JPH10184843A - 差動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク感応によって差動を制限する構成にお
いて、差動制限力を増大または低減させることのできる
差動装置を提供する。 【解決手段】 ギヤケース１０に入力された駆動力が各
ディスクプレート１２に伝達されると、各ディスクプレ
ート１２の溝１２ｂには各ボール１４との接触面におけ
る反力が作用し、各ディスクプレート１２が軸方向外側
に移動しようとしてスラスト力が発生する。これによ
り、各ディスクプレート１２の背面側に摩擦力が発生
し、これが抵抗となって各ディスクプレート１２の差動
が制限される。その際、各ディスクプレート１２には各
スプリングワッシャ１５による軸方向内側への予圧が付
与されていることから、その分だけスラスト力が大きく
なり、差動制限力が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車の左
右または前後駆動輪の回転差を許容する差動装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】従来、自動車の差動装置としては、出力軸
に連結された一対のベベルギヤの間にピニオンギヤを介
在させ、ピニオンギヤのシャフトに外側から回転力が加
わると、差動時にピニオンギヤを自転させて各出力軸の
回転差を許容するようにしたものが一般的である。ま
た、旋回時や摩擦係数の低い路面の走行時に駆動輪の片
方が空転しようとするのを規制する差動制限機能を持っ
た差動装置としては、例えば粘性流体の抵抗を利用した
ビスカス・カップリング等の差動制限機構を別途追加し
たものが知られている。しかしながら、このように差動
制限機構として特別な機構を追加する構造では、装置本
体の大型化及び高コスト化を来すという欠点があった。
そこで、このような構造の差動装置よりも小型で、しか
も特別な機構を追加することなく差動制限効果を達成し
得るものが出願人から既に提案されている（特開平８−
１７０７０５号）。

【０００３】この差動装置は、外部からの駆動力によっ
て回転するギヤケースと、互いに対向してギヤケースと
同軸状に配置された一対のディスクプレートと、各ディ
スクプレートの対向面間に配置された複数のボールと、
各ボールを保持してギヤケースと一体に回転するセンタ
ープレートとを備え、センタープレートには各ディスク
プレートの径方向に延びる複数の長孔を設けて各長孔に
各ボールを移動自在に収容するとともに、各ディスクプ
レートの対向面には各ボールを転動自在に係合する溝を
設け、ギヤケースの回転力を各ボールと各溝を介して各
ディスクプレートに伝達するとともに、各ボールを各デ
ィスクプレートの溝に沿って転動させながらセンタープ
レートの長孔内を往復移動させることにより各ディスク
プレートの回転差を許容し、各ボールと各溝との間に発
生する軸方向の反力によって各ディスクプレートの差動
を制限するようにしている。従って、この差動装置で
は、ボールと溝との係合により各ディスクプレートの差
動を達成し、その構成における機械的な特性を利用して
差動制限効果を得ることができるため、部品点数が少な
く、小型で組立ても容易であるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
のようにトルク感応によって差動を制限する構成におい
ては、トルクバイアスレシオを越えると差動制限効果が
低下するため、駆動力による負荷が小さい場合、例えば
急な旋回で内側の車輪が浮かび上がったり、片側の車輪
が凍結路面等の摩擦係数の低い路面にあるようなときで
も、十分な差動制限力を発生し得ることが望まれる。ま
た、例えば前輪駆動車においては、旋回中に直進しよう
とする力が大きく働くため、前述とは反対にトルクバイ
アスレシオが低く設定されている方が好都合である。

【０００５】本発明は前記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、トルク感応によって差
動を制限する構成において、差動制限力を増大または低
減させることのできる差動装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、外部からの駆動力によって
回転する入力側回転体と、互いに対向して入力側回転体
と同軸状に配置された一対の回転体と、各回転体の対向
面間に配置された複数の転動体と、各転動体を保持して
入力側回転体と一体に回転する保持体とを備え、保持体
には各回転体の径方向に延びる複数の長孔を設けて各長
孔に各転動体を移動自在に収容するとともに、各回転体
の対向面のそれぞれには各転動体を転動自在に係合する
溝を設けた差動装置において、前記各回転体をそれぞれ
軸方向内側または外側に所定の圧力で押圧する圧力付与
手段を備えている。これにより、入力側回転体の回転力
が各転動体と各溝を介して各回転体に伝達されるととも
に、各転動体が各回転体の溝に沿って転動しながら保持
体の長孔内を往復移動することにより各回転体の回転差
が許容され、各転動体と各溝との間に発生する軸方向の
反力によって各回転体の差動が制限される。その際、圧
力付与手段による各回転体の軸方向内側または外側への
予圧により、各回転体の回転が規制されて差動制限力が
増大する。

【０００７】また、請求項２では、請求項１記載の差動
装置において、前記各回転体の回転による摩擦抵抗を各
回転体の軸方向への反力に応じて発生させる摩擦抵抗発
生手段を備えている。これにより、請求項１の作用に加
え、各回転体の回転が摩擦抵抗発生手段より規制され、
より大きな差動制限力が発生する。

【０００８】また、請求項３では、外部からの駆動力に
よって回転する入力側回転体と、互いに対向して入力側
回転体と同軸状に配置された一対の回転体と、各回転体
の対向面間に配置された複数の転動体と、各転動体を保
持して入力側回転体と一体に回転する保持体とを備え、
保持体には各回転体の径方向に延びる複数の長孔を設け
て各長孔に各転動体を移動自在に収容するとともに、各
回転体の対向面のそれぞれには各転動体を転動自在に係
合する溝を設けた差動装置において、前記各回転体の回
転による摩擦抵抗の発生を規制する摩擦抵抗規制手段を
備えている。これにより、各回転体の回転による摩擦抵
抗の発生が摩擦抵抗規制手段により規制されて差動制限
力が低減する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明の第１の実
施形態を示すもので、本実施形態の差動装置は、ギヤケ
ース１０と、ギヤケース１０の一端を閉塞するギヤケー
スカバー１１と、互いに同軸状に対向して配置された一
対のディスクプレート１２と、各ディスクプレート１２
の間に配置されたセンタープレート１３と、センタープ
レート１３に転動自在に保持された多数のボール１４
と、各ディスクプレート１２の背面側に配置された一対
のスプリングワッシャ１５とからなり、ギヤケース１
０、ギヤケースカバー１１及びセンタープレート１３は
入力側回転体を構成し、各ディスクプレート１２は出力
側回転体を構成している。

【００１０】ギヤケース１０は一端を開口した筒形をな
し、その中央には一方のディスクプレート１２を支持す
る軸受け１０ａが設けられている。ギヤケース１０の周
囲にはフランジ１０ｂが設けられ、フランジ１０ｂには
ボルト挿通用の多数の孔１０ｃが設けられている。ま
た、ギヤケース１０の内面にはセンタープレート１３を
固定するための溝１０ｄが設けられている。

【００１１】ギヤケースカバー１１は円盤状に形成さ
れ、その中央には他方のディスクプレート１２を支持す
る軸受け１１ａが設けられている。ギヤケースカバー１
１の周囲にはフランジ１１ｂが形成され、フランジ１１
ｂにはボルト挿通用の多数の孔１１ｃが設けられてい
る。即ち、ギヤケースカバー１１は各フランジ１０ｂ，
１１ｂを締結する図示しないボルトによってギヤケース
１０に組付けられるようになっている。

【００１２】各ディスクプレート１２は互いに対向面を
平坦に形成され、その他端には車輪側のドライブシャフ
ト６を連結するための連結部１２ａが設けられている。
各ディスクプレート１２の対向面には各ボール１４が転
動自在に係合する溝１２ｂが設けられ、各溝１２ｂは周
方向に連続して形成されている。各溝１２ｂは、図２に
示すようにボール１４をディスクプレート１２の径方向
内側から外側に向かって移動させる第１の案内区間１２
ｂ−１と、ボール１４をディスクプレート１２の径方向
外側から内側に向かって移動させる第２の案内区間１２
ｂ−２とを周方向に連続して有し、一方のディスクプレ
ート１２では第１の案内区間１２ｂ−１が第２の案内区
間１２ｂ−２よりも周方向に長く形成され、他方のディ
スクプレート１２では第２の案内区間１２ｂ−２が第１
の案内区間１２ｂ−１よりも周方向に長く形成されてい
る。即ち、各ディスクプレート１２の対向面において
は、ボール１４を反転させる位置が図２に示すように各
溝１２ｂの一方（図中外側）が重なり合ったときは、他
方（図中内側）では互いに周方向にずれるようになって
いる。

【００１３】センタープレート１３は両端面を平坦状に
形成され、その周面に設けた突起１３ａをギヤケース１
０の内周面に設けた溝１０ｄに嵌合することによってギ
ヤケース１０内に固定されている。センタープレート１
３には各ボール１４を転動自在に収容する多数の長孔１
３ｂが周方向に等間隔で設けられ、各長孔１３ｃは径方
向に直線状に延び、それぞれ軸方向に貫通して設けられ
ている。

【００１４】各ボール１４はセンタープレート１３の各
長孔１３ｂに収容され、それぞれ各ディスクプレート１
２の溝１２ｂに係合している。

【００１５】各スプリングワッシャ１５は周知の皿形バ
ネからなり、各ディスクプレート１２をそれぞれ軸方向
内側に押圧する圧力付与手段をなす。

【００１６】以上のように構成された差動装置において
は、ギヤケース１０のフランジ１０ｂにエンジンからの
駆動力を伝達するリングギヤ（図示省略）が取付けら
れ、装置全体がギヤケース１０の軸心回りに回転するよ
うになっている。即ち、ギヤケース１０に駆動力が入力
されると、ギヤケース１０と一体にセンタープレート１
３が回転し、この回転力は各ボール１４を介して各ディ
スクプレート１２の溝１２ｂに伝達され、各ディスクプ
レート１２に連結されたドライブシャフト（図示せず）
に伝達される。

【００１７】ここで、各ディスクプレート１２に回転差
が生ずると、各長孔１３ｂ内のボール１４が各溝１２ｂ
に案内されて転動し、それぞれの長孔１３ｂに沿って往
復移動する。即ち、図２において径方向の外側にあった
ボール１４は各溝１２ｂの第１０の案内区間１２ｂ−１
０に沿って径方向の内側に向かって移動し、内側の反転
位置に達した後は、各溝１２ｂの第１１の案内区間１２
ｂ−１１に沿って径方向の外側に向かって移動する。こ
の場合、図２に示すように一つおきに半数ずつのボール
１４が各溝１２ｂの外側の反転位置に達するが、各ディ
スクプレート１２の対向面では各溝１２ｂの反転位置が
内側または外側の一方で一致したときに他方では互いに
ずれるようになっているので、他のボール１４は内側の
反転位置まで達していない。つまり、ボール１４が各溝
１２ｂの反転位置に達したときは、ボール１４と溝１２
ｂとの間で力を伝達することができないので、全てのボ
ール１４が同時に各溝１２ｂの反転位置に達しないよう
にする必要がある。

【００１８】また、ギヤケース１０に入力された駆動力
が各ディスクプレート１２に伝達されると、各ディスク
プレート１２の溝１２ｂには各ボール１４との接触面に
おける反力が作用し、各ディスクプレート１２が軸方向
外側に移動しようとしてスラスト力が発生する。これに
より、各ディスクプレート１２の背面側に摩擦力が発生
し、これが抵抗となって各ディスクプレート１２の差動
が制限される。その際、各ディスクプレート１２には各
スプリングワッシャ１５による軸方向内側への予圧が付
与されていることから、その分だけスラスト力が大きく
なり、差動制限力が増大する。

【００１９】このように、本実施形態の差動装置によれ
ば、各ディスクプレート１２を軸方向内側に押圧するス
プリングワッシャ１５によって差動制限力を増大させる
ようにしたので、トルク感応の差動制限機能を有する構
成においても常に十分な差動制限力を発生させることが
できる。

【００２０】また、図４に示すように各ディスクプレー
ト１２とスプリングワッシャ１５との間に摩擦抵抗発生
手段としての多板クラッチ１５ａを設け、各ディスクプ
レート１２に生ずる軸方向外側への反力と各ディスクプ
レート１２の回転により多板クラッチ１５ａに摩擦力を
発生させるようにすれば、より大きな差動制限力を発生
させることができる。この場合、多板クラッチ１５ａ
は、ギヤケース１０側とディスクプレート１２側とにそ
れぞれ固定された複数のクラッチ板を交互に配置した周
知の機構からなり、スプリングワッシャ１５は省略する
ことも可能である。更に、図５に示すように各ディスク
プレート１２の対向面側に複数枚重ね合わせたスプリン
グワッシャ１５ｂを設け、スプリングワッシャ１５ｂに
よって各ディスクプレート１２をそれぞれ軸方向外側に
押圧し、各ディスクプレート１２の背面側に設けたスラ
ストワッシャ１５ｃによって摩擦力を発生させるように
してもよい。また、図６に示すように各ディスクプレー
ト１２の背面側に多板クラッチ１５ｄを設け、スプリン
グワッシャ１５ｂによる予圧を多板クラッチ１５ｄに付
与するようにすれば、より大きな差動制限力を発生させ
ることができる。

【００２１】図７は各ディスクプレート１２の背面側に
それぞれ摩擦抵抗規制手段としてのベアリング１６を設
けたもので、各ベアリング１６によって各ディスクプレ
ート１２の回転摩擦抵抗を規制するようにしたものであ
る。これにより、差動制限力を低減させることができる
ので、トルクバイアスレシオを低くすることができ、例
えば前輪駆動車において旋回中に直進させようとする力
を抑制することができる。

【００２２】図８乃至図１０は前記実施形態におけるデ
ィスクプレートの溝の変形例を示すものである。即ち、
同図に示すディスクプレート１７の溝１７ａは、ボール
１８をディスクプレート１７の径方向内側から外側に向
かって移動させる第１の案内区間１７ａ−１と、ボール
１８をディスクプレート１７の径方向外側から内側に向
かって移動させる第２の案内区間１７ａ−２と、ボール
１８をディスクプレート１７の径方向所定範囲内の位置
（この場合は径方向一定位置）に保つ第３の案内区間１
７ａ−３とを周方向に連続して有し、第１の案内区間１
７ａ−１及び第２の案内区間１７ａ−２はボール１８に
対する接触角の大きさが互いに等しく形成されている。
また、一方のディスクプレート１７では第１の案内区間
１７ａ−１内に第３の案内区間１７ａ−３が設けられ、
図示していないが他方のディスクプレートでは第２の案
内区間内に第３の案内区間が設けられている。これによ
り、一対のディスクプレート１７を向かい合わせると、
前記実施形態と同様、一方（内側または外側）の反転位
置が互いに重なり合ったときは、他方の反転位置が互い
にずれるようになっている。

【００２３】また、溝１７ａはディスクプレート１７の
回転角が９０゜でボール１８を径方向に一往復させるよ
うに形成されており、これを直線状に展開すると図９の
ようになる。溝１７ａは径方向の反転位置と、第３の案
内区間１７ａ−３ではボール８と溝１７ａとの間で力を
伝達しないが、力を伝達している区間ではボール１８に
対する接触角の大きさが常に等しいので、発生するスラ
スト力も一定になる。即ち、図１０においてａ≦ａ′，
ｂ≧ｂ′，ｃ≦ｃ′，ｄ＝ｄ′の条件を満たし、任意の
ボール１８が力の伝達されない位置にあるときは他の何
れかのボール１８が力の伝達される位置にあるように溝
１７ａの全体を形成することにより、ディスクプレート
１７が如何なる回転角であっても常に一定のスラスト力
を発生させることができる。この場合、第１の案内区間
１７ａ−１におけるディスクプレート１７の径方向外側
の接触角及び内側の接触角と、第２の案内区間１７ａ−
２における径方向外側の接触角及び内側の接触角とが互
いに異なるように設定することにより、前記実施形態と
同様、回転力の一方の伝達方向と他方の伝達方向におい
て、それぞれ異なった大きさの差動制限力を発生させる
ことができる。

【００２４】図１１は前記実施形態におけるディスクプ
レートの溝の他の変形例を示すものである。即ち、同図
に示すセンタープレート２０には計７つの長孔２０ａが
設けられ、各長孔２０ａには一方のディスクプレート２
１と他方のディスクプレート２２との間に配置された計
７個のボール２３がそれぞれ収容されている。図中実線
で示す一方のディスクプレート２１の溝２１ａは、ボー
ル２３をディスクプレート２１の径方向内側から外側に
向かって移動させる第１の案内区間２１ａ−１と、ボー
ル２３をディスクプレート２１の径方向外側から内側に
向かって移動させる第２の案内区間２１ａ−２とを周方
向に連続して有し、各案内区間２１ａ−１，２１ａ−２
はボール２３に対する接触角の大きさが互いに等しくな
っている。即ち、各案内区間２１ａ−１，２１ａ−２は
前記実施形態とは異なり互いに対象形状になっており、
一方のディスクプレート２１では第１の案内区間２１ａ
−１と第２の案内区間２１ａ−２の数が計４つずつ形成
されている。また、図中破線で示す他方のディスクプレ
ート２２の溝２２ａは、一方のディスクプレート２１と
同様、互いに対象形状の第１の案内区間２２ａ−１と第
２の案内区間２２ａ−２を有し、その数は計３つずつ形
成されている。

【００２５】このように、各溝２１ａ，２２ａの案内区
間の数が異なるとボール２３を反転させる位置の数が互
いに異なることから、各ディスクプレート２１，２２は
互いに異なった回転数で回転し、その回転比は第１また
は第２の案内区間の数の逆数に比例する。即ち、本実施
形態の場合、一方のディスクプレート２１と他方のディ
スクプレート２２の回転比は４：３となる。従って、本
実施形態の差動装置は各ディスクプレート２１，２２の
回転比が異なるため、第１及び第２の実施形態のように
左右の駆動輪間に設けられる差動装置ではなく、四輪駆
動車の前後の駆動軸にそれぞれ異なった固定配分比でト
ルクを伝達する場合などに用いられる。

【００２６】また、本実施形態では溝２１ａ，２２ａ
を、一方のディスクプレート２１における第１の案内区
間２１ａ−１または第２の案内区間２１ａ−２の数と、
他方のディスクプレート２２における第１の案内区間２
２ａ−１または第２の案内区間２２ａ−２の数とを合計
した数がボール２３の数と一致するように形成すること
により、回転力の伝達ロスを最小限にすることができ
る。即ち、第１または第２の案内区間の数は一方のディ
スクプレート２１では４つ、他方のディスクプレート２
２では３つなので、ボール２３の数は７個となる。これ
により、各溝２１ａ，２２ａの反転位置が重なり合った
状態、即ちボール２３が駆動力を伝達できない状態は如
何なる回転角においても最大１箇所のみとなり、常に少
なくとも計６個のボール２３が各溝２１ａ，２２ａに回
転力の作用する方向に対して傾斜した角度で接するから
である。尚、第１または第２の案内区間の数が各ディス
クプレートで偶数同士の場合には、反転位置の重なり合
う位置は最大２箇所になる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
差動装置によれば、トルク感応によって差動を制限する
構成において差動制限力を増大させることができるの
で、例えば自動車に用いる場合、摩擦係数の低い路面に
おいても差動制限効果を有効に発揮することができ、走
行性能の向上を図ることができる。

【００２８】また、請求項３の差動装置によれば、トル
ク感応によって差動を制限する構成において差動制限力
を低減させることができるので、例えば前輪駆動車にお
いて旋回中に直進させようとする力を抑制することがで
き、走行安定性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す差動装置の側面
断面図

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図３】差動装置の分解斜視図

【図４】スプリングワッシャによる予圧の作用説明図

【図５】本発明の第２の実施形態を示す差動装置の概略
図

【図６】本発明の第３の実施形態を示す差動装置の概略
図

【図７】本発明の第４の実施形態を示す差動装置の概略
図

【図８】溝の変形例を示すディスクプレートの正面図

【図９】溝の拡大図

【図１０】溝を平面状に展開した説明図

【図１１】溝の他の変形例を示すディスクプレートの正
面図

【符号の説明】

１０…ギヤケース、１２…ディスクプレート、１２ｂ…
溝、１３…センタープレート、１３ｂ…長孔、１４…ボ
ール、１５…スプリングワッシャ、１５ａ…多板クラッ
チ、１５ｂ…スプリングワッシャ、１５ｃ…スラストワ
ッシャ、１５ｄ…多板クラッチ、１６…ベアリング、１
７…ディスクプレート、１７ａ…溝、１８…ボール、２
０…センタープレート、２０ａ…長孔、２１…ディスク
プレート、２１ａ…溝、２３…ボール。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からの駆動力によって回転する入力
   側回転体と、互いに対向して入力側回転体と同軸状に配
   置された一対の回転体と、各回転体の対向面間に配置さ
   れた複数の転動体と、各転動体を保持して入力側回転体
   と一体に回転する保持体とを備え、保持体には各回転体
   の径方向に延びる複数の長孔を設けて各長孔に各転動体
   を移動自在に収容するとともに、各回転体の対向面のそ
   れぞれには各転動体を転動自在に係合する溝を設けた差
   動装置において、 前記各回転体をそれぞれ軸方向内側または外側に所定の
   圧力で押圧する圧力付与手段を備えたことを特徴とする
   差動装置。
2. 【請求項２】 前記各回転体の回転による摩擦抵抗を各
   回転体の軸方向への反力に応じて発生させる摩擦抵抗発
   生手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の差動装
   置。
3. 【請求項３】 外部からの駆動力によって回転する入力
   側回転体と、互いに対向して入力側回転体と同軸状に配
   置された一対の回転体と、各回転体の対向面間に配置さ
   れた複数の転動体と、各転動体を保持して入力側回転体
   と一体に回転する保持体とを備え、保持体には各回転体
   の径方向に延びる複数の長孔を設けて各長孔に各転動体
   を移動自在に収容するとともに、各回転体の対向面のそ
   れぞれには各転動体を転動自在に係合する溝を設けた差
   動装置において、 前記各回転体の回転による摩擦抵抗の発生を規制する摩
   擦抵抗規制手段を備えたことを特徴とする差動装置。