JPH03103624A - ビスカスカップリング - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、粘性流体を介してトルク伝達を行うビスカ
スカップリングに関する。

（従来の技術） 特開昭６２−１０６１３０号公報に′粘性クラッチ″が
記載されている。この装置は相対回転自在に又軸方向移
動自在にスリーブをハウジング内に配置し、ハウジング
内に粘性の高い流体を封入し、ハウジングの内部で径方
向に交互に配置された複数の円筒をハウジングとスリー
ブとに各別に固定し、ハウジングとスリーブの一方側か
らの人力トルクを流体の剪断抵抗により他方に伝達する
とともに、操作手段によりハウジングとスリーブを軸方
向に相対移動させ円筒の重なり代を変えてトルク伝達特
性や差動制限特性などを調節できるように構威されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この構或では相対移動のストロークに対する
各特性の変化が比較的小さく、従って特性の調節に当た
って大きな移動ストロークが必要となる。又、流体の粘
性により移動抵抗が大きいから特性を調節しようとする
際のレスポンスが悪くひいては操作手段のパワーを大き
くしなければならない。

そこで、この発明はわずかなストロークで特性を大きく
変えることのできるビスカス力ップリングの提供を目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明のビスカスカップリングは、相対回転及び軸方
向相対移動自在に配置された一対の伝達部材と、粘性流
体が封入された作動室と、この作動室内で径方向に交互
配置され前記伝達部材に各別に係合した複数のクラッチ
筒と、伝達部材を軸方向相対移動操作しクラッチ筒の重
なり代を変える操作手段とを備え、前記各クラッチ筒に
は軸方向に凹部と凸部とを設けたことを特徴とする。

（作用） 一方の伝達部材から入力したトルクは、粘性流体の剪断
抵抗により互いのクラッチ筒間で授受され、他方の伝達
部材に伝達される。伝達部材間の回転差が大きいとこの
回転差は制限されて大きなトルクが伝達され、回転差が
小さいとこの回転差は許容されて伝達トルクは小さい。

操作手段により伝達部材を軸方向に相対移動させクラッ
チ筒の重なり代を変えれば剪断抵抗値が変化しトルク伝
達特性や差勤制限特性を調節することができる。その過
程において各特性は一方の凸部と他方の凹部とが対向す
る位置と両方の凹部どラし凸部どうしが対向する位置と
の間で大きく変化する（後述）から、わずかなストロー
クで必要な特性変化が得られ、従ってレスポンスも良い
。

（実施例） 第１図ないし第５図により一実施例と他の態様の説明を
する。第４図はこの実施例を用いた４輪駆動（４ＷＤ）
車の動力系を示す。以下、左右の方向は第１図の左右の
方向とし、その左方はこの車両の前方（第４図の上方）
に相当する。なお、番号を附さない部材等は図示されて
いない。

先ず、第４図によりこの車両の動力系の構或を説明する
。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）、前
車軸７，８、左右の前輪９１０、トランスファ１１、こ
の実施例のビスカスカップリング１３、プロペラシャフ
ト１５、リャデフ１７（後輪側のデファレンシャル装置
）、後車軸１９，２１、左右の後輪２３．２５などから
構成されている。

ビスカスカップリング１３はハウジング２９とその内部
で相対回転自在に配置された入力軸３１（伝達部材）及
び出力軸３３（伝達部材）を有しており、人力軸３１は
トランスファ１１の駆動軸３５に連結され出力軸３３は
スライド継手を介してプロペラシャフト１５側に連結さ
れている。この出力軸３３はアクチュエータ（操作手段
）により第１図＜ａ）の矢印のように左右にスライド可
能である。

ハウジング２つと人出力軸３１．３３との間にはＸリン
グ３６．３６　（断面がＸ字状のシール材）が配置され
、ハウジング２９の内部に液密の作動室３７を形成して
いる。この作動室３７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。

作動室３７の内部で各軸３１，３Ｂにはそれぞれフラン
ジ部３９．４１が形成され、各フランジ部３９．４１に
は径方向に交互配置された複数の円筒４３．４５　（ク
ラッチ筒）が各別に固定されている。各円筒４３．４５
にはそれぞれ、第１図（ａ）に示すように、山と谷が丸
くピッチが等しい凹部４７，４９と凸部５１．５３が軸
方向に設けられるとともに、同図（ｂ）に示すように、
軸方向の満５５．５７が設けられている。こうして、ビ
スカスカップリング１３が構成されている。

従って、入力軸３１がトランスミッション３、フロント
デフ５のデフヶース５８、トランスファ１１を介してエ
ンジン１からの駆動カにより回転駆動されると、入カ軸
３１が出カ軸３３より先行回転している場合入カ軸３１
の回転は、シリコンオイルの剪断抵抗により円筒４３か
ら円筒４５に伝達され、出力軸３３を回転させ後輪２３
．２５側に伝達される。このとき各軸３１，３３の回転
差が大きいとこの回転差は制限されて大きなトルクが伝
達され、回転差が小さいとこの回転差は許容されて伝達
トルクは小さい。アクチュエー夕により出力軸を第１図
（ａ）の下半部のように右方へ移動すると円筒４３．４
５の重なり代ｅが減少し伝達トルクと差動制限力とが減
少する。アクチュエータは操舵条件や路面条件に応じて
自動操作されるように構威されている。

重なり代ｅの変更中に各円筒４３．４５の各凹部４７，
４９と各凸部５１．５３との相対位置により下記のよう
に伝達トルクが変化する。これを、第２図と第３図によ
り説明する。

第２図のように各円筒５９．６１に矩形の凹部６３．６
５と凸部６７．６９を設けた場合を考える。

ここで、各記号の意味は下記のとおりである。

又、（ａ）図は凹部６３が凸部６９に対向し、凹部６５
が凸部６７に対向する相対位置Ｉを示し、（ｂ）図は四
部６３．６５どうしが又凸部６７，６９どうしが対向す
る相対位置■を示す。

ｋ，ａ：定数、η：充填率、ｅ：重なり代、ρ：比重、
ν：動粘性係数、ω：差動角速度、α：凸部６７．６９
の高さ、λ；対向する凸部６７．６９間の距離とαの和 ■の時のトルクは、 Ｍ＋　−２ｘ　（ｒ　−ＡＳ７−！−）　ｘ　Ｘｌ）ν
（ｔｌ４Ｘ　（ｒ＋　）　２１”　ｋ＋２ｒ　（ｒ　−
十）　ｘ　ｘρνω４Ｘ　（ｒ　−　）　’　ｎ”　ｋ
−ｍη”　ｋｘｌｐνω”，　ｌ　（ｒ　−Ａ−Ｔ−）
　（ｒ＋　）　’　＋　（ｒ−十）　（ｒ　−　）　２
１式（１）において、右辺第１式は円筒６ｌの凸部６９
のトルクであり、右辺第２式は円筒６１のＭ２　−２ｒ
　（ｒ−”’）　Ｘ’Ｘρνω上ｒ’　ｒｌ”　ｋ２　
　　２　　　　　λ−α ＋２ｒ　（ｒ　−Ａｉ−！！−）　ｘＡｘｐνω工ｒ２
η”　ｋ２　　　　２　　　　　λ＋ａ 一η“ｋｒ！！ρνωｒ２ｔ　（ｒ　−”’）　（±）
　＋　（ｒ−”−’）　（±）２　　　λ一α　　　　
　　２　　　λ十α２λ −ｎ”　ｋｔｌｐνωｒ２（Ｙ：７ｒ−１）　　　　　
　　　　　−　（２）式（２）において右辺第１式は円
筒６１の凸部６つのトルクであり、右辺第２式は円筒６
１の凹部６５のトルクである。

ここで、動粘性、差動回転数、充填率、他の定数等が１
と■で等しいとし、式（２）から式（１）を引くと、 【］の中の式だけを考え、 ２λ　　　３ 丁「ツ♂１ ｒ２−２　　１　（ｒ＋７）　＋（ｒ−７）　｝　＋ヲ
ｌ　（　ｒ　＋２）　　＋（　ｒ一フ）　１ここでλ， 『〉０、 λ＞ａ，であり、 ｒ〉αであるから、 “．（２）−　（１）＞０ よって相対位置■でのトルクの方が、相対位置Ｉでのト
ルクより大きくなる。

第３図は別の形状の四部７１．７３と凸部７５．７７を
もった他の円筒７９．８１を示す。（ｂ）図は、（ａ）
図に破線で描いたように、凹部７１と凸部７７が対向し
凹部７３と凸部７５が対向する相対位置Ｉであり、（ｅ
）図は、（ａ）図に実線で描いたように、凹部７１．７
３どうしと凸部７５．７７どうしが対向する相対位置■
である。

第２図の例と同様に対向する凸部７５．７７の距離はλ
一αであり凸部７５と凹部７３の距離及び凸部７７と凹
部７１との距離はλであり、相対位置■のトルクは■の
トルクより大きい。又、各凸部７５．７７の長さＬを変
えることによりストローク変化に対するトルク伝達特性
と差動制限特性との関係を種々設定できる。

このように、各円筒の相対位置を凹凸部の長さだけ変え
ることにより各特性が変わるから、その範囲で特性を調
節するに当っては移動ストロークが非常に小さくてすみ
、従って、レスポンスが良い。又、この実施例では軸方
向の溝５５．５７を設けたことによりシリコンオイルの
流れが向上し出力軸３３の移動抵抗が低減するからレス
ポンスは更に向上し、従ってアクチュエー夕を小型にで
きる。又、第１図、第３図の例において凹凸を設けたこ
とにより各円筒の剛性が向上するから、それだけ肉薄に
して軽量化が図れる。

次に、ビスカスカップリング１３の機能を第４図の車両
の性能に即して説明する。

エンジン１の駆動力はトランスミッション３で変速され
フロントデフ５により前輪９，１０に伝達されると共に
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を介してリャデフェアに伝達され、リャ
デフ１７により後輪２３．２５に伝達される。

良路走行中のように前後輪間に回転差が生じない状態で
は、後輪２３．２５にはビスカスカップリング１３から
駆動力が伝達されず車両は２輪駆動状態となる。又、悪
路などで前輪９．１０がスリップするとビスカスカップ
リング１３を介して後輪２３．２５側に駆動力が伝達さ
れて車両は４ＷＤ状態となり悪路走破性が向上する。車
庫入れやＵターンなどの場合は前後輪間の回転差が小さ
くビスカスカップリング１３で吸収されるからタイトコ
ーナーブレーキング現象は生じない。

ビスカスカップリング１３の円筒４３．４５の重なり代
ｅを小さくすると一定の回転差に対して後輪２３．２５
側へ送られる駆動力が小さくなり、車両は実質的に２輪
駆動状態となる。重なり代ｅを大きくすると後輪２３．
２５側への伝達駆動力が大きくなり悪路走破性が更に向
上する。又、わずかなストロークで伝達トルクや差動制
限力などの特性を変えることができるからタイトコーナ
ーブレ１−キング現象の防止や悪路からの脱出などに当
って特性調節のレスポンスが極めて良い。

なお、円筒の凹凸の形状は任意であり第１図、第２図、
第３図のような例の他に例えば第５図（ａ）のように薄
板の円筒８３を加工成形した矩形の凹部８５と凸部８７
でもよく、同図（ｂ）のように薄板の円筒８９を加工成
形した三角形の凹部９１と凸部９３でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のビスカスカップリングは、円
筒に軸方向の凹凸を設けたからわずかなストロークで特
性を変えることができ特性調節のレスポンスが良い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は一実施例の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ断面図、第２図はクラッチ筒の第２の態様を示し（
ａ）と（ｂ）はそれぞれ相対位置■と■の縦断面図、第
３図（ａ）は第３の態様を示す縦断面図、（１））と（
ｃ）はそれぞれ相対位置ＩとＨの縦断面図、第４図は第
１図の実施例を用いた車両の動力系を示すスケルトン機
構図、第５図（ａ）（ｂ）はそれぞれ円筒の第４と第５
の態様を示す縦断面図である。 ３１・・・入力軸（伝達部材） ３３・・・出力軸（伝達部材） ３７・・・作動室 ４３，４５，５９，６１，７９，８１．８３，８９・・
・円筒（クラッチ筒） ４７，４９．６３，６５． ９１・・・凹部 ５１．５３，６７，６９． ９３・・・凸部 ７１．　　７３，　　８５， ７５．　　７７．　　８７，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対回転及び軸方向相対移動自在に配置された一対の伝
   達部材と、粘性流体が封入された作動室と、この作動室
   内で径方向に交互配置され前記伝達部材に各別に係合し
   た複数のクラッチ筒と、伝達部材を軸方向相対移動操作
   しクラッチ筒の重なり代を変える操作手段とを備え、前
   記各クラッチ筒には軸方向に凹部と凸部とを設けたこと
   を特徴とするビスカスカップリング。