JP2001354043A

JP2001354043A - 回転差感応型カップリング及びこれを用いたデファレンシャル装置

Info

Publication number: JP2001354043A
Application number: JP2000177288A
Authority: JP
Inventors: Tomiaki Ochiai; 富明落合
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2000-06-13
Filing date: 2000-06-13
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】伝達トルクの変動を小さくする。【解決手段】トルク伝達部材５側のカム６３と、トル
ク伝達部材３側のシリンダ５５と、移動に伴ってシリン
ダ５５の吸入口５７から作動流体を吸入し吐出口５９か
ら吐出するプランジャ６１と、プランジャ６１をカム６
３に押圧するスプリング６５とを備え、吐出行程と吸入
行程との間に吸入待ち行程を設けると共に、３の倍数個
のプランジャ６１を用い、吸入と吐出と吸入待ちの各行
程で常時同数のプランジャ６１を作動させる。

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、カップリングと
これを用いたデファレンシャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「自動車技術２４頁、社団法人自動
車技術会編集及び発行、Vol．５４，No.４，２０００
２０００年４月１日発行」に図６のようなオートトル
クコントロール（ＡＴＣ）カップリング３０１が記載さ
れている。

【０００３】このカップリング３０１は４輪駆動車の後
輪側動力伝達系に配置されている。この車両は前輪駆動
ベースであり、下記のように、カップリング３０１は前
輪が空転したとき後輪に駆動力を伝達する。

【０００４】カップリング３０１は、カム部材３０３、
ロータ３０５、軸方向に形成されたシリンダ３０７、ピ
ストン３０９、オリフィス３１１、メインバルブ３１
３、遠心バルブ３１５、トルク制限バルブ３１７などか
ら構成されている。

【０００５】シリンダ３０７、ピストン３０９、オリフ
ィス３１１、メインバルブ３１３、遠心バルブ３１５、
トルク制限バルブ３１７は作動流体であるオイルを満た
した閉回路を介して連結されている。

【０００６】カム部材３０３はハウジングに固定されて
おり、このハウジングはプロペラシャフトを介してトラ
ンスファに連結され、エンジンの駆動力によって回転駆
動される。

【０００７】また、カム部材３０３には軸方向に起伏す
る４個のカム３１９が周方向等間隔に形成されている。

【０００８】ロータ３０５は連結軸を介してリヤデフ
（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）に連結されている。

【０００９】シリンダ３０７はロータ３０５上に９個形
成されており、各シリンダ３０７は周方向等間隔に配置
されている。ピストン３０９は各シリンダ３０７に移動
自在に係合しており、スプリングによってカム３１９に
押圧されている。

【００１０】ピストン３０９の吸入ポート３２１には吸
入ワンウェイバルブ３２３が設けられ、シリンダ３０７
の吐出ポート３２５には吐出ワンウェイバルブ３２７が
設けられている。

【００１１】これらのワンウェイバルブ３２３，３２７
はボール３２９，３３１で各ポート３２１，３２５を開
閉するように構成されている。

【００１２】前輪（エンジン）側と後輪側との差動回転
によってロータ３０５が矢印３３３の方向に回転する
と、例えば、カム３１９の山を乗り越えた矢印３３５の
ピストン３０９はスプリングの付勢力によってカム３１
９の谷側に移動し、ここではワンウェイバルブ３２３，
３２７が開放されてオイルを吸い込む。また、カム３１
９の山に乗り上げる矢印３３７のピストン３０９はカム
３１９のスラスト力によって押し戻され、ここではワン
ウェイバルブ３２３，３２７が閉じてオイルを吐出す
る。

【００１３】このような各ピストン３０９の往復移動
（ポンプ仕事）によって閉回路をオイルが一方向に移動
し、下流（吐出側）の閉回路が高圧流路３３９になり、
上流(吸入側)の閉回路が低圧流路３４１になる。

【００１４】オリフィス３１１、メインバルブ３１３、
遠心バルブ３１５、トルク制限バルブ３１７はそれぞれ
この高圧流路３３９に並列して接続されている。

【００１５】オリフィス３１１は、その流路抵抗によっ
て高圧流路３３９に所定の圧力を発生させ、この圧力を
維持する。

【００１６】高圧流路３３９に発生したこの圧力によっ
て各ピストン３０９がカム３１９に押圧され、ハウジン
グ（カム部材３０３）とロータ３０３が連結され、接触
部のカム角に応じて発生する押圧力の回転方向成分が伝
達トルクになり、エンジン側（ハウジング：カム部材３
０３）から後輪（ロータ３０３）に駆動力が伝達され
る。

【００１７】高圧流路３３９に生じる圧力は前後輪間の
差動回転速度が上昇する程大きくなるから、この差動回
転速度が上昇する程後輪に伝達される駆動力が大きくな
る基本的なトルク特性が得られる。

【００１８】このトルク特性によって、悪路のような低
μ路を走行中に、あるいは、発進時や加速時に前輪が空
転すると、大きく空転する程大きな駆動力が後輪に送ら
れて、悪路の走破性、発進性、加速性などが向上する。

【００１９】メインバルブ３１３は、低圧流路３４１に
適量のオイルをバイパスさせることによって高圧流路３
３９の圧力を調整し、上記の基本的なトルク特性を車種
に応じた所定の特性に設定する。

【００２０】遠心バルブ３１５は、閉塞方向に働くスプ
リングと、遠心力を受けて開放方向に働くフライウェー
ト３４３から構成されており、互いに質量の異なったフ
ライウェートとばね常数の異なったスプリングを有する
２セットの遠心バルブ３１５が設けられている。

【００２１】車両の低速走行中は両方の遠心バルブ３１
５が閉じており、この状態では上記のトルク特性によっ
て差動回転数当たり最も大きな駆動力が後輪に伝達され
る。加速すると、その程度に応じて第１と第２の遠心バ
ルブ３１５が順次開放され、これに従って高圧流路３３
９の圧力が２段階で低下するトルク特性に調整され、後
輪に伝達される駆動力が基本的なトルク特性より順に小
さくなる。

【００２２】トルク制限バルブ３１７は、高圧流路３３
９の圧力が一定値を超えると開放されて低圧流路３４１
にオイルをバイパスさせ、そのリミッター機能により後
輪への伝達トルクが所定値を超えないように制御する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】カップリング３０１の
ように、複数個のピストンが行うポンプ仕事によってト
ルクを伝達するように構成された装置では、吐出圧の脈
動（伝達トルクの変動）を無くすために、ピストンの個数＝ｎ×行程数（ｎ：整数）・・・(１)式ピストンの個数／カムの個数＝行程数または、行程数／２・・・(２)式の両式を満足させる必要がある。

【００２４】上記のように、カップリング３０１は、９
個のピストン３０９が４個のカム３１９上で吸入と吐出
の２行程を行っており、これらの式を満たしていない。

【００２５】このような構成のカップリング３０１で
は、図６のように、ある瞬間には９個のピストン３０９
のうち５個が吐出行程にあって他の４個が吸入行程にあ
り、このときは吐出圧（伝達トルク）が大きい。また、
次の瞬間にはこれらの数が逆転して吐出行程のピストン
３０９が４個に減り、吐出圧（伝達トルク）が低下す
る。

【００２６】このように、カップリング３０１では吐出
圧が脈動して伝達トルクが変動する。伝達トルクが変動
すると、後輪の駆動力が変動するだけでなく、カップリ
ング３０１からエンジン側に伝わる抵抗も変動するか
ら、車体の挙動が不安定になり易い。

【００２７】また、ピストン３０９が軸方向に移動する
アキシャル型のポンプを用いたカップリング３０１で
は、上記のように、吐出と吸入に伴って５個のピストン
３０９と４個のピストン３０９が交互に軸方向移動する
ことにより、重心が軸方向に移動する。

【００２８】この重心移動によって、軸芯を転回させる
方向(ピッチング方向)にモーメントが生じ、カップリン
グ３０１に振動が発生して耐久性と静粛性が低下する。

【００２９】また、各ピストン３０９毎に２個のワンウ
ェイバルブ３２３，３２７が用いられており、各ワンウ
ェイバルブ３２３，３２７にはボール３２９，３３１が
必要であるから、部品点数と組み付け工数が多く、コス
ト高である。

【００３０】その上、各ポート３２１，３２５は精密加
工が必要であり、コストがさらに上昇する。

【００３１】また、ボール３２９，３３１は、ポート３
２１，３２５を塞ぐ位置（吐出行程）と開放する位置
（吸入行程）との間を移動するときにオイルの抵抗を受
けるから、吐出行程と吸入行程との切り換えレスポンス
が低下し、後輪に伝達される駆動力の立ち上がりが遅く
なる。

【００３２】また、カップリング３０１では、ピストン
３０９のポンプ仕事だけでトルク伝達を行っているか
ら、ポンプ容量に較べて伝達トルク容量が小さい。

【００３３】そこで、この発明は、複数組のポンプを用
いながら伝達トルクの変動が極めて小さく、また、ワン
ウェイバルブの構造が簡単で、低コストな回転差感応型
カップリングと、これを用いたデファレンシャル装置の
提供を目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】請求項１の回転差感応型
カップリングは、一方が入力側になり他方が出力側にな
る一対のトルク伝達部材と、一側のトルク伝達部材に形
成されたカムと、他側のトルク伝達部材に形成され、作
動流体の吸入口と吐出口とを有するシリンダと、このシ
リンダに移動自在に係合し、移動に伴ってこれらの吸入
口から作動流体を吸入し吐出口から吐出するピストン
と、ピストンをカムに押圧するスプリングとを備え、両
トルク伝達部材が差動回転すると、スプリングの付勢力
とカムのスラスト力とを受けたピストンが往復移動し、
生じたポンプ仕事により両トルク伝達部材の間でトルク
を伝達するポンプとを備え、吐出行程と吸入行程との間
に吸入待ちの行程を設けると共に、３の倍数個のピスト
ンを用い、吸入と吐出と吸入待ちの各行程で常時同数の
ピストンを作動させることを特徴とする。

【００３５】トルク伝達部材の間に差動回転が生じる
と、カムのスラスト力とスプリングの付勢力を受けてピ
ストンが往復移動しポンプが作動する。ポンプが作動す
ると、そのポンプ仕事により両トルク伝達部材の間でト
ルクが伝達される。

【００３６】また、差動回転数が上昇する程ポンプ仕事
が大きくなり、伝達トルクが大きくなる。

【００３７】また、本発明の回転差感応型カップリング
は、吐出行程と吸入行程との間に吸入待ちの行程を設け
て３行程にすると共に、ピストンの個数を３の倍数個に
し、これらの３行程で常に同数のピストンが作動するよ
うに構成されている。

【００３８】３行程で同数のピストンを作動させるこの
条件は、吐出圧の脈動を防止する上記の(１)，(２)式を
満足するものであり、従来例と異なり、常に同数のピス
トンが入れ替わり吐出行程に参加して作動流体を吐出す
るから、吐出圧の脈動が防止され、伝達トルクの変動を
防止する。

【００３９】このように、吐出圧と伝達トルクの変動は
理論上発生することがなくなり、実質的にもこれらの変
動は極めて小さく抑えられる。

【００４０】伝達トルクの変動が極めて小さいから、例
えば、この回転差感応型カップリングを４輪駆動車の前
輪側、あるいは、後輪側の動力伝達系に配置した場合、
カップリングを介して駆動される車輪の駆動力が安定
し、車両の走行性、旋回性、操縦性などが大きく向上す
る。

【００４１】また、カップリングからエンジン側に伝わ
る抵抗の変動も防止され、車体の安定性が向上する。

【００４２】また、吐出行程と吸入行程との間に吸入待
ち行程を設けたことによって吐出圧の立ち上がりが速く
なり、カップリングを連結するときのレスポンスが向上
する。

【００４３】さらに、シリンダに設けられた吸入口と吐
出口をピストンによって開閉するようにすれば、ピスト
ンと吸入口及びピストンと吐出口でそれぞれワンウェイ
バルブを構成することが可能である。

【００４４】この場合はピストンがバルブ本体になり専
用のバルブ本体が不要になるから、ピストン３０９毎に
２個のボール３２９，３３１が必要な従来例のワンウェ
イバルブ３２３，３２７と異なって、部品点数が大幅に
低減され、それだけ組み付け作業が容易になり、コスト
が低減される。

【００４５】また、ポート３２１，３２５に要求される
ような精密加工が不要であり、コストがさらに低減され
る。

【００４６】また、吐出行程と吸入行程との間でオイル
の抵抗を受けるボール３２９，３３１を用いない上に、
上記のように、連結する際のレスポンスが向上するか
ら、必要なタイミングで車輪に駆動力を送ることが可能
になり、車両の走行性、操縦性、発進性、加速性、悪路
走破性、スタック脱出性などを大きく向上させることが
できる。

【００４７】なお、本発明では、ピストンとプランジャ
とを同義に用いている。

【００４８】請求項２の発明は、請求項１に記載の回転
差感応型カップリングであって、ポンプが、ピストンを
径方向に移動させるラジアル型のポンプであり、ピスト
ンの径方向変位による慣性モーメント変化が、他のピス
トンの径方向変位による慣性モーメント変化によって常
時打ち消されることを特徴とし、請求項１の構成と同等
の作用・効果が得られる。

【００４９】ラジアル型のポンプでは、回転のアンバラ
ンスを小さくするために、ピストンの個数とカムの個数
が公約数を持つことが必要である。

【００５０】また、ピストンの径方向変位による慣性モ
ーメント変化を他のピストンの径方向変位による慣性モ
ーメント変化によって常時打ち消すこの構成は、例え
ば、径方向変位量の等しい複数個のピストンを周方向等
間隔に配置することであり、さらに、ピストンがこのよ
うに配置された場合は、カムも周方向等間隔に配置され
る。

【００５１】この条件ではピストンの個数とカムの個数
が公約数を持つことになり、回転のアンバランスが極め
て小さく抑えられる。

【００５２】また、ピストンが軸方向に移動するアキシ
ャル型のポンプを用いた従来例のカップリング３０１と
異なって、ピストンが径方向に移動するラジアル型のポ
ンプを用いたこの構成のカップリングは、重心の移動に
よる振動が発生しない。

【００５３】このように、回転方向と、軸芯の転回方向
の両方でポンプの振動が防止されるこのカップリング
は、振動と騒音から解放され、耐久性と静粛性が向上す
る。

【００５４】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２のいずれかに記載の回転差感応型カップリングであっ
て、両トルク伝達部材の間に配置され、ポンプの吐出圧
によって押圧され連結されるクラッチを設けたことを特
徴とし、請求項１または請求項２の構成と同等の作用・
効果が得られる。

【００５５】また、ポンプの吐出圧によって押圧され両
トルク伝達部材を連結するクラッチを設けたこの構成で
は、ポンプ仕事だけでトルク伝達を行う従来例と異なっ
て、トルク伝達容量が大幅に強化されるから、車両の動
力伝達系に用いた場合、軽量、コンパクトでありなが
ら、大きな駆動力を車輪に送ることが可能になり、車両
の走行性、操縦性、発進性、加速性、悪路走破性、スタ
ック脱出性などを充分に向上させることができる。

【００５６】請求項４の発明は、請求項３に記載の回転
差感応型カップリングであって、クラッチが、多板クラ
ッチであることを特徴とし、請求項３の構成と同等の作
用・効果が得られる。

【００５７】また、この構成は、クラッチ板の枚数を変
えることによってトルク容量を容易に変えることができ
るから、トルク伝達特性を適用車種に合わせて調整する
ことが可能であり、異なった車種に広く適用できる。

【００５８】また、多板クラッチは摩擦面面積が広く大
きなトルク容量が得られるから、軽量、コンパクトに構
成することが可能であり、特に、クラッチ板の枚数を増
やすことによってトルク容量を増やしながら大径化が回
避され、周辺部材との干渉が防止され、車載性が向上す
る。

【００５９】請求項５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入力側トルク伝達部材
と、その回転を一対の出力側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、差動機構の差動を制限する請求項１〜４のいずれ
かに記載の回転差感応型カップリングとを備えたことを
特徴とする。

【００６０】差動機構に差動回転が生じると、トルク伝
達部材間の差動トルクによってポンプが作動し、請求項
１，２の構成では、ポンプ仕事によって差動機構の差動
が制限され、請求項３，４の構成では、さらにクラッチ
の摩擦抵抗によって差動制限力が強化される。

【００６１】また、請求項１〜４の回転差感応型カップ
リングの上記のようなトルク変動防止機能によって差動
制限力が安定し、車両の旋回性、走行性、操縦性などが
大きく向上する。

【００６２】また、良路を定速走行するときのように差
動回転が生じない状態では、デファレンシャル装置によ
る車輪間の回転拘束力が消失し、Ａ．Ｂ．Ｓ（アンチロ
ック・ブレーキ・システム）との干渉が防止されると共
に、エンジンの燃費が向上する。

【００６３】

【発明の実施の形態】図１〜図４によって回転差感応型
カップリング１（一実施形態）の説明をする。

【００６４】このカップリング１は請求項１，２，３，
４の特徴を備えている。図１はカップリング１を示して
おり、図４はカップリング１を用いた４輪駆動車の動力
系を示している。左右の方向はこの車両の左右の方向で
あり、図１の左方はこの車両の前方に相当する。また、
符号のない部材等は図示されていない。

【００６５】図４のように、この動力系は、横置きのエ
ンジン２０１とトランスミッション２０３、トランスフ
ァ２０５、フロントデフ２０７（エンジン２０１の駆動
力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前
車軸２０９，２１１、左右の前輪２１３，２１５、後輪
側のプロペラシャフト２１７、カップリング１、リヤデ
フ２１９、後車軸２２１，２２３、左右の後輪２２５，
２２７などから構成されている。

【００６６】カップリング１は後輪側の動力伝達系に配
置されており、下記のように、後輪２２５，２２７に伝
達する駆動力の制御を行う。

【００６７】エンジン２０１の駆動力は、トランスミッ
ション２０３の出力ギヤ２２９からリングギヤ２３１を
介してフロントデフ２０７のデフケース２３３に伝達さ
れ、フロントデフ２０７から前車軸２０９，２１１を介
して左右の前輪２１３，２１５に配分され、さらに、デ
フケース２３３とトランスファ２０５とプロペラシャフ
ト２１７とを介してカップリング１に伝達される。

【００６８】カップリング１が連結状態になると、エン
ジン２０１の駆動力はリヤデフ２１９から後車軸２２
１，２２３を介して左右の後輪２２５，２２７に配分さ
れ、車両は４輪駆動状態になる。

【００６９】また、カップリング１の連結が解除された
状態になると、リヤデフ２１９以下の後輪側が切り離さ
れて車両は前輪駆動状態になる。

【００７０】図４のように、リヤデフ２１９はデフキャ
リヤ２３５に収容されており、このデフキャリヤ２３５
はケーシング本体２３７とフロントケーシング２３９と
をボルト２４１で連結して構成されている。

【００７１】図１のように、カップリング１は、回転ケ
ース３（入力側のトルク伝達部材）、中空のインナーシ
ャフト５（出力側のトルク伝達部材）、多板クラッチ７
（クラッチ）、ラジアル型のプランジャポンプ９（ポン
プ）、油圧アクチュエータ１１、ワンウェイバルブ１
３、オリフィス１５、アキュムレータ１７、トルク制限
バルブ１９などから構成されている。

【００７２】回転ケース３は、ケーシング本体２０とフ
ランジ２１から構成されており、フランジ２１はケーシ
ング本体２０の前部にボルト２２で固定されている。

【００７３】インナーシャフト５は後方から回転ケース
３に貫入しており、その前部をボールベアリング２３に
よってフランジ２１に支承され、後部をボールベアリン
グ２５によってケーシング本体２０の後部壁２７に支承
されている。

【００７４】ケーシング本体２０とフランジ２１との間
にはＯリング２９が配置されており、インナーシャフト
５と後部壁２７との間には断面がＸ字状のシールである
Ｘリング３１が配置され、回転ケース３とインナーシャ
フト５との間に密封された空間３３を形成している。下
記のように、この空間３３はアキュムレータ１７に連通
し、アキュムレータ１７を介して密封されている。

【００７５】空間３３とアキュムレータ１７には、フラ
ンジ２１に設けられたオイル注入孔３５から所定量のオ
イルが充填されており、空間３３とアキュムレータ１７
は充填されたオイルと空気とで満たされている。オイル
を注入した後この注入孔３５はオイルプラグ３７によっ
て密封される。

【００７６】図４のように、継ぎ手２４３側の連結軸２
４５はフロントカバー２３９からデフキャリヤ２３５に
貫入しており、この連結軸２４５のフランジ部２４７
は、スタッドボルト３９（図１）によって回転ケース３
のフランジ２１に連結されている。

【００７７】図１のように、インナーシャフト５にはフ
ランジ部４１が形成されており、このフランジ部４１に
はドライブピニオンシャフト２４９の前側に設けられた
フランジ部２５１が連結されている。ドライブピニオン
シャフト２４９の後側にはドライブピニオンギヤ２５３
が形成されており、ドライブピニオンギヤ２５３はリヤ
デフ２１９側のリングギヤ２５５と噛み合ってリヤデフ
２１９に駆動力を伝達する。

【００７８】なお、デフキャリヤ２３５にはリヤデフ２
１９の潤滑用オイルが封入されており、ドライブピニオ
ンギヤ２５３とリングギヤ２５５との噛み合い部と、こ
れらの支持ベアリングや各部材の摺動部などを潤滑して
いる。

【００７９】多板クラッチ７は、軸方向に交互配置され
た複数枚のアウタープレート４３とインナープレート４
５とからなり、各アウタープレート４３はケーシング本
体２０（回転ケース３）の内周に設けられた噛み合い歯
４７に移動自在に連結され、各インナープレート４５は
インナーシャフト５の外周に設けられた噛み合い歯４９
に移動自在に連結されている。

【００８０】多板クラッチ７とフランジ２１との間には
プレート５１が配置されており、その厚さを変えること
によってインナープレート４５とアウタープレート４３
の隙間が最適値に調整されている。

【００８１】プランジャポンプ９は、ポンプケーシング
５３、シリンダ５５、吸入口５７及び吐出口５９、シリ
ンダ５５と同数のプランジャ６１（ピストン）、カム６
３、コイルスプリング６５（スプリング）などから構成
されている。

【００８２】ポンプケーシング５３はケーシング本体２
０の噛み合い歯４７と噛み合って、回転ケース３と一体
に回転する。

【００８３】図２のように、シリンダ５５はポンプケー
シング５３に６個設けられている。各シリンダ５５は径
方向に形成されており、周方向等間隔に配置されてい
る。また、ポンプケーシング５３にはリング部材６７が
溶接されており、リング部材６７は各シリンダ５５の底
部を塞いでいる。

【００８４】吸入口５７と吐出口５９はポンプケーシン
グ５３（各シリンダ５５）に形成されており、吸入口５
７は径方向内側に配置され、吐出口５９はそれより径方
向外側に配置されている。

【００８５】プランジャ６１はシリンダ５５と液密に係
合しており、径方向の移動に伴って吸入口５７を開閉す
る。

【００８６】カム６３はインナーシャフト５の外周にプ
ランジャ６１と対向して４個設けられており、各カム６
３は周方向等間隔に配置されている。

【００８７】コイルスプリング６５は各シリンダ５５の
内部に配置され、プランジャ６１をカム６３に押圧して
いる。

【００８８】油圧アクチュエータ１１は、ポンプケーシ
ング５３に形成された軸方向のシリンダ６９と、ピスト
ン７１とで構成されている。ピストン７１はシール７
３，７５を介してシリンダ６９と液密に係合している。

【００８９】ピストン７１は多板クラッチ７と対向して
おり、リターンスプリング７７によって多板クラッチ７
の連結解除方向に付勢されている。このリターンスプリ
ング７７はシリンダ６９に取り付けられたスナップリン
グ７９に位置決めされたワッシャ８１とピストン７１と
の間に配置されている。

【００９０】また、プランジャポンプ９の各吐出口５９
はワンウェイバルブ１３を介してシリンダ６９に連通し
ており、各吸入口５７は上記の密閉空間３３に開口して
いる。

【００９１】ワンウェイバルブ１３は、リング状のダイ
ヤフラム８３をビス８５によってシリンダ６９の内部に
固定して構成されている。

【００９２】ダイヤフラム８３には６個のリード部８７
が設けられており、各リード部８７は吐出口５９上に重
ねて配置されている。

【００９３】オリフィス１５はピストン７１に複数個形
成されており、それぞれは周方向等間隔に配置されてい
る。

【００９４】シリンダ５５（プランジャポンプ９）の油
圧がシリンダ６９（油圧アクチュエータ１１）の油圧よ
り高くなると、ダイヤフラム８３のリード部８７が撓ん
で吐出口５９が開放され、プランジャポンプ９から油圧
アクチュエータ１１にオイルが供給される。また、シリ
ンダ５５の油圧がシリンダ６９の油圧より低くなると、
リード部８７が吐出口５９を塞ぎ、吐出口５９からプラ
ンジャポンプ９側にオイルが逆流することを防止する。

【００９５】アキュムレータ１７は中空のインナーシャ
フト５の内側に配置されており、カバー８９，９１、移
動部材９３、コイルスプリング９５、オイル流路９７，
９９、フィルタ１０１などから構成されている。

【００９６】カバー８９，９１はそれぞれスナップリン
グ１０３，１０５によってインナーシャフト５の両端部
に固定されている。移動部材９３はシール１０７を介し
てインナーシャフト５に係合しており、カバー８９との
間でオイル室１０９を形成している。

【００９７】コイルスプリング９５はカバー９１と移動
部材９３との間に配置され、移動部材９３を介してオイ
ル室１０９に一定の圧力を加えている。

【００９８】オイル流路９７，９９はインナーシャフト
５の４箇所に形成されており、オイル室１０９と空間３
３とを連通している。図２のように、各オイル流路９
７，９９はカム６３の谷部分に（周方向等間隔に）放射
状に形成されている。

【００９９】空間３３側の油圧がオイル室１０９の油圧
より高くなると、オイル流路９７，９９を通って空間３
３からオイル室１０９にオイルが流入し、コイルスプリ
ング９５が撓んで移動部材９３が後方に移動する。ま
た、空間３３側の油圧がオイル室１０９より低くなる
と、オイル室１０９からオイル流路９７，９９を通って
空間３３にオイルが戻り、コイルスプリング９５が伸び
て移動部材９３が前方に戻る。

【０１００】こうして、アキュムレータ１７は空間３３
に発生する油圧変動を吸収し、空間３３の油圧を一定に
保つ。

【０１０１】また、フィルタ１０１はオイル流路９７，
９９のオイル室１０９側開口部に配置されており、オイ
ル中の金属粉などを漉し取って、オリフィス１５の目詰
まり、プランジャ６１とカム６３及び多板クラッチ７の
磨耗などを防止する。

【０１０２】トルク制限バルブ１９は、中空孔１１１が
形成されたオイルプラグ１１３、ポート１１５、コイル
スプリング１１７、ボール１１９などから構成されてい
る。

【０１０３】オイルプラグ１１３はポンプケーシング５
３に設けられたオイル流路１２１の内周に螺着されてお
り、ポート１１５は油圧アクチュエータ１１のシリンダ
６９とこのオイル流路１２１とを連通している。

【０１０４】コイルスプリング１１７はオイルプラグ１
１３に支持され、ボール１１９を所定の押圧力でポート
１１５に押圧する。

【０１０５】シリンダ６９の油圧が所定値を超えるとコ
イルスプリング１１７が撓み、ボール１１９が後退して
ポート１１５が開放され、オイル流路１２１と中空孔１
１１を通ってシリンダ６９からオイルが排出され、油圧
アクチュエータ１１の押圧力が所定値以下に保つリミッ
タ機能が作動する。

【０１０６】また、シリンダ６９の油圧が所定値を超え
ない範囲では、ボール１１９がポート１１５を閉塞して
オイルのバイパスが防止され、リミッタ機能が停止して
いる。

【０１０７】［カップリング１の動作］例えば、悪路走
行中、発進時、加速時に前輪２１３，２１５が空転し前
後輪間に差動回転が発生すると、エンジン２０１側の回
転ケース３と後輪２２５，２２７側のインナーシャフト
５が相対回転し、カム６３のカムスラスト力とコイルス
プリング６５の付勢力によって各プランジャ６１が、４
個のカム６３上をその山と谷との間で径方向に往復移動
する。

【０１０８】各プランジャ６１は、カム６３の山に乗る
と、図１，２のように、シリンダ５５の吸入口５７を塞
いで吐出口５９を開放し、カム６３の谷に下りると吸入
口５７を開放する。

【０１０９】各プランジャ６１がカム６３の谷から山側
に移動する過程で吸入口５７が塞がれると、オイルの吐
出行程が始まってシリンダ５５の油圧が上昇し、この油
圧により、上記のように、ワンウェイバルブ１３のリー
ド部８７が撓んで吐出口５９が開放され、油圧アクチュ
エータ１１にオイルが供給される。

【０１１０】また、各プランジャ６１がカム６３の山か
ら谷側に移動する過程では、吸入口５７が塞がれている
ことによってシリンダ５５に負圧が生じ、この負圧によ
ってワンウェイバルブ１３のリード部８７が吐出口５９
を閉塞する。

【０１１１】プランジャ６１の径方向外側端部と吸入口
５７との間には距離１２３が設定されており、プランジ
ャ６１がこの距離１２３を移動する間は吸入待ちの行程
になり、吸入口５７が開放されると吸入行程に移行す
る。

【０１１２】プランジャポンプ９ではこのように吐出行
程と吸入行程との間に吸入待ち行程が設けられている。

【０１１３】回転ケース３とインナーシャフト５が相対
回転すると、上記のようにしてプランジャポンプ９が作
動し、プランジャポンプ９が作動すると、プランジャ６
１が吸入行程にあるシリンダ５５では吸入口５７から空
間３３のオイルが吸入され、プランジャ６１が吐出行程
にあるシリンダ５５では吐出口５９からワンウェイクラ
ッチ１３を介してオイルが油圧アクチュエータ１１のシ
リンダ６９に送られる。

【０１１４】また、シリンダ６９にはオリフィス１５に
よって差動回転速度（プランジャポンプ９の回転速度）
の２乗に比例する圧力が発生し、この圧力によって油圧
アクチュエータ１１が作動する。

【０１１５】油圧アクチュエータ１１が作動するとピス
トン７１が多板クラッチ７を押圧し連結させる。

【０１１６】このように、プランジャポンプ９が作動す
るとポンプ仕事が発生し、さらに、多板クラッチ７が連
結され、これらのポンプ仕事と多板クラッチ７の摩擦力
とによってカップリング１が連結される。

【０１１７】カップリング１が連結されると、車両は四
輪駆動状態になり、後輪２２５，２２７にエンジン２０
１の駆動力が送られて、発進性、加速性、悪路走破性な
どが向上し、スタックから脱出することができる。

【０１１８】また、ポンプ仕事と多板クラッチ７の摩擦
力はプランジャポンプ９の回転速度が上昇する程大きく
なるから、前輪２１３，２１５の空転が大きくなる程、
カップリング１を介して後輪２２５，２２７に送られる
駆動力が大きくなり、発進性、加速性、悪路走破性、ス
タック脱出性などの向上効果が大きくなる。

【０１１９】また、差動回転速度が過度に上昇してシリ
ンダ６９の油圧が所定値を超えると、上記のように、コ
イルスプリング１１７が撓んでボール１１９が後退し、
シリンダ６９からオイルが排出されてトルク制限バルブ
１９のトルクリミッタ機能が作動し、油圧アクチュエー
タ１１の押圧力（カップリング１の連結力）が所定値を
超えないように調整され、あるいは、カップリング１が
ロックしないように調整される。

【０１２０】また、アキュムレータ１７は、プランジャ
ポンプ９の吐出圧変動（回転速度変化：前輪２１３，２
１５の空転速度変化）に伴う空間３３の圧力変化に応じ
て、上記のように、空間３３との間でオイルをやり取り
して空間３３の圧力を一定に保ち、カップリング１の動
作と車両の性能とを安定させる。

【０１２１】このとき、フィルタ１０１はアキュムレー
タ１７と空間３３との間でオイルの金属粉などを漉し取
り、特に、オリフィス１５の目詰まりを防止してカップ
リング１のロックを防止する。

【０１２２】上記のように、プランジャポンプ９は、吐
出行程と吸入行程との間に吸入待ち行程を設けて３行程
にすると共に、プランジャ６１を３の倍数個である６個
用い、さらに４個のカム６３を用いて構成されている。

【０１２３】また、プランジャポンプ９のようなラジア
ル型のポンプでは、回転時のアンバランスと振動を防止
するために、プランジャの個数とカムの個数とが公約数
を持つことが必要である。

【０１２４】また、複数個のプランジャが行うポンプ仕
事によってトルクを伝達するカップリング１のような装
置では、プランジャポンプ９の吐出圧の脈動（カップリ
ング１の伝達トルクの変動）をなくすためには、上記の
(１)，(２)式でピストンをプランジャと読み替えた、プランジャの個数＝ｎ×行程数（ｎ：整数） (１)式プランジャの個数／カムの個数＝行程数または、行程数／２ (２)式を満足させる必要がある。

【０１２５】この両式で、行程数を本発明のように３に
すると、整数ｎ毎のプランジャの個数(Ｐ)、カムの個数
(Ｃ)、ＰとＣの公約数は、図５に示す表のようになる。

【０１２６】プランジャポンプ９のプランジャ個数(６)
とカム個数(４)はこの表中に括弧を付けて表示されてお
り、３行程にしたことによって、プランジャポンプ９は
(１)，(２)式を満足し、吐出圧の脈動（カップリング１
の伝達トルク変動）を防止する条件を満たしている。

【０１２７】さらに、これらは公約数（２）を持ってい
る。

【０１２８】一方、吐出圧を一定に保つ（脈動を防止す
る）には吐出行程にあるプランジャが常に同数であれば
よい。

【０１２９】図３はプランジャポンプ９の回転角に対す
る各プランジャ６１の変位と行程の変化とを示してい
る。

【０１３０】図２のように、６個のプランジャ６１と４
個のカム６３はそれぞれ周方向等間隔に配置されてい
る。矢印１２５を回転ケース３の回転方向とすると、図
２の状態は、カム６３の頂点上にある１番と４番のプラ
ンジャ６１は吐出行程を終了して吸入待ち行程に入り、
２番と５番のプランジャ６１はカム６３を上りながら吸
入行程を終了して吐出行程に入り、３番と６番のプラン
ジャ６１はカム６３を下りながら吸入待ち行程を終了し
て吸入行程に入る。

【０１３１】また、図３の横軸上に示したように、図２
の状態は回転角１０°、１００°、１９０°、２８０°
に相当し、図３の行程の変化が示すように、これらの回
転角の間では１番と４番、２番と５番、３番と６番の各
プランジャ６１の組が吐出行程、吸入待ち行程、吸入行
程をこの順で繰り返す。

【０１３２】このようなことは、上記のようにプランジ
ャ６１とカム６３の個数が(１)，(２)式を満足すること
によって可能であり、このように吐出行程、吸入待ち行
程、吸入行程のそれぞれで常時２個のプランジャ６１が
入れ替わって作動し、吐出行程では常に２個のプランジ
ャ６１がオイルを吐出するから、吐出圧の脈動が極めて
小さく抑えられる。

【０１３３】プランジャポンプ９の脈動が小さく抑えら
れると、そのポンプ仕事と多板クラッチ７の摩擦力の変
動が小さくなってカップリング１の連結力が安定し、後
輪２２５，２２７に送られる駆動力の変動が防止され
る。

【０１３４】また、図２のように周方向等間隔に配置さ
れた６個のプランジャ６１のうち、１番と４番のプラン
ジャ６１、２番と５番のプランジャ６１、３番と６番の
プランジャ６１は互いに１８０°対称の位置にあり、図
３のように、対称位置にあるこれらのプランジャ６１は
径方向変位が常に等しい。

【０１３５】このことは、上記のように、プランジャ６
１の個数(６)とカム６３の個数(４)が公約数(２)を持つ
ことによって可能であり、１８０°対称の位置にあるプ
ランジャ６１は径方向変位が常に等しいことによって互
いの慣性モーメントを相殺すると共に、４個のカム６３
も周方向等間隔に配置されたことによって回転方向のア
ンバランスが防止されるから、プランジャポンプ９は振
動が極めて小さい。

【０１３６】［カップリング１の効果］カップリング１
は、上記のように、伝達トルク（連結力）の変動が極め
て小さく抑えられるから、後輪２２５，２２７の駆動力
変動が小さくなり、カップリング１を介して駆動される
後輪２２５，２２７の駆動力が安定し、車両の走行性、
旋回性、操縦性などが大きく向上する。

【０１３７】また、カップリング１からエンジン２０１
側に伝わる抵抗も一定になり、車体の安定性が大きく向
上する。

【０１３８】また、吐出行程と吸入行程との間に吸入待
ち行程を設けたことによって吐出圧の立ち上がりが速く
なり、カップリング１を連結する際のレスポンスがそれ
だけ向上する。

【０１３９】また、プランジャポンプ９は回転のアンバ
ランスが極めて小さい上に、ラジアル型のプランジャポ
ンプ９は、アキシャル型のポンプと異なって重心の移動
による振動が発生しないから、回転方向(ロール方向)と
軸芯の転回方向(ピッチング方向)の両方で振動が防止さ
れる。

【０１４０】こうして、カップリング１は振動と騒音か
ら解放され、耐久性と静粛性が向上する。

【０１４１】また、シリンダ５５（プランジャポンプ
９）の吸入口５７はプランジャ６１によって開閉され、
吐出口５９はダイヤフラム８３を用いたワンウェイバル
ブ１３によって開閉される。

【０１４２】このように、吸入口５７ではプランジャ６
１がバルブ本体になり、吐出口５９のワンウェイバルブ
１３は、従来例に用いられたワンウェイバルブ３２３，
３２７と異なって、部品点数が少ない上に、ポート３２
１，３２５に要求されるような精密加工が不要であるか
ら、それだけ組み付け作業と加工が容易であり、低コス
トである。

【０１４３】また、吐出行程と吸入行程との間でオイル
の抵抗を受けながら移動するボール３２９，３３１を用
いない上に、上記のように、連結する際のレスポンスが
向上するから、カップリング１は必要なタイミングで後
輪２２５，２２７に駆動力を送ることが可能になり、車
両の走行性、操縦性、発進性、加速性、悪路走破性、ス
タック脱出性などが大きく向上する。

【０１４４】また、プランジャポンプ９の吐出圧によっ
て連結される多板クラッチ７を設けたことにより、ポン
プ仕事だけでトルク伝達を行う従来例と異なって、プラ
ンジャポンプ９と多板クラッチ７の両方でトルク伝達が
行われるから、トルク伝達容量が大幅に強化され、軽
量、コンパクトでありながら、大きな駆動力を後輪２２
５，２２７に送ることが可能であり、車両の発進性、加
速性、悪路走破性、スタック脱出性などを充分に向上さ
せることができる。

【０１４５】また、多板クラッチ７はクラッチ板の枚数
を変えることによってトルク容量を任意に調整できるか
ら、カップリング１は、適用車種毎に必要なトルク伝達
特性が得られ、異なった車種に広く適用できる。

【０１４６】また、多板クラッチ７は摩擦面面積が広く
大きなトルク容量が得られるから、カップリング１はさ
らに軽量でコンパクトに構成することが可能であり、特
に、クラッチ板の枚数を増やせば大径化が回避され、周
辺部材との干渉が防止され、車載性が向上する。

【０１４７】なお、カップリング１は、図４の矢印２７
１が示すように、トランスファ２０５とプロペラシャフ
ト２１７との間に配置してもよい。

【０１４８】この場合、カップリング１は、プロペラシ
ャフト２１７とリヤデフ２１９との間に配置された上記
実施形態の場合と同様に、駆動力を後輪２２５，２２７
に伝達し、また、伝達する駆動力を制御する。

【０１４９】また、カップリング１は、矢印２７３，２
７５が示すように、フロントデフ２０７と左右いずれか
の前輪２１３，２１５との間に配置してもよく、矢印２
７７，２７９が示すように、リヤデフ２１９と左右いず
れかの後輪２２５，２２７との間に配置してもよい。

【０１５０】矢印２７３，２７５の箇所に配置した場合
は、後輪２２５，２２７が空転するとカップリング１が
連結され、前輪２１３，２１５に駆動力が伝達されて車
両が４輪駆動状態になると共に、空転速度に応じて伝達
される駆動力が制御され、空転が停止すると前輪２１
３，２１５への駆動力伝達が停止され、車両は実質的に
２輪駆動状態になる。

【０１５１】また、矢印２７７，２７９の箇所に配置し
た場合は、前輪２１３，２１５が空転するとカップリン
グ１が連結され、後輪２２５，２２７に駆動力が伝達さ
れて車両が４輪駆動状態になると共に、空転速度に応じ
て伝達される駆動力が制御され、空転が停止すると後輪
２２５，２２７への駆動力伝達が停止され、車両は実質
的に２輪駆動状態になる。

【０１５２】さらに、カップリング１は、矢印２８１が
示すように、トランスファ２０５のギヤ機構と組み合わ
せて配置してもよく、この場合は、プロペラシャフト２
１７とリヤデフ２１９との間に配置された上記実施形態
と同等の機能が得られる。

【０１５３】なお、請求項５に記載されたデファレンシ
ャル装置は、請求項１〜４の回転差感応型カップリング
を差動制限機構に用いたものであり、このカップリング
によって安定した（変動しない）差動制限力が得られ
る。

【０１５４】また、本発明において、クラッチは多板ク
ラッチに限らず、単板クラッチ、コーンクラッチのよう
な他の形式の摩擦クラッチでもよい。

【０１５５】また、これらは湿式と乾式のいずれでもよ
い。

【０１５６】

【発明の効果】請求項１の回転差感応型カップリング
は、ポンプを吐出と吸入と吸入待ちの３行程にすると共
に、ピストンを３の倍数個にし、３行程のいずれでも常
に同数のピストンが作動するように構成したことによ
り、吐出圧の脈動が防止され、伝達トルクの変動が防止
される。

【０１５７】従って、カップリングを介して駆動される
車輪の駆動力が安定し、車両の走行性、旋回性、操縦性
などが大きく向上する。

【０１５８】また、カップリングからエンジン側に伝わ
る抵抗の変動も防止され、車体の安定性が向上する。

【０１５９】また、吸入待ち行程を設けたことによって
吐出圧の立ち上がりが速くなり、カップリングを連結す
る際のレスポンスが向上する。

【０１６０】また、従来例と異なって、ワンウェイバル
ブを構成する部品点数が大幅に低減され、組み付け作業
が容易になり、精密加工が不要になって、コストが低減
される。

【０１６１】また、オイルの抵抗を受けるボール３２
９，３３１を用いないことと、上記のように吐出圧の立
ち上がりが速いから、必要なタイミングで車輪に駆動力
を送ることが可能であり、車両の走行性、操縦性、発進
性、加速性、悪路走破性、スタック脱出性などが大きく
向上する。

【０１６２】請求項２の回転差感応型カップリングは、
請求項１の構成と同等の効果が得られる。

【０１６３】また、ピストンの径方向変位による慣性モ
ーメント変化を他のピストンで打ち消すこの構成は、回
転のアンバランスが極めて小さい上に、ラジアル型のポ
ンプを用いたこの構成は、アキシャル型のポンプを用い
た従来例と異なって、重心の移動による振動が発生しな
い。

【０１６４】このように回転方向と軸芯の転回方向の両
方でポンプの振動が防止されることにより、振動と騒音
から解放され、耐久性と静粛性が向上する。

【０１６５】請求項３の回転差感応型カップリングは、
請求項１または請求項２の構成と同等の効果が得られ
る。

【０１６６】また、トルク伝達がポンプ仕事とクラッチ
の両方で行われるから、トルク伝達容量が大幅に強化さ
れ、軽量、コンパクトでありながら、大きな駆動力を車
輪に送ることが可能であり、車両の走行性、操縦性、発
進性、加速性、悪路走破性、スタック脱出性性などを充
分に向上させることができる。

【０１６７】請求項４の回転差感応型カップリングは、
請求項３の構成と同等の効果が得られる。

【０１６８】また、クラッチ板の枚数を変えることによ
って、トルク伝達特性を適用車種に合わせて調整するこ
とが可能であり、異なった車種に広く適用できる。

【０１６９】また、多板クラッチによって大きなトルク
容量が得られ、軽量でコンパクトに構成可能であり、特
に、大径化を回避し車載性を向上させながらトルク容量
の増加が可能である。

【０１７０】請求項５のデファレンシャル装置は、請求
項１〜４の回転差感応型カップリングによる安定した差
動制限力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のカップリングを示す断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】プランジャポンプ９の回転角に対する各プラン
ジャ６１の変位及び行程の変化を示すグラフである。

【図４】実施形態のカップリングが用いられた４輪駆動
車の動力系を示すスケルトン機構図である。

【図５】行程数３の場合の、整数ｎ毎のプランジャの個
数(Ｐ)、カムの個数(Ｃ)、ＰとＣの公約数を示す表であ
る。

【図６】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１回転差感応型カップリング３回転ケース（トルク伝達部材）５インナーシャフト（トルク伝達部材）７多板クラッチ（クラッチ）９ラジアル型のプランジャポンプ（ポンプ）５５シリンダ５７吸入口５９吐出口６１プランジャ（ピストン）６３カム６５コイルスプリング（スプリング）

フロントページの続きＦターム(参考） 3D036 GA16 GA23 GA41 GA45 GB05 GC07 GD03 GD04 GF09 GG40 GH01 GH05 GH06 GH13 GH17 GH18 GH19 GH20 GH22 GH23 GH24 GJ17 3D042 AA01 AA06 AA07 AA08 AB17 CA01 CA09 CA12 CA18 CB04 3D043 AA01 AA06 AA07 AA08 AB17 EA03 EA18 EA38 EA42 EB02 EB06 EB12 EB13 EC01 EE07 EF06 EF12 EF19 EF24 3J057 AA04 BB04 GA01 GA12 GA26 HH02 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方が入力側になり他方が出力側になる
一対のトルク伝達部材と、一側のトルク伝達部材に形成
されたカムと、他側のトルク伝達部材に形成され、作動
流体の吸入口と吐出口とを有するシリンダと、このシリ
ンダに移動自在に係合し、移動に伴ってこれらの吸入口
から作動流体を吸入し吐出口から吐出するピストンと、
ピストンをカムに押圧するスプリングとを備え、両トル
ク伝達部材が差動回転すると、スプリングの付勢力とカ
ムのスラスト力とを受けたピストンが往復移動し、生じ
たポンプ仕事により両トルク伝達部材の間でトルクを伝
達するポンプとを備え、吐出行程と吸入行程との間に吸
入待ちの行程を設けると共に、３の倍数個のピストンを
用い、吸入と吐出と吸入待ちの各行程で常時同数のピス
トンを作動させることを特徴とする回転差感応型カップ
リング。
【請求項２】請求項１に記載の発明であって、ポンプ
が、ピストンを径方向に移動させるラジアル型のポンプ
であり、ピストンの径方向変位による慣性モーメント変
化が、他のピストンの径方向変位による慣性モーメント
変化によって常時打ち消されることを特徴とする回転差
感応型カップリング。
【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記
載の発明であって、両トルク伝達部材の間に配置され、
ポンプの吐出圧によって押圧され連結されるクラッチを
設けたことを特徴とする回転差感応型カップリング。
【請求項４】請求項３に記載の発明であって、クラッ
チが、多板クラッチであることを特徴とする回転差感応
型カップリング。
【請求項５】エンジンの駆動力によって回転する入力
側トルク伝達部材と、その回転を一対の出力側トルク伝
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、差動機構の差動を制限する請求
項１〜４のいずれかに記載の回転差感応型カップリング
とを備えたことを特徴とするデファレンシャル装置。