JP3921280B2

JP3921280B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP3921280B2
Application number: JP22673297A
Authority: JP
Inventors: 行男湯橋
Original assignee: ビスコドライブジャパン株式会社
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: JPH1163022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一軸線の周りに相対回転可能に配置された一対の伝達部材間で駆動トルクを伝達する車両用の動力伝達装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動車の前後輪を駆動するための駆動形式としては種々の駆動形式が開発されているが、例えば常時駆動される前輪側から後輪側に駆動トルクを伝達可能なプロペラシャフトの途中にビスカスカップリングを介装し、前後輪間に回転数差が生じた場合に後輪に駆動トルクを伝達する形式のものがある。この駆動形式は、前後輪間に回転数差が生じるやいなや常時駆動される前輪側から後輪側に駆動トルクを伝達できるばかりでなく、タイトコーナブレーキング現象の発生を防止でき、さらにはＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）作動時における前後輪間の回転干渉を防止できる等、種々の優れた特徴を有している。
【０００３】
ところで、前記ビスカスカップリングは、相対回転可能に配置された第１および第２の伝達部材によって画成された作動室内に粘性流体を封入するとともに、第１の伝達部材と相対回転不能に係合する第１のプレート組と、第２の伝達部材と相対回転不能に係合する第２のプレート組とを、前記作動室内に交互に配置したものである。そして、このビスカスカップリングによって伝達される駆動トルクは、第１及び第２の伝達部材間の回転速度差の増加に伴って大きくなる。
【０００４】
従って、上述した駆動形式を有する４輪駆動車において、走破性を向上させるべく前後輪間の相対回転数差の小さな領域においても後輪に大きな駆動トルクを伝達できるようにするためには、第１及び第２のプレート組の枚数を増やしたり、作動室に封入する粘性流体の粘度を高めることにより、ビスカストルクの立上りを速くすればよい。
しかしながら、上述したビスカスカップリングをプロペラシャフトの途中に装備した車両においては、車両速度が速い領域では伝達可能な駆動力が大きくなり過ぎ、第１及び第２の伝達部材間の相対回転数の大きさによって後輪に伝達する駆動力の大きさが決まってしまう。そこで、前記ビスカスカップリングの伝達トルク特性を上述のようにビスカストルクの立上りが速くなるように設定すると、車両速度が速い領域では伝達可能な駆動力が大きくなり過ぎ、前後輪間の相対回転数差の大きいＵターン走行時等に、タイトコーナブレーキング現象が現れてしまう。
【０００５】
そこで、前後輪間の相対回転数差の小さな領域においても前輪側から後輪側に大きな駆動トルクを伝達できるようにビスカストルクの立上りを速くしつつ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避できるようにするために、ビスカストルク感応形のトルクリミッタを備えたビスカスカップリングが提案されている。この様なビスカスカップリングにおいては、第２のプレート組は第２の回転部材に対して直接相対回転不能に係合せず、第２の回転部材と相対回転不能に係合するクラッチプレート組によって挾装される。そして、前記クラッチプレート組を皿ばね等により弾性付勢して第２のプレート組を挾持させることにより、クラッチプレート組と第２のプレート組との間に生じる摩擦力によって第２のプレート組は第２の回転部材と一体に回転することができる。
【０００６】
即ち、上記ビスカストルク感応形のトルクリミッタを備えたビスカスカップリングにおいては、クラッチプレート組と第２のプレート組との間に生じる摩擦力以上の駆動力を第１及び第２の伝達部材間で伝達することができないので、前後輪間の相対回転数差の小さな領域においても前輪側から後輪側に大きな駆動トルクを伝達できるようにビスカストルクの立上りを速くしつつ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したビスカストルク感応形のトルクリミッタを備えたビスカスカップリングは、伝達可能な駆動トルクの上限を制限してタイトコーナブレーキング現象の発生を回避できるものの、４輪駆動車が高速走行する際には前後輪間で循環する駆動力が大きくなることによって、ＡＢＳ作動時における前後輪間の回転干渉が生じると共に、駆動抵抗が増大して高速走行時の燃費が悪化してしまう。
【０００８】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、ビスカストルクの立上りを速くしつつ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避できると共に、高速走行時の良好な駆動力伝達特性を備えた動力伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、相対回転自在に配置された第１及び第２の伝達部材によって画成されるとともにその内部に粘性流体が封入された作動室と、
前記第１の伝達部材と相対回転不能に係合して前記作動室内に配置された第１及び第２のプレート組と、
前記第２の伝達部材と相対回転不能に係合して前記作動室内に配置された第１及び第２のクラッチプレート組と、
前記作動室内で前記第１のプレート組と交互に配置されると共に、前記第１のクラッチプレート組によって挾持されると前記第２の伝達部材と一体に回転可能な第３のプレート組と、
前記第３のプレート組を挾持する方向へ前記第１のクラッチプレート組を弾性付勢する第１の付勢手段と、
前記作動室内で前記第２のプレート組と交互に配置されると共に、前記第２のクラッチプレート組によって挾持されると前記第２の伝達部材と一体に回転可能な第４のプレート組と、
前記第２のクラッチプレート組に前記第４のプレート組を挾持させるべく第２の付勢手段によって弾性付勢されると共に、前記作動室内が所定以上の圧力となると前記第２の付勢手段による付勢力に抗して前記第２のクラッチプレート組から離間する方向に変位するピストンと、
を備えたことを特徴とする動力伝達装置により達成される。
【００１０】
上記構成によれば、第１及び第２のクラッチプレート組が第３及び第４のプレート組を挾持する摩擦力よりも、第１及び第２のプレート組と第３及び第４のプレート組との間に作用する粘性抵抗（ビスカストルク）が大きくなると、各クラッチプレート組と第３及び第４のプレート組との間に滑りが生じる。そこで、第１及び第２の伝達部材間では、各クラッチプレート組が第３及び第４のプレート組を挾持する摩擦力以上の駆動力を伝達することができず、ビスカストルクの大きさに応じてトルクリミッターが作動する。
【００１１】
又、第１及び第２の伝達部材が高速回転することにより作動室内に封入された粘性流体の温度が高まり、作動室内の圧力が所定以上に高くなると、ピストンが第２の付勢手段による付勢力に抗して前記第２のクラッチプレート組から離間する方向に変位する。そこで、第４のプレート組は第２のクラッチプレート組によって挾持されなくなり、第２の伝達部材と一体に回転することができなくなるので、第１及び第２の伝達部材間では、第１のプレート組と第３のプレート組との間に作用する粘性抵抗のみが作用し、伝達可能な駆動トルクが減少する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る動力伝達装置の一実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の全体半断面図、図２は図１の要部拡大断面図である。
図１に示した本実施形態の動力伝達装置１００は、４輪駆動車の後輪を駆動するプロペラシャフトの途中に介装されるもので、同一軸線の周りに相対回転可能な第１の伝達部材であるハブ１０と、第２の伝達部材であるハウジング２０とを備えている。そして、これらハブ１０及びハウジング２０は、それぞれ車体１，２に対して軸受３，４を介して回転自在に支持されている。
【００１３】
前記ハブ１０は略円筒状の部材であり、その内周面に形成された雌スプライン１１には図示されないリヤデフ側のシャフトが取り付けられる。また、その外周面には回転軸線Ｃ方向に延びる雄スプライン１２が形成されている。
前記ハウジング２０は、変速機から出力される駆動力によって回転駆動される後輪側のプロペラシャフトに接続されるスタブシャフト２１と、このスタブシャフト２１から延設された後壁２２と、この後壁２２から前方に延びる円筒部分２３と、この円筒部分２３の前方に延設された前壁部分２４とから構成されている。そして、前記円筒部分２３の内周面には回転軸線Ｃ方向に延びる雌スプライン２５が形成されている。
【００１４】
そして、これらハブ１０及びハウジング２０により、回転軸線Ｃの周りに環状に延びる作動室３０が画成されている。そして、この作動室３０内に封入された粘性流体としてのシリコンオイルと少量の空気とが、一対のＸリング３１，３２によって密封されている。また、この作動室３０内には、後述する第１乃至第４のプレート組７０，４０，７５，４５、第１及び第２のクラッチプレート組８０，５０、ピストン６０、第１及び第２の付勢手段としての皿ばね９５，６５がそれぞれ収納されている。
【００１５】
図２中右側に配置される前記第１及び第２のプレート組７０，４０は、それぞれ薄い鋼板を幅の広い円環状に打ち抜いた複数枚のインナプレート７１，４１から構成されている。そして、すべてのインナプレート７１，４１は、その内周縁が前記ハブ１０の雄スプライン１２と相対回転不能に係合し、ハブ１０と一体に回転するようになっている。
又、図２中左側に配置される前記第３及び第４のプレート組７５，４５は、それぞれ薄い鋼板を幅の広い円環状に打ち抜いた複数枚のアウタプレート７６，４６から構成されている。そして、各アウタプレート７６，４６は、それぞれ前記インナプレート７１，４１と交互に配置されるが、ハブ１０及びハウジング２０のいずれとも係合しない状態で作動室３０内に遊嵌されている。
【００１６】
前記第１及び第２のクラッチプレート組８０，５０は、それぞれ厚手の鋼板を幅の狭い円環状に打ち抜いた複数枚のクラッチプレート８１，５１から構成されている。そして、すべてのクラッチプレート８１，５１は、その外周縁がハウジング２０の前記雌スプライン２５と相対回転不能に係合し、ハウジング２０と一体に回転するようになっている。また、各クラッチプレート８１は、各アウタプレート７６の外周部分を両側から挟み込めるように、各アウタプレート７６に対して交互に配置されており、各クラッチプレート５１は、各アウタプレート４６の外周部分を両側から挟み込めるように、各アウタプレート４６に対して交互に配置されている。
【００１７】
更に、前記作動室３０の軸線Ｃ方向の中央部には、スナップリング９０が該作動室３０の内壁面に凹設された凹溝内に嵌着され、軸線Ｃ方向に変位不能に固定されている。そして、第１の付勢手段である皿ばね９５は、前記スナップリング９０と前記第１のクラッチプレート組８０との間に介装され、第１のクラッチプレート組８０を前記ハウジング２０の後壁２２側（図２中、右側）に押圧付勢する。これにより、第１のクラッチプレート組８０が第３のプレート組７５を挾持するので、アウタプレート７６はクラッチプレート８１と共にハウジング２０と一体に回転することができる。
【００１８】
前記ピストン６０は環状の部材であり、前記ハウジング２０の前壁２４の内壁面に凹設された回転軸線Ｃと同軸な環状凹部２６内に、回転軸線Ｃ方向にスライド自在に嵌装されている。また、このピストン６０の外周面及び内周面にそれぞれ凹設された凹溝内には、それぞれオーリング６１，６２が取り付けられている。これにより、ピストン６０が回転軸線Ｃ方向にスライドしても、作動室３０内に封入されたシリコンオイル及び少量の空気が前記環状凹部２６内に漏れ出ることはない。
【００１９】
また、前記環状凹部２６内には、ピストン６０を第２のクラッチプレート組５０側（図２中、右側）に付勢する第２の付勢手段である皿ばね６５が取り付けられている。そこで、前記皿ばね６５によって付勢されるピストン６０が、第２のクラッチプレート組５０を前記スナップリング９０側に押圧付勢するので、第４のプレート組４５は第２のクラッチプレート組５０によって挾持され、クラッチプレート４はクラッチプレート５１と共にハウジング２０と一体に回転することができる。
【００２０】
次に、上述のように構成された本実施形態の動力伝達装置１００の作動について説明する。
本実施形態の動力伝達装置１００がプロペラシャフトの途中に介装された４輪駆動車が雪道や悪路等の低ミュー路を走行すると、前輪が空転した際の前後輪間の相対回転数差によって、ハブ１０とハウジング２０との間に回転速度差が生じる。
【００２１】
すると、ハブ１０と一体に回転する第１及び第２のプレート組７０，４０と、ハウジング２０と一体に回転する第３及び第４のプレート組７５，４５との間には、それぞれ回転速度差が生じるので、インナプレート７１とアウタープレート７６との間、及びインナプレート４１とアウタープレート４６との間には、それぞれ作動室３０内に封入されたシリコンオイルの粘性に起因する粘性抵抗が生じる。
これにより、ハブ１０とハウジング２０との間では、第１及び第３のプレート組７０，７５と第２及び第４のプレート組７５，４５との間に生じる粘性抵抗の総和に等しいビスカストルクが生じるので、前後輪間の相対回転数差の小さな領域においても前輪側から後輪側に立上り良く駆動トルクが伝達され、速やかに後輪が回転駆動される。
【００２２】
また、前記４輪駆動車が極めて小さい半径で旋回走行する際には、内外輪差によって前後輪間に大きな相対回転数差が生じる。これに伴い、ハブ１０とハウジング２０との間には大きな回転速度差が生じるので、第１及び第２のプレート組７０，４０と、第３及び第４のプレート組７５，４５との間には、大きな粘性抵抗が生じる。
【００２３】
そして、第３のプレート組７５に作用する粘性抵抗が高まり、第１のクラッチプレート組８０が第３のプレート組７５を挾持する摩擦力を上回ると、クラッチプレート８１とアウタープレート７６との間には滑りが生じる。
同様に、第４のプレート組４５に作用する粘性抵抗が高まり、第２のクラッチプレート組５０が第４のプレート組４５を挾持する摩擦力を上回ると、クラッチプレート５１とアウタープレート４６との間には滑りが生じる。
【００２４】
すなわち、ハブ１０とハウジング２０との間で伝達可能な駆動力の上限は、第１のクラッチプレート組８０が第３のプレート組７５を挾持する摩擦力の大きさ、及び第２のクラッチプレート組５０が第４のプレート組４５を挾持する摩擦力の大きさによって決定される。
従って、皿ばね９５が第１のクラッチプレート組８０を挾持方向に弾性付勢する付勢力と、皿ばね６５がピストン６０を介して第２のクラッチプレート組５０を挾持方向に弾性付勢する付勢力とを適宜設定することにより、ハブ１０とハウジング２０との間で伝達可能な駆動力の上限を設定し、前記４輪駆動車が旋回走行する際にタイトコーナブレーキング現象が生じないようにすることができる。
【００２５】
一方、前記４輪駆動車が高速走行する際には、ハブ１０とハウジング２０との間に生じる回転速度差が走行速度の増加に比例して高まるので、第１及び第２のプレート組７０，４０と、第３及び第４のプレート組７５，４５との間に作用する粘性抵抗によって作動室３０内に封入されたシリコンオイルの温度が次第に高まり、作動室３０内の圧力が徐々に高くなる。
【００２６】
そして、前記ピストン６０を前記ハウジング２０の前壁２４側に押圧する作動室３０内の圧力が、該ピストン６０をスナップリング９０側に弾性付勢する皿ばね６５の付勢力を上回ると、ピストン６０は皿ばね６５による付勢力に抗して変位し、第２のクラッチプレート組５０から離間する。すると、アウタープレート４６は、クラッチプレート５１によって挾持されなくなり、ハウジング２０と一体に回転することができなくなる。そこで、前記動力伝達装置１００のハブ１０とハウジング２０との間では、インナプレート４１とアウタープレート４６とを介して駆動力を伝達することができなくなる。
【００２７】
したがって、本実施形態の動力伝達装置１００を備えた前記４輪駆動車が高速走行する際には、前後輪のスリップ率の差すなわち前後輪間の相対回転数差によって、ハブ１０とハウジング２０との間には回転速度差が生じるが、これらハブ１０とハウジング２０との間で伝達される駆動トルクは、第１のプレート組７０と第３のプレート組７５との間に作用するビスカストルクのみとなるので、高速走行しない際に比較して大幅に減少する。
【００２８】
これにより、前記４輪駆動車が高速走行する際には前後輪間で循環する駆動力が低下するので、駆動抵抗が減少して高速走行時の燃費を改善することができると共に、ＡＢＳ作動時における前後輪間の回転干渉を防止できる。
なお、ピストン６０の受圧面積を適宜設定することにより、ピストン６０が第２のクラッチプレート組５０から離間する方向へ変位し始める作動室３０内の所定圧力を設定することができる。
【００２９】
更に、上記動力伝達装置１００を備えた前記４輪駆動車においては、高速走行の直後等で前記作動室３０内が所定以上の圧力より高い場合でも、第１及び第３のプレート組７０，７５間に作用する粘性抵抗によりハブ１０とハウジング２０との間で駆動トルクを伝達することができるから、４輪駆動車としての走行性能を維持することができる。
【００３０】
以上、本発明に係る動力伝達装置の一実施形態ついて詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態においては、４輪駆動車の前後輪間で駆動力を伝達するプロペラシャフトの途中に本発明の動力伝達装置を介装した場合を例に取って説明しているが、例えば差動歯車装置に本発明の動力伝達装置を適用し、左右一対の出力軸間の差動を制限する差動制限装置として適用することもできる。
又、上記実施形態においては、第１の伝達部材としてハブ１０、第２の伝達部材としてハウジング２０を用いたが、ハウジングを第１の伝達部材、ハブを第２の伝達部材とすることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の動力伝達装置によれば、第１及び第２のクラッチプレート組が第３及び第４のプレート組を挾持する摩擦力よりも、第１及び第２のプレート組と第３及び第４のプレート組との間に作用する粘性抵抗（ビスカストルク）が大きくなると、各クラッチプレート組と第３及び第４のプレート組との間に滑りが生じる。そこで、第１及び第２の伝達部材間では、各クラッチプレート組が第３及び第４のプレート組を挾持する摩擦力以上の駆動力を伝達することができず、ビスカストルクの大きさに応じてトルクリミッターが作動する。
従って、４輪駆動車の前後輪間で駆動力を伝達するプロペラシャフトの途中にこの動力伝達装置を介装すれば、ビスカストルクの立上りを速くしつつ、タイトコーナブレーキング現象の発生を回避できる。
【００３２】
又、第１及び第２の伝達部材が高速回転することにより作動室内に封入された粘性流体の温度が高まり、作動室内の圧力が所定以上に高くなると、ピストンが第２の付勢手段による付勢力に抗して前記第２のクラッチプレート組から離間する方向に変位する。そこで、第４のプレート組は第２のクラッチプレート組によって挾持されなくなり、第２の伝達部材と一体に回転することができなくなるので、第１及び第２の伝達部材間では、第１のプレート組と第３のプレート組との間に作用する粘性抵抗のみが作用し、伝達可能な駆動トルクが減少する。
従って、４輪駆動車の前後輪間で駆動力を伝達するプロペラシャフトの途中にこの動力伝達装置を介装すれば、該４輪駆動車が高速走行する際には前後輪間で循環する駆動力が低下するので、駆動抵抗が減少して高速走行時の燃費を改善することができると共に、ＡＢＳ作動時における前後輪間の回転干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の全体半断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１，２車体
３，４軸受
１０ハブ（第１の伝達部材）
２０ハウジング（第２の伝達部材）
３０作動室
４０第２のプレート組
４５第４のプレート組
５０第２のクラッチプレート組
６０ピストン
６５皿ばね（第２の付勢手段）
７０第１のプレート組
７５第３のプレート組
８０第１のクラッチプレート組
９０スナップリング
９５皿ばね（第１の付勢手段）
１００動力伝達装置
Ｃ回転軸線

Claims

相対回転自在に配置された第１及び第２の伝達部材によって画成されるとともにその内部に粘性流体が封入された作動室と、
前記第１の伝達部材と相対回転不能に係合して前記作動室内に配置された第１及び第２のプレート組と、
前記第２の伝達部材と相対回転不能に係合して前記作動室内に配置された第１及び第２のクラッチプレート組と、
前記作動室内で前記第１のプレート組と交互に配置されると共に、前記第１のクラッチプレート組によって挾持されると前記第２の伝達部材と一体に回転可能な第３のプレート組と、
前記第３のプレート組を挾持する方向へ前記第１のクラッチプレート組を弾性付勢する第１の付勢手段と、
前記作動室内で前記第２のプレート組と交互に配置されると共に、前記第２のクラッチプレート組によって挾持されると前記第２の伝達部材と一体に回転可能な第４のプレート組と、
前記第２のクラッチプレート組に前記第４のプレート組を挾持させるべく第２の付勢手段によって弾性付勢されると共に、前記作動室内が所定以上の圧力となると前記第２の付勢手段による付勢力に抗して前記第２のクラッチプレート組から離間する方向に変位するピストンと、
を備えたことを特徴とする動力伝達装置。