JPH09144846A - 差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低速から高速に到るまでのパイロットクラッ
チにおけるひきずりトルクの発生を確実に抑制して耐久
性能を向上させるとともに、差動制限状態の速やかなる
解除を可能にした差動制限装置を提供する。 【解決手段】 デフケース１からの入力を差動歯車装置
を介して左右の出力軸５、７に配分して伝達すると共
に、差動回転部材間を締結するパイロットクラッチ１１
によって発生したスラスト力によりメインクラッチ１４
を締結して左右の出力軸５、７間の差動を制限する差動
制限装置において、カム錐面４Ｃ、６Ｃにて対向せる差
動回転部材（４、６）間に配置された重錘１５が半径方
向外側に付勢されたスプリング１６および差動回転遠心
力によって前記スラスト力を抑制するように構成された
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、差動回転部材間を
締結するパイロットクラッチによって発生したスラスト
力によりメインクラッチを締結して左右の出力軸間の差
動を制限する差動制限装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の差動回転部材間を締結するパイ
ロットクラッチによって発生したスラスト力によりメイ
ンクラッチを締結して左右の出力軸間の差動を制限する
差動制限装置としては、従来、例えば図５に示したよう
な特開平５−２２１２４６号公報に記載されたものがあ
る。この従来例のものは、図示しないエンジンからの駆
動力がドライブピニオンと傘歯噛合するリングギヤに伝
えられ、該リングギヤを一体に固定するデフケース３１
を回転させる。該デフケース３１内に差動歯車装置を構
成するプラネタリーギヤを挟んで軸方向にメインクラッ
チ４４とパイロットクラッチ４１が配置される。これら
のクラッチがプラネタリーギヤの差動制限作用を行う。
前記デフケース３１から入力された駆動力は、前記デフ
ケース３１の一部として差動装置を構成するところのプ
ラネタリーギヤのインターナルギヤ３２に伝えられ、さ
らにピニオンギヤ３３を介して、キャリヤ３６およびサ
ンギヤ３４に配分伝達されて行く。前記ピニオンギヤ３
３はピニオン軸によって前記キャリヤ３６の円周上に複
数個軸支され、これら各ピニオンギヤ３３の内外には、
外接噛合する前記インターナルギヤ３２と、内接噛合す
る前記サンギヤ３４がそれぞれ噛合している。前記イン
ターナルギヤ３２を有するデフケース３１はさらにアウ
ターとしてパイロットクラッチ４１の外側まで延び、該
パイロットクラッチ４１のロータ３８と一体に回転する
よう構成されている。前記ロータ３８は、前記キャリヤ
３６内周を構成する右出力軸３７に外嵌し、該右出力軸
３７の軸部内には図示外の右車輪駆動軸がスプライン嵌
合される。前記サンギヤ３４は左出力軸３５を構成し、
該左出力軸３５の軸部内には同様に図示外の左車輪駆動
軸がスプライン嵌合される。前記ピニオンギヤ３３に伝
えられたデフケース３１からの駆動力は、左右車輪間の
駆動抵抗あるいは回転数差に応じて前記ピニオンギヤ３
３が公自転して右車輪系の前記キャリヤ３６および左車
輪系の前記サンギヤ３４に配分して伝えるられる。

【０００３】このような差動駆動状態での走行時に、泥
濘地等の悪路に遭遇して左右車輪間での差動作用を制限
する必要が生じた場合には、前記パイロットクラッチ４
１のロータ３８の外側に配置された電磁石３９によって
永久磁石からなるアーマチャ４５を励磁吸引することに
よって、電磁石３９に流れる電流によって永久磁石４５
との関係に伴って、電磁石の励磁力を選択して所定の差
動制限力を得る。前記アーマチャ４５の吸引による軸方
向右側への移動によって該アーマチャ４５と前記ロータ
３８の間に配列されたパイロットクラッチ４１を締結
し、差動回転状態にあった前記アウターとボールカム装
置のカムリング４２とが回転を共にしようとする際に、
前記ボールカム装置を構成する前記キャリヤ３６との間
にボール４３を介して生ずるスラスト力によってプレッ
シャーリングを兼ねる前記キャリヤ３６を軸方向左方に
押圧することになる。かくして、前記ピニオンギヤ３３
を軸支したキャリヤ３６全体が左方に移動して、プラネ
タリーギヤとデフケース３１との間に配置されたメイン
クラッチ４４を締結させる。これによって、前記キャリ
ヤ３６とサンギヤ３４とは相対回転差がなくなり、左右
車輪間の差動は制限状態となるので、前記各ピニオンギ
ヤ３３は自転が制限され、前記インターナルギヤ３２、
ピニオンギヤ３３、キャリヤ３６およびサンギヤ３４も
相対回転を制限されて回転し、前後輪間での路面とタイ
ヤとの摩擦係数の差によっていずれか一方の駆動系が空
転するという差動作用を有するが故の差動装置の宿命を
取り除き、悪路脱出を可能にするものである。この例で
は、永久磁石からなるアーマチャ４５を採用したことに
よって、電磁石３９に逆電流が流れると、永久磁石４５
との磁力が拮抗してパイロットクラッチ４１は中立とな
り、差動フリーの状態となる。前記逆電流の供給量を順
次下げていくと、永久磁石４５によるパイロットクラッ
チ４１の締結力によって中間的な差動制限状態となる。
次いで、電磁石３９に正電流が流れると、永久磁石４５
と電磁石３９とは互いに吸引し合ってパイロットクラッ
チ４１の締結力が増大する。このようにして、限界のあ
った電磁石の励磁力によるパイロットクラッチのより完
全な締結状態を得ることを可能にしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
パイロットクラッチを備えた差動制限装置においては、
差動制限作用を停止すべく、例えばパイロットクラッチ
４１を切断するために電磁石３９を解磁しても、デフケ
ース３１側に、とりわけ高速回転が入力されると、パイ
ロットクラッチ４１を構成する多板クラッチ間にひきず
りトルクが発生してカムリング４２が回転し、前記ボー
ルカム装置を構成する前記キャリヤ３６との間のボール
４３を介して生ずるスラスト力によってキャリヤ３６を
軸方向左方に押圧することになる。その結果、常にメイ
ンクラッチ４４が押し付けられてその耐久性能の低下を
招いていた。しかも、そのために差動制限状態を速やか
に解除することをも不可能にしていた。また、このよう
な差動制限装置において、寒冷地での始動時等にデフケ
ース内部に存在する潤滑油の粘度が高い場合、上記同様
に電磁石を解磁してもパイロットクラッチ側にひきずり
トルクを生じ、メインクラッチが押し付けられて低速旋
回性能を悪化させるいわゆるタイトコーナブレーキング
現象を引き起こす等の問題を起こしていた。

【０００５】このため本発明では、上記従来のパイロッ
トクラッチを備えた差動制限装置における課題を解決し
て、低速から高速に到るまでのパイロットクラッチにお
けるひきずりトルクの発生を確実に抑制して耐久性能を
向上させるとともに、差動制限状態を速やかに解除する
ことを可能にした差動制限装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、デフケ
ースからの入力を差動歯車装置を介して左右の出力軸に
配分して伝達すると共に、差動回転部材間を締結するパ
イロットクラッチによって発生したスラスト力によりメ
インクラッチを締結して左右の出力軸間の差動を制限す
る差動制限装置において、カム錐面にて対向せる差動回
転部材間に配置された重錘が半径方向外側に付勢された
スプリングおよび差動回転遠心力によって前記スラスト
力を抑制するように構成されたことを特徴とするもの
で、これを課題解決のための手段とするものである。ま
た本発明は、前記カム錐面がプラネタリーギヤからなる
差動歯車装置における一方の出力軸に連結されたサンギ
ヤと他方の出力軸に連結されたピニオンキャリヤとの間
の対向面に形成されていることを特徴とするもので、こ
れを課題解決のための手段とするものである。

【０００７】

【実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態を図１
および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の差動
制限装置の第１実施の形態の上半分を示す断面図で、図
示しないエンジンからの駆動力が入力軸１Ａに伝えら
れ、該入力軸１Ａ一体に固定するデフケース１に伝達さ
れる。該デフケース１内には差動歯車装置を構成するプ
ラネタリーギヤを挟んで軸方向にメインクラッチ１４と
パイロットクラッチ１１が配置される。前記デフケース
１から入力された駆動力は、前記デフケース１内周のイ
ンターナルギヤ２に伝えられ、さらにプラネタリーギヤ
を構成して前記インターナルギヤ２に内接噛合するピニ
オンギヤ３を介して、ピニオンキャリヤ６および前記ピ
ニオンギヤ３の内周側で外ピニオンギヤ３に外接噛合す
るサンギヤ４に配分伝達されて行く。プラネタリーギヤ
はダブルピニオン式であり、左右に円滑に回転差を与え
ることができる。前記ピニオンギヤ３はピニオン軸３Ａ
によって前記ピニオンキャリヤ６の円周上に複数個軸支
され、これら各ピニオンギヤ３の内外には、外接噛合す
る前記インターナルギヤ２と、内接噛合する前記サンギ
ヤ４がそれぞれ噛合している。前記インターナルギヤ２
を有するデフケース１はさらにパイロットクラッチ１１
の外側まで延び、該パイロットクラッチ１１のロータ８
と一体に回転するよう構成されている。前記ロータ８
は、前記ピニオンキャリヤ６の内周にスプライン嵌合す
る右出力軸７に外嵌される。また、前記サンギヤ４は左
出力軸５を構成し、該左出力軸５の軸部内には図示外の
左車輪駆動軸がスプライン嵌合される。前記ピニオンギ
ヤ３に伝えられたデフケース１からの駆動力は、左右車
輪間の駆動抵抗あるいは回転数差に応じて前記ピニオン
ギヤ３が公自転して右車輪系の前記ピニオンキャリヤ６
および左車輪系の前記サンギヤ４に配分して伝えるられ
るものである。

【０００８】一方、本実施の形態では、電磁石９の励磁
によって吸引され、パイロットクラッチ１１を締結する
アーマチャ１０が前記プラネタリーギヤを構成するピニ
オンキャリヤ６とロータ８との間に設けられるが、パイ
ロットクラッチの作動形態は必ずしも電磁石型でなくと
もよい。パイロットクラッチ１１は、ロータ８と回転を
共にして軸方向にスライド可能な多板クラッチ群と、パ
イロットクラッチ１１の内周側に配置されたカムボール
装置を構成するカムリング１２と回転を共にしてスライ
ド可能な多板クラッチ群とで構成され、その締結時には
デフケース１の回転と連れ回ろうとするカムリング１２
とカムボール１３を介したピニオンキャリヤ６との間の
相対回転によってスラスト力が発生し、ピニオンキャリ
ヤ６をして軸方向（図面左方向）に移動せしめ、メイン
クラッチ１４を締結させて、デフケース１側と回転を共
にするアウタープレート１４Ａとサンギヤ４と回転を共
にするインナープレート１４Ｂとを接続し、デフケース
１と左右の出力軸５、７間における相対回転をなくす、
いわゆる差動制限作用を行う。

【０００９】本発明では、図１におけるＡ部の拡大図で
ある図２に明確に示されるように、プラネタリーギヤか
らなる差動歯車装置における一方の出力軸（左出力軸
５）に連結されたサンギヤ４と他方の出力軸（右出力軸
７）に連結されたピニオンキャリヤ６との間の対向面に
カム錐面４Ｃ、６Ｃを形成し、これらカム錐面４Ｃ、６
Ｃにて対向せる差動回転部材（サンギヤ４とピニオンキ
ャリヤ６）間に重錘としての遠心ボール１５を円周上に
複数個を半径方向外側に付勢されたスプリング１６によ
って保持したものである。なお、符号１７は遠心ボール
１５およびこれらを所定位置に保持する保持リングを示
している。また、前記サンギヤ４におけるカム錐面４Ｃ
およびピニオンキャリヤ６におけるカム錐面６Ｃにおけ
る傾斜角度θを適当に設定することにより、広いレンジ
にてひきずりトルクの抑制のための反スラスト力を発生
させることができる。

【００１０】以上の構成により、本実施の形態の作用を
説明すると、通常の差動駆動状態での走行時に、泥濘地
等の悪路に遭遇して左右車輪間での差動作用を制限する
必要が生じた場合には、電磁石９の励磁によってアーマ
チャ１０を吸引してパイロットクラッチ１１を締結し、
デフケース１とカムリング１２とが回転を共にしようと
する際に、ボールカム装置を構成するピニオンキャリヤ
６との間にボール１３を介して生ずるスラスト力によっ
てピニオンキャリヤ６を軸方向左方に押圧する。これに
よって、ピニオンギヤ３を軸支したピニオンキャリヤ６
全体が図面左方に移動して、プラネタリーギヤとデフケ
ース１（入力軸１Ａ側面）との間に配置されたメインク
ラッチ１４を締結させ、デフケース１側と回転を共にす
るアウタープレート１４Ａとサンギヤ４と回転を共にす
るインナープレート１４Ｂとを接続し、デフケース１と
左右の出力軸５、７間における相対回転をなくす、いわ
ゆる差動制限作用が行われる。

【００１１】次に、電磁石９を解磁して差動制限状態を
解除した場合で、プラネタリーギヤからなる差動装置に
おける差動回転数にあまり差がない比較的低速時には、
パイロットクラッチ１１を構成する多板クラッチ間にひ
きずりトルクが発生してカムリング１２が回転し、前記
ボールカム装置を構成する前記ピニオンキャリヤ６との
間のボール１３を介して生ずるスラスト力によってピニ
オンキャリヤ６を軸方向左方に押圧しようとしても、遠
心ボール１５は半径方向外側に付勢されたスプリング１
６によって対向せる差動回転部材であるサンギヤ４とピ
ニオンキャリヤ６との対向面に形成されたカム錐面４
Ｃ、６Ｃを軸方向に押し広げて、ピニオンキャリヤ６を
前記スラスト力に抗して軸方向右側へ押し戻し、パイロ
ットクラッチ１１のひきずりトルクに起因したメインク
ラッチ１４の徒な締結を有効に抑制して耐久性能を向上
させるとともに、速やかなる差動制限状態を解除するこ
とも可能である。

【００１２】さらに、電磁石９を解磁して差動制限状態
を解除した場合で、入力軸１Ａすなわちデフケース１側
に高速回転が入力されると、パイロットクラッチ１１を
構成する多板クラッチ間により大きなひきずりトルクが
発生して、前記同様にカムリング１２が回転し、前記ボ
ールカム装置を構成する前記ピニオンキャリヤ６との間
のボール１３を介して生ずる大きなスラスト力によって
ピニオンキャリヤ６を軸方向左方に強力に押圧しようと
するが、遠心ボール１５は半径方向外側に付勢されたス
プリング１６の付勢力に加えて、差動回転部材（サンギ
ヤ４とピニオンキャリヤ６）間における大きな差動回転
遠心力によって対向せる差動回転部材であるサンギヤ４
とピニオンキャリヤ６との対向面に形成されたカム錐面
４Ｃ、６Ｃを軸方向に強力に押し広げて、ピニオンキャ
リヤ６を前記スラスト力に抗して軸方向右側へ押し戻
し、パイロットクラッチ１１のひきずりトルクに起因し
たメインクラッチ１４の徒な締結をさらに有効に抑制す
ることができるとともに、より速やかなる差動制限状態
を解除することも可能になる。

【００１３】次に、図３によって本発明の差動制限装置
の第２実施の形態を説明する。本実施の形態の構成も、
カム錐面４Ｃおよび６Ｃにて対向せる差動回転部材サン
ギヤ４およびピニオンキャリヤ６間に配置された重錘が
半径方向外側に付勢されたスプリングおよび差動回転遠
心力によって、パイロットクラッチ１１においてひきず
りトルクにより発生するスラスト力を抑制するように構
成された点で、基本的には前記第１実施の形態のものと
同様であるが、本実施の形態では、重錘として、多数の
遠心ボール１５に代えて円周上に配置された断面台形の
複数個（図の実施の形態では３個）の円弧状体１８Ａ、
１８Ｂおよび１８Ｃを採用し、これら円弧状体の内周側
に刻設した半円弧断面の溝２０内に、リング状に形成し
たコイルスプリング１９を設置したものである。これに
よって、電磁石９を解磁して差動制限状態を解除した場
合で、差動装置における差動回転数にあまり差がない比
較的低速時には、リング状に形成したコイルスプリング
１９の拡開傾向に付勢されたスプリング力によって重錘
である断面台形の円弧状体１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃ
を半径方向外側に移動させて、パイロットクラッチ４１
のひきずりトルクに起因したメインクラッチ１４の徒な
締結を有効に抑制して耐久性能を向上させる。さらに、
デフケース１側に高速回転が入力されてパイロットクラ
ッチ１１を構成する多板クラッチ間により大きなひきず
りトルクが発生して大きなスラスト力によってピニオン
キャリヤ６を軸方向左方に強力に押圧しようとしても、
重錘である断面台形の円弧状体１８Ａ、１８Ｂおよび１
８Ｃは半径方向外側に付勢されたスプリング１９の付勢
力に加えて、サンギヤ４とピニオンキャリヤ６間におけ
る大きな差動回転遠心力によって、それら各円弧状体の
台形断面の両側の傾斜面が前記カム錐面４Ｃ、６Ｃを軸
方向に強力に押し広げて、ピニオンキャリヤ６を前記ス
ラスト力に抗して軸方向右側へ押し戻し、パイロットク
ラッチ１１のひきずりトルクに起因したメインクラッチ
１４の徒な締結をさらに有効に抑制することができる。

【００１４】次に、図４によって本発明の差動制限装置
の第３実施の形態を説明する。本実施の形態の構成も、
重錘として、多数の遠心ボール１５に代えて円周上に配
置された断面台形の複数個（図の実施の形態では３個）
の円弧状体１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃを採用した点
で、基本的には前記第２実施の形態のものと同様である
が、本実施の形態では、重錘としての断面台形の複数個
の円弧状体１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃを半径方向外側
に付勢するスプリングとして、前記第２の実施の形態の
リング状のコイルスプリング１９に代えて各円弧状体１
８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃ間を連結するごとくこれらの
間に配設された圧縮スプリング２１を設けたものであ
る。この圧縮スプリング２１によって、前記各円弧状体
１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃを互いに円周方向に離反さ
せる方向に付勢することで、半径方向外側への付勢力を
得るものである。これによって、差動制限状態を解除時
において、比較的低速時から高速差動回転時までパイロ
ットクラッチにおけるひきずりトルクに起因したメイン
クラッチの締結を有効に抑制して耐久性能を向上させ、
かつ差動制限作用の速やかな解除を可能にすることがで
きる。

【００１５】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の趣旨の範囲内で差動歯車装置として適宜の
構造のものが採用できる。また、パイロットクラッチの
締結、解除形態についても電磁石方式のみならず、流体
圧方式、噛合反力方式等適宜のものが採用できる。ま
た、アーマチャ、カムリングあるいはピニオンキャリヤ
の形状およびそれらの関連構成、カム錐面の形状、重
錘、スプリングおよび保持リングの形態、数およびそれ
らの関連構成、さらには、カム錐面が形成される部材に
ついても適宜の差動回転部材が採用され得る。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、差動制限状態を解除した場合で、プラネタリーギ
ヤからなる差動装置における差動回転数にあまり差がな
い比較的低速時には、パイロットクラッチを構成する多
板クラッチ間におけるひきずりトルクに起因したスラス
ト力によってメインクラッチが締結しようとしても、重
錘部材が半径方向外側に付勢されたスプリングによって
対向せる差動回転部材の対向面に形成されたカム錐面を
軸方向に押し広げて、前記スラスト力に抗してメインク
ラッチの締結を有効に抑制して耐久性能を向上させると
ともに、速やかなる差動制限状態を解除することが可能
となる。また、寒冷地での始動時等に、デフケース内部
に存在する潤滑油の粘度が高い状態にあっても、電磁石
を解磁した際にパイロットクラッチ側にひきずりトルク
を生じることがないので、メインクラッチが押し付けら
れて低速旋回性能を悪化させるタイトコーナブレーキン
グ現象を引き起こす等の問題も解消される。さらに、差
動制限状態を解除した場合で、入力軸側に高速回転が入
力された高速差動回転時には、パイロットクラッチを構
成する多板クラッチ間により大きなひきずりトルクに起
因したスラスト力によってメインクラッチが締結しよう
としても、重錘部材が半径方向外側に付勢されたスプリ
ングの付勢力に加えて、差動回転部材間における大きな
差動回転遠心力によって対向せる差動回転部材間の対向
面に形成されたカム錐面を軸方向に強力に押し広げて、
前記スラスト力に抗してメインクラッチの締結を確実に
抑制して耐久性能を向上させるとともに、より速やかな
る差動制限状態を解除することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の差動制限装置の第１実施の形態の上半
分を示す断面図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】本発明の差動制限装置の第２実施の形態を示す
Ａ部に相当する図である。

【図４】本発明の差動制限装置の第３実施の形態を示す
Ａ部に相当する図である。

【図５】従来の差動制限装置の全体図である。

【符号の説明】

１ デフケース ２ インターナルギヤ ３ ピニオンギヤ ４ サンギヤ ４Ｃ カム錐面 ５ 左出力軸 ６ ピニオンキャリヤ ６Ｃ カム錐面 ７ 右出力軸 ８ ロータ ９ 電磁石 １０ アーマチャ １１ パイロットクラッチ １２ カムリング １３ ボール １４ メインクッチ １５ 遠心ボール（重錘） １６ スプリング １７ 保持リング １８ 円弧状部材（重錘） １９ コイルスプリング ２０ 溝 ２１ 圧縮スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デフケースからの入力を差動歯車装置を
   介して左右の出力軸に配分して伝達すると共に、差動回
   転部材間を締結するパイロットクラッチによって発生し
   たスラスト力によりメインクラッチを締結して左右の出
   力軸間の差動を制限する差動制限装置において、カム錐
   面にて対向せる差動回転部材間に配置された重錘が半径
   方向外側に付勢されたスプリングおよび差動回転遠心力
   によって前記スラスト力を抑制するように構成されたこ
   とを特徴とする差動制限装置。
2. 【請求項２】 前記カム錐面がプラネタリーギヤからな
   る差動歯車装置における一方の出力軸に連結されたサン
   ギヤと他方の出力軸に連結されたピニオンキャリヤとの
   間の対向面に形成されていることを特徴とする請求項１
   に記載の差動制限装置。