JPH03234930A - ビスカスカップリング - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、粘性流体を介してトルク伝達を行うビスカ
スカップリングに関する。

（従来の技術） 特開昭６１−６５９１８号公報に「液体摩擦クラッチ」
が記載されている。これは、相対回転自在に配置された
ハウジングとハブとの間に形成され、粘性流体が封入さ
れた作動室で、粘性流体の剪断抵抗によりハウジングと
ハブに各々設けられた各プレートの一方から他方へトル
ク伝達を行うビスカスカップリングである。上記各プレ
ート間には皿バネが配置されており、アクチュエータか
らの操作力により皿バネを撓ませて各プレートの間隔を
変え、トルク伝達特性を調節できるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） 上記アクチュエータによる操作は作動室に貫入する操作
部材を介して行われるから、トルク伝達特性調節にあた
り操作部材を作動室へ押し込むと、作動室の内圧が上昇
する。又、作動室の内圧は、作動室の温度上昇によって
も上昇する。作動室の内圧が上昇すると操作部材には貫
入する部分の断面積と内圧との積に等しい力が、作動室
の外へ押返す方向に働く。この押返す方向に働く抵抗力
によりトルク伝達特性を正確に調節することが困難であ
り、アクチュエータも大型にしなければならない。

そこで、本発明はアクチュエータによる特性調節を作動
室の内圧変動に影響されずに正確に行うことのできるビ
スカスカップリング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） この発明のビスカスカップリングは、相対回転自在に配
置された一対の伝達部材と、これらの部材とそれぞれシ
ールを介して相対移動自在に配置された操作部材と、一
対の伝達部材間に形成されて粘性流体が封入された作動
室と、この作動室内で前記伝達部材側番々に連結され粘
性流体を介してトルクを伝達する複数枚のプレートと、
操作部材を介してプレート側に操作力を与え伝達トルク
を調節するアクチュエータとを備え、前記両シルの摺動
部の径を操作方向に等しくしたことを特徴とする。

（作用） 操作部材と各伝達部材間に配置したシールの摺動部の径
を等しくしたことにより、操作部材が移動操作されても
作動室の容積は変化せず、従って内圧は変動しない。又
、温度変化により内圧が変動しても操作部材には操作力
、向の受圧面がないから操作方向に力が作用しない。こ
のように、トルク伝達特性の調節は内圧変化の影響から
解放され、正確に行える。

（実施例） 第１図と第２図により本発明に係るビスカスカップリン
グの第１実施例の説明をする。第２図はこの実施例を用
いた４輪駆動（４ＷＤ）の動力系を示す。なお、第２図
において紙面上方は車両前後方向前方側（矢印Ａ方向）
を示し、第２図紙面左右方向は車両幅方向（矢印Ｂ方向
）を示す。

先ず、第２図に示される車両の動力系の構成を説明する
。

この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、セ
ンターデフ５（前後輪間のデフアレンジャル装置）、こ
の実施例のビスカスカップリング７、フロントデフ９（
前輪側のデファレンシャル装置）、前車軸１１．１３、
左右の前輪１５，１７、方向変換歯車群１９、プロペラ
シャフト２１、リヤデフ２３（後輪側のデファレンシャ
ル装置）、後車軸２５，２７、左右の後輪２９．３１な
どから構成されている。又、この車両にはアンチロック
ブレーキシステムが装備されている。

センターデフ５はトランスミッション３の出力歯車３３
を介して入力したエンジン１からの回転駆動力を左右の
サイドギヤ３５．３７を介して分割出力する。これらの
ギヤ３５．３７は内側と外側の中空軸３９．４１にそれ
ぞれ連結されている。

次に、ビスカスカップリング７の構成を説明する。

第１図（ａ）、第１図（ｂ）に示されるようにハウジン
グ４３とハブ４５（いずれも伝達部材）は相対回転自在
に配置されている。ノ＼ウジング４３はスプライン部４
７により外側の中空軸４１に連結され、ハブ４５はスプ
ライン部４９により内側の中空軸３９に連結されている
。ノ１ブ４５は中空でありフロン１−デフ９のデフケー
ス５１に連結され、フロントデフ９の左のサイドギヤ５
３に連結された左前車軸１１はハブ４５と中空軸３つと
を貫通している。

ハウジング４３の内周とハブ４５の外周との間には右側
からコントロールスリーブ５５（操作部材）が軸方向移
動自在に貫通している。これらの部材４３，４５．５５
の間には作動室５７が形成され、高粘度のシリコンオイ
ル（粘性流体）が封入されている。ハウジング４３とハ
ブ４５及びスリーブ５５との間にはそれぞれＸリング５
８，５９（断面形状がＸ字状に形成されたシール）が配
置され、ハブ４５とスリーブ５５との間にはＯリング６
１が配置されており、作動室５７を液密に保っている。

右側のＸリング５９とスリーブ５５の摺動面の径とＯリ
ング６１とノ＼ブ４５の摺動面の径とは等しく設定され
ている。

第１−図（ｂ）には作動室５７の周囲が拡大して示され
ている。この作動室５７内では外側と内側のプレート６
３．６５が軸方向に交互配置されている。外側のプレー
１−６３（プレート）はハウジング４３の内周に、軸方
向に移動自在なスプライン連結されている。内側のプレ
ート６５（プレート）の内縁側にはリング６７がプレー
ト６５と交互に配置されており、このリング６７はハブ
４５の外周に軸方向移動自在にスプライン連結されてい
る。

左端のリング６７の左側には受圧リング６９がハブ４５
に装着されている。又、右端のリング６７はコントロー
ルスリーブ５５の左端と対向している。プレート６５と
リング６７とはスリーブ５５により受圧リング６９との
間で押圧されて締結する。こうして、プレート６５とハ
ブ４５とを連結する多板クラッチ７１が構成されている
。なお、スリーブ５５は連結部７３によりハブ４５と相
対回転不能に連結されＯリング６］やハブ４５とスリー
ブ５５間の摩耗を防いでいる。

ハウジング４３の右方にはリング状のシリンダ部材７５
がハブ４５の外側に同軸配置されている。

ハブ４５の右端部とシリンダ部材７５との間にはベアリ
ング７７が配置されている。ベアリング７７はシリンダ
部材７５に対して、段差部７９と止め輪８］−及びハブ
４５とにより位置決めされて固定されている。又、ハブ
４５にはベアリング７７の右側に、止め輪８３が装着さ
れている。

シリンダ部材７５の内側にはピストン部材８５が軸方向
摺動自在に嵌合している。シリンダ部材７５、ピストン
部材８５の摺動部は０リング８７゜８９により液密に保
たれている。こうして、油圧アクチュエータ９］　（ア
クチュエータ）が構成されている。ピストン８５はベア
リング９３によりコントロールスリーブ５５に連結され
、こうしてアクチュエータ９１の押圧力（操作力）の伝
達系が構成されている。

アクチュエータ９１の油圧ボート９５には油圧源から制
御弁装置を介して油圧が供給され、ピストン８５は上記
伝達系を介してクラッチ７１を押圧する。このとき、ア
クチュエータ９１の押圧力は受圧リング６９に付与され
シリンダ部材７５側のピストン反力は止め輪８３に付与
されるから、これらの力はハブ４５上で相殺される。従
って、押圧力によりハウジング４３とハブ４５の接触部
が摩耗することはない。

アクチュエータ９１のこのような操作は運転席から手動
操作可能か又は操舵条件や路面条件に応じて自動操作さ
れると共に制動時に作動停止するように構成されている
。

こうして、ビスカスカップリング７が構成されている。

次に、ビスカスカップリング７の機能を説明する。

アクチュエータ９１によりクラッチ７１を締結すると、
プレート６５はこの締結力に応じた強さでハブ４５に連
結される。エンジン１からの駆動力によるハウジング４
３の回転は、シリコンオイルの剪断抵抗によりプレート
６３からプレート６５に伝達され、クラッチ７１を介し
てハブ４５に伝達されて、ハブ４５を回転させる。この
とき、プレート６３．６５間の回転差が大きいと差動制
限力が大きくなり、大きなトルクがハブ４５へ伝達され
、この回転差が小さいと差動が許容されて伝達トルクは
小さくなる。

多板クラッチ７１の締結力を調節すれば、同一回転差で
の、伝達トルクの大きさを変えることができる。多板ク
ラッチ７１．をロック状態とすればプレート６３．６５
間の回転差とハウジング４３とハブ４５間の回転差とが
等しくなり伝達トルクは最大になる。クラッチ７１の滑
りを大きくすると伝達トルクは小さくなり、解放すれば
ビスカスカップリング７は実質的にトルク遮断状態にな
る。

このように、トルク伝達特性の調節とトルク遮断が行え
る。

ハブ４５とハウジング４３はそれぞれセンタデフ５の左
右のサイドギヤ３５，３７に連結されているから、この
ようなビスカスカップリング７の機能によりセンターデ
フ５の作動制限と作動制限の解除及び作動制限力の調節
とが行われる。

上記のように、コントロールスリーブ５５とハウジング
４３及びハブ４５の間に配置したＸリン１．０ グ５９とＯリング６１の各摺動部の径を等しくしたから
スリーブ５５が移動操作されても作動室５７の容積は変
化せずその内圧も変動しない。その上、スリーブ５５に
は操作方向に受圧面がないから温度変化によって内圧が
変動しても内圧変動による力が働かない。従って、スリ
ーブ５５の移動操作時と温度変化時とを問わず、かつ内
圧変動に関係なくトルク伝達特性調節を正確に行うこと
が出来、これによってアクチュエータ９１を大型にする
必要がない。

次に、第２図の車両の動力性能に即したビスカスカップ
リング７の機能を説明する。

エンジン１の回転はトランスミッション３で変速されセ
ンターデフ５を介して前後輪側に分割出力される。前輪
側では、与えられた駆動力はフロントデフ９を介して左
右の前輪１５．１７に分割出力される。後輪側では、与
えられた駆動力は方向変換歯車群１９とプロペラシャフ
ト２１からリヤデフ２３を介して左右の後輪２９．３１
側に分割出力される。

多板クラッチ７１を締結状態にすると、ビスカスカップ
リング７によるセンターデフ５の作動制限力が働く。従
って、悪路などで前後輪の一方が空転すると、ビスカス
カップリング７を介して他方に駆動力が送られるので車
両はスタック状態に陥らず、走破性が向上する。

また旋回時に前後輪間に生じる小さな回転差はビスカス
カップリング７で吸収されるので、旋回を円滑に行うこ
とが出る。又、Ｕターンや車庫入れのような低速急旋回
時の小さな回転差は同じくビスカスカップリング７で許
容されるのでタイトコーナーブレーキング現象は発生し
ない。

又、多板クラッチ７１の締結力を調節することにより、
最適な直進安定性と旋回性とが得られる。

多板クラッチ７１を解放すると（あるいは締結力を充分
に小さくすると）センターデフ５の作動回転はフリーに
なる。制動的には、多板クラッチの解放が自動的に行わ
れ、前後輪間の回転拘束力が解消して制動力の干渉が防
止され、アンチロックブレーキシステムの機能が正常に
保たれる。

］　１ ２ 次に、第３図と第４図により第２実施例の説明をする。

以下、第１．実施例と同種の部材には同じ番号を付して
引用しながら要部及び第１実施例との相違点を簡単に説
明する。なお、第４図において矢印Ａ方向は車両前後方
向前方側を示し、第４図矢印Ｂ方向は車両幅方向を示す
。

第４図に示すように、この実施例のビスカスカップリン
グ９７はトランスファ９９の出力軸１０１上に配置され
ている。この車両にはアンチロックブレーキシステムが
装備されている。

第３図に示すように、この出力軸１０１−はベアリング
１０３を介してトランスファケース１０５に支持されて
いる。又シリンダ部材７５はケース１０５の外周に支持
され、これらの間にはＯリング１０７が配置されている
。ハブ４５は出力軸１０１にスプライン連結されている
。シリンダ部材７５とハウジング４３の間にはシール１
０９が配置されている。ハウジング４３はベアリング１
１１を介して出力軸１０１に支持されており、出力軸１
０１の右端にはロックナツト１１３が螺着されている。

ハウジング４３は、一体形成されたフランジ部１１５を
介してプロペラシャフト２１゜側に連結されている。

アクチュエータ９１のピストン８５はベアリング９３を
介してコントロールスリーブ５５に連結され、多板クラ
ッチ７１を押圧操作し締結する。

スリーブ５５、ハブ４５とハウジング４３との間にはＸ
リング５８．５９が配置され、スリーブ５５とハブ４５
との間にはＯリング６１が配置されている。左側のＸリ
ング５９とＯリング６１の各摺動部の径は等しく設定さ
れている。

従って、第１実施例と同様に、作動室５７の内圧変化に
影響されず小さな操作力で正確にトルク伝達特性の調節
を行うことが出来る。

又、スリーブ５５は連結部７３でノ＼ブ４５に相対回転
不能に連結され、Ｏリング６１やノ＼ブ４５とスリーブ
５５間の摩耗を防いでいる。

こうしてビスカスカップリング９７が構成されている。

なお、このビスカスカップリングには押圧力とピストン
反力の相殺機能はない。その他の　３ ４ 装置単体としての機能は第１実施例のビスカスカップリ
ング７と同様である。

次に、第４図の車両の動力性能に側したビスカスカップ
リング９７の機能を説明する。

エンジン１の回転はトランスミッション３で変速されフ
ロントデフ９により左右の前輪１５．１７に分割出力さ
れる。

多板クラッチ７１を締結状態にするとエンジン１の駆動
力はフロントデフ９のデフケース１１７と方向変換歯車
組１９からビスカスカップリング９７を介してプロペラ
シャフト２１からリヤデフ２３に伝達され、左右の後輪
２９．３１に分割出力され、車両は４ＷＤ走行状態にな
る。

この４ＷＤ走行状態では、例えば良路走行中のように前
後輪間の回転差が小さいときはビスカスカップリング９
７の特性により後輪２９．３１側へはほとんど駆動力が
伝達されず、車両は実質的に前輪駆動の２輪駆動状態と
なり、燃費が向上する。

悪路などで前輪１５．１７側が空転し前後輪間に回転差
が生じるとビスカスカップリング９７を介して後輪２９
．３１側に駆動力が伝達され、高い走破性が得られる。

又、旋回に際して前後輪間に生じる小さな回転差はビス
カスカップリング９７で吸収されるから円滑な旋回が行
える。さらに車庫入れやＵターンなどのような低速急旋
回の際も前後輪間の回転差がビスカスカップリング９７
で吸収されタイトコーナーブレーキング現象が防止され
る。

多板クラッチ７１を開放すると、回転差には関係なく、
後輪側への駆動力伝達が遮断されて後輪側は切離し状態
になる。制動時にはこの切離しが自動的に行われるよう
に構成されており、前後輪間の制動力の干渉が防止され
アンチロックブレーキシステムの機能が正常に保たれる
。

なお、この発明のビスカスカップリングはアクチュエー
タの操作力によりプレートの間隔を変えて特性を調節す
るのでもよい。又、アクチュエタは油圧アクチュエータ
に限らず、例えば電磁石でもよい。

５ ６ ［発明の効果］ この発明のビスカスカップリングは、操作部材と各伝達
部材間に配置した両シールの摺動部の径を等しくして操
作部材に作動室の内圧変動による力が掛らないようにし
たから、トルク伝達特性の調節が正確に行えると共にア
クチュエータを小型にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は第１実施例の断面図、同図（ｂ）は（ａ
）の部分拡大図、第２図は車両の動力系を示すスケルト
ン機構図、第３図（ａ）は第２実施例の断面図、同図（
ｂ）は（ａ）の部分拡大図、第４図は第２実施例の車両
の動力系を示すスケルトン機構図である。 ４３・・・ハウジング（伝達部材） ４５・・・ハブ（伝達部材） ５５・・・コントロールスリーブ（操作部材）５７・・
・作動室 ５９・・・Ｘリング（シール） ６１・・・Ｏリング（シール） ６３．６５・・・プレ ９１・・・アクチュエ ト タ（油圧アクチュエータ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対回転自在に配置された一対の伝達部材と、これらの
   部材とそれぞれシールを介して相対移動自在に配置され
   た操作部材と、一対の伝達部材間に形成されて粘性流体
   が封入された作動室と、この作動室内で前記伝達部材側
   各々に連結され粘性流体を介してトルクを伝達する複数
   枚のプレートと、操作部材を介して前記プレート側に操
   作力を与え伝達トルクを調節するアクチュエータとを備
   え、前記両シールの摺動部の径を操作方向に等しくした
   ことを特徴とするビスカスカップリング。