JP2831089B2 - 駆動力伝達装置 - 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内外両
回転部材間に配設されて、これら両部材間のトルク伝達
を行う駆動力伝達装置に関する。

（従来技術） かかる駆動力伝達装置は、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作動制限機構として
使用されるもの等に大別される。前者の連結機構は主と
してリアルタイム式の四輪駆動車における一方の動力伝
達経路に配設され、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、従来の駆動力伝達装置としては特開昭63−
240429号公報に示されるように、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
転部材の相対回転により作動して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
される軸方向の押圧力に応じて前記摩擦係合力を増減さ
せる摩擦クラッチ、および両回転部材の相対回転に応じ
た軸方向の押圧力を発生させて前記摩擦クラッチに付与
する押圧力発生手段を備え、同押圧力発生手段を、前記
両回転部材間に液密的に軸方向へ摺動可能かつ外側回転
部材に一体回転可能に組付けられて前記摩擦クラッチに
対向する作動ピストンと、前記外側回転部材と前記作動
ピストン間に形成された軸方向に所定間隔を有して粘性
流体が封入される流体室と、半径方向へ延び回転方向に
所定幅を有する１または複数のベーン部を備え前記流体
室にて前記内側回転部材に一体的に組付けられたロータ
とにより構成してなる駆動力伝達装置がある。

この種形式の駆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外側回転部材に一体回転可能に
組付けた作動ピストンと、内側回転部材に一体的に組付
けたロータとの間に相対回転が生じ、流体室の前記ロー
タのベーン部にて流体室内の粘性流体が強制的に流動さ
せられ、流体室内では流動抵抗等に起因して圧力が発生
する。すなわち、押圧力発生手段に作動回転数に応じた
圧力が発生する。この圧力は作動ピストンを軸方向に押
圧して摩擦クラッチを押圧させ、同クラッチに両回転部
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。かかる摩擦係合力は作動回転数に比例し、両回転部
材間では作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、当該駆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または両
従動側回転部材間の作動制限機構としても機能する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記した形式の駆動力伝達装置においては
作動ピストン、外側回転部材またはその一部等流体室の
構成部材をアルミ合金等鉄に比較して軽量な金属にて形
成することが装置の軽量化、加工性の向上、コストの低
減等から有利である。一方、ロータは流体室との関係で
同流体室の幅方向の厚みが相当薄くかつ内側回転部材に
対して軸方向へは移動可能に嵌合されているため、その
相対回転時ガタついてベーン部が軸に対して前後に傾
き、または左右にひねられるおそれがある。ロータのベ
ーン部が傾きまたはひねられると同ベーン部の先端部の
角部が作動ピストンおよび外側回転部材で形成された流
体室の両側壁の内側面に干渉するため、鉄製のロータが
軽金属で形成された流体室の両側壁の内側面を摩耗し、
さらには各内側面の一部を削って損傷させるおそれがあ
るとともに、これにより生じた軽金属の粉末等が流体室
のシール部のシール部材に付着してシール性能を低下さ
せ、かつ粘性流体への軽金属の粉末の混入により粘性流
体の粘度が低下してトルク伝達特性に経時変化が生じる
おそれがある。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） 本発明は上記した形式の駆動力伝達装置において、前
記流体室の両側壁の少なくとも一方を軽金属にて構成
し、前記ロータとして、前記ベーン部における回転方向
の中央部を前記流体室の幅方向の厚みが一定で回転方向
の前後に所定長さ延びるシール部に形成するとともに、
同シール部の前後各側端から回転方向に所定長さ延びる
各側部を前記流体室の各側壁の内側面との隙間が漸次増
大する面取り部に形成し、かつ同面取り部の厚み方向の
最大面取り量を0.1〜0.3mmとしたロータを採用して、同
ロータを前記流体室内に前記両側壁の内側面との間に微
小間隙を保持して配設したことを特徴とする。

（発明の作用・効果） かかる構成によれば、ロータの相対回転時流体室の粘
性流体の作用によりベーン部における両面取り部の一方
にロータに対する大きなスラスト力が発生し、この大き
な両側からのスラスト力によりロータはセンタリングさ
れて軸に対して前後に傾いたり左右にひねられることが
なく、この結果ロータのベーン部が流体室の内側面に干
渉することがない。従って、当該駆動力伝達装置によれ
ばこれら各内側面を損傷させたり、軽金属の粉末の発生
により流体室のシール部のシール性能を低下させるよう
なことがなく、かつトルク伝達特性に経時変化が生じる
おそれもない。

（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図には本発明にかかる駆動力伝達装置の一実施例が示
されている。当該駆動力伝達装置10は第４図に示すよう
に、リア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は駆動
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
ャフト28に出力され、後輪29が駆動する。

しかして、駆動力伝達装置10は外側回転部材を構成す
るアウタケース11および後述のエンドカバー15と、内側
回転部材を構成するインナシャフト12からなる環状の作
動室内に押圧力発生手段10aおよび摩擦クラッチ10bを備
えている。

アウタケース11は所定長さの筒部11aの一端に内向フ
ランジ部11bを備えてなり、筒部11aの他端が開口してい
て他端側内周にネジ部11cが形成されている。このネジ
部11cにはアウタケース11とともに外側回転部材を構成
するエンドカバー15が螺着されている。インナシャフト
12は所定長さの段付きの筒部12aの中間部外周に外向フ
ランジ部12bを備えてなり、フランジ部12bの外周には軸
方向へ延びる外スプライン部12cが形成され、かつ筒部1
2aの一端側内周には軸方向へ延びる内スプライン部12d
が形成されている。かかるインナシャフト12において
は、その筒部12aの一端がアウタケース11の内向フラン
ジ部11bの内孔内に、かつその他端がエンドカバー15の
内孔内に液密的かつ回転可能に嵌合されて支持されてい
る。インナシャフト12はその内スプライン部12d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は第１プロペラシャ
フト25の後端に固定されている。

押圧力発生手段10aは作動ピストン13およびロータ14
からなり、かつ摩擦クラッチ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16およびクラッチデ
ィスク17からなる。各クラッチプレート16はその外周の
スプライン部をアウタケース11の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17はその内周のスプライン部をインナシャフト12の
外スプライン部12cに嵌合されて各クラッチプレート16
間に位置し、同シャフト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。これらのクラッチプレー
ト16およびクラッチディスク17の収容室R1にはクラッチ
用オイルと気体とが所定量封入されている。

押圧力発生手段10aを構成する作動ピストン13はアウ
タケース11の筒部11aの他端側内周に液密的に一体回転
可能かつ軸方向へ摺動可能に、またインナシャフト12に
対してはその外周に液密的に回転可能かつ軸方向へ摺動
可能にそれぞれ組付けられていて、その一側面13aにて
図示最右端のクラッチプレート16に当接している。ロー
タ14は第１図および第２図に示すように、環状ボス部14
aの外周の互に180゜離れた部位にて半径方向へ延びる２
枚のベーン部14bを備えてなり、環状ボス部14aにてイン
ナシャフト12の筒部12a外周に嵌合され、同シャフト12
に対して一体回転可能に組付けられている。かかるロー
タ14は作動ピストン13の他側に設けた環状凹所13bの深
さと略同じ厚みに形成されていて、環状凹所13b内に嵌
合している。これら作動ピストン13およびロータ14の組
付け後にエンドカバー15がそのネジ部15aにてアウタケ
ース11に螺着され、かつ軸方向の位置調整がなされてア
ウタケース11にカシメ手段にて固定され、アウタケース
11およびインナシャフト12に対して液密的になってい
る。エンドカバー15は、その一側面15bにて作動ピスト
ン13の他側の環状外縁面13cに当接し、その一側面15bと
作動ピストン13の他側面13dとによりロータ14が位置す
る流体室を形成している。この流体室内にはシリコンオ
イル等高粘性流体が所定量封入されており、またロータ
14はそのベーン部14bの外周を環状凹所13bの内周に液密
的に接触させ、流体室内を２つの滞留室R2に区画してい
る。

なお、作動ピストン13およびエンドカバー15は上記し
たように流体室を構成して、作動ピストン13の他側面13
dおよびエンドカバー15の一側面15dが流体室の各内側面
を形成するものであり、以下では、作動ピストン13の他
側面13dおよびエンドカバー15の一側面15dを流体室の内
側面、または端に内側面を称する。

しかして、作動ピストン13およびエンドカバー15はア
ルミ合金にて形成されて、装置の軽量化、加工性の向
上、コストの低減が図られている。一方、ロータ14は鉄
にて形成されており、その各ベーン部14bにおいては第
２図および第３図に示すように、回転方向の中央部がシ
ール部14b₁に形成され、かつシール部14b₁の回転方向の
前後両側部が面取り部14b₂に形成されている。かかるロ
ータ14においては、両ベーン部14bの先端間の径が流体
室の径と略同様に形成されていて、ベーン部14bにおけ
る流体室の幅方向の厚みｔと後述する伝達トルクＴとは
第５図に示す関係にある。しかしながら、ベーン部14b
の厚みがあまりにも薄いと変形し易いため本実施例にお
いてはシール部14b₁の厚みｔを3mmとしている。また、
第６図にはシール部14b₁の回転方向の幅l₁と伝達トルク
Ｔの関係が示されており、かかる関係からシール部14b₁
の幅l₁を3mmとしている。

一方、ベーン部14bの各面取り部14b₂は、流体室の各
内側面13d、15bとの隙間が先端側に漸次増大する形状に
形成されている。かかる形状はロータ14の相対回転時に
粘性流体の作用によりロータ14に対するスラスト力を発
生させるもので、面取り部14b₂の厚み方向の最大面取り
量ｄとスラスト方向Ｆとは第７図に示す関係にある。か
かる関係はベーン部14bの幅を12mm、シール部14b₁の幅
を3mm、従って、各面取り部14b₂の幅を4.5mmに設定した
場合のもので、シール部14b₁と各内側面13d、15b間の微
小隙間ｈによってそれぞれ異なる。本実施例においては
最大面取り量ｄを0.1〜0.3mmの範囲で所定の値に設定さ
れている。

かかる構成の駆動力伝達装置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るとト
ルク伝達がなされる。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に
一体回転可能に組付けられているアウタケース11、作動
ピストン13およびエンドカバー15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シャフ
ト12およびロータ14との間に相対回転が生じる。従っ
て、押圧力発生手段10aの流体室内においては、滞留室R
2の粘性流体が相対回転数に比例した速度にて強制的に
流動させられ、周方向に順次相対移行する滞留室R2内で
は流動抵抗に起因してベーン部14bの下流側端から次の
ベーン部14bの上流側端に向って漸次増圧される圧力分
布が発生する。この圧力分布の増圧部分は作動回転数に
比例して増大するもので、作動ピストン13を軸方向へ押
圧する。この結果、作動ピストン13は摩擦クラッチ10b
を押圧して摩擦クラッチ10bを構成する各クラッチプレ
ート16とクラッチディスク17をクラッチ用オイルを介し
て摩擦係合させる。これにより、摩擦クラッチ10bにお
いては差動回転数に比例したトルクをアウタケース11か
らインナシャフト12に伝達し、車両は４輪駆動状態とな
る。また、この４輪駆動状態においては前後輪の差動回
転を許容し、タイトコーナブレーキング現象の発生も防
止される。

ところで、当該駆動力伝達装置10において、ロータ14
の相対回転時流体室の粘性流体の作用によりベーン部14
bにおける前後いずれか一方の面取り部14b₂にロータ14
に対する両側からの大きなスラスト力Ｆが発生し、かか
るスラスト力によりロータ14はセンタンリングされる。
このため、ロータ14は軸に対して前後に傾いたり左右に
ひねられることがなく、ロータ14のベーン部14bが流体
室の両内側面13d、15bに干渉することがない。従って、
当該駆動力伝達装置10によれば、上記各内側面13d、15b
が損傷したり、かかる損傷により発生するアルミ粉末に
よって作動ピストン13、エンドプレート15のアウタケー
ス11およびインナシャフト12に対するシール部のシール
性能が低下することはなく、かつアルミ粉末の混入によ
る粘性流体の粘度低下によりトルク伝達特性が経時的に
低下するようなこともない。

なお、上記実施例においてはロータ14を作動ピストン
13とエンドカバー15との間に配設した例について示した
が、ロータ14をアウタケース11の側壁と作動ピストン13
との間に配設し、同作動ピストン13とエンドカバー15と
の間に摩擦クラッチ10bを配設してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る駆動力伝達装置の断面
図、第２図は第１図の矢印II−II線方向の断面図、第３
図は第２図の矢印III−III方向の断面図、第４図は同装
置を採用した車両の概略図、第５図はベーン部の厚みと
伝達トルクの関係を示すグラフ、第６図はベーン部にお
けるシール部の幅と伝達トルクの関係を示すグラフ、第
７図はベーン部における面取り部の最大面取り量とスラ
スト力の関係を示すグラフである。 符号の説明 10……駆動力伝達装置、10a……押圧力発生手段、10b…
…摩擦クラッチ、11……アウタケース、12……インナシ
ャフト、13……作動ピストン、14……ロータ、14b……
ベーン部、14b₁……シール部、14b₂……面取り部、15…
…エンドカバー、13d、15b……内側面、16……クラッチ
プレート、17……クラッチディスク、25,26……プロペ
ラシャフト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 浩明 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 山本 正司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 田ノ岡 茂男 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (72)発明者 酒井 直行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田 工機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−93129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−210441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−7111（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−60809（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−63848（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16D 43/284

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、これら両回転部材の相対回転に
   より作動して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軸方向の押圧
   力に応じて前記摩擦係合力を増減させる摩擦クラッチ、
   および前記両回転部材の相対回転に応じて軸方向の押圧
   力を発生させて前記摩擦クラッチに付与する押圧力発生
   手段を備え、同押圧力発生手段を、前記両回転部材間に
   液密的に軸方向へ摺動可能かつ前記外側回転部材に一体
   回転可能に組付けられて前記摩擦クラッチに対向する作
   動ピストンと、前記外側回転部材と前記作動ピストン間
   に形成され軸方向に所定間隔を有して粘性流体が封入さ
   れる流体室と、半径方向へ延び回転方向に所定幅を有す
   る１または複数のベーン部を備え前記流体室にて前記内
   側回転部材に一体回転可能に組付けられたロータとによ
   り構成してなる駆動力伝達装置において、前記流体室の
   両側壁の少なくとも一方を軽金属にて構成し、前記ロー
   タとして、前記ベーン部における回転方向の中央部を前
   記流体室の幅方向の厚みが一定で回転方向の前後に所定
   長さ延びるシール部に形成するとともに、同シール部の
   前後各側端から回転方向に所定長さ延びる各側部を前記
   流体室の各側壁の内側面との隙間が漸次増大する面取り
   部に形成し、かつ同面取り部の厚み方向の最大面取り量
   を0.1〜0.3mmとしたロータを採用して、同ロータを前記
   流体室内に前記両側壁の各内側面との間に微小間隙を保
   持して配設したことを特徴とする駆動力伝達装置。