差动装置.pdf

图1-8表示本发明第1实施例。

该差动装置由齿轮箱1，将齿轮箱1的一端堵塞的齿轮箱盖2，相互同轴面
对面配置的一对锥齿轮3，配置在各锥齿轮间的多个小齿轮4，与齿轮箱1成一
体旋转的一对压力环5，配置在各压力环5与各锥齿轮3间的多个滚子6、将各
滚子6相互隔开、保持成可自由旋转的保持架7，以及将各压力环5分别向各锥
齿轮3一侧按压的一对锥形弹簧6构成，由齿轮箱1、齿轮盖2以及各压力环5
构成输入侧旋转体，由各锥齿轮3构成输出侧旋转体。

将齿轮箱1的一端形成开口的筒形，在其另一端上设置支承一锥齿轮3的轴
承1a。沿齿轮箱1的周围形成法兰1b，在法兰1b上设置多个螺栓插通用孔1c。
此外，在齿轮箱1的内面上形成沿轴向延伸、且沿周向间隔的多条槽1d。

将齿轮盖2形成圆盘状，在其中央设置支承另一锥齿轮3的轴承2a。在齿
轮盖2的周围形成法兰2b，在法兰2b上设置多个螺栓插通用孔2c。就是用使各
法兰1b、2b相互紧固的螺栓(未图示)进行齿轮盖2的组装。

使各锥齿轮3的齿面一侧面对面，分别具有与未图示的车轮侧驱动轴相连的
连接部3a。在各锥齿轮3的背面一侧上形成面对压力环5的轨道面3b，将轨道
面3b形成以旋转轴为中心的锥状，同时、如图3所示、在平行于旋转轴的截面
上形成凹状曲线。

将各小齿轮4可自由旋转地安装在支承于齿轮箱1的小齿轮轴4a上，使分
别与各锥齿轮啮合。

将各压力环5形成以旋转轴为中心的环状，在其外周面上形成分别与齿轮箱
1的各槽1d嵌合的多个突起5a。就是将各压力环5分别沿轴向自由移动地支承
在齿轮箱1上。此外，在各压力环5的内周面上形成与锥齿轮3的轨道面3b面对
面的轨道面5b，使轨道面5b成为以旋转轴为中心的锥状的同时，如图3所示，
在平行于旋转轴的截面上成为凸状的曲线。

将各滚子6形成外周面沿轴向同样延伸的圆柱状，且沿各轨道面3b、5b的
周向按等间隔排列。

将保持架7形成以旋转轴为中心的环状，成为沿各轨道面3b、5b弯曲的锥
状的同时，将其厚度形成小于各滚子6的外径。在保持架7上设置可自由转动地
容纳各滚子6的多个孔7a，将各孔7a按间隔配置在保持架7的周向上。在此场
合，如图4所示、将各孔7a形成可使各滚子6的旋转轴分别沿同一方向倾斜。此
外如图5A所示，各滚子6的旋转轴6a分别相对齿轮箱1的旋转轴1b成倾斜角
α1，同时、如图5B所示、分别相对含旋转轴1b的平面成倾斜角β1。在此场合，
设定各滚子6的倾斜角α1大于5°、小于20°，倾斜角β1大于25°、小于90°。此
外，倾斜角β1为从垂直于滚子6的旋转轴6a方向可见的角度。

分别将各锥形弹簧8配置在各锥齿轮3的背面一侧，分别沿轴向呈压缩状态
将一锥形弹簧8安装在齿轮箱1的内面与一压力环5间，将另一锥形弹簧8安装
在齿轮箱盖2的内面与另一压力环5之间。

在如上构成的差动装置中，把与发动机一侧相连的内齿轮(图中省略)安装
在齿轮箱1的法兰1b上，成为齿轮箱1由来自发动机的驱动力产生旋转。在此
场合，当在限制(カ-ブ)回转等中、在各驱动轴上产生转差时，使各锥齿轮3
间的各小齿轮4产生自转，在各驱动轴上产生差动。此外，当各锥齿数3与各小
齿数4将驱动力施加在齿轮箱1上时，因互相啮合齿面的倾斜，在各锥齿轮3上
分别产生轴向推力，即沿离开小齿轮4方向移动的力。据此，当各驱动轴上产生
转差时，各滚子6一面对各锥齿轮3的轨道面3b与各压力环5的轨道面5b压接、
一面转动，因各滚子6与各轨道面3b、5b的摩擦力而产生差动限制力。在此场
合，在各滚子6与各轨道面3b、5b上施加由各锥形弹簧8产生的预压力。

就是如图6A所示、当锥齿轮3的轨道面3b在施加了轴向推动力F的状态下
沿一方向旋转(以下称正转)时，由于一面用保持架7对各滚子6沿转轴的轴向
一方向、即如图中虚线箭头所示、沿着相对旋转轨道倾斜了角度β1的方向(各轨
道面3b、5b的直径变小方向)的转动进行限制，一面如图中实线所示、沿各轨
道面3b、5b的旋转轨道转动，在各滚子6与各轨道面3b、5b间产生和推力F
成比例的摩擦力。此外、如图6B所示、当轨道面3b沿另一方向旋转(以下称反
转)，由于一面用保持架7对各滚子6沿旋转轴方向的另一方向、即如图中虚线
所示、相对旋转轨道沿倾斜角度β1方向(各轨道面3b、5b的直径变大方向)的
转动进行限制，一面如图中实线所示，沿各轨道面3b、5b的旋转轨道转动，在
各滚子6与各轨道面3b、5b间产生和推力F比例的摩擦力。此时，由于各滚子
6一面转动一面产生滑动摩擦，因不发生静摩擦、而经常为动摩擦从而得到稳定
的阻力，即使在初期阶段暂时发生静摩擦场合，也因各滚子6的转动瞬间向动摩
擦转移。此外，由于在轨道面3b的正转中，各滚子6沿各轨道面3b、5b的直径
变小方向转动，而在反转中，各滚子6沿各轨道面3b、5b的直径变大方向转动，
即使在推力F相等的场合，也因轨道面3b的旋转方向发生的磨擦力的大小分别
不同，使正转中的磨擦力比反转中的磨擦力大。

此外，在上述实施例中，在一锥齿轮3的一侧的各滚子6沿各轨道面3b、
5b的直径变小(或变大)方向转动的场合，通过使另一锥齿轮3的一侧的各滚子
6沿各轨道面3b、5b的直径变大(或变小)方向转动、分别排列各锥齿轮3的
一侧的各滚子6，能使在各锥齿轮3的任何转动方向都产生相等的差动限制力。

然而，本申请人用实验和理论对倾斜角α1从3°到40°、倾斜角β1从5°到85°
范围的各滚子的倾斜角α1、β1与磨擦力矩P的关系进行了确认。

就是、如图7所示、在轨道面3b的正转中的各滚子6的倾斜角α1为5°以下
的场合，显示出随着倾斜角β1变小而摩擦力矩P急剧变大的特性。此外，在倾斜
角比5°大的场合，显示摩擦力矩P无急剧变动，然而，当倾斜角α1为20°以上时，
不管倾斜角β1的大小如何，都无法得到实用上有效值以上的摩擦力矩P。另外，
在各滚子6的倾斜角β大于25°的场合，除了倾斜角α1为5°以下时，都未显示出
摩擦力矩P有剧烈变动，然而，当倾斜角β1为25°以下时，摩擦力矩P大幅度减
少，无法得到实用上有效值以上的摩擦力矩P。此外、如图8所示，在轨道面反
转场合，无论倾斜角α1为何值，都显示出摩擦力矩P随倾斜角β1变小而同样减
少的特性，然而，当倾斜角α达到20°以上时，无论倾斜角β1的大小如何，均难
以得到实用上有效值以上的摩擦力矩P。此外，即使在倾斜角α1小于20°的场合，
在倾斜角β1小于25°时、均难以得到实用上有效值以上的摩擦力矩P。此外，对
于倾斜角β1大于85°的场合，未予实际确认，然而，若根据上述实验数据，可以
推测在倾斜角β1直至90°为止时的磨擦力矩P与85°的场合大致相等。

这样，若根据本实施例的差动装置，由于通过在与齿轮箱1成一体旋转的各
压力环5的轨道面5b和与各驱动轴成一体旋转的各锥齿轮3的轨道面3b间设置
多个滚子6，使各滚子6的转轴相对各轨道面3b、5b的转轴而成的角度α1大于
5°、小于20°，同时使各滚子6的转轴相对包含各轨道面3b、5b的转轴的平面
而成的角度β1大于25°、小于90°，能在各滚子6与各轨道面3b、5b间始终产
生稳定的摩擦力，即使在低速旋转时也能得到不产生爬行的差动限制力。在此场
合，由于通过将各滚子6的倾斜角设定成任意大小，能改变摩擦力的大小，因而
能根据不同目的得到相应的差动限制力。

此外，在上述实施例结构中，在沿图4的II-II线的剖视图，即在包含滚子
6的转轴6a的截面中，如图9所示、在使各轨道面3b、5b与滚子6的外周面沿
轴方向均匀接触场合，使滚子6的轴向两端侧的接触压力比中央侧的大。因此，
如图10所示、若将包含滚子6的转轴的截面中的各轨道面3b、5b分别相对滚子
6的外周面形成凸形曲线状，能使滚子6的轴向接触压力均匀，使滚子6的偏磨
损减少。此外，如图11所示、在包含滚子6的转轴的截面中，即使将各轨道面
3b、5b形成直线状的场合，通过将滚子6的外周面相对各轨道面形成凸形的曲
线状，也能获得与上述同等的效果。

图12-14表示上述滚子的其它排列例，图12为滚子与保持架的展开图，
图13为简要表示滚子倾斜角的图，图14为表示滚子倾斜角与摩擦力矩关系的
图。

就是同图所示各滚子6相对包含旋转体旋转轴的平面每次按相同数目互向相
反方向倾斜。如图13A所示，在各滚子6的转轴6a相对齿轮箱1的旋转轴1b分
别成为规定倾斜角α2的同时，如图13所示，相对包含转轴1b的平面分别成为规
定的倾斜角β2。在此场合，设定成各滚子6的倾斜角α2大于3°、小于20°，倾斜
角β2大于25°，小于90°。此外，倾斜角β2是从垂直相交于滚子6的转轴6a方向
可看的角度。

根据以上结构，与上述实施例一样，在各滚子6与各轨道面3b、5b间产生
和轴向推动力F成比例的磨擦力。在此场合，由于各滚子6相对包含各轨道面3b、
5b的旋转轴的平面每次按相同数目互向相反方向倾斜，在轨道面3b的任一旋转
方向都产生相等的摩擦力。

在本实施例中，本申请人用实验与理论分析对各滚子的倾斜角α2、β2与摩
擦力矩P的关系，在倾斜角α2从3°到40°、倾斜角β2从5°到85°的范围进行了确
认。

就是如图14所示，无论各滚子的倾斜角α2为何值，都显示出磨擦力矩P随
倾斜角β2变小而同样减小的特性，然而，当倾斜角达到20°以上，无论倾斜角β2
的大小如何，都无法获得实用上有效值以上的摩擦力矩。此外，即使在倾斜角α2
小于20°的场合，在倾斜角β2小于25°时，都无法得到实用上有效值以上的的摩
擦力矩P。此外，对于倾斜角β2大于85°的场合，未予实际确认，然而，若根据
上述实验数据，可以推测在倾斜角β2直至90°为止时的磨擦力矩P与85°的场合
大致相等。

图15-17表示本发明第2实施例。对于与第1实施例同等的结构部分便带
相同标号、省略对其详细说明。

就是、本实施例的差动装置，由齿轮箱10，将齿轮箱10的一端堵塞的齿轮
箱盖2，相互同轴面对面配置的一对锥齿轮11，在各锥齿轮11间配置的多个小
齿轮12，与齿轮箱10成一体旋转的一对第1压力环13，与各锥齿轮11成一体
旋转的一对第2压力环14，分别配置在第1、第2压力环13、14间的多个滚
子6，将各滚子6相互隔开、保持成可自由旋转的保持架7，分别将各第1压力
环13向各第2压力环14的一侧按压的一对锥形弹簧8，以及分别将各第2压力
环14向各第1压力环13的一侧按压的一对第3压力环13组成，由齿轮箱10、
齿轮箱盖2以及第1和第3压力环13和15构成输入侧旋转体，由各锥齿轮11
及各第2压力环14构成输入出侧旋转体。

将齿轮箱10的一端形成开口的筒状，在其另一端上设置支承一锥齿轮11的
轴承10a。沿齿轮箱10的周围形成法兰10b，在法兰10b上设置多个螺栓插通用
孔10c，此外，在齿轮箱10的内面上形成沿轴向延伸、且沿周向相互间隔的各
条槽10d。此外，在图16中省略表示法兰10b。

使各锥齿轮11的齿面相互面对面，具有与未图示的车轮侧驱动轴相连的连
接部11a。此外，在各锥齿轮11的背面一侧上设置沿轴向延伸、沿周向相互间隔
的多条槽11b。

可自由旋转地安装在小齿轮轴12a上的各小齿轮12分别与各锥齿轮11相啮
合。

将各第1压力环13形成以旋转轴为中心的环状，在其外周面上分别设置与
齿轮箱10的各槽10d嵌合的多根突起13a。就是分别将各第1压力环13沿轴向
自由移动地支承在齿轮箱10上。此外，在各第1压力环13的内周面上形成面对
第2压力环14的轨道13b。

将各第2压力环14形成以旋转轴为中心的环状，在其内周面上设置分别与
各锥齿轮11的各槽11b嵌合的多根突起14a。就是分别将各第2压力环14沿轴
向移动地支承在各锥齿轮11上。此外，在各第2压力环14的内周面上形成面对
第1压力环13的轨道面13b的轨道面14b。此外，与第1实施例同样形成本实施
例的各轨道面13a、14b。

将第3压力环15形成从轴向两端侧将各锥齿轮11和各小齿轮12覆盖，在
其外周面上设置沿周向相互间隔、与齿轮箱10的各槽10d嵌合的多根突起15a。
就是分别将各压力环15沿轴向可自由移动地支承在齿轮箱10上，同时成为为面
向轴向的一个方向(轨道机14b与轨道面13b接近方向)、与各第2压力环14
的一端面相接触。此外，在各第3压力环15的对向面上沿周向相互间隔设置多
条V形槽15b，如图17所示，将小齿轮轴12a收容在各槽15b中。

在如上构成的差动装置中，在齿轮箱10的法兰10b上安装与发动机侧相连
的环齿轮(未图视)，成为用发动机的驱动力使齿轮箱10旋转。在此场合，在
限制回转等中，当在两驱动轮的驱动轴(未图示)上产生转差时，使各锥齿轮11
间的各小齿轮12产生自转，达到各驱动轴的差动。此外，当驱动力施加在齿轮
箱10上时，各第3压力环15的V形槽15b与小齿轮轴12a压接，如图17所示、
因槽15a的倾斜面分别在各第3压力环15上产生轴向推力F。据此，当在各驱动
轴上产生转差时，各滚子与各第1、第2压力环13、14的轨道面13b、14b形
成压接的同时转动，用各滚子6与各轨道面13b、14b的摩擦力产生差动限制力。
此外，关于各滚子6的倾斜角与摩擦力的产生原理则与第1实施例相同。

这样，根据本实施例的差动装置，与第1实施例一样，由于通过用各滚子6
的转动产生摩擦力，能始终得到稳定的差动限制力，同时通过各第3压力环15
的按压能可靠地产生推力、能始终得到有效的差动限制力。