JP2014508074A - 全輪駆動車における流体ディスクカップリングの作動方法及びディスクカップリング - Google Patents

Abstract

全輪駆動車用の流体ディスクカップリング（４）は、そのディスクパッケージ（１２）を駆動するためのアクチュエータポンプ（１７）を備える。通常の動作状態において、潤滑及び冷却オイルをディスクパッケージ（１２）に供給する動作と、流体ディスクカップリングの連結が解除され、潤滑及び冷却オイルが排出された後に流体ディスクカップリング（４）を素早く連結させる場合に、アクチュエータポンプ（１７）を補助する動作の両方を行うための、別に設けられた潤滑ポンプ（３０）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプアクチュエータシステムにより駆動されるディスクカップリングに関し、全輪駆動車の連結されていない流体ディスクカップリングを素早く連結させ、そのディスクパッケージに潤滑及び冷却のためのオイルを供給する方法に関するものである。

よく知られているように、全輪駆動車は、エンジンから車両の全車輪に駆動トルクを分配するために、少なくとも１つの流体ディスクカップリングを備えることができる。特にそのようなカップリングは、フロントアクスルとリヤアクスルのホイールの間の駆動力伝達ラインの中、最も多くはリヤアクスルのディファレンシャルの付近に配置される。

ときによって、全輪駆動車を前輪駆動モードで使用することが好ましい場合がある。この場合、カップリングは連結されず、すなわちカップリングの複数のディスクは互いに分離される。また、カップリングのハウジング内の潤滑及び冷却のためのオイルは、分離の効果を高め、カップリングの回転抵抗を最小化するために排出され得る。

もし全輪駆動モードを復帰させるとき、カップリングは非常に素早く、例えば０．４〜０．５秒以内に、連結された状態に復帰しなければならない。カップリングのハウジングも再び潤滑及び冷却のためのオイルで満たされなければならない。

本発明は、ポンプアクチュエータシステムにより駆動されるディスクカップリングに関し、全輪駆動車の連結されていない流体ディスクカップリングを素早く連結させ、そのディスクパッケージに潤滑及び冷却のためのオイルを供給する方法に関する。

本発明によれば、本方法は、カップリングの連結のためのオイルが、ポンプアクチュエータシステムと、潤滑と冷却のためのオイルをカップリングのディスクパッケージに供給する別に設けられた潤滑ポンプとの両方から供給されることにより特徴づけられる。

本発明は、カップリングのディスクパッケージを駆動するためのアクチュエータポンプを備える全輪駆動車のための流体ディスクカップリングに関連する。

本発明によれば、通常の動作状態においてディスクパッケージに潤滑と冷却のためのオイルを供給する動作と、カップリングの連結を解除して潤滑及び冷却オイルを空にした後のアクチュエータポンプによる素早いカップリングの連結回復を補助する動作の両方のために用いられる分離された潤滑ポンプを備えている。

潤滑ポンプは、好ましくは、アクチュエータポンプからカップリング駆動シリンダへの流体ラインに一方向バルブを介して接続される。

潤滑ポンプは、また、好ましくは、例えば０．５ｂａｒの圧力で開くバネで付勢された一方向バルブを介して、カップリングのハウジングに接続される。

カップリングの連結を補助する機能を果たすために、潤滑ポンプは、アクチュエータポンプに比較して大きな許容変位量、例えば２〜３倍の許容変位量を持つことができ、低い圧力でオイルを供給することができる。

潤滑ポンプは、ジロータポンプであり得る。

全輪駆動車の連結されていない状態のカップリングを有するリヤアクスルの構造の第１の実施形態の模式図である。 第２の実施形態における、図１に対応する模式図である。 本発明に係わるカップリングのための流体回路を示す図である。 本発明に係わる連結されていないカップリングの例を示す斜視図である。 図４のカップリングの断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図６のＶＩＩの部分の拡大図である。

全輪駆動車（ＡＷＤ）の駆動システムは、従来よりよく知られている。典型的な例がＷＯ ２０１１／０４３７２２に記載されている。そのようなシステムは、エンジンと、ディファレンシャルを有するフロントアクスルと、中間シャフト又はプロペラシャフトと、ディファレンシャルを有するリヤアクスルとを備える。運転状態に応じて、トルクをフロントアクスルだけでなくリヤアクスルにも分配するために、電子制御される湿式ディスクカップリングが、リヤアクスルへの駆動ライン、しばしば中間シャフト内あるいはリヤディファレンシャルの近くに配置される。この湿式ディスクカップリングについて以下さらに説明する。

全輪駆動車のためのリヤアクスル構造の２つの実施形態が、図１及び図２に示されている。

図１に示される第１の実施形態は、中間シャフト１と、リヤアクスル２（半アクスル２Ａ，２Ｂ）と、リヤディファレンシャル３と、湿式ディスクカップリング４とを有する。カップリング４は、リングギヤ３Ａとディファレンシャル３のハウジングとの間の第１の半リヤアクスル２Ａの回りに配置されている。

図２に示される第２の実施形態は、同じ１〜４の部材を備えるが、ここでは、カップリング４は、第１の半リヤアクスル２Ａの中に配置され、第１の実施形態と同様の効果を得ている。

車両が全輪駆動モードで運転される場合のカップリングの機能は、他の文献、例えば前述のＷＯ ２０１１／０４３７２２でも説明されている。

全輪駆動車を前輪駆動モードで運転することが意図された場合、ディスクカップリング４は連結が解除され、つまり何らのトルクも伝達しないようにするためにカップリング内のディスクは分離される。このモードでは、カップリング４を、連結されていないカップリングと呼ぶことにする。この分離された効果をより高めるために、通常ディスクの潤滑及び冷却のためにカップリング４に供給されるオイルは、カップリング外に排出され得る。車両の前輪駆動モードにおいて、中間プロペラシャフト１の回転質量の加速を抑制し、ベアリングとそのシーリングでの摩擦トルクを除去するために中間シャフト１を静止させておくための手段が、好ましくはフロントアクスルのディファレンシャルの近くに配置され得る。

車両が全輪駆動モードに復帰されるとき、ディスクカップリング４が０．４秒〜０．５秒の間に完全に動作可能となること、すなわち、カップリング内のディスクが連結されるだけでなく、この時間内にカップリングがオイルで再度満たされることが要求される。

本発明は、これを達成するためだけでなく、通常のようにディスクカップリング４に冷却及び潤滑のためのオイルを供給するための手段に関する。

図３は、ディスクカップリング４を駆動あるいは制御し、本発明の目的を達成するための流体回路の全体を示した図である。なお、駆動手段の完全な説明のために、ＷＯ ２０１１／０４３７２２を参照により組み込む。

カップリング４は、シリンダー１４に挿入されたピストン１３によって駆動されるディスクパッケージ１２を備える。ピストン１３が流体圧力により駆動されると、ディスクパッケージ１２のディスクは、互いに接触し、それらのディスクが接続された２つのシャフトの間での駆動力の伝達を確立する。ピストンへの流体圧が減少するとピストン１３をその初期位置に戻すように、圧縮タイプの戻しバネ１５が設けられている。

電気モーター１６は、遠心レギュレータ１９も駆動するアクチュエータポンプ１７を駆動シャフト１８を介して駆動する。遠心レギュレータ１９の位置は、圧力オーバーフローバルブ２０の位置とその内部の流れを制御する。

流体圧駆動システムのための流体であるオイルは、リザーバ２１に収容されている。オイルは、流体ライン２２を通してポンプ１７内に吸い上げられ、そこから流体ライン２３を通してシリンダー１４に向けて供給される。遠心レギュレータ１９とそれに従う圧力オーバーフローバルブ２０の位置に応じて、流体の流れの一部または場合によって全部は、流体ライン２４に逸らされ、オーバーフローバルブ２０を通してリザーバ２１に戻る。結果として、シリンダー１４に供給される流体のアクチュエータ圧力は、遠心レギュレータ１９により制御される。

リリーフバルブ２５は、流体ライン２６によりシリンダー１４に接続されている。リリーフバルブ２５は、その圧力があるレベル、例えば４０ｂａｒを超えたときに、流体であるオイルをシリンダー１４からリザーバ２１に逸らす目的を持っている。

オーバーフローバルブ２０を持つことにより、溢れた余剰オイルのリザーバ２１への戻りを生じさせ、アクチュエータモーター１６は定常的に回転し、モーター１６がすでに回転しているために、システムで圧力を発生させることが必要とされた場合に、非常に短い応答時間で圧力を発生させることができ、回転部品を加速させるためのエネルギーを削減することができる。

通常の動作状態では、カップリング４を連結させる必要がないときは、アクチュエータモーター１６は、圧力オーバーフローバルブ２０が閉じる状態よりも低い回転数で回転している。ピストン１３を駆動させるためにカップリング４を連結させる必要が生じた場合、高い電流／電圧がアクチュエータモーター１６に供給される。駆動シャフト１８の回転速度は上昇し、オーバーフローバルブ２０は、遠心レギュレータ１９により閉じられる。逆に、駆動シャフト１８の回転速度が低くなると、オーバーフローバルブ２０は開く。

リリーフバルブ２５の機能は、システムの最大の圧力を制御することと、システムのキャリブレーションをいつでも可能にすることと、アセンブリーおよび車両のエンジンのスタートと関連してシステムに空気が入り込むことを防止することである。

アキュムレータシステムに対して、このシステムは、ポンプアクチュエータシステムと呼ぶことができる。アキュムレータシステムでは、制御されたアクチュエータ圧力がポンプによりチャージされたアキュムレータから供給されるのに対し、このシステムでは、制御されたアクチュエータ圧力が生成され、ポンプにより供給される。

車両に対して前輪駆動モードが意図される場合、シリンダー１４の圧力が低下され、戻しバネ１５によりカップリング４の接続が解除される。同時に、カップリングのハウジングはオイルリザーバー２１に対して開放され、その中のオイルが排出され、オイルの摩擦効果が除去される。

既に述べたように、カップリング４の連結の解除の後、カップリング４は動作可能な状態へ、０．４秒〜０．５秒という非常に短い時間で復帰される。これは、カップリング４が完全に連結され、カップリングのハウジングが潤滑及び冷却のためのオイルで満たされることを意味する。

本発明によれば、これは、電気潤滑モーター３１により駆動されるところの、別に設けられた潤滑ポンプによりリザーバ２１からオイルを吸い上げることによって達成される。潤滑ポンプ３０は、好ましくは、大きな許容変位量（例えばポンプ１７の変位量の２〜３倍の許容変位量）を持つが、制限された圧力でオイルを供給するだけでよい。例えば、潤滑ポンプは、ジロータ型であり得る。

潤滑ポンプ３０は、流体ライン２３（シリンダー１４につながる）に一方向バルブ３２を介して接続されるとともに、バネにより付勢された例えば０．５ｂａｒの圧力で開く一方向バルブ３３を介してカップリング４のハウジングに接続されている。

カップリング４の分離モード（前輪駆動）が解除されて、通常動作状態（全輪駆動）に復帰されるとき、２つのモーター１６，３１がスタートされ、潤滑ポンプ３０がモーター３１により駆動され、一方向バルブ３２が閉じるまでの間、大きな許容変位量を持つことによりシリンダー１４を素早く満たすことを助け、ディスク１２を連結させるために戻しバネ１５を圧縮する。一方向バルブ３３に設定された圧力で、潤滑オイルは、カップリング４のディスク１２へ供給開始される。

通常動作状態に復帰完了したとき、一方向バルブ３２は閉じられ、潤滑ポンプ３０は潤滑及び冷却オイルをカップリング４のハウジングにだけ供給する。

図４は、本発明に係わる連結されていないカップリングの実施形態を示す斜視図である。図４には、湿式ディスクあるいは連結されていないカップリング４を収容したハウジング、電気アクチュエータモーター１６、電気潤滑モーター３１、２つの一方向バルブ３２，３３が示されている。

図５の断面図において、アクチュエータポンプ１７、潤滑ポンプ３０、２つの一方向バルブ３２，３３が挙げられている。

図６の断面図において、ディスクパッケージ１２、カップリング４のピストン１３、一方向バルブ３３が示されている。

図３の流体回路において、ピストン１３に対して１つの戻しバネ１５が示されている。しかし、図４〜図７に示される実際の例では、その代わりに、図７に示されるように、ディスクを互いに離し、ピストン１３を戻す方向に作用する複数の戻しバネ１５’がディスクパッケージ１２の回りに配置されている。

添付の特許請求の範囲の要旨の範囲内で変形が可能である。

Claims (6)

1. 全輪駆動車における、連結が解除された状態の、ポンプアクチュエータシステムで駆動される流体ディスクカップリング（４）を素早く連結させるとともに、前記流体ディスクカップリングのディスクパッケージ（１２）に、潤滑及び冷却オイルを素早く供給する方法であって、
   前記ディスクカップリングを連結させるためのオイルを、ポンプアクチュエータシステムのポンプ（１７）と、潤滑及び冷却オイルを前記カップリング（４）の前記ディスクパッケージ（１２）にも供給する、別に設けられた潤滑ポンプ（３０）との両方から供給することを特徴とする方法。
2. 流体ディスクカップリング（４）のディスクパッケージ（１２）を駆動するためのアクチュエータポンプ（１７）を備える、全輪駆動車用の流体ディスクカップリング（４）であって、
   通常の動作状態において、潤滑及び冷却オイルを前記ディスクパッケージ（１２）に供給する動作と、前記流体ディスクカップリングの連結が解除され、潤滑及び冷却オイルが排出された後に前記流体ディスクカップリング（４）を素早く連結させる場合に、前記アクチュエータポンプ（１７）を補助する動作の両方を行うための、別に設けられた潤滑ポンプ（３０）を備えることを特徴とする流体ディスクカップリング。
3. 前記潤滑ポンプ（３０）が、前記アクチュエータポンプ（１７）からカップリング駆動シリンダー（１４）への流体ラインに対して、一方向バルブ（３２）を介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の流体ディスクカップリング。
4. 前記潤滑ポンプ（３０）が、例えば０．５ｂａｒの圧力で開く、バネで付勢された一方向バルブ（３３）を介して、前記流体ディスクカップリング（４）のハウジングに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の流体ディスクカップリング。
5. 前記潤滑ポンプ（３０）が、前記アクチュエータポンプ（１７）に比較して大きな許容変位量、例えば２〜３倍の許容変位量を持ち、低い圧力でオイルを供給することを特徴とする請求項２に記載の流体ディスクカップリング。
6. 前記潤滑ポンプ（３０）は、ジロータポンプであることを特徴とする請求項５に記載の流体ディスクカップリング。

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