JP2552364B2 - 制御型回転差感応継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車等の多輪駆動車の駆動力配分装
置や前後輪及び左右輪の差動装置や前後輪及び左右輪の
差動制限装置等として用いられる制御型回転差感応継手
の改良に関する。

（従来の技術） 従来の制御型回転差感応継手としては、特開昭63−10
1567号の公報に記載されているような継手が知られてい
る。

この従来出典には、同軸上に相対回転可能に配置され
た第１の回転軸及び第２の回転軸と、該第1,第２の回転
軸の相対回転速度差に応じて吐出される流体量をオリフ
ィスによる流出規制で流体圧に変換し、さらに、この流
体圧を両軸間の伝達トルクに変換する回転差感応継手
と、回転軸が連結される回転部（ローター）に設けられ
たアクチュエータにより軸方向のストロークするスプー
ルが示され、このスプール動作でオリフィス開口面積を
変更するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の制御型回転差感応継
手にあっては、スプール及びアクチュエータを回転部で
あるローターに設けている為、下記に列挙するような問
題があった。

アクチュエータがローターと共に高速回転される
為、アクチュエータ耐久性が劣ってしまう。

アクチュエータへの電気印加においてスリップリン
グを用いる必要がある為、スリップリングの摩耗や接触
不良によってアクチュエータが非作動となる。

回転軸心に車軸等の回転軸が貫通状態で配置されて
いる場合には、回転軸心部にアクチュエータを取り付け
ることができない。

スプール室の内面に開口されるオリフィスの開口面
積をスプールのストローク位置により変更制御する場合
には、複数のオリフィスを均一かつ高い精度で仕上げな
いとトルク変動を招くし、また、オリフィス閉じ切り付
近でのバルブ感度が高く、オリフィス全閉時にバルブ振
動を伴なう。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、外部アクチュエータによりオリフィスの開口面積を
変更可能な制御型回転差感応継手において、回転軸心に
車輪等の回転軸が貫通状態で配置されている場合に適用
できると共にアクチュエータの耐久性及び作動確実性の
向上と、高いオリフィス加工精度を要求されることなく
開口面積の閉じ切り付近での円滑かつ高精度による開口
面積変更制御を確保することを課題とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明の制御型回転差感応
継手にあっては、 同軸上に相対回転可能に配置された第１の回転軸及び
第２の回転軸と、 前記第1,第２の回転軸の相対回転速度差に応じて吐出
される流量をオリフィスによる流出規制で流体圧に変換
し、さらに、この流体圧を両軸間の伝達トルクに変換す
る回転差感応継手と、 非回転部に設けられ、前記第1,第２の回転軸の中心軸
から外れた位置を中心とする回動動作を発生するアクチ
ュエータと、 該アクチュエータにより回動される回動部材と、 ベアリングを有し、前記第１または第２の回転軸の回
りに設けられて前記回動部材の回動に伴い軸方向に移動
可能なスライド機構と、 複数のオリフィスが開口されたスプール室と共に回転
し、前記スライド機構の移動に伴い軸方向に摺動可能に
設けられ、端部外周には前記複数のオリフィスに対応す
る位置に軸方向溝が形成されたスプールと、 を備えている事を特徴とする。

（作 用） 第１の回転軸と第２の回転軸とに相対回転速度差を生
じた場合には、相対回転速度差に応じて吐出される流量
がオリフィスによる流出規制で流体圧に変換され、さら
に、この流体圧が両軸間の伝達トルクに変換される。

この伝達トルク特性を変更する場合は、非回転部に設
けられたアクチュエータを所定の制御指令により回動さ
せると、回動部材が第1,第２の回転軸の中心軸から外れ
た位置を中心として回動し、この回動動作がベアリング
を有するスライド機構により軸方向移動に変換され、こ
のスライド機構の移動に伴い軸方向にスプールが摺動す
る。このスプールの摺動により複数のオリフィスが開口
されたスプール室との相対位置が変化し、オリフィスと
スプールとの位置関係によりオリフィス開口面積が変更
される。

上記オリフィス開口面積の変更を行なうにあたって、
非回転部に設けられ、第1,第２の回転軸の中心軸から外
れた位置を中心とする回動動作を発生するアクチュエー
タと、該アクチュエータにより回動される回動部材と、
ベアリングを有し、第１または第２の回転軸の回りに設
けられて回動部材の回動に伴い軸方向に移動可能なスラ
イド機構とによって、制御用のスプールを軸方向に摺動
させるようにしているため、回転軸心に車軸等の回転軸
が貫通状態で配置されていてもアクチュエータの設置に
は何ら支障とはならない。

アクチュエータが非回転部に設けられているため、ア
クチュエータが回転部に設けられ、駆動電気印加をスリ
ップリングを介して行なう場合に比べて耐久性が向上す
るし、作動確実性が向上する。

また、スライド機構にはベアリングを有するため、ス
ライド機構の静止側（回動部材側）と回転側（回転軸
側）との相対回転に伴う摩擦抵抗が低く抑えられ、摩耗
による耐久性の低下が防止される。

さらに、スプールの端部外周には複数のオリフィスに
対応する位置に軸方向溝が形成されているため、オリフ
ィス開口面積の閉じ切り付近では軸方向溝のみによる開
口面積となる。このため、オリフィス開口面積の閉じ切
り付近でのバルブ感度が鈍化し、トルク変動が小さく抑
えられるし、オリフィス全閉時の大きな油圧落差による
バルブ振動も抑えられる。また、オリフィス開口面積の
閉じ切り付近では、スプールストローク変化量に対する
オリフィス開口面積の変化量が小さくなるため、閉じ切
り領域で高精度による開口面積変更制御を確保すること
ができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

まず、構成を説明する。

第９図は実施例の制御型回転差感応継手Ａが適用され
た後輪駆動車のパワートレーン及び差動制限制御系を示
す概略図で、制御型回転差感応継手Ａは、左右後輪RW,R
W間に設けられた差動装置の差動制限制御装置として適
用されている。

第９図において、180は制御型回転差感応継手Ａの差
動制限トルク特性を変更するモータアクチュエータで、
このモータアクチュエータ180はコントローラ200により
駆動制御される。そして、このコントローラ200には、
車速センサ201、右後輪回転センサ202、左後輪回転セン
サ203、舵角センサ204、スロットル開度センサ205、ブ
レーキスイッチ206が接続されている。

第１図は差動装置１内に制御型回転差感応継手Ａが内
蔵状態で組み合わされたリヤディファレンシャルを示す
断面図で、差動装置１としては、ドライブピニオン３及
びリングギヤ４を介して駆動力が入力されるディファレ
ンシャルケース10と、ピニオンシャフト11を介して回転
自在に支持されたピニオン12と、該ピニオン12に噛合す
る一対のサイドギヤ13,14と、該サイドギヤ13,14に連結
される２つの左駆動軸15及び右駆動軸16とを備えてい
る。

そして、前記左右駆動軸15,16には、差動回転の発生
が無い時には等配分に駆動トルクが伝達され、差動回転
の発生時には制御型回転差感応継手Ａによる差動制限ト
ルク分だけ駆動トルクが高回転側から低回転側へ伝達さ
れる。

以下、第１図〜第６図により制御型回転差感応継手Ａ
の構成を説明する。

制御型回転差感応継手Ａのうち、回転差感応継手機能
を示す回転差感応継手20は、左駆動軸15（第１の回転
軸）と右駆動軸16（第２の回転軸）とのうち一方の左駆
動軸15にスプライン結合されたドライブハウジング30の
内面に形成されたカム面31と、他方の右駆動軸16にスプ
ライン結合されたロータ40と、該ロータ40に設けられ、
差動回転によりカム面31に摺接しながら径方向に往復動
する放射配置のドライビングピストン50と、該ドライビ
ングピストン50の往復動に伴なって体積変化するシリン
ダ室60と、該シリンダ室60にバランス油路70及びオリフ
ィス71を介して連通されたスプール室72と、該スプール
室72の一端が開口連通されると共にレギュレータ油路80
を介してシリンダ室60に連通されたアキュムレータ室90
とを備えている。

尚、32はドライブハウジングカバー、41はシリンダ
穴、42はリリーフバルブ穴、51はシールリング、81はボ
ールワンウェイバルブ、91はアキュムレータピストン、
92はスプリングリテーナ、93はリターンスプリングであ
る。

前記オリフィス71のオリフィス開口面積変更手段110
は、モータアクチュエータ180と、スライド機構170（動
作変換機構）と、クロスロッド160及びプッシュロッド1
50と、スプール120とを有して構成されている。

前記モータアクチュエータ180は、回転差感応継手20
に近いディファレンシャルハウジング５（非回転部）に
取り付けられ、第３図に示すように、通電により回動す
るフォークシャフト181と、フォークシャフト181に取り
付けられ、左駆動軸15の外周に配置される略Ｕ字形状の
フォーク182とを有している。

前記スライド機構170は、左駆動軸15の外周に第１図
中左右方向に摺動可能に設けられたスリーブリング171
と、該スリーブリング171の外周にボールベアリング172
を介在させて相対回転を許容するべく設けられたベアリ
ングリテーナ173とを有し、前記フォーク182はこのベア
リングリテーナ173に当接する。

前記クロスロッド160は、前記左駆動軸15に貫通形成
されているスプール120に必要なストローク量を許容す
る大穴径によるクロス穴140に配置されていて、一端が
前記スリーブリング171に固定され、他端がプッシュロ
ッド150に固定される軸径方向のロッドである。

前記プッシュロッド150は、前記左駆動軸15の中心軸
部に貫通形成されているセンタ穴130に配置されてい
て、一端が前記クロスロッド160に固定され、球面150a
に形成された他端がスプール120に圧接して設けられる
軸方向のロッドである。

前記スプール120は、第４図に示すように、ロータ40
の軸心位置に圧入固定された別部品としてのオリフィス
パーツ40aの回転軸心位置に形成されたスプール穴40b
に、オイルシール121により油密状態を保って摺動可能
に配置されている。

前記オリフィスパーツ40aには、第５図に示すよう
に、バランス油路70に連通する丸穴による油路70aと、
角穴によるオリフィス71が放射状に６個所形成されてい
る。

前記スプール120には、第６図に示すように、アキュ
ムレータ室90側の端部外周には６個所のオリフィスに対
応する位置に軸方向溝120aが形成され、軸方向溝120aは
スプール外周位置からスプール端面120bに向うに従って
溝の深さを徐々に深く変化させた傾斜溝としている。

また、スプール120の胴部には係合ピン120cが径方向
に突設され、この係合ピン120cをスプール穴40bの内面
に形成した係合溝40cに係合させることでスプール120を
オリフィスパーツ40a（ロータ40）と一体に回転させ、
軸方向溝120aとオリフィス71との位置関係を固定してい
る。

尚、122は係合溝40cの端部に設けられたストッパリン
グである。

次に、作用を説明する。

悪路走行時や片輪スタック時等で左右駆動軸15,16に
連結される左右後輪RW,RWに回転速度差が発生する時
は、ドライブハウジング30とロータ40とにも相対回転が
発生し、この相対回転によりカム面31に摺接するドライ
ビングピストン50は径方向に往復動し、この往復動のう
ち回転軸中心に向かうことでシリンダー室60の容積を縮
小する時には、スプール120による流出規制で生じる流
動抵抗でシリンダー室60内の圧力が高まり、この発生油
圧とピストン50の受圧面積とを掛け合せた油圧力がドラ
イビングピストン50をカム面31に押し付ける力となり、
この押し付け力が差動制限トルクとして作用し、駆動ト
ルクの配分において、等トルク配分から高速回転側を小
さくし低速回転側を大きくするように差動が制限され
る。

そして、本実施例装置による差動制限トルク特性は、
オリフィス71の開口面積を変化させることにより任意に
変更することができる。

即ち、モータアクチュエータ180によりフォーク182を
第３図矢印Ｃ方向に回動させた場合には、ベアリングリ
テーナ173が第１図中右方向に摺動し、それに伴ない、
スライド機構170が図中右方向に移動すると共にクロス
ロッド160及びプッシュロッド150が第１図の下側に示す
ように移動し、それによって、スプール120が第１図中
右方向に摺動して、オリフィス71の開口面積が減少す
る。

このオリフィス開口面積変更作用を第７図及び第８図
により説明する。

第7a図はオリフィス開口面積全開状態を示し、この時
には、作動油は主にオリフィス71とスプール120の端面1
20bとによって構成される大きな開口部を流れ、低温で
作動油の粘性が大きい場合でも流路抵抗が大きくなるの
を防止している。

第7b図は全開状態から大きな開口部が閉じられた状態
を示し、この位置までスプール120がストロークする
と、オリフィス71の閉じ切り面71aとスプール120の軸方
向溝120aによって構成される小さな流路を作動油が流れ
始め、バルブ感度はこの時点から鈍くなる。

第7c図はオリフィス開口面積の閉じ切り付近の状態を
示し、このスプールストローク域では、軸方向溝120aの
底面が傾斜していることで、第7b図の状態に比べバルブ
感度は更に鈍くなっている。

第7d図はオリフィス71を完全に閉じ切った状態を示し
ている。

そして、第８図はスプールストロークに対するオリフ
ィス開口面積の変化特性であり、第８図特性のa,b,c,d
の各点は第7a図，第7b図，第7c図，第7d図のそれぞれに
対応して示したものである。

このように、オリフィス開口面積が減少してゆくと、
第10図の特性において低レンジ側から高レンジ側へ移行
する差動制限トルク特性を示す。

また、オリフィス全閉状態からモータアクチュエータ
180を逆に駆動させると、フォーク182が矢印Ｃと反対方
向に回動し、それにより、スライド機構170に対するフ
ォーク182による位置規制が無くなり、アキュムレータ
室90側の液圧により、ベアリングリテーナ173とフォー
ク182との当接状態を維持しながらスプール120が図中左
側に摺動し、オリフィス71の開口面積が拡大し、高レン
ジ側から低レンジ側へ移行する差動制限トルク特性を得
ることができる。

前記モータアクチュエータ180の駆動は、例えば、コ
ントローラ200により以下のように制御される。

即ち、各センサ201〜206からの入力信号に基づき、旋
回初期を検出すると、旋回性能を良好にするべく低レン
ジの差動制限トルク特性とする。一方、旋回後半を検出
すると、ダッシュ性能を向上させるべく高レンジの差動
制限トルク特性とする。

また、悪路走行時やスタック時を検出した場合にも、
高レンジの差動制限トルク特性とする。

また、特に後輪RW,RWの接地する路面μが左右で異な
る状態で制動を行ったことを検出した場合には、左右輪
独立制御のABS（アンチロック・ブレーキ・システム）
付の車両では、低μ路側の車輪ロックを防止して安定性
を確保するとともに、高μ路側の制動力を確保して制動
距離を小さく維持するべく、低レンジの差動制限トルク
特性とする。

このように、差動制限トルクを様々な走行状態や車両
状態に応じて制御することで、所望の最適走行性能を得
ることができる。

以上説明してきたように、実施例の制御型回転差感応
型継手Ａにあっては、下記に列挙する特徴を併せて得る
ことができる。

プッシュロッド150及びスプール120を左駆動軸15の
軸心位置に配置し、これらを駆動するモータアクチュエ
ータ180を左駆動軸15から軸直交方向にオフセットさせ
た外部の非回転部に設けた為、実施例のように回転軸心
に左右駆動軸15,16が貫通状態で配置されている場合に
適用できるし、また、相対回転する第1,第２の回転軸以
外に第３の回転軸が貫通状態で配置されている場合にも
適用できる。

モータアクチュエータ180を非回転部であるディフ
ァレンシャルハウジング５に設けた為、高速回転される
アクチュエータに比べアクチュエータ耐久性が向上す
る。

また、モータアクチュエータ180に対する駆動電気印
加は配線から直接行なわれる為、スリップリングの摩耗
や接触不良によるアクチュエータ非作動原因が解消され
作動確実性が向上する。

スプール120の端部外周には複数のオリフィス71に
対応する位置に軸方向溝120aが形成されている為、オリ
フィス開口面積の閉じ切り付近では軸方向溝120aのみに
よる小開口面積となりバルブ感度が鈍化する。

これにより、複数のオリフィス71を均一かつ高い精度
での仕上げとしていなく、複数のオリフィス71のうち完
全に閉じたオリフィス71と少し開いたオリフィス71が存
在する場合であってもトルク変動は小さく抑えられる
し、オリフィス全閉時に大きな油圧落差によるバルブ振
動を伴なうこともない。

尚、オリフィス71を加工する場合、閉じ切り面71aの
みを位置精度を出して加工しておけば、例えば、係合ピ
ン120cと係合溝40cとの間に多少のガタが存在しても、
オリフィス開口面積の閉じ切り付近でのトルク変動及び
バルブ振動をほぼ解消することができるし、オリフィス
開口面積変更制御にも影響を及ぼすことがない。

オリフィス開口面積の閉じ切り付近では、スプール
120の軸方向溝120aのみによる開口面積となるように構
成している為、スプールストローク変化量に対するオリ
フィス開口面積の変化量が小さくなり、この閉じ切り領
域での開口面積変更制御を高い制御精度にすることがで
きる。

オリフィス71をロータ40に直接形成するのではな
く、ロータ40とは別部品のオリフィスパーツ40aに形成
するようにしている為、オリフィス加工困難性を伴なう
ことなく、高い加工精度でオリフィス71を仕上げること
ができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、実施例では、本発明の制御型回転差感応継手
を左右輪の差動制限装置に適用した例を示したが、四輪
駆動車の駆動力配分装置や左右輪及び前後輪の差動装置
や前後輪の差動制限装置として用いてもよい。

また、オリフィス71は、丸や長方形や楕円や三角等、
どのような形状に形成してもよい。

また、実施例では、モータアクチュエータ180の駆動
をコントローラ200により自動制御する例を示したが、
運転者のスイッチ操作による手動制御により駆動を制御
するようにしてもよいし、自動・手動のいずれによって
も制御できるようにしてもよい。

また、実施例では、軸方向溝の底面をバルブ感度の鈍
化を促す傾斜面とした例を示したが、所望の安定したバ
ルブ感度特性を得るべく溝幅や溝底面形状はどのように
設定しても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の制御型回転差感応
継手にあっては、オリフィス開口面積の制御手段を、非
回転部に設けられ、第1,第２の回転軸の中心軸から外れ
た位置を中心とする回動動作を発生するアクチュエータ
と、該アクチュエータにより回動される回動部材と、ベ
アリングを有し、前記第１または第２の回転軸の回りに
設けられて前記回動部材の回動に伴い軸方向に移動可能
なスライド機構と、複数のオリフィスが開口されたスプ
ール室と共に回転し、前記スライド機構の移動に伴い軸
方向に摺動可能に設けられ、端部外周には前記複数のオ
リフィスに対応する位置に軸方向溝が形成されたスプー
ルによる手段としたため、下記に列挙する効果が得られ
る。

（１）回転軸心に車軸等の回転軸が貫通状態で配置され
ている場合にアクチュエータによるオリフィス開口面積
の制御手段を適用できる。

（２）アクチュエータの耐久性及び作動確実性が向上す
る。

（３）スライド機構の摩耗による耐久性の低下を防止で
きる。

（４）高いオリフィス加工精度を要求されることなく開
口面積閉じ切り付近での円滑かつ高精度による開口面積
変更制御を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の制御型回転差感応継手を適用し
たリヤディファレンシャルを示す縦断平面図、第２図は
第１図Ｉ−Ｉ線による回転差感応継手の縦断正面図、第
３図は実施例継手のモータアクチュエータ部を示す斜視
図、第４図は実施例継手のスプール部を示す拡大断面
図、第５図は実施例継手のオリフィスパーツを示す断面
図、第６図は実施例継手のスプールを示す斜視図、第7a
図，第7b図，第7c図，第7d図は実施例継手においてオリ
フィス開口面積を小さくする時の作用説明図、第８図は
実施例継手のスプールストロークに対するオリフィス開
口面積の変化特性図、第９図は実施例継手を適用した車
両のエンジン駆動系及び制御系を示す概略図、第10図は
実施例継手による差動制限トルク特性図である。 Ａ……制御型回転差感応継手 15……左駆動軸（第１の回転軸） 16……右駆動軸（第２の回転軸） 20……回転差感応継手 71……オリフィス 72……スプール室 110……オリフィス開口面積変更手段 120……スプール 120a……軸方向溝 170……スライド機構（動作変換機構） 180……モータアクチュエータ（アクチュエータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−101567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−115916（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−135928（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−135927（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−14917（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−24329（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−29661（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭16−13896（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸上に相対回転可能に配置された第１の
   回転軸及び第２の回転軸と、 前記第1,第２の回転軸の相対回転速度差に応じて吐出さ
   れる流量をオリフィスによる流出規制で流体圧に変換
   し、さらに、この流体圧を両軸間の伝達トルクに変換す
   る回転差感応継手と、 非回転部に設けられ、前記第1,第２の回転軸の中心軸か
   ら外れた位置を中心とする回動動作を発生するアクチュ
   エータと、 該アクチュエータにより回動される回動部材と、 ベアリングを有し、前記第１または第２の回転軸の回り
   に設けられて前記回動部材の回動に伴い軸方向に移動可
   能なスライド機構と、 複数のオリフィスが開口されたスプール室と共に回転
   し、前記スライド機構の移動に伴い軸方向に摺動可能に
   設けられ、端部外周には前記複数のオリフィスに対応す
   る位置に軸方向溝が形成されたスプールと、 を備えている事を特徴とする制御型回転差感応継手。