JPH07103901B2 - 回転差感応型継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車等の駆動力配分装置等として用い
られる回転差感応型継手に関する。

（従来の技術） 従来の回転差感応型継手としては、例えば、特開昭60−
116529号公報に記載されているような継手が知られてい
る。

この従来継手は、前輪に駆動力を伝達する第１の回転軸
と、後輪に駆動力を伝達する第２の回転軸と、前記第１
と第２の回転軸の連結手段として使用され、且つ第１と
第２の回転軸の回転速度差によって駆動されると共に回
転速度差に応じた油量を吐出する油圧ポンプとからなる
四輪駆動用連結装置において、油圧ポンプの吐出口と吸
込口側油路間に油流通制御手段を有する副油路を設けた
ことを特徴とするもので、前記油流通制御手段としては
マニホールド負圧やパワーステアリング油圧に応動して
開度が変化するようなオリフィスが示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来継手にあっては、以下に
述べるような問題点があった。

開度が変化するオリフィスはポンプハウジングの油
路に設けてある為、オリフィス開度を調整するニードル
弁51が遠心力を受け、車速が大の時にはオリフィスが開
状態となり、4WD走行をしたい時であるにもかかわらず2
WD走行となってしまう。

開度が変化するオリフィスはスプリングを有し、伝
達トルク特性はスプリング付勢力により一義的定まった
ものである為、走行状態や運転者の自由意志により任意
に駆動力配分特性を変更したい時であっても対応出来な
い。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
し、この目的達成のために本発明では、第１の回転軸
と、該第１の回転軸と相対回転可能な第２の回転軸と、
前記第１と第２の回転軸の連結手段として使用され、且
つ第１と第２の回転軸の回転速度差によって駆動される
ローターとハウジングを有すると共に回転速度差に応じ
た油量を吐出する油吐出手段と、該油吐出手段の吐出口
に連通する流路に設けられ油の流通を抑制するオリフィ
スとからなる回転差感応型継手において、前記ローター
の中心軸部に、オリフィス及び該オリフィスの開度を変
更するオリフィス開度変更手段を設けた事を特徴とする
手段とした。

（作 用） 従って、本発明の回転差感応型継手では、上述のような
手段としたため、基本的には、第１の回転軸と第２の回
転軸との間に回転速度差が生じると、オリフィスによる
流動抵抗により油圧が発生し、両回転軸の回転速度差に
応じたトルクが一方の軸から他方の軸へ伝達される。

また、ローターの中心軸部に、オリフィス及び該オリフ
ィスの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設けた
為、遠心力の影響をほとんど受けないで、オリフィス開
度変更手段を外部から作動させてオリフィスの開度を変
更することにより、走行状態や運転者の意志に基いた任
意の駆動力配分特性に設定出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。尚、この
実施例を述べるにあたって、四輪駆動車のエンジン駆動
力伝達系に設けられる回転差感応型継手を例にとる。

まず、第１実施例の構成を第１図〜第４図に示す図面に
基づいて説明する。

第１実施例の回転差感応型継手A1は、第４図に示すよう
に、前輪駆動をベースにした四輪駆動車の後輪駆動系の
途中に、センターディファレンシャルと、後輪への駆動
力配分制御装置を兼用する継手として設けられている。

第１実施例継手A1が適用される四輪駆動車の駆動系は、
前輪駆動系として、エンジン１、トランスミッション
（クラッチを含む）２、フロントディファレンシャル
３、フロントドライブシャフト4,5、フロントドライブ
シャフトジョイント６…、前輪7,8を備えていて、後輪
駆動系として、トランスファギヤトレーン９、フロント
プロペラシャフト10、センタプロペラシャフト（第１の
回転軸）11、回転差感応型継手（油吐出手段）A1、リヤ
プロペラシャフト（第２の回転軸）12、プロペラシャフ
トジョイント13…、センターベアリング14、リヤディフ
ァレンシャル15、リヤドライブシャフト16,17、リヤド
ライブシャフトジョイント18…、後輪19,20を備えてい
る。

前記フロントディファレンシャル３は、トランスミッシ
ョン２の最終段ギヤ21と、前記フロントドライブシャフ
ト4,5との間に介装された前輪7,8の差動装置である。

前記トランスファギヤトレーン９は、前記フロントディ
ファレンシャル３のデフケース22からエンジン駆動力を
後輪19,20側へ取り出す駆動力分割装置で、このトラン
スファギヤトレーン９と前記フロントディファレンシャ
ル３と共にトランスアクスルケース23に納められてい
る。

前記リヤディファレンシャル15は、前記リヤプロペラシ
ャフト12と、リヤドライブシャフト16,17との間に介装
された後輪19,20の差動装置である。

第１実施例の回転差感応型継手A1の構成を説明する。

第１実施例継手A1は、第１図〜第３図に示すように、ピ
ストン式の油吐出手段によるもので、ドライブハウジン
グ30、ローター40、ドライビングピストン50、シリンダ
ー室60、油流通制御油路70、レギュレーター油路80、リ
リーフ油路90、アキュムレータ室100、オリフィスバル
ブ110、ソレノイドアクチュエーター120を主要な構成と
している。

前記ドライブハウジング30は、第１の回転軸であるセン
タプロペラシャフト11に対し、ボルト止め等により一体
に設けられる部材で、その内周部には略正方形によるカ
ム面31が形成されている。

前記ローター40は、前記ドライブハウジング30のカム面
31内に挿入状態で配置され、第２の回転軸であるリヤプ
ロペラシャフト12がボルト止め等によって一体に設けら
れると共に、前記ドライブハウジング30に対しビス止め
されたストッパプレート41によって相対回転を許容しな
がら軸方向に固定状態で設けられている。尚、このロー
ター40には、前記カム面31に対向する位置で放射半径方
向に等間隔で４個所にシリンダー穴42…が形成されてい
る。

前記ドライビングピストン50は、前記シリンダー穴42に
対しシールリング51により油密状態で設けられたカム部
材で、周方向に45度ズレた位置でカム面31に周接し、カ
ム面31との周接面は滑らかな接触移動を確保する為に球
面50aに形成され、前記ドライブハウジング30とロータ
ー40との相対回転時に往復動する。尚、前記球面50aの
曲率半径は、カム面31より小さいが、シリンダー穴42の
径に合うドライビングボールよりも大きく設定されてい
て、ヘルツの接触応力が高く、高容量（高トルク）に耐
えられるようにしている。

前記シリンダー室60は、前記シリンダー穴42と前記ドラ
イビングピストン50との間に形成された室で、ドライビ
ングピストン50の往復動に伴なって体積変化する。

前記油流通制御油路70は、第１図及び第３図に示すよう
に、前記ローター40に形成され、各シリンダー室60・・
・とアキュムレーター室100とをオリフィスバルブ110を
介して連結する油路で、シリンダー室60側でありロータ
ー径方向（ラジアル方向）に配置される高圧側油路71
と、アキュムレーター室100側でありローター軸方向
（アキシャル方向）に配置される低圧側油路72とによっ
て構成されている。

前記レギュレータ油路80は、第１図及び第２図に示すよ
うに、アキュムレーター室100の内圧設定の為に、一つ
置きに配置されるシリンダー室60,60,60と前記アキュム
レーター室100とをワンウエイバルブ83を介して連通す
る油路で、ローター径方向（ラジアル方向）の放射油路
81と、ローター軸方向の軸方向油路82とによって構成さ
れ、前記放射油路81には、アキュムレーター室100から
シリンダー室60への作動油流通のみを許すボール弁構造
のワンウエイバルブ83が設けられ、軸方向油路82には油
路が形成されたビス84が設けられている。尚、前記ワン
ウェイバルブ83は、バルブボール83aと、バルブスプイ
リング83bと、バルブリテーナ83cとによって構成されて
いる。

前記リリーフ油路90は、第１図及び第２図に示すよう
に、一つ置きに配置されるシリンダー室60,60,60（レギ
ュレータ油路80が設けられていない側）と前記アキュム
レーター室100とをリリーフバルブ93を介して連通する
油路で、ローター径方向（ラジアル方向）の径方向油路
91と、ローター軸方向の軸方向油路92とによって構成さ
れ、前記軸方向油路92には、ボール弁構造のリリーフバ
ルブ93が設けられている。

尚、前記リリーフバルブ93は、バルブボール93aと、バ
ルブスプリング93bとを備え、バルブリテーナ94は前記
ビス84によって固定されている。

前記アキュムレータ室100は、作動油の一時的貯留及び
放出により油量の増減吸収を行なう室で、ローター40に
往復動可能に油密状態で設けられたアキュムレーターピ
ストン101と、該ピストン101とスプリングリテーナ102
との間に介装されたコイルスプリング103と、によって
構成されている。

尚、前記アキュムレータピストン101には、その中央部
（中心軸上）にエアー及び油抜き用のシールプラグ104
が設けられていて、このシールプラグ104によって回転
アンバランスを防止しながらエアーや油抜き作業を短時
間で効果的に出来るようにしている。

前記オリフィスバルブ110は、前記低圧側油路72に軸方
向移動可能に設けられた円筒状のバルブ部材で、３箇所
に油溝111,112,113が切られており、各油溝111,112,113
の底部にはオリフィス孔114,115,116が開けられてい
る。

尚、第２図及び第３図において、上半分はオリフィスバ
ルブ110によって高圧側油路71と低圧側油路72との遮断
状態が示され、下半分はオリフィスバルブ110によって
高圧側油路71と低圧側油路72とをオリフィス孔114,115,
116にて連通状態が示されている。

前記ソレノイドアクチュエーター120は、外部からのス
イッチ操作等で前記オリフィスバルブ110を切り換え作
動させるアクチュエーターで、ローター40に対しＯ−リ
ング121で油密状態を保ちながら螺合固定されている。

尚、第２図の122は電気信号用端子で、図外のユニット
（例えば、スリップリングで外部より回転部分に電気信
号を伝えるようにしたデフのコンパニオンフランジ部
等）から引き出された電線が接続される。

また、123,124はバネで、先端に接触子を有し、ソレノ
イドアクチュエーター120に電気信号を供給するように
している。

また、図示していないが、切り換え操作用のスイッチは
車室内に設けられ、オートモード（2WDから4WDまで前後
輪の回転速度差に応じて駆動力配分が自動的に変更され
るモード）と、4WD固定モード（走行状態にかかわらず
４輪駆動状態であるモード）との切り換えが行なえるよ
うにしている。

次に、第１実施例の作用を説明する。

（イ）オートモード時 スイッチをオートモード側に操作し、オリフィスバルブ
110を第２図及び第３図で下半分の状態にしたオートモ
ード時であって、前後輪に回転速度差ΔＮが発生しない
時は、ドライブハウジング30とローター40とに相対回転
がなく、ドライビングピストン50が径方向に往復動しな
い為、回転差感応型継手Ａによる後輪19,20側への伝達
トルクΔＴの発生がなく、エンジン駆動力は前輪7,8の
みに伝達される前輪駆動状態となる。

しかしながら、前後輪に回転速度差ΔＮが発生しない時
であっても、高速道路を高速直進走行する場合には、後
輪19,20の回転に伴なって高速回転するローター40に設
けられているドライビングピストン50には遠心力Fcが作
用し、この遠心力Fcによってドライビングピストン50が
カム面31に押し付けられることになり、この遠心力Fcに
より、第５図に示すように、伝達トルクΔTc₀が発生す
ることになる。尚、遠心力Fcは、 m;質量（ドライビングピストン） r;回転中心軸から質量重心までの距離 v;ローター回転速度 であり、回転速度ｖ、すなわち車速Ｖの２乗に比例して
発生する。

従って、高速道路等での高速直進走行時には、後輪19,2
0側への伝達トルクΔTc₀が発生して４輪駆動状態とな
り、高速直進安定性を高めることができる。

オートモード時であって、路面状況や運転状態等によっ
て前後輪に回転速度差ΔＮを生じた場合には、ドライブ
ハウジング30とローター40とに相対回転が発生し、この
相対回転によりカム面31に周接するドライビングピスト
ン50は径方向に往復動し、この往復動のうち回転軸中心
に向かうことでシリンダー室60の容積を縮小させようと
する時には、オリフィス孔114,115,116による流動抵抗
でシリンダー室60内の圧力が高まり、この発生油圧とピ
ストン50の受圧面積とを掛け合せた油圧力がドライビン
グピストン50をカム面31に押し付ける力となり、この押
し付け力によって後輪19,20側への伝達トルクΔＴが発
生する。

尚、後輪19,20側への伝達トルクΔＴは、回転速度差Δ
Ｎが大きければ大きい程、オリフィス62の前後圧力差も
大きくなることから、第５図の実線に示すように、２次
関数曲線であらわされる伝達トルク特性を示し、車速Ｖ
が高い程、遠心力による伝達トルクΔTcが付加された特
性を示す。

尚、前記リリーフ油路90には、回転差感応型継手A1及び
該継手A1を介して後輪19,20に駆動力を伝える駆動伝達
系の破壊強度より小さな圧力で吐出油をリリーフするリ
リーフバルブ93を設けた為、最大駆動トルクΔTcmaxま
でのトルクが後輪19,20へ入力される。

従って、前輪7,8がスリップした場合には、前輪7.8のス
リップ度合に応じて、自動的に前輪駆動状態から４輪駆
動状態へと駆動力配分が制御されることになり、発進性
や加速性の向上、雨路や雪路での走破性向上、及び泥ね
い地での脱出性向上を図ることができる。

また、低速での小旋回時にも前後輪の旋回走行軌跡の差
で、前後輪にわずかの回転速度差ΔＮが生じるが、この
時には後輪19,20側への伝達トルクΔＴが小さな状態で
ある為、前後輪の回転速度差ΔＮは回転差感応型継手A1
で吸収され（センタディファレンシャル機能）、タイト
コーナブレーキ現象の発生が防止される。

また、高速旋回時においては、前後輪に大きな回転速度
差ΔＮが生じ、後輪19,20側への伝達トルクΔＴが高い
４輪駆動状態となる為、駆動力とコナーリングフォース
との関係から限界旋回性能（コーナリング時の限界速
度）が高まる。

（ロ）4WD固定モード時 スイッチを4WD固定モード側に操作し、オリフィスバル
ブ110を第２図及び第３図で上半分の状態にした4WD固定
モード時には、高圧側油路71が塞がれドライビングピス
トン50がストロークできない状態となる為、前後輪の回
転速度差ΔＮにかかわらずセンタプロペラシャフト11と
リヤプロペラシャフト12を直結する継手として作用し、
前後輪駆動力伝達系が直結の４輪駆動状態となる。

しかしながら、極端に過大なトルクが発生すると、リリ
ーフバルブ93が開いて作動油を低圧側、すなわちアキュ
ムレーター室100に逃すトルクリミッター作用をし（ト
ルク特性としては第５図の１点鎖線に示す特性）、少な
くとも最大駆動トルクΔTcmaxを越えることがなく、ド
ライビングピストン50のカム面31への過大接触面圧の発
生が防止されるし、過大トルクによる負荷から後輪駆動
系部品が保護される。

このように、4WD固定モードでは駆動直結状態となるこ
とで、オートモードでの４輪駆動状態のような動力の損
失もなく（相対回転の許容できる状態では油の流動によ
る発熱がありわずかであるが動力の損失がある）、後輪
への伝達駆動力を大きくし、しかも発熱がないために連
続して発揮させることが出来る。

従って、オフロード（泥ねい地，悪路，砂地等）や雪路
や氷結路等の過酷な走行条件に対しても運転席からのス
イッチ操作によって4WD固定モードを選択することで対
応させることが出来る。

以上説明してきたように、第１実施例の回転差感応型継
手A1にあっては、以下に述べるような効果が得られる。

カム面31に対し径方向内側からドライビングピスト
ン50が接触するように配置されている為、ローター40が
高回転する時に前記ドライビングピストン50に作用する
遠心力Fcで、前後輪に回転速度差ΔＮの発生がない時で
も高車速時には所定の伝達トルクΔTcoが発生して高速
走行安定性が高まるし、回転速度差ΔＮの発生時には伝
達トルクΔTcが付加されたトルク伝達特性、すなわち回
転速度差ΔＮと車速Ｖとに対応したトルク伝達特性（第
５図）を得ることができる。

相対回転する回転部材のうち、内側に配置されるロ
ーター40に油室60及び油路61が形成されている為、ロー
ター40が高回転する時に各油路70,80,90及びアキュムレ
ータ室100を流通する作動油に対する遠心力影響がほと
んど発生せず、安定したトルク伝達特性が得られると共
に、振れ回りの原因となることもなく、各油路70,80,90
がコンパクトにローター40の回転軸部に形成される。

構造的にショックアブソーバタイプでありシリンダ
ー室60のシール性は、シールリング51だけの油のリーク
を防止する高いシール性が確保される為、低い回転速度
差ΔＮの領域でもトルク伝達特性に従って伝達トルクΔ
Ｔを発生させることができる。

カム面31をドライブハウジング30の内周部に形成さ
せている為、カム面31の全体の径を大きくとることがで
き、これによってカム面31を精度良く加工できると共
に、カム面31の凹凸がなめらかになるので、回転速度差
ΔＮが大であってもカム面31とドライビングピストン50
の衝突音発生を防止できる。

各油路70,80,90の端部は、アキュムレータ室100に
導かれている為、油量変動吸収と共に、トルク伝達系に
生じる衝撃的なトルクのダンパーとなるし、ドライビン
グピストン50その他各部の摺動部分の耐久による摩耗等
の補正手段としても作用する。

リリーフ油路90には、回転差感応型継手A1及び該継
手A1を介して後輪19,20に駆動力を伝える駆動伝達系の
破壊強度より小さな圧力で吐出油をリリーフするリリー
フバルブ93を設けた為、従来と同様に、油圧系の破損を
防止するリリーフ弁機能と共に、継手A1を介してエンジ
ントルクを後輪に伝達する後輪駆動系の設計強度を低下
させつつも、その駆動系に大トルクが入力する事を防止
するトルクリミッター機能が発揮される。

２個分のシリンダ容積（油量）を１個のオリフィス
孔で絞る為、オリフィス面積は２倍に設定できる。換言
すれば、オリフィス径は１シリンダ１個のオリフィスに
比べ、２倍の大きさとなり、コンタミネーション（内部
のゴミのこと）の影響は激減する。

ワンウエイバルブ３を径方向（ラジアル方向）に配
設した為、アキシャル方向に配設した場合のように、バ
ルブボール83aに対する遠心力影響でバルブボール83aが
バルブシートから外れっぱなしとなり（バルブスプリン
グ83bは比較的にバネ力が弱い）、アキュムレーター室1
00の内圧が高い時に回転差に起因しない伝達トルクの発
生が防止される。

ソレノイドアクチュエーター120への切り換え操作
で、伝達トルク特性が全く異なるオートモードと4WD固
定モードとの選択が出来る為、例えば、通常走行時には
オートモードを選択し、オフロード走行時には4WD固定
モードを選択するというように、走行条件や運転者の好
みに応じて最適な特性を選択することが出来る。

オリフィスバルブ110及びソレノイドアクチュエー
ター120をローター40の軸心位置に設けた構成とした
為、遠心力影響により予期しない伝達トルク特性になっ
てしまうようなことがない。

次に、第６図に示す第２実施例の回転差感応型継手A2に
ついて説明する。

この第２実施例は、基本的構成は全く同じであるが、ド
ライブハウジング30とローター40の形状及び組合わせ方
が異なる例で、第２実施例では、ローター40を図面右方
向から組み付けるような構成としている。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更時があって
も本発明に含まれる。

例えば、本発明の回転差感応型継手は、実施例で示した
実施例に限られるものではなく、後輪駆動ベースの四輪
駆動者の前輪側プロペラシャフトの途中に設けることも
できる。

また、本実施例では、駆動力配分が自動的に変更される
オートモードと４輪駆動状態に固定される4WD固定モー
ドとに切り換える例を示したが、オリフィスバルブにオ
リフィス径の異なるオリフィス孔を設け、回転速度差に
対する伝達トルク特性として、４輪駆動傾向の大きな特
性と２輪駆動傾向の大きな特性が得られるようにしても
よい。

また、実施例では、オリフィス開度変更手段としてソレ
ノイドアクチュエーターの例を示したが、モーターアク
チュエーターや油圧，空気圧を利用した液体圧アクチュ
エーター等であってもよい。

また、実施例では、ピストン式の回転差感応型継手の例
を示したが、本出願人が先に提案した特願昭61−129424
号に記載したようなものでもよいし、また、従来例の特
開昭60−116529号に示されているようなベーンポンプ型
のものであってもよい。

また、実施例では、四輪駆動車のエンジン駆動力伝達系
に設けられる回転差感応型継手を例に示したが、これに
限るものではなく、二輪駆動車の左右駆動輪間に設け、
両駆動輪の差動制限装置としても適用できる事は言うま
でもない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の回転差感応型継手に
あっては、ローターの中心軸部に、オリフィス及び該オ
リフィスの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設
けた手段とした為、遠心力の影響をほとんど受けない
で、オリフィス開度変更手段を外部から作動させてオリ
フィスの開度を変更することにより、走行状態や運転者
の意志に基いた任意の駆動力配分特性を設定出来るとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の回転差感応型継手を示す縦
断正面図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線による断面図、第３
図は第１図II−II線による断面図、第４図は第１実施例
継手を適用したエンジン駆動系を示す概略図、第５図は
第１実施例継手でのトルク伝達特性図、第６図は第２実
施例の回転差感応型継手を示す要部断面図である。 A1,A2……回転差感応型継手（油吐出手段） 11……センタプロペラシャフト（第１の回転軸） 12……リヤプロペラシャフト（第２の回転軸） 30……ドライブハウジング 40……ローター 50……ドライビングピストン 60……シリンダー室 70……油流通制御油路 80……レギュレーター油路 90……リリーフ油路 100……アキュムレーター室 110……オリフィスバルブ（オリフィス） 120……ソレノイドアクチュエーター（オリフィス開度
変更手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の回転軸と、該第１の回転軸と相対回
   転可能な第２の回転軸と、前記第１と第２の回転軸の連
   結手段として使用され、且つ第１と第２の回転軸の回転
   速度差によって駆動されるローターとハウジングを有す
   ると共に回転速度差に応じた油量を吐出する油吐出手段
   と、該油吐出手段の吐出口に連通する流路に設けられ油
   の流通を抑制するオリフィスとからなる回転差感応型継
   手において、 前記ローターの中心軸部に、オリフィス及び該オリフィ
   スの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設けた事
   を特徴とする回転差感応型継手。