JP2527022B2 - 動力伝達機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の
回転部材間に配設されて、これら両部材間のトルク伝達
を行う動力伝達機構に関する。

〔従来技術〕

かかる動力伝達機構は、駆動側回転部材と従動側回転
部材間に配設されて、これら両部材の相対回転時これら
両部材を互にトルク伝達可能に連結して、従動側回転部
材を駆動させる連結機構として使用されるものと、駆動
側および従動側回転部材間、両駆動側回転部材間または
両従動側回転部材間に配設されてこれら両部材の相対回
転時これら両部材を互にトルク伝達可能に連結して、こ
れら両部材間の回転差を制限させる差動制限機構として
使用されるもの等に大別される。前者の連結機構は主と
してリヤルタイム式の四輪駆動車における一方の動力伝
達系路に配設され、また後者の差動制限機構は主として
車両における各ディファレンシャルに配設される。

しかして、従来の動力伝達機構としては特表昭61−50
1583号公報に示されているように粘性流体継手（ビスカ
スカップリング）、特開昭61−102330号公報に示されて
いるように多板摩擦クラッチおよびこれを作動させるオ
イルポンプを備えたクラッチ装置、実開昭61−141848号
公報に示されているように粘性流体継手およびこれを構
成する多数の内外両プレートを摩擦係合させる押動手段
を備えたクラッチ装置等が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記した各動力伝達機構においては、粘性
流体の温度による粘度変化によりトルク伝達性能が不安
定となり、あるいは両回転部材間の相対回転の回転数差
（以下これを差動回転数という）の小さい領域において
は差動回転数に比例した所定のトルク伝達をなし得ない
という問題がある。

本出願人は特願昭63−114406号出願にて上記した各問
題に対処した動力伝達機構を提案している。当該伝達機
構は、同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の回転部
材間に配設されてこれら両部材間のトルク伝達を行う動
力伝達機構であり、前記両部材の相対回転により作動し
て粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力発生手段と、推力
により作動して前記両部材をトルク伝達可能に連結する
摩擦係合力を発生させる摩擦係合力発生手段と、前記粘
性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗力を前記摩擦係
合力発生手段に対する推力に変換させる推力変換手段を
備えていることを特徴とするものである。

かかる構成の動力伝達機構においては、両回転部材間
に相対回転が生じると差動回転数に応じた粘性抵抗力が
粘性抵抗力発生手段に発生し、この粘性抵抗力を推力変
換手段が摩擦係合力発生手段に対する推力に変換する。
このため、摩擦係合力発生手段が作動して両回転部材を
連結する摩擦係合力を発生させるが、この摩擦係合力は
差動回転数に比例したもので、両回転部材間では差動回
転数に比例したトルクが一方から他方へ伝達される。従
って、当該動力伝達機構は四輪駆動車の一方の動力伝達
系路における駆動側回転部材と従動側回転部材との連結
機構として機構するとともに、駆動側および従動側回転
部材間、両駆動側回転部材間または両従動側回転部材間
の差動制限機構として機能する。

しかして、当該動力伝達機構においては、両回転部材
間のトルク伝達は摩擦係合力発生手段にて発生する摩擦
係合力に起因する摩擦係合トルクにより行なわれ、この
ため摩擦係合力発生手段にて主に発熱する。これに対し
て、粘性抵抗力発生手段では、差動回転数に応じた粘性
抵抗力を発生させればよく両回転部材間のトルク伝達を
行うものではないことから、大きな粘性抵抗力を発生さ
せる必要がないため発熱も小さい。従って、当該動力伝
達機構においては、粘性抵抗力発生手段にて使用する粘
性流体の温度変化に起因する粘度変化の影響を受けるこ
とがなく、ビスカスカップリングのごときトルク伝達性
能が不安定になることはない。また、当該動力伝達機構
においては、摩擦係合力発生手段に摩擦係合力を発生さ
せる作動手段として、粘性抵抗力発生手段にて発生した
粘性抵抗力を摩擦係合力発生手段を作動させる推力に変
換させる推力変換手段を採用していてオイルポンプを採
用していないため、差動回転数の小さい領域においても
トルク伝達性能がよくかつ応答性も良い。

しかしながら、当該動力伝達機構においては、前記推
力変換手段として前記粘性抵抗力発生手段にて発生する
粘性抵抗力に応じて一方のカムメンバーが他方のカムメ
ンバーに対して軸方向に離間するカム機構を採用してい
て、一方のカムメンバーにて摩擦係合力発生手段を直接
押圧して摩擦係合する構成となっている。このため、カ
ムメンバーから摩擦係合力発生手段に伝達される押圧力
はカム部の構成部位において最も大きい第３図（ｂ）に
示す状態になり、摩擦係合力発生手段を構成する摩擦板
においては摩擦係合力が不均一となって局部的に摩擦係
合力の大きい部位から偏摩耗や片焼け等を惹起する。従
って、本発明の目的はかかる問題に対処することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の
回転部材間に配設されてこれら両部材間のトルク伝達を
行う動力伝達装置であり、前記両回転部材の相対回転に
より作動して粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力発生手
段と、推力により作動して前記両回転部材をトルク伝達
可能に連結する摩擦係合力を発生させる摩擦係合力発生
手段と、前記粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗
力を前記摩擦係合力発生手段に対する推力に変換させる
推力変換手段を備えてなり、前記推力発生手段を、前記
粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗力に応じて一
方のカムメンバーが他方のカムメンバーに対して軸方向
に離間するカム機構と、前記摩擦係合力発生手段と前記
一方のカムメンバー間にて軸方向へ摺動可能に組付けら
れて同一方のカムメンバーとにより流体が封入される圧
力室を形成するとともに、前記一方のカムメンバーの離
間により前記圧力室に発生する圧力に応じて前記摩擦係
合力発生手段を押圧する作動ピストンにより構成したこ
とを特徴とするものである。

〔発明の作用・効果〕

かかる構成の動力伝達機構においては、カム機構を構
成する一方のカムメンバーの軸方向の移動により圧力室
に作動ピストンを押動する圧力が発生する。この圧力は
作動ピストンの内側面に均一に付与され、同ピストンは
摩擦係合力発生手段を均一に押圧する。このため、摩擦
係合力発生手段を構成する摩擦板においては摩擦係合力
が均一になって局部的に摩擦係合力の大きな部位は存在
せず、当該部位に起因する偏摩耗や片焼け等は発生しな
い。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明するに、第
１図には本発明の一実施例にかかる動力伝達機構が示さ
れている。当該動力伝達機構10は第５図に示すように、
リヤルタイム式の四輪駆動車の後輪側動力伝達系路に配
設される。

当該車両は前輪側が常時駆動するとともに後輪側が必
要時駆動するもので、エンジン21の一側に組付けたトラ
ンスアクスル22はトランスミッションおよびトランスフ
ァを備え、エンジン21からの動力をアクスルシヤフト23
に出力して前輪24を駆動させるとともに、第１プロペラ
シャフト25に出力する。第１プロペラシャフト25は動力
伝達機構10を介して第２プロペラシャフト26に連結して
いて、これら両シヤフト25、26がトルク伝達可能な場合
動力がリヤディファレンシャル27を介してアクスルシヤ
フト28に出力され、後輪29が駆動する。

しかして、動力伝達機構10はアウタケース11およびイ
ンナケース12からなる環状の作動室内に粘性抵抗力発生
手段10a、摩擦係合力発生手段10b、および推力変換手段
10cを備えている。

アウタケース11は環状の第１外殻11a、第２外殻11b、
および第３外殻11cからなり、第１外殻11aと第２外殻11
bとは互に固着され、かつ第３外殻11cは第２外殻11bの
右端部に液密的に嵌着されている。インナケース12は段
付筒状のもので、同ケース12の外周にアウタケース11が
液密的かつ回転可能に嵌合し、これら両ケース11、12に
て作動室が形成されている。かかるインナケース12はそ
の内スプライン12aにて第２プロペラシャフト26の先端
部のスプライン26aに嵌合して固定され、かつアウタケ
ース11は同シヤフト26の先端部に回転可能に支持されて
第１プロペラシャフト25の後端に固定されている。

粘性抵抗力発生手段10aは作動プレート13と、後述す
る推力変換手段10cを構成する第１カムメンバー14とか
らなる。作動プレート13はその一側に同心円状の多数の
リブ13aを備えており、インナケース12の外周に一体回
転可能に組付けられ、かつ抜止めされている。第１カム
メンバー14はその他側に同心円状の多数のリブ14aを備
えていて、アウタケース11の第１外殻11aの内周に嵌合
されてインナケース12に対して液密的かつ回転可能にな
っている。かかる第１カムメンバー14は各リブ14aを作
動プレート13の各リブ13a間に所定の周間隙を保って嵌
入させている。

摩擦係合力発生手段10bは湿式多板クラッチ式のもの
で、多数のクラッチプレート15とクラッチディスク16と
からなる。各クラッチプレート15はその外周のスプライ
ン部をアウタケース11の第２外殻11bにおける内周に設
けたスプライン部11dに嵌合されて、同ケース11に一体
回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられている。各
クラッチディスク16はその外周のスプライン部をインナ
ケース12の外周に設けたスプライン部12cに嵌合されて
各クラッチプレート15間に位置し、同ケース12に一体回
転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられている。これ
らのプレート15およびディスク16の収容室R1にはクラッ
チ用オイルが所定量封入されている。

推力変換手段10cは第１カムメンバー14、第２カムメ
ンバーを構成する第１外殻11aおよび複数のボール17か
らなるカム機構と、作動ピストン18とにより構成されて
おり、第１カムメンバー14は前述したごとく粘性抵抗力
発生手段10aの構成部材を兼ねている。第２カムメンバ
ーを構成する第１外殻11a（以下第２カムメンバー11aと
いうことがある）の他側にはカム溝11a1が形成されてい
て、同カム溝11a1は第２図に示すように第１カムメンバ
ー14の一側に設けたカム溝14bに対向させている。各カ
ムメンバー14、11aのカム溝14b、11a1は第２図に示すよ
うにカム圧力角をθとする複数の山部と谷部とを有し、
互に対向する谷部間に各ボール17が介装されている。作
動ピストン18はアウタケース11の第１外殻11aの内周お
よびインナケース12の外周に液密的かつ軸方向へ摺動可
能に組付けられて第１カムメンバー14と左端のクラッチ
プレート15間に位置し、第１カムメンバー14との間に作
動プレート13を収容する圧力室R2を形成している。この
圧力室R2にはシリコンオイル等の高粘性流体が所定量封
入されていて、粘性抵抗力の発生室も兼ねている。

かかる構成の動力伝達機構10においては、第１、第２
両プロペラシャフト25、26間に相対回転が生じていない
場合にはこれら両シヤフト25、26間のトルク伝達はない
が両シヤフト25、26間に相対回転が生じるとトルク伝達
がなされる。すなわち、これら両シヤフト25、26間に相
対回転が生じると、第１プロペラシャフト25に一体回転
可能に組付けられているアウタケース11、これと一体の
第２カムメンバー11aおよび第１カムメンバー14と、第
２プロペラシャフト26に一体回転可能に組付けられてい
るインナケース12および作動プレート13との間に差動回
転が生じ、作動プレート13と第１カムメンバー14間に下
記式で示す粘性摩擦トルクＴが発生する。

但し、ｋは定数、μは粘性流体の粘度、Ｎは差動回転
数、ｌは各リブの対向する長さ、ｈは各リブの対向面の
間隔、riは粘性剪断力発生部の各半径 この粘性摩擦トルクＴは第１カムメンバー14の差動回
転を規制する抵抗力として作用するが、各ボール17にお
ける抵抗力ＦはT/R（Ｒはボール17の軌道輪半径）とな
る。また、この抵抗力Ｆは第１カムメンバー14を圧力室
R2側へ摺動させる推力に変換されるが、この場合カム圧
力角をθとすると抵抗力Ｆは推力Ｓ＝Ftanθに変換さ
れ、第１カムメンバー14はこの推力Ｓにより移動して圧
力室R2内の圧力を均一に増圧する。この増圧により作動
ピストン18は摩擦係合力発生手段10bを押圧して各クラ
ッチプレート15とクラッチディスク16とを摩擦係合させ
る。この結果、両ケース11、12がトルク伝達可能に連結
して第１プロペラシャフト25の動力が第２プロペラシャ
フト26に伝達され、車両は四輪駆動状態となる。摩擦係
合力は差動回転数に比例するため、第１プロペラシャフ
ト25から第２プロペラしゃフト26へのトルク伝達量も差
動回転数に比例する。しかして、当該動力伝達機構10に
おいては、第１カムメンバー14の軸方向の摺動により圧
力室R2内の圧力を増圧し、この圧力にて作動ピストン18
を介して各クラッチプレート15とクラッチディスク16を
摩擦係合させるものであるから、同作動ピストン18の内
側面には押圧力が均一に付与され各クラッチプレート15
と各クラッチディスク16に対する押圧力は第３図（ａ）
に示すように均一になり、これら両者15,16間における
摩擦係合力は均一となり、局部的に摩擦係合力の大きな
部位は発生しない。従って、当該部位に起因するクラッ
チディスク16の偏摩耗や片焼け等は発生しない。また、
各クラッチプレート15とクラッチディスク16における径
外方側の押圧力が第３図（ｂ）に示すカムメンバーＣに
て直接押圧する機構に比較して大きく、トルク伝達性能
も向上する。このため、動力伝達機構の小型化が可能と
なる。

第４図には、上記実施例の変形例である動力伝達機構
が示されている。当該動力伝達機構10Aは上記実施例の
動力伝達機構10と類似の構成部材からなり、粘性抵抗力
発生手段10aおよび推力変換手段10cを構成する第１カム
メンバー14Aと第２カムメンバー11aにおけるカム部、す
なわちこれら両者14A,11aのカム溝およびボール17Aの嵌
合部位が上記実施例に比較して径内方側に位置してい
る。このため、第１カムメンバー14Aに対する推力が大
きくて圧力室R2内の増圧、作動ピストン18の各クラッチ
プレート15とクラッチディスク16に対する押圧力が大き
く、トルク伝達性能が一層向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る動力伝達機構の断面
図、第２図は同機構におけるカム機構の展開説明図、第
３図（ａ），（ｂ）は同機構および従来の機構における
摩擦係合力発生手段に対する押圧力の分布を示す説明
図、第４図は同機構の変形例を示す断面図、第５図は同
機構を採用した車両の概略図である。 符号の説明 10,10A……動力伝達機構、10a……粘性抵抗力発生手
段、10b……摩擦係合力発生手段、10c……推力変換手
段、11……アウタケース、12……インナケース、13……
作動プレート、11a,14,14A……カムメンバー、15……ク
ラッチプレート、16……クラッチディスク、17,17A……
ボール、18……作動ピストン、25,26……プロペラシャ
フト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の
   回転部材間に配設され、前記両回転部材の相対回転によ
   り作動して粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力発生手段
   と、推力により作動して前記両回転部材をトルク伝達可
   能に連結する摩擦係合力を発生させる摩擦係合力発生手
   段と、前記粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗力
   を前記摩擦係合力発生手段に対する推力に変換させる推
   力変換手段を備えてなり、前記推力発生手段を、前記粘
   性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗力に応じて一方
   のカムメンバーが他方のカムメンバーに対して軸方向に
   離間するカム機構と、前記摩擦係合力発生手段と前記一
   方のカムメンバー間にて軸方向へ摺動可能に取付けられ
   て同一方のカムメンバーとにより流体が封入される圧力
   室を形成するとともに、前記一方のカムメンバーの離間
   により前記圧力室に発生する圧力に応じて前記摩擦係合
   力発生手段を押圧する作動ピストンにより構成したこと
   を特徴とする動力伝達機構。