JP2520111B2 - 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２軸間で相対回転に応じた動力伝達を行うた
めの装置に関するものである。

（従来の技術） この種動力伝達装置は、４輪駆動装置の前後輪間差動
を制限したり、左右輪間差動を制限する伝動手段として
有用であり、従来は「オートモーティブ・エンジニア」
（Automotive Engineer）,84−12,P22,第12/21頁及び第
13/21頁に記載された「ビスコドライブ」（Viscodriv
e）なるものが知られている。これは、２軸に夫々結合
したディスクを交互に配置してディスク間に粘性流体を
介在させ、粘性流体を介してディスク間、従って２軸間
で相対回転に応じた動力伝達を行うよう構成したもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしかかる構成では、所定の動力伝達を得ようとす
る場合、上記のディスクが極めて多数必要であり、これ
らを軸線方向に重ねて配置するため、軸方向に大型とな
るのを避けられなかった。

又、粘性流体が封じこめのため、２軸間の相対回転が
大きい状態で長時間使用すると、加熱気味になって性能
低下が著しかったり、破損したりすることがあった。

更に、構成上高価になるものも歪めない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、動力伝達を極く一般的な油圧クラッチで行
う構成を踏襲し、その容量を２軸間の相対回転に応じて
制御することにより従来と同様の機能を上記の問題なし
に達成し得るようにしたもので、 ２軸間を駆動結合する油圧クラッチと、 ２軸間の相対回転に応じたトルクを発生する粘性カッ
プリングと、 該トルクに応じて開度変化する可変オリフィスと、 この可変オリフィスを経由して前記油圧クラッチに作
動油圧を供給する油圧源とを具備した構成に特徴づけら
れる。

（作 用） ２軸間で一方の軸から他方の軸に動力が向かう時、粘
性カップリングは２軸間の相対回転に応じたトルクを発
生する。可変オリフィスはこのトルクに応じて開度変化
し、その開度に応じた割合で油圧源は油圧を油性クラッ
チに作動油圧として供給する。この作動油圧は可変オリ
フィスの開度、従って２軸間の相対回転に応じたものと
なり、油圧クラッチは容量を２軸間の相対回転に応じた
ものにされてこの相対回転に応じた２軸間の動力伝達を
可能にする。

ところで、上記の動力伝達を油圧クラッチにより行う
から、装置が軸線方向に大型となることがない。又この
油圧クラッチは、作動油を封じ込めたものでなく、循環
させるものであるため、その途中で作動油の冷却が可能
であり、２軸間の相対回転が大きな状態での長時間使用
によっても過熱することがなく、所期の機能を不変に保
ち得るし、破損するようなこともない。更に、油圧クラ
ッチ及び粘性カップリングは各方面で多用される極く一
般的なものてあり、装置を安価に造ることが可能であ
る。

（実施例） 以下、図示の実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

第１図は本発明装置の一実施例で、図中1,2は夫々本
発明装置により動力伝達をなされるべき２軸の示し、軸
１は入力軸、軸２はこれに同軸配置した出力軸である。

軸1,2間に油圧クラッチ３を設け、この油圧クラッチ
はクラッチドラム４を入力軸１に結合すると共に出力軸
２に回転自在に支持して備える。クラッチドラム４内に
クラッチハブ５を配設し、これを出力軸２に結合する。
そしてクラッチドラム４の外周部内面にスプライン結合
したドライブプレート６と、クラッチハブ５の外周にス
プライン結合したドリブンプレート７との交互配置にな
るクラッチパックを設け、これらプレート6,7を相互に
押圧するクラッチピストン８をクラッチドラム４の内外
周部間に摺動自在に嵌合して油圧室９を画成する。ピス
トン８はリターンスプリング10によりクラッチ開放位置
に向け付勢し、室９内の作動油圧によりピストン８がリ
ターンスプリング10に抗して図中左行される時、クラッ
チの締結がなされるものとする。

室９内の油圧制御のため、ピストン８に小径連通孔11
を設けて固定オリフィスとし、室９をクラッチドラム４
の内周部に設けた透孔12、出力軸２に形成した外周条溝
13及び半径方向孔14、出力軸２及びこれに挿置したトー
ションバー15間における環状通路16、同じく出力軸２に
形成した半径方向孔17及び外周条溝18により油圧源19に
通じさせる。この油圧源19はオイルポンプ20及び定圧弁
21により構成し、条溝18に一定油圧を供給するものとす
る。

トーションバー15は一端を出力軸２に駆動結合し、他
端をラビリンス構造の粘性カップリング22を介してクラ
ッチドラム４、従って入力軸１に駆動連結する。粘性カ
ップリング22は粘性油を封入されており、この粘性油を
介して周知の作用により、入出力軸1,2間の相対回転に
応じたトルクをこれら入出力軸間に発生させる。そし
て、このトルクに応じたトーションバー15の捩れに応動
する可変オリフィス23を環状通路16中に挿入する。

可変オリフィス23は環状通路16に嵌入した一対の環状
オリフィスブッシュ24,25を第２図（ａ）に明示する如
くに備え、これらブッシュを隣り合わせに配置する。ブ
ッシュ24はトーションバー15に結合して出力軸２に相対
回転可能とし、ブッシュ25は出力軸２に結合してトーシ
ョンバー15に相対回転可能とする。そして両ブッシュ2
4,25の内周に、常態で第２図（ａ）の如く円周方向へ位
置ずらさせて軸方向スリット24a,25aを形成し、これら
の第２図（ｂ）、同図（ｃ）に示す如きオーバーラップ
により可変オリフィス23の開度が決定されるものとす
る。

上記実施例の作用を次に説明する。

入出力軸1,2間の相対回転がない状態で、粘性カップ
リング22は当然トルクを発生せず、トーションバー15は
捩られていない。この時ブッシュ24,25は第２図（ａ）
の相対回転位置にあって可変オリフィス23の開度を０に
する。従って、油圧源19からの一定油圧は油圧室９に向
かい得ず、他方で油圧室９は固定オリフィス11を経て経
油され続け、向圧状態に保たれる。これがため油圧クラ
ッチ３は解放され、入出力軸1,2間を結合しない。

入出力軸1,2間に相対回転が発生して大きくなると、
粘性カップリング22は例えば第３図の特性をもってトル
クを発生する。このトルクはトーションバー15を捩って
プッシュ24をブッシュ25に対し第２図（ａ）から第２図
（ｂ）、更には同図（ｃ）へと相対回転させ、可変オリ
フィス23の開度を例えば第４図の特性をもって変化させ
る。かくて、可変オリフィス23の開度に応じた割合で油
圧源19からの一定油圧が室９へ供給されるようになり、
室９内には可変オリフィス23の開度と固定オリフィス11
の開度との差に応じたクラッチ作動油圧が発生する。こ
の油圧はその値に応じた力でピストン８を第１図中左方
へ付勢し、油圧クラッチ３を締結させて入力軸１から出
力軸２への動力伝達を行う。ところで、可変オリフィス
23の開度が第４図に示す如く粘性カップリング22の発生
トルクに応じて変化し、又この発生トルクが第３図の如
く入出力軸1,2の相対回転に応じて変化することから、
油圧クラッチ３の伝達トルク（容量）を第５図に示す如
く入出力軸1,2の相対回転に応じて変化する。つまり、
入出力軸1,2間で相対回転の増大につれ伝達トルクが大
きくなるような従来と同様の要求通りの動力伝達を行う
ことができる。

第６図は上記動力伝達装置の４輪駆動車に対する一応
用例で、30は前２輪、31は後２輪、32はエンジン、33は
変速機、34は前輪用ディファレンシャルギア、35は後輪
用ディファレンシャルギア、36は本発明動力伝達装置を
夫々示す。

変速機33はエンジン32からの動力を変速して常時等分
に前輪用ディファレンシャルギア34及び本発明動力伝達
装置36の入力軸１に供給する。前輪用ディファレンシャ
ルギア34は動力を前２輪30へ差動下に分配出力し、動力
伝達装置36は動力を前記作用により出力軸２を経て後輪
用ディファレンシャルギア35に伝達し、後輪用ディファ
レンシャルギア35は通力を後２輪31へ差動下に分配出力
する。よって、前２輪30及び後２輪31の駆動により車両
は４輪駆動走行可能である。

ところで本応用例においては、動力伝達装置36の油圧
源19（第１図参照）を第７図に示す構成とする。即ち、
オイルポンプ20の吐出回路を回路37,38に分岐させ、回
路37は減圧弁39を挿入すると共に、オリフィス40,41を
順次経てドレンさせ、回路38は調圧弁42を挿入すると共
に、外周条溝18に接続する。

減圧弁39はばね39aにより図中左方に付勢されたスプ
ール39bを具え、このスプールは室39cにおいてばね39a
と対向するよう減圧弁39の出力圧を作用させ、この出力
圧はばね39aに打勝つ時ドレンポート39dからの排除によ
り低下されるものとする。かくて減圧弁39は出力圧をば
ね39aのばね力に対応した一定値に保ち、これをオリフ
ィス40,41に向かわせる。

オリフィス40,41は後者の開度を前者のそれより大き
くし、オリフィス41にリニヤソレノイド43のプランジャ
43aを対設する。このプランジャはコイル43bへの電流ｉ
は増やすにつれ矢印方向の電磁力を大きくされてオリフ
ィス41からのドレン量を制限しオリフィス40,41間に電
流ｉに応じて第８図中第１象限に示す如くに変化するパ
イロット圧P_Pを発生し、このパイロット圧は０と減圧弁
39の出力圧との間で変化する。

電流ｉは制御回路44により決定し、この電流制御回路
44は電源＋Ｖで作動する。回路44には粘性カップリング
22の温度を直接検出する温度センサ45からの信号、又は
オイルポンプ20の吐出油温から粘性カップリング22の温
度を間接的に検出する温度センサ46からの信号を入力さ
れ、コイル43bへの電流ｉを後述の如くに決定するもの
とする。

調圧弁42は、回路47からのパイロット圧P_P及びばね42
aにより第７図中左方に付勢されるスペール42bを具え、
このスプールは室42cにおいてパイロット圧P_P及びばね4
2aと対向するよう調圧弁42の出力圧を作用させ、この出
力圧はパイロット圧P_P及びばね42aに打勝つ時ドレンポ
ート42dからの排除により低下されるものとする。かく
て調圧弁42は出力圧をパイロット圧P_P及びばね42aによ
る図中左向きの力に対応した値に調圧し、これを外周条
溝18より可変オリフィス23を経てクラッチ油圧室９に向
かわせる。

本応用例の作用を次に説明する。電流制御回路44によ
り決定される電流ｉの変化に応じパイロット圧P_Pが第８
図中第１象限に示す如くに変化すると、このパイロット
圧は調圧弁42からの外周条溝18への出力圧を比例して変
化させる。この出力圧は可変オリフィス23を経てクラッ
チ油圧室９に至り、第１図につき前述した作用によりク
ラッチ作動油圧を室９内に発生させてクラッチ３を作動
油圧に応じて容量で締結させる。ここで特に、可変オリ
フィス23が全開の時のクラッチ作動油圧及びクラッチ伝
達トルクの変化特性を示すと、これらは夫々第８図中第
２象限及び第３象限の如くになる。従って、クラッチ３
の伝達トラクを電流ｉにより変更し得ることにより、入
出力軸1,2の相対回転に対する油圧クラッチ３の伝達ト
ルク、即ち後輪駆動トルクの変化特性を第９図に示す如
く電流ｉに応じて変化させることができる。

このような特性を本例の場合以下の温度補正に利用す
る。即ち、前記した従来の「ビスコドライブ」なる動力
伝達装置は入出力軸相対回転に対する伝達トルク特性が
第10図に示す如く温度に応じて異なる。これは、４輪駆
動車への応用時その運転特性の変化を惹起し、運転者を
戸惑わせる。

しかして本例においては、回路44がセンサ45又は46に
より検出した粘性カップリング22の温度に応じ例えば第
11図の如くに電流ｉを検定すれば、粘性カップリング22
の温度上昇につれ増大する電流ｉによりクラッチ伝達ト
ルクを増大することができ、粘性カップリング22の温度
上昇と共に低下する発生トルクの低下分を補正して、ク
ラッチ３の伝達トルク、つまり後輪駆動トルクの変化特
性を第12図の如く温度変化に影響されることく所定の特
性に保つことができる。

なお第６図乃至第12図の例では可変オリフィス23の上
流側における油圧（油案源19の供給圧）を変化させて、
油圧クラッチ３の伝達トルク特性を可変にしたり、粘性
カップリング22の温度変化に影響されることのないよう
にしたが、この目的は第13図に示す如く可変オリフィス
23の下流における排油量を可変にすることでも達成する
ことができる。従って本例では、第７図中の固定オリフ
ィス11を除去し、代わりに室９にドレン回路50を接続す
る。そして、ドレン回路50にオリフィス51を挿入すると
共に、ドレン回路50の先端にリニヤソレノイド52のプラ
ンジャ52aを対設する。このプランジャ52aは、リニヤソ
レノイド52のコイル52bへの電流ｉ′に比例した矢印方
向の電磁力により回路50からな排油量を制限し、電流
ｉ′は制御回路53により決定する。なお、油圧源19は第
１図におけると同様条溝18へ一定の油圧を供給するもの
とする。

本例において、電流制御回路53が電流ｉ′を増大する
と、リニヤソレノイド52は回路50からの排油量を比較的
に減じて室９内の作動油圧を可変オリフィス23の開度が
極く小さな一定である場合につき示すと第14図中第１象
限の如くに上昇させる。従って、室９内の作動油圧によ
り締結される油圧クラッチ３の伝達トルクも第14図中第
２象限の如く電流ｉ′の増大と共に大きくなる。

これがため本例でも、第15図に示す如く入出力軸1,2
の相対回転に対する油圧クラッチ３の伝達トルク、従っ
て後輪駆動トルクの変化特性を電流ｉ′により自由に変
更したり、粘性カップリング22の温度変化にともなう発
生トルクの変化を補正したりすることができる。

なお特に本例では第15図の如く、入出力軸相対回転が
小さい領域で電流ｉ′によるトルク容量変化が大きく、
以下の利点がある。即ち低摩擦路や泥濘不整地では電流
ｉ′を小さくして後輪駆動トルクを大きくすれば前輪駆
動トルクとの差が小さく保たれ、走破性を向上させるこ
とができ、逆に高摩擦路では電流ｉ′を大きくして後輪
駆動トルクを小さくすることで、後輪の空廻りを許容
し、旋回中のタイトコーナーブレーキング現象を少なく
することができる。

（発明の効果） かくして本発明動力伝達装置は上述の如く、２輪1,2
間で相対回転に応じた動力伝達を行うと雖も、この動力
伝達を油圧クラッチ３により行ない得る構成としたか
ら、装置が軸線方向に大型となるのを防止することがで
きる。又油圧クラッチは作動油を循環させるものである
ため、その途中で作動油の冷却が可能であり、２軸1,2
間の相対回転が大きな状態で長時間使用によっても過熱
することがなく、初期の機能を不変に保ち得るし、破損
することもない。更に、本発明装置は油圧クラッチ３の
他に、その締結制御に当たり２軸1,2間の相対回転が検
出する粘性カップリング22を必要とするが、これらは各
方面で多用される極く一般的なものであり、装置を安価
に造ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明動力伝達装置の一実施例を示す断面図、 第２図（ａ）〜（ｃ）は夫々第１図のII〜II線上におけ
る可変オリフィスの断面図で、その開度変化過程を示
し、 第３図乃至第５図は夫々同例における入出力軸相対回転
−粘性カップリング発生トルクの関係線図、粘性カップ
リング発生トルク−可変オリフィス開度の関係線図、及
び入出力軸相対回転−油圧クラッチ伝達トルクの関係線
図、 第６図は本発明動力伝達装置を応用した４輪駆動車のパ
ワートレーン図、 第７図は同応用例における動力伝達装置の油圧制御回路
図、 第８図及び第９図は夫々同応用例における動力伝達装置
の作用特性図、 第10図は従来装置の伝達トルク変化特性図、 第11図は第７図の例において従来装置の温度補正を行な
う場合の設定電流線図、 第12図はこの電流設定により温度補正した場合における
本発明装置の伝達トルク変化特性図、 第13図は本発明装置の他の例を示す断面図、 第14図及び第15図は夫々同例装置の作用特性図である。 １……入力軸、２……出力軸 ３……油圧クラッチ、４……クラッチドラム ５……クラッチハブ、８……クラッチピストン ９……油圧室、11……固定オリフィス 15……トーションバー、19……油圧源 20……オイルポンプ、21……定圧弁 22……粘性カップリング、23……可変オリフィス 24,25……オリフィスブッシュ 30……前輪、31……後輪 32……エンジン、33……変速機 34……前輪用ディファレンシャルギア 35……後輪用ディファレンシャルギア 36……本発明動力伝達装置 39……減圧弁、42……調圧弁 43……リニヤソレノイド、44……電流制御回路 45,46……温度センサ、50……ドレン回路 52……リニヤソレノイド、53……電流制御回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２軸間で相対回転に応じた動力伝達を行う
   ための装置において、 油圧作動されて前記２軸間を駆動結合する油圧クラッチ
   と、 前記２軸間の相対回転に応じたトルクを発生する粘性カ
   ップリングと、 前記トルクに応じて開度変化する可変オリフィスと、 この可変オリフィスを経て前記油圧クラッチに作動油圧
   を供給する油圧源とを設けてなることを特徴とする動力
   伝達装置。
2. 【請求項２】前記油圧源は供給油圧を変化可能なもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の動力伝達装置。
3. 【請求項３】前記油圧源は供給油圧を前記粘性カップリ
   ングの温度に応じて変化可能なものである特許請求の範
   囲第２項記載の動力伝達装置。
4. 【請求項４】前記可変オリフィスはその下流における排
   油量との関連において前記作動油圧を決定し、該排油量
   が変化可能なものである特許請求の範囲第１項記載の動
   力伝達装置。
5. 【請求項５】前記排油量は前記粘性カップリングの温度
   に応じて変化されるものである特許請求の範囲第４項記
   載の動力伝達装置。