JP2009162383A - クリーニング特徴を持つディファレンシャルトランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】回転するギヤ及び一連のリミテッドスリップクラッチプレートに、加圧した潤滑剤を供給する閉鎖型のリミテッドスリップディファレンシャルトランスミッションを提供する。
【解決手段】クラッチプレートは、加圧された制御流体の作用により係合する。スプールバルブを持つバルブアッセンブリが係合圧力に応答し、加圧された流体の一部をクラッチプレートからサンプチャンバ及びトランスミッションに排出し、これにより、クラッチプレートに溜まった屑をパージできる。スプールバルブは、バルブの中間移動中にしか流体を通さないように構成されており、これにより、トランスミッション及びリミテッドスリップクラッチ用の潤滑流体からの圧力損失を最小にする。
【選択図】図１

Description

本発明はトランスミッションアッセンブリに関し、更に詳細にはディファレンシャルトランスミッションアッセンブリに関する。

ディファレンシャルトランスミッションは１９３０年代初頭から存在し、スリップしているホイールから加えられたトルクを、トラクションを持つホイールに伝達できるリミテッドスリップ特徴が設けられている。この種のトランスミッションは、ピニオンギヤから入力を受け取るキャリヤを有し、車輛の両側のホイールに連結されたシャフトに取り付けられた太陽ギヤと噛み合う遊星ギヤに対して駆動を提供する。リミテッドスリップ特徴には、シャフトの純粋なディファレンシャル移動を、異なるホイールに対して遅延する特徴が含まれる。

従来、このようなトランスミッションの潤滑は、跳ね掛け式潤滑システムとして周知のシステムによって行われてきた。このシステムでは、アッセンブリの下半分が潤滑剤に浸漬してあり、ギヤの動きによって潤滑剤を上方にギヤアッセンブリ内に送り、潤滑を行った。この特定の種類の潤滑は、簡単であるけれども、ギヤが潤滑剤を通って移動する抵抗のため、寄生損を発生するという欠点があった。更に、遠心力により、支承されるべき表面から潤滑剤が外方に放出され、潜在的故障モードを生じる。

この種の問題点を無くそうとする試みにおいて、潤滑剤を加圧し、密封されたジャーナル及び他の回転部品用構成要素に供給するいわゆるドライサンプトランスミッションが使用されてきた。密封された構成により、加圧された潤滑剤はベアリング表面を通過し、通常の漏洩通路を通ってサンプに送られ、ここで潤滑剤を再加圧し、支承面に送出する。

リミテッドスリップ特徴をこのようなトランスミッションで使用する場合、通常は、ディファレンシャルのケース及び出力シャフトの一方に交互に連結された一連のクラッチ面の形態をとる。閉鎖システムのディファレンシャルでは、このようなプレート用のチャンバは、潤滑剤用ポケットを形成する。このように、クラッチの係合及び係合解除によって発生するデブリ(debris)即ち屑がポケットに集まり、これによりトランスミッションの長期に亘る耐久性に悪影響が及ぼされる。

従って、当該技術分野において、上述の情況において材料のパージを行う、上述の種類のトランスミッションが必要とされている。

本発明は、一形態では、トランスミッションの回転部品及び相互係合部品用の密封された被加圧システムを持つリミテッドスリップディファレンシャルトランスミッションの潤滑剤ポケットから汚染物をパージするための装置を含む。本装置は、前記トランスミッションの制御特徴に応じて第１及び第２の位置間で変位可能なバルブエレメントである。通路が、トランスミッションに、潤滑剤ポケットと前記トランスミッションのサンプとの間に形成されている。バルブエレメントは通路内に配置されており、前記バルブエレメントが前記第１及び第２の位置間で変位するとき、前記潤滑剤ポケットから前記サンプまでの流れを可能にするように形成されている。

別の形態では、本発明は、主軸線を中心として回転するように支承されたケースを持つトランスミッションディファレンシャルを含む。第１及び第２の回転自在の出力シャフトが、ケースによって受け入れられており、前記主軸線を中心として支承されており、第１及び第２の斜歯太陽ギヤがこれらの出力シャフトに夫々取り付けられている。複数の斜歯遊星ギヤの各々が、ケースに、第１及び第２の斜歯太陽ギヤと噛み合い係合するように回転自在に取り付けられている。ディファレンシャル作用を制限するため、ケースと一方の太陽ギヤとの間で選択的に係合できるデバイスが設けられている。ケース、ギヤ、及び選択的に係合可能なデバイスを支承するため、加圧された潤滑剤を供給するためのシステムが設けられている。トランスミッションは、ケース、ギヤ、及び選択的に係合可能なデバイスをシールするように構成されている。トランスミッションは、選択的に係合可能なデバイスからサンプまで延びる通路を有する。バルブエレメントが通路内に配置されている。バルブエレメントは、選択的に係合可能なデバイスの係合及び係合解除に応じて第１及び第２の位置間で変位自在である。バルブエレメントは、第１及び第２の位置間で変位するとき、加圧された潤滑剤を選択的に係合可能なデバイスからサンプに流し、汚染物を選択的に係合可能なデバイスからパージできるように形成されている。

図１は、本発明を使用したリミテッドスリップディファレンシャルトランスミッションの断面図である。 図２は、本発の制御システムの拡大部分断面図である。 図３は、図２に示すバルブアッセンブリの様々な作動段階での拡大断面図である。 図４は、図２に示すバルブアッセンブリの様々な作動段階での拡大断面図である。 図５は、図２に示すバルブアッセンブリの様々な作動段階での拡大断面図である。

図１は、ピニオンギヤ（図示せず）のトルク出力を一対の出力シャフト１２及び１４に伝達するのに用いられるディファレンシャルトランスミッション１０を示す。トランスミッション１０は、中央ハウジング１６と、トランスミッション１０のハウジングの部分を形成する一対の端プレート１８及び２０を有する。減速や制動等のトランスミッションの追加の特徴は、本発明の議論を簡単にするため、示してない。以下に説明するように、トランスミッション１０は、回転端相互係合部分を潤滑するための閉鎖システムを有し、潤滑剤は、様々な構成要素を通って、重力によって、適当なフィルタを通って収集用サンプチャンバ２２に流入し、出口２４を介してポンプ（図示せず）に流入する。ポンプは、加圧された潤滑剤を、入口２６を通して潤滑剤通路に提供する。

キャリヤ３８がベアリングアッセンブリ２８及び３０の夫々によって支承されている。一対のシャフト１２及び１４の端部が、斜歯太陽ギヤ３２及び３４に夫々固定されている。太陽ギヤ３２及び３４は、キャリヤ３８に回転自在に支承された複数の斜歯遊星ギヤ３６と互いに噛み合う。キャリヤ３８は、ピニオンギヤ４０用のマウントを提供する。このピニオンギヤ４０は、ハウジング３７を通って延び且つキャリヤ３８に連結された適当なファスナ４２によってピニオンギヤ（図示せず）と噛み合う。キャリヤ３８、遊星ギヤ３６、及び太陽ギヤ３２及び３４はディファレンシャル回転を提供し、その結果、シャフト１２及び１４は、トランスミッション１０が取り付けられた車輛がコーナーを曲がるとき、異なる回転数で回転できる。

トランスミッション１０を農業用車輛やオフロード産業車輛に設置した場合には、トラクションをオンにしたとき、シャフト１２及び１４により動力が加えられるホイールのうちの一つ又はそれ以上が減速し、これにより、通常のディファレンシャルは、速度が最大のホイールに全ての動力を送るということが頻繁に生じる。この状態を最小にするため、リミテッドスリップディファレンシャルアッセンブリ４４が使用される。

リミテッドスリップディファレンシャルアッセンブリを図２に詳細に示す。ここでは、一連のディスク４６及び４８が互いに組み合っており、キャリヤ３８及び一方の太陽ギヤ３２に夫々固定されている。プレート４６及び４８は、作動情況によりリミテッドスリップ状態を発生する必要がある場合を除き、通常は、これらのプレートが互いに対して摺動する位置に保持される。キャリヤ３８と太陽ギヤ３２との間でのディスク４６及び４８の相対的回転を減少し、これによってディファレンシャル作用を小さくするため、金属製ダイヤフラム５０がディスク４６及び４８のパックに押し付けられている。環状ダイヤフラム５０は、多くの手段のうちの任意の一つの手段によって作動できるが、本明細書中に示すように、チャンバ５２内の圧力によって作動され、ダイヤフラム５０を図２に示すように右方に押圧し、ディスク４６及び４８を係合する。上述のように、トランスミッション１０は閉鎖型であり、ベアリング２８、３０、ギヤ３２、３４、及び３６、及びディスク４６及び４８への圧力が入口２６を通して供給され、潤滑剤が一定に出る。これにより支承を行うことができ、噛み合っているギヤから熱を除去し、負荷が加わった状態で作動することによって生じる磨耗を減少する。ベアリング２８及び３０及びトランスミッション１０の他のエレメントでは、潤滑剤がサンプ２２へ流れるが、ディスク４６及び４８はポケット５４内にあり、ここには、特にその外周のところに潤滑剤の通常の流れはない。

本発明によれば、チャンバ５４から潤滑流体をパージするためのシステムの全体に参照番号５６が付してある。参照番号５６を付したシステムを、特に図３、図４、及び図５に示す。システム５６は、ハウジング３７に設けられた半径方向外方に延びる通路５８を含み、この通路は、環状溝６０及びチャンバ５４の外周まで延びる環状通路６２に連結されている。スプールバルブ６４が、環状溝６０及び環状通路６２と交差するボア６５内で変位自在である。スプールバルブ６４は、ハウジング３７に螺着した適当なキャップねじ６６によってボア６５内に保持されている。キャップねじ６６は、Ｏ−リング６８によってハウジングに対してシールされている。スプールバルブ６４は、バルブアッセンブリをキャップねじ６６に押し付けるばね７２を受け入れる内部凹所７０を備えている。適当な保持エレメント７４がボア６４内に位置決めされており、ばね７２に対して衝合体を提供する。バルブエレメント６４は開口部７６を有する。この開口部は、バルブが図３に示す位置と図５に示す位置との中間の位置にあるときに溝６０と整合し、加圧された潤滑剤を通路６２からバルブ６４の内部７０及び溝６０を通して半径方向外方に延びる通路５８に出すように位置決めされている。この位置を図４に詳細に示す。図４は、外部への流路が形成された状態を示す。

バルブエレメント６４を、加圧潤滑剤をパージできる位置まで、スプールバルブ６４の端部７８に作用する圧力によって変位する。この圧力は、チャンバ５２に連結された通路８０によってスプールバルブ６４の端部７８に伝達され、これによりディスク４６及び４８を作動し、相対的なスリップを最小にする。ディスクパックを作動するための液圧を提供するように示してあるけれども、バルブの移動により加圧流体を流すことができる。この他の形態の作動を用いることにより同じ結果を得ることができるということは、当業者には明らかであろう。

作動では、トランスミッション１０は純粋なディファレンシャルトランスミッションとして作動する。その場合、クラッチプレート４６及び４８は互いに対してスリップし、バルブエレメントは図３に示す位置にある。適当な制御機構により、圧力をチャンバ５２に加え、環状ダイヤフラム５０を移動し、クラッチ４６及び４８を係合し、ディファレンシャルのスリップを制限する。これが行われたとき、通路８０内の圧力が面７８の端部に加わり、バルブエレメント６４を図５に示す位置まで押圧する。図３の位置と図５の位置との間での移行時に、バルブエレメント６４の開口部７６が溝６０と整合し、かくして通路５８を通して加圧流体を半径方向外方に、そして最終的にはサンプ２２まで流すことができる。これにより、チャンバ５４の半径方向外側部分に捕捉された溜まった屑をパージでき、及び適当にフィルタ作用を加えることにより汚染物を除去できる。バルブが中間位置でしか通路と整合しないため、この作用による圧力の損失が大幅に低減し、そのため、潤滑及び冷却を行うための適当な圧力が常にトランスミッション内に維持される。更に、回転する部品３７を汚染物が通過するため、チャンバ５４からの除去を遠心力が補助する。

好ましい実施例を説明したが、添付の特許請求の範囲に定義した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるということは明らかになるであろう。

１０ トランスミッション
１２、１４ シャフト
２２ サンプ
２６ 入口
２８、３０ ベアリング
３２、３４ 太陽ギヤ
３６ 遊星ギヤ
３７ ハウジング
３８ キャリヤ
４４ リミテッドスリップディファレンシャルアッセンブリ
４６、４８ ディスク
５０ 金属製環状ダイヤフラム
５２ チャンバ
５４ ポケット
５６ 潤滑流体パージシステム
５７ ハウジング
５８ 通路
６０ 環状溝
６２ 環状通路
６４ スプールバルブ
６５ ボア
６６ キャップねじ
６８ Ｏ−リング
７０ 内部凹所
７２ ばね
７４ 保持エレメント
７６ 開口部

Claims (19)

1. トランスミッションの回転部品及び相互係合部品用の密封された被加圧システムを持つリミテッドスリップディファレンシャルトランスミッションの潤滑剤ポケットから汚染物をパージするための装置において、
   前記トランスミッションの制御特徴に応じて第１及び第２の位置間で変位可能なバルブエレメントと、
   前記トランスミッションに、前記潤滑剤ポケットと前記トランスミッションのサンプとの間に形成された通路とを含み、前記バルブエレメントは前記通路内に配置されており、前記バルブエレメントが前記第１及び第２の位置間で変位するとき、前記潤滑剤ポケットから前記サンプまでの流れを可能にするように形成されている、装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記相互係合部品は前記潤滑剤ポケット内にある、装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   前記相互係合部品は前記ディファレンシャルトランスミッションのリミテッドスリップ特徴を形成する、装置。
4. 請求項１に記載の装置において、
   前記バルブエレメントはスプールバルブであり、前記通路は前記バルブを通して前記第１及び第２の位置間に連結されている、装置。
5. 請求項４に記載の装置において、
   前記バルブエレメントは、前記通路が前記サンプに連結されていない所定の位置にばね負荷されている、装置。
6. 請求項５に記載の装置において、
   前記相互係合部品は圧力により作動されて係合し、前記圧力は前記ばねに作用する、装置。
7. 請求項１に記載の装置において、
   前記通路及びバルブは、前記トランスミッションの回転部品に位置決めされており、これによって、遠心力による前記潤滑剤のパージを高める、装置。
8. 請求項７に記載の装置において、
   前記回転部品は前記トランスミッションのケースである、装置。
9. 請求項８に記載の装置において、
   前記相互係合部品は、潤滑剤に浸漬した隣接した一連のクラッチである、装置。
10. 請求項９に記載の装置において、
    前記相互係合クラッチは流体圧力によって作動され、係合する、装置。
11. トランスミッションディファレンシャルにおいて、
    主軸線を中心として回転するように支承されたケースと、
    前記ケースによって受け入れられ、前記主軸線を中心として支承され、第１及び第２の斜歯太陽ギヤが夫々取り付けられた第１及び第２の回転自在の出力シャフトと、
    前記第１及び第２の斜歯太陽ギヤと噛み合い係合するように前記ケースに各々回転自在に取り付けられた複数の斜歯遊星ギヤと、
    ディファレンシャル作用を制限するため、前記ケースと一方の前記太陽ギヤとの間で選択的に係合できるデバイスと、
    前記ケース、ギヤ、及び前記選択的に係合可能なデバイスを支承するため、加圧された潤滑剤を供給するためのシステムであって、前記トランスミッションは、前記ケース、ギヤ、及び前記選択的に係合可能なデバイスをシールするように構成されている、システムとを含み、
    前記トランスミッションは、前記ケース及びギヤから潤滑剤を受け取るためのサンプチャンバを有し、
    前記トランスミッションは、前記選択的に係合可能なデバイスから前記サンプまで延びる通路を有し、更に、
    前記通路内に配置されており、前記選択的に係合可能なデバイスの係合及び係合解除に応じて第１及び第２の位置間で変位自在のバルブエレメントであって、前記バルブエレメントが第１及び第２の位置間で変位するとき、加圧された潤滑剤を前記選択的に係合可能なデバイスから前記サンプに流し、汚染物を前記選択的に係合可能なデバイスからパージできるように形成されているバルブエレメントを含む、トランスミッション。
12. 請求項１１に記載のトランスミッションにおいて、
    前記バルブエレメントは、前記第１及び第２の位置間で変位自在のスプールバルブを含む、トランスミッション。
13. 請求項１２に記載のトランスミッションにおいて、
    前記スプールバルブは、前記二つの位置の一方に押し付けられている、トランスミッション。
14. 請求項１１に記載のトランスミッションにおいて、
    前記選択的に係合可能なデバイスは圧力作動式であり、前記スプールバルブは、ばねによって前記位置の一方に押し付けられており、前記圧力は前記ばねの作用に抗して前記スプールバルブに作用する、トランスミッション。
15. 請求項１１に記載のトランスミッションにおいて、
    前記通路及び前記バルブは前記ケースに位置決めされており、これによって、前記選択的に係合可能なデバイスからの潤滑剤のパージを遠心力が補助する、トランスミッション。
16. 請求項１５に記載のトランスミッションにおいて、
    前記選択的に係合可能なデバイスは、前記ケース及び前記出力シャフトの一方に選択的に相互連結される複数のクラッチを含み、前記クラッチは、加圧された潤滑剤に浸漬されている、トランスミッション。
17. 請求項１６に記載のトランスミッションにおいて、
    前記クラッチは流体圧力によって作動され、係合し、前記バルブは前記作動圧力に応答する、トランスミッション。
18. 請求項１７に記載のトランスミッションにおいて、
    前記バルブエレメントは中空であり、前記バルブが前記第１及び第２の位置の中間の位置にあるとき、前記クラッチからの前記通路を前記サンプに連結するポートを有する、トランスミッション。
19. 請求項１８に記載のトランスミッションにおいて、
    前記バルブエレメントは前記位置の一方にばね負荷されており、圧力に応答して前記位置の他方まで変位する、トランスミッション。

Images