JPH02173441A

JPH02173441A - セルフロッキング差動装置

Info

Publication number: JPH02173441A
Application number: JP1285088A
Authority: JP
Inventors: Antonietto Raniero; アントニエット　ラニエロ
Original assignee: Carraro SpA
Current assignee: Carraro SpA
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 1990-07-04
Also published as: EP0371266B1; ATE85109T1; US5059160A; ES2037369T3; BR8905630A; IT8822484A0; EP0371266A1; DE68904636D1; DE68904636T2; IT1227971B

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、セルフロッキング差動装置に関し、より詳細
には、歯車キャリヤであって、該歯車キャリヤには２つ
のクラウン歯車が回転可能に支持されており、各該クラ
ウン歯車は、遊星歯車と噛合する環状歯車と、それぞれ
のアクスル・シャフトと同じ回転方向にさせられている
スピゴットとを含むものと、各該クラウン歯車と該歯車
キャリヤとの間に介装される摩擦クラッチであって、対
応する該アクスル・シャフトを該歯車キャリヤと同じ回
転方向にするものと、各該摩擦クラッチと、対応する該
クラウン歯車の該環状歯車との間に介装される、対応す
る該摩擦クラッチを係合させる係合装置であって、第１
及び第２の係合部材を含んでおり、該第１及び該第２の
係合部材は、互いに他方に対して角方向にシフト可能で
あると共に、該環状歯車及び対応する該アクスル・シャ
フトと同じ回転方向をそれぞれ有しているものと、を具
備するセルフロッキング差動装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］上述し
た種類の差動装置は、英国特許第１３８゜５６５号に開
示されている。

従来のセルフロッキング差動装置、特に４輪駆動の農業
用トラクタのフロント・ドライビング・アクスルに使用
されるものにおいては、クラウン歯車は、対応するアク
スル・シャフト上を軸方向に短い距離だけ摺動するよう
に自由に装着されており、トルクが差動装置からアクス
ル・シャフトに伝達される度毎に、対応する摩擦板のセ
ットを圧縮することによってそれぞれのクラッチを活性
化する。

アクスル・シャフトを歯車キャリヤと同じ回転速度で駆
動させるところの、軸方向の摺動運動及びその結果とし
ての摩擦板の圧縮は、アクスル・シャフトの軸方向に沿
う、クラウン歯車と遊星歯車との間の噛合した歯の側部
上のスラスト成分によってもたらされる。この軸方向ス
ラストが差動＝　６装置を確実にロックするには、十分な抵抗トルクが両方
のアクスル・シャフトに加えられなければならない。こ
のトルクは、運動に対するトラクタの抵抗と、トラクタ
の前駆動車輪とそれらが作用する地面との間に生ずるロ
ーリングに対する抵抗とによってもたらされる。

しかしながら、２つの前駆動車輪の内のいずれかが、静
止摩擦が非常に小さくなっている状態（例えば、ぬかる
み、雪、氷）の中にはまると、差動装置によってアクス
ル・シャフト上に誘起される駆動トルクに対抗する抵抗
トルクが非常に小さくなるので、摩擦板の効果的な圧縮
をもたらすには不十分な軸方向スラストしか、クラウン
歯車と遊星歯車との間の噛合した歯の側部に加わらない
ということが起こり得る。この場合、静止摩擦が小さい
状態にある車輪はスリップし始め、この結果、差動装置
のロッキング作用が失われる。

同様な状態は、車輪の一方が、例えば、地表の隆起部に
よって宙に浮いた場合にも起こり得る。

そのような欠点を部分的に除去するため、英国特許第１
３８，５６５号は、クラッチと各クラウン歯車の環状歯
車との間に介装される傾斜装置を設けることにより、走
行している間、クラッチ板の圧縮を増加させるというこ
とを示唆している。

この提案された構成によると、傾斜装置はクラッチ板の
軸方向の圧縮をもたらす一方、トルクは、アクスル・シ
ャフトのいずれの回転方向においても（従って、差動装
置を設けられている車両のいずれの移動方向においても
）、アクスル・シャフトには伝達されない。

従って、本質的に、駆動トルクであろうと、あるいは抵
抗トルクであろうと、アクスル・シャフトと、対応する
クラウン歯車との間でトルクの伝達が生じる度毎に、ク
ラッチ板は等しく圧縮され、この結果、各アクスル・シ
ャフトは、歯車キャリヤに対して保持されることになる
。

従って、このことが方向転換時の運動の差動分割を妨げ
ないないようにするには、傾斜装置によって生成される
、クラッチ板即ち軸方向スラストのブレーキング能力が
制限されるということ、従って、差動ロッキング効果が
制限されるということが必要である。この欠点は、差動
装置がＦＷＤ車両の駆動・変向フロント・アクスルに装
着される場合に強められる。実際、変向状態において、
前車輪は、後車輪が移動する経路よりも大きい平均半径
を有する経路を移動するため、後車輪によってもたらさ
れる移動速度に対して車両を減速させる傾向にある。こ
の問題点は、直線走行時に、前車輪の接線速度が、後車
輪のそれよりも僅かに高（なるように運動の伝達を分割
することによって習慣的に除去されている。しかしなが
ら、変向角度が増加させられるにつれ、速度におけるそ
の差は、きついコーナリングの場合には負の値へと減少
してしまう。この場合、英国特許第１３８゜５６５号の
差動装置は、ロックされ、もしブロックがないならば、
変向作用を妨げる。

本発明の目的は、上記の従来技術が有しているすべての
欠点を除去した、ＦＷＤ車両の一方又は両方のアクスル
に組み込まれるべくなされているセルフロッキング差動
装置であって、少なくとも一方の移動方向において、２
本のアクスル・シャフトに対抗する抵抗トルクに大きな
差が存在する時でさえ、その構造が正しい動作を可能に
するものを提供することである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明によれば、歯車キャリ
ヤであって、該歯車キャリヤには２つのクラウン歯車が
回転可能に支持されており、各該クラウン歯車は、遊星
歯車と噛合する環状歯車と、それぞれのアクスル・シャ
フトと同じ回転方向にさせられているスピゴットとを含
むものと、各該クラウン歯車と該歯車キャリヤとの間に
介装される摩擦クラッチであって、対応する該アクスル
・シャフトを該歯車キャリヤと同じ回転方向にするもの
と、各該摩擦クラッチと、対応する該クラウン歯車の該
環状歯車との間に介装される、対応する該摩擦クラッチ
を係合させる係合装置であって、第１及び第２の係合部
材を含んでおり、該第１及び該第２の係合部材は、互い
に他方に対して角方向にシフト可能であると共に、該環
状歯車及び対応する該アクスル・シャフトと同じ回転方
向をそれぞれ有しているものと、を具備するセルフロッ
キング差動装置が提供され、該セルフロッキング差動装
置は、該係合部材が、対応する該アクスル・シャフトの
２つの回転方向の内の一方において互いに他方に対して
角方向にシフトさせられた場合、対応する該摩擦クラッ
チを係合させるべく作用することを特徴としている。

［実　施　例］以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図〜第４図を参照するに、本発明に係るセルフロッ
キング差動装置１は、２つの半分３．４からなる歯車キ
ャリヤ即ちケース２を具備しており、これらの半分は、
雄−雌嵌合しており、且つねじ５によって互いに一体化
されている。また、ねじ５は、主環状歯車６をケース２
に固定している。ケース２は、農業用トラクタのフロン
ト・アクスル８（部分的にのみ図示されている）内に、
円錐ころ軸受９によって回転可能に支持されている。

主環状歯車６は、それが噛合するところのベベル・ビニ
オン７によって動かされる。

ケース２内には２つのジャーナル１０が支持されており
、これらのジャーナルは十字状に配設されていると共に
、各々がアイドル回転用の１対の遊星歯車１１を搭載し
ている。遊星歯車１１は、１対のクラウン歯車１２ａ及
び１２ｂと噛合している。

クラウン歯車１２ａ、１２ｂは、各々が、フロント・ア
クスルの１つの車輪（図示せず）に接続されているそれ
ぞれのアクスル・シャフト１３ａ。

１３ｂと同じ方向に回転するようになされている。

各クラウン歯車は、構造的には互いに独立である、スピ
ゴット１５と環状歯車１６とを有している。スピゴット
１５は、対応するアクスル・シャフト１３ａ　　１３ｂ
のスプライン端部とすべり係合するスプライン中央内腔
１７と、外側のスプライン部１９及び内側の円筒部２０
の間の中間位置に設けられている半径方向のフランジ１
８とを有している。

クラッチ板２２と互い違いになっている一連の摩擦板２
１が、スプライン部１９にスプライン・キー締めされて
いる。クラッチ板２２は、４つの半径方向の突出部であ
って、ケースの各半分３４に形成されている４つの半径
方向の溝２３内に嵌るものにより、ケース２と同じ方向
に回転するようになされている。

摩擦板２１とクラッチ板２２とからなるクラッチ板組立
体は、それが結び付けられているところのアクスル・シ
ャフト１３ａ、１３ｂを、ケース２と同じ方向に回転さ
せる摩擦クラッチを形成している。

第１図〜第４図を参照するに、フランジ１８には２つの
互いに反対側の平坦な面２５，２６が形成されている。

そして、面２５は、クラッチ板組立体２１．２２に近接
している一方、面２６は、対応する環状歯車１６の平坦
な面２７に面しており、この環状歯車１６は、円筒部２
０上に回転可能に装着されている。

面２６．２７の各々は、参照符号２８及び２９でそれぞ
れ指示されている、対応する一連のノツチが形成されて
いる。

すべてのノツチ２８，２９は、平面図においては涙滴形
を、円弧状中心線に沿う断面においてはのこ歯形を有し
ており、これにより、対応する面２６．２７の平面に対
して角度へをなして横たわっている背部即ち底部３１及
び胸部３０が画成されている。上記角度Ａは、３０°〜
８０°の間、好ましくは４５°〜７５°の間を変化する
。

面２６に配置されているノツチ２８は、涙滴形の先細端
部が、そのそれぞれのアクスル・シャツ）１３ａ、ｂの
回転方向と一致するように向けられているのに対し、面
２７のノツチ２９は、反対の方向に向けられている。前
進ギヤにおける回転方向が、第２図及び第３図中に矢印
で示されている。

ボール３５が、対応するノツチ２８，２９の６対の間に
収納されている。

クラウン歯車１２ａ、１２ｂに掛かる軸方向の負荷とは
無関係にクラウン歯車１２ａ、１２ｂと遊星歯車１１と
の間の所定量のバックラッシュを維持すべく、シム・リ
ング３６が、アクスル・シャフト１３　ａ、　　１３　
ｂ、クラウン歯車１２ａ、１２ｂ及びスピゴット１０の
各々の自由端における粗調整をもたらす。

以下、上記構成のセルフロッキング差動装置１の動作に
ついて説明する。

主環状歯車６は、ベベル・ピニオン７によって動かされ
、そしてケース即ち歯車キャリヤ２を円錐ころ軸受９上
で回転させる。

回転運動は、遊星歯車１１を介してクラウン歯車１２ａ
、１２ｂに、そしてアクスル・シャフト１３　ａ、　　
１３　ｂを介してトラクタの前車輪に伝達される。

クラウン歯車と車輪のローリング抵抗とによってアクス
ル・シャフト上にそれぞれ誘起される、互いに反対方向
に作用する駆動トルク及び抵抗トルクの作用により、前
進ギヤにおける直線移動状態においては、各クラウン歯
車１３ａ、１３ｂの環状歯車１６は、対応するスピゴッ
ト１５に関して角方向にシフトされる。角方向の変位は
、対向しているノツチ２８，２９の胸部３０が互いに離
隔させられる方向に起こる。

この結果、ボール３５は、対応するノツチ２８゜２９の
背部即ち底部３１を登るように強制され、これにより、
ボール３５は、スピゴット１５が、その対応する環状歯
車１６から軸方向に離れて行くことを引き起こすと共に
、クラッチ板組立体２１．２２が、圧縮されて各アクス
ル・シャフトを歯車キャリヤ即ちケース２にロックする
ことを引き起こす。

ノツチ２８，２９の傾斜している底部即ち背部３１のた
め、ボール３５の変位によって発生されるスラストの軸
方向成分は、小さい抵抗トルクの下でさえ、かなりのも
のになる。車輪の慣性は、それだけで、差動装置がロッ
クされることを引き起こすところの抵抗トルクを発生す
るのに十分であるということが観察された。従って、ノ
ツチ２８．２９の傾斜している底部は、ボール３５のた
めに、対応するクラッチを係合させる係合装置の、第１
（ノツチ２８）及び第２（ノツチ２９）のクラッチ係合
部材として振舞う。

シム・リング３６は、クラウン歯車１２ａ、１２ｂの、
ジャーナル１０に向かう軸方向の移動に対抗し、これに
より、遊星歯車１１との正しい噛合をもたらす。

前進ギヤにおいて曲線路を移動する場合、外側の車輪は
、内側の車輪よりも長い距離をカバーしなければならな
い。

従って、外側の車輪と結び付けられているアクスル・シ
ャフト（例えば１３ａ）は、内側の車輪と結び付けられ
ているアクスル・シャフト１３ｂよりも高い回転速度で
駆動される。

結果として、アクスル・シャフト１３ａに接続されてい
るスピゴット１５は、対応する環状歯車１６に対し、対
応するノツチ２８．’２９の胸部３０を接近させる方向
に回転させられる。この結果、ボール３５は、対応する
胸部３０に向かって背部即ち底部３１の傾斜を転がり落
ち、これにより、スピゴット１５と環状歯車１６との間
の軸方向の接近移動が可能となり、クラッチ板組立体２
１゜２２の負荷が解放され、この結果、差動装置のロッ
ク状態が解除される。

アクスル・シャフト１３ａが、歯車キャリヤ２の回転速
度から解放されるため、アクスル・シャフト１３ｂに結
び付けられているクラッチの負荷も部分的に解放され、
これにより、より好ましい変向状態がもたらされる。

後退ギヤにおいては、差動装置１は、従来のセルフロッ
キング差動装置と同様に動作する。何故ならば、後退ギ
ヤにおいては、ノツチ２８．２９の向きが、クラッチ板
組立体２１．２２をボール３５が圧縮するのを妨げるか
らである。

従って、クラッチ板組立体２１．２２の圧縮は、クラウ
ン歯車１２ａ、１２ｂと遊星歯車１１との間の噛合した
歯の側部に発生したスラストの軸方向成分のみによって
起こる。

本発明に係るセルフロッキング差動装置の変形実施例が
、参照符号５０で第５図に示されている。

第５図において、同様の部分には、第１図〜第４図に使
用されているのと同じ参照符号がイ」されている。

差動装置５０は、主として、いずれかの移動方向におけ
る各クラッチの係合を制御する部品の配置が、上述した
実施例と異なっている。スピゴット１５の円筒部２０に
は、ねじ５１が螺刻されており、このねじ５１は、環状
歯車１６の軸方向の内腔５３に螺刻されているねじ５２
と螺合している。これは、環状歯車１６に対するスピゴ
ット１５の軸方向変位をもたらし、これにより、前述し
た実施例のノツチ２８，２９内のボール３５の作用と同
様に、クラッチ板組立体２１．２２を圧縮する。他方、
アクスル・シャフトの内の一方（例えば、方向転換時に
おける外側の車輪と結び付けられているアクスル・シャ
フト）がそれぞれの車輪によって回転させられている場
合、あるいは、後退時における動作の場合、スピゴット
１５のねじ部は、面２６．２７を接触させるべく、従っ
て、対応するクラッチを解放すべく、内腔５３内に螺入
する。

［発明の効果］以上のように、本発明に係るセルフロッキング差動装置
は、トラクタのいずれかの移動方向における従来のロッ
キング作用に加えて、少なくとも前進ギヤで駆動する間
、改良されたロッキング作用をもたらし、これにより、
いずれか一つのアクスルの車輪が全く異なった静止摩擦
状態に遭遇した時でさえ、差動装置の素速いロッキング
効果を確実にもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る、農業用トラクタのフロント・
ドライビング・アクスル用のセルフロッキング差動装置
の実施例の断面図である。第２図及び第３図は、第１図中のｍ−ｎ線及び■−■線
にそれぞれ沿う断面図である。第４図は、第２図中の■−■線に沿う断面図である。第５図は、本発明に係るセルフロッキング差動装置の変
形実施例の断面図である。１．５０・・・セルフロッキング差動装置２・・・歯車
キャリヤ（ケース）８・・・フロント・アクスル１２・・・クラウン歯車１３・・・アクスル・シャフト１５・・・スピゴット　　　　　１２０・・・円筒部　　　　　　　２２２・・・クラウン板　　　　　２２８．２９・・・ノツチ　　　　　３３１・・・背部（底部）　　　　３５１．５２・・・ねじ　　　　　５６・・・環状歯車１・・・摩擦板６．２７・・・面Ｏ・・・胸部５・・・ボール３・・・内腔１１・・・遊星歯車

Claims

【特許請求の範囲】１、歯車キャリヤ（２）であって、該歯車キャリヤには
２つのクラウン歯車（１２ａ，１２ｂ）が回転可能に支
持されており、各該クラウン歯車は、遊星歯車（１１）
と噛合する環状歯車（１６）と、それぞれのアクスル・
シャフト（１３ａ，１３ｂ）と同じ回転方向にさせられ
ているスピゴット（１５）とを含むものと、各該クラウン歯車と該歯車キャリヤとの間に介装される
摩擦クラッチ（２１，２２）であって、対応する該アク
スル・シャフトを該歯車キャリヤと同じ回転方向にする
ものと、各該摩擦クラッチ（２１，２２）と、対応する該クラウ
ン歯車の該環状歯車（１６）との間に介装される、対応
する該摩擦クラッチを係合させる係合装置であって、第
１及び第２の係合部材（２６〜３５；５１，５２）を含
んでおり、該第１及び該第２の係合部材は、互いに他方
に対して角方向にシフト可能であると共に、該環状歯車
及び対応する該アクスル・シャフトと同じ回転方向をそ
れぞれ有しているものと、を具備するセルフロッキング差動装置において、該係合
部材（２６〜３５；５１，５２）が、対応する該アクス
ル・シャフト（１３ａ，１３ｂ）の２つの回転方向の内
の一方において互いに他方に対して角方向にシフトさせ
られた場合、対応する該摩擦クラッチ（２１，２２）を
係合させるべく作用することを特徴とするセルフロッキ
ング差動装置。２、前記係合部材が、対向している面（２６，２７；２
０，５３）を有しており、該対向している面には、傾斜
手段（２８，２９；５１，５２）が、前記回転方向にお
いて互いに他方に対して角方向にシフトさせられる当該
係合部材により、当該係合手段と、対応する該摩擦クラ
ッチ（２１，２２）との間の相対的な軸方向の変位を生
成すべく配設されている請求項１記載のセルフロッキン
グ差動装置。３、前記傾斜手段が、各前記係合部材のそれぞれの対向
している面に形成されているそれぞれのノッチ（２８，
２９）であって、傾斜している底部（３１）を有してい
るものを具備しており、各該係合部材における対応する
該ノッチの間にはボール（３５）が受容されている請求
項２記載のセルフロッキング差動装置。４、前記ノッチの前記傾斜している底部（３１）の傾斜
角度が、３０°〜８０°の範囲内にある請求項３記載の
セルフロッキング差動装置。５、前記ノッチの前記傾斜している底部（３１）の傾斜
角度が、４５°〜７５°の範囲内にある請求項３記載の
セルフロッキング差動装置。６、前記傾斜手段が、互いに係合するそれぞれのねじ部
（５１，５２）を具備する請求項２記載のセルフロッキ
ング差動装置。７、前記ねじ部の内の一方（５２）が、前記環状歯車の
軸方向の内腔（５３）内に形成されており、且つ、前記
ねじ部の内の他方（５１）が、該軸方向の内腔内に係合
すべくなされている前記スピゴットの円筒部（２０）上
に形成されている請求項６記載のセルフロッキング差動
装置。８、各前記クラウン歯車の前記環状歯車（１６）及び前
記スピゴット（１５）が、構造的に互いに独立であり、
且つ、前記第１及び前記第２の係合部材が、該環状歯車
及び該スピゴットの対向している面にそれぞれ形成され
ている請求項１記載のセルフロッキング差動装置。９、前記環状歯車（１６）が、前記スピゴット（１５）
上に回転可能に装着されている請求項８記載のセルフロ
ッキング差動装置。１０、その対応する前記摩擦クラッチを係合させる、前
記アクスル・シャフト（１３ａ，１３ｂ）の前記回転方
向が、前進走行をもたらす回転方向である請求項１〜９
のいずれか一項に記載のセルフロッキング差動装置。１１、前記各クラウン歯車（１２ａ，１２ｂ）と、対応
する前記遊星歯車（１１）との間で作用するスペーサ（
３６）であって、それらの間に所定量のバックラッシュ
を維持するためのものを具備する請求項１〜１０のいず
れか一項に記載のセルフロッキング差動装置。