JP2008507675A - 車両用トランスファーケース及びその潤滑 - Google Patents

Abstract

本発明はハウジング（１、２）と第１シャフト（４）と第２シャフト（７）からなる車両用動力分配装置に関する。摩擦クラッチ（８）は第１シャフトに強固に接続された外側部（１１）と内側部（１２）からなり、第１シャフト（４）からのトルクを内側部（１２）及びオフセット駆動部（１８、１９、２２）を介して第２シャフト（７）に伝達する。全動作条件下において潤滑油が十分に供給されるようにするために、ランプリング（２５、２６）を少なくとも部分的に囲むオイルリザーバ（３０）がハウジング（１、２）内に固定される。オイルリザーバはカップリング（８）とオフセット駆動部（１８、１９）の間に設けられる。オイルリザーバ（３０）の基部は少なくとも１つの開口部（４０）を有し、この開口部はランプリング（２５、２６）表面上部に隣接している。オイルリザーバ（３０）は少なくとも１つの案内装置（３６）を有し、この案内装置はオフセット駆動部（１８、１９）の遠心力領域に位置し、遠心力を得た潤滑油はこの案内装置を通ってオイルリザーバ（３０）に収容される。

Description

本発明は、ハウジングと第１シャフト（主軸）と第２シャフト（副軸）を有する車両用トランスファーケースに関する。このトランスファーケースには摩擦クラッチが備えられ、前記摩擦クラッチは前記第１シャフトに回転可能に取り付けられた外側部と内側部とを有し、前記第１シャフトからのトルクを前記内側部及びオフセット駆動部を介して前記第２シャフトへ伝達する。トランスファーケースには、互いに対して回転可能な２つのランプリング（ramp ring）が設けられる。前記２つのランプリングはクラッチの作動のために、クラッチとオフセット駆動部の間に設けられている。

車両においてトルクを複数の軸（特にフロントアクスルとリアアクスル）に分割伝達するためにトランスファーケースが使用されている。トルクの伝達は色々なモードで行うことができる。例えば、複数ディスククラッチ（複数のディスクからなるクラッチ）によりロック可能で車両長手方向に延びるディファレンシャル（差動装置）によってトルク伝達を行うことができる。他のモードでは、例えば、接続部を第２シャフトに係合させることによりトルク伝達を行うことができる。第２シャフトは通常、フロントアクに付随している。制御可能な摩擦クラッチによる係合を利用する場合、「トルクオンデマンド（torque on demand）」と称される。

トランスファーケースはオフセット駆動部により生ずる大きな高さの違いを有し、且つ、全スリップ動作において摩擦クラッチの冷却オイルに対しては高い要求が課されるために、通常、トランスファーケースには別個のオイルポンプが必要となる。このオイルポンプは第１シャフトにより駆動される。また、このオイルポンプは制御不能な駆動部のためにスリップ（する）クラッチとの関係において最大の（とても厳しい）潤滑油要件に適したものでなければならない。従って、オイルポンプにより生ずるトランスファーケースのパワーロス（動力損失）はかなり大きい。

車両長手方向に延びるディファレンシャルと複数ディスククラッチを備えるトランスファーケースは欧州特許２６８９０４号に開示され公知である。この欧州特許においては、オイルは第１シャフト回りの環状スペースからクラッチまで移動しなければならない。クラッチは前記環状スペースから離れた位置に設けられている。この構成では、オイルポンプは設けられていない。このため、回転カラー（collar）が設けられている。前記カラーの筒部には内側にネジ状のオイル移送ビード（bead）が設けられている。前記第１シャフトとこれを囲む中空軸（オフセット駆動部の一部である）との間の環状スペースは長くて狭い（細い）ので、十分且つ信頼性の高いオイル供給ができるかは疑わしい。特に摩擦クラッチが長時間スリップを伴って駆動される場合、オイル供給が不十分になる可能性が高い。

よって、本発明の目的は、トランスファーケースにおいていかなる条件下でも十分な潤滑油を供給できるようにすることである。この目的は、請求項１の特徴部分に記載された内容によって達成される。潤滑油はオフセット駆動部により上方に移送され、遠心力により案内装置（ガイド装置）に向かって移動し、案内装置を通ってオイルリザーバに移送される。オイルリザーバでは、高いオイルレベル（油面高さ）が維持される。潤滑油はオイルリザーバの第１開口部から２つのランプリング（ramp ring）の間を通る（入る）。ランプリングはいっしょに回転できないので（ランプリングはクラッチ調整時にのみ最大約９０度の角度でゆっくり回転する）、潤滑油は径方向内方に流れることができ、潤滑個所（シャフトのベアリング及びクラッチ）に到達することができる。よって、潤滑個所に十分な潤滑油を供給することができる。

本発明の別の態様では、オイルリザーバは、基部（底部）に加え、前壁と後壁と外周壁を有する。また、案内装置が前記前壁に設けられ、前記基部はスロット（第１開口部）を有する。このスロット（第１開口部）はシールを介して前記２つのランプリングに接する。よって、潤滑油はランプリングの間を移動することができる（請求項２）。高い（高さのある）オイルリザーバは閉じられた空間であり、この空間には回転部は設けられていない。よって、攪拌損失は生じない。オイルリザーバ内の高い位置まで入っている（溜まっている）潤滑油と、前記スロットと、これを囲むシールとにより、多くの潤滑油が通常静止しているランプリングの間を移動することになり、この際、潤滑油は側方へあまり流れない。よって、第１シャフトのオイル孔を省略することができる。

本発明の別の態様では、少なくとも１つの第２開口部がオイルリザーバのエッジ近傍に形成されている。このエッジは基部と後壁により形成されるエッジである。第２開口部を通って潤滑油はクラッチの複数のディスクに直接流入することができる（請求項３）。このために、クラッチが前記第２開口部に面する部分には、回転収集チャンバが形成されている。この収集チャンバから少なくとも１つの外側傾斜孔（４７）がディスク部（複数のディスクの総称）に延びている（請求項４）。収集チャンバはオイルリザーバ近傍に位置し、第２開口部から排出される潤滑油を集めると共に、アキシャルニードルベアリングにより移送される潤滑油を集め、潤滑油はそこから遠心力により直接クラッチディスクに導かれる。

クラッチ歯部によりクラッチの内側部が、オフセット駆動部に至る中空シャフトに回転可能に取り付けられている場合、前記クラッチ歯部から所定の歯を除去することが好ましい。歯を除去することにより潤滑油経路（通路）が形成され、潤滑油は前記クラッチ内側部の径方向通路に流れる。この径方向通路はクラッチのディスクに至る（請求項５）。従って、潤滑油は第２経路を通って、オイルリザーバから離れた位置にあるクラッチディスクにも供給される。この場合、径方向通路に存在する遠心力により吸引力が生じ（作用し）て潤滑油を引き、潤滑油がクラッチ歯同士の間のスペースを通過するように引かれる。

本発明の他の好ましい態様では、オイルリザーバの外周壁は後壁を越えて突出しクラッチの遠心力領域に至り、クラッチから遠心力により飛ばされた潤滑油はオイルリザーバに入るようになっている（請求項６）。従って、オイルリザーバの油面（オイルレベル）は高くなり、オフセット駆動部の油溜めの油面は低いままとなる。

本発明では、案内装置は種々の構造を採用することができる。案内装置の役割はオフセット駆動部により移送された（飛ばされた）潤滑油を集めることと潤滑油の運動エネルギーの方向を変えることである。運動エネルギーの方向を変えると、潤滑油は軸方向に流れてオイルリザーバに入る。例えば案内装置は１つまたは複数のダクト・樋状部材である（請求項７）。案内装置は三日月状チャンバ部材であり、オイルリザーバに隣接している。案内装置の外側は前記外周壁の延出部により区画され、クラッチから遠い部分は端壁と内壁により区画される。案内装置はオフセット駆動部材の遠心力領域に位置する。案内装置は遠心力を得た潤滑油を収集する開口部を有する（請求項８）。

発明を実施するための形態

以下に発明の実施例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１において、トランスファーケースの構成要素はハウジング１とハウジングカバー２により囲まれている。ハウジング１とハウジングカバー２は垂直ジョイント部３でネジ留め（ネジで結合）されている。第１シャフト４と第２シャフト７がハウジング１、２内に設けられている。第１シャフト４はハウジング１、２に回転可能に設けられており、ベアリング５と第２ベアリング（図示せず）により軸支されている。第２シャフト７は第１シャフトからオフセットされた位置に平行に設けられている（破線で示されている）。第２シャフトはハウジング１、２内において第１シャフトの下方で軸支されている。第１シャフト４は被駆動アクスル（通常はリアアクスル）に対し入力軸であり出力軸でもある。図示しない軸が第２シャフト７から第２被駆動アクスル（通常、フロントアクスル）に延びる。第２シャフト７を介して伝達されるトルクを第１シャフト４から制御可能に伝達するために、摩擦クラッチ８が第１シャフトに同軸上で取り付けられる。

摩擦クラッチ８は複数ディスククラッチであり、ベル（bell）状外側カップリング部１１と内側カップリング１２を有している。外側カップリング部１１は第１シャフト４に回転可能に固定されている。内側カップリング部１２は中空シャフト１７を介して歯付きホイール１８に回転可能に固定されている。スプリング部１４と同様に、ディスク部１３はクラッチ８の外側部１１の内部に公知の手法・構造で設けられている。スプリング部１４はディスク部１３の径方向内側に位置している。また、２つのランプリング２５及び２６を有するアクチュエータ１６が設けられている。調整駆動部（図示せず）により、ランプリング２５と２６は互いに対して回転することができる。２つのランプリングの間には多数のボール２７がある。アクチュエータは相対回転をクラッチの圧力プレート１５の軸方向変位に変換する。ニードルベアリング２０により第１シャフト４に取り付けられたユニットは中空軸１７と第１歯付きホイール１８からなり、歯付きチェーン２２を介して第２シャフト７の第２歯付きホイール１９に接続され動力伝達できるようになっている。２つの歯付きホイール１８、１９及び歯付きチェーン２２はオフセット駆動部を形成する。前記歯付きチェーンの代わりに、係合する歯付きホイールを設けてもよい。

ハウジング１、２の上部領域に収納されたオイルリザーバは薄壁中空体であり、基部３１と前壁３２と後壁３３と外周壁３４により区画形成される。基部３１はほぼ筒状であり、所定の円弧長でランプリング２５、２６の外面に沿う形状を呈している。前壁３２と後壁３３は軸方向にほぼ垂直であり、三日月形状を呈している。外周壁３４は筒状部の一部であり、オイルリザーバ３０全体はハウジング１と２の間のジョイント３に（で）クランプされた外周壁突起３５により図示された位置に保持されている（吊るされている）。案内装置は符号３６で示されており、前壁３２からオフセット駆動部１８、１９の移送領域（特に遠心力作用領域）に延びている。オフセット駆動部は歯付きチェーン２２を有することができる。あるいは、オフセット駆動部は歯付きホイールのみからなる。案内装置３６の例を図２を参照して説明する。外周壁３４は後壁３３を越えて後方に延び、外側カップリング部１１に至る（これを外周壁の延出部と称する）。外周壁３４と後壁３３の間には通路３９が存在する。クラッチ８から遠心力により外方に押しやられた（飛ばされた）潤滑油は外周壁３４の延出部により集められ、オイルリザーバ３０に導かれる。このため、偏向リブ３８が外周壁３４の内側に設けられている。

オイルリザーバ３０の基部３１は一連の第１開口部４０または１つのスロット４０を有する。潤滑油は上記開口部（またはスロット）４０を通ってランプリング２５と２６の間に流れる。第１開口部４０が周方向に延びるスロットである場合、その一側または両側においてランプリング２５、２６に対してシールすることができる。ランプリング２５、２６は時々ゆっくり回転するだけなので、シール４６に対する要求は高くない（厳しくない）。少なくとも１つの第２開口部４１（好ましくはスロット）が基部３１と後壁３３の交差部近傍に設けられている。潤滑油は第２開口部４１を通ってオイルリザーバ３０から外へ流出することができる。クラッチ８の圧力プレート１５は後壁３３のごく近傍に延びており、回転収集チャンバ４３を有している。少し外側に傾けられた孔４７が収集チャンバ４３から延びて、クラッチ内部に至る。遠心力により潤滑油が傾斜孔４７を通って（孔４７の傾斜により）クラッチ内に移送される。

第１開口部（スロット）４０からランプリング２５と２６の間に入った潤滑油は、ボール２７を通って（こえて）内方に流れ、ニードルベアリングに至り、板バネ１４が位置するスペースに入る。このような流れを可能にするために、クラッチ内側部１２は溝４８を有している。潤滑油は色々な経路を通ってディスク部１３に移動する。第１の経路：ニードルベアリング４２のニードルが移送ベーンとして作用して、オイル（潤滑油）に遠心力を与えて、圧力プレート１５の収集チャンバ４３にオイルを移送する。第２の経路：オイルは板バネ１４のスペースから孔４９を通ってディスク部に至る。第３の経路：潤滑油はクラッチ歯４４に流れて径方向経路４５に入る（詳細は図３に基づいて後述する）。クラッチ歯４４によりクラッチ内側部１２と中空シャフト１７の接続（路）が形成されており、径方向経路４５によりクラッチ８のディスク部１３への接続（路）が形成されている。このようにして、十分な冷却流（潤滑油の流れ）が提供されることになる。

オイルリザーバ３０が三日月形状を呈していることは図２から理解できる。オイルリザーバ３０はシートメタルまたは適切なプラスチックから作られる。案内装置は符号３６で示されており、図２においては三日月形状の上部を形成している。（案内装置３６の）ほぼ筒状の内面５３がオフセット駆動部に沿って（オフセット駆動部を覆うように）延びている。この内面には多数の軸方向スロット５４が形成されている。これらスロット５４には、オフセット駆動部により移送されたオイルが入り、よって、このオイルはオイルリザーバに入ることになる。

図３には変形例が示されている。図３では、案内装置３６*が複数のダクト状部材（樋状部材）５０からなっている。図３には２つのダクト状部材５０と５０'が描かれている。断面図で示されている各ダクト状部材５０、５０'は、直方体（平行六面体）または断面が台形のものであり、インパクト壁５１とチャネル（樋または断面が柄杓のような部材）５２を形成している。インパクト壁５１は移送された（遠心力で飛ばされた）潤滑油を収集し、潤滑油はチャネル５２（内方に曲げられている場合もある）によりオイルリザーバ３０に導かれる。

図４にはクラッチ歯４４の特別な構造が示されている。この構造によれば、潤滑油は軸方向に移動することができる。クラッチ内側部１２には内方に突出するクラッチ歯６０が設けられており、クラッチ歯６０は中空シャフト１７の外側突出クラッチ歯６１と係合する。係合構造は通常のクラッチ歯と同じである。クラッチ歯６０、６１の断面形状は任意であるが、例えば、四角形または三角形である。潤滑油が通過できるようにするため、所定のクラッチ歯が省略されるか取り外されている。クラッチ歯６１を省略すると歯ギャップ６２が形成され、クラッチ歯６０を省略すると歯ギャップ６３が形成される。

図１は本発明のトランスファーケースの長手方向断面図である。 図２は図１のＩＩ−ＩＩ線で切った断面図であり、本発明の第１実施例を示している。 図３は図１のＩＩ−ＩＩ線で切った断面図であり、本発明の第２実施例を示している。 図４は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切った断面図である。

Claims (8)

1. ハウジング（１、２）と第１シャフト（４）と第２シャフト（７）を備えた車両用トランスファーケースであって、前記トランスファーケースには摩擦クラッチ（８）が設けられ、前記摩擦クラッチは前記第１シャフトに回転可能に取り付けられた外側部（１１）と内側部（１２）からなって、前記第１シャフト（４）のトルクを前記内側部（１２）及びオフセット駆動部を介して前記第２シャフト（７）に伝達し、前記トランスファーケースには互いに対して回転可能な２つのランプリング（２５、２６）が設けられ、前記ランプリングは前記クラッチを作動するために前記クラッチと前記オフセット駆動部の間に設けられ、
   ａ）オイルリザーバ（３０）が前記ハウジング（１、２）内の前記クラッチ（８）と前記オフセット駆動部（１８、１９）の間に取り付けられ、前記ランプリング（２５、２６）の周部に部分的に係合し、前記オイルリザーバの基部（３１）は少なくとも１つの第１開口部（４０）を有し、当該第１開口部は前記ランプリング（２５、２６）の周部の上部に隣接し、
   ｂ）前記オイルリザーバ（３０）は少なくとも１つの案内装置（３６；３６*）を有し、当該案内装置は前記オフセット駆動部（１８、１９）のオイル移送領域に延び、前記オフセット駆動部（１８、１９）により移送された潤滑油は前記案内装置を通って前記オイルリザーバ（３０）に移動することを特徴とするトランスファーケース。
2. 前記オイルリザーバ（３０）は、前記基部（３１）に加え、前壁（３２）と後壁（３３）と外周壁（３４）を有し、前記案内装置（３６、３６*）は前記前壁（３２）に設けられ、前記基部（３１）はスロット状の第１開口部（４０）を有し、当該第１開口部はシール（４６）を介して前記２つのランプリング（２５、２６）に接し、潤滑油が前記ランプリングの間を移動できる請求項１記載のトランスファーケース。
3. 少なくとも１つの第２開口部（４１）が前記オイルリザーバ（３０）のエッジ近傍に形成されており、前記エッジは前記基部（３１）と前記後壁（３３）により形成されるエッジであり、前記第２開口部を通って潤滑油が前記クラッチ（８）のディスク部（１３）に移動する請求項１記載のトランスファーケース。
4. 前記少なくとも１つの第２開口部（４１）に面する前記クラッチ（８）の部分（１５）は回転収集チャンバ（４３）と少なくとも１つの外側傾斜孔（４７）を有し、当該外側傾斜孔（４７）は前記回転収集チャンバから前記ディスク部（１３）に延びる請求項３記載のトランスファーケース。
5. 前記クラッチ内側部（１２）は、クラッチ歯部（４４）により、前記オフセット駆動部（１８、１９）に延びる中空軸（１７）に回転可能に取り付けられ、前記クラッチ歯部（４４）の所定数の歯（６０；６１；６０、６１）が欠けて潤滑油経路（６２；６３；６２、６３）が形成され、当該潤滑油経路を通って潤滑油が前記クラッチ内側部（１２）の径方向通路（４５）に流れ、前記径方向通路は前記クラッチ（８）のディスク部（１３）に延びている請求項２記載のトランスファーケース。
6. 前記オイルリザーバ（３０）の外周壁（３４）は前記後壁（３３）を越えて延びて前記クラッチ（８）の遠心力領域に至り、よって、前記クラッチにより遠心力を得た潤滑油が前記オイルリザーバに移動できる請求項２記載のトランスファーケース。
7. 前記案内装置（３６*）が少なくとも１つのダクト・樋状部材からなる請求項１記載のトランスファーケース。
8. 前記案内装置（３６）は前記オイルリザーバ（３０）に隣接する三日月状チャンバ部であり、その外側部は前記外周壁（３４）の延出部（３７）により区画され、前記クラッチ（８）から遠い部分は端壁（５５）と内面（５３）により区画され、前記案内装置は前記オフセット駆動部の遠心力領域に位置して、遠心力を得た潤滑油を集めるスロット（５４）を有する請求項１記載のトランスファーケース。

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