(57)【要約】【課題】車両用差動歯車装置の差動制限トルクを大きくして、路面状態が極度に悪い場合でも走破性を確保する。【解決手段】デフケース２内にインターナルギヤ４、サンギヤ６、プラネットギヤ８およびこのプラネットギヤ８を保持するプラネタリキャリア１０が収容され、前記各ギヤ４、６、８がはす歯で噛み合っており、各ギヤが相対回転する際のスラスト力が作用して発生する摩擦力によって、差動制限機能を行う。前記サンギヤ６を押圧可能な押し当てシリンダー３０と、この押し当てシリンダー３０にウオームギヤ４０（ウオーム３８およびウオームホイール３６）を介して軸方向の推進力を与える電動モータを設ける。【選択図】図１
2005344892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デフケース内に収容されたインターナルギヤと、このインターナルギヤの内側の同心円上に配置されたサンギヤと、前記インターナルギヤとサンギヤとの間に配置され、これら両ギヤと噛み合うプラネットギヤと、プラネットギヤを公転および自転可能に保持したプラネタリキャリアとを備え、これら各ギヤがはす歯によって噛み合い、相対回転時のスラスト力により摩擦力を生じさせて差動制限を行う車両用差動歯車装置において、
前記相対回転するギヤのいずれかを押圧する押圧部材と、この押圧部材に軸方向の推進力を付与するアクチュエータとを設けたことを特徴とする車両用差動歯車装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、電動モータとこの電動モータの駆動力を伝達するウオームギヤであることを特徴とする請求項１に記載の車両用差動歯車装置。
【請求項３】
前記押圧部材がシリンダーであり、車体側に固定された部材にねじ結合されるとともに、前記ウオームギヤを構成するウオームホイールにスプライン結合されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用差動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用差動歯車装置に係り、特に、トルク感応型の差動制限機能を備えた遊星歯車式の車両用差動歯車装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内周面に内歯が形成されたインターナルギヤと、このインターナルギヤの内周側の同心円上に配置されたサンギヤと、前記インターナルギヤおよびサンギヤの間に配置され、これら両ギヤに噛み合う複数のプラネットギヤと、これらプラネットギヤを保持して前記インターナルギヤおよびサンギヤの回転軸線を中心に公転させるとともに、各プラネットギヤの自転を許容するプラネタリキャリアとを備え、例えば、前記プラネタリキャリアにエンジン側からの駆動を伝達するシャフトを連結するとともに、インターナルギヤおよびサンギヤを四輪駆動車の前後輪にそれぞれ連結した遊星歯車式の車両用差動歯車装置はすでに知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２により、前記従来の差動歯車装置の構成について簡単に説明する。デフケース１０２の内部にインターナルギヤ１０４が回転自在に収容され、このインターナルギヤ１０４の内周側の同心円上にサンギヤ１０６が配置されている。これらインターナルギヤ１０４とサンギヤ１０６の間に、プラネタリキャリア１１０に保持された複数個のプラネットギヤ１０８が配置され、前記両ギヤ１０４、１０６に噛み合っている。この発明の構成では、インターナルギヤ１０４、サンギヤ１０６およびプラネットギヤ１０８がいずれもはす歯を有して互いに噛み合っている。
【０００４】
前記インターナルギヤ１０４は、円筒状の部分１０４ｂとその一端部（図２の左端）から内周側へ伸びる内向きフランジ部１０４ｃとを有しており、円筒状の部分１０４ｂの内周面に内歯１０４ａが、フランジ部１０４ｃの内周面にスプライン１０４ｄが形成されている。このフランジ部１０４ｃのスプライン１０４ｄに、カップリング１１４の外周に形成されたスプライン１１４ａが嵌合している。
【０００５】
前記構成の車両用差動歯車装置では、例えば、プラネタリキャリア１１０と一体のデフケース１０２に、エンジン側からの駆動を伝えるとともに、インターナルギヤ１０４にスプライン係合されたカップリング１１４の内周に形成されているスプライン１１４ｂに、四輪駆動車の前後輪のいずれか一方を、そして、サンギヤ１０６の内周に形成されたスプライン１０６ｂに、前後輪の他方をそれぞれ連結する。
【０００６】
この車両用差動歯車装置は、エンジンの駆動力が伝達されると、プラネットギヤ１０８を保持しているプラネタリキャリア１１０が回転駆動され、良好な路面を直進しているときには、プラネタリキャリア１１０に保持されたプラネットギヤ１０８と、このプラネットギヤ１０８に噛み合うインターナルギヤ１０４およびサンギヤ１０６が相対回転せずに一体的に回転する。また、コーナリング時等には、プラネタリキャリア１１０に保持されたプラネットギヤ１０８が自転することによって、インターナルギヤ１０４とサンギヤ１０６にそれぞれ連結されている前後駆動輪の回転差を補正する。
【０００７】
さらに、前後の路面のμが異なり、前後の駆動輪のグリップ力に相違が出たときには、互いに噛み合うはす歯同士の回転反力により発生する軸方向のスラスト力や、プラネットギヤ１０８とこのプラネットギヤ１０８を保持しているプラネタリキャリア１１０との摺動面に発生する摩擦力、さらに、プラネットギヤ１０８およびプラネタリキャリア１１０の先端面とインターナルギヤ１０４のフランジ部１０４ｃ内面との間に配置されたワッシャ１１６、インターナルギヤ１０４のフランジ部１０４ｃおよびカップリング１１４とデフケース１０２の内面との間に配置されたワッシャ１２４との摺動による摩擦力、サンギヤ１０６の端面とプラネタリキャリア１１０との間のワッシャ１２０、１２２およびカップリング１１４との間のワッシャ１１８との摺動による摩擦力等によってトルク分配、つまり差動制限を行う。
【０００８】
前記従来の構成の車両用差動歯車装置では、このように差動制限を行っている際の差動制限トルクは、路面側からの入力トルクに比例して発生するので、図３（ａ）に示すように、路面トルクが低μになるほど、差動制限トルクが低下する。
【特許文献１】特願２００３−１１８８１８号公報（第７−１１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
トルク感応型の遊星歯車式車両用差動歯車装置は、ダートや雪道のような一般的な悪路走行では、前述のように差動制限機能を発揮して優れた走行性能を示すが、凍結路など、さらに路面状態が悪くなると走行性能が著しく低下し、脱輪状態では全く差動制限機能を失って走行不可能となってしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、デフケース内に収容されたインターナルギヤと、このインターナルギヤの内側の同心円上に配置されたサンギヤと、前記インターナルギヤとサンギヤとの間に配置され、これら両ギヤと噛み合うプラネットギヤと、プラネットギヤを公転および自転可能に保持したプラネタリキャリアとを備え、これら各ギヤがはす歯によって噛み合い、相対回転時のスラスト力により摩擦力を生じさせて差動制限を行う車両用差動歯車装置において、前記相対回転するギヤのいずれかを押圧する押圧部材と、この押圧部材に軸方向の推進力を付与するアクチュエータとを設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用差動歯車装置は、路面状態が極端に悪くなっても差動制限トルクを確保して、走破性を維持することができる。また、電動モータの駆動力をウオームギヤを介して伝達しているので、モータの電源を切っても逆戻りしないため、燃費が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
インターナルギヤ、サンギヤおよびプラネットギヤ等のはす歯で噛み合うギヤが相対回転した際のスラスト力による摩擦力によって差動制限トルクを得ており、これらのギヤのいずれかに押圧部材を押し当てることによって差動制限トルクを上乗せするという簡単な構成で、路面状態が極端に悪い場合でも走破性を維持するという目的を達成する。
【実施例１】
【００１３】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両用差動歯車装置の縦断面図である。この車両用差動歯車装置は、円筒状のデフケース２の内部に、インターナルギヤ４、サンギヤ６、複数のプラネットギヤ８およびこれらのプラネットギヤ８を保持するプラネタリキャリア１０からなる遊星歯車機構が収容されている。プラネタリキャリア１０は、ナット１２によって前記デフケース２の開口部に固定されている。
【００１４】
デフケース２は、円筒の一方側（図１の左側）に底部２ａおよび外部に突出する小径の円筒部２ｂを有しており、このデフケース２の内部の底部２ａ寄りに、内周面に内歯４ａが形成されたインターナルギヤ４が回転自在に収容されている。このインターナルギヤ４の内部に、インターナルギヤ４の回転軸線Ｌ１と同一軸線を中心に回転するサンギヤ６が配置されている。このサンギヤ６は外周面に歯６ａが形成された外歯歯車である。これらインターナルギヤ４とサンギヤ６との間に、プラネタリキャリア１０に保持された複数個のプラネットギヤ８が配置されて、前記両ギヤ４、６に噛み合っている。
【００１５】
プラネタリキャリア１０は、円周方向に所定の間隔をおいてプラネットギヤ保持部（図示せず）が形成されており、各プラネットギヤ保持部内にそれぞれプラネットギヤ８が挿入保持されている。プラネタリキャリア１０は、前記インターナルギヤ４およびサンギヤ６の回転軸線Ｌ１を中心に回転する。そして、このプラネタリキャリア１０に保持されている各プラネットギヤ８は、プラネタリキャリア１０の回転によって、その中心軸線Ｌ２が前記プラネタリキャリア１０の回転軸線Ｌ１を中心に回転、つまり公転するとともに、プラネタリキャリア１０の保持部内で、その軸線Ｌ２を中心に回転（自転）できるようになっている。各プラネットギヤ保持部内に挿入保持されたプラネットギヤ８は、その歯先部がプラネットギヤ保持部の内面に摺接している。なお、この発明の構成では、これらインターナルギヤ４、サンギヤ６およびプラネットギヤ８はいずれもはす歯を有しており、各プラネットギヤ８がそれぞれ外周側のインターナルギヤ４と、内周側のサンギヤ６にはす歯によって噛み合っている。
【００１６】
前記インターナルギヤ４は、円筒状の部分４ｂとその一端部（図１の左端）から内周側へ伸びる内向きフランジ部４ｃとを有しており、円筒状の部分４ｂの内周面に前記内歯４ａが形成され、フランジ部４ｃの内周面にスプライン４ｄが形成されている。このフランジ部４ｃのスプライン４ｄに、カップリング１４の外周に形成されたスプライン１４ａが嵌合している。
【００１７】
前記プラネタリキャリア１０の内周側に、サンギヤ６のスラスト力を受ける円筒部材１５が嵌合している。プラネタリキャリア１０の内周面には段部１０ａが形成されており、前記円筒部材１５の外周面に設けられた環状凸部１５ａが前記プラネタリキャリア１０の段部１０ａに係合している。従って、円筒部材１５は、サンギヤ６の方向には移動可能であり、サンギヤ６から遠ざかる方向（図１の右方向）への移動はプラネタリキャリア１０によって規制されている。
【００１８】
インターナルギヤ４の内向きフランジ部４ｃの一端面（図１の右側端面）とプラネタリキャリア１０の先端面およびプラネットギヤ８の端面との間に、これらの相対回転時に発生するスラスト力を受けるワッシャ１６が配置されている。また、インターナルギヤ４にスプライン連結されているカップリング１４とサンギヤ６の一方の端面（図１の左側の端面）との間、サンギヤ８の他方の端面と前記円筒部材１５との間に、それぞれワッシャ１８、２０、２２が配置されている。さらに、前記インターナルギヤ４のフランジ部４ｃ外面およびカップリング１４の端面とデフケース２の底面２ａとの間にも同様にワッシャ２４が配置されている。これら各ワッシャ１６、１８、２０、２２、２４は、この車両用差動歯車装置の作動時に、両側に配置されている各部材２、４、６、８、１０、１４が相対的に回転する際のスラスト力が作用して摺動することにより発生する摩擦力によって、差動制限機能を行うようになっている。
【００１９】
この実施例に係る車両用差動歯車装置では、例えば、デフケース２の外周側にエンジンからの駆動力が入力され、インターナルギヤ４にスプライン連結されたカップリング１４の内周のスプライン１４ｂと、サンギヤ６の内周に形成されたスプライン６ｂとにそれぞれ、シャフト（図示せず）が連結されて四輪駆動車の前後輪に出力される。なお、カップリング１４に連結されたシャフトおよびサンギヤ６に連結されたシャフトは、それぞれデフケース２の円筒部２ｂ内に配置されたベアリング２６および円筒部材１５内に配置されたベアリング２８によって回転自在に支持されている。
【００２０】
さらに、前記円筒部材１５の外側には、この円筒部材１５とほぼ同径の押圧部材（押し当てシリンダー）３０が同一軸線上に配置されている。この押し当てシリンダー３０は、外周面の一部（この実施例では、図１の右側の部分）に雄ねじ３０ａが形成されており、その外周側に配置されて内周面に雌ねじ３２ａが形成された固定側のねじ部材３２に螺合している。このねじ部材３２は、トランスファーケース（図示せず）等の車体側に固定されている。前記円筒部材１５と押し当てシリンダー３０の間には、わずかなクリアランスを有する状態でワッシャー３４が配置されている。
【００２１】
また、押し当てシリンダー３０の外周面の他の部分（図１の左側の部分）にスプライン３０ｂが形成されている。このスプライン３０ｂに、ウオームホイール３６の内周面に形成されたスプライン３６ａが係合している。このウオームホイール３６は、図示しない電動モータで駆動されるウオーム３８に噛み合ってウオームギヤ４０を構成している。電動モータの駆動によりウオーム３８が回転すると、このウオーム３８に噛み合うウオームホイール３６が前記プラネタリギヤ機構の回転軸線Ｌ１を中心に回転して前記押し当てシリンダー３０を回転させる。すると、前記トランスファーケースに固定されたねじ部材３２とのねじ結合によって、押圧シリンダー３０が前記軸線Ｌ１方向に移動するようになっている。つまり、前記電動モーターと、この電動モーターによって回転駆動されるウオーム３８およびこのウオーム３８に噛み合うウオームホイール３６からなるウオームギヤ４０とによって、前記押圧部材（押し当てシリンダー３０）に軸線方向の推進力を付与するアクチュエーターが構成されている。
【００２２】
以上の構成に係る遊星歯車機構を備えた車両用差動歯車装置の作用について、前述のように、デフケース２、インターナルギヤ４およびサンギヤ６にそれぞれ、四輪駆動車のエンジンおよび前後輪を接続した場合を例として説明する。通常の平坦路を直進走行している時には、前後の駆動輪は同一回転をしているため、インターナルギヤ４とプラネットギヤ８とサンギヤ６とは噛み合ったまま相対回転はせずに、この差動歯車装置全体が一体となって前記回転軸線Ｌ１を中心に公転する。
【００２３】
コーナリング時など前後駆動輪に回転差が生じたときには、プラネタリキャリア１０に保持されたプラネットギヤ８が、前記回転軸線Ｌ１を中心に公転しつつその中心軸線Ｌ２を中心に自転することによって前記回転差を補正する。つまり、前後駆動輪の回転差により、これら駆動輪にそれぞれ接続されているインターナルギヤ４（カップリング１４）とサンギヤ６の一方が加速する方向に、他方が減速する方向に、前記プラネットギヤ８が自転することにより差動機能を行う。
【００２４】
四輪駆動車等での悪路走行時等において、前後輪のグリップ力に差が生じたときには、この差動歯車装置がトルク分配を行う。つまり、各ギヤ４、６、８の噛み合いにより発生する摩擦力によって、空転している方の駆動輪の回転力を減じ、その減じられたトルクをそのままトラクションの高い方の駆動輪に伝えることによりトルク分配機能、すなわち差動制限機能を行う。具体的には、一方の駆動輪がスリップすると、インターナルギヤ４およびサンギヤ６と噛み合うプラネットギヤ８が自転する。これらインターナルギヤ４、サンギヤ６およびプラネットギヤ８はいずれもはす歯を有しており、相対回転すると、互いの回転反力により、軸方向のスラスト力が発生するとともに、プラネタリキャリア１０とプラネットギヤ８との当接面に摩擦力が発生する。この摩擦力が差動制限力となる。また、インターナルギヤ４およびサンギヤ６は軸方向移動可能になっており、そのスラスト力は、これら両ギヤ４、６およびその他の回転する部材２、８、１４のそれぞれの間に配置されたワッシャ１６、１８、２０、２２、２４によって受けられ、そのときに発生する摩擦力も差動制限力となる。
【００２５】
従来の差動歯車装置の構成では、例えば、ダートや雪道等の一般的な悪路走行では、前述のような差動制限機能により、優れた走行性能を発揮するが、凍結路などさらに路面状態が悪くなると走行性能が著しく低下してしまうが、この実施例装置には、差動制限力を高めるための機構（押し当てシリンダー３０、ウオームギヤ４０および電動モータから構成される追加の差動制限機構）が設けられており、このような場合には、電動モータの駆動によりウオーム３８を回転させ、この回転をウオームホイール３６に伝達して、ウオームホイール３６にスプライン結合している押し当てシリンダー３０を回転させる。この押し当てシリンダー３０はトランスファーケースに固定されたねじ部材３２にねじ結合しており、軸線Ｌ１を中心に回転することにより軸線方向に移動するようになっている。この押し当てシリンダー３０が軸線方向に移動すると、ワッシャ３４を介して円筒部材１５に突き当たり、さらに移動して２枚のワッシャ２０、２２を介してサンギヤ６を押圧する。これにより差動制限力を大幅に高めて、路面状態が極端に悪い場合でも、走破性を確保することができる。
【００２６】
前記追加の差動制限機構の作用について図３により説明する。図３（ｂ）は、前記押し当てシリンダー３０の変位量と差動制限トルクの関係を示すグラフであり、押し当てシリンダー３０が円筒部材１５側に変位し、クリアランスがゼロになった時点から、その変位量に従って差動制限トルクは無限大まで大きくなることを示している。
【００２７】
この実施例装置では、図３（ａ）に示す従来の差動歯車装置の特性に、前記押し当てシリンダー３０による追加の差動制限トルク特性（図３（ｂ）参照）が上乗せされて、図３（ｃ）に示す差動制限トルク特性を得ることができる。例えば、図３（ｂ）に示すように、押し当てシリンダー３０の変位量がａの時には、一般的な差動歯車装置の特性（図３（ａ）参照）に、図３（ｂ）に示す差動制限トルクＡが上乗せされ、図３（ｃ）のＡに示す差動制限トルク特性を得ることができる。
【００２８】
また、押し当てシリンダー３０の変位量がｂ（図３（ｂ）参照）の場合には、図３（ｃ）のＢに示す差動制限トルク特性を得ることができる。同様に押し当てシリンダー３０の変位量がｃ、ｄの場合には、それぞれ図３（ｃ）のＣおよびＤに示す差動制限トルク特性を得ることができる。このように路面状態が極端に悪い場合でも、前記追加の差動制限機構による差動制限トルクを上乗せすることができるので、路面トルクが極端に低い場合でも走破性を確保することができる。また、高作動域では、差動制限トルクを大きくとることができ、ロック機能として働くので、オートロックが可能となる。しかも、電動モータの駆動は制御可能であり、電子制御ロックデフとして機能させることができる。さらに、追加の差動制限機構（電動モータ、ウオームギヤ４０および押し当てシリンダー３０）は、ウオームギヤ４０を介しているため、電動モータの電源を切っても逆戻りせず、その状態を保持できるので、燃費が向上する。
【００２９】
なお、追加の差動制限機構は、前記構成に限るものではなく、その他の構成とすることもできる。例えば、押し当てシリンダー３０を固定側の部材にねじ結合して推進力を与えるのではなく、ウオームホイールの軸線を前記プラネタリギヤ機構の軸線Ｌ１と直交する配置とし、このウオームホイールにピニオンギヤを設定して、ラックアンドピニオン式にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】車両用差動歯車装置の要部を示す縦断面図である。（実施例１）
【図２】従来の車両用差動歯車装置の縦断面図である。
【図３】図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、従来の車両用差動歯車装置の路面トルクと差動制限トルクとの関係を示すグラフ、本発明の車両用差動歯車装置の押し当てシリンダーの変位量と差動制限トルクとの関係を示すグラフ、本発明の車両用差動歯車装置の路面トルクと差動制限トルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
２    デフケース
４    インターナルギヤ
６    サンギヤ
８    プラネットギヤ
１０    プラネタリキャリア
３０    押圧部材（押し当てシリンダー）
３６    ウオームホイール
４０    ウオームギヤ
【図１】
2005344892.tif 000003
【図２】
2005344892.tif 000004
【図３】
2005344892.tif 000005