JP2550371B2

JP2550371B2 - ビスカスカップリング

Info

Publication number: JP2550371B2
Application number: JP62315237A
Authority: JP
Inventors: 誠萩原
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPH01158232A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、粘性流体を利用したビスカスカップリン
グに関する。

（従来の技術）従来のビスカスカップリングとしては、例えば第３図
に示すようなものがある（特開昭61−65918号公報参
照）。同図において、101は駆動軸に連結された第１回
転部材で、102は従動軸に連結された第２回転部材であ
り、この第１回転部材101と第２回転部材102とは相対回
転可能である。第１回転部材101と第２回転部材102とに
よって密閉状の作動室103が画成されており、この作動
室103には粘性流体が充填されている。作動室103には第
１抵抗板104および第２抵抗板105が収装され、この第１
抵抗板104および第２抵抗板105はそれぞれ第１回転部材
101および第２回転部材102に交互にスプライン結合され
ている。第１抵抗板104の間および第２抵抗板105の間に
はそれぞれ皿ばね106,107が介装されている。また、作
動室103には押圧体108が収納され、この押圧体108は導
管109から送給された液圧媒体の作用を受けるピストン1
10によって同図中左右方向に移動される。

このビスカスカップリングは、例えばフロントエンジ
ンフロントドライブ（FF）ベースの四輪駆動車のトラン
スファとプロペラシャフトとの間に介設されており、第
１回転部材101および第２回転部材102はそれぞれトラン
スファおよびプロペラシャフトと連結されている。前輪
が路面摩擦係数の低い悪路でスリップすると、前輪と後
輪の間には回転数差が生じる。このため、第１抵抗板10
4と第２抵抗板105は相対回転して粘性流体を剪断する。
このときの粘性流体の剪断力がトルクとして後輪へ伝達
され、この後輪によって車両を押し出してスリップ状態
から脱出している。

このとき、後輪に大きなトルクを迅速に伝達するため
に、導管109から送給された液圧媒体の作用を受けるピ
ストン110によって押圧体108を第３図中左方向へ移動さ
せて、第1,第２抵抗板104,105の間隔を小さくするとと
もに、粘性流体の充填率を高くして剪断抵抗を高くす
る。

また、ビスカスカップリングは、他に例えば車両の左
右輪の差動回転を制限するための差動制限装置として用
いられたものがある。この場合にも左右輪の差動を迅速
に制限するために、同じように押圧体108を移動させ
て、第1,第２抵抗板104,105の間隔を小さくするととも
に、粘性流体の剪断抵抗を大きくする。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来のビスカスカップリン
グにあっては、後輪に大きなトルクを迅速に伝達するの
に、ピストン110によって押圧体108を移動させる方式を
採っていた。

一般的に、このように機械的な方式にあっては、後輪
に大きなトルクを迅速伝達したり、あるいは左右輪の差
動を迅速に制限するのには、その迅速性において限界が
あった。すなわち、トルクの伝達や差動制限の応答性が
悪いという問題点があった。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）このような問題点を解決するため、この発明にあって
は、車両の前後又は左右の車輪の駆動軸間に装着される
ビスカスカップリングであって、前記一方の駆動軸およ
び他方の駆動軸に連結された相対回転可能な第１回転部
材および第２回転部材と、この第１回転部材および第２
回転部材のそれぞれに交互に係合された第１抵抗板およ
び第２抵抗板と、この第１抵抗板および第２抵抗板が収
装され、前記第１回転部材と第２回転部材とによって画
成された作動室と、この作動室に封入され、前記第１抵
抗板と第２抵抗板とによって剪断される粘性流体とを備
えたビスカスカップリングにおいて、前記粘性流体を磁
性流体とし、この磁性流体の見掛粘度を前記抵抗板によ
る流体の剪断面に対し交差する磁力線をもつ磁界により
変化させる構成としたものである。

（作用）磁性流体に磁力線を通して磁界をつくると、この磁性
流体の見掛粘度は即時に高くなる。このため、この磁性
流体は第１抵抗板と第２抵抗板による剪断抵抗が即時に
高くなる。したがって、このビスカスカップリングをFF
ベースの四輪駆動車に適用したときには、前輪がスリッ
プすると、後輪へトルクを迅速に伝達することができ
る。また、このビスカスカップリングを差動制限装置に
用いたときには、左右輪の差動を迅速に制限することが
できる。

（実施例）以下、この発明を図面に基づいて説明する。第１図お
よび第２図はこの発明に係るビスカスカップリングの一
実施例を示す図である。この実施例はFFベースの四輪駆
動車のトランスファとプロペラシャフトとの間に、ビス
カスカップリングを介設した例である。

まず、構成を説明する。第１図において、１はトラン
スファのケースであり、このケース１はベアリングケー
ス２、一対の円すいころ軸受３（ただし一対のうち一方
のみを図示）、この一対の円すいころ軸受３間に介装さ
れたスペーサ４等を介して、トランスファの出力軸５を
回転自在に支持している。

この出力軸５とプロペラシャフト（図示せず）との間
にはビスカスカップリング６が介設されている。すなわ
ち、出力軸５とスプライン結合するインナーハブ７と、
このインナーハブ７に固着された内側円筒８とからなる
第１回転部材９が、出力軸５と一体回転するように取り
付けられている。第１回転部材９の外側には、内側円筒
８と同一軸線となるように配された外側円筒10と、この
外側円筒10の両側端に固着された左側端壁部材11と右側
端壁部材12とからなる第２回転部材13が配設されてい
る。

第１回転部材９と第２回転部材13とによって密閉状の
作動室14が画成されており、作動室14内には磁性流体が
封入されている。作動室14には非磁性材料（例えば、18
−８ステンレス銅）の第１抵抗板15および第２抵抗板16
が収納され、この第１抵抗板15および第２抵抗板16は、
内側円筒８の外周壁および外側円筒10の内周壁にそれぞ
れ交互にスプライン結合している。このため、第１回転
部材９と第２回転部材13とが相対回転するときには、第
１抵抗板15と第２抵抗板16とが相対回転して磁性流体31
を剪断する。

ところで、磁性流体は、例えば直径が10^-8mのマグネ
ッタイト（Fe₃O₄）の微粒子をシリコンオイルの溶媒中
に分散させた固液混相流体であり、この固液混相流体は
磁場の中では見掛粘度（固液混相流体における一方向の
粘度）が変化する。ここで、この磁性流体において、第
１抵抗板15と第２抵抗板16による剪断方向の見掛粘度を
高くする。そのために、外側円筒10の周方向にコイルが
巻回された電磁石17を、外側円筒10の外周側に配設す
る。電磁石17は磁性材料の保持体18に包持され、この保
持体18は外側円筒10の外周側近傍まで延設されたベアリ
ングケース２と、これと対向するとともに右側端壁部材
12に回転自在に支持された支持部材19に、ボルト20,21
によって固定されている。電磁石17に励磁電流を流す
と、第１図に示すように磁力線が通るが、この磁力線が
作動室14内を通るように、外側円筒10の中央部10aは非
磁性材料（例えば、18−８ステンレス鋼）とし、この両
側部10bは磁性材料（例えば、炭素0.05〜0.1％の炭素
鋼）としており、中央部10aと両側部10bとは溶接などに
よって固着されている。

右側端壁部材12はプロペラシャフトと連結されてお
り、このため第２回転部材13に伝達されたトルクはプロ
ペラシャフト、差動装置、後輪駆動軸等を介して後輪へ
伝達される。左側端壁部材11と右側端壁部材12とは、そ
れぞれインナーハブ７と出力軸５にニードル軸受22とこ
ろがり軸受23とを介して支持されている。なお、左側端
壁部材11および右側端壁部材12とインナーハブ７との間
にはそれぞれシール部材24,25が介装されている。

次に作用を説明する。車両が舗装道路において直進走
行するとき、エンジンのトルクはトランスミッションか
ら前輪駆動軸とトランスファへ伝達されるが、トランス
ファとプロペラシャフトの間にビスカスカップリングが
設けてあるためプロペラシャフト側へはほとんどトルク
が伝達されず、前輪駆動車として走行する。このとき、
ビスカスカップリング６の第１回転部材９と第２回転部
材13とは同時に回転する。

次に、車両が路面摩擦係数の小さな悪路を走行すると
きに前輪がスリップすると、エンジンから直接駆動され
る前輪の抵抗が少なくなっているために、前輪駆動軸の
回転数に対して前輪に伝達されたトルクは小さくしか発
揮されない。ここで、後輪がエンジン側回転数（前輪駆
動軸）より少く回転するので、後輪駆動軸と連結する第
２回転部材13は第１回転部材９より少く回転する。この
ため、前輪駆動軸と後輪駆動軸との間、すなわち第１回
転部材９と第２回転部材13との間には回転数差が生じ、
第１抵抗板15と第２抵抗板16とは相対回転して磁性流体
を剪断する。

このとき、電磁石17に励磁電流を流すと、第１図に示
すような方向に磁力線が通り、磁界ができる。すなわ
ち、作動室14内においては第１抵抗板15および第２抵抗
板16の剪断方向に対して、略垂直の方向に磁力線が通
る。このように、磁力線が第１抵抗板15および第２抵抗
板16の剪断方向に対して略垂直の方向に通ると、磁性流
体は前記剪断方向における見掛粘度が即時に高くなる。
このため、磁性流体は前記剪断方向における剪断抵抗が
即時に高くなる。したがって、磁性流体の剪断力は即時
に大きくなり、この大きな剪断力をトルクとして後輪駆
動軸から後輪へ迅速に伝達することができる。すなわ
ち、トルクＴの後輪への伝達の応答性を向上させること
ができる。その結果、後輪が車両を押し出して、前輪を
スリップしている状態から迅速脱出させる。

ところで、第１回転部材９と第２回転部材13との差動
回転数△Ｎに応じて後輪へ伝達されるトルクＴは、電磁
石17に流す励磁電流の強さを変えれば、第２図に示すよ
うに励磁電流を流さないときの特性Ａと、最大電流を流
したときの特性Ｂとの間の特性にすることができる。し
たがって、路面状況や走行条件に応じて電磁石17に流す
励磁電流の強さを変えれば、前記トルクＴを所望する特
性にすることができ、車両は安定して走行することがで
きる。

一方、このビスカスカップリングを、車両の左右輪の
差動回転を制限するための差動制限装置として用いると
きにも、電磁石に励磁電流を流すと、磁性流体の見掛粘
度を即時に高くすることができる。したがって、磁性流
体の剪断抵抗を即時に大きくして、左右輪の差動を迅速
に制限することができる。すなわち、差動制限の応答性
を向上させることができる。

なお、車庫入れ等のときには、前輪駆動軸と後輪駆動
軸との間、また左右輪の間には回転数差が生じるが、こ
の回転数差はビスカスカップリングで吸収させるので、
このときは励磁電流は切って磁性流体の剪断抵抗を低く
抑える。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、粘性流体を磁
性流体とし、この磁性流体の見掛粘度を磁界により変化
させたことにより、前記磁性流体の剪断抵抗を即時に変
化させることができる。したがって、このビスカスカッ
プリングを、例えば四輪駆動車のエンジンと前後輪いず
れか一方の駆動軸との間に介設したときには、前後輪間
の差動回転発生時にトルクをビスカスカップリングを介
して路面摩擦係数の高い車輪側へ迅速に伝達することが
できる。すなわち、トルク伝達の応答性を向上させるこ
とができる。その結果、路面摩擦係数の高い車輪側によ
って車両を押し出して、車輛がスリップしている状態か
ら迅速に脱出させることができる。

また、このビスカスカップリングを差動制限装置に用
いたときには、左右輪の差動を迅速に制限することがで
きる。すなわち、差動制限の応答性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明に係るビスカスカッブリ
ングの一実施例を示す図であり、第１図はこのビスカス
カップリングの断面図、第２図は差動回転数に応じて後
輪へ伝達されるトルクの特性を示すグラフである。第３
図は従来のビスカスカップリングを示す断面図である。９……第１回転部材 13……第２回転部材 14……作動室 15……第１抵抗板 16……第２抵抗板 17……電磁石

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の前後又は左右の車輪の駆動軸間に装
着されるビスカスカップリングであって、前記一方の駆
動軸および他方の駆動軸に連結された相対回転可能な第
１回転部材および第２回転部材と、この第１回転部材お
よび第２回転部材のそれぞれに交互に係合された第１抵
抗板および第２抵抗板と、この第１抵抗板および第２抵
抗板が収装され、前記第１回転部材と第２回転部材とに
よって画成された作動室と、この作動室に封入され、前
記第１抵抗板と第２抵抗板とによって剪断される粘性流
体とを備えたビスカスカップリングにおいて、前記粘性
流体を磁性流体とし、この磁性流体の見掛粘度を前記抵
抗板による流体の剪断面に対し交差する磁力線をもつ磁
界により変化させたことを特徴とするビスカスカップリ
ング。