(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸線の周りに相対回転可能な第１および第２の回転部材と、
これら第１および第２の回転部材間に介装された摩擦クラッチと、
前記第１および第２の回転部材間に画成されて高粘性流体が封入された圧力室と、
前記圧力室内で第１の回転部材と一体的に回転することにより第２の回転部材に対して相対回転可能な回転体と、
これら回転体と第２の回転部材との間に生じる前記高粘性流体の圧力によってピストンを押圧し、前記摩擦クラッチを密着させるピストン押圧手段と、
前記ピストン押圧手段を挟んで前記摩擦クラッチと並列に配設されたビスカスカップリングとを備え、
前記ビスカスカップリングの作動室内に封入された高粘性流体の圧力を前記圧力室を介して前記ピストンに作用させることを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一軸線の周りに相対回転可能な回転部材間で駆動トルクを伝達する動力伝達装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動車の前後輪を駆動する種々の駆動形式が開発されているが、そのなかには後輪に駆動トルクを伝達するプロペラシャフトの途中にビスカスカップリングを介装し、前後輪間に回転数差が生じた場合に後輪側に駆動トルクを伝達するものがある。この駆動形式によれば、前後輪間に回転数差が生じるやいなや後輪に駆動トルクを伝達できるばかりでなく、タイトコーナブレーキング現象の発生を防止でき、さらにはＡＢＳ作動時における前後輪間の回転干渉を防止できるなど、種々の優れた特徴を有している。
しかしながら、前記ビスカスカップリングは、高粘性流体中で相対回転する薄板間に生じる粘性抵抗を用いて駆動トルクを伝達するものであるため、図４に示したように伝達トルクには自ずと限界があり、大トルクの伝達には不向きである。
【０００３】
そこで、相対回転可能な第１および第２の回転部材間に介装された摩擦クラッチと、これら第１および第２の回転部材間に画成されて高粘性流体が封入された圧力室と、該圧力室内で第１の回転部材と一体的に回転することにより第２の回転部材に対して相対回転可能な回転体と、これら回転体と第２の回転部材との間に生じる前記粘性流体の圧力によってピストンを押圧し、前記摩擦クラッチを密着させるピストン押圧手段とを備え、大トルクを伝達可能とした、所謂ビスコロックと呼ばれる新しい動力伝達装置が提案されている。このビスコロックの構成と作動原理については、ＳＡＥテクニカルペーパ第９６０７１８号や特開平７−１９７９５４号公報等に詳説されているので、ここでは詳細な説明の重複を避けるが、このビスコロックを用いた動力伝達装置の概略について以下に図３を用いて説明する。
【０００４】
図３に示した動力伝達装置１は、回転軸線Ｃの周りに相対回転する第１および第２の回転部材２，３と、これら第１及び第２の回転部材２，３間に介装された摩擦クラッチである多板クラッチ４と、この多板クラッチ４を押圧して密着させるピストン５と、このピストン５を押圧するピストン押圧手段６とを備えている。
【０００５】
前記ピストン押圧手段６は、第２の回転部材３と一体に回転する回転ケース７と、この回転ケース７に対して軸線Ｃ周りに所定の角度範囲で相対揺動可能とされたポンプディスク８と、第１の回転部材２と一体に回転するフィードディスク９とを有している。そして、これらの部材によって形成された圧力室１０内には、シリコンオイル等の高粘性流体が封入されている。また、回転ケース７のポンプディスク８の反対側には、皿ばね１１によって付勢された補償ピストン１２が嵌装され、圧力室１０内のシリコンオイルの容量変化を補償している。またピストン５は、皿ばね１３によって第２の回転部材３に対して多板クラッチ４から離間する方向に付勢されている。
【０００６】
第１および第２の回転部材２，３が相対回転すると、ポンプディスク８に対してフィードディスク９が圧力室１０内で相対回転する。すると、圧力室１０内に封入されたシリコンオイルの一部がフィードディスク９と一緒に連れ回りし、フィードディスク８とポンプディスク９との間に送り込まれるので、フィードディスク８とポンプディスク９との間の圧力が上昇する。これにより、ピストン５が多板クラッチ４を押圧するので、多板クラッチ４を構成する各プレートが密着し、第１及び第２の回転部材２，３の間で駆動トルクが伝達される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した動力伝達装置１は、第１および第２の回転部材２，３間に相対回転が生じてからピストン押圧手段６の圧力発生及び多板クラッチ４のトルク発生への接続時間がかかる為、図５に示したように相対回転数の低い領域では伝達トルクが生じるまでの応答性が良くない。
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、応答性に優れ、かつ高い伝達トルクを発生することができる良好な動力伝達装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、同一軸線の周りに相対回転可能な第１および第２の回転部材と、
これら第１および第２の回転部材間に介装された摩擦クラッチと、
前記第１および第２の回転部材間に画成されて高粘性流体が封入された圧力室と、
前記圧力室内で第１の回転部材と一体的に回転することにより第２の回転部材に対して相対回転可能な回転体と、
これら回転体と第２の回転部材との間に生じる前記高粘性流体の圧力によってピストンを押圧し、前記摩擦クラッチを密着させるピストン押圧手段と、
前記ピストン押圧手段を挟んで前記摩擦クラッチと並列に配設されたビスカスカップリングとを備え、
前記ビスカスカップリングの作動室内に封入された高粘性流体の圧力を前記圧力室を介して前記ピストンに作用させることを特徴とする動力伝達装置により達成される。
【０００９】
上記構成によれば、第１および第２の回転部材間の相対回転数が低い領域では、応答性に優れたビスカスカップリングによって駆動トルクを伝達し、相対回転数が高い領域では、ピストン押圧手段の圧力室内の圧力とビスカスカップリングの作動室内の圧力との両方がピストンに作用することにより、摩擦クラッチの密着度を高め、より一層大きな駆動トルクを伝達することができる。
又、ビスカスカップリングの内圧上昇に伴ってピストンに作用する圧力が高まり、摩擦クラッチの伝達トルクを大きくするのに反比例して第１および第２の回転部材間の相対回転数が低下するので、ビスカスカップリングはハンプ現象を発生することはなく、耐久性が向上する。
更に、摩擦クラッチとピストン押圧手段およびビスカスカップリングの特性を個別に設定することにより、本発明の動力伝達装置のトルク伝達特性を、簡単に任意の特性とすることができる。
【００１０】
尚、前記ビスカスカップリングの作動室内に封入された高粘性流体の圧力が、圧力室との間に設けられた仕切り部材を介して該圧力室内の高粘性流体に作用するように構成することもできる。この場合、ピストン押圧手段のトルク伝達特性に影響を与えることなく、ビスカスカップリングの作動室内への高粘性流体の充填条件を適宜設定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施形態の動力伝達装置を、図１および図２を参照して詳細に説明する。ここで、図１は本発明に係る一実施形態の動力伝達装置を示した全体縦断面図で、図２は図１に示した動力伝達装置のトルク伝達特性を示した線図である。
【００１２】
図１に示したように、本実施形態の動力伝達装置１００は、駆動軸２０によって回転軸線Ｃ回りに回転駆動される第１の回転部材３０と、この第１の回転部材３０に対して前記軸線Ｃ回りに相対回転可能な第２の回転部材４０とを備えている。尚、前記第２の回転部材４０は、図示しない被駆動部材に連結される。
また、これら第１および第２の回転部材３０，４０間には、摩擦クラッチである多板クラッチ５０と、この多板クラッチ５０を密着させるピストンを押圧可能なピストン押圧手段６０と、前記ピストン押圧手段６０を挟んで前記多板クラッチ５０と並列に配置されたビスカスカップリング７０とがそれぞれ介装されている。
【００１３】
前記第１の回転部材３０は、前記駆動軸２０の雄スプライン部２１と回転方向に係合し一体に回転するようにされている。
また、前記第２の回転部材４０は、第１の回転部材３０と相対回転可能に嵌合するとともに、駆動軸２０の段部２２，２３にそれぞれ嵌装された軸受２４，２５によって、駆動軸２０に対して相対回転可能に支持されている。
【００１４】
前記多板クラッチ５０は、第１の回転部材３０の雄スプライン３１と回転方向に係合する複数枚のインナプレート５１と、これらのインナプレート５１と交互に配置されると共に第２の回転部材４０を構成する円筒部材４２と回転方向に係合する複数枚のアウタプレート５２と、これらのプレートと前記ピストン押圧手段６０との間に介装された環状のスペーサ５３とを有している。
そして、前記インナプレート５１および前記アウタプレート５２は、前記ピストン押圧手段６０によって押圧されて密着し、第１および第２の回転部材３０，４０間で駆動トルクを伝達できるように構成されている。
【００１５】
前記ピストン押圧手段６０は、第２の回転部材４０と一体に回転する環状の回転ケース６１を有している。この回転ケース６１の前記多板クラッチ５０側の側面には、回転ケース６１に対して所定の角度範囲で同軸に相対回転可能とされた環状のポンプディスク６２と、第１の回転部材３０の雄スプライン３２と回転方向に係合して一体に回転する回転体である環状のフィードディスク６３とが配置されている。
前記ポンプディスク６２には、対向するフィードディスク６３の側面と共に剪断通路を構成する周方向溝６２ａが形成されている。
【００１６】
そして前記フィードディスク６３の多板クラッチ５０側には、ピストン６４が回転軸線Ｃ方向に沿って変位可能に嵌装されている。なお、このピストン６４は、皿ばね６５によって第２の回転部材４０に対して多板クラッチ５０から離間する方向に常時付勢されている。
一方、前記回転ケース６１、前記ポンプディスク６２及びフィードディスク６３によって形成されたピストン押圧手段６０の圧力室６６内には、高粘性流体としてのシリコンオイルが封入されている。そして、前記回転ケース６１の前記ビスカスカップリング７０側の側面に凹設された環状凹部６１ａには、補償ピストン６７が回転軸線Ｃ方向に変位可能に嵌装され、圧力室６６のビスカスカップリング７０側の開口を閉塞している。
【００１７】
前記ビスカスカップリング７０は、第２の回転部材４０と一体に回転する円筒状のハウジング７１と第２の回転部材４０を構成する図示右側の側壁４３、および前記ピストン押圧手段６０の回転ケース６１と第１の回転部材３０とにより環状に画成された作動室７２を有している。この作動室７２内には高粘性流体としてのシリコンオイルが密封されるとともに、第１の回転部材３０の雄スプライン３３と回転方向に係合する複数枚のインナプレート７３と、これらのインナプレート７３と交互に配置され、かつ前記ハウジング７１と回転方向に係合する複数枚のアウタプレート７４と、これらアウタプレート７４をそれぞれ所定間隔に保持するスペーサリング７５とが配置されている。
【００１８】
次に、上述のように構成された本実施形態の動力伝達装置１００の作動について説明する。
第１および第２の回転部材３０，４０が相対回転すると、ピストン押圧手段６０のポンプディスク６２とフィードディスク６３とが相対回転する。しかしながら、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が低い領域では、圧力室６６内のシリコンオイルがフィードディスク６３と連れ回りし、ポンプディスク６２とフィードディスク６３との間の隙間に十分に送り込まれる状態には至らない。これにより、ピストン６４を多板クラッチ５０側に押圧する圧力の上昇は不十分で、ピストン６４は皿ばね６５によって多板クラッチ５０から離間させられたままとなる。
したがって、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が低い領域では、多板クラッチ５０のインナプレート５１とアウタプレート５２とは密着せず、多板クラッチ５０によって駆動トルクを伝達することができない。
【００１９】
しかしながら、第１および第２の回転部材３０，４０が相対回転すると、ビスカスカップリング７０のインナプレート７３とアウタプレート７４も相対回転する。すると、作動室７２内に封入されたシリコンオイルとインナプレート７３およびアウタプレート７４との間には粘性抵抗が生じるが、この粘性抵抗はインナプレート７３とアウタプレート７４との間の相対回転数が低い領域でも生じる。そこで、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が低い領域でも、ビスカスカップリング７０は速やかに作動し、第１の回転部材３０と第２の回転部材４０との間で駆動トルクを応答良く伝達することができる。
【００２０】
一方、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高くなると、圧力室６６内のシリコンオイルがフィードディスク６３と連れ回りし、ポンプディスク６２とフィードディスク６３との間の隙間に送り込まれる。これにより、ポンプディスク６２とフィードディスク６３との間に存在するシリコンオイルの圧力は、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数に比例して上昇するので、ピストン６４はフィードディスク６３によって多板クラッチ５０側に押圧される。
【００２１】
そして、フィードディスク６３による押圧力が皿ばね６５の付勢力を上回ると、ピストン６４は多板クラッチ５０側に変位し、スペーサ５３を介して多板クラッチ５０を第２の回転部材４０の図示左側の側壁４１に押圧し、インナプレート５１とアウタプレート５２とを互いに密着させる。
従って、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高い領域では、インナプレート５１とアウタプレート５２とが密着し、第１および第２の回転部材３０，４０間では多板クラッチ５０を介して駆動トルクが伝達される。
【００２２】
更に、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高くなるにつれて、ビスカスカップリング７０によって伝達可能な駆動トルクは頭打ち状態となるが、作動室７２内の圧力は次第に高まる。すると、補償ピストン６７が作動室７２内の圧力により押圧されて圧力室６６側に変位し、作動室７２内の圧力が圧力室６６に付加される。
これにより、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高くなるにつれて、圧力室６６内の圧力が高まるので、ピストン６４を多板クラッチ５０側に押圧する圧力は、ピストン押圧手段６０が発生する圧力と、圧力室６６に背圧として作用する作動室７２の圧力とを足し合わせたものとなるから、第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高くなるにつれて、多板クラッチ５０によって伝達可能な駆動トルクも大きくなる。
【００２３】
すなわち、本実施形態の動力伝達装置１００は、多板クラッチ５０とビスカスカップリング７０とを併用して第１および第２の回転部材３０，４０間で駆動トルクを伝達する構造とされている。そして、図２中に矢印Ａで示した第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が低い領域では、ビスカスカップリング７０によって高い応答性の下で駆動トルクを伝達することができる。また、図２中に矢印Ｂで示した第１および第２の回転部材３０，４０間の相対回転数が高い領域では、多板クラッチ５０とビスカスカップリング７０との両方によって、高い駆動トルクを伝達することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態の動力伝達装置１００においては、ビスカスカップリング７０の作動室７２内の圧力を、補償ピストン６７を介してピストン押圧手段６０の圧力室６６に付加する構造とされている。これにより、作動室７２内の空気が圧力室６６内へ混入することによってピストン押圧手段６０のトルク伝達特性が影響を受けることはなく、ビスカスカップリング７０の作動室７２内への高粘性流体の充填条件を適宜設定することができる。尚、空気の混入によるトルク伝達特性の変化が許容できる場合には、前記補償ピストン６７を省略して圧力室６６と作動室７２を直接連通しても良い。特に、作動室７２内のシリコンオイルの充填率が略１００％とされる場合には、前記補償ピストン６７を省略できる。
【００２５】
また、本実施形態の動力伝達装置１００においては、作動室７２内の圧力を圧力室６６に付加する構造とされており、言い換えれば作動室７２内の上昇圧力を圧力室６６側に逃がす構造とされている。これにより、作動室７２内の圧力が大きく上昇してインナプレート７３とアウタプレート７４とを接触させるハンプ現象の発生を防止できるから、ビスカスカップリング７０を構成するインナプレート７３およびアウタプレート７４の接触摩耗を防止でき、ビスカスカップリング７０の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
なお、本発明の動力伝達装置は、上述した実施形態によって限定されるものではなく、本発明の主旨に基づいて種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば上述した実施形態においては、第１の回転部材３０から第２の回転部材４０に駆動トルクを伝達する場合について説明したが、第２の回転部材４０から第１の回転部材３０に駆動トルクを伝達することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の動力伝達装置は、摩擦クラッチとビスカスカップリングとを併用して第１および第２の回転部材間で駆動トルクを伝達する構造としたので、第１および第２の回転部材間の相対回転数が低い領域では、ビスカスカップリングによって高い応答性の下で駆動トルクを伝達することができるとともに、第１および第２の回転部材間の相対回転数が高い領域では、ピストン押圧手段の圧力室内の圧力とビスカスカップリングの作動室内の圧力との両方がピストンに作用することにより、摩擦クラッチの密着度を高め、より一層大きな駆動トルクを伝達することができる。
【００２８】
又、ビスカスカップリングの内圧上昇に伴ってピストンに作用する圧力が高まり、摩擦クラッチの伝達トルクを大きくするのに反比例して第１および第２の回転部材間の相対回転数が低下するので、ビスカスカップリングはハンプ現象を発生することはなく、耐久性が向上する。
更に、摩擦クラッチとピストン押圧手段およびビスカスカップリングの特性を個別に設定することにより、本発明の動力伝達装置のトルク伝達特性を、簡単に任意の特性とすることができる。
従って、応答性に優れ、かつ高い伝達トルクを発生することができる良好な動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置を示した全体縦断面図である。
【図２】図１に示した動力伝達装置のトルク伝達特性を示した線図である。
【図３】従来の動力伝達装置の全体縦断面図である。
【図４】ビスカスカップリングを用いた従来の動力伝達装置のトルク伝達特性を示した線図である。
【図５】図３に示した動力伝達装置のトルク伝達特性を示した線図である。
【符号の説明】
２０  駆動軸
２１  雄スプライン
３０  第１の回転部材
３１，３２，３３  雄スプライン
４０  第２の回転部材
５０  多板クラッチ
５１  インナプレート
５２  アウタプレート
５３  スペーサ
６０  ピストン押圧手段
６１  回転ケース
６２  ポンプディスク
６３  フィードディスク
６４  ピストン
６６  圧力室
６７  補償ピストン
７０  ビスカスカップリング
７１  ハウジング
７２  作動室
７３  インナプレート
７４  アウタプレート
１００  動力伝達装置
【図１】
0003574286.tif 000002
【図２】
0003574286.tif 000003
【図３】
0003574286.tif 000004
【図４】
0003574286.tif 000005
【図５】
0003574286.tif 000006