(57)【要約】【課題】  装置全体を小型化することを可能とする。【解決手段】  押圧力の付与及び解除に応じて回転部材間の伝達トルクを調整可能なクラッチ部７と、回転軸３，５間の相対回転力をスラスト力に変換する変換機構９と、回転軸３，５間の相対回転速度に応じて回転抵抗を発生し該回転抵抗に応じた相対回転力を変換機構９に入力する速度感応型抵抗機構１１とを設け、速度感応型抵抗機構１１は、回転入力による遠心力が設定値を上回ると変換機構９への相対回転力の入力を遮断するように回転軸３，５の何れかの側に支持されたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006153145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧力の付与及び解除に応じて回転部材間の伝達トルクを調整可能なクラッチ部と、
前記回転部材間の相対回転力をスラスト力に変換する変換手段と、
前記回転部材間の相対回転速度に応じて回転抵抗を発生し該回転抵抗に応じた相対回転力を前記変換手段に入力する速度感応型抵抗手段と
を設けたことを特徴とするカップリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のカップリング装置であって、
前記相対回転速度を前記速度感応型抵抗手段に増速して入力する増速ギヤ機構を設けた
ことを特徴とするカップリング装置。
【請求項３】
請求項２記載のカップリング装置であって、
前記変換手段は、一対のプレート及び該プレート間に形成されたカム機構であり、
前記プレートの一方は、前記回転部材の一方側に回転係合すると共に、前記速度感応型抵抗手段は、前記回転部材の他方側に支持され、
前記増速ギヤ機構は、前記プレートの他方及び速度感応型抵抗手段間に設けられた
ことを特徴とするカップリング装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のカップリング装置であって、
前記速度感応型抵抗手段は、前記回転入力に基づく遠心力が設定値を上回ると前記変換手段への相対回転力の入力を遮断するように前記回転部材の何れかの側に支持された
ことを特徴とするカップリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のカップリング装置であって、
前記クラッチ部は、前記押圧力に抗して付勢力を発生する付勢手段を有し、
前記変換手段は、前記押圧力が設定値を上回るときに前記付勢手段の撓みにより前記入力される相対回転力の増大をキャンセルする
ことを特徴とするカップリング装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れかに記載のカップリング装置であって、
前記カム機構のカム角度は、一対のプレート間の相対回転方向によって発生する推力が異なるように設定されていることを特徴とするカップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材間の相対回転に応じてトルクを伝達するカップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のカップリング装置としては、例えばブレード及び粘性流体を用いて相対回転による圧力を発生させ、この圧力によりピストンを移動させて摩擦多板クラッチを締結し、このクラッチ締結により軸間のトルク伝達を行わせるものがある。
【０００３】
このカップリング装置によれば、逆方向差動時においてもトルク伝達ができるという利点がある。
【０００４】
しかし、従来の装置は、発生した圧力で直接ピストンを移動させる構造であるため、十分な締結力を得るためにはブレードの大きさを大きくすると共に粘性流体の量も増大しなければならず、装置全体が大型化するという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１０７５０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、装置全体が大型化する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のカップリング装置は、装置全体を小型化するため、回転部材間の相対回転力をスラスト力に変換する変換手段と、回転部材間の相対回転速度に応じて回転抵抗を発生し該回転抵抗に応じた相対回転力を前記変換手段に入力する速度感応型抵抗手段とを設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のカップリング装置は、回転部材間の相対回転力をスラスト力に変換する変換手段と、回転部材間の相対回転速度に応じて回転抵抗を発生し該回転抵抗に応じた相対回転力を前記変換手段に入力する速度感応型抵抗手段とを設けたため、回転抵抗に応じた相対回転力をスラスト力に変換するから、小さな回転抵抗で大きな締結力を得ることが可能となり、速度感応型抵抗手段等を小型とし、装置全体の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
装置全体を小型化するという目的を、変換手段を設けることで実現した。
【実施例１】
【００１０】
図１、図２は、本発明の実施例１に係るカップリング装置に係り、図１は、断面図、図２は、同側面図である。
【００１１】
カップリング装置１は、相対回転可能な回転部材である一対の回転軸３，５間に設けられている。回転軸３，５は、例えば車両の駆動軸上で前後輪間又は左右輪間に連動連結される。
【００１２】
前記カップリング装置１は、クラッチ部７を備える他、変換手段としての変換機構９、速度感応型抵抗手段として速度感応型抵抗機構１１、増速ギヤ機構１３を備えている。
【００１３】
前記クラッチ部７は、前記回転軸３，５間に介設され押圧力の付与及び解除に応じて伝達トルクを調整可能となっている。クラッチ部７は、クラッチ外筒１５及びクラッチハブ１７間に、摩擦多板クラッチ１８を備えたものである。
【００１４】
前記クラッチ外筒１５には、内周にインナースプライン１９が設けられ、左右両側に周回状の端壁部２１，２３を一体に備えている。端壁部２１，２３の内周縁には、ボス部２５，２７が一体に設けられている。一方のボス部２５は、前記回転軸３の外周に相対回転自在に嵌合支持されている。他方のボス部２７は、前記回転軸５に同軸に一体に設けられている。ボス部２５の内周には、軸嵌合部２９が設けられている。軸嵌合部２９には、前記回転軸３の端部３１が嵌合し、回転軸３，５が連れ持ち支持された構成となっている。この連れ持ち支持により回転軸３，５間の支持剛性を向上し、がたつき、振動等を抑制することができる。クラッチ外筒１５の一側肩部には、開口３３が設けられている。
【００１５】
前記クラッチハブ１７には、外周にスプライン３５が設けられている。クラッチハブ１７は、前記クラッチ外筒１５内に同心状に配置され、前記回転軸３に一体に設けられている。
【００１６】
前記摩擦多板クラッチ１８は、アウタープレート及びインナープレートを交互に備え、前記クラッチ外筒１５及びクラッチハブ１７間に配置されている。摩擦多板クラッチ１８は、そのアウタープレートが前記クラッチ外筒１５のインナースプライン１９にスプライン係合し、同インナープレートが前記クラッチハブ１７のスプライン３５にスプライン係合している。従って、摩擦多板クラッチ１８の摩擦係合により、クラッチ外筒１５及びクラッチハブ１７間のトルク伝達を行わせることができる。
【００１７】
前記変換機構９は、前記回転軸３，５間の相対回転力をスラスト力に変換するものであり、前記クラッチ外筒１５及びクラッチハブ１７間の開口３３側に配置されている。変換機構９は、一対のプレート３７，３９及び該プレート３７，３９間に形成されたカム機構４１からなっている。
【００１８】
前記一方のプレート３７は、前記クラッチ外筒１５及びクラッチハブ１７間に回転自在に配置されている。プレート３７及びクラッチ外筒１５の端壁部２１には、スラストニードルベアリング４３が介設されている。前記他方のプレート３９は、前記クラッチハブ１７にスプライン係合し、前記摩擦多板クラッチ１８に隣接して配置されている。プレート３９は、摩擦多板クラッチ１８に押圧力を付与及び解除する押圧プレートとなる。
【００１９】
前記カム機構４１は、例えばボールカムで構成され、前記プレート３７，３９に形成されたカム面４５，４７にカムボール４９を介設したものである。
【００２０】
前記速度感応型抵抗機構１１は、小型流体カップリングで構成され、回転軸３，５間の相対回転速度の増大に応じて大きくなる回転抵抗を発生し該回転抵抗に応じて増大する前記相対回転力を前記変換機構９に入力するものである。速度感応型抵抗機構１１は、ケース５１及び軸５３を備え、軸５３が、ケース５１に相対回転可能に支持されている。ケース５１の内周面には、アウタープレートがスプライン係合し、アウタープレートに交互に配置されたインナープレートが軸５３の外周にスプライン係合している。ケース５１内には、シリコンオイルなどの粘性流体が封入されている。
【００２１】
前記ケース５１は、前記クラッチ外筒１５の端壁部２１に設けられた半円弧状の凹部５５に配置され、ケース５１に固定されたアーム５７が、前記端壁部２１に支持軸５９により回転自在に支持されている。アーム２１及び端壁部２１間には、引張スプリング５９が介設され、ケース５１側に一定以上の遠心力が働くとケース１１側が引張スプリング５９の付勢力に抗して支持軸５９を中心に外周側へ偏倚する構成となっている。
【００２２】
前記増速ギヤ機構１３は、前記プレート３７及び速度感応型抵抗機構１１間に設けられている。増速ギヤ機構１３は、大径ギヤ６３及び小径ギヤ６５が噛み合って構成され、大径ギヤ６３は、前記プレート３７の外周に一体に設けられ、小径ギヤ６５は、前記軸５３に取り付けられている。
【００２３】
次に作用を説明する。
【００２４】
前記カップリング装置１では、回転軸３、５の間に相対回転が生じると、回転軸３に回転方向に結合されているプレート３９がカム機構４１であるボールカムを介し、プレート３７を回転させる。プレート３７が回転すると、速度感応型抵抗機構１１は、ハウジング２１に取り付けられ、前記小径ギヤ６５がプレート３７の外径に設けられた大径ギヤ６３と噛み合っているため、当該相対回転により、軸５３が前記大径ギヤ６３と小径ギヤ６５とのギヤ比分増速されて回転する。
【００２５】
逆に、前記軸５３の回転抵抗トルクは、前記ギヤ比分増幅され、ボールカムを経て、前記軸３に伝達される。
【００２６】
このとき、ボールカムの働きで、軸５３の回転抵抗トルクとボールカムの傾斜面設定の角度に応じたクラッチ板を加圧する推力が生じ、クラッチ板の摩擦トルクが生じる。
【００２７】
したがって、速度感応型抵抗機構１１の回転抵抗特性、カム機構４１のカム角度、増速ギヤ機構１３の増速比、摩擦多板クラッチ１６のクラッチ板枚数等を調節することで、回転軸３、５間の相対回転に対し、最適なトルク伝達特性を得ることができる。
【００２８】
また、速度感応型抵抗機構１１は、クラッチ外筒１５の端壁部２１にスプリング等の付勢手段で取り付けられているため、クラッチ外筒１５の回転数が設定値を上回るとスプリングが拡張されるように撓み、遠心力により外径側に移動し、ギヤの噛み合いが外れるようになっている。
【００２９】
このため、車両が一定以上のスピードのときは、前記カム機構４１による多板クラッチ１６の加圧メカニズムは作用せず、カップリングはトルク伝達を行わない。
【００３０】
従って、簡単な手段で、高速走行時の駆動系に発生する内部循環トルクを断ち切り、燃費向上、タイヤ及び駆動部品の耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
更に、本実施例では速度感応型抵抗機構１１が取り付けられているハウジング２１が従動側（出力側）になるため、入力回転が速くなっても出力回転が一定に達しない場合、遠心力は所定の大きさには達せず、ギヤの結合は外れない。これによって、スリップし易い路面での使い勝手を飛躍的に向上させることができる。
【００３２】
また、ギヤに所定以上の負担が掛かると、スプリングとギヤの圧力角の作用でギヤの結合が外れることにより、カップリングは所定以上のトルク伝達を行わないトルクリミッターの役割を有し、車両の駆動部品の保護を図ることができる。
【００３３】
カム機構４１周辺についてさらに詳述すると、前記プレート３７，３９間の相対回転によりカム面４５，４７間が周方向へ位置ずれし、カムボール４９に対する当接力を増大させプレート３７，３９間を押し拡げる。このとき、プレート３７がスラストニードルベアリング４３を介してクラッチ外筒１５の端壁部２１に受けられ、スラスト反力がスラストニードルベアリング４３、プレート３７、カム機構４１、を経てプレート３９へ伝達される。プレート３９は、摩擦多板クラッチ１８側へ移動し、摩擦多板クラッチ１８が締結される。
【００３４】
従って、摩擦多板クラッチ１８の締結によりクラッチハブ１７からクラッチ外筒１９へのトルク伝達が行われ、回転軸３から回転軸５へトルク伝達を行うことができる。
【００３５】
前記トルク伝達に際し、回転軸３の入力回転速度が設定値以上になると、カップリング装置１の絶対回転速度が一定以上となる。従って、速度感応型抵抗機構１１に働く遠心力が設定値を上回り、ケース５１側が引張スプリング６１の付勢力に抗して支持軸５９を中心に回転移動し、クラッチ外筒１５の外周側へ偏倚する。この偏倚により増速ギヤ機構１３の小径ギヤ６５が大径ギヤ６３から離脱し、速度感応型抵抗機構１１の回転抵抗が発生しなくなり、変換機構９への相対回転力の入力は無くなる。従って、変換機構９によるスラスト力が無くなり、摩擦多板クラッチ１８の締結が解除され、回転軸３から回転軸５へのトルク伝達が遮断される。
【００３６】
図３は、前記カップリング装置１のトルク特性を示すグラフであり、横軸は入力回転速度Ｖ、縦軸は伝達トルクＮを示している。図３のように、入力回転速度Ｖに応じてトルク伝達Ｎを行い、入力回転速度Ｖが一定速度ｖになると前記のように小径ギヤ６５が大径ギヤ６３から離脱し、トルク伝達は行われなくなる。
【００３７】
こうして、速度感応型抵抗機構１１の回転抵抗に応じた相対回転力を変換機構９でスラスト力に変換するから、小さな回転抵抗で大きな締結力を得ることが可能となり、速度感応型抵抗機構１１等を小型とし、装置全体の小型化を図ることができる。
【００３８】
前記速度感応型抵抗機構１１は、前記回転軸３，５の遠心力が設定値を上回ると前記変換機構９への相対回転力の入力を遮断するように前記回転軸５側のクラッチ外筒１５に支持されたため、設定値以上の入力回転速度によりトルク伝達を遮断し、車両が一定以上の速度で走行するようなときは、トルク伝達を行わせないようにすることができる。
【００３９】
なお、前記回転軸３が逆回転する場合もプレート３７が逆回転のトルク入力を受け、同様に回転軸３から回転軸５へのトルク伝達を行うことができる。また、回転軸５から入力されたときは、例えば小径ギヤ６３が大径ギヤ６５回りに先行回転することで速度感応型抵抗機構１１が増速回転駆動され、同様に変換機構９に相対回転力の入力を行うことができる。
【００４０】
なお、カップリング装置１は、装置自体を外部の環境から単独で保護するように車体側に取り付けられたカバー体で覆うことや、例えばデファレンシャル装置を支持するデフキャリアなどの一部（分割カバーも含む）内に配置することによって、外部環境から隔離することができる。なお、隔離する場合には、カバー体あるいはキャリアとカップリング装置１との相対回転部に、シールやブラシあるいはダストカバーなどの部材を介在させることで隔離機能を向上することができる。
【実施例２】
【００４１】
図４〜図６は、本発明の実施例２に係り、図４は、断面図、図５は、同側面図、図６は、カップリング装置のトルク特性を示すグラフである。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付して説明する。
【００４２】
本実施例のカップリング装置１Ａは、クラッチ部１８Ａに、付勢手段としての皿ばね６７が設けられている。皿ばね６７は、プレート３９による押圧力に抗して付勢力を発生するものである。
【００４３】
変換機構９Ａは、前記押圧力が設定値を上回るときに前記皿ばね６７の撓みにより速度感応型抵抗機構１１の回転抵抗により入力される相対回転力の増大をキャンセルする構成となっている。
【００４４】
すなわち、変換機構９Ａのカム機構４１Ａは、図５のようなカム面４５Ａ，４７Ａとなっており、プレート３９からの押圧力が設定値を上回ると皿ばね６７が大きく撓み、カムボール４９がカム面４５Ａ，４７Ａの一方から外れてプレート３７，３９の一方のフラットな面に当接する。従って、カム機構４１Ａのカムスラスト力がほぼ一定値となり、回転軸３，５間の伝達トルクの増大は無くなる。
【００４５】
すなわち、図５のように、差動回転ΔＮに応じて回転軸３，５間の伝達トルクＴが増大し、差動回転速度ΔＮが一定速度Δｎになると前記のようにカム機構４１Ａのカムスラスト力がほぼ一定値となり、回転軸３，５間の伝達トルクＴがほぼ一定となる。
【００４６】
従って、本実施例でも、実施例１と同様な効果を奏することができると共に、相対回転速度が一定以上のとき伝達トルクの増大を抑制又は停止させることができる。
【実施例３】
【００４７】
図７は、本発明の実施例３に係る断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付して説明する。
【００４８】
本実施例のカップリング装置１Ｂは、速度感応型抵抗機構１１Ｂのケース５１を端壁部２１に傾斜して配置し且つ固定した。増速ギヤ機構１３Ｂの大径ギヤ６３Ｂは、ベベルギヤで形成され、軸５３Ｂの小径ギヤ６５Ｂが大径ギヤ６３Ｂに噛み合っている。
【００４９】
従って、本実施例でも、プレート３７の回転が大径ギヤ６３Ｂ及び小径ギヤ６３Ｂを介して軸５３Ｂに入力され、前記同様に速度感応型抵抗機構１１Ｂが差動回転に応じて回転抵抗を発生し、回転軸３，５間の差動回転速度に応じたトルク伝達を行わせることができる。
【実施例４】
【００５０】
図８は、本発明の実施例４に係る断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には同符号又は同符号にＣを付して説明する。
【００５１】
本実施例のカップリング装置１Ｃは、速度感応型抵抗機構１１Ｃのケース５１を端壁部２１に固定した。増速ギヤ機構１３Ｃの大径ギヤ６３Ｃは、インターナルギヤで形成され、端壁部２１Ｃを貫通する軸５３Ｃの小径ギヤ６５Ｃが大径ギヤ６３Ｃに噛み合っている。
【００５２】
従って、本実施例でも、プレート３７の回転が大径ギヤ６３Ｃ及び小径ギヤ６３Ｃを介して軸５３Ｃに入力され、前記同様に速度感応型抵抗機構１１Ｃが差動回転に応じて回転抵抗を発生し、回転軸３，５間の差動回転速度に応じてトルク伝達を行わせることができる。
【００５３】
なお、実施例４によれば、軸５３Ｃと端壁部２１Ｃとの間にシール部材を設け、また回転軸３とクラッチ外筒１５（又はボス部２５）との間にシール部材を設けることで、変換機構９、増速ギヤ機構１３、クラッチ部７を含めたカップリング装置１内部の潤滑環境を独立させることができる。
【００５４】
また速度感応型抵抗機構１１はクラッチ外筒と両端壁部２１、２３とによって覆われた内部空間に配置されても良い。
【実施例５】
【００５５】
本発明の実施例５について、図面を省略して説明する。本実施例では、例えば図１におけるカム面４５、４７を、相対回転方向によって、異なる推力を発生するように設定する。一例として、カム角度を駆動側に対しては大きなスラスト力を発生するように緩く設定し、ブレーキ側に対してはきつく設定する。これにより、回転軸３、５間の相対回転方向によって多板クラッチからの駆動トルクの伝達量を異ならせることができ、一方では十分な駆動力を得て、他方ではＡＢＳに対する応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】カップリング装置の断面図である（実施例１）。
【図２】カップリング装置の側面図である（実施例１）。
【図３】カップリング装置のトルク伝達特性を示すグラフである（実施例１）。
【図４】カップリング装置の断面図である（実施例２）。
【図５】カム面を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である（実施例２）。
【図６】カップリング装置のトルク伝達特性を示すグラフである（実施例２）。
【図７】カップリング装置の断面図である（実施例７）。
【図８】カップリング装置の断面図である（実施例８）。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  カップリング装置
３，５  回転軸（回転部材）
７  クラッチ部
９，９Ａ  変換機構（変換手段）
１１  速度感応型抵抗機構（速度感応型抵抗手段）
１３，１３Ｂ，１３Ｃ  増速ギヤ機構
１８，１８Ａ  摩擦多板クラッチ
４１，４１Ａ  カム機構
６７  皿ばね（付勢手段）
【図１】
2006153145.tif 000003
【図２】
2006153145.tif 000004
【図３】
2006153145.tif 000005
【図４】
2006153145.tif 000006
【図５】
2006153145.tif 000007
【図６】
2006153145.tif 000008
【図７】
2006153145.tif 000009
【図８】
2006153145.tif 000010