JP2503686B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は動力伝達装置に関し、特に同軸的かつ相対回
転可能に位置する内外両回転部材間に配設され、これら
両回転部材間のトルク伝達を行う動力伝達装置に関す
る。

（従来技術） この種形成の動力伝達装置としては特表昭61-501583
号公報に示されている粘性流体継手（ビスカスカップリ
ング）、特開昭63-287631号公報に示されているビスカ
スカップリング、摩擦クラッチおよびこれら両者を連結
するカム手段からなる動力伝達装置がある。かかる動力
伝達装置は駆動側回転部材と従動側回転部材間に配設さ
れて、これら両部材の相対回転時これら両部材を互に動
力伝達可能に連結して、従動側回転部材を駆動させる連
結機構として使用されるものと、駆動側および従動側回
転部材間、両駆動側回転部材間または両従動側回転部材
間に配設されてこれら両部材の相対回転時これら両部材
間の回転差を制限させる作動制限機構として使用される
もの等に大別される。前者の連結機構は主としてリヤル
タイム式の四輪駆動車における一方の動力伝達系路に配
設され、また後者の差動制限機構は主として車両におけ
る各ディファレンシャルに配設される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記した前者の粘性流体継手であるビスカ
スカップリングにおいては、内外両プレート間の相対回
転時これら両プレート間に存在する粘性流体の剪断力に
起因する粘性摩擦トルクにより両プレート間のトルク伝
達が可能になるものであるが、かかる粘性摩擦トルクは
さほど大きくないとともに同トルクの立上り特性はよく
ない。また、大きな粘性摩擦トルクを発生させるべくビ
スカスカップリングを構成すると剪断力が極めて大きく
なって発熱量が増大し、粘性流体が高温になってその粘
度が大きく低下する。このため、得られる粘性摩擦トル
クが変動して両プレート間のトルク伝達特性が不安定と
なり、特に両プレート間の回転差が漸次増大した後漸次
減少する場合にはトルク伝達特性にヒステリシスが生じ
る。従って、かかるビスカスカップリングを四輪駆動車
における一方の動力伝達系路の連結機構、各ディファレ
ンシャルの差動制限機構等として使用した場合には一方
の動力伝達系路の伝達トルク、差動制限トルクが不安定
な状態となり、車輌の走行性能に影響を及ぼす。

また、上記した後者の動力伝達装置においては、ビス
カスカップリングにて発生する粘性摩擦トルクにより両
回転部材間のトルク伝達がなされるとともに、上記粘性
摩擦トルクをカム手段にて推力に変換して摩擦クラッチ
を係合させ、同クラッチの摩擦トルクによりさらに両回
転部材間のトルク伝達がなされるようになっている。従
って、かかる動力伝達装置はビスカスカップリングの作
動を基礎とするもので、ビスカスカップリングの上記し
た不具合をそのまま包含している。

本出願人はこれらの問題を解決すべき動力伝達装置を
特願昭63-114406号出願にて提案している。当該動力伝
達装置は同軸的かつ相対回転可能に位置する内外両回転
部材間に配設され、これら両回転部材の相対回転により
作動して両回転部材をトルク伝達可能に連結する摩擦係
合力を発生させるとともに付与される推力に応じて摩擦
係合力を増減させる摩擦クラッチおよび前記両回転部材
の相対回転に応じた粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力
発生手段、同粘性抵抗力発生手段と前記摩擦クラッチ間
に配設され同粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗
力に応じて相対回転するカムメンバーとこれら両者の複
数のカム面に介装されて両カムメンバーを互に離間すべ
く作用する複数のカムフォロアを有する推力変換手段を
備えた構成のものである。

かかる動力伝達装置は上記したビスカスカップリング
を廃止して、ビスカスカップリングに起因する上記問題
を解消したものである。しかしながら、当該動力伝達装
置においてはカムメンバーが有するカム面を高い精度に
形成することは難しく、各カム面と各カムフォロア間で
の当接状態が不均一となって片当たりが生じ、一部のカ
ム面およびカムフォロアに過負荷がかかってこれら両者
に変形を生じさせる。これにより、設定されたトルク伝
達特性が変化して十分な車輌駆動性能が得られない。

従って、本発明の目的はかかる問題に対処することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る動力伝達装置は、同軸的かつ相対回転可
能に位置する内外両回転部材間に配設され、これら両回
転部材の相対回転により作動して両回転部材をトルク伝
達可能に連結する摩擦係合力を発生させるとともに付与
される推力に応じて摩擦係合力を増減させる摩擦クラッ
チおよび前記両回転部材の相対回転に応じた粘性抵抗力
を発生させる粘性抵抗力発生手段、同粘性抵抗力発生手
段と前記摩擦クラッチ間に配設され同粘性抵抗力発生手
段にて発生する粘性抵抗力に応じて相対回転する一対の
カムメンバーとこれら両者の複数のカム面間に介装され
て両カムメンバーを互に離間すべく作用する複数のカム
フォロアを有する推力変換手段を備え、前記両カムメン
バーのうちの粘性抵抗力発生手段側の一方のカムメンバ
ーを、カム面を有する複数のカム形成部材と同カム形成
部材が嵌合される複数の凹所を有するカムボデー部材と
により構成して前記凹所をその底部にて前記粘性抵抗力
発生手段を構成する粘性流体室に連通させ、前記カム形
成部材を前記カムボデー部材の凹所に液密的かつ他方の
カムメンバーに対して進退可能に嵌合して支持したこと
を特徴とするものである。

（考案の作用・効果） かかる構成の動力伝達装置においては、両回転部材間
に相対回転が生じると粘性抵抗力発生手段に差動回転数
に応じた粘性抵抗力が発生し、同粘性抵抗力は推力変換
手段にて摩擦クラッチに対する推力に変換される。従っ
て、摩擦クラッチはかかる推力により押圧され、両回転
部材間で差動回転数に比例してトルク伝達を行う。従っ
て、当該動力伝達装置は四輪駆動車の一方の動力伝達系
路における駆動側回転部材と従動側回転部材との連結機
構として機能するとともに、駆動側および従動側回転部
材間、両駆動側回転部材間、両従動側回転部材間の差動
制御機構として機能する。

しかして、当該動力伝達装置においては粘性抵抗力発
生手段に粘性抵抗力が発生すると同手段を構成する粘性
流体室に圧力が発生し、この圧力が一方のカムメンバー
の各凹所に嵌合するカム形成部材を背面から他方のカム
メンバー側に押圧する。この結果、両カムメンバーの各
カム面とカムフォロア間のガタ、隙間が消失してこれら
両者は均一な当接状態となり、一部のカム面およびカム
フォロアに対する過負荷が解消されて両者に変形が発生
することがない。このため、トルク伝達特性は設定され
た値に保持され十分な車両駆動性能が得られる。

また、かかる構成によれば各カム面を各カムフォロア
の全てが均一に当接するためのカム面およびカムフォロ
アの数を増加させることができ、これにより一組のカム
面およびカムフォロアに対する負荷荷重が小さくなり、
カムフォロアを小さくすることができて装置の小型化を
図ることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明するに、
第１図には本発明に係る動力伝達装置10が示されてい
る。当該動力伝達装置10は第５図に示すようにリヤルタ
イム式の四輪駆動車の後輪側動力伝達系路に配設され
る。

当該車両は前輪側が常時駆動するとともに後輪側が必
要時駆動するもので、エンジン21の一側に組付けたトラ
ンスアクスル22はトランスミッションおよびトランスフ
ァを備え、エンジン21からの動力をアクスルシャフト23
に出力して前輪24を駆動させるとともに、第１プロペラ
シャフト25に出力する。第１プロペラシャフト25は動力
伝達装置10を介して第２プロペラシャフト26に連結して
いて、これら両シャフト25、26が動力伝達可能な場合動
力がリヤディファレンシャル27を介してアクスルシャフ
ト28に出力され、後輪29が駆動する。

動力伝達装置10は第１図および第２図に示すように、
アウタケース11とインナケース12からなる環状の作動室
内に摩擦クラッチ10a、粘性抵抗力発生手段10bおよび推
力変換手段10cを備えている。アウタケース11は第１プ
ロペラシャフト25に一体的に連結され、またインナケー
ス12は第２プロペラシャフト26に一体的に連結されてア
ウタケース11内に同軸的かつ相対回転可能に組付けられ
ている。

摩擦クラッチ10aは湿式多板クラッチで多数のクラッ
チプレート13aとクラッチディスク13bとからなり、各ク
ラッチプレート13aはその外スプライン部をアウタケー
ス11の内スプライン部11aに嵌合されて同ケース11に一
体回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ各
クラッチディスク13bはその内スプライン部をインナケ
ース12の外スプライン部12aに嵌合されて同ケース12に
一体回転可能かつ軸方向へ移動可能に組付けられてい
る。

粘性抵抗力発生手段10bはアウタケース11内の底部11b
と後述する推力変換手段10cを構成する第１カムメンバ
ー14とにより形成された粘性流体室Ｒ、アウタケース11
の底部11bに設けた第１フィン11c、および第１カムメン
バー14に設けた第２フィン14aにて構成されている。第
１フィン11cはアルミ合金等アウタケース11より軽量で
かつ加工容易な材料にて形成されていて、アウタケース
11の底部11bに嵌着されて同ケース11と一体回転可能で
あり、多数のフィン部11c₁は同心円状に形成されて粘性
流体室Ｒに同軸的に所定長さ突出している。第２フィン
14aは第１カムメンバー14のボデー部材14bに一体的に形
成されており、第１フィン11cと同様アルミ合金等軽量
でかつ加工容易な材料からなりかつ多数のフィン部14a₁
は同心円状に形成されて流体室Ｒに同軸的に所定長さ突
出している。第１カムメンバー14は両ケース11、12に対
して液密的に回転可能かつ軸方向へ摺動可能に組付けら
れていて、各フィン部14a₁が第１フィン11cの各フィン
部11c₁間に所定の微小間隙を保って嵌合され、かつ所定
の長さ互に重合している。なお、液体室Ｒにはシリコン
オイル等高粘性の粘性流体が所定量封入されている。

推力変換手段10cは第１カムメンバー14、第２カムメ
ンバー15およびカムフォロアである複数のコロ16にて構
成されている。しかして、第１カムメンバー14はカムボ
デー部材14bとカム形成部材14cとにより構成されてい
る。カムボデー部材14bにおいては第１図〜第４図に示
すように、第２カムメンバー15との対向面に周方向に等
間隔を保持して形成された複数の凹所14dを備えてお
り、各カム形成部材14cはゴム製のシール部材14eを介し
て各凹所14dに第２カムメンバー15に対して進退可能に
嵌合されて支持されている。また、各カム形成部材14c
は第２カムメンバー15と対向する側に一対のカム面14
c₁、14c₂からなるＶ形状のカム部を備え、同様に第２カ
ムメンバー15は各カム形成部材14cに対向する一対のカ
ム面15b₁、15b₂からなるＶ形状のカム部を備えている。
カムメンバー15は第１カムメンバー14と摩擦クラッチ10
aの最左端のクラッチディスク13bとの間にて、インナケ
ース12の外周に一体回転可能に組付けられており、同カ
ムメンバー15と第１カムメンバー14間の各カム部間にコ
ロ16が介装され、コロ16は各カム部のカム面に当接して
いる。また、第１カムメンバー14には各凹所14dの底部
中央と流体室Ｒとに開口する連通孔14fが形成されてい
る。

かかる構成の動力伝達装置10においては、第１および
第２プロペラシャフト25、26間に相対回転が生じていな
い場合にはこれら両シャフト25、26間でのトルク伝達は
ないが、両シャフト25、26間に相対回転が生じると両シ
ャフト25、26でのトルク伝達を行う。すなわち、これら
両シャフト25、26間に相対回転が生じると第１プロペラ
シャフト25と一体のアウタケース11および第１フィン11
cと、第２プロペラシャフト26と一体のインナケース1
2、第２カムメンバー15および第２フィン14aとの間に相
対回転が生じ、これら両フィン11c,14a間に下記式で示
す粘性剪断トルクＴが発生する。

K:定数、μ：粘性流体の粘度、N:差動回転数、l:各フ
ィン部が対向する長さ、h:各フィン部の対向面の隙間、
ri:粘性剪断力発生部の各半径 この粘性剪断トルクＴは第１カムメンバー14の差動回
転を規制する抵抗力として作用し、この抵抗力Ｆはコロ
16の配置半径をＲとするとＦ＝T/Rとなる。また、この
抵抗力は推力変換手段10cにより摩擦クラッチ10aを押圧
する推力に変換されるが、この場合両カムメンバー14、
15およびコロ16は第４図に示すように作動し、コロ16と
各カム面との接触角をθとすると推力ＳはＳ＝Ftanθと
なる。これにより、摩擦クラッチ10aにおいてはクラッ
チプレート13aとクラッチディスク13bとが差動回転数に
応じた摩擦係合をし、両ケース11、12間すなわち両シャ
フト25、26間のトルク伝達を行う。なお、第１カムメン
バー14は各コロ16の作用にて流体室Ｒ側へ摺動して流体
室Ｒの容積を減少させ、これにより粘性流体の充填率を
高める結果粘性剪断トルクが増大して粘性流体の粘度低
下に起因する同トルクの低下を補足する。

しかして、当該動力伝達装置10においては、流体室Ｒ
内の圧力が上昇するとこの圧力が第１カムメンバー14の
各カム形成部材14cの背部に付与され、各カム形成部材1
4cは第２カムメンバー15側に押圧される。この結果、両
カムメンバー14,15の各カム面14c₁,14c₂および15b₁,15b
₂と各コロ16間にガタ、隙間等が存在していてもこれら
は互いに均一な当接状態となり、一部のカム面およびカ
ムフォロアに対する過負荷状態が解消されて両者に変形
が発生することがない。このため、トルク伝達特性は設
定された値に保持され十分な車両駆動性能が得られる。

また、かかる構成によれば各カム面と各カムフォロア
の全てが均一に当接するため、カム面およびカムフォロ
アの数を本実施例の３組よりも増加させることができ、
これにより一組のカム面およびカムフォロアに対する負
荷荷重が小さくなり、カムフォロアを小さくすることが
できて装置の小型化を図ることができる。

さらにまた、かかる構成によれば第１カムメンバー14
の各凹所14dにおける各カム形成部材14cの背部側に粘性
流体がわずかに存在しているため、突然の負荷荷重に対
しても上記した流体が衝撃を吸収して耐久性を向上させ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る動力伝達装置の断面
図、第２図は同装置におけるカム部の拡大断面図、第３
図は同装置の第１カムメンバーの正面図、第４図は同装
置におけるカム部の部分平面展開図、第５図は同装置を
搭載した車両の概略構成図である。 符号の説明 10……動力伝達装置、10a……摩擦クラッチ、10b……粘
性抵抗力発生手段、10c……推力変換手段、11……アウ
タケース、12……インナケース、14……第１カムメンバ
ー、15……第２カムメンバー、14b……カムボデー部
材、14c……カム形成部材、14d……凹所、14f……連通
孔、16……コロ、25、26……プロペラシャフト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸的かつ相対回転可能に位置する内外両
   回転部材間に配設され、これら両回転部材の相対回転に
   より作動して両回転部材をトルク伝達可能に連結する摩
   擦係合力を発生させるとともに付与される推力に応じて
   摩擦係合力を増減させる摩擦クラッチおよび前記両回転
   部材の相対回転に応じた粘性抵抗力を発生させる粘性抵
   抗力発生手段、同粘性抵抗力発生手段と前記摩擦クラッ
   チ間に配設され同粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性
   抵抗力に応じて相対回転する一対のカムメンバーとこれ
   ら両者の複数のカム面間に介装されて両カムメンバーを
   互に離間すべく作用する複数のカムフォロアを有する推
   力変換手段を備え、前記両カムメンバーのうちの粘性抵
   抗力発生手段側の一方のカムメンバーを、カム面を有す
   る複数のカム形成部材と同カム形成部材が嵌合される複
   数の凹所を有するカムボデー部材とにより構成して前記
   凹所をその底部にて前記粘性抵抗力発生手段を構成する
   粘性流体室に連通させ、前記カム形成部材を前記カムボ
   デー部材の凹所に液密的かつ他方のカムメンバーに対し
   て進退可能に嵌合して支持したことを特徴とする動力伝
   達装置。