JP2001330060A - カップリング及びデファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カム機構のカム部材を確実に初期位置に戻
す。 【解決手段】 カップリング１は、ケ−ス状のトルク伝
達部材３と、ケ−ス状のトルク伝達部材に貫入した軸状
のトルク伝達部材９と、両トルク伝達部材３，９の間に
配置されたメインクラッチ１１と、操作手段５１によっ
て断続操作されるパイロットクラッチ１９と、パイロッ
トクラッチ１９が連結されると、両トルク伝達部材３，
９に掛かる伝達トルクを受けて作動し、生じた軸方向の
スラスト力によってメインクラッチ１１を連結させるカ
ム機構１１とを備える。カム機構１２のカム部材１５，
１７間に、カム部材１５，１７を回転方向且つ軸方向に
付勢して初期位置に戻す付勢手段１４，１６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パイロットクラ
ッチが連結されると作動するカムによって断続するメイ
ンクラッチによって動力を伝達するカップリングと、こ
のカップリングを用いて差動制限力を制御するデファレ
ンシャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカップリング及びこのカップリン
グを用いたデファレンシャル装置としては、「ガイア新
型車解説書 ０−２２頁 トヨタ自動車株式会社 編集
同サ−ビス部 発行 １９９８年５月２９日」に図１
１のようなカップリング２０１が記載されている。

【０００３】このカップリング２０１は、４輪駆動車の
後輪側動力伝達系に配置されており、回転ケ−ス２０
３、クラッチハブ２０５、多板式のメインクラッチ２０
７及びパイロットクラッチ２０９、ア−マチャ２１１、
電磁石２１３、カムリング２１５、ボ−ルカム２１７、
プレッシャープレート２１９、コントロ−ラなどから構
成されている。

【０００４】カップリング２０１は、デフキャリヤ２２
１に収容されており、電磁石２１３のコア２２３はデフ
キャリヤ２２１の内周に支持されている。

【０００５】回転ケ−ス２０３は前部をベアリング２２
５により、また、後部を電磁石２１３のコア２２３とベ
アリング２２７により、それぞれデフキャリヤ２２１に
支承されている。

【０００６】回転ケ−ス２０３はプロペラシャフトを介
してトランスファからトランスミッション側に連結され
ている。また、クラッチハブ２０５にはドライブピニオ
ンシャフト２２９がスプライン連結されており、これと
一体に形成されたドライブピニオンギヤ２３１はリヤデ
フ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレ
ンシャル装置）側のリングギヤと噛み合っている。

【０００７】メインクラッチ２０７は回転ケ−ス２０３
とクラッチハブ２０５との間に配置されており、パイロ
ットクラッチ２０９は回転ケ−ス２０３とカムリング２
１５との間に配置されている。

【０００８】ボ−ルカム２１７はカムリング２１５とプ
レッシャープレート２１９との間に配置されており、プ
レッシャープレート２１９はハブ２０５にスプライン連
結されている。

【０００９】コントロ−ラは、電磁石２１３の励磁、励
磁電流の制御、励磁停止などを行う。そして、電磁石２
１３が励磁されると、磁気回路に磁気ル−プ２３３が形
成されてア−マチャ２１１が吸引され、パイロットクラ
ッチ２０９が押圧されて締結される。パイロットクラッ
チ２０９が締結されると、回転ケ−ス２０３とクラッチ
ハブ２０５の間のトルクがボ−ルカム２１７に掛かり、
生じたカムスラスト力によりプレッシャープレート２１
９を介してメインクラッチ２０７が押圧され締結され
る。

【００１０】こうしてカップリング２０１が連結される
と、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動
状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上す
る。

【００１１】また、電磁石２１３の励磁電流を制御する
と、パイロットクラッチ２０９の滑りによってボ−ルカ
ム２１７のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ２
０７の連結力が変化して後輪の駆動力が調整される。

【００１２】一方、電磁石２１３の励磁を停止すると、
パイロットクラッチ２０９が開放されてボ−ルカム２１
７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ２０７が
開放されてカップリング２０１の連結が解除され、車両
は２輪駆動状態になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このような構造におい
ては、走行条件の変化やカップリング内に封入されたオ
イルなどによって、引きずりトルクが発生することがあ
る。特に、引きずりトルクがパイロットクラッチ２０９
に発生すると、カムリング２１５、ボールカム２１７、
プレッシャープレート２１９からなるカム機構によって
増幅されるため、メインクラッチ２０７への影響が大き
くなる。

【００１４】このため、従来では、この対策として、引
きずりトルクに対してプレッシャープレート２１９を押
し戻すリターンスプリングを配置している。

【００１５】しかしながら、リターンスプリングはカム
機構によって増幅された押圧力を押し戻すことから、大
きなスプリング力を必要としており、必然的に大きなス
プリングとなってしまう。また逆に、パイロットクラッ
チ２０９の接続時には、このリターンスプリングの大き
な押し戻し力に抗した押圧力が必要となり、このため、
カム機構を大きくする必要があるというような、相反し
たこととなってしまう。従って、カップリング２０１全
体の重量が大きくなると共に、大型化し、車載性や周辺
設計に影響を与えてしまう。

【００１６】さらに、引きずりトルクが発生した場合に
は、リターンスプリングと、回転体であるプレッシャー
プレート２１９との摺動部分にカジリが発生するのを防
止するため、摺動部分にワッシャー等のカジリ防止部材
を配置する必要がある。これにより、部品点数が多くな
り、構造が複雑となる問題も有している。

【００１７】そこで、本発明は、大きなリターンスプリ
ングを設けることなく、引きずりトルクに対向すること
が可能で、軽量化及び小型化が可能な構造のカップリン
グ及び、このカップリングを用いて差動制限力を制御す
るデファレンシャル装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のカップ
リングは、ケ−ス状のトルク伝達部材と、このケ−ス状
のトルク伝達部材に貫入した軸状のトルク伝達部材と、
これら両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッ
チと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラ
ッチと、パイロットクラッチが連結されると、両トルク
伝達部材に掛かる伝達トルクを受けて作動し、生じた軸
方向のスラスト力によってメインクラッチを連結させる
カム機構とを備えた構造であって、前記カム機構のカム
部材間に、該カム部材を回転方向且つ軸方向に付勢して
初期位置に戻す付勢手段を設けたことを特徴としてい
る。

【００１９】パイロットクラッチが連結されると、ケー
ス状のトルク伝達部材及び軸状のトルク伝達部材間のス
ラスト力によってカム機構が作動し、メインクラッチが
押圧され締結される。

【００２０】本発明では、カム機構のカム部材間に付勢
手段を設けたため、引きずりトルクが発生しても、この
トルクがカム機構によって増幅される前にカム部材を回
転方向且つ軸方向の初期位置に戻すため、小さな力でカ
ム部材を戻すことができる。このため、引きずりトルク
に対向するために付勢手段及びカム機構を大きくする必
要がなく、軽量化及び小型化することができ、ひいて
は、車載性や周辺設計の自由度も向上することができ
る。

【００２１】また、付勢手段がカム部材間に配置される
ため、付勢手段が回転部材と摺動することがなく、カジ
リが発生する心配がない。従って、カジリ防止部材が不
要となり、構造をより簡単にすることができる。

【００２２】さらに、付勢手段は回転方向及び軸方向に
付勢するため、引きずりトルクが捩り方向及び引っ張り
方向に作用してもカム部材を確実に戻すことができ、レ
スポンスが向上する。

【００２３】請求項２の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記付勢部材がコイルスプリングであることを
特徴としている。

【００２４】付勢手段をコイルスプリングとすることに
より、簡単な構造で回転方向及び軸方向に付勢すること
ができる。

【００２５】請求項３の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記付勢部材がトーションスプリングであるこ
とを特徴としている。

【００２６】トーションスプリングが捩られることによ
り、回転方向及び軸方向への復元トルクが蓄積されるた
め、簡単な構造で回転方向及び軸方向に付勢することが
できる。

【００２７】請求項４の発明は、請求項１記載の発明で
あって、前記付勢部材としてコイルスプリング及びトー
ションスプリングを設けたことを特徴としている。

【００２８】コイルスプリングが主に軸方向に付勢し、
トーションスプリングが回転方向に付勢するため、カム
部材を確実に初期位置に戻すことができる。

【００２９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の発明であって、操作手段が、ア−マチャ
を移動操作してパイロットクラッチを押圧し連結させる
電磁石であることを特徴としている。

【００３０】操作手段を電磁石とすることにより制御性
が向上し、より細やかに制御することができる。

【００３１】請求項６の発明のデファレンシャル装置
は、エンジンの駆動力によって回転するケ−ス状のトル
ク伝達部材と、このケ−ス状のトルク伝達部材の回転を
一対の軸状のトルク伝達部材を介して車輪側に配分する
差動機構と、トルク伝達部材の間に配置されたクラッチ
で差動機構の差動を制限する請求項１〜５のいずれか一
項に記載のカップリングとを備えたことを特徴としてい
る。

【００３２】この発明では、カップリングのパイロット
クラッチの連結により、差動機構の差動トルクを受けて
カム機構が作動し、変換されたカムスラスト力によりメ
インクラッチが押圧されて締結され、その摩擦抵抗によ
って差動が制限される。

【００３３】この差動制限力によって、片輪の空転が制
限され、車両の発進性と加速性、悪路の走破性と脱出性
などが向上する。

【００３４】また、カップリング側において、操作手段
を調整してパイロットクラッチに適度の滑りを与える
と、カム機構のカムスラスト力が変わり、メインクラッ
チの連結力が変化して差動制限力が調整される。

【００３５】そこで、旋回時にこのように差動制限力を
調整すると、旋回性と旋回時の車体の安定性とが大きく
向上する。

【００３６】また、パイロットクラッチの連結を解除す
ると、カム機構のカムスラスト力が消失してメインクラ
ッチも開放され、差動機構の差動回転が自由になる。

【００３７】これに加えて、本発明のデファレンシャル
装置では、カム機構のカム部材間に付勢手段を設けたこ
とにより、走行条件の変化などによって、引きずりトル
クが発生しても、カム部材を初期位置に確実に戻すた
め、差動機構の制限を確実に行うことができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１〜図３によ
って本発明の第１実施形態を説明する。

【００３９】この実施形態のカップリング１は、４輪駆
動車において、切り離し側にしたリヤデフとエンジン
（トランスファ）側との間に配置されており、請求項
１、２、３、４、５の特徴を備えている。また、図１の
左方はこの車両の前方（エンジン側）に相当する。な
お、符号を与えていない部材等は図示されていない。

【００４０】カップリング１は、クラッチハウジング
３、動力伝達軸５、クラッチハブ９、メインクラッチ１
１、カム機構１２、パイロットクラッチ１９、電磁石５
１などから構成されている。

【００４１】カップリング１は、車体側に固定されたケ
ーシングに収容されている。クラッチハウジング３は、
ケース状のトルク伝達部材を構成するものであり、前後
に開口部２１、２３を有する円筒状に形成されており、
非磁性体のアルミニウム材料またはステンレス材料で作
られている。動力伝達軸５は鋼製で、フランジ部２５が
形成されている。フランジ部２５はクラッチハウジング
３の前側の開口部２１にボルト２７で固定されている。

【００４２】動力伝達軸５には、コンパニオンフランジ
（図示省略）がセレーション連結され、ナットで固定さ
れている。コンパニオンフランジは、プロペラシャフト
側のフランジに連結されることにより、エンジン（トラ
ンスファ）側に連結されている。

【００４３】クラッチハウジング３の後側の開口部２３
には、磁性体のリング状ロータ３１が取り付けられ、止
め輪３３で位置決めされている。このロータ３１は、凸
部３５をクラッチハウジング３の溝３７に係合すること
によって、クラッチハウジング３と一体に回転する。

【００４４】動力伝達軸５とクラッチハウジング３とロ
ータ３１は、上記のように、一体にされており、これら
は動力伝達軸５上のベアリング３９とロータ３１上のベ
アリング４１によって上記の車体側ケーシングに支承さ
れている。

【００４５】クラッチハブ９は、クラッチハウジング３
の内部に配置されており、前端部をボールベアリング４
３によって動力伝達軸５のフランジ部２５に支承され、
後端部をニードルベアリング４５によってロータ３１に
支承されている。

【００４６】また、このクラッチハブ９は、軸状トルク
伝達部材を構成するものであり、リヤデフ側のドライブ
ピニオンシャフトにセレーション連結されている。

【００４７】メインクラッチ１１は多板クラッチであ
り、クラッチハウジング３とクラッチハブ９との間に配
置されている。

【００４８】カム機構１２は、ボールカム１３、プレッ
シャープレート１５、カムリング１７から構成されてい
る。ボールカム１３は、プレッシャープレート１５とカ
ムリング１７との間に配置されている。

【００４９】プレッシャープレート１５は、クラッチハ
ブ９に軸方向移動可能にスプライン連結されており、ボ
ールカム１３のスラスト力によってメインクラッチ１１
を押圧し、締結させる。

【００５０】カムリング１７は、クラッチハブ９の外周
に配置されており、カムリング１７とロータ３１との間
には、ボールカム１３のカム反力を受けるスラストベア
リング４７が配置されている。

【００５１】このスラストベアリング４７は、カムリン
グ１７とロータ３１との間に設けられた凹部４８に配置
されており、それだけ、配置スペースが小さくなってい
るから、スラストベアリング４７を配置しても、周辺部
材に軸方向のスペース上の制約が掛かることはない。

【００５２】図２に示すように、カム機構１２を構成す
るプレッシャープレート１５及びカムリング１７はいず
れもリング状となって対向しており、これらの間には、
付勢手段としてのコイルスプリング１４及びトーション
スプリング１６が設けられている。コイルスプリング１
４及びトーションスプリング１６は対となっており、リ
ング状のプレッシャープレート１５及びカムリング１７
の周方向に沿って等間隔で複数箇所（３箇所）に設けら
れている。

【００５３】コイルスプリング１４及びトーションスプ
リング１６は、プレッシャープレート１５及びカムリン
グ１７の周方向の対向部位に形成された取付凹部１８，
２０にそれぞれ取り付けられることにより、プレッシャ
ープレート１５及びカムリング１７の間に配置される。

【００５４】コイルスプリング１４が取り付けられる取
付凹部１８はＴ字形スリットとなっており、コイルスプ
リング１４の両端部が挿入されることにより、コイルス
プリング１４は両端部が係合状態となってプレッシャー
プレート１５及びカムリング１７の間に配置される。従
って、プレッシャープレート１５及びカムリング１７を
主に、図３の矢印Ｔ１で示すように軸方向に付勢してお
り、プレッシャープレート１５及びカムリング１７を軸
方向の初期位置に戻すように作用する。

【００５５】一方、トーションスプリング１６が取り付
けられる取付凹部２０は、直線状のスリットとなってお
り、このスリット状の取付凹部２０内にトーションスプ
リング１６が挿入されることにより、プレッシャープレ
ート１５及びカムリング１７の間に配置される。従っ
て、プレッシャープレート１５及びカムリング１７を主
に、図３の矢印Ｔ２で示すように回転方向（捩り方向）
に付勢しており、プレッシャープレート１５及びカムリ
ング１７を回転方向の初期位置に戻すように作用する。

【００５６】これらのコイルスプリング１４及びトーシ
ョンスプリング１６は、プレッシャープレート１５及び
カムリング１７の間に設けられていることにより、引き
ずりトルクが発生しても、引きずりトルクがカム機構に
よって増幅される前にプレッシャープレート１５及びカ
ムリング１７を回転方向且つ軸方向の初期位置に戻すた
め、小さな力でプレッシャープレート１５及びカムリン
グ１７を戻すことができる。

【００５７】なお、プレッシャープレート１５は、リン
グ２２を固定して一体化されている。このリング２２の
内周にはスプライン部２４が設けられ、スプライン部２
４はクラッチハブ９の外周にスプライン連結されてい
る。

【００５８】プレッシャープレート１５とスプライン部
２４を有するリング２２とはそれぞれを別体に加工した
後、これらを固定する。従って、リング２２は単体でス
プライン部２４を機械加工することができ、また、熱処
理することができるから、機械加工が容易であると共
に、プレッシャプレート１５に影響を与えずに行える熱
処理も容易であり、それだけ加工コストを低減すること
ができる。

【００５９】パイロットクラッチ１９は、多板クラッチ
からなり、クラッチハウジング３とカムリング１７との
間に配置されている。このパイロットクラッチ１９は操
作手段としての電磁石５１によって断続操作される。な
お、上記のように、スラストベアリング４７が周辺部材
にスペース上の制約を与えないから、多板クラッチ１９
は必要なクラッチ板枚数を用いて、充分な容量が与えら
れている。

【００６０】電磁石５１は、車体側ケーシングに固定さ
れていると共に、そのヨーク５５は適度な隙間を介して
ロータ３１の凹部５７に貫入している。このヨーク５５
には、シールベアリング５９を介してロータ３１が支承
されている。

【００６１】また、電磁石５１はリード線５４を介して
バッテリに接続されており、その励磁と励磁停止の操作
はコントローラによって行われる。

【００６２】アーマチャ５３はパイロットクラッチ１９
の前側に隣接して配置されている。ロータ３１とパイロ
ットクラッチ１９とアーマチャ５３によって、電磁ソレ
ノイド５１の磁気回路６１が構成されている。

【００６３】ロータ３１には非磁性体であるステンレス
スチールのリング６３が配置され、磁気回路６１の磁力
のバイパスを防止している。また、パイロットクラッチ
１９にはリング６３と対応する位置に切り欠き６５が設
けられ、磁気回路６１の磁力のバイパスを防止してい
る。

【００６４】電磁石５１が励磁されると、この磁気回路
６１を介してアーマチャ５３が吸引され、パイロットク
ラッチ１９を押圧して締結させ、パイロットトルクを発
生させる。

【００６５】パイロットクラッチ１９にパイロットトル
クが発生すると、クラッチハウジング３からパイロット
クラッチ１９とカムリング１７とを介してボールカム１
３にエンジンの駆動力が掛かり、そのスラスト力により
プレッシャープレート１５を介してメインクラッチ１１
が押圧されて締結し、カップリング１が連結される。

【００６６】カップリング１が連結されると、リヤデフ
がエンジン側に連結され、車両は４輪駆動状態になる。

【００６７】このとき、コントローラによって電磁石５
１の磁力の強さを制御すれば、滑りによってパイロット
クラッチ１９のパイロットトルクが変化し、ボールカム
１３のスラスト力が変わるから、メインクラッチ１１と
カップリング１の連結力を調整することができる。

【００６８】このように、カップリング１の連結力を調
整することによって、車両の前輪と後輪との間でトルク
配分比を任意に調整することができる。

【００６９】また、電磁石５１の励磁を停止すると、パ
イロットクラッチ１９のパイロットトルクが消失し、メ
インクラッチ１１が開放され、カップリング１の連結が
解除される。

【００７０】カップリング１の連結が解除されると、リ
ヤデフが切り離されて、車両は前輪駆動の２輪駆動状態
になる。

【００７１】また、クラッチハウジング３が非磁性体で
作られており、電磁石５１が励磁されたとき、磁力がク
ラッチハウジング３を介して他の部材側に漏洩すること
が防止されるから、アーマチャ５３に磁気が効率良く導
かれ、パイロットクラッチ１９による所定のパイロット
トルクが得られる。

【００７２】また、上記のように、一体の容器を形成し
ている動力伝達軸５とクラッチハウジング３とロータ３
１の内部には、動力伝達軸５のフランジ部２５に設けら
れたオイル孔６７からオイルが注入される。オイル注入
後このオイル孔６７はボール６９によってシールされ
る。

【００７３】また、動力伝達軸５のフランジ部２５とク
ラッチハウジング３との間にはＯリング７１が配置さ
れ、クラッチハウジング３とロータ３１との間にはＯリ
ング７３が配置され、ロータ３１とクラッチハブ９との
間にはＸリング７５が配置されており、それぞれ外部へ
のオイル洩れを防止している。

【００７４】こうして封入されたオイルは、クラッチハ
ブ９に設けられたオイル溜り７７に保持される。また、
クラッチハブ９にはこのオイル溜り７７と連通する径方
向のオイル流路７９が設けられている。

【００７５】クラッチハブ９が回転すると、オイルはオ
イル溜り７７から各オイル流路７９を通り、メインクラ
ッチ１１やボールベアリング４３に与えられてこれらを
潤滑し、さらに、ボールカム１３、スラストベアリング
４７、パイロットクラッチ１９、Ｘリング７５などを潤
滑する。

【００７６】こうして、カップリング１が構成されてい
る。

【００７７】上記のように、プレッシャープレート１５
及びカムリング１７の間に、コイルスプリング１４及び
トーションスプリング１６を配置して、プレッシャープ
レート１５及びカムリング１７を回転方向及び軸方向の
初期位置に戻すように付勢している。

【００７８】このように、プレッシャープレート１５及
びカムリング１７を回転方向及び軸方向の初期位置に戻
すように付勢するコイルスプリング１４及びトーション
スプリング１６をこれらの間に配置することにより、引
きずりトルクが発生しても、引きずりトルクがカム機構
によって増幅される前にプレッシャープレート１５及び
カムリング１７を回転方向且つ軸方向の初期位置に戻
す。従って、小さな力でプレッシャープレート１５及び
カムリング１７を戻すことができる。

【００７９】このように小さな力でプレッシャープレー
ト１５及びカムリング１７を戻すことができるため、コ
イルスプリング１４及びトーションスプリング１６を大
きなものとする必要がなくなる。

【００８０】また、コイルスプリング１４及びトーショ
ンスプリング１６が小さな力で作用するため、パイロッ
トクラッチ１９の接続のために大きな押圧力が必要な
く、プレッシャープレート１５及びカムリング１７を大
きなものとする必要がない。

【００８１】このように、コイルスプリング１４及びト
ーションスプリング１６からなる付勢手段及びプレッシ
ャープレート１５及びカムリング１７からなるカム部材
を大きなものとする必要がないため、カップリング１全
体の重量を小さくすることができると共に小型化するこ
とができ、車載性及び周辺設計の自由度を高めることが
できる。

【００８２】また、コイルスプリング１４及びトーショ
ンスプリング１６がプレッシャープレート１５及びカム
リング１７の間に配置されるため、摺動することがな
く、カジリが発生する心配がない。従って、カジリ防止
部材が不要となり、構造を簡単にすることができる。

【００８３】さらに、コイルスプリング１４及びトーシ
ョンスプリング１６は回転方向及び軸方向に付勢するた
め、引きずりトルクが捩り方向及び引っ張り方向に作用
してもプレッシャープレート１５及びカムリング１７を
確実に戻すことができ、レスポンスが向上する。

【００８４】この実施形態では、パイロットクラッチ１
９を締結するために電磁石５１を用いている。電磁石５
１は磁力の強さを制御することが容易であり、このた
め、上記のようなカップリング１の連結の制御を行うこ
とができる。このため、制御性が向上する。

【００８５】加えて、電磁石５１に対応して、クラッチ
ハウジング３を非磁性体にしている。このことにより、
電磁石５１の磁力がクラッチハウジング３から他の部材
側に漏洩することが防止され、励磁電力のロスが大きく
低減し、バッテリの負担が軽減し、エンジンの燃費が向
上する。また、磁気の漏洩が防止されるから、電磁石５
１、パイロットクラッチ１９、ボールカム１３などを小
型化することが可能になり、さらには、メインクラッチ
１１も小型化が可能になるから、それだけカップリング
１を、軽量で、コンパクトにすることができる。

【００８６】図４〜図６は、この実施形態の付勢部材の
異なる実施形態を示している。この実施形態では、プレ
ッシャープレート１５及びカムリング１７を初期位置に
戻す付勢手段として、Ｃ型のトーションスプリング２６
を用いている。トーションスプリング２６は、長さ方向
の両端部にフック部２８、２９を有しており、一方のフ
ック部２８をプレッシャープレート１５のフックスリッ
ト３０に挿入し、他方のフック部２９をカムリング１７
のフックスリット３２に挿入することにより、プレッシ
ャープレート１５及びカムリング１７の間に配置され
る。

【００８７】このようなＣ型のトーションスプリング２
６では、プレッシャープレート１５及びカムリング１７
を、図５の矢印Ｔ２で示すように回転方向（捩り方向）
に付勢しており、プレッシャープレート１５及びカムリ
ング１７を回転方向の初期位置に戻すように作用する。
また、図６の矢印Ｔ１で示すように、プレッシャープレ
ート１５及びカムリング１７を軸方向に付勢しており、
プレッシャープレート１５及びカムリング１７を軸方向
の初期位置に戻すように作用する。

【００８８】従って、引きずりトルクが発生しても、引
きずりトルクがカム機構によって増幅される前にプレッ
シャープレート１５及びカムリング１７を回転方向且つ
軸方向の初期位置に戻すため、小さな力でプレッシャー
プレート１５及びカムリング１７を戻すことができる。
また、単一のトーションスプリングだけで回転方向及び
軸方向の戻しを行うため、付勢手段を簡単な構造とする
ことができ、小型化及び軽量化が可能となる。

【００８９】なお、トーションスプリングに代えて、コ
イルスプリングだけを用いて付勢手段とすることも可能
である。この場合には、図２及び図３のトーションスプ
リング１６を省略し、複数のコイルスプリング１４を周
方向に配置しても良く、後述する図９及び図１０のよう
な大径で巻回されたコイルスプリングだけとしても良
い。このようなコイルスプリングにおいても、軸方向の
みならず、回転方向に対しても付勢することが可能であ
る。

【００９０】（第２実施形態）図７は本発明の第２実施
形態であるデファレンシャル装置（リヤデフ）８０を示
す。この実施形態では、第１実施形態と同機能の部材に
は同一の符号を与えている。

【００９１】リヤデフ８０は、請求項１〜６の特徴を備
えている。リヤデフ８０は、エンジンの駆動力を左右の
後輪に配分するものであり、後輪駆動車の後車軸上に配
置されている。この動力系は、エンジン、トランスミッ
ション、プロペラシャフト、リヤデフ８０、左右の後車
軸、左右の後輪などから構成されている。

【００９２】リヤデフ８０はデフキャリヤの内部に配置
されており、デフキャリヤにはオイル溜まりが設けられ
ている。

【００９３】リヤデフ８０は、デフケース８１、ベベル
ギヤ式の差動機構９０、第１実施形態の電磁式のカップ
リング１、コントローラなどから構成されている。

【００９４】カップリング１は、多板式のメインクラッ
チ１１及びパイロットクラッチ１９、カム機構１２、中
間押圧部材９５、アーマチャ５３、電磁石５１などから
構成されている。

【００９５】デフケース８１の軸方向両端に形成された
ボス部８２，８３はアンギュラーコンタクトベアリング
によってデフキャリヤに支承されている。

【００９６】デフケース８１にはリングギヤが固定され
ており、このリングギヤはドライブピニオンギヤと噛み
合っている。また、このドライブピニオンギヤはドライ
ブピニオンシャフトに形成されており、このドライブピ
ニオンシャフトはプロペラシャフト側に連結されてい
る。

【００９７】こうして、エンジンの駆動力はトランスミ
ッションからプロペラシャフトを介してデフケース８１
を回転駆動する。

【００９８】差動機構９０は、複数本のピニオンシャフ
ト９４、これと同数のピニオンギヤ（入力ギヤ）９１、
左右のサイドギヤ（出力ギヤ）９２，９３などから構成
されている。

【００９９】各ピニオンシャフト９４は放射状に配置さ
れており、それぞれの内側端部はスラストブロック３８
によって互いに連結され、外側の端部はデフケース８１
の貫通孔１０１に嵌合しスプリングピン１０２で固定さ
れている。

【０１００】ピニオンギヤ９１はピニオンシャフト９４
上に支承されており、サイドギヤ９２，９３は左右から
各ピニオンギヤ９１と噛み合っている。各ピニオンギヤ
９１とデフケース８１との間には球面ワッシャ１０３が
配置され、ピニオンギヤ９１の遠心力と、サイドギヤ９
２，９３との噛み合いによって生じる噛み合い反力の入
力軸方向（図上方）の分力を受けている。

【０１０１】左右の後車軸は、それぞれボス部８２，８
３からデフケース８１に貫入し、サイドギヤ９２，９３
にスプライン連結されている。

【０１０２】デフケース８１を回転させるエンジンの駆
動力は、ピニオンシャフト９４、ピニオンギヤ９１、サ
イドギヤ９２，９３から後車軸に配分され、左右の後輪
に伝達される。

【０１０３】また、悪路などで後輪間に駆動抵抗差が生
じると、下記のように、カップリング１の差動制限機構
が解除されているときは、ピニオンギヤ９１の自転によ
ってエンジンの駆動力は左右の後輪に差動配分される。

【０１０４】カップリング１のメインクラッチ１１は、
左サイドギヤ９２に形成されたボス部１０４の外周とデ
フケース８１の内周との間に配置されている。なお、ボ
ス部１０４の外周には、スペーサ１０５が取り付けられ
ており、このスペーサ１０５を介してメインクラッチ１
１が配置されている。

【０１０５】また、ピニオンギヤ９１との噛み合いによ
って生じる左サイドギヤ９２のカム力はスペーサ１０５
を介してメインクラッチ９に入力するように構成されて
いる。

【０１０６】ここで言うカム力とは、入力ギヤであるピ
ニオンギヤ９１と出力ギヤであるサイドギヤ９２，９３
との間の噛み合いによって生じるスラスト方向の分力で
ある。つまり、ベベルギヤでは噛み合い圧力角がカム角
になり、極めて大きなカム力を得ることができる。

【０１０７】一方、右サイドギヤ９３のカム力はスラス
トワッシャ１０６を介してデフケース８１に入力し、受
け止められる。

【０１０８】デフケース８１の右端部には、ステンレス
鋼（非磁性材料）のリング１０７が溶接されており、こ
のリング１０７には右ボス部８３と一体になった磁性材
料のロータ３１が溶接されている。

【０１０９】パイロットクラッチ１９は、このリング１
０７とカム機構１２のカムリング１７との間に配置され
ている。

【０１１０】カム機構１２は、ボールカム１３、カムリ
ング１７、プレッシャープレート１５を備えている。

【０１１１】ボールカム１３は、カムリング１７とプレ
ッシャープレート１５との間に配置されており、カムリ
ング１７とロータ３１との間には、ボールカム１３のカ
ム反力を受けるスラストベアリング１０８とワッシャ１
０９とが配置されている。

【０１１２】プレッシャープレート１５は、右サイドギ
ヤ９３に溶接されたボス部１１０に、スプライン部１１
１によって移動自在に連結されている。

【０１１３】カム機構１２のカムリング１７及びプレッ
シャープレート１５との対向部分には、凹部６が形成さ
れている。凹部６はこれらの周方向に沿って複数箇所に
形成されており、それぞれの凹部６内に、付勢手段とし
てのコイルスプリング７が挿入されている。コイルスプ
リング７はカムリング１７及びプレッシャープレート１
５との間に設けられることにより、プレッシャープレー
ト１５及びカムリング１７を軸方向及び回転方向に付勢
しており、プレッシャープレート１５及びカムリング１
７を軸方向及び回転方向の初期位置に戻すように作用す
る。

【０１１４】このようにコイルスプリング７が、プレッ
シャープレート１５及びカムリング１７の間に設けられ
ていることにより、引きずりトルクが発生しても、引き
ずりトルクがカム機構によって増幅される前にプレッシ
ャープレート１５及びカムリング１７を回転方向且つ軸
方向の初期位置に戻すため、小さな力でプレッシャープ
レート１５及びカムリング１７を戻すことができる。

【０１１５】中間押圧部材９５は、メインクラッチ１１
と対向して配置されリング９６と、スラストワッシャ９
７を介してプレッシャープレート１５と対向配置された
リング９８と、ピニオンシャフト９１の間を通って各リ
ング９６，９８を連結する腕部材９９とから構成されて
いる。中間押圧部材９５はリング９６でスプライン部１
１３によりデフケース８１の内周に軸方向移動自在に連
結されており、プレッシャープレート１５の押圧力をメ
インクラッチ１１に伝達する。

【０１１６】この中間押圧部材９５を用いたことによっ
て、メインクラッチ１１を、カップリング１を構成する
他のパイロットクラッチ１９、ボールカム１３、カムリ
ング１７、プレッシャープレート１５、アーマチャ５
３、電磁石５１などに対して差動機構９０の軸方向反対
側に配置することが可能になっている。

【０１１７】また、カップリング１の構成要素を差動機
構９０の軸方向両側に配置したことにより、重量と寸法
上のバランスが軸方向に整っている。

【０１１８】アーマチャ５３は、パイロットクラッチ１
９とプレッシャープレート１５との間に軸方向移動自在
に配置されている。

【０１１９】電磁石５１のヨーク５５は、ボールベアリ
ング１１４によってデフケース８１のボス部８３上に支
承されており、連結部材１１５を介してデフキャリヤに
連結され、回り止めされている。

【０１２０】ボス部８３はロータ３１と一体に形成され
ており、ロータ３１は電磁石５１の磁気回路６１の一部
を構成している。また、リング１０７は磁束がデフケー
ス８１の左側部分へ漏洩することを防止し、磁束をアー
マチャ５３に集中させている。

【０１２１】ヨーク５５とロータ３１との間にはエアギ
ャップが形成されている。また、ロータ３１はステンレ
ス鋼のリング６３によって径方向に分断されており、パ
イロットクラッチ１９の各クラッチ板には切り欠きが周
方向等間隔に設けられている。これらのリング６３と切
り欠きにより、磁気回路６１での磁力の短絡が防止され
ている。

【０１２２】コントローラは、車速、操舵角、横Ｇなど
から旋回走行を検知し、あるいは、路面状態、発進、加
速などに応じて、電磁石５１の励磁、励磁電流の制御、
励磁停止などを行い、カップリング１（後輪間）の差動
制限力を調整する。

【０１２３】電磁石５１が励磁されると、磁力のループ
６１が形成されてアーマチャ５３が右方に吸引され、パ
イロットクラッチ１９を押圧して締結させる。

【０１２４】パイロットクラッチ１９が締結されると、
パイロットクラッチ１９によってデフケース８１に連結
されたカムリング１７と、サイドギヤ９３側のプレッシ
ャープレート１５とを介してボールカム１３に差動トル
クが掛かり、発生したカムスラスト力を受けてプレッシ
ャープレート１５が左方に移動し、スラストワッシャ９
７と中間押圧部材９５とを介してメインクラッチ１１を
押圧し締結させる。

【０１２５】メインクラッチ９が締結されると、その摩
擦抵抗によって差動機構９０の差動回転が制限され、こ
の差動制限力によって後輪間の差動回転（空転）が制限
され、車両の悪路走破性、発進性、加速性、安定性など
が大きく向上する。

【０１２６】また、電磁石５１の励磁を停止すると、パ
イロットクラッチ１９が開放されてボールカム１３のカ
ムスラスト力が消失し、メインクラッチ１１が開放され
て差動回転がフリーになる。

【０１２７】デフケース８１には開口１１６，１１７が
設けられ、ボス部８２，８３の内周には螺旋状のオイル
溝１１８，１１９が設けられている。

【０１２８】デフケース８１には、デフキャリヤのオイ
ル溜りから、これらの開口１１６，１１７とオイル溝１
１８，１１９を介してオイルが流出入し、流入したオイ
ルは、差動機構９０の各ギヤの噛み合い部、メインクラ
ッチ１、パイロットクラッチ１９、ボールカム１３、球
面ワッシャ１０３、スラストベアリング１０８、ワッシ
ャ１０９、スプライン部１１１、スラストワッシャ９７
などに供給され、これらを潤滑・冷却する。

【０１２９】また、リング１０７の開口１１７は、パイ
ロットクラッチ１９及びアーマチャ５３と対向する箇所
に設けられており、遠心力を受けたオイルがこれらの開
口１１７から排出されることによってパイロットクラッ
チ１９とアーマチャ５３を通るオイルの流れが促進さ
れ、パイロットクラッチ１９の潤滑・冷却効果を高める
と共に、アーマチャ５３の移動を円滑にし、パイロット
クラッチ１９の連結と連結解除動作（差動制限力の立ち
上がりと立ち下がり）を促進する。

【０１３０】これに加えて、プレッシャープレート１５
とカムリング１７との間には、これらを初期位置に戻す
複数個のコイルスプリング７が周方向に亘って設けられ
ている。このことにより、引きずりトルクが発生して
も、引きずりトルクがカム機構によって増幅される前に
プレッシャープレート１５及びカムリング１７を小さな
力で回転方向且つ軸方向の初期位置に戻すことができ
る。従って、コイルスプリング７、プレッシャープレー
ト１５及びカムリング１７を大きなものとする必要がな
く、軽量化及び小型化することができる。また、構造が
簡単なコイルスプリングであるため、組み込みが簡単と
なる。

【０１３１】さらに、付勢手段（コイルスプリング７）
によって差動制限が解除するときには確実かつ迅速に初
期位置に戻すため、スラローム旋回時など、頻繁に差動
制御のON-OFFがされる場合にも、確実かつ迅速に差動制
限及び解除が行えるので、走行性及び走行安定性を格段
に向上することができる。

【０１３２】なお、この実施形態においても、前述第１
実施形態のように付勢手段としてコイルスプリング及び
トーションスプリングを対にして使用しても良く、トー
ションスプリングだけを使用しても、大径で巻回された
コイルスプリングだけとしても良いことはもちろんであ
る。

【０１３３】（第３実施形態）図８及び図９によって本
発明の第３実施形態であるデファレンシャル装置（リヤ
デフ）１２０を説明する。この実施形態では、第１実施
形態及び第２実施形態と同機能の部材には同一の符号を
与えている。リヤデフ１２０は、請求項１〜５の特徴を
備えている。

【０１３４】このリヤデフ１２０は、デフケース８１、
回転ケース１２１、ベベルギヤ式の差動機構９０、第１
実施形態のカップリング１を備えている。

【０１３５】回転ケース１２１は、デフケース８１の内
周に相対回転自在に配置されている。

【０１３６】差動機構９０は、回転ケース１２１に固定
された複数本のピニオンシャフト９４、各ピニオンシャ
フト９４上に支承されたピニオンギヤ９１、これらのピ
ニオンギヤ９１と噛み合った出力側のサイドギヤ９２，
９３から構成されている。各サイドギヤ９２，９３は、
左右の後車軸にスプライン連結されている。

【０１３７】カップリング１は、下記のように、デフケ
ース８１と回転ケース１２１との断続を行う断続クラッ
チとして作用する。

【０１３８】カップリング１が連結された状態で、図外
の駆動源を回転させると、減速機構を介してデフケース
８１が回転駆動され、この駆動力は回転ケース１２１、
カップリング１、ピニオンシャフト９４、ピニオンギヤ
９１から各サイドギヤ９２，９３と後車軸とを介して左
右の後輪に配分され、車両が駆動状態になる。

【０１３９】また、悪路などで後輪間に駆動抵抗差が生
じると、駆動力はピニオンギヤ９１の自転によって左右
の後輪に差動配分される。

【０１４０】カップリング１は、中間クラッチ１２
３、、パイロットクラッチ１９、ボールカム１３、カム
リング１７、プレッシャープレート１５、アーマチャ５
３、電磁石５１、コントローラなどから構成されてい
る。

【０１４１】中間クラッチ１２３は、筒状となってお
り、メインクラッチ１１とカム機構１２のプレッシャー
プレート１５との間に配置されている。この中間クラッ
チ１２３はプレッシャープレート１５の押圧力をメイン
クラッチ１１に伝達する。

【０１４２】パイロットクラッチ１９はロータ３１とカ
ムリング１７との間に配置されている。プレッシャープ
レート１５は右のサイドギヤ９３に、互いの間に設けら
れたスプライン部によって移動自在に連結されている。

【０１４３】デフケース８１とメインクラッチ１１との
間には、コイルスプリングからなるリターンスプリング
１２６が配置されている。リターンスプリング１２６は
メインクラッチ１１の内周側に取り付けられた筒状の支
持プレート１２７と、デフケース８１との間に配置され
ており、メインクラッチ１１の締結を解除するように付
勢している。

【０１４４】コントローラは、電磁石５１の励磁、励磁
電流の制御、励磁停止などを行う。

【０１４５】電磁石５１を励磁すると、アーマチャ５３
がパイロットクラッチ１９を押圧して締結させ、パイロ
ットクラッチ１９によってデフケース８１に連結された
カムリング１７とサイドギヤ９３側のプレッシャープレ
ート１５とを介して、ボールカム１３に差動機構９０の
差動トルク（駆動力）が掛かり、発生したカムスラスト
力を受けてプレッシャープレート１５が左方に移動し、
中間クラッチ１２３を押圧し、メインクラッチ１１を締
結させる。

【０１４６】メインクラッチ１１が締結されると、駆動
力がリヤデフ１２０に伝達され、車両が駆動状態にな
る。

【０１４７】このとき、電磁石５１の励磁電流を制御す
ると、パイロットクラッチ１９に滑りが生じてボールカ
ム１３のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ１１
の連結力が変化することによって車輪側に伝達される駆
動力が制御される。

【０１４８】電磁石５１の励磁を停止すると、パイロッ
トクラッチ１９が開放されてボールカム１３のカムスラ
スト力が消失し、メインクラッチ１１の連結が解除され
る。

【０１４９】なお、作動に際しては、デフケース内をオ
イルが潤滑して冷却及び暖めが行われる。

【０１５０】図８及び図９に示すように、カム機構１２
のプレッシャープレート１５とカムリング１７との間に
は、付勢手段としてのコイルスプリング８が配置されて
いる。コイルスプリング８は、プレッシャープレート１
５及びカムリング１７の外周部分と接触する大径に巻回
されており、単一の状態でプレッシャープレート１５及
びカムリング１７の間に設けられる。

【０１５１】大径のコイルスプリング８がカムリング１
７及びプレッシャープレート１５の間に設けられること
により、コイルスプリング８は図１０の矢印Ｔ１で示す
ように、プレッシャープレート１５及びカムリング１７
を軸方向に付勢すると共に、矢印Ｔ２で示すように、プ
レッシャープレート１５及びカムリング１７を回転方向
に付勢している。従って、プレッシャープレート１５及
びカムリング１７を軸方向及び回転方向の初期位置に戻
すように作用する。

【０１５２】このようにコイルスプリング８が、プレッ
シャープレート１５及びカムリング１７の間に設けられ
ていることにより、引きずりトルクが発生しても、引き
ずりトルクがカム機構によって増幅される前にプレッシ
ャープレート１５及びカムリング１７を回転方向且つ軸
方向の初期位置に戻すため、小さな力でプレッシャープ
レート１５及びカムリング１７を戻すことができる。従
って、コイルスプリング７、プレッシャープレート１５
及びカムリング１７を大きなものとする必要がなく、軽
量化及び小型化することができ、車載性及び周辺設計の
自由度を向上することができる。

【０１５３】また、構造が簡単なコイルスプリングであ
るため、組み込みが簡単となる。

【０１５４】なお、この実施形態においても、付勢手段
としてコイルスプリング及びトーションスプリングを対
にして使用しても良く、トーションスプリングだけを使
用しても良い。

【０１５５】本発明では、パイロットクラッチ１９を断
続操作する手段として、油圧、空圧によって押圧するこ
とにより行っても良く、モータにより行っても良い。

【０１５６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、カム機構のカ
ム部材間に付勢手段を設けたため、引きずりトルクが発
生しても、このトルクがカム機構によって増幅される前
にカム部材を回転方向且つ軸方向の初期位置に戻すた
め、小さな力でカム部材を戻すことができ、引きずりト
ルクに対向するために付勢手段及びカム機構を大きくす
る必要がなく、軽量化及び小型化することができる。

【０１５７】また、付勢手段がカム部材間に配置される
ため、摺動することがなく、カジリが発生する心配がな
い。従って、カジリ防止部材が不要となり、構造を簡単
にすることができる。

【０１５８】さらに、付勢手段は回転方向及び軸方向に
付勢するため、引きずりトルクが捩り方向及び引っ張り
方向に作用してもカム部材を確実に戻すことができ、レ
スポンスが向上する。

【０１５９】請求項２の発明では、請求項１の発明と同
様の効果が得られると共に、付勢手段の構造を簡単とす
ることができる。

【０１６０】請求項３の発明では、請求項１の発明と同
様の効果が得られると共に、付勢手段の構造を簡単とす
ることができる。

【０１６１】請求項４の発明では、請求項１の発明と同
様の効果が得られると共に、付勢手段の構造を簡単とす
ることができ、しかも、カム部材を初期位置に確実に戻
すことができる。

【０１６２】請求項５の発明では、請求項１〜４の発明
と同様な効果を得ることができると共に、制御性が向上
し、細やかに制御することができる。

【０１６３】請求項６の発明によれば、片輪の空転が制
限され、車両の発進性と加速性、悪路の走破性と脱出性
などが向上すると共に、旋回性と旋回時の車体の安定性
とが大きく向上する。これに加えて、走行条件の変化な
どによって、引きずりトルクが発生しても、カム部材を
初期位置に確実に戻すため、差動機構の制限を確実に行
うことができる。

【０１６４】さらに、付勢手段によって差動制限が解除
されると、確実かつ迅速に初期位置に戻すため、スラロ
ーム旋回時など、頻繁に差動制御のON-OFFがされる場合
にも、確実かつ迅速に差動制限及び解除が行えるので、
走行性及び走行安定性を格段に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の断面図である。

【図２】同実施形態の付勢手段を配置した状態の分解斜
視図である

【図３】図２の付勢手段の作用を説明する断面図であ
る。

【図４】異なる付勢手段の配置を示す斜視図である。

【図５】図４の付勢手段を配置した状態の平面図であ
る。

【図６】図４の付勢手段の作用を説明する断面図であ
る。

【図７】本発明の第２実施形態の断面図である。

【図８】本発明の第３実施形態の断面図である。

【図９】同実施形態の付勢手段の配置を示す断面図であ
る。

【図１０】図９の付勢手段の作用を説明する側面図であ
る。

【図１１】従来のカップリングの断面図である。

【符号の説明】

１ カップリング ３ クラッチハウジング ７ ８ １４ コイルスプリング ９ クラッチハブ １１ メインクラッチ １２ カム機構 １３ ボールカム １６ トーションスプリング １７ カムリング ２６ Ｃ型トーションスプリング ５１ 電磁石

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケ−ス状のトルク伝達部材と、このケ−
   ス状のトルク伝達部材に貫入した軸状のトルク伝達部材
   と、これら両トルク伝達部材の間に配置されたメインク
   ラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロット
   クラッチと、パイロットクラッチが連結されると、両ト
   ルク伝達部材に掛かる伝達トルクを受けて作動し、生じ
   た軸方向のスラスト力によってメインクラッチを連結さ
   せるカム機構とを備えた構造であって、 前記カム機構のカム部材間に、該カム部材を回転方向且
   つ軸方向に付勢して初期位置に戻す付勢手段を設けたこ
   とを特徴とするカップリング。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明であって、前記付
   勢部材がコイルスプリングであることを特徴とするカッ
   プリング。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の発明であって、前記付
   勢部材がトーションスプリングであることを特徴とする
   カップリング。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の発明であって、前記付
   勢部材としてコイルスプリング及びトーションスプリン
   グを設けたことを特徴とするカップリング。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発
   明であって、操作手段が、ア−マチャを移動操作してパ
   イロットクラッチを押圧し連結させる電磁石であること
   を特徴とするカップリング。
6. 【請求項６】 エンジンの駆動力によって回転するケ−
   ス状のトルク伝達部材と、このケ−ス状のトルク伝達部
   材の回転を一対の軸状のトルク伝達部材を介して車輪側
   に配分する差動機構と、トルク伝達部材の間に配置され
   たクラッチで差動機構の差動を制限する請求項１〜５の
   いずれかに一項に記載のカップリングとを備えたことを
   特徴とするデファレンシャル装置。