JP2009030630A - 自動車用ノンスリップ差動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単純、小型、軽量構造で、作動レスポンス、車載性及び経済性に優れ、駆動輪の空転を防止する自動車用ノンスリップ差動装置を提供する。
【解決手段】 本発明の自動車用ノンスリップ差動装置は、同軸上の一対の出力軸の周りを回転駆動されるデフケースと、デフケース内で出力軸と一体に回転する一対のサイドギヤと、デフケース内に回転可能に支持されてサイドギヤと噛合い、デフケースと一体に遊星運動する一対のピニオンギヤと、デフケース内周面とサイドギヤ外周面との間に摺設され、周方向に複数分割された一対の分割プレッシャーリングと、分割プレッシャーリングの各分割面間に挟設され、分割プレッシャーリングを拡径し常時デフケース内周面に押圧する複数の拡張バネと、サイドギヤ外周面と分割プレッシャーリング内周面とに両者の相対回転に伴い分割プレッシャーリングを拡径する方向に押圧するカムとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の車輪を回転駆動する動力伝達経路の途中に用いられる差動歯車装置に関し、特に前記差動歯車装置に設けられている一対の出力軸間に回転速度差あるいは左右一方の駆動輪に空転が生じた場合に、その差動を制限するとともに前記駆動輪の空転を防止する差動制限機構を備える自動車用ノンスリップ差動装置に関する。

従来、自動車が旋回走行するときの内外輪差を吸収するために、動力伝達経路の途中に差動歯車装置が用いられている。しかし、従来通常の差動歯車装置には、左右いずれか一方の駆動輪が悪路で、例えばぬかるみに落ち込んだり、路面上の氷雪等に乗り上げたりして空転を始めると、駆動輪に駆動力を伝達できなくなるという問題点があった。そこで近年、例えば左右の駆動輪の駆動トルクに大きな差が生じた場合に差動歯車装置の差動を制限するトルク感応型の差動制限機構や、左右の駆動輪の回転数差に応じて差動歯車装置の差動を制限する回転数感応型の差動制限機構等を備えた差動歯車装置が種々提案され用いられている。

このような差動制限機構を備えた差動歯車装置として提案されている代表的な次の５つの例がある。

第１例の差動歯車装置は、図３に示すように、第１及び第２の出力軸４１０、４５０と夫々一体に回転する第１及び第２のサイドギヤ３１、３２と、各々第１及び第２のサイドギヤ３１、３２の一つと噛合うとともに互いに部分的に噛合うように円筒孔１２、１３内に回転可能に支持されてデフケース１００と一体に遊星運動する第１及び第２の差動歯車３５、３６と、出力軸４５０と一体に回転するハブ５２０とハウジング５１０との間で回転数差に応じたトルク伝達が可能なビスカスカップリング５０とがデフケース１００内に配設されている。ハウジング５１０の外周面には、第１及び第２の差動歯車３５、３６と回転方向に係合してこれら第１及び第２の差動歯車３５、３６を円筒孔１２、１３の内側円筒面１４、１５に押圧付勢可能なカム面が設けられている（特許文献１参照）。

第２例の差動歯車装置は、図４に示すように、２駆への切換え時に駆動が断たれるフロントデフであって、アウタデフケース１３１は、インナデフケース１４１を同軸に回転可能に支持するとともに、それに軸方向に隣接してクラッチ部材１４３を軸方向には移動可能に収納し、かつ回転方向にはアウタデフケース１３１と一体回転するように連結し、インナデフケース１４１とクラッチ部材１４３とは対向面部に係合離脱可能なドグクラッチ４１ａ、４３ａを有するとともに、インナデフケース１４１は差動ギヤ機構１５７を備え、クラッチ部材１４３に隣接してアウタデフケース１３１外側のいずれも図示しないデフキャリア内に固定され４駆／２駆の切換えに連動してクラッチ４１ａ、４３ａを係合／離脱させるアクチュエータ本体１６５が備えられている（特許文献２参照）。

第３例の差動歯車装置は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、外歯歯車Ｇ１を設けた内側出力軌道輪２２１と、内歯歯車Ｇ３を設けた外側出力軌道輪２２３と、外側出力軌道輪２２３と内側出力軌道輪２２１との間に予圧を加えて装填する複数の転動体Ｒ１と、転動体Ｒ１を保持する入力リング２２２と、外歯歯車Ｇ１と内歯歯車Ｇ３とに噛合し、入力リング２２２に取り付ける複数のピニオンギヤＧ２とを備え、外歯歯車Ｇ１とピニオンギヤＧ２と内歯歯車Ｇ３とは遊星歯車機構を形成するとともに、内側出力軌道輪２２１と転動体Ｒ１と外側出力軌道輪２２３とは軸受を形成し、転動体Ｒ１は、内側出力軌道輪２２１と外側出力軌道輪２２３との間に生じる差動を滑り摩擦力によって限定的に制限する複合軸受ユニット２０Ａが主要部として構成されている（特許文献３参照）。

第４例の差動歯車装置は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動回転入力のリングギヤ３０１に回転自在に固定するデフケース３０２内に保持板３０３を設け、遊星回転体３０４を少なくとも３個以上で等角度間隔の放射状に配置し回転力を伝え、遊星回転体３０４を遊星運動させこれをサイドプレート３０５で受け、これに回転自在に固定するジョイント３０７を介してドライブシャフト３０８に回転力を伝達する自動車の駆動伝達装置である（特許文献４参照）。

第５例の差動歯車装置は、図７に示すように、デフケ−ス４０５の回転を車軸４３７、４３９側に配分する差動機構４０７と、デフケ−ス４０５と車軸４３９の間に配置された変速機構４１１、４１３、４１５と、これらの連結をそれぞれ断続する摩擦クラッチ４１７、４１９と、摩擦クラッチ４１７、４１９に対してそれぞれ並列に配置され車輪の空転をロックするワンウェイクラッチ４２１、４２３とが備えられている（特許文献５参照）。
特開平８−６１４６４号公報 特開平９−２８６２５４号公報 特開平１１−１５３２０９号公報 特開平１１−３４４１０１号公報 特開２０００−８５４０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の差動歯車装置は、２対の差動歯車３５、３６が第１及び第２のサイドギヤ３１、３２の外周に３等配された歯車構成であるため複雑な機構で外径が拡大化する。また、第１及び第２のサイドギヤ３１、３２との間のハブ５２０に設けられたビスカスカップリング５０が、いずれも図示しないが、作動室内に高粘性流体のシリコンオイルが充填され、複数のアウタープレート、スペーサリング及びインナープレートが交互に配設された複雑な機構でスペース及び重量も嵩み、第１及び第２の出力軸４１０、４５０方向の全長が拡大化する。このように機構が複雑かつ重厚長大化し、スペースが嵩み車体下に差動装置が突出することから実質的な最低地上高が確保できず、あるいは、燃料タンクやトランクの容量が制限されるなど車載性に劣るとともにコストも増大する等々の問題点がある。

特許文献２に記載の差動歯車装置は、インナデフケース１４１の一端側にドグクラッチ４１ａ、４３ａを有するクラッチ部材１４３及びドグクラッチ４１ａ、４３ａを係合／離脱させるアクチュエータ本体１６５が備えられており、差動制限機能を確保するためにはクラッチ部材１４３及びアクチュエータ本体１６５の容量を共に大きくする必要があることも加えて左右の出力軸方向の全長が拡大化し、前記特許文献１におけると同様に、機構が複雑かつ重厚長大化し、車載性に劣るとともにコストも増大する等々の問題点がある。

特許文献３に記載の差動歯車装置は、ベアリングと遊星歯車機構とを類似機能を有する部材を兼用して一体化した複合軸受ユニット２０Ａを採用することによって、ある程度は全体構造の単純化、小型化、軽量化が図られている。しかしながら、複合軸受ユニット２０Ａが、同心配置される内側出力軌道輪２２１、入力リング２２２、外側出力軌道輪２２３、複数の転動体Ｒ１、Ｒ１…及びピニオンギヤＧ２、Ｇ２…等を組合せてなる複雑な機構であるとともに、出力軸としての左右のアクスル１３Ｒ、１３Ｌの間に設けられることからその分出力軸方向の全長が拡大化することは避けられない。このように機構が複雑かつ重厚長大化することから、依然として車載性に劣るとともにコストも増大する等々の問題点がある。

特許文献４に記載の差動歯車装置は、保持板３０３、３個以上等角度間隔の放射状に配置された遊星回転体３０４、スプリング３０６により圧接される一対のサイドプレート３０５等からなる差動制限切り換え機能を有する機構が、複雑な機構であるとともに、左右の出力軸の間に設けられることからその分出力軸方向の全長が拡大化する。このように機構が複雑かつ重厚長大化することから、前記特許文献３におけると同様に、依然として車載性に劣るとともにコストも増大する等々の問題点がある。

特許文献５に記載の差動歯車装置は、差動機構４０７を収容するデフケ−ス４０５と一方の車軸４３９の間に変速機構４１１、４１３、４１５、摩擦クラッチ４１７、４１９、ワンウェイクラッチ４２１、４２３が備えられていることから左右の出力軸方向の全長及び重量が増大化し、前記特許文献１等におけると同様に、車載性に劣るとともにコストも増大する等々の問題点がある。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、差動制限機構が簡潔な構造で、全体構造の単純化、小型化、軽量化が図られ、車載性及び経済性に優れ、確実に駆動輪の空転を防止する作動レスポンスも良好な自動車用ノンスリップ差動装置を提供することことにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明の自動車用ノンスリップ差動装置は、同軸に配置された第１及び第２の出力軸の軸線の周りを回転駆動される密閉略円筒状のデフケースと、該デフケース内に同軸略円筒状に形成され、前記軸線と同軸に回転自在に収納されるとともに前記第１及び第２の出力軸とそれぞれ一体に回転する第１及び第２のサイドギヤと、前記第１及び第２のサイドギヤと共に噛合うように前記デフケースの収納部内に回転可能に支持され、前記デフケースと一体に遊星運動する一対のピニオンギヤと、前記デフケースの内周面と第１及び第２のサイドギヤの外周面との間に摺動可能に嵌設されるとともに、それぞれ周方向に複数に分割された第１及び第２の分割プレッシャーリングと、前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの各分割面間に挟設され、第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に付勢し常時前記デフケース内周面に押圧する複数の分割プレッシャーリング拡張バネと、を備え、前記第１及び第２のサイドギヤの外周面と第１及び第２の分割プレッシャーリングの内周面とに、それぞれ相互に係合し両者のいずれか一方向への相対回転に伴い前記第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に押圧するカムが形成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の自動車用ノンスリップ差動装置であって、前記一対のピニオンギヤは、それぞれ前記第１及び第２のサイドギヤの間に挟設されて両者と共に噛合うように前記出力軸の軸線に対して軸対称に対向配置され、前記出力軸の軸線と直交配置されて前記ケース内に固設されたピニオン軸に回転可能に支持されるとともに、前記ピニオン軸方向のピニオンギヤ外周側端面が凸球面状に形成されており、該ピニオンギヤ外周側端面とデフケースの内周面との間には、前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの間に配置されて前記ピニオン軸に挿通され、外周面が前記デフケース内周面に嵌合する曲面状に形成され、内周面が前記ピニオンギヤ外周側端面に摺接する同心の凹球面状に形成されたスラストワッシャーが挟設されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の自動車用ノンスリップ差動装置であって、前記第１及び第２の分割プレッシャーリングは、それぞれ周方向に３分割されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の自動車用ノンスリップ差動装置であって、前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの外周面とこれに当接する前記デフケース内周面の当接部とに、前記スラストワッシャーとはそれぞれ反対側の前記出力軸の軸線方向に向かって末広がりに形成され相互に摺接するテーパー面が設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の自動車用ノンスリップ差動装置であって、前記デフケースの両側面には、それぞれ前記出力軸の軸線を中心軸とする出力軸支持孔が穿設されたボス部が形成され、前記第１及び第２のサイドギヤは、それぞれ前記デフケースの出力軸支持孔に回転自在に嵌合するとともに前記出力軸が挿通するボス部が延設されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、左右いずれか一方の駆動輪が例えばぬかるみに落ち込んだり、路面上の氷雪等に乗り上げたり、あるいは脱輪したりして空転を始めると、第１及び第２の出力軸の間に回転数差が生じ、デフケースと他方の出力軸とが相対回転する。すると、前記分割プレッシャーリング拡張バネにより常時第１及び第２のプレッシャーリングがデフケース内周面に押圧されているとともに、これに加えて他方（第１又は第２）のサイドギヤの外周面と他方の分割プレッシャーリングの内周面とに形成されたカムにより他方の分割プレッシャーリングが拡径されてデフケース内周面に強く押圧されるので、他方の分割プレッシャーリングとデフケース内周面との摺動摩擦抵抗が強く働き、第１及び第２のサイドギヤに連結する出力軸とデフケースとの間の相対回転数に応じた大きな伝達トルクが発生する差動制限機能により駆動輪の空転を防止することができる。

このとき、前記一対のピニオンギヤが回転し第１及び第２のサイドギヤ共に相互に噛合うヘリカルギヤのクサビ作用によって、第１及び第２のサイドギヤがそれぞれ第１及び第２の出力軸方向へ付勢されデフケースの両端側壁内面に押圧されるとともに、一対のピニオンギヤがデフケース内周面側に押圧されデフケース内周面側と摩擦摺動しながらそれぞれ自転する。これにより、第１及び第２のサイドギヤと一対のピニオンギヤとの間には、それぞれピニオンギヤをデフケース内周面側との摺動摩擦抵抗に抗して回転させるだけのトルクに等しいトルク伝達が行われる。そこで、第１の出力軸と第２の出力軸との間には、一対のピニオンギヤとデフケースとの間に生じる摺動摩擦抵抗と、第１及び第２の分割プレッシャーリングを介してデフケースと他方のサイドギヤとの間に生じる伝達トルクとによる強力な差動制限トルクが作用する。

従って、本発明の自動車用ノンスリップ差動装置においては、第１及び第２のサイドギヤとデフケース内周面との間に配設した第１及び第２の分割プレッシャーリングが常時分割プレッシャーリング拡張バネによりデフケース内周面に押圧されていることに加え、第１及び第２のサイドギヤの外周面と第１及び第２の分割プレッシャーリングの内周面とにそれぞれ相互に係合し両者のいずれか一方向への相対回転に伴い第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に押圧するカムが形成されていることにより、一方の駆動輪が路面に対するグリップ力を完全に失い、第１のサイドギヤと一対のピニオンギヤとの間、又は第２のサイドギヤと一対のピニオンギヤとの間で噛み合い反力が作用できない場合にも、第１の出力軸と第２の出力軸との間に大きな差動制限トルクを発生することができる。したがって、例えば前記特許文献１に記載の第１及び第２のサイドギヤ３１、３２との間にビスカスカップリング５０を単純に介装してビスカストルクのみで片輪空転時のイニシャルトルクを発生する機構などに比較して、作動レスポンスに優れるとともに差動装置を小型化（特に出力軸方向を短小化）することができる。

このように、第１及び第２のサイドギヤ外周面とデフケース内周面との間に分割プレッシャーリング拡張バネを介して第１及び第２の分割プレッシャーリングを配設するとともに、第１及び第２のサイドギヤの外周面と第１及び第２の分割プレッシャーリングの内周面とに形成されたカムが両者の相対回転に伴い第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に押圧する簡潔な構造の差動制限機構により、差動装置全体構造の単純化、小型化、軽量化が図られ、車載性及び経済性に優れ、確実に駆動輪の空転を防止する自動車用ノンスリップ差動装置を提供することができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、ピニオンギヤ外周側端面とデフケース内周面との間に、外周面がデフケース内周面に嵌合する曲面状に形成され、内面がピニオンギヤ外周側端面に摺接する同心の凹球面状に形成されたスラストワッシャーが嵌設されるとともに、デフケース内周面と第１及び第２のサイドギヤ外周面との間に摺動可能に嵌設された第１及び第２の分割プレッシャーリングと分割プレッシャーリング拡張バネとからなる差動制限機構により前記サイドギヤに連結する出力軸とデフケースとの間で回転数差に応じたトルク伝達を行うことから、回転数差に応じて第１及び第２のサイドギヤがデフケースの両端側壁内面に押圧付勢されるとともに、前記サイドギヤとの噛合い反力を受ける一対のピニオンギヤはそれぞれピニオン軸方向の外周側のスラストワッシャーに押圧され凹球面状のスラストワッシャー内面に凸球面状のピニオンギヤ外周側端面が摺接することにより、前記サイドギヤとデフケースの両端側壁内面との間、及びピニオンギヤ外周側端面とスラストワッシャー内面との間に生じるそれぞれ２種類の摩擦抵抗力が第１及び第２の出力軸間の差動制限トルクとして付加され作用する。これにより、一方の出力軸が空転して噛み合い反力が作用できない場合にも強力なイニシャルトルクを発生することができる。

また、スラストワッシャーをピニオンギヤとは異種のベアリング部材などにより構成することができることからスラストワッシャー内面とこれに摺接するピニオンギヤ外周側端面との焼き付き等を防止して前記ピニオンギヤの円滑な回転動作を安定的に維持することができるとともに、デフケース内周面に直接摺接することもなくピニオンギヤの損耗を抑えて耐久性を向上させることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２の分割プレッシャーリングがそれぞれ周方向に３分割されていることから、分割プレッシャーリング拡張バネにより前記分割プレッシャーリングがデフケース内周面に全面的かつ安定的に押圧され、デフケースから一方の分割プレッシャーリングを経て一方のサイドギヤ及び出力軸へのトルク伝達が確実に行なわれ、いわゆる差動制限機構の信頼性を一層向上させることができるという効果がある。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、いずれか一方の駆動輪が前記悪路あるいは脱輪により空転を始め、第１及び第２の出力軸の間に回転数差が生じてデフケースと他方の出力軸とが相対回転し、分割プレッシャーリング拡張バネによりデフケース内周面に押圧されている第１及び第２の分割プレッシャーリングの外周面とデフケース内周面との摺動摩擦抵抗が働く場合、第１及び第２の分割プレッシャーリングの外周面とデフケース内周面とに設けられ、スラストワッシャーとは反対側の出力軸の軸線方向に向かって末広がりに形成されたテーパー面に作用する前記出力軸の軸線方向の分力により、第１及び第２の分割プレッシャーリングがそれぞれデフケースのテーパー面に加えて両端側壁内面にも第１及び第２のサイドギヤと共に押圧され易くなり、それらの摺動摩擦抵抗が加算されるため、回転するデフケースから一方の分割プレッシャーリングを経て一方のサイドギヤ及び出力軸へのトルク伝達が確実に行なわれ、いわゆる差動制限機構の信頼性を一層向上させることができるという効果がある。

請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２のサイドギヤにデフケースの出力軸支持孔に回転自在に嵌合するボス部を設けたことにより、その分デフケース内に収納される第１及び第２のサイドギヤ及びデフケースの軸方向長さを短くすることができるので、差動装置の全長を短小化し、軽量化、車載性及び経済性を一層向上させることができるという効果がある。

以下、本発明の自動車用ノンスリップ差動装置を実施するための最良の形態の具体例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態による自動車用ノンスリップ差動装置の概念を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

本発明の一実施の形態による自動車用ノンスリップ差動装置は、同軸に配置された第１及び第２の出力軸７、８の軸線であるＸ軸の周りを回転駆動されるデフケース２と、デフケース２内にＸ軸と同軸に回転自在に収納されるとともに前記出力軸７、８とそれぞれ一体に回転する第１及び第２のサイドギヤ５、６と、これらのサイドギヤ５、６と共に噛合うようにデフケース２の収納部内に回転可能に支持され、デフケース２と一体に遊星運動する一対のピニオンギヤ４、４と、デフケース２の内周面と第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２との間に摺動可能に嵌設されるとともに、それぞれ周方向に複数（この例では３個ずつ）に分割された第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの各分割面間に挟設され、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを拡径する方向に付勢し常時デフケース２内周面に押圧する複数の分割プレッシャーリング拡張バネＳとから概略構成されている。

デフケース２は、図１に示すように、一端側（ここでは第２の出力軸８側）が開放され、他端側（第１の出力軸７側）にフランジ２１ａを有する有底略円筒状のデフケース本体２１と、デフケース本体２１の開放端に複数のボルト２５により一体的に固定されたサイドカバー２２とからなっている。

デフケース本体２１の側面（有底部）及びサイドカバー２２には、Ｘ軸を中心軸とする円筒状のボス部２１ｄ、２２ｄがそれぞれ形成され、それらボス部２１ｄ、２２ｄの中心に第１及び第２の出力軸７、８が挿通し支持される出力軸支持孔２１ｂ、２２ａがそれぞれ穿設されている。これら出力軸７、８の支持構造については、後述する。

デフケース本体２１及びサイドカバー２２の取付け面部及び出力軸支持孔２２ｃ、２３ｃ内面にはそれぞれシール部材ならびにオイルシール部材（いずれも図示しない）が装着され、密閉されたデフケース２内部に適宜粘性を有するグリース又は潤滑油などの潤滑剤が充填される。

また、デフケース２には、リングギヤ１が、ここではデフケース本体２１のフランジ２１ａ側に外挿され複数のボルト２４により固定されている。このリングギヤ１に原動機の回転出力がドライビングピニオン（図示しない）を介して伝えられ、デフケース２をＸ軸の周りに回転駆動させる。

第１及び第２のサイドギヤ５、６は、大径のヘリカルギヤからなる被駆動歯車であって、デフケース２内にヘリカルギヤ面が対向配置され、この実施の形態においては、Ｘ軸を中心軸としてデフケース２の出力軸支持孔２１ｂ、２２ａに回転自在に嵌合するボス部５３、６３がそれぞれ延設されている。これらボス部５３、６３の中心に亘り開設された雌スプライン５１、６１に第１及び第２の出力軸７、８の内側軸端に形成された雄スプライン７１、８１が嵌着されている。すなわち、第１及び第２のサイドギヤ５、６は、それぞれ第１及び第２の出力軸７、８の内側軸端にスプライン結合され、Ｘ軸方向にはスライド可能であるが、回転方向が拘束されて前記出力軸７、８とそれぞれ一体的に回転可能に支持されている。第１及び第２の出力軸７、８の外側軸端には、それぞれ駆動輪（いずれも図示しない）が連結されている。

このように、第１及び第２のサイドギヤ５、６にデフケース２の出力軸支持孔２１ｂ、２２ａに回転自在に嵌合するボス部を設けたことにより、その分デフケース２内に収納される第１及び第２のサイドギヤ５、６及びデフケース本体２１の軸方向長さを短くすることができるので、差動装置の全長を短小化し、差動装置の軽量化、車載性及び経済性を一層向上させることができる

一対のピニオンギヤ４、４は、小径のヘリカルギヤからなる差動歯車であって、Ｘ軸と直交するＺ軸を中心軸とし両端がデフケース本体２１の円筒部に挿通し固定されたピニオン軸３に回転可能に支持され、デフケース２内の第１及び第２のサイドギヤ５、６の間にヘリカルギヤ同士が共に噛合うように、Ｘ軸に対して軸対称に対向配置されている。そして、ピニオンギヤ４のＺ軸方向のピニオンギヤ外周側端面４１が凸球面状に形成されている。

一対のピニオンギヤ４、４のピニオンギヤ外周側端面４１とデフケース２の内周面２１ｉとの間には、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの間に配置されてピニオン軸３に挿通され、外周面９ａがデフケース２の内周面２１ｉに嵌合する部分円筒曲面状に形成され、内周面９ｉが凸球面状のピニオンギヤ外周側端面４１に摺接するこれと同心の部分凹球面状に形成されたスラストワッシャー９、９が挟設されている。このスラストワッシャー９は、図示しないが、平面投影においてピニオンギヤ外周側端面４１をカバーする略正方形の駒体をなしており、デフケース２及びピニオンギヤ４と共に一体的にＸ軸の周りを回転する。

スラストワッシャー９は、ピニオンギヤ４とは異種部材の例えばベアリング部材などにより構成することが望ましい。このような異種部材の構成とすることにより、スラストワッシャー９の内周面９ｉに摺接するピニオンギヤ４のピニオンギヤ外周側端面４１の焼き付き等を防止してピニオンギヤ４の円滑な回転動作を安定的に維持することができるとともに、この摺動によるピニオンギヤ４の損耗を抑えて耐久性を向上させることができる。

第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの各分割面には、それぞれ複数（この例では２個ずつ）のバネ収容穴１０ｈ、１０ｈが周方向に並列し穿設されており、これらのバネ収容穴１０ｈ、１０ｈ内にそれぞれ両端部が架け渡されて圧縮スプリングなど複数の分割プレッシャーリング拡張バネＳが装着され、これにより第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを拡径する方向に付勢し常時デフケース２内周面に押圧されている。第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂがそれぞれ周方向に３分割されていることにより、分割プレッシャーリング拡張バネＳにより前記分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂがデフケース２内周面に全面的かつ安定的に押圧され、デフケース２から前記分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを経て前記サイドギヤ５、６及び出力軸７、８へのトルク伝達が確実に行なわれ、いわゆる差動制限機構の信頼性を一層向上させることができる。

また、第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２と第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの内周面１０ａｉ、１０ｂｉとに、それぞれ相互に係合し両者のいずれか一方向への相対回転に伴い第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを拡径する方向に押圧するように例えば凹凸Ｖ字形などのカム５ｃ、１０ａｃ（いずれも図示しない）、及び６ｃ、１０ｂｃがそれぞれ対をなし形成されている（図２）。

さらに、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの外周面５２、６２とこれに当接するデフケース内周面の当接部とに、スラストワッシャー９、９とはそれぞれ反対側のＸ軸方向に向かって末広がりに形成され相互に摺接するテーパー面１０ａｔ、２１ｔ、及び１０ｂｔ、２１ｔがそれぞれ対をなし設けられている。これにより、テーパー面１０ａｔ、２１ｔ、及び１０ｂｔ、２１ｔに作用する前記出力軸７、８の軸線（Ｘ軸）方向の分力により、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂがそれぞれデフケース２のテーパー面２１ｔ、２１ｔに加えてデフケース本体２１の側面（有底部）及びサイドカバー２２の内面２１ｃ、２２ｂにも第１及び第２のサイドギヤと共に押圧され易くなり、それらの摺動摩擦抵抗が加算されるため、回転するデフケース２から前記分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを経て前記サイドギヤ５、６及び出力軸７、８へのトルク伝達が確実に行なわれ、いわゆる差動制限機構の信頼性を一層向上させることができる。

次に、上記のように構成されたこの実施の形態の自動車用ノンスリップ差動装置の作動について、その特徴となる部分を説明する。

まず、第１及び第２の出力軸７、８によりそれぞれ回転駆動される駆動輪がほぼ同一回転する場合には、エンジンの回転出力が、回転の方向を変えリングギヤ１に伝えられ、リングギヤ１が固設されたデフケース２内のピニオン軸３に回転自在に支持された一対のピニオンギヤ４、４を前記出力軸７、８の軸線であるＸ軸周りにデフケース２と共に一体的に遊星運動させ、Ｘ軸上に配置されてピニオンギヤ４、４に両側から対称に噛合う第１及び第２のサイドギヤ５、６及びこれにスプライン結合された前記出力軸７、８がデフケース２及びピニオンギヤ４、４と共にＸ軸周りに一体的に回転し、前記出力軸７、８に連結された駆動輪（図示しない）に伝達される。

この場合、デフケース２と第１及び第２のサイドギヤ５、６との間に回転差が生じないので、デフケース２内周面のテーパー面２１ｔ、２１ｔに当接する第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂには回転力が伝達されず、第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂもデフケース２と共に一体的に回転する。したがって、デフケース２と第１及び第２のサイドギヤ５、６との間には第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの摺動摩擦抵抗（後述する）によるトルク伝達が行なわれないので、自動車用ノンスリップ差動装置には差動制限力が作用せず、第１及び第２の出力軸７、８は差動回転可能である。

一方、自動車のコーナ走行時には、発生する内外駆動輪の差に対して、それぞれの駆動輪の通る軌跡の違いにより起こった回転差を抗力とし、前記出力軸７、８から逆の伝達経路で入力され、前記サイドギヤ５、６からピニオンギヤ４、４に伝えられたとき、ピニオンギヤ４、４が自転することによりこの回転差を吸収するとともにＸ軸回りの遊星運動を続けることにより駆動が伝達される。

また、第１及び第２の出力軸７、８によりそれぞれ回転駆動される駆動輪の一方、例えば第１の出力軸７の駆動輪が、ぬかるみに落ち込んだり、路面上の氷雪等に乗り上げたり、あるいは脱輪したりして空転を始める場合は、第１及び第２の出力軸７、８の間に回転数差が生じ、デフケース２と他方の第２の出力軸８とが相対回転する。すると、分割プレッシャーリング拡張バネＳにより常時第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂがデフケース２内周面のテーパー面２１ｔ、２１ｔに押圧されているとともに、これに加えて第２のサイドギヤ６の外周面６２と第２の分割プレッシャーリング１０ｂの内周面１０ｂｉとに形成されたカム６ｃ、１０ｂｃの相対回転により第２の分割プレッシャーリング１０ｂが拡径されてデフケース２内周面に強く押圧されるので、第２の分割プレッシャーリング１０ｂとデフケース２内周面のテーパー面１０ｂｔ、２１ｔ同士が摺接して摺動摩擦抵抗が強く働くことから、デフケース２と第２のサイドギヤ６との間には両者間の相対回転数差に応じた大きな伝達トルクが生じ、いわゆる差動制限機能により駆動輪の空転を確実に防止することができる。

このとき、図１に示すように、一対のピニオンギヤ４、４が回転し第２のサイドギヤ６に相互に噛合うヘリカルギヤ同士のクサビ作用によって、第２のサイドギヤ６がＴ２方向へ付勢されるとともに一対のピニオンギヤ４、４がＴ３方向へ付勢され、第２のサイドギヤ６の出力軸側端面６４がサイドカバー２２の内面２２ｂに押圧されて摩擦摺動するのに加え、一対のピニオンギヤ４、４がスラストワッシャー９、９に強く押圧されることからピニオンギヤ外周側端面４１がスラストワッシャー９、９の内周面９ｉ、９ｉに摺接して摩擦摺動しながらそれぞれ自転する。

これにより、第１のサイドギヤ５とピニオンギヤ４、４との間、及び第２のサイドギヤ６とピニオンギヤ４、４との間には、それぞれピニオンギヤ４、４をスラストワッシャー９、９の内周面９ｉ、９ｉとの摺動摩擦抵抗に抗して回転させるだけのトルクに等しいトルク伝達が行われる。そこで、第１の出力軸７と第２の出力軸８との間には、一対のピニオンギヤ４、４とスラストワッシャー９、９との間に生じる摺動摩擦抵抗と、第２の分割プレッシャーリング１０ｂを介してデフケース２と第２のサイドギヤ６との間に生じる伝達トルクとによる大きな差動制限トルクが作用する。

これとは反対に第２の出力軸８の駆動輪が、前記悪路あるいは脱輪により空転を始める場合は、上記と全く同様に、第１のサイドギヤ５がＴ１方向へ付勢されるとともに一対のピニオンギヤ４、４がＴ３方向へ付勢され、第１のサイドギヤ５の出力軸側端面５４がデフケース本体２１側壁の内面２１ｃに押圧されて摩擦摺動するのに加え、一対のピニオンギヤ４、４がスラストワッシャー９、９に強く押圧されることからピニオンギヤ外周側端面４１がスラストワッシャー９、９の内周面９ｉ、９ｉに摺接して摩擦摺動しながらそれぞれ自転するとともに、第１の分割プレッシャーリング１０ａを介してデフケース２と第１のサイドギヤ５との間に生じる伝達トルクとによる大きな差動制限トルクが作用する。

従って、本実施の形態の自動車用ノンスリップ差動装置においては、第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２とデフケース２内周面のテーパー面２１ｔ、２１ｔとの間に配設した第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの外周面５２、６２が常時複数の分割プレッシャーリング拡張バネＳによりデフケース２内周面のテーパー面２１ｔ、２１ｔに押圧されていることに加え、第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２と第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの内周面１０ａｉ、１０ｂｉとにそれぞれ相互に係合し両者のいずれか一方向への相対回転に伴い第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを拡径する方向に押圧するカム５ｃ、１０ａｃ（いずれも図示しない）、及び６ｃ、１０ｂｃが形成されていることにより、一方の駆動輪が路面に対するグリップ力を完全に失い、第１のサイドギヤ５と一対のピニオンギヤ４、４との間、又は第２のサイドギヤ６と一対のピニオンギヤ４、４との間で噛み合い反力が作用できない場合にも、第１の出力軸７と第２の出力軸８との間に大きな差動制限トルクを発生することができる。

すなわち、本発明の自動車用ノンスリップ差動装置においては、差動制限手段である第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの外周面５２、６２が常時複数の分割プレッシャーリング拡張バネＳによりデフケース内面のテーパー面２１ｔ、２１ｔに押圧されていることことに加え、第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２と第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの内周面１０ａｉ、１０ｂｉとにそれぞれ形成されたカム５ｃ、１０ａｃ（いずれも図示しない）、及び６ｃ、１０ｂｃが両者のいずれか一方向への相対回転に伴い第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂを拡径する方向に押圧することで生じる差動制限トルクにより、前記サイドギヤ５、６が前記分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの外周面５２、６２をデフケース２内面のテーパー面２１ｔ、２１ｔに押圧付勢するとともに、ピニオンギヤ外周側端面４１をスラストワッシャー９、９の内周面９ｉ、９ｉにそれぞれ押圧付勢し、それらの合算された摺動摩擦抵抗による大きなイニシャルトルクを発生するように構成したので、例えば前記特許文献１に記載の第１及び第２のサイドギヤ３１、３２との間のハブ５２０にビスカスカップリング５０を単純に介装してビスカストルクのみで片輪空転時のイニシャルトルクを発生するように構成する場合などに比較して、作動レスポンスに優れるとともに差動装置を小型化することができる。

このように、本発明によれば、差動制限機構が簡潔な構造で、全体構造の単純化、小型化、軽量化が図られ、車載性及び経済性に優れ、確実に駆動輪の空転を防止する作動レスポンスも良好な自動車用ノンスリップ差動装置を提供することができる。

なお、以上説明した実施の形態の他に、例えば、いずれも図示しないが、第１及び第２のデフケース本体２１の側面及びサイドカバー２２の出力軸支持孔２１ｃ、２２ｃ部に軸受け部材を設けたり、軽量化を図るために第１及び第２のサイドギヤ５、６の半径方向中間部にそれぞれ適宜の大きさの空洞部を穿設したり、あるいは第１及び第２のサイドギヤ５、６の外周面５２、６２と第１及び第２の分割プレッシャーリング１０ａ、１０ｂの内周面１０ａｉ、１０ｂｉとにそれぞれ形成されたカム５ｃ、１０ａｃ（いずれも図示しない）、及び６ｃ、１０ｂｃの凹凸Ｖ字形状を相互に係合する他の形状の凹凸形カム等としたりするなど任意に形態を変更することができることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態による自動車用ノンスリップ差動装置の概念を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 従来の第１例の差動装置の縦断面図である。 従来の第２例の差動装置の縦断面図である。 （ａ）は従来の第３例の差動装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の複合軸受ユニットの側面図（右半断面）である。 （ａ）は従来の第４例の差動装置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 従来の第５例の差動装置のスケルトン機構図である。

符号の説明

１ リングギヤ
２ デフケース
３ ピニオン軸
４ ピニオンギヤ
５ 第１のサイドギヤ
５ｃ、６ｃ、１０ａｃ、１０ｂｃ カム
６ 第２のサイドギヤ
７ 第１の出力軸
８ 第２の出力軸
９ スラストワッシャー
９ａ、５２、６２ 外周面
９ｉ、１０ａｉ、１０ｂｉ、２１ｉ 内周面
１０ａ 第１の分割プレッシャーリング
１０ａｔ、１０ｂｔ、２１ｔ テーパー面
１０ｂ 第２の分割プレッシャーリング
１０ｈ バネ収容穴
２１ デフケース本体
２１ａ フランジ
２１ｂ、２２ａ 出力軸支持孔
２１ｃ、２２ｂ 内面
２１ｄ、２２ｄ、５３、６３ ボス部
２２ サイドカバー
２４、２５ ボルト
４１ ピニオンギヤ外周側端面
５１、６１ 雌スプライン
５４、６４ （第１及び第２のサイドギヤの）出力軸側端面
７１、８１ 雄スプライン
Ｓ 分割プレッシャーリング拡張バネ

Claims (5)

1. 同軸に配置された第１及び第２の出力軸の軸線の周りを回転駆動される密閉略円筒状のデフケースと、
   該デフケース内に同軸略円筒状に形成され、前記軸線と同軸に回転自在に収納されるとともに前記第１及び第２の出力軸とそれぞれ一体に回転する第１及び第２のサイドギヤと、
   前記第１及び第２のサイドギヤと共に噛合うように前記デフケースの収納部内に回転可能に支持され、前記デフケースと一体に遊星運動する一対のピニオンギヤと、
   前記デフケースの内周面と第１及び第２のサイドギヤの外周面との間に摺動可能に嵌設されるとともに、それぞれ周方向に複数に分割された第１及び第２の分割プレッシャーリングと、
   前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの各分割面間に挟設され、第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に付勢し常時前記デフケース内周面に押圧する複数の分割プレッシャーリング拡張バネと、を備え、
   前記第１及び第２のサイドギヤの外周面と第１及び第２の分割プレッシャーリングの内周面とに、それぞれ相互に係合し両者のいずれか一方向への相対回転に伴い前記第１及び第２の分割プレッシャーリングを拡径する方向に押圧するカムが形成されていることを特徴とする自動車用ノンスリップ差動装置。
2. 前記一対のピニオンギヤは、それぞれ前記第１及び第２のサイドギヤの間に挟設されて両者と共に噛合うように前記出力軸の軸線に対して軸対称に対向配置され、前記出力軸の軸線と直交配置されて前記デフケース内に固設されたピニオン軸に回転可能に支持されるとともに、前記ピニオン軸方向のピニオンギヤ外周側端面が凸球面状に形成されており、
   該ピニオンギヤ外周側端面とデフケースの内周面との間には、前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの間に配置されて前記ピニオン軸に挿通され、外周面が前記デフケース内周面に嵌合する曲面状に形成され、内周面が前記ピニオンギヤ外周側端面に摺接する同心の凹球面状に形成されたスラストワッシャーが挟設されていることを特徴とする請求項１記載の自動車用ノンスリップ差動装置。
3. 前記第１及び第２の分割プレッシャーリングは、それぞれ周方向に３分割されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動車用ノンスリップ差動装置。
4. 前記第１及び第２の分割プレッシャーリングの外周面とこれに当接する前記デフケース内周面の当接部とに、前記スラストワッシャーとはそれぞれ反対側の前記出力軸の軸線方向に向かって末広がりに形成され相互に摺接するテーパー面が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の自動車用ノンスリップ差動装置。
5. 前記デフケースの両側面には、それぞれ前記出力軸の軸線を中心軸とする出力軸支持孔が穿設されたボス部が形成され、
   前記第１及び第２のサイドギヤは、それぞれ前記デフケースの出力軸支持孔に回転自在に嵌合するとともに前記出力軸が挿通するボス部が延設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の自動車用ノンスリップ差動装置。

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