JP3241821B2 - 油圧式動力伝達継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の駆動力配分に使
用する油圧式動力伝達継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、例えば、下記のような油圧
式動力伝達継手を提案している。この油圧式動力伝達継
手を、図４〜図１２に示す。図４において、１はハウジ
ングであり、ハウジング１は図示しない出力軸に連結さ
れ、出力軸と一体的に回転する。

【０００３】尚、ハウジング１は非磁性体でできたハウ
ジング非磁性部１Ｂと、磁性体でできた他の部分が一体
となっている。２はカムであり、カム２はハウジング１
の内側面に所定の角度回転可能に支持される。カム２
は、複数のカム山とカム谷からなるカム面２Ａを有し、
その外周であって、側面にカム山があるところに位置決
め兼トルク伝達用の複数の突起２Ｂを有する。

【０００４】カム２は、その突起２Ｂがハウジング１に
形成した切欠き１Ａに係合して、ロータ３の回転方向に
ハウジング１と一体で回転し、ロータ３の回転方向が変
わると、カム２はロータ３とともにつれ回りし、カム２
の突起２Ｂがハウジング１の切欠き１Ａに当るまで回転
した後に、ハウジング１と一体で回転する。ロータ３は
ハウジング１内に回転自在に収納され、入力軸４に結合
され、入力軸４と一体で回転する。

【０００５】ロータ３には、軸方向に複数個のプランジ
ャー室５が形成され、プランジャー室５内は複数個のプ
ランジャー６がリターンスプリング７を介して摺動自在
に収納されている。また、ロータ３には複数の吸入吐出
孔８が各プランジャー室５に通じるように形成されてい
る。９は吸入ポート１０、吸入路１１および吐出ポート
１２が形成されたバルブであり、バルブ９は、ハウジン
グ１の切欠き１Ａに突起１３を係合させることにより、
ハウジング１に位置決め固定されている。

【０００６】また、吐出ポート１２は高圧室１４に連通
し、高圧室１４は、バルブ９に形成したオリフィス（流
動抵抗発生手段）１５を介して吸入ポート１０に連通可
能となっている。プランジャー６が吸入行程にある場合
は、バルブ９の吸入ポート１０とロータ３の吸入吐出孔
８が通じる位置関係となり、オリフィス１５、吸入路１
１、吸入ポート１０、ロータ３の吸入吐出孔８を通じ
て、プランジャー室５にオイルを吸入することができ
る。

【０００７】また、プランジャー６が吐出行程にある場
合は、吸入行程と逆の関係となり、ロータ３の吸入吐出
孔８はバルブ９の吐出ポート１２、高圧室１４に通じ
る。１６はベアリング５４で支持された磁性体のリテー
ナであり、リテーナ１６はハウジング１の内周に固定さ
れ、ハウジング１と一体で回転する。リテーナ１６には
挿入孔１７，１８が形成され、挿入孔１７，１８にはバ
ルブ９の突出部１９，２０がそれぞれ挿入される。

【０００８】２２は磁気枠であり、磁気枠２２は外部の
部材に固定され、継手と非接触状態に保持される。磁気
枠２２は継手軸に対して同心状に配置され、磁気枠２２
内にはソレノイドコイル２３が収納される。２４はソレ
ノイドコイル２３への通電により磁気吸引力を発生する
可動磁性体であり、可動磁性体２４はハウジング１内に
リテーナ１６に相対して移動可能に収納される。可動磁
性体２４の図中右方向へのストッパとしてはストッパリ
ング２５がハウジング１の内周に設けられている。

【０００９】２６はロックバルブとしての第１の制御弁
であり、第１の制御弁２６は一端側がバルブ９のバルブ
孔２７内に摺動自在に収納され、また、他端側が可動磁
性体２４に形成した挿入用切欠き部２８に挿入されてい
る。第１の制御弁２６と可動磁性体２４の間にはリリー
フ用のスプリング２９が介装されている。３０はフリー
バルブとしての第２の制御弁であり、第２の制御弁３０
は、一端側がバルブ孔３１内に摺動自在に収納され、他
端側の溝部３２が可動磁性体２４に形成した挿入用切欠
き部３３に挿入されている。

【００１０】可動磁性体２４、ソレノイドコイル２３お
よび磁気枠２２が全体としてアクチュエータを構成して
おり、アクチュエータは第１，第２の制御弁２６，３０
の作動を制御する。リテーナ１６と可動磁性体２４の間
には、図５および図６に示すように、上側の２ケ所にお
いて、付勢力が強いスプリング３４が、また、下側の２
ケ所において、付勢力が弱いスプリング３５が、それぞ
れ介装されている。スプリング３４，３５は可動磁性体
２４の継手軸中心を通る垂直線に対して、それぞれ対称
となる位置に設けられ、スプリング３４間には第２の制
御弁３０が、スプリング３５間には第１の制御弁２６
が、それぞれ設けられている。

【００１１】第１の制御弁２６と第２の制御弁３０は可
動磁性体２４の継手軸中心から離れた対称位置に設けら
れる。３６，３７はリテーナ１６と可動磁性体２４を連
結し、スプリング３４，３５を挿入する抜け止めピンで
ある。図４中、３８はハウジング１と一体で回転するア
キュームレータピストンであり、アキュームレータピス
トン３８は、封入油の熱膨張を吸収するために設けられ
ている。アキュームレータピストン３８とハウジング１
に固定したカバー３９の間にはリターンスプリング４０
が介装されている。

【００１２】次に、動作を説明する。まず、通常特性に
ついて説明する。ソレノイドコイル２３に通電しないと
きは、図７（Ａ）に示すように、可動磁性体２４は磁気
吸引力を発生せず、図示の位置に保持される。したがっ
て、スプリング３４，３５は圧縮されない。

【００１３】このため、図８に示すように、第２の制御
弁３０は高圧室１４と吸入路１１を連通させるバルブ孔
３１を閉止した状態にある。一方、第１の制御弁２６は
オリフィス１５を開放しているので、オイルは矢印で示
すように流れる。すなわち、吐出ポート１２に押し出さ
れたオイルは、高圧室１４、オリフィス１５を通って吸
入路１１に供給される。このとき、オリフィス１５の抵
抗により高圧室１４、吐出ポート１２およびプランジャ
ー室５の油圧が上昇し、プランジャー６に反力が発生す
る。このプランジャー反力に逆ってカム２を回転させる
ことによりトルクが発生し、カム２とロータ３との間で
トルクが伝達される。

【００１４】このときのトルク特性は、図９のＡに示さ
れ、差動回転数ΔＮの２乗に比例したトルクＴとなる。
次に、ロックの特性について説明する。ソレノイドコイ
ル２３に弱通電したときは、図７（Ｂ）に示すように、
強いスプリング３４は圧縮しないが、弱いスプリング３
５を圧縮するので、可動磁性体２４の下側は、リテーナ
１６に当接した状態になる。

【００１５】このため、図１０に示すように、第２の制
御弁３０は高圧室１４と吸入路１１を連通するバルブ孔
３１を閉止した状態のままであるが、第１の制御弁２６
はリリーフ用のスプリング２９の圧縮力によりオリフィ
ス１５を閉止する。このときトルク特性は、図９のＢに
示され、ロックの状態になる。なお、図１１に示すよう
に、高圧室１４のオイルの圧力が所定値を越えると、第
１の制御弁２６はスプリング２９に抗して開弁し、リリ
ーフ弁として作動する。

【００１６】次に、フリーの特性について説明する。ソ
レノイドコイル２３に強通電したときは、図７（Ｃ）に
示すように、可動磁性体２４は弱いスプリング３５だけ
でなく、強いスプリング３４を圧縮して、移動し、全体
がリテーナ１６に当接した状態になる。このため、図１
２に示すように、第１の制御弁２６はオリフィス１５を
閉止した状態を保持し、第２の制御弁３０は、高圧室１
４と吸入路１１を連通するバルブ孔３１を開放する。こ
のため、高圧室１４のオイルは、オリフィス１５を通ら
ないで、そのまま吸入路１１に流れる。

【００１７】このときのトルク特性は、図９のＣに示さ
れ、フリーの状態になる。このように、可動磁性体２４
の変位量が従来の半分ですむため、ソレノイドコイル２
３を小さくすることができ、消費電流も少なくすること
ができ、その結果、コストを低減することができる。ま
た、第１，第２の制御弁２６，３０のストローク量も半
分にすることができるので、長さを短くすることがで
き、また、可動磁性体２４を平行移動させるためのガイ
ド部が不要であるため、継手の長さを短くすることがで
きる。

【００１８】図４において、２１は接触防止部材として
のリング状部材（非磁性体）であり、リング状部材２１
は吸引対象部材であるリテーナ１６側または可動磁性体
２４側に設けられる。これにより、通電時でも可動磁性
体２４がリテーナ１６に接触しないようにしている。こ
れは電流を切った時に、残留磁気によって可動磁性体２
４がリテーナ１６に吸引されたままになることを防止す
る為のものであり、これにより、ハウジング１、リテー
ナ１６、可動磁性体２４は磁気特性の悪い安価な鋼材を
使うことができる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の油圧式動力伝達継手にあっては、外部からの
制御により、高圧室を開放することにより、継手のフリ
ー状態を実現しているが、これは車両のＡＢＳに対応す
るためのものであり、フリー状態にあってもオイルポン
プのフリクション等、引きづりトルクが生じる上、高圧
室を開放してもオイルポンプは作動するため、大きな差
動が生じればトルクを充分低くすることはできない。ま
た、オイルポンプ自体、限界許容回転数も存在する為、
例えば、燃費低減を目的に車両を完全な２輪駆動状態に
して従動輪側の駆動系の一部を停止したまま、車両を運
行するような使い方はできない。

【００２０】ここで、継手内に一組のクラッチ機構を付
加し、オイルポンプと入力軸又は出力軸を断続可能とす
れば、クラッチオフ時、オイルポンプは停止し、継手は
ほぼ完全にフリーとなる。また、このクラッチ機構が応
答性が良く、小さな作動荷重で動作可能であれば、前記
した高圧室を開放する弁機構は不要となる。しかし、応
答性の良いクラッチは、大きな作動荷重を要し作動荷重
を小さくしようとするとクラッチ自体大きくなり、継手
内に収まらない。

【００２１】そこで、例えば、かみ合い式クラッチや、
セルフサーボ効果のある摩擦クラッチを用いたいが、こ
れらは応答性に難があり、ＡＢＳに対応し、継手をフリ
ーにしようとしたとき、応答性の面において機能を満足
するものではない。本発明は、かかる問題に鑑みてなさ
れたものであり、外部制御により、ＡＢＳに対応し、応
答性よくフリーになり、その後さらに完全なフリー状態
として高差動に対応可能な制御型の油圧式動力伝達継手
を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、相対回転可能な入出力軸間に設けられ、
オイルを密封したケーシング内に容積型のオイルポンプ
と該オイルポンプ吐出口に通じ、吐出油を集める高圧室
を備え、高圧油室からケーシング内低圧側油室へ通じる
油路に流動抵抗発生手段と、外部からの制御により前記
高圧室を開放する弁機構を設け、弁閉止時には前記入出
力軸間の回転速度差に応じたトルクを伝達し、必要に応
じ外部からの制御によって前記弁機構を開放し、伝達ト
ルクを低くすることが可能な油圧式動力伝達継手におい
て、前記入出力軸と、前記オイルポンプ間を断続可能な
機械式クラッチを設け、該クラッチと前記弁機構を待ち
機構を介して連動させたものである。

【００２３】

【作用】前記目的を達成する為、本発明においては、高
圧室開放弁機構とクラッチ機構を待ち機構を介して連動
させる。これにより、まず制御信号入力に対し、応答性
よく、継手のトルクを下げ、おくれて継手をほぼ完全な
フリー状態とすることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２は本発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明すると、図１において、４１はハ
ウジングであり、ハウジング４１は図示しない出力軸に
連結され、出力軸と一体で回転する。

【００２５】４２は内側面に２つ以上の山を有するカム
面４３を形成したカムであり、カム４２はハウジング４
１と別体として構成される。カム４２とハウジング４１
との間には、スラスト軸受４４が、入力軸４５をハウジ
ング４１の間には、ラジアル軸受４６が、それぞれ介装
されている。４７はハウジング４１内に回転自在に収納
されたロータであり、ロータ４７は入力軸４５にスプラ
インで結合され、入力軸４５と一体で回転する。

【００２６】ロータ４７には軸方向に複数個のプランジ
ャー室４８が形成され、プランジャー室４８内には、複
数個のプランジャー４９がリターンスプリング５０を介
して摺動自在に収納されている。また、ロータ４７には
複数の吸入吐出孔５１がそれぞれ形成され、吸入吐出孔
５１はプランジャー室４８に連通している。５２は表面
に図示しない吸入ポート、吸入路および吐出ポート５３
が形成されたロータリバルブ（弁体）であり、このロー
タリバルブ５２の裏面には吐出ポート５３のそれぞれに
連通する連通溝が形成され、連通溝にはスラスト軸受５
５を介して蓋部材５６が設けられ、連通溝と蓋部材５６
によって高圧室５４が形成されている。

【００２７】また、ロータリバルブ５２には吐出ポート
５３に連通する油路５７が形成され、油路５７から低圧
室５８への出口部には図示しない流動抵抗発生手段とし
てのオリフィスが形成されている。ロータリバルブ５２
の収納孔５９内にはスプールバルブ６０が摺動自在に収
納され、非作動時には高圧室５４と低圧室５８の連通を
遮断し、作動時には図中左方向に移動して高圧室５４を
フリーにする。

【００２８】スプールバルブ６０には連動ロッド６１が
固定され、連動ロッド６１はアーマチュア６２に連結さ
れている。連動ロッド６１はハウジング４１と一体で回
転するスラストブロック６３を貫通し、スラストブロッ
ク６３は軸受６４を介して入力軸４５を支持している。
ハウジング４１の内周には、複数個の凹部４１Ａが形成
され、凹部４１Ａとカム４２の外周との間にはハウジン
グ４１とカム４２を断続可能なクラッチ機構としてのテ
ーパローラー６５が介装されている。

【００２９】テーパローラー６５には連動ロッド６６が
固定され、連動ロッド６６は待ち機構としてのスプリン
グ６７を介して連動ロッド６８に連結されている。連動
ロッド６８は前記アーマチュア６２に連結されている。
前記連動ロッド６１、これらの連動ロッド６６，６８、
スプリング６７およびアーマチュア６２がスプールバル
ブ６０とテーパローラー６５を連動して作動させる連動
手段６９を構成している。

【００３０】次に、作用を説明する。まず、通常トルク
伝達の状態について説明する。図示しないソレノイドに
通電しないときは、図１に示すように、アーマチュア６
２は磁気吸引力を発生せず、図示の位置に保持される。
したがって、スプールバルブ６０は、高圧室５４を閉止
しており、ハウジング４１とカム４２はテーパローラー
６５を介してかみ合っている。すなわち、図２（Ａ）に
示すように、ハウジング４１とカム４２はテーパローラ
ー６５を介してかみ合っており、図２（Ｂ），（Ｃ）に
示すように、カム４２からの入力トルク（矢印ａ、参
照）はハウジング４１に出力トルク（矢印ｂ、参照）と
して伝達される。

【００３１】すなわち、カム４２とロータ４７との間に
回転差が生じると、吐出行程にあるプランジャー４９は
カム４２のカム面４３により軸方向に押し込まれる。こ
の時、吸入吐出孔５１は吐出ポート５３と通じているた
め、プランジャー４９はプランジャー室４８のオイルを
吸入吐出孔５１からロータリバルブ５２の吐出ポート５
３に押し出す。

【００３２】吐出ポート５３に押し出されたオイルは、
油路５７から低圧室５８への出口部に形成されたオリフ
ィスを通って吸入ポートに供給される。この時、オリフ
ィスの抵抗により、吐出ポート５３およびプランジャー
室４８の油圧が上昇し、プランジャー４９に反力が発生
する。このプランジャー反力に逆ってカム４２を回転さ
せることによりトルクが発生し、カム４２とロータ４７
との間でトルクが伝達される。なお、各吐出ポート５３
は連通されているため、吐出行程にあるすべてのプラン
ジャー室４８の油圧は等しくなる。

【００３３】さらに、カム４２が回転すると、吸入行程
となり、吸入吐出孔５１は吸入ポートと通じるため、吸
入路のオイルは、吸入ポート、吸入吐出孔５１を介して
プランジャー室４８に吸入され、プランジャー４９はカ
ム４２のカム面４３に沿って戻る。次に、フリーの状態
について説明する。

【００３４】図示しないソレノイドコイルに通電する
と、アーマチュア６２は、図１中左方向に移動し、これ
により、連動ロッド６１を介してスプールバルブ６０が
左方向に移動し、高圧室５４を開放する。一方、アーマ
チュア６２の移動により、連動ロッド６８がスプリング
６７を圧縮し、スプリング６７の圧縮力で連動ロッド６
６によりテーパローラー６５が左側に引っぱられ、待ち
機構が作動する。やがて継手のトルクが抜けるとカム４
２とハウジング４１のかみ合いははずれる。この状態は
図２（Ｄ）に示され、カム４２はハウジング４１に対し
て完全にフリーになる。

【００３５】したがって、ロータ４７とプランジャー４
９およびカム４２が入力軸４５と一体で回転する。その
結果、引きずりトルクをほとんどゼロとすることがで
き、燃費を改善することができる。また、高差動を許容
し、高差動に対応することができる。次に、図３は本発
明の他の実施例を示す図である。

【００３６】本実施例は、クラッチ機構としてスプラグ
を用いた例である。図３において、７０はハウジング４
１とカム４２の間に設けられるスプラグであり、スプラ
グ７０にはスプリングよりなる連動ロッド７１が固定さ
れている。連動ロッド７１はアーマチュア６２に連結さ
れ、アーマチュア６２の移動により、スプラグ７０を移
動させる。

【００３７】トルクがかかっている場合は、連動ロッド
７１がねじりを吸収し、待ち機構として作用する。本実
施例においても、前記実施例と同様な効果を得ることが
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高圧室を開放するとともに、ハウジングとカムのか
み合いを開放するようにしたため、完全なフリー状態に
することができる。その結果、引きずりトルクをほとん
どゼロとすることができ、燃費を改善することができ
る。また、高差動を許容し、高差動に対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図

【図２】クラッチ機構の状態を示す図

【図３】他の実施例を示す要部図

【図４】従来例を示す断面図

【図５】リテーナと可動磁性体を示す断面図

【図６】可動磁性体を示す図

【図７】作用説明図

【図８】制御弁の通常動作を示す図

【図９】トルク特性を示すグラフ

【図１０】制御弁のロックの状態を示す図

【図１１】制御弁のリリーフ弁としての動作を示す図

【図１２】制御弁のフリーの状態を示す図

【符号の説明】 ４１：ハウジング ４１Ａ：凹部 ４２：カム ４３：カム面 ４４：スラスト軸受 ４５：入力軸 ４６：ラジアル軸受 ４７：ロータ ４８：プランジャー室 ４９：プランジャー ５０：リターンスプリング ５１：吸入吐出孔 ５２：ロータリバルブ（弁体） ５３：吐出ポート ５４：高圧室 ５５：スラスト軸受 ５６：蓋部材 ５７：油路 ５８：低圧室 ５９：収納孔 ６０：スプールバルブ ６１：連動ロッド ６２：アーマチュア ６３：スラストブロック ６４：軸受 ６５：テーパローラー（クラッチ機構） ６６：連動ロッド ６７：スプリング ６８：連動ロッド ６９：連動手段 ７０：スプラグ（クラッチ機構） ７１：連動ロッド

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 31/02,39/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回転可能な入出力軸間に設けられ、オ
   イルを密封したケーシング内に容積型のオイルポンプと
   該オイルポンプ吐出口に通じ、吐出油を集める高圧室を
   備え、高圧油室からケーシング内低圧側油室へ通じる油
   路に流動抵抗発生手段と、外部からの制御により前記高
   圧室を開放する弁機構を設け、弁閉止時には前記入出力
   軸間の回転速度差に応じたトルクを伝達し、必要に応じ
   外部からの制御によって前記弁機構を開放し、伝達トル
   クを低くすることが可能な油圧式動力伝達継手におい
   て、 前記入出力軸と、前記オイルポンプ間を断続可能な機械
   式クラッチを設け、該クラッチと前記弁機構を待ち機構
   を介して連動させたことを特徴とする油圧式動力伝達継
   手。
2. 【請求項２】前記クラッチとしてテーパローラーを用い
   たことを特徴とする前記請求項１の油圧式動力伝達継
   手。
3. 【請求項３】前記クラッチとしてスプラグを用いたこと
   を特徴とする前記請求項１の油圧式動力伝達継手。