JPH086762B2

JPH086762B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JPH086762B2
Application number: JP31523887A
Authority: JP
Inventors: 誠萩原
Original assignee: 栃木富士産業株式会社
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH01158233A

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、車両，機械等に用いられる動力伝達装置
に関する。

（従来の技術）従来の動力伝達装置としては、例えば第４図に示すよ
うなものがある（特開昭61−65918号公報参照）。同図
において、101は駆動軸に連結された第１回転部材で、1
02は従動軸に連結された第２回転部材であり、この第１
回転部材101と第２回転部材102とは相対回転可能であ
る。第１回転部材101と第２回転部材102とによって密閉
状の作動室103が画成されており、この作動室103には粘
性流体が充填されている。作動室103には第１抵抗板104
および第２抵抗板105が収装され、この第１抵抗板104お
よび第２抵抗板105はそれぞれ第１回転部材101および第
２回転部材102に交互にスプライン結合されている。第
１抵抗板104の間および第２抵抗板105の間にはそれぞれ
皿ばね106,107が介装されている。また、作動室103には
押圧体108が収納され、この押圧体108は導管109から送
給された液圧媒体の作用を受けるピストン110によって
同図中左右方向に移動される。

この動力伝達装置は、例えばフロントエンジンフロン
トドライブ（FF）ベースの四輪駆動車のトランスファと
プロペラシャフトとの間に介設されており、第１回転部
材101および第２回転部材102はそれぞれトランスファお
よびプロペラシャフトと連結されている。前輪が路面摩
擦係数の低い悪路でスリップすると、前輪と後輪の間に
は回転数差が生じる。このため、第１抵抗板104と第２
抵抗板105は相対回転して粘性流体を剪断する。このと
きの粘性流体の剪断力がトルクとして後輪へ伝達され、
この後輪によって車両を押し出してスリップ状態から脱
出している。

このとき、後輪に大きなトルクを迅速に伝達するため
に、導管109から送給された液圧媒体の作用を受けるピ
ストン110によって押圧体108を第３図中左方向へ移動さ
せて、第1,第２抵抗板104,105の間隔を小さくするとと
もに、粘性流体の充填率を高くして剪断抵抗を高くす
る。

また、この種の動力伝達装置は、他に例えば車両の左
右輪の差動回転を制限するための差動制限装置として用
いられたものがある。この場合にも左右輪の差動を迅速
に制限するために、同じように押圧体108を移動させ
て、第1,第２抵抗板104,105の間隔を小さくして粘性流
体の剪断抵抗を大きくする。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の動力伝達装置にあっ
ては、後輪に大きなトルクを迅速に伝達するのに、ピス
トン110によって押圧体108を移動させる方式を採ってい
た。

しかし、このような機械的方式にあっては、後輪に大
きなトルクを迅速伝達したり、あるいは左右輪の差動を
迅速に制限するのには、その迅速性において限界があっ
た。すなわち、トルクの伝達や差動制限の応答性が悪い
という問題点があった。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）このような問題点を解決するために、この発明にあっ
ては相対回転可能な第１回転部材および第２回転部材
と、この第１回転部材および第２回転部材のそれぞれに
交互に係合された第１抵抗板および第２抵抗板と、この
第１抵抗板および第２抵抗板が収装され、前記第１回転
部材と第２回転部材とによって画成された作動室と、こ
の作動室に封入され、前記第１抵抗板と第２抵抗板とに
よって剪断される作動流体とを備えた動力伝達装置にお
いて、前記作動流体を磁性流体とし、この磁性流体の見
掛粘度を磁界により変化させるとともに、この磁界によ
り影響を受ける前記第１抵抗板と第２抵抗板との間に、
摩擦係数の小さい滑性部材を介装する構成としたもので
ある。

（作用）磁性流体に磁力線を通して磁界をつくると、この磁性
流体の見掛粘度は即時に高くなるとともに、第１抵抗板
と第２抵抗板との間隔は小さくなる。このため、この磁
性流体の第１抵抗板と第２抵抗板による剪断抵抗は即時
に高くなる。したがって、この動力伝達装置をFFベース
の四輪駆動車に適用したときには、前輪がスリップする
と、即時に高くなった作動流体の剪断力がトルクとして
後輪へ迅速に伝達することができる。また、このとき後
輪へ伝達されるトルクは磁界の強さに応じて大きくなる
が、第１抵抗板と第２抵抗板との間には滑性部材が介装
されているので、磁界を強くしても第１抵抗板と第２抵
抗板の接触による急激な立ち上りは起らずにこの磁界の
強さに比例して直線的に立ち上る。その結果、トルクを
路面状況や走行条件に応じて容易に制御することがで
き、車両を一層安定して走行させることができる。次
に、この動力伝達装置を差動制限装置に用いたときに
は、左右輪の差動を迅速に制限することができる。

（実施例）以下、この発明を図面に基づいて説明する。第１図な
いし第３図はこの発明に係る動力伝達装置の一実施例を
示す図である。この実施例はFFベースの四輪駆動車のト
ランスファとプロペラシャフトとの間に、動力伝達装置
を介設した例である。

まず、構成を説明する。第１図において、１はエンジ
ン，トランスミッション等と連結されるトランスファの
ケースであり、このケース１はベアリングケース２、一
対の円すいころ軸受３（ただし一対のうち一方のみを図
示）、この一対の円すいころ軸受３間に介装されたスペ
ーサ４等を介して、トランスファの出力軸５を回転自在
に支持している。

この出力軸５とプロペラシャフト（図示せず）との間
には動力伝達装置６が介設されている。すなわち、出力
軸５とスプライン結合するインナーハブ７と、このイン
ナーハブ７に固着された内側円筒８とからなる第１回転
部材９が、出力軸５と一体回転するように取り付けられ
ている。第１回転部材９の外側には、内側円筒７と同一
軸線となるように配された外側円筒10と、この外側円筒
10の両側端に固着された左側端壁部材11と右側端壁部材
12とからなる第２回転部材13が配設されている。

第１回転部材９と第２回転部材13とによって密閉状の
作動室14が画成されており、作動室14内には作動流体と
して磁性流体31が封入されている。作動室41には磁性材
料（例えば、炭素0.05〜0.1％炭素鋼）の第１抵抗板15
および第２抵抗板16が収納され、この第１抵抗板15およ
び第２抵抗板16は、内側円筒８の外周壁および外側円筒
10の内周壁にそれぞれ交互にスプライン結合している。
このため、第１回転部材９と第２回転部材13とが相対回
転するときには、第１抵抗板15と第２抵抗板16とが相対
回転して磁性流体を剪断する。

ところで、磁性流体31は、直径が10^-8mのマグネタイ
ト（Fe₃O₄）の微粒子をシリコンオイルの溶媒中に分散
させた固液混相流体であり、この固液混相流体は磁場の
中では見掛粘度（固液混相流体における一方向の粘度）
が変化する。ここで、この磁性流体において、第１抵抗
板15と第２抵抗板16による剪断方向の見掛粘度を高くす
る。そのために、外側円筒10の周方向にコイルが巻回さ
れた電磁石17を、外側円筒10の外周側に配設する。電磁
石17は磁性材料の保持体18に包持され、この保持体18は
外側円筒10の外周側近傍まで延設されたベアリングケー
ス２と、これと対向するとともに右側端壁部材12に回転
自在に支持された支持部材19に、ボルト20,21によって
固定されている。電磁石17に励磁電流を流すと、第１図
に示すように磁力線Ｃが通るが、この磁力線が作動室14
内を通るように、外側円筒10の中央部10aは非磁性材料
（例えば、18−８ステンレス鋼）とし、この両側部10b
は磁性材料（例えば、炭素0.05〜0.1％の炭素鋼）とし
ており、中央部10aと両側部10bとは溶接などによって固
着されている。

ここで、第１抵抗板15および第２抵抗板16は磁性材料
からなっているので、電磁石17に励磁電流を流すと磁界
によってこの第１抵抗板15と第２抵抗板16とは引き寄せ
られて接触しようとする。第１抵抗板と第２抵抗板16と
の摩擦接触を阻止するために、第２図にも示すように第
１抵抗板15と第２抵抗板16との間には、摩擦係数が小さ
い滑性部材としてフッ素樹脂製の、例えばテフロン（デ
ュポン社の商品名）製のワッシャ29が介装されている
（ワッシャ29は第１て抵抗板15又は第２抵抗板16に一体
的に形成してもよい）。なお、複数の第２抵抗板16外周
部分にはそれぞれスペーサリング30が介装されており、
このスペーサリング30によっても第１抵抗板15と第２抵
抗板16とが接触するのがある程度は阻止されている。

右側端壁部材12はプロペラシャフトと連結されてお
り、このため第２回転部材13に伝達されたトルクはプロ
ペラシャフト、差動装置、後輪駆動軸等を介して後輪へ
伝達される。左側端壁部材11と右側端壁部材12とは、そ
れぞれインナーハブ７と出力軸５にニードル軸上22とこ
ろがり軸受23とを介して支持されている。なお、左側端
壁部材11および右側端壁部材12とインナーハブ７との間
にはそれぞれシール部材24,25が介装されている。

次に作用を説明する。車両が舗装道路において直進走
行するとき、エンジンのトルクはトランスミッションか
ら前輪駆動軸とトランスファへ伝達されるが、トランス
ファとプロペラシャフトの間に本発明の動力伝達装置６
が介設されているめ、前輪駆動車として走行する。この
とき、動力伝達装置６の第１回転部材９と第２回転部材
13とは同時に回転する。

次に、車両が路面摩擦係数の小さな悪路を走行すると
きに前輪がスリップすると、前輪駆動軸と連結する第１
回転部材８は、エンジンから直接駆動されるが、前輪の
路面から受ける抵抗が少なくなっているために、この前
輪に伝達されたトルクは小さくしか発揮されない。ここ
で、後輪がエンジン側回転数（前輪駆動軸）より少く回
転しているので、後輪駆動軸と連結する第２回転部材13
は第１回転部材９より少く回転する。このため、前輪駆
動軸と後輪駆動軸との間、すなわち第１回転部材９と第
２回転部材13との間には回転数差が生じ、第１抵抗板15
と第２抵抗板16とは相対回転して磁性流体を剪断する。

このとき、電磁石17に励磁電流を流すと、第１図に示
すような方向に磁力線Ｃが通り、磁界ができる。すなわ
ち、差動室14内においては第１抵抗板15および第２抵抗
板16の剪断方向に対して、略垂直の方向に磁力線が通
る。このように、磁力線が第１抵抗板15および第２抵抗
板16の剪断方向に対して略垂直の方向に通ると、磁性流
体は前記剪断方向における見掛粘度が即時に高くなる。
このため、磁性流体は前記剪断方向における剪断抵抗が
即時に高くなる。したがって、磁性流体の剪断力は即時
に大きくなり、この大きな剪断力をトルクとして後輪駆
動軸から後輪へ迅速に伝達することができる。すなわ
ち、トルクＴの後輪への伝達の応答性を向上させること
ができる。その結果、後輪が車両を押し出して、前輪を
スリップしている状態から迅速に脱出させる。

ところで、電磁石17に励磁電流を流すと、このときで
きる磁界によって磁性材料からなる第１抵抗板15と第２
抵抗板16とは相互に引き寄せられ、この第１抵抗板15と
第２抵抗板16との間隔は小さくなる。このため、励磁電
流の強さに応じて、第１抵抗板15と第２抵抗板16とによ
って剪断される磁性流体の剪断抵抗は高くなり、後輪へ
伝達されるトルクが高くなる。ここで、第１抵抗板15と
第２抵抗板16との間に、摩擦係数の小さい滑性部材が介
装されていなければ、第１抵抗板15と第２抵抗板16とは
摩擦接触することになる。この場合には、励磁電流Ａの
強さに応じて後輪へ伝達されるトルクＴは、第３図に示
すように急激に立ち上がる特性イとなる。しかし、この
発明にあっては、第１抵抗板15と第２抵抗板16との間に
は、滑性部材としてのテフロン製のワッシャ29が介装さ
れているので、第１抵抗板15と第２抵抗板16とが相互に
引き寄せられても、このワッシャ29に遮られて摩擦接触
するようなことはない。このため、第１抵抗板15と第２
抵抗板16とは、ワッシャ29に接触してもこれ等間の摩擦
力が小さいのでトルクＴは前記のような急激に立ち上が
る特性イを示さず、励磁電流Ａの強さに比例した直線
（リニア）的な特性ロを示す。このように、後輪へ伝達
するトルクＴは直線の特性を示すので、励磁電流Ａの強
さを変えればこのトルクＴを容易に制御することができ
る。

したがって、路面状況や走行条件に応じて電磁石17に
流す励磁電流Ａの強さを変えれば、前記トルクＴを容易
に制御することができ、車両を一層安定して走行させる
ことができる。

なお、第１抵抗板15と第２抵抗板16との間に滑性部材
としてテフロン製のワッシャ29を介装したが、これに限
らず、第１抵抗板15又は第２抵抗板16にテフロン等滑製
部材の小片等を貼り付け、抵抗板同士が直接接触しない
様にしてもよく、第１抵抗板15と第２抵抗板16のそれぞ
れにテフロン層を積層してもよく、またこれらの間にニ
ードルベアリング等を介装してもよい。

一方、この動力伝達装置を、車両の左右輪の差動回転
を制限するための差動制限装置として用いるときにも、
電磁石に励磁電流を流すと、磁性流体の見掛粘度を即時
に高くすることができる。したがって、磁性流体の剪断
抵抗を即時に大くきして、左右輪の差動を迅速に制限す
ることができる。すなわち、差動制限の応答性を向上さ
せることができる。

なお、車庫入れ等のときには、前輪駆動軸と後輪駆動
軸との間、また左右輪の間には回転数差が生じるが、こ
の回転数差は本発明で言う動力伝達装置で吸収させるの
で、このときは励磁電流は切って磁性流体の剪断抵抗を
低く抑える。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、粘性流体を磁
性流体とし、この磁性流体の見掛粘度を磁界により変化
させたことにより、前記磁性流体の剪断抵抗を即時に高
くすることができる。したがって、この動力伝達装置
を、例えばFFベースの四輪駆動車のトランスファーとプ
ロペラシャフトとの間に介設したときには、即時に高く
なる剪断力をトルクとして後輪へ迅速に伝達することが
できる。すなわち、トルクの後輪への伝達の応答性を向
上させることができる。その結果、後輪が車両を押し出
して、前輪をスリップしている状態から迅速に脱出させ
ることができる。

また、磁界により影響を受ける第１抵抗板と第２抵抗
板との間に摩擦係数の小さい滑性部材を介装したので、
後輪へ伝達されるトルクは磁界の強さに比例して直線的
に大きくなる。したがって、路面状況や走行条件に応じ
て磁界の強さを変れば、前記トルクを容易に制御するこ
とができ、車両を一層安定して走行させることができ
る。

一方、この動力伝達装置を差動制限装置に用いたとき
には、左右輪の差動を迅速に制限することができる。す
なわち、差動制限の応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明に係る動力伝達装置の一
実施例を示す図であり、第１図はこの動力伝達装置の断
面図、第２図は第１図におけるII矢視部拡大断面図、第
３図は励磁電流の強さに応じて後輪へ伝達されるトルク
の特性を示すグラフである。第４図は従来の動力伝達装
置を示す断断面である。９……第１回転部材 13……第２回転部材 14……作動室 15……第１抵抗板 16……第２抵抗板 17……電磁石 29……滑性部材 31……磁性流体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対回転可能な第１回転部材および第２回
転部材と、この第１回転部材および第２回転部材のそれ
ぞれに交互に係合された第１抵抗板および第２抵抗板
と、この第１抵抗板および第２抵抗板が収装され、前記
第１回転部材と第２回転部材とによって画成された作動
室と、この作動室に封入され、前記第１抵抗板と第２抵
抗板とによって剪断される作動流体とを備えた動力伝達
装置において、前記作動流体を磁性流体とし、この磁性
流体の見掛粘度を磁界により変化させるとともに、この
磁界により影響を受ける前記第１抵抗板と第２抵抗板と
の間に、摩擦係数の小さい滑性部材を介装したことを特
徴とする動力伝達装置。
【請求項２】前記滑性部材をフッ素樹脂製のワッシャと
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の動力
伝達装置。