JPH01193457A - 低回転差用トルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、低容量のクラッチ例えば流体カップリングを
用いた低回転差用トルク制御装置、特に４輪駆動車の駆
動系の途中に設けられて伝達トルクを自動的に制御する
トランスファクラッチ装置に用いて好適な低回転用トル
ク制御装置に係り、詳しくは、差動増速機構により増速
されな回転差を低容量のクラッチカップリングを用いて
トルク制御する方式の低回転差用トルク制御装置に関す
る。

（ロ）従来の技術 従来、この覆の低回転差用トルク制御装置として、特開
昭６１−２０７２２０号公報に示すように、前車軸と後
車軸との間のダイレクトな駆動の仲立ちをするプラネタ
リギヤと、該プラネタリギヤに作用して前車軸と後車軸
との間の回転数差に応動する流体力学的ブレーキ等の制
動装置と、を備又、上記ダイレクトな駆動用のギヤ比を
１対１から僅かに偏倚して、制動装置に対する回転比が
著しく高くなるような４輪駆動車用のロック機構が案出
されている。

←→　発明が解決しようとする課題 上述ロック機構は、前後輪の最終減速比に差を設けて、
ダイレクトな仲立ちをするプラネタリギヤの２つのサン
ギヤに予め回転差を与丸る必要がある。このため、汎用
性に欠け、他の４輪駆動車モデルとのディファレンシャ
ル装置、部品の共通化ができなくなる。また、動力伝達
時に制動装置により動力の一部を受けながらプラネタリ
ギヤにより後輪に動力伝達する方式であるから、伝動効
率が悪い。

そこで、本発明は、入力要素及び出力要素の回転差に対
し顕著に応動し、もって上述問題点を解消し得る低回転
差用トルク制御装置を提供することを目的とするもので
ある。

四　課題を解決するための手段 本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、例え
ば第１図を参照すると、少なくとも一方は回転可能な２
つの要素例えば入力要素（３ｂ）と出力要素（３ａ）と
、これら両要素の相対回転により増速する増速要素（３
Ｃ）とを備える差動増速機構（３）を有し、前記２つの
要素のうち少なくとも一方を例えば流体カップリング（
５）。

（５′）等のクラッチカップリングの一方の要素（５’
ｂ）、（５ｂ）に連結し、かつ増速要素（３Ｃ）を流体
カップリングの他方の要素（ｓ’ａ）。

（５ａ）に連結してなることを特徴とする。

−例として、低速回転差用トルク制御装置を４輪駆動車
のトランスファクラッチ装置に適用した具体例に沿って
説明すると、入力要素（３ｂ）を入力部材（１６）及び
前輪側駆動系（１９）に連結し、また出力要素（３ａ）
を後輪側駆動系（１５）に連結し、そして入力要素（３
ｂ）及び出力要素（３ｍ）と増速要素（３Ｃ）との間に
それぞれ流体カップリング（５）、（５’）を介設する
。

（ホ）　作用 以上構成に基づき、差動増速機構（３）の２つの要素例
えば入力要素（３ｂ）と出力要素（３ａ）との間に回転
差がない場合、クラッチカップリング（５１，（５’ｌ
は同等仕事をすることなく一体に回転する。そして、２
つの要素（３ｂ）、（３ａ）の間に回転差が生じると、
該回転差は差動増速機構（３）によゆ大幅に増速され、
増速要素（３ｃ）と２つの要素（３ｂ）、（３ａｌ　の
少なくとも一方との増幅された回転差に基づき、小容量
のカップリング（５）、（５’）のトルク制御機能に拘
らず、充分なトルク制御機能を発揮する。

例えば、エンジン動力が前後輪の一方に伝達して走行す
る際に、前輪回転と後輪回転がトランスファクラッチ装
置（２）の差動増速機構（３）の前輪側入力要素（３ｂ
）と後輪側入力要素（３ａ）にそれぞれ入力する。そし
て、直進走行時にはほとんど前後輪に回転差はないから
、非駆動軸にはほとんど動力を伝達しないが、前後輪に
回転差を生じると増速機構（３）により、流体カップリ
ング（５）、（５’）が回転差に応じたトルクを動力伝
達する。ここで、旋回時の回転差が小さい場合は伝達ト
ルクが小さく、流体カップリング（５）。

（５′）の滑りにより回転差を吸収し、スリップ時に回
転差が急増すると流体カップリング（５）。

（５′）により多く動力伝達するようになる。

（へ）実施例 以下、図面に沿って、本発明の実施例について説明する
。

常時４輪駆動車に用いられろ動力伝達系りは、第１図に
示すように、エンジン１１、トランスミッション１２．
１−ランスファ部１３及びエクステンンヨン部１５を有
しており、エンジン１１の出力は矢印Ａ、Ｂ及びＣに示
すようにトランスミッション出力ギヤ１６に伝達される
。トランスファ部１３は、エンジン出力軸と平行に配置
されたフロントアクスル軸１７１．　１７　ｒに同軸状
に配置されておす、フロントディファレンシャル装置１
９、トランスファクラッチ装置２を備文でいる。

フロントディファレンシャル１Ｉｌｉ１９はベベルギヤ
ユニットからなり、ピニオンギヤ１９ａ′を支持するキ
ャリヤ１９ａ及び該ギヤ１９８′に噛合している左右サ
イドギヤ１９ｂ、１９ｃを備丸ている。

前記出力ギヤ１６は入力ギヤ１８に噛合い、このギヤ１
８と一体的な中空軸２０がキャリヤ１９ａに連結し、か
つ左右サイドギヤ１９ｂ及び１９ｃがそれぞれ左右フロ
ントアクスル軸１７１．１７ｒを介し前輪に連結してい
る。

一方、トランスファクラッチ装置２は、第２図に詳示す
るように、クラッチカップリングを構成する２個の流体
カップリング５，５′及び差動増速機構を構成するプラ
ネタリギヤ３を有している。

該プラネタリギヤ３は２個のリングギヤ３ａ、３ｂ及び
これらギヤ３ａ、３ｂに噛合する２個のピニオンギヤ３
ｄ、３ｅを支持するキャリヤ３ｃ。

３ｃを備えている。なお、リングギヤ３ａ、ピニオンギ
ヤ３ｄとリングギヤ３ｂ、ピニオンギヤ３ｅとの間のギ
ヤ比に僅かに差を設けである。そして、これら流体カッ
プリング５，５′及びプラネタリギヤ３はギヤマウント
ケース２２内にオイルシール２３，２３及びＯリング２
５により油密状に収納されており、かつ該マウントケー
ス２２はトランスファケース２６に円錐コロ軸受２７，
２７により回転自在に支持されている。また、２つ割ケ
ース片からなるマウントケース２２は各ケース片２２ａ
、２２ｂに形成されたフランジ部２２ｃと、ハイポイド
ギヤからなるトランスファドライブギヤ２９と共にボル
ト３０により一体に連結されており、かつ中空軸２０上
にニードルベアリング３１．３１を介して回転自在に支
持されている。

そして、マウントケース２２の一方のケース片２２ａ端
部には一方の流体カップリング５の一方の羽根５ｂが配
設されており、また他方のケース片２２ｂにはリングギ
ヤ３ａがスプライン結合されている。また、該ケース片
２２ｂ内には、一方の流体カップリング５に対向するよ
うに、ドラム状部材３２が配設されてお秒、該部材３２
は中空軸２０にスプライン結合していると共に、リング
ギヤ３ｂがスプライン結合しており、かつ他方の流体カ
ップリング５′の一方の羽根５′ｂが配設されている。

また、前記２個のピニオンギヤ３ｄ、３ｅは一体に形成
されたロングピニオンからなり、該ビニオンの両端をキ
ャリヤ３ｃ、３ｃが回転自在に支持している。更に、こ
れらキャリヤ３ｃ。

３Ｃはニードルベアリング３３．３３により中空軸２０
に回転自在に支持されていると共に、それぞれ流体カッ
プリング５，５′の他方の羽根５ａ。

５’　ａが配設されている。

一方、前記トランスファドライブギヤ２９はプロペラ軸
３５に連結されているトランスファドリブンギャ３６に
噛合しており、該プロペラ軸３５はリヤディファレンシ
ャル装置、左右リヤアクスル軸を介し後輪に連結してい
る。

本実施例は以上のような構成よりなるので、エンジン１
１の動力は、トランスミフシ１ン１２の出力ギヤ１６か
らトランスファ部１３の入力ギヤ１８に伝達され、中空
軸２０を介してフロントディファレンシャル装置１９に
伝達され、更に該ディファレンシャル族［１９にて左右
フロントアクスル軸１７１．１７ｒに適宜トルク分配さ
れる。

このとき、中空軸２０の前輪側回転がトランスファクラ
ッチ装置２の一方のリングギヤ３ｂに入力し、路面によ
り駆動さ尤る後輪側回転がプロペラ軸３５、ギヤ３６，
２９、ケース２２を介して他方のリングギヤ３ａに入力
する。

そこで、前後輪の回転数が等しい場合は、トランスファ
クラッチ装置２において前輪側リングギヤ３ｂと後輪側
リングギヤ３ａが等速回転するため、トランスファクラ
ッチ装置２は機械的に一体となって回転し、後輪にはト
ルクは伝わらない。

なお実際の直進走行時には、前後輪でタイヤと路面間の
スリップ率に差があるため、タイヤ有効径が等しくても
、回転差を生じ、後輪にもわずかにトルクを伝達する。

一方、旋回時や雪道等の悪路でのスリップ時において前
後輪に回転差を生じる場合は、トランスファクラッチ装
置２の２個のリングギヤ３ａ、３ｂにも回転差を生じる
。ここで、旋回時等では前輪と後輪の間の回転差は少な
いため、少ない回転差でピニオンギヤ３ｄ、３ｅは遊星
回転を開始して、前後輪の回転差を吸収することが可能
になる。

また、前記２個のリングギヤ３ａ、３ｂの回転差に伴う
ピニオンギヤ３ｄ、３ｅの遊星回転でキャリヤ３ｃ、３
ｃは大幅に増速回転することになり、このため２個の流
体カップリング５，５′で大きい相対回転を生じる。こ
れにより、中空軸２０の動力はトランスファクラッチ装
置２の流体カップリング５，５′のトルクに応じて後輪
側に伝達し、その伝達トルクは前後輪の回転差により自
動的に変化する。

ここで、流体カップリング５，５′のトルク特性は第６
図に示すように、回転差Δｎに対し伝達トルクＴが２次
曲線的に変化する。従って、旋回時において回転差Δｎ
が小さい領域では伝達トルクＴが小さく、このため流体
カップリング５，５′の滑りでタイトコーナブレーキン
グ現象を回避するように前後輪の回転差を吸収する。一
方、雪道等での前輪スリップ時に回転差Δｎが増大する
と、大きい伝達トルクＴを生じて後輪側駆動力を増し、
４輪駆動の性能を強化する。

以上、ＦＦベースのエンジン横置きタイプの４輪駆動車
のフロントディファレンシャル装置１９にトランスファ
クラッチ装置２を同軸上に組付けた実施例について説明
したが、クラッチ装置２′は４輪か動車に限らず単独で
の駆動系の任意の個所に配設することが可能である。そ
こで、第３図に基づき、クラッチ装置２′を駆動系の途
中に縦置き配置した実施例について説明する。

図において、符号４０ば入力軸、４１は入力軸４０と同
軸上に配置した出力軸であり、差動増速機構３の一方の
リングギヤ３ｂが入力軸４０に、他のリングギヤ３ａが
出力軸４１に連結される。

そして、入力側リングギヤ３ｂのピニオンギヤ３ｅに対
するギヤ比に対し出力側リングギヤ３ａのピニオンギヤ
３ｄに対するギヤ比の方が小さい関係にあり、これ以外
の部分は先の実施例と同一であり、同一部分は同一符号
を付して説明を省略する。

従って、この実施例でも入、出力軸４０．４１の回転差
により、クラッチ装置２が一体回転し、又は流体カップ
リング５，５′のトルクにより動力伝達する。

なお、差動増速機構としては、２組のリングギヤを用い
るものに限らず、２組のサンギヤを用いるものでもよい
。

ついで、第４図に沿って、トルク制御装置をブレーキ装
置として用いた実施例について説明する。

本ブレーキ装置２′は、差動増速機８１３′が歯数のわ
ずかに異なる２個のサンギヤ３’ｂ、３’ａ及びこれら
ギヤに噛合する歯数の少ない方のビニオンギャ３′ｅ、
多い方のピニオンギヤ３′ｄ１更にこれらギヤを支持す
るキャリヤ３’　ｃからなり、歯数の多い方のサンギヤ
３’　ｂが回転軸４５に連結し、かつ歯数の少ない方の
サンギヤ３’　ａが固定部材４６に連結している。ただ
し、この場合歯車のモジュールは等しいものを使用して
いる。そして、キャリヤ３’　ｃと固定部材４６との間
に粘性クラッチ５′を介設している。この粘性クラッチ
５′は密閉された容器内にアウタープレートとインナー
プレートが交互に介装されており、そのまわりに満たさ
れたシリコンオイル等の粘性液体に生ずるせん断力によ
り制動力を発生している。

本実施例では、回転軸４５に回転力が作用していない場
合、又は僅かな回転数にて回転している場合、差動増速
機Ｉｌ！３′にて増速されてキャリヤ３′Ｃが回転し、
固定部材４６との間にある粘性カップリング５＃が相対
回転しても、該相対回転部分でのひきずりトルクは小さ
く、従ってブレーキ力は低い。回転軸４５の回転数が大
きくなるに従って、差動増速機構３′により該回転数が
大幅に増速され、粘性カップリング５′に作用するひき
ずりトルクが大幅に増大して、大きなブレーキ力が作用
する。

第５図に示す実施例は、クラッチカップリングとしてう
ず電流クラッチ５＃を用いており、本発明のトルク制御
装置を駆動系の任意の個所に配設する事のできる、クラ
ッチ装置２＃として用いたものである。図において符号
４７は磁石であり、円周上に数個並べられている。４８
は導電性部材でできたアーマチュアであゆ、磁石４７の
磁界をアーマチュア４８が横切る事により、うず電流が
アーマチュアに発生して、抵抗力となりトルク伝達する
。３ａ、３ｂはリングギヤで、歯数がわずかに異なって
おり、ロングピニオン３ｆと噛み合っている。また、前
記磁石４７は、前記ロングピニオン３ｆのキャリヤ３Ｃ
に接続されており、前記アーマチュア４８ばリングギヤ
３ａに接続され、入力軸４３と出力軸４１の間の回転差
が磁石４７とアーマチュア４８間で増速され、この間の
トルク伝達により入力軸４０から出力軸４１へ回転差に
応じたトルクが伝達される。

このように、クラッチカップリングにおいては、回転差
が増速されているため、同エネルギーを伝達するにもト
ルクは小さくて良い。そこでクラッチカップリングとし
ては、小容量でもクラッチ機能を有するものであればよ
く、前記の流体カップリング、うず電流クラッチ及び粘
性クラッチ以外にも、ＷＩＬｗＡクラッチ、遠心クラッ
チ、電磁クラッチ（電磁粉式台）といったものを用いろ
ことができる。ただし、遠心クラッチは、制動装置とし
ては問題ないが、トルク伝達用のクラッチとして用いる
場合は制限があり、それは回転方向が一方向と決まって
いる場合である。

（１−）発明の詳細 な説明したように、本発明によると、差動増速機構にて
増速した回転を低容量のクラッチカップリングに作用し
てトルクを制御するので、入力部材（又は回転部材）と
出力部材（又は固定部材）との間に直接本トルク制御装
置を介在し得るものでありながら、小容量のカップリン
グを用いることができ、かつ流体カップリングを用いろ
場合は、回転差が大きくなる程制御トルクが累進的に上
昇し、滑らかにかつ確実にトルクを制御することができ
ろ。

また、本トルク制御装置をクラッチ装置（２′）として
用いると、入出力部材に回転差が生じた場合、自動的に
回転差に応じたトルクを伝達することができる。

また、本トルク制御装置をブレーキ装置（２′）として
用いると、回転部材の回転数に応じて滑らかにブレーキ
力を作用することができる。

そして、本トルク制御装置を４輪駆動車のトランスファ
クラッチ装置（２）として用いると、予め回転差を設け
る必要が無く、ディファレンシャル装置等はギヤ比の同
一なものになって汎用性を持たせることができ、かつト
ランスファクラッチ装置（２）は前後輪に回転差のない
場合は、一体となって回転するので、伝達効率が良く、
更に、クラッチカップリングとして流体カップリングを
用いろと、回転差に対し２次曲線的なトルク特性を有す
るので、タイトコーナブレーキング現象を回避でき、ス
リップ時に確実に動力伝達して走破性を向上し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る４輪駆動車の駆動系を示
すスケルトン図、第２図は本発明をトランスファクラッ
チ装置に適用した実施例の断面図である。また、第３図
は本発明をクラッチ装置に適用した実施例を示すスケル
トン図、第４図は本発明をブレーキ装置に適用した実施
例を示すスケルトン図、第５図は本発明をクラッチ装置
に適用した他のステル１−ン図である。そして、第６図
は回転差と伝達トルクの関係を示す図゛である。 ２．２’、２′　２　″′・低回転差用トルク制御装置
（トランスファクラッチ装置、クラッチ装置、ブレーキ
装置、クラッチ装置）　、 ３　・差動増速機構（プラネ多すギャ）　、３ｂ、３’
ｂ・・入力要素（リングギヤ、サンギヤ）、３ａ、３’
ａ・出力要素（リングギヤ、サンギヤ）、３ｃ、３ｃ・
・・増速要素（キャリヤ）　、５、　５’、　　５’、
　　５”・・クラッチカップリング（流体カップリング
、粘性カップリング、うず電流クラッチ）　　、 １９・・前輪側駆動系　、　２０，４０・−人力部材、
２２．４１・・・出力部材　、　４５　回転部材　、４
６　固定部材　。 出願人　アイシン・ワーナー株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一方は回転可能な２つの要素と、これら
   両要素の相対回転により増速する増速要素と、を備える
   差動増速機構を有し、 前記２つの要素のうち少なくとも一方をクラッチカップ
   リングの一方の要素に連結し、かつ前記増速要素を該ク
   ラッチカップリングの他方の要素に連結してなる、 低回転差用トルク制御装置。 ２、前記２つの要素が共に回転可能であり、一方の要素
   を入力部材に連結し、かつもう一方の要素を出力部材に
   連結してなる、 特許請求の範囲第１項記載の低回転差用トルク制御装置
   。 ３、前記２つの要素のうち回転可能な要素を回転部材に
   連結し、かつもう一方の要素を固定部材に連結し、そし
   て該固定部材と前記増速要素との間に前記クラッチカッ
   プリングを介在してなる、 特許請求の範囲第１項記載の低回転差用トルク制御装置
   。 ４、前記低速回転差用トルク制御装置が、常時４輪駆動
   車における前後輪の駆動系の途中に介設されるトランス
   ファクラッチ装置であって、 かつ前記２つの回転可能な要素のうちの一方の要素を入
   力部材及び前輪側駆動系に連結し、また前記もう一方の
   回転可能な要素を後輪側駆動系に連結してなる、 特許請求の範囲第２項記載の低回転差用トルク制御装置
   。 ５、前記差動増速機構が、同軸上に配置されている２個
   のリングギヤ又はサンギヤ、これら２個のギヤに噛合う
   ピニオンギヤ、及びこれらピニオンギヤを支持するキャ
   リヤからなり、かつ前記２組のリングギヤ又はサンギヤ
   とピニオンギヤの間のギヤ比がわずかに異なり、前記２
   個のリングギヤ又はサンギヤの一方を前記入力部材及び
   前輪側駆動系に、他方を前記後輪側駆動系にそれぞれ連
   結し、 前記キャリヤとリングギヤ又はサンギヤの一方及び他方
   との間にそれぞれクラッチカップリングを介設してなる
   、 特許請求の範囲第４項記載の低回転差用トルク制御装置
   。 ６、前記クラッチカップリングとして流体カップリング
   、うず電流クラッチ、粘性クラッチ、摩擦クラッチ、電
   磁クラッチ又は遠心クラッチが使用されている、 特許請求の範囲第１項記載の低回転差用トルク制御装置
   。