JPS58178040A - デフロツク装置 - Google Patents

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】 この発明は、自動車等における差動歯車装置（以下差動
装置という）のデフロック装置に関し、更に詳しくは、
車軸と主ギヤ間に組込んだ電磁クラッチを、１ケ所以上
のセンサ信号を入１− 力して演算処理する中央処理装置を介して制御するデフ
ロック装置に関する。

一般に、自動車等において、その方向変換時の内輪と外
輪の回転数の差を補整するために差動装置が駆動軸、に
組み込まれているが、その差動装置の性質上、片輪が、
雪氷、ぬかるみ、砂場等に入った場合に、摩擦係数の小
さい側の車輪が空転し、駆動力を全く失い、前進困難と
なる。また、曲線個所を通過するときにも、遠心力等に
よシ内側の接地圧が減少して、スリップを生じ、駆動力
が減じるのも良く知られた現象である。この場合、極限
では、スリップによるタイヤの摩擦係数の低下によって
スピンをも生ずる。

従来、この不具合の対策の１つとして、制限差動装置（
リミテッドデフ）が知られている。

すなわち、第１図に示すように、主ギヤ１と右車軸２、
左車軸３のそれぞれギヤ４，５の間に摩擦クラッチ６．
７を組込んだものでは駆動軸８と差動ギヤ９との協動に
より、車輌の直進時−Ｑ　＋ は、主ギヤ１の回転数と右車軸２、左車軸３の回転数が
同一のため摩擦クラッチ６．７は作用しないが、１方の
車輪が浮き上ったような場合には、その車輪が高速で回
転するため、主ギヤ１と右車軸２、左車軸３のギヤ４，
５の回転数の差が大となり、摩擦クラッチ６．７によっ
て生ずる摩擦力も大きくなる。

この摩擦トルクの分のみ空転側の車輪の回転数は減じ、
その差の回転数で反対側の車輪が回転する。

この場合、摩擦トルク−駆動力となる。この効果を第３
図により説明すると、第３図は自動車の駆動輪の片側を
理想的な路面（摩擦係数＝１．０）に置き、他の側の路
面の状態を変化した時の駆動力のグラフであって、縦軸
に駆動力Ｆ（％）、横軸に路面摩擦係数Ｈを示す。図に
おいて曲Ｍｌは通常のデファレンシャルによる走行性能
で、これに対し、Ｈ擦りラッチ付の場合の曲線■は路面
摩擦係数Ｈが低い場合向上していることが判る。

次に、他の従来例として、第２図に示すような、ワンウ
ェイクラッチ式のものがある。これは、軍用車など特殊
用途の車輌のために開発されたものであるが、駆動軸１
０と歯合する主ギヤ１１に対して左車軸１２、右車軸１
３をワンウェイ・クラッチ１４で接続したものである。

このワンウェイ・クラッチ１４によって主ギヤ１１より
Φ左車軸１２、右車軸１３に対しては動力は伝達される
が、車軸側から主ギヤ１１に対しての動力の伝達は行れ
ない。そこで、自動車が曲線路を走行するとき、内輪側
は主ギヤ１１と同一回転数で動力を路面に伝達するが、
より高速となる外輪は空転する。このように、本方式の
ものは１輪が空転しても、他の１輪が停止することが無
く、そのため、第３図曲線ｌに示すように走行性能も高
い。このような従来のデフロック装置における、摩擦ク
ラッチ式のものの欠点を列記すると下記の如くである。

ｉ）摩擦クラッチの摩擦力の強さに応じた駆動力が得ら
れるが、同時に差動性能も低下するので、あまり強い摩
擦力を付けることはできず、そのため、本方式での効果
はあまり強いものではない。

２）ディファレンシャルの動作が初まると摩擦クラッチ
が同時に作動するので、摩擦音を発する。そのだめ特別
なオイル等によって対策する必要がある。

３）長期間に渡る使用によるクラッチ板の摩螺によって
効果が除々にうすれてくるので、定期的なメンテナンス
及び交換が必要である。

次ニ、ワンウェイクラッチ式の欠点ハ、１）自動車の旋
回時に在来のディファレンシャル装置では、主ギヤに対
して内輪が後れ、外輪進みとな如、結果として、回転の
中心が等速となるのに対して、本方式では内輪が主ギヤ
に対して、内輪等速となり結果として、曲線路では加速
感を感じ、運転上異和感を生じる。

２）下り坂など（主ギヤの回転数〈車輪の回転数）の時
は無制御状態となる。同様にアクセルを開放してもエン
ジンブレーキは全くきかない。以上のため、悪路でもス
タックのゆるされない軍用車やプロドライバーの運転す
るレーシング車以外の用途には使用できない。

３）ワンウェイ・クラッチの採用は構造本複雑化し、高
価格となる。

４）ワンウェイ・クラッチによっているため、高速側は
常にフリーとなるので軸駆動力は５０弧である場合が多
い。

この発明は、これらの欠点を除去し、在来の差動装置の
差動機能を減することなく、左・右車輪のいずれか１方
のスリップを有効に制限することのできるデフロック装
置を提供することを目的とし、車軸と主ギヤ間を電磁ク
ラッチを介して結合するとともに、該電磁クラッチを左
右車軸の回転、バランス、駆動軸の回転、タイロッドの
位置等の検出センサの出力信号を演算処理した結果によ
り制御するように構成したデフロック装置である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例につき詳細に説
明する。

耐４図において、１５は駆動軸であり、原動機（図示せ
ず）の出力を差動装置１６に伝える。

１７は駆動軸ギヤ、１８は主ギヤで、主ギヤ１８には差
動装置１６が組み込まれ、１９は差動用ギヤ、２０は右
車軸ギヤ、２１は右車軸、２２は左車軸ギヤ、２３は左
車軸、であって以上までの構造は従来の差動装置の構成
と全く同様である。次にクラッチ板２４は右車軸２１と
スプライン結合している。このクラッチ板２４は電磁コ
イル２５で制御され、電磁コイル２５に電流が流れだと
き、クラッチ板２４が磁化され、スプライン２６上を移
動し、主ギヤ１８に接触し電磁クラッチ３７を構成する
。これにより、右車軸２１と主ギヤ１８は等回転となり
差動機構はロックされる。また、電磁コイル２５の電源
（図示せず）をＯＮ、ＯＦＦすることによってディファ
レンシャルロックを動作させることで目的を充分に達す
ることができる。

次に、上記実施例において電磁コイル２５による電気制
御方式であることを利用して回転センサ、位置センサに
よって得られた信号を演算処理中央処理装置を介して電
磁クラッチを構成するｔｇｉコイルを制御するより高度
で機能の高いデフロック装置について述べる。

第４図において、右車輪２１の回転を検出する回転セン
サ２７を右車軸２１の軸面に対向させ、同様に回転セン
サ２８を設けて左車軸２３の回転を検出させる。更に、
前輪の操舵装置の一部品であるタイロッド１９の適宜個
所に対向させて位置センサ３０を配置する。これらの、
回転センサ２７，２Ｂ、位置センサ３０の出力信号は中
央処理装置３１に入力されて演算処理されるようになっ
ている。

また、中央処理装置Ｉｔ３１からの出力によってｗＷｉ
フィル２５の励磁電流を制御するようになっている。

このように構成された、デフロック装置では、今、仮に
タイロッド２９が直進位置にあることを位置センサ３０
が検出している時に、回転センサ２７．２８の出力の間
にアンバランスが生じた場合には、路面の状態による片
輪スリップ、ブレーキ片利きによるもの、等の原因が考
られ、いずれも、スピン又はドリフトの前駆現象であり
、非常に危険な状態である。このような時、中央処理装
置３１は直に電磁コイル２５を動作させる信号を出力し
、ディファレンシャル機構をロックし、スピンやドリフ
トを未然に防止することができる。

また、タイロッド２９の位置センサ３０が前輪がある回
転半径で操舵されている事を検出した場合には、その舵
角から、中央処理装ｆ１３１では後輪の内輪外輪差によ
る回転比が計算できる。もしも、後輪がこの比率で回転
していない場合には、横加速度によるスリップ、ロール
による内輪の接地圧力の低下等が考えられる。前者は、
スピンの前駆現象であり、後者は駆動力の低下など、不
都合な状態であるので中央処理装置３１よりの出力信号
を電磁コイル２５に送り、差動装置１６の差動をロック
する。この場合には、差動のロックは回転比を計算値と
同一にするだめ、ｐツク→開放→ロック→開放と繰返さ
れる事となる。

この旋回時の性能をさらに向上させる手段としては、種
々の方法があるが、ここで２つの例について説明する。

その１は駆動軸１５にも回転センサ３２を取付けて車速
を検出する方法である。すなわち、通常には自動車の舵
角特性は速度と共に変化するのが一般的であり、速度が
高くなるにしたがって、アンダーステア特性が強くなる
。又一部ではリバースステア特性のものもあるので、舵
角によって、後輪の回転比を組算するのは必ずしも正確
ではない。よって速度の項も計算要素に加えることによ
って、より正確なフン）ｏ−ルが可能となる。

その２は、中央処理装置３１より電磁フィル２５に出力
する信号に強弱を付ける（アナリグ化）方法であり、こ
の方法によれば、はぼ完全な、理想的なデフロック装置
を実現出来る。

このためには、第５図に示すように、電磁りラッチ３３
．３４を左右の両車軸３５．３６に取付ける必要がある
が、反面では、クラッチ容量は約５０％で良いので極度
に高価にはならない。

上記第５図の方式においては、電磁クラッチ３３．３４
Ｕ［ｉ続りラッチと、摩擦クラッチの両件用を行う。例
えば旋回の場合には、定められた回転比よりも高速とな
った側の車軸側のクラッチに信号を出力して＊擦を発生
し回転数を正規値とする。この時、正規回転数と車軸の
回転数の差が大であるほどコントロール信号も大となる
。

なお、直進の場合に回転差を生じたときは、両軸の電磁
クラッチに信号を出力して直ちにロックさせる。

第６図は、以上の実施例における走行性能を示すグラフ
で縦軸に駆動力Ｆ（％）、横軸に路面摩擦係数Ｈを示し
、従来のデファレンシャルによる走行性能曲線Ｉに比べ
上記実施例における走行性能曲線Ｉのように路面摩擦係
数Ｈが零においても駆動力Ｆは５０チという良好なデフ
四ツク性能をもつことが判る。

以上のように、この発明のデフロック装置によれば車軸
と主ギヤを結合する電磁クラッチを用いて、これを左右
両車軸の回転、駆動軸の回転、タイロッド位置等のデー
タを演算処理して得た信号によ多制御するように構成し
たから、差動歯車装置の差動機能を効率的にかつ、路面
状況に速応して補正することができ、従って片車輪のス
リップ等による運行不能を防止でき、しかも高性能にこ
れを行える。

また、電磁クラッチの機能をデータの演算処理手段を介
して制御するようにしたから、動作させるモードに多種
のものの選択が自在であシ、従って、手動式、スピード
スポーツ用、悪路用等の製作が機械部分に変更をあまり
加えることなく可能であり実用性が高い。

更Ｋｔた、このデフロック装置を実施するにあたって、
電磁クラッチを差動歯車装置の外部に取付けられるから
、点検交換が容易で、しかも、構造が簡単であるから、
性能が長期にわたって保証でき、製作にあたって、在来
の技術をそのまま使用出来、かつ部品数も共用出来るも
のが多いので、組立工程、製造工程共に大きな変更を必
要としない。

このような、利点をもつので、乗用、貨物等の一般自動
車、軍用車等の特殊自動車、農業用のトラックタ等の作
業車等に適用され応用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデフロック装置の１例を示す平断面図、
第２図は同じく他の例を示す平断面図、第３図は従来の
装置の駆動カー路面摩擦係数特性を示すグラフ、第４図
はこの発明のデフロック装置の１実施例のブロック説明
図、第５図は同じく他の実施例の平断面図、第６図はこ
の発明の駆動カー路面摩擦係数特性を示すグラフである
。 １６・・・差動歯車装置 １８・−・主ギヤ ２１・・・右車軸 ２３・・・左車軸 ２７．２８・・・回転センサ ２９・−・タイロッド ３０・・・位置センサ ３２・・・回転センサ ３３．３４・・・電磁クラッチ ３７・・・電磁クラッチ ３１・・・中央処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）差動歯車装置において、車軸と主ギヤとの間を電磁
   クラッチを介して結合したことを特徴とするデフロック
   装置。 ２）前記車軸の回転を検出する回転センサと駆動軸の回
   転を検出する回転センサとタイロッドの位置を検出する
   位置センサのうち少くとも１つのセンサの出力信号を演
   算処理手段に入力して該演算処理手段の出力信号によシ
   前記電磁クラッチの励磁電流を制御するように構成した
   特許請求の範囲第１項記載のデフロック装置。