JP2004190857A - 同軸の２本の軸部材間でトルクを伝達する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止状態からでもロック・アップ状態にできるように装置を改善する。
【解決手段】２本の回転自在の同軸の軸部材（１、２）間でトルクを伝達する装置は、電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）により制御される油圧ピストン（１８）の手段により、前記２本の軸部材間の回転速度差を打ち消すように係合するように、前記軸部材の間に設けられるクラッチ（３５）と、油圧を前記油圧ピストン（１８）に供給するために前記軸部材の一方または双方により駆動されるクラッチポンプ（３６）とを含む。前記油圧ピストン（１８）と前記弁（２６）と前記クラッチポンプ（３６）は油圧システムに接続され、前記油圧システムは所定の基本圧力を前記油圧システムで維持するためのフィーダーポンプ（３１）を含む。前記油圧システムは、前記フィーダーポンプ（３１）から前記弁（２６）を通過して前記油圧ピストン（１８）に流れる油圧流れを、前記クラッチポンプ（３６）からの油圧流れとは無関係に、所定条件下で許容する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、同軸の２本の軸部材間でトルクを伝達するための装置に係り、この装置は、２本の軸部材の間に設けられるクラッチが、２本の軸部材間の回転速度差を打ち消すように係合するように、電気的に制御されるスロットルまたは圧力バルブで制御される油圧ピストンの手段と、
油圧を上記の油圧ピストンに供給するためのクラッチポンプであって、このクラッチポンプは上記の一方または双方の軸部材により駆動され、
上記の油圧ピストンと圧力バルブおよびクラッチポンプは、油圧システムに接続され、この油圧システムは所定の基本圧力をシステムに維持するためのフィーダーポンプを含んでいる。

本発明は、特にクラッチポンプが２本の軸部材間の回転速度差により駆動されるような装置に関連している。このような差動ポンプについてこれ以降述べる。

この種類の装置の実用機としては、４輪駆動車における所謂「リミッティド・スリップ・カップリング装置」として用いられており、車両の前輪駆動の車軸から後輪駆動の車軸に駆動力を伝達する。この場合、カップリング装置は前輪車軸と後輪車軸の間の縦駆動軸に配置される。

このカップリング装置は、２本の軸部材間において回転速度差があるときに、差動ポンプが油圧流動を引き起こし、この油圧流動が電気的に制御バルブによって加減され、回転速度差動装置を打ち消すようにクラッチが作動する回転速度差動装置の原理に基づいている。

このようなリミッティド・スリップ・カップリング装置の典型的な例は、ＷＯ９７／０４２４５号公報に開示されており、ここに詳細のために参照として記載する。

上述したものとこの公報に示されているリミッティド・スリップ・カップリング装置における欠点として、車両または自動車が、所謂「静止状態からロック・アップ状態」になるときに所定のモーメントである回転偶力を伝達することが望ましい場合があるが、これができない点が挙げられる。上記の設計では、伝達機能のために所定の回転速度差に依存しているので、静止状態からロック・アップ状態になるときに所定のモーメントを伝達できない問題があった。

本発明は、「静止状態からロック・アップ状態」にできるように装置またはカップリング装置を改善することを主な目的としている。

上記の目的は本発明である差動ポンプからの油圧流動に無関係に油圧ピストンに対してフィードポンプからの油圧流動を所定条件下で油圧システムに供給する手段により得ることができる。

因みに、この発明ではフィーダポンプからの油圧流を使用するものであるが、このことは装置の通常の機能に必要となる特定の基本油圧を油圧システムに維持できることにもなる。

実際使用上では、上記のＷＯ９７／０４２４５号公報に開示される油圧システムにおいて、クローズドされた部分は、差動ポンプからの配管と、クラッチに接続され電気的に制御されるスロットルまたは圧力バルブとを具備し、上記の部分はチェックバルブである逆止弁を含むことになる。しかしながら、油は貯液槽からフィーダポンプに供給され、油はオーバーフローバルブであるあふれ弁を介して貯液槽に戻されるかまたは除去されるであろう。

このようなシステムでは、本発明によればフィーダーポンプおよび差動ポンプは所定条件を満足するために（即ち、電気的に制御スロットルか圧力バルブを通るように）、直列または並列に接続され、フィーダポンプからの油圧流によりクラッチを動作させることになるであろう。

直列接続の構成では、個別の逆止弁があふれ弁とフィーダーポンプの間に配置されることになる。

ここで、蓄圧器はあふれ弁またはフィーダーポンプに対して配置されることになる。

並列接続の構成では、個別の逆止弁はフィーダーポンプと電気的に制御されるスロットルまたは圧力バルブの間に配置される。

油圧がフィーダポンプの油圧を超えたときの油圧流の逆流を防止するために、個別のあふれ弁は逆止弁と並列に接続されるであろう。以下に本発明の実施例について添付の図面を参照して詳細に述べる。

本発明は、所謂リミッティド・スリップ・カップリング装置と呼ばれるタイプの油圧システムにおいて、４輪駆動車の第１駆動車軸から第２駆動車軸まで、換言すれば２本の同軸の軸部材間にトルクを伝えるのに使用される油圧システムに係るものである。

例えば、このような限られたリミッティド・スリップカップリングは、ＷＯ ９７／０４２４５号公報に開示されており、ここに参照のために記載する。ここに開示されたカップリング装置は、本発明の油圧システムの適切な理解を助けるために記載したものであるので、説明は極力簡単に行う。

図１の右側の第１軸体１と左側の第２軸体２とがカバー４を備えたハウジング３内で回転可能に軸支されている。

ハブ５が第１軸体１に対して取り付けられており、このハブとともに第１軸体部材を形成している。

交互の複数のクラッチディスクまたはリング６の内周面が、上記のハブ５に対してスプライン嵌合している。

第２軸体２は、半径方向フランジ２’を有しており、スリーブ７が図示のようにフランジに取り付けられている。この半径方向フランジ２’を設けた軸体２とスリーブ７とにより第２軸体部材を形成している。

上記のクラッチディスク６に対応する交互の複数のクラッチディスクまたはリング８は、スリーブ７の内周面にスプライン嵌合している。各クラッチディスクが嵌合した状態になると、クラッチディスク６と８は２本の軸体部材の間の回転速度差を打ち消すことになる。

カムディスク９は、図面のクラッチディスク６、８の右側においてハブ５に対してスプライン嵌合しており、またクラッチディスク６、８の左側に位置するとともにハウジング１０に保持される軸方向のニードルベアリング１１で回転自在に保持されるスラストワッシャー１０を介してハウジング３において反力を受け止めるように構成されている。

クラッチディスク６、８に面した反対側の表面には、円形のカム曲面が形成される一方で、ハブ５の軸方向端部の表円には上記の円形のカム曲面に相当するカム曲面が形成されている。３セット分の円筒カムローラー１２〜１４が上記の各カム曲面に追動するように配置されている。円筒カムローラー１２〜１４は、第２軸体２の半径方向フランジ２’において回転自在に配置されている。各円筒カムローラーのセットは、例えば３個のローラーを備えており、例えば隣りのローラーまで３０度の位相ずれを設けている。カムディスク９の上のカム輪郭は、回転時において第１軸体１と第２軸体２の間での相対回転角度が線形に変化するにともない上記の各円筒カムローラー１２〜１４が所定の軸方向速度で移動するように形成されている。

スラストワッシャー１５〜１７は、 各円筒カムローラー１２〜１４に当接するように設けられている。これらのスラストワッシャー１５〜１７は回転軸に対して同心であり、互いに独立して回転可能である。

３つの同心のリング形状のピストン１８〜２０が、ハウジング４の同じ形状の対応するリング形状のシリンダ内に配置され、軸方向に可動できるように設けられており、これらにはシール部材がそれぞれ設けられている。上記のハブ５と協働する２つの内側のピストン１９、２０にも同じピストン領域を有する一方、カムディスク９と協働する最も外側のピストン１８にはより大きいピストン領域が設けられている。

上記の構成によれば、第１軸体１と第２軸体２の間で相対回転速度差があるときに、ピストン１８〜２０は軸方向に往復運動することになる。

逆止弁２２を接続した油圧管路２１が内側のピストン１９、２０を動作させるために２つのリング形状のシリンダ群に接続されている。この逆止弁２２の下流側の２本の管路２１は互いに接続され合流され、あふれのための管路２３（ここでは、図示のように本発明に関して記述される逆止弁２４がさらに接続されている）に接続されており、さらに電気的に制御される絞り弁２６を接続した油圧管路２５が平行に接続されている。この油圧管路２５は最も外側のピストン１８の駆動のための油圧管路２７に接続されており、リング形状のシリンダに接続されている。この管路２７は逆止弁２８を介して油圧管路２１に分岐接続されている。この油圧系は閉じたクローズド系である。

上記の油圧管路２３は、またあふれ弁３０を介して油貯液部２９に接続されており、例えば３バール（ｂａｒ）の圧力に自動調整される。油貯液部２９からの油は、電動機で駆動されるポンプ３１により油圧管路２１を通り送られる。このポンプ３１であって、フィーダーポンプと呼ばれるポンプの主な目的は、密閉した油圧システムを所定の使用圧状態にすることである。このシステムは、このシステム圧無しの状態では意図されるようには機能することができないことになる。

蓄圧器３２は、ピストン１８〜２０への油圧流動の振動を平滑にするために油圧系(油圧管路２３おいて)に接続されている。

電気的に制御される絞り弁２６の目的は上記の密閉形油圧システムによる動作油圧を制御することで、回転速度差による力を打ち消すことである。

説明の簡略化のために、この油圧系はハウジング３、４の外に配置される様子が図示されている。しかし実際には油圧系はハウジングの中に配置されハウジング自体が油貯液部２９として機能するように構成される。

上記の油圧系が所定の圧力状態にされると、ピストン１８〜２０がスラストワッシャー１５〜１７に対して付勢される状態にされ、２本の軸体の間の回転速度差があると、カムローラー１２〜１４がそれぞれのカム曲面上を転がることでピストン１８〜２０の相互的な往復運動が発生する。この往復運動の度合いは、増加する回転速度差に応じて変化することになる。
この装置の構成のさらなる詳細とその機能については、ＷＯ ９７／０４２４５号公報を参照のこと。

この装置の主な構成は、
２本の軸体の間で発生する回転速度差に応じて油圧流を発生する「差動ポンプ」と、
油圧流れが電気的に制御された絞り弁を介して流れると、クラッチディスクを作動させることで、２本の軸体の間でトルクを伝達させる油圧ピストンである「クラッチ」と、
密閉システムの中を所定の基本油圧に維持するためのあふれ弁を有する「フィーダーポンプ」である。

クラッチを動作させるためには、所定の回転速度差が必要となるが、しかし車両が停止しているときには所謂「静止状態からロックアップ状態」にはなれない。すなわち２本の軸体の間においてトルク伝達を行うために、クラッチを動作させようとしても車両（装置が装着されている）が停止している間は速度差がないからである。

したがって本発明は、この車両の停止している「静止状態からロックアップ状態」にすることができる装置の提供を目的としている。

この目的は、一般的には必要となる油圧をクラッチ作動のためにピストンに対して供給するためのフィーダーポンプを使用することにより、たとえ車両が停止しており差動ポンプから必要な油圧が送られなくとも実現することができる。

図１に図示される第１実施例では、この目的は上記の油圧管路２３の中の逆止弁２４と絞り弁２６を含む油圧管路に平行であり、上記のとあふれ弁３４を含む油圧管路３３とにより実現できる。

この第１実施例は、図式的に図示した油圧系の図５にも図示される。

ここで、参照番号３５は「クラッチ」を示しており、クラッチディスク６と８を作動する油圧ピストン１８と、互いに回転軸支される第１軸体１と第２軸体２とを総合的に示している。参照番号３６は「差動ポンプ」を示し、ピストン１９と２０と隣り合う部材と逆止弁２２と２８とを総合的に示したものである。

また、図５において、逆止弁２４と、絞り弁２６（これに代えて電気的に制御可能な圧力バルブでも良い）が示されており、油貯液部２９と、通常は３〜５バールにセットされるあふれ弁(または安全弁)３０と、フィーダーポンプ３１と蓄圧器３２とが図示のように接続される。

回転速度差がゼロであり、絞り弁２６の一部が閉じられるか完全に閉じられるときには、 フィーダーポンプ３１は油圧を蓄圧器３２(絞り弁２６を通して)内に発生させ、増加した圧力をクラッチに供給することになる。

このフィーダーポンプ３１と差動ポンプ３６は、絞り弁２６の左側にそれぞれ並列に接続されている。逆止弁２４は、一方がフィーダーがポンプ３１にまた他方が蓄圧器３２とあふれ弁３０に接続されている。

図２〜図１０において、適切な理解に必要となるべき参照番号のみ付されている。他の全ての参照番号は図１を参照のこと。

第２実施例は、図２と図６に図示されており、第１実施例と相違する箇所は、蓄圧器３２の位置であり、この実施例では蓄圧器はフィーダーポンプ３１への油圧管路２１に接続されている。

この配管によれば、フィーダーポンプ３１と差動ポンプ３６は並列に再び接続されるが、フィーダーポンプ３１と蓄圧器３２は絞り弁２６と同じ側にあることを意味する。

第３実施例は、図３と図７に図示される。この第３実施例が第１実施例と相違する構成は、さらにあふれ弁３７が逆止弁２４と平行して接続される点である。これにより、フィーダーポンプ３１からの最高圧は制限されることになるであろう。

第４実施例は、図８（および図４に適宜）に図示される。この第４実施例の基本的な考え方は、絞り弁２６の左側にフィーダーポンプ３１と差動ポンプ３６とが平行に接続されている。この配管によれば、たとえ差動ポンプ３６が「より強い」場合であっても、フィーダーポンプ３１からの油圧管路の逆止弁３８によりフィーダーポンプ３１に逆流することを防ぐことになるであろう。

第３、第４実施例の組合せである変形の別実施例が図９に図示されており、この構成ではあふれ弁は参照番号３７’で示されている。

第３、第４実施例の組合せである変形の別実施例の詳細な油圧配管図が図４に示されている。

第５実施例は、図１０に図示されており、この構成は図５（第１実施例）の変形例である。この実施例では、絞り弁２６は圧力変換器３９と組み合わされている。この圧力変換器３９を設けることで、回転速度差がゼロのときでも所望の油圧を発生させることでクラッチをロックさせることが可能となり、次第にフィーダポンプを断続的に高出力で起動させ、ポンプモーターの出力をこれに続き減少させるようにできる。この実施例の構成は、上記の各実施例の構成と組み合わせることができる。

は、本発明の第１実施例の油圧システムを備えたリミッティド・スリップ・カップリング装置の断面図である。 、 、 は、本発明の油圧システムの他の具体化を図式的に示した他の実施例の図である。 、 、 、 、 、 は、図１〜図４に示される油圧系の異なる実施例を図式的に示した図である。

Claims (8)

1. ２本の回転自在の同軸の軸部材（１、２）間でトルクを伝達する装置であって、前記装置は、
   電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）により制御される油圧ピストン（１８）の手段により、前記２本の軸部材間の回転速度差を打ち消すように係合するように、前記軸部材の間に設けられるクラッチ（３５）と、
   油圧を前記油圧ピストン（１８）に供給するために前記軸部材の一方または双方により駆動されるクラッチポンプ（３６）と、
   前記油圧ピストン（１８）と前記弁（２６）と前記クラッチポンプ（３６）に接続される油圧システムであって、前記油圧システムは所定の基本圧力を前記油圧システムで維持するためのフィーダーポンプ（３１）を含み、
   前記油圧システムは、前記フィーダーポンプ（３１）から前記弁（２６）を通過して前記油圧ピストン（１８）に流れる油圧流れを、前記クラッチポンプ（３６）からの油圧流れとは無関係に、所定条件下で許容することを特徴とする同軸の２本の軸部材間でトルクを伝達する装置。
2. 前記クラッチポンプは、前記２本の軸部材（１、２）の間の回転速度差により駆動される差動ポンプ（３６）であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記油圧システムの密閉部分は、前記差動ポンプ（３６）から前記電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）を介して前記クラッチ（３５）に接続される管路（２１、２３、２５）と、前記密閉部分に含まれる逆止弁（２２、２８）と、を備え、
   油は前記フィーダーポンプ（３１）により油貯液部（２９）から供給され、あふれ弁（３０）を介して前記油貯液部に戻され、
   前記フィーダーポンプ（３１）と前記差動ポンプ（３６）は、前記あふれ弁（３０）と前記フィーダーポンプ（３１）の間において逆止弁（２４）の手段により直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 蓄圧器（３２）が前記あふれ弁（３０）に関連して接続されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 蓄圧器（３２）が前記フィーダーポンプ（３１）に関連して接続されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記油圧システムの密閉部分は、前記差動ポンプ（３６）から前記電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）を介して前記クラッチ（３５）に接続される管路（２１、２３、２５）と、前記密閉部分に含まれる逆止弁（２２、２８）と、を備え、
   油は前記フィーダーポンプ（３１）により油貯液部（２９）から供給され、あふれ弁（３０）を介して前記油貯液部に戻され、
   前記フィーダーポンプ（３１）と前記差動ポンプ（３６）は、前記フィーダーポンプ（３１）と前記電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）の間において逆止弁（２４）の手段により並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
7. あふれ弁（３７）が前記逆止弁（２４、３８）と並列に接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記電気的に制御される絞り弁または圧力弁（２６）に関連して圧力変換器（３９）が設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。

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