JP2519718Y2

JP2519718Y2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP2519718Y2
Application number: JP1989082591U
Authority: JP
Inventors: 航一田中; 清仁村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1989-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2004-07-13
Also published as: JPH0322137U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案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）この種形式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差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。

（考案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、車両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てこれら両回転部材の相対回転によ
り作動して粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力発生手段
と、前記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と、前記粘性抵抗力発
生手段にて発生する粘性抵抗力を前記摩擦クラッチに対
する推力に変換させる推力変換手段を備え、同推力変換
手段を、前記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
両カムメンバーのカム面間に介装されて両カムメンバー
を互いに離間すべく作用するカムフォロアにて構成して
なる動力伝達装置であり、前記粘性抵抗力発生手段を、
前記外側回転部材内にて前記推力変換手段の一方のカム
メンバーにより区画された粘性流体室と、同カムメンバ
ーに一体的に設けられて前記流体室に突出する多数のフ
ィン部を同心的に有する第１フィンと、前記流体室内に
て前記両回転部材の一方に一体回転可能に設けられて前
記流体室に突出し前記第１フィンの各フィン部と同心的
に交互に嵌合する多数のフィン部を有する第２フィンと
により構成したことを特徴とするものである。

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
置においては差動回転数が大きくなるほど剪断速度が増
大して粘性流体の粘度が低下するため、差動回転数が増
大することにともない伝達トルクの増加率が低下する。
第13図には差動回転数に対する伝達トルクの関係が示さ
れており、グラフ（Ｉ）には当該動力伝達装置、グラフ
（II）には上記した公知の後者の動力伝達装置の伝達ト
ルクの関係が示されている。当該動力伝達装置において
はビスカスカップリングを使用していないため粘性流体
の粘度低下の影響が少ないことから、同カップリングよ
り伝達トルクは増加するもののその増加率は漸次低下す
る傾向にある。このため、トルク伝達特性はタイトコー
ナブレーキング現象の発生領域（III）の下限から漸次
離れ、車両の走行性能上不利となる。

従って、本考案の目的は上記した先願に係る動力伝達
装置において、差動回転に伴い伝達トルクを一層増加さ
せることによりトルク伝達特性をタイトコーナブレーキ
ング現象の発生領域の下限に沿わせ、車両の走行性能の
向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段）本考案に係る動力伝達装置は、同軸的かつ相対回転可
能に位置する内外回転部材間に配設されてこれら両回転
部材の相対回転により作動して粘性抵抗力を発生させる
粘性抵抗力発生手段と、前記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
と、前記粘性抵抗力発生手段にて発生する粘性抵抗力を
前記摩擦クラッチに対する推力に変換させる推力変換手
段を備え、同推力変換手段を、前記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、これら両カムメンバーのカム面間に介装
されて両カムメンバーを互いに離間すべく作用するカム
フォロアにて構成してなる動力伝達装置であり、前記粘
性抵抗力発生手段を、前記外側回転部材内にて前記推力
変換手段の一方のカムメンバーにより区画された粘性流
体室と、同カムメンバーに一体的に設けられ前記流体室
に突出する多数のフィン部を同心的に有する第１フィン
と、前記流体室内にて前記両回転部材の一方に一体回転
可能に設けられて前記流体室に突出し前記第１フィンの
各フィン部と同心的に交互に嵌合する多数のフィン部を
有する第２フィンとにより構成するとともに、前記一方
のカムメンバーを摺動可能に組付け、かつ前記流体室内
に所定量の粘性流体と気体とを密封して、前記一方のカ
ムメンバーが他方のカムメンバーとの相対回転により前
記流体室側へ摺動して前記両フィンのフィン部の重合長
さを増加するように構成したことを特徴とするものであ
る。

当該動力伝達装置においては、前記推力変換手段を構
成する一方のカムメンバーを、前記両フィンが互いに離
反する方向へバネ付勢するように構成することができ
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たトルク伝達を行う。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
制限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両回転部材間
の差動回転数の増大に応じて一方のカムメンバーがカム
フォロアの作用にて流体室側へ漸次摺動し、両フィンに
おける各フィン部の重合長さを増大させるとともに流体
室における粘性流体の充填率を増大させる。このため、
これら両者の増大に起因して伝達トルクが増大し、粘性
流体の粘度低下に起因する伝達トルクの低下を補足しま
たは同伝達トルクの低下を上回る。この結果、当該動力
伝達装置においては、トルク伝達特性をタイトコーナブ
レーキング現象の発生領域の下限に近ずけることがで
き、車両の走行性能の向上を図ることができる。

また、当該動力伝達装置において、一方のカムメンバ
ーを前記両フィンが互いに離反する方向へバネ付勢する
ように構成すれば、同カムメンバーの流体室側への摺動
が上記付勢力にて抑制され、差動回転数に対する各フィ
ン部の重合長さおよび粘性流体の充填率は第１図の実線
のグラフに示すように、１点鎖線のグラフに示すバネ付
勢していない場合に比較してより直線的に増大する。こ
のため、カムメンバーに対する所期荷重（バネ付勢力）
を適宜設定することにより第13図のグラフ（Ｖ）に示す
ように、グラフ（IV）に示すバネ付勢していない場合に
比較してトルク伝達特性をタイトコーナブレーキング現
象の発生領域（III）の下限に一層近づけることがで
き、車両の走行性能の向上を図ることができる。

（実施例）以下本考案の実施例を図面に基づいて説明するに、第
１図には本考案の一実施例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10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、第１カムメンバ
ー14に設けた第１フィン14a、および流体室Ｒ内にてイ
ンナケース12の外周に軸方向の移動を規制されて一体回
転可能に組付けた第２フィン15にて構成されている。第
１フィン14aは、第１カムメンバー14のボデー14bに一体
的に形成されていて、流体室Ｒ内へ突出する同心円状に
形成された多数のフィン部14a₁を備えている。また、第
２フィン15は第１カムメンバー14側へ突出する同心円状
に形成された多数のフィン部15aを備えている。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２フィン15の各フィン部15a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、流体室Ｒにはシリコンオイル等高粘性の所定
量の粘性流体と空気とが封入されている。

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16およびカムフォロアである複数のコロ17にて構
成されている。第１カムメンバー14においてはそのボデ
ー14bの第１フィン14aとは反対側の部位に、第２図に示
すように周方向に等間隔を保って３つのカム溝14cが形
成されている。第２カムメンバー16は第１カムメンバー
14と摩擦クラッチ10aの最左端のクラッチプレート13aと
の間にて、アウタケース11の内周に一体回転可能に組付
けられている。かかる第２カムメンバー16においては、
第１カムメンバー14のカム溝14cに対向する部位に第３
図に示すように、同カム溝14cと同一形状のカム溝16aが
一体的に形成されている。各カム溝14c、16aは第４図
（ａ）〜（ｃ）に示すようにカム頂角をθとする谷部を
有し、互に対向する谷部間にコロ17が介装されている。

しかして、アウタケース11の底部11bと第１カムメン
バー14間には第５図に示すようにニードルベアリング18
a、軌道輪18bおよび第６図に示すウェーブワッシャスプ
リング18cが介装されている。これにより、第１カムメ
ンバー14はスプリング18cにより第２カムメンバー16側
へ付勢され、設定された初期荷重が付与されている。

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、第２カムメンバー
16および第１カムメンバー14と、第２プロペラシャフト
26と一体のインナケース12および第１フィン15との間に
相対回転が生じ、これら両フィン15、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
ン部が重合する長さ、h:各フィン部の対向面の隙間、r
i: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
17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、
16およびコロ17は第４図（ａ）から同図（ｂ）、（ｃ）
に示すように作動し、推力Ｓはカム頂角をθとするとＳ
＝Ftanθ/2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。

しかして、当該動力伝達装置10においては、流体室Ｒ
内に所定量の粘性流体と空気とが封入され、かつ第１カ
ムメンバー14が軸方向へ摺動可能に組付けられている。
このため、両ケース11、12の差動回転時第１カムメンバ
ー14は流体室Ｒ側へ漸次押動され、流体室Ｒ内の空気を
圧縮して粘性流体の充填率を高め、かつ両フィン15、14
aの各フィン部15a、14a₁の重合長さを増大させる。しか
して、第11図には差動回転数に対する各フィン部の重合
長さの増加量および粘性流体の充填率が示されており、
本実施例の値は実線グラフにて示されている。粘性抵抗
力発生手段10bにて発生する粘性剪断トルクＴは上記式
から明らかなように各フィン部の重合長さに比例し、か
つ第12図のグラフから明らかなように粘性流体の充填率
に比例するため、粘性流体の粘度低下に起因する粘性剪
断トルクの低下を十分に補償する。この場合、本実施例
においては第１カムメンバー14はスプリング18cに抗し
て流体室Ｒ側へ摺動するため、同スプリング18cが介装
されていない場合に比較してその摺動が抑制され、各フ
ィン部14a₁,15aの重合長さおよび粘性流体の充填率は差
動回転数に対して第11図の実線のグラフに示すようによ
り直線的になる。なお、同図の１点鎖線のグラフはスプ
リング18cが介装されていない場合の値を示している。
このため、第１カムメンバー14に対する初期荷重を適宜
設定することにより、トルク伝達特性を第13図のグラフ
（Ｖ）に示すようにタイトコーナブレーキング現象の発
生領域（III）の下限に一層近づけることができ、車両
の走行性能の向上を図ることができる。

第７図〜第９図には第１カムメンバー14に対するバネ
付勢手段の３つの変形例が示されている。第７図に示す
第１変形例においてはバネ部材として複数の圧縮コイル
スプリング18dが採用され、かつ軌道輪として複数の円
柱状突起18eを備えた軌道輪18fが採用されている。軌道
輪18fの各突起18eは第１カムメンバー14の各円筒部14d
内に遊嵌し、各円筒部14dの外周にて第１カムメンバー1
4と軌道輪18f間に各スプリング18dが介装されている。
なお、第８図に示す第２変形例はニードルベアリング18
aおよびスプリング18cを上記実施例とは反対側に配置し
た例であり、また第９図に示す第３変形例はニードルベ
アリング18a、スプリング18dおよび軌道輪18fを第１変
形例とは反対側に配置した例である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る動力伝達装置の断面
図、第２図は第１カムメンバーの正面図、第３図は第２
カムメンバーの正面図、第４図（ａ）、（ｂ）は同装置
におけるカム部の部分展開図、同図（ｃ）は同図（ｂ）
の一部省略部分拡大図、第５図は同装置における要部拡
大断面図、第６図はバネ部材の一例であるウェーブワッ
シャスプリングの斜視図、第７図〜第９図は付勢手段の
３つの変形例をそれぞれ示す第５図に対応する断面図、
第10図は同装置を搭載した車両の概略構成図、第11図
は、差動回転数に対するフィン部の重合長さおよび粘性
流体の充填率の増大量の関係を示すグラフ、第12図は充
填率に対するトルク倍率の関係を示すグラフ、第13図は
差動回転数に対する伝達トルクの関係を示すグラフであ
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、14a……第１フィン、15……第２フィン、16……第
２カムメンバー、17……コロ、18a……ニードルベアリ
ング、18b、18f……軌道輪、18c、18d……スプリング、
25、26……プロペラシャフト。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】同軸的かつ相対回転可能に位置する内外回
転部材間に配設されてこれら両回転部材の相対回転によ
り作動して粘性抵抗力を発生させる粘性抵抗力発生手段
と、前記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と、前記粘性抵抗力発
生手段にて発生する粘性抵抗力を前記摩擦クラッチに対
する推力に変換させる推力変換手段を備え、同推力変換
手段を、前記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
両カムメンバーのカム面間に介装されて両カムメンバー
を互いに離間すべく作用するカムフォロアにて構成して
なる動力伝達装置であり、前記粘性抵抗力発生手段を、
前記外側回転部材内にて前記推力変換手段の一方のカム
メンバーにより区画された粘性流体室と、同カムメンバ
ーに一体的に設けられて前記流体室に突出する多数のフ
ィン部を同心的に有する第１フィンと、前記流体室内に
て前記両回転部材の一方に一体回転可能に設けられて前
記流体室に突出し前記第１フィンの各フィン部と同心的
に交互に嵌合する多数のフィン部を有する第２フィンと
により構成するとともに、前記一方のカムメンバーを摺
動可能に組付け、かつ前記流体室内に所定量の粘性流体
と気体とを密封して、前記一方のカムメンバーが他方の
カムメンバーとの相対回転により前記流体室側へ摺動し
て前記両フィンのフィン部の重合長さを増加するように
構成したことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】前記推力変換手段を構成する一方のカムメ
ンバーを、前記両フィンが互いに離反する方向へバネ付
勢したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
に記載の動力伝達装置。