JPH0756330B2 - 回転差感応型差動制限装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、左右輪の回転差に応じて発生する流体圧を差
動制限トルクに変換して左右輪の差動を制限する回転差
感応型差動制限装置に関する。

（従来の技術） 従来、回転差感応型差動制限装置としては、例えば、特
開昭61−62642号公報に記載されているような装置が知
られている。

この従来出典には、差動装置の出力軸に平行な外周部に
設けられた回転差感応型差動制限手段が示されていて、
この差動制限手段は、一対のサイドギヤに設けられたカ
ム面を有するカムと、このカム間のスリーブに摺動可能
に設けられた一対のプランジャと、このプランジャ間を
オリフィスを介して連通する流体室とを備えた構成とな
っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来装置にあつては、以下に
述べるように、実用に供し得ない様々な問題がある。

差動回転が生じた時には油の流動により油が力を受け
て断熱圧縮される為、油温の上昇で油の体積が膨張す
る。特に、回転差感応型差動制限手段が差動装置の出力
軸には平行な外周部に設けられている為、内部の油には
遠心力も作用して油の体積が膨張度合が激しい。

しかし、回転差感応型差動制限手段がアキュムレータ室
を有していなく、又、アキュムレータ室からの排出弁が
無い為、このシステムでは強大な力が内力として発生
し、プランジャの頭が潰れたり、カム面が剥離を生じた
りする。

プランジャの内部の油はシールされているとはいえ、
前述のように、大きな内力を受けると、若干ではあるが
シールから油の漏れを生じるか、外部の油を吸い込むか
のどちらかの作用をして内部の油量が変化する。

もし、少しでも油の漏れを生じるならば、差動に伴なう
油の減少は避けられず、本装置の機能低下を招く。ま
た、もしシールの設計により外部の油を吸い込むような
構造であれば、差動に伴なって内部の油はだんだん増加
し、本装置の機能が停止する。

差動の際に左右のケースに強大な力でプランジャが押
し付けられる為、このケースの剛性を非常に強いものに
する必要がある。また、プランジャによる力でケースを
拡大させた場合には、この拡大分の力はケースを支持し
ている図外のサイドベアリングで受け持つことになり、
このサイドベアリングとしてはサイズが大きめのものを
使用する必要がある。

そこで、本出願人は、実願昭62−184485号の明細書及び
図面により上記問題を解決する差動制限装置を提案し
た。

しかしながら、先行出願の差動制限装置にあっては、オ
リフィスによる絞り開度が一定であり、差動制限トルク
特性としては、左右輪相対回転数（差動回転）をｘとし
左右輪トルク差（差動制限トルク）をｙとした場合ｙ＝
ax²であらわされる第３図のＡ或はＢのような二次関数
曲線特性、即ち、差動回転が小さい領域ではゲインが小
さく差動回転が大きくなるに従ってゲインが急上昇する
特性しか得ることができない。

従って、Ａの特性を選択した場合には、スポーツ走行等
の車両で、ドライバーが熟練者の場合には、旋回中にア
クセルオンすることにより内輪の浮き上り回転上昇で外
輪側に大きなトルクを加え、駆動力を得ると同時にタイ
ヤのサイドフォースを減じて旋回を早める制御ができ
る。

しかし、このようなスポーツ走行に慣れない普通のドラ
イバーの場合、旋回中にアクセルを踏み込み過ぎると外
輪へのトルクが大きくなり過ぎてサイドフォースが極端
に減少する為、車両がスピンに至る恐れがある。

一方、このようなことを避けるためにＢの特性を選択し
た場合には、差動回転が大きく発生しないことには差動
制限トルクが生じない為、左右の路面で摩擦係数に差が
あるスプリットμ路を走行する時には差動制限装置とし
ての効果が低く、又、タックインの抑制や旋回中の制動
等に対しての効果も低くなる。

さらに、ピストンポンプタイプのトルク伝達装置で、一
定開度のオリフィスに代え、流体圧で開閉されるワンウ
ェイバルブを設けたものとして、例えば、特公昭54−41
34号公報や特許第87203号公報に記載の装置が知れらて
いる。

しかし、これらのワンウェイバルブは、ボールや弁体を
コイルスプリングで押圧している弁であるため、流量の
絞り効果（オリフィス効果）はほとんどなく、コイルス
プリングによる設定荷重以上になると大きく開いて作動
油が大量に流出する、つまり、ON−OFF的に開閉作動す
るにとどまる。

したがって、伝達トルク特性としては、設定荷重以下の
流体圧が加わる差動回転領域ではバルブ全閉によりトル
クが上昇するが、設定荷重を超える流体圧が加わる差動
回転域ではバルブの開閉が繰り返され、伝達トルクが一
定に保たれる特性を示し、差動制限手段として用いるに
あたって大切な高差動回転域で大きなトルク伝達を行な
うことができない。

また、回転差感応型差動制限装置としてビスカスカップ
リングを適応したものが知られているが、このビスカス
カップリングでは第３図のＣに示すように、高粘性のシ
リコーンオイル等が充填されている為、剪断速度が高い
領域での粘性低下により、高差動回転域でゲインが小さ
くなる特性となり、差動回転の小さい領域では適切な差
動制限トルクが発生して好ましいが、差動回転が大きな
領域では適切な駆動力の増大が望めない。

そこで、ビスカスカップリングで差動回転が大きな領域
での適切な駆動力の増大を得るべく、第３図のＤに示す
特性を選択すると、差動回転が小さい領域においても大
きな差動制限トルクとなる為、初期アンダーステア、即
ち、旋回中に加速度を加えると回転半径が大きくなろう
とする弊害が生じる。

本発明は、上記のような問題に着目してなされたもの
で、きわめて簡単な構成としながら、普通一般のドライ
バー向けとして最適な差動制限トルク特性、即ち、差動
回転が低い領域から高い領域までゲインがほぼ一定のリ
ニアな特性を得ることが出来る回転差感応型差動制限装
置の開発を課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の、回転差感応型差動
制限装置では、駆動入力側に連結されるディファレンシ
ャルケース内に、ピニオンシャフトを介して回転自在に
支持されたピニオンと、該ピニオンに噛合する一対のサ
イドギヤと、サイドギヤに連結される２つの出力軸は駆
動力伝達経路の途中に設けられる差動制限手段を介して
駆動力が伝達される回転差感応型差動制限装置におい
て、前記差動制限手段は、前記ディファレンシャルケー
スと一対のサイドギヤのうち相対回転する２部材の一方
の部材に内面に形成されたカム面と、他方の部材に設け
られ、相対回転によりカム面に摺接しながら径方向に往
復動する放射状配置のカム体と、該カム体の往復動に伴
い体積変化する複数の流体室と、各流体室とアキュムレ
ータ室とを連通する複数の流体路と、各流体室とアキュ
ムレータ室とを連通する複数の流体路と、前記流体路の
複数のアキュムレータ室側開口端を同時に塞ぐように配
置された１枚のバルブプレートと、複数のアキュムレー
タ室側開口端から等距離の中心位置でバルブプレートを
固定する１個のボルトにより構成され、アキュムレータ
室に向かう流出路となるバルブ開度を流体室圧とアキュ
ムレータ室圧との差圧に対応して撓むバルブプレートの
撓み変形を利用して変化させ、差動回転に対する差動制
限トルク特性を線形的に調整するプレートバルブとを備
えた手段である事を特徴とする。

（作用） 差動回転がない時には、ディファレンシャルケースから
入力される駆動力は、両出力軸に対し等配分される。

しかしながら、差動回転がない時であっても、高速道路
を高速直進走行する場合等でカム体が高速回転する場合
には、このカム体に遠心力が作用し、この遠心力によっ
てカム体がカム面に押し付けられることになり、幾分か
差動制限機能が発揮される。

差動回転が発生する時、この差動回転によりカム面に摺
接するカム体は径方向に往復動し、この往復動のうち回
転軸中心に向かうことで流体室の容積を縮小させる時、
プレートバブルによる流動抵抗で流体室内の圧力が高ま
り、この発生油圧とカム体の受圧面積とを掛け合わせた
流体圧力がカム体をカム面に押し付ける力となり、この
押し付け力が差動制限トルクとして作用し、駆動力の分
配を高速回転側を小さくし、定速回転側を大きくするよ
うに差動が制限される。

そして、この装置による差動制限トルク特性は、アキュ
ムレータ室に向かう流出路となるバルブ開度を流体室圧
に対応して撓むバルブプレートの撓み変形を利用したプ
レートバルブにより得るようにしているため、一定開度
の固定オリフィスによる二次関数特性と比べた場合に
は、下記のような特性変化がみられる。

まず、差動回転が発生し、流体室圧が低圧レベルの小差
動回転域では、プレートバルブの全閉が保持されること
で、差動制限トルクの立ち上がり上昇がみられる。

そして、差動回転の上昇に伴って流体室圧が上昇し、プ
レートバルブが撓み始め、そのバルブ開度が固定オリフ
ィスと同じバルブ開度となるまでは、作動流体の流出規
制が強めであることで、二次関数特性に比べて差動制限
トルクが高めとなる。

さらに、差動回転が上昇し、プレートバルブの撓み変形
によるバルブ開度が大きくなって、固定オリフィスのバ
ルブ開度を越えると、作動流体の流出規制が弱めとなる
ことで、二次関数特性と比べ差動制限トルクが低めとな
る。

即ち、二次関数特性が直線方向に修正されることにな
り、差動制限トルク特性としては、差動回転が低い領域
から高い領域までゲインが一定のリニアな特性を示す。

従って、差動回転に対応して発生する流体室圧をバルブ
アクチュエータとして利用したきわめて簡単な構成とし
ながら、普通一般のドライバー向けとして最適な差動制
限トルク特性、即ち、差動回転が低い領域から高い領域
までゲインがほぼ一定のリニアな特性を得ることが出来
る。

また、流体室圧に対応する撓み変形度合いをプレートバ
ルブの撓み強さ等により設定することができるため、様
々な要求特性に差動制限トルク特性をマッチングさせる
ことが出来る。

差動回転発生時に流体室からの流出を規制するプレート
バルブは、流体路の複数のアキュムレータ室側開口端を
同時に塞ぐように配置された１枚のバルブレートと、複
数のアキュムレータ室側開口端から等距離の中心位置で
バルブプレートを固定する１個のボルトにより構成した
ため、複数のアキュムレータ室側開口端の個々にプレー
トバルブを設ける場合に比べ、限られたスペースの中で
プレートバルブを収納することができ、装置の軽量小型
化に有用である。

また、バルブプレートの撓み変形による複数のアキュム
レータ室側開口端でのバルブ開度が一定に保たれ、複数
のアキュムレータ室側開口端の個々にプレートバルブを
設ける場合に比べ、バルブ開度のバラツキが抑えられ
る。

さらに、様々な要求特性に差動制限トルク特性をマッチ
ングさせる場合にも、１枚のバルブプレートの厚みや素
材や形状の設定あるいは１個のボルトの締付トルクの設
定により調節でき、容易にベストマッチングによる調節
を行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、実施例の構成を説明する。

実施例の回転差感応型差動制限装置は、第１図に示すよ
うに、差動機能を発揮する差動手段１内に差動制限機能
を発揮する回転差感応型差動制限手段２が内蔵状態で組
み合わされた装置であり、差動手段１としては、ドライ
ブピオニオン３及びリングギヤ４を介して駆動力が入力
されるディファレンシャルケース10と、ピニオンシャフ
ト11を介して回転自在に支持されたピニオン12と、該ピ
ニオン12に噛合する一対のサイドギヤ13,14と、該サイ
ドギヤ13,14に連結される２つの出力軸15,16とを備えて
いる。

そして、前記出力軸15,16には、差動回転の発生が無い
時には等配分に駆動力が伝達され、差動回転の発生時に
は回転差感応型差動制限手段２による差動制限トルク分
だけ駆動力が高回転側から低回転側へ伝達される。

前記回転差感応型差動制限手段２は、第１図及び第２図
に示すように、出力軸15,16のうち一方の出力軸15にス
プライン結合されたカムケース20の内面に形成されたカ
ム面21と、他方の出力軸16にスプライン結合されるロー
ター30に設けられ、差動回転によりカム面21に摺接しな
がら径方向に往復動する放射配置のドライビングピスト
ン40（カム体）と、該ドライビングピストン40の往復動
に伴なって体積変化するシリンダー室50（流体室）と、
対向するシリンダー室50を連通するバランス油路60（流
体路）と、アキュムレータ室70と各シリンダー室50とを
それぞれワンウェイバルブ81を介して連通するレギュレ
ータ油路80と、前記バランス油路60からアキュムレータ
室70に向かう軸方向分岐油路61の開口端面に設けられた
バルブプレート91とボルト92により構成されたプレート
バルブ90（可変開度バルブ）とを備えている。

前記カムケース20は、出力軸15に対しスプライン結合さ
れるカムケースカバー22を介して設けられていて、内面
にカム面21が形成されると共に、外側にはサイドギヤ14
が形成されている。即ち、出力軸15とカムケースカバー
22とカムケース20とサイドギヤ14とは一体回転部材とな
っている。

前記ローター30は、出力軸16にスプライン結合されると
共に、カムケースカバー20のカム面21内に挿入状態で配
置されていて、前記カム面21に対向する位置で放射半径
方向に等間隔で６個所にシリンダー穴31が形成されてい
る。

前記ドライビングピストン40は、前記シリンダー穴31に
対しシールリング41により油密状態で６個設けられたカ
ム部材で、カム面21との摺接面は滑らかな接触移動と高
いヘルツの接触応力を確保する為に球面に形成されてい
る。

前記シリンダー室50は、前記シリンダー穴31と前記ドラ
イビングピストン40との間に、該ピストン40のストロー
ク位置によって室容積が変化するように形成されてい
る。

前記バランス油路60は、前記ローター30に３本形成され
ていて、前記ドライビングピストン40の往復動行程で同
位相の対向するシリンダー室50,50を連結する。

前記アキュムレータ室70は、作動油の一時的貯留及び放
出により油量の増減吸収を行なう室で、ローター30に往
復動可能に油密状態で設けられたアキュムレータピスト
ン71と、該ピストン71とスプリングリテーナ72との間に
介装されたスプリング73とを有する。

尚、前記アキュムレータピストン71には、ピストンシー
ル74が設けられ、このピストンシール74が設けられる位
置のローター30には、径方向にバルブ穴75が開穴され、
アキュムレータ室70が設定圧を越え、アキュムレータピ
ストン71が図面右方向に移動した時にバルブ穴75がアキ
ュムレータ室70と連通して作動油を逃すリリーフバルブ
機能を発揮するようにしている。

前記レギュレータ油路80は、シリンダー室50の油圧調整
のために設けられた油路で、アキュムレータ室70と各シ
リンダー室50とをそれぞれワンウェイバルブ81を介して
連通させることで、シリンダー室圧がアキュムレータ室
圧より低圧でワンウェイバルブ81が開く時に、アキュム
レータ室70から各シリンダー室50に加圧作動油を供給す
るようにしている。

前記プレートバルブ90は、バランス油路60からアキュム
レータ室70に向かう３つの軸方向分岐油路61の開口端面
に配置されたバルブプレート91と、該バルブプレート91
を固定するボルト92により構成されていて、このボルト
固定位置は、これら３つの軸方向分岐油路61の中心位
置、即ち、中心軸位置としている。

そして、シリンダー室50の内圧とアキュムレータ室70の
内圧との差圧（実際にはシリンダー室50の内圧にほぼ等
しい）に対応して生じるバルブプレート91のアキュムレ
ータ室70側への撓み変形を利用し、バルブ開度を、軸方
向分岐油路61の開口端面にバルブプレート91が密着して
いる全閉から差圧の増大に応じて徐々に拡大させるよう
にしている。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）非差動回転時 乾燥アスファルト路等を低・中速で直線走行する場合等
であって、出力軸15,16に連結される左右輪に回転速度
差（差動回転）が発生しない時は、ケースカバー20とロ
ーター30とに相対回転がなく、ドライビングピストン40
が径方向に往復動しない為、ディファレンシャルケース
10から入力されるエンジン駆動力は出力軸15,16に対し
等配分される。

しかしながら、左右輪に差動回転が発生しない時であっ
ても、高速道路を高速直進走行する場合には、出力軸1
5,16の回転に伴なって高速回転するローター30に設けら
れているドライビングピストン40には遠心力が作用し、
この遠心力によってドライビングピストン40がカム面21
に押し付けられ、差動制限トルクが生じる。

従って、高速直進走行時には、幾分か差動制限機能が発
揮されることになり、高速道路等での高速直進走行安定
性を高めることができる。

（ロ）差動回転発生時 悪路走行時や片輪スタック時等で出力軸15,16に連結さ
れる左右輪に回転速度差が発生する時は、ケースカバー
20とローター30とにも相対回転が発生し、この相対回転
によりカム面21に摺接するドライビングピストン40は径
方向に往復動し、この往復動のうち回転軸中心に向かう
ことでシリンダー室50の容積を縮小させようとする時に
は、プレートバルブ90による流出規制で生じる流動抵抗
でシリンダー室50内の圧力が高まり、この発生油圧とピ
ストン40の受圧面積とを掛け合せた油圧力がドライビン
グピストン40をカム面21に押し付ける力となり、この押
し付け力が差動制限トルクとして作用し、駆動力の分配
を高速回転側を小さくし、低速回転側を大きくするよう
に差動が制限される。

そして、実施例装置による差動制限トルク特性は、アキ
ュムレータ室70に向かう流出路となるバルブ開度を全閉
からシリンダー室圧とアキュムレータ室圧との差圧に対
応して変化させるプレートバルブ90を用いている為、第
３図のＡ特性で示される一定開度の固定オリフィスによ
る二次関数特性と比べた場合には、下記のような特性の
変化がみられる。

まず、差動回転△Ｎが発生し、流体室圧がアキュムレー
タ室圧と同圧レベルとなる差動回転△N₁までの小差動回
転域では、プレートバルブ90の全閉が保持されることで
差動制限トルクT_LSDの立上り上昇がみられる。

そして、差動回転△Ｎの上昇によりプレートバルブ90が
全閉から固定オリフィスと同じバルブ開度となる差動回
転△N₂までは、作動油の流出規制が強め、即ち、流動抵
抗が高めであることで、二次関数特性に比べて差動制限
トルクT_LSDが高めとなる。

さらに、差動回転△Ｎが上昇することで固定オリフィス
と同じバルブ開度となる差動回転△N₂を越えると、作動
油の流出規制が弱め、即ち、流動抵抗が低めであること
で、二次関数特性と比べ差動制限トルクT_LSDが低めとな
る。

即ち、二次関数特性Ａが直線方向に修正されることで、
差動制限トルク特性としては、第３図の特性Ｅに示すよ
うに、差動回転△Ｎが低い領域から高い領域までゲイン
がほぼ一定のリニアな特性を示す。

従って、差動回転△Ｎが低回転域では、旋回初期のアン
ダーステアを防止するのに充分で、差動回転△Ｎが中回
転域では、スプリットμ路での走破性向上やタックイン
の抑制や旋回中の制動等に対して効果の高く、さらに、
差動回転△Ｎが高回転域では、アクセルオン操作によっ
ても、圧雪路（μ＝0.3）や濡れた路面（μ＝0.45）等
ではタイヤがサイドフォースを失うほどの外輪側へのト
ルク伝達の上昇を防止できるという最適な差動制限トル
クT_LSD特性を得ることが出来る。

以上説明してきたように、実施例の回転差感応型差動制
限装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

差動回転△Ｎに対応して発生する差圧をバルブアクチ
ュエータとして利用したプレートバルブ90とした為、構
成がきわめて簡単で、部品点数の増大やコスト増を招く
ことがない。

普通一般のドライバー向けとして最適な差動回転△Ｎ
が低い領域から高い領域までゲインがほぼ一定のリニア
な差動制限トルク特性を得ることが出来る。

差圧によるバルブの開き度合をバルブ撓み強さ等によ
り設定することができる為、様々な要求性能に差動制限
トルク特性をマッチングさせることが出来る。

即ち、差動制限トルク特性は、バルブプレート91の厚み
や素材の設定や、バルブプレート91の形状設定（多少傘
形にすることによりプリロードを与える等）やボルト92
の締付トルク設定等による調節により、適応車両の要求
性能に容易にマッチングさせることが出来る。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、実施例のプレートバルブ90は、流体圧とアキュ
ムレータ室圧との差圧に対応してバルブ開度の変更を線
形的に行なうバルブを示したが、流体室圧のみをバルブ
作動圧としてバルブ開度の変更を線形的に行なうプレー
トバルブとしても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の回転差感応型差動制
限装置にあっては、差動制限手段の差動回転発生時に流
体室からの流出を規制する手段として、アキュムレータ
室に向かう流出路となるバルブ開度を流体室圧に対応し
て撓むバルブプレートの撓み変形を利用して変化させ、
差動回転に対する差動制限トルク特性を線形的に調整す
るプレートバルブを設けた装置としたため、きわめて簡
単な構成としながら、普通一般のドライバー向けとして
最適な差動制限トルク特性、即ち、差動回転が低い領域
から高い領域までゲインがほぼ一定のリニアな特性を得
ることが出来るし、また、様々な要求特性に差動制限ト
ルク特性をマッチングさせることが出来るという効果が
得られる。

加えて、プレートバルブは、流体路の複数のアキュムレ
ータ室側開口端を同時に塞ぐように配置された１枚のバ
ルブプレートと、複数のアキュムレータ室側開口端から
等距離の中心位置でバルブプレートを固定する１個のボ
ルトにより構成したため、複数のアキュムレータ室側開
口端の個々にプレートバルブを設ける場合に比べ、限ら
れたスペースの中でプレートバルブを収納することがで
き、装置の軽量小型化に有用であるし、バルブプレート
の撓み変形による複数のアキュムレータ室側開口端での
バルブ開度のバラツキも抑えられる。さらに、様々な要
求特性に差動制限トルク特性をマッチングさせる場合に
も、１枚のバルブプレートの厚みや素材や形状の設定あ
るいは１個のボルトの締付トルクの設定により調節で
き、容易にベストマッチングによる調節を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の回転差感応型差動制限装置を示
す縦断平面図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線線による回転差
感応型差動制限装置を示す縦断正面図、第３図は差動制
限トルク特性図である。 １…差動手段 ２…回転差感応型差動制限手段 10…ディファレンシャルケース 11…ピニオンシャフト 12…ピニオン 13,14…サイドギヤ 15,16…出力軸 20…ケースカバー 21…カム面 30…ローター 40…ドライビングピストン（カム体） 50…シリンダー室 60…バランス油路（流体路） 70…アキュムレータ室 80…レギュレータ油路 90…プレートバルブ（可変開度バルブ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動入力側に連結されるディファレンシャ
   ルケース内に、ピニオンシャフトを介して回転自在に支
   持されたピニオンと、該ピニオンに噛合する一対のサイ
   ドギヤと、サイドギヤに連結される２つの出力軸は駆動
   力伝達経路の途中に設けられる差動制限手段を介して駆
   動力が伝達される回転差感応型差動制限装置において、 前記差動制限手段は、 前記ディファレンシャルケースと一対のサイドギヤのう
   ち相対回転する２部材の一方の部材に内面に形成された
   カム面と、 他方の部材に設けられ、相対回転によりカム面に摺接し
   ながら径方向に往復動する放射状配置のカム体と、 該カム体の往復動に伴い体積変化する複数の流体室と、 各流体室とアキュムレータ室とを連通する複数の流体路
   と、 前記流体路の複数のアキュムレータ室側開口端を同時に
   塞ぐように配置された１枚のバルブプレートと、複数の
   アキュムレータ室側開口端から等距離の中心位置でバル
   ブプレートを固定する１個のボルトにより構成され、ア
   キュムレータ室に向かう流出路となるバルブ開度を流体
   室圧に対応して撓むバルブプレートの撓み変形を利用し
   て変化させ、差動回転に対する差動制限トルク特性を線
   形的に調整するプレートバルブと、 を備えた手段である事を特徴とする回転差感応型差動制
   限装置。