(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に使用するための差動装置であって、
該差動装置に回転トルクを与えるためのスパーギヤ（１０）が固着されたスリーブ（１２）で形成される駆動部材と、
前記駆動部材内部を回転軸線（２８）に沿って貫通すると共に回転可能に支持されかつ先端部分に一方のベベルサイドギヤ（３０）をスプライン結合した第１の出力軸（４２）である第１出力部材と、
前記回転軸線上で前記一方のベベルサイドギヤに対向配置された他方のベベルサイドギヤ（３２）を先端部分にスプライン結合した第２の出力軸（４６）である第２出力部材と、
前記駆動部材（１２）から前記第１および第２出力部材（４２，４６）へ回転トルクを伝達するための差動キャリヤ（１８）である入力部材と、
前記第１出力部材（４２）および第２出力部材（４６）に相対的な差動回転を与えるために、前記入力部材（１８）と該入力部材内に配置された前記第１および第２出力部材との間で作動する前記一方及び他方のベベルサイドギヤ（３０，３２）、これらサイドギヤの相対回転を可能にするために噛み合う前記回転軸線（２８）に対して垂直に伸びて前記入力部材（１８）に固定された軸（３８）及び該軸に回転可能に支持された２つのベベル作動ギヤ（３４，３６）から構成される差動歯車手段と、
前記駆動部材（１２）と前記入力部材（１８）との間の駆動接続を確立するための前記入力部材（１８）内に設けられた第１クラッチ（６０）と、
前記第１出力部材（４２）と前記第２出力部材（４６）との相対回転を阻止するための前記入力部材（１８）内に設けられた第２クラッチ（５４）と、
前記第１クラッチ（６０）と第２クラッチ（５４）とを軸方向押圧力によって順次作動させるためのアクチュエータ部材（７５）と、
前記駆動部材（１２）と前記入力部材（１８）とを相対回転不能に接続する際に、前記第１クラッチ（６０）の最も外方の端部に隣接しかつ該第１クラッチを前記軸方向押圧力に反発する方向に前記駆動部材上において予め付勢している第２のばね（７４）と、
前記第1クラッチ（６０）に更に軸方向押圧力を作用し前記第２クラッチ（５４）を押圧して前記入力部材（１８）と共に前記第1の出力部材（４２）と前記第2の出力部材（４６）との相対回転を阻止する際に、前記第1のクラッチ（６０）と前記第2のクラッチ（５４）との間に配設されかつ前記駆動部材上で前記軸方向押圧力に対して同じく反発する方向に予め付勢している第１のばね（６８）とを有し、
更に、前記第１のばね（６８）が、前記第２のばね（７４）より高い剛性を有していることを特徴とする差動装置。
【請求項２】
前記第１のクラッチ（６０）が、多重プレートクラッチパックであることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【請求項３】
前記第２のクラッチ（５４）が、多重プレートクラッチパックであることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ部材（７５）が、アクチュエータ電動機（８６）により作動されることを特徴とする請求項１〜３の内の何れか１項に記載の差動装置。
【請求項５】
前記第２クラッチ（５４）が、前記第１のばね（６８）によってかつ前記入力部材（１８）に抗して前記第１のクラッチ（６０）に作用する前記アクチュエータ部材（７５）の軸方向押圧力によって作動されることを特徴とする請求項１〜４の内の何れか１項に記載の差動装置。
【請求項６】
前記第１のばね（６８）が、前記第２のクラッチ（５４）をその初期位置に戻すことを特徴とする請求項１〜５の内の何れか１項に記載の差動装置。
【請求項７】
前記第２のばね（７４）が、前記第１のクラッチ（６０）をその初期位置に戻すことを特徴とする請求項１〜６の内の何れか１項に記載の差動装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ部材（７５）が、ボール傾斜溝アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜７の内の何れか１項に記載の差動装置。
【請求項９】
前記駆動部材（１２）に取付けられたスパーギヤ（１０）が、電動機により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の差動装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の内の何れか１項に記載の差動装置を含んでいることを特徴とする自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に使用のための差動歯車装置に関する。とくに本発明は、差動歯車の２つの態様、すなわち、装置への入力トルクの制御および装置からの出力トルクの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に差動装置と呼ばれる差動歯車装置は、自動車の駆動ラインに使用される良く知られた装置である。差動歯車は２つの出力要素を一定の条件下で異なる速度で回転させながら１つの入力要素から２つの出力要素へトルクを分配するように設計される。出力要素は各々反対側に配置された左右２つの車輪に接続され、自動車がコーナーを曲がるとき、または差動装置が多重車輪駆動系の中軸差動装置であるとき、２本の車軸の車輪は相互に異なる速度で回転するように要求され、その場合に左右の２本の軸上の車輪は、例えば、コーナーを曲がるとき、同様に互いに異なる速度で回転するように要求される。
【０００３】
２輪駆動車両において、車両がより大きな牽引力（トラクション）を必要とする場合には、４輪駆動系に切り換える手段を備えていることが望ましい。このよな４輪駆動系を達成するために、電気駆動モータを車両の第２軸に補助駆動装置として設けることが知られている。その場合、第２軸に補助駆動装置を係合するための切り換え手段として制御可能なクラッチが必要となる。
【０００４】
また、その場合、差動作用を阻止するための手段を備えた差動装置を設けることも知られている。差動作用は完全に錠止（ロック）されることで、その２つの出力軸間に相対回転が生じないようにロックするための装置である。差動出力の一方によって駆動される１または複数の車輪が滑り易い、即ち、良好なトラクション性能を有する走行路面にありかつ出力の他方によって駆動される１または複数の車輪が滑り難い走行表面上にあるような不均一なトラクション性能を有する路面を自動車が走行する場合に生ずる問題を克服するように実施される。これらの条件下において、差動作用を阻止またはロックするような手段を持たない差動装置では、滑っている車輪から伝達される制限された僅かなトルクのみを両方の車輪に伝達することとなり、従って、車両は停止する可能性が生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第２軸への補助駆動装置および差動阻止手段の両方を組み込んでいる現存の装置に関して、これら２つの装置を係合する方法は２つの別個のクラッチによって達成される。この方法は据え付けに要する費用が非常に高価でありかつまた装置の係合時間に関して、ドライバがもはや自動車の制御が不能な緊急事態に反応するのに十分な早さが得られない。
【０００６】
それゆえ、広い意味で、本発明の目的は、トラクション性能が不安定な路面を走行する際の上述した問題に対処するために、補助駆動装置に設けられた差動装置の差動作用を阻止しながら、２輪駆動車両を素早く４輪駆動車両に切り換えるような補助駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、自動車に使用するための差動装置であって、該差動装置に回転トルクを与えるためのスパーギヤが固着されたスリーブで形成される駆動部材と、前記駆動部材内部を回転軸線に沿って貫通すると共に回転可能に支持されかつ先端部分に一方のベベルサイドギヤをスプライン結合した第１の出力軸である第１出力部材と、前記回転軸線上で前記一方のベベルサイドギヤに対向配置された他方のベベルサイドギヤを先端部分にスプライン結合した第２の出力軸である第２出力部材と、前記駆動部材から前記第１および第２出力部材へ回転トルクを伝達するための差動キャリヤである入力部材と、前記第１出力部材および第２出力部材に相対的な差動回転を与えるために、前記入力部材と該入力部材内に配置された前記第１および第２出力部材との間で作動する前記一方及び他方のベベルサイドギヤと、これらサイドギヤの相対回転を可能にするために噛み合う前記回転軸線に対して垂直に伸びて前記入力部材に固定された軸と、該軸に回転可能に支持された２つのベベル作動ギヤとから構成される差動歯車手段と、前記駆動部材と前記入力部材との間の駆動接続を確立するための前記入力部材内に設けられた第１クラッチと、前記第１出力部材と前記第２出力部材との相対回転を阻止するための前記入力部材内に設けられた第２クラッチと、前記第１クラッチと第２クラッチとを軸方向押圧力によって順次作動させるためのアクチュエータ部材と、前記駆動部材と前記入力部材とを相対回転不能に接続する際に、前記第１クラッチの最も外方の端部に隣接しかつ該第１クラッチを前記軸方向押圧力に反発する方向に前記駆動部材上において予め付勢している第２のばねと、前記第1クラッチに更に軸方向押圧力を作用し前記第２クラッチを押圧して前記入力部材と共に前記第1の出力部材と前記第2の出力部材との相対回転を阻止する際に、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの間に配設されかつ前記駆動部材上で前記軸方向押圧力に対して同じく反発する方向に予め付勢している第１のばねとを有し、更に、前記第１のばねが、前記第２のばねより高い剛性を有していることを特徴とする差動装置を提供する。
【０００８】
好ましくは、前記第１のクラッチが、多重プレートクラッチパックである。
【０００９】
好ましくは、前記第２のクラッチが、多重プレートクラッチパックである。
【００１０】
好ましくは、前記アクチュエータ部材が、アクチュエータ電動機により作動される。
【００１１】
好ましくは、前記第２クラッチが、前記第１のばねによってかつ前記入力部材に抗して前記第１のクラッチに作用する前記アクチュエータ部材の軸方向押圧力によって作動される。
【００１２】
好ましくはまた、前記第１のばねが、前記第２のクラッチをその初期位置に戻す。
【００１３】
好ましくは、前記第２のばねが、前記第１のクラッチをその初期位置に戻す。
【００１４】
好ましくは、前記アクチュエータ部材が、ボール傾斜溝アクチュエータである。
【００１５】
好ましくは、前記駆動部材に取付けられたスパーギヤが、電動機により駆動される。
【００１６】
本発明を以下で添付図面を参照して例として説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、スリーブ１２に接続されたスパーギヤ１０の形のトルク入力部材を含んでいる差動装置が示されている。スパーギヤ１０およびスリーブ１２はスパーギヤ１０のいずれかの側に配置されかつスリーブ１２に固定されたベアリング１４，１６によってハウジング（図示せず）内に支持される。ベアリング１４，１６は軸２８のまわりのスパーギヤ１０およびスリーブ１２の回転を可能にする。
【００１８】
入力部材の形の差動キャリヤ１８は、スパーギヤ１０およびスリーブ１２と共に軸線２８の周りを回転可能に１列に配置され、かつハウジング内で差動キャリヤ１８の一端で差し込み口（スピゴット）２０上でかつ差動キャリヤ１８の外側でベアリング座２２上にそれぞれベアリング２４及び２６によってハウジングに対して回転可能に支持されている。
【００１９】
２つのベベルサイドギヤ３０，３２は、差動キャリヤ１８に相対回転可能に支持され、同じく差動キャリヤ１８にその回転軸２８に対して垂直に伸びるピンまたは軸３８によって回転可能に支持されたベベル差動ギヤ３４，３６と噛み合っている。サイドギヤ３０の内側は、第１の出力軸４２とトルク伝達接続のために、この第１の出力軸の周りに形成された符号４０で示されたスプラインに係合している。
【００２０】
同様に、サイドギヤ３２は、第２の出力軸４６とトルク伝達接続のために、この第２の出力軸の周りに形成された符号４４で示されたスプラインに係合している。第１の出力軸４２は、スリーブ１２内を通って延びかつブッシュ４７ａ，４７ｂを介してスリーブ１２内に回転可能に支持されている。第２の出力軸４６は差動キャリヤ１８の差し込み口２０を通って延びる。
【００２１】
差動キャリヤ１８の前方部分４８内には、差動キャリヤ１８の内部とを半径方向に画成している環状端壁５２を有する符号５０で総括的に示される環状室がある。壁５２に隣接して、阻止手段を構成しているクラッチパック５４がある。クラッチパック５４は、サイドギヤ３０と相対回転不能に固定されたの複数の環状プレート５６および隣接する環状プレート５６間にそれぞれ挿入されかつ差動キャリヤ１８と相対回転不能に固定された複数の環状プレート５８を含んでいる。
【００２２】
環状プレート５６，５８は、互いに摩擦係合するために、軸方向に可動でかつ共に押圧されることができる。クラッチパック５４に隣接して、スリーブ１２と相対回転不能に固定された複数の環状プレート６２および環状プレート６２間にそれぞれ挿入されかつ差動キャリヤ１８と相対回転不能に固定された複数の環状プレート６４を有するさらに他の係合手段を構成するクラッチパック６０があり、これらのプレートは互いに摩擦係合可能である。
【００２３】
クラッチパック５４および６０の間には、皿ばね６８によってクラッチパック６０を壁５２から離れる方向に押圧する環状係合部材６６があり、皿ばね６８はスリーブ１２上の周部凹所内に収容される円環体７０に当接することによって、その内周縁部を差動キャリヤ１８から離れる方向への軸方向移動を不可能に固定されている。クラッチパック６０の軸方向における最も軸方向外方の端部に隣接して、皿ばね７４が、その内周縁部をスリーブ１２上に形成された肩部に当接することによって、差動キャリヤ１８内部に向かう軸方向移動を不可能に固定されている。なお、皿ばね７４は皿ばね６８より低い剛性を有している。
【００２４】
ベアリング１６の近傍には、ベアリング１６とスラストベアリング８３との間でスリーブ１２上の凹所に係合する円環体８５に当接するスラストベアリング８３がある。スラストベアリング８３に軸方向に向かい合ってかつそれと接触して、ボール傾斜溝アクチュエータ７５を構成するアクチュエータ部材である一方の環状円板７６がある。アクチュエータ７５はその軸方向図が図２に示される環状円板７６、および６個のボール８０を含んでいる。環状円板７６は、曲線からなりかつ環状円板７６の中心から外周部に向かって実質上各々接線方向に伸びる円弧状の螺旋である６個の凹所７８を有している。各凹所７８の深さはその螺旋が環状円板の中心から離れるに連れて減少する。
【００２５】
環状円板７６に隣接して、凹所７８に向かい合いかつそれと反対方向に螺旋である螺旋凹所を有するさらに他の環状円板８１がある。凹所７８はボール８０の断面と一致する断面を有している。環状円板８１に当接しているのは、また環状円板で形成された環状係合部材７２に当接するさらに他のスラストベアリング８２である。環状円板８１は図示されない手段によって回転不能に保持されている。
【００２６】
環状円板７６は、その周部のまわりに歯付き輪郭を備えており、減速歯車装置８４を介してアクチュエータ電動機８６の回転軸に接続されており、アクチュエータ電動機の回転が伝達されている。
【００２７】
環状円板７６がアクチュエータ電動機８６によって回転されるとき、ボール８０は、それぞれ向かい合っている凹所７８の対に沿って全体的に半径方向外方に転動する。凹所７８が深さを減少するとき、環状円板８１は軸線２８に沿ってかつ差動キャリヤ１８の内部に向かって移動される。スラストベアリング８２及び８３はアクチュエータ部材７５が停止位置に固定されている間に差動キャリヤ１８とスリーブ１２を軸２８周りの回転を可能とする。
【００２８】
本発明による差動装置が、例えば、電気制御式４輪駆動付加装置または電気制御式一体型組込み装置として２輪駆動車両に適用されるとき、車両の後輪は２本の左右の半軸に接続され、そして別の差動装置を介して本発明による差動装置の第１の出力軸４２に一体化された第２の出力軸４６に接続される。スパーギヤ１０は、適宜な歯車装置を介してスリーブ１２にトルクを印加する駆動電動機（図示せず）に接続されている。
【００２９】
２輪駆動が十分な牽引力を発揮しない状態において、車両の後輪を電動機によって駆動するには望ましい場合もあり得る。これは、スリーブ１２と差動キャリヤ１８を駆動接続するために、クラッチパック６０を係合することによって実施される。この係合は軸線２８を中心として環状円板７６を回転させるアクチュエータ電動機８６によって実施され、ボール８０が、互いに向かい合って対を成す凹所７８に沿って略半径方向外方に動くので、環状円板８１の軸方向の移動を発生する。
【００３０】
環状円板８１は、クラッチパック６０の最も外方の環状プレート６２または６４とスラストベアリング８２及び環状係合部材７２を介して接触して、環状係合部材７２を比較的弱い皿状復帰ばね７４の弾性押圧作用に抗して軸方向に移動する。これは、環状係合部材７２に最も近い環状プレート６２または６４が反対側の環状係合部材６６および比較的強い皿状復帰ばね６８によって軸方向に動くことが制限されるので環状プレート６２または６４を互いに摩擦係合させる。
【００３１】
環状プレート６２または６４は摩擦係合するので、それらは、差動キャリヤ１８とスリーブ１２の間の相対的な回転がなくなるまで差動キャリヤ１８とスリーブ１２の相対的な回転を漸次阻止する。それゆえ、クラッチパック６０のこの係合はスリーブ１２と差動キャリヤ１８との間の回転固定接続を生じ、それによってまた２本の出力軸４２，４６間の差動回転を発生しながら、スパーギヤ１０に接続された図示していない電動機によって両方の出力軸４２および４６は回転駆動される。
【００３２】
しかしながら、車両の後輪が相対的に異なるトラクション表面上にあるならば（すなわち、一方の車輪が他方の車輪よりも大きなグリップ力を有するならば）、より高いトルクが大きいグリップを有する方の車輪に向いている１本の出力軸４２または４６によって印加されるように差動作用を阻止することが有益であろう。環状円板７６を同一の方向にさらに回転することにより、それぞれ向かい合って対を成している凹所７８内でさらにボール８０を回転させることとなり、環状円板７６は軸線２８に沿って環状円板８１をさらに軸方向に移動する。
【００３３】
この環状円板８１のさらなる移動は、強い皿状の復帰ばね６８の作用に打ち勝ちかつ、それゆえ環状端壁５２に最も近いクラッチパック５４の環状プレート５６及び５８が環状端壁５２によって軸方向移動を制限されることとなるので、環状プレート５６または５８を互いに摩擦係合させる。
【００３４】
環状プレート５６，５８が摩擦係合することによって、サイドギヤ３２がともに回転するまで差動キャリヤ１８とサイドベベルギヤ３０との間の相対的な回転を漸次阻止する。それゆえ、クラッチパック５４の摩擦係合は、結局、道路と左右輪の相対的なグリップに依存して、スリーブ１２とベベルギヤ３０との間の相対回転不可能な固定接続を確立し、それによってより高いトルクがグリップ面上で車輪に印加されるようにトルクを再び分配する。
【００３５】
一度車輪の両方が相対的に平らなトラクション面上に復帰すると、アクチュエータ電動機８６は僅かに逆に回転され、それによってばね６８が元の状態に復帰し、環状円板８１を初期の位置へ反対方向に移動させ、かつそれゆえクラッチパック５４の摩擦係合を解除する。これは出力軸４２，４６の差動回転を許容する。
【００３６】
また、４輪駆動が必要とされないことが決定されるならば、アクチュエータ電動機８６はさらに逆にされることができ、それによって皿ばね７４は環状円板８１をその初期位置に戻しかつそれゆえクラッチパック６０を係合解除させ、それによってスリーブ１２と差動キャリヤ１８との間の駆動接続を解除する。
【００３７】
本明細書において、「有する（コンプライズ）」は「含む（インクルード）またはからなる（コンシスト・オブ）」を意味しそして「有している（コンプライズィング）」は「含んでいる（インクルーディング）」または「からなっている（コンシスティングオブ）」を意味している。
【００３８】
それらの特別な形状でまたは開示された作用を実施するための手段、または開示された結果を達成するための方法または過程として表された、前記説明、または前記の請求項の範囲、または添付図面で開示された特徴は、適宜に、別個に、またはかかる特徴の組み合わせにおいて、その種々の形状において本発明を実現するのに利用され得る。
【００３９】
叙上のごとく、本発明は、自動車に使用するための差動装置であって、該差動装置に回転トルクを与えるためのスパーギヤが固着されたスリーブで形成される駆動部材と、前記駆動部材内部を回転軸線に沿って貫通すると共に回転可能に支持されかつ先端部分に一方のベベルサイドギヤをスプライン結合した第１の出力軸である第１出力部材と、前記回転軸線上で前記一方のベベルサイドギヤに対向配置された他方のベベルサイドギヤを先端部分にスプライン結合した第２の出力軸である第２出力部材と、前記駆動部材から前記第１および第２出力部材へ回転トルクを伝達するための差動キャリヤである入力部材と、前記第１出力部材および第２出力部材に相対的な差動回転を与えるために、前記入力部材と該入力部材内に配置された前記第１および第２出力部材との間で作動する前記一方及び他方のベベルサイドギヤと、これらサイドギヤの相対回転を可能にするために噛み合う前記回転軸線に対して垂直に伸びて前記入力部材に固定された軸と、該軸に回転可能に支持された２つのベベル作動ギヤとから構成される差動歯車手段と、前記駆動部材と前記入力部材との間の駆動接続を確立するための前記入力部材内に設けられた第１クラッチと、前記第１出力部材と前記第２出力部材との相対回転を阻止するための前記入力部材内に設けられた第２クラッチと、前記第１クラッチと第２クラッチとを軸方向押圧力によって順次作動させるためのアクチュエータ部材と、前記駆動部材と前記入力部材とを相対回転不能に接続する際に、前記第１クラッチの最も外方の端部に隣接しかつ該第１クラッチを前記軸方向押圧力に反発する方向に前記駆動部材上において予め付勢している第２のばねと、前記第1クラッチに更に軸方向押圧力を作用し前記第２クラッチを押圧して前記入力部材と共に前記第1の出力部材と前記第2の出力部材との相対回転を阻止する際に、前記第1のクラッチと前記第2のクラッチとの間に配設されかつ前記駆動部材上で前記軸方向押圧力に対して同じく反発する方向に予め付勢している第１のばねとを有し、更に、前記第１のばねが、前記第２のばねより高い剛性を有している構成としたので、不均一な牽引面についての上述した問題に対処するために補助駆動装置上の差動装置の差動作用を阻止することができながら、２輪駆動車両を一時的に４輪駆動車両に変換させるような補助駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による差動装置を示す断面図である。
【図２】  本発明によるアクチュエータ部材を示す端面図である。
【符号の説明】
１０  トルク入力部材（スパーギヤ）
１２  駆動部材（スリーブ）
１８  入力部材（差動キャリヤ）
３０  ベベルサイドギヤ
３２  ベベルサイドギヤ
３４  ベベル差動ギヤ
３６  ベベル差動ギヤ
４２  第１の出力軸
４６  第２の出力軸
５４  阻止手段（クラッチパック）
５６  環状プレート
５８  環状プレート
６０  係合手段（クラッチパック）
６８  第１ばね手段（皿ばね）
７４  第２ばね手段（皿ばね）
７５  アクチュエータ部材（ボール傾斜アクチュエータ）
８６  アクチュエータ電動機
【図１】
0004037295.tif 000002
【図２】
0004037295.tif 000003