JPH01269757A - 流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は入出力軸間の回転差が小さいときでも大きな
トルクが伝達される流体継手に関し、この流体継手にお
いて出力トルクを調節可能に構成したものを包含する。

（従来の技術） 流体継手は、一般に第８図に示すように、構成されてい
る。すなわち、入力軸１はポンプ羽根車３に連結され、
出力軸５はタービン羽根車７に連結されている。又、ポ
ンプ羽根車３とタービン羽根車７は流体が循環する回路
９を形成している。

回路９中の流体は入力軸からの入力トルクによって回転
するポンプ羽根車３により遠心力が与えられ矢印のよう
な流れを形成する。その流れによりタービン羽根車７が
回転し出力軸５にトルクが伝達される。この際、流体の
流れはポンプ羽根車３とタービン羽根車７との回転差に
基く遠心力の差によって形成され、流速が大きい程出力
トルクも大きい。従って、第６図において曲線Ａで示し
たように、羽根車３，７間（入力軸１と出力＠５間）の
回転差ΔＮが小さいと出力軸５の出力トルクＴも小さい
。従って、例えばこの流体継手を四輪駆動（４ＷＤ）車
の前後車軸を結ぶ動力伝達装置として用いた場合、前後
輪間の差動回転ΔＮが例えば１００ｒ　ｐ　ｍのとき充
分な走破性（悪路からの面出性）を与えるためには１０
ｋＧ−程度の出力トルク丁が必要であるが、実際に得ら
れる出力トルクＴは１に１２以下である。従来の流体継
手でこの条件を満足するものを作ると大型となり実用的
ではない。このように、回転差ΔＮが小さくても大きい
出力トルクＴが得られる流体継手が所望される。さらに
、上記のような動力伝達装置では低速急旋回時のタイト
コーナーブレーキング現象を防止するには出力トルクＴ
をある程度低くした方がよい。又、走行条件に応じて竹
後輪へ最適の駆動力を配分するには出力トルクＴの大き
さを調節できることも時として必要である。

（発明が解決しようとする課題） そこで、この発明は、入出力軸間の回転差△Ｎが小さく
ても大きな出力トルクＴが得られる流体継手およびこの
出力トルクＴの大きさを調節することのできる流体継手
の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 第１の発明の流体継手は、トルクを入力して回転する入
力軸と、この入力軸と連結されたポンプ羽根車と、この
ポンプ羽根車とともに流体が循環する回路を形成し循環
する流体を介してポンプ羽根車からのトルクを受けて回
転するタービン羽根車と、このタービン羽根車からのト
ルクを出力する出力軸とを備え、前記入ノコ軸と出力軸
との間の差動回転を増速変換して前記ポンプ羽根車に伝
達する増速機構を設けたことを特徴とし、第２の発明は
前記第１の発明において回路における流体の流れを制限
するとともにその制限量の調節が可能な制限手段を設け
たことを特徴とする。

（作用） 入力軸により増速機構を介して回転駆動されるポンプ羽
根車の回転は回路中で流体を循１１させ、この流体の流
れはタービン羽根車を回転させその回転は出力軸に伝達
される。このときタービン羽根車はポンプ羽根車より遅
れて回転し、第６図の曲線△に示すように、それらの回
転差、つまり、タービン羽根車の遅れが大きい程出力ト
ルクＴは大きくなる。ここで、例えば出力軸側の負荷が
増えて入出力軸間に差動回転が生じると、この差動回転
は増速機構により増速されなからポンプ羽根車に伝わる
。従って、両羽根車の回転差が広がり、入出力軸間の差
動回転数が等しい従来の流体継手の曲線へに比べて同図
の曲線Ｂに示すように、出力トルクＴが著しく大きくな
る。

又、このように構成された流体継手において、制限手段
により回路中の流体の循環を制限するとともにその制限
量を増減すれば、同図において曲線Ｃによって代表的に
示すように出力トルクＴを曲線Ｂに対して小さい方向で
（斜線の範囲で）任意に調整することができる。

（実施例） 第１図と第５図により第１の発明の第１実施例を説明す
る。この実施例の流体継手は、第５図に示ずように、フ
ロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）ベースの４
ＷＤ車において動力伝達装置１１として用いた。なお、
以下の説明中、左右の方向は第１図の左右方向に相当す
る。

先ず、第５図に基づいてこの車両の動力伝達を説明する
。エンジン１３の回転はトランスミッション１５で変速
され出力軸１７を介してトランスファ１８に伝達され、
一方ではフロントデフ１９に伝達される。フロントデフ
１９は伝達された回転駆動力を左右の前車軸２１．２１
を介して左右の四輪２３．２３へ差動配分する。トラン
ス７１８から他方では流体継手１１に伝達する。流体継
手１１は伝達された回転駆動力をプロペラシャフト２７
を介してリヤデフ２つに伝達し、リヤデフ２９は伝達さ
れた回転駆動ノ〕を左右の後車軸３１゜３１を介して左
右の後輪３３．３３に差動配分する。

次に、構成を説明する。

入力軸４３はトランス７７１８に連結され、その右端部
においてすべり軸受４５を介して出力軸３５に回転自在
に接続されている。出ツノ軸３５はプロペラシャフト２
７に連結され、その左端部はタービン羽根車３７と一体
に形成され、連結部材３９により中空軸部４１と連結さ
れておりこの中空軸部４１は入力＠４３に回転自在に套
装している。又、中空軸部４１と入力軸４３との間には
シール４７が配設されている。このようにして、入力軸
４３と出力軸３５とは同軸上で相対回転自在に配置され
ている。

タービン羽根車３７とポンプ羽根車４９とは対向して配
置され回路５１を形成しており、この回路５１には作動
油が充填されている。ポンプ羽根車４９は入力軸４３の
右端部においてタービン羽根車３７の左方に近接してす
べり軸受５３を介して回転自在に支承されている。

前記連結部材３９の内部において、出力軸３５の中空軸
部４１には太陽歯車５５が固定され、入力軸４３上には
この太陽歯車５５の右方に近接して他の太陽歯車５７が
形成されている。これらの太陽歯車５５．５７は歯数が
数枚具っている。太陽歯車５５．５７には複数個のＭ星
歯車５９が噛合ってＪ３す、これらのＭ星歯車５９はポ
ンプ羽根車４９の円周方向に等間隔に配設された軸６１
に回転自在に装着されている。従って、ポンプ羽根車４
９は遊星歯車５９のキャリＡｙとなる。

太陽歯車５５．５７と遊星歯車５９とでふしぎ歯車機構
６３が構成され、このふしぎ歯車前溝６３はこの実施例
の増速機構６５に相当する。従って、太陽歯車５５．５
７の間つまり、入力Ｎｉ４３と出力軸３５との間に生じ
た差動回転は数十倍に増速されながら′ｙｆｉ星歯車５
９を公転させ、タービン羽根車３７とポンプ羽根車４９
を差動回転させる。

すべり軸受４５．５３と入力軸４３との間には油溝６７
が設けられている。又、この油溝６７を通る循環油路６
９が形成されており、タービン羽根車３７に設けられた
油路７１を介して回路５１から作動油が供給されずべり
軸受４５．５３の潤滑が行われる。

次に機能を説明する。

入力軸４３はトランスフ？１８からの回転駆動力により
回転し、増速機構６５を介してポンプ羽根車４９を回転
させる。ポンプ羽根車４９の回転により回路５１中の作
動油は第１図の矢印の方向に循環し、この作動油の循環
によってタービン羽根車３７が回転し、出力軸３５にト
ルクが伝達され、プロペラシャフト２７を介して後輪３
３側に駆動力が伝達される。

又、例えば路面抵抗の差などにより、前後輪２３．３３
間に差動回転が生じると、この差動回転は増速（［６５
によって増速されながらポンプ羽根車４つに伝達される
。この回転力の方向はポンプ羽根車４９をタービン羽根
車３７に対して差動回転を増大する方向であるから、ポ
ンプ羽根車４９はタービン羽根車３７との回転差が増幅
される。

従って、回転差が増幅されただけ大きなトルクがタービ
ン羽根車３７に伝達され出力軸３５を駆動することがで
きる。このときの出力トルク特性は第６図の曲線１３の
ようになり、従来例の曲線Ａに比べて、同じ回転差ΔＮ
１例えば１００ｒ　ｐｍのときの出力トルクＴは従来例
が１ｋ（Ｊ　　であるのに対して１０ｋＯとはるかに大
きく、始めに述べた車両の動力伝達装置としての要求を
満足する。

次に車両の性能に即した効果を説明する。

例えば、悪路において前輪２３側がスリップすると、後
輪３３側との間に生ずる回転差ΔＮにより大きな駆動力
が後輪３３側へ伝達されて脱出を容易にする。その際、
後輪３３側へ伝達される駆動力は回転差ΔＮのわずかな
増加に伴って、上記のように、急激に増大するから脱出
性も大幅に向上する。又、第６図の曲線りに示すように
、ビスカスカップリングを用いた動力伝達装置の１ヘル
ク特性は回転差ΔＮが大きくなると出力トルクＴは次第
に立上りかにふくなる。又、低速度急旋回時のタイトコ
ーナーブレーキング現象の防止効果と、差動回転の始期
において差動が緩やかであってステアリングに対する影
響が少ないこととは共にビスカスカップリングタイプの
長所であるが、第６図に示すように回転差ΔＮが小さい
範囲に限ってビスカスカップリングタイプより出力トル
りＴが小さいから、この装置はビスカススップリングタ
イブよりも更に効果的にタイトコーナーブレーキング現
象を防止し、より緩やかに始動するからステアリングに
与える影響が少ない。

次に、第２図により第１の発明の第２実施例を説明する
。以下の説明中、左右方向は第２図の左右方向である。

又、上記第１実施例との共通点の説明は省くか又は簡略
にする。

構成を説明する。

出力軸７３の左端部はタービン羽根車７５と一体に形成
され、連結部材７７により中空軸部７９と連結されてお
り、この中空軸部７９は入力軸８１に回転自在に套装さ
れている。

タービン羽根車７５はポンプ羽根車８３と対向して回路
８５を形成し、すべり軸受８７．８９を介して入力軸８
１と出力軸７３に各々回転自在に支承されている。この
回路８５には作動油が充填されている。

ポンプ羽根車８３の軸部８４の外周には太陽歯車９１が
形成され、連結部材７７の内周には内歯車９３が形成さ
れ、これらの太陽歯車９１と内歯車９３には複数個の遊
星歯車９５が噛合っている。

この遊星歯車９５は出力＠８１の右端部に形成されたフ
ランジ９７の円周上等間隔に配設された軸９９に回転自
在に装着されている。従って、フランジ９７は遊星歯車
９５のキャリヤとなる。軸９９の各々には遊星歯車９５
用の脱落防止板１０１が取付けられている。

太陽歯車９１と内歯車９３と遊星歯車９５とそのキャリ
ヤとで遊星歯車装置１０３か構成され、この遊星歯車装
置は増速典構１０５に相当する。

従って、内歯車９３とキャリヤとの間つまり、入力軸８
１と出力軸７３との間に生じた差動回転は数十倍に増速
されながら回転力に変換され太陽歯車９１を介してポン
プ羽根車８３を差動回転させる。

次に、機能を説明する。

入力軸８１から入力するトルクは増幅機構１０５を介し
てポンプ羽根車８３を回転させ、回路８５の作動油を循
環させてポンプ羽根車７５にトルクを伝える。入力＠８
１と出力＠７３との間に生じた差動回転は増速機構１０
５により増速変換されてポンプ羽根車８３に伝わり、タ
ービン羽根車７５との回転差を増幅する。回転差の増幅
弁だけ大きなトルクがタービン羽根車７５に与えられ出
力軸７３に伝達される。

車両に使用した場合の作用は第１実施例と略同じである
。

次に第３図により第１の発明の第３実施例を説明する。

なお以下の説明中、左右方向は第３図の左右の方向であ
る。又、上記実施例との共通点の説明は省くか又は簡略
にする。

出力１１０７は中空軸であって入力軸１０９に回転自在
に套装され、連結部材１１１によりタービン羽根車１１
３に連結されている。ポンプ羽根車１１５はタービン羽
根車１１３と対向して回路１１７を形成し、すべり軸受
１１９．１２１を介して出力軸１０７（タービン羽根車
１１３）と入力＠１０９とに回転自在に支承されている
。この回路１１７には作動油が充填されている。

ポンプ羽根車１１５の軸部１２３には太陽歯車１２５が
形成され、連結部材１１１の内周には内歯車１２７が形
成されている。又、入力軸１０９の右端部に形成された
フランジ１２９の先端部には前記内歯車１２７の左方に
近接して他の内歯車１３１が形成されている。これらの
内歯車１２７゜１３１は歯数が数枚具っている。この内
歯車１２７．１３１と太陽歯車１２５には複数個の遊星
歯車１３３が噛合っている。この遊星歯車１３３は出力
軸１０９のフランジ１２９上の円周方向等間隔に配設さ
れたＮｌ　１３５にすべり軸受１３７を介して回転自在
に装着されている。軸１３５には各々遊星歯車１３３の
脱落防止板１３８が取付けられている。従って、脱落防
止板１３８はｌ星歯車１３３のキャリヤとなる。

内歯車１２７，１３１と遊星歯車１３３とでふしぎ歯車
機構１３９が構成されている。このふしぎ歯車機構１３
９とキャリヤと太陽歯車１２５とで遊星歯車装置１４１
が構成され、この遊星歯車装置１４１は増速機構１４３
に相当する。すなわち、入力ＩＧ　１０９と出力軸１０
７の間、つまα、内歯＠１３１，１２７間に発生した差
動回転は数十倍に増速され、回転力に変換されて遊星歯
車１３３を回転しながら公転させる。第２実施例と同様
に、遊星歯車装置１４１における遊星歯車１３３の回転
と公転は太陽歯車１２５を増速回転させる。

この第３実施例の機能は上記第１および第２実施例と略
同じである。しかし、増速機構１４３は第１実施例にお
ける増速［１６５のふしぎ歯車機構６３と第２実施例に
おける増速鍬構１０５の遊星歯車装置１０３の両者を組
合わせて構成したものであり、従って増速作用はこれら
３者のうち最も大きい。

次に第４図により、第２の発明の一実施例を説明する。

この発明は第１の発明において、回路中の流体の循環流
量を制限する制限手段１４５を設けたものであり、この
実施例は第１発明の第１実施例をベースにしている。従
って、共通部材にはこの第１実施例と同じ番号を付すと
ともに共通点の説明は省くか、又は簡略にする。なお、
以下の説明中、左右の方向は第４図における左右の方向
に相当する。

先ず、構成を説明する。

出力軸１４７は中空軸であって、入力軸４３に回転自在
に套装されており、連結部材３つによりタービン羽根車
１４９に連結されている。又、ポンプ羽根車１５１は遊
星歯車５９のキャリヤとしてふしぎ歯車６３に支承され
Ｍ星歯車５９の公転に伴って回転する。又、回路５１に
は、コアリング１５０が設けられている。

制限手段１４５は第４図（ａ＞、（ｂ）に示すように、
コントロールロッド１５３と、リング状の邪魔板１５５
とこれらを連結する３枚のアーム１５７とからなってい
る。この制限手段１４５はタービン羽根車１４９の軸心
に設けられた貫通孔１５９にコントロールロッド１５３
を摺動自在に挿着するとともにアーム１５７をタービン
羽根車１４９の３個所に設けたスリット１６１を貫通さ
せてタービン羽根車１４９に装着されている。タービン
羽根車１４９とコントロールロッド１５３との間にはシ
ール１６２が配設されている。又、タービン羽根車１４
９の回路５１には邪魔板１５５に対応する個所に邪魔板
１５５が隙間なく収まる寸法のリング状のスリット１６
３が設けられている。従って、コントロールロッド１５
３を左右に移動操作すれば制限手段１４５は実線で描い
た位置と破線で描いた位置の間のストロークＳだけ移動
する。

又、その移動量を調節すれば邪魔板１５５のスリット１
６３への侵入量を調節し１回路５１における作動油の循
環流量を調節することができる。循環流量か減少すれば
作動油を介してタービン羽根車１４９に伝達される出力
トルクも減少する。

次に、第７図に基づいて機能を説明する。なお、第７図
の曲線ＢとＣは第６図における曲線ＢとＣに相当する。

コントロールロッド１５３の操作により、制限手段１４
５を左方に移動して実線で描いた位置に置けば、回路５
１中の作動油の循環は制限されないから、入力軸１４７
と出力軸４３との間に回転差ΔＮが生じると、その回転
差ΔＮがわずか（例えば１０１００ｒｐであっても、第
７図の曲線Ｂが示すように、大きな出力トルクＴが得ら
れる。

ここで、制限手段１４５を右方に移動して、邪魔板１５
５を回路５１のスリット１６３に浸入さぜ゛ると、その
侵入量に応じて作動油の循環流量が減少し、第７図でＣ
と下向きの矢印とで示すよう出力トルク下が減少する。

邪魔板１５５を右方へいっばいに移動させて第４図（ａ
）に破線で描いた位置に置くと、同図（Ｃ）に示すよう
に回路５１が閉鎖され、作動油の循環が停止して出力ト
ルクＴは最小となる。

次に、この実施例を第５図に示した車両において、第１
発明の第１実施例と同様に、動力伝達装置！ｊ　１６５
として用いたときの作用を車両の性能に即して説明する
。

このとき、制限手段１４５は路面条件や操舵条件を始め
とする走行条件に応じて自動操作又は運転席から手動操
作されるよう構成されている。

手動操作又は自動操作によって、制限手段１４５による
制限を停止しておけば、第１発明の第１実施例と同じ効
果が得られる。

制限手段により出力トルク下を小さくすれば、低速度急
旋回時のタイトコーナーブレーキング現象を効果的に防
止できる。又出力トルク下を零にするか極めて小さくす
れば後輪３３側への駆動力がカットされるから、事実上
二輪駆動（２ＷＤ）状態で走行することができて燃費を
改善することができる。又、前輪２３側がスリップした
場合を始めとして４ＷＤ走行をしたいときは制限手段１
４５を操作して出力トルクＴの制限を停止すれば後輪３
３側の駆動力が伝達されて４ＷＤ走行状態になり、脱出
性が向上し、走行安定性が高まる。

制限手段１４５の移動量（ストロークＳ）はわずかであ
るから、その移動は瞬時に行われ、従って出力トルクＴ
の調整および４ＷＤと２ＷＤ間の切換を瞬時に行える。

以上、車両への応用側に基づいて説明したがこの発明は
車両に限らず他の機器に用いることができることはいう
までもない。

［発明の効果１ このように、この発明の流体継手は入力軸と出力軸の間
の回転差がわずかであっても大きな出力トルクが１ｑら
れるとともにコンパクトである。又、制限手段を設けた
ものは前記の発明において出力トルクの大きさを調節す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は第１の発明に係り、第１図は第１実
施例の、第２図は第２実施例の、第３図は第３実施例の
各々断面図、第４図は第２の発明に係る一実施例の断面
図、第５図は実施例を用いた車両の動力伝達を示す概略
図、第６図は実施例と従来例のトルク特性を示すグラフ
、第７図は第４図に示した第２発明の実施例のトルク特
性を示すグラフ、第８図は従来例の断面図である。 ３５．７３，１０７，１４７・・・出力軸３７．７５，
１１３，１４９・・・タービン羽根車４３．８１，１０
９・・・入力軸 ４９．８３，１１５，１５１・・・ポンプ羽根車６３．
１３９・・・ふしぎ歯車 ６５．１０５，１４３・・・増速機構 １０３．１４１・・・遊星歯車装置 １４５・・・制限手段 代理人　弁理士　　三　好　保　男 第３　図 第５図 （ｒ、ｐ、ｍ） 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トルクを入力して回転する入力軸と、この入力軸
   と連結されたポンプ羽根車と、このポンプ羽根車ととも
   に流体が循環する回路を形成し、循環する流体を介して
   ポンプ羽根車からのトルクを受けて回転するタービン羽
   根車と、このタービン羽根車からのトルクを出力する出
   力軸とを備え、前記入力軸と出力軸との間の差動回転を
   増速変換して前記ポンプ羽根車又はタービン羽根車に伝
   達する増速機構を設けたことを特徴とする流体継手。
2. （２）前記回路における流体の流れを制限するとともに
   その制限量の調節が可能な制限手段を設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の流体継手。