WO2022239185A1 - Final drive - Google Patents
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- F16H48/00—Differential gearings
- F16H48/20—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
- F16H48/30—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means
- F16H48/34—Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using externally-actuatable means using electromagnetic or electric actuators
Definitions
- the following disclosure relates particularly to a final drive that is compact in the width direction.
- the torque generated by the engine and/or motor is transmitted from the transmission to the final drive via the propeller shaft.
- the final drive contains a differential gear set that differentially distributes the transmitted torque to the right and left drive wheels.
- a final drive may also include a clutch and its actuator for purposes such as limiting the differential of the differential gear set or cutting torque transmission to the drive wheels.
- Patent Document 1 discloses an example of a device in which the entire actuator is inside a housing
- Patent Documents 2 and 3 disclose examples of a device in which a motor is placed outside and an internal clutch is operated by a cam mechanism.
- Relatively lightweight vehicles such as three-wheeled scooters, golf carts, microcars or buggies, have no choice but to narrow the distance between the left and right drive wheels. If the width of the final drive intervening between them is large, it will reduce the room for the axle to swing. In other words, how to make the final drive compact in the width direction is an important technical issue, especially in light vehicles. What is disclosed below was created in view of such problems.
- the final drive for transmitting torque input to a shaft directed toward a first axis to a pair of axles directed toward a second axis includes a ring gear meshing with the shaft.
- a differential device comprising: a casing rotatable about a second axis; side gears housed in the casing and respectively coupled to the axles; and an actuator located outside the casing, the actuator being a flat plate oriented at least partially perpendicular to the second axis and rotatable about the second axis.
- an action member movable in the direction of the second axis, the action member drivingly coupled to the clutch member; a motor gear coupled to the action member for rotating about the second axis; A counter member partially oriented perpendicular to said second axis and abutting against said action member, and for converting rotation of said action member relative to said counter member into movement in the direction of said second axis.
- an actuator having a cam structure that disengages the clutch member from one of the side gears; and a housing that surrounds the differential device, the action member, and the counter member and prevents the counter member from rotating.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing the basic configuration of a rear-wheel drive vehicle.
- FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the final drive partly cut away according to the present embodiment.
- FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the final drive.
- FIG. 4 is an exploded perspective view of the actuator.
- FIG. 5 is a perspective view of the differential, primarily showing the portion where the actuator and clutch member are coupled;
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the action member and the counter member along the circumferential direction, explaining the operation of the actuator.
- the final drive according to this embodiment can be used to drive the rear wheels of light vehicles such as three-wheeled scooters, golf carts, microcars or buggies, but of course also for front wheel drive and four wheel drive (4WD) vehicles. alternatively, it can be applied to other drive types.
- 1 and 3 the top of the drawing is the front F with respect to the vehicle, and the right and left of the drawing are right R and left L, respectively.
- the lower right of the figure is the front F.
- front and back and right and left can be arbitrarily exchanged.
- vehicle 1 generally includes engine/motor 3 and transmission 5 .
- Part of the torque produced by the engine/motor 3 may be distributed to both front wheels via the transmission 5 and another part is extracted via the power transfer unit 7 to the propeller shaft 9 and via the final drive 11. are distributed to both rear wheels 17R and 17L.
- the rear wheels 17R, 17L are normally able to float with respect to the vehicle body in order to absorb the unevenness of the road surface.
- constant velocity joints 25 are interposed in the axles 19R and 19L, respectively, so that the axles 19R and 19L can oscillate about these fulcrums. If the final drive 11 is compact in the width direction, the distance between the fulcrums can be made longer, which is advantageous in securing the room for swinging of the axles 19R and 19L.
- Such an advantage is particularly advantageous for lightweight vehicles, since a sufficient span between the rear wheels 17R and 17L cannot be obtained in such vehicles.
- the final drive 11 comprises a housing 13 which is generally laterally oriented and drum-shaped.
- a jacket portion extends forward F from the housing 13 in the direction of the axis C1, and a shaft 21 pulled out from the jacket portion is rotatable around the axis C1.
- Shaft 21 receives input torque and differential 33 in housing 13 transfers torque about axis C2 which is non-parallel to axis C1 to axles 19R and 19L.
- Differential 33 distributes torque differentially when unlocked.
- the shaft 21 can be fixedly provided with, for example, a companion flange, so that it can be drivingly connected with the propeller shaft 9 .
- a companion flange Alternatively, splines or other coupling means may be provided in place of the companion flange.
- a combination of the pinion gear 23 and the ring gear 31 is used to transmit torque from the shaft 21 to the differential device 33 .
- these are usually, but not necessarily, spiral or hypoid gears.
- a pinion gear 23 may be integral with the inner end of the shaft 21 .
- the differential device 33 has a casing 35 rotatable around the axis C2, and the ring gear 31 is coupled to the outer periphery of the casing 35. Coupling can be by fastening, welding, or other means. Through the pinion gear 23 and the ring gear 31, the differential device 33 receives torque around the axis C2 and rotates.
- the casing 35 includes therein a differential gear set having side gears 37R and 37L for outputting torque to the axles 19R and 19L, respectively, and a gear between the side gears 37R and 37L. and a clutch member 43 for locking the differential.
- the differential gear set may be a simple differential or a so-called limited slip differential (LSD). Also, in the examples shown in FIGS. 2 and 3, the differential gear set is of the bevel gear type, but other gear sets such as face gear type or planetary gear type can be used.
- One of the side gears 37R, 37L for example, the right side gear 37R, has dog teeth, and the clutch member 43 has corresponding dog teeth, which mesh with each other to lock the right side gear 37R to the casing 35, thereby locking the side gears 37R, 37L. lock the differential between Other coupling structures, such as a key and keyway combination, may be used in place of dog teeth.
- the final drive 11 comprises a motor 39 and an actuator 41 to drive the clutch member 43.
- the motor 39 imparts rotary motion to the actuator 41 through the gear shaft 39G, and the actuator 41 converts the rotary motion into axial motion to drive the clutch member 43.
- FIG. 1 A schematic diagram of a motor 39 and an actuator 41 to drive the clutch member 43.
- the actuator 41 is located within the housing 13 but outside the casing 35 and close to the clutch member 43 .
- the actuator 41 generally includes an action member 51 that is driven by the motor 39 to rotate around the axis C2, and a counter member 53 that abuts against the action member 53 and is prevented from rotating.
- a base member 59 may also be provided to position them with respect to the housing 13 .
- the action member 51, the counter member 53, and the base member 59 are all obtained by punching a flat plate made of steel for machine structural use, for example, into an annular shape and cutting.
- One or both of the counter member 53 and the base member 59 comprise partially bent pawl structures for mutual engagement, and one or both of the action member 51 and the counter member 53 partially Although they are press-formed to have cam slopes 51C and 53C, they are generally relatively thin flat plates. Both are oriented substantially perpendicular to the axis C2, the action member 51 and the counter member 53 are in contact with each other, and the base member 59 is only slightly separated from them, so that the whole is very small in the direction of the axis C2. Dimensions.
- the action member 51 is generally annular, as already mentioned, but a relatively limited portion of its outer periphery may extend slightly outward in the radial direction, for example, such a portion may be provided with a ring for engaging the gear shaft 39G. of gear teeth 51G.
- the action member 51 receives a driving force through the gear teeth 51G and rotates around the axis C2. Needless to say, both forward and reverse rotations are possible.
- the motor 39 is fixed to the housing 13, its body protrudes outside the housing 13, and only the gear shaft 39G protrudes into the housing 13 and meshes with the gear teeth 51G.
- the arrangement of the motor 39 is not limited to this, and most of it may be inside the housing 13 .
- the motor 39 may be a hollow shaft motor that is coaxial with the axis C2 and surrounds the actuator 41 .
- the hollow shaft may be coupled to the outer circumference of the action member 51, or the hollow shaft and the action member 51 may be integrated.
- the counter member 53 and the base member 59 are engaged with each other, thereby restricting movement in both the axial direction and the circumferential direction, or may be fixed.
- the base member 59 also engages or is secured to the housing 13 so that the entirety of them is prevented from rotating.
- a bracket 45 may extend from actuator 41 and engage housing 13 for detent.
- the counter member 53 is prevented from rotating around the axis C2 and is restricted from moving in the direction of the axis C2.
- the action member 51 is rotatable around the axis C2 and also movable in the direction of the axis C2.
- a spring 55 can be utilized to appropriately urge the action member 51 toward the counter member 53 to keep it in constant contact therewith.
- the spring 55 can be elastically interposed between the action member 51 and the base member 59, for example. Alternatively, if possible, the spring 55 may be replaced by other suitable biasing means.
- a transfer member 57 may be interposed therebetween in order to transmit the axial motion of the action member 51 to the clutch member 43 .
- the transfer member 57 may be engaged with the action member 51, such engagement permitting circumferential sliding, or ball bearings or the like may intervene to facilitate relative rotation.
- the connection between the clutch member 43 and the transfer member 57 can be made by, for example, a bolt 61, and a leg 57L extending from the transfer member 57 can be used for the bolt connection.
- the clutch member 43 is generally a thick annular ring, one surface of which is connected to the action member 51 or transfer member 57, and the other surface of which is provided with dog teeth. Further, for example, on its outer periphery, it is provided with lugs 43L for coupling with the casing 35, and correspondingly, the casing 35 is provided with grooves that allow axial movement while engaging with the lugs 43L.
- a spring 29 may be interposed between the clutch member 43 and the inner surface of the casing 35 in order to appropriately bias the clutch member 43 so that it is always connected to the side gear 37R. If possible, the spring 29 may be replaced by other suitable biasing means.
- the clutch member 43 is always connected to the side gear 37R, and is disconnected only when the actuator 41 is actuated. Alternatively, conversely, the clutch member 43 may always be disconnected from the side gear 37R and connected only when the actuator 41 is actuated. Since the actuator 41 can drive the clutch member 43 bi-directionally, either configuration can be easily realized depending on the direction in which the spring 29 biases.
- one end of the casing 35 is provided with one or more through holes 35P through which the legs 57L of the transfer member 57 each reach the clutch member 43 through the through holes 35P and the bolts 61. and so on.
- the through hole 35P can be relatively small so that the strength and rigidity of the casing 35 are not compromised.
- the combination of the action member 51 and the counter member 53 has a cam structure that converts the rotational motion of the action member 51 by the motor 39 into axial motion.
- One example is the cam slopes 51C and 53C already mentioned.
- the action member 51 and the counter member 53 may be provided with cam slopes 51C and 53C, respectively, or only one of them may be provided with the cam slopes and the other may be provided with a structure such as an opening for receiving the cam slopes. good.
- the action member 51 and the counter member 53 abut each other in the cam structure, preferably in surface contact with each other.
- the cam slopes 51C and 53C are slopes integrally protruding from the action member 51 and the counter member 53, respectively, and are inclined in the circumferential direction around the axis C2. Needless to say, the direction in which the slopes protrude may be opposite to that in the drawing, and the inclination may also be in the opposite direction.
- the cam slopes 51C and 53C guide the action member 51 to cause an axial motion M thereof.
- the clutch member 43 remains connected to the side gear 37R at the solid line position, and the action member 51 disconnects the clutch member 43 when pushed up to the two-dot chain line position.
- the differential of the differential device 33 is allowed. As already described, the contact between them is maintained by the biasing force of the spring 55, so if the action member 51 rotates in the opposite direction, it returns from the position indicated by the two-dot chain line to the position indicated by the solid line. At this time, the differential of the differential device 33 is locked again.
- the rotation angle of the motor 39 accurately reflects the axial movement of the clutch member 43. Using this, it may be determined whether the clutch is engaged or disengaged from the rotation angle of the motor 39 .
- the differential 33 and the actuator 41 are housed in the combination of the housing 13 and the cover 15 coupled thereto.
- the housing 13 and the cover 15 are separated and joined in the width direction (along the axis C2) rather than in the longitudinal direction (along the axis C1), in a so-called side cover type form.
- the housing 13 includes a main body portion 13B surrounding the differential device 33 and other elements, and a wall portion 13W integral therewith and covering the sides thereof.
- the wall portion 13W cannot be separated from the body portion 13B, but the cover 15 can be separated and covers the side surface opposite to the wall portion 13W.
- Wall 13W has an opening to receive the left axle (which, of course, could be the right axle), and cover 15 has an opening to receive the right axle (or left axle), but with both axles inserted. is blocked from the outside.
- the jacket portion protrudes forward F from the body portion 13B and is open at its front end.
- a bore in the jacket portion receives and supports the shaft 21 .
- the bore may be at least large enough to allow the pinion gear 23 to pass through, or may be sized to support a bearing unit that rotatably supports the shaft 21 .
- an opening appears to allow access to the interior of the main body 13B, through which the differential 33 and actuator 41 can be installed.
- the opening is large enough to allow the ring gear 31 to pass through, and the internal chamber is designed so that the ring gear 31 inserted through the opening can move along the axis C2 to the vicinity of the wall portion 13W. dimensioned.
- the ring gear 31 is very close to the wall portion 13W, and the pinion gear 23 is slightly closer to the center than this and meshes with each other.
- the wall portion 13W, the ring gear 31, the shaft 21 including the pinion gear 23, the clutch member 43, and the actuator 41 are arranged in this order.
- the casing 35 and the pinion gear 23 can be arranged so as to overlap each other. Such an arrangement is advantageous for miniaturizing the final drive 11 in the width direction.
- the left end (or right end) 35L of the casing 35 is supported by the wall portion 13W, and the right end (or left end) 35R is supported by the cover 15.
- a ball bearing may be interposed in each to allow rotation, and of course, instead of the ball bearings, roller bearings or other bearing elements may also be used.
- the openings may each have a fixed seal to prevent leakage of fluid, such as lubricating oil, from around each axle.
- the seals may be arranged radially inwardly of the bearings and may overlap each other in the direction of axis C2. Such an arrangement eliminates the need for a structure protruding in the direction of the axis C2 around the opening, ie, helps to reduce the size in the width direction.
- the ring gear 31 is closer to the wall portion 13W than the shaft 21 including the pinion gear 23, there is a space left in the housing 13 closer to the cover 15, in which the actuator 41 is installed. can be placed. Since the actuator 41 is generally a combination of flat plates, it is very thin, and therefore the cover 15 does not need to protrude laterally in order to secure a space for housing the actuator 41 .
- the entire housing 13 including the cover 15 can be made compact in the width direction. Since the ring gear has the largest diameter of all the internal parts, it is expected that, according to common sense, it would be disadvantageous to make the housing smaller if the housing 13 were dimensioned so that it could be arranged in the innermost position. It's just around the corner. In this embodiment, such an unconventional arrangement is intentionally adopted to realize a compact configuration in the width direction. As already mentioned, the compact configuration in the width direction brings about various benefits, such as ensuring sufficient room for swinging of the axles 19R and 19L.
- the motor 39 can be retrofitted together with the cover 15 and assembly of the elements within the housing 13 is very easy.
- the problem is how to mesh the pinion gear 23 and the ring gear 31 .
- the pinion gear 23 cannot be arranged first and the ring gear 31 can not be meshed afterwards.
- the ring gear 31 is arranged first, and the shaft 21 can be inserted through the opening of the jacket portion to be incorporated later, so that such a problem can be solved.
- shaft 21 may be provided with a mesh adjustment mechanism.
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Abstract
Description
以下の開示は、特に幅方向にコンパクトなファイナルドライブに関する。 The following disclosure relates particularly to a final drive that is compact in the width direction.
よく知られているように、例えば後輪駆動(FR)型の自動車において、エンジンおよび/またはモータが発生するトルクは、トランスミッションからプロペラシャフトを介してファイナルドライブに伝達される。ファイナルドライブはデファレンシャルギア組を内蔵しており、伝達されたトルクを右および左の駆動輪に差動的に分配する。 As is well known, for example, in a rear wheel drive (FR) type automobile, the torque generated by the engine and/or motor is transmitted from the transmission to the final drive via the propeller shaft. The final drive contains a differential gear set that differentially distributes the transmitted torque to the right and left drive wheels.
ファイナルドライブはさらに、デファレンシャルギア組の差動を制限したり、あるいは駆動輪へのトルク伝達を切断する等の目的のために、クラッチとそのアクチュエータとを包含することがある。 A final drive may also include a clutch and its actuator for purposes such as limiting the differential of the differential gear set or cutting torque transmission to the drive wheels.
特許文献1はアクチュエータの全体がハウジングの内部にある装置の例を開示し、特許文献2,3はモータを外部に置いて、カム機構によって内部のクラッチを操作する装置の例を開示する。
比較的に軽量な車両、例えば三輪スクータ、ゴルフカート、マイクロカーあるいはバギーは、左右の駆動輪間を狭くせざるを得ない。その間に介在するファイナルドライブの幅が大きければ、車軸が揺動する余地を削ってしまう。すなわち軽量車においては特に、ファイナルドライブをいかに幅方向にコンパクトにするかが重要な技術的課題である。以下に開示されるものは、かかる課題に鑑みて創作された。 Relatively lightweight vehicles, such as three-wheeled scooters, golf carts, microcars or buggies, have no choice but to narrow the distance between the left and right drive wheels. If the width of the final drive intervening between them is large, it will reduce the room for the axle to swing. In other words, how to make the final drive compact in the width direction is an important technical issue, especially in light vehicles. What is disclosed below was created in view of such problems.
一局面によれば、第1の軸に向けられたシャフトに入力されたトルクを第2の軸に向けられた一対の車軸へ伝達するファイナルドライブは、前記シャフトと噛合するリングギアを備えて前記第2の軸の周りに回転可能なケーシングと、前記ケーシングに収容され前記車軸とそれぞれ結合するサイドギアと、を備えたデファレンシャル装置と、前記ケーシングに収容され、前記サイドギアの一方と連結して前記ケーシングにロックするクラッチ部材と、前記ケーシング外に配置されたアクチュエータであって、少なくとも部分的に前記第2の軸に直角に向けられた平板であり、前記第2の軸周りに回転可能であって前記第2の軸の方向に可動なアクションメンバであって、前記クラッチ部材に駆動的に結合したアクションメンバと、前記アクションメンバにギア結合して前記第2の軸周りに回転させるモータと、少なくとも部分的に前記第2の軸に直角に向けられた平板であり、前記アクションメンバに当接したカウンタメンバと、前記カウンタメンバに対する前記アクションメンバの回転を前記第2の軸の方向の運動に変換して前記クラッチ部材を前記サイドギアの一方から脱連結させるカム構造と、を備えたアクチュエータと、前記デファレンシャル装置と前記アクションメンバと前記カウンタメンバとを囲み、前記カウンタメンバを回り止めするハウジングと、を備える。 According to one aspect, the final drive for transmitting torque input to a shaft directed toward a first axis to a pair of axles directed toward a second axis includes a ring gear meshing with the shaft. a differential device comprising: a casing rotatable about a second axis; side gears housed in the casing and respectively coupled to the axles; and an actuator located outside the casing, the actuator being a flat plate oriented at least partially perpendicular to the second axis and rotatable about the second axis. an action member movable in the direction of the second axis, the action member drivingly coupled to the clutch member; a motor gear coupled to the action member for rotating about the second axis; A counter member partially oriented perpendicular to said second axis and abutting against said action member, and for converting rotation of said action member relative to said counter member into movement in the direction of said second axis. an actuator having a cam structure that disengages the clutch member from one of the side gears; and a housing that surrounds the differential device, the action member, and the counter member and prevents the counter member from rotating. Prepare.
添付の図面を参照して以下に幾つかの例示的な実施形態を説明する。図面は必ずしも正確な縮尺により示されておらず、従って相互の寸法関係は図示されたものに限られないことに特に注意を要する。 Several exemplary embodiments are described below with reference to the accompanying drawings. It should be especially noted that the drawings are not necessarily drawn to scale and therefore the dimensional relationships to each other are not limited to those shown.
本実施形態によるファイナルドライブは、例えば三輪スクータ、ゴルフカート、マイクロカーあるいはバギーのごとき軽量車の後輪を駆動するのに利用できるが、もちろん例えば前輪駆動車や四輪駆動(4WD)車に利用してもよく、あるいは他の駆動形式に応用することができる。添付の各図は例示的な後輪駆動車に関し、図1,3に共通して、図の上方が車両に対して前方Fであり、図の右および左がそれぞれ右方Rおよび左方Lだが、図2においては図の右下方が前方Fである。もちろん前後および左右はそれぞれ任意に入れ替えて実施することができる。 The final drive according to this embodiment can be used to drive the rear wheels of light vehicles such as three-wheeled scooters, golf carts, microcars or buggies, but of course also for front wheel drive and four wheel drive (4WD) vehicles. alternatively, it can be applied to other drive types. 1 and 3, the top of the drawing is the front F with respect to the vehicle, and the right and left of the drawing are right R and left L, respectively. However, in FIG. 2, the lower right of the figure is the front F. Of course, front and back and right and left can be arbitrarily exchanged.
図1を参照するに、車両1は、概して、エンジン/モータ3と、トランスミッション5とを備える。エンジン/モータ3が生み出したトルクの一部はトランスミッション5を介して両前輪へ分配されてもよく、他の一部はパワートランスファユニット7を介してプロペラシャフト9へ引き出され、ファイナルドライブ11を介して両後輪17R,17Lへ分配される。
Referring to FIG. 1,
後輪17R,17Lは、路面の凹凸を吸収するべく、通常は車体に対して浮動可能である。後輪17R,17Lを浮動可能にするべく、例えば車軸19R,19Lにはそれぞれ等速ジョイント25が介在し、これらを支点として車軸19R,19Lが揺動できるように構成される。ファイナルドライブ11が幅方向にコンパクトであれば、支点間をより長くすることができ、従って車軸19R,19Lの揺動の余地を確保するのに有利である。軽量車では後輪17R,17L間に十分なスパンが得られないので、かかる利点は軽量車に特に有利に働く。
The
主に図2を参照するに、ファイナルドライブ11は、概して横向きのドラム形であるハウジング13を備える。ハウジング13からは軸C1の方向に前方Fにジャケット部が延び、かかるジャケット部から引き出されたシャフト21は軸C1周りに回転可能である。シャフト21は入力トルクを受容し、ハウジング13内のデファレンシャル装置33は軸C1と平行でない軸C2周りにかかるトルクを車軸19R,19Lへ伝達する。デファレンシャル装置33は、ロックされていない時には、トルクを差動的に分配する。
Referring primarily to Figure 2, the
シャフト21は、その外端に、例えばコンパニオンフランジを固定的に備え、以ってプロペラシャフト9と駆動的に結合することができる。あるいはコンパニオンフランジに代えて、スプラインや他の結合手段を備えてもよい。
At its outer end, the
シャフト21からデファレンシャル装置33へのトルクの伝達はピニオンギア23とリングギア31との組み合わせによる。異なる軸方向にトルク伝達するために、これらは通常はスパイラルないしハイポイドギアであるが、必ずしもこれらに限られない。ピニオンギア23はシャフト21の内端に一体であってもよい。
A combination of the
デファレンシャル装置33は、軸C2周りに回転可能なケーシング35を備え、リングギア31はケーシング35の外周に結合する。結合は、締結、溶接、または他の手段によることができる。ピニオンギア23及びリングギア31を介してデファレンシャル装置33は軸C2周りにトルクを受容して回転する。
The
図2に組み合わせて図3を参照するに、ケーシング35は、その内部に、トルクをそれぞれ車軸19R,19Lへ出力するためのサイドギア37R,37Lを備えたデファレンシャルギア組と、サイドギア37R,37L間の差動をロックするためのクラッチ部材43とを収容する。
Referring to FIG. 3 in combination with FIG. 2, the
デファレンシャルギア組は、単純なデファレンシャルであってもよく、あるいは所謂リミテッドスリップデフ(LSD)であってもよい。また図2,3に示した例ではデファレンシャルギア組はベベルギア式だが、あるいはフェースギア式やプラネタリギア式等の他のギア組を利用することができる。 The differential gear set may be a simple differential or a so-called limited slip differential (LSD). Also, in the examples shown in FIGS. 2 and 3, the differential gear set is of the bevel gear type, but other gear sets such as face gear type or planetary gear type can be used.
サイドギア37R,37Lの一方、例えば右サイドギア37Rはドッグ歯を備え、クラッチ部材43は対応するドッグ歯を備え、互いに噛合することにより右サイドギア37Rをケーシング35にロックし、以ってサイドギア37R,37L間の差動をロックする。ドッグ歯に代えて他の連結構造、例えばキーとキー溝の組み合わせを利用してもよい。
One of the
図2,3に組み合わせて図4を参照するに、ファイナルドライブ11は、クラッチ部材43を駆動するために、モータ39とアクチュエータ41とを備える。モータ39はギアシャフト39Gを介してアクチュエータ41に回転運動を与え、アクチュエータ41は回転運動を軸方向の運動に変換してクラッチ部材43を駆動する。
4 in combination with FIGS. 2 and 3, the
アクチュエータ41は、ハウジング13内だがケーシング35外であって、クラッチ部材43に近接して配置される。アクチュエータ41は、概して、モータ39に駆動されて軸C2周りに回転するアクションメンバ51と、これに当接する回り止めされたカウンタメンバ53と、を備える。これらをハウジング13に対して位置決めするために、ベースメンバ59をさらに備えてもよい。
The
アクションメンバ51、カウンタメンバ53およびベースメンバ59は、何れも、例えば機械構造用鋼よりなる平板を輪環状に打ち抜き、切削加工したものである。カウンタメンバ53とベースメンバ59との一方または両方は、互いの係合のために部分的に曲げられた爪構造を備え、またアクションメンバ51とカウンタメンバ53との一方または両方は、部分的にプレス加工されてカム斜面51C,53Cを備えるものの、何れも概ね比較的薄い平板である。何れも軸C2に対して略直角に向けられ、アクションメンバ51とカウンタメンバ53とは互いに当接し、ベースメンバ59はこれらから僅かに離れるに過ぎないので、その全体は軸C2の方向にごく小寸法である。
The
アクションメンバ51は、既に述べた通り概ね輪環状だが、その外周の比較的限られた部分が径方向に外方に僅かに延びていてもよく、例えばかかる部分に、ギアシャフト39Gと噛合するためのギア歯51Gを備える。アクションメンバ51はギア歯51Gを介して駆動力を受けて、軸C2の周りに回転する。言うまでもなく、正転と逆転の両方がありうる。
The
図2,3に示した例ではモータ39はハウジング13に固定され、その本体はハウジング13外に突出しており、専らギアシャフト39Gのみがハウジング13内に突き出てギア歯51Gと噛合する。モータ39の配置はこれに限られず、その大部分がハウジング13内であってもよい。またモータ39は軸C2と同軸であってアクチュエータ41を囲む中空軸モータであってもよい。その場合に中空軸はアクションメンバ51の外周に結合してもよく、あるいは中空軸とアクションメンバ51とが一体であってもよい。
In the example shown in FIGS. 2 and 3, the
カウンタメンバ53は、ベースメンバ59と互いに係合しており、以って軸方向と周方向の両方に移動が規制されており、あるいは固定されていてもよい。ベースメンバ59は、また、ハウジング13に係合し、あるいは固定され、以ってこれらの全体が回り止めされる。あるいは図2に最もよく示されている通り、回り止めのためにブラケット45がアクチュエータ41から延びて、ハウジング13に係合していてもよい。
The
図2,3に組み合わせて、図4に戻って参照するに、これまでの説明から理解される通り、カウンタメンバ53は軸C2の周りに回り止めされ、また軸C2の方向に移動が規制されているが、アクションメンバ51は軸C2の周りに回転可能であり軸C2の方向にも可動である。アクションメンバ51をカウンタメンバ53に向けて適度に付勢して常時これに当接させるべく、スプリング55を利用することができる。スプリング55は、例えば、アクションメンバ51とベースメンバ59との間に弾発的に介在することができる。あるいは可能ならば、スプリング55に代えて、他の適宜の付勢手段を利用してもよい。
Referring back to FIG. 4 in combination with FIGS. 2 and 3, as understood from the above description, the
アクションメンバ51の軸方向運動をクラッチ部材43に伝えるべく、その間にトランスファメンバ57が介在してもよい。トランスファメンバ57はアクションメンバ51に係合してもよく、かかる係合は周方向の摺動を許容するが、あるいは相対回転を円滑にするべくボールベアリング等が介在してもよい。クラッチ部材43とトランスファメンバ57との結合は、例えばボルト61によることができ、ボルト結合のためにトランスファメンバ57から延びた脚57Lを利用することができる。
A
クラッチ部材43は概して肉厚の円環であり、その一方の面においてアクションメンバ51ないしトランスファメンバ57と結合し、他方の面はドッグ歯を備える。また例えばその外周には、ケーシング35と結合するためのラグ43Lを備え、これに対応してケーシング35はラグ43Lと係合しつつ軸方向の移動を許容する溝を備える。
The
クラッチ部材43を適度に付勢してサイドギア37Rに常時連結せしめるべく、クラッチ部材43とケーシング35の内面との間にはスプリング29が介在してもよい。可能ならばスプリング29に代えて、他の適宜の付勢手段を利用してもよい。かかる例ではクラッチ部材43はサイドギア37Rから常時連結しており、アクチュエータ41が作動した時にのみ脱連結する。あるいはこれとは逆に、クラッチ部材43はサイドギア37Rに常時脱連結しており、アクチュエータ41が作動した時にのみ連結する構成であってもよい。アクチュエータ41は、クラッチ部材43を双方向に駆動できるので、スプリング29が付勢する方向により、何れの構成も容易に実現できる。
A
図2ないし4に組み合わせて図5を参照するに、ケーシング35の一端は一以上の貫通孔35Pを備え、トランスファメンバ57の脚57Lはそれぞれ貫通孔35Pを通ってクラッチ部材43に届き、ボルト61等によりこれに結合する。貫通孔35Pは比較的に小さくてよく、従ってケーシング35の強度および剛性が損なわれることはない。
5 in combination with FIGS. 2 through 4, one end of the
図2ないし5に組み合わせて図6を参照するに、アクションメンバ51とカウンタメンバ53との組み合わせは、モータ39によるアクションメンバ51の回転運動を軸方向の運動に変換するカム構造を備える。その一例は、既に述べたカム斜面51C,53Cである。アクションメンバ51とカウンタメンバ53とがそれぞれ対応してカム斜面51C,53Cを備えてもよく、あるいは何れか一方のみがカム斜面を備え、他方はカム斜面を受容する開口のごとき構造を備えてもよい。何れにせよ、アクションメンバ51とカウンタメンバ53とはカム構造において互いに当接し、好ましくは互いに面接触する。
6 in combination with FIGS. 2 to 5, the combination of the
カム斜面51C,53Cは、それぞれアクションメンバ51,カウンタメンバ53から一体的に突出した斜面であり、それぞれ軸C2の回りに周方向に傾きを有する。言うまでもなく、斜面が突出する方向は図と反対であってもよく、傾きも反対向きであってもよい。アクションメンバ51に周方向の回転運動Rmが生じると、カム斜面51C,53Cはアクションメンバ51を案内してこれに軸方向の運動Mを生じさせる。
The cam slopes 51C and 53C are slopes integrally protruding from the
図6において実線の位置においては、クラッチ部材43はサイドギア37Rに連結したままであり、二点鎖線の位置に押し上げられるとアクションメンバ51はクラッチ部材43を脱連結させる。このときデファレンシャル装置33の差動が許容される。既に述べた通り、スプリング55の付勢力により互いの当接は維持されるので、アクションメンバ51が反対方向に回転すれば、二点鎖線の位置から実線の位置へ復帰する。このとき再びデファレンシャル装置33の差動はロックされる。
In FIG. 6, the
上述の説明より理解される通り、モータ39の回転角はクラッチ部材43の軸方向の運動を正確に反映する。このことを利用して、モータ39の回転角からクラッチが連結しているか脱連結しているかを判定してもよい。
As understood from the above description, the rotation angle of the
図2,3に戻って参照するに、少なくともデファレンシャル装置33とアクチュエータ41とは、ハウジング13とこれに結合したカバー15との組み合わせに収容される。ハウジング13とカバー15とは、縦方向に(軸C1に沿う方向に)ではなく、幅方向に(軸C2に沿う方向に)分離および結合される、所謂サイドカバー式の形態である。ハウジング13は、デファレンシャル装置33および他の要素を囲む本体部13Bと、これと一体であってその側面を覆う壁部13Wとを備える。壁部13Wは本体部13Bから分離不能だが、カバー15は分離可能であって、壁部13Wとは反対の側面を覆う。壁部13Wは左車軸(言うまでもなく、右車軸であってもよい)を受容する開口を備え、カバー15は右車軸(あるいは左車軸)を受容する開口を備えるが、両車軸を挿入したときには内部は外部から遮断される。
Referring back to Figures 2 and 3, at least the differential 33 and the
ジャケット部は本体部13Bから前方Fに突出し、その前端において開口している。ジャケット部内のボアは、シャフト21を受容して支持する。ボアは少なくともピニオンギア23の通過を許容するに十分な大きさにすることができ、あるいはシャフト21を回転可能に支持するベアリングユニットを支持するべく寸法づけられていてもよい。
The jacket portion protrudes forward F from the
カバー15がハウジング13から分離すると、本体部13Bの内部へのアクセスを許容する開口が現れ、かかる開口を通ってデファレンシャル装置33およびアクチュエータ41を内部に据え付けることができる。開口は、リングギア31の通過を許容するに十分な大きさであり、また内部の室は、開口から挿入されたリングギア31が軸C2に沿って壁部13Wの近傍まで移動可能なように寸法づけられている。
When the
リングギア31は壁部13Wにごく近接しており、ピニオンギア23はこれよりもやや中央よりにあって、互いに噛合する。壁部13Wからカバー15に向かって、あるいは軸C2に沿って見たときに、壁部13W、リングギア31、ピニオンギア23を含むシャフト21、クラッチ部材43、アクチュエータ41は、この順に配列している。また軸C2に沿って見たときには、ケーシング35とピニオンギア23とが互いにオーバーラップした配置にすることができる。このような配置は、ファイナルドライブ11を幅方向に小型化するのに有利である。
The
ケーシング35の左端(あるいは右端)35Lは壁部13Wに支持され、右端(あるいは左端)35Rはカバー15に支持される。回転を許容するべく、それぞれボールベアリングが介在してもよく、もちろんボールベアリングに代えて、ローラーベアリングないしその他の軸受要素であってもよい。
The left end (or right end) 35L of the
それぞれの車軸の周囲から潤滑油のごとき流体が漏れるのを防ぐべく、開口は、それぞれに固定されたシールを備えることができる。シールは、ベアリングよりも径方向に内方に配置することができ、また軸C2の方向には互いにオーバーラップしていてもよい。このような配置は、開口の周囲に軸C2の方向に突出した構造を不要にし、すなわち幅方向の小型化に役立つ。 The openings may each have a fixed seal to prevent leakage of fluid, such as lubricating oil, from around each axle. The seals may be arranged radially inwardly of the bearings and may overlap each other in the direction of axis C2. Such an arrangement eliminates the need for a structure protruding in the direction of the axis C2 around the opening, ie, helps to reduce the size in the width direction.
既に述べた通り、リングギア31はピニオンギア23を含むシャフト21よりも壁部13W寄りであるために、ハウジング13内においてカバー15寄りに利用可能な空間が残されており、ここにアクチュエータ41を配置することができる。アクチュエータ41は概して平板の組み合わせによるのでごく薄く、それゆえアクチュエータ41を収納する空間を確保するためにカバー15は側方に突出する必要がない。カバー15を含むハウジング13の全体を幅方向にコンパクトにすることができる。リングギアは全ての内部部品の中で最も大径であるから、これを最も内奥に配置できるようにハウジング13を寸法づけることは、常識に従えばハウジングの小型化に不利であると予想されたところである。本実施形態では敢えてそのような常識に反した配置を採用して幅方向にコンパクトな構成を実現している。既に述べた通り、幅方向にコンパクトな構成は、車軸19R,19Lの揺動の余地を確保できるなど、様々な利益をもたらす。
As already mentioned, since the
またかかる配置によれば、モータ39はカバー15と共に後から組み込むことができ、ハウジング13内の要素の組み立てはごく容易である。
Also, with such an arrangement, the
一方、本実施形態による配置では、ピニオンギア23とリングギア31とをどのようにして噛合せしめるかが問題である。従来技術と異なり、ピニオンギア23を先に配置し、後からリングギア31を噛合せしめることはできないからである。本実施形態では、先にリングギア31を配置しておき、後からシャフト21をジャケット部の開口を通って挿入して組み込むことができるので、かかる問題を解決することができる。ギア噛合の調整のために、シャフト21は噛み合い調節機構を備えてもよい。
On the other hand, in the arrangement according to this embodiment, the problem is how to mesh the
幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正ないし変形をすることが可能である。 Although several embodiments have been described, it is possible to modify or modify the embodiments based on the above disclosure.
Claims (4)
前記シャフトと噛合するリングギアを備えて前記第2の軸の周りに回転可能なケーシングと、前記ケーシングに収容され前記車軸とそれぞれ結合するサイドギアと、を備えたデファレンシャル装置と、
前記ケーシングに収容され、前記サイドギアの一方と連結して前記ケーシングにロックするクラッチ部材と、
前記ケーシング外に配置されたアクチュエータであって、
少なくとも部分的に前記第2の軸に直角に向けられた平板であり、前記第2の軸周りに回転可能であって前記第2の軸の方向に可動なアクションメンバであって、前記クラッチ部材に駆動的に結合したアクションメンバと、
前記アクションメンバにギア結合して前記第2の軸周りに回転させるモータと、
少なくとも部分的に前記第2の軸に直角に向けられた平板であり、前記アクションメンバに当接したカウンタメンバと、
前記カウンタメンバに対する前記アクションメンバの回転を前記第2の軸の方向の運動に変換して前記クラッチ部材を前記サイドギアの一方から脱連結させるカム構造と、を備えたアクチュエータと、
前記デファレンシャル装置と前記アクションメンバと前記カウンタメンバとを囲み、前記カウンタメンバを回り止めするハウジングと、
を備えたファイナルドライブ。 A final drive for transmitting torque input to a shaft oriented to a first axis to a pair of axles oriented to a second axis,
a differential device comprising: a casing having a ring gear meshing with the shaft and rotatable around the second shaft; and side gears housed in the casing and coupled to the axle, respectively;
a clutch member that is housed in the casing and connected to one of the side gears and locked to the casing;
An actuator arranged outside the casing,
an action member at least partially oriented perpendicular to said second axis, said action member being rotatable about said second axis and movable in the direction of said second axis, said clutch member an action member drivingly coupled to the
a motor coupled with a gear to the action member to rotate around the second axis;
a counter member, which is a flat plate oriented at least partially perpendicular to the second axis, abutting the action member;
an actuator comprising a cam structure that converts rotation of the action member relative to the counter member into motion in the direction of the second axis to disconnect the clutch member from one of the side gears;
a housing that surrounds the differential device, the action member, and the counter member and prevents the counter member from rotating;
final drive with
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