Ｌｒｌｘ  ／Ｌｆｘ
ただし、
ρ：上記デフの減速比
Ｌｒｌｙ  ：上記プロペラシャフトの中心軸から上記第２弾性支持点までの距離
Ｌｆｘ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第１弾性支持点までの距離
Ｌｒｌｘ  ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第２弾性支持点までの距離
Ｉｙｙ：上記ドライブシャフトの中心軸と平行で上記デフの重心Ｇを通る第１軸を中心とした上記デフの慣性モーメント
Ｉｘｙ：上記第１軸と、上記プロペラシャフトの中心軸と平行で上記重心Ｇを通る第２軸と、に関する上記デフの慣性乗積
ＬＧ１：上記プロペラシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ＬＧ２：上記ドライブシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ｋｒｌ：上記第２弾性支持点のばね定数
【請求項２】
デフに駆動力を伝達するプロペラシャフトの中心軸と上記デフから車輪に駆動力を伝達するドライブシャフトの中心軸とが略直交し、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフト側で上記プロペラシャフトの中心軸を挟んで車幅方向に対称的に配置されてばね定数ｋｆ  がそれぞれ等しい２個所の第１弾性支持点と、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフトの反対側で車両前方に対し上記プロペラシャフトの中心軸の左方に配置された第３弾性支持点とにより上記デフが上下方向に弾性支持され、上記第３弾性支持点が上記第３弾性支持点から車幅方向に対称的に配置された２個所の第４弾性支持点に分割されて、上記各第４弾性支持点のばね定数がそれぞれ上記第３弾性支持点のばね定数の１／２であり、かつ、次の条件をそなえたデフ支持機構。
ρＬｒｌｙ  ＝Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ
ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
Ｌｆｘ＝ρＬＧ１＋ＬＧ２
２ｋｆ  ／ｋｒｌ＝Ｌｒｌｘ  ／Ｌｆｘ
ただし、
ρ：上記デフの減速比
Ｌｒｌｙ  ：上記プロペラシャフトの中心軸から上記第２弾性支持点までの距離
Ｌｆｘ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第１弾性支持点までの距離
Ｌｒｌｘ  ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第２弾性支持点までの距離
Ｉｙｙ：上記ドライブシャフトの中心軸と平行で上記デフの重心Ｇを通る第１軸を中心とした上記デフの慣性モーメント
Ｉｘｙ：上記第１軸と、上記プロペラシャフトの中心軸と平行で上記重心Ｇを通る第２軸と、に関する上記デフの慣性乗積
ＬＧ１：上記プロペラシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ＬＧ２：上記ドライブシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ｋｒｌ：上記第３弾性支持点のばね定数
【請求項３】
デフに駆動力を伝達するプロペラシャフトの中心軸と上記デフから車輪に駆動力を伝達するドライブシャフトの中心軸とが略直交し、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフトの反対側で上記プロペラシャフトの中心軸を挟んで車幅方向に対称的に配置されてばね定数ｋｒ  がそれぞれ等しい２個所の第５弾性支持点と、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフト側で車両前方に対し上記プロペラシャフトの中心軸の右方１個所にのみ配置された第６弾性支持点とにより上記デフが上下方向に弾性支持され、かつ、次の条件をそなえたデフ支持機構。
ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
ρＬｆｒｙ  ＝Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ
Ｌｒｘ＝ρＬＧ１＋ＬＧ２
ｋｆｒ／２ｋｒ  ＝Ｌｒｘ／Ｌｆｒｘ
ただし、
ρ：上記デフの減速比
Ｉｙｙ：上記ドライブシャフトの中心軸と平行で上記デフの重心Ｇを通る第１軸を中心とした上記デフの慣性モーメント
Ｉｘｙ：上記第１軸と、上記プロペラシャフトの中心軸と平行で上記重心Ｇを通る第２軸と、に関する上記デフの慣性乗積
Ｌｆｒｙ  ：上記プロペラシャフトの中心軸から上記第６弾性支持点までの距離
Ｌｆｒｘ  ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第６弾性支持点までの距離
Ｌｒｘ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第５弾性支持点までの距離
ＬＧ１：上記プロペラシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ＬＧ２：上記ドライブシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ｋｆｒ：上記第６弾性支持点のばね定数
【請求項４】
デフに駆動力を伝達するプロペラシャフトの中心軸と上記デフから車輪に駆動力を伝達するドライブシャフトの中心軸とが略直交し、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフトの反対側で上記プロペラシャフトの中心軸を挟んで車幅方向に対称的に配置されてばね定数ｋｒ  がそれぞれ等しい２個所の第５弾性支持点と、上記ドライブシャフトの中心軸より上記プロペラシャフト側で車両前方に対し上記プロペラシャフトの中心軸の右方に配置された第７弾性支持点とにより上記デフが上下方向に弾性支持され、上記第７弾性支持点が上記第７弾性支持点から車幅方向に対称的に配置された２個所の第８弾性支持点に分割され、上記各第８弾性支持点のばね定数がそれぞれ上記第７弾性支持点のばね定数の１／２であり、かつ、次の条件をそなえたデフ支持機構。
ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
ρＬｆｒｙ  ＝Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ
Ｌｒｘ＝ρＬＧ１＋ＬＧ２
ｋｆｒ／２ｋｒ  ＝Ｌｒｘ／Ｌｆｒｘ
ただし、
ρ：上記デフの減速比
Ｉｙｙ：上記ドライブシャフトの中心軸と平行で上記デフの重心Ｇを通る第１軸を中心とした上記デフの慣性モーメント
Ｉｘｙ：上記第１軸と、上記プロペラシャフトの中心軸と平行で上記重心Ｇを通る第２軸と、に関する上記デフの慣性乗積
Ｌｆｒｙ  ：上記プロペラシャフトの中心軸から上記第７弾性支持点までの距離
Ｌｆｒｘ  ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第７弾性支持点までの距離
Ｌｒｘ：上記ドライブシャフトの中心軸から上記第５弾性支持点までの距離
ＬＧ１：上記プロペラシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ＬＧ２：上記ドライブシャフトの中心軸から上記重心Ｇまでの距離
ｋｆｒ：上記第７弾性支持点のばね定数
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両における左右車輪の差動機構、いわゆる、デフを支持するための機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデフ支持機構は、デフキャリヤの重心が略中心となるように、通常はデフキャリヤの前後左右４個所でそれぞれ弾性支持するように構成されているが、エンジンから駆動力が伝達されるプロペラシャフト、及び、左右の車輪を駆動するドライブシャフトからの反力により、デフは上下変位すると共に、車両のロール方向及びピッチ方向にそれぞれ回転変位し、かつ、その回転中心がプロペラシャフトの中心軸及びドライブシャフトの中心軸から偏奇しており、これらの回転変位及び回転中心の偏奇が大きいと、プロペラシャフトの中心軸とドライブシャフトの中心軸との交角が大きくなって、車体の振動や異音を引き起こす原因となっていた。
【０００３】
なお、車両のフロントデフ支持構造として、下記特許文献１に記載されたものが従来から知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０１１０３３号公報
【０００５】
この場合には、フロントデフの本体をアクスル中心に対してアクスル中心からそれぞれ等距離の前側及び後側の２点で支持し、かつ、上記２支持点とは車幅中心の反対側でアクスル中心に対し上記前側の１点でデフチューブを支持することにより、フロントデフのピッチング共振を抑制するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車両のデフに生じるローリング振動をデフの支持機構によって効果的に抑制しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明にかかるデフ支持機構は、デフを３点で上下方向に弾性支持し、その２支持点がプロペラシャフトに対して対称位置でばね定数が等しく、かつ、上記２支持点と他の１支持点との相対位置、デフの慣性モーメント、デフの慣性乗積、及び、上記各支持点のばね定数がそれぞれ適正に選定される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施形態例について、各実施形態例の同等部分にはそれぞれ同一符号を付けて説明する。
【０００９】
図１において、車両１の左右後輪２に対するデフ３のキャリヤ４が、車両１の前方に対し左右の前方アーム５、６と左右の後方アーム７、８の各先端部においてそれぞれ略一水平面内に配置された支持点９、１０、１１、１２でそれぞれ上下方向に弾性支持され、車両前後方向配置のプロペラシャフト１３から伝達されたトルクＴの駆動力が、プロペラシャフト１３と略直角に配置された左右のドライブシャフト１４へデフ比（減速比）ρで伝達されて、左右の後輪２が駆動されるとする。
【００１０】
このとき、
ｘｇ  ：デフ３の重心Ｇを通る車両前後方向の軸
ｙｇ  ：デフ３の重心Ｇを通る車幅方向の軸
ｘ：プロペラシャフト１３の中心軸
ｙ：ドライブシャフト１４の中心軸
ｚ：軸ｘ及び軸ｙの交点（原点）Ｏを通る上下方向の軸
Ｚ：軸ｚ方向におけるキャリヤ４の変位
θｘ  ：軸ｘを中心としたキャリヤ４の角変位（軸ｘの矢印方向にみて時計方向への角変位）
θｙ  ：軸ｙを中心としたキャリヤ４の角変位（軸ｙの矢印方向にみて時計方向への角変位）
ｍ：デフ３の質量
Ｉｘｘ：軸ｘｇ  を中心としたデフ３の慣性モーメント
Ｉｙｙ：軸ｙｇ  を中心としたデフ３の慣性モーメント
Ｉｘｙ：軸ｘｇ  と軸ｙｇ  に関するデフ３の慣性乗積
ＬＧｘ：重心Ｇから軸ｙまでの軸ｘ方向の距離（軸ｘの矢印方向を正として正負を付したもの）
ＬＧｙ：重心Ｇから軸ｘまでの軸ｙ方向の距離（軸ｙの矢印方向を正として正負を付したもの）
ｋｆｒ：右前の支持点１０におけるばね定数
ｋｆｌ：左前の支持点９におけるばね定数
ｋｒｒ：右後の支持点１２におけるばね定数
ｋｒｌ：左後の支持点１１におけるばね定数
Ｌｆｒｘ  ：軸ｙから右前の支持点１０までの軸ｘ方向の距離
Ｌｆｌｘ  ：軸ｙから左前の支持点９までの軸ｘ方向の距離
Ｌｒｒｘ  ：軸ｙから右後の支持点１２までの軸ｘ方向の距離
Ｌｒｌｘ  ：軸ｙから左後の支持点１１までの軸ｘ方向の距離
Ｌｆｒｙ  ：軸ｘから右前の支持点１０までの軸ｙ方向の距離
Ｌｆｌｙ  ：軸ｘから左前の支持点９までの軸ｙ方向の距離
Ｌｒｒｙ  ：軸ｘから右後の支持点１２までの軸ｙ方向の距離
Ｌｒｌｙ  ：軸ｘから左後の支持点１１までの軸ｙ方向の距離
とすれば、デフキャリヤ４が上下方向に弾性支持されている場合の運動方程式は次式で表すことができる。
【００１１】
【数１】
2004284437.tif 000003
【００１２】
ただし、
2004284437.tif 000004
であり、また、「・・」は２階時間微分を表す。
【００１３】
（１）式を展開すると、次式が得られる。
【数２】
2004284437.tif 000005
【００１４】
ここで、時間をｔ、デフキャリヤ４の振動周波数ω、軸ｚ方向におけるデフキャリヤ４の変位振幅をＡｚ  、軸ｙを中心としたデフキャリヤ４の回転振動の角変位振幅をＡｙ  、軸ｘを中心としたデフキャリヤ４の回転振動の角変位振幅をＡｘとして、軸ｚ、角変位θｙ  及び角変位θｘ  をそれぞれ周期関数で表せば、
Ｚ＝Ａｚ  ｓｉｎ  ωｔ、θｙ  ＝Ａｙ  ｓｉｎ  ωｔ、θｘ  ＝Ａｘ  ｓｉｎ  ωｔ
となるので、これらを（２）式に代入すると、次式が得られる。
【００１５】
【数３】
2004284437.tif 000006
【００１６】
周知の周波数応答関数θｘ  ／Ｔは（３）式を解くことにより次式が得られる。
2004284437.tif 000007
【００１７】
ωの値に関係なく常にθｘ  ／Ｔ＝０が成立するためには、（４）式における４次のω及び２次のωの各係数と定数項とが０でなければならない。
すなわち、
2004284437.tif 000008
【００１８】
（５）式、（６）式、（７）式にそれぞれ上記定義を当てはめると、それぞれ次式が成立する。
2004284437.tif 000009
【００１９】
従って、
2004284437.tif 000010
を（１０）式に代入すれば、
２ｋｆ  ｋｒｌ（Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ  ）｛ρＬｒｌｙ  −（Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ  ）｝＝０
となるので、条件（イ）〜（ハ）と、
条件（ニ）：ρＬｒｌｙ  ＝Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ
とが満たされれば、（１０）式が成立する。
【００２０】
また、
条件（ホ）：ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
が満たされれば、（８）式が成立する。
【００２１】
さらに、条件（イ）〜（ホ）と
条件（ヘ）：Ｌｆｘ＝ρＬＧｙ＋ＬＧｘ
とが満たされれば、（９）式が成立する。
【００２２】
すなわち、
条件（イ）：ドライブシャフト１４の中心軸より車両前方（プロペラシャフト１３の側）でプロペラシャフト１３の中心軸の左右２個所にそれぞれ配置されたキャリヤ４の弾性支持点が、上記各中心軸との距離をそれぞれ等しくされている（２個所の弾性支持点がプロペラシャフト１３の中心軸を挟んで対称的に配置されている）。
条件（ロ）：上記左右２個所における弾性支持点のばね定数が等しい。
条件（ハ）：ドライブシャフト１４の中心軸より車両後方（プロペラシャフト１３の反対側）で車両前方に対しプロペラシャフト１３の中心軸の左方１個所にのみキャリヤ４の弾性支持点が配置される（プロペラシャフト１３の中心軸の右方にはキャリヤ４の弾性支持点が配置されていない）。
条件（ニ）：ρＬｒｌｙ  ＝Ｌｆｘ＋Ｌｒｌｘ
条件（ホ）：ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
条件（ヘ）：Ｌｆｘ＝ρＬＧｙ＋ＬＧｘ
を成立させれば（デフ３の支持機構が図２に示されているように形成されれば）、軸ｘを中心としたデフキャリヤ４の回転変位がωの値に関係なく常に０となって、デフキャリヤ４にローリング共振現象が発生することを確実に防止することができることとなる。
【００２３】
また、上記した符号の定義において、
ｋ１２＝ｋｆｌＬｆｌｘ  ＋ｋｆｒＬｆｒｘ  −ｋｒｌＬｒｌｘ  −ｋｒｒＬｒｒｘ
に条件（イ）〜（ハ）と、
条件（ト）：２ｋｆ  ／ｋｒｌ＝Ｌｒｌｘ  ／Ｌｆｘ
とを代入すれば、ｋ１２＝０となって、デフキャリヤ４のピッチング回転軸と軸ｙとが一致することとなるため、プロペラシャフト１３とドライブシャフト１４とのジョイント交点が大きくならないので、デフキャリヤ４の振動悪化を防止することができる。
すなわち、この実施形態例では、適正に選定された支持点９、１０、１１に、それぞれ適正に設定されたばね定数を有する、例えばゴム状弾性体を配置して、キャリヤ４が車体に対し上下方向に弾性支持（下方から支承、または、上方から懸架）されている。
【００２４】
上記実施形態例では、ドライブシャフト１４の中心軸より車両前方においてプロペラシャフト１３の中心軸の左右２個所でそれぞれキャリヤ４を弾性支持すると共に、ドライブシャフト１４の中心軸より車両後方において車両前方に対しプロペラシャフト１３の中心軸の左方１個所でキャリヤ４を弾性支持しているが、この支持機構を図３に示されているように、ドライブシャフト１４の中心軸より車両後方においてプロペラシャフト１３の中心軸の左右２個所でそれぞれキャリヤ４を弾性支持すると共に、ドライブシャフト１４の中心軸より車両前方において車両前方に対しプロペラシャフト１３の中心軸の右方１個所でキャリヤ４を弾性支持するようにし、
2004284437.tif 000011
を（１０）式に代入すれば、
２ｋｆｒｋｒ  （Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ）｛ρＬｆｒｙ  −（Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ）｝＝０
となるので、条件（チ）〜（ヌ）と、
条件（ル）：ρＬｆｒｙ  ＝Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ
とが満たされれば、（１０）式が成立する。
【００２５】
また、
条件（ホ）：ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
が満たされれば、（８）式が成立する。
【００２６】
さらに、条件（ホ）、（チ）〜（ル）と
条件（ヲ）：Ｌｒｘ＝−（ρＬＧｙ＋ＬＧｘ）
とが満たされれば、（９）式が成立する。
【００２７】
すなわち、
条件（チ）：ドライブシャフト１４の中心軸より車両後方（プロペラシャフト１３の反対側）でプロペラシャフト１３の中心軸の左右２個所にそれぞれ配置されたキャリヤ４の弾性支持点が、上記各中心軸との距離をそれぞれ等しくされている（２個所の弾性支持点がプロペラシャフト１３の中心軸を挟んで対称的に配置されている）。
条件（リ）：上記左右２個所における弾性支持点のばね定数が等しい。
条件（ヌ）：ドライブシャフト１４の中心軸より車両前方（プロペラシャフト１３の側）で車両前方に対しプロペラシャフト１３の中心軸の右方１個所にのみキャリヤ４の弾性支持点が配置される（プロペラシャフト１３の中心軸の左方にはキャリヤ４の弾性支持点が配置されていない）。
条件（ホ）：ρＩｘｙ＝−Ｉｙｙ
条件（ル）：ρＬｆｒｙ  ＝Ｌｆｒｘ  ＋Ｌｒｘ
条件（ヲ）：Ｌｒｘ＝−（ρＬＧｙ＋ＬＧｘ）
を成立させれば（デフ３の支持機構が図３に示されているように形成されれば）、軸ｘを中心としたデフキャリヤ４の回転変位がωの値に関係なく常に０となって、デフキャリヤ４にローリング共振現象が発生することを確実に防止することができることとなる。
【００２８】
また、上記した符号の定義において、
ｋ１２＝ｋｆｌＬｆｌｘ  ＋ｋｆｒＬｆｒｘ  −ｋｒｌＬｒｌｘ  −ｋｒｒＬｒｒｘ
に条件（チ）〜（ヌ）と、
条件（ワ）：ｋｆｒ／２ｋｒ  ＝Ｌｒｘ／Ｌｆｒｘ
とを代入すれば、ｋ１２＝０となって、デフキャリヤ４のピッチング回転軸と軸ｙとが一致することとなるため、プロペラシャフト１３とドライブシャフト１４とのジョイント交点が大きくならないので、デフキャリヤ４の振動悪化を防止することができる。
すなわち、この実施形態例では、適正に選定された支持点１０、１１、１２に、それぞれ適正に設定されたばね定数を有する、例えばゴム状弾性体を配置して、キャリヤ４が車体に対し上下方向に弾性支持（下方から支承、または、上方から懸架）されている。
【００２９】
なお、上記各実施形態例において、図４に例示されているように、プロペラシャフト１３の一方の側のみに配置された弾性支持点Ｐを、支持点Ｐに対して車幅方向に対称的な位置の弾性支持点Ｐ１  、Ｐ２  に分割し、各支持点Ｐ１  、Ｐ２  のばね定数を支持点Ｐのばね定数の１／２とすれば、上記各実施形態例とそれぞれ同等の作用効果を奏することはいうまでもない。
【００３０】
また、上記各実施形態例は車両のリヤデフに関するものであるが、これらをそれぞれ車両の前後に逆配置してフロントデフに適用しても、上記各実施形態例とそれぞれ同等の作用効果を奏することができるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかるデフ支持機構においては、デフの弾性支持位置、各支持点のばね定数、デフの慣性モーメント及びデフの慣性乗積をそれぞれ適正に選定することにより、デフの振動を抑制して、車体の振動や異音の発生を防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デフ支持機構の概念的平面図。
【図２】本発明の実施形態例における概念的平面図。
【図３】本発明の他の実施形態例における概念的平面図。
【図４】本発明の他の実施形態例における概念的平面図。
【符号の説明】
１  車両
３  デフ
４  キャリヤ
９、１０、１１、１２  支持点
１３  プロペラシャフト
１４  ドライブシャフト
Ｇ  重心
Ｏ  原点
【図１】
2004284437.tif 000012
【図２】
2004284437.tif 000013
【図３】
2004284437.tif 000014
【図４】
2004284437.tif 000015