JP4449024B2 - 車両の動力伝達系の補助駆動軸のための流体継手 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達系の補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合するための流体継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の動力伝達系のひとつのタイプでは、メイン駆動軸と同メイン駆動軸に結合された補助駆動軸とを含んでいてメイン駆動軸のスリップの際に駆動力を提供する。流体継手は従前はクラッチと関連させて"Gerotor-type"のポンプを利用していた（Okcuogluらの米国特許第５，３１０，３８８号、Shafferらの米国特許第５，５３６，２１５号、Shafferらの米国特許第５，５９５，２１４号、及びShafferらの米国特許第５，７３５，７６４号に開示されている。）。これらの従来技術の流体継手は一対の駆動ハーフ軸の回転差に際して閉じるバルブを含み、ピストン作動のクラッチ動作を提供しつつ、一定量の作動流体の漏れ流しを許容する。米国特許第４，７３０，５１４号でShikataらは差動機構を開示しており、２つの回転部材の間に延在するクラッチと傘形歯車タイプの遊星歯車セットとの動作を液圧ポンプがコントロールして、差動歯車セットによる制限されたスリップ機能が提供され、また圧力を抑制するために開くリリーフバルブも設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、メイン駆動軸を備え、補助駆動軸とメイン駆動軸との間に延在した結合軸を介する車両の動力伝達系において、補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合するための改良された流体継手を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の流体継手は、作動流体を収容するハウジングを備え、ハウジング内に回転自在に取付けられると共に結合軸を介することでメイン軸で回転駆動されるケーシングを含む。ケーシングは一対の開口を有しこれを通って一対の駆動ハーフ軸がそれぞれケーシング内へ突出し、ケーシングはまた一対の開口にそれぞれ近接した流体入口を含む。ケーシング内においてケーシングとそれぞれの駆動ハーフ軸との間にはクラッチが延在し、同クラッチはケーシングと一対の駆動ハーフ軸のそれぞれとの間でトルクを伝達すべく動作できる。継手の一対の液圧ポンプがケーシング内に配置されてそれぞれが一対の流体入口に隣接して一対のポンプの間にクラッチを配置する。それぞれのポンプは、外歯を有すると共に関連づけられた駆動ハーフ軸のひとつとのスプライン結合部を有してなるインペラを含む。それぞれのポンプはまた、インペラに対して偏心して回転するように取付けられてインペラの外歯と噛合する内歯を含んでなる内歯歯車を有する。インペラは内歯歯車よりもひとつだけ少ない歯を有して、ケーシングと関連した駆動ハーフ軸との間での相対的な回転に際して、ケーシング内へと近接した入口を通して作動流体を送る回転式のポンプ動作を提供する。ピストンチャンバがケーシング内に形成されそれぞれがクラッチの反対の側に配置されて、一対のポンプから送られた作動流体を受入れる。一対のピストンが一対のピストンチャンバ内にそれぞれ配置され、同ピストンはポンプで送られた作動流体によって動くことができ、クラッチを動作させてケーシングと駆動ハーフ軸の少なくともひとつとの間にてトルクを伝達させる。それぞれのピストンチャンバはポンプで送られた作動流体が流れ通る流れ領域を有する出口ポートを含む。それぞれの出口ポートは温度補償バルブを有して温度上昇の際には出口ポートの流れ領域を小さくしまた温度下降の際には出口ポートの流れ領域を大きくして、ポンプで送られた作動流体が関連づけられたピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと少なくともひとつの駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールする。
【０００５】
流体継手の好ましい構成においては、それぞれの出口ポートは関連づけられたピストンを貫通し、同ピストンには関連する温度補償バルブが取付けられている。それぞれの出口ポートは涙滴形を有し、それぞれの温度補償バルブはバイメタルスプリングと同バイメタルスプリングによって温度変化に対応して回転方向へ動かされるバルブ要素とを有する。それぞれのバルブ要素は、出口ポートに部分的に重なるように形成されたバルブポートを有する。それぞれのバルブ要素の涙滴形の開口は関連づけられた出口ポートに対して動いて、出口ポートの流れ領域をコントロールし、もってポンプで送られた作動流体の出口を通る流れをコントロールする。
【０００６】
１の構成においては、継手の一対の圧力リリーフバルブがそれぞれ、一対のピストンチャンバ内における作動流体の圧力を制限する。それぞれの圧力リリーフバルブは関連するピストンを貫通してなる圧力リリーフポートを含むと共に、それぞれの圧力リリーフバルブは閉じた位置と開いた位置との間を動くように関連するピストンに取付けられてなるバルブ要素を含む。それぞれの圧力リリーフバルブのバルブ要素は好ましくは、関連するピストンに取付けられた一端と、関連するピストンチャンバ内が所定の圧力に達した際にバルブ要素が開いた位置へと動いて圧力リリーフバルブを開くまでは圧力リリーフポートを閉じておく末端とを有してなる細長いバルブ要素として構成される。
【０００７】
圧力リリーフバルブは圧力を累進的に軽減するように、また温度補償された累進的なやり方で圧力を軽減するバイメタルバルブ要素を含むように構成できる。圧力リリーフバルブはスナップ動作とヒステリシスとで圧力を軽減するように構成することもできる。
【０００８】
本発明の目的、特徴、及び利点は、本発明を実施するベストモードについての以下の詳細な説明を添付図面と関連させることで容易に明らかになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、模式的に示された車両２０は全体を符号２２にて示した動力伝達系を含んでいて、以下にもっと詳細に説明するように、車両の前輪２４と後輪２６とを駆動する。フロントメイン駆動軸２８は、トランスアクスル３２を介することで模式的に示されたエンジン３０により駆動され、左右の前輪をそれぞれ駆動する駆動ハーフ軸３４を含んでいる。リア補助駆動軸３６は、以下にもっと詳細に説明するように本発明に従って構成されてなる、流体継手３８を含んでいて、左右の駆動ハーフ軸４０へトルク伝達を提供する。動力伝達系の結合軸４２はフロントメイン駆動軸２８とリア補助駆動軸３６との間に延在し、スリップ中のような必要なときに、補助駆動軸への回転駆動と駆動ハーフ軸へのトルク伝達とを提供する。
【００１０】
図２を参照すると、本発明の流体継手３８は作動流体を収容するハウジング４４を含んでいる。流体継手のケーシング４６はハウジング４４内において軸線Ａを中心として回転自在なように取付けられ、同軸線を中心として駆動ハーフ軸４０が回転する。ケーシング４６はカップ形部材４８と蓋部材５０とを含んでいて、円周方向に間隔を隔てたボルト５２によって両者が互いに固定されると共に、同ボルトはまた傘形歯車５４を固定して、同歯車が駆動軸間の結合軸４２に結合されている傘形歯車５６と噛合する。
【００１１】
ケーシング４６は一対の開口５８を有し、これを通って左右の駆動ハーフ軸４０がそれぞれケーシング内へ突出する。さらにケーシング４６のカップ形部材４８と蓋部材５０とは、それぞれがケーシングの一対の開口５８に近接するような、一対の流体入口６０を含んでいる。より明確には、カップ形部材４８と蓋部材５０のそれぞれが、以下にもっと詳しく説明するように、逆方向回転のポンプ動作に際して作動流体を受入れるための、一対の流体入口６０を含んでいる。一対の流体収集管６２はハウジング４６の下端６４に近接するまで下方向へと延びていて、そこから作動流体を受入れる。それぞれの収集管６２の上端部６６は環状部材６８によって支持されて、同環状部材は一対の環状シール７０及び７２を有して、同シールがケーシング４６との間に封をし、協同して作動流体を流体入口６０へ供給するための環状空間７４を形成する。
【００１２】
図２を引続き参照しながら図３をも参照すると、流体継手はさらにクラッチ７６を含んでいて、同クラッチはケーシング４６のカップ形部材４８の中に配置され、ケーシングと左右の駆動ハーフ軸４０との間に延在している。より明確には、クラッチは環状クラッチ板７８及び８０を含んでいて、それぞれの外側及び内側のスプライン結合部８２及び８４が、ケーシング４６と、一対の左右の環状スプライン結合体８６の外周とに結合している。左右の環状スプライン結合体８６はそれぞれが左右の駆動ハーフ軸４０との内側スプライン結合部８８を有していて、クラッチはケーシングと駆動ハーフ軸との間に延在する。以下に説明するようにして、クラッチ板７８及び８０が締め付いてクラッチが動作すると、ケーシング４６と駆動ハーフ軸４０の一方又は双方との間におけるトルク伝達が提供される。
【００１３】
図２に示すように、流体継手３８はケーシング４６内に配置された一対の液圧ポンプ９０を含んでいて、各ポンプはカップ形部材４８の中でケーシングの右端に隣接し、また蓋部材５０の中でケーシングの左端に隣接している。図４に示すように、各ポンプ９０は外歯９４を有するインペラ９２を含み、各インペラは図２に示す如く隣接する駆動ハーフ軸４０とのスプライン結合部９６を有する。図４に示すように、各ポンプ９０が有する内歯歯車９８はインペラに対して偏心させてケーシング内に取付けられ、同内歯歯車はインペラ９２の外歯９４と噛合する内歯１００を含んでいる。インペラ９２は内歯歯車９８よりもひとつだけ少ない歯を有しており、ケーシング４６と関連した駆動ハーフ軸４０との相対的な回転に際して、ケーシング内へ近接する入口６０を通して作動流体を送る回転式のポンプ動作を提供する。
【００１４】
図４に示すように、インペラは６個の外歯９４を有し、内歯歯車９８は７個の内歯１００を有する。この構造は、インペラが５個又は７個の歯を有すると共に内歯歯車がそれぞれ６個又は８個の歯を有する構造と同様、十分なポンプ動作容量を提供して圧力サージを生ずることもないが、他の数の歯を利用することもできることを認識すべきである。
【００１５】
図２と図６と組合わせて参照すると、ケーシングのそれぞれの端部には各液圧ポンプに近接して一対の入口６０が存在し、各入口には複数のボアと関連したチェックバルブ１０２とが含まれていて、相対回転がいずれの方向であっても作動流体のケーシング内へのポンプ動作が実行されて、一方の方向への回転中においては一方の入口が開いて他方が閉じ、また他方の方向への回転中においては他方の入口が開いて一方が閉じる。より明確には、各チェックバルブ１０２は図示のネジ付ボルト１０６のような案内部材によって取付けられてなる薄いバルブ要素１０４を含んでいて、入口６０に隣接した閉じた位置と関連する入口から間隔を隔てた開いた位置との間を動く。従って、ケーシング４６に対して各駆動ハーフ軸４０が一方の方向への相対回転にあるときには、チェックバルブ１０２の一方が閉じて他方が開き、また他方の方向への相対回転ではこれとは逆になる。
【００１６】
図２に示すようにケーシング４６には、一対の液圧ポンプ９０の各々に関連させて、一対の挿入体１０８が含まれる。図３に最良に示されているように、各挿入体１０８は環状ピストンチャンバ１１０を形成すると共に一対の移送ポート１１４を含んでいる。各移送ポート１１４にはリーフスプリングの構成のチェックバルブ１１６が関連づけられて備えられ、加圧された流体が関連した液圧ポンプからピストンチャンバ１１０へ流れ込むのを許容すると共に、逆の方向での逆流を阻止する。ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での相対回転が一方の方向へのときには、一方の移送ポート１１４がこれに関連づけられたバルブ１１６によって開いて、加圧された作動流体がピストンチャンバ１１０へ流入できるようにすると同時に、他方の移送ポート１１４は関連づけられたバルブ１１６で閉じられる。ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での相対回転が他方の方向へのときには、これらの移送ポートの相対的な開閉位置は逆になる。
【００１７】
引続いて図３を参照すると、ケーシング内には挿入体１０８にて一対のピストンチャンバ１１０が形成され、それぞれクラッチ７６の反対側に配置されていて、前述した如く一対のポンプ９０から送られた作動流体をバルブ１１６に関連した移送ポート１１４を介して受入れる。
【００１８】
図３に示すようにピストンチャンバ１１０内には、流体継手の一対の環状ピストン１２０がそれぞれ受入れられる。液圧ポンプ９０から送られた作動流体がピストンチャンバ１１０を加圧して、送られた作動流体によってピストン１２０が動かされてクラッチ７６に係合し、クラッチを作動させてトルクをケーシング４６と一方又は双方の駆動ハーフ軸４０との間で伝達する。
【００１９】
図２、図３、及び図７乃至図１０を組合わせて参照すると、各ピストン１２０にはポンプから送られた作動流体が関連するピストンチャンバから流れ出られるような流れ領域を有する出口ポート１２２が含まれる。各出口ポート１２２は温度補償バルブ１２４を有し、これが以下にもっと詳しく説明する如く温度上昇の際には出口ポートの流れ領域を小さくしまた温度下降の際には出口ポートの流れ領域を大きくして、ポンプで送られた作動流体が関連づけられたピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと一方又は双方の駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールする。
【００２０】
図２、図３、図１１、及び図１２に示すように、流体継手は、一対のピストンチャンバ１１０内における作動流体の圧力をそれぞれ制限するような、一対の圧力リリーフバルブ１２６を含んでいる。
【００２１】
図７に最良に示されるように、それぞれの出口ポート１２２は関連したピストン１２０を貫通し、この上に関連する温度補償バルブ１２４が取付けられる。図９及び図１０に示す如く各出口ポート１２２は涙滴形である。各温度補償バルブ１２４はバイメタルスプリング１２８とピストン取付支柱１３２に回転自在に取付けられたバルブ要素１３０とを有する。各バルブ要素１３０は涙滴形の開口１３４を有し、同開口の出口ポート１２２に対するアライメントはバルブ要素１３０の回転方向の位置決めによってコントロールされ、これはバルブ要素の一対の支柱１３８に外側端部１３６が係合してなるバイメタルスプリング１２８によってコントロールされる。従って、作動流体の粘性が低くなるようなより高温の動作温度ではバルブ１２４は図９に示す如く小さく開いた位置へ向かって動き、一方、より低温の温度では図１０に示す如く涙滴形の出口ポート１２２とバルブ要素の開口１３４との尖った端部が互いに動いてバルブを開かせる。また図７及び図８に最良に示されているように、フィルター１３９がバルブの構成要素をピストン１２０のバルブ凹部１２４’の中に閉じ込める。
【００２２】
図１１及び図１２に最良に示されているように、それぞれの圧力リリーフバルブ１２６は関連するピストンを貫通する圧力リリーフポート１４０を含み、各圧力リリーフバルブはピストン１２０のピストンチャンバ１１０とは反対の側にてバルブ要素１４２を含んでいる。より明確には、バルブ要素１４２は固定具１４６によってピストンに取付けられた一端と、関連づけられたピストンチャンバ内がしきい値圧力になるまでは圧力リリーフポート１４０を閉じておく末端１４８とを有している。それから図１２に示すようにバルブ要素の端部１４８が開いた位置へと動いて、圧力リリーフバルブを開いて圧力リリーフポート１４０を通る流れを許容する。
【００２３】
図１１及び図１２に示した圧力リリーフバルブの構造は図１５中のトルク曲線Ａに示すような累進的な圧力軽減を提供するために通常利用される。かかる構造は比較的小さいサイズの圧力リリーフポート１４０を有し、ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間の相対回転速度の差が増加するとその全域にわたって、殆ど直ちにバルブは開き始めて継続的に大きく開く。またバルブ要素１４２はバイメタルの構造を有し、別々の金属層１４５と１４７とを有しており、累進的な圧力軽減が温度補償され、すなわち高温においてはバルブ要素の端部１４８がポート１４０に向かって動き、また低温においてはポートから離間する。従って、高温においてはより小さい流れ領域が存在し、低温においてはより大きい流れ領域が存在して、温度が累進的な圧力軽減に影響することがない。
【００２４】
図１３及び図１４に示すように、他の実施形態の圧力リリーフバルブ１２６’は前述した圧力リリーフバルブと同様な構造を有しているが、そのバルブ要素１４２’には窪み１４３が形成されていて、ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での回転速度の差に対応してポンプ送出される流体圧力が所定レベルになるとスナップ動作の開口を提供する。かかる動作は図１５におけるトルク曲線Ｂで示される。いったんしきい値圧力を越えれば、たとえしきい値圧力レベルよりもすぐ下の圧力レベルになったとしても、このバルブはヒステリシスをもっていて完全に開き続ける。このバルブではより大きいサイズの圧力リリーフポート１４０’を設ければ圧力リリーフ効果を大きくできる。
【００２５】
図１５に示すように、圧力リリーフバルブを利用しなければ流体継手は直線的な速度／トルク曲線Ｃに沿って動作できる。
【００２６】
本発明を実施するためのベストモードについて説明したけれども、本発明に関連した技術分野の当業者は特許請求の範囲によって定められているところの本発明を実施するのに様々な代替的なデザインや実施形態を認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明によって構成された、一対の駆動ハーフ軸を結合するための流体継手を有する補助駆動軸を含んでなる、動力伝達系を有する車両を示す模式的な上平面図である。
【図２】 図２は、図１の線２−２方向に見た断面図であって、拡大して流体継手の構造をさらに示している。
【図３】 図３は、図２の一部を示す図であるが、さらに拡大して流体継手の構造をさらに示している。
【図４】 図４は、図３の線４−４方向に見た図であって、流体継手におけるそれぞれの一対の液圧ポンプの構造を示している。
【図５】 図５は、図３の線５−５方向に見た図であって、流体継手の流体入口に関連した、一対のチェックバルブを示している。
【図６】 図６は、チェックバルブと入口との構造をさらに示した分解斜視図である。
【図７】 図７は、継手の温度補償バルブと圧力リリーフバルブとの構造を示した分解斜視図である。
【図８】 図８は、温度補償バルブの組立てられた構造をさらに示した断面図である。
【図９】 図９は、図８の線９−９方向に見た図であって、高温動作中における温度補償バルブの構造を示していて、低温動作中と比べるとバルブは閉じられている。
【図１０】 図１０は、図９と同様な図であるが、低温動作中における温度補償バルブを示していて、高温動作中よりも大きく開いている。
【図１１】 図１１は、図７の線１１−１１の方向に見た断面図であって、閉じた位置における圧力リリーフバルブの構造を示している。
【図１２】 図１２は、図１０と同様な図であって、開いた位置における圧力リリーフバルブを示しており、流体圧力を軽減して、それによりケーシングと流体継手を通る駆動ハーフ軸との間でのトルク伝達を制限する。
【図１３】 図１３は、他の実施形態の圧力リリーフバルブを示した図１１と同様な断面図である。
【図１４】 図１４は、図１３の線１４−１４による他のバルブの実施形態を示した平面図である。
【図１５】 図１５は、トルク伝達に対して、継手のケーシングと駆動ハーフ軸のひとつとの間における相対回転速度を示したグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力伝達系の補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合するための流体継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の動力伝達系のひとつのタイプでは、メイン駆動軸と同メイン駆動軸に結合された補助駆動軸とを含んでいてメイン駆動軸のスリップの際に駆動力を提供する。流体継手は従前はクラッチと関連させて"Gerotor-type"のポンプを利用していた（Okcuogluらの米国特許第５，３１０，３８８号、Shafferらの米国特許第５，５３６，２１５号、Shafferらの米国特許第５，５９５，２１４号、及びShafferらの米国特許第５，７３５，７６４号に開示されている。）。これらの従来技術の流体継手は一対の駆動ハーフ軸の回転差に際して閉じるバルブを含み、ピストン作動のクラッチ動作を提供しつつ、一定量の作動流体の漏れ流しを許容する。米国特許第４，７３０，５１４号でShikataらは差動機構を開示しており、２つの回転部材の間に延在するクラッチと傘形歯車タイプの遊星歯車セットとの動作を液圧ポンプがコントロールして、差動歯車セットによる制限されたスリップ機能が提供され、また圧力を抑制するために開くリリーフバルブも設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、メイン駆動軸を備え、補助駆動軸とメイン駆動軸との間に延在した結合軸を介する車両の動力伝達系において、補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合するための改良された流体継手を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の流体継手は、作動流体を収容するハウジングを備え、ハウジング内に回転自在に取付けられると共に結合軸を介することでメイン軸で回転駆動されるケーシングを含む。ケーシングは一対の開口を有しこれを通って一対の駆動ハーフ軸がそれぞれケーシング内へ突出し、ケーシングはまた一対の開口にそれぞれ近接した流体入口を含む。ケーシング内においてケーシングとそれぞれの駆動ハーフ軸との間にはクラッチが延在し、同クラッチはケーシングと一対の駆動ハーフ軸のそれぞれとの間でトルクを伝達すべく動作できる。継手の一対の液圧ポンプがケーシング内に配置されてそれぞれが一対の流体入口に隣接して一対のポンプの間にクラッチを配置する。それぞれのポンプは、外歯を有すると共に関連づけられた駆動ハーフ軸のひとつとのスプライン結合部を有してなるインペラを含む。それぞれのポンプはまた、インペラに対して偏心して回転するように取付けられてインペラの外歯と噛合する内歯を含んでなる内歯歯車を有する。インペラは内歯歯車よりもひとつだけ少ない歯を有して、ケーシングと関連した駆動ハーフ軸との間での相対的な回転に際して、ケーシング内へと近接した入口を通して作動流体を送る回転式のポンプ動作を提供する。ピストンチャンバがケーシング内に形成されそれぞれがクラッチの反対の側に配置されて、一対のポンプから送られた作動流体を受入れる。一対のピストンが一対のピストンチャンバ内にそれぞれ配置され、同ピストンはポンプで送られた作動流体によって動くことができ、クラッチを動作させてケーシングと駆動ハーフ軸の少なくともひとつとの間にてトルクを伝達させる。それぞれのピストンチャンバはポンプで送られた作動流体が流れ通る流れ領域を有する出口ポートを含む。それぞれの出口ポートは温度補償バルブを有して温度上昇の際には出口ポートの流れ領域を小さくしまた温度下降の際には出口ポートの流れ領域を大きくして、ポンプで送られた作動流体が関連づけられたピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと少なくともひとつの駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールする。
【０００５】
流体継手の好ましい構成においては、それぞれの出口ポートは関連づけられたピストンを貫通し、同ピストンには関連する温度補償バルブが取付けられている。それぞれの出口ポートは涙滴形を有し、それぞれの温度補償バルブはバイメタルスプリングと同バイメタルスプリングによって温度変化に対応して回転方向へ動かされるバルブ要素とを有する。それぞれのバルブ要素は、出口ポートに部分的に重なるように形成されたバルブポートを有する。それぞれのバルブ要素の涙滴形の開口は関連づけられた出口ポートに対して動いて、出口ポートの流れ領域をコントロールし、もってポンプで送られた作動流体の出口を通る流れをコントロールする。
【０００６】
１の構成においては、継手の一対の圧力リリーフバルブがそれぞれ、一対のピストンチャンバ内における作動流体の圧力を制限する。それぞれの圧力リリーフバルブは関連するピストンを貫通してなる圧力リリーフポートを含むと共に、それぞれの圧力リリーフバルブは閉じた位置と開いた位置との間を動くように関連するピストンに取付けられてなるバルブ要素を含む。それぞれの圧力リリーフバルブのバルブ要素は好ましくは、関連するピストンに取付けられた一端と、関連するピストンチャンバ内が所定の圧力に達した際にバルブ要素が開いた位置へと動いて圧力リリーフバルブを開くまでは圧力リリーフポートを閉じておく末端とを有してなる細長いバルブ要素として構成される。
【０００７】
圧力リリーフバルブは圧力を累進的に軽減するように、また温度補償された累進的なやり方で圧力を軽減するバイメタルバルブ要素を含むように構成できる。圧力リリーフバルブはスナップ動作とヒステリシスとで圧力を軽減するように構成することもできる。
【０００８】
本発明の目的、特徴、及び利点は、本発明を実施するベストモードについての以下の詳細な説明を添付図面と関連させることで容易に明らかになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、模式的に示された車両２０は全体を符号２２にて示した動力伝達系を含んでいて、以下にもっと詳細に説明するように、車両の前輪２４と後輪２６とを駆動する。フロントメイン駆動軸２８は、トランスアクスル３２を介することで模式的に示されたエンジン３０により駆動され、左右の前輪をそれぞれ駆動する駆動ハーフ軸３４を含んでいる。リア補助駆動軸３６は、以下にもっと詳細に説明するように本発明に従って構成されてなる、流体継手３８を含んでいて、左右の駆動ハーフ軸４０へトルク伝達を提供する。動力伝達系の結合軸４２はフロントメイン駆動軸２８とリア補助駆動軸３６との間に延在し、スリップ中のような必要なときに、補助駆動軸への回転駆動と駆動ハーフ軸へのトルク伝達とを提供する。
【００１０】
図２を参照すると、本発明の流体継手３８は作動流体を収容するハウジング４４を含んでいる。流体継手のケーシング４６はハウジング４４内において軸線Ａを中心として回転自在なように取付けられ、同軸線を中心として駆動ハーフ軸４０が回転する。ケーシング４６はカップ形部材４８と蓋部材５０とを含んでいて、円周方向に間隔を隔てたボルト５２によって両者が互いに固定されると共に、同ボルトはまた傘形歯車５４を固定して、同歯車が駆動軸間の結合軸４２に結合されている傘形歯車５６と噛合する。
【００１１】
ケーシング４６は一対の開口５８を有し、これを通って左右の駆動ハーフ軸４０がそれぞれケーシング内へ突出する。さらにケーシング４６のカップ形部材４８と蓋部材５０とは、それぞれがケーシングの一対の開口５８に近接するような、一対の流体入口６０を含んでいる。より明確には、カップ形部材４８と蓋部材５０のそれぞれが、以下にもっと詳しく説明するように、逆方向回転のポンプ動作に際して作動流体を受入れるための、一対の流体入口６０を含んでいる。一対の流体収集管６２はハウジング４６の下端６４に近接するまで下方向へと延びていて、そこから作動流体を受入れる。それぞれの収集管６２の上端部６６は環状部材６８によって支持されて、同環状部材は一対の環状シール７０及び７２を有して、同シールがケーシング４６との間に封をし、協同して作動流体を流体入口６０へ供給するための環状空間７４を形成する。
【００１２】
図２を引続き参照しながら図３をも参照すると、流体継手はさらにクラッチ７６を含んでいて、同クラッチはケーシング４６のカップ形部材４８の中に配置され、ケーシングと左右の駆動ハーフ軸４０との間に延在している。より明確には、クラッチは環状クラッチ板７８及び８０を含んでいて、それぞれの外側及び内側のスプライン結合部８２及び８４が、ケーシング４６と、一対の左右の環状スプライン結合体８６の外周とに結合している。左右の環状スプライン結合体８６はそれぞれが左右の駆動ハーフ軸４０との内側スプライン結合部８８を有していて、クラッチはケーシングと駆動ハーフ軸との間に延在する。以下に説明するようにして、クラッチ板７８及び８０が締め付いてクラッチが動作すると、ケーシング４６と駆動ハーフ軸４０の一方又は双方との間におけるトルク伝達が提供される。
【００１３】
図２に示すように、流体継手３８はケーシング４６内に配置された一対の液圧ポンプ９０を含んでいて、各ポンプはカップ形部材４８の中でケーシングの右端に隣接し、また蓋部材５０の中でケーシングの左端に隣接している。図４に示すように、各ポンプ９０は外歯９４を有するインペラ９２を含み、各インペラは図２に示す如く隣接する駆動ハーフ軸４０とのスプライン結合部９６を有する。図４に示すように、各ポンプ９０が有する内歯歯車９８はインペラに対して偏心させてケーシング内に取付けられ、同内歯歯車はインペラ９２の外歯９４と噛合する内歯１００を含んでいる。インペラ９２は内歯歯車９８よりもひとつだけ少ない歯を有しており、ケーシング４６と関連した駆動ハーフ軸４０との相対的な回転に際して、ケーシング内へ近接する入口６０を通して作動流体を送る回転式のポンプ動作を提供する。
【００１４】
図４に示すように、インペラは６個の外歯９４を有し、内歯歯車９８は７個の内歯１００を有する。この構造は、インペラが５個又は７個の歯を有すると共に内歯歯車がそれぞれ６個又は８個の歯を有する構造と同様、十分なポンプ動作容量を提供して圧力サージを生ずることもないが、他の数の歯を利用することもできることを認識すべきである。
【００１５】
図２と図６と組合わせて参照すると、ケーシングのそれぞれの端部には各液圧ポンプに近接して一対の入口６０が存在し、各入口には複数のボアと関連したチェックバルブ１０２とが含まれていて、相対回転がいずれの方向であっても作動流体のケーシング内へのポンプ動作が実行されて、一方の方向への回転中においては一方の入口が開いて他方が閉じ、また他方の方向への回転中においては他方の入口が開いて一方が閉じる。より明確には、各チェックバルブ１０２は図示のネジ付ボルト１０６のような案内部材によって取付けられてなる薄いバルブ要素１０４を含んでいて、入口６０に隣接した閉じた位置と関連する入口から間隔を隔てた開いた位置との間を動く。従って、ケーシング４６に対して各駆動ハーフ軸４０が一方の方向への相対回転にあるときには、チェックバルブ１０２の一方が閉じて他方が開き、また他方の方向への相対回転ではこれとは逆になる。
【００１６】
図２に示すようにケーシング４６には、一対の液圧ポンプ９０の各々に関連させて、一対の挿入体１０８が含まれる。図３に最良に示されているように、各挿入体１０８は環状ピストンチャンバ１１０を形成すると共に一対の移送ポート１１４を含んでいる。各移送ポート１１４にはリーフスプリングの構成のチェックバルブ１１６が関連づけられて備えられ、加圧された流体が関連した液圧ポンプからピストンチャンバ１１０へ流れ込むのを許容すると共に、逆の方向での逆流を阻止する。ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での相対回転が一方の方向へのときには、一方の移送ポート１１４がこれに関連づけられたバルブ１１６によって開いて、加圧された作動流体がピストンチャンバ１１０へ流入できるようにすると同時に、他方の移送ポート１１４は関連づけられたバルブ１１６で閉じられる。ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での相対回転が他方の方向へのときには、これらの移送ポートの相対的な開閉位置は逆になる。
【００１７】
引続いて図３を参照すると、ケーシング内には挿入体１０８にて一対のピストンチャンバ１１０が形成され、それぞれクラッチ７６の反対側に配置されていて、前述した如く一対のポンプ９０から送られた作動流体をバルブ１１６に関連した移送ポート１１４を介して受入れる。
【００１８】
図３に示すようにピストンチャンバ１１０内には、流体継手の一対の環状ピストン１２０がそれぞれ受入れられる。液圧ポンプ９０から送られた作動流体がピストンチャンバ１１０を加圧して、送られた作動流体によってピストン１２０が動かされてクラッチ７６に係合し、クラッチを作動させてトルクをケーシング４６と一方又は双方の駆動ハーフ軸４０との間で伝達する。
【００１９】
図２、図３、及び図７乃至図１０を組合わせて参照すると、各ピストン１２０にはポンプから送られた作動流体が関連するピストンチャンバから流れ出られるような流れ領域を有する出口ポート１２２が含まれる。各出口ポート１２２は温度補償バルブ１２４を有し、これが以下にもっと詳しく説明する如く温度上昇の際には出口ポートの流れ領域を小さくしまた温度下降の際には出口ポートの流れ領域を大きくして、ポンプで送られた作動流体が関連づけられたピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと一方又は双方の駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールする。
【００２０】
図２、図３、図１１、及び図１２に示すように、流体継手は、一対のピストンチャンバ１１０内における作動流体の圧力をそれぞれ制限するような、一対の圧力リリーフバルブ１２６を含んでいる。
【００２１】
図７に最良に示されるように、それぞれの出口ポート１２２は関連したピストン１２０を貫通し、この上に関連する温度補償バルブ１２４が取付けられる。図９及び図１０に示す如く各出口ポート１２２は涙滴形である。各温度補償バルブ１２４はバイメタルスプリング１２８とピストン取付支柱１３２に回転自在に取付けられたバルブ要素１３０とを有する。各バルブ要素１３０は涙滴形の開口１３４を有し、同開口の出口ポート１２２に対するアライメントはバルブ要素１３０の回転方向の位置決めによってコントロールされ、これはバルブ要素の一対の支柱１３８に外側端部１３６が係合してなるバイメタルスプリング１２８によってコントロールされる。従って、作動流体の粘性が低くなるようなより高温の動作温度ではバルブ１２４は図９に示す如く小さく開いた位置へ向かって動き、一方、より低温の温度では図１０に示す如く涙滴形の出口ポート１２２とバルブ要素の開口１３４との尖った端部が互いに動いてバルブを開かせる。また図７及び図８に最良に示されているように、フィルター１３９がバルブの構成要素をピストン１２０のバルブ凹部１２４’の中に閉じ込める。
【００２２】
図１１及び図１２に最良に示されているように、それぞれの圧力リリーフバルブ１２６は関連するピストンを貫通する圧力リリーフポート１４０を含み、各圧力リリーフバルブはピストン１２０のピストンチャンバ１１０とは反対の側にてバルブ要素１４２を含んでいる。より明確には、バルブ要素１４２は固定具１４６によってピストンに取付けられた一端と、関連づけられたピストンチャンバ内がしきい値圧力になるまでは圧力リリーフポート１４０を閉じておく末端１４８とを有している。それから図１２に示すようにバルブ要素の端部１４８が開いた位置へと動いて、圧力リリーフバルブを開いて圧力リリーフポート１４０を通る流れを許容する。
【００２３】
図１１及び図１２に示した圧力リリーフバルブの構造は図１５中のトルク曲線Ａに示すような累進的な圧力軽減を提供するために通常利用される。かかる構造は比較的小さいサイズの圧力リリーフポート１４０を有し、ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間の相対回転速度の差が増加するとその全域にわたって、殆ど直ちにバルブは開き始めて継続的に大きく開く。またバルブ要素１４２はバイメタルの構造を有し、別々の金属層１４５と１４７とを有しており、累進的な圧力軽減が温度補償され、すなわち高温においてはバルブ要素の端部１４８がポート１４０に向かって動き、また低温においてはポートから離間する。従って、高温においてはより小さい流れ領域が存在し、低温においてはより大きい流れ領域が存在して、温度が累進的な圧力軽減に影響することがない。
【００２４】
図１３及び図１４に示すように、他の実施形態の圧力リリーフバルブ１２６’は前述した圧力リリーフバルブと同様な構造を有しているが、そのバルブ要素１４２’には窪み１４３が形成されていて、ケーシングと関連する駆動ハーフ軸との間での回転速度の差に対応してポンプ送出される流体圧力が所定レベルになるとスナップ動作の開口を提供する。かかる動作は図１５におけるトルク曲線Ｂで示される。いったんしきい値圧力を越えれば、たとえしきい値圧力レベルよりもすぐ下の圧力レベルになったとしても、このバルブはヒステリシスをもっていて完全に開き続ける。このバルブではより大きいサイズの圧力リリーフポート１４０’を設ければ圧力リリーフ効果を大きくできる。
【００２５】
図１５に示すように、圧力リリーフバルブを利用しなければ流体継手は直線的な速度／トルク曲線Ｃに沿って動作できる。
【００２６】
本発明を実施するためのベストモードについて説明したけれども、本発明に関連した技術分野の当業者は特許請求の範囲によって定められているところの本発明を実施するのに様々な代替的なデザインや実施形態を認識するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明によって構成された、一対の駆動ハーフ軸を結合するための流体継手を有する補助駆動軸を含んでなる、動力伝達系を有する車両を示す模式的な上平面図である。
【図２】 図２は、図１の線２−２方向に見た断面図であって、拡大して流体継手の構造をさらに示している。
【図３】 図３は、図２の一部を示す図であるが、さらに拡大して流体継手の構造をさらに示している。
【図４】 図４は、図３の線４−４方向に見た図であって、流体継手におけるそれぞれの一対の液圧ポンプの構造を示している。
【図５】 図５は、図３の線５−５方向に見た図であって、流体継手の流体入口に関連した、一対のチェックバルブを示している。
【図６】 図６は、チェックバルブと入口との構造をさらに示した分解斜視図である。
【図７】 図７は、継手の温度補償バルブと圧力リリーフバルブとの構造を示した分解斜視図である。
【図８】 図８は、温度補償バルブの組立てられた構造をさらに示した断面図である。
【図９】 図９は、図８の線９−９方向に見た図であって、高温動作中における温度補償バルブの構造を示していて、低温動作中と比べるとバルブは閉じられている。
【図１０】 図１０は、図９と同様な図であるが、低温動作中における温度補償バルブを示していて、高温動作中よりも大きく開いている。
【図１１】 図１１は、図７の線１１−１１の方向に見た断面図であって、閉じた位置における圧力リリーフバルブの構造を示している。
【図１２】 図１２は、図１０と同様な図であって、開いた位置における圧力リリーフバルブを示しており、流体圧力を軽減して、それによりケーシングと流体継手を通る駆動ハーフ軸との間でのトルク伝達を制限する。
【図１３】 図１３は、他の実施形態の圧力リリーフバルブを示した図１１と同様な断面図である。
【図１４】 図１４は、図１３の線１４−１４による他のバルブの実施形態を示した平面図である。
【図１５】 図１５は、トルク伝達に対して、継手のケーシングと駆動ハーフ軸のひとつとの間における相対回転速度を示したグラフである。
Claims (10)
- メイン駆動軸、補助駆動軸、及び、これらのメイン駆動軸と補助駆動軸との間に延びる結合軸を備えた車両の動力伝達系における上記補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合する流体継手であって、この流体継手が、
作動流体を収容するハウジングと、
ハウジング内に回転自在に取り付けられると共に結合軸を介してメイン駆動軸により回転駆動されるケーシングであって、このケーシングは一対の開口を有し、これらの開口を通って一対の駆動ハーフ軸がそれぞれケーシング内へ突出し、上記ケーシングは上記の一対の開口にそれぞれ近接する一対の流体入口を備えている上記ケーシングと、
ケーシング内でこのケーシングと駆動ハーフ軸の各々との間に延びるクラッチであって、このクラッチはケーシングと一対の駆動ハーフ軸の各々との間でトルクを伝達するように動作可能である上記クラッチと、
上記一対の流体入口にそれぞれが隣接して上記ケーシング内に配置された一対の流体ポンプであって、これらの流体ポンプの間に上記クラッチが配置され、これらの流体ポンプの各々は、外歯を有すると共に上記駆動ハーフ軸の関連する一方に対するスプライン結合部を有するインペラを備え、上記流体ポンプの各々は、さらに、上記インペラに対して偏心して回転するように取り付けられると共にインペラの外歯と噛合する内歯を備えた内歯歯車を有し、上記インペラは内歯歯車よりもひとつだけ少ない歯を有して、上記ケーシングと関連した駆動ハーフ軸との間での相対的な回転により、上記近接した流体入口を通って上記ケーシング内に作動流体を回転ポンプ動作させて送る上記一対の流体ポンプと、
上記ケーシング内に形成され且つ上記一対の流体ポンプからポンプ動作により送られた作動流体を受け入れるように上記クラッチの反対側にそれぞれ配置された一対のピストンチャンバと、
上記一対のピストンチャンバ内にそれぞれが配置され且つ上記クラッチを動作させてケーシングと上記駆動ハーフ軸の少なくとも一方との間でトルクを伝達するようにポンプで送られた作動流体により動くことができる一対のピストンと、
を有し、
各ピストンチャンバは、ポンプで送られた作動流体が流れる流れ領域を備えた出口ポートを有し、各出口ポートは、スプリングと該スプリングによって温度変化に対応して回転するバルブ要素とを備えた温度補償バルブを有し、上記バルブ要素は、上記出口ポートに部分的に重なるように形成されたバルブポートを有し、上記バルブ要素は、温度上昇の際には上記出口ポートの流れ領域を小さくすると共に温度下降の際には上記出口ポートの流れ領域を大きくし、ポンプで送られた作動流体が関連するピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールすることを特徴とする流体継手。 - 各出口ポートは関連するピストンを貫通し、このピストンには関連する温度補償バルブが取付けられている請求項１記載の流体継手。
- 各出口ポートは涙滴形を有し、上記スプリングはバイメタルスプリングであり、上記バルブ要素は関連する出口ポートに対して動くような涙滴形の開口を有し、出口ポートの流れ領域をコントロールし、これにより、ポンプで送られた作動流体の出口を通した流れをコントロールする請求項２記載の流体継手。
- 更に、それぞれが一対のピストンチャンバ内の作動流体の圧力を制限する一対の圧力リリーフバルブを有する請求項１記載の流体継手。
- 各圧力リリーフバルブは関連するピストンを貫通する圧力リリーフポートを有し、各圧力リリーフバルブは閉位置と開位置との間を動くように関連するピストンに取り付けられたバルブ要素を有する請求項４記載の流体継手。
- 各圧力リリーフバルブのバルブ要素は、関連するピストンに取り付けられた一端と、関連するピストンチャンバ内が所定の圧力に達した際にバルブ要素が開いた位置へ動き圧力リリーフバルブを開くまでは圧力リリーフポートを閉じておく遠位端と、を備えた細長いバルブ要素を有する請求項５記載の流体継手。
- 各圧力リリーフバルブは圧力を累進的に軽減するように構成されている請求項４記載の流体継手。
- 温度補償された累進的なやり方で圧力を軽減するバイメタルバルブ要素を有する請求項４記載の流体継手。
- 各圧力リリーフバルブはスナップ動作とヒステリシスとで圧力を軽減するように構成されている請求項４記載の流体継手。
- メイン駆動軸、補助駆動軸、及び、これらのメイン駆動軸と補助駆動軸との間に延びる結合軸を備えた車両の動力伝達系における上記補助駆動軸の一対の駆動ハーフ軸を結合する流体継手であって、この流体継手が、
作動流体を収容するハウジングと、
ハウジング内に回転自在に取り付けられると共に結合軸を介してメイン駆動軸により回転駆動されるケーシングであって、このケーシングは一対の開口を有し、これらの開口を通って一対の駆動ハーフ軸がそれぞれケーシング内へ突出し、上記ケーシングは上記の一対の開口にそれぞれ近接する一対の流体入口を備えている上記ケーシングと、
ケーシング内でこのケーシングと駆動ハーフ軸の各々との間に延びるクラッチであって、このクラッチはケーシングと一対の駆動ハーフ軸の各々との間でトルクを伝達するように動作可能である上記クラッチと、
上記一対の流体入口にそれぞれが隣接して上記ケーシング内に配置された一対の流体ポンプであって、これらの流体ポンプの間に上記クラッチが配置され、これらの流体ポンプの各々は、外歯を有すると共に上記駆動ハーフ軸の関連する一方に対するスプライン結合部を有するインペラを備え、上記流体ポンプの各々は、さらに、上記インペラに対して偏心して回転するように取り付けられると共にインペラの外歯と噛合する内歯を備えた内歯歯車を有し、上記インペラは内歯歯車よりもひとつだけ少ない歯を有して、上記ケーシングと関連した駆動ハーフ軸との間での相対的な回転により、上記近接した流体入口を通って上記ケーシング内に作動流体を回転ポンプ動作させて送る上記一対の流体ポンプと、
上記ケーシング内に形成され且つ上記一対の流体ポンプからポンプ動作により送られた作動流体を受け入れるように上記クラッチの反対側にそれぞれ配置された一対のピストンチャンバと、
上記一対のピストンチャンバ内にそれぞれが配置され且つ上記クラッチを動作させてケーシングと上記駆動ハーフ軸の少なくとも一方との間でトルクを伝達するようにポンプで送られた作動流体により動くことができる一対のピストンと、
を有し、
各ピストンは、ポンプで送られた作動流体が関連するピストンチャンバから流れ通る流れ領域を備えた出口ポートを有し、各出口ポートは、関連するピストンに取付けられた温度補償バルブを有し、該温度補償バルブは、スプリングと該スプリングによって温度変化に対応して回転するバルブ要素とを有し、該バルブ要素は、上記出口ポートに部分的に重なるように形成されたバルブポートを有し、上記バルブ要素は、温度上昇の際には上記出口ポートの流れ領域が小さくなるように動作すると共に温度下降の際には上記出口ポートの流れ領域が大きくなるように動作し、ポンプで送られた作動流体が関連するピストンチャンバから流れ出るのをコントロールして、それによりケーシングと駆動ハーフ軸との間におけるトルク伝達をコントロールすることを特徴とする流体継手。
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