JPH0514667U - ビスカスカツプリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定したハンプ特性を有し、シリコンオイル
を変質させることなく高効率のトルク伝達が可能で、構
造が簡単なビスカスカップリングを提供する。 【構成】 隣接するインナープレート５７とアウタープ
レート５５の間には、これらインナープレート５７及び
アウタープレート５５が直接的に接触することのないよ
うに非金属の摩擦部材であるフリクションプレート５３
が配設される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、粘性流体を介してトルク伝達を行うビスカスカップリングに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、例えば四輪駆動車（４ＷＤ車）の前後両車軸間の動力伝達系に動力伝 達装置として、或いは二輪駆動車の左右車輪間等の動力伝達系に差動制限装置と して使用するビスカスカップリングは、相対回転自在に配置された第１及び第２ の伝達部材と、二組のプレート組と、粘性流体（シリコンオイル）が封入された 作動室とを備えており、第１のプレート組が第１の伝達部材の回転軸線方向に摺 動可能であって且つ該第１の伝達部材と共に回転可能に配置され、第２のプレー ト組が第２の伝達部材の回転軸線方向に摺動可能であって且つ該第２の伝達部材 と共に回転可能に配置されており、前記第１及び第２のプレート組の各プレート は前記作動室内で交互に配置されていて、少なくとも一方のプレート組のプレー トは互いに間隔を保たれている。

【０００３】 このようなビスカスカップリングにおいては、前記第１及び第２のプレート組 の相対回転に伴う回転数差にほぼ比例して伝達トルクが変化するが、ある程度以 上の相対回転で長時間ビスカスカップリングを作動させると内部温度及び内部圧 力が高くなり、急激に伝達トルクが上昇する所謂「ハンプ現象」が生じる。これ は、作動室内に封入されたシリコンオイルの攪拌抵抗のために内部温度が上昇し てシリコンオイルが膨張し、シリコンオイルと共に封入されている空気が圧縮さ れるため、該空気の泡が各プレートの両側に生じた圧力差を吸収することができ なくなり、軸線方向に移動可能な一方のプレート組のプレートが移動して他方の プレート組のプレートと直接に接触し始めることにより生じる。即ち、各プレー ト組間のシリコンオイルの粘性によるトルク伝達から各プレート組間のプレート の摩擦接触によるトルク伝達に切り替わるので、伝達トルクが急激に増加するハ ンプ状態となる。

【０００４】 また、例えば特開昭６２−１３７４２９号公報に開示されているビスカスカッ プリングのように、上記の如き各プレート組間に形状記憶合金もしくはバイメタ ル製の円板を挿入することによって、該円板が作動室内の温度上昇に伴って変形 して各プレート組に摩擦接触し、トルク伝達を行うように構成して伝達トルクを 増加させるものも提案されている。

【０００５】 従って、このようなビスカスカップリングを４ＷＤ車の前後両車軸間の動力伝 達系に動力伝達装置として、或いは後輪駆動車の左右車輪間の動力伝達系に差動 制限装置として使用する際には、上記の如き各プレート組間の摩擦接触によるハ ンプ状態を有効に利用することにより一方の車輪が空転しても駆動力を他方の車 輪へ高効率で伝達することができるので、車両の悪路走破性を向上させることが できる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記各プレート及び円板は金属製なので、各プレート組間の摩 擦接触が金属同士の接触となるため、摩擦係数を調整してハンプ状態時の伝達ト ルクを設定することは困難であり、ハンプ現象を有効に利用できなかった。

【０００７】 また、上記の如き金属接触は、活性化金属粉の発生を促すことになり、該活性 化金属粉が作動室内のシリコンオイルを変質させ、シリコンオイルの粘度変化及 び劣化を招くといった問題がある。特に、上記形状記憶合金もしくはバイメタル 製の円板は、球面状又は截頭円錐形に変形して上記各プレート組と線接触するの で、局部的な磨耗を生じ易く、金属粉を発生し易い。

【０００８】 そこで、本考案の目的は上記課題を解消することにあり、安定したハンプ特性 を有し、シリコンオイルを変質させることなく高効率のトルク伝達が可能で、構 造が簡単なビスカスカップリングを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の上記目的は、相対回転自在に配置された第１及び第２の伝達部材と、 粘性流体が封入された作動室と、第１の伝達部材と非回転的に係合した第１のプ レート組と、該第１のプレート組と前記作動室内で交互に配置されると共に第２ の伝達部材と非回転的に係合した第２のプレート組とを有するビスカスカップリ ングにおいて、隣接する前記第１のプレート組と前記第２のプレート組の間には 、これら第１及び第２のプレート組が直接的に接触することのないように非金属 の摩擦部材が配設されていることを特徴とするビスカスカップリングにより達成 される。

【００１０】 尚、例えば前記摩擦部材は前記第１及び第２のプレート組間に回転自在に挿入 されたペーパーライニグや、樹脂製及び石綿製等の非金属製、又はセミメタリッ ク，焼結合金の円板からなる。また、前記非金属製の摩擦部材を前記第１又は第 ２のプレート組の両面に貼り付けたり、第１及び第２のプレート組の同一側面に 貼り付けたりすることもできる。

【００１１】

【作用】

第１の伝達部材と第２の伝達部材の間に回転数差が生じて粘性流体の膨張によ り作動室内の内部圧力が上昇すると、軸線方向に移動可能な一方のプレート組の プレートが移動して他方のプレート組のプレートと摩擦部材を介して接触するの で、金属プレート同士が直接的に接触することなく、摩擦接触によるトルク伝達 が行われる。

【００１２】

【実施例】

以下、添付の図１乃至図３及び図６に基づいて本考案の一実施例を詳細に説明 する。

【００１３】 先ず、図６により本考案の実施例を用いた４ＷＤ車の動力系の構成を説明する 。この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、フロントデフ５（前輪側 のデファレンシャル装置）、前車軸７，９、左右の前輪１１，１３、方向変換歯 車組１５を含むトランスファ１７、本実施例のビスカスカップリング１９、プロ ペラシャフト２１、リヤデフ２３（後輪側のデファレンシャル装置）、後車軸２ ５, ２７、左右の後輪２９，３１などから構成されている。

【００１４】 次に、図１乃至図３によりビスカスカップリング１９の構成を説明する。ハウ ジング３３（第１の伝達部材）とハブ３５（第２の伝達部材）は相対回転自在に 配置されている。ハウジング３３は一体のスプライン３７によりトランスファ17 の出力軸３９に連結され、エンジン１からの駆動力により回転駆動される。ハブ ３５はスプライン４１によりプロペラシャフト２１側の連結軸４３に連結されて いる。

【００１５】 ハウジング３３とハブ３５の間には作動室４５が形成され、この作動室４５に は高粘度のシリコンオイル（粘性流体）が封入されている。更に、ハウジング３ ３とハブ３５の間にはＸリング４７, ４７（断面がＸ字状のシール）とバックア ップリング５１，５１が配置され作動室４５を液密に保っている。

【００１６】 図２に拡大して示したように、この作動室４５内部ではアウタープレート５５ とインナープレート５７とが交互に配置されている。前記アウタープレート５５ （第１のプレート）はハウジング３３内周に軸方向移動自在にスプライン連結さ れている。そして、各アウタープレート５５の間にはスペーサリング６１が配置 されており、各アウタープレート５５は所定の間隔を保持した状態で回転軸線方 向の移動を規制されている。前記インナープレート５７（第２のプレート）はハ ブ25外周に軸方向移動自在にスプライン連結されており、相互に隣接する各イン ナープレート５７とアウタープレート５５の間には摩擦部材であるフリクション プレート５３が配設されている。

【００１７】 前記フリクションプレート５３は、図３に示す様に前記インナープレート５７ とほぼ同径の円環状のプレート部材であり、ハブ３５の外周に遊嵌されている。 又、該フリクションプレート５３は、例えばペーパーライニング等の非金属材料 によって成形されており、その表面にはシリコンオイルを連通するための丸穴５ ４が適宜形成されている。

【００１８】 そこで、作動室４５の内部に並列に配設されたインナープレート５７がハンプ 状態時に回転軸線方向へ移動して前記フリクションプレート５３と摺接すると、 該フリクションプレート５３は隣接する前記アウタープレート５５と摺接させら れるので、インナープレート５７とアウタープレート５５の間ではフリクション プレート５３を介してトルク伝達が行われる。

【００１９】 従って、前記フリクションプレート５３の材質を摩擦係数の異なる材質に適宜 変えることにより、ハンプ状態時における前記インナープレート５７と前記アウ タープレート５５の間の伝達トルクを設定することができる。又、インナープレ ート５７とアウタープレート５５とが直接的に接触することがなくなるので、金 属プレート同士の接触を防ぐことができる。

【００２０】 次に、上記ビスカスカップリング１９の動作について説明する。 エンジン１からの駆動力によるハウジング３３の回転はシリコンオイルの剪断 抵抗によりアウタープレート５５からインナープレート５７に伝達され、ハブ３ ５を回転させる。この時、アウタープレート５５とインナープレート５７との間 の回転差が大きいと差動制限力が強くなり大きなトルクが伝達され、この回転差 が小さいと差動が許容され伝達トルクは小さくなる。

【００２１】 また、アウタープレート５５とインナープレート５７とが所定以上の回転数差 で長時間にわたって連続的に相対回転を生じると、作動室４５内に封入されたシ リコンオイルの攪拌抵抗のために内部温度が上昇してシリコンオイルが膨張し、 作動室４５内の内部圧力が上昇する。すると、インナープレート５７は回転軸線 方向へ移動させられ、フリクションプレート５３を介してアウタープレート５５ に圧接される。そこで、各プレートが摩擦部材を介して摺接するので、トルク伝 達特性が安定し、更に、フリクションプレート５３を比較的摩擦係数の大きな材 質とすることにより、ハンプ状態が発生した際のインナープレート５７とアウタ ープレート５５との間の摩擦接触による伝達トルクを大きくすることができる。

【００２２】 また、インナープレート５７とアウタープレート５５との間で直接的に回転ト ルクを伝達する際にも、非金属材料のフリクションプレート５３を介してトルク 伝達が行われ、金属プレートであるインナープレート５７とアウタープレート５ ５の摺接面が互いに接触することがないので、金属同士の摩擦接触を生じない。 従って、作動室４５内のシリコンオイルを変質させる活性化金属粉が摩擦接触面 から生じることがなく、シリコンオイルの粘度変化及び劣化を防止することがで きるので、ビスカスカップリングの差動耐久性が向上する。

【００２３】 次に、ビスカスカップリング１９の機能を図６の車両の動力性能に即して説明 する。 エンジン１の回転はトランスミッション３を介してフロントデフ５に伝達され 、左右の前輪１１, １３に分割出力されると共にトランスファ17、ビスカスカッ プリング１９、プロペラシャフト２１を介してリヤデフ２３に伝達され、左右の 後輪２９，３１に分割出力される。

【００２４】 良路走行時のように前後両車軸間の相対運動に伴う回転数差が小さい状態では 、ビスカスカップリング１９に回転数差が吸収され後輪２９，３１側へはほとん ど駆動力が伝達されない。従って、車両は前輪駆動の２ＷＤ状態となっており、 燃費が向上すると共に車庫入れやＵターン等のような低速急旋回に際してもタイ トコーナーブレーキング現象が発生することはない。

【００２５】 そして、悪路などで前輪１１, １３が空転し前後両車軸間に回転数差が生じ、 ハウジング３３の回転とハブ３５の回転との間の回転数差が大きい状態では、上 記ビスカスカップリング１９のトルク伝達特性により、駆動力はトランスファ17 、ビスカスカップリング１９、プロペラシャフト２１からリヤデフ２３を介して 左右の後輪２９，３１に分割出力され、車両は４ＷＤ状態になるので、高い走破 性が得られる。

【００２６】 更に、前輪１１，１３が泥などに嵌まり込んで車両がスタックした場合には、 前後両車軸間の回転数差が上昇すると共に長時間にわたって連続的に相対回転を 生じるので、ビスカスカップリング１９がハンプ状態を生じる。このため、ビス カスカップリング１９による伝達トルクが急激に増加して後輪２９，３１側への 駆動力の伝達効率が高まるので、後輪２９，３１には高い駆動力が生じ、スタッ クからの脱出が可能となる。

【００２７】 尚、上記実施例においては各フリクションプレート５３をハブ３５の外周に遊 嵌し、相互に隣接する各インナープレート５７とアウタープレート５５の間に配 設したが、本考案はこれに限定するものではなく、図４及び図５に示すように種 々の形態を採りえる。

【００２８】 本考案の他の実施例に基づき図４に示したビスカスカップリング７０の作動室 ４５内部には、アウタープレート５５とインナープレート５９とが交互に配置さ れている。前記アウタープレート５５（第１のプレート）はハウジング３３内周 に軸方向移動自在にスプライン連結されている。そして、各アウタープレート５ ５の間にはスペーサリング６１が配置されており、各アウタープレート５５は所 定の間隔を保持した状態で回転軸線方向の移動を規制されている。前記インナー プレート５９（第２のプレート）はハブ３５外周に軸方向移動自在にスプライン 連結されている。

【００２９】 前記インナープレート５９の両面には、摩擦部材であるフリクションシート５ ８が全面にわたって一体に貼り付けられている。該フリクションシート５８は、 例えばペーパーライニング等の非金属材料によって成形されている。

【００３０】 そこで、作動室４５の内部に並列に配設されたインナープレート５９はハンプ 状態時に回転軸線方向へ移動させられると、フリクションシート５８を介して隣 接する前記アウタープレート５５と摺接するので、インナープレート５９とアウ タープレート５５の間ではフリクションシート５８を介してトルク伝達が行われ る。

【００３１】 従って、上記実施例のビスカスカップリング１９と同様に、フリクションシー ト５８の材質を摩擦係数の異なる材質に適宜変えることにより、ハンプ状態時に おける前記インナープレート５９と前記アウタープレート５５の間の伝達トルク を設定することができる。又、インナープレート５９とアウタープレート５５と が直接的に接触することがなくなるので、金属プレート同士の接触を防ぐことが できる。尚、本実施例においてはインナープレート５９の両面にフリクションシ ート５８を貼り付けたが、該フリクションシート５８をアウタープレート５５の 両面に貼り付けることも可能である。

【００３２】 また、本考案の他の実施例に基づき図５に示したビスカスカップリング７１の 作動室４５内部には、アウタープレート６４とインナープレート６５とが交互に 配置されている。前記アウタープレート６４（第１のプレート）はハウジング３ ３内周に軸方向移動自在にスプライン連結されている。そして、各アウタープレ ート６４の間にはスペーサリング６１が配置されており、各アウタープレート６ ４は所定の間隔を保持した状態で回転軸線方向の移動を規制されている。前記イ ンナープレート６５（第２のプレート）はハブ３５外周に軸方向移動自在にスプ ライン連結されている。

【００３３】 前記アウタープレート６４及び前記インナープレート６５の同一側面（図５中 の左側面）には、摩擦部材であるフリクションシート６６が全面にわたって一体 に貼り付けられており、該フリクションシート６６は、例えばペーパーライニン グ等の非金属材料によって成形されている。

【００３４】 そこで、作動室４５の内部に並列に配設されたインナープレート６５はハンプ 状態時に回転軸線方向へ移動させられると、フリクションシート６６を介して隣 接する前記アウタープレート６４と摺接するので、インナープレート６５とアウ タープレート６４の間ではフリクションシート６６を介してトルク伝達が行われ る。

【００３５】 従って、上記実施例の各ビスカスカップリング１９，７０と同様に、フリクシ ョンシート６６の材質を摩擦係数の異なる材質に適宜変えることにより、ハンプ 状態時における前記インナープレート６５と前記アウタープレート６４の間の伝 達トルクを設定することができる。又、インナープレート６５とアウタープレー ト６４とが直接的に接触することがなくなるので、金属プレート同士の接触を防 ぐことができる。

【００３６】 また、上記各実施例のビスカスカップリング７０，７１においては、インナー プレート表面又はアウタープレート表面の全面にわたってフリクションシートを 貼り付けたが、必ずしも全面に貼り付ける必要はなく、摩擦部材を同心円状或い は放射状に配設しても良い。

【００３７】 更に、上記各実施例においては、本考案のビスカスカップリングを４ＷＤ車の プロペラシャフト上に配置した例について述べたが、これに限定するものではな く、後輪駆動車の差動制限装置等の他の動力伝達装置に用いることもでき、これ に伴ってハウジング及びハブの形状は種々の形状を採りうる。

【００３８】

【考案の効果】

本考案のビスカスカップリングによれば、作動室内で隣接する第１のプレート 組と第２のプレート組の間には、これら第１及び第２のプレート組が直接的に接 触することのないように非金属の摩擦部材が配設されているので、作動室内の内 部圧力が上昇し、第１のプレート組が回転軸線方向へ移動させられると、該第１ のプレート組は前記摩擦部材を介して第２のプレート組に圧接される。そこで、 ハンプ状態が生じた際には、各プレート組が摩擦部材を介して摺接するので、ト ルク伝達特性が安定し、更に、前記摩擦部材を比較的摩擦係数の大きな材質とす ることにより、ハンプ状態が発生した際の第１のプレート組と第２のプレート組 との間の摩擦接触による伝達トルクを大きくすることができる。

【００３９】 また、ハンプ状態時には非金属材料の摩擦部材を介してトルク伝達が行われ、 金属プレートである第１のプレート組と第２のプレート組の摺接面が互いに接触 することがないので、金属同士の摩擦接触を生じない。そこで、作動室内のシリ コンオイルを変質させる活性化金属粉が摩擦接触面から生じることがなく、シリ コンオイルの粘度変化及び劣化を防止することができるので、ビスカスカップリ ングの差動耐久性が向上する。

【００４０】 従って、安定したハンプ特性を有し、シリコンオイルを変質させることなく高 効率のトルク伝達が可能で、構造が簡単なビスカスカップリングを提供すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に基づくビスカスカップリン
グの縦断面図である。

【図２】図１に示したビスカスカップリングの部分拡大
図である。

【図３】図１に示したフリクションプレートの正面図で
ある。

【図４】本考案の他の実施例に基づくビスカスカップリ
ングの部分拡大図である。

【図５】本考案の他の実施例に基づくビスカスカップリ
ングの部分拡大図である。

【図６】図１に示したビスカスカップリングを用いた車
両の動力系を示すスケルトン機構図である。

【符号の説明】

１ エンジン ３ トランスミッション ５ フロントデフ ７，９ 前車軸 11、13 前輪 15 方向変換歯車組 17 トランスファ 19 ビスカスカップリング 21 プロペラシャフト 23 リヤデフ 25,27 後車軸 29,31 後輪 33 ハウジング（第１の伝達部材） 35 ハブ（第２の伝達部材） 37,41 スプライン 39 出力軸 45 作動室 47 Ｘリング 51 バックアップリング 53 フリクションプレート 54 丸穴 55,64 アウタープレート（第１のプレート） 57 インナープレート（第２のプレート） 58 フリクションシート 59 インナープレート（第２のプレート） 61 スペーサリング 62,63 スプライン係合手段 65 インナープレート（第２のプレート） 66 フリクションシート 70 ビスカスカップリング 71 ビスカスカップリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転自在に配置された第１及び第２
   の伝達部材と、粘性流体が封入された作動室と、第１の
   伝達部材と非回転的に係合した第１のプレート組と、該
   第１のプレート組と前記作動室内で交互に配置されると
   共に第２の伝達部材と非回転的に係合した第２のプレー
   ト組とを有するビスカスカップリングにおいて、隣接す
   る前記第１のプレート組と前記第２のプレート組の間に
   は、これら第１及び第２のプレート組が直接的に接触す
   ることのないように非金属の摩擦部材が配設されている
   ことを特徴とするビスカスカップリング。