(57)【要約】【課題】メカニカルな構成のみでタイトコーナーブレーキング現象を回避しつつ、差回転感応型のカップリング装置より大きなトルクを伝達可能な新たなカップリング装置を提供する。【解決手段】本発明に係るカップリング装置２０は、主駆動輪側と一体回転可能なハウジング２１２と、ハウジング内に設けられ、主駆動輪側からの駆動トルクを従動輪側に伝達するクラッチ部２２と、差回転感応型のカップリング７０と、クラッチ部を押圧する方向Ｙａに移動し、差回転感応型のカップリング７０で発生するトルクを倍力してクラッチ部に押し付け力として伝達するカム部２３とを備え、主駆動輪側と従動輪側との回転速度差が小さい場合にはカム部２３の倍力の比率が小さく、主駆動輪側と従動輪側との回転速度差が大きい場合には倍力の比率が大きくなるように形成されている。【選択図】図２
2018118551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪側と一体回転可能なハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記主駆動輪側からの駆動トルクを従動輪側に伝達するクラッチ部と、
差回転感応型のカップリングと、
前記クラッチ部を押圧する方向に移動し、前記カップリングで発生するトルクを倍力して、前記クラッチ部に押し付け力として伝達するカム部を備え、
前記カム部は、前記主駆動輪側と前記従動輪側との回転速度差が小さい場合には倍力の比率が小さく、前記主駆動輪側と前記従動輪側との回転速度差が大きい場合には倍力の比率が大きくなるように形成されたことを特徴とするカップリング装置。
【請求項２】
前記カム部は、前記クラッチ部を押圧する方向に移動可能な第一カムと、前記第一カムと対向配置され、前記カップリングと一体に構成された第二カムと、前記第一カムと前記第二カムとの間に形成されたカム溝の内部に配置された球体とを備え、
前記カム溝は、第一領域と、前記第一領域よりも傾斜角が大きく形成された第二領域を有し、前記主駆動輪側と前記従動輪側との回転速度差が大きくなるにつれて前記第一領域から第二領域に前記球体が移動するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４ＷＤ車用カップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪駆動方式の車両には、主駆動輪から従動輪へ駆動トルクを伝達するために、ビスカスカップリングに代表される、差回転感応型のトルク伝達装置（カップリング装置）が搭載されているものがある。差回転感応型のカップリング装置は、主駆動輪と従動輪との回転速度差が大きくなるほど、伝達トルクが大きくなる。車両の走破性能を確保するため伝達トルクを大きく設定すると、主駆動輪と従動輪との回転速度差が小さい時でも大きな伝達トルクを発生し、タイトコーナーブレーキング現象が発生しやすくなる。また、タイトコーナーブレーキング現象を避けるために伝達トルクを小さく設定すると、走破性能を確保するために必要な駆動トルクが従動輪に伝達されない。このため、差回転感応型のカップリング装置を適用できる車両は、タイトコーナーブレーキング現象が発生しない大きさの伝達トルクで、走破性能を確保できる小型車に限定される。
そこで、ハウジングに電磁アクチュエータを内蔵し、それを制御することで、小さな回転速度差では伝達トルクを発生せず、回転速度差が大きい場合に大きなトルクを伝達することができるカップリング装置が提案されている（例えば特許文献１）。これによって、タイトコーナーブレーキング現象を回避しつつ、従来の差回転感応型のカップリング装置より大きなトルクを伝達できるようになり、より大型の車両への適用が可能になった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６２０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、電子制御によらずメカニカルな構成のみでタイトコーナーブレーキング現象を回避しつつ、差回転感応型のカップリング装置より大きなトルクを伝達可能な新たなカップリング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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明に係るカップリング装置は、主駆動輪側と一体回転可能なハウジングと、ハウジング内に設けられ、主駆動輪側からの駆動トルクを従動輪側に伝達するクラッチ部と、差回転感応型のカップリングと、クラッチ部を押圧する方向に移動し、差回転感応型のカップリングで発生するトルクを倍力してクラッチ部に押し付け力として伝達するカム部を備え、カム部は、主駆動輪側と従動輪側との回転速度差が小さい場合（差回転感応型カップリングが発生する伝達トルクが小さい場合）には倍力の比率が小さく、主駆動輪側と従動輪側との回転速度差が大きい場合（差回転感応型カップリングが発生する伝達トルクが大きい場合）には倍力の比率が大きくなるように形成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子制御によらずメカニカルな構成のみでタイトコーナーブレーキング現象を回避しつつ、差回転感応型のカップリング装置より大きなトルクを伝達可能な新たなカップリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るカップリング装置を備えた車両の概略構成図。
【図２】本発明に係るカップリング装置の構成を説明する図。
【図３】本発明に係るカップリング装置のクラッチ部を説明する拡大図。
【図４】（ａ）は回転速度差が小さい場合のクラッチ部の動作を説明する図、（ｂ）は回転速度差が大きい場合のクラッチ部の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、差回転感応型のカップリング装置としてビスカスカップリングを用いた場合の、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。ビスカスカップリングは、複数のプレート間にシリコンオイルが充填されて形成され、各プレートとシリコンオイルとの剪断摩擦力によってトルクを伝達する。実施形態中、同一部材や同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、重複説明は省略する。図面は、一部構成の理解を助けるために部分的に省略する場合もある。
図１において、符号１で示す車両は、内燃機関であるエンジン２からの出力トルク（出力回転）を前輪３と後輪４に伝達する四輪駆動車である。エンジン２の出力トルクは、トランスミッション５、前輪差動装置としてのフロントデフ６、フロントアクスル７を介して左右の前輪３へと伝達される。エンジン２の出力トルクは、トランスミッション５に接続されたトランスファ１１、プロペラシャフト８を介して後輪側へと伝達される。プロペラシャフト８に伝達された出力トルクは、後輪差動装置としてのリアデフ９、リアアクスル１０を介して左右の後輪４へと伝達される。本実施形態において、主駆動輪は前輪３で、従動輪は後輪４である。
【０００９】
車両１は、トランスファ１１とリアデフ９の間のプロペラシャフト８に、カップリング装置２０が装着されている。カップリング装置２０は、図２に示すように、ハウジング部２１と、クラッチ部２２と、カム部２３と、差回転感応型のカップリングとしてのビスカスカップリング７０を備えている。
ハウジング部２１は、リアデフ９に固定されるアウタハウジング２１１と、主駆動輪側となるプロベラシャフト８に固定されるインナハウジング２１２を備えている。カップ形状のインナハウジング２１２は、ベアリング３０を介してアウタハウジング２１１内に配置されていて、アウタハウジング２１１に対して回転可能に支持されている。符号６１はベアリング３０の軸線方向Ｙへの位置を決めるスナップリングである。インナハウジング２１２の開口２１２Ｂ（リアデフ９側）には、インナハウジング２１２と一体回転するとともに、開口２１２Ｂを塞ぐ蓋部材２１３が装着されている。出力軸９Ａは、ベアリング３１とブッシュ３３によって、インナハウジング２１２と蓋部材２１３に回転可能に支持されている。符号６２はベアリング３１の軸線方向Ｙへの位置を決めるスナップリングである。符号４３は、出力軸９Ａと蓋部材２１３の間に設けられたシール部材である。なお、本実施形態では、蓋部材２１３と出力軸９Ａの外周面とに間にブッシュ３３を配置して蓋部材２１３に対して出力軸９Ａを回転可能としたが、ベアリングを配置して回転可能としてもよい。
【００１０】
クラッチ部２２は、主駆動輪側からの駆動トルクを従動輪側に伝達するものであり、インナハウジング２１２内に配置されている。クラッチ部２２は、インナハウジング２１２と一体回転する複数の第一回転部材としてのアウタプレート２２１と、インナハウジング２１２内に配置されている従動輪側となる出力軸９Ａと一体回転する複数の第二回転部材としてのインナプレート２２２を備えている。出力軸９Ａは、図１に示すように、リアデフ９内に配置されているリングギア９Ｂと噛み合うドライブギア９Ｃが端部に固定されている。アウタプレート２２１とインナプレート２２２は、複数のプレート同士が互い違いになるように配置されている。アウタプレート２２１は、インナハウジング２１２の内周面２１２Ａに軸線方向Ｙに移動可能に支持されていて、インナプレート２２２に対して接続／離間することで、プロベラシャフト８と出力軸９Ａとのトルク伝達を断続可能に構成されている。
【００１１】
カム部２３は、図２、図３に示すように、第一カム２３１、第二カム２３２及び第一カム２３１と第二カム２３２の間に配置された球体であるボールカム２３３を備えている。第一カム２３１はクラッチ部２２に隣接配置されていて、第二カム２３２はボールカム２３３を介して第一カム２３１と対向配置されている。第一カム２３１と第二カム２３２は、互いの対向する部位にカム面２３１Ａ、２３２Ａが形成されている。第一カム２３１は、リング状の円板部材であって、インナハウジング２１２の内周面２１２Ａを軸線方向Ｙに移動可能とされている。第一カム２３１は、クラッチ部２２側に位置する面が押圧面２３１Ｂとされていて、この押圧面２３１Ｂでアウタプレート２２１のクラッチ面２２１Ａを押圧するように構成されている。符号Ｙａは、押圧面２３１Ｂがクラッチ面２２１Ａを押圧する方向（押圧方向）を示す。
【００１２】
カップ形状の第二カム２３２は、スラストベアリング３２を介して出力軸９Ａに支持されている。符号６３はスラストベアリング３２と第二カム２３２が押圧方向Ｙａと反対方向へ移動するのを規制するスナップリングである。第二カム２３２は、カム面２３２Ａと反対側に位置する開口端面２３２Ｂが蓋部材２１３と対向している。出力軸９Ａと第二カム２３２の間はシール部材４１が、インナハウジング２１２と第カム２３２の間はシール部材４２が、それぞれ配設されている。
第二カム２３２の内部空間２３２Ｃには、ビスカスカップリング７０を構成する複数のプレート７０１、７０２が配置されているとともに、シリコンオイル７０３が充填されている。複数のプレート７０１は第二カム２３２に、複数のプレート７０２は出力軸９Ａにそれぞれ互い違いになるように設けられている。ビスカスカップリング７０は、ハウジング２１２と出力軸９Ａの回転速度差に応じて、カム部２３を回転方向となるねじり方向Ｚ（図４参照）にねじるトルクを発生する。本実施形態において、ビスカスカップリング７０の伝達トルクは、トルク伝達装置がビスカスカップリングのみの構成に比べてなるように調整されている。ねじり方向Ｚは押圧方向Ｙａと交差する方向である
【００１３】
ボールカム２３３は、カム面２３１Ａと、カム面２３２Ａの間に空間として形成されたカム溝２３４内に配置されていて、第二カム２３２がビスカスカップリング７０によって第一カム２３１に対してねじり方向Ｚにトルクを受けると第一カム２３１を押圧方向Ｙａに押し込むように機能する。つまりこのカム部２３は、ビスカスカップリング７０が発生するトルクをくさび効果によって倍力し、力の向きを押圧方向Ｙａに変換する。
ボールカム２３３の位置は、第一カム２３１と第二カム２３２（プロペラシャフト８と出力軸９Ａ／前輪側と後輪側）の回転角度に応じて移動するように構成されている。第一カム２３１と第二カム２３２の回転角度は、ビスカスカップリング７０が発生するトルクが大きいほど大きくなる。また、カム溝２３４は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ねじり方向Ｚにおいて、第一領域Ａ１、第二領域Ａ２を備えている。ねじり方向Ｚは、ビスカスカップリング７０のねじりトルクによる、第一カム２３１に対する第二カム２３２の進行方向である。第一領域Ａ１は、第一カム２３１と第二カム２３２との角度が小さい場合（ビスカスカップリング７０で発生するトルクが小さい場合）にボールカム２３３が位置する領域であり、第二領域Ａ２は、第一カム２３１と第二カム２３２との角度が第一領域Ａ１の場合よりも大きい場合（ビスカスカップリング７０で発生するトルクが大きい場合）にボールカム２３３が位置する領域である。つまり、カム溝２３４は、主駆動輪側と従動輪側との回転速度差が大きくなるにつれて（ビスカスカップリング７０で発生するトルクが大きくなるにつれて）第一領域Ａ１から第二領域Ａ２にボールカム２３３が移動するように形成されている。
【００１４】
本実施形態では、カム溝２３４の一方の壁面を構成するカム面２３１Ａが２つの傾斜面２３１Ａ１、２３１Ａ２で形成されている。傾斜面２３１Ａ１は第一領域Ａ１に位置し、傾斜面２３１Ａ２は第二領域Ａ２に位置している。同様に、カム溝２３４の他方の壁面を構成するカム面２３１Ｂも２つの傾斜面２３２Ａ１、２３２Ａ２で形成されている。傾斜面２３２Ａ１は第一領域Ａ１に位置し、傾斜面２３２Ａ２は第二領域Ａ２に位置している。
傾斜面２３１Ａ１と傾斜面２３２Ａ１及び傾斜面２３１Ａ２と傾斜面２３２Ａ２は、それぞれ点対称に形成されている。傾斜面２３１Ａ２及び傾斜面２３２Ａ２は、ねじり方向Ｚに対する傾斜角θ１が、ねじり方向Ｚに対する傾斜面２３１Ａ１と傾斜面２３２Ａ１の傾斜角θ２よりも鈍角に形成されている。
つまり、カム溝２３４（カム部２３）は、第一領域Ａ１と、第一領域Ａ１よりもボールカム２３３のねじり方向Ｚ（進行方向）に向かって傾斜角が大きい第二領域Ａ２を有し、第一領域Ａ１にボールカム２３３が位置している場合には倍力の比率が小さく、第二領域Ａ２にボールカム２３３が位置している場合には倍力の比率が大きくなるように形成されている。
【００１５】
このような構成のカッリプング装置２０によると、ビスカスカップリング７０の伝達トルクを従来よりも少なくしており、かつ前輪側と後輪側で回転速度差が小さい場合にはビスカスカップリング７０で発生する伝達トルクが小さいので、カム部２３による倍力の比率が小さく、クラッチ部２２での伝達トルクが小さくなる。
前輪側と後輪側で回転速度差が大きい場合には、ビスカスカップリング７０で発生する伝達トルクが大きくなり、カム部２３による倍力の比率も大きくなり、クラッチ部２２が伝達するトルクも大きくなるので、走破性能に必要な駆動トルクを後輪へ伝達することができる。
本実施形態では、前輪３と後輪４の回転速度差が小さい場合にはボールカム２３３が位置するカム溝２３４の第一領域Ａ１の傾斜角θ２を小さくして倍力の比率を小さくし、回転速度差が大きい場合には、ボールカム２３３が位置するカム溝２３４の第二領域Ａ２の傾斜角θ１を大きくして倍力の比率を大きくした。これによって、従来のように電子制御でクラッチ部２２のトルク制御をしなくても、タイトコーナーブレーキング現象の発生を抑制しつつ、前輪３がスリップした場合でも、従動輪である後輪４に対して必要な駆動トルクを伝達することができる。
また、車両１の高速走行時においては、ビスカスカップリング７０のシリコンオイル７０３の遠心ポンプ作用によりクラッチ部２２を押して伝達トルクを発生させることができるので、前輪３と後輪４の回転速度差がなくても後輪４に駆動トルクを伝達することができ、直進安定性を向上することができる。
すなわち、本実施形態によれば、電子制御を用いることなく、前輪３及び後輪４がグリップした状態での旋回（前後輪の回転速度差小）では、カッリプング装置２０での伝達トルクを小さくし、駆動輪である前輪３がスリップした状態（前後輪の回転速度差大）では、大きな伝達トルクを従動輪である後輪４に対して伝達することができ、高速走行時においては、適切な差動制限トルクを発生させて直進安定性を確保することができる。つまり、本実施形態では、メカニカルな構成のみで車両１の状態に応じて伝達トルクを調整可能とした新たなカップリング装置２０を提供することができる。つまり、電子制御によらずメカニカルな構成のみでタイトコーナーブレーキング現象を回避しつつ、差回転感応型のカップリング装置より大きなトルクを伝達可能な新たなカップリング装置２０を提供することができる。
【００１６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、実施形態で説明したカップリング装置２０は、前輪３が主駆動輪となる４輪駆動車に適用したが、後輪４が主駆動輪となる４輪駆動車に適用しても無論かまわない。
【００１７】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００１８】
１・・・車両、３・・・主駆動輪（前輪）、４・・・従動輪（後輪）、２０・・・カップリング装置、２２・・・クラッチ部、２３・・・カム部、７０・・・ビスカスカップリング、２１２・・・ハウジング、２３１・・・第一カム、２３２・・・第二カム、２３３・・・球体、２３４・・・カム溝、Ａ１・・・第一領域、Ａ２・・・第二領域、Ｙａ・・・押圧する方向、Ｚ・・・第一カム２３１に対する第二カム２３２の進行方向（ねじり方向）
【図１】
2018118551.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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