(57)【要約】【課題】バネ部材の全圧縮を防止して、それによる不具合を防止しつつ、バネ部材を極力小径に構成することで、クラッチ板に対するデフケースの圧接面の幅を広く設定し、クラッチ板同士の局部的な面圧の上昇や、圧接面の内周縁でクラッチ板が傷付けられるという不具合を防止して、耐久性を向上可能な差動制限機構付き差動装置を提供する。【解決手段】デフケース１１におけるクラッチ手段３０との軸方向の対向面の外周側に、クラッチ手段３０に圧接可能な圧接面３６を設け、圧接面３６の内周縁に、バネ部材３５の全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差３７を段落ち状に設け、バネ部材３５を収容する環状のバネ収容部３８を、段差３７を挟んで圧接面３６の内周側においてデフケース１１に設け、バネ部材３５の内周縁を、クラッチ手段３０を構成する内爪ディスク３１の内周縁よりも半径方向内側に配置した。【選択図】図１
2016031084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの駆動力により回転するデフケースと、前記デフケースの回転を左右の車軸に配分する差動手段と、前記差動手段の差動を制限可能なクラッチ手段と、前記クラッチ手段を予圧する環状のバネ部材と、前記クラッチ手段を軸方向に押し操作する差動制限操作手段とを備えた差動制限機能付き差動装置であって、
前記デフケースにおけるクラッチ手段との軸方向の対向面の外周側に、前記クラッチ手段に圧接可能な圧接面を設け、
前記圧接面の内周縁に、前記バネ部材の全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差を段落ち状に設け、
前記バネ部材を収容する環状のバネ収容部を、前記段差を挟んで圧接面の内周側においてデフケースに設け、
前記バネ部材の内周縁を、前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板の内周縁よりも半径方向内側に配置した、
ことを特徴とする差動制限機構付き差動装置。
【請求項２】
前記バネ部材として皿バネ又はウェーブスプリングを設けた請求項１記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項３】
前記バネ部材の内周縁を、前記クラッチ板に内嵌されるサイドギヤの嵌合部の溝底面よりも小径に構成した請求項１又は２記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項４】
前記デフケースの圧接面の幅を、前記クラッチ板同士の摺接面の幅の８０〜５５％に設定した請求項１〜３のいずれか１項記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項５】
前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板のうちの、前記圧接面に圧接されるクラッチ板の板厚をそれ以外のクラッチ板の板厚よりも厚肉に構成した請求項１〜４のいずれか１項記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項６】
前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板のうちの、前記圧接面に圧接されるクラッチ板の板厚をそれ以外のクラッチ板の板厚の１２０〜１４０％に設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項７】
前記差動手段が、前記左右の車軸の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた１対のサイドギヤであって、前記デフケース内において同軸状に対面配置した１対のサイドギヤと、前記１対のサイドギヤ間においてサイドギヤの軸心と直交状に配置した、前記デフケースとともに回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に設けた、前記１対のサイドギヤに噛合する少なくとも１対のピニオンギヤとを備えた請求項１〜６のいずれか１項記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項８】
前記差動制限操作手段として、前記ピニオンとデフケースの相対回転力に応じて、前記バネ部材の付勢力に抗して、前記クラッチ手段をデフケースの圧接面に押し付けるプレッシャーリングを有する差動制限操作手段を設けた請求項７記載の差動制限機構付き差動装置。
【請求項９】
前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板が、前記デフケースの内周面とサイドギヤの外周面間においてサイドギヤの軸方向に交互に配置される１乃至複数枚の内爪ディスク及び外爪ディスクからなり、前記外爪ディスクをデフケースの圧接面に対面配置した請求項７又は８記載の差動制限機構付き差動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動制限機構付き差動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の差動装置として、一方の車輪のみが浮き上がって空転しようとしたときに、クラッチ手段を介して他方の車輪に対しても十分な回転力が伝達されるようになした差動制限機構を有する差動装置（リミテッドスリップデファレンシャル）が、例えば一方の車輪が氷や雪、ぬかるみに乗り上がって空転し、他方の車輪に対して十分に回転力が伝達されなくなって、発進不能となることを防止したり、旋回や急発進時等における車体の尻振り現象を防止したりするために広く採用されている。
【０００３】
この差動制限機構を有する差動装置では、差動手段の差動を制限可能なクラッチ手段と、前記クラッチ手段を予圧する皿バネと、前記クラッチ手段を軸方向に押し操作する差動制限操作手段とを備えている。
【０００４】
通常、前記皿バネは、クラッチ板に対面させてデフケースに形成した環状の収容溝内に配置され、差動制限時には略完全に平坦な形状になるまで全圧縮されて、クラッチ板に作用する押圧力を皿バネで受け止めるように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ところが、皿バネが全圧縮されると、皿バネが反対側へ反り返ったり、皿バネにへたりが発生したりして、安定したイニシャルトルクが得られないという問題がある。また、皿バネが全圧縮されると、皿バネのバネ力がクラッチ手段に作用しなくなるので、差動制限操作手段によりクラッチ手段を押し操作して差動を制限するに際して、皿バネが全圧縮されたときに、皿バネによるバネ力がクラッチ手段に作用しなくなって、クラッチ手段に滑りが発生し、運転者が違和感を感じるという問題もある。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するため、皿バネを収容する収容溝の深さを、皿バネの板厚よりも深くなるように設定し、皿バネの全圧縮を防止した差動制限機構付き差動装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０４８０７号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献２記載の差動装置では、差動制限操作手段によりクラッチ手段を軸方向に押し操作したときに、皿バネが全圧縮されることなく収容溝内に収容されるので、押し操作力は、皿バネのバネ力で多少は受け止められるものの、その大部分は収容溝よりも外周側のデフケースの圧接面で受け止められることになる。ところが、特許文献２記載の差動装置では、基本的には、クラッチ板に対面配置される収容溝を単に皿バネの板厚よりも深く設定しただけのものなので、収容溝の外周側の圧接面の幅が狭く、差動制限時におけるクラッチ板と圧接面間の面圧が高くなることから、クラッチ板同士の面圧が、圧接面に対応する位置で高く、それ以外では低くなって、バランス良く一様にならないことから、差動装置の耐久性が低下するとともに、圧接面の内周縁の角部がクラッチ板に強く接触して、クラッチ板が傷付くという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、バネ部材の全圧縮を防止して、それによる不具合を防止しつつ、バネ部材を極力小径に構成することで、クラッチ板に対するデフケースの圧接面の幅を広く設定し、クラッチ板同士の局部的な面圧の上昇や、圧接面の内周縁でクラッチ板が傷付けられるという不具合を防止して、耐久性を向上可能な差動制限機構付き差動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る差動制限機構付き差動装置は、エンジンからの駆動力により回転するデフケースと、前記デフケースの回転を左右の車軸に配分する差動手段と、前記差動手段の差動を制限可能なクラッチ手段と、前記クラッチ手段を予圧する環状のバネ部材と、前記クラッチ手段を軸方向に押し操作する差動制限操作手段とを備えた差動制限機能付き差動装置であって、前記デフケースにおけるクラッチ手段との軸方向の対向面の外周側に、前記クラッチ手段に圧接可能な圧接面を設け、前記圧接面の内周縁に、前記バネ部材の全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差を段落ち状に設け、前記バネ部材を収容する環状のバネ収容部を、前記段差を挟んで圧接面の内周側においてデフケースに設け、前記バネ部材の内周縁を、前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板の内周縁よりも半径方向内側に配置したものである。
【００１１】
この差動装置では、エンジンからの駆動力によりデフケースが回転すると、差動手段により、該デフケースの回転が左右の車軸に配分されることになる。そして、左右の車輪の回転抵抗が同じ場合には、左右の車輪が同じ速度で回転するように、デフケースの回転が左右の車軸に配分されるが、異なる場合には、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度がデフケースの回転速度よりも速くなり、回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度がデフケースの回転速度よりも遅くなって、左右の車軸とデフケース間にそれぞれ回転差が発生する差動状態となる。このとき、差動制限操作手段により、左右の車軸の回転差に応じてクラッチ手段が軸方向に押し操作され、回転差が小さいときには差動制限操作手段による押し操作力が弱く、隣接するクラッチ板にはバネ部材の予圧が作用するものの、殆ど自由に相対回転し得る状態となって、差動状態が維持されるが、回転差が大きくなると、それに応じて差動制限操作手段による押し操作力が強くなり、隣接するクラッチ板の接触圧が大きくなって、それに応じて回転抵抗の小さな車輪側の回転トルクの一部が、回転抵抗の大きな車輪側に分配されて、左右の車輪の差動が制限される差動制限状態となる。
【００１２】
また、この差動装置では、クラッチ手段に予圧を付与する環状のバネ部材が、その全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差を介して段落ち状に形成した環状のバネ収容部内に配置されているので、差動制限操作手段によりクラッチ手段を介してバネ部材が圧接面側へ押されても、バネ部材はバネ収容部内に全圧縮されることなく収容されることになる。このため、差動制限時にバネ部材が全圧縮されることによる不具合、即ちバネ部材としての皿バネが反対側に反り返ったり、バネ部材にへたりが発生し易くなったり、差動状態から差動制限状態への移行時に、バネ部材の付勢力が小さくなって、クラッチ手段に滑りが発生し、運転者が違和感を感じるという不具合を防止できる。また、差動制限時、差動制限操作手段の押し操作力の大部分は、デフケースの圧接面で受け止められることになるが、本発明に係る差動装置では、バネ部材の内周縁を、クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板の内周縁よりも半径方向内側に配置しているので、バネ部材を小径に構成して、デフケースの圧接面を幅広に構成でき、クラッチ板とデフケースの圧接面との接触面積を大きく設定できる。このため、差動制限時におけるクラッチ板同士の局部的な面圧上昇を防止できるとともに、クラッチ板と圧接面との面圧を低くして、圧接面の内周縁でクラッチ板が傷付けられるという不具合を防止でき、差動装置の耐久性を向上できる。
【００１３】
ここで、前記バネ部材として、皿バネ又はウェーブスプリングを設けることができる。バネ部材としては、環状のものであれば任意の構成のものを採用できるが、クラッチ板に対して十分な予圧を付与するため、皿バネ又はウェーブスプリングを採用することが好ましい。なお、ウェーブスプリングとしては、環状又はコイル状の周知の構成のものを採用できる。
【００１４】
前記バネ部材の内周縁を、前記クラッチ板に内嵌されるサイドギヤの嵌合部の溝底面よりも小径に構成することが好ましい。このように構成することで、バネ部材をより一層小径に構成して、デフケースの圧接面をより一層幅広に構成でき、クラッチ板とデフケースの圧接面との接触面積を極力大きく設定できる。
【００１５】
前記デフケースの圧接面の幅を、前記クラッチ板同士の摺接面の幅の８０〜５５％に設定することが好ましい実施の形態である。デフケースの圧接面の幅がクラッチ板同士の摺接面の幅の５５％未満の場合には、差動制限時におけるデフケースの圧接面に対するクラッチ板の面圧が高くなり、クラッチ板同士の局部的な面圧の上昇や、圧接面の内周縁でクラッチ板が傷付けられるという不具合が発生し、８０％を超えるとクラッチ板に対するバネ部材の押圧面積を十分に確保できないので、８０〜５５％に設定することが好ましい。
【００１６】
前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板のうちの、前記圧接面に圧接されるクラッチ板の板厚をそれ以外のクラッチ板の板厚よりも厚肉に構成することが好ましい。つまり、圧接面に圧接されるクラッチ板は、薄肉に構成すると、差動制限時に、該クラッチ板が圧接面の内周縁を中心として弾性変形しようとして、圧接面の内周縁との接触により該クラッチ板が傷付く可能性があるので、それ以外のクラッチ板の板厚よりも厚肉に構成することが好ましい。特に、前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板のうちの、前記圧接面に圧接されるクラッチ板の板厚をそれ以外のクラッチ板の板厚の１２０〜１４０％に設定することが好ましい。圧接面に圧接されるクラッチ板の板厚が、それ以外のクラッチ板の板厚の１２０％未満の場合には、圧接面の内周縁との接触によりクラッチ板が傷付く可能性があり、１４０％を超える場合には、差動装置が重たくなったり、大きくなったりするので、１２０〜１４０％に設定することが好ましい。
【００１７】
前記差動手段が、前記左右の車軸の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた１対のサイドギヤであって、前記デフケース内において同軸状に対面配置した１対のサイドギヤと、前記１対のサイドギヤ間においてサイドギヤの軸心と直交状に配置した、前記デフケースとともに回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に設けた、前記１対のサイドギヤに噛合する少なくとも１対のピニオンギヤとを備えたものであることが好ましい。ただし、差動手段としては、サイドギヤとピニオンシャフトとピニオンギヤとを備えたもの以外の構成の差動手段を採用することもできる。
【００１８】
前記差動制限操作手段として、前記ピニオンとデフケースの相対回転力に応じて、前記バネ部材の付勢力に抗して、前記クラッチ手段をデフケースの圧接面に押し付けるプレッシャーリングを有する差動制限操作手段を設けたものを採用できる。
【００１９】
前記クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板が、前記デフケースの内周面とサイドギヤの外周面間においてサイドギヤの軸方向に交互に配置される１乃至複数枚の内爪ディスク及び外爪ディスクからなり、前記外爪ディスクをデフケースの圧接面に対面配置することが好ましい実施の形態である。差動制限時に、内爪ディスクをデフケースの圧接面に圧接させるように構成することも可能であるが、外爪ディスクはデフケースと一体的に回転するので、外爪ディスクをデフケースの圧接面に圧接させるように構成することが、デフケースの圧接面の摩耗を防止して、差動装置の耐久性を向上する上で好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る差動制限機構付き差動装置によれば、基本的には差動制限機構を有する従来の差動装置と同様に、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、左右の車輪が同速で回転するが、左右の車輪の回転抵抗が異なる場合には、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度が回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度よりも速くなる差動状態となる。一方、左右の車輪の回転速度差が大きくなると、それに応じて、隣接するクラッチ板の接触圧が大きくなって、回転抵抗の小さな車輪側の回転トルクの一部が、回転抵抗の大きな車輪側に分配されて、左右の車輪の差動が制限される差動制限状態となる。
【００２１】
また、この差動装置では、クラッチ手段に予圧を付与する環状のバネ部材が、その全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差を介して段落ち状に形成した環状のバネ収容部内に配置されているので、差動制限操作手段によりクラッチ手段を介してバネ部材が圧接面側へ押されても、バネ部材はバネ収容部内に全圧縮されることなく収容されることになる。このため、差動制限時にバネ部材が全圧縮されることによる不具合、即ちバネ部材としての皿バネが反対側に反り返ったり、バネ部材にへたりが発生し易くなったり、差動状態から差動制限状態への移行時に、バネ部材の付勢力が小さくなって、クラッチ手段に滑りが発生し、運転者が違和感を感じるという不具合を防止できる。また、差動制限時、差動制限操作手段の押し操作力の大部分は、デフケースの圧接面で受け止められることになるが、本発明に係る差動装置では、バネ部材の内周縁を、クラッチ手段を構成する複数枚のクラッチ板の内周縁よりも半径方向内側に配置しているので、バネ部材を小径に構成して、デフケースの圧接面を幅広に構成でき、クラッチ板とデフケースの圧接面との接触面積を大きく設定できる。このため、差動制限時におけるクラッチ板同士の局部的な面圧上昇を防止できるとともに、クラッチ板と圧接面との面圧を低くして、圧接面の内周縁でクラッチ板が傷付けられるという不具合を防止でき、差動装置の耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】差動装置の横断面図（図２のI-I線断面図）
【図２】図１のII-II線断面図
【図３】差動装置のバネ部材付近の（ａ）は非差動制限時における縦断面図、（ｂ）は差動制限時における縦断面図
【図４】内爪ディスク及び外爪ディスクとサイドギヤとの嵌合状態を示す説明図
【図５】（ａ）（ｂ）は他の構成の差動装置のバネ部材付近の縦断面図
【図６】他の構成の差動装置の横断面図
【図７】（ａ）はウェーブスプリングの正面図、（ｂ）はウェーブスプリングの側面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、この差動制限機構付き差動装置１０は、ＦＲ車用の差動装置で、エンジンからの駆動力により回転するデフケース１１と、デフケース１１の回転を左右の車軸１に配分する差動手段２０と、差動手段２０の差動を制限可能なクラッチ手段３０と、クラッチ手段３０を予圧するバネ部材３５と、クラッチ手段３０を軸方向に押し操作して、左右の車軸１の差動を制限する差動制限操作手段４０とを備えている。
【００２４】
差動手段２０は、デフケース１１内において左右の車軸１の軸端に相対回転不能にそれぞれ設けた左右１対のサイドギヤ２１と、左右のサイドギヤ２１間においてサイドギヤ２１の軸心と直交状に配置した、デフケース１１とともに回転するピニオンシャフト２２と、左右のサイドギヤ２１のギヤ部２１ａに噛合する、ピニオンシャフト２２に回転自在に設けた少なくとも１対のピニオンギヤ２３とを備えている。ただし、差動手段２０としては、べベルギヤからなるサイドギヤ２１及びピニオンギヤ２３を用いた以外の構成、例えばプラネタリーギヤ式の差動手段、ウォームギヤを用いた差動手段など、任意の構成の差動手段を採用することができる。
【００２５】
クラッチ手段３０は、デフケース１１の内周面とサイドギヤ２１の外周面間においてサイドギヤ２１の軸方向に交互に配置した、サイドギヤ２１に軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に係合する１乃至複数枚の内爪ディスク３１と、デフケース１１に軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に係合する外爪ディスク３２とからなる、複数枚のクラッチ板を備えている。
【００２６】
差動制限操作手段４０は、左右のサイドギヤ２１の外周側をそれぞれ覆うようにして、デフケース１１内に車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に装着した左右１対のプレッシャーリング４１と、両プレッシャーリング４１間のクリアランス４２が広くなる方向へ両プレッシャーリング４１を操作可能な操作手段４３であって、左右のプレッシャーリング４１とその間に配置されるピニオンシャフト２２の軸端とに設けた操作手段４３とを備えている。
【００２７】
デフケース１１は、蓋部材１２とケース本体１３とに分割構成され、蓋部材１２はケース本体１３の一端部に形成したフランジ部１３ａに固定されている。蓋部材１２とは反対側においてフランジ部１３ａにはリングギヤ１４が固定され、このリングギヤ１４は、エンジンから延びる駆動軸２に設けたドライブピニオン３に噛合されている。また、デフケース１１には、蓋部材１２とケース本体１３の側壁部１３ｂとを貫通して左右の車軸１の軸端が同軸状に挿通され、デフケース１１は、ドライブピニオン３とリングギヤ１４とを介してエンジンからの駆動力により、車軸１を回転中心として回転するように構成されている。
【００２８】
ケース本体１３の内周面にはその全長にわたって車軸方向に延びる複数本の条溝からなるケース側嵌合部１５が周方向に間隔をあけて形成され、ケース本体１３内には左右１対のリング状のプレッシャーリング４１が部分球面状の内面側を対面させて設けられている。両プレッシャーリング４１の外周面にはケース本体１３のケース側嵌合部１５に凹凸嵌合する突条４１ａがそれぞれ形成され、両プレッシャーリング４１は、突条４１ａとケース側嵌合部１５との凹凸嵌合により、車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にケース本体１３内に設けられている。尚、デフケース１１のサイズや形状は適用する車両に応じて任意に設定可能である。また、ケース側嵌合部１５及び突条４１ａは、デフケース１１に対してプレッシャーリング４１を車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能に案内できる構成であれば、任意の断面形状に形成できるし、その個数も図に示す差動装置１０では８個設けたが任意に設定可能である。
【００２９】
両プレッシャーリング４１間に形成されるギヤ室１６内には略十文字状のピニオンシャフト２２が設けられ、ピニオンシャフト２２には車軸１と直交方向へ延びる４本の軸部２２ａが形成され、各軸部２２ａにはピニオンギヤ２３が回転自在に支持されている。ピニオンギヤ２３の個数は、任意に設定可能であるが少なくとも１対設けることになる。
【００３０】
図１、図２、図４に示すように、ピニオンシャフト２２の各軸端にはカム部４４が形成され、両プレッシャーリング４１の周壁の対面側部分には、各カム部４４に対応させてカム溝４５がそれぞれ形成され、ピニオンシャフト２２は、各軸部２２ａのカム部４４が両プレッシャーリング４１のカム溝４５間に挟持されることによりギヤ室１６内に支持されている。尚、カム部４４とカム溝４５とで操作手段４３が構成されるが、この操作手段４３については後で詳細に説明する。
【００３１】
図１に示すように、左右のプレッシャーリング４１の内側には左右１対のサイドギヤ２１がピニオンギヤ２３を挟んでその両側に設けられている。左右のサイドギヤ２１の一端部にはピニオンギヤ２３に噛合するギヤ部２１ａが形成され、サイドギヤ２１の外周部には軸方向の延びる突条からなるギヤ側嵌合部２４が周方向に間隔をあけて複数個突出状に形成されている。左側のサイドギヤ２１には左側の車軸１の軸端がスプライン嵌合等の嵌合構造により内嵌されて相対回転不能に連結され、また右側のサイドギヤ２１には右側の車軸１の軸端がスプライン嵌合等の嵌合構造により内嵌されて相対回転不能に連結されている。なお、突条からなるギヤ側嵌合部２４の断面形状や本数は任意に設定可能である。
【００３２】
両サイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４は両プレッシャーリング４１の左右両側へ突出され、両プレッシャーリング４１の車軸方向両側においてサイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４にはクラッチ手段３０がそれぞれ外装されている。左右のクラッチ手段３０は、クラッチ板としての内爪ディスク３１と外爪ディスク３２とを交互に配置したもので、外爪ディスク３２の外周部にはデフケース１１のケース側嵌合部１５に凹凸嵌合する外爪部３２ａが周方向に間隔をあけて形成され、外爪ディスク３２は外爪部３２ａとケース側嵌合部１５との凹凸嵌合により車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にデフケース１１に内嵌されている。内爪ディスク３１の内周部にはギヤ側嵌合部２４に凹凸嵌合する内爪部３１ａが形成され、内爪ディスク３１は、内爪部３１ａとギヤ側嵌合部２４との凹凸嵌合により、車軸方向に移動自在で且つ相対回転不能にサイドギヤ２１に外嵌され、プレッシャーリング４１の軸方向への移動により、両ディスク３１、３２が圧接されると、ディスク３１、３２間に生じる摩擦力に応じて、デフケース１１とサイドギヤ２１との相対回転が制限されるように構成されている。左右のクラッチ手段３０のディスク３１、３２の枚数は同じに設定することもできるし、異なる枚数に設定することもできる。ディスク３１、３２の枚数は任意に設定可能であるが、少なすぎると差動制限機能が十分に発揮できないので、デフケース１１のサイズの許すかぎり多数設けることが好ましい。また、左右のクラッチ手段３０のディスク３１、３２の外径は同じに設定することが好ましいが、異なる外径に設定することも可能である。更に、クラッチ手段３０は、左右両側に配置することが好ましいが、配設スペースを確保できない場合には、一方のクラッチ手段３０を省略することも可能である。
【００３３】
図１、図３（ａ）に示すように、デフケース１１の蓋部材１２及びケース本体１３の側壁部１３ｂにおける左右のクラッチ手段３０との軸方向の対向面の外周側部分にはクラッチ手段３０に圧接可能な圧接面３６が形成され、左右のクラッチ手段３０のうちの圧接面３６との対向面側には、デフケース１１とともに回転する外爪ディスク３２Ｓ（以下、圧接面３６に対面する外爪ディスクを外爪ディスク３２Ｓと称して、他の外爪ディスク３２と区別するものとする）が配置され、図３（ｂ）に示すように、差動制限時に外爪ディスク３２Ｓが圧接面３６に圧接されることで、圧接面３６の摩耗を防止して、差動装置１０の耐久性を向上できるように構成されている。
【００３４】
外爪ディスク３２Ｓの板厚は、他のディスク３１、３２の板厚よりも１２０〜１４０％厚肉に構成されている。外爪ディスク３２Ｓの板厚が、それ以外のディスク３１、３２の板厚の１２０％未満の場合には、差動制限時に、圧接面３６の内周縁との接触により外爪ディスク３２Ｓが傷付く可能性があり、１４０％を超える場合には、差動装置１０が重たくなったり、大きくなったりするので、１２０〜１４０％に設定することが好ましい。例えば、外爪ディスク３２Ｓの板厚を２．２ｍｍ、他のディスク３１、３２の板厚を１．７ｍｍに設定することになる。
【００３５】
圧接面３６の内周縁には断落ち状に段差３７が形成され、圧接面３６の内周側には段差３７を挟んで環状のバネ収容部３８が形成され、バネ収容部３８内には円錐台状の皿バネからなる環状のバネ部材３５が、内周側がバネ収容部３８の奥端面側に位置し、外周側が外爪ディスク３２Ｓ側に位置するように収容されている。
【００３６】
バネ収容部３８の外周側の段差３７の高さＨは、バネ部材３５の板厚よりも大きく設定されるとともに、バネ部材３５の自然状態の高さよりも小さく設定され、差動制限時以外においては、図３（ａ）に示すように、バネ部材３５の外周部がバネ収容部３８からプレッシャーリング４１側へ突出して、ディスク３１、３２をプレッシャーリング４１側へそれぞれ付勢し、ディスク３１、３２に予圧を付与することになり、また差動制限時においては、図３（ｂ）に示すように、クラッチ手段３０の外爪ディスク３２Ｓが圧接面３６に圧接されて、バネ部材３５が全圧縮されないようにその全体がバネ収容部３８内に収容されるとともに、ディスク３１、３２をプレッシャーリング４１側へそれぞれ付勢することになる。このため、差動制限時にバネ部材３５が全圧縮されることによる不具合、即ちバネ部材３５にへたりが発生し易くなったり、差動状態から差動制限状態への移行時に、バネ部材３５の付勢力が小さくなってクラッチ手段３０に滑りが発生し、運転者が違和感を感じたりするという不具合を防止できる。また、バネ部材３５として皿バネを用いた場合には、皿バネが反対側に反り返ったりすることも防止できる。なお、このバネ部材３５は、両ディスク３１、３２間の遊びを無くす目的で設けたものであり、バネ部材３５の付勢力は、両ディスク３１、３２間に摩擦力がほとんど作用しない程度の付勢力に設定されている。また、バネ部材３５としては、バネ収容部３８に収容可能な図７に示すような環状又はコイル状のウェーブスプリングを採用することもできるし、その他の環状のバネ部材を採用することも可能である。ウェーブスプリングを用いる場合には、その波の個数は任意に設定可能である。また、ウェーブスプリングの板厚は、段差３７の高さＨよりも小さく設定し、自然状態におけるウェーブスプリングの波高さは、段差３７の高さＨより大きく設定することになる。また、図３（ａ）の非差動制限時において、ウェーブスプリングがサイドギア２１と接触しないように、サイドギア２１の切欠部２１ｂの切り込み深さを深くするなどして、外爪ディスク３２Ｓの圧接面３６側の面が、サイドギア２１の切欠部２１ｂの半径方向に配置される面よりも、圧接面３６側に配置されるように構成することが好ましい。
【００３７】
圧接面３６の半径方向に対する幅Ｗ１は、両ディスク３１、３２の摺接面の半径方向に対する幅Ｗ２の８０〜５５％、より好ましくは、７０〜６０％に設定され、圧接面３６の内周縁は、両ディスク３１、３２の摺接面の外周縁から、摺接面の幅Ｗ２の８０〜５５％、より好ましくは、７０〜６０％だけ、半径方向の内側の位置に配置されている。デフケース１１の圧接面３６の幅Ｗ１は、両ディスク３１、３２の摺接面の幅Ｗ２の５５％未満の場合には、差動制限時におけるデフケース１１の圧接面３６に対する外爪ディスク３２Ｓの面圧が高くなり、両ディスク３１、３２の摺接面の局部的な面圧の上昇や、圧接面３６の内周縁で外爪ディスク３２Ｓが傷付けられるという不具合が発生し、８０％を超えると外爪ディスク３２Ｓに対するバネ部材３５の押圧面積を十分に確保できないので、８０〜５５％に設定することが好ましい。
【００３８】
バネ収容部３８の外周縁は圧接面３６の内周縁と略同じ位置に配置され、バネ収容部３８の内周縁は内爪ディスク３１の内周縁よりも半径方向内側、より好ましくはサイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４間の溝底面２４ａよりも半径方向内側に配置することになる。バネ部材３５の内周縁はバネ収容部３８の内周縁と略同じ位置に配置され、バネ部材３５の外周縁はバネ収容部３８の外周縁よりもやや小径に構成されて、外爪ディスク３２Ｓにおけるバネ収容部３８との対向面に圧接されている。このように、バネ収容部３８の内周縁を内爪ディスク３１の内周縁よりも半径方向内側、特にサイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４間の溝底面２４ａよりも半径方向内側に配置することで、バネ部材３５を極力小径に構成して、外爪ディスク３２Ｓと圧接面３６との接触面積を大きく設定できる。このため、差動制限時における両ディスク３１、３２の摺接面の局部的な面圧上昇を防止できるとともに、外爪ディスク３２Ｓと圧接面３６との面圧を低くして、圧接面３６の内周縁で外爪ディスク３２Ｓが傷付けられるという不具合を防止でき、差動装置１０の耐久性を向上できる。
【００３９】
サイドギヤ２１のうちのバネ収容部３８に臨む外周端の角部には角溝状の環状の切欠部２１ｂが形成されて、バネ部材３５とサイドギヤ２１との干渉を防止しつつ、バネ部材３５を極力小径に構成でき、しかもサイドギヤ２１とデフケース１１の車軸方向の接触面を同じ径に設定して、両者の接触面の直径が異なることによるサイドギヤ２１やデフケース１１の偏摩耗を防止できるように構成されている。なお、切欠部２１ｂは、角溝状に構成したがテーパ面状や湾曲面状の面取り面で構成してもよい。ただし、バネ部材３５がサイドギヤ２１に干渉しない場合には、切欠部２１ｂは省略することもできる。
【００４０】
なお、図５（ａ）に示すように、バネ収容部３８の底面３８ａを半径方向外方側へ行くにしたがってバネ収容部３８の深さが浅くなるようなテーパ面で構成し、テーパ面に対応する位置におけるデフケース１１の肉厚を極力厚肉に構成して、デフケース１１の強度をできるだけ高めるように構成することもできる。また、前記実施の形態ではデフケース１１にバネ収容部３８を直接的に形成したが、図５（ｂ）に示すように、デフケース１１内にリング状の圧接部材３９を相対回転不能に装着して、圧接部材３９の軸方向の端面に圧接面３６を形成するとともに、圧接部材３９の内周面により段差３７を形成して、圧接部材３９の内周側にバネ収容部３８を形成することもできる。
【００４１】
操作手段４３は、図４に示すように、ピニオンシャフト２２の４つの軸部２２ａの軸端に設けたカム部４４と、両プレッシャーリング４１の対面部にそれぞれ形成したカム溝４５とで構成されている。カム部４４は、軸部２２ａの中心を含む車軸直交面に対して鏡面対称に略ハ字状に形成した１対の操作面４６と、軸部２２ａの中心を挟んで操作面４６とは反対側に形成した略車軸方向に延びる当接面４７とを備えている。カム溝４５は、操作面４６に適合した形状の傾斜カム面４８と、当接面４７に適合した形状の係止面４９とで略直角三角形状に形成されている。
【００４２】
そして、図４（ａ）に示す状態から、ピニオンシャフト２２がプレッシャーリング４１に対して、図４（ａ）において矢印Ｐの方向へ微少相対回転すると、図４（ｂ）に示すように、両プレッシャーリング４１が操作面４６と傾斜カム面４８とを介して相互に離間する矢印Ｆの方向へ移動するが、図４（ａ）において矢印Ｐとは反対側へ微少相対回転しようとした場合には、当接面４７が係止面４９に係止されて、両プレッシャーリング４１とピニオンシャフト２２との相対回転が規制される。但し、操作手段４３としては、ピニオンシャフト２２とデフケース１１間の相対回転トルクにより、両プレッシャーリング４１を相互に離間する方向へ操作可能なものであれば任意の構成のものを採用できる。
【００４３】
次に、差動装置１０の作動について説明する。
エンジンからの駆動力によりデフケース１１が回転すると、差動手段２０により、該デフケース１１の回転が左右の車軸１に配分されることになる。そして、左右の車輪の回転抵抗が同じ場合には、左右の車輪が同じ速度で回転するように、デフケース１１の回転が左右の車軸１に配分されるが、異なる場合には、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度がデフケース１１の回転速度よりも速くなり、回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度がデフケース１１の回転速度よりも遅くなって、左右の車軸１とデフケース１１間にそれぞれ回転差が発生する差動状態となる。このとき、差動制限操作手段４０により、左右の車軸１の回転差に応じてクラッチ手段３０が軸方向に押し操作され、回転差が小さいときには差動制限操作手段４０による押し操作力が弱く、クラッチ手段３０のディスク３１、３２間にはバネ部材３５の予圧が作用するものの、殆ど自由に相対回転し得る状態となって、差動状態が維持されるが、回転差が大きくなると、それに応じて差動制限操作手段４０による押し操作力が強くなり、クラッチ手段３０のディスク３１、３２間の接触圧が大きくなって、それに応じて回転抵抗の小さな車輪側の回転トルクの一部が、回転抵抗の大きな車輪側に分配されて、左右の車輪の差動が制限される差動制限状態となる。
【００４４】
また、この差動装置１０では、クラッチ手段３０のディスク３１、３２間に予圧を付与する環状のバネ部材３５が、その全圧縮時における高さよりも大きな高さの段差３７を介して段落ち状に形成した環状のバネ収容部３８内に配置されているので、差動制限時に、差動制限操作手段４０によりクラッチ手段３０を介してバネ部材３５が押し操作されても、図３（ｂ）に示すように、バネ部材３５はバネ収容部３８内に全圧縮されることなく収容されることになる。このため、差動制限時にバネ部材３５が全圧縮されることによる不具合、即ちバネ部材３５が反対側に反り返ったり、バネ部材３５にへたりが発生し易くなったり、差動状態から差動制限状態への移行時に、バネ部材３５の付勢力が弱くなってクラッチ手段３０に滑りが発生し、運転者が違和感を感じるという不具合を防止できる。また、差動制限時、差動制限操作手段４０の押し操作力の大部分は、デフケース１１の圧接面３６で受け止められることになるが、本発明に係る差動装置１０では、バネ部材３５の内周縁を、クラッチ手段３０を構成する内爪クラッチ３１の内周縁よりも半径方向内側であって、サイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４間の溝底面２４ａよりも半径方向内側に配置しているので、バネ部材３５を極力小径に構成して、デフケース１１の圧接面３６を幅広に構成でき、外爪ディスク３２Ｓとデフケース１１の圧接面３６との接触面積を大きく設定できる。このため、差動制限時における両ディスク３１、３２の摺接面の局部的な面圧上昇を防止できるとともに、外爪ディスク３２Ｓと圧接面３６との面圧を低くして、圧接面３６の内周縁で外爪ディスク３２Ｓが傷付けられるという不具合を防止でき、差動装置１０の耐久性を向上できる。
【００４５】
次に、ＦＦ車用の差動装置に本発明を適用した場合の実施の形態について説明する。なお、前記差動装置１０と同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、相違部分についてのみ説明する。
【００４６】
図６に示す差動装置１０Ａは、ＦＦ車用の差動装置で、前記実施の形態の差動装置１０における右側のクラッチ手段３０と右側のプレッシャーリング４１と右側のバネ部材３５とを省略し、ケース本体１３に代えて、右部を縮径させたケース本体１３Ａを設け、操作手段４３に代えて、ピニオンシャフト２２Ａの軸部２２Ａの端部のカム部４４Ａと、それを保持する左側のプレッシャーリング４１のカム溝４５Ａ及びデフケース１１Ａのリング対向面５０とからなる操作手段４３Ａを設け、この操作手段４３Ａにより、差動時におけるピニオンシャフト２２Ａとデフケース１１Ａ間の相対回転トルクの増大に応じて、プレッシャーリング４１とデフケース１１Ａのリング対向面５０間のクリアランス４２Ａが増大する方向へ、プレッシャーリング４１を操作するように構成し、差動制限操作手段４０に代えて、左側のプレッシャーリング４１と操作手段４３Ａとからなる差動制限操作手段４０Ａを設けたものである。
【００４７】
前記実施の形態の差動装置１０における右側の圧接面３６と段差３７とバネ収容部３８とが省略され、差動装置１０Ａの左側には、前記実施の形態の差動装置１０と同様に、蓋部材１２におけるクラッチ手段３０との軸方向の対向面の外周側部分にはクラッチ手段３０の外爪ディスク３２Ｓに圧接可能な圧接面３６が形成され、圧接面３６の内周縁には断落ち状に段差３７が形成され、圧接面３６の内周側には段差３７を挟んで環状のバネ部材３５を収容する環状のバネ収容部３８が形成されている。
【００４８】
差動装置１０Ａのバネ部材３５は、前記実施の形態の蓋部材１２とクラッチ手段３０間に配置されるバネ部材３５と同様に、蓋部材１２に形成したバネ収容部３８に収容され、差動制限時以外には、バネ部材３５の外周側部分がプレッシャーリング４１側へ突出して、クラッチ手段３０に予圧を付与するように構成され、差動制限時には、操作手段４３Ａによりプレッシャーリング４１が蓋部材１２側へ押し操作されて、クラッチ手段３０を介してバネ部材３５がバネ収容部３８内に全圧縮されることなく収容されるとともに、クラッチ手段３０の外爪ディスク３２Ｓが圧接面３６に圧接されて、ディスク３１、３２間に生じる摩擦力に応じて、デフケース１１Ａとサイドギヤ２１との相対回転が制限されるように構成されている。
【００４９】
この差動装置１０Ａでは、エンジンからの回転力は駆動軸２Ａに設けたドライブピニオン３Ａを介してデフケース１１Ａに取り付けたリングギヤ１４Ａに伝達され、左右の車輪の回転抵抗が同じである場合には、サイドギヤ２１、ピニオンギヤ２３、ピニオンシャフト２２Ａ、クラッチ手段３０がデフケース１１Ａと一体的に回転して、左右の車輪が同速で回転する。
【００５０】
そして、左右の車輪の回転抵抗が同じ場合には、左右の車輪が同じ速度で回転するように、デフケース１１Ａの回転が左右の車軸１に配分されるが、異なる場合には、回転抵抗の少ない側の車輪の回転速度がデフケース１１Ａの回転速度よりも速くなり、回転抵抗の大きい側の車輪の回転速度がデフケース１１Ａの回転速度よりも遅くなって、左右の車軸１とデフケース１１間にそれぞれ回転差が発生する差動状態となる。このとき、差動制限操作手段４０Ａにより、左右の車軸１の回転差に応じてクラッチ手段３０が軸方向に押し操作され、回転差が小さいときには差動制限操作手段４０Ａによる押し操作力が弱く、クラッチ手段３０のディスク３１、３２間にはバネ部材３５の予圧が作用するものの、殆ど自由に相対回転し得る状態となって、差動状態が維持されるが、回転差が大きくなると、それに応じて差動制限操作手段４０Ａによる押し操作力が強くなり、クラッチ手段３０のディスク３１、３２間の接触圧が大きくなって、それに応じて回転抵抗の小さな車輪側の回転トルクの一部が、回転抵抗の大きな車輪側に分配されて、左右の車輪の差動が制限される差動制限状態となる。
【００５１】
また、この差動装置１０Ａにおいても、前記実施の形態の差動装置１０と同様に、差動制限時には、バネ部材３５がバネ収容部３８に全圧縮されることなく収容されるので、バネ部材３５が全圧縮されることによる不具合、即ちバネ部材３５としての皿バネが反対側に反り返ったり、バネ部材３５にへたりが発生し易くなったり、差動状態から差動制限状態への移行時に、バネ部材３５の付勢力が弱くなって、クラッチ手段３０に滑りが発生し、運転者が違和感を感じるという不具合を防止できる。また、バネ部材３５の内周縁を、クラッチ手段３０を構成する内爪ディスク３１の内周縁よりも半径方向内側であって、サイドギヤ２１のギヤ側嵌合部２４間の溝底面２４ａよりも半径方向内側に配置しているので、バネ部材３５を極力小径に構成して、デフケース１１の圧接面３６を幅広に構成でき、外爪ディスク３２Ｓとデフケース１１の圧接面３６との接触面積を大きく設定できる。このため、差動制限時における両ディスク３１、３２の摺接面の局部的な面圧上昇を防止できるとともに、外爪ディスク３２Ｓと圧接面３６との面圧を低くして、圧接面３６の内周縁で外爪ディスク３２Ｓが傷付けられるという不具合を防止でき、差動装置１０の耐久性を向上できる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
１      車軸                ２      駆動軸
３      ドライブピニオン
１０    差動装置            １１    デフケース
１２    蓋部材              １３    ケース本体
１３ａ  フランジ部          １３ｂ  側壁部
１４    リングギヤ          １５    ケース側嵌合部
１６    ギヤ室
２０    差動手段            ２１    サイドギヤ
２１ａ  ギヤ部              ２１ｂ  切欠部
２２    ピニオンシャフト    ２２ａ  軸部
２３    ピニオンギヤ        ２４    ギヤ側嵌合部
２４ａ  溝底面
３０    クラッチ手段        ３１    内爪ディスク
３１ａ  内爪部              ３２    外爪ディスク
３２Ｓ  外爪ディスク        ３２ａ  外爪部
３５    バネ部材            ３６    圧接面
３７    段差                ３８    バネ収容部
３８ａ  底面                ３９    圧接部材
４０    差動制限操作手段    ４１    プレッシャーリング
４１ａ  突条                ４２    クリアランス
４３    操作手段            ４４    カム部
４５    カム溝              ４６    操作面
４７    当接面              ４８    傾斜カム面
４９    係止面
２Ａ    駆動軸              ３Ａ    ドライブピニオン
１０Ａ  差動装置            １１Ａ    デフケース
１３Ａ  ケース本体          １４Ａ    リングギヤ
２２Ａ  ピニオンシャフト
４０Ａ  差動制限操作手段    ４２Ａ  クリアランス
４３Ａ  操作手段            ４４Ａ  カム部
４５Ａ  カム溝              ５０    リング対向面
【図１】
2016031084.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016031084.tif 000005
【図４】
2016031084.tif 000006
【図５】
2016031084.tif 000007
【図６】
2016031084.tif 000008
【図７】
2016031084.tif 000009