JPH09317849A - 差動制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で簡素な構造の装置でありながら、応答
性に優れ、低速から高速に至るまで適確に対応した差動
制限作用を有する差動制限装置を提供する。 【解決手段】 デフケース内に配置され該デフケースの
回転軸に直交するピニオン軸３に回転自在に軸支された
ピニオンギヤ４と該ピニオンギヤ４に軸方向の両側から
傘歯噛合する一対のサイドギヤ５、６からなる差動装置
の前記ピニオンギヤ４とサイドギヤ５、６との噛合反力
によって前記デフケース１、２とサイドギヤ５、６との
間の相対回転を減ずるように構成された差動制限装置に
おいて、前記サイドギヤの背面の傾斜面とデフケース
１、２側面と内周面との間の空間に複数の制動駒７を配
置すると共に、これら制動駒７は前記ピニオンギヤ４と
サイドギヤとの噛合反力によって軸動するサイドギヤの
背面の傾斜面のカム作用によってサイドギヤの背面の傾
斜面とデフケース１、２側面と内周面とを制動するよう
に構成されたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、片輪空転時等に発
生する過剰な差動作用を抑制して低速回転側の車輪にも
駆動トルクを伝達することのでき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、片輪空転時等に発生する過剰
な差動作用を抑制して低速回転側の車輪にも駆動トルク
を伝達することのできる差動制限装置として種々のもの
が提案されている。一般に、差動制限装置では、積雪路
面や泥濘地において左右あるいは前後車輪間での路面と
の摩擦係数の差に起因して、走行中に左右あるいは前後
車輪間での回転数に差を生じると、差動制限部材によっ
てスリップしている側の回転が制限されるとともに、そ
の反力としてスリップしていない側に回転駆動力が伝達
される。したがって、片輪スリップ時に、スリップして
いない車輪に駆動力が伝達されて悪路での走破性能が確
保できるものである。差動制限装置において差動制限部
材により差動回転部材であるピニオンギヤ等がデフケー
ス内周面との摩擦によって発生する差動制限力について
は、駆動時の滑りを発生する限界値を基準指標としたト
ルク配分率（トランスファレシオ：Ｒｔ）が設定され
る。通常、差動制限装置では、より良い牽引状態を得る
車軸により大きな差動制限トルクを配分すべく構成され
る。例えば、図５（Ａ）では、左右（あるいは前後）車
輪間でのトルク配分にあまり差がないトランスファレシ
オＲｔが小さいものと、右トルクに対して左トルクへの
配分を大きくしたトランスファレシオＲｔが大きいもの
とが示されている。

【０００３】そして、このような差動制限装置における
トルク配分率は、通常、差動装置を構成する歯車の各諸
元によって一義的に決定されるのが通例であり、それら
の一つの例として、デフケース内に配置され該デフケー
スの回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支され
たピニオンギヤと該ピニオンギヤに軸方向の両側から傘
歯噛合する一対のサイドギヤからなる差動装置におい
て、皿ばね等により発生する軸方向力によって押圧され
る多板クラッチの締結によってデフケースとサイドギヤ
との間に制動力を発生させて差動制限力としてのイニシ
ャルトルクを得る形式のものがある。また他の例とし
て、平行な回転軸を有して互いに噛合するはす歯遊星歯
車群からなる差動装置において、これら遊星歯車群のは
す歯噛合によって発生する軸方向の噛合反力をデフケー
スとの間の制動力として取り出す形式の差動制限装置が
ある。前者の典型的な例では、ピニオンギヤは円周上に
比較的まばらに設置されるので、装置自体は比較的軽量
であるが、皿ばね等により発生する差動制限力としての
イニシャルトルクは所定値に設定されたものである他、
多板クラッチの存在により充分な応答性が得られないば
かりか、イニシャルトルクすなわちトランスファレシオ
Ｒｔが小さいと高速時の差動制限トルクが不足し、逆に
トランスファレシオＲｔを大きくするには皿ばね等を強
力にする必要があるが、大きなトランスファレシオＲｔ
は、低速時におけるブレーキング現象等プッシュアンダ
ーを引き起こす他、ＡＢＳとの干渉の原因にもなった。

【０００４】また、後者の例としては、図６に示したよ
うな特開平６−３２３３７３号公報に記載されたものが
ある。この例では、一般に歯車数が多くなり重量が増大
しがちな、平行な回転軸を有して互いに噛合するはす歯
遊星歯車群からなる差動装置を構成するものにおいて遊
星歯車セットを最小限に抑えながら、有用な空間を生み
出し、従来と同等のトルク配分率を確保したものであ
る。各結合歯車３２、３４、３６および４２、４４、４
６は軸方向に分離した２つの噛合領域を有し、歯車３４
の左端部と歯車４４の右端部は長い噛合領域３４ａ、４
４ａをそれぞれ有しており、各歯車の逆側の端部は短い
噛合領域３４ｂ、４４ｂを有している。各セットの２つ
の外側の結合歯車の噛合領域は、中央の歯車と同様であ
るが、逆に配置されている。ボトム結合歯車３４の長い
噛合領域３４ａはボトム太陽歯車２６と噛合すると共
に、関連するトップ結合歯車３２、３６の短い領域３２
ｂ、３６ｂと噛合する。一方、トップ結合歯車４４の短
い噛合領域４４ｂは関連する２つのボトム結合歯車４
２、４６の長い噛合領域４２ａ、４６ａと噛合し、長い
噛合領域４２ａ、４６ａはボトム太陽歯車２６とも噛合
する。上記３個の結合歯車をセットとする２セットは、
結合歯車の対を３または４対用いた従来の平行軸トルク
配分型差動制限装置発生させる推力と実質的に同等の大
きさの推力を発生させることができる。

【０００５】このような差動制限装置によれば、車両走
行中において各対の結合歯車の噛合回転時に路面状態に
起因して前後（あるいは左右）車輪間で走行負荷に差が
生じた場合には、これら結合歯車がそれらのデフケース
ポケット内において僅か浮動状態に構成されているため
に、それぞれの結合歯車がはす歯噛合している各太陽歯
車に対する相対位置が変化しようとして、デフケースの
回転速度との間に速度差を生じる結果、結合歯車とデフ
ケースポケットとの間で接触が起きて摩擦を生じること
になり、両結合歯車は互いに噛合しているためにその噛
合反力によって互いに押し合い、スリップしている側の
回転が制限されるとともに、その反力としてスリップし
ていない側に回転駆動力が伝達される。したがって、片
輪スリップ時に、スリップしていない車輪に駆動力が伝
達されて悪路での走破性能が確保できるものである。こ
のように駆動力に応じてはす歯噛合歯車間において発生
する推力によって差動制限力が得られるものをトルク感
応式差動制限装置と言うが、しかしながら、このように
して発生する差動制限トルクは、図５（Ａ）に示される
ように、線形であり、高速時の差動制限トルクの不足
や、低速時におけるブレーキング現象等さらにはＡＢＳ
との干渉を完全に解消するに至っていないのが現状であ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため本発明では、
上記従来の差動制限装置における諸課題を解決して、軽
量で簡素な構造の装置でありながら、応答性に優れ、低
速から高速に至るまで適確に対応した差動制限作用を有
する差動制限装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、上記
した従来の課題を解決するための手段として、デフケー
ス内に配置され該デフケースの回転軸に直交するピニオ
ン軸に回転自在に軸支されたピニオンギヤと該ピニオン
ギヤに軸方向の両側から傘歯噛合する一対のサイドギヤ
からなる差動装置の前記ピニオンギヤとサイドギヤとの
噛合反力によって前記デフケースとサイドギヤとの間の
相対回転を減ずるように構成された差動制限装置におい
て、前記サイドギヤの背面の傾斜面とデフケース側面と
内周面との間の空間に複数の制動駒を配置すると共に、
これら制動駒は前記ピニオンギヤとサイドギヤとの噛合
反力によって軸動するサイドギヤの背面の傾斜面のカム
作用によってサイドギヤの背面の傾斜面とデフケース側
面と内周面とを制動するように構成されたことを特徴と
するものである。また本発明は、前記複数の制動駒は弾
性体により半径方向内方に付勢されて前記サイドギヤの
背面の傾斜面に当接して該サイドギヤおよびデフケース
の側面を制動することにより差動制限力のイニシャルト
ルクを発生させるように構成されていることを特徴とす
るものである。また本発明は、前記複数の制動駒は軸動
自在でサイドギヤと回転を共にすべく配置されたことを
特徴とするものである。また本発明は、前記複数の制動
駒は軸動自在でデフケースと回転を共にすべく配置され
たことを特徴とするもので、これらを課題解決のための
手段とするものである。

【０００８】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。図１および図２は本発明の差動制限装置の
第１実施の形態を示す。エンジンからの駆動力が伝達さ
れる図示しないリングギヤを一体に固定するデフケース
は、図１（Ａ）に示したように軸方向に分割された左右
のデフケース１、２からなり、一方の右デフケース２内
には、デフケースの回転軸に直交してピニオン軸３が配
置され、該ピニオン軸３には該ピニオン軸３に対して回
転自在に配置された複数個（本実施の形態では円周上に
４個）のピニオンギヤ４が軸支され、これらピニオンギ
ヤ４に軸方向の両側から傘歯噛合する一対の左右のサイ
ドギヤ５、６とが配置されて差動装置を構成している。
本発明では、前記左右の各サイドギヤ５、６の背面の傾
斜面とデフケースの側面と内周面との間の空間に円周上
に等間隔に複数（本実施の形態では３個）の制動駒７を
配置すると共に、これら制動駒７は前記ピニオンギヤ４
とサイドギヤ５、６との噛合反力によって軸動するサイ
ドギヤ５、６の背面の傾斜面とのカム作用により、サイ
ドギヤ５、６の背面の傾斜面と前記デフケース側面と内
周面とを制動するように構成されたものである。

【０００９】一方の左サイドギヤ５側を例にしてさらに
詳述すると、図１（Ｂ）に示すように、前記複数の制動
駒７はそれらの円弧状の溝７Ｍ内に弾性体であるスナッ
プリング８を収納しており、各制動駒７は該スナップリ
ング８により半径方向内方に付勢され、サイドギヤ５の
背面において該サイドギヤ５に突設されたレール部５Ｒ
に跨設した状態にて軸方向および半径方向に移動可能
に、かつサイドギヤ５と回転を共にして配置される。前
記スナップリング８は半径方向に長い断面を有し、縦断
面係数が大きいので強力な付勢力により大きなイニシャ
ルトルクを発生させることができる。

【００１０】このような構成により、車両が泥濘地等の
悪路に遭遇して例えば左側車輪の片輪空転等により過剰
な差動作用が発生し、比較的低速の場合には、該左側車
輪の空転と右側車輪の停止を伴って右サイドギヤ６には
該車輪の路面抵抗に相当するトルクが伝達されるとこ
ろ、駆動抵抗が大きい右側においてピニオンギヤ４は右
サイドギヤ６の周上を公自転して左サイドギヤ５を噛合
加速する。その時、図２（Ａ）に示すように、ピニオン
ギヤ４と左サイドギヤ５との間に生じる比較的小さな噛
合反力によるスラスト力Ｆ１に加えて、スナップリング
８により半径方向の力Ｐにて付勢されている制動駒８
は、その内周の傾斜面７Ｂを左サイドギヤ５の傾斜面５
Ａに押し付ける（黒矢印）カム作用によって軸方向外側
に移動し、その左端面７Ａを左デフケース１の内側面１
Ａに押し付けて（黒矢印）、デフケース１と左サイドギ
ヤ５とを制動し、制動された分だけ左デフケース１と左
サイドギヤ５との間の相対回転が減じられ、比較的小さ
な噛合反力によるスラスト力Ｆ１といわゆるイニシャル
トルクによる差動制限作用を行って、その結果生じた差
動制限トルクがピニオンギヤ４から右サイドギヤ６を介
して前記低速ないし停止側である右車輪側に加算され、
悪路での脱出を可能にするものである。

【００１１】次に、このようなイニシャルトルクのみに
ては脱出が困難な場合、前記スナップリング８によるイ
ニシャルトルクに加えて、さらに、エンジンの回転数を
上昇させてデフケースの回転数が増大すると、ピニオン
ギヤ４と左サイドギヤ５との間の噛合反力が増大し、図
２（Ｂ）に示すように、これによって生じた大きなスラ
スト力Ｆ２により、左サイドギヤ５の背面の傾斜面５Ａ
が前記制動駒７の内周の傾斜面７Ｂを強力に押し上げ
（黒矢印）、制動駒７の左端面７Ａは左デフケース１の
内側面１Ａに、制動駒７の外周面７Ｃは右デフケース２
の内周面２Ａに強力に押し付けられ（黒矢印）て、左サ
イドギヤ５と制動駒７とデフケース１、２との間で強力
な制動作用を生じさせることになる。この結果生じた大
きな差動制限トルクがピニオンギヤ４から右サイドギヤ
６を介して前記低速ないし停止側である右車輪側に加算
され、悪路での脱出を容易にするものである。図５
（Ｂ）は、本発明によるイニシャルトルクと低速時およ
び高速時におけるトランスファレシオＲｔとの関係を示
すもので、低速時から高速時にかけてトランスファレシ
オＲｔが非線形で得られる様子を示すものである。

【００１２】このように構成されているので、本発明に
よれば、差動制限力を発生させる動作部分として従来の
多板クラッチのような部材を必要とせず、ピニオンギヤ
とサイドギヤとの間に発生する噛合反力によって速やか
に動作する制動駒のみを設置するだけの簡素な構造で済
み、しかも応答性に優れるものである。また本発明によ
れば、低速から高速回転に至るまでそれらの速度に応じ
て適確に対応させてトランスファレシオの設定領域の広
い差動制限作用を得ることができるので、従来のものの
ように低速回転時を優先して小さなイニシャルトルクの
トランスファレシオを採用したことによる高速時の差動
制限トルク不足、あるいは高速回転時を優先して大きな
イニシャルトルクのトランスファレシオを採用したこと
による低速時におけるブレーキング現象等プッシュアン
ダーを引き起こすこともなく、ハンドル操作が容易で操
向がし易く、高速時には直進安定性が抜群であり、しか
も泥濘地における悪路脱出性能にもきわめて優れ、さら
にＡＢＳとの干渉の虞れもなくなった。また本実施の形
態によれば、スナップリングは半径方向に長い断面を有
し、縦断面係数が大きいので強力な付勢力により大きな
イニシャルトルクを発生させることができる。

【００１３】図３は本発明の差動制限装置の第２実施の
形態を示す。本実施の形態は、前記第１実施の形態のも
のにおけるスナップリングに代えてイニシャルトルクを
付与するための半径方向内側に付勢する弾性体として、
制動駒７の外周面の周方向溝７Ｃ内に筒状の伸縮バンド
９を設置したものである。伸縮バンド９は、前記第１実
施の形態のスナップリング８のように弾性金属リングを
Ｃ字形に形成してもよいし、時計バンドのように伸縮性
のある無端状の金属バンドとしてもよい。このように構
成したので、サイドギヤとピニオンギヤとの噛合反力に
よるスラスト力Ｆ１に加えて、伸縮バンド９により半径
方向内側に付勢された制動駒７が黒矢印のようにサイド
ギヤ５とデフケース１を制動して差動制限作用のイニシ
ャルトルクを発生させ、所定の差動制限作用を行うこと
ができる。本実施の形態では、伸縮バンド９は軸方向に
長い形状をしているので、制動駒７の左サイドギヤ５背
面の傾斜面５Ａへの押圧を均等に行え、その際の面圧も
小さくて済むので、制動駒７と左サイドギヤ５との間の
カム作用も円滑に行うことができる。

【００１４】図４は本発明の差動制限装置の第３実施の
形態を示す。前記第１および第２実施の形態のものにお
ける制動駒７がサイドギヤ５、６と回転を共にして軸動
自在に配置されていたのに対して、本実施の形態では、
制動駒７はデフケース２と回転を共にして配置されたこ
とを特徴とする。本実施の形態では、右デフケース２の
内周面の円周上の等分に分割された位置に適数個（本実
施の形態では３個）中心に向けて突設されたレール部２
Ｒに、その外周面の溝７Ｄが適合して跨設した状態にて
制動駒７が軸方向および半径方向に移動可能に、かつ右
デフケース２と回転を共にして配置される。前記右デフ
ケース２のレール部２Ｒと制動駒７の溝７Ｄとの間の間
隙（あるいは図示しないが制動駒７の外周面と右デフケ
ース２の内周面との間：その場合はレール部２Ｒと溝７
Ｄとの間の間隙は極小にされる）には、制動駒７を左サ
イドギヤ５に押し付けてイニシャルトルクを発生させる
ところのスプリング１０が適数個設置される。これによ
って、本実施の形態では、スプリング１０によって差動
制限用イニシャルトルクが得られると共に、高速回転時
には左サイドギヤ５の傾斜面５Ａと制動駒７内周の傾斜
面７Ｂとの間のカム作用によって、制動駒７はスプリン
グ１０を押圧しつつその外周面をして右デフケース２の
内周面を制動して差動制限力を得ることができる。本実
施の形態では、図４（Ａ）に示すように、差動制限力を
得るための制動駒７と左サイドギヤ５との制動面の円周
方向の距離は比較的小さいが、制動駒７の形状を中心側
が大きい台形状にすることもできるものである。

【００１５】以上実施の形態について説明してきたが、
本発明の趣旨の範囲内で、差動装置の形式、サイドギヤ
の形状、サイドギヤと制動駒との間の傾斜カム面の形
状、ピニオンギヤの形状、サイドギヤの背面およびデフ
ケース内周面と制動駒との関連構成、制動駒における弾
性体の設置形態、制動駒の形状、個数および材質等につ
いては適宜採用することができることは言うまでもな
い。

【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、差動制限力を発生させる動作部分として従来の多
板クラッチのような部材を必要とせず、ピニオンギヤと
サイドギヤとの間に発生する噛合反力によって速やかに
動作する制動駒のみを設置するだけの簡素な構造で済
み、しかも応答性に優れるものである。また本発明によ
れば、低速から高速回転に至るまでそれらの速度に応じ
て適確に対応させてトランスファレシオの設定領域の広
い差動制限作用を得ることができるので、従来のものの
ように低速回転時を優先して小さなイニシャルトルクの
トランスファレシオを採用したことによる高速時の差動
制限トルク不足、あるいは高速回転時を優先して大きな
イニシャルトルクのトランスファレシオを採用したこと
による低速時におけるブレーキング現象等プッシュアン
ダーを引き起こすこともなく、ハンドル操作が容易で操
向がし易く、高速時には直進安定性が抜群であり、しか
も泥濘地における悪路脱出性能にもきわめて優れ、さら
にＡＢＳとの干渉の虞れもなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の差動制限装置の第１の実施の形態を示
す全体断面図および要部断面図である。

【図２】本発明の差動制限装置の第１の実施の形態の動
作を示す要部断面図である。

【図３】本発明の差動制限装置の第２の実施の形態を示
す要部断面図である。

【図４】本発明の差動制限装置の第３の実施の形態を示
す要部断面図である。

【図５】差動制限作用におけるトランスファレシオの比
較図である。

【図６】従来の差動制限装置の１例を示す全体断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 左デフケース ２ 右デフケース ３ ピニオン軸 ４ ピニオンギヤ ５ 左サイドギヤ ５Ｒ レール部 ６ 右サイドギヤ ７ 制動駒 ８ スナップリング（弾性体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デフケース内に配置され該デフケースの
   回転軸に直交するピニオン軸に回転自在に軸支されたピ
   ニオンギヤと該ピニオンギヤに軸方向の両側から傘歯噛
   合する一対のサイドギヤからなる差動装置の前記ピニオ
   ンギヤとサイドギヤとの噛合反力によって前記デフケー
   スとサイドギヤとの間の相対回転を減ずるように構成さ
   れた差動制限装置において、前記サイドギヤの背面の傾
   斜面とデフケース側面と内周面との間の空間に複数の制
   動駒を配置すると共に、これら制動駒は前記ピニオンギ
   ヤとサイドギヤとの噛合反力によって軸動するサイドギ
   ヤの背面の傾斜面のカム作用によってサイドギヤの背面
   の傾斜面とデフケース側面と内周面とを制動するように
   構成されたことを特徴とする差動制限装置。
2. 【請求項２】 前記複数の制動駒は弾性体により半径方
   向内方に付勢されて前記サイドギヤの背面の傾斜面に当
   接して該サイドギヤおよびデフケースの側面を制動する
   ことにより差動制限力のイニシャルトルクを発生させる
   ように構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。
3. 【請求項３】 前記複数の制動駒は軸動自在でサイドギ
   ヤと回転を共にすべく配置されたことを特徴とする請求
   項１または２に記載の差動制限装置。
4. 【請求項４】 前記複数の制動駒は軸動自在でデフケー
   スと回転を共にすべく配置されたことを特徴とする請求
   項１または２に記載の差動制限装置。