JP2540947B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

動力伝達装置

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JP2540947B2
JP2540947B2 JP1184098A JP18409889A JP2540947B2 JP 2540947 B2 JP2540947 B2 JP 2540947B2 JP 1184098 A JP1184098 A JP 1184098A JP 18409889 A JP18409889 A JP 18409889A JP 2540947 B2 JP2540947 B2 JP 2540947B2
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D35/00Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D47/00Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings
    • F16D47/06Systems of clutches, or clutches and couplings, comprising devices of types grouped under at least two of the preceding guide headings of which at least one is a clutch with a fluid or a semifluid as power-transmitting means

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は動力伝達装置に関し、特に同軸的かつ相対回
転可能に位置する内外両回転部材間に配設され、これら
両回転部材間のトルク伝達を行う動力伝達装置に関す
る。
(従来技術) この種形式の動力伝達装置としては特表昭61−501583
号公報に示されている粘性流体継手(ビスカスカップリ
ング)、特開昭63−287631号公報に示されているビスカ
スカップリング、摩擦クラッチおよびこれら両者を連結
するカム手段からなる動力伝達装置がある。かかる動力
伝達装置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動
力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
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。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記した前者の粘性流体継手であるビスカ
スカップリングにおいては、内外両プレート間の相対回
転時これら両プレート間に存在する粘性流体の剪断力に
起因する粘性摩擦トルクにより両プレート間のトルク伝
達が可能になるものであるが、かかる粘性摩擦トルクは
さほど大きくないとともに同トルクの立上り特性はよく
ない。また、大きな粘性摩擦トルクを発生させるべくビ
スカスカップリングを構成すると剪断力が極めて大きく
なって発熱量が増大し、粘性流体が高温になってその粘
度が大きく低下する。このため、得られる粘性摩擦トル
クが変動して両プレート間のトルク伝達特性が不安定と
なり、特に両プレート間の回転差が漸次増大した後漸次
減少する場合にはトルク伝達特性にヒステリシスが生じ
る。従って、かかるビスカスカップリングを四輪駆動車
における一方の動力伝達系路の連結機構、各ディファレ
ンシャルの差動制限機構等として使用した場合には一方
の動力伝達系路の伝達トルク、差動制限トルクが不安定
な状態となり、車両の走行性能に影響を及ぼす。
また、上記した後者の動力伝達装置においては、ビス
カスカップリングにて発生する粘性摩擦トルクにより両
回転部材間のトルク伝達がなされるとともに、上記粘性
摩擦トルクをカム手段にて推力に変換して摩擦クラッチ
を係合させ、同クラッチの摩擦トルクによりさらに両回
転部材間のトルク伝達がなされるようになっている。従
って、かかる動力伝達装置はビスカスカップリングの作
動を基礎とするもので、ビスカスカップリングの上記し
た不具合をそのまま包含している。
本出願人はこれらの問題を解決すべき動力伝達装置を
特願昭63−114406号出願にて提案している。当該動力伝
達装置は、同軸的かつ相対回転可能に位置する内外両回
転部材間に配設されてこれら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、前記両回転部材をトルク伝達可能に連結する摩擦係
合力を発生させるとともに付与される推力に応じて摩擦
係合力を増減させる摩擦クラッチと、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クラッチに対
する推力に変換させる推力変換手段を備え、同推力変換
手段を、前記粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗
力に応じて相対回転する一対のカムメンバーと、これら
両カムメンバーのカム面間に介装されて両カムメンバー
を互いに離間すべく作用するカムフォロアにて構成して
なる動力伝達装置であり、前記粘性抵抗力発生手段を、
前記外側回転部材内にて前記推力変換手段の一方のカム
メンバーにより区画された粘性流体室と、同カムメンバ
ーに一体的に設けられて前記流体室に突出する多数のフ
ィン部を同心的に有する第1フィンと、前記流体室内に
て前記両回転部材の一方に一体回転可能に設けられて前
記流体室に突出し前記第1フィンの各フィン部と同心的
に交互に嵌合する多数のフィン部を有する第2フィンと
により構成したことを特徴とするものである。
かかる動力伝達装置は上記したビスカスカップリング
を廃止して、ビスカスカップリングに起因する上記問題
を解消したものである。しかしながら、当該動力伝達装
置においては差動回転数が大きくなるほど剪断速度が増
大して粘性流体の粘度が低下するため、差動回転数が増
大することにともない伝達トルクの増加率が低下する。
第10図のグラフには差動回転数に対する伝達トルクの関
係が示されており、上記した先願に係る動力伝達装置に
おいてはグラフ(I)に示すように、グラフ(II)に示
すビスカップリングに比較して粘性流体の温度による粘
度低下が少ないことから、同カップリングより伝達トル
クは増加するもののその増加率は漸次低下する傾向にあ
る。このため、トルク伝達特性はタイトコーナブレーキ
ング現象の発生領域(III)の下限から漸次離れ、車両
の走行性能上不利となる。
従って、本発明の目的は上記した先願に係る動力伝達
装置において、差動回転に伴い伝達トルクを一層増加さ
せることによりトルク伝達特性をタイトコーナブレーキ
ング現象の発生領域の下限に沿わせ、車両の走行性能の
向上を図ることにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記した先願に係る動力伝達装置において、
前記粘性抵抗力発生手段を、前記外側回転部材内にて前
記推力変換手段の一方のカムメンバーにより区画された
粘性流体室と、同カムメンバーに一体的に設けられて前
記流体室に突出する多数のフィン部を同心的に有する第
1フィンと、前記流体室内にて前記両回転部材の一方に
一体回転可能に設けられて前記流体室に突出し前記第1
フィンの各フィン部と同心的に交互に嵌合する多数のフ
ィン部を有する第2フィンとにより構成するとともに、
前記一方のカムメンバーを摺動可能に組付け、かつ前記
流体室内に所定量の粘性流体と気体とを密封して、前記
一方のカムメンバーが他方のカムメンバーとの相対回転
により前記流体室側へ摺動して前記両フィンのフィン部
の重合長さを増加するように構成し、さらに前記一方の
カムメンバーを前記流体室側へバネ付勢して同流体室内
の気体を圧縮して同流体室内の初期圧を高めていること
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装置においては、両回転部材間
に相対回転が生じると粘性抵抗力発生手段に差動回転数
に応じた粘性抵抗力が発生し、同粘性抵抗力は推力変換
手段にて摩擦クラッチに対する推力に変換される。従っ
て、摩擦クラッチはかかる推力により押圧され、両回転
部材間で差動回転数に比例したトルク伝達を行う。従っ
て、当該動力伝達装置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
構として機能するとともに、駆動側および従動側回転部
材間、両駆動側回転部材間、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、当該動力伝達装置においては両回転部材間
の差動回転数の増大に応じて一方のカムメンバーがカム
フオロアの作用にて流体室側へ漸次摺動し、両フィンに
おける各フィン部の重合長さを増大させるとともに流体
室における粘性流体の充填率を増大させる。このため、
これら両者の増大に起因して伝達トルクが増大し、粘性
流体の粘度低下に起因する伝達トルクの低下を補足しま
たは同伝達トルクの低下を上回る。この結果、当該動力
伝達装置においては、トルク伝達特性をタイトコーナブ
レーキング現象の発生領域の下限に近づけることがで
き、車両の走行性能の向上を図ることができる。
また、当該動力伝達装置においては、推力変換手段を
構成する一方のカムメンバーをバネ付勢して流体室内の
気体を圧縮して同流体室の初期圧を高めている。このた
め、差動回転数に対する各フィン部の重合長さ、および
粘性流体の充填率の増加量は、一方のカムメンバーをバ
ネ付勢していない場合に比較して若干小さくなり、差動
回転数に対する伝達トルクはより直線的に増加すること
になって、トルク伝達特性をタイトコーナブレーキング
現象の発生領域の下限に一層近づけることができる。
(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図には本発明に係る動力伝達装置の基礎となる動力伝
達装置10が示されている。当該動力伝達装置10は第11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ャフト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
伝達装置10を介して第2プロペラシャフト26に連結して
いて、これら両シャフト25、26が動力伝達可能な場合動
力がリヤディファレンシャル27を介してアクスルシャフ
ト28に出力され、後輪29が駆動する。
動力伝達装置10はアウタケース11とインナケース12か
らなる環状の作動室内に摩擦クラッチ10a、粘性抵抗力
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は第1プロペラシャフト25に一体的に連結さ
れ、またインナケース12は第2プロペラシャフト26に一
体的に連結されてアウタケース11内に同軸的かつ相対回
転可能に組付けられている。
摩擦クラッチ10aは湿式多板クラッチで多数のクラッ
チプレート13aとクラッチディスク13bとからなり、各ク
ラッチプレート13aはその外スプライン部をアウタケー
ス11の内スプライン部11a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、かつ各
クラッチディスク13bはその内スプライン部をインナケ
ース12の外スプライン部12aに嵌合されて同ケース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。
粘性抵抗力発生手段10bはアウタケース11内の底部11b
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とにより形成された粘性流体室R、第1カムメンバ
ー14に設けた第1フィン14a、および流体室R内にてイ
ンナケース12の外周に軸方向の移動を規制されて一体回
転可能に組付けた第2フィン15にて構成されている。第
2フィン15は同心円状に形成されて第1カムメンバー14
側に突出する多数のフィン部15aを備えている。第1フ
ィン14aは第1カムメンバー14のボデー14bに一体的に形
成されており、多数のフィン部14a1は同心円状に形成さ
れて流体室Rに同軸的に所定長さ突出している。第1カ
ムメンバー14は両ケース11、12に対して液密的に回転可
能かつ軸方向へ摺動可能に組付けられていて、各フィン
部14a1が第2フィン15の各フィン部15a間に所定の微小
間隙を保って嵌合され、かつ所定の長さ互に重合してい
る。また、流体室Rにはシリコンオイル等高粘性の所定
量の粘性流体と空気とが封入されている。
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16およびカムフォロアである複数のコロ17にて構
成されている。第1カムメンバー14においてはそのボデ
ー14bの第1フィン14aとは反対側の部位に、第2図およ
び第3図に示すようにカム溝14cが形成されている。一
方、第2カムメンバー16は第1カムメンバー14と摩擦ク
ラッチ10aの最左端のクラッチプレート13aとの間にて、
アウタケース11の内周に一体回転可能に組付けられてい
る。かかる第2カムメンバー16においては、第1カムメ
ンバー14のカム溝14cに対向する部位に同カム溝14cと同
一形状のカム溝16aが一体的に形成されている。各カム
溝14c、16aは第2図(a)〜(c)に示すようにカム頂
角をθとする複数の谷部を有し、互に対向する谷部間に
コロ17が介装されている。
かかる構成の動力伝達装置10においては、第1および
第2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ャフト25、26間でのトルク伝達は
ないが、両シャフト25、26間に相対回転が生じると両シ
ャフト25、26でのトルク伝達を行う。すなわち、これら
両シャフト25、26間に相対回転が生じると第1プロペラ
シャフト25と一体のアウタケース11、第2カムメンバー
16および第1カムメンバー14と、第2プロペラシャフト
26と一体のインナケース12および第1フィン15との間に
相対回転が生じ、これら両フィン15、14a間に下記式で
示す粘性剪断トルクTが発生する。
K:定数、μ:粘性流体の粘度、N:差動回転数、l:各フィ
ン部が重合する長さ、h:各フィン部の対向面の隙間、r
i:粘性剪断力発生部の各半径 この粘性剪断トルク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し、この抵抗力Fはコロ
17の配置半径をRとするとF=T/Rとなる。また、この
抵抗力は推力変換手段10cにより摩擦クラッチ10aを押圧
する推力に変換されるが、この場合両カムメンバー14、
16およびコロ17は第2図(a)から同図(b)、(c)
に示すように作動し、推力Sはカム頂角をθとするとS
=Ftanθ/2となる。これにより、摩擦クラッチ10aにお
いてはクラッチプレート13aとクラッチディスク13bとが
差動回転数に応じた摩擦係合をし、両ケース11、12間す
なわち両シャフト25、26間のトルク伝達を行う。
しかして、当該動力伝達装置10においては、流体室R
内に所定量の粘性流体と空気とが封入され、かつ第1カ
ムメンバー14が軸方向へ摺動可能に組付けられている。
このため、両ケース11、12の差動回転時第1カムメンバ
ー14は第3図の2点鎖線で示す位置まで流体室R側へ押
動され、流体室R内の空気を圧縮して粘性流体の充填率
を高め、かつ両フィン15、14aの各フィン部15a、14a1
重合長さを増大させる。しかして、第7図には差動回転
数に対する各フィン部の重合長さの増加量△lが示さ
れ、かつ第8図には差動回転数に対する粘性流体の充填
率δが示されており、当該動力伝達装置10の場合は実線
グラフにて示されている。粘性抵抗力発生手段10bにて
発生する粘性剪断トルクTは上記式から明らかなように
各フィン部の重合長さに比例し、かつ第9図のグラフか
ら明らかなように粘性流体の充填率に比例するため、粘
性流体の粘度低下に起因する粘性剪断トルクの低下を十
分に補償する。この結果、差動回転回数に対する伝達ト
ルクは第10図のグラフIVに示す通りとなる。
第4図には本発明の第1実施例に係る動力伝達装置30
が示されている。当該動力伝達装置30は第1図に示す動
力伝達装置10と同様摩擦クラッチ30a、粘性抵抗力発生
手段30bおよび推力変換手段30cを備えており、第1カム
メンバー34が第4図および第5図に示すように皿バネ38
aにより流体室R側へ付勢されている点で第1図に示す
動力伝達装置10とは相違する。従って、当該動力伝達装
置30のその他の構成については、第1図に示す動力伝達
装置10と同一の部材には30番台の類似の符号を付してそ
の説明を省略する。なお、第5図の符号38bは皿バネ38a
の端部を支持する環状のリテーナであり、このリテーナ
38bはニードルベアリングに変更することもできる。
しかして、当該動力伝達装置30においては、流体室R
内の粘性流体の充填率が第1図に示す動力伝達装置10に
おける充填率と同じである場合でも流体室R内の初期圧
力は皿バネ18aの付勢力に相当する分動力伝達装置10よ
り高い。このため、差動回転数に対する各フィン部の重
合長さの増加量Δlおよび粘性流体の充填率δは、第7
図および第8図の1点鎖線のグラフに示すように第1図
に示す動力伝達装置10より若干小さくなり、差動回転数
に対する伝達トルクは第10図のグラフVに示すようによ
り直線的となる。
第6図には本発明の第2実施例に係る動力伝達装置40
が示されている。当該動力伝達装置40は他の装置10、30
と同様摩擦クラッチ40a、粘性抵抗力発生手段40bおよび
推力変換手段40cを備え、アウタケース41のリテーナ41a
と第2カムメンバー46間に複数のコイルバネ48が介装さ
れている。これにより、両カムメンバー44、46はコイル
バネ48の付勢力にて押圧され、流体室R内の初期圧力が
第1実施例の動力伝達装置30と同様に高められ、かつ第
2カムメンバー46の摩擦クラッチ40a側への移動が所定
の力で規制されている。このため、差動回転の初期にお
いてはトルク伝達がなされない不感帯が生じるととも
に、差動回転数に対してはより高い伝達トルクが得ら
れ、同伝達トルクは第10図のグラフVIとなる。なお、そ
の他の構成は第1図に示す動力伝達装置10に類似のた
め、同じ構成部材に相当する部材は40番台の類似の符号
を付してその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る動力伝達装置の基礎となる動力伝
達装置の断面図、第2図(a)、(b)は同装置におけ
るカム部の部分展開図、同図(c)は同図(b)の一部
省略部分拡大図、第3図は同装置の要部拡大断面図、第
4図は第1実施例に係る動力伝達装置の断面図、第5図
は同装置の部分拡大断面図、第6図は第2実施例に係る
動力伝達装置の断面図、第7図は差動回転数に対する各
フイン部の重合長さの増加の関係量を示すグラフ、第8
図は差動回転数に対する粘性流体の充填率の関係を示す
グラフ、第9図は粘性流体の充填率に対する粘性剪断ト
ルクの倍率の関係を示すグラフ、第10図は差動回転数に
対する伝達トルクの関係を示すグラフ、第11図は本発明
に係る動力伝達装置の基礎となる動力伝達装置を搭載し
た車両の概略構成図である。 符号の説明 10、30、40……動力伝達装置、10a、30a、40a……摩擦
クラッチ、10b、30b、40b……粘性抵抗力発生手段、10
c、30c、40c……推力変換手段、11、31、41……アウタ
ケース、12、32、42……インナケース、14、34、44……
第1カムメンバー、14a、34a、44a……第1フィン、1
5、35、45……第2フィン、16、36、46……第2カムメ
ンバー、17、37、47……コロ、38a……皿バネ、48……
コイルバネ、25、26……プロペラシャフト、R……流体
室。

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内外両
    回転部材間に配設されてこれら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、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とともに付与される推力に応じて摩
    擦係合力を増減させる摩擦クラッチと、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クラッチに
    対する推力に変換させる推力変換手段を備え、同推力変
    換手段を、前記粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵
    抗力に応じて相対回転する一対のカムメンバーと、これ
    ら両カムメンバーのカム面間に介装されて両カムメンバ
    ーを互いに離間すべく作用するカムフォロァにて構成し
    てなる動力伝達装置であり、前記粘性抵抗力発生手段
    を、前記外側回転部材内にて前記推力変換手段の一方の
    カムメンバーにより区画された粘性流体室と、同カムメ
    ンバーに一体的に設けられて前記流体室に突出する多数
    のフィン部を同心的に有する第1フィンと、前記流体室
    内にて前記両回転部材の一方に一体回転可能に設けられ
    て前記流体室に突出し前記第1フィンの各フィン部と同
    心的に交互に嵌合する多数のフィン部を有する第2フィ
    ンとにより構成するとともに、前記一方のカムメンバー
    を摺動可能に組付け、かつ前記流体室内に所定量の粘性
    流体と気体とを密封して、前記一方のカムメンバーが他
    方のカムメンバーとの相対回転により前記流体室側へ摺
    動して前記両フィンのフィン部の重合長さを増加するよ
    うに構成し、さらに前記一方のカムメンバーを前記流体
    室側へバネ付勢して同流体室内の気体を圧縮して同流体
    室内の初期圧を高めていることを特徴とする動力伝達装
    置。
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