JPH0730799B2 - ビスカスカップリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔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するビスカス
カップリングに関する。

〔従来の技術〕

一般に、例えば四輪駆動（4WD）車の前後両車軸間の動
力伝達装置としてビスカスカップリングを使用する際に
は、出力軸から入力軸へのトルク伝達を阻止することに
よって制動時における前後輪間の制動力の干渉を防止す
るためにワンウェイクラッチが用いられている。ところ
が、従来ではビスカスカップリングとワンウェイクラッ
チとが軸方向に並んで設けられているので、このような
動力伝達装置では軸方向長さが大きくなってしまういう
欠点を有していた。

そこで、特開昭62-118126号公報に記載されている「動
力伝達装置」では、ビスカスカップリング（粘性継手）
のハブ内に挿入した入、出力軸の一方と該ハブとの間に
ワンウェイクラッチを介設することにより、軸方向長さ
を短縮してコンパクト化を図っている。そして、この装
置を4WD車の前輪と後輪との間に配置すれば制動時に前
輪がロックしてもロック力を遮断してこのロック力によ
り後輪がロックすることを防止でき、アンチロックブレ
ーキシステム（ABS）の正常な機能を保護することがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このようにワンウェイクラッチがビスカスカ
ップリングのハブと軸の間に配置される構成では、ワン
ウェイクラッチの径が小さくならざるを得ないからトル
ク伝達容量が不充分であって、大トルクを伝達できない
という問題がある。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することにあ
り、トルク伝達容量が大きいワンウェイクラッチ機能を
備えたコンパクトなビスカスカップリングを提供するも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、相対回転自在に配置された第１及
び第２の伝達部材と、粘性流体が封入された作動室と、
第１の伝達部材と係合された第１のプレート組と、該第
１のプレート組と前記作動室内で交互に配置されると共
に第２の伝達部材と係合された第２のプレート組とを有
するビスカスカップリングであって、前記第１及び第２
のプレート組の少なくとも一方の係合部には、周方向に
等間隔で形成された切り欠き部と、各プレートの切り欠
き部内を軸線方向に貫通するかみ合い要素と、該かみ合
い要素を等間隔に保持するための間隔保持プレートとか
ら成る一方向にだけ非回転的に係合する係合手段が構成
されていることを特徴とするビスカスカップリングによ
り達成される。

〔作用〕

ワンウェイクラッチ機能を有する係合手段が伝達部材と
プレート組との間に配置されたので、それだけ該ワンウ
ェイクラッチの回転トルク伝達部の径が大径となり、ト
ルク伝達容量を大きくすることができる。

〔実施態様〕

以下、添付の第１図乃至第６図及び第15図に基づいて本
発明の第１実施態様を詳細に説明する。

先ず、第15図により本発明の実施態様を用いた4WD車の
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、フロントデフ５（前輪側のデフ
ァレンシャル装置）、前車軸7,9、左右の前輪11,13、方
向変換歯車組15を含むトランスファ17、本実施態様のビ
スカスカップリング18、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。

次に、第１図乃至第６図によりビスカスカップリング18
の構成を説明する。ハウジング20（第１の伝達部材）と
ハブ22（第２の伝達部材）は相対回転自在に配置されて
いる。ハブ22はスプライン32により連結軸43にスプライ
ン嵌合し、ハウジング20とこの連結軸43との間にはベア
リング48が配置されている。更に、ハウジング20とハブ
22の間にはベアリング60とシール62とが配置され、ハウ
ジング20と連結軸43は相対回転自在に配置される。該ベ
アリング48を軸方向に固定するために、連結軸43にはワ
ッシャ50とロックナット54が装着され、ハウジング20に
は止め輪52が装着されている。ハウジング20はボルト穴
58に螺着されるボルトによりトランスファ17側にフラン
ジ連結され、エンジン１からの駆動力により回転駆動さ
れる。連結軸43はプロペラシャフト21側に連結されてい
る。

ハウジング20とハブ22の間には作動室40が形成され、こ
の作動室40には高粘度のシリコンオイル（粘性流体）が
封入されている。更に、ハウジング20とハブ22の間には
Ｘリング28,30（断面がＸ字状のシール）が配置され、
前記作動室40を液密に保っている。

第２図に拡大して示すように、作動室40の内部ではアウ
タープレート34（第１のプレート組）とインナープレー
ト36（第２のプレート組）とが交互に配置されると共
に、回転軸線方向の両端に位置するアウタープレート34
の内側にはそれぞれ間隔保持プレート38が配置されてい
る。アウタープレート34はハウジング20内周との間に設
けられたスプライン係合手段44により軸線方向移動自在
にスプライン連結されており、各アウタープレート34の
間にはスペーサリング46が配置されている。

第３図に示すように、各インナープレート36の内周に
は、外周縁からの距離が周方向に沿って減少する傾斜面
を有する切り欠き部66が等間隔に形成されている。そし
て、この切り欠き部66とハブ22の外周面とで構成された
開口には各インナープレート36の切り欠き部66を軸線方
向に貫通するかみ合い要素である円筒形のローラ24が配
置されると共に、間隔保持プレート38の内周には、第４
図に示すように各々のローラ24を等間隔に保持する切り
欠きである保持部68が形成されており、所謂ワンウェイ
クラッチ42が構成されている。尚、ローラ24の両端面は
ハブ22に装着された止め輪26により軸線方向への移動を
制限されている。

即ち、第６図に示すように、インナープレート36とハブ
22がそれぞれ矢印90及び92の方向に相対回転すると、ロ
ーラ24が切り欠き部66の狭い箇所84まで転動して噛み合
い、インナープレート36とハブ22とを連動させる。又、
第５図に示すように、インナープレート36とハブ22がそ
れぞれ矢印86及び矢印88の方向に相対回転すると、ロー
ラ24が切り欠き部66の広い箇所82まで転動して噛み合い
が外れ、インナープレート36とハブ22の連動を解除す
る。

この時、各々のローラ24は、間隔保持プレート38によっ
て常に等間隔に保たれているので、全てのローラ24が同
時に同じ方向に転動される。そこで、各インナープレー
ト36ごとには各々の切り欠き部66の傾斜面に作用する面
圧が均一になり、一部の切り欠き部66の傾斜面の面圧の
みが高くなることはない。従って、該インナープレート
36は非常に薄い金属板によって形成されているが、その
切り欠き部66の傾斜面は変形及び破損することなく大き
なトルクを伝達することができる。

そこで、エンジン１からの駆動力により回転駆動される
ハウジング20の回転がシリコンオイルの剪断抵抗により
アウタープレート34からインナープレート36に伝達さ
れ、このインナープレート36がハブ22に付してワンウェ
イクラッチ42のトルク伝達方向に相対回転すると、駆動
力が後輪29,31側へ伝達される。また、インナープレー
ト36がハブ22に対してワンウェイクラッチ42のトルク伝
達方向と反対方向に相対回転すると、駆動力が遮断され
て後輪側へトルクが伝達されない。

そして、後輪側に駆動トルクが伝達される場合は、ビス
カスカップリングのトルク伝達特性に基づいて、アウタ
ープレート34とインナープレート36の間（前後両車軸
間）の相対運動に伴う回転数差が大きいほど伝達トルク
が大きく、回転数差が小さいほど伝達トルクが小さくな
る。又、ワンウェイクラッチ42はハブ22の外周側に構成
されているから、それだけ該ワンウェイクラッチ42の回
転トルク伝達部の径が大径となりトルク伝達容量を大き
くすることができるので、後輪側に大きな駆動力を伝達
できる。

次に、ビスカスカップリング18の機能を第15図の車両の
動力性能に即して説明する。尚、ワンウェイクラッチ42
は車両の前進走行時に駆動力が伝達可能に配置されてい
る。

エンジン１の回転はトランスミッション３を介してフロ
ントデフ５に伝達され、左右の前輪11,13に分割出力さ
れると共にトランスファ17、ビスカスカップリング18、
プロペラシャフト21を介してリヤデフ23に伝達され、左
右の後輪29,31に分割出力される。

良路走行時のように前後両車軸間の相対運動に伴う回転
数差が小さい状態では、ビスカスカップリング18に回転
数差が吸収され後輪29,31側へはほとんど駆動力が伝達
されない。従って、車両は前輪駆動の2WD状態となって
おり、燃費が向上すると共に車庫入れやＵターン等のよ
うな低速急旋回に際してもタイトコーナーブレーキング
現象が発生することはない。

そして、悪路などで前輪11,13が空転し前後両車軸間に
回転数差が生じ、ハウジング20の回転とハブ22の回転と
の間の回転数差が大きい状態では、上記ビスカスカップ
リング18のトルク伝達特性により、駆動力はトランスフ
ァ17、ビスカスカップリング18、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に分割出力さ
れ、車両は4WD状態になるので、高い走行破性が得られ
る。

更に、上記実施態様においては、インナープレート36が
ハブ22に対してワンウェイクラッチ42を介して係合され
ている。そこで、例えば制動時のように前輪がロックし
て後輪が前輪よりも高速で回転する方向にハウジング20
の回転とハブ22の回転との間に回転数差が生じた際に
は、インナープレート36がハブ22に対して図中の矢印86
方向に相対回転するので、回転数差には関係なく、前輪
側と後輪側との駆動力伝達が自動的に遮断されて後輪側
は切離し作動室のままとなる。従って、制動時における
前後輪間の制動力の干渉が防止され、前記ロックが後輪
ロックを誘発することがなく、アンチロックブレーキシ
ステム（ABS）の正常な機能が保護される。

次に、第７図乃至第12図により本発明の第２実施態様に
基づくビスカスカップリング19の構成を説明する。尚、
本第２実施態様のビスカスカップリング19は、例えば第
15図の車両において上記第１実施態様のビスカスカップ
リング18と同じ位置に配置される。

ハウジング33（第１の伝達部材）とハブ35（第２の伝達
部材）は相対回転自在に配置されている。ハウジング33
は一体のスプライン37によりトランスファ17側の出力軸
39にスプライン嵌合され、エンジン１からの駆動力によ
り回転駆動される。ハブ35はスプライン41によりプロペ
ラシャフト21側の連結軸43に連結される。

ハウジング33とハブ35の間には作動室45が形成され、こ
の作動室45には高粘度のシリコンオイル（粘性流体）が
封入されている。更に、ハウジング33とハブ35の間には
Ｘリング47,49（断面がＸ字状のシール）とバックアッ
プリング51,53が配置され作動室45を液密に保ってい
る。

第８図に拡大して示したように、作動室45の内部ではア
ウタープレート55（第１のプレート組）とインナープレ
ート57（第２のプレート組）とが交互に配置されると共
に、回転軸線方向の両端に位置するインナープレート57
の外側にはそれぞれ間隔保持プレート56が配置されてい
る。インナープレート57はハブ35外周との間に設けれた
スプライン係合手段59により軸方向移動自在にスプライ
ン連結されており、各インナープレート57の間にはスペ
ーサリング61が配置されている。

第９図に示すように、各アウタープレート55の外周に
は、内周縁からの距離が周方向に沿って減少する傾斜面
を有する切り欠き部63が等間隔に形成されている。そし
て、この切り欠き部63とハウジング33の内周面とで構成
された開口には各アウタープレート55の切り欠き部63を
軸線方向に貫通するかみ合い要素であるローラ65が配置
されると共に、間隔保持プレート56の外周には、第10図
に示すように各々のローラ65を等間隔に保持する切り欠
きである保持部64が形成されており、所謂ワンウェイク
ラッチ67が構成されている。

即ち、第12図に示すように、ハウジング33とアウタープ
レート55がそれぞれ矢印71及び矢印72の方向に相対回転
すると、ローラ65が切り欠き部63の狭い箇所73まで転動
して噛み合い、ハウジング33とアウタープレート55とを
連動させる。又、第11図に示すように、ハウジング33と
アウタープレート55がそれぞれ矢印75及び矢印76の方向
に相対回転すると、ローラ65が切り欠き部63の広い箇所
77まで転動して噛み合いが外れ、ハウジング33とアウタ
ープレート55の連動を解除する。

この時、各々のローラ65は、間隔保持プレート56によっ
て常に等間隔に保たれているので、全てのローラ65が同
時に同じ方向に転動される。そこで、各アウタープレー
ト55ごとには各々の切り欠き部63の傾斜面に作用する面
圧が均一になり、一部の切り欠き部63の傾斜面の面圧の
みが高くなることはない。従って、該アウタープレート
55は非常に薄い金属板によって形成されているが、その
切り欠き部63の傾斜面は変形及び破損することなく大き
なトルクを伝達することができる。

そこで、エンジン１からの駆動力により回転駆動される
ハウジング33がアウタープレート55に対してワンウェイ
クラッチ67のトルク伝達方向に相対回転すると、ハウジ
ング33の回転がシリコンオイルの剪断抵抗によりアウタ
ープレート55からインナープレート57に伝達され、駆動
力がインナープレート57からハブ35を経て後輪29,31側
へ伝達される。また、ハウジング33がアウタープレート
55に対してワンウェイクラッチ67のトルク伝達方向と反
対方向に相対回転すると、駆動力が遮断されて後輪側へ
トルクが伝達されない。

そして、後輪側に駆動トルクが伝達される場合は、ビス
カスカップリングのトルク伝達特性に基づいて、アウタ
ープレート55とインナープレート57の間（前後両車軸
間）の相対運動に伴う回転数差が大きいほど伝達トルク
が大きく、回転数差が小さいほど伝達トルクが小さくな
る。又、ワンウェイクラッチ67はハウジング33の内周側
に構成されているから、上記第１実施態様のビスカスカ
ップリング18のワンウェイクラッチ42よりも回転トルク
伝達部の径が大径となりトルク伝達容量を更に大きくす
ることができるので、後輪側に更に大きな駆動力を伝達
できる。

また、アウタープレート55,間隔保持プレート56とイン
ナープレート57とは厚さが異なり、アウタープレート55
と間隔保持プレート56の板厚が厚く形成されているた
め、ローラ65に切り欠き部63が喰い込んでしまうことが
防止できる。更に、ビスカスカップリング19自体の機能
及び車両の動力性能に即した機能は、上記第１実施例の
ビスカスカップリング18と同様である。

次に、第13図及び第14図により本発明の第３実施態様に
基づくビスカスカップリング79の構成を説明する。尚、
本第３実施態様のビスカスカップリング79も第15図の車
両において上記第１実施態様のビスカスカップリング18
と同じ位置に配置される。

第13図に示すように、ハブ81はハウジング97の内側に相
対回転自在に配置され、これらの間には高粘度のシリコ
ンオイルが封入された作動室83が形成されている。

第14図に拡大して示したように、作動室83の内部におけ
るハブ81の前端部にはインナープレート85がスプライン
係合されており、その後端側にはワンウェイクラッチ87
を介してインナープレート99が係合されている。又、ア
ウタープレート100はハウジング97内周との間に設けら
れたスプライン係合手段101により軸線方向移動自在に
スプライン連結されており、各アウタープレート100の
間にはスペーサリング102が配置されている。そして、
各インナープレート85,99はそれぞれアウタープレート1
00と交互に配置され、インナープレート85はアウタープ
レート100と第１のプレート群89を構成し、インナープ
レート99はアウタープレート100と第２プレート群91を
構成している。尚、インナープレート99の係合手段であ
るワンウェイクラッチ87は、前述のワンウェイクラッチ
42と同様の構成である間隔保持プレート103及びローラ9
3を有しており、該ローラ93の後方側端面とハウジング9
7の間にはワッシャ69が配置され、ローラ93の前方側端
面はハブ81に配置された止め輪95により軸線方向への移
動が規制されている。

従って、ハウジング97とハブ81がワンウェイクラッチ87
のトルク伝達方向に相対回転する際には第１と第２のプ
レート群89,91の両方により大きな駆駆動力が伝達され
る。又、ハウジング97とハブ81がワンウェイクラッチ87
のトルク伝達方向と反対方向に相対回転する際には、第
１のプレート群89のみによって駆動力が伝達されるの
で、伝達トルクが小さくなる。

第15図の車両では、ビスカスカップリング79のワンウェ
イクラッチ87車両の前進走行時にトルク伝達可能に配置
される。そこで、第１のプレート群89を介して伝達され
る駆動力により、車両は後進時も4WD走行が可能であ
る。

尚、上記の如きワンウェイクラッチ機能を有する係合手
段としては、スプラグ式やつめ車式等の他のワンウェイ
クラッチ形式に基づく構成のものでも良い。又、上述の
各実施態様においては、作動室内にそれぞれ一対の間隔
保持プレートを配設したが、３枚以上の間隔保持プレー
トを適宜配設してもよい。

〔発明の効果〕

この発明のビスカスカップリングは、第１及び第２のプ
レート組の少なくとも一方が各々の伝達部材に対して一
方向にだけ非回転的に係合された構成を有している。

即ち、相対回転の方向によってトルク伝達特性を変える
ことができる所謂ワンウェイクラッチ機能を有する係合
手段が、伝達部材とプレート組との間に配置されたの
で、該ワンウェイクラッチの回転トルク伝達部の径を大
きくすることができ、該ビスカスカップリングのトルク
伝達容量を大きくすることができる。

従って、トルク伝達容量が大きいワンウェイクラッチ機
能を備えたコンパクトなビスカスカップリングを提供す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施態様に基づくビスカスカップ
リングの断面図、第２図は第１図に示したビスカスカッ
プリングの要部拡大図、第３図及び第４図は第１図に示
したインナープレート及び間隔保持プレートの正面図、
第５図及び第６図は互いに異なった状態を示すこの実施
態様の要部正面断面図、第７図は本発明の第２実施態様
に基づくビスカスカップリングの断面図、第８図は第７
図に示したビスカスカップリングの要部拡大図、第９図
及び第10図は第７図に示したアウタープレート及び間隔
保持プレートの正面図、第11図及び第12図は互いに異な
った状態を示すこの実施態様の要部正面断面図、第13図
は本発明の第３実施態様に基づくビスカスカップリング
の断面図、第14図は第13図に示したビスカスカップリン
グの要部拡大図、第15図は各実施態様に基づくビスカス
カップリングを用いた車両に動力系を示すスケルトン機
構図である。 （図中の符号） １……エンジン、３……トランスミッション ５……フロントデフ、7,9……前車軸 11,13……前輪、15……方向変換歯車組 17……トランスファ 18,19,79……ビスカスカップリング 20,33,97……ハウジング（第１の伝達部材） 21……プロペラシャフト 22,35,81……ハブ（第２の伝達部材） 23……リヤデフ、24,65,93……ローラ 25,27……後車軸、26……止め輪 28,30,47,49……Ｘリング 29,31……後輪 32,37,41……スプライン 34,55,100……アウタープレート（第１のプレート） 36,57,85,99……インナープレート（第２のプレート） 38,56,103……間隔保持プレート 39……出力軸、40,45,83……作動室 42,67,87……ワンウェイクラッチ 43……連結軸 44,59,101……スプライン係合手段 46,61,102……スペーサリング 48……ベアリング、50……ワッシャ 51,53……バックアップリング 52……止め輪、54……ロックナット 58……ボルト穴、60……ベアリング 62……シール、63,66……切り欠き部 64,68……保持部、69……ワッシャ 73,84……狭い箇所、77,82……広い箇所 89……第１のプレート群、91……第２のプレート群 95……止め輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回転自在に配置された第１及び第２の
   伝達部材と、粘性流体が封入された作動室と、第１の伝
   達部材と係合された第１のプレート組と、該第１のプレ
   ート組と前記作動室内で交互に配置されると共に第２の
   伝達部材と係合された第２のプレート組とを有するビス
   カスカップリングであって、前記第１及び第２のプレー
   ト組の少なくとも一方の係合部には、周方向に等間隔で
   形成された切り欠き部と、各プレートの切り欠き部内を
   軸線方向に貫通するかみ合い要素、該かみ合い要素を等
   間隔に保持するための間隔保持プレートとから成る一方
   向にだけ非回転的に係合する係合手段が構成されている
   ことを特徴とするビスカスカップリング。