JPH02271117A - 動力伝達機構 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の回
転部材間に配設されて、これら両部材間の動力伝達を行
う動力伝達機構に関する。

（従来技術） かかる動力伝達機構は、駆動側回転部材と従動側回転部
材間に配設されて、これ両部材の相対回転時これら両部
材を互に動力伝達可能に連結して、従動側回転部材を駆
動させる連結機構として使用されるものと、駆動側およ
び従動側回転部材間、両駆動側回転部材間または両従動
側回転部材間に配設されてこれら両部材の相対回転時こ
れら両部材を互に動力伝達可能に連結して、これら両部
材間の回転差を制限させる差動制限機構として使用され
るものがある。前者の連結機構は主としてリャルタイム
式の四輪駆動車における一方の動力伝達系路に配設され
、また後者の差動制限機構は主として車両における各デ
ィファレンシャルに配設される。

しかして、従来の動力伝達機構を大別すると、特開昭６
１−１０２３３０号公報および特開昭６１−１９１４３
４号公報に示されているように前記両部材間の伝達トル
クが両部材間の差動回転数により定まる差動回転数感応
型の動力伝達機構と、特開昭６１−１９１４３２号公報
に示されているように前記両部材間の伝達トルクが両部
材間のトルク差により定まるトルク感応型の動力伝達機
構がある。

差動回転数感応型の動力伝達機構における伝達トルクＴ
は下記式にて示される。

Ｔ＝ＫＸＮ″　但しＫ、α：係数　　Ｎ：差動回転数 また、トルク感応型の動力伝達機構における伝達トルク
Ｔは下記式にて示される。

動側角加速度 これらの式から明らかなように、トルク感応型の動力伝
達機構では角加速度により伝達トルクが決定されるため
、車両走行中の瞬間的なエンジントルクの変化、タイヤ
グリップ力の変化に起因する駆動系伝達トルクの変化に
対して瞬時に応答するのに対して、差動回転数感応型の
動力伝達機構では角加速度を時間で積分した結果の差動
回転数Ｎにより伝達トルクが決定されるため、上記駆動
系伝達トルクの変化に対する応答には遅れが生じる。

（発明が解決しようとする課題） 上記した２つの形式の動力伝達機構について、リャルタ
イム式の四輪駆動車の一方の動力伝達系路に配設された
場合の特性を比較すると下記の通りとなる。

（１）タイトコーナブレーキング現象について車両旋回
時の回転中心に対して前輪の旋回半径Ｒｆは後輪の旋回
半径Ｒｒに比較して大きいため、前輪の回転数Ｎｆが後
輪の回転数Ｎｒより大きく、差動回転数（Ｎ＝Ｎｆ−Ｎ
ｒ）が発生する。この場合、差動回転数感応型の動力伝
達機構においては差動回転の発生によりトルク伝達を行
い、伝達トルクが前後輪それぞれの動きを相互に規制す
る循環トルクとして機能し、この結果ステアリングハン
ドルの操作力の増大を要しかつ旋回半径の増大を生じさ
せる等の不具合がある。このため、当該動力伝達機構の
搭載車両においては同機槽のトルク伝達性能を、発生す
るタイトコーナブレーキング現象が運転者にとって不具
合と感じない程度となるような領域に設定している。こ
れに対して、トルク感応型の動力伝達機構においては旋
回中に前後輪間に定常的な差動回転が発生しても差動回
転数により定まる定量的なトルク伝達を行うことはなく
、エンジンのスロットル開度を急激に開く等急激なトル
ク負荷をかけないかぎり角加速度（Ｌ：））は発生せず
、はぼ前後輪の一方は駆動側に追従して回転するのみで
タイトコーナブレーキング現象は発生しない。

（２）走行性能について 差動回転数感応型の動力伝達機構においては、トルク感
応型の動力伝達機構に比較して駆動系伝達トルクに対す
る応答性が遅い。このため、前後輪の一方が低μ路面に
乗上げた場合や泥地に突入した場合には、前後輪間に十
分な差動回転が発生しないと前後輪の他方へのトルク伝
達がなされず、駆動系伝達トルクに対する応答性の早い
トルク感応型の動力伝達機構に比較して、車両の上記場
所からの脱出性、同場所での走破性、走行性に劣る。

（３）走行、フィーリングについて 差動回転数感応型の動力伝達機構においては駆動系伝達
トルクに対する応答性が遅いことから、前後輪間へのト
ルク伝達が急激に変化することはない。このため、運転
に十分、に慣れていない運転者がラフなアクセルワーク
等を行っても車両の挙動が瞬時に大きく変らず安定して
いる。これに対してトルク感応型の動力伝達機構におい
ては上記した伝達トルクに対する応答性が早いことから
、ラフなアクセルワーク等により前後輪の一方に伝達さ
れるトルクが急激に変化して車両の挙動が大きく変って
不安定になるとともに、トルク伝達の断続が急激に生じ
るため駆動系のガタに起因してガタ打音が生じ易く、一
般車両としての走行フィーリングに劣る。

（４）車両運動限界確認性について 現在の車両走行状態が車両の運動限界に対して余裕があ
るか否かを運転者が確認できることは重要なことである
。差動回転数感応型の動力伝達機構においては、前後輪
の一方がスリップ状態に陥った場合運転者はこのスリッ
プ状態を体感して対応し得るとともに、スリップ量すな
わち差動回転数に応じて前後輪の他方へトルク伝達が行
われるため、車両は走行性能を向上する状態にある。こ
れに対して、トルク感応型の動力伝達機構においては応
答が早いなめ、前後輪へのトルク分配がタイムリーにな
されて車両の走行性能の限界まで維持されることから、
上級の運転者は車両の運動限界を予知し得ても不慣れな
運転者は上記限界を予知し得ない場合がある。

従って、本発明の目的は、走行フィーリングの良好な動
力伝達機構である差動回転数感応型の動力伝達機構の走
行フィーリング特性を保持しつつ、必要時にはトルク感
応型の動力伝達機構における、　良好な走行性能を発揮
し得る動力伝達機構を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の回
転部材間に配設されてこれら両部材間の動力伝達を行う
動力伝達機構であり、前記両部材の相対回転により作動
して粘性抵抗力を発生させる第１の手段と、推力により
作動して前記両部材をトルク伝達可能に連結する摩擦係
合力を発生させる第２の手段と、前記第１の手段にて発
生する粘性抵抗力を前記第２の手段に対する推力に変換
させる第３の手段と、前記両部材間のトルク差（角加速
度）により作動して同トルク差に応じて前記第１の手段
にて発生する粘性抵抗力を変化させる第４の手段を備え
ていることを特徴とするものであ企。

（発明の作用・効果） かかる構成の動力伝達機構においては、両回転部材間に
相対回転が生じると差動回転数に応じた粘性抵抗力が第
１の手段に発生し、この粘性抵抗力を第３の手段が第２
の手段に対する推力に変換する。このため、第２の手段
が作動して両回転部材を連結する摩擦係合力を発生させ
るが、この摩擦係合力は差動回転数に比例したもので、
両回転部材間では差動回転数に比例したトルクが一方か
ら他方へ伝達される。すなわち、当該動力伝達機構は差
動回転数感応型の特性を発揮する。従って、当該動力伝
達機構は四輪駆動車の一方の動力伝達系路における駆動
側回転部材と従動側回転部材との動力伝達機構として機
能する。

！、かして、当該動力伝達機構においては、両回転部材
間にトルク変化が発生した場合には第４の手段が作動し
て両部材間のトルク差に応じて第１の手段に発生する粘
性抵抗力を変化させ、両回転部材間ではトルク差に比例
したトル久が一方から他方へ伝達される。すなわち、こ
の場合当該動力伝達機構はトルク感応型の特性、または
差動回転数感応型とトルク感応型の良好な両特性を発揮
する。

〈実施例） 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明するに、第
１図には本発明にかかる動力伝達機構が示されている。

当該動力伝達機構１０は第４図に示すように、リャルタ
イム式の四輪駆動車の後輪側動力伝達系路に配設される
。

当該車両は前輪側が常時駆動するとともに後輪側が必要
時駆動するもので、エンジン２１の一側に組付けたトラ
ンスアクスル２２とトランスミッションおよびアクスル
シャフト２３に出力して前輪２４を駆動させるとともに
、第１プロペラシヤフト２５に出力する。第１プロペラ
シヤフト２５は動力伝達機１ｉ１１０を介して第２プロ
ペラシヤフト２６に連結していて、これら両シャフト２
５．２６がトルク伝達可能な場合動力がリヤディファレ
ンシャル２７を介してアクスルシャフト２８に出力され
、後輪２つが駆動する。

しかして、動力伝達機構１０はアウタケース１１および
インナケース１２からなる環状の作動室内に第１の手段
である粘性抵抗力発生１０ａ、第２の手段である摩擦係
合力発生手段１　、Ｏｂ　、第３の手段である推力変換
手段１０ｃ、第４の手段であるトルク差作動手段１０ｄ
を備えている。

アウタケース１１は環状の第１外殻１１ａ、第２外殻１
１ｂおよび第３外殻１１ｃからなり、第１外殻１１ａと
第２外殻１１ｂとは第３外殻１１Ｃの両端開口部に液密
的に嵌着されている。インナケース１２は段付筒状のも
ので、同ケース１２の外周にアウタケース１１が液密的
かつ回転可能に嵌合し、これら両ケース１１．１２にて
作動室が形成されている。かかるインナケース１２はそ
の内スプライン１２ａにて第２プロペラシヤフト２６の
先端部のスプライン２６ａに嵌合して固定され、かつア
ウタケース１１は同シャフト２６の先端部に回転可能に
支持されて第１１０へラシャフト２５の後端に固定され
ている。

粘性抵抗力発生手段１０ａは第１図および第３図に示す
ように、作動プレート１３と、後述する推力発生手段１
０ｃを構成する第１カムメンバー１４とからなる。作動
プレート１３はその一側に同心円状の多数のリブ１３ａ
を備えており、その内スプライン１３ｂをインナケース
１２の外スプライン１２ｂに嵌合させて同ケース１２の
外周に一体回転可能かつ軸方向へ摺動可能に組付けられ
ている。第１カムメンバー１４はその他側に同心円状の
多数のリブ１４ａを備えていて、アウタケース１１の第
３外殻１１ｃとインナケース１２に対して液密的かつ回
転可能に組付けられ、軸方向への移動を規制されている
。かかる第１カムメンバー１４はその他側に油室Ｒ１を
形成し、各リブ１４ａを作動プレート１３の各リプ１３
ａ間に所定の層間隔を保って嵌入させている。油室Ｒ１
にはシリコンオイル等の粘性流体が所定量封入されてい
る。

摩擦係合力発生手段１０ｂは湿式多板クラッチ式のもの
で、多数のクラッチプレート１５ａとクラッチディスク
１５ｂとからなる。各クラッチプレート１５ａはその外
周のスプライン部をアウタケース１１の第３外殻１１ｃ
における内周に設けたスプライン部ｌｉｄに嵌合されて
、同ケース１１に一体回転可能かつ軸方向へ移動可能に
組付けられている。各クラッチディスク１５ｂはその内
周のスプライン部をインナケース１２の外周に設けたス
プライン部１２ｃに嵌合されて各クラッチプレート１５
ａ間に位置し、同ケース１２に一体回転可能かつ軸方向
へ移動可能に組付けられている。これらのプレート１５
ａおよびディスク１５ｂの収容室Ｒ２にはクラッチ用オ
イルが所定量封入されている。

推力変換手段１０ｃは第１カムメンバー１４、第２カム
メンバー１６および複数の第１ボール１７ａからなるカ
ム機構であり、第１カムメンバー１４は前述したごとく
粘性抵抗力発生手段１０ａの構成部材を兼ねている。第
２カムメンバー１６は環状プレートで、その外周をアウ
タケース１１のスプライン部ｌｉｄに嵌合されて最左端
のクラッチプレート１５ａの他側に位置し、同ケース１
１に一体回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられて
いる。また、第２カムメンバー１６は第１カムメンバー
１４のボス部外周に回転可能に嵌合していて、第２図に
示すようにその他側に設けたカム溝１６ａを第１カムメ
ンバー１４の一側に設けたカム溝１４ｂに対向させてい
る。各カムメンバー１４．１６のカム溝１４ｂ、１６ａ
は第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すようにカム圧力角をθと
する複数の山部と谷部とを有し、互に対向する谷部間に
各ボール１７ａが介装されている。

トルク、差作動手段１０ｄは第３カムメンバー１８、第
４カムメンバー１９および複数のボール１７ｂからなる
カム機構であり、第３カムメンバー１８はアウタケース
１１の第１外殻１１ａが兼ねており、同カムメンバー１
８には第１プロペラシヤフト２５が固定されている９第
４カムメンバー１９は作動プレート１３と第３カムメン
バー１８間に位置し、第３外殻１１ｃに対しては外周の
スプライン部１９ａにてスプライン嵌合して液密的で一
体回転可能かつ軸方向へ摺動可能であり、またインナケ
ース１２に対しては液密的で回転可能かつ軸方向へ摺動
可能である。第４カムメンバー１９と作動プレート１３
間にはニードルベアリング１．９　ｂが介装されていて
、同ベアリング１９ｂは皿バネ１３ｃにて付勢された作
動プレート１３を回転可能に支承している。各ボール１
７ｂは両カムメンバー１８．１９のカム溝に介装されて
おリ、これら３者１７ｂ、１８．１９の関係は推力変換
手段１０ｃのボール１７ａ、両カムメンバー１４．１６
の関係と同様に設定されている。

なお、粘性抵抗力発生手段１０ａを構成する油室Ｒ１内
に封入されるシリコンオイルは作動プレート１３の第１
カムメンバー１４側への移動を許容する量であり、本実
施例においては下記のごとく設定されている。すなわち
、第３図に示すように作動プレート１３と第１カムメン
バー１４における各リブ１３ａ、１４ａのラップ長さＪ
２１．残りの長さＪ２２．Ｊ２３とした場合、作動プレ
ート１３がＪ２２．β３の短かい方の長さに相当する摺
動を許容し得る封入量とする。

かかる構成の動力伝達機構１０においては、第１、第２
両プロペラシャフト２５．２６間に相対回転が生じてい
ない場合にはこれら両シャフト２５．２６間のトルク伝
達はないが両シャフト２５．２６間に相対回転が生じる
とトルク伝達がなされる。すなわち、これら両シャフト
２５．２６間に相対回転が生じると、第１プロペラシヤ
フト２５の動力は第３カムメンバー１８、ボール１７ｂ
、第４カムメンバー１９を介してアウタケース１１の第
３外殻１１ｃに伝達され、第３外殻１１ｃに一体回転可
能に組付けられている第２カムメンバー１６および第１
カムメンバー１４と、第２プロペラシヤフト２６に一体
回転可能に組付けられているインナメンバー１２および
作動プレート１３との間に差動回転が生じ、作動プレー
ト１３と第１カムメンバー１４間に粘性摩擦トルクＴ１
が発生する。

粘性流体の充填率、Ｎ１は差動回転数、β、は各リブの
対向する長さくラップ長）、ｈは各リブの対向面の間隔
、ｒｉは粘性剪断力発生部の各半径 この粘性摩擦トルクＴｔは第１カムメンバー１４の差動
回転を規制する抵抗力として作用するが、各ボール１７
ａにおける抵抗力Ｆは推力変換手段１０ｃにより摩擦係
合力発生手段１０ｂを作動させる推力に変換される。こ
の場合カム圧力角をθとすると第２図（ｅ）に示すよう
に抵抗力Ｆは推力５＝Ｆｔａｎθに変換され、第１カム
メンバー１４はこの推力Ｓにより第２カムメンバー１６
を第２図（ａ＞に示す状態から同図（ｂ）に示す状態に
押動して各クラッチプレート１５ａとクラッチディスク
１５ｂとを摩擦係合させる。この結果、両ケース１１．
１２がトルク伝達可能に連結して第１プロペラシヤフト
２５の動力が第２プロペラシヤフト２６に伝達され、車
両は四輪駆動状態となる。

摩擦係合力は差動回転数に比例するため、第１プロペラ
シヤフト２５から第２プロペラシヤフト２６への動力伝
達量も差動回転数に比例する。なお、この場合トルク差
作動手段１０ｄにおける両カムメンバー１８．１９およ
びボール１７ｂの状態は、推力変換手段１０ｃの両カム
メンバー１４．１６およびボール１７ａの状態（第２図
（ａ）図示の状態から同図（ｂ）図示の状態に移行）と
同様であり、この状態においては作動プレート１３と第
１カムメンバー１４の各リブ１３ａ、１４ａのラップ長
はβ１に保持されている。

しかして、路面状況の変化、アクセルワーク等により両
プロペラシャフト２５．２６間の差動回転数Ｎ１が角加
速度ふでＮ２に変化する過程を検討すると、第１プロペ
ラシヤフト２５に作用するトルクＴ０１はその初期にお
いては下記の通りとなる。

Ｔｏｌ−Ｔｏ＋■ω 但し、■は動力伝達機構の駆動側の慣性質量、具体的に
は第１図中両プロペラシャフト２５．２６、インナケー
ス１２、作動プレート１３、クラッチディスク１７ｂを
除いたもの。

このため、トルク差作動手段１０ｄにおいては両カムメ
ンバー１８．１９およびボール１７ｂの位相角のずれは
Ｉ　ｃｗに相当する量第２図（ｂ）に示す状態よりさら
に大きくなり、作動プレート１３は第４カムメンバー１
９に押圧されて油室Ｒ１内の空気を圧縮しつつ摺動し、
各リブ１３ａ、１４ａのラップ長さをΔρだけ増大させ
て（ρ１＋ΔＪ２）とする。この場合の粘性抵抗力発生
手段１０ａで発生する摩擦係合トルクＴ２は下記の通り
となる。

この場合の粘性摩擦トルクのトルク倍率α（両プロペラ
シャフト２５．２６間の伝達トルク倍率に相当する）は
下記式となり、同大は下記のことを意味している。

すなわち、トルク差作動手段１．　Ｏｄを備えている場
合には同手段１０ｄを備えていない場合に比較して、差
動が発生した瞬間において たけ伝達トルクが増大する。換言すれば、伝達トルクは
瞬間的に作動プレート１３の摺動による各リブ１３ａ、
１４ａのラップ長さの増加分Δρおよび粘性流体の充填
率の増加分（β２−βｌ）に比例して増大する。第５図
（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）にはこれらの関係がグラフ
に示されており、同図（ａ）には各リブのラップ長さと
粘性摩擦トルクの関係、同図（ｂ）には粘性流体の充填
率と粘性摩擦トルクの関係がそれぞれ示され、これらの
関係に基づく本実施例の動力伝達機構における差動回転
数と伝達トルクの関係が同図（Ｃ）に示されている。

第５図（Ｃ）において、領域■はタイトコーナブレーキ
ング現象の発生領域（不具合と感じる領域）を示してお
り、従来の差動回転数感応型の動力伝達機構においては
差動回転数と伝達トルクの関係が走破性をできるかぎり
良くすべく領域■に近接して設定されるのが最良である
と考えられているが、現実にはグラフ■のごとく設定さ
れている。

これに対して、本実施例の動力伝達機ｔｉｌｏにおいて
は、差動回転数と伝達トルクの関係がグラフ■で示すよ
うに領域■から十分に外れた位置に設定されていて、・
成る加速変化状態にはグラフ■で示すようにグラフ■の
α倍となる（トルク感応型）、従って、当該動力伝達機
構１０においては、基本的には伝達トルクは差動回転数
に比例して増大する差動回転数感応型であって、スリッ
プのフィーリングが十分に感じられる等車両の運動限界
を確認し易く、一方加速変化の発生時にはトルク感応型
となり高い走破性等高い走行性能を発揮する。

この場合、差動回転の発生している状態でトルク感応型
の移行、解除がなされるから、これらの変換時に駆動系
のガタに起因するガタ打音が発生することはない。また
。差動回転数と伝達トルクの関係をタイトコーナブレー
キング現象の発生領域から十分に外すことができるため
、−層良好な走行フィーリングが得られる。

第６図には上記実施例の変形例が示されており、当該変
形例においては推力変換手段１０ｃを構成する第１カム
メンバー１４Ａがアウタケース１１およびインナケース
１２に対して軸方向へ摺動可能に組付けられている。従
って、当該変形例の動力伝達機構においては、ｌ・ルク
差作動手段１０ｄの第４カムメンバー１９が角加速度の
発生により軸方向へ摺動して油室Ｒ１の内圧が上昇する
と、この内圧の上昇により第１カムメンバー１４Ａが軸
方向へ摺動して摩擦係合力発生手段１０ｂを構成するク
ラッチプレート１５ａおよびクラッチディスク１５ｂを
押圧する。従って、この押圧力によって生じる摩擦係合
力に相当するトルク伝達量が上記実施例の角加速度発生
時におけるトルク伝達量に付加され、第５図（Ｃ）にお
けるグラフ■がグラフ■に変更される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力伝達機構の一実施例を示す断
面図、第２図（ａ　＞、　（ｂ　）、　（Ｃ）は同機構
における推力変換手段およびトルク差作動手段の作動説
明図、第３図は粘性抵抗力発生手段の部分拡大断面図、
第４図は同機構を採用した車両の概略図、第５図（ａ）
、（ｂ）、（Ｃ）はトルクとリブのラップ長、粘性流体
の充填率、差動回転数との関係を示すグラフ、第６図は
同機構の変形例を示す断面図である。 符　　号　　の　　説　　明 １０・・・動力伝達機構、１０ａ・・・粘性抵抗力発生
手段、１０ｂ・・・摩擦係合力発生手段、１０ｃ・・・
推力変換手段、１０ｄ・・・トルク差作動手段、１１・
・・アウタケース、１２・・・インナケース、１３・・
・作動プレート、１４．１４Ａ、１６．１８．１９・・
・カムメンバー、１５ａ・・・クラッチプレート、１５
ｂ・・・クラッチディスク、１７ａ、１７ｂ・・・ボー
ル、２５．２６・・・プロペラシャフト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同軸的かつ相対回転可能に位置する一対の回転部材間に
   配設されてこれら両部材間の動力伝達を行う動力伝達機
   構であり、前記両部材の相対回転により作動して粘性抵
   抗力を発生させる第１の手段と、推力により作動して前
   記両部材をトルク伝達可能に連結する摩擦係合力を発生
   させる第２の手段と、前記第１の手段にて発生する粘性
   抵抗力を前記第２の手段に対する推力に変換させる第３
   の手段と、前記両部材間のトルク差により作動して同ト
   ルク差に応じて前記第１の手段にて発生する粘性抵抗力
   を変化させる第４の手段を備えてなる動力伝達機構。