JPS5848779B2 - 制御用カップリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、相対的に回転し得る部材間の角速度または角
加速度の差を制御または制限する装置に関する。

以下、かかる装置を「制御用カップリング」または「制
御連結機」と称する。

制御用カップリングは差動歯車の各部間の相対的回転を
制御するのにかつ４輪駆動車の軸間差動機として使用さ
れる場合の差動歯車を制御するのに特に有用である。

詳言すれば、本発明は、明記の種類のものとして以下に
参照される制御用カップリングに関し、この制御用カッ
プリングは相互に挿入した複数の要素からなり、これら
の要素はその隣接作動面と接触する粘性液体を収容する
筐体内で共軸の回りに回転のために配置され、前記要素
の一方は第１回転部材と駆動連結する第■セットの要素
を構成しかつ前記要素の残りの一方が第２回転部材と駆
動連結する第２セットの要素を構或する。

かかるカップリングにおいて、筐体内の液体および筐体
の構造は、少なくとも１００℃の予め定めた作動温度に
おいて、筐体内の液体の圧力が以下に説明する理由のた
めに実質上周囲圧力以上に上昇するようになるであろう
。

このようなカップリングの使用中、エネルギーはその温
度上昇を生ずるカップリング内で消散されるだろう。

温度の上昇は液体の膨脹を生じかつ液体の熱膨脹係数は
、予め定めた温度６こおいて、液体がカップリング筐体
内の流体用空間をほぼ満たすようにカップリングの材料
の熱膨脹係数よりも非常に大きい。

液体がカップリングを満たすとき、カップリング内の液
体圧力もまた上昇することを認めた。

本発明の第１の態様によれば、筐体の外側のクラッチと
、このクラッチを解放状態に押圧する弾力装置と、前記
筐体と連通しかつ前記筐体内で液体が予定圧力に達した
とき前記弾力装置の作用に抗して前記クラッチを係合す
るように配置された圧力応答装置とを有する明記される
種類の制御用力゛ンブリングを提供することができる。

本発明を実施しているカップリングにおいて、もしも熱
消散率が筐体に液体を満たしかつその圧力を上昇するよ
うに筐体内で温度上昇を生ずるならば、圧力の効果が弾
力装置に十分に打勝ちかつクラッチが係合されかくして
制御用カップリング内の熱消散を減じそして制御用カッ
プリングを冷却せしめかつその圧力を低下せしめる時機
になるだろう。

もしも圧力が十分低下すると、そのときクラッチは解放
されかつ制御用カップリングは再び粘性せん断カップリ
ング（ビスコース・シア・カップリング）として作動す
るだろう。

本発明を実施している連結機（制御用カップリング）の
トルク伝達特性は４輪駆動車の軸間差動機の制御に使用
するときに特に有用である。

したがって、差動機から軸の一方への駆動要素のなんら
かの失敗があるならば、連結機内に結果として生じる温
度上昇は最後にクラッチの係合を生じかつ他の軸は駆動
し続けるであろう。

さらに、本発明を実施している連結機によって制御され
る軸間差動機を有する４輪駆動車の前輪または後輪ブレ
ーキの失敗がある場合、非制動輪はクラッチを係合する
とき連結機によって伝達されたトルクのために遅れるよ
うになるだろう。

クラ゛ノチは円錐クラ゛ンチ、かみ合いクラッチまたは
他の好都合な形のクラッチであってもよい。

好適な構造において、要素は複数の同心円筒壁によって
支持され、これらの壁は筐体の内壁および外壁を形威し
そして筐体の端壁の一方は環状でかつ円筒壁間に摺動可
能でありかつ圧力応答装置の少なくとも一部を形或する
。

円錐クラッチが設けられる場合一端壁は円筒壁の一方に
関連する回転に対して固定されかつ円錐クラッチの一部
を支持し、円錐クラッチの他部は他の円錐壁によって支
持される。

ベアリングはクラッチの他部を支持するように一方の円
筒壁に支持して設けてもよい。

弾力装置は一方の端壁の溝に係合するばねリングの形で
あってもよく、この溝はリングを拡大させるようにかつ
筐体内の圧力のために端壁土の総力がリングの拡大を生
ずるに十分である時ｌ端壁のの運動を許容するように形
或される。

もしも前記セ゛ントの一方の要素が共軸に平行な方向に
自由に動くならば、その場合に筐体がいっぱいであると
きに生ずる圧力の上昇は２セ゛ントの隣接する要素が接
触するように可動である要素の軸方向運動を生じそして
連結機は湿式クラ゛ンチのように作動して筐体の外側の
クラッチの作動を増大する。

必要ならば各七゛ントの要素は共軸に平行な方向に自由
に動くようにしてもよくかつ一方または両方のセットの
要素は摩擦材料からなる仕上げの形の作動面を設けても
よい。

本発明の他の態様によれば、差動歯車と組合せた本発明
の第１の態様による制御用カップリングを提供すること
ができ、かつこの場合第１および第２セットの各要素は
歯車の相対的に回転し得る２つの要素に駆動連結される
。

本発明のさらに他の態様によれば、前後輪駆動軸を有し
かつ前項の組合せを含む４輪駆動車を提供することがで
き、この場合差動歯車はそれぞれ前後輪に連結される２
つの出力を有する。

以下に本発明の１実施例を添付図面を参照して説明する
。

添付図面第１図において、自動車の動力伝達装置（一例
を後述する）の軸間差動歯車の差動動作の自由を制限す
るための制御用カップリングはそれぞれ「外側」および
「内側」環状プレート１０および１１の形状で相互に距
離を置きかつ相互に挿入した要素からなり、プレーＮ０
．１１は相対的に回転可能で互いに同Ｉ巳・的なほぼ円
筒の壁１３と１４および端壁１６と２γとにより画成さ
れた筐体２５内で共軸１２の回りに回転のために配置さ
れる。

端板１５を端壁２７に隣接して配置する。

筐体は端壁１６に設けられかつプラグ１８により閉止さ
れる充填孔１７を経由して入れられる粘性流体（図示せ
ず）を収容する。

筐体の右手端部は円筒壁１４と端壁１６との間の密封体
１９および端壁１６と円筒壁１３との間のＱ ＩＪン
グ１３ａとにより密封されている。

プレーＮ６ａは端壁１６に隣接して筐体２５内に設けら
れ、このプレート１６ａにはプレーＮ６ａの左方への孔
１γと筐体との間の連通を許容するように１６ｂで示す
孔が明けられている。

壁１４はプレート１５と１６ａおよび端壁１６の軸方向
外向運動を阻止する保持リング２１，プレート１５の軸
方向内向運動を阻止する壁１４の肩部１４ａおよびプレ
ート１６ａと端壁１６の軸方向内向運動を同様に阻止す
る壁１４の肩部１４ｂによって壁１３に相対して軸方向
に配置される。

外側プレート１０はその外周部に歯が付けられかつ壁１
３の内面の軸状スプライン２２を介して外壁１３と駆動
係合する。

内側プレート１１は内方に歯が付けられかつ壁１４の半
径方向外面の軸状スプライン２３を介して内壁１４と駆
動係合する。

壁１３．１４は後述の如く差動歯車の２つの部材により
構戊する第１および第２相対的に回転し得る部材と駆動
連結のために使用される。

内側プレート七゛ントのプレート１１はスプラインに沿
って共軸１２に平行な方向に自由に動くことができるが
プレート１０はスペーサ−２０によって距離が置かれる
。

プレート１０および１１のセットはしたがってそれぞれ
壁１３および１４に回転に対して係止される。

プレート１０．１１の各々の反対側の空間はプレートの
作動面を通して開口（図示せず）を介して液体連通にす
ることができる。

選択的に、プレートは孔がなくてもよい。

端板１５はスプライン２２に係止されかつ前述の如くリ
ング２１の一方により配置される。

端板１５には孔２４が設けられ、この孔を通してプレー
ト１０および１１が配置される筐体２５の主部が壁１３
と１４との間に画或された筐体部２６と連通ずる。

端壁２７は壁１３とともに回転するように係止するため
に円筒壁１３上の他の内部スプライン２８にスプライン
係合される。

しかしながら、端壁２７は壁１４に関連して回転するこ
とができかつ端壁２７内の凹部に収容された密封体２９
によって壁に対して密封されている。

端壁２１は壁の外面の凹部に収容された０−ＩＪング密
封体３０によって壁１３と密封する。

端壁２７はクラ′ノチの一部を形戊する凹状円錐面３１
を備えている。

クラッチの他の部分は円筒壁１４に符号３４でスプライ
ン係合される部材３３上の凸状円錐面３２により形或さ
れる。

面３１，３２の一方は図示してない摩擦材料からなるラ
イニングによって形威される。

接触リング３５はスプライン２８に係合されかつ円形ク
リップ３６により第１図において左方への運動に抗して
軸方向に配置される。

コロ軸受３１は接触リング３５と部材３３上の半径方向
面との間に挿入される。

第２図において、符号３８で示される端壁２１の外周部
には溝３９が形威される。

第２図の溝の右手側部は適度に傾斜した面４０によって
形威され、一方溝の左手側部は急勾配でかつ高い面４１
によって形威される。

ばねリング４２は溝および円筒壁１３内のさらに他の溝
４３内に収容される。

リング４２は共軸１２に平行ないずれかの方向の運動に
抗して端壁２７を通常配置するだろう。

しかしながら、第１図において左方への端壁２Ｔに加え
られる力が、もしも十分であるならば、面４０がリング
内で動きそれによりリングを溝４３内に撤退させかつ端
壁２７を左方に動かさしめるようにリングを拡大させる
であろう。

ばね４２は通常クラッチ面３１ｊ６よび３２を外ずして
保持する。

筐体２５．２６内の予定圧力の発生時、この圧力は孔２
４を通して端壁２７に作用しかっぱね４２の作用に抗し
て左方へ端壁２７を動かしそれによりクラッチ面３１と
３２を係合する。

力はリング３５と軸受３７により反発される。

クラッチ面３１と３２が相互に係合すると円筒壁１３と
１４は回転のために共に噛み合わされる。

筐体２５．２６は３０，０００〜６０，０００センチス
トークスの規準粘度、すなわち温度２５℃でこの値の粘
度およびゼロせん断率を有するシリコン流体（たとえば
Ｘ２−１０７３としてダウ・コーニング・カンパニーに
より販売されたもの）である上述の粘性流体を収容する
。

粘度の規準値は所望の作動特性によってはこれらの数字
より上また下、すなわち、５０，０００′：Ｆ６よびｉ
ｏｏ，ｏｏｏの間であってもよい。

流体は真空充填法によって導入されるのが好ましい。

充填後、収容した流体のある率は、たとえば連結機全体
を１００℃で加熱することにより、筐体内に生じた圧力
がクラッチ面３１および３２を係合するに十分である作
動温度を制御することによりトルク特性を調整するため
に、除去される。

通常、円筒壁１３と１４との間の相対的回転はプレート
１０および１１間の粘性液体のせん断力によって制御さ
れる。

しかしながら、もしもプレート１０および１１間の相対
的運動のために連結機内に相当量の熱消散があるならば
、連結機内の液体温度は上昇しかつ最後に筐体２５ ．
２６の全てを充填するだろう。

いったん筐体が充填されると、さらに温度上昇は液体の
圧力を増大しかつこれは、予定圧力において、ばねリン
グ４２の作用に抗して左方へ端壁２１を動かす効果を有
するだろう。

端壁２１が左方へ動くと面３１と３２は円筒壁１３と１
４が共に噛み合わされるように係合する。

これはその温度を低下することができるように連結機内
に熱消散を生じかつもしも温度が十分に下がるならば圧
力はまたばねリング４２の作用下でクラ′ノチを解放せ
しめるように十分に下がるであろう。

記載された構造において、クラッチ３Ｌ３２の作用は、
プレート１１が共軸１２に対して平行に自由に動くため
に増大されそして、圧力が増加するので、プレート１０
と１１は接触しかつ湿式クラ゛ンチとして作用するだろ
う。

必要ならば、スペーサ−２０は両セットのプレートが軸
方向に自由に動くように除去してもよい。

必要ならば、クラ゛ノチ３１と３２が係合したとき圧力
が上昇し続ける結果において連結機内の圧力を和らげる
ためになんらかの装置を備えてもよい０ 本発明を実施している制御連結機の特性は連結機が４輪
駆車の軸間差動機を制御するのに応用されるとき特に有
用である。

そのような車輌に要求される特性の型は前後輪間の相対
的回転の小さな割合において車輪間に伝達されるトルク
が少ないかまたは無いものである。

しかしながら、もしも相対的回転の割合が増加するなら
ば、その場合にトルク伝達の割合も増加することが望ま
しい。

本発明を実施している連結機によれば、トルク伝達能力
はクラ゛ノチ３１．３２が係合されるときに最大まで増
大する。

第３図および第４図は第４図に略図的に示した４輪駆車
の軸間差動機を制御するのに応用された第１図および第
２図の制御用カップリングを示す。

この車輌は前輪駆動軸１２６と後輪駆動軸１２１を含ん
でいる。

符号１２８で示されるのは原動機、１２９はクラッチハ
ウジング、１３０は変速装置、１３１は差動歯車、制（
財）用カップリングおよび副変速機箱からなる構体であ
る。

構体１３１は第３図に関連して後述する。

駆動軸１３２は後輪駆動軸１２γの輪間差動機１３３に
構体１３１を連結しかつ後輪１３４は輪間差動機１３３
を介して駆動ざれる。

同様に、駆動軸１３５は前輪１３７を駆動する前輪駆動
軸１２６の輪間差動機１３６に構体１３１から前方に延
びる。

第３図において、上述の制御用カップリングが路面車輪
１３γと１３４の前後対に動力を分配するための軸間差
動歯車４８を含む構体１３１内に組込まれて示されてい
る。

差動歯車４８は遊星乎歯車型からなり、遊星歯車受け４
９は原１２８により駆動される入力であり、環５０は後
輪対１３４への出力であり、そして太陽歯車５１は前輪
対１３７への出力である。

遊星歯車受けは差動歯車の軸１２と同軸の入力軸５２を
介して駆動される。

軸１３２は環５０に係合される周辺歯を有するフランジ
５４を介して環５０に接続される。

軸１３５はチェーン・スプロケ゛ノト駆動副変速機５６
および太陽歯車がスプライン係合される管状軸５７を介
して太陽歯車５１に連結される。

制御用カップリングは差動歯車４８と同軸に取付けられ
、制御用カップリングの外壁１３は環５０と係合する周
辺に歯の付いたフランジ５８を有する。

制御用力゛ンプリングの内壁１４は管状軸５７に符号５
７ａでスプライン係合されかつしたがって太陽歯車５１
と駆動連結している。

第３図の動力伝達装置の作動の間、差動歯車４８は差動
動作なく順当に回転するかまたは車輌のコーナリングの
間中の比較的少ない差動動作によりかつ前後輪間の有効
路面車輪径のわずかな差のために順当に回転する。

この比較的少ない差動動作は環５０と太陽歯車５１との
間の比較的低い値の速度差をもたらし、かかる速度差は
差動歯車４８の作用に対して取るに足らないインピーダ
ンスを構戊するように十分に低いトルク伝達値を制御用
クラ゛ノチ内に生ずる。

駆動中の前後輪のスピンに向かう傾向および制動中の口
゛ンクに向かう傾向の結果において、差動歯車４８の比
較的大きな差動動作は上記の方法において制御用カップ
リング内の比較的大きなトルク伝達値の発生により対抗
されるかまたは制限されそして前後輪の効果的な連結を
備えかつ車輪のスピニングまたはロッキングを抑制する
。

動力伝達装置は前進および後退駆動において上記の如く
作動する。

もしも車輌が２組の車輪間の相対的回転をやや長い時間
生する位置にあるならば、その場合制御用カップリング
により伝達されたトルクは温度上昇に伴なう流体の粘性
の低下のために最初は減少し、次いでプレーＮ０．１１
の係合および最後にクラ゛ノチ３１ ，３２の係合のた
めに増大するだろう。

この増大は車輌を困難な状勢から脱出させるのに有用で
あるかも知れない。

選択的に、もしも車輪対の一方に対する駆動のなんらか
の失敗があるならば、クラッチ３１ ．３２が係合され
る時制御用カップリングの各部分間のトルク伝達は、制
御用クラ゛ンチが軸間差動機用の反動部材を備えるだろ
うから、残りの車輪対のみで車輌を駆動させることがで
きるようになるだろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御用カップリングの部分断面正
面図、第２図はクラ′ノチを解放して保持するための弾
力装置の詳細図、第３図は本発明による制御用カップリ
ングを組込んでいる自動車の動力伝達装置の一部を示す
断面正面図、および第４図は４輪駆動車への第３図の動
力伝達装置の応用を示す図である。 符号の説明、１０・・・・・・外側プレート、１１・・
・・・・内側プレート、１２・・・・・・共軸、１３．
１４・・・・・・円筒壁、２５・・・・・・筐体、２７
・・・・・・端壁、２９・・・・・・密封体、３０・・
・・・・０−リング、３Ｌ３２・・・・・・クラ゛ンチ
、３３・・・・・・部材、３５・・・・・・接触リング
、３γ・・・・・・コロ軸受、４２・・・・・・ばねリ
ング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御用カップリングにおいて、液密、耐圧エンクロ
   ージュアと；該エンクロージュア内に迷路状に互い違い
   に配置され、共通軸線を回転中心として回転する複数枚
   のプレート状の要素と；前記エンクロージュア内に注入
   された粘性液体とからなり、該粘性液体は前記プレート
   状の要素と接触し、前記プレート状の要素は第ｌおよび
   第２回転部材と連結しており、前記エンクロージュアの
   外部には、クラッチが配設され、該クラッチとエンクロ
   ージュアとの間には、前記クラッチと接続し、かつ粘性
   液体の圧力変化に感応する圧力感応部材が設けられてい
   て、該圧力感応部材はばねの付勢により前記クラッチか
   ら離れており、前記エンクロージュア内の粘性液体が少
   なくともｌＯＯ゜Ｃの設定長高作用温度に達することに
   よる熱膨脹の結果、前記圧力感応部材を押圧すると、該
   圧力感応部材は前記ばねに抗しながら前記クラッチ側へ
   動き、前記クラッチと接続して、トルク伝達を倍加する
   ように構成してなる制御用カップリング。