| 【発明の名称】 |
ディファレンシャル装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 功
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| 【要約】 |
【課題】コンパクトで、かつ適切な予圧力に調整・設定可能な予圧機構を備えたディファレンシャル装置の提供を目的とする。
【解決手段】デフケース３と、デフケース３内に収容された差動機構５と、差動機構５の差動作用を制限する多板クラッチ２５と、多板クラッチ２５に与える予圧力を調整可能な調整式予圧機構２７とを備え、該予圧機構が、特性の異なる複数の皿ばねを組み合わせ予圧力特性を変更可能にされていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンの駆動力が入力されるデフケースと、前記デフケース内に収容され入力された駆動力を対向配置された一対の出力側サイドギヤに差動配分する差動機構と、前記デフケースと各サイドギヤとの間に配置され前記差動機構の差動作用を制限する摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチに与える予圧力を調整可能な調整式予圧機構とを備えるディファレンシャル装置であって、前記予圧機構が、特性の異なる複数の弾性部材を組み合わせ予圧力特性を変更可能にされていることを特徴とするディファレンシャル装置。
【請求項２】 請求項１に記載のディファレンシャル装置であって、前記予圧機構が、前記対向配置された一対のサイドギヤの間に配置され、前記弾性部材が前記予圧機構の内部に配置された皿ばねであることを特徴とするディファレンシャル装置。
【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のディファレンシャル装置であって、前記予圧機構は、前記両サイドギヤの回転軸心上に配置されたスラストブロックを備え、前記スラストブロックは一体化手段により一体化された複数部材からなることを特徴とするディファレンシャル装置。
【請求項４】 請求項３に記載のディファレンシャル装置であって、前記スラストブロックの一体化手段が前記複数部材に亘って回転軸心方向に装着された軸部材であることを特徴とするディファレンシャル装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両などに用いられるディファレンシャル装置の差動制限機構に関し、特にその予圧機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のディファレンシャル装置の差動制限用クラッチに予圧を与える予圧機構には、皿ばねやコイルばねの付勢力を利用するものが一般に知られている。皿ばねは、配置に要するスペースが小さくて済み、そのわりには大きな付勢力を得ることができる点で有利である。皿ばねを用いる場合、一般に複数個の皿ばねを重ねて用いることが多い。そして、差動制限用クラッチの予圧力を複数段階に調整可能にすれば、予圧力を一層効果的に利用でき、車両の操縦性・安定性をより適切に調整することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、図６（ｂ）に示すように２個の同じ皿ばねを互いに向きを変えて重ね合わせて用いて、予圧力を複数段階に選択、設定可能にして使用する場合に、同図（ａ）のような荷重／撓み特性になる。
【０００４】図６（ａ）は、皿ばねの撓み（予圧力）を３段階に調整可能に構成した場合の例を示す。図におけるａは各切り替え段階間の皿ばねの撓み量を示す。また、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ弱、中、強の各段階における予圧力（荷重）を示す。
【０００５】図中の強段階（荷重Ｐ３）に設定したときには、荷重／撓み特性が、破線で示すコイルばねのような直線上のＰ３’から下方へずれて頭打ちの傾向を示す。各設定段階における荷重間の関係は図中示のような大小関係になる。そのため、上級の運転者にとっては差動制限力の効き方が所望通りに得られなくなる可能性がある。そこで、強段階（Ｐ３）の荷重を基準にして中、弱段階の荷重を設定すると、今度は、初心者ドライバにとっては差動制限作用が強すぎるようになる可能性がある。
【０００６】そこで、コイルばね、またはばね定数の大きな皿ばねを用いて荷重差を一定に確保しようとすると、予圧機構が大型化するという問題が生じる。
【０００７】また、各荷重段階間の撓み量を大きくして荷重差を一定に確保しようとすると、予圧機構が軸方向に大型化してしまうという問題が生じる。
【０００８】そこで、本発明は、コンパクトで、かつ適切な予圧力に調整・設定可能な予圧機構を備えたディファレンシャル装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの駆動力が入力されるデフケースと、前記デフケース内に収容され入力された駆動力を対向配置された一対の出力側サイドギヤに差動配分する差動機構と、前記デフケースと各サイドギヤとの間に配置され前記差動機構の差動作用を制限する摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチに与える予圧力を調整可能な調整式予圧機構とを備えるディファレンシャル装置であって、前記予圧機構が、特性の異なる複数の弾性部材を組み合わせ予圧力特性を変更可能にされていることを特徴とする。
【００１０】したがって、弾性部材の変形量を大きく変えることなく、例えば、所望の大きな予圧力を設定可能であり、レイアウト上有利となる。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のディファレンシャル装置であって、前記予圧機構が、前記対向配置された一対のサイドギヤの間に配置され、前記弾性部材が前記予圧機構の内部に配置された皿ばねであることを特徴とする。
【００１２】したがって、請求項１の発明と同等の作用・効果が得られると共に、皿ばねはコンパクトなわりに大きな予圧力が得られるので、予圧機構を一対のサイドギヤの間に配置でき、小型化が可能となる。
【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のディファレンシャル装置であって、前記予圧機構は、前記両サイドギヤの回転軸心上に配置されたスラストブロックを備え、前記スラストブロックは一体化手段により一体化された複数部材からなることを特徴とする。
【００１４】したがって、請求項１または請求項２の発明と同等の作用・効果が得られると共に、スラストブロックが分割式であるので、例えばスラストブロックを左右から組み込んで一体化することにより、予圧機構をサブ組立することが可能となり、生産性が大幅に向上する。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のディファレンシャル装置であって、前記スラストブロックの一体化手段が前記複数部材に亘って回転軸心方向に装着された軸部材であることを特徴とする。
【００１６】したがって、請求項３の発明と同等の作用・効果が得られると共に、例えばピンなどによる一体化構成が可能で、構成が簡素化される分コストが低減される。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１〜図５により説明する。図１は本実施形態の断面図である。図２〜図４は要部の説明図である。図５は皿ばねの特性を示す説明図である。
【００１８】図１に示すように、このディファレンシャル装置１はベベルギヤ式ディファレンシャル装置である。デフケース３は、その左右端の中空ボス部３ａ，３ｂにて図外のデフキャリア内に回転可能に支持されている。デフキャリア内には所定量のオイルが充填されている。オイルはデフケース３の各開口３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｊを通ってデフケース３内に流出入して、内部の差動機構５を潤滑する。
【００１９】図１示のように、デフケース３はケース本体７とカバー９とがボルト１１により結合されてなる。デフケース３には図示省略のリンクギヤが固定され、エンジンからの駆動力はこのリンクギヤを介してデフケース３に入力される。デフケース３のケース本体７の内周に軸方向に延びて形成された溝７ａにはピニオンシャフト１３の外端部が係合され、この係合によりピニオンシャフト１３はデフケース３と一体に回転する。
【００２０】ピニオンシャフト１３上にはピニオンギヤ１５が回転可能に支持されている。ピニオンギヤ１５は、ピニオンシャフト１３を挟んで軸方向に対向配置された左右の出力側サイドギヤ１７，１９と噛み合っている。
【００２１】ピニオンギヤ１５の背面にはリング状の左右一対のプレッシャリング２１，２３が配置され、サイドギヤ１７，１９との噛み合いによりピニオンギヤ１５が受けるスラスト力を受けると共に、互いの対向部にそれぞれ形成された図示省略のカム２１ａ，２３ａがピニオンシャフト１３外端部のカム１３ａ（図２参照）とカム係合している。なお、プレッシャリング２１，２３の外周部も、ピニオンシャフト１３と同じくデフケース３の軸方向の溝７ａに係合され、デフケース３と一体に回転する。
【００２２】各サイドギヤ１７，１９の中空穴には図示しない左右の車軸がスプライン連結される。そして、デフケース３と各サイドギヤ１７，１９の中空軸部１７ａ，１９ａとの間に差動制限用の多板クラッチ２５，２５（摩擦クラッチ）がそれぞれ配置されている。各多板クラッチ２５は、後述する調整式予圧機構２７から常時予圧力を受けている。予圧力は弱、中、強の３段階に調整可能である。
【００２３】上記の調整式予圧機構２７は、つぎのように構成されている。
【００２４】図１に示すように、ピニオンシャフト１３の回転軸心側端には回転軸に沿って延びる中空のボス部１３ｂが形成されている。このボス部１３ｂ内に予圧機構２７が配置されている。また、予圧機構２７の回転軸方向の両端は、左右のサイドギヤ１７，１９の対向面に当接している。
【００２５】ピニオンシャフト１３のボス部１３ｂの各端部と各サイドギヤ１７，１９とに挟まれて、それぞれリング状のプレッシャプレート３１，３２が後述するスラストブロック４３の軸上に配置されている。各プレッシャプレート３１，３２は、後述する皿ばね３３，３４（弾性部材）の付勢力により押圧されて、その外周フランジの外側面が、上述のように各サイドギヤ１７，１９の対向面に当接している。
【００２６】図２，図３は、予圧機構２７の構成の詳細を示す説明図である。図２に示すように、 予圧機構２７の軸心部には、軸方向にＴ字形のブロックハーフ３５，３７が、互いの軸部同士を当接して配置されている。両ブロックハーフ３５，３７は、両軸心穴に装着されたスプリングピン４１（軸部材）により一体化され、スラストブロック４３を構成している。
【００２７】ピニオンシャフト１３のボス部１３ｂの内周の軸方向ほぼ中央部には軸心側へ突き出した壁部が設けられ、この壁部を周方向に２等分して軸心に対して対称に２つの半円状の凹溝１３ｃが軸方向に延びて形成されている。そして、この壁部の内周にカムプレート４９が嵌合されている。
【００２８】カムプレート４９の外周には、上記壁部の凹溝１３ｃに対応して凹溝４９ａが設けられ、両凹溝１３ｃ，４９ａに跨ってはめ込まれた回り止めピン５１により、カムプレート４９はボス部１３ｂと一体に回転すると共に、軸方向には移動可能にされている。
【００２９】また、カムプレート４９の右側面と右端部のプレッシャプレート３２との間に２枚の皿ばね３３，３４とワッシャ３６が配置されている。皿ばね３３，３４は板厚が異なり、互いに向きを変えて配置されている（図５（ｂ）参照）。
【００３０】一方、カムプレート４９の軸心側は、図３に示すような変形楕円穴４９ｂがくり抜かれて形成され、一対の円弧部がブロックハーフ３５の軸部に嵌合している。また、楕円穴４９ｂの長径側には、右端部のプレッシャプレート３２の軸心側円筒部３２ａの延長部３２ｂが内挿されている。これにより、プレッシャプレート３２はボス部１３ｂ、すなわちピニオンシャフト１３と一体的に回転する。
【００３１】また、カムプレート４９の左側面はカム面であり、図３に示すように、放射状に３個一組のカム溝５３が周方向等分に二組形成されている。そして、図４（図３のＡ−Ａ矢視図）に示すように、カム溝５３は溝深さの浅い溝５３ａ、中の溝５３ｂ、深い溝５３ｃの順に配置されている。
【００３２】カムプレート４９のカム溝５３に対向してプレッシャプレート３１がスラストブロック４３上に嵌合されている。プレッシャプレート３１の右側面には円周を２等分して軸心に対して対称に２つの凸カム３１ａが形成されている。凸カム３１ａは上記カムプレート４９のカム溝５３の３個の溝５３ａ，５３ｂ，５３ｃのいずれかと選択係合される。このとき、軸心に対して対称に配置された２個の凸カム３１ａがカムプレート４９を平均的に押圧するので、皿ばねは全面的に均等に押圧される。また、プレッシャプレート３１はカムプレート４９との係合により、ピニオンシャフト１３と一体的に回転する。
【００３３】プレッシャプレート３１の軸心側のボス部３１ｂは、プレッシャプレート３１を回動させる操作用のソケットレンチが係合可能に形成されている。プレッシャプレート３１の外周フランジ部の外側面は、上述のように左のサイドギヤ１７の対向端面に当接しているので、回動操作により凸カム３１ａの係合相手のカム溝深さが変わるに伴って皿ばね３３，３４を撓ませる量が変わる。
【００３４】プレッシャプレート３１の凸カム３１ａが、例えばカムプレート４９のカム溝５３の浅い溝５３ａに係合したとき（皿ばねの撓みが最大のとき）に、両端のプレッシャプレート３１，３２に所定の予圧力が設定されるように、皿ばね３３，３４の荷重／撓み特性を選定する。
【００３５】図５（ａ）は、皿ばね３３，３４の荷重／撓み特性の一例を示す。縦軸は荷重（予圧力）を示し、横軸は撓みを示す。図５（ｂ）は凸カム３１ａが各カム溝５３ｃ，５３ｂ，５３ａに係合したときの皿ばね３３，３４の撓み量δ1,δ2,δ3を示す。皿ばね３３の板厚が皿ばね３４のそれよりも厚いので，両ばねのばね定数k1,k2は図示の関係になる。図５（ａ）示のように、凸カム３１ａが各カム溝５３ｃ，５３ｂ，５３ａに係合したときの荷重（予圧力）はp1,p2,p3になり、各カム係合位置間の荷重差は図示のようになり、荷重p3は所望の値を満たし得るものとなり、予圧力は左右のプレッシャプレート３１，３２を介して左右のクラッチ２５を押圧し、締結させる。
【００３６】スラストブロック４３両端の各頭部３５ｂ，３７ｂの首下には、予圧機構２７の皿ばね３３，３４が撓まない状態の時に両プレッシャプレート３１，３２との間に軸方向のガタを有している。したがって、組立時には、予圧機構２７をピニオンシャフト１３のボス部１３ｂ内に組み込み、両ブロックハーフ３５，３７の軸部を突き合わせて、軸心穴へスプリングピン４１を装着した状態でピニオンシャフト１３と共にデフケース３内に組み込む。スプリングピン４１の装着後に両ブロックハーフ３５，３７を引き離そうとする力が作用することはない。
【００３７】なお、上記カムプレート４９の回り止め部材としては、上記の回り止めピン５１の代わりにキーまたはスプラインを用いる構成にしてもよい。
【００３８】なお、予圧力を与える上記皿ばね３３，３４は、皿ばねに限定されずにコイルばねなどを用いてもよい。
【００３９】つぎに、このディファレンシャル装置１の作用と予圧力の調整方法について説明する。
【００４０】左右の出力軸間に駆動抵抗差がないときには差動機構５はデフケース３と共に一体的に回転する。このとき、差動制限用の各クラッチ２５は、予圧機構２７により押圧力（予圧力）を常時受けて締結されている。これに加えて、クラッチ２５は、ピニオンシャフト１３とプレッシャリング２１，２３とのカム係合による押圧力をプレッシャリング２１，２３から受けると共に、ピニオンギヤ１５との噛み合いによりサイドギヤ１７，１９が受けるスラスト力をもプレッシャリング２１，２３を介して受けている。
【００４１】左右の出力軸間に駆動抵抗差が生じると、差動機構５により左右の出力軸は差動回転を許容されるが、同時にクラッチ２５の上記締結力がその差動を制限するように作用する。
【００４２】車載状態にあるディファレンシャル装置１のクラッチ２５の予圧力を調整するに当たっては、左のサイドギヤ１７に連結されている車軸を引き抜いて行う。車軸を引き抜くと、プレッシャプレート３１の軸心側のボス部３１ｂを視認することができる。そこで、サイドギヤ１７の中空穴からソケットレンチを挿入して、プレッシャプレート３１を回す。
【００４３】このとき、プレッシャプレート３１の凸カム３１ａをカムプレート４９の浅い溝５３ａ、中の溝５３ｂ、深い溝５３ｃのうちのいずれか所望の溝に係合させることにより、予圧力が変更設定される。
【００４４】例えば、差動制限力の効きを強くしたい場合には，凸カム３１ａをカムプレート４９の浅い溝５３ａに係合させることにより、予め定められた大きな予圧力（p3）に設定でき、所望の操縦性・安定性が得られる。
【００４５】そして、予圧力の変更設定後のデフケース３の回転時には、カムプレート４９とプレッシャプレート３１，３２はピニオンシャフト１３の中空ボス部１３ｂと一体に回転する。
【００４６】こうして、本実施形態によれば、皿ばね３３，３４の組み合わせ、およびサイドギヤ１７の中空穴からのカム係合の変更調整が可能であるので、予圧力を大きく設定することも容易に可能になる。
【００４７】また、スラストブロック４３がブロックハーフ３５，３７を突き合わせて、スプリングピン５１で結合しているので、予圧機構２７の構成が成立し、組み込みが非常に容易になる。同時に、スラストブロック４３は、左右の車軸の内側への移動を抑止する機能を兼ねることができる。
【００４８】さらに、皿ばね３３，３４が、プレッシャプレート３１の２個の凸カム３１ａにより偏りなく押圧されるので、安定した予圧作用が得られる。
【００４９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、弾性部材の変形量を大きく変えることなく、例えば、所望の大きな予圧力を設定可能であり、レイアウト上有利となる。
【００５０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明と同等の効果が得られると共に、皿ばねはコンパクトなわりに大きな予圧力が得られるので、予圧機構を一対のサイドギヤの間に配置でき、小型化が可能となる。
【００５１】請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２の発明と同等の効果が得られると共に、スラストブロックが分割式であるので、例えばスラストブロックを左右から組み込んで一体化することにより、予圧機構をサブ組立することが可能となり、生産性が大幅に向上する。
【００５２】請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明と同等の効果が得られると共に、例えばピンなどによる一体化構成が可能で、構成が簡素化される分コストが低減される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２５０５０
【氏名又は名称】栃木富士産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月５日（１９９９．１１．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２８２０（Ｐ２００１−１３２８２０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１６０２１ |
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