JP3828782B2 - トルクカム機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共通の軸線まわりに相対回転自在に配置された第１、第２カム部材と、第１、第２カム部材の相対向する対向面にそれぞれ形成された第１、第２カム溝の両方に嵌合するカムボールとから構成されたトルクカム機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるトルクカム機構は、例えば特開２００１−２１３１８５号公報により公知である。
【０００３】
この種のトルクカム機構は、第１、第２カム部材が一方向に相対回転すると、カムボールが第１、第２カム溝のカム部に乗り上げて両カム部材を離反させる軸方向のスラスト力を発生し、また第１、第２カム部材が他方向に相対回転すると、カムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に係止されて前記他方向の相対回転を抑制するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは、第１、第２カム部材が前記他方向に相対回転したときに、カムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に乗り上げる可能性があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、トルクカム機構において、第１、第２カム部材が他方向に相対回転したときに、カムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に乗り上げるのを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、共通の軸線まわりに相対回転自在に配置された第１、第２カム部材と、第１、第２カム部材の相対向する対向面にそれぞれ形成された第１、第２カム溝の両方に嵌合するカムボールとから構成されており、第１、第２カム溝は、カムボールの円周方向の移動を抑制するストッパ部と、カムボールの円周方向の移動を許容するカム部とを備え、第１、第２カム部材の一方向の相対回転によりカムボールが第１、第２カム溝のカム部に乗り上げて両対向面を離反させる軸方向のスラスト力を発生するとともに、第１、第２カム部材の他方向の相対回転によりカムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に係止されて前記他方向の相対回転を抑制するトルクカム機構において、第１、第２カム溝の一方の深さがカムボールの半径よりも大きく、他方の深さがカムボールの半径よりも小さく、かつ第１カム部材はその対向面から突出して第１カム溝のストッパ部と協働する突起を備えるとともに、第２カム部材はその対向面から突出して第２カム溝のストッパ部と協働する突起を備えることを特徴とするトルクカム機構が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、第１、第２カム溝の一方の深さをカムボールの半径よりも大きくし、他方の深さをカムボールの半径よりも小さくしたので、第１、第２カム部材と共にカムボールが回転して該カムボールに遠心力が作用しても、その遠心力を第１、第２カム溝の深い方のカム溝で受け止めることで、第１、第２カム部材の対向面を相互に離反させるスラスト力が発生するのを抑制することができる。また第１カム部材の対向面に第１カム溝のストッパ部と協働する突起を形成し、かつ第２カム部材の対向面に第２カム溝のストッパ部と協働する突起を形成したので、第１、第２カム部材が前記他方向に相対回転してカムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に当接したとき、両突起の作用でカムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に乗り上げる事態を確実に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 図１〜図８は本発明の一実施例を示すもので、図１は四輪駆動車両の動力伝達系を示す図、図２は四輪駆動車両の多板クラッチおよび油圧回路の構造を示す図、図３は多板クラッチの拡大断面図、図４は図３の４−４線矢視図、図５は図３の５−５線矢視図、図６は図５の６方向矢視図、図７は図３の７−７線拡大断面図、図８は作用を説明するグラフである。
【０００９】
図１に示すように、四輪駆動車両の前部に搭載されたエンジンＥの出力は変速機１を介して前輪側の差動装置２に入力され、その差動装置２の出力はドライブシャフト３，３を介して左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。差動装置２に入力されたエンジンＥの出力は傘歯車装置４を介して後述の動力伝達装置Ｔに入力され、その動力伝達装置Ｔの出力は傘歯車装置５を介して後輪側の差動装置６に伝達され、更に差動装置６の出力はドライブシャフト７，７を介して左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。
【００１０】
動力伝達装置Ｔは、前輪側の傘歯車装置４から延びる入力軸８により駆動される第１油圧ポンプＰｆと、後輪側の傘歯車装置５に接続する出力軸９により駆動される第２油圧ポンプＰｒと、前記入力軸８と出力軸９との間の駆動力の伝達・遮断を司る湿式の多板クラッチＣと、該多板クラッチＣを制御する後述の油圧回路とから構成される。
【００１１】
次に、図２および図３を参照して多板クラッチＣおよび油圧回路の構成を説明する。第１油圧ポンプＰｆはトロコイドポンプからなり、車両の前進時には吐出ポートとなり後進時には吸入ポートとなる第１ポート１０と、前進時には吸入ポートとなり後進時には吐出ポートとなる第２ポート１１とを有している。第２油圧ポンプＰｒは同じくトロコイドポンプからなり、車両の前進時には吸入ポートとなり後進時には吐出ポートとなる第３ポート１２と、前進時には吐出ポートとなり後進時には吸入ポートとなる第４ポート１３とを有している。両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの１回転あたりの吐出量は、第２油圧ポンプＰｒの方が第１油圧ポンプＰｆよりも僅かに（例えば２．５％）大きくなるように設定される。そして、第１ポート１０と第３ポート１２とが第１連結油路１４を介して接続され、第２ポート１１と第４ポート１３とが第２連結油路１５を介して接続される。尚、トロコイドポンプよりなる両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの吐出方向はその回転方向により決定されるため、車両の前進時と後進時とでは前記吐出方向が逆転する。図２における両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの矢印は、それぞれ前進時の吐出方向を示している。
【００１２】
前記多板クラッチＣは、入力軸８に固着されたクラッチハウジング４１と、入力軸８の後端にローラベアリング２９を介して同軸かつ相対回転可能に嵌合する出力軸９に固着されたクラッチハブ４２とを備えており、クラッチハウジング４１の内周に形成したスプライン４１ａに摺動自在に支持された複数枚のクラッチ板４３…と、クラッチハブ４２の外周に形成したスプライン４２ａに摺動自在に支持された複数枚のクラッチ板４４…とが、相互に当接可能に重ね合わされる。ケーシング４５に形成されたクラッチシリンダ４６にはクラッチピストン４７がシール部材４８，４８を介して摺動自在に嵌合しており、このクラッチピストン４７の後面には該クラッチピストン４７を駆動するための圧油が供給される作動油圧室１６が形成される。
【００１３】
多板クラッチＣの後部に配置されたトルクカム機構６１は、第１カム部材６２、第２カム部材６３および複数のカムボール６４…から構成される。前側に位置する第２カム部材６３はクラッチハブ４２の内周面に軸方向移動可能、かつ相対回転不能にスプライン結合される一方、後側に位置する第１カム部材６２の外周のスプライン６２ｃとクラッチハウジング４１の内周のスプライン４１ａとの間に摩擦クラッチ６７が配置される。摩擦クラッチ６７は第１カム部材６２とクラッチハウジング４１との間に所定値以上のトルクが作用するとスリップするようにプリロードが与えられている。
【００１４】
トルクカム機構６１の後方において、クラッチハウジング４１のスプライン４１ａと第１油圧ポンプＰｆに連なるスリーブ６５との間にエンドプレート７１が軸方向移動可能、かつ相対回転不能に支持されており、エンドプレート７１の前面と第１カム部材６２の後面との間にスラストベアリング７２が配置され、エンドプレート７１の後面とクラッチピストン４７の前面との間にスラストベアリング７３が配置される。
【００１５】
尚、エンドプレート７１からクラッチハブ４２の内部に向けて延びる円筒部材６９は多数の小孔を有しており、出力軸９の内部に形成した油通路９ａおよび油孔９ｂから供給された潤滑油を、遠心力で分散させて多板クラッチＣのクラッチ板４３…，４４…を均等に潤滑する機能を有している。このとき、出力軸９を中実軸とし、出力軸９とスリーブ６５との間に油通路を形成し、円筒部材６９を介して潤滑しても良い。
【００１６】
図４〜図７から明らかなように、トルクカム機構６１の第１カム部材６２の対向面６２ａには、円周方向に配置された複数個（例えば６０°間隔で６個）の第１カム溝７４…が形成される。各々の第１カム溝７４は深さが次第に浅くなるように傾斜したカム部７４ａと、カム部７４ａの最も深い部分に連なる部分球面状のストッパ部７４ｂとから構成されており、ストッパ部７４ｂの半径はカムボール６４の半径と同一に設定されている。そして対向面６２ａには前記ストッパ部７４ｂと協働してカムボール６４の移動を阻止する突起６２ｂが突設される。
【００１７】
同様に、トルクカム機構６１の第２カム部材６３の対向面６３ａには、円周方向に配置された複数個（例えば６０°間隔で６個）の第２カム溝７５…が形成される。各々の第２カム溝７５は深さが次第に浅くなるように傾斜したカム部７５ａと、カム部７５ａの最も深い部分に連なる部分球面状のストッパ部７５ｂとから構成されており、ストッパ部７５ｂの半径はカムボール６４の半径と同一に設定されている。そして対向面６３ａには前記ストッパ部７５ｂと協働してカムボール６４の移動を阻止する突起６３ｂが突設される。 図７（Ａ）に示すように、第１カム部材６２および第２カム部材６３が矢印Ａ方向に相対回転すると、第１、第２カム部材６２，６３の第１、第２カム溝７４，７５のストッパ部７４ｂ，７５ｂにカムボール６４が当接し、第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２ａ，６２ｂは最も接近した状態となる。この状態から、図７（Ｂ）に示すように、第１、第２カム部材６２，６３が矢印Ｂ方向に相対回転すると、第１、第２カム部材６２，６３の第１、第２カム溝７４，７５のカム部７４ａ，７５ａにカムボール６４が乗り上げることで、軸方向のスラスト力ｆが発生して第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２Ａ，６２ｂは相互に離反する方向に移動する。
【００１８】
尚、第１、第２カム部材６２，６３が相互に接近したとき、第１カム部材６２の突起６２ｂが第２カム部材６３の第２カム溝７５に嵌合し、かつ第２カム部材６３の突起６３ｂが第１カム部材６２の第１カム溝７４に嵌合することで、第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２ａ，６３ａを充分に接近させることができる。
【００１９】
図３および図７（Ａ）から明らかなように、第１、第２カム部材６２，６３の第１、第２カム溝７４，７５の深さは異なっている。即ち、第１カム溝７４の深さＤ１はカムボール６４の半径Ｒよりも大きく設定され、第２カム溝７５の深さＤ２はカムボール６４の半径Ｒよりも小さく設定される。これにより、第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２ａ，６３ａの位置はカムボール６４の中心から第２カム部材６３側に偏心している。
【００２０】
図２から明らかなように、多板クラッチＣの作動油圧室１６と前記第１連結油路１４とは第３連結油路１７を介して接続され、また作動油圧室１６と前記第２連結油路１５とは第４連結油路１８を介して接続される。第３連結油路１７には第２油圧ポンプＰｒから作動油圧室１６への油の流れのみを許容する第１一方向弁１９が設けられるとともに、第４連結油路１８には第２連結油路１５から作動油圧室１６への油の流れのみを許容する第２一方向弁２０が設けられる。また、オイルタンク２１と第１連結油路１４および第２連結油路１５とを接続する第５連結油路３６には、オイルタンク２１から第１連結油路１４への油の流れのみを許容する第３一方向弁２２と、オイルタンク２１からポート３３ｃへの油の流れのみを許容する第４一方向弁２３がそれぞれ設けられる。
【００２１】
前記多板クラッチＣの作動油圧室１６の上流位置にはチョーク型絞り２４が設けられる。また作動油圧室１６の下流位置にはオリフィス型絞り２５および第１リリーフ弁２６が直列に設けられ、それらオリフィス型絞り２５および第１リリーフ弁２６の下流側は出力軸９の内部に形成した油通路９ａに接続される。油通路９ａは出力軸９を半径方向に貫通するの油孔９ｂを介して多板クラッチＣの潤滑部、すなわちクラッチ板４３…，４４…が収納されたクラッチハウジング４１の内部空間に連通する。
【００２２】
前記第１リリーフ弁２６は、入力軸８および出力軸９の偏心回転により多板クラッチＣのクラッチピストン４７が揺動したときに、多板クラッチＣの潤滑部から作動油圧室１６にエアが逆流するのを防止する機能を有する。
【００２３】
チョーク型絞り２４の上流位置とオリフィス型絞り２５の下流位置との間には、作動油圧室１６に伝達される油圧の上限値を規制する第２リリーフ弁２８が設けられる。この第２リリーフ弁２８には油温の上昇時に該第２リリーフ弁２８を強制的に開弁させるサーモスイッチ５１が設けられる。
【００２４】
前記第２連結油路１５には、ハウジングの内部にスプリング３０で右方向に付勢されたスプール３１を収納してなるスプール弁３２が設けられる。スプール３１が図示した右位置にあるとき、そのスプール３１によってポート３３ｃとポート３３ｄとの連通が遮断されるとともにポート３３ａとポート３３ｂとが連通し、スプール３１がスプリング３０に抗して左位置に移動したとき、そのスプール３１によってポート３３ａとポート３３ｂとの連通が遮断されるとともにポート３３ｃとポート３３ｄとが連通する。前記ポート３３ａとポート３３ｄとの間には、ポート３３ｄからポート３３ａへの油の流れのみを許容する第５一方向弁３４が設けられるとともに、前記ポート３３ｂとポート３３ｃとの間には、ポート３３ｂからポート３３ｃへの油の流れのみを許容する第６一方向弁３５が設けられる。
【００２５】
したがって、車両の前進時すなわち第２油圧ポンプＰｒの第４ポート１３が油を吐出している時には、スプール３１は左位置に移動して第２連結油路１５と第１連結油路１４とはポート３３ｃとポート３３ｄとの連通により接続される。また、車両の後進時すなわち第１油圧ポンプＰｆの第２ポート１１が油を吐出している時には、スプール３１は図示した右位置にあり、第２連結油路１５と第１連結油路１４とはポート３３ａとポート３３ｂとの連通により接続される。
【００２６】
スプール弁３２のスプール３１が右位置にあるとき、該スプール３１によってポート３３ｃとの連通が遮断されるポート３３ｅは第７一方向弁５２を設けた潤滑油路５３を介して出力軸９の油通路９ａに連通する。
【００２７】
次に、前述した本発明の実施例の作用を説明する。
【００２８】
前進発進時には、エンジンＥの駆動力が変速機１、差動装置２およびドライブシャフト３，３を介して前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達されるとともに、その駆動力は差動装置２から傘歯車装置４および入力軸８を介して第１油圧ポンプＰｆに伝達され、この第１油圧ポンプＰｆを駆動する。このとき多板クラッチＣは非係合状態にあり、出力軸９に接続した第２油圧ポンプＰｒは停止した状態にある。したがって、オイルタンク２１から第５一方向弁３４を介して第１油圧ポンプＰｆの第２ポート１１に吸入された油は、第１ポート１０から第１連結油路１４へ吐出される。このとき、第５連結油路３６の第３一方向弁２２が閉じているため、第１連結油路１４に吐出された油の全量が第３連結油路１７に流入し、そこで第２一方向弁２０に阻止されて第１一方向弁１９およびチョーク型オリフィス２４を介して多板クラッチＣの作動油圧室１６に供給される。
【００２９】
上述のようにして多板クラッチＣが係合すると、出力軸９、傘歯車装置５、差動装置６およびドライブシャフト７，７を介して後輪Ｗｒ，Ｗｒが駆動され、前記出力軸９に接続された第２油圧ポンプＰｒが回転する。その結果、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転速度の増大に応じて第１油圧ポンプＰｆの吐出油が第１連結油路１４を介して第２油圧ポンプＰｒに吸入され、第２油圧ポンプＰｒの吐出油がスプール弁３２のスプール３１をスプリング３０に抗して左動させながらポート３３ｃ，３３ｄおよび第５一方向弁３４を介して第１油圧ポンプＰｆに吸入されるようになる。そして第１油圧ポンプＰｆの吐出量と第２油圧ポンプＰｒの吸入量との差に応じて多板クラッチＣの作動油圧室１６に作用する油圧、すなわち多板クラッチＣの係合力が自動的に変化し、前後輪間の回転速度差が実質的に０になる例えば前進定速走行状態に達すると、多板クラッチＣの作動油圧室１６に油圧が作用しなくなって後輪Ｗｒ，Ｗｒへのトルク分配が断たれる。尚、前進定速走行状態において、前述のように第２油圧ポンプＰｒの吐出量は第１油圧ポンプＰｆの吐出量を僅かに上回っているが、第２油圧ポンプＰｒの吐出油はスプール弁３２のスプール３１をスプリング３０に抗して左動させ、第２油圧ポンプＰｒの余剰の吐出油はポート３３ｃ，３３ｄおよび第５連結油路３６の第３一方向弁２２を介して第２油圧ポンプＰｒの第３ポート１２に還流する。
【００３０】
上述した前進定速走行状態において、第１油圧ポンプＰｆおよび第２油圧ポンプＰｒの吐出油が第１連結油路１４および第２連結油路１５を循環するとき、第２油圧ポンプＰｒの吐出油がスプール弁３２のスプール３１をスプリング３０に抗して左動させることにより、第４ポート１３とポート３３ｃとの間の第２連結油路１５にスプリング３０の付勢力に応じた油圧が発生する。その結果、両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒのロータのサイドクリアランスから循環する油の中に吸入されるエアは、この油圧により圧縮されて第２油圧ポンプＰｒの第４ポート１３寄りのサイドクリアランスから逐次排出されるため、循環する油の中にエアが滞留することがない。これにより、その後に前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒに回転数差が発生し、第１、第２油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの吐出量（吸入量）差が生じた時に、滞留するエアにより油圧の立ち上がりが遅れ、結果として多板クラッチＣの応答性に遅れが生じるという不都合が確実に防止される。
【００３１】
さて、第１、第２油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの吐出量（吸入量）差が生じると、多板クラッチＣの作動油圧室１６には第１リリーフ弁２６のセット荷重に対応する油圧が直ちに作用する。前記第１リリーフ弁２６が開いた後は、第１、第２油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの吐出量差、オリフィス型絞り２５およびチョーク型絞り２４の圧力降下特性、あるいは油の粘度等により決定される油圧が多板クラッチＣの作動油圧室１６に作用する。そして、その油圧の上限値は第２リリーフ弁２８のセット荷重により制限されるため、前記第２リリーフ弁２８のセット荷重を適宜設定することにより多板クラッチＣの伝達トルクの上限値を調整することができる。
【００３２】
ところで、前記チョーク型絞り２４を通過する油量は油の粘度による影響を受け、低温状態で油の粘度が増加するとチョーク型絞り２４を流れる油量が減少するため、多板クラッチＣの作動油圧室１６とオリフィス型絞り２５を通過する油量も減少する。このとき、オリフィス型絞り２５の前後に発生する圧力降下量は該オリフィス型絞り２５を通過する油量の２乗に比例するため、通過する油量が減少するとオリフィス型絞り２５における圧力降下量が小さくなり、その分だけ上流のチョーク型絞り２４における圧力降下量が増加することになる。これにより、低温状態で作動油圧室１６に作用する油圧、すなわち第２リリーフ弁２８で設定された圧力から前記チョーク型絞り２４による圧力降下量を差し引いた圧力が小さくなる。したがって、油の粘度上昇により摩擦係数が増加しても、その分だけ油圧によるクラッチ板４３…，４４…の押し付け力が減少するため、全体として低温時における多板クラッチＣの係合力の増大が防止される。一方、高温状態では油の粘度が低下して摩擦係数が低下するが、この場合にはチョーク型絞り２４による圧力降下量が逆に減少して多板クラッチＣの作動油圧室１６に作用する油圧が増加するため、その分だけクラッチ板４３…，４４…の押し付け力が増加して多板クラッチＣの係合力の低下が防止される。
【００３３】
而して、車両の前進発進時および前進急加速時に多板クラッチＣの作動油圧室１６からオリフィス型絞り２５および第１リリーフ弁２６を介して排出された油と、作動油圧室１６の上流位置から第２リリーフ弁２８を介して排出された油とは、出力軸９の油通路９ａおよび油孔９ｂから多板クラッチＣの内部に供給され、そこで出力軸９に対して相対回転する円筒部材６９の油孔から遠心力で半径方向外側に飛散して各クラッチ板４３…，４４…を均等に潤滑する。クラッチ板４３…，４４…を潤滑した油は、図示せぬ油路を通ってオイルタンク２１に還流する。
【００３４】
ところで、前述したように車両の前進定速走行時には多板クラッチＣの作動油圧室１６に圧油が供給されないため、作動油圧室１６を経由して多板クラッチＣの潤滑部に潤滑油が供給されなくなる。しかしながら、車両の前進定速走行時に第２油圧ポンプＰｒの第４ポート１３からの吐出油がスプール弁３２のスプール３１をスプリング３０に抗して左動させる際に所定の油圧が発生し、しかも両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの１回転あたりの吐出量差によって第２連結油路１５に過剰の油が吐出されるため、その余剰の油の一部が前記スプール弁３２を開弁させる際に発生した圧力で潤滑油路５３から出力軸９の油通路９ａに供給され、そこから油孔９ｂを介して多板クラッチＣの潤滑部に供給される。このようにして多板クラッチＣが非係合状態にある前進定速走行時においても、多板クラッチＣの潤滑部に潤滑油を供給してクラッチ板４３…，４４…を効果的に潤滑することが可能となり、これにより多板クラッチＣの過熱を防止することができる。
【００３５】
尚、潤滑油路５３に設けた第７一方向弁５２は以下のような機能を発揮する。すなわち、車両の前進発進時や前進急加速時に第２連結油路１５に負圧が発生したとき、多板クラッチＣの潤滑部から吸引されたエアーが潤滑油路５３、ポート３３ｅ、ポート３３ｄ、第５一方向弁３４および第２連結油路１５を介して第１油圧ポンプＰｆに吸入されるのを防止することができる。
【００３６】
前進定速走行時に前輪Ｗｆ，Ｗｆのみが摩擦係数の低い路面を踏んだ場合、あるいは急加速しようとした時には、前輪Ｗｆ，Ｗｆが過渡的にスリップ状態になることがある。このような状態においては、入力軸８に接続された第１油圧ポンプＰｆの吐出量が出力軸９に接続された第２油圧ポンプＰｒの吸入量を上回り、且つ第３一方向弁２２が閉じて第５連結油路３６を介しての第１連結油路１４と第２連結油路１５の連通が阻止されるため、前述と同様に多板クラッチＣが係合して後輪Ｗｒ，Ｗｒに対して駆動トルクが分配される。
【００３７】
車輪に制動力が作用すると、前後輪の制動力配分は一般に前輪Ｗｆ，Ｗｆ側が後輪Ｗｒ，Ｗｒ側より高く設定されているので、急制動時等において前輪Ｗｆ，Ｗｆが後輪Ｗｒ，Ｗｒよりも先にロックする。また、定速走行からのエンジンブレーキは前輪Ｗｆ，Ｗｆのみ作用するので、この場合も過渡的には前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転速度が後輪Ｗｒ，Ｗｒのそれよりも低くなる。このような場合には、第２油圧ポンプＰｒの吐出量が第１油圧ポンプＰｆの吸入量を上回り、第２連結油路１５に過剰なオイルが吐出される。更に、前輪Ｗｆ，Ｗｆが完全にロックした場合には、第１油圧ポンプＰｆが停止して第２油圧ポンプＰｒのみが回転するため、この第２油圧ポンプＰｒの吐出油の全量が過剰となる。しかしながら、この過剰な吐出油はスプール弁３２のポート３３ｃ、ポート３３ｄおよび第５連結油路３６の第３一方向弁２２を介して第２油圧ポンプＰｒの第３ポート１２に還流する。このようにして、後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転速度が前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転速度を上回っても多板クラッチＣの作動油圧室１６に第１、第２油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの吐出量差に基づく油圧が作用しないため、該多板クラッチＣは非係合状態に保持されて前輪Ｗｆ，Ｗｆから後輪Ｗｒ，Ｗｒへの制動力の伝達が阻止され、これにより前後輪の制動力配分に変化が生じることはない。
【００３８】
尚、前述した車両の前進制動時には多板クラッチＣが係合しないため、第１リリーフ弁２６を通過した油による多板クラッチＣの潤滑は行われない。しかしながら、前述した車両の前進定速走行時と同様に、第２油圧ポンプＰｒの吐出油の一部がスプール弁３２および潤滑油路５３を介して多板クラッチＣに供給され、多板クラッチＣの潤滑部の潤滑は支障なく行われる。
【００３９】
車両の後進時には、第１、第２油圧ポンプＰｆ，Ｐｒの回転方向が共に逆になり、吐出ポートと吸入ポートとの関係が上記とは逆の関係になる。
【００４０】
すなわち、後進発進時あるいは後進急加速時等に前輪Ｗｆ，Ｗｆの回転速度が後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転速度より大きくなると、第１油圧ポンプＰｆの吐出量が第２油圧ポンプＰｒの吸入量を上回るため、第２連結油路１５に油圧が発生する。このとき、スプール弁３２のスプール３１はスプリング３０によって図示位置に保持されており、第１油圧ポンプＰｆの第２ポート１１からの吐出量と第２油圧ポンプＰｒの第４ポート１３からの吸入量との差によって第２連結油路１５に吐出された油は、前述のように第４一方向弁２３と第５一方向弁３４とによって第５連結油路３６への流入が阻止されて第４連結油路１８に流入し、そこで第２一方向弁２０を通過し且つ第１一方向弁１９により阻止されて多板クラッチＣの作動油圧室１６に供給され、後輪Ｗｒ，Ｗｒに駆動トルクを分配すべく多板クラッチＣが係合される。後輪Ｗｒ，Ｗｒの回転速度が増大して後進定速走行状態になると第１油圧ポンプＰｆと第２油圧ポンプＰｒとの回転速度は同一になるが、第２油圧ポンプＰｒの１回転あたりの吐出量が第１油圧ポンプＰｆの１回転あたりの吐出量よりも大きいため、その差に相当する油が第１連結油路１４に供給される。その結果、後進時には定速走行状態においても、前輪Ｗｆ，Ｗｆ側から後輪Ｗｒ，Ｗｒ側へトルクが分配されることになる。
【００４１】
この後進定速走行状態では、第１連結油路１４および第２連結油路１５よりなる循環油路を循環する油に、スプール弁３２のスプリング３０による負荷は作用しない。しかしながら、一般に後進定速走行状態が長時間継続することはないため、両油圧ポンプＰｆ，Ｐｒのロータのサイドクリアランスからのエア吸入と、多板クラッチＣへの潤滑油の供給停止とは、実質的に問題とならない。
【００４２】
また、後進制動時には第１油圧ポンプＰｆの回転速度が第２油圧ポンプＰｒのそれを下回るため、第２油圧ポンプＰｒの第３ポート１２からの吐出量と第１油圧ポンプＰｆの第１ポート１０からの吸入量との差によって第１連結油路１４に油圧が発生する。このとき、第３一方向弁２２が閉じるために第３連結油路１７の第１一方向弁１９を介して多板クラッチＣが係合し、前輪Ｗｆ，Ｗｆの制動力が後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。
【００４３】
以上説明した車両の後進時において、第１油圧ポンプＰｆの第２ポート１１は吐出ポートとなり第２油圧ポンプＰｒの第４ポート１３は吸入ポートとなるため、スプール弁３２のスプール３１は常に図示の右位置に保持される。このとき、何らかの原因でスプール３１が左位置にロックしたとしても、第１油圧ポンプＰｆの第２ポート１１からの吐出圧が第５一方向弁３４に阻止されてスプール弁３２のポート３３ａに作用し、前記ロックしたスプール３１は正常位置である右位置に押し戻される。このときスプール３１のロックが解消されない場合であっても、第２連結油路１５に発生した油圧は第４連結油路１８を介して第２リリーフ弁２８から逃がされるため、第１油圧ポンプＰｆに過剰な負荷が加わることが無い。
【００４４】
以上説明した多板クラッチＣの係合は、作動油圧室１６に供給された油でクラッチピストン４７、スラストベアリング７３、エンドプレート７１、スラストベアリング７２およびトルクカム機構６１が前進し、第２カム部材６３の押圧部６６がクラッチ板４３…，４４…を押圧することにより行われる。このとき、クラッチピストン４７とクラッチ板４３…，４４…との間に介在するトルクカム機構６１は、以下のような機能を発揮する。
【００４５】
油圧回路の構造を説明する際に述べたように、また図８にも示されるように、車両の前進加速時と、車両の後進加速時と、車両の後進減速時とに多板クラッチＣが係合して前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間のトルク伝達が行われ、車両の前進減速時だけに多板クラッチＣが係合せずに前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒ間のトルク伝達が行われない。前述したように、トルクカム機構６１は一方向カムの機能を兼備えており、車両の前進加速時にトルクカム機構６１の第１カム部材６２および第２カム部材６３は図７（Ａ）の状態から図７（Ｂ）の状態に相対回転し、多板クラッチＣを係合させるスラスト力ｆを発生する。従って、図８の右上に示すように、車両の走行中に高い頻度で発生する前進加速時の初期にトルクカム機構６１を作動させて油圧による多板クラッチＣの係合をアシストし、四輪駆動状態に移行する応答性を高めることができる。
【００４６】
しかもトルクカム機構６１により発生する多板クラッチＣの係合力は、油圧による発生する多板クラッチＣの係合力の増加に応じて次第に減少するため、トルクカム機構６１だけで多板クラッチＣが完全に係合するのを防止してデフロックの発生を回避することができる。
【００４７】
また図８の右下に示すように、車両の前進減速時には油圧による多板クラッチＣの係合は行われず、しかも第１、第２カム部材６２，６３の相対回転方向が逆になるために、一方向カムの機能でトルクカム機構６１が多板クラッチＣを係合させるスラスト力ｆを発生することはない。したがって、車両の前進減速時には二輪駆動状態に維持され、ＡＢＳ装置との干渉が回避されて車両の制動性能が確保される。
【００４８】
また図８の左上に示すように、車両の後進加速時には油圧による多板クラッチＣの係合が行われるが、一方向カムの機能でトルクカム機構６１が多板クラッチＣを係合させるスラスト力ｆを発生することはない。
【００４９】
また図８の左下に示すように、車両の後進減速時には油圧による多板クラッチＣの係合が行われ、かつ一方向カムの機能でトルクカム機構６１が多板クラッチＣを係合させるスラスト力ｆを発生するため、トルクカム機構６１のスラスト力ｆが油圧による多板クラッチＣの係合をアシストする状態になる。
【００５０】
而して、実用上の発生頻度の高い前進加速時の初期にトルクカム機構６１および油圧の両方で多板クラッチＣを係合させ、車両を四輪駆動状態にする応答性を高めるとともに後輪Ｗｒ，Ｗｒに充分な駆動力を配分することができ、同様に実用上の発生頻度の高い前進減速時に車両を二輪駆動状態に維持してＡＢＳ装置との干渉を回避することができる。
【００５１】
尚、トルクカム機構６１が作動して図７（Ｂ）の状態になり、第１カム部材６２および第２カム部材６３の相対回転が規制された後も、更に前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび後輪Ｗｒ，Ｗｒの相対回転が継続するが、摩擦クラッチ６７がスリップしてクラッチハウジング４１と第１カム部材６２との相対回転を許容し、かつスラストベアリング７２の作用で、クラッチハウジング４１と一体に回転するエンドプレート７１と、クラッチハブ４２と一体に回転する第１カム部材６２との相対回転を許容する。尚、クラッチピストン４７とエンドプレート７１との間に配置されたスラストベアリング７３は、ハウジング４５に対して回転しないクラッチピストン４７に対するエンドプレート７１の相対回転を許容する。
【００５２】
ところで、第１、第２カム部材６２，６３と共にカムボール６４が回転すると、遠心力によってカムボール６４…が半径方向外側に付勢されるため、カムボール６４が楔のように作用して第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２ａ，６３ａを相互に離反させる荷重が発生する。しかしながら、本実施例では第１カム部材６２の第１カム溝７４の深さＤ１がカムボール６４の半径Ｒよりも大きく設定されているため（図３および図７（Ａ）参照）、カムボール６４に作用する遠心力を深さの深い第１カム溝７４の壁面で受け止めることにより、第１、第２カム部材６２，６３の対向面６２ａ，６３ａを相互に離反させる荷重の発生を最小限に抑えることができる。これにより、多板クラッチＣに無用な引きずりトルクが発生するのを未然に防止し、走行抵抗の低減および燃料消費量の節減に寄与することができる。
【００５３】
また第１、第２カム部材６２，６３が図７（Ｂ）の矢印Ｂ方向に相対回転してカムボール６４が第１、第２カム溝７４，７５のストッパ部７４ｂ，７５ｂに当接したとき、カムボール６４がストッパ部７４ｂ，７５ｂを乗り越えようとするのが突起６２ｂ，６３ｂによって阻止されるので、カムボール６４がストッパ部７４ｂ，７５ｂを乗り越えて多板クラッチＣが不必要に係合するのを防止することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５５】
例えば、実施例では第１カム部材６２の第１カム溝７４を深くし、第２カム部材６３の第２カム溝７５の深さを浅くしているが、その関係を逆にすることもできる。このように、第１、第２カム溝７４，７５の深さの関係を実施例と逆に設定すると、次のような付加的な効果を達成することができる。
【００５６】
第２カム部材６３はクラッチハブ４２にスプライン結合され、クラッチハブ４２は出力軸９にスプライン結合されているため、第２カム部材６３の支持剛性は比較的に高くなっている。それに対して、第１カム部材６２はカムボール６４…およびスラストベアリング７２に挟まれて支持されているだけなので、支持剛性が第２カム部材６３よりも低くなっている。従って、支持剛性が高く移動し難い第２カム部材６３にカムボール６４…に作用する遠心力を支持させた方が有利となる。
【００５７】
また実施例ではトルクカム機構６１を多板クラッチＣの係合用として用いているが、請求項１および請求項２に記載されたトルクカム機構は他の任意の用途に適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、第１、第２カム溝の一方の深さをカムボールの半径よりも大きくし、他方の深さをカムボールの半径よりも小さくしたので、第１、第２カム部材と共にカムボールが回転して該カムボールに遠心力が作用しても、その遠心力を第１、第２カム溝の深い方のカム溝で受け止めることで、第１、第２カム部材の対向面を相互に離反させるスラスト力が発生するのを抑制することができる。また第１カム部材の対向面に第１カム溝のストッパ部と協働する突起を形成し、かつ第２カム部材の対向面に第２カム溝のストッパ部と協働する突起を形成したので、第１、第２カム部材が前記他方向に相対回転してカムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に当接したとき、両突起の作用でカムボールが第１、第２カム溝のストッパ部に乗り上げる事態を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 四輪駆動車両の動力伝達系を示す図
【図２】 四輪駆動車両の多板クラッチおよび油圧回路の構造を示す図
【図３】 多板クラッチの拡大断面図
【図４】 図３の４−４線矢視図
【図５】 図３の５−５線矢視図
【図６】 図５の６方向矢視図
【図７】 図３の７−７線拡大断面図
【図８】 作用を説明するグラフ
【符号の説明】
６２ 第１カム部材
６２ａ 対向面
６２ｂ 突起
６３ 第２カム部材
６３ａ 対向面
６３ｂ 突起
６４ カムボール
７４ 第１カム溝
７４ａ カム部
７４ｂ ストッパ部
７５ 第２カム溝
７５ａ カム部
７５ｂ ストッパ部
Ｄ１ 第１、第２カム溝の一方の深さ
Ｄ２ 第１、第２カム溝の他方の深さ
Ｒ カムボールの半径

Claims (1)

1. 共通の軸線まわりに相対回転自在に配置された第１、第２カム部材（６２，６３）と、第１、第２カム部材（６２，６３）の相対向する対向面（６２ａ，６３ａ）にそれぞれ形成された第１、第２カム溝（７４，７５）の両方に嵌合するカムボール（６４）とから構成されており、
   第１、第２カム溝（７４，７５）は、カムボール（６４）の円周方向の移動を抑制するストッパ部（７４ｂ，７５ｂ）と、カムボール（６４）の円周方向の移動を許容するカム部（７４ａ，７５ａ）とを備え、第１、第２カム部材（６２，６３）の一方向の相対回転によりカムボール（６４）が第１、第２カム溝（７４，７５）のカム部（７４ａ，７５ａ）に乗り上げて両対向面（６２ａ，６３ａ）を離反させる軸方向のスラスト力を発生するとともに、第１、第２カム部材（６２，６３）の他方向の相対回転によりカムボール（６４）が第１、第２カム溝（７４，７５）のストッパ部（７４ｂ，７５ｂ）に係止されて前記他方向の相対回転を抑制するトルクカム機構において、
   第１、第２カム溝（７４，７５）の一方の深さ（Ｄ１）がカムボール（６４）の半径（Ｒ）よりも大きく、他方の深さ（Ｄ２）がカムボール（６４）の半径（Ｒ）よりも小さく、
   かつ第１カム部材（６２）はその対向面（６２ａ）から突出して第１カム溝（７４）のストッパ部（７４ｂ）と協働する突起（６２ｂ）を備えるとともに、第２カム部材（６３）はその対向面（６３ａ）から突出して第２カム溝（７５）のストッパ部（７５ｂ）と協働する突起（６３ｂ）を備えることを特徴とするトルクカム機構。

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