JPH05340432A - 回転差感応継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転差感応継手の、カム面とピストンとの摺
動部の油膜切れを防止して、カム面の摩耗を防止する。 【構成】 ハウジング部材４のカム面３１中心線Ｈとド
ライブピストン５０のピストン回転軸Ｐ1 とを距離ｅだ
けオフセットして設け、カム面３１とドライブピストン
５０との摺動点Ｓ1 、Ｓ2 をピストン回転軸Ｐ1 、Ｐ2
に対してＥだけオフセットすることにより、ドライブピ
ストン５０を回転させ、摺動点Ｓ1 、Ｓ2に油膜を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両の駆動系に
適用され、駆動入出力部材の相対回転差に応じた継手伝
達トルクを得る回転差感応継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転差感応継手としては、特開昭
６３−２８５３３４号公報に開示されるものがある。

【０００３】これは、同軸上に相対回転可能にハウジン
グ部材とロータ部材とを配置し、ハウジング部材の内面
に形成したカム面に摺動するようロータ部材に放射状に
ピストンを設け、このピストンが、カム面との摺動によ
って半径方向に往復動するようにしたものである。そし
て、ピストンがロータ部材の中心方向へ移動するときに
吐出される流体の流出をオリフィスにより規制して、こ
の時発生する流体圧によってピストンをカム面に押しつ
けることにより、ハウジング部材とロータ部材とのトル
ク伝達を行っている。

【０００４】特に第７図には、カム面摺動部の摩耗を防
止する手段として、カム面を異なる半径を持つ２つの円
弧で形成し、ピストンとの摺動部がピストン中心軸に対
して反対位置で、且つこの軸からの距離が異なる２つの
点となるようにしたものが示されている。これにおいて
は、２つの摺動部での摺動摩擦による回転モーメントが
不均等となることを利用してピストンを回転させ、この
回転による油のかき込み作用によりカム面とピストンと
の摺動部に油膜を形成させ、油の潤滑作用によってカム
面の摩耗を防止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６３−２８５３３４号公報の第７図のものは、ピス
トン回転時に一方の摺動部はカム面による油のかき込み
方向と、ピストンによる油のかき込み方向が一致し、ピ
ストン非回転時に比べ形成される油膜が厚くなり油の潤
滑作用が増すものの、他方の摺動部はカム面による油の
かき込み方向と、ピストンによる油のかき込み方向が逆
となるため、ピストン非回転時に比べ形成される油膜が
薄くなり、油の潤滑作用が低下する。このため、カム面
の摩耗が促進されるという問題があった。

【０００６】本発明は上記に鑑み、その目的は、ピスト
ンとカム面との摺動部の油膜切れを防止し、カム面の摩
耗を低減するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の回転差感応継手は、同軸上に相対回
転可能に配置されたハウジング部材及びロータ部材と、
前記ハウジング部材の内面に設けられたカム面と、前記
ロータ部材に設けられ、ロータ部材の半径方向に放射状
配置されると共に前記ハウジング部材との相対回転によ
って前記カム面に摺動しながら半径方向に往復動する円
柱状のピストンと、前記ロータ部材に設けられ、前記ピ
ストンの往復動に伴い体積変化する流体室と、この流体
室の縮小によって吐出される流体の流出を規制するオリ
フィスと、を備え、このオリフィスによる流出規制で生
じる流体圧をハウジング部材とロータ部材との間の伝達
トルクに変換する回転差感応継手において、前記ピスト
ンの前記カム面との摺動部を、ピストンの往復動方向の
中心軸に対して、ロータ部材の軸方向のいずれか一方側
にオフセットして設けたものである。

【０００８】上記目的を達成するために、請求項２記載
の回転差感応継手は、前記ロータ部材の回転軸に対して
対称位置にあるピストンの前記摺動部のオフセット方向
を異ならしめたことを特徴とする請求項１記載の回転差
感応継手としたものである。

【０００９】

【作用】請求項１記載の回転差感応継手は、ハウジング
部材とロータ部材とに相対回転差が生じると、ロータ部
材に放射状配置されたピストンが、前記カム面と摺動し
ながら径方向に往復動する。このピストンの往復動によ
る流体室の縮小によって吐出される流体がオリフィスに
よって流出規制されて流体圧が生じ、ハウジング部材と
ロータ部材との伝達トルクに変換される。この時、ピス
トンとカム面との摺動部をロータ部材の軸方向のいずれ
か一方にオフセットしていることからピストンは回転
し、カム面による油のかき込み方向とピストンによる油
のかき込み方向が一致することから摺動部に形成される
油膜が厚くなり、潤滑作用が増加する。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の作用に加え、ハウジング部材とロータ部材と回転軸
に対して、対称位置にあるピストンのカム面との摺動部
のオフセットの方向を異ならしめていることから、一方
のピストンがロータ部材の軸方向に押圧される力と、対
称位置にある他方のピストンがロータ部材の軸方向に押
圧される力とが相殺され、結果的にロータ部材とハウジ
ング部材との位置決めがなされる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の実施例である制御型回転
差感応継手のカム面とピストンとの関係を示す模式図、
図２は、本発明の実施例である制御型回転差感応継手を
トルク配分装置として適用したトランスファを示す断面
図、図３はこの実施例を適用した車両用駆動系及び制御
系を示す概略図、図４はこの制御型回転差感応継手にお
けるロータ部材とハウジング部材との相対回転差と継手
伝達トルクの関係を示すグラフである。

【００１３】図３に示す如く、本実施例の車両用駆動系
においてはエンジン７６で発生した駆動力を、トランス
ミッション７４、トランスミッション出力ギア９３を介
してトランスファ５３に伝達し、駆動力の一部をトラン
スファ５３からトランスファギア９４、プロペラシャフ
ト８１、リアデファレンシャル８２を介して左後輪９
２、右後輪８８に伝達する。一方、残りの駆動力をトラ
ンスファ５３からフロントデファレンシャル３２を介し
て左前輪７６、右前輪８４に伝達する。

【００１４】前記フロントデファレンシャル３２は、ト
ランスファケース３８に内蔵されており、左前輪７６側
にトルク配分機能を持つ制御型回転差感応継手（回転差
感応継手）２５を設けている。このため前後輪に相対回
転差が生じた場合に制御型回転差感応継手２５において
発生する継手伝達トルクが前輪側へ配分される駆動力と
なる。尚、制御型回転差感応継手２５は、左サイドギア
位置にのみ設けられているが、デファレンシャル３２に
よるトルク等配分伝達作用により左前輪７６、右前輪８
４に同じトルクが伝達される。

【００１５】又、制御型回転差感応継手２５の継手伝達
トルク特性は、モータアクチュエータ６２を駆動するこ
とにより変更可能であり、該モータアクチュエータ６２
はコントローラ７８により駆動制御される。

【００１６】このコントローラ７８には、図外の右前輪
速センサ、左前輪速センサ、右後輪速センサ、左後輪速
センサ、横Ｇセンサ、アクセル開度センサからの信号及
びエンジン回転数信号、ＡＢＳ制御信号等が入力され、
これらの信号を入力情報とし、各車輪の回転速度差やア
クセル開度等に応じて継手伝達トルク特性の変更制御を
行ったり、ＡＢＳ作動時に解除制御を行うようにしてい
る。

【００１７】前記トランスファケース３８は図２に示す
如く、トランスファハウジング５４に回転可能に支持さ
れ、外周フランジ部に図外のトランスミッション出力ギ
ア９３と噛合するリングギア２８がボルト２９で固定さ
れると共に、図外のトランスファギア９４に連結されて
いる。

【００１８】前記フロントデファレンシャル３２は、ト
ランスファケース３８に支持されるピニオンシャフト３
４と、該ピニオンシャフト３４に回転自在に支持される
ピニオン３６と、該ピニオン３６に噛合する一対のサイ
ドギア４６、４８とよりなる。

【００１９】該サイドギア４８は、前記制御型回転差感
応継手２５を介して左前輪軸４２にスプライン結合さ
れ、サイドギア４６は、右前輪軸４４にスプライン結合
される。

【００２０】前記モータアクチュエータ６２は、トラン
スファハウジング５４に固定され、モータ軸６４に設け
られたフォーク６６と、該フォーク６６に接するアウタ
ースリーブ６８と、該アウタースリーブ６８にベアリン
グ５８を介して設けられたインナースリーブ５６と、該
インナースリーブ５６に固定されたクロスロッド７２
と、該クロスロッド７２に一端が固定されると共に左前
輪軸４２の軸心位置に配置されたプッシュロッド５２と
によって、このプッシュロッド５２の他端に固定された
スプール６９の位置を変化させるものである。尚、モー
タアクチュエータ６２とモータ軸６４は断面を９０゜変
えて描いている。

【００２１】前記制御型回転差感応継手２５は、サイド
ギア４８が一体に形成されると共に内面にカム面３１が
形成されたハウジング部材４と、左前輪軸４２にスプラ
イン結合されたロータ部材２と、前記ハウジング部材４
とロータ部材２との相対回転差により前記カム面３１に
摺接しながらロータ部材２に設けたシリンダ孔４１内を
径方向に往復動する放射状配置のドライブピストン（ピ
ストン）５０と、該ドライブピストン５０の往復動に伴
って体積変化するシリンダ室（流体室）６０と、ロータ
部材２の軸心位置に設けられたスプール室７０と、該ス
プール室７０と前記シリンダ室６０とを連通するオリフ
ィス８を持つ吐出路７１と、前記スプール室７０に軸方
向ストローク可能に設けられ、前記オリフィス８の開口
面積を変化させるスプール６９と、該スプール６９の端
部位置に形成されたアキュムレータ室９０とを有する。
又、前記ドライブピストン５０の外周には、シリンダ孔
４１との摺動面から油が漏れないようにカップシール５
１を設けている。

【００２２】前記ロータ部材２には、アキュムレータ室
９０とシリンダ室６０とをワンウェイバルブ８１を介し
て連通するレギュレータ油路８０が形成されている。前
記アキュムレータ室９０はロータ部材２に同軸上に設け
られた円筒状の挿通孔１６と、この挿通孔１６内を摺動
するアキュムレータピストン６とで形成される。

【００２３】前記カム面３１とドライブピストン５０と
の関係は、図１に示すように、ハウジング部材４のカム
面中心線Ｈに対して、図中上側に示すドライブピストン
５０のピストン中心軸Ｐ1 をｅだけオフセットして設
け、このドライブピストン５０とロータ部材２の回転軸
Ｒに対して対称な位置にある図中下側に示すドライブピ
ストン５０のピストン中心軸Ｐ2 をハウジング部材４の
カム面中心線Ｈに対して、中心軸Ｐ1 とは反対の方向に
ｅだけオフセットして設けている。このため、図中上側
のドライブピストン５０とカム面３１との摺動部Ｓ1
は、ピストン中心軸Ｐ1 に対して図中左側にＥだけオフ
セットされ、図中下側のドライブピストン５０とカム面
３１との摺動部Ｓ2 は、ピストン回転軸Ｐ2 に対して図
中右側にＥだけオフセットされている。

【００２４】次に、作用について説明する。

【００２５】例えば、車両が旋回するときに前輪側と後
輪側との軌跡が異なるため前後輪に回転差が生じ、ハウ
ジング部材４とロータ部材２とに相対回転差が生じる。
ハウジング部材４とロータ部材２とに相対回転差が生じ
ると、軸心方向にストロークするドライブピストン５０
の往復動に伴い、シリンダ室６０から吐出路７１を通り
スプール室７０からアキュムレータ室９０へ吐出される
油の流出をオリフィス８によって規制することによりシ
リンダ室６０内に流体圧が発生する。アキュムレータ室
９０に吐出された油は、アキュムレータピストン６によ
って加えられる圧力によりドライブピストン５０が半径
方向にストロークするときにレギュレータ油路８０を通
りシリンダ室６０へ戻る。

【００２６】この時の、１つのドライブピストン５０が
カム面３１に押圧される押圧力を求める。

【００２７】ロータ部材２とハウジング部材４との位相
角をθ、カム面で決まるピストンのストロークの関数を
Ｒ（θ）とすると、回転差ｎ（ｒｐｍ）でのピストンス
トロークスピードＶP （ｍ／ｓｅｃ）は、

【００２８】

【数１】

【００２９】となる。ドライブピストンの径をＤ、オリ
フィスの径をｄ、流量係数をｃとすると、オリフィス部
の流速ＶO は、

【００３０】

【数２】

【００３１】となり、流体密度をγとするとシリンダ内
油圧ｐ（Ｐａ）は、ベルヌーイの定理より、

【００３２】

【数３】

【００３３】であるから、油圧による力Ｐ（Ｎ）は、

【００３４】

【数４】

【００３５】となる。この力によりドライブピストン５
０がカム面３１に圧接し、ハウジング部材４とロータ部
材２との相対回転差に応じた継手伝達トルクが発生す
る。

【００３６】即ち、継手伝達トルクは、ハウジング部材
４とロータ部材２との相対回転差の２乗に比例し、オリ
フィス８の開口面積の２乗に反比例して伝達される。従
って、図３に特性曲線を示すように、オリフィス８の開
口面積に応じたゲインを持つ２次関数曲線的な継手伝達
トルク特性となり、オリフィス８全閉側で高ゲイン、全
開側で低ゲインというように決まる。車両走行時にはコ
ントローラ７８からの制御信号に応じて、所望の継手伝
達トルクを得られるようオリフィス８の開口面積を決定
するスプール６９の軸方向位置がモータアクチュエータ
６２により決定される。

【００３７】本実施例においては、ドライブピストン５
０とカム面３１との摺動部Ｓ1 がピストン中心軸Ｐ1 に
対してＥだけオフセットされているため、ドライブピス
トン５０に回転モーメントが作用して回転する。即ち、
摺動部Ｓ1 、Ｓ2 におけるカム面３１による油のかき込
み方向とドライブピストン５０による油のかき込み方向
とが一致し、油膜が形成されやすくなる。このため、油
による潤滑作用が増し、カム面３１の摩耗を防止でき
る。又、ドライブピストン５０自体も回転により常に摺
動部を移動させることになり、摩耗を低減することがで
きるため、表面剥離や油膜切れによる表面の虫食い現象
を防止できる。

【００３８】又、ハウジング部材４とロータ部材２との
他の接触部分で位置決めを行う場合、この部分の摺動摩
擦による駆動ロスを生じてしまうが、本実施例の如く、
ロータ部材２の回転軸に対して、対称にあるドライブピ
ストン５０のオフセットの方向を異ならしめ、図１にお
ける図中上方のドライブピストン５０とカム面３１とに
作用する図中右方向へのスラスト力と、図中下方のドラ
イブピストン５０とカム面３１とに作用する図中左方向
へのスラスト力とを打ち消し合うようにしてロータ部材
２とハウジング部材４との位置決めを行うことにより、
駆動ロスを生じることなく両部材間の位置決めが正確に
なされ、精度の良いオリフィス開度特性、即ち伝達トル
ク特性を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した如く、請求項１記載の回転
差感応継手は、ハウジング部材とロータ部材との相対回
転時に、ピストンを回転させることによってカム面及び
ピストン摺動部の摩耗を防止できる。

【００４０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の効果に加え、カム面とピストンとで位置決めを行え
るので、ロータ部材とハウジング部材のそのほかの部分
で位置決めするものに比べ、駆動ロスを生じることなく
両部材間の位置決めを正確になすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である制御型回転差感応継手の
カム面とピストンとの関係を示す模式図である。

【図２】本発明の実施例である制御型回転差感応継手を
トルク配分装置として適用したトランスファを示す断面
図である。

【図３】この実施例を適用したエンジン駆動系及び制御
系を示す概略図である。

【図４】この制御型回転差感応継手のロータ部材とハウ
ジング部材との相対回転差と継手伝達トルクの関係を示
す特性図である。

【符号の説明】

２…ロータ部材、４…ハウジング部材、８…オリフィ
ス、２５…制御型回転差感応継手（回転差感応継手）、
３１…カム面、５０…ドライブピストン（ピストン）、
６０…シリンダ室（流体室）、Ｐ1、Ｐ2…ピストン回転
軸（ピストンの往復動方向の中心軸）、Ｓ1、Ｓ2…摺動
部、Ｅ…オフセット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸上に相対回転可能に配置されたハウジ
   ング部材及びロータ部材と、 前記ハウジング部材の内面に設けられたカム面と、 前記ロータ部材に設けられ、ロータ部材の半径方向に放
   射状配置されると共に前記ハウジング部材との相対回転
   によって前記カム面に摺動しながら半径方向に往復動す
   る円柱状のピストンと、 前記ロータ部材に設けられ、前記ピストンの往復動に伴
   い体積変化する流体室と、 この流体室の縮小によって吐出される流体の流出を規制
   するオリフィスと、を備え、 このオリフィスによる流出規制で生じる流体圧をハウジ
   ング部材とロータ部材との間の伝達トルクに変換する回
   転差感応継手において、 前記ピストンの前記カム面との摺動部を、ピストンの往
   復動方向の中心軸に対して、ロータ部材の軸方向のいず
   れか一方側にオフセットして設けたことを特徴とする回
   転差感応継手。
2. 【請求項２】前記ロータ部材の回転軸に対して対称位置
   にあるピストンの前記摺動部のオフセット方向を異なら
   しめたことを特徴とする請求項１記載の回転差感応継
   手。