(57)【要約】【課題】走行中でもトルク伝達の断接を切り替え可能な装置を提供する。【解決手段】駆動力が入力されると回転するケース部材２と、ケース部材２内にケース部材２の径方向を軸として回転可能に保持される配分手段５と、配分手段５を挟持する一対の挟持手段３、４と、挟持手段３、４のそれぞれに連結される出力軸３１、３２と、を備える。そして、ケース部材２に入力される駆動力を配分手段５を介して各挟持手段３、４に配分する。さらに、少なくとも一方の挟持手段４を配分手段５から離れる方向に移動させ得る変位手段３０を有し、変位手段３０により移動可能な挟持手段４とこれに連結される出力軸３２とは、互いの軸方向の相対変位を吸収するスライド手段８、４０、４１を介して連結される。【選択図】図１
2013024379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力が入力されると回転するケース部材と、
前記ケース部材内に前記ケース部材の径方向を軸として回転可能に保持される配分手段と、
前記配分手段を挟持する一対の挟持手段と、
前記挟持手段のそれぞれに連結される出力軸と、
を備え、前記ケース部材に入力される駆動力を、前記配分手段を介して各挟持手段に配分する差動装置において、
少なくとも一方の挟持手段を前記配分手段から離れる方向に移動させ得る変位手段を有し、
前記変位手段により移動可能な挟持手段とこれに連結される出力軸とは、互いの軸方向の相対変位を吸収するスライド手段を介して連結されることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
前記スライド手段は、前記挟持手段と前記出力軸の一方に設けた窪み、他方に設けた軸方向に延びる溝、及び当該窪みと当該溝の間に介在する球とで構成され、
前記軸方向の相対変位を吸収するとともに、前記球を介して前記挟持手段と前記出力軸との間の駆動力伝達も行う請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記変位手段により移動可能な挟持手段に前記配分手段方向の弾性力を付勢する弾性部材を備え、
前記変位手段は、前記弾性力に抗して前記挟持手段を前記配分手段から離れる方向へ移動させる請求項１または２に記載の差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクの伝達を断接する機能を有する差動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動車において、特定の駆動輪へのトルク伝達を断接可能な機能を有する装置を備え、四輪駆動状態と二輪駆動状態とを切り替え可能な車両が知られている。トルク伝達を断接する装置としては、特許文献１にディファレンシャルやトランスファー等においてドグクラッチによりトルク伝達を断接する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のドグクラッチは噛み合うクラッチ歯の一方を軸方向に移動させて開放状態に切り替える構成であり、走行中のようにトルクがかかった状態では一方のクラッチ歯が他方のクラッチ歯に押し付けられることで両者間の摩擦力が増大する。すなわち、走行中に締結状態のドグクラッチを開放状態に切り替えることができない。
【０００５】
そこで、本発明では走行中にもトルク伝達の断接を切り替え可能な装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の差動装置は、駆動力が入力されると回転するケース部材と、ケース部材内にケース部材の径方向を軸として回転可能に保持される配分手段と、配分手段を挟持する一対の挟持手段と、挟持手段のそれぞれに連結される出力軸と、を備える。そして、ケース部材に入力される駆動力を、配分手段を介して各挟持手段に配分する。さらに、少なくとも一方の挟持手段を配分手段から離れる方向に移動させ得る変位手段を有し、変位手段により移動可能な挟持手段とこれに連結される出力軸とは、互いの軸方向の相対変位を吸収するスライド手段を介して連結される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、挟持手段と出力軸との間に、互いの軸方向の相対変位を吸収するスライド手段を備えるので、走行中のように挟持手段と出力軸との間で一方を他方に押し付ける力が作用していても、挟持手段を出力軸に対して軸方向に相対移動させることができる。その結果、走行中でもトルク伝達の断接を切り替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる差動装置の構成図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】保持面及びボールの他の例を示す図である。
【図５】第１実施形態にかかる差動装置の別の例を示す構成図である。
【図６】第２実施形態のデフケースとサイドプレートとのトルク伝達構造を示す図である。
【図７】第２実施形態の保持面及び円錐ローラを示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる差動装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る差動装置１００の構成を示す断面図である。差動装置１００は、車両の前輪または後輪の車軸間に配置される。本実施形態では、前輪は常時駆動し、後輪は駆動または非駆動の切り替え可能な車両の、後輪の車軸間に配置される場合を例に説明する。まず差動装置１００の構成について説明する。
【００１１】
差動装置１００は、キャリア１と、デフケース２と、第１サイドプレート３と、第２サイドプレート４と、ボール５と、アクチュエータ３０と、を備える。
【００１２】
キャリア１は、車体に固定されている。デフケース２は、キャリア１の内部にベアリング９、１０を介して車軸まわりに回転自在に支持されている。デフケース２は、外周にフランジ部２Ａを有しており、フランジ部２Ａには図示しないリングギヤが固定されている。このリングギヤはプロペラシャフト等に接続されるドライブピニオンギヤと噛み合う。
【００１３】
デフケース２は、内部に車軸に対して直交する保持面２Ｂを有している。保持面２Ｂは複数の貫通孔２Ｃを有し、各貫通孔２Ｃにはボール５が少なくとも保持面２Ｂの半径回りに回転自在に保持されている。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、ボール５の配置の一例を示している。図２では４つのボール５が放射状に配置されている。
【００１４】
第１サイドプレート３は、筒部３Ｂと、筒部３Ｂの一方の端部に設けたフランジ部３Ａとを有する。そして第１サイドプレート３は、デフケース２にベアリング１１を介して後輪の車軸まわりに回転自在に、かつフランジ部３Ａがボール５に当接するよう支持されている。
【００１５】
筒部３Ｂの内部にはドライブシャフト３１が配置されている。筒部３Ｂの内周面とドライブシャフト３１の外周面にはそれぞれ軸方向に伸びる溝が設けられており、両者は互いに噛み合っている。つまり、第１サイドプレート３とドライブシャフト３１はいわゆるスプライン接合されている。
【００１６】
第２サイドプレート４は、筒部４Ｂと、筒部４Ｂの一方の端部に設けたフランジ部４Ａとを有する。また、第２サイドプレート４は、筒部４Ｂの他方の端部付近の外周部に、筒部４Ｂの回転方向に沿った環状のボス６を有する。
【００１７】
そして、第２サイドプレート４は、デフケース２にベアリング１２及びバネ７を介して後輪の車軸まわりに回転自在に、かつフランジ部４Ａがボール５に当接するように支持されている。ベアリング１２とデフケース２との間に配置したバネ７は、第２サイドプレート４に第１サイドプレート３方向の力を付勢する。
【００１８】
筒部４Ｂの内部にはドライブシャフト３２が配置されている。筒部４Ｂとドライブシャフト３２の間には、複数のボール８が軸方向に並ぶボール列が複数形成されている。図３は図１のIII−III線に沿った断面図である。
【００１９】
ボール８は、ドライブシャフト３２の外周面に設けた窪みとしての凹部４０と、筒部４Ｂの内周面に軸方向に延びるよう設けた凹状の溝４１とによって回転自在に保持される。なお、筒部４Ｂの内周面に溝４１を、ドライブシャフト３２の外周面に凹部４０を設けても構わない。これにより、第２サイドプレート４が回転すると、そのトルクはボール８を介してドライブシャフト３２に伝達され、ドライブシャフト３２も回転する。ボール列は、例えば図３に示すようにドライブシャフト３２の周方向に均等な間隔で５本設ける。
【００２０】
アクチュエータ３０はキャリア１に取り付けられており、アクチュエータ３０のロッド３０Ａはボス６に係合している。アクチュエータ３０のＯＮ、ＯＦＦは、コントローラ２０が車両の走行状態に応じて切り替える。コントローラ２０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、コントローラ２０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００２１】
アクチュエータ３０がＯＮの状態になると、ロッド３０Ａが第２サイドプレート４をバネ７の力に抗して移動させる。これにより、フランジ部４Ａがボール５から離れる。アクチュエータ３０がＯＦＦの状態では、バネ７の力によりフランジ部４Ａはボール５に押し付けられ、フランジ部３Ａとフランジ部４Ａでボール５を挟むことになる。
【００２２】
ここで、差動装置１００の動作について説明する。
【００２３】
まず、アクチュエータ３０がＯＦＦの場合について説明する。
【００２４】
駆動力がプロペラシャフト、ドライブピニオンギヤを介してフランジ面２Ａのリングギヤに伝達され、デフケース２が回転する。デフケース２が回転すると、ボール５を挟んでいる第１サイドプレート３と第２サイドプレート４は、ボール５との摩擦力によって回転する。車両直進時のように左右輪の回転差が無い場合には、ボール５は回転せず、第１サイドプレート３と第２サイドプレート４は同じ回転数で回転する。第１サイドプレート３の回転はスプライン接合されているドライブシャフト３１に、第２サイドプレート４の回転はボール８を介してドライブシャフト３２に、それぞれ伝達される。
【００２５】
旋回時のように左右輪に回転差が生じると、第１サイドプレート３と第２サイドプレート４の差回転に応じて、ボール５が保持面２Ｂの半径を軸として回転する。
【００２６】
上記のように、アクチュエータ３０がＯＦＦの場合には、後輪に駆動力が伝達されて四輪駆動状態となる。四輪駆動状態にするためにアクチュエータ３０を作動させる必要がないので、経年劣化等によりアクチュエータ３０の動作が不安定になっても、四輪駆動状態で走行することができる。すなわち、例えば砂漠やぬかるみ路等の悪路走行時にアクチュエータ３０の動作が不安定になっても、走行性能を確保することができる。
【００２７】
次に、アクチュエータ３０がＯＮの場合について説明する。
【００２８】
アクチュエータ３０がＯＮになると、上述したように第２サイドプレート４はバネ７の力に抗して移動し、フランジ部４Ａがボール５から離れる。この状態では、デフケース２が回転しても第２サイドプレート４は回転しない。
【００２９】
また、第１サイドプレート３はボール５と当接しているが、第２サイドプレート４に反対側から押圧されていないボール５は回転可能である。したがって、デフケース２が回転してもボール５がフランジ部３Ａを転がるだけで、第１サイドプレート３は回転しない。
【００３０】
したがって、左右の後輪へはトルクは伝達されず、二輪駆動状態となる。
【００３１】
コントローラ２０は、アクチュエータ３０のＯＮ、ＯＦＦの切り替えを車両走行状態に応じて行う。例えば、四輪すべてにトルクを伝達して走行性能を確保したい場合にはアクチュエータ３０をＯＦＦにし、燃料消費量を抑えたい場合にはアクチュエータ３０をＯＮにして駆動系のフリクションを低減する。なお、アクチュエータ３０をＯＮの状態に維持するための消費電力は車両全体の発電量からみれば無視し得る程度なので、アクチュエータ３０をＯＮにすることで燃料消費量が増加することはない。
【００３２】
ところで、車両走行中は第２サイドプレート４とドライブシャフト３２は、いずれか一方が他方に対してボール８を周方向に押し付ける状態となる。例えば、内燃機関や電動モータ等の駆動源で発生したトルクで走行している場合には、第２サイドプレート４がドライブシャフト３２に対してボール８を周方向に押し付ける。また、コースト走行時にはドライブシャフト３２が第２サイドプレート４に対してボール８を周方向に押し付ける。
【００３３】
このようにボール８が第２サイドプレート４またはドライブシャフト３２に押し付けられた状態でも、ボール８は回転自在に支持された球体なので、ドライブシャフト３２の軸方向に容易に回転することができる。つまり、第２サイドプレート４はドライブシャフト３２に対して容易に相対移動することが可能である。したがって、アクチュエータ３０は車両走行中であっても容易に第２サイドプレート４をバネ７の力に抗して移動させることができる。
【００３４】
比較のため、例えば第２サイドプレート４とドライブシャフト３２とがスプライン接合している場合を考える。例えば、駆動源のトルクで走行する場合は第２サイドプレート４がドライブシャフト３２に押し付けられ、コースト走行の場合はドライブシャフト３２が第２サイドプレート４に押し付けられ、押し付ける力が強くなるほど軸方向の摩擦力が増大する。そして、摩擦力の増大に伴って、第２サイドプレート４を軸方向に移動させるために必要な力も増大する。このため、車両走行中に第２サイドプレート４を軸方向に移動させることは困難である。
【００３５】
すなわち、第２サイドプレート４とドライブシャフト３２の間にボール８を介在させることで、車両走行中に第２サイドプレート４をドライブシャフト３２に対して進退動させることが可能となり、四輪駆動状態と二輪駆動状態を切り替えることが可能となった。
【００３６】
なお、差動装置１００の伝達可能トルクをより大きくするためには、ボール５と第１サイドプレート３及び第２サイドプレート４との接触点を増大させればよい。図４は差動装置１００の伝達可能トルクを増大させるための保持面２Ｂの一例を示す図である。接触点を増加させるためにはボール５の数を増加させればよい。そこで、例えば図４に示すように、ボール５を小径化し、これを保持面２Ｂ内に分散配置することにより、接触点を増加させる。
【００３７】
第１実施形態の効果をまとめると、次のようになる。
【００３８】
（１）第２サイドプレート４をボール５から離れる方向に移動させ得るアクチュエータ３０を有し、第２サイドプレート４とこれに連結されるドライブシャフト３２とは、凹部４０と溝４１の間にあるボール８を介して連結されている。これにより、走行中であっても、第２サイドプレート４をドライブシャフト３２に対して容易に移動させることができる。つまり、走行中にトルクの伝達と遮断を切り替えることができる。
【００３９】
なお、本効果については、図５に示すようにバネ７を設けずに、第２サイドプレート４のボール５への押し付けもアクチュエータ３０により行うようにしても得られる。
【００４０】
（２）第２サイドプレート４にボール５方向の弾性力を付勢するバネ７を備え、アクチュエータ３０は、バネ７の弾性力に抗して第２サイドプレート４をボール５から離れる方向へ移動させる。したがって、アクチュエータ３０をＯＦＦにすればバネ７によりトルク伝達状態となる。これにより、悪路走行時等にアクチュエータ３０の動作が不安定になっても、走行性能を確保することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様の構成であるが、デフケース２から第１サイドプレート３及び第２サイドプレート４へトルクを伝達する部分の構成が異なる。ここでは異なる部分について説明する。
【００４２】
図５は、デフケース２から第１サイドプレート３及び第２サイドプレート４へトルクを伝達する部分の構成を示す図である。
【００４３】
本実施形態では、ボール５に代えて円錐ローラ５０を用いる。円錐ローラ５０は中心軸が保持面２Ｂの半径方向と一致するように、かつ保持面２Ｂの半径まわりに回転自在に、保持面２Ｂに保持されている。
【００４４】
そして、第１サイドプレート３及び第２サイドプレート４の各フランジ部３Ａ、４Ａは、円錐ローラ５０の側面に対応したテーパ形状となっている。つまり、円錐ローラ５０の側面５０Ａと、第１サイドプレート３のテーパ面３Ｔ及び第２サイドプレート４のテーパ面４Ｔが接することで、円錐ローラ５０が第１サイドプレート３と第２サイドプレート４に両側から挟まれている。
【００４５】
図６は第１実施形態の図２に相当する図面、つまり図１のII−II線に沿った断面図である。図６に示すように、保持面２Ｂには４つの円錐ローラ５０が周方向に等間隔で、かつ小径側が保持面２Ｂの中心向きで配置されている。
【００４６】
上記のような構成でも、トルク伝達のメカニズムは第１実施形態と同様である。つまり、アクチュエータ３０がＯＦＦの場合には、デフケース２が回転すると、円錐ローラ５０を挟んでいる第１サイドプレート３と第２サイドプレート４は、円錐ローラ５０との摩擦力によって回転する。車両直進時のように左右輪の回転差が無い場合には、円錐ローラ５０は保持面２Ｂの半径回りには回転せず、第１サイドプレート３と第２サイドプレート４は同じ回転数で回転する。第１サイドプレート３の回転はスプライン接合されているドライブシャフト３１に、第２サイドプレート４の回転はボール８を介してドライブシャフト３２に、それぞれ伝達される。旋回時のように左右輪に回転差が生じると、第１サイドプレート３と第２サイドプレート４の差回転に応じて、円錐ローラ５０が保持面２Ｂの半径を軸として回転する。
【００４７】
ところで、上記の構成では、円錐ローラ５０の側面５０Ａと各テーパ面３Ｔ、４Ｔとは線接触となるので、ボール５を用いる場合のような点接触よりも大きなトルクを伝達することができる。なお、より大きなトルクを伝達可能にするためには、円錐ローラ５０を小型化して保持面２Ｂに配置する数を増やすことによって、接触する線を増やせばよい。
【００４８】
なお、円錐ローラ５０の側面５０Ａまたは各テーパ面３Ｔ、４Ｔの少なくとも一方に、いわゆるクラウニング処理を施すことによって、接触部の両端の接触圧が過剰に高くならないよう調整してもよい。
【００４９】
以上のように本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、さらに、円錐ローラ５０と第１サイドプレート３及び第２サイドプレート４とが線接触することになるので、伝達可能トルクをより大きくすることができるという効果が得られる。
（第３実施形態）
本実施形態は、基本的には第１実施形態と同様の構成であるが、図８に示すように、二輪駆動状態で第２サイドプレート４の動きを規制するロック機構６０を備える点が異なる。
【００５０】
ロック機構６０は、キャリア１に固定されており、かつ、伸長時に筒部４Ｂのボス６に係合するロッド６１を備える。ロッド６１の伸長、収縮はコントローラ２０により制御される。
【００５１】
アクチュエータ３０をＯＮにして第２サイドプレート４をボール５から離したら、コントローラ２０はロック機構６０を駆動してロッド６１をボス６に係合させる。ロッド６１がボス６に係合した状態では、アクチュエータ３０をＯＦＦにしても、第２サイドプレート４はバネ７の弾性力に抗してボール５から離れた状態に維持される。すなわち、アクチュエータ３０は四輪駆動状態から二輪駆動状態への切り替え時にだけ作動させればよい。
【００５２】
本実施形態によれば、二輪駆動状態にするためにアクチュエータ３０で消費する電力を第１実施形態と比較して低減することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５４】
１    キャリア
２    デフケース（ケース部材）
３    第１サイドプレート（挟持手段）
４    第２サイドプレート（挟持手段）
５    ボール（配分手段）
６    ボス
７    バネ（弾性部材）
８    ボール（スライド部材）
９    ベアリング
１０  ベアリング
１１  ベアリング
１２  ベアリング
２０  コントローラ
３０  アクチュエータ（変位手段）
３１  ドライブシャフト
３２  ドライブシャフト
４０  凹部（スライド部材）
４１  溝（スライド部材）
５０  円錐ローラ（配分手段）
６０  ロック機構
【図１】
2013024379.tif 000003
【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６】
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【図７】
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【図８】
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