Friction differential limiting apparatus using the pressure generator

本発明は、圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置に関し、より詳しくは、自動車の差動機能を行うと同時に大きい差動発生の時に車両の移動のために差動機能の一部を制限させて両車輪を円滑に回転させることのできる圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置に関する。

一般的に、今まで開発された差動制限装置は、作動方式によって機械式ロック方式、自動断続式摩擦クラッチ方式、トルク感応式摩擦クラッチ方式、ビスカスカップリング（VISCOUS COUPLING）方式、能動制御摩擦クラッチ方式、トルセン（TORSEN）方式などを用いている。

前記のように、従来の差動制限装置を見ると、作動方式によって多様に開発されてきたが、既存の装置は、体積が大きく、設置空間を設けるために車両の構造を変更しなければならないという短所を有している実情である。

図１及び図２は、従来の差動制限装置を示す図である。
このような短所を補完するために、最近には、本出願人は図１及び図２に示したように、小型車両の差動装置内に挿入して差動を制限することのできる小型差動制限装置を開発した。

図１及び図２を検討すると、ケース３と、ケース３の上下同一形態で挟められるギアを有するシャフトギア５と、前記シャフトギア５の左右に設けられてギア噛合いで回転するギア４と、それ以外の部品を組み立てた後、上下に締結するカバー６で形成されている。

前記のように組み立てられたケース３の内部には、高粘度のオイルを満たし、オイルの圧力変化によって差動ピニオンの回転を制限するように構成されている。

ところが、前記のように構成された小型差動制限装置は、差動装置内部に装着しなければならないため、そのサイズは小さくて、大きな差動制限力を発生させることができないという問題点があった。

従って、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置は、固定カバーを有するボディ部と、前記ボディ部の内側に形成され、車両の駆動軸と連結されるように形成された第１のサイドピニオンギアと、第１のサイドピニオンギアと互いに対向する位置の車両駆動軸に連結されて回転するように形成された第２のサイドピニオンギアと、第１のサイドピニオンギア及び第２のサイドピニオンギアと噛合って回転する一対の差動ピニオンギアと、前記第１のサイドピニオンギア及び第２のサイドピニオンギアの後尾側に形成された摩擦板と、前記第１のサイドピニオンギア及び第２のサイドピニオンギアの間に連動されるようにカバーギア及びピストンギアが長手方向に押し付けるように形成された圧力発生装置とからなるように構成させている。

このような差動制限装置により、泥濘、砂の窪みまたは氷板などの両側車輪に摩擦が異なる場合に、摩擦のない側の車輪だけが回転して車体を動かすことのできない状況がくると、差動を制限する機能が作動して摩擦の大きい方の車輪を動かして車体を移動させることのできる効果が達成できる。

また、差動ピニオンギア側の間に摩擦板が形成された状態で、その間に圧力発生装置が連動されるように構成される。

このような圧力発生装置によりさらに大きい押し付け力を発生するため、ギアが互いに空回りしないように噛合うように大きい力を与える効果がある。

本発明の圧力発生装置は、カバーギアと一体に固定された状態で同一に回転する本体シリンダーが形成され、前記本体シリンダーの下部側は、ピストンギアが当接するように位置され、本体シリンダーの内側にはピストンギアと同一に回転しつつ圧力を発生させるトロコイドギアポンピング部が形成され、前記トロコイドギアポンピング部の回転により発生した圧力をピストンギア側へ排出させるように流出口が形成される。

トロコイドギアの回転により内側の圧力をさらに上げるので、カバーギア及びピストンギアを互いに反対方向に押し付ける力が大きくなることにより、押し付け力がさらに与えられる効果がある。

本発明のカバーギア２２には、本体シリンダー２４の内側に貫通するように流路１７が形成され、本体シリンダー２４の内側に圧力発生の時に流路１７を通じてオイル量が調節されるベローズ２１が形成される。

前記のベローズ２１によりオイルを本体シリンダー２４の内側へ供給させるので、押し付け圧力をさらに高める効果がある。

前記本発明の差動制限機能を有する差動装置を次の如く説明する。
ボディ部１２の内側に形成され、車両の駆動軸と連結されるように第１のサイドピニオンギア１４が形成され、第１のサイドピニオンギア１４と互いに対向する位置の車両駆動軸に連結されて回転するように第２のサイドピニオンギア１３が形成される。

第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３と噛合って回転される一対の差動ピニオンギア１５、１６が形成される。

前記第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３の後尾側には、互いに摩擦するように摩擦板が形成される。

前記第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３との間に連動するように、カバーギア２２及びピストンギア２５が長手方向の両端側に押し付けるように圧力発生装置２０が形成される。

また、本発明のさらに他の実施例と構成が同一な、圧力発生装置２０が差動ピニオンギア１５、１６と連動するように位置される。

前記圧力発生装置２０の構成は、カバーギア２２と一体で固定された状態で同一に回転される本体シリンダー２４が形成される。

前記本体シリンダー２４の下部側は、ピストンギア２５が当接するように位置される。

本体シリンダー２４の内側には、ピストンギア２５と同一に回転しつつ圧力を発生させるトロコイドギアポンピング部２３が形成される。

前記トロコイドギアポンピング部２３の回転により発生した圧力をピストンギア２５側へ排出させるように流出口４５が２つ以上形成される。

また、カバーギア２２の上部側には、ピストンギア２５の垂直運動の時に発生するオイルの供給と復帰の時に、上下に自在に移動して空間内の圧力を保持するベローズ２１が形成される。

前記のように構成された本発明の差動制限機能を有する差動装置をより詳しく説明すると、次のとおりである。

図３は、本発明の差動制限装置の圧力発生装置を示す分離状態を示す図であり、図４は、本発明の差動制限装置の圧力発生装置の組み立てられた状態を示す図であり、図５は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の分離状態を示す図であり、図６は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置のベローズの状態を示す図であり、図７は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の他の例を示す図であり、図８は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の断面状態を示す図である。

本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置は、図３に示されたように、内側中央に流出口４５を有する本体シリンダー２４が中央に位置されている。

本体シリンダー２４の内径側には、トロコイドギアポンピング部２３が形成されており、前記トロコイドギアポンピング部２３は、本体シリンダー２４とは反対方向に回転するように下部側のピストンギア２５と連動される。

本体シリンダー２４の上部側には、トロコイドギアポンピング部２３の作動時に圧力が上部側に流出しないように、カバーギア２２が同一に回転するように一体に装着されている。

従って、本発明は、前記のように形成されたカバーギア２２と、下部側のピストンギア２５とは、車両の差動発生時に互いに反対に回転しつつ内側にトロコイドギアポンピング部２３を回転させるように構成される。

前記のようにトロコイドギアポンピング部２３が回転すると、内側に充填されているオイルがトロコイドギアポンピング部２３の回転により圧縮しつつトロコイドギアポンピング部２３の流出口４５を通じてオイルを押し付ける。

トロコイドギアポンピング部２３内で圧力が発生して流出口４５を通じてオイルが排出されると、排出されるオイルは、本体シリンダー２４の下部側に位置されているピストンギア２５を押し付けるように作動させる。

本発明の構成でカバーギア２２、本体シリンダー２４及び下部側のピストンギア２５などが組み立てられると、図４に示されたような小さい円筒形に形成される。

内側にオイルが詰められた状態で密閉されるようにカバーギア２２、本体シリンダー２４及びピストンギア２５からなる圧力発生装置２０は、ボディ部１２及び固定カバー１１に覆われた状態で内部に回転するギアと連動するように装着される。

前記圧力発生装置２０は、ボディ部１２の内側で車両の駆動軸と連結されるように形成された第１のサイドピニオンギア１４と、第１のサイドピニオンギア１４に対向する位置の車両駆動軸に連結されて回転する第２のサイドピニオンギア１３に連動するように形成される。

第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３と噛合って回転する一対の差動ピニオンギア１５、１６が装着されている。

また、本発明は、第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３の後尾側には、互いに摩擦板２１a、２１ｂ、３１ａ、３１ｂを置いて互いに摩擦させて差動を制限するように圧力発生装置２０が作動される。

前記圧力発生装置２０は、オイル圧力により両端に伸びて、第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３にスリップ作用を発生させ、摩擦板に摩擦力が高めて差動を制限させている。

前記のように構成された差動制限装置の内側に圧力発生装置２０を本発明においては、第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３と連動するように結合させる。

圧力発生装置２０のカバーギア２２は、第２のサイドピニオンギア１３と連動するように結合され、圧力発生装置２０のピストンギア２５は、第１のサイドピニオンギア１４と連動されて回転するように結合される。

前記のように構成された差動制限装置の作動状態を検討すると、図８に示されたように、第１のサイドピニオンギア１４または第２のサイドピニオンギア１３の中の何れか一方に連結された車輪だけが泥沼等に陥って回転する時、第１のサイドピニオンギア１４と第２のサイドピニオンギア１３と連動するように結合されたカバーギア２２及びピストンギア２５は、互いに反対に回転しつつ圧力が発生する。

このときに、圧力発生装置２０のピストンギア２５は、トロコイドギアポンピング部２３を回転させつつ、内側に詰められているオイルを加圧して外部側に押し付けるように作動される。

前記のようにトロコイドギアポピング部２３が回転すると、内側のオイルは、流出口４５上に形成されているものであって、一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８を押し付けながら下部側のピストンギア２５側にオイルが移動する。

前記流出口４５上の一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８は、ピストンギア２５及びカバーギア２２が回転しない時には、常に流出口４５の入口を閉鎖しているように押し付けスプリング４７が取付けられている。

このように形成された一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８は、トロコイドギアポンピング部２３でオイルの圧力が発生すると、オイルの圧力は一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８を押し付けながら排出される。

また、作動中のトロコイドギアポンピング部２３が止まると、内側の圧力が小さくなりつつ排出されていたオイルの圧力が、逆に流出口４５に沿って一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８が当接する入口の表面の間間に徐々に染み込んで、停止したトロコイドギアポンピング部２３の内側にオイルが逆流入される。 これは、一方向性チョークバルブの遮蔽ボール４８を常に押し付けスプリング４７が押し付けているが、遮蔽ボール４８が当接して接触されている隙間の間に外部側のオイルが徐々に染み込むので、トロコイドギアポンピング部２３の内側には、オイルが自動に流入されてさらに作動できるように元のオイル圧を保持する特徴がある。

前記のような作用により圧力発生装置２０内でオイルの圧力が発生すると、内側に充填されているオイル圧力がピストンギア２５を押し付けると同時にカバーギア２２を両端部側に第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３を同時に押し付けるように加圧される。

これは、本発明の圧力発生装置２０の内部には、トロコイドギアポンピング部２３が構成されており、同時に内側には、粘性された流体が充填されているので、車両の差動が発生すると、第１の及び第２のサイドピニオンギア１４、１３の中の何れか一方が回転することにより、互いに噛合っている上部のカバーギア２２及び下部のピストンギア２５は、互いに反対に回転するようになりつつトロコイドギアを回転させる。

即ち、トロコイドギアの回転により圧力が発生すると、充填された粘性流体が本体シリンダー２４から下部のピストンギア２５に、２つの一方向チョークバルブの流出口４５を通じて移動され、流出口４５を通じて移動されたオイルの圧力により下部ピストンギア２５を端部側に押し付けるので、サイドピニオンギアがスリップしつつ押し付けられる。

このとき、本体シリンダー２４内のオイル圧力が上部カバーギア２２内に貯蔵されたオイルの圧力より低くなるので、上部カバーギア２２内の空間に詰められた余分のオイルが本体シリンダー２４内に流出口４５を沿って流入され、抜け出たオイルを補充することにより、さらに多いピストンの間隔を発生させる特徴がある。

図６に示されたように、上部カバーギア２２内のオイルは、柔軟なベローズ２１により密閉されているので、オイルの供給と回収の時に上下に自在に移動して空間内の圧力が保持される。

上部カバーギア２２上に形成されたベローズ２１の内側にオイルが詰められており、ベローズ２１に詰められているオイルが本体シリンダー２４側に移動するように流路１７が形成されている。

ベローズ２１の最初の余裕分のオイルが本体シリンダー２４に供給されると、供給されたオイル量だけベローズ２１は、下に付いて落ちながら移動することになる。 これは、上部カバーギア２２の内は、大気圧となっているので、トロコイドギアポンピング部２３の圧力発生により、既存にいたオイルが流出口へ抜け出ると同時に、本体シリンダー２４の内部は真空状態となる。

従って、このときに圧力差が発生し、上部カバーギア２２内のオイルがシリンダーに移動される。

また、上部カバーギア２２内の大気圧をそのまま保持するためには、上部カバーギア２２内に抜け出たオイルの空間だけ薄いベローズ２１が動き、真空状態でない大気圧状態がそのまま保持される特徴がある。

前記のようにベローズ２１が逆に復帰する時には、元の状態に縮められるので、復帰されるオイルが詰められるように空間が形成される。

このように、第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３が加圧されて押し付けられると、後面に位置した摩擦板２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂを互いに加圧して摩擦させるので、両側に第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３が反対方向に回転することなく同じ方向に回転させる。

第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３の回転方向が同じ方向に回転すると、泥沼等に陥って空回りする車輪側と、そうでない反対側の車輪は、同様に同一方向に回転するので、泥沼から抜け出ることになる特徴がある。

図７に示されたように、本発明の他の実施例として、第１のサイドピニオンギア１４および第２のサイドピニオンギア１３に摩擦板が形成されず、このように回転される差動ギア１５、１６上の後面に摩擦板を形成させることができるのはもちろんである。

また、差動ギア１５、１６の間に本発明の圧力発生装置２０を位置させておき、前記差動ギア１５、１６と連動されて回転するようにカバーギア２２及びピストンギア２５を結合させる。

前記のように結合された圧力発生装置２０は、第１のサイドピニオンギア１４または第２のサイドピニオンギア１３の中の何れか一方の車輪が泥沼に陥ることになり、陥った車輪だけが回転される。

このとき、内側に第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３と同一に噛合っている差動ギア１５、１６が同一に回転する。

前記のように差動ギア１５、１６が回転すると、その間に装着される圧力発生装置２０のカバーギア２２及びピストンギア２５も同一に回転される。

カバーギア２２及びピストンギア２５が回転すると、内側に形成されているトロコイドギアポンピング部２３も同一に回転しつつポンピング作用をするため、内側に入っていたオイルは、本体シリンダー２４の流出口４５へ排出させる。

前記のように流出口４５へ内側に充填されていたオイルが排出されると、排出されるオイルの圧力によりピストンギア２５を端部側に押し付けると同時に、カバーギア２２を有する本体シリンダー２４を反対端部側に押し付ける。

本体シリンダー２４の流出口４５へ排出されるオイルの圧力により、カバーギア２２及びピストンギア２５側に押し付けられると同時に、差動ギア１５、１６を両外側に押し付けると同時に、差動ギア１５、１６の後尾側に形成された摩擦板４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂを互いに押し付けながら摩擦される。

したがって、摩擦板４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂが当接しつつ摩擦が大きくなると、差動ギア１５、１６は、互いに反対方向に回転せずに、両端部側にスリップされながら押し付けられて締められるので、両方の第１のサイドピニオンギア１４及び第２のサイドピニオンギア１３は、互いに反対方向に回ることなく同じ方向に回転する特徴がある。

また、前記本発明において形成された摩擦板は、２枚を重ねて用いているが、その間に１枚をさらに挟んで使用できるだけでなく、２枚以上を間に重ねるようにして使用できるのはもちろんである。

前記のような方法以外に、本発明の圧力発生装置は、ピストンギアと噛合う方向と直角をなし、圧力発生装置がサイドピニオンギア及び差動ピニオンギアに自在に着脱できる特徴がある。

本発明の圧力発生装置は、サイドピニオンギアの間に装着されると、差動ピニオンギアの後側に摩擦板を置いて、側面に取り付けられたピストンギアが差動ピニオンギアを押すことになり、差動ピニオンギアの間に装着されると、サイドピニオンギアの後側に摩擦板を置いて、ピストンギアがサイドピニオンギアを押すように作動させるので、差動を制限させることのできるという特徴がある。

したがって、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置により、既存に適用されている差動機能を有しているので、コーナリングの時に円滑に作動されるだけでなく、泥濘、砂の窪みまたは氷板などの両側車輪に摩擦が異なる場合に、摩擦のない側の車輪だけが回転することになって、車体を動かすことのできない状況がくると、差動を制限する機能が作動して摩擦の大きい方の車輪を動かして車体を移動させることのできるという特徴がある。

また、差動装置と差動制限装置とが一体となっているので、他の差動制限装置のように付加的な部品の設置や車体の設計変更なく既存の差動装置と本発明の差動制限機能を有する差動装置だけ交換すると十分であるので、設置費用が安くかつ設計の変更無しにも既存の車両に装着することができる。

それだけでなく、従来の差動制限装置に比べて、サイズを最大限に減らすことができ、体積の減少と重さを顕著に減らすことができ、車両自体の重さを低めることができ、燃費を増加させることのできるという長所もある。

図３は、本発明の差動制限装置の圧力発生装置を示す分離状態を示す図である。

図４は、本発明の差動制限装置の圧力発生装置の組み立てられた状態を示す図である。

図５は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の分離状態を示す図である。

図６は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置のベローズの状態を示す図である。

図７は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の他の例を示す図である。

図８は、本発明の圧力発生装置を利用した摩擦式差動制限装置の断面状態を示す図である。