JP3287903B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

駆動力伝達装置

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JP3287903B2
JP3287903B2 JP07445493A JP7445493A JP3287903B2 JP 3287903 B2 JP3287903 B2 JP 3287903B2 JP 07445493 A JP07445493 A JP 07445493A JP 7445493 A JP7445493 A JP 7445493A JP 3287903 B2 JP3287903 B2 JP 3287903B2
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博 宅野
直行 酒井
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Toyoda Koki KK
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  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、相対回転可能な2軸の
間に配置され両軸の間で駆動力を伝達する駆動力伝達装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、前、後輪間でトルクを伝達する
4輪駆動用の駆動力伝達装置においては、トルク伝達用
の多板クラッチと、この多板クラッチを作動するピスト
ンと、前、後輪の差動回転速度に応じた圧力を発生する
圧力発生手段を備え、この発生圧力をピストンに作用し
て多板クラッチを摩擦係合させるようになっている。
【0003】この種の駆動力伝達装置においては、差動
回転速度に応じて伝達トルクが図6の実線で示すように
変化するが、特に高差動時に伝達トルクが飽和する傾向
となる。従ってスタック脱出時等に多板クラッチが長時
間滑り摩擦を生じた場合には、多板クラッチが摩擦熱に
より損傷する恐れがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するものとして従来、特開平1−93631号公報に記
載されているように、カムを利用したロックアップ機構
を備えた駆動力伝達装置が知られているが、かかる駆動
力伝達装置においては、ロックアップ機構を組込むため
に装置が大形になり、かつ部品点数の増加によりコスト
高となる問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
の問題点を解消するためになされたもので、相対回転可
能な2軸の一方に連結されるハウジングと、他方に連結
され前記ハウジングに回転可能に軸承された回転軸と、
前記ハウジングと回転軸との差動回転に応じてシリコン
オイルを流動させることにより差動回転に応じた圧力を
発生させる圧力発生手段と、前記ハウジング内に収納さ
れた多板クラッチと、前記圧力発生手段にて発生した圧
力が作用され前記多板クラッチを押圧するピストンとを
備えた駆動力伝達装置において、前記ハウジングと回転
軸との高差動回転によって多板クラッチとハウジングと
がある温度差になった際に、前記多板クラッチの熱膨張
とハウジングの熱膨張との差によって多板クラッチに圧
縮力が作用するように、前記ハウジングの熱膨張係数α
0 と、前記多板クラッチの熱膨張係数α1 と、前記多板
クラッチ側方の初期クリアランスCl との関係をチュー
ニングするとともに、前記シリコンオイルの充填率を8
7〜95%に設定してなるものである。
【0006】
【作用】上記した構成により、ハウジングと回転軸との
間で差動回転が生ずると、その差動回転に応じた圧力が
発生する。この圧力によりピストンが押圧され、多板ク
ラッチが摩擦係合されてハウジングと回転軸との間でト
ルクが伝達される。一方、スタック脱出時等、ハウジン
グと回転軸との間で高差動が生ずると、多板クラッチが
摩擦熱によりハウジングよりも大きく熱膨張する。しか
して多板クラッチとハウジングとがある温度差になり、
前記多板クラッチの熱膨張とハウジングの熱膨張との差
が初期クリアランス以上になると、多板クラッチに圧縮
力が作用してハンプ状態となり、伝達トルクが急峻に上
昇するようになる。
【0007】しかしてハウジングと回転軸との高差動が
長時間続いた場合には、やがては上記したクラッチハン
プは解消されるが、今度は高充填率のシリコンオイルの
温度上昇(熱膨張)によるシリコンハンプによって高い
伝達トルクが持続され、走破性および脱出性が向上され
る。
【0008】
【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において、20は相対回転可能な2軸(前、後
輪軸)の間に配置される駆動力伝達装置を示し、この駆
動力伝達装置20は、フロントハウジング21と、この
フロントハウジング21内を縦貫して回転可能に軸承さ
れた回転軸22と、これらフロントハウジング21と回
転軸22との差動回転に応じた圧力を発生する圧力発生
手段23と、この圧力発生手段23にて発生した圧力が
作用されるピストン24と、このピストン24の押圧力
によって摩擦係合される多板クラッチ25とによって主
に構成されている。
【0009】前記フロントハウジング21の一端(左
端)は前記2軸の一方に結合されるようになっており、
また前記回転軸22には前記2軸の他方がスプライン係
合されるようになっている。フロントハウジング21に
は、その一端より有底円筒状の中空穴26が形成され、
この中空穴26の開口端はその開口端に位置調整可能に
螺着されたリヤハウジング27によって閉塞されてい
る。中空穴26には前記ピストン24がリヤハウジング
27との間で空間部28を画成するように摺動可能に収
納され、このピストン24はフロントハウジング21の
内周に形成されたスプラインに係合して回り止めされて
いる。
【0010】また中空室26内には、前記フロントハウ
ジング21の底面とピストン24との間にクラッチ室2
9が形成され、このクラッチ室29に多板クラッチ25
が配設されている。多板クラッチ25はフロントハウジ
ング21の内周にスプライン係合された複数のアウタプ
レート31と、回転軸22の外周にスプライン係合され
た複数のインナプレート32とからなり、これらアウタ
プレート31とインナプレート32とが交互に配置され
ている。しかしてクラッチ室29にはクラッチ潤滑用オ
イルが充填されている。なお、30はフロントハウジン
グ21の底面と多板クラッチ25との間に介在されたス
ペーサである。
【0011】前記ピストン24の端壁とリヤハウジング
27の端壁との間に形成された円筒状の空間部28に
は、その幅寸法より僅かに小さな肉厚の円板状の回転部
材33が摺接可能に収納されている。この回転部材33
は図2に示すように、中心部を前記回転軸22の外周に
スプライン係合され、また半径方向に伸長する2つもし
くは3つのブレード33A,33Bを有している。また
前記空間部28には、シリコンオイルからなる比較的高
粘度の粘性流体が87〜95%、より望ましくは89〜
92%の高い充填率で封入されている。
【0012】上記した構成の駆動力伝達装置20におい
ては、前記ピストン24がリヤハウジング27に接合し
た状態におけるフロントハウジング21の底面とピスト
ン24の端面との間に、多板クラッチ25の各アウタプ
レート31とインナプレート32が接合した状態におい
て、多板クラッチ25の側方に、軸方向に僅かな初期ク
リアランスCl が生ずるように設定されている。
【0013】上記した構成において、回転部材33がフ
ロントハウジング21に対して相対回転すると、空間部
28に充填された粘性流体が回転部材33によって回転
速度差に応じた流速で強制移動される。しかしてこの
際、ピストン24およびリヤハウジング27の両端壁に
対する粘性流体の粘性摩擦作用により、空間部28に回
転部材33の回転速度差に比例した内圧が発生する。か
かる内圧の発生原理は、例えば特開昭63−24042
9号公報に詳細に記載されている。
【0014】前記した内圧により、ピストン24は差動
回転に応じた圧力により押圧され、多板クラッチ25に
作用される。従って複数のアウタプレート31とインナ
プレート32がピストン24に作用する圧力に応じた押
圧力で摩擦係合され、ハウジング21,27と回転軸2
2との間で回転トルクが伝達される。次に上記した構成
において、多板クラッチ25の熱膨張およびシリコンオ
イルの熱膨張によるクラッチハンプおよびシリコンハン
プによってトルク上昇を生起する作動原理について説明
する。
【0015】車両が例えばスタック状態に陥ると、駆動
力伝達装置20に高差動が生じ、温度上昇するととも
に、熱膨張をきたす。この場合、駆動力伝達装置20内
部(多板クラッチ25)が摩擦係合作用による摩擦熱に
よって急激に温度上昇するのに対し、駆動力伝達装置2
0外部(フロントハウジング21)は急激には温度上昇
せず、図3に示すように多板クラッチ25とフロントハ
ウジング21に温度差が生ずる。この温度差は多板クラ
ッチ25からフロントハウジング21への熱伝導によっ
てやがては小さくなり、長続きすることはない。
【0016】一方、多板クラッチ25の温度上昇はピス
トン24を介して空間部28内のシリコンオイルに伝達
される。これによってシリコンオイルが熱膨張し、この
シリコンオイルの熱膨張によってピストン24による押
圧力が高められるハンプ状態を惹起する。しかしなが
ら、ハンプ状態を惹起するに必要なシリコンオイルの温
度上昇は若干の時間を要する。
【0017】従って、駆動力伝達装置20に高差動が生
じ、多板クラッチ25とフロントハウジング21とがあ
る温度差になり、多板クラッチ25とフロントハウジン
グ21の熱膨張の差が、上記した初期クリアランスCl
以上になると、多板クラッチ25に圧縮力が作用してハ
ンプ状態となり、伝達トルクが急峻に上昇するようにな
る。これによってスタック状態からの脱出性を向上す
る。
【0018】図4は図1の駆動力伝達装置20の多板ク
ラッチ25とフロントハウジング21とを簡略的にモデ
ル化したもので、ここで、Kは多板クラッチ25の剛性
を示し、Lは多板クラッチ25の軸方向寸法、より詳し
くは常温における多板クラッチ25の軸方向寸法と前記
初期クリアランスCl の和を表す。従って、ハウジング
21の温度をt0 、ハウジング21の熱膨張係数を
α0 、多板クラッチ25の温度をt1 、多板クラッチ2
5の熱膨張係数をα1 とすると、クラッチ押付け力F
は、概略下記数1式で表すことができる。但し、ここで
は圧力発生手段23によって発生する圧力によるクラッ
チ押付け力は除いて考えている。
【0019】
【数1】
【0020】ここでクリアランスCl に対して、多板ク
ラッチ25とフロントハウジング21の熱膨張の差が小
さい場合には、F=0となり、多板クラッチ25とフロ
ントハウジング21の熱膨張の差が大きくなると、F>
0となる。従って、例えば200rpm以上の差動速度
が発生したときに、多板クラッチ25の熱膨張によるク
ラッチハンプを引き起こさせるようにするためには、2
00rpmを越えた差動回転によって生ずる多板クラッ
チ25の温度t11(この場合のハウジング21の温度は
01(t01<t11)となる)において、フロントハウジ
ング21および多板クラッチ25の熱膨張係数α0 ,α
1 と、クリアランスCl との関係が、下記式を満足する
ように、リヤハウジング28を位置調整してクリアラン
スCl をチューニングすればよいことになる。
【0021】Cl <L(α1 11−α0 01) このように駆動力伝達装置20に高差動が生ずると、多
板クラッチ25とフロントハウジング21との温度差に
よってクラッチハンプが惹起され、伝達トルクは急峻に
上昇するが、多板クラッチ25とフロントハウジング2
1との温度差は多板クラッチ25からフロントハウジン
グ21への熱伝導によってやがては小さくなり、クラッ
チハンプが長続きすることはない。
【0022】一方、多板クラッチ25の温度上昇はピス
トン24を介して空間部28内のシリコンオイルにも伝
達される。これによってシリコンオイルが徐々に温度上
昇して熱膨張する。この際、シリコンオイルの充填率が
87〜95%と高いため、シリコンオイルの熱膨張によ
ってピストン24による押圧力が高められるハンプ状態
を惹起する。しかしながら、ハンプ状態を惹起するに必
要なシリコンオイルの温度上昇は若干の時間を要する。
【0023】従って、上記したクラッチハンプによるス
タック状態からの脱出が短時間で達成されず、高差動が
長時間続くと、多板クラッチ25とフロントハウジング
21との温度差が縮小し、クラッチのハンプ状態が解消
されるようになるが、これに引き続くようにして、今度
はシリコンオイルによるハンプ状態が惹起され、このシ
リコンハンプによりクラッチハンプが解消された後にお
いても、高い伝達トルクが持続されるようになる。
【0024】図6は、図5に示すような限界的な伝達ト
ルクを必要とする砂地やぬかるみ等を走破した場合の差
動回転の変化状態を示したものである。なお、図5に示
すような砂地やぬかるみ等においては、停車状態から始
動する間は大きな伝達トルクが必要となるが、走行し始
めると必要な伝達トルクは低くなる。しかし、それでも
かなりの大きさの伝達トルクを必要とするものである。
【0025】図6に示すようにまず始めのA領域におい
ては、クラッチハンプによって差動回転を抑制するが、
これが長時間続いた場合には、引き続くB領域において
シリコンハンプによって差動回転が抑制される。なお、
同図の一点鎖線はシリコンハンプのみの場合を示し、二
点鎖線はクラッチハンプのみの場合を示し、何れの場合
においても長時間の差動回転によってクラッチの焼損レ
ベルN1を越えてしまうことが分かる。
【0026】このような結果、通常カップリングが焼損
するような悪条件の下においても、上記したクラッチハ
ンプとシリコンハンプがバランスよく機能し、長時間ほ
ぼ直結4輪駆動状態になり、走破性および脱出性が向上
できるようになる。なお、上記した実施例においては、
多板クラッチ25とフロントハウジング21の熱膨張係
数についての詳細については省略したが、両者の熱膨張
係数に大きな差をもたせ、温度差によってより顕著に熱
膨張差をもたせるようにすれば、有効である。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、長時間ハン
プ状態が持続しないクラッチハンプと、短時間ではハン
プ状態とならないシリコンハンプとを組み合わせた構成
であるので、スタック脱出等において長時間高い伝達ト
ルクが必要な場合においても、スタック状態から脱出性
を向上できるとともに、高差動が長時間続くことないの
で、クラッチの損傷を防止できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す駆動力伝達装置の断面図
である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】ハウジングと多板クラッチの時間に対する温度
変化を示した図である。
【図4】クラッチ部の簡略モデルを示す図である。
【図5】スタック状態における時間と必要な伝達トルク
との関係を示した図である。
【図6】スタック状態における時間と差動回転数との関
係を示した図である。
【符号の説明】
21,27 ハウジング 22 回転軸 23 圧力発生手段 24 ピストン 25 多板クラッチ Cl 初期クリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−249268(JP,A) 実開 平4−74454(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16D 43/284

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対回転可能な2軸の一方に連結される
    ハウジングと、他方に連結され前記ハウジングに回転可
    能に軸承された回転軸と、前記ハウジングと回転軸との
    差動回転に応じてシリコンオイルを流動させることによ
    り差動回転に応じた圧力を発生させる圧力発生手段と、
    前記ハウジング内に収納された多板クラッチと、前記圧
    力発生手段にて発生した圧力が作用され前記多板クラッ
    チを押圧するピストンとを備えた駆動力伝達装置におい
    て、前記ハウジングと回転軸との高差動回転によって多
    板クラッチとハウジングとがある温度差になった際に、
    前記多板クラッチの熱膨張とハウジングの熱膨張との差
    によって多板クラッチに圧縮力が作用するように、前記
    ハウジングの熱膨張係数α0 と、前記多板クラッチの熱
    膨張係数α1 と、前記多板クラッチ側方の初期クリアラ
    ンスCl との関係を、下記式が成り立つようにチューニ
    ングするとともに、前記シリコンオイルの充填率を87
    〜95%に設定してなる駆動力伝達装置。 Cl <L(α1 1 −α0 0 ) ただし、Lは多板クラッチの軸方向寸法、t0 はハウジ
    ング温度、t1 は多板クラッチ温度を示す。
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US08/201,032 US5454457A (en) 1993-02-24 1994-02-24 Torque coupling device

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JP4137503B2 (ja) 2002-04-26 2008-08-20 株式会社ジェイテクト 4輪駆動車の駆動力配分制御装置
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