JPH11510239A - ２本の回転シヤフト間におけるトルク伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 固定ハウジング(３、４)内の同軸で回転可能な２本のシヤフト体(１、２)間でトルクを伝動するトルク伝動装置は、シヤフト体に対し連結され、これらの間の回転速度の差を打ち消すべく係合された交互に並ぶ多数のクラツチデイスク（12、14）と、その速度差によつて作動される油圧機構とを包有する。この機構はハウジング内で軸方向に移動可能に設けられ、この機構内に油圧を発生しそれによつてクラツチデイスクと係合する多数のピストン(27〜30)と、カムを介してシヤフト体(１)と係合しピストンに対し往復運動を伝えるピストン作動手段（18〜21）と、逆止め弁(32、39)を含む油圧ライン(31、37、40)によつてピストンの全てのシリンダを連結する閉鎖油圧システムとを備える。油液はポンプ(35)によつてシステムに供給され、オーバーフロー弁(34)を経てシステムから除去される。

Description

【発明の詳細な説明】 ２本の回転シヤフト間におけるトルク伝動装置 （技術分野） 本発明は、２本のシヤフト体に連結され、シヤフト体間の回転速度差を打ち消 すべく係合され、交互に配置された複数のクラツチデイスクと、２本のシヤフト 体間の速度差に応じて作動される油圧機構とを備え、油圧機構はシヤフト体に対 して同軸に配置され、ハウジング内において軸方向に運動可能で、この機構内に 油圧を発生させ、これにより２本のシヤフト体間の回転速度差でクラツチデイス クと係合する同心で環状の複数のピストンと、シヤフト体の一方と共に回転可能 で、シヤフト体の他方とはカムを介して係合し相互の回転角度のずれに伴い、シ ヤフト体間の回転速度差での往復運動をピストンに対し伝動するピストン作動体 と、逆止め弁を有する油圧ラインによりシリンダを全てピストンに連結する油圧 ラインシステムとを包有してなる、固定ハウジング内において回転する同軸の２ 本のシヤフト体間のトルクを伝動するトルク伝動装置に関する。 （背景技術） 上述のような装置の周知の構成が欧州特許出願第94200571.1号に開示される。 しかしてこれを参照することにより当該技術分野並びに従来の装置と本発明によ る装置の主要な共通点についての情報が提供されよう。上記の周知の装置におい ては、装置内で回転速度差が均一で且つ変動することなく制動動作を得るように 構成され得る。この装置の一態様によれ ば、この装置が自動車の前部車軸と後部車軸との間の連結部において、いわゆる 差動ブレーキとして適用された場合、第２の回転方向即ち逆転ギア等においても 好適な均一の機能を得ることができる。 一方従来の装置の油圧機構内の供給ピストンはバネにより偏位されるように設 けられカムと係合されて、油圧システム自体も油を貯蔵タンクから導出せしめ、 システム内での使用後、元の状態に復帰させる開放タイプとして構成される。 この装置の問題点はその動作を円滑に停止することが出来ない点にある。即ち 例えばこのような装置を設置した車両を牽引することは極めて困難になる。上述 のような装置において要求されることの一は、50km/hの速度で牽引できるように 構成することにある。 （発明の開示） 本発明によればこれを、油圧ラインシステムを閉鎖タイプにし、油液をポンプ により貯蔵タンクから油圧ラインシステムに供給し、油圧ラインシステムからオ ーバーフロー弁を経て貯蔵タンクに戻すことにより達成する。この装置内のいず れのピストンにもバネによる偏位構成は割愛される。 ポンプのスイツチ、即ちそのモータを自動車のイグニツシヨンキーにより停止 したときも、この装置のクラツチデイスクに対し牽引時にいかなる制動力も伝動 されず、且つクラツチデイスクが焼け付くような危惧もない。またポンプモータ の電力消費量は極めて低く、実際には最大動作圧力で僅か約３％に抑え得る。 装置制御のために油圧ラインシステムには電気的に制御される絞り弁が設けら れる。また油圧流の変動を均一にするため、油圧ラインシステムにはアキユムレ ータが設置される。 更に装置の機能を出来るだけ円滑にすることは最重要な事項である。 本発明による第１の実施例ではこれは円状のカム湾曲部を有するカムデイスク をクラツチデイスクと係合するように配設し、ニードルベアリングを越えてハウ ジングと係合するスラストワツシヤをクラツチデイスクの反対側に配設し、４個 のピストン作動体をカムデイスクのカム湾曲部と係合して、シヤフト体間の回転 速度差に応じ４個のピストンに対し往復運動を伝達させることにより実現される 。 本実施例の場合反動力は全てクラツチデイスクとの係合に利用される。 同様の構成を持つ本発明による第２の実施例では、１個のピストン作動体はカ ムデイスクのカム湾曲部と係合され、一方２個のピストン作動体は第１のシヤフ ト体上のハブにおいて軸方向の端面上の環状カム湾曲部と係合し、シヤフト体間 の回転速度の差から３個のピストンに対し往復運動を伝動し、またハブはスラス トワツシヤと係合する。 本実施例においては第１のピストンからの反動力のみがクラツチデイスクと係 合させるために利用され得、一方残りの２個のピストンからの反動力はハブとス ラストワツシヤを経てハウジングに伝動される。 本発明は以下の添付図面を参照し更に詳細な説明より理解 されよう。 （図面の簡単な説明） 図１は本発明による差動ブレーキ構成を有したトルク伝動装置の第１の実施例 の断面図、図２は図１の差動ブレーキの動作を示すグラフ、図３は本発明による 第２の実施例の断面図、図４は図３の差動ブレーキの動作を示すグラフである。 （発明を実施するための最良の形態） 図１に示されるように、図上の左方の第１のシヤフト１と図上の右方の第２の シヤフト２はカバー４を有したハウジング３内で回転可能に軸受けされる。第１ のシヤフト１はベアリング５、６により軸受けされ、第２のシヤフトはベアリン グ７によつて軸受けされる。且つ図示のように２本のシヤフト１、２間にベアリ ング８が配設される。 ２本のシヤフト１、２は、例えば自動車などにおける他の機械部品に連結され 得る。この場合第１のシヤフト１にはギア１’が設けられ、第２のシヤフト２に は止めナツト９’により適正位置に保持された連結フランジ９が設けられる。こ の構成では２本のシヤフト１、２間には軸方向の相対運動は生じない、即ち不可 能にされる。 ハブ10は第１のシヤフト１に付設され、止めナツト11によつて固定される。第 １のシヤフト１とハブ10は共に第１シヤフト体を構成する。 交互に並ぶ多数のクラツチデイスク12にはハブ10の外側にスプラインが設けら れる。第２のシヤフト２には半径方向に延びるフランジ２’が設けられ、且つフ ランジ２’にスリー ブ13が付設される。フランジ２’とスリーブ13を共に有した第２のシヤフト２は シヤフト体を構成する。 クラツチデイスク12に対応して交互に並設させた多数のクラツチデイスク14に はスリーブ13の内側にスプラインが設けられる。クラツチデイスク12、14は係合 されると、二つのシヤフト体間の回転速度の差が打ち消される。 図示ではカムデイスク15がクラツチデイスク12、14の左方のハブ10側にスプラ インが設けられ、これらのクラツチデイスクは以下説明するような構成をもつて 係合される。このとき反動力は図示の構成では、クラツチデイスク12、14の左方 に位置するスラストワツシヤ16およびハウジング３に支承される軸方向のニード ルベアリング17を介してハウジング３により吸収される。 カムデイスク15はクラツチデイスク12、14と対向する面に比較的幅の広い円状 のカム湾曲部が設けられ、また４組の円筒状のカムローラ18〜21はカム湾曲部と 協働するべく配設される。カムローラ18〜21は第２のシヤフト２の半径方法に延 びるフランジ２’内に回転可能に配設される。この４組のカムローラ18〜21は同 心状に構成される。各組のカムローラの数は変えられるがこの好ましい実施例で は３個設けられ、また一つ組から次の組までに位相ずれが生じるよう配列され、 好ましい実施例では位相のずれが30度にされる。カムデイスク15上のカムの形状 は、カムローラ18〜21は回転時にシヤフト１、２間の相対回転角度により線型的 に変化するような軸方向の速度を有した運動が伝えられるように構成される。 スラストワツシヤ22〜25はカムローラ18〜21と係合している。このスラストワ ツシヤ22〜25は同心にされ、互いに独立して回転可能で、最内側のスラストワツ シヤ25は第２のシヤフト２と回転可能に係合されている。 互いに独立して軸方向に移動可能に設けられた同心の４組のローラを有する軸 ローラベアリング26は第２のシヤフト２上に配設され、一方はスラストワツシヤ 22〜25と、他方は同一中心の環状の四個のピストン27〜30と係合され、そのピス トンはハウジングカバー４内の対応する環状のシリンダ内で軸方向に移動可能に 設けられており、またピストンには密閉部が具備される。ピストン27〜30相互は 異なるが、同一のピストン面積が具備される。即ち最外側のピストン27から最内 側のピストン30に移るに従つて、半径が減少し、これに伴い半径方向の幅が増加 されている。 以下に説明する条件下では、上述した構成をとる場合、２本のシヤフト１、２ が異なつた回転速度を有すると、ピストン27〜30には軸方向の往復運動が伝えら れるという結果となる。 油圧ライン31はピストン27〜30のための環状のシリンダの各々に連結される。 各油圧ライン31には逆止め弁32が設けられ、その後油圧ライン31は互いに連結さ れてオーバーフロライン41に連結され、更に油圧ライン37へと連結されている。 このラインは電気制御される絞り弁38に通じ、これから分岐されて逆止め弁39を 経、４本の油圧ライン31に対しそれからハウジングカバ４内の環状シリンダに連 通される。この油圧 システムは閉鎖システムになる。 また油圧ライン31はオーバーフロー弁34を経て、例えば３バールの圧力に調整 された油貯蔵タンク33に連結される。貯蔵タンク33からの油は、（例えば10Ｗの 電力の）電動モータ36によつて作動されるポンプ35により、油圧ライン37へ送出 される。このポンプ35によつて閉鎖油圧システム内に一定の動作圧力を確立させ 得る。以下に説明するが、この閉鎖システムはシステム圧力がないときは意図通 りに機能しない。 電気制御される絞り弁は、閉鎖油圧システム内で動作圧力を調整し、またこれ で異なつた回転速度を打ち消す力を調整することにある。 理解を容易にするために、部品31〜40で構成される閉鎖油圧回路は、ハウジン グ３、４外部に配設されているように示されているが、実際上はハウジング内に 配設され、ハウジング自体は貯蔵タンク33として機能する。この結果ハウジング ３、４内の個々の部品が十分に潤滑され、ハウジングには密封部41、42が設けら れる。 上述の油圧システムが加圧され、ピストン27〜30が所定の力でローラベアリン グ26に対し接して支承されると、カムローラ18〜21がカムデイスク15のカム湾曲 部上で回転するため、２本のシヤフト１、２の間の回転速度の差によりピストン 27〜30が往復運動される。往復運動の秒当たりの往復回数は回転速度の差が増大 するに応じて増加する。 ピストン27〜30がカムデイスク15から離間する方向に、即ち図１において右方 に移動すると、（逆止め弁39とライン31 と逆止め弁32とライン40、37を経て）絞り弁38を通過する実質的な流量が得られ る。各ピストンからの流量はその軸方向の速度に比例し、またピストン27〜30の 全てからの総流量は２本のシヤフト１、２間の回転速度の差に比例する。 油が絞り弁38から流出すると、ピストン27〜30のシリンダの出口側に逆圧が生 じる。この逆圧は流量の函数である（流量の増大、逆圧の増加、即ち比例、前進 、下降の関係は弁の設計によつて決まる）。カムデイスク15から移動するピスト ン27〜30の各々により軸方向の力が、ピストンの圧力と面積に比例して、カムデ イスク15、延いてはクラツチデイスク12、14に対し伝動され、２本のシヤフト１ 、２間の回転速度の差が減少する。 カムローラ18〜20の各組に３個のカムローラを有し、カムデイスク15上に均等 に配置された３個のカムを有する上述の装置の機能が図２に示される。図２のグ ラフにはピストン27〜30の各々の油の流量と油の総流量43が回転角０から180度 までの函数として示される。この装置の構成に従つて各ピストンの流量の変化は 同一であり、一つのピストンから次のピストンまでに30度の位相のずれがあるよ うに設けられていて、総流量43は直線で示すことができる、換言すれば、回転速 度の差を減少させる制動力が均一であることを意味する。 モータ36のスイツチがオンされてポンプ35が働くと、上述の差動ブレーキが説 明した通りに作用する。一方自動車のイグニツシヨンキーによりモータ36のスイ ツチがオフされると、差動ブレーキの機能が停止する。このようにして差動ブレ ーキに損傷を与えることなく自動車の牽引が可能になる。 本発明による差動ブレーキの第２の実施例が図３に示される。本実施例の場合 、数部品が図１の第１の実施例における対応する部品と同一にされ、同一の参照 番号を付して示してある。同一の部品とは、ギア１’を有する第１のシヤフト１ 、フランジ２’を有する第２のシヤフト２、カバー４を有するハウジング３、ベ アリング５〜８、止めナツト９’を有する連結フランジ９、ハブ10、交互に並ぶ クラツチデイスク12、14、スリーブ13、スラストワツシヤ16、ニードルベアリン グ17、油圧ライン31、37、逆止め弁32、39、貯蔵タンク33、オーバーフロー弁34 、モータ36を有するポンプ35、絞り弁38、オーバーフローライン40と密封部41、 42である。 第２の実施例においては、３組の円筒状のカムローラ45〜47のみが第２のシヤ フト２の半径方向のフランジ２’に対し回転可能に配設される。最外側のカムロ ーラ45はカムデイスク48上の円状カム湾曲部と協働し、この湾曲部は第１の実施 例のカムデイスク15に相応し、第１のシヤフト１上のハブ10側にはスプラインが 設けられる。残部の２組のカムローラ46、47はハブ10の軸方向の端部面上の円状 のカム湾曲部と協働する。図１に示す第１の実施例と同様に一の組と次段とに位 相のずれがあり、好ましい実施例では位相差が30度にされる。 同心のスラストワツシヤ49〜51はカムローラ45〜47のそれぞれと係合され、ス ラストワツシヤ49〜51と同心の３個の環状ピストン55〜57の端部に配設されたロ ーラベアリング52〜 54とが協働可能に設けられ、ピストン55〜57はハウジングカバー４内の対応する 環状のシリンダ内に軸方向に移動可能に設けられ、且つ密封部が設けられている 。 ハブ10と協働する２個の内側ピストン56、57は同一のピストン面積を有し、一 方カムデイスク48と協働する最外側のピストン55は別のピストン面積を有し、好 ましくはこの面積はより大にされる。 ポンプ35は上述の図１の先の実施例における場合と同一の機能を有する。一方 図３に示す第２の実施例では、ピストン55〜57に流れる流量の変動を均一にする ために、アキユムレータが付設される。以下説明するが３個のピストンからの流 量はシヤフト１、２間の回転速度の差に比例する。 ２個の内側ピストン56、57は図１に示す第１の実施例と同様に逆止め弁32、39 によつて実質流量が与えられるが、軸方向の力はクラツチデイスクを介して伝動 されず、ベアリング53、54とスラストワツシヤ50、51とカムローラ46、47とハブ 10とスラストワツシヤ16を経てハウジング３とへ伝動される。一方最外側のピス トン55により軸方向の力がカムデイスク48を経てクラツチデイスク12、14に伝動 される。このピストン55は実質流量には寄与しないが、他のピストン56、57を均 一にする機能を有する。 回転速度差が一定であるときのシヤフト１、２間の相対的回転角度の差の函数 として、各ピストンからの実質的流量に対する寄与が図４に表される。この曲線 は左右対称で、函数は回転方向の影響を受けないことを示している。またこの実 施例においては総流量58は直線で示すことができ、従つて回転速度の差を減少さ せる傾向にあるブレーキの力が均一であることも示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２本のシヤフト体に連結され、シヤフト体間の回転速度差を打ち消すように 係合される、交互に配置された複数のクラツチデイスク(12、14)と、２本のシヤ フト体間の速度差によつて作動される油圧機構とを備え、油圧機構はシヤフト体 に対して同軸にハウジング内において軸方向に運動可能に、この機構内に油圧を 発生させ、これにより２本のシヤフト体間の回転速度差でクラツチデイスクと係 合する同心で環状の複数のピストン(27〜30)と、シヤフト体の一方（２）と共に 回転可能に設けられ、シヤフト体の他方（１）とカム介して係合し相互の角度の ずれに伴う、シヤフト体間の回転速度での往復運動をピストンに対し伝動するピ ストン作動体(18〜21、45〜47)と、絞り弁(32、39)を有した油圧ライン(31、37 、40)によりシリンダを全てピストンに連結する油圧ラインシステムとを包有し 、システム(31、32、37、39、40)は油圧ラインが閉鎖システムで且つ油液がポン プ(35)により貯蔵タンク(33)からシステムに供給され、システムからオーバーフ ローバルブ(34)を経て貯蔵タンクに戻されるよう構成されてなることを特徴とす る固定ハウジング(３、４)内における、回転する同軸の２本のシヤフト体(１、 ２)間のトルク伝動装置。 ２、油圧ラインシステム(31、32、37、39、40)には電気制御される絞り弁(38)が 設けられることを特徴とする請求項１のトルク伝動装置。 ３、油圧ラインシステム(31、32、37、39、40)にはアキユムレータ(58)が設けら れることを特徴とする請求項１のトルク 伝動装置。 ４、円状のカム湾曲部が設けられたカムデイスク(15)がクラツチデイスク(12、1 4)と係合され、ニードルベアリング(17)を越えてハウジング（３、４）と係合す るスラストワツシヤ(16)はクラツチデイスクの反対側に配設され、４個のピスト ン作動体(18〜21)がカムデイスク(15)の湾曲部と係合され、シヤフト体(１、２) 間の回転速度の差から４個のピストンに対し往復運動を伝達するよう構成される ことを特徴とする請求項１のトルク伝動装置。（図１の構成） ５、円状のカム湾曲部が設けられたカムデイスク(48)がクラツチデイスク(12、1 4)と係合され、ニードルベアリング(17)を越えてハウジング（３、４）に係合す るスラストワツシヤ(16)はクラツチデイスクの反対側に配設され、一のピストン 作動体(45)がカムデイスク(48)の湾曲部と係合され、２個のピストン作動体(46 、47)が第１のシヤフト体（１）上におけるハブ(10)の軸方向の端部表面上の円 状のカム湾曲部と係合されて、シヤフト体（１、２）間の回転速度の差から３個 のピストン(55〜57)に対し往復運動を伝達するように設けられ、ハブはスラスト ワツシヤ(16)と係合されることを特徴とする請求項１のトルク伝動装置。（図３ の構成）