JP3445835B2 - 四輪駆動用駆動連結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、前輪および後輪を同
一のエンジンにて駆動する四輪駆動車の前輪駆動軸と後
輪駆動軸との間に介装される駆動連結装置に関し、更に
詳述すれば油圧ポンプを用いてなる四輪駆動用駆動連結
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、油圧ポンプを用いて前輪駆動軸と後輪駆動軸とを連
結するものがある。上記の油圧ポンプの伝達トルク特性
としては、下記の要請がある。すなわち 前、後輪間の回転速度差が低速域（常用域）では、
タイトコーナブレーキング現象を防止するため、前、後
輪間の連結がルーズであることが好ましい。したがっ
て、低速域では、伝達トルクが小さいことが好ましい。 次に、上記回転速度差が上記低速域を超えた中速域
では、所要の大きさの伝達トルクが要求される。 次に、上記回転速度差が上記中間域を超えた高速域
では、油圧ポンプの過剰な内圧上昇を抑制するため、伝
達トルクが一定値に収束していくことが好ましい。 【０００３】従来、上記のの要請に応じるべく、例え
ば特開昭６３−２８４０２８号公報に示すように、油圧
ポンプの油室からの吐出油路に可変絞りを設け、油室か
ら吐出される油量を調整するものがある。しかしなが
ら、吐出油路の絞りを調整する方式では、低速から高速
まで全体的に伝達トルクが下降し、トルク伝達曲線が略
直線状となる。すなわち、上記の要請に応じようとし
て、低速域での伝達トルクを下げると、中速域での伝達
トルクも同様に平行移動して下がってしまう結果、上記
のの要請に応じることができなかった。また、高速域
での伝達トルク自体は減少するもののその上昇傾向は変
わらなかった。このため、上記，およびの要請を
同時に満足することができなかった。 【０００４】一方、従来、上記のの要請に応じるべ
く、特開昭６０−２３１０３０号公報に示すように、リ
リーフ弁によるトルクリミッタ機構を設けて、高速域で
の内圧上昇を抑制するものがあった。しかしながら、リ
リーフ弁を設けるので、製造コストが高くなるという問
題があった。本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、回転速度差の低速域、中速域および高速域に
おいて、それぞれ所望の伝達トルク特性を得ることがで
き、しかも、製造コストの安い四輪駆動用駆動連結装置
を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る四輪駆動用駆動連結装置は、前輪駆
動軸と後輪駆動軸との回転速度差に応じた拡張速度で容
積が拡張する第１の状態と、回転速度差に応じた縮小速
度で容積が縮小する第２の状態とに切り換わるそれぞれ
が独立した複数の油室を有し、前輪駆動軸と後輪駆動軸
との間の相対的な回転速度差に応じた油圧を発生する油
圧ポンプにて前輪駆動軸と後輪駆動軸とを連結してなる
四輪駆動用駆動連結装置において、前記油室へ供給する
作動油が溜められている貯油部と、前記貯油部と前記第
１の状態の油室とを連通する吸込油路と、前記第２の状
態の油室と前記貯油部とを連通する吐出油路とを備え、
前記吸込油路の流路抵抗が吐出油路の流路抵抗よりも大
きくなるように、前記吸込油路の途中に絞りを設け、前
輪駆動軸と後輪駆動軸との回転速度差が大きくなるほ
ど、第１の状態の油室における作動油の充填効率を下げ
ることを特徴とするものである。 【０００６】 【作用】上記請求項１に係る発明の構成によれば、吸込
油路の流路抵抗が吐出油路のそれよりも大きくなるよう
に吸込油路が絞られているので、回転速度差が高速であ
ればあるほど、すなわち油室の容積の拡張速度が大きけ
れば大きいほど、拡張していく第１の状態の油室への油
の供給が不足する結果、第１の状態での油室内の油の充
填効率が低い。この油の充填効率が低い油室が第２の状
態へと切り換わった場合、内圧上昇が抑制される。逆
に、回転速度差が低速であればあるほど、すなわち油室
の容積の縮小速度が小さいほど、上記充填効率は高くな
る。 【０００７】その結果、伝達トルク曲線としては、低・
中速域の主に低速域で従来の伝達トルク曲線よりも伝達
トルクが低くなる特性となる。よって、低速域におい
て、前、後駆動軸間で従来よりもよりルーズな結合状態
を達成することができ、中速域では、従来と同じく所要
の大きさの伝達トルクが得られる。一方、高速域では、
高速になればなるほど、第１の状態での油室の油の充填
効率が低くなる結果、第２の状態への切り換わり後の油
室の内圧上昇を頭打ちさせることができ、これにより、
トルクリミッタ機能を達成することができる。 【０００８】 【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る四輪駆動用駆
動連結装置の断面図であり、図２はそのＡ−Ａ線に沿う
断面図であり、図３は図１のロータの拡大断面図であ
る。 【０００９】図１を参照して、前輪駆動軸および後輪駆
動軸の何れか一方と連動回転する入力部材１０と、他方
と連動回転する出力部材２０との間でトルク伝達を行う
ベーンポンプ３０を備えている。上記ベーンポンプ３０
は、環状のカムリング３１と、このカムリング３１に対
して相対回転可能な状態でカムリング３１の内部に収容
されるロータ３２とを備えている。上記カムリング３１
およびロータ３２の両側には、一対のサイドプレート３
３，３４が配設されており、それぞれボルトＢ１によっ
て、カムリング３１と一体的に締結されている。そし
て、入力部材１０は、軸受３３ａ，３４ａを介して両サ
イドプレート３３，３４に回転自在に支持されている。 【００１０】上記カムリング３１および一対のサイドプ
レート３３，３４の外周には、薄肉筒状の外嵌部材３８
が液密性を保持した状態で装着されている。外嵌部材３
８は、カムリング３１および一対のサイドプレート３
３，３４に対し、径方向に所定の隙間を隔てた状態でこ
れらカムリング３１および一対のサイドプレート３３，
３４を囲繞しており、これによって、ベーンポンプ３０
の作動油のタンクＴを構成している。 【００１１】図１および図２を参照して、ロータ３２の
内周には、上記入力部材１０が、スプライン結合により
一体回転可能に連結されている。また、ロータ３２に
は、当該ロータ３２の径方向に進退自在な多数のベーン
３５が配設されている。すなわち、ロータ３２には、外
周面から半径方向に所定深さを有する複数の収納溝３２
ａが形成されており、上記ベーン３５は、これらの収納
溝３２ａ内に、半径方向に摺動自在に内挿されている。
収納溝３２ａの溝底とベーン３５との間には、圧縮コイ
ルばねＳＰが介在しており、この圧縮コイルばねＳＰに
よって、ベーン３５は、カムリング３１の内周に押圧付
勢されている。 【００１２】上記カムリング３１の内周には、径方向外
方に窪む複数の凹部３１ａが設けられている。そして、
両サイドプレート３３，３４と、カムリング３１の上記
凹部３１ａと、ロータ３２の外周面との間に、作動油を
加圧するポンプ室ＣＨが区画される。さらに、上記ポン
プ室ＣＨは、ベーン３５によって複数の油室Ｈに区画さ
れている。 【００１３】図４〜図８に示すように、入力部材１０と
出力部材２０の相対回転に伴い、ベーン３５１とベーン
３５２とで区画されるべき油室Ｈは、ロータ３２と共に
カムリング３１に対して回転変位していく。この回転変
位に伴って、油室Ｈは、入力部材１０と出力部材２０の
回転速度差に応じた拡張速度で容積が拡張する第１の状
態（図４〜図６参照）から、回転速度差に応じた縮小速
度で容積が縮小する第２の状態（図７〜図８参照）とに
切り換わるようになっている。 【００１４】上記図４〜図６に示す第１の状態では、油
室Ｈの容積が次第に拡張していき、これに伴って、吸込
油路Ｓを介して、油室Ｈに油が吸い込まれる。図３を参
照して、上記の吸込油路Ｓは、ロータ３２を径方向に
貫通した第１油路Ｓ１と、ロータ３２の内周と入力部
材１０との結合部分に形成した第２油路Ｓ２と、サイ
ドプレート３４を径方向に貫通し上記第２油路Ｓ２とタ
ンクＴを連通する第３油路Ｓ３と、を含んでいる。した
がって、タンクＴから、第３油路Ｓ３、第２油路Ｓ２お
よび第１油路Ｓ１を順次に介して油室Ｈに油が供給され
る。上記の第２油路Ｓ２は、ロータ３２の内周と入力部
材１０とのスプライン結合部分５０（図１参照）に隣接
して設けられている。 【００１５】一方、図７および図８に示す第２の状態で
は、油室Ｈの容積が次第に縮小していき、これに伴って
油室Ｈから吐出油路Ｄを介して油が収納溝３２ａ内に吐
出され、収納溝３２ａ内のベーン３５をカムリング３１
に押圧した後、タンクＴへ還流されるようになってい
る。吐出油路Ｄには、ロータ３２の端面に形成された環
状油路ＰＳが含まれ、この環状油路ＰＳは、各収納溝３
２ａに連通すると共に、ロータ３２の端面とサイドプレ
ート３３の間にできる隙間を介して、ロータ３２の内周
と出力部材１０との間の結合部分に連通している。 【００１６】入力部材１０には、軸心部を軸方向に貫通
する貫通孔１０ａが形成され、貫通孔１０ａのサイドプ
レート３３側端部は拡径されて内部にピストン部材６０
が摺動可能に挿入されている。この貫通孔１０ａとピス
トン部材６０の役割は、ベーンポンプ３０内の作動油の
容積が温度上昇などにより膨張した場合、ピストン部材
６０が軸方向に摺動することによって、作動油の容積変
化を吸収し、作動油の膨張による油圧の上昇を防止する
ものである。また、ピストン部材６０をサイドプレート
３２側にばねなどで付勢して作動油の膨張、収縮に合わ
せて摺動させ、常に油圧を一定に保つようにすることも
できる。 【００１７】図３を参照して、上記第１油路Ｓ１は、ロ
ータ３２の径方向内方へ向かって順次に配置された、大
径部Ｓ１１、中径部Ｓ１２、およびその径ｄが絞られて
絞り部を構成する小径部Ｓ１３により構成され、中径部
Ｓ１２には、チェック弁を構成するセラミック製のボー
ルＭ１が、ロータ３２の径方向に進退自在に収容されて
いる。中径部Ｓ１２と小径部Ｓ１２との連続部分には、
上記ボールＭ１の座面となる円錐面Ｍ１１が設けられけ
ている。大径部Ｓ１１には、ボールＭ１を中径部Ｓ１２
に保持しておくための筒状のストッパ４０が圧入されて
いる。小径部Ｓ１３は、吸込油路Ｓの流路抵抗が吐出油
路Ｄの流路抵抗よりも大きくなるように、径ｄが所定に
絞られている。径ｄを絞ることに代え、または径ｄの絞
りと併用して、小径部Ｓ１３の流路長さＲを短くするよ
うにしても良い。 【００１８】本実施例によれば、吸込油路Ｓの流路抵抗
が吐出油路Ｄのそれよりも大きくなるように吸込油路Ｓ
が絞られているので、回転速度差が高速であればあるほ
ど、すなわち油室Ｈの容積の拡張速度が大きければ大き
いほど、拡張していく第１の状態の油室Ｈへの油の供給
が不足する結果、第１の状態での油室Ｈ内の油の充填効
率が低い。この油の充填効率が低い油室Ｈが第２の状態
へと切り換わった場合、内圧上昇が抑制される。逆に、
回転速度差が低速であればあるほど、すなわち油室Ｈの
容積の縮小速度が小さいほど、上記充填効率は高くな
る。 【００１９】その結果、伝達トルク曲線としては、図９
に示すように、低・中速域の主に低速域で、従来の伝達
トルク（図９に比較例として一点鎖線で示した）よりも
低くなる特性を得ることができ、これにより、低速域に
おいては、前、後駆動軸間で従来よりもよりルーズな結
合状態を達成することができ、タイトコーナブレーキン
グ現象の発生を確実に防止することができる。また、中
速域では、従来と同じく所要の大きさの伝達トルクが得
られる。 【００２０】一方、高速域（図９における１８０ｒｐｍ
以上の領域）では、第１の状態での油室Ｈの油の充填効
率が低くなる結果、第２の状態への切り換わり後の油室
Ｈの内圧上昇を頭打ちさせることができる結果、トルク
リミッタ機能を達成することができる。このように、回
転速度差の各領域においてそれぞれ所望の伝達トルク特
性を得ることができ、しかも、これを小径部Ｓ１３を設
けるのみの簡単な構成でコスト安価に実現することがで
きる。 【００２１】なお、図９において、一点鎖線で示した比
較例は、上述した特開昭６３−２８４０２８号公報の油
圧ポンプのトルク伝達特性を示している。比較例は、本
実施例のものと中速域の特性を略合わせてある。比較例
では、トルク伝達特性が略直線状となっている。本実施
例のトルク伝達曲線は、比較例のものに対して、低速域
でやや低く、高速域で収束している点が、顕著に異な
る。 【００２２】さらに、本実施例では、チェック弁を構成
するボールＭ１をセラミック製としたので、従来のスチ
ール製のものに対して軽量化を図ることができ、その結
果、下記の作用効果を奏することができる。すなわち、
このボールＭ１は、対応する油室Ｈが第１の状態にある
ときは、径方向外方に移動しており、油室Ｈ側への油の
流通を許容しているが、対応する油室Ｈが第２の状態に
切り換わって油室Ｈの内圧上昇が開始されると、径方向
内方に移動して、弁座Ｍ１１に着座して油の流通を阻止
するように働く。 【００２３】しかしながら、このボールＭ１は、ロータ
３２と共に回転しているため、常に径方向外方への遠心
力を受けている。したがって、従来のように重いスチー
ル製のボールを用いていた場合、対応する油室Ｈが上記
第２の状態に切り換わっても、直ちには径方向内方へ移
動できず、閉じ遅れを生じていた。その結果、本駆動連
結装置の実用範囲域（０〜８０００ｒｐｍ）において、
所要の伝達トルクが要求される領域で伝達トルク不足に
なるという問題や、静止状態時からの伝達トルクの立ち
上がりが遅れ、例えば砂地等からの脱出に手間取るとい
った問題があった。 【００２４】これに対して、本実施例では、上記したよ
うにボールＭ１をセラミック製として軽量化を図ったの
で、上記の閉じ遅れを防止することができ、これによ
り、所要の伝達トルクが要求されるときにこれを達成す
ることができる。また、第２の状態に切り換わると同時
に油室Ｈの内圧を立ち上げることができ、応答性を良く
することができるので、砂地からの素早い脱出を可能と
することができる。特に、本実施例では、吸込油路Ｓを
絞るために、小径部Ｓ１３の径ｄを小さくしているの
で、ボール径を小さくすることができ、一層の軽量化を
図って遠心力による影響を小さくすることができる。ま
た、小径部Ｓ１３の流路長さＲを短くした場合には、ボ
ールＭ１の遠心半径を短くできるので、遠心力を小さく
することができる。 【００２５】なお、ボールＭ１の材質としては、セラミ
ック材の他に、合成樹脂や合成樹脂と繊維との複合材料
や、エンジニアリングプラスチック等を用いても良い
が、ボールが作動油中で動き易いように、作動油の比重
よりも大きな比重を有する材料を用いた方が良い。ま
た、吸込油路の絞り量を調節することにより、伝達トル
クの上昇が頭打ちとなる値を変えることができる。すな
わち、図９におけるトルク曲線の高速域での傾斜を変え
ることができる。 【００２６】また、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、図３において、ロータ３２の内
周と入力部材１０とのスプライン結合部分５０を、小径
部Ｓ１３の入口まで延ばし、これにより、この入口を絞
って吸込油路Ｓを絞るようにすることもできる。その
他、種々の設計変更を施すことが可能である。 【００２７】 【発明の効果】上記請求項１に係る発明によれば、吸込
油路の流路抵抗が吐出油路のそれよりも大きくなるよう
に吸込油路が絞られているので、回転速度差が高速であ
ればあるほど、すなわち油室の容積の拡張速度が大きけ
れば大きいほど、拡張していく第１の状態の油室への油
の供給が不足する結果、第１の状態での油室内の油の充
填効率が低い。この油の充填効率が低い油室が第２の状
態へと切り換わった場合、内圧上昇が抑制される。逆
に、回転速度差が低速であればあるほど、すなわち油室
の容積の縮小速度が小さいほど、上記充填効率は高くな
る。 【００２８】その結果、伝達トルク曲線としては、低・
中速域の主に低速域で従来の伝達トルク曲線よりも伝達
トルクが低くなる特性となる。よって、低速域におい
て、前、後駆動軸間で従来よりもよりルーズな結合状態
を達成することができ、中速域では、従来と同じく所要
の大きさの伝達トルクが得られる。一方、高速域では、
第１の状態での油室の油の充填効率が低くなる結果、第
２の状態への切り換わり後の油室の内圧上昇を頭打ちさ
せることができる結果、トルクリミッタ機能を達成する
ことができる。 【００２９】このように、回転速度差の各領域において
それぞれ所望の伝達トルク特性を得ることができ、しか
も、これを絞りを設けるのみの簡単な構成でコスト安価
に実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例に係る四輪駆動用駆動連結装
置の断面図である。 【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 【図３】図１の要部の拡大断面図であり、ロータを示し
ている。 【図４】油圧ポンプの要部断面図であり、一の油室が拡
張され始めた状態を示している。 【図５】油圧ポンプの要部断面図であり、一の油室の拡
張途中の状態を示している。 【図６】油圧ポンプの要部断面図であり、一の油室の拡
張が終了する状態を示している。 【図７】油圧ポンプの要部断面図であり、一の油室の縮
小過程の前半の状態を示している。 【図８】油圧ポンプの要部断面図であり、一の油室の縮
小過程の後半の状態を示している。 【図９】前輪駆動軸と後輪駆動軸との回転速度差と、伝
達トルクとの関係を示すグラフ図である。 【符号の説明】 ３０ ベーンポンプ（油圧ポンプ） ＣＨ ポンプ室 Ｈ 油室 Ｓ 吸込油路 Ｓ１３ 小径部 Ｄ 吐出油路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−116529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−47623（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−231030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284028（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106438（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−22424（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/28 - 17/36 F16D 31/06

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】前輪駆動軸と後輪駆動軸との回転速度差に
   応じた拡張速度で容積が拡張する第１の状態と、回転速
   度差に応じた縮小速度で容積が縮小する第２の状態とに
   切り換わるそれぞれが独立した複数の油室を有し、前輪
   駆動軸と後輪駆動軸との間の相対的な回転速度差に応じ
   た油圧を発生する油圧ポンプにて前輪駆動軸と後輪駆動
   軸とを連結してなる四輪駆動用駆動連結装置において、 前記油室へ供給する作動油が溜められている貯油部と、 前記貯油部と前記第１の状態の油室とを連通する吸込油
   路と、 前記第２の状態の油室と前記貯油部とを連通する吐出油
   路とを備え、 前記吸込油路の流路抵抗が吐出油路の流路抵抗よりも大
   きくなるように、前記吸込油路の途中に絞りを設け、前
   輪駆動軸と後輪駆動軸との回転速度差が大きくなるほ
   ど、第１の状態の油室における作動油の充填効率を下げ
   ることを特徴とする四輪駆動用駆動連結装置。