JPS622045A

JPS622045A - 差動駆動装置

Info

Publication number: JPS622045A
Application number: JP61081974A
Authority: JP
Inventors: テイマシー　セルウイン　フライ
Original assignee: BAATERU ENG Ltd
Current assignee: BAATERU ENG Ltd
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-01-08
Also published as: US4704921A; DE3678747D1; EP0199486A3; CA1264237A; GB8509056D0; EP0199486B1; EP0199486A2

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】本発明は、差動駆動装置に関する。

例えば、接地する車輪を支持する１つ又はそれ以上の数
の車軸によって支持される自動車において、当該車軸の
各端にある車輪は、車が直線路を走行する時は、同速度
で回転する。しかしながら、車が曲線路を走行する時は
、同じ車軸の一対の車輪のうち、曲線路の外側に位置す
る車輪は、同じ時間にもう一方の車輪よりも長い距離を
走行しなければならない。

即ち、互いに相対的回転ができないように車輪が同一車
軸に取付られた場合、車輪と地面との間の牽引摩擦係合
は、車輪の一方又は双方において破られる。

このことが生じるのに必要な力は、−ｉに、舵取り車輪
と地面との間に生ずる力が増大することによってのみ与
えられる。駆動トルクを伝達するために必要な２つの車
輪間の結合に鑑み、この力の増加は車の操舵に干渉する
。操舵作用を禁止することなしに走行動作を可能にする
ために、駆動車軸内に通常、差動駆動装置が取付られる
。

これは、駆動車軸の各端にあって差動駆動装置を介して
駆動される車輪が地面を充分にグリップしているときは
充分に満足し得る方法である。しかしながら、差動駆動
装置は、車の出力車軸の各々に等しい反作用が生じ、相
互に反作用部材として作用し合うという条件の下で、双
方の出力車軸に等しいトルクを伝達する歯車装置である
。従って、仮に車輪の一方が充分な反作用を車輪から得
ることができない比較的すべり易い路面にあると、差動
駆動装置に加えられる動力は、すべり易い路面にある車
輪を駆動する方の車軸をむなしく回転させて、路面に対
して未だ充分なグリップ力を有するもう一方の方の車輪
を駆動することができなくなる。この結果、車は走行不
能となる。

この問題を解決する１つの方法は、駆動車輪がスリップ
即ちスピンし始めたとき、又はそうしないと車輪のスリ
ップ即ちスピンが生じるような路面状況であるときに、
差動駆動装置をロックさせ、それによって常に差動駆動
装置を働がなくさせ、その代わりに双方の駆動車軸を互
いに同速度で回転させることである。これによって駆動
車輪は互いに結合され、それによって両車輪間の相対的
回転が妨げられて望ましくない上記操舵効果が生じる。

この結果、差動駆動装置がロックされる前に舵取り車輪
が曲げられていると、ロック済の駆動車輪は操舵効果に
逆らうので、予想不能の操舵結果が生しる。このような
差動駆動装置のロックは、最も避けなければならない。

上記問題を克服するためのもう１つの試みは、粘着的に
拘束される差動装置を用いることである。５咳差動装置
において、出力軸の回転の相対比率が更に増加すること
に対する差動駆動装置の抵抗は、当該回転の相対比率の
増加に実質的に比例して増大する。このような装置の車
の操舵上の望ましくない効果は、従って、上記で検討し
た単純な差動装置ロック装置のそれよりは少ないが、は
ぼ同程であり且つ同じ傾向を有し、極限において当咳差
劫駆動装置も又、望ましくないロック状態に置かれる。

その他の従来の提案においては、自動装置が用いられて
おり、クラッチまはたはフリーホイール装置を用いるこ
とによって、グリップしている車輪にトルクが分与され
る。当８亥クランチまたはフリーホイール装置は、グリ
、プしている車輪の回転速度が低下すると作動化される
ので、グリップしていない車輪のスリ、プにより動力の
損失が生ずる。更に、グリップしていない車輪の加速度
は、グリップしている車輪の減速度よりもはるかに大き
いので、それにつれてエンジンの回転速度の加速度も相
当に大きくする必要がある。この結果、慣性効果によっ
て負荷が相当に増大して突然の不釣り合い駆動効果が生
じて車のコントロールができなくなるので、これらの望
ましくない効果を処理するために崇高で且つ高価な差動
駆動装置が必要になる。

車に取付られた差動駆動装置の出力軸間の最大速度比は
、車に固有の固定値であって、且つ当該型の軸距と、ホ
イールベース及び最大操舵角度の各値のみに依存する。

その他の従来の提案においては、この体制の間だけ差動
駆動装置を拘束することが求められている。しかしなが
ら、これらの提案は、実用に供し得ないほど壊れ易く且
つ乗用車に保用するには余りにも騒音が大きい手段を用
いている。この結果、自動車には、この望ましい体制を
達成した自動装置は未だ用いられていない、現在用いら
れているツバ、既述の通り基本的に望ましくないロック
方式の装置のみである。

本発明の目的は、下記特徴の差動駆動装置を提供するこ
とである；　即ち、出力軸間の相対速度比が、グリップ
が不充分な車輪の過剰速度を自動的に感知することによ
って、当該型に必要な比に限定され、それによって上記
相対速度比が特定された比よりも大きくなることが阻止
される。

本発明の更に他の目的は、下記特徴の差動駆動装置を提
供することである：　即ち、もう一方の駆動車輪（１つ
またはそれ以上の数の車輪）に勤カを通常通りに継続し
て、過剰速度車軸と組合わされ且つ当該車軸並びにスピ
ンしている車輪とグリップしている車輪との間の最大速
度比に関して適切な反作用を維持する手段を備えた差動
装置を介して、伝達することによって、動力をグリップ
している車輪に円滑に連続的に伝達しなから標舵上の望
ましくない効果を除去する。

本発明の差動駆動装置は、下記特徴を有する：自己の個
々の差動装置を介して、制御手段を含む共通入力部材に
それぞれ連結された２つの出力軸の間の差動駆動装置で
あって、該２つの出力軸間の最大速度比が、咳差動駆動
装置、自己の意図された機能を遂行するために必要な比
に限定され、負荷下の出力軸のオーバースピードが防止
されると共に、個々の差ｖＪ装置によって、常時、トル
クが、負荷を受けている出力軸に伝達され、該出力軸間
の該最大速度比が達せられるまで差動作用が拘束されな
い。

咳制御手段は、該出力軸と該出力軸に対して同軸的な速
度照合部材との間で作用するところの、該出力軸の各々
用の個々の制御クラッチを含む。

上記速度照合部材は、望ましくは上記出力軸の双方に共
通の部材である。

該クラッチ手段は、出力部材に動力を直接的に伝達する
ことができずに、差動装置をバイパスし、そして過剰速
度の該出力部材の速度が、限定された最大速度以下に低
下したときに直ちに係合解除する。

これらの手段によって、グリップしている出力部材に常
時、出力が伝達され得る。

上記限定され、選択された速度は、実質的に、Ｒまたは
１／Ｒの値に等しいか又は当該値に比例するよ　但し、
°Ｒは個々の車における差動駆１１Ｊ　装置に関して要
求される最大差動比である。

例として、本発明に従った２つの異なった望ましい実施
例を、図面を参照して以下に説明する。

第１図において、差ｉＩ］駆動装置は照合駆動ギヤ２と
同軸的な主入力ギヤｌを有し、これらのギヤ１゜２は、
共に中間軸３に取付けられて、これら功ギヤ１．２と中
間軸３との間の相対回転ができないようにされる。入力
ギヤｌは、環状ギヤ４と噛合し、環状ギヤ４は、次いで
外部遊星ギヤ５と噛合し、そして当該ギヤ５は、内部遊
星ギヤ６と噛合し、かくし、て第２図に示される通りに
勤カが太陽ギヤ７に伝達される。遊星ギヤ５．６は遊星
ギヤ担持体８．８′内でピン９，９°上に支持される。

グループ分けされた二Ｍ遊星ギヤを用いることによって
、太陽ギヤ７とｔ１星ギヤ担持体８．８′　とが同意義
的に回転することを保証する効果が生ずる。出力は、遊
星ギヤ担持体８から取り出されて、軸継手１ｏにスプラ
イン結合された第１出力軸に伝達され、そして太陽ギヤ
７から中空軸１１を介して軸継手１２に伝達され、そし
て位置１３において軸継手１２にスプライン結合された
第２出力軸に伝達される０図示の通り、スプラインを介
して、駆動力が伝達されるように、軸継手１２と、中空
軸１１及び太陽ギヤ７が、ボルト１４によって共に保持
される。第１カム・リング１５は、回転不能に遊星ギヤ
担持体８°に固着される。

第２カム・リング１６は、同様に回転不能に軸継手１２
に固着され、それ故、前述の通り、太陽ギヤ７に固着さ
れる。斯くして、第１カム・リング１５及び第２カム・
リング１６は、夫々、位置１０及び１３において出力軸
に回転不能に連結され、それ故、両出力軸によって駆動
される０円周方向に、第１カム・リング１５及び第２カ
ム・リング１６をそれぞれ囲んでいるのは、それぞれ第
１クランチ・リング１７及び第２クラツチ・リング１８
である。これらは、六角形の歯１９及び２０を有する。

これらの歯１９及び２０は、それぞれ当該リングの内面
から突出し、そして夫々ぞれ、第１円錐クラッチ面２３
及び第２円錐クラッチ面２４を有する。第１クラツチ・
リング１７及び第２クラツチ・リング１８は、第１平軸
受２１及び第２千軸受２２にそれぞれ支持される。これ
らの平軸受２１及び２２は、位置３０においてケーシン
グ（図示せず）に回転不能に固着される。

第３図を参照することによって、第１及び第２カム・リ
ング１５及び１６のカム走行路の六角形＠１９及び２０
の配置が、より良く理解され得る。第３図において、係
合解除カム２５及び２６の配置もそれぞれ示される。こ
れらの係合解除カムは、それぞれ第１及び第２カム・リ
ング１５及び１６に一体化された部分である。第１及び
第２切頭円錐クラッチ面２３及び２４は、対応する第１
及び第２切頭円錐クラッチ面２７及び２８とそれぞれ噛
み合う、これらは、照合駆動ギヤ２と噛合して同ギヤ２
によって駆動される照合ギヤ部材２９の一部である。

当該差Ｖ】駆動装置の作用の態様は、図示の通りである
。照合ギヤ部材２９が、以下比率で環状部分４の速度よ
りも常に早い速度で駆動されるような相対直径を、主入
力ギヤ１と照合駆動２とが有する：上記比率は、実質的
にＲと等しい：但し、Ｒは差動駆動装置において要求さ
れる最大の差動比率である。

主入力ギヤｌ及び照合駆動ギヤ２は双方共に、共通軸３
に回転不能に結合されるので、部品１，２．３゜４又は
２９は、−緒に回転しなければならない０両出力軸が、
実質的に等しいトルクに対して駆動している限り、即ち
、自動車の場合には、共通の差動装置によって駆動され
る両方の車輪が地面をグリップしている限り、車は差動
装置を拘束することなく走行し、そして照合ギヤ部材２
９並びに連結されたカム及びクラッチ組立体は、駆動に
参与しない、第３に示す通り、作動の開始に際して、そ
れぞれ出力軸継手１０または１３の一方によって駆動さ
れるカム・リング１５または１６は、出力軸が回転する
や否や回転し始める。それぞれクラッチ・リング１７ま
たは１８の歯１９または２０は、回転方向と反対の方向
に軽い力を受ける。当該力は、それぞれ固着された軸受
はリング２１または２２から生じる。それぞれカム１５
または１６の円周方向への運動状みる際、歯１５または
１６は、カムの輪郭形状のために、同時にＹ−Ｙ線に沿
ってカムの軸線方向に動くように強制される。このこと
によって、クラッチ２３または２４がそれぞれ、照合ギ
ヤ部材２９上でクラッチ面２７または２８と係合するよ
うに勅かされる。

これらは、それぞれ照合ギヤ２及び２９と入力ギヤ１及
び４との間のギヤ比の差のために、カム・リング・クラ
ッチ面２３または２４よりも高速で回転する。それぞれ
面２３または２４と面２７または２８との間の流体力学
的油膜抵抗が力を、それぞれ、固着された軸受け・リン
グ２１または２２による流体力学的油膜力とは反対の方
向に働かせる。当該リング２１または２２は、クラッチ
面２３または２４を、それぞれクラッチ面２７または２
８に向けて押圧する。従って、それぞれ、クラッチ面２
３がクラッチ面２７に近づくか、またはクラッチ面２４
がクラッチ面２８に近づくかしてこれらの２つの流体力
学的な力が平衡すると、それぞれ第１及び第２カム・リ
ング１５または１６に対する歯１９または２０の相対的
な運動並びにそれ故、それぞれ相手方のクランチ面２７
または２８に向かうクラッチ面２３または２４の運動は
、それぞれ終結し、クラッチは未だ係合解除されている
。差動駆動装置の作動が・照合部材２９と環状部分４と
の間の所定の速度比率によって決定された速度範囲内で
行われている限り、即ち、再出力が、実質に等しいトル
クに対して負荷される限り・当該作動は、それぞれクラ
ッチ２３または２４並びにクラッチ２７または２８の係
合なしに継続する０個々の第１及び第２出力軸継手１０
または１３の速度と照合ギヤ部材２９の速度との間の比
に依存して、それぞれ、第１及び第２カム・リング１５
及び１６のカム走行路に沿って、安定位置を、歯１９ま
たは２０が選択する。しかしながら、出力、例えば位置
１０における出力が、所定の速度比率の範囲の限度に近
づくや否や、速度の変化が、遊星ギヤ担持体８．８“及
び第１カム・リング１５を介して第１クラツチ・リング
１７の歯１９に伝達され、それによって、噛み合ってい
るクラッチ面２３及び２７間の流体力学的力が低下する
一方、第１軸受はリング２１と第１クラツチ・リング１
７間の流体力学的力は増大し続ける。上記限度に達する
と、即ち、出力１０及び１３間の比が、実質的に値Ｒに
なると、クラッチ面２３及び２７間の流体力学的力は、
それらの力が同期してくるので全く消失する。それぞれ
、第１及び第２出力１０及び１３間の速度比が値Ｒを超
えそうになると、クラッチ面２３及び２７間の流体力学
的力が逆方向に働いて、第１固着軸受け２１と第１クラ
ツチ・リング１７間の流体力学的力を増大させ、それに
よブて、対になったクラッチ面２３及び２７が、軸方向
に押圧されて、相対回転なしに係合する。このことが行
われると、出力１０は、いわゆる一方向駆動装置を介し
て照合ギヤ部材２９に結合され、それ放生入力軸に結合
される。従って、負荷されている出力軸１３に対する反
作用部材を、それが提供する。クラッチ面２３，２４．
２７及び２８の角度は、軸方向の連結負荷が除去される
や否やクラッチ面の係合が解除されるように選択される
。

負荷が出力軸１０に戻るや否や、当該出力軸の速度が低
下し、それ故、第クラッチ・リング１７と第１固着軸受
け２１間の流体力学的力の作用により生じる閉鎖力が減
少させられて、第１カム・リング１５のカム２５が係合
解除され、それによって対になっているクラッチ面２３
及び２７が押圧されて係合解除され、かくして差動駆動
装置の平常状態への復帰作動が行われる。上述の通り、
係合解除機構が直ちに作動してクラッチ２３及び２７の
係合を解除してそれを防止するので、駆動力は、入力ギ
ヤ１から出力軸１０に、軸３と照合ギヤ２とクラッチ及
びカム機構を介して伝達され得ない、駆動力は、もっば
ら出力軸１３に伝達され続け、そして当該出力軸におけ
るトルクの増分は、作動ギヤ列７，６．５及び４を介し
て、作動担持体８．８°におけるトルクを増大させるよ
うに作用する。当該担持体８，８°は、第１カム・リン
グ１５と歯１９及び第１クラツチ・リング１７を介して
、力を、反作用し続けている対のクラッチ面２３及び２
７に伝達する。

全く同じことが、位置１３において結合される軸につい
ても言える。効果は、軸継手１２を介して、第２カム・
リング１６と、歯２０と、第２固着軸受１８内に支持さ
れた第２クラツチ・リング１９と、そして対のクラッチ
面２４及び２８とに伝達され、カム２６によって係合解
除が行われる。

部材１・　３及び２は・回転不能に結合されているので
、そして、ギヤ４．５．６及び７によって、入力速度に
対する出力軸１０の速度の増分の全てが、出力軸１３の
速度の減少分と合致しなければならないので（逆の場合
も同様）、出力軸１ｏ及び１３の速度が同時に過剰速度
となることはない。

更に、個々のカム及び歯が第３図のＹ−Ｙ綿に関して対
称形であるので当該装置は、２方向性であり、それ故、
可逆的である。

次に、第４図を参照すると、乗物の変速機からの駆動力
は、軸継手３１に伝達され、それ故、軸３２を介して第
１ベベル・ギヤ３３に伝達される。当該ベベル・ギヤ３
３は、中間軸３５に回転不能に取付けられた第２ベベル
・ギヤ３４と噛合する。従って、駆動力は、主入力ギヤ
車３６と照合駆動ギヤ３７とに伝達される。半車軸に伝
達される駆動力は、第１図に示された実施例のように、
主入力ギヤ３６及び外部Ｔ！星ギヤ３９に噛合する環状
部分３８を介して、内部ａＸギヤ４０及び太陽ギヤ４１
に伝達される。

外部及び内部′ｍ足ギヤ３９及び４０は、それぞれスピ
ンドル４２及び４３に支持される。当該スピンドル４２
及び４３は、それぞれ！！星担持部分４４及び４５に支
持される。出力駆動力は、かくして遊Ｘ担持体４４から
取り出されて、第１出力駆動軸継手４６、に伝達され、
そして太陽ギヤ４１から中空軸４７を介して第２出力駆
勧軸継手４８に伝達される。

第１出力駆動軸４６と第２出力駆動軸４８間の最大速度
比を限定する機構は、第１図に示された実施例における
それと実質的に同じである。照合駆動ギヤ３７は、照合
ギヤ部材４９と噛合する。遊星担持部分４５は、第１カ
ム・リング５０をカム走行路に駆動する。当該カム走行
路に位置するのは、第１クランチ・リング５２の歯５１
であって、ケーシング５４に固着された第１固着軸受は
リング５３によって支持される。第１クラツチ・リング
５２のクラッチ面５５は、照合ギヤ部材４９の第１クラ
ッチ面５６と協働する。第１カム・リング５０も係合解
除カム５７を有する。駆動力は第２出力駆動軸４８から
、当該出力経路を与える対応する比率限定機構に伝達さ
れ、スリーブ５８を介して、係合解除カム６６を有する
第２カム・リング５９に伝達される。当該第２カム、リ
ング５９のカムは、第２クラツチ・リング６１の歯６０
と係合する。第２クラ、チ、リング６１は、第２固着軸
受け６２に支持され、且つ照合ギヤ部材４９の第２照合
クラッチ面６５と協働するクラッチ面６４を有する。こ
れらの全機構は、ケーシング６７内に収められる。

作動も第１図に示される実施例のそれと実質的に同じで
あるので、容易に理解され得る。即ち、第１出力軸４６
の、上述の機構による過剰速度によって、クラッチ面５
５及び５６が係合され、それによって、それ以上のいか
なる速度の増大も阻止され、且つ反作用部材が提供され
て、駆動力が引き続いて第２出力軸４８に伝達されるこ
とが可能となる。同様に、第２出力駆動軸４Ｂの過剰速
度によって、クラッチ面６４及び６５の係合が行われ、
そして同様に、第１出力駆動軸４６に対する反作用部材
が与えられる。

第１図に示される変形例と同じく、当該装置も２方同性
である。

望ましいカム・リングとクラッチ・リングとの上述の構
成の代わりに、丈夫で自動的な自己可逆転性のフ゛１−
ホイール装置の全てのタイプがを効であることが了解さ
れ得る：但し、この場合、代わりの装置は、許容された
速度比の範囲内において作動駆動装置の作動を拘束せず
、そして出力に関して全駆動トルクに反作用することが
できるだけ充分に丈夫である０作動は、望ましい機構と
同じく円滑でなければならず、乗用車の場合のように静
粛でなければならない０本発明の機構の主も大きな利点
は、クラッチの係合が、クラッチ面が同期したときにの
み生じるので、摩耗の問題が殆どない点である。唯一の
摩耗部分は、クラッチ・リングと、それらを支持する静
止軸受は部であるが、これらの部分に極めてわずかな負
荷のみが加わるに過ぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、乗物の差動駆動装置の軸方向断面図であり、
図を明瞭にするために差動駆動装置の作動に関与しない
ケシング及び軸受は部材を削除した断面図；　第２図は
、第１図のＡ−Ａ￥ＪＡ断面図；　第３図は、第１図に
示されたカム・リング１５または１６のカム走行路の１
部の表面の平面展開図：　及び第４図は、自動車用に適
した機構の変形例の軸方向断面図であり、可能な入力駆
動軸の構成を含み、そして軸受は及びケーシングの配置
を示す断面図である。１・・・主入力ギャ；　２・・・照合ｕｔｂギヤ；３・
・・中間軸；　４・・・環状ギヤ；５・・・外部′ｔ１
星ギヤ；　６・・・内部遊星ギヤ；７・・・太陽ギヤ；８．８°　・・・遊星ギヤ担持体；９．９°　・・・ビン；　ｌＯ・・・軸継手。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）自己の個々の差動装置を介して、制御手段を含む
共通入力部材にそれぞれ連結された２つの出力軸の間の
差動駆動装置であって、該２つの出力軸間の最大速度比
が、該差動駆動装置が自己の意図された機能を遂行する
ために必要な比に限定され、負荷下の出力軸のオーバー
スピードが防止されると共に、個々の差動装置によって
、常時、トルクが負荷を受けている出力軸に伝達され、
該出力間の最大速度比が達せられるまで差動作用が拘束
されない差動駆動装置。
（２）該制御手段が、該出力軸と該出力軸に対して同軸
的な速度照合部材との間で作用するところの、該出力軸
の各々用の個々の制御クラッチを含む特許請求の範囲第
１項記載の差動駆動装置。
（３）該出力軸の双方に共通な、共通速度照合部材が存
在する特許請求の範囲第２項記載の差動駆動装置。
（４）該速度照合部材が、該差動装置に対する主入力駆
動部材を備えた中間軸を介して駆動され、該照合部材及
び該入力駆動部材が相対回転不能な特許請求の範囲第２
項記載の差動駆動装置。
（５）該出力軸間の該最大速度比が、該中間軸を介した
該主入力駆動部材と該中間軸を介した該照合部材との相
対速度比によって限定される特許請求の範囲第４項記載
の差動駆動装置。
（６）該制御クラッチが円錐クラッチ形式である特許請
求の範囲第２項記載の差動駆動装置。
（７）各該円錐クラッチの１部材が、該照合部材の１部
である特許請求の範囲第６項記載の差動駆動装置。
（８）各該円錐クラッチの外側部分が、不回転支持部材
内で支持され、そしてカム部材を経由して該出力軸の一
方またはもう一方によって駆動され、該カム部材が、個
々の該円錐クラッチの該外側部分の回りに隔てられたカ
ム従動歯と各々が協働する複数のカム面を含む特許請求
の範囲第７項記載の差動駆動装置。
（９）該出力軸カム部材に対する相対的な個々の該クラ
ッチの該外側部分の運動が、該クラッチ部分と該不回転
支持部材との間の、並びに該クラッチ外側部分と隣接の
、しかしながら係合解除された相手方クラッチ面との間
の流体力学的力のバランスによって制御される特許請求
の範囲第８項記載の差動駆動装置。
（１０）該回転クラッチ部分の回転速度が同期するまで
、該流体力学的力の該バランスによって、該相手方クラ
ッチ部分の係合が不能にされる特許請求の範囲第９項記
載の差動駆動装置。
（１１）追加のカム部材の装備によって、適当な時期に
該相手方クラッチ部分の係合解除が行われることが保証
される特許請求の範囲第１０項記載の差動駆動装置。
（１２）該追加のカム部材及び該駆動カム部材が互いに
一体化された特許請求の範囲第１１項記載の差動駆動装
置。