JPS63101567A - 回転差感応型継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車等の駆動力配分装置等として用い
られる回転差感応型継手に関する。

（従来の技術） 従来の回転差感応型継手としては、例えば、特開昭６０
−１１６５２９号公報に記載されているような継手が知
られている。

この従来継手は、前輪に駆動力を伝達する第１の回転軸
と、後輪に駆動力を伝達する第２の回転軸と、前記第１
と第２の回転軸の連結手段として使用され、且つ第１と
第２の回転軸の回転速度差によって駆動されると共に回
転速度差に応じた油量を吐出する油圧ポンプとからなる
四輪駆動用連結装置において、油圧ポンプの吐出口と吸
込口側油路間に油流通制御手段を有する副油路を設けた
ことを特徴とするもので、前記油流通制御手段としては
マニホールド負圧やパワーステアリング油圧に応動して
開度が変化するようなオリフィスが示されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来継手にあっては、以下に
述べるような問題点があった。

■　開度が変化するオリフィスはボンプハウジングの油
路に設けである為、オリフィス開度を調整するニードル
弁５１が遠心力を受け、車速が大の時にはオリフィスが
開状態となり、４ＷＤ走行をしたい時であるにもかかわ
らず２ＷＤ走行となってしまう。

■　開度が変化するオリフィスはスプリングを有し、伝
達トルク特性はスプリング付勢力により一義的定まった
ものである為、走行状態や運転者の自由意志により任意
に駆動力配分特性を変更したい時であっても対応出来な
い。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
し、この目的達成のために本発明では、第１の回転軸と
、該第１の回転軸と相対回転可能な第２の回転軸と、前
記第１と第２の回転軸の連結手段として使用され、且つ
第１と第２の回転軸の回転速度差によって駆動されるロ
ーターとハウジングを有すると共に回転速度差に応じた
油量を吐出する油吐出手段と、該油吐出手段の吐出口に
連通ずる流路に設けられ油の流通を抑制するオリアイス
とからなる回転差感応型継手において、前記ローターの
中心軸部に、オリフィス及び該オリフィスの開度を変更
するオリフィス開度変更手段を設けた事を特徴とする手
段とした。

（作　用） 従って、本発明の回転差感応型継手では、上述のような
手段としたため、基本的には、第１の回転軸と第２の回
転軸との間に回転速度差が生じると、オリフィスによる
流動抵抗により油圧が発生し、両回転軸の回転速度差に
応じたトルクが一方の軸から他方の軸へ伝達される。

また、ローターの中心軸部に、オリフィス及び該オリフ
ィスの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設けた
為、遠心力の影響をほとんど受けないで、オリフィス開
度変更手段を外部から作動させてオリフィスの開度を変
更することにより、走行状態や運転者の意志に基いた任
意の駆動力配分特性に設定出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、四輪駆動車のエン
ジン駆動力伝達系に設けられる回転差感応型継手を例に
とる。

まず、第１実施例の構成を第１図〜第４図に示す図面に
基づいて説明する。

第１実施例の回転差感応型継手Ａ１は、第４図に示すよ
うに、前輪駆動をベースにした四輪駆動車の後輪駆動系
の途中に、センターディファレンシャルと、後輪への駆
動力配分制御装置を兼用する継手として設けられている
。

第１実施例継手Ａ１が適用される四輪駆動車の駆動系は
、前輪駆動系として、エンジン１、トランスミッション
（クラッチを含む）２、フロントディファレンシャル３
、フロントドライブシャフト４，５、フロントドライブ
シャフトジヨイント６・・・、前輪７，８を備えていて
、後輪駆動系として、トランスファギヤトレーン９、フ
ロントプロペラシャフトｌＯ、センタプロペラシャフト
（第１の回転軸）１１、回転差感応型継手（油吐出手段
）Ａｌ、リヤプロペラシャフト（第２の回転軸）１２、
プロペラシャフトジヨイント１３・・・、センターベア
リング１４、リヤディファレンシャル１５、リヤドライ
ブシャフト１６．１７、リヤドライブシャフトジヨイン
ト１８・・・、後輪１９゜２０を備えている。

前記フロントディファレンシャル３は、トランスミッシ
ョン２の最終段ギヤ２１と、前記フロントドライブシャ
フト４，５との間に介装された前輪７，８の差動装置で
ある。

前記トランスファギヤトレーン９は、前記フロントディ
ファレンシャル３のデフケース２２からエンジン駆動力
を後輪１９．２０側へ取り出す駆動力分割装置で、この
トランスファギヤトレーン９と前記フロントディファレ
ンシャル３と共にトランスアクスルケース２３に納めら
れている。

前記リヤディファレンシャル１５は、前記リヤプロペラ
シャフト１２と、リヤドライブシャフト１６．１７との
間に介装された後輪１９．２０の差動装置である。

第１実施例の回転差感応型継手ＡＩの構成を説明する。

第１実施例継手Ａｌは、第１図〜第３図に示すように、
ピストン式の油吐出手段によるもので、ドライブハウジ
ング３０、ローター４０、ドライビングピストン５０、
シリンダー室６０、油流通制御油路７０、レギュレータ
ー油路８０、リリーフ油路９０、アキュムレータ室１０
０、オリフィスバルブ１１０、ソレノイドアクチュエー
ター１２０を主要な構成としている。

前記ドライブハウジング３ｏは、第１の回転軸であるセ
ンタプロペラシャフト１１に対し、ボルト止め等により
一体に設けられる部材で、その内周部には略正方形によ
るカム面３１が形成されている。

前記ローター４０は、前記ドライブハウジング３０のカ
ム面３１内に挿入状態で配置され、第２の回転軸である
リヤプロペラシャフト１２がボルト止め等によって一体
に設けられると共に、前記ドライブハウジング３０に対
しビス止めされたストッパプレート４１によって相対回
転を許容しながら軸方向に固定状態で設けられている。

尚、このローター４０には、前記カム面３１に対向する
位置で放射半径方向に等間隔で４個所にシリンダー穴４
２・・・が形成されている。

前記ドライビングピストン５０は、前記シリンダー穴４
２に対しシールリング５１により油密状態で設けられた
カム部材で、周方向に４５度ズした位置でカム面３１に
周接し、カム面３１との周接面は滑らかな接触移動を確
保する為に球面５０ａに形成され、前記ドライブハウジ
ング３０とローター４０との相対回転時に往復動する。

尚、前記球面５０ａの曲率半径は、カム面３１より小さ
いが、シリンダー穴４２の径に合うドライビングポール
よりも大きく設定されていて、ヘルツの接触応力が高く
、高容量（高トルク）に耐えられるようにしている。

前記シリンダー室６０は、前記シリンダー穴４２と前記
ドライビングピストン５０との間に形成された室で、ド
ライビングピストン５０の往復動に伴なって体積変化す
る。

前記油流通制御油路７０は、第１図及び第３図に示すよ
うに、前記ローター４０に形成され、各シリンダー室６
０・・・とアキュムレーター室１００とをオリフィスバ
ルブ１１０を介して連結する油路で、シリンダー室６０
側でありローター径方向（ラジアル方向）に配置される
高圧側油路７１と、アキュムレーター室１００側であり
ローター軸方向（アキシャル方向）に配置される低圧側
油路７２とによって構成されている。

前記レギュレータ油路８０は、第１図及び第２図に示す
ように、アキュムレーター室１００の内圧設定の為に、
一つ置きに配置されるシリンダー室６０，６０．６０と
前記アキュムレーター室ｌＯＯとをワンウェイバルブ８
３を介して連通ずる油路で、ローター径方向（ラジアル
方向）の放射油路８１と、ローター軸方向の軸方向油路
８２とによって構成され、前記放射油路８１には、アキ
ュムレーター室１００からシリンダー室６ｏへの作動油
流通のみを許すポール弁構造のワンウェイバルブ８３が
設けられ、軸方向油路８２には油路が形成されたビス８
４が設けられている。

尚、前記ワンウェイバルブ８３は、バルブポール８３ａ
と、バルブスプリング８３ｂと、バルブリテーナ８３ｃ
とによって構成されている。

前記リリーフ油路９０は、第１図及び第２図に示すよう
に、一つ置きに配置されるシリンダー室６０．６０．６
０（レギュレータ油路８０が設けられていない側）と前
記アキュムレーター室１００とをリリーフバルブ９３を
介して連通する油路で、ローター径方向（ラジアル方向
）の径方向油路９１と、ローター軸方向の軸方向油路９
２とによって構成され、前記軸方向油路９２には、ポー
ル弁構造のリリーフバルブ９３が設けられている。

尚、前記リリーフバルブ９３は、バルブポール９３ａと
、バルブスプリング９３ｂとを備え、バルブリテーナ９
４は前記ビス８４によって固定されている。

前記アキュムレータ室１００は、作動油の一時的貯留及
び放出により油量の増減吸収を行なう室で、ローター４
０に往復動可能に油密状態で設けられたアキュムレータ
ピストン１０１と、該ピストン１０１とスプリングリテ
ーナ１０２との間に介装されたコイルスプリング１０３
と、によって構成されている。

尚、前記アキュムレータピストン１０１には、その中央
部（中心軸上）にエアー及び油抜き用のシールプラグ１
０４が設けられていて、このシールプラグ１０４によっ
て回転アンバランスを防止しながらエアーや油抜き作業
を短時間で効果的に出来るようにしている。

前記オリフィスバルブ１１０は、前記低圧側油路７２に
軸方向移動可能に設けられた円筒状のバルブ部材で、３
箇所に油溝１１１，１１２，１１３が切られており、各
油溝１１１，１１２，１１３の底部にはオリフィス孔１
１４，１１５，１１６が開けられている。

尚、第２図及び第３図において、上半分はオリフィスバ
ルブ１１０によって高圧側油路７１と低圧側油路７２と
の遮断状態が示され、下半分はオリフィスバルブ１１０
によって高圧側油路７１と低圧側油路７２とをオリフィ
ス孔１１４，１１５．１１６にて連通状態が示されてい
る。

前記ソレノイドアクチュエーター１２０は、外部からの
スイッチ操作等で前記オリフィスバルブ１１０を切り換
え作動させるアクチュエーターで、ローター４０に対し
０−リング１２１で油密状態を保ちなから螺合固定され
ている。

尚、第２図の１２２は電気信号用端子で、図外のユニッ
ト（例えば、スリップリングで外部より回転部分に電気
信号を伝えるようにしたデフのコンパニオンフランジ部
等）から引き出された電線が接続される。

また、１２３．１２４はバネで、先端に接触子を有し、
ソレノイドアクチュエーター１２０に電気信号を供給す
るようにしている。

また、図示していないが、切り換え操作用のスイッチは
車室内に設けられ、オートモード（２ＷＤから４ＷＤま
で前後輪の回転速度差に応じて駆動力配分が自動的に変
更されるモード）と、４ＷＤ固定モード（走行状態にか
かわらず４輪駆動状態であるモード）との切り換えが行
なえるようにしている。

次に、第１実施例の作用を説明する。

（イ）オートモード時 スイッチをオートモード側に操作し、オリフィスバルブ
１１０を第２図及び第３図で下半分の状態にしたオート
モード時であって、前後輪に回転速度差ΔＮが発生しな
い時は、ドライブハウジング３０とローター４０とに相
対回転がなく、ドライビングピストン５０が径方向に往
復動しない為・、回転差感応型継手Ａによる後輪１９．
２０側への伝達トルクΔＴの発生がなく、エンジン駆動
力は前輪７．８のみに伝達される前輪駆動状態となる。

しかしながら１前後輪に回転速度差ΔＮが発生しない時
であっても、高速道路を高速直進走行する場合には、後
輪１９．２０の回転に伴なって高速回転するローター４
０に設けられているドライビングピストン５０には遠心
力Ｆｃが作用し、この遠心力Ｆｃによってドライビング
ピストン５０がカム面３１に押し付けられることになり
、この遠心力Ｆｃにより、第５図に示すように、伝達ト
ルクΔＴｃｏが発生することになる。尚、遠心力Ｆｃは
、 ｍ”ｖ” Ｆｃ＝− ｍ；質量（ドライビングピストン） ｒ；回転中心軸から質量重心までの距離Ｖ；ローター回
転速度 であり、回転速度Ｖ、すなわち車速Ｖの２乗に比例して
発生する。

従って、高速道路等での高速直進走行時には、後輪１９
．２０側への伝達トルクΔＴｃｏが発生して４輪駆動状
態となり、高速直進安定性を高めることができる。

オートモード時であって、路面状況や運転状態等によっ
て前後輪に回転速度差ΔＮを生じた場合には、ドライブ
ハウジング３０とローター４０とに相対回転が発生し、
この相対回転によりカム面３１に周接するドライビング
ピストン５０は径方向に往復動し、この往復動のうち回
−転軸中心に向かうことでシリンダー室６０の容積を縮
小させようとする時には、オリフィス孔１１４，１１５
゜１１６による流動抵抗でシリンダー室６０内の圧力が
高まり、この発生油圧とピストン５０の受圧面積とを掛
は合せた油圧力がドライビングピストン５０をカム面３
１に押し付ける力となり、この押し付は力によって後輪
１９．２０側への伝達トルクΔＴが発生する。

尚、後輪１９．２０側への伝達トルクΔＴは、回転速度
差ΔＮが大きければ大きい程、オリフィス６２の前後圧
力差も大きくなることから、第５図の実線に示すように
、２次関数曲線であられされる伝達トルク特性を示し、
車速Ｖが高い程、遠心力による伝達トルクΔＴｃが付加
された特性を示す。

尚、前記リリーフ油路９０には、回転差感応型継手ＡＩ
及び該継手Ａ１を介して後輪１９．２０に駆動力を伝え
る駆動伝達系の破壊強度より小さな圧力で吐出油をリリ
ーフするリリーフバルブ９３を設けた為、最大駆動トル
クΔＴｃｍａｘまでのトルクが後輪１９．２０へ入力さ
れる。

従って、前輪７．８がスリップした場合には、前輪７．
８のスリップ度合に応じて、自動的に前輪駆動状態から
４輪駆動状態へと駆動力配分が制御されることになり１
発進性や加速性の向上、両路や雪路での走破性向上、及
び泥ねい地での脱出性向上を図ることができる。

また、低速での小旋回時にも前後輪の旋回走行軌跡の差
で、前後輪にわずかの回転速度差ΔＮが生じるが、この
時には後輪１９．２０側への伝達トルク４丁が小さな状
態である為、前後輪の回転速度差ΔＮは回転差感応型継
手Ａ１で吸収され（センタディファレンシャル機能）、
タイトコーナブレーキ現象の発生が防止される。

また、高速旋回時においては、前後輪に大きな回転速度
差ΔＮが生じ、後輪１９．２０側への伝達トルクΔＴが
高い４輪駆動状態となる為、駆動力とコーナリングフォ
ースとの関係から限界旋回性能（コーナリング時の限界
速度）が高まる。

（ロ）４ＷＤ固定モ一ド時 スイッチを４Ｗ−Ｄ固定モード側に操作し、オリフィス
バルブ１１０を第２図及び第３図で上半分の状態にした
４ＷＤ固定モ一ド時には、高圧側油路７１が塞がれドラ
イビングピストン５０がストロークできない状態となる
為、前後輪の回転速度差ΔＮにかかわらずセンタプロペ
ラシャフト１１とリヤプロペラシャフト１２を直結する
継手として作用し５前後輪駆動力伝達系が直結の４輪駆
動状態となる。

しかしながら、極端に過大なトルクが発生すると、リリ
ーフバルブ９３が開いて作動油を低圧側、すなわちアキ
ュムレーター室ｌＯＯに逃すトルクリミッタ−作用をし
くトルク特性としては第５図の１点鎖線に示す特性）、
少なくとも最大駆動トルクΔＴｃｍａｘを越えることが
なく、ドライビングピストン５０のカム面３１への過大
接触面圧の発生が防止されるし、過大トルクによる負荷
から後輪駆動系部品が保護される。

このように、４ＷＤ固定モードでは駆動直結状態となる
ことで、オートモードでの４輪駆動状態のような動力の
損失もなく（相対回転の許容できる状態では油の流動に
よる発熱がありわずかであるが動力の損失がある）、後
輪への伝達駆動力を大きく、しかも発熱がないために連
続して発揮させることが出来る。

従って、オフロード（泥ねい地、悪路、砂地等）や雪路
や氷結路等の過酷な走行条件に対しても運転席からのス
イッチ操作によって４ＷＤ固定モードを選択することで
対応させることが出来る。

以上説明してきたように、第１実施例の回転差感応型継
手Ａｔにあっては、以下に述べるような効果が得られる
。

■　カム面３１に対し径方向内側からドライビングピス
トン５０が接触するように配置されている為、ローター
４０が高回転する時に前記ドライビングピストン５０に
作用する遠心力Ｆｃで、前後輪に回転速度差ΔＮの発生
がない時でも高車速時には所定の伝達トルクΔＴｃｏが
発生して高速走行安定性が高まるし、回転速度差ΔＮの
発生時には伝達トルクΔＴｃが付加されたトルク伝達特
性、すなわち回転速度差ΔＮと車速Ｖとに対応したトル
ク伝達特性（第５図）を得ることができる。

■　相対回転する回転部材のうち、内側に配置されるロ
ーター４０に油室６０及び油路６１が形成されている為
、ローター４０が高回転する時に各油路７０，８０．９
０及びアキュムレータ室１００を流通する作動油に対す
る遠心力影響がほとんど発生せず、安定したトルク伝達
特性が得られると共に、振れ回りの原因となることもな
く、各油路７０，８０．９０がコンパクトにローター４
０の回転軸部に形成される。

■　構造的にショックアブソーバタイプでありシリンダ
ー室６０のシール性は、シールリング５１だけで油のリ
ークを防止する高いシール性が確保される為、低い回転
速度差ΔＮの領域でもトルク伝達特性に従って伝達トル
クΔＴを発生させることができる。

■　カム面３１をドライブハウジング３０の内周部に形
成させている為、カム面３１の全体の径を大きくとるこ
とができ、これによってカム面３１を精度良く加工でき
ると共に、カム面３１の凹凸がなめらかになるので、回
転速度差ΔＮが大であってもカム面３１とドライビング
ピストン５０の衝突音発生を防止できる。

■　各油路７０，８０．９０の端部は、アキュムレータ
室ｌＯＯに導かれている為、油量変動吸収と共に、トル
ク伝達系に生じる衝撃的なトルクのダンパーとなるし、
ドライビングピストン５０その他各部の摺動部分の耐久
による摩耗等の補正手段としても作用する。

■　リリーフ油路９０には、回転差感応型継手Ａｌ及び
該継手Ａ１を介して後輪１９．２０に駆動力を伝える駆
動伝達系の破壊強度より小さな圧力で吐出油をリリーフ
するリリーフバルブ９３を設けた為、従来と同様に、油
圧系の破損を防止するリリーフ弁機能と共に、継手Ａｔ
を介してエンジントルクを後輪に伝達する後輪駆動系の
設計強度を低下させつつも、その駆動系に大トルクが入
力する事を防止するトルクリミッタ−機能が発揮される
。

■　２個分のシリンダ容Ｍ（油量）を１個のオリフィス
孔で絞る為、オリフィス面積は２倍に設定できる。換言
すれば、オリフィス径は１シリンダ１個のオリフィスに
比べ　２倍の大きさとなり、コンタミネーション（内部
のゴミのこと）の影響は激減する。

■　ワンウェイバルブ８３を径方向（ラジアル方向）に
配設した為、アキシャル方向に配設した場合のように、
バルブポール８３ａに対する遠心力影響でバルブポール
８３ａがバルブシートから外れっばなしとなり（バルブ
スプリング８３ｂは比較的にバネ力が弱い）、アキュム
レーター室１００の内圧が高い時に回転差に起因しない
伝達トルクの発生が防止される。

■　ソレノイドアクチュエーター１２０への切り換え操
作で、伝達トルク特性が全く異なるオートモードと４Ｗ
Ｄ固定モードとの選択が出来る為、例えば１通常走行時
にはオートモードを選択し、オフロード走行時には４Ｗ
Ｄ固定モードを選択するというように、走行条件や運転
者の好みに応じて最適な特性を選択することが出来る。

［株］　オリフィスバルブ１１０及びソレノイドアクチ
ュエーター１２０をローター４０の軸心位置に設けた構
成とした為、遠心力影響により予期しない伝達トルク特
性になってしまうようなことがない。

次に、第６図に示す第２実施例の回転差感応型継手Ａ２
について説明する。

この第２実施例は、基本的構成は全く同じであるが、ド
ライブハウジング３０とローター４０の形状及び組合わ
せ方が異なる例で、第２実施例では、ローター４０を図
面右方向から組み付けるような構成としている。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、具
体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があって
も本発明に含まれる。

例えば、本発明の回転差感応型継手は、実施例で示した
適用例に限られるものではなく、後輪駆動ベースの四輪
駆動車の前輪側プロペラシャフトの途中に設けることも
できる。

また、本実施例では、駆動力配分が自動的に変更される
オートモードと４輪駆動状態に固定される４ＷＤ固定モ
ードとに切り換える例を示したが、オリフィスバルブに
オリフィス径の異なるオリフィス孔を設け、回転速度差
に対する伝達トルク特性として、４輪駆動傾向の大きな
特性と２輪駆動傾向の大きな特性が得られるようにして
もよい。

また、実施例では、オリフィス開度変更手段としてソレ
ノイドアクチュエーターの例を示したが、モーターアク
チュエーターや油圧、空気圧を利用した流体圧アクチュ
エーター等であってもよい。

また、実施例では、ピストン式の回転差感応型継手の例
を示したが、本出願人が先に提案した特願昭６１−１２
９４２４号に記載したようなものでもよいし、また、従
来例の特開昭６０−１１６５２９号に示されているよう
なベーンポンプ型のものであってもよい。

また、実施例では、四輪駆動車のエンジン駆動力伝達系
に設けられる回転差感応型継手を例に示したが、これに
限るものではなく、二輪駆動車の左右駆動輪間に設け、
両部動輪の差動制限装置としても適用できる事は言うま
でもない。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の回転差感応型継手に
あっては、ローグーの中心軸部に、オリフィス及び該オ
リフィスの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設
けた手段とした為、遠心力の影響をほとんど受けないで
、オリフィス開度変更手段を外部から作動させてオリフ
ィスの開度を変更することにより、走行状態や運転者の
意志に基いた任意の駆動力配分特性に設定出来るという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の回転差感応型継手を示す縦
断正面図、第２図は第１図Ｉ−Ｉ線による断面図、第３
図は第１図■−■線による断面図、第４図は第１実施例
継手を適用したエンジン駆動系を示す概略図、第５図は
第１実施例継手でのトルク伝達特性図、第６図は第２実
施例の回転差感応型継手を示す要部断面図である。 ＡＩ　、Ａ２・・・回転差感応型継手 （油吐出手段） １１・・・センタプロペラシャフト （第１の回転軸） １２・・・リヤプロペラシャフト （第２の回転軸） ３０・・・ドライブハウジング ４０・・・ローター ５０・・・ドライビングピストン ６０・・・シリンダー室 ７０・・・油流通制御油路 ８０・・・レギュレーター油路 ９０・・・リリーフ油路 １００・・・アキュムレーター室 １１０・・・オリフィスバルブ（オリフィス）１２０・
・・ソレノイドアクチュエーター（オリフィス開度変更
手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の回転軸と、該第１の回転軸と相対回転可能な
   第２の回転軸と、前記第１と第２の回転軸の連結手段と
   して使用され、且つ第１と第２の回転軸の回転速度差に
   よって駆動されるローターとハウジングを有すると共に
   回転速度差に応じた油量を吐出する油吐出手段と、該油
   吐出手段の吐出口に連通する流路に設けられ油の流通を
   抑制するオリフィスとからなる回転差感応型継手におい
   て、 前記ローターの中心軸部に、オリフィス及び該オリフィ
   スの開度を変更するオリフィス開度変更手段を設けた事
   を特徴とする回転差感応型継手。