(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動力によって回転駆動されるデフケ−スと、デフケ−スの内部に配置されたピニオンシャフトに回転可能に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに左右から対向して噛合い互いに連結された一対の出力側サイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動ギヤ機構と、サイドギヤ側とデフケ−ス側とにそれぞれ形成された円錐面からなり、サイドギヤの噛み合い反力を受けて締結される差動制限用の円錐クラッチと、デフケ−スとサイドギヤとの間に配置され、サイドギヤを所定の押圧力で前記噛み合い反力と反対の方向に押圧し前記円錐クラッチの開放方向に押圧するばね部材とを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明であって、爪を有するワッシャをサイドギヤとばね部材との間に配置し、爪をデフケ−スに設けた溝に移動自在に係合したことを特徴とするデファレンシャル装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明であって、各サイドギヤの間に、各サイドギヤとピニオンギヤとのバックラッシを所定値に調整するスラストブロックを配置したことを特徴とするデファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両のデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭４７−１０４８４号公報に図５のようなデファレンシャル装置２０１が記載されている。
【０００３】
このデファレンシャル装置２０１は、デフケ−ス２０３に固定されたピニオンシャフト２０５と、ピニオンシャフト２０５上に回転自在に支承されたピニオンギヤ２０７と、ピニオンギヤ２０７と噛み合う出力側サイドギヤ２０９、２１１とからなるベベルギヤ式の差動ギヤ機構２１３を備えており、サイドギヤ２０９、２１１はそれぞれの車軸２１５、２１７にスプライン連結されている。
【０００４】
各車軸２１５、２１７にはクラッチ部材２１９、２１９がスプライン連結されており、各クラッチ部材２１９とデフケ−ス２０３との間には、それぞれコ−ンクラッチ２２１、２２１が形成されている。これらのコ−ンクラッチ２２１、２２１は各サイドギヤ２０９、２１１のピニオンギヤ２０７に対する噛み合い反力を受けて締結され、差動ギヤ機構２１３の差動を制限する。
【０００５】
又、コイルばね２２３はサイドギヤ２０９、２１１を押圧して各コ−ンクラッチ２２１にイニシャルトルクを与え、常時一定の差動制限力を得ている。
【０００６】
各サイドギヤ２０９、２１１の噛み合い反力は伝達トルクが大きくなる程強くなるから、各コ−ンクラッチ２２１による差動制限機能はトルク感応型であり、トルク感応型の差動制限機能が作動しない悪路などでの片輪空転時は、コイルばね２２３による一定の差動制限力によって走破性を向上させる。
【０００７】
デフケ−ス２０３には潤滑孔２２５、２２５が設けられており、これらの潤滑孔２２５から流入したオイルは、各クラッチ部材２１９に設けられたオイル溝２２７を通って各コ−ンクラッチ２２１の全摺動面を潤滑するようにされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、コ−ンクラッチは油膜切れや焼き付きなどが生じ易く、その上、デファレンシャル装置２０１では、コイルばね２２３のイニシャルトルクが掛かっているから、それだけ各コ−ンクラッチ２２１の油膜切れや焼き付きなどが生じ易い。
【０００９】
又、コ−ンクラッチは差動制限力の立ち上がりが速いから、デファレンシャル装置２０１は、コ−ンクラッチ２２１の締結前後で車両の操縦性や安定性が大きく変化し、車体の挙動が不安定になり易い。
【００１０】
又、油膜を保持するために各コ−ンクラッチ２２１には適度な隙間が必要であるが、コ−ンクラッチ２２１が各サイドギヤ２０９、２１１側とデフケ−ス２０３側との間に設けられたデファレンシャル装置２０１のような構成では、この隙間によってピニオンギヤ２０７と各サイドギヤ２０９、２１１とのバックラッシが過大になり易く、バックラッシが過大になると各ギヤの噛み合いに悪影響が生じ、耐久性が低下する。
【００１１】
そこで、この発明は、差動制限用円錐クラッチの油膜切れや焼き付きなどが防止され、差動制限力の立ち上がりが滑らかであり、サイドギヤとピニオンギヤとの間に適度なバックラッシが保たれるデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力によって回転駆動されるデフケ−スと、デフケ−スの内部に配置されたピニオンシャフトに回転可能に支承されたピニオンギヤと、このピニオンギヤに左右から対向して噛合い互いに連結された一対の出力側サイドギヤとを有するベベルギヤ式の差動ギヤ機構と、サイドギヤ側とデフケ−ス側とにそれぞれ形成された円錐面からなり、サイドギヤの噛み合い反力を受けて締結される差動制限用の円錐クラッチと、デフケ−スとサイドギヤとの間に配置され、サイドギヤを所定の押圧力で前記噛み合い反力と反対の方向に押圧し前記円錐クラッチの開放方向に押圧するばね部材とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
デフケ−スを回転させるエンジンの駆動力はピニオンギヤを介して両サイドギヤに分配され、それぞれの車輪側に伝達される。又、ピニオンギヤとの噛み合いによって生じるサイドギヤの噛み合い反力を受けて円錐クラッチが締結され、その摩擦抵抗によって差動ギヤ機構の差動が制限力される。
【００１４】
又、請求項１のデファレンシャル装置では、デフケ−スとサイドギヤとの間にばね部材を配置し、サイドギヤを噛み合い反力と反対方向に押圧するように構成したから、円錐クラッチの負荷がそれだけ軽減され、油膜切れや焼き付きなどが防止される。
【００１５】
これに加えて、噛み合い反力が小さいときは、ばね部材の押圧力によって円錐クラッチ部に隙間が生じオイルが入り易くなるから、各円錐面の潤滑性が向上し、油膜切れや焼き付きなどの防止効果が更に向上する。
【００１６】
又、円錐クラッチは、サイドギヤの噛み合い反力がばね部材の押圧力より大きくなると締結されるから、差動制限力の立ち上がりが緩やかになり、円錐クラッチが締結される前後の車両の操縦性や安定性の変化が大きく軽減されて、車体の挙動が安定する。
【００１７】
又、ばね部材によって各サイドギヤがピニオンギヤの方向に押圧されるから、バックラッシが過大になることが防止され、各ギヤの噛み合いが良好な状態に保たれてデファレンシャル装置の耐久性が向上する。
【００１８】
又、上記のように、円錐クラッチの負荷が軽減されるから、例えば、従来例のようなオイル溝２２７を円錐面に設ける必要がなくなり、それだけ低コストに構成できる。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のデファレンシャル装置であって、爪を有するワッシャをサイドギヤとばね部材との間に配置し、爪をデフケ−スに設けた溝に移動自在に係合したことを特徴とし、請求項１と同等の効果を得る。
【００２４】
これに加えて、ワッシャをサイドギヤとばね部材との間に配置すると共に、ワッシャの爪をデフケ−スの溝に係合してワッシャを移動自在にしたことにより、摺動はワッシャの全面とサイドギヤとの間で生じる。
【００２５】
従って、ワッシャを用いない場合に、サイドギヤ及びデフケ−スとばね部材との間に生じる部分的な当たりと摺動が防止されるから、これら各部材の偏摩耗が防止され、耐久性が大きく向上する。
【００２６】
又、ワッシャは全面でサイドギヤと摺動するから、ワッシャの摩耗も最小限ですみ、耐久性の点で有利である。
【００２７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のデファレンシャル装置であって、各サイドギヤの間に、各サイドギヤとピニオンギヤとのバックラッシを所定値に調整するスラストブロックを配置したことを特徴とし、請求項１又は請求項２と同等の効果を得る。
【００２８】
これに加えて、各サイドギヤの間にスラストブロックを配置したから、各ギヤのバックラッシをばね部材の撓み量に合わせて最適値に調整することが可能になり、各ギヤの噛み合いが良好に保たれ、デファレンシャル装置の耐久性が更に向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４によって本発明の一実施形態を説明する。図１はこの実施形態のデファレンシャル装置１を示しており、左右の方向は図１での左右の方向である。又、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３０】
図１のように、デファレンシャル装置１のデフケ−ス３はケ−シング本体５とカバ−７とをボルト９で固定して構成されている。
【００３１】
デフケ−ス３はデフキャリヤの内部に配置されており、左右のボス部１１、１３はぞれぞれベアリングを介してデフキャリヤに支承されている。このデフキャリヤにはオイル溜りが形成されており、ボス部１１、１３の内周にはデフケ−ス３の回転に伴ってオイルを内部に導く螺旋状のオイル溝１５、１７が設けられている。
【００３２】
デフケ−ス３にはリングギヤがボルトで固定されており、このリングギヤは駆動力伝達系の駆動ギヤと噛み合っている。こうして、デフケ−ス３はエンジンの駆動力によりこの駆動力伝達系を介して回転駆動される。
【００３３】
デフケ−ス３の内部にはピニオンシャフト１９が配置されており、ピニオンシャフト１９は両端部をデフケ−ス３の貫通孔２１、２１に嵌合し、スプリングピン２３で廻り止めされている。ピニオンシャフト１９上にはピニオンギヤ２５、２５が回転自在に支承されている。ピニオンギヤ２５には左右から出力側のサイドギヤ２７、２９が噛み合っており、各サイドギヤ２７、２９はそれぞれの車軸にスプライン連結されている。
【００３４】
ピニオンギヤ２５とデフケ−ス３との間には、ピニオンギヤ２５の遠心力及び噛み合い反力を受ける球面ワッシャ３１が配置されている。又、各サイドギヤ２７、２９はピニオンギヤ２５との噛み合いによって径方向外側から支持されている。
【００３５】
こうして、ベベルギヤ式の差動ギヤ機構３３が構成されている。
【００３６】
デフケ−ス３を回転させるエンジンの駆動力は、ピニオンシャフト１９からピニオンギヤ２５を介してサイドギヤ２７、２９に分配され、各車軸を介して左右の車輪に伝達される。又、例えば悪路走行中に、各車輪間に駆動抵抗差が生じると、各ピニオンギヤ２５の自転によってエンジンの駆動力は左右各側に差動分配される。
【００３７】
各サイドギヤ２７、２９とデフケ−ス３との間にはそれぞれ円錐クラッチ３５、３７が形成されている。サイドギヤ２７側の円錐クラッチ３５はカバ−７とサイドギヤ２７にそれぞれ形成された円錐面３９、４１から構成され、サイドギヤ２９側の円錐クラッチ３７はケ−シング本体５とサイドギヤ２９にそれぞれ形成された円錐面４３、４５から構成されている。
【００３８】
デファレンシャル装置１にトルクが掛かると、ピニオンギヤ２５との噛み合いによって各サイドギヤ２７、２９に生じる噛み合い反力を受けて円錐クラッチ３５、３７が締結され、これらの摩擦抵抗によって差動ギヤ機構３３の差動が制限される。
【００３９】
又、ベベルギヤ式差動ギヤ機構３３では、デフケ−ス３がいずれの方向に回転しても各サイドギヤ２７、２９に同じ噛み合い反力が発生し、同じ差動制限機能が得られる。
【００４０】
各サイドギヤ２７、２９とデフケ−ス３との間には、内側から廻り止めのワッシャ４７と皿ばね４９（ばね部材）とがそれぞれ配置されている。
【００４１】
図２のように、各ワッシャ４７の内周には２箇の爪５１が設けられており、図３のように、これらの爪５１をケ−シング本体５に設けられた軸方向溝５３に係合することにより、各ワッシャ４７はデフケ−ス３と一体に回転しながら軸方向移動可能である。
【００４２】
皿ばね４９はワッシャ４７を介して各サイドギヤ２７、２９を、矢印５５のように、それぞれの噛み合い反力と反対の方向に押圧する。
【００４３】
又、カバ−７には円錐クラッチ３５及びワッシャ４７と皿ばね４９にオイルを供給する開口５７が形成されており、ケ−シング本体５にも円錐クラッチ３７及びワッシャ４７と皿ばね４９にオイルを供給する開口が形成されている。
【００４４】
図４はデファレンシャル装置１と他のデファレンシャル装置のトルク配分特性を比較するグラフである。
【００４５】
図４において、縦軸Ｘ−Ｘは一方の（左の）車軸に配分されるトルクを示し、横軸Ｙ−Ｙは他方の（右の）車軸に配分されるトルクを示す。実線のグラフ５９はデファレンシャル装置１のトルク配分特性であり、２点鎖線で描かれ勾配が４５°のグラフ６１は、差動制限力を持たないデファレンシャル装置のトルク配分特性である。又、１点差線６３の右上方は車両の前進走行（ドライブ）時の領域であり、左下方は後進走行時、又は、前進走行中にエンジンブレ−キを作動させた（コ−スト）時の領域である。
【００４６】
グラフ６１に示すように、差動制限力を持たないデファレンシャル装置では、車輪が空転しない限り両方の車軸に均等なトルクが配分される。
【００４７】
デファレンシャル装置１では、上記のように、皿ばね４９の押圧力が各サイドギヤ２７、２９の噛み合い反力と反対の方向に働くから、デファレンシャル装置１の伝達トルクが大きくなって噛み合い反力が押圧力を超えるまでは、各円錐クラッチ３５、３７が締結されず、差動制限力が生じない。
【００４８】
従って、矢印６５のように、この範囲ではデファレンシャル装置１のグラフ５９はグラフ６１と重なる。
【００４９】
次に、デファレンシャル装置１の伝達トルクが更に大きくなり噛み合い反力が皿ばね４９の押圧力を超えると、各円錐クラッチ３５、３７が締結されて差動制限力が発生する。
【００５０】
この範囲では、デファレンシャル装置１のグラフ５９は、一方の車軸側では、例えば、円錐クラッチ３５の差動制限力によって矢印６７のようになり、他方の車軸側では、円錐クラッチ３７の差動制限力によって矢印６９のようになる。
【００５１】
こうして、矢印６７、６９で示す範囲の差動制限力により、悪路などで片輪が空転しても、グリップ側の車輪にトルクが送られて悪路脱出性が向上する。
【００５２】
更に、ベベルギヤ式差動ギヤ機構３３では、上記のように、デフケ−ス３がいずれの方向に回転しても同じ差動制限機能が得られるから、１点差線６３の左下方のように、車両の後進走行時や前進走行中のエンジンブレ−キ作動時（コ−スト時）も前進走行時と同じ差動制限機能が得られる。
【００５３】
こうしてデファレンシャル装置１が構成されている。
【００５４】
デファレンシャル装置１では、上記のように、皿ばね４９によってサイドギヤ２７、２９が円錐クラッチ３５、３７の開放方向に押圧されるから、各円錐クラッチ３５、３７負荷がそれだけ軽減され、油膜切れや焼き付きなどが防止される。
【００５５】
これに加えて、噛み合い反力が小さいときは、皿ばね４９の押圧力によって各円錐クラッチ３５、３７に隙間が生じオイルが入り易くなるから、各円錐面３９、４１，４３、４５の潤滑性が向上し、油膜切れや焼き付きなどの防止効果が更に向上する。
【００５６】
又、各円錐クラッチ３５、３７は、各サイドギヤ２７、２９の噛み合い反力が皿ばね４９の押圧力より大きくなったときに締結されるから、差動制限力の立ち上がりが緩やかであり、各円錐クラッチ３５、３７が締結される前後の車両の操縦性や安定性の変化が大きく軽減されて、車体の挙動が安定する。図４に示すように、グラフ中の矢印６５に示すようにコースト側で差動制限力が働かないトルク配分特性が得られるのでＡＢＳとの干渉が防止できる。
【００５７】
又、皿ばね４９によって各サイドギヤ２７、２９がピニオンギヤ２５の方向に押圧され、これらのバックラッシが過大になることが防止されるから、デファレンシャル装置１はギヤの噛み合いが常に良好な状態に保たれて、耐久性が向上する。
【００５８】
又、上記のように、各円錐クラッチ３５、３７の負荷が軽減されるから、例えば、従来例のようなオイル溝２２７を設ける必要がなく、それだけ低コストに構成できる。
【００５９】
又、ばね部材に皿ばね４９を用いたことによって、狭いスペ−スにばね部材を配置することが可能になり、デファレンシャル装置１の大型化が避けられると共に、僅かなストロ−クで充分な押圧力が得られるから、各ギヤのバックラッシ変化が最小限に保たれ、噛み合いが更に安定する。
【００６０】
又、廻り止めのワッシャ４７を各サイドギヤ２７、２９と皿ばね４９との間に配置したから、ワッシャ４７を用いない場合に、各サイドギヤ２７、２９及びデフケ−ス３と皿ばね４９との間に生じる部分的な当たりと摺動が防止され、これら各部材の偏摩耗が防止されて耐久性が大きく向上する。
【００６１】
又、ワッシャ４７は全面で各サイドギヤ２７、２９と摺動するから、ワッシャ４７も摩耗が少なくてすみ、耐久性の点で有利である。
【００６２】
又、請求項３の構成は、図１に破線で描いたように、各サイドギヤ２７、２９の間にスラストブロック７１を配置したものであり、このように構成すれば、各ギヤのバックラッシを皿ばね４９の撓み量に合わせて最適値に調整することが可能になるから、各ギヤの噛み合い状態とデファレンシャル装置１の耐久性とが更に向上する。
【００６３】
なお、この発明において、ばね部材の押圧力を適度に強くすれば、その押圧力によってばね部材とサイドギヤ及びデフケ−スとの間で生じる摩擦抵抗により一定の差動制限力が得られ、円錐クラッチが作動しない範囲でも、悪路脱出性や走破性が向上する。
【００６４】
又、この場合のばね部材の押圧力は、従来例と異なって、円錐クラッチの開放方向に働くから、油膜切れや焼き付きなどを促進することがない。
【００６５】
又、ばね部材は、皿ばねの他に、ウェ−ブスプリングやばね力を持ったウェ−ブワッシャなどでもよい。
【００６６】
又、上記の実施形態はサイドギヤ２７、２９に円錐面４１、４５を形成した例であるが、例えば、サイドギヤや車軸にクラッチ部材を連結し、このクラッチ部材に円錐面を形成してもよい。
【００６８】
又、この発明のデファレンシャル装置は、フロントデフ（前輪の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）と、リヤデフ（後輪の車軸上に配置されたデファレンシャル装置）と、センタ−デフ（エンジンの駆動力を前輪と後輪とに分配するデファレンシャル装置）のいずれにも用いることができる。
【００６９】
【発明の効果】
上記のように、請求項１のデファレンシャル装置は、円錐クラッチの開放方向にサイドギヤを押圧するばね部材を配置したことによって、円錐クラッチの負荷が軽減されると共に、噛み合い反力が小さいときは、ばね部材によって円錐クラッチ部に隙間が生じてオイルが入り易くなり、各円錐面の潤滑性が向上するから、油膜切れや焼き付きなどが効果的に防止される。
【００７０】
又、ばね部材の押圧力によって円錐クラッチの差動制限力の立ち上がりが緩やかになり、操縦性や安定性の変化が大きく軽減され、車体の挙動が安定する。
【００７１】
又、ばね部材の押圧力によってバックラッシが過大になることが防止されるから、各ギヤの噛み合いが良好な状態に保たれて、デファレンシャル装置の耐久性が向上する。
【００７２】
又、円錐クラッチの負荷が軽減されるから、円錐面にオイル溝を設ける必要がなく、それだけ低コストにできる。
【００７５】
請求項２記載のデファレンシャル装置は、請求項１と同等の効果を得ると共に、ワッシャをサイドギヤとばね部材との間に配置したことにより、これら各部材の偏摩耗が防止され、耐久性が大きく向上する。
【００７６】
請求項３記載のデファレンシャル装置は、請求項１又は請求項２と同等の効果を得ると共に、各サイドギヤの間に配置したスラストブロックによって、各ギヤのバックラッシをばね部材の撓み量に合わせて最適値に調整することが可能であり、各ギヤの噛み合いが良好に保たれ、デファレンシャル装置の耐久性が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態に用いられるワッシャの正面図である。
【図３】デフケ−ス側の溝に爪を係合する図２のワッシャを示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態と従来のデファレンシャル装置のトルク配分特性を比較する図である。
【図５】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  デファレンシャル装置
３  デフケ−ス
２５  ピニオンギヤ
２７、２９  出力側サイドギヤ
３３  ベベルギヤ式の差動ギヤ機構
３５、３７  円錐クラッチ
３９、４１、４３、４５  円錐面
４７  ワッシャ
４９  皿ばね（ばね部材）
５１  ワッシャの爪
５３  ワッシャの爪が係合するデフケ−スの溝
７１  スラストブロック
【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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