JP2000291691A - ビスカスカップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のビスカスカップリングのトルク特性を
変更可能なビスカスカップリングを提供すること。 【解決手段】 相対回転自在に配置された第１及び第２
の回転部材２３，２５と、粘性流体が封入された作動室
４５と、前記第１の回転部材２３と回転方向に係合した
第１のプレート５３と、当該第１のプレート５３と前記
作動室４５内で交互に配置された第２のプレート５５
と、前記第２の回転部材２５と回転方向に係合するとと
もに前記第２のプレート５５を挟持可能なリング５７
と、前記第２のプレート５５の挟持状態を押動動作を行
うことで解除可能な押動手段３９と、前記押動手段３９
を前記第１及び前記第２の回転部材２３，２５の差動回
転数に応じて発生した圧力によって押動するポンプ手段
６０とを備えたことビスカスカップリング。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図９を参照すると、従来、ビスカスカッ
プリング１６０は、粘性流体１６１を封入された作動室
１６２内に、複数のインナープレート１６３及びアウタ
ープレート１６４を、図９中左右方向に所定の間隔をあ
けて交互に設けられる。各インナープレート１６３はそ
れぞれ、内側回転部材１６５に回転方向に固定されて一
体的に回転する。各アウタープレート１６４はそれぞ
れ、スペーサリング１６７を介して配置され外側回転部
材１６６に回転方向に固定されて一体的に回転する。内
側回転部材１６５及び外側回転部材１６６はそれぞれ、
同一軸線Ｚ周りに相対回転可能である。

【０００３】ビスカスカップリング１６０は、内側回転
部材１６５及び外側回転部材１６６で回転差が生じた
際、作動室１６２内におけるインナープレート１６３及
びアウタープレート１６４の相対回転に伴う粘性流体１
６１のせん断抵抗により、内側回転部材１６５及び外側
回転部材１６６間でトルク伝達を行う。

【０００４】すなわち、例えば、４ＷＤ車（図示せず）
の前後車軸（図示せず）間に介在されたビスカスカップ
リング１６０は、内側回転部材１６５を車両の例えばト
ランスファ（図示せず）側に連結されるとともに、外側
回転部材１６６を車両の例えばプロペラシャフト（図示
せず）側に連結される。そして、車両の例えば前輪スリ
ップにより、前後車軸間に所定の回転差が生じると、ビ
スカスカップリング１６０は、作動室１６２内でのイン
ナープレート１６３及びアウタープレート１６４の相対
回転を生じ、粘性流体１６１のせん断抵抗によって内側
回転部材１６５及び外側回転部材１６６間でトルクを伝
達する。これにより、車両のトランスファ側からプロペ
ラシャフト側に、ビスカスカップリング１６０を介して
駆動トルクが伝達される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、用途
に応じた多種多様な自動車が開発されており、ビスカス
カップリングは、様々なトルク特性が要求されている。
しかしながら、上述したビスカスカップリング１６０
は、粘性流体１６１の粘性抵抗、粘性流体１６１の温
度、プレート１６３，１６４の大きさ、プレート１６
３，１６４間の隙間等の要因によって、伝達トルクの大
きさが一義的に決定されてしまうため、伝達トルクの特
性に自由度がなかった。すなわち、例えば、高回転時に
上昇する伝達トルクを抑制したり、その逆に高回転時に
伝達トルクを増大したりする特性を得ることができなか
った。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑み、従来のビスカ
スカップリングのトルク特性を変更可能なビスカスカッ
プリングを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記構成によって達成される。 （１） 相対回転自在に配置された第１及び第２の回転
部材と、粘性流体が封入された作動室と、前記第１の回
転部材と回転方向に係合した第１のプレートと、当該第
１のプレートと前記作動室内で交互に配置された第２の
プレートと、前記第２の回転部材と回転方向に係合する
とともに前記第２のプレートを挟持可能なリングと、前
記第２のプレートの挟持状態を押動動作を行うことで解
除可能な押動手段と、前記押動手段を前記第１及び前記
第２の回転部材の差動回転数に応じて発生した圧力によ
って押動するポンプ手段とを備えたことを特徴とするビ
スカスカップリング。 （２） 相対回転自在に配置された第１及び第２の回転
部材と、粘性流体が封入された作動室と、前記第２の回
転部材と回転方向に係合した第２のプレートと、当該第
２のプレートと前記作動室内で交互に配置された第１の
プレートと、前記第１の回転部材と回転方向に係合する
とともに前記第１のプレートを挟持可能なリングと、前
記第１及び前記第２の回転部材の差動回転数に応じて発
生した圧力によって前記リングを押動し、前記第１のプ
レートを挟持する力を発生させるポンプ手段とを備えた
ことを特徴とするビスカスカップリング。

【０００８】上記（１）の構成によれば、第１の回転部
材と第２回転部材が相対回転すると、圧力が上昇し、こ
の圧力の作用を受けたポンプ手段が押動手段を押動す
る。すると、押動手段の押動動作によって、第２のプレ
ートとリングとが、非接続状態となるので、低回転時に
おいて大トルク伝達可能でありながら、高回転時におい
てトルクを抑制可能な特性を得ることができる。

【０００９】上記（２）の構成によれば、第１の回転部
材と第２の回転部材が相対回転すると、圧力が上昇し、
この圧力の作用を受けたポンプ手段が作動して、リング
が押動される。すると、第１のプレートとリングとが、
接続状態となり、高回転時においては大トルクを伝達可
能な構成を得ることができる。

【００１０】上記（１）及び（２）の構成において、作
動室内に前記第１のプレート、前記第２のプレート及び
前記リングを配置するのみならず、作動室内に必要に応
じて所望枚数、部分的に次のようなプレートを配置する
ことができる。すなわち、前記第１の回転部材に回転方
向に係合するプレートと前記第２の回転部材に回転方向
に係合するプレートとを交互に部分的に配置してもよ
い。このようなプレートを部分的に作動室内に配置する
ことで、様々なトルク特性を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図８を参照して本発
明の好適な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の
第１実施形態にかかるビスカスカップリングの断面図で
あり、図２（ａ）は第１実施形態の部分拡大図であり、
図２（ｂ）は（ａ）からの作動図であり、図３は第１実
施形態のトルク特性を示すグラフであり、図４は本発明
の第２実施形態にかかるビスカスカップリングの断面図
であり、図５は第２実施形態のトルク特性を示すグラフ
であり、図６は第３実施形態にかかるビスカスカップリ
ングの断面図であり、図７は第３実施形態のトルク特性
を示すグラフであり、図８はこれら実施形態を用いた４
ＷＤ車の動力系を示す。

【００１２】まず、図８により、この車両の動力系の構
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）、左右の前輪７，９、トランスファ１１、ビス
カスカップリング１３、プロペラシャフト１５、リヤデ
フ１７（後輪側のデファレンシャル装置）、左右の後輪
１９，２１等から構成されている。

【００１３】次に、図１により前記ビスカスカップリン
グ１３の構成について説明する。図１に示すように、第
１の回転部材を構成するハウジング２３と第２の回転部
材を構成する第１ハブ２５は、相対回転自在に配置され
ている。第１ハブ２５は同じく第２の回転部材を構成す
る第２ハブ２７にスプライン嵌合し、ハウジング２３と
第２ハブ２７との間には軸受２９が配置されている。軸
受２９を軸方向に固定するために、第２ハブ２７にはワ
ッシャ３１とロックナット３３が装着され、ハウジング
２３には止め輪３５が装着されている。ハウジング２３
はボルト穴３７に螺着されるボルトによりトランスファ
１１側にフランジ連結され、第２ハブ２７は伝達軸（図
示せず）を介してプロペラシャフト１５側に連結されて
いる。

【００１４】ハウジング２３の内周と第２ハブ２７の外
周との間には、押圧部材３９が軸方向移動自在に配置さ
れており、この押圧部材３９とハウジング２３との間に
は軸受４１とシール４３とが配置されている。押圧部材
３９はハウジング２３内で第１ハブ２５にスプライン嵌
合し、回り止めがなされている。

【００１５】前記ハウジング２３と前記第１ハブ２５と
押圧部材３９との間には作動室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。ハウジング２３と第１ハブ２５及び押圧
部材３９との間にはそれぞれＸリング４７，４９（断面
がＸ字状のシール）が配置され、第１ハブ２５と押圧部
材３９との間にはＯリング５１が配置され、作動室４５
を液密に保っている。

【００１６】図２（ａ）に示すように、この作動室４５
内ではプレート５３，５５が交互に配置されている。外
側のプレート５３（第１のプレート）はハウジング２３
内周にスプライン連結されており、内側のプレート５５
（第２のプレート）の内縁側にはリング５７がプレート
５５と交互に配置されており、このリング５７は、第１
ハブ２５の外周に軸方向移動自在にスプライン連結され
ている。右端のリング５７の右側には受圧リング５９が
第１ハブ２５に装着されており、左端のリング５７の左
側は皿ばね４４によって押圧されている。この皿ばね４
４の左側は、押圧部材３９のフランジ部３９ａに支持さ
れている。プレート５５とリング５７とは、皿ばね４４
によって受圧リング５９との間で押圧されて、リング５
７間にプレート５５が挟持されることで接続される。こ
うして、プレート５５とハブ２５とを接続するクラッチ
５６が構成される。

【００１７】図１に示すように、押圧部材３９の左側に
は、シェアーポンプ６０が設けられている。当該シェア
ーポンプ６０は、公知なのでその詳細な説明を省略する
が、例えばポンプハウジング６７と、ピストン６５と、
コンペンセションピストン７３と、ポンプディスク６８
と、フィードディスク６９とを備えた構成である。

【００１８】前記ポンプハウジング６７は、第１の回転
部材である前記ハウジング２３と一体に回転可能になっ
ており、ポンプディスク６８との間に圧力室７０を形成
している。前記ピストン６５は、圧力室７０に供給され
る粘性流体の圧力で押圧部材３９を押動し、前記クラッ
チ５６を非接続状態にする。なお、通常時には、ポンプ
ハウジング６７に止め輪７４によって係止された皿ばね
７９により圧力室７０方向に付勢されている。

【００１９】前記コンペンセションピストン７３は、前
記ポンプハウジング６７の前記圧力室７０とは逆側の端
部に形成された凹所に嵌合して、前記圧力室７０に供給
する粘性流体を貯留するリザーバ７１を形成している。
また、前記ポンプハウジング６７には、リザーバ７１を
圧力室７０に連通する流路７４ａが形成されている。

【００２０】前記ポンプディスク６８は、第２の回転部
材２７及びポンプハウジング６７に対して相対回転可能
に前記圧力室７０内に装備された円板で、吸入路を介し
てリザーバ７１に連通する連通孔と、排出路を介してリ
ザーバ７１に連通する連通孔とが貫通形成されている。
また、前記フィードディスク６９は、前記第２ハブ２７
の外周にスプライン嵌合した円板で、前記ポンプディス
ク６８と前記ピストン６５との間に装備されて、第２ハ
ブ２７と一体回転する。

【００２１】次に、本第１実施形態の作用について説明
する。第２の回転部材を構成する第２ハブ２７と第１の
回転部材を構成するハウジング２３が相対回転すると、
ポンプハウジング６７に対してフィードディスク６９が
回転する。すると、ポンプディスク６８はフィードディ
スク６９に連れ回りして、所定の作用をすることで、圧
力室７０とリザーバ７１が連通した状態が得られる。

【００２２】そして、リザーバ７１内の粘性流体が順次
圧力室７０に送り込まれ、当該圧力室７０内の圧力が次
第に上昇する。これにより、圧力室７０内の圧力を受け
たピストン６５が押圧部材３９を図１中右側に押動し、
当該押圧部材３９が矢印Ａ方向（図２（ａ）に示す。）
に移動する。すると、図２（ｂ）に示すように、皿ばね
４４が押圧部材３９のフランジ部３９ａとハブ２５とで
形成される空間内に挟持され、皿ばね４４が、リング５
７を押圧しなくなる。したがって、接続されていたプレ
ート５５とリング５７とが、圧力上昇によって、非接続
状態となるので、図３（回転数を横軸Ｓで、トルクを縦
軸Ｔで示す。）のような特性、すなわち、低回転時にお
いて大トルク伝達可能でありながら、高回転時（ｈ点よ
り右側）においてトルクを抑制可能な特性を得ることが
できる。

【００２３】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図４は、本発明の第２実施形態にかかるビスカス
カップリングの断面図である。図４に示すように、第１
の回転部材を構成するハウジング８３と第２の回転部材
を構成するハブ８５は、相対回転自在に配置されてい
る。前記ハブ８５は伝達軸（図示略）にスプライン嵌合
している。前記ハウジング８３はトランスファ１１側に
連結され、前記ハブ８５はプロペラシャフト１５側に連
結されている。

【００２４】ハウジング８３の内周とハブ８５の外周と
の間には、作動室９５が形成され、この作動室９５内に
は高粘度のシリコンオイル（粘性流体）が封入されてい
る。そして、ハウジング８３とハブ８５との間にはＸリ
ング９９が配置され、作動室９５を液密に保っている。

【００２５】前記作動室９５内の左側には、プレート１
０３，１０５が交互に配置されている。そして、内側の
プレート１０３（第２のプレート）はハブ８５外周にス
プライン連結されており、外側のプレート１０５（第１
のプレート）の外縁側にはリング１０７がプレート１０
５と交互に配置されており、このリング１０７は、ハウ
ジング８３の内周に軸方向移動自在にスプライン連結さ
れている。それぞれのリング１０７間には、皿ばね１０
４が装着されており、リング１０７の右端であって当該
リング１０７の右側には受圧リング１０９がハウジング
８３に装着されている。また、左端のリング１０７の左
側は、シェアーポンプ１３０を構成するピストン１３５
に支持されている。プレート１０５とリング１０７と
は、受圧リング１０９との間でピストン１３５によって
押圧されてリング１０７間にプレート１０５が挟持され
ることで、接続される。こうして、プレート１０５とハ
ウジング８３とを接続するクラッチが構成される。

【００２６】一方、作動室９５内の右側には、プレート
１２３，１２５が交互に配置されている。内側のプレー
ト１２３はハブ８５外周にスプライン連結されており、
外側のプレート１２５はハウジング８３内周にスプライ
ン連結されている。

【００２７】左端のリング１０７の左側は、シェアーポ
ンプ１３０が設けられている。当該シェアーポンプ１３
０は、ポンプハウジング１３７と、ピストン１３５と、
コンペンセションピストン１４３と、ポンプディスク１
３８と、フィードディスク１３９とを備えた構成であ
る。

【００２８】前記ポンプハウジング１３７は、ポンプデ
ィスク１３８との間に圧力室１４０を形成している。前
記ピストン１３５は、圧力室１４０に供給される粘性流
体の圧力でリング１０７を押動し、前記クラッチを接続
状態にする。なお、通常時に、リング１０７とプレート
１０５は、リング１０７間に支持された皿ばね１０４に
より非接続状態とされている。

【００２９】前記コンペンセションピストン１４３は、
前記ポンプハウジング１３７の前記圧力室１４０とは逆
側の端部に形成された凹所に嵌合して、前記圧力室１４
０に供給する粘性流体を貯留するリザーバ１４１を形成
している。また、前記ポンプハウジング１３７には、リ
ザーバ１４１を圧力室１４０に連通する流路１４４ａが
形成されている。

【００３０】前記ポンプディスク１３８は、第１及び第
２の回転部材８５，８３に対して相対回転可能に前記圧
力室１４０内に装備された円板で、吸入路を介してリザ
ーバ１４１に連通する連通孔と、排出路を介してリザー
バ１４１に連通する連通孔とが貫通形成されている。ま
た、前記フィードディスク１３９は、前記ハブ８５の外
周にスプライン嵌合した円板で、前記ポンプディスク１
３８と前記ピストン１３５との間に装備されて、ハブ８
５と一体回転する。

【００３１】次に、本第２実施形態の作用について説明
する。第１の回転部材を構成するハブ８５と第２の回転
部材を構成するハウジング８３が相対回転すると、ポン
プハウジング１３７に対してフィードディスク１３９が
回転する。すると、ポンプディスク１３８はフィードデ
ィスク１３９に連れ回りして、所定の作用をすること
で、圧力室１４０とリザーバ１４１が連通した状態が得
られる。

【００３２】そして、リザーバ１４１内の粘性流体が順
次圧力室１４０に送り込まれ、圧力室１４０内の圧力が
次第に上昇する。これにより、圧力室１４０内の圧力を
受けたピストン１３５が、リング１０７を押圧し、クラ
ッチが接続される。したがって、非接続状態であったプ
レート１０５とリング１０７とが、圧力上昇によって、
接続状態となり、図５のような特性、すなわち、低回転
時においてプレート１２３，１２５によってトルク伝達
可能でありながら、高回転時（ｈ点より右側）において
はそれに加えて、プレート１０３，１０５間でトルク伝
達可能となるので、大トルクを伝達可能な構成を得るこ
とができる。

【００３３】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。図６は、本発明の第３実施形態にかかるビスカス
カップリングの断面図である。なお、本実施形態は、第
２実施形態とほぼ同一なので、その構成についての説明
を簡略化或いは省略し、同一部材に対しては同一符号を
付して説明する。

【００３４】図６に示すように、本第３実施形態にかか
るビスカスカップリングは、作動室９５内に、プレート
１０３，１０５が交互に配置されている。そして、内側
のプレート１０３はハブ８５外周にスプライン連結され
ており、外側のプレート１０５の外縁側にはリング１０
７がプレート１０５と交互に配置されており、このリン
グ１０７は、ハウジング８３の内周に軸方向移動自在に
スプライン連結されている。それぞれのリング１０７間
には、皿ばね１０４が装着されている。このように、本
第３実施形態は、第２実施形態と異なり、作動室の右側
にプレート１２３，１２５が交互に配置されていない。

【００３５】次に、本第３実施形態の作用について説明
する。第２の回転部材を構成するハブ８５と第１の回転
部材を構成するハウジング８３が相対回転して、所定の
作用をすることで、圧力室１４０内の圧力が次第に上昇
する。これにより、圧力室１４０内の圧力を受けたピス
トン１３５が、リング１０７を押圧し、クラッチが接続
される。したがって、非接続状態であったプレート１０
５とリング１０７とが、圧力上昇によって、接続状態と
なり、図６のような特性、すなわち、低回転時において
はトルクの伝達を抑制可能でありながら、高回転時（ｈ
点より右側）においては、プレート１０３，１０５間で
トルク伝達可能となるので、大トルクを伝達可能な構成
を得ることができる。

【００３６】以上の説明した第２実施形態及び第３実施
形態は、ハウジング内に一体にシェアーポンプを設けた
点で、別体にシェアーポンプを設けた第１実施形態より
もスペース的に有利である。

【００３７】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上述した実施形態に限定されることなく、適宜変
更、改良が可能である。例えば、ポンプ手段として、シ
ェアーポンプを利用することとしたが、油圧ポンプ等を
適宜改良することで、シェアーポンプと置換することが
可能である。すなわち、ポンプ手段は、シェアーポンプ
に限定されない。

【００３８】

【発明の効果】以上のように請求項１のビスカスカップ
リングによれば、第１の回転部材と第２回転部材が相対
回転すると、圧力が上昇し、この圧力の作用を受けたポ
ンプ手段が押動手段を押動することで、第２のプレート
とリングとが、非接続状態となるので、低回転時におい
て大トルク伝達可能でありながら、高回転時においてト
ルクを抑制可能な特性を得ることができる。

【００３９】また、請求項２のビスカスカップリングに
よれば、第１の回転部材と第２の回転部材が相対回転す
ると、圧力が上昇し、この圧力の作用を受けたポンプ手
段が作動して、リングが押動され、第１のプレートとリ
ングとが接続状態となるので、高回転時においては大ト
ルクを伝達可能な構成を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかるビスカスカップ
リングの断面図である。

【図２】（ａ）は第１実施形態の部分拡大図であり、
（ｂ）は（ａ）からの作動図である。

【図３】第１実施形態のトルク特性を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の第２実施形態にかかるビスカスカップ
リングの断面図である。

【図５】第２実施形態のトルク特性を示すグラフであ
る。

【図６】第３実施形態にかかるビスカスカップリングの
断面図である。

【図７】第３実施形態のトルク特性を示すグラフであ
る。

【図８】本実施形態を用いた４ＷＤ車の動力系を示す。

【図９】従来のビスカスカップリングの断面図である。

【符号の説明】

１３ ビスカスカップリング ２３ ハウジング ２５ 第１ハブ ２７ 第２ハブ ３９ 押圧部材 ４４ 皿ばね ４５ 作動室 ５３，５５ プレート ４６ クラッチ ５７ リング ６０ シェアーポンプ ８３ ハウジング ８５ ハブ ９５ 作動室 １０３ プレート １０５ プレート １０７ リング １２３，１２５ プレート １３０ シェアーポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対回転自在に配置された第１及び第２
   の回転部材と、粘性流体が封入された作動室と、前記第
   １の回転部材と回転方向に係合した第１のプレートと、
   当該第１のプレートと前記作動室内で交互に配置された
   第２のプレートと、前記第２の回転部材と回転方向に係
   合するとともに前記第２のプレートを挟持可能なリング
   と、前記第２のプレートの挟持状態を押動動作を行うこ
   とで解除可能な押動手段と、前記押動手段を前記第１及
   び前記第２の回転部材の差動回転数に応じて発生した圧
   力によって押動するポンプ手段とを備えたことを特徴と
   するビスカスカップリング。
2. 【請求項２】 相対回転自在に配置された第１及び第２
   の回転部材と、粘性流体が封入された作動室と、前記第
   ２の回転部材と回転方向に係合した第２のプレートと、
   当該第２のプレートと前記作動室内で交互に配置された
   第１のプレートと、前記第１の回転部材と回転方向に係
   合するとともに前記第１のプレートを挟持可能なリング
   と、前記第１及び前記第２の回転部材の差動回転数に応
   じて発生した圧力によって前記リングを押動し、前記第
   １のプレートを挟持する力を発生させるポンプ手段とを
   備えたことを特徴とするビスカスカップリング。