JPH0721934Y2 - ４輪駆動用駆動連結装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、前，後輪間における駆動力の伝達手段とし
て、ベーンポンプの発生油圧を利用する４輪駆動用駆動
連結装置に関する。

〔従来技術〕

４輪駆動車は、雪道、砂利道等の特殊な路面状況におい
て高い走行安定性が得られることは勿論、通常の路面に
おいても、加減速時及び高速走行時における安定性に優
れていることから、路面状況及び走行状態の如何に拘わ
らず快適な走行を実現できるものとして、近年、特に脚
光を浴びている。このような４輪駆動車としては、前，
後輪間に生じる回転速度差に応じて駆動力を配分する駆
動連結装置を、前，後輪間の伝動軸の中途に設けたもの
がその主流をなしており、このような駆動連結装置の一
種として、油圧ポンプ、特に、小型軽量化が容易である
と共に、耐久性に優れたベーンポンプの発生油圧を利用
するものがある。

ベーンポンプは、周方向に略等配に配設された平板状の
ベーン複数枚を、半径方向への進退自在に装着してなる
短寸円筒形のロータと、偏肉環状をなすカムリングの両
側にサイドプレートを夫々装着し、これらに囲繞された
空間を内部に形成してなるケーシングとを備え、該ケー
シングの内部空間に前記ロータを同軸回動自在に収納し
て、ロータの外周面とカムリングの内周面との間に、こ
れらと両サイドプレートの側面とにより囲繞された複数
のポンプ室を形成し、各別のポンプ室への導入油を、共
にカムリングの内周面に摺接し互いに相隣するベーン間
に封止し、ロータの回転により回転させて昇圧せしめる
公知の構成を有するものであり、このベーンポンプを用
いてなる駆動連結装置は、前，後輪の一方に連なる軸体
に前記ロータを、また他方に連なる軸体に前記ケーシン
グを夫々同軸的に固着し、ロータとケーシングとの間
に、前，後輪間の回転速度差に相当する相対回転が生ず
るようになし、前記ポンプ室内部にこの相対回転速度に
応じた油圧を発生させ、ロータとケーシングとの間に前
記相対回転を抑止する方向に作用する摩擦力により駆動
力を伝達する構成としたものである。

この駆動連結装置は、本願出願人による特開平1-153335
号公報に示されているように、圧油を油タンクより片側
のサイドプレートに固設された弁を介して前記各別のポ
ンプ室へ送給し、各ベーンに、これを表裏に貫通する小
径の絞り孔が夫々形成され、ベーン間に形成される封止
空間内にて昇圧される油の一部が、該空間の低圧側、即
ち、ロータの相対回転方向上流側に相隣する同様の封止
空間内に、前記絞り孔を通流して漏れ出すようになして
あり、また、ポンプ室からの送出油は、各ベーンが内挿
された収納溝の底部に導入され、各ベーンを進出方向に
押圧し、これらの先端をカムリングの内周面に押付ける
作用をなした後、ロータの側面とサイドプレートとの間
のわずかな間隙を通流して漏れ出し、低圧の油タンクに
還流するようになしてある。即ち、ロータとケーシング
との間に生じる相対回転に応じてポンプ室内部に発生す
る油圧は、前記絞り孔及びロータ，サイドプレート間の
間隙における通流抵抗、主として前者の通流抵抗に抗し
て発生するようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕 さて、自動車が加減速を行い、前，後輪の一方に大きい
荷重が作用する場合には前，後輪間に大きい回転速度差
が生じる。このように大きい回転速度差が生じた場合、
前記ロータとケーシングとの間の相対回転速度が大き
く、前記ポンプ室における圧油の吸入，吐出の時間間隔
が短くなり、これにより大流量の圧油が必要となる。

しかしながら前述の如き従来の駆動連結装置において
は、前記各別のポンプ室へ単一の経路により圧油を送給
しているため、圧油の最大送給流量が小さく、大流量の
圧油が必要となった場合、圧油流量が必要流量より不足
気味となり、これによって圧油中にキャビテーションが
発生する虞がある。このように圧油中にキャビテーショ
ンが発生した場合、前記ポンプ室で圧油が加圧されると
圧油中の気泡が消滅するため、ポンプ室内の圧力が低く
抑えられ、これによって十分な駆動力の伝達が前，後輪
間で行われなくなる等の問題があった。

本考案は斯かる事情に鑑みなされたものであり、ポンプ
室への圧油送給経路を複数設けることによって圧油の送
給流量を多くしてキャビテーションの発生を抑止し、加
減速時においても十分な駆動力の伝達を前，後輪間で行
うことが可能である４輪駆動用駆動連結装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る４輪駆動用駆動連結装置は、表裏に貫通す
る絞り孔を夫々に有する板状のベーン複数枚を半径方向
への進退自在に備え、前，後輪の一方と連動回転する円
筒形のロータと、他方と連動回転する、偏肉環状をなす
カムリングの両側にサイドプレートを夫々装着してなる
ケーシングとを備え、前記ロータの外周面とカムリング
の内周面と両側のサイドプレートの側面とにより囲繞さ
れる複数のポンプ室を形成するように前記ロータをケー
シングに収納して、ベーンポンプを構成し、該ポンプ室
へ圧油を送り込み、前記絞り孔の通流抵抗に抗して発生
する油圧により、前，後輪を連結する４輪駆動用駆動連
結装置において、前記一方のサイドプレートに、前記複
数のポンプ室と貯油部とを各別に連通する複数の吸込油
路を設け、他方のサイドプレートに、前記複数のポンプ
室と貯油部とを各別に連通する複数の吐出油路と、各吐
出油路の途中に分流すると共に、前記貯油部に連通する
複数の連通油路とを設け、前記複数の吸込油路，前記複
数の連通油路毎に前記貯油部から前記ポンプ室への流入
のみを許容する吸込チェック弁を配設し、前記複数の吐
出油路毎に前記ポンプ室から前記貯油部への流出のみを
許容する吐出チェック弁を配設したことを特徴とする。

〔作用〕

本考案にあっては片側のサイドプレートにポンプ室への
圧油の吸込油路を、また他側のサイドプレートに一部の
油路を共有する吐出油路，連通油路を設け、ポンプ室へ
は前記吸込油路及び連通油路を通じて圧油を吸込めるよ
うにしたから圧油の供給量に十分な余裕を持たせること
が可能となり、供給圧油の不足に起因するキャビテーシ
ョンの発生等の不都合を防止し得、また複数の吸込油
路，吐出油路，連通油路夫々に個別にチェック弁を設け
て、貯油部と連通せしめることとしたからチェック弁自
体の容量が小さくて済み，高い応答性を得ることが可能
となる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本考案に係る４輪駆動用駆動連結装置（以
下本案装置という）の縦断面図、第２図は第１図のII-I
I線による横断面図である。

図において１は、前，後輪の一方と連動回転する入力軸
であり、また２は、他方と連動回転する出力軸である。
本案装置は、この入力軸１と出力軸２との間に介装され
たベーンポンプ３の発生圧力により、両軸の回転速度
差、即ち、前，後輪間に生じる回転速度差に応じて、入
力軸１から出力軸２へ駆動力の伝達を行うものである。
FRベースの４輪駆動車においては、入力軸１が、主たる
駆動輪である後輪又は駆動源であるエンジンに連なり、
出力軸２が前輪に連なることは言うまでもなく、後輪か
ら前輪への駆動力の伝達が、本案装置を介して行われる
ようになしてある。

ベーンポンプ３は、短寸の円筒体に、半径方向に所定の
深さを有する複数本の収納溝30b,30b…を周方向に略等
配をなして形成し、これらの収納溝30b,30b…の夫々
に、これらの底部との間に介装された各一対のコイルば
ね30c,30c…にて半径方向外向きに付勢した状態にて、
矩形平板状をなす各別のベーン30a,30a…を摺動自在に
内挿せしめてなるロータ30と、偏肉筒状をなすカムリン
グ31の両側に、サイドプレート32,33を後述する如く固
着してなるケーシングとを主たる構成要素とする。

カムリング31は、ロータ30の外径よりもやや大なる直径
の円に、３個所の凹部を周方向に等配をなして設け、第
２図に示す如き軸断面形状をなす空洞部31aを、その軸
心位置に形成してあり、ロータ30と略等しい軸長寸法を
有する部材であり、また、サイドプレート32,33は、そ
の軸心位置に後述するロータ軸36の支承孔を共に有し、
前者は薄肉の、後者は厚肉の中抜き円板状をなす部材で
ある。これらのサイドプレート32,33は、カムリング31
の両側を挾持する態様にて、これと同軸的に位置決めさ
れて、サイドプレート32のカムリング31と逆側にて、こ
れらと同軸的に位置決めされ、薄肉円板の一側に短寸円
筒を連設してなる軸封部材34と共に、軸封部材34,サイ
ドプレート32,カムリング31をこの順に貫通し、サイド
プレート33に形成された図示しない各別のねじ孔に螺合
する複数の固定ボルト35,35…により一体的に結合さ
れ、ベーンポンプ３のケーシングを構成している。前記
出力軸２は、これの端部に形成された円板形フランジ20
を、複数の固定ボルト21,21…によりサイドプレート33
のカムリング31と逆側の側面に固定せしめて、前記ケー
シングに同軸的に固着されており、該ケーシングは、出
力軸２の回転、即ち前輪の回転に応じてその軸心回りに
回転するようになしてある。

第１図に示す如く、前記ケーシングの外側には、サイド
プレート33の外周及び軸封部材34の円筒部外周にその一
部を外嵌せしめて、薄肉筒状をなす囲繞部材38が装着し
てあり、ベーンポンプ３の作動油は、該囲繞部材38と、
ケーシングの外周面との間に環状をなして形成される貯
油部たる油タンクＴ内に封入してある。

前記ロータ30は、カムリング31の空洞部31aと、サイド
プレート32,33とにて囲繞された空間に内挿してあり、
サイドプレート32及び同33の前記支承孔に夫々内嵌固定
された針状ころ軸受32a及び玉軸受33aにて支承されたロ
ータ軸36に、両支承位置間にて外嵌させ、これとスプラ
イン結合させてある。ロータ軸36は、軸封部材34の円筒
部内周に装着されたオイルシール34a及びＸリング34bに
より外周を封止させ、サイドプレート32側に適長突出さ
せてあり、この突出端部に同心的に形成した連結フラン
ジ37を、複数の固定ボルト11,11…により、前記入力軸
１の端部に形成された円板形フランジ10に固着せしめ、
入力軸１と同軸的に連結されている。而して、ロータ30
は、ロータ軸36を介して入力軸１に連結され、入力軸１
の回転、即ち、後輪の回転に連動してその軸心回りに回
転する。

このようにケーシングに内挿されたロータ30の外周面
と、カムリング31の前記空洞部31aの内周面との間に
は、３個所の凹部の形成位置に、前記両面と、サイドプ
レート32,33の側面とにて囲繞され、第２図に示す如
く、変形三日月形の軸断面形状をなす３つのポンプ室4
0,40,40が形成され、各ポンプ室40には、三日月形の両
端部に夫々位置して、サイドプレート32側に開口する一
対の吸込口40a,40a（第２図では説明の便宜上相対回転
方向の上流側に位置する吸込口を40a₁、下流側に位置す
る吸込口を40a₂として示してある。以下同じ）と、サイ
ドプレート33側に開口する一対の吐出口40b,40b（第２
図では相対回転方向の上流側に位置する吐出口を40b₁、
下流側に位置する吐出口を40b₂として示してある。以下
同じ）とが夫々形成してある。３つのポンプ室40,40,40
の各吸込口40a,40a…は、これらの形成位置に夫々対応
させてサイドプレート32に固設され、ポンプ室40への流
入のみを許容する各別の第１吸込チェック弁41,41…、
軸封部材34のサイドプレート32との密着面に、各チェッ
ク弁41,41…の入口部を連通させる態様にて形成された
環状油室42、及び軸封部材34の円板部を厚さ方向に貫通
して形成された吸込油路43により、油タンクＴに連通さ
せてあり、一方、吐出口40b,40b…は、これらの形成位
置に一端を開口させ、半径方向内側に折り返す態様に
て、サイドプレート33に形成された各別の吐出油路44,4
4…、及び該油路44,44…の中途に夫々固設され、ポンプ
室40からの流出のみを許容する各別の吐出チェック弁4
5,45…を介して、ロータ30の側面に形成された環状溝46
に連通させてある。この環状溝46は、第２図に示す如
く、前記収納溝30b,30b…の底部を相互に連通する態様
をなして形成されている。また、前記吐出口40b,40b…
の出側の吐出油路44,44…には、入口部を油タンクＴに
連通させてサイドプレート33に固設された各別の第２吸
込チェック弁49,49…の出口部が連通され、該第２吸込
チェック弁49,49…はベーンポンプ３の吸込時にのみ、
油タンクＴの圧油を吐出油路44,44…を経て吐出口40b,4
0b…よりポンプ室40へ送給する。また、サイドプレート
32の支承孔とロータ軸36との間の環状空間は、支承部材
34の円筒部を内外に貫通する連通孔47によって、また、
サイドプレート33の支承孔とロータ軸36との間の環状空
間は、サイドプレート33を半径方向に貫通する連通孔48
によって、夫々、油タンクＴに連通させてあり、油タン
クＴ内の封入油が、針状ころ軸受32a及び玉軸受33aの潤
滑のために導入されている。

而して、吐出口40bから送出される圧油は、各別の吐出
油路44及び前記環状溝46を介して、収納溝30b,30b…の
底部に導入され、前記コイルばね30c,30c…の付勢力と
の相乗作用により、ベーン30a,30a…を半径方向外向き
に押圧すべく作用し、ロータ30の両側面と、サイドプレ
ート32,33の側面との間のわずかな間隙を通過して、前
記支承孔内に漏れ出し、連通孔47,48を経て油タンクＴ
に還流する。

前記各ベーン30a,30a…の夫々には、第１図に示す如
く、これらの先端近傍の幅方向中央に位置して、絞り孔
５が形成してある。この絞り孔５は、ベーン30aを厚さ
方向に貫通する態様にて極小径の貫通孔50を形成し、こ
れの一側に、これと略同心をなす円錐形の面取り部51を
連設してなり、前記絞り孔５を通流する後述する如き２
方向の流れに対し、相異なる通流抵抗を与える形状を具
備している。絞り孔５においては、徐々に縮径する面取
り部51を経て貫通孔50に流入し、他側の開口部から流出
する流れと、極小径の貫通孔50に直接流入し、徐々に拡
径する面取り部51を経て流出する流れとがある。前者に
おいては、流入損失がわずかであることから、その通流
抵抗は、実質的に貫通孔50における摩擦損失と流出損失
との加算値となるのに対し、後者においては、この加算
値に、極細径の貫通孔50への流入に伴う損失と面取り部
51における拡流に伴う損失とを加算したものとなり、前
者の通流抵抗は、後者のそれよりも大幅に小さい。

以上の如く構成された本案装置の動作につき次に説明す
る。入力軸１と出力軸２との間に回転速度差が生じてい
ない場合、前者と連動回転するロータ30と後者と連動回
転するカムリング31との間の相対回転は生じず、各ポン
プ室40,40…内の油は、ロータ30及びカムリング31の回
転に伴って回転するのみであり、油圧の発生はなく、入
力軸１から出力軸２への駆動力の伝達は行われない。こ
れは、一定速度にて理想的な直進走行が行われている場
合に相当するが、実際の走行の際、このような状態が生
じることは稀であり、入力軸１と出力軸２との間には、
常時ある程度の回転速度差が生じており、特に、前，後
輪の一方が空転状態にある場合、又は加減速時等、前，
後輪の一方に大きい荷重が作用する場合等には大きい回
転速度差が生じる。このように回転速度差が生じた場
合、ロータ30とカムリング31との間に第２図に矢印ａで
示したように、相対回転が生じ、油タンクＴ内の油は、
吸込油路43及び第１吸込チェック弁41と、第２吸込チェ
ック弁49とを介して、前記相対回転方向上流側に開口す
る吸込口40a及び吐出口40bからポンプ室40内部に導入さ
れる。そして、この油は、互いに相隣する２枚のベーン
30a,30a間に、これらと、ロータ30の外周面、カムリン
グ31の内周面、及びサイドプレート32,33とにて囲繞さ
れて形成される空間内に封止され、ロータ30が前記相対
回転方向に回転せしめられてポンプ室40内の油が昇圧す
ると、ポンプ室40内の相対回転方向下流側に開口する吐
出口40b₂から送出される。この時吐出油路44に連通して
いる第２吸込チェック弁49は、吐出油圧によって閉止
し、送出された油は、吐出油路44,吐出チェック弁45及
び環状溝46を経て、収納溝30b,30b…の底部に導入さ
れ、これらに内挿されたベーン30a,30a…をカムリング3
1の内周面に押付けるべく作用する。更にロータ30が相
対回転させられると、ベーン30aはカムリング31内周面
によって押下げられ、収納溝30b内の油はロータ30と、
サイドプレート32又は33の側壁との間の間隙から低圧状
態に維持された前記支承孔内に漏れ出し、針状ころ軸受
32a又は玉軸受33aの潤滑作用をなし、連通孔47又は48を
通流して油タンクＴに還流する。

さて、前記の如く、ポンプ室40内に導入されて相隣する
２枚のベーン30a,30a間に形成される空間に封止された
油は、前記相対回転に伴って回転せしめられて昇圧し、
一部は、相対回転方向上流側の一方のベーン30aに形成
された絞り孔５を通流して、前記空間に相隣し、これよ
りも低圧状態にある同様の空間内に漏れ出し、残部は、
他方のベーン30aの絞り孔５から該空間に漏れ出した油
と共に、吐出油路44,吐出チェック弁45及び環状溝46を
経て、ロータ30とサイドプレート32,33間の間隙を通過
して低圧部に漏れ出す。従って、ポンプ室40内部の発生
油圧の高低は、絞り孔５における通流抵抗及び前記間隙
における通流抵抗の和の大小に対応する。一方、このよ
うにポンプ室40内に油圧が発生すると、この油圧に応じ
た摩擦力が、ロータ30の外周面とカムリング31の内周面
との間に前記相対回転を抑止する方向に作用し、ロータ
30とケーシングとの間、即ち、入力軸１と出力軸２との
間にトルク伝達がなされ、４輪駆動状態が実現される。
従って、入力軸１から出力軸２への伝達トルクの大小
は、ポンプ室40内の油圧の高低に対応し、前記絞り孔５
及び間隙における通流抵抗の和の大小に対応する。

なお、ケーシングに対するロータ30の相対回転の方向
は、入力軸１の回転速度と、出力軸２の回転速度とのい
ずれが大であるかにより定まり、入力軸１の回転速度が
大である場合、前記相対回転は、入力軸１及び出力軸２
の回転方向、即ち、ロータ30及びケーシングの回転方向
と同方向に生じ、出力軸２の回転速度が大である場合、
前記相対回転は、同じく逆方向に生じる。前者を正回転
とし、後者を逆回転とする場合、ベーン30a,30a…の装
着は、逆回転時において高圧となる側、即ち相対回転方
向下流側に面取り部51が位置するように行う。これは前
輪の回転速度が大となる旋回走行時に、前輪に伝達され
る駆動力を小さく抑え、また、通常走行時において前，
後輪に回転速度差が生じた場合に十分な伝達トルクが得
られるようにするためである。

本装置においてはサイドプレート32に第１吸込チェック
弁41,41…、サイドプレート33に第２吸込チェック弁49,
49…を夫々固設し、ベーンポンプ３の吸込時にはこれら
の弁を介して吸込口40a及び吐出口40bより圧油を吸い込
めるためポンプ室40内へ送給できる圧油の流量が多く、
前，後輪の回転速度差が大きくなる加減速時等の大流量
の圧油送給量が必要とされる場合において、不足なく圧
油が供給可能であり、前，後輪間に十分な駆動力の伝達
がなされる。

また、ポンプ室40への吸込チェック弁を従来装置よりも
増設することにより、各吸込チェック弁の容量は従来の
ものよりも小さくすることが可能であり、各吸込チェッ
ク弁が小型化できる。また、これにより駆動連結装置の
小型化が可能である。

〔効果〕

以上の如く本考案装置にあっては片側のサイドプレート
にポンプ室への圧油の吸込油路を、また他側のサイドプ
レートに一部の油路を共有する吐出油路，連通油路を設
け、ポンプ室へは前記吸込油路及び連通油路を通じて圧
油を吸込めるようにしたから、圧油の供給量に十分な余
裕を持たせることが可能となり、供給圧油の不足に起因
するキャビテーションの発生等の不都合を防止し得る。

また複数の吸込油路，吐出油路，連通油路夫々に個別に
チェック弁を設けて、貯油部と連通せしめることとした
からチェック弁自体の容量が小さくて済み，高い応答性
を得ることが可能となる等本考案は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本案装置の縦断面図、第２図は第１図のII-II
線による横断面図である。 ３……ベーンポンプ、５……絞り孔、30……ロータ、30
a……ベーン、31……カムリング、32,33……サイドプレ
ート、41……第１吸込チェック弁、49……第２吸込チェ
ック弁、40……ポンプ室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】表裏に貫通する絞り孔を夫々に有する板状
   のベーン複数枚を半径方向への進退自在に備え、前，後
   輪の一方と連動回転する円筒形のロータと、他方と連動
   回転する、偏肉環状をなすカムリングの両側にサイドプ
   レートを夫々装着してなるケーシングとを備え、前記ロ
   ータの外周面とカムリングの内周面と両側のサイドプレ
   ートの側面とにより囲繞される複数のポンプ室を形成す
   るように前記ロータをケーシングに収納して、ベーンポ
   ンプを構成し、該ポンプ室へ圧油を送り込み、前記絞り
   孔の通流抵抗に抗して発生する油圧により、前，後輪を
   連結する４輪駆動用駆動連結装置において、 前記一方のサイドプレートに、前記複数のポンプ室と貯
   油部とを各別に連通する複数の吸込油路を設け、他方の
   サイドプレートに、前記複数のポンプ室と貯油部とを各
   別に連通する複数の吐出油路と、各吐出油路の途中に分
   流すると共に、前記貯油部に連通する複数の連通油路と
   を設け、前記複数の吸込油路，前記複数の連通油路毎に
   前記貯油部から前記ポンプ室への流入のみを許容する吸
   込チェック弁を配設し、前記複数の吐出油路毎に前記ポ
   ンプ室から前記貯油部への流出のみを許容する吐出チェ
   ック弁を配設したことを特徴とする４輪駆動用駆動連結
   装置。