JPH0819977B2 - ビスカスカップリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （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］ この発明は、前記の課題を解決するために、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おい
て、 相対回転自在に配置された一対の伝達部材と、上記の
一対の伝達部材の間に配置され、粘性流体が封入されて
いる作動室と、 上記の作動室内で前記の各々の伝達部材に連結され、
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、 前記の一対の伝達部材間に、上記のトルク伝達用のプ
レートの一端を押圧するように、前記の一対の伝達部材
間に軸方向に摺動可能に配置されている操作部材と、 上記の操作部材を介して前記プレート側に操作力を伝
え、伝達トルクを調節するアクチュエータとを備え、 前記の操作部材と一対の伝達部材の各々との摺動面に
は前記の作動室と外界とを密封するシールがそれぞれ設
けられており、 上記の両シールの摺動部の径を操作方向において等し
くしたことを特徴とするビスカスカップリングを得たも
のである。

（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
方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
開放され、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（前後輪間のデファレンシャル装置）、
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2
1、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3
5,37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。ハウジング43はスプライン部47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。ハブ45は中空で
ありフロントデフ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53に連結された左前車軸11は
ハブ45と中空軸39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58,59（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61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とハブ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63,65
が軸方向に交互配置されている。外側のプレート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
61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81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8
5の摺動部はＯ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91（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の油圧ポート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43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63,6
5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はそれぞれセンターデフ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とプロペラシュフト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。制動時には、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。

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109が配置されている。ハ
ウジング43はベアリング111を介して出力軸101に支持さ
れており、出力軸101の右端にはロックナット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でハブ45に相対回転不能に
連結され、Ｏリング61やハブ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1
9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97
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、アクチュエー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。

［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……プレート 91……アクチュエータ（油圧アクチュエータ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粘性流体を介してトルク伝達を行うビスカ
   スカップリングにおいて、 相対回転自在に配置された一対の伝達部材と、上記の一
   対の伝達部材の間に配置され、粘性流体が封入されてい
   る作動室と、 上記の作動室内で前記の各々の伝達部材に連結され、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、 前記の一対の伝達部材間に、上記のトルク伝達用のプレ
   ートの一端を押圧するように、前記の一対の伝達部材間
   に軸方向に摺動可能に配置されている操作部材と、 上記の操作部材を介して前記プレート側に操作力を伝
   え、伝達トルクを調節するアクチュエータとを備え、 前記の操作部材と一対の伝達部材の各々との摺動面には
   前記の作動室と外界とを密封するシールがそれぞれ設け
   られており、 上記の両シールの摺動部の径を等しくしたことを特徴と
   するビスカスカップリング。