JPH06264941A - 油圧式動力伝達継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧式動力伝達継手に関し、ロック特性の制
御時に誤ってフリー特性になることを防止し、かつ、フ
リー特性の制御時に応答時間を最短とすることを目的と
する。 【構成】 継手を第１の制御状態にする場合には、低い
電流から第１の制御状態にするのに必要かつ充分な所定
の電流に近付け、第２の制御状態にする場合には、電流
を制限せず、電源電圧とソレノイドコイルおよび回路の
抵抗で決まる電流を所定の時間流した後、第２の制御状
態を保持するに必要かつ充分な所定の電流に近付けるよ
うに制御する制御手段を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の駆動力配分に使
用する油圧式動力伝達継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、例えば特願平３−３３８２
１５号において、下記のような油圧式動力伝達継手を提
案している。すなわち、この油圧式動力伝達継手は、相
対回転可能な入出力軸間に設けられ、前記両軸の差動回
転によって駆動される油圧ポンプと；該油圧ポンプの出
口部に設けられ吐出油の流動抵抗を制御する制御弁と；
外部からの信号によって、該制御弁を作動させるアクチ
ュエータを備え；前記両軸の回転速度差および外部から
の制御信号に応じたトルクを伝達する油圧式動力伝達継
手において；外部の部材に固定され、ソレノイドコイル
を取り巻いて継手と非接触状態に保持される磁気枠と、
継手内部に軸方向への移動および傾斜可能に支持される
とともに、前記コイルへの通電によって磁気吸引力を発
生する可動磁性体と、により前記アクチュエータを構成
し、前記可動磁性体の継手軸中心から離れた対称位置
に、前記制御弁としての第１の制御弁と、第２の制御弁
を設けるとともに、前記第１の制御弁に対しては弱く作
用し、第２の制御弁に対しては強く作用するように、前
記可動磁性体を吸引方向とは逆方向に付勢するリターン
スプリングを設け、前記コイルへの電流を非通電状態に
することにより前記制御弁を作動させない状態と、弱通
電状態にすることにより前記第１の制御弁のみを作動さ
せる第２の制御状態と、強通電状態にすることにより前
記第１，第２両方の制御弁を作動させる第３の制御状態
の３段階に制御するようにしたものである。

【０００３】この電子制御型の油圧式動力伝達継手にあ
っては、制御特性にヒステリシスがあるため、いったん
ロック特性、フリー特性の動作状態になるロック電流、
フリー電流を流すと、その後電流を少なくしてもその動
作状態が保持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の油圧式動力伝達継手にあっては、ロック特性
の弱通電時に電流が流れ過ぎると、フリー特性の状態に
なってしまい、ロック特性に戻れない。一方、フリー状
態は、応答時間を短くしたいが、電流をゼロから目標値
まで上昇させるような制御を行うと、電流の立上りが遅
く、応答時間が長くなる。

【０００５】このような問題点が生じる理由は、以下の
とおりである。すなわち、電源電圧は１０Ｖ〜１６Ｖま
で変化し、ソレノイドコイルの抵抗値は低温時と高温時
で２倍程度違うので、同じデューティ比で制御した場合
のソレノイドコイルの電流は、最も流れにくい時と、最
も流れ易い時では、３．２倍の差となる。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、ロック特性の制御時に誤って
フリー特性になることを防止し、かつ、フリー特性の制
御時に応答時間を最短とすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、相対回転可能な入出力軸間に設けられ、
前記両軸の差動回転によって駆動される油圧ポンプと、
該油圧ポンプの出口部に設けられ、吐出油の流動抵抗を
制御する制御弁と、外部からの信号によって該制御弁を
作動させるアクチュエータを備え、前記両軸間の回転速
度差および外部からの制御信号に応じたトルクを伝達す
る油圧式動力伝達継手において、前記アクチュエータを
ソレノイドコイルと、該ソレノイドコイルへの通電によ
って変位する可動磁性体と、該可動磁性体を基本状態に
戻すべく付勢するスプリングとにより構成するととも
に、可動磁性体の変位に応じて前記制御弁により流動抵
抗を増減するように構成し、前記ソレノイドコイルへの
電流を非通電状態にすることで得られる基本の制御状態
と、第１の制御電流を超え、かつ第２の制御電流を超え
ない範囲の電流を流すことで移行し、移行後は所定の電
流を流すことでその状態を保持する第１の制御状態と、
第２の制御電流を超えて電流を流すことで移行し、移行
後は所定以上の電流を流すことでその状態を保持する第
２の制御状態の３段階の制御状態に制御するとともに、
前記継手を第１の制御状態にする場合には、低い電流か
ら第１の制御状態にするのに必要かつ充分な所定の電流
に近付け、第２の制御状態にする場合には電流を制限せ
ず、電源電圧とソレノイドコイルおよび回路の抵抗で決
まる電流を所定の時間流した後、第２の制御状態を保持
するに必要かつ充分な所定の電流に近付けるように制御
する制御手段を備えたものである。

【０００８】

【作用】このような構成を備えた本発明の油圧式動力伝
達継手によれば、第１の制御状態にする場合には、低い
電流から第１の制御状態にするのに必要かつ充分な所定
の電流に近付けるようにしたため、すなわち、最初に与
えるデューティ比は最も電流が流れ易い状態の時に目標
電流となるデューティ比とし、そこから電流のフィード
バックにより目標電流になるように制御するため、第１
の制御状態の制御時に誤って第２の制御状態になるのを
防止することができる。

【０００９】また、第２の制御状態にする場合には、電
流を制限せず、電源電圧とソレノイドコイルおよび回路
の抵抗で決まる電流を所定の時間流した後に、第２の制
御状態を保持するに必要かつ充分な所定の電流に近付け
るようにしたため、すなわち、最初にデューティ比１０
０％で所定の時間通電後、第２の制御状態を保持するこ
とができる電流値までフィードバックにより制御するよ
うにしたため、第２の制御状態の制御時に応答時間を最
短とすることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図１２は本発明の一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明すると、図１において、１はハウ
ジングであり、ハウジング１は図示しない出力軸に連結
され、出力軸と一体的に回転する。

【００１１】ハウジング１は非磁性体でできたハウジン
グ非磁性部１Ｂと、磁性体でできた他の部分が一体とな
っている。２はカムであり、カム２はハウジング１の内
側面に所定の角度回転可能に支持される。カム２は、複
数のカム山とカム谷からなるカム面２Ａを有し、その外
周であって、側面にカム山があるところに位置決め兼ト
ルク伝達用の複数の突起２Ｂを有する。

【００１２】カム２は、その突起２Ｂがハウジング１に
形成した切欠き１Ａに係合して、ロータ３の回転方向に
ハウジング１と一体で回転し、ロータ３の回転方向が変
わると、カム２はロータ３とともにつれ回りし、カム２
の突起２Ｂがハウジング１の切欠き１Ａに当るまで回転
した後に、ハウジング１と一体で回転する。ロータ３は
ハウジング１内に回転自在に収納され、入力軸４に結合
され、入力軸４と一体で回転する。

【００１３】ロータ３には、軸方向に複数個のプランジ
ャー室５が形成され、プランジャー室５内は複数個のプ
ランジャー６がリターンスプリング７を介して摺動自在
に収納されている。また、ロータ３には複数の吸入吐出
孔８が各プランジャー室５に通じるように形成されてい
る。９は吸入ポート１０、吸入路１１および吐出ポート
１２が形成されたバルブであり、バルブ９は、ハウジン
グ１の切欠き１Ａに突起１３を係合させることにより、
ハウジング１に位置決め固定されている。

【００１４】また、吐出ポート１２は高圧室１４に連通
し、高圧室１４は、バルブ９に形成したオリフィス（流
動抵抗発生手段）１５を介して吸入ポート１０に連通可
能となっている。プランジャー６が吸入行程にある場合
は、バルブ９の吸入ポート１０とロータ３の吸入吐出孔
８が通じる位置関係となり、オリフィス１５、吸入路１
１、吸入ポート１０、ロータ３の吸入吐出孔８を通じ
て、プランジャー室５にオイルを吸入することができ
る。

【００１５】また、プランジャー６が吐出行程にある場
合は、吸入行程と逆の関係となり、ロータ３の吸入吐出
孔８はバルブ９の吐出ポート１２、高圧室１４に通じ
る。１６は磁性体のリテーナであり、リテーナ１６はハ
ウジング１の内周に固定され、ハウジング１と一体で回
転する。リテーナ１６には挿入孔１７，１８が形成さ
れ、挿入孔１７，１８にはバルブ９の突出部１９，２０
がそれぞれ挿入される。なお、２１はオイルシール４３
の抜け止めを行うスナップリングである。

【００１６】入力軸４はベアリング４４、およびベアリ
ング５３によりハウジング１に支持されている。２２は
磁気枠であり、磁気枠２２は外部の部材に固定され、継
手と非接触状態に保持される。磁気枠２２は継手軸に対
して同心状に配置され、磁気枠２２内にはソレノイドコ
イル２３が収納される。

【００１７】２４はソレノイドコイル２３への通電によ
り磁気吸引力を発生する可動磁性体であり、可動磁性体
２４はハウジング１内にリテーナ１６に相対して移動可
能に収納される。可動磁性体２４の図中右方向へのスト
ッパとしてはストッパリング２５がハウジング１の内周
に設けられている。２６はロックバルブとしての第１の
制御弁であり、第１の制御弁２６は一端側がバルブ９の
バルブ孔２７内に摺動自在に収納され、また、他端側が
可動磁性体２４に形成した挿入用切欠き部２８に挿入さ
れている。第１の制御弁２６と可動磁性体２４の間には
リリーフ用のスプリング２９が介装されている。

【００１８】３０はフリーバルブとしての第２の制御弁
であり、第２の制御弁３０は、一端側がバルブ孔３１内
に摺動自在に収納され、他端側の溝部３２が可動磁性体
２４に形成した挿入用切欠き部３３に挿入されている。
可動磁性体２４、ソレノイドコイル２３、磁気枠２２お
よび後述するスプリングが全体としてアクチュエータを
構成しており、アクチュエータは第１，第２の制御弁２
６，３０の作動を制御する。

【００１９】リテーナ１６と可動磁性体２４の間には、
図２および図３に示すように、上側の２ケ所において、
付勢力が強いスプリング３４が、また、下側の２ケ所に
おいて、付勢力が弱いスプリング３５が、それぞれ介装
されている。スプリング３４，３５は可動磁性体２４の
継手軸中心を通る垂直線に対して、それぞれ対称となる
位置に設けられ、スプリング３４間には第２の制御弁３
０が、スプリング３５間には第１の制御弁２６が、それ
ぞれ設けられている。

【００２０】第１の制御弁２６と第２の制御弁３０は可
動磁性体２４の継手軸中心から離れた対称位置に設けら
れる。３６，３７はリテーナ１６と可動磁性体２４を連
結し、スプリング３４，３５を挿入する抜け止めピンで
ある。図１中、３８はハウジング１と一体で回転するア
キュームレータピストンであり、アキュームレータピス
トン３８は、封入油の熱膨張を吸収するために設けられ
ている。アキュームレータピストン３８とハウジング１
に固定したカバー３９の間にはリターンスプリング４０
が介装されている。

【００２１】５１は接触防止部材としてのリング状部材
（非磁性体）であり、リング状部材５１は吸引対象部材
であるリテーナ１６側または可動磁性体２４側に設けら
れる。これにより、通電時でも可動磁性体２４がリテー
ナ１６に接触しないようにしている。これは電流を切っ
た時に、残留磁気によって可動磁性体２４がリテーナ１
６に吸引されたままになることを防止するためのもので
あり、これにより、ハウジング１、リテーナ１６、可動
磁性体２４は磁気特性の悪い安価な鋼材を使うことがで
きる。

【００２２】なお、４１はスプライン、４２，４３はオ
イルシール、４４はベアリング、４５はニードルベアリ
ング、４６，４７，５０はシールリングである。次に、
図４は制御系を示す図である。図４において、５４は電
源であり、電源５４にはトランジスタ５５、ソレノイド
コイル２３および電流検出抵抗５６が直列に接続されて
いる。

【００２３】５７は制御手段としてのＣＰＵであり、Ｃ
ＰＵ５７は所定のデューティ比のパルス電圧をアンプ５
８を介してトランジスタ５５に出力する。これにより、
トランジスタ５５を駆動すると、励磁電流がソレノイド
コイル２３に流れる。ソレノイドコイル２３に流れる励
磁電流は、電流検出抵抗５６により検出され、アンプ５
９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器６０によりデジタル値に変
換された後にＣＰＵ５７に入る。ＣＰＵ５７はこの電流
値のフィードバックにより、後述する目標の電流値にな
るように制御を行う。

【００２４】ここで、図５に示すように、ロック電流を
超え、フリー電流を超えない範囲の電流を流すことによ
り、通常特性からロック特性に移行し、移行後は図６に
示すようなロック保持電流を流すことでロック特性を保
持することができる。すなわち、ロック特性を設定する
ためのロック電流とロック特性を保持するロック保持電
流は値が異なっており、ロック電流の値をロック保持電
流の値に低下させてもロック特性を保持することができ
る。

【００２５】また、図５および図６に示すように、ロッ
ク保持電流はロック電流より小さく、ロック解除電流は
ロック保持電流より小さい。次に、図５に示すように、
フリー電流を超えた電流を流すことにより、ロック特性
からフリー特性に移行し、移行後は、図６に示すよう
に、フリー保持電流以上の電流を流すことでフリー特性
を保持することができる。

【００２６】フリー保持電流はフリー電流より小さく、
フリー解除電流はフリー保持電流より小さい。このよう
に、ＣＰＵ５７により励磁電流を制御することにより、
ロック特性およびフリー特性の設定、保持、解除を行う
ことができる。しかしながら、電源５４の電圧は１０Ｖ
〜１６Ｖまで変化し、ソレノイドコイル２３の抵抗値は
低温時と高温時で２倍程度違う。このため、同じデュー
ティ比で制御した場合のソレノイドコイル２３を流れる
電流は、最も流れにくい時と、最も流れ易い時では３．
２倍の差となる。

【００２７】このため、ロック特性の弱通電時に電流が
流れ過ぎると、フリー特性となり、ロック特性に戻れな
い。これを防止するために、ＣＰＵ５７は、図７に示す
ように、最初に与えるデューティ比は電流が最も流れ易
い状態の時に目標電流となるデューティ比とし、ここか
ら電流のフィードバックにより目標電流になるように制
御する。

【００２８】図７において、初期値は、最も電流が流れ
易い時に合わせたデューティ比を示す。この初期値から
目標電流となるように、デューティ比を上げ、所定のデ
ューティ比を保持することで、目標電流を保持する。一
方、フリー特性の状態への移行は、応答時間を短くした
いが、電流をゼロから目標値まで上昇させるような制御
を行うと、電流の立上りが遅く、応答時間が長くなる。

【００２９】これを防止するために、ＣＰＵ５７は、図
８に示すように、フリー特性の強通電に対しては、最初
にデューティ比１００％で所定の時間通電後、フリー特
性を保持することができる電流値までフィードバックに
より制御する。すなわち、デューティ比１００％で所定
の保持時間通電した後に、所定のデューティ比におとし
て保持電流を保持する。デューティ比１００％のとき
は、ソレノイドコイル２３などの抵抗値で決まる電流値
となる。

【００３０】ロック特性からフリー特性に移行するとき
は、続けて前記のようなフリー電流制御を行う。すなわ
ち、目標電流値からソレノイドコイル２３の抵抗値で決
まる電流値まで上げ、その後保持電流を保持する。これ
により、電流の立上りが早く、応答時間が最短となる。

【００３１】また、フリー特性からロック特性に移行す
るときは、いったん所定の時間非通電にした後、前記の
ようなロック電流制御を行う。次に、動作を説明する。
まず、通常特性について説明する。ソレノイドコイル２
３に通電しないときは、可動磁性体２４は磁気吸引力を
発生しない。したがって、スプリング３４，３５は圧縮
されない。

【００３２】このため、図９に示すように、第２の制御
弁３０は高圧室１４と吸入路１１を連通させるバルブ孔
３１を閉止した状態にある。一方、第１の制御弁２６は
オリフィス１５を開放しているので、オイルは矢印で示
すように流れる。すなわち、吐出ポート１２に押し出さ
れたオイルは、高圧室１４、オリフィス１５を通って吸
入路１１に供給される。このとき、オリフィス１５の抵
抗により高圧室１４、吐出ポート１２およびプランジャ
ー室５の油圧が上昇し、プランジャー６に反力が発生す
る。このプランジャー反力に逆ってカム２を回転させる
ことによりトルクが発生し、カム２とロータ３との間で
トルクが伝達される。

【００３３】このときのトルク特性は、図１０のＡに示
され、差動回転数ΔＮの２乗に比例したトルクＴとな
る。次に、通常特性からロック特性に移行するときは、
ＣＰＵ５７は、図７に示すように、最初に与えるデュー
ティ比は最も電流が流れ易い状態の時に目標電流となる
デューティ比とし、そこから電流のフィードバックによ
り、目標電流となるように制御する。

【００３４】この通電制御により、強いスプリング３４
は圧縮しないが、弱いスプリング３５を圧縮するので、
可動磁性体２４の下側は、リング状部材５１を介してリ
テーナ１６に当接した状態になる。このため、図１１に
示すように、第２の制御弁３０は高圧室１４と吸入路１
１を連通するバルブ孔３１を閉止した状態のままである
が、第１の制御弁２６はリリーフ用のスプリング２９の
圧縮力によりオリフィス１５を閉止する。

【００３５】このときトルク特性は、図１０のＢに示さ
れ、ロックの状態になる。次に、このロック特性から続
けてフリー特性に移行するときは、ＣＰＵ５７は、図８
に示すように、最初にデューティ比１００％で所定の時
間通電後、フリー特性の状態を保持することができる電
流値までフィードバックにより制御する。この通電制御
により、可動磁性体２４は弱いスプリング３５だけでな
く、強いスプリング３４を圧縮して、移動し、全体がリ
ング状部材５１を介してリテーナ１６に当接した状態に
なる。

【００３６】このため、図１２に示すように、第１の制
御弁２６はオリフィス１５を閉止した状態を保持し、第
２の制御弁３０は、高圧室１４と吸入路１１を連通する
バルブ孔３１を開放する。このため、高圧室１４のオイ
ルは、オリフィス１５を通らないで、そのまま吸入路１
１に流れる。このときのトルク特性は、図１０のＣに示
され、フリーの状態になる。

【００３７】次に、このフリー特性の状態からロック特
性の状態に移行するときは、いったん所定の時間非通電
にした後に、前記図７のロック電流制御を行う。すなわ
ち、フリー特性からいったん通常特性に戻して、通常特
性からロック特性へ移行するように制御を行う。このよ
うに、ロック特性の制御時に誤ってフリー特性となるこ
とを防止することができる。

【００３８】また、フリー特性の制御時に応答時間が最
短になる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ロック特性の制御時に誤ってフリー特性になるのを
防止することができ、かつ、フリー特性の制御時に応答
時間を最短とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図

【図２】リテーナと可動磁性体の断面図

【図３】可動磁性体の正面図

【図４】制御系を示す図

【図５】励磁電流と各特性の関係を示す図

【図６】励磁電流と各特性の関係を示す図

【図７】ロック電流制御の説明図

【図８】フリー電流制御の説明図

【図９】通常特性の動作説明図

【図１０】トルク特性を示すグラフ

【図１１】ロック特性の動作説明図

【図１２】フリー特性の動作説明図

【符号の説明】

１：ハウジング １Ａ：切欠き １Ｂ：ハウジング非磁性部 ２：カム ２Ａ：カム面 ２Ｂ：突起 ３：ロータ ４：入力軸 ５：プランジャー室 ６：プランジャー ７：リターンスプリング ８：吸入吐出孔 ９：バルブ １０：吸入ポート １１：吸入路 １２：吐出ポート １３：突起 １４：高圧室 １５：オリフィス １６：リテーナ １７，１８：挿入孔 １９，２０：突出部 ２１：スナップリング ２２：磁気枠 ２３：ソレノイドコイル ２４：可動磁性体 ２５：ストッパリング ２６：第１の制御弁 ２７：バルブ孔 ２８：挿入用切欠き部 ２９：リリーフ用のスプリング ３０：第２の制御弁 ３１：バルブ孔 ３２：溝部 ３３：挿入用切欠き部 ３４：強いスプリング ３５：弱いスプリング ３６，３７：抜け止めピン ３８：アキュームレータピストン ３９：カバー ４０：リターンスプリング ４１：スプライン ４２，４３：オイルシール ４４：ベアリング ４５：ニードルベアリング ４６，４７，５０：シールリング ５１：リング状部材 ５３：ベアリング ５４：電源 ５５：トランジスタ ５６：電流検出抵抗 ５７：ＣＰＵ（制御手段） ５８，５９：アンプ ６０：Ａ／Ｄ変換器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回転可能な入出力軸間に設けられ、前
   記両軸の差動回転によって駆動される油圧ポンプと、 該油圧ポンプの出口部に設けられ、吐出油の流動抵抗を
   制御する制御弁と、 外部からの信号によって該制御弁を作動させるアクチュ
   エータを備え、 前記両軸間の回転速度差および外部からの制御信号に応
   じたトルクを伝達する油圧式動力伝達継手において、 前記アクチュエータをソレノイドコイルと、該ソレノイ
   ドコイルへの通電によって変位する可動磁性体と、該可
   動磁性体を基本状態に戻すべく付勢するスプリングとに
   より構成するとともに、可動磁性体の変位に応じて前記
   制御弁により流動抵抗を増減するように構成し、 前記ソレノイドコイルへの電流を非通電状態にすること
   で得られる基本の制御状態と、 第１の制御電流を超え、かつ第２の制御電流を超えない
   範囲の電流を流すことで移行し、移行後は所定の電流を
   流すことでその状態を保持する第１の制御状態と、 第２の制御電流を超えて電流を流すことで移行し、移行
   後は所定以上の電流を流すことでその状態を保持する第
   ２の制御状態の３段階の制御状態に制御するとともに、 前記継手を第１の制御状態にする場合には、低い電流か
   ら第１の制御状態にするのに必要かつ充分な所定の電流
   に近付け、 第２の制御状態にする場合には電流を制限せず、電源電
   圧とソレノイドコイルおよび回路の抵抗で決まる電流を
   所定の時間流した後、第２の制御状態を保持するに必要
   かつ充分な所定の電流に近付けるように制御する制御手
   段を備えたことを特徴とする油圧式動力伝達継手。