JP2018123834A - Viscous Coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ビスカスカップリングに関する。 The present invention relates to a viscous coupling.
自動車において、ビスカスカップリングは一般に推進軸と終減速装置の間に取り付けられており、その構造例として特許文献1に記載のものが挙げられる。特許文献1には、互いに相対回転可能に同軸に配置された軸部材および円筒部材と、軸部材と一体に回転する複数のインナープレートと、インナープレートと交互に配置されて円筒部材と一体に回転する複数のアウタープレートと、を備え、内部にシリコーンオイルが充填されたビスカスカップリングが記載されている。円筒部材の開口部はカバーで塞がれ、ビスカスカップリングを組み立てた後にカバー上に設けられた封入口からシリコーンオイルが所定の量だけ充填される。
In an automobile, a viscous coupling is generally attached between a propulsion shaft and a final reduction gear, and an example of the structure is described in
たとえば車両が滑りやすい路面を走行して前後輪の一方が空転し、アウタープレートとインナープレートとの間で回転数の差が生じると、シリコーンオイルにせん断力が作用することで、他方の車輪に動力が伝達され、安定した走行性能が得られる。 For example, if a vehicle runs on a slippery road surface and one of the front and rear wheels idles and a difference in rotational speed occurs between the outer plate and the inner plate, a shearing force acts on the silicone oil, causing the other wheel to Power is transmitted and stable running performance is obtained.
前輪駆動車をベースとした四輪駆動車の場合、副変速装置や終減速装置のギヤ比によって、アウタープレートとインナープレートとの間で回転数の差が生じないようにしているが、それでも僅かに差が生じてしまうことがある。この状態で走行すると、路面が滑りやすい状況ではないにも拘らずビスカスカップリングに差動が生じ、本来は動力を伝達しなくてもよい後輪に動力を伝達することになり(これを引き摺りトルクと呼ぶ)、燃費の悪化を招く。 In the case of a four-wheel drive vehicle based on a front-wheel drive vehicle, the difference in rotational speed between the outer plate and the inner plate is prevented by the gear ratio of the auxiliary transmission and the final reduction gear. May cause a difference. When driving in this state, the viscous coupling is differential despite the fact that the road surface is not slippery, and power is transmitted to the rear wheels, which originally do not need to transmit power (this is dragged). (Referred to as torque), resulting in poor fuel consumption.
特許文献1には、アウタープレートにおいてスリットの外側に孔を設けることが記載されている。これによれば、孔を設けた分、径方向外側のせん断面積を減らすことができる。したがって、シリコーンオイルが径方向外側に移動した状態で、アウタープレートとインナープレートとが差動回転してシリコーンオイルのせん断力が生じたとき、伝達トルクの上昇を抑えることができ、引き摺りトルクの低減も期待できる。
本発明の目的は、より効果的に引き摺りトルクの低減を図れるビスカスカップリングを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a viscous coupling that can more effectively reduce drag torque.
前記課題を解決するため、本発明は、円筒部材と、前記円筒部材と相対回転可能に同軸に配置された軸部材と、前記円筒部材と前記軸部材との間で形成され、粘性流体が充填される作動室と、前記作動室に配置され、前記円筒部材と一体に回転する複数のアウタープレートおよび該アウタープレートと交互に配置されて前記軸部材と一体に回転する複数のインナープレートと、を備えたビスカスカップリングであって、前記アウタープレートは、複数のスリットと、円周線上の一点を起点角部とし、該起点角部を通る接線に対して略対称形に形成された三角形状部を有する孔と、を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is formed between a cylindrical member, a shaft member coaxially disposed so as to be rotatable relative to the cylindrical member, and between the cylindrical member and the shaft member and filled with a viscous fluid. A plurality of outer plates that are disposed in the working chamber and rotate integrally with the cylindrical member, and a plurality of inner plates that are alternately disposed with the outer plate and rotate integrally with the shaft member. A viscous coupling provided, wherein the outer plate has a plurality of slits and a triangular portion formed substantially symmetrically with respect to a tangent passing through the starting corner portion with a point on the circumferential line as a starting corner portion It has the hole which has., It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、アウタープレートおよびインナープレートが回転して、シリコーンオイルと空気の混合物が孔に入ると、比重の大きいシリコーンオイルは三角形状部の底辺側から集まっていく。起点角部に向かうにしたがい間隔が狭くなる三角形状部によってシリコーンオイルが速やかに蓄積されていくことで、空気が起点角部側から効率的に押し出される。三角形状部は円周線上の接線に対し略線対称に形成されているので、アウタープレートおよびインナープレートの回転力によりシリコーンオイルは効率的に孔内に蓄積される。孔から抜き出た空気は、アウタープレートとインナープレートとのせん断面上に分散されて介在するので、その分、せん断面上のシリコーンオイルの量が減り、引き摺りトルクが低減される。 According to the present invention, when the outer plate and the inner plate rotate and the mixture of silicone oil and air enters the hole, the silicone oil having a large specific gravity is collected from the bottom side of the triangular portion. Air is efficiently pushed out from the starting corner portion side by rapidly accumulating the silicone oil by the triangular portion whose interval becomes narrower toward the starting corner portion. Since the triangular portion is formed substantially symmetrical with respect to the tangent line on the circumferential line, the silicone oil is efficiently accumulated in the hole by the rotational force of the outer plate and the inner plate. Since the air extracted from the holes is dispersed and interposed on the shearing surface between the outer plate and the inner plate, the amount of silicone oil on the shearing surface is reduced accordingly, and the drag torque is reduced.
前記アウタープレートにおいて、前記起点角部は、前記スリットの外端よりも径方向内側に位置してもよい。 In the outer plate, the starting corner portion may be located radially inward from the outer end of the slit.
また、本発明は、円筒部材と、前記円筒部材と相対回転可能に同軸に配置された軸部材と、前記円筒部材と前記軸部材との間で形成され、粘性流体が充填される作動室と、前記作動室に配置され、前記円筒部材と一体に回転する複数のアウタープレートおよび該アウタープレートと交互に配置されて前記軸部材と一体に回転する複数のインナープレートと、を備えたビスカスカップリングであって、前記インナープレートは、複数のスリットと、円周線上の一点を起点角部とし、該起点角部を通る接線に対して略対称形に形成された三角形状部を有する孔と、を備えていることを特徴とする。 The present invention also includes a cylindrical member, a shaft member disposed coaxially with the cylindrical member so as to be rotatable relative to the cylindrical member, and a working chamber formed between the cylindrical member and the shaft member and filled with a viscous fluid. A viscous coupling comprising: a plurality of outer plates disposed in the working chamber and rotating integrally with the cylindrical member; and a plurality of inner plates alternately disposed with the outer plate and rotating integrally with the shaft member. The inner plate has a plurality of slits and a hole having a triangular portion formed substantially symmetrically with respect to a tangent passing through the starting corner portion, with one point on the circumferential line as a starting corner portion. It is characterized by having.
本発明によれば、アウタープレートおよびインナープレートが回転して、シリコーンオイルと空気の混合物が孔に入ると、比重の大きいシリコーンオイルは三角形状部の底辺側から集まっていく。起点角部に向かうにしたがい間隔が狭くなる三角形状部によってシリコーンオイルが速やかに蓄積されていくことで、空気が起点角部側から効率的に押し出される。三角形状部は円周線上の接線に対し略線対称に形成されているので、アウタープレートおよびインナープレートの回転力によりシリコーンオイルは効率的に孔内に蓄積される。孔から抜き出た空気は、アウタープレートとインナープレートとのせん断面上に分散されて介在するので、その分、せん断面上のシリコーンオイルの量が減り、引き摺りトルクが低減される。 According to the present invention, when the outer plate and the inner plate rotate and the mixture of silicone oil and air enters the hole, the silicone oil having a large specific gravity is collected from the bottom side of the triangular portion. Air is efficiently pushed out from the starting corner portion side by rapidly accumulating the silicone oil by the triangular portion whose interval becomes narrower toward the starting corner portion. Since the triangular portion is formed substantially symmetrical with respect to the tangent line on the circumferential line, the silicone oil is efficiently accumulated in the hole by the rotational force of the outer plate and the inner plate. Since the air extracted from the holes is dispersed and interposed on the shearing surface between the outer plate and the inner plate, the amount of silicone oil on the shearing surface is reduced accordingly, and the drag torque is reduced.
前記インナープレートにおいて、前記起点角部は、前記スリットの内端よりも径方向外側に位置してもよい。 In the inner plate, the starting corner portion may be located radially outward from the inner end of the slit.
また、前記孔の形状としては、三角形状、菱形形状、複数の円弧部を直線または曲線で結んだ形状が好適である。 Moreover, as the shape of the hole, a triangle shape, a rhombus shape, or a shape in which a plurality of arc portions are connected by straight lines or curves is preferable.
本発明によれば、孔から空気を効率良く抜き出すことができ、空気がアウタープレートとインナープレートとのせん断面上に分散されて介在することにより、引き摺りトルクの低減を図れる。 According to the present invention, air can be efficiently extracted from the hole, and drag torque can be reduced by dispersing and interposing the air on the shearing surfaces of the outer plate and the inner plate.
図1において、ビスカスカップリング(粘性継手)1は、円筒部材2と、カバー3と、軸部材4と、アウタープレート5と、インナープレート6とを備えて構成されている。ビスカスカップリング1は、例えば自動車の推進軸と終減速装置との間に設けられる。一例として円筒部材2は推進軸に連結され、軸部材4は終減速装置のドライブピニオンシャフトに連結される。
In FIG. 1, a viscous coupling (viscous joint) 1 includes a
円筒部材2の内周は、アウタープレート5の外縁とスプライン結合する孔スプライン7と、孔スプライン7の軸心O方向一端側(車両後方側)に形成され、孔スプライン7よりも大径のカバー嵌合部8と、孔スプライン7の軸心O方向他端側(車両前方側)に形成され、孔スプライン7よりも小径の軸部材支持部9と、を備えて構成されている。
The inner periphery of the
軸部材支持部9は、軸部材4を相対回転可能に支持する部位であり、軸部材支持部9と軸部材4との間には軸受10が介設されている。軸部材4の軸心O方向中程には、軸部材4の外周面13A,13Bよりも大径であってインナープレート6の内縁とスプライン結合する軸スプライン12が形成されている。前記した円筒部材2の軸部材支持部9から一端側開口部側にかけては、シール部材11が介設され、軸スプライン12よりも他端側で、円筒部材2に遊嵌される外周面13Bをシールしている。
The shaft
カバー3は、円筒部材2の一端側開口部を閉塞するようにカバー嵌合部8に内嵌し、サークリップ14によって抜け止めされている。カバー3と軸部材4の一端側の外周面13Aとの間には、軸受15とシール部材16が介設されている。また、カバー3とカバー嵌合部8との間にはOリング17が介設されている。
The
円筒部材2とカバー3と軸部材4とに囲まれて環状の作動室18が構成される。作動室18には、孔スプライン7にスプライン結合して円筒部材2と一体に回転するアウタープレート5と、軸スプライン12にスプライン結合して軸部材4と一体に回転するインナープレート6とが、軸心O方向に交互に積層配置されたうえで、粘性流体としてシリコーンオイルが封入されている。カバー3には、シリコーンオイルを充填するための充填孔19が形成されているとともに、シリコーンオイルの充填時に作動室18内の空気を外部に逃がすための空気抜き孔20が形成されている。充填孔19には雌ねじが螺設されており、シリコーンオイルの充填後、充填孔19はボルト21により閉じられ、空気抜き孔20はボール22が圧入されることで閉じられる。作動室18には、所定量のシリコーンオイルが充填され、残りの空間には空気が存在することとなる。
An
以上により、例えば前輪が空転するなどしてアウタープレート5とインナープレート6との間に回転数差が生じたとき、両プレート間のシリコーンオイルにせん断力が生じるので、アウタープレート5とインナープレート6との間で動力が伝達され、後輪に動力が伝達される。
As described above, when a rotational speed difference is generated between the
図2に示すように、アウタープレート5には、内端が開放し、径方向外側に指向する複数のスリット23が円周方向に等間隔で形成されている。スリット23は、軸心Oとスリット23の内端23Aとを通る径方向線R1に対して一方の回転方向であるQ方向(図2における反時計回り方向)側に傾斜角度θ1をなすように形成されている。図ではスリット23は直線状に形成されているが、曲線状に形成してもよい。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように、インナープレート6には、外端が開放し、径方向内側に指向する複数のスリット24が円周方向に等間隔で形成されている。スリット24は、軸心Oとスリット24の内端24Aとを通る径方向線R2に対して他方の回転方向であるP方向(図3における時計回り方向)側に傾斜角度θ2をなすように形成されている。図ではスリット24は直線状に形成されているが、曲線状に形成してもよい。
As shown in FIG. 3, the
図4は、アウタープレート5とインナープレート6とを組み付けた状態を示し、車両の前進時に両プレートはP方向に回転する。アウタープレート5の回転数は副変速装置の出力軸と同じで、インナープレート6の回転数は終減速装置のドライブピニオンギヤと同じであり、副変速装置および終減速装置のギヤ比の設定により、通常走行時における両プレートの回転数をほぼ一致させているが、完全に一致させることはほぼ不可能であり、両プレートが相対回転することがある。
FIG. 4 shows a state in which the
アウタープレート5がインナープレート6に対して相対回転する場合、アウタープレート5はインナープレート6に対してP方向に相対回転(正転)する。この回転に伴ってスリット23とスリット24との交差領域40は径方向内側から径方向外側に向けて移行するので、交差領域40のシリコーンオイルが径方向外側に押し遣られる。これにより、シリコーンオイルは全体的に径方向外側に移動し、その分、空気が径方向内側に移動する。これに対し、インナープレート6の方がアウタープレート5よりも回転数が大きいと、アウタープレート5はインナープレート6に対してQ方向に相対回転(逆転)する。この回転に伴って交差領域40は径方向外側から径方向内側に向けて移行するので、交差領域40のシリコーンオイルが径方向内側に押し遣られる。これにより、シリコーンオイルは全体的に径方向内側に移動し、その分、空気が径方向外側に移動する。
When the
図2に示すように、アウタープレート5の外縁寄りには、表裏を貫通する複数の孔25が円周方向に等間隔で形成されている。また、図3に示すように、インナープレート6の外縁寄りにも、表裏を貫通する複数の孔25が円周方向に等間隔で形成されている。アウタープレート5に孔25を形成した場合、インナープレート6に孔25を形成しなくともよい。また、インナープレート6に孔25を形成した場合、アウタープレート5に孔25を形成しなくともよい。アウタープレート5およびインナープレート6の少なくとも一方に孔25を設けることにより、アウタープレート5とインナープレート6とで挟まれたシリコーンオイルのせん断面積が小さくなるので、シリコーンオイルに作用するせん断力が減り、伝達トルクを低減できる。したがって、アウタープレート5とインナープレート6とが正転状態となって、シリコーンオイルが径方向外側に移動した状態では、引き摺りトルクを低減できる。
As shown in FIG. 2, a plurality of
一方、本発明者は、アウタープレート5とインナープレート6とが逆転状態となって、空気が径方向外側に移動するときの引き摺りトルクについて試験を重ね、引き摺りトルクが以下のメカニズムで発生していることが判った。空気がプレート間の狭い空間を移動する際、孔25にシリコーンオイルと空気の混合物が流入すると、空気が孔25から抜け出しにくくなる。その分、アウタープレート5とインナープレート6とのせん断面上に介在するシリコーンオイルの量が増えるので、引き摺りトルクが増加しやすくなる。もし、孔25から空気を抜き出せることができれば、空気をせん断面上に分散させることができ、シリコーンオイルの量が減って、引き摺りトルクを低減できる。
On the other hand, the present inventor has repeatedly tested the drag torque when the
図6は従来の円形の孔51を示している。シリコーンオイルと空気の混合物が孔51に入ると、比重の大きいシリコーンオイルは、プレートの回転方向であるP方向に対して後側に分布し、空気は前側に分布することが知られている。発明者は、孔の形状を種々変えて試験を行うことにより、空気が抜き出やすい形状の孔25を求めた。
FIG. 6 shows a conventional
本発明に係る孔25は、或る円周線C1上の一点を起点角部26とし、この起点角部26を通る接線Sに対して略対称形に形成された三角形状部を有する形状からなる。図2および図3では、孔25の全体形状が三角形状を呈している場合を示している。起点角部26は、車両前進時のアウタープレート5およびインナープレート6の回転方向であるP方向に指向するように配置されている。
The
図5に示すように、孔25は、接線Sに対し略線対称であって起点角部26で角度θ3で交差するように延びる一対の側辺部27,28と、起点角部26に対向する底辺部29とを有する。側辺部27と側辺部28とは互いに略等辺である。角度θ3は、概ね30度〜90度の範囲の鋭角とすることが望ましい。起点角部26は、必ずしも直線同士の交差点である必要はなく、図示のように若干の円弧状を呈していてもよい。なお、孔25は接線Sに対して厳密に対称である必要はなく、たとえば底辺部29の中央が円周線C1上に位置するように形成されてもよい。
As shown in FIG. 5, the
このような三角形状部を有する孔25によれば、次のような作用を得る。アウタープレート5およびインナープレート6がP方向に回転して、シリコーンオイルと空気の混合物が孔25に入ると、比重の大きいシリコーンオイルは底辺部29側から集まっていく。そして、起点角部26に向かうにしたがい間隔が狭くなる側辺部27,28によってシリコーンオイルが速やかに蓄積されていくことで、空気が起点角部26側から効率的に押し出される。側辺部27,28は円周線C1上の接線Sに対し略線対称に形成されているので、アウタープレート5またはインナープレート6の回転力によりシリコーンオイルが効率的に孔25内に蓄積されていく。
According to the
図6の従来の円形の孔51はコーナー部が存在しないために空気が抜けにくい構造であるが、本発明の孔25は起点角部26の存在により空気を容易に抜き出すことができる。特に起点角部26を鋭角に設定すれば、空気を一層容易に抜き出すことができる。孔25から抜き出た空気は、アウタープレート5とインナープレート6とのせん断面上に分散されて介在する。したがって、その分、せん断面上のシリコーンオイルの量が減り、引き摺りトルクを低減できる。
Although the conventional
アウタープレート5の径方向における孔25の位置に関して、図2に示すように、起点角部26を通る円周線C1は、スリット23の外端を通る円周線C2よりも径方向外側に位置している。つまり、孔25は、起点角部26がスリット23の外端よりも径方向外側に位置するように形成されている。しかし、場合により、円周線C1が円周線C2よりも径方向内側となるように、つまり、起点角部26がスリット23の外端よりも径方向内側に位置するように孔25を形成してもよい。
With respect to the position of the
インナープレート6の径方向における孔25の位置に関しては、図3に示すように、起点角部26を通る円周線C1は、スリット24の内端を通る円周線C3よりも径方向外側に位置している。つまり、孔25は、起点角部26がスリット24の内端よりも径方向外側に位置するように形成されている。しかし、スリット24の長さが短い場合等によっては、円周線C1が円周線C3よりも径方向内側となるように、つまり、起点角部26がスリット24の内端よりも径方向内側に位置するように孔25を形成してもよい。
As for the position of the
「第1変形例」
孔25の第1変形例は、図7および図8に示すように菱形形状を呈している。この菱形形状の孔25は、図8に示すように、底辺部29を境として、右半分の領域は円周線C1上の一点を起点角部26とした三角形状部31を有し、左半分の領域は円周線C1上の一点を起点角部26Aとした三角形状部31Aを有している。孔25は、起点角部26または起点角部26Aを通る接線Sに対して厳密に線対称に形成する必要はなく、図8に示すように起点角部26および起点角部26Aが共に円周線C1上に位置するように形成してもよい。また、起点角部26および起点角部26Aは、スリット23の外端を通る円周線C2よりも径方向外側に位置してもよいし、径方向内側に位置してもよい。図7は、孔25をアウタープレート5に形成した場合を示しているが、インナープレート6に形成してもよい。
"First modification"
The 1st modification of the
菱形形状を呈する孔25によれば、例えば車両の前進時には、一方の三角形状部31により空気を起点角部26から効率的に抜き出すことができ、車両の後進時には、他方の三角形状部31Aにより空気を起点角部26Aから効率的に抜き出すことができる。したがって、車両の前後進を問わず、引き摺りトルクを低減できる。
According to the
「第2変形例」
孔25の第2変形例は、図9に示すように、複数の円弧部35,36,37を直線または曲線で結んだ形状からなる。孔25は、三角形状部31Aの起点角部26が円弧部35に形成されるとともに、残り2つの角部もそれぞれ円弧部36,37に形成されている。そして、側辺部27,28および底辺部29が、それぞれ孔25の内側に向けて凸状となる曲線に形成されている。なお、側辺部27,28、底辺部29は直線に形成しても構わない。また、たとえば側辺部27,28を曲線に形成する一方、底辺部29を直線に形成する等、曲線と直線とを組み合わせたものにしてもよい。以上のような形状の孔25によっても、車両の前進時に、三角形状部31に類した形状により空気を起点角部26から効率的に抜き出すことができ、引き摺りトルクを低減できる。
"Second modification"
As shown in FIG. 9, the second modification of the
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。アウタープレート5に傾斜角度θ1をつけてスリット23を形成した場合、インナープレート6ではスリット24を径方向に沿って形成してもよい。また、インナープレート6に傾斜角度θ2をつけてスリット24を形成した場合、アウタープレート5ではスリット23を径方向に沿って形成してもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. When the
1 ビスカスカップリング
2 円筒部材
3 カバー
4 軸部材
5 アウタープレート
6 インナープレート
23 スリット(アウタープレート側)
24 スリット(インナープレート側)
25 孔
26 起点角部
27,28 側辺部
29 底辺部
31 三角形状部
1
24 Slit (Inner plate side)
25
Claims (7)
前記円筒部材と相対回転可能に同軸に配置された軸部材と、
前記円筒部材と前記軸部材との間で形成され、粘性流体が充填される作動室と、
前記作動室に配置され、前記円筒部材と一体に回転する複数のアウタープレートおよび該アウタープレートと交互に配置されて前記軸部材と一体に回転する複数のインナープレートと、
を備えたビスカスカップリングであって、
前記アウタープレートは、
複数のスリットと、
円周線上の一点を起点角部とし、該起点角部を通る接線に対して略対称形に形成された三角形状部を有する孔と、
を備えていることを特徴とするビスカスカップリング。 A cylindrical member;
A shaft member disposed coaxially with the cylindrical member so as to be relatively rotatable;
A working chamber formed between the cylindrical member and the shaft member and filled with a viscous fluid;
A plurality of outer plates that are disposed in the working chamber and rotate integrally with the cylindrical member, and a plurality of inner plates that are alternately disposed with the outer plate and rotate integrally with the shaft member;
A viscous coupling comprising:
The outer plate is
A plurality of slits;
A hole having a triangular portion formed in a substantially symmetrical shape with respect to a tangent line passing through the starting corner portion, with one point on the circumferential line as a starting corner portion,
A viscous coupling characterized by comprising:
前記円筒部材と相対回転可能に同軸に配置された軸部材と、
前記円筒部材と前記軸部材との間で形成され、粘性流体が充填される作動室と、
前記作動室に配置され、前記円筒部材と一体に回転する複数のアウタープレートおよび該アウタープレートと交互に配置されて前記軸部材と一体に回転する複数のインナープレートと、
を備えたビスカスカップリングであって、
前記インナープレートは、
複数のスリットと、
円周線上の一点を起点角部とし、該起点角部を通る接線に対して略対称形に形成された三角形状部を有する孔と、
を備えていることを特徴とするビスカスカップリング。 A cylindrical member;
A shaft member disposed coaxially with the cylindrical member so as to be relatively rotatable;
A working chamber formed between the cylindrical member and the shaft member and filled with a viscous fluid;
A plurality of outer plates that are disposed in the working chamber and rotate integrally with the cylindrical member, and a plurality of inner plates that are alternately disposed with the outer plate and rotate integrally with the shaft member;
A viscous coupling comprising:
The inner plate is
A plurality of slits;
A hole having a triangular portion formed in a substantially symmetrical shape with respect to a tangent line passing through the starting corner portion, with one point on the circumferential line as a starting corner portion,
A viscous coupling characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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