JPH068658B2 - 伝達トルク二軸可変分配装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、原動軸からの回転トルクを中央で分離され
た従動軸の二軸に可変に分配して伝達することが可能な
自動車に最適の伝達トルク二軸可変分配装置に関する。

（従来技術） 自動車の各駆動輪の負荷は走行条件によって瞬時に変化
する。そこで近年、走行性能の優れた四輪駆動車が提供
されている。この四輪駆動車には、従来の差動歯車装置
のみでは各車輪の抵抗がアンバランスになるカーブ走行
時などにおいても内外輪の回転差を調節して十分安定し
て走行ができるように、粘性カップリング等の各駆動輪
の回転差を抑制緩和することができる装置が装備されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記粘性カップリングは長時間に渡って
過大なトルクによる半クラッチ状態で使用した場合、そ
の中の流体が摩擦により発熱するという問題があり、長
時間に渡って作用させることができなかった。

また、前記粘性カップリングは急激なトルク変動に対応
して緩衝することができるものの、緩衝の程度は液体の
特性等によって決定され、制御できるものではなかっ
た。

本発明は、上記の点に鑑み成されたものであり、カーブ
走行時等においても安定走行ができるように、左右両輪
に適正な駆動力を伝達しうる伝達トルク二軸可変分配装
置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る伝達トルク二軸可変分配装置は、原動軸側
と従動軸側の間に介装されて、回転トルクを自在に変化
させて伝達しうる伝達トルク二軸可変分配装置であっ
て、 前記原動軸端部に傘歯車を装着し、該傘歯車に噛合する
傘歯車を円筒状体に装着し、該円筒状体内中央には隔壁
を形成し且つ円筒状体内周面には軸方向にスプライン溝
を形成し、前記円筒状体に対して僅かに偏心可能な２つ
の従動軸をそれぞれの軸が独立して軸に直角方向に僅か
に平行移動可能なように配設し、前記従動軸外周面には
軸方向にスプライン溝を形成し、前記円筒状体内中央の
隔壁によって仕切られた各空間において、外周に前記円
筒状対のスプライン溝に噛合するスプライン歯が形成さ
れた複数の薄肉円板体と、内周に前記従動軸のスプライ
ン溝に噛合するスプライン歯が形成された複数の薄肉円
板体とを、交互に前記円筒状体側と従動軸側にそれぞれ
の軸方向に移動可能に配設すると共に、 前記薄肉円板体の両側方に、側面がその断面形状におい
て平坦面と極めて大きな曲率半径Ｒ_１から成る曲線で内
周側で僅かに薄肉状となるテーパ面を有する円板体と、
側面がその断面形状において平坦面と前記曲率半径Ｒ_１
より極僅かに異なる曲率半径Ｒ_２から成る曲線で外周側
で僅かに薄肉状となるテーパ面を有する円板体を、それ
らのテーパ面が接触可能なように、それぞれ前記円筒状
体および従動軸にそれらがスプライン噛合するように配
設し、 前記円筒状体を枠体に回転可能に支持すると共に、圧接
手段により前記各従動軸の軸直角方向に移動可能な支持
部を前記枠体の両側に設け、この各支持部で前記各従動
軸を回転可能に支持し、 前記圧接手段を操作して前記各従動軸を軸直角方向に適
宜移動させて、前記円筒状体側と従動軸側のテーパ面を
有する円板体の圧接程度を変えることにより、前記交互
に配設された円筒状体側と従動軸側の複数の薄肉円板体
に圧接程度に応じた摩擦接触をさせて、原動軸から各従
動軸側に任意の回転トルクが伝達されるよう構成されて
いることを特徴とする。

（作用） 上記のように構成される伝達トルク二軸可変分配装置
は、従動軸を軸直角方向に移動させ、前記円筒状体側と
従動軸側のテーパ面を有する円板体を圧接することによ
り、前記円筒状体側と従動軸側の複数の薄肉円板体が接
触し、原動軸から従動軸に回転トルクを伝達することが
できる。回転トルクの伝達程度は、前記移動量を変えて
接触程度を変えることにより、任意に変更することがで
きる。

本発明においては、回転トルク伝達面である原動軸側の
円筒状体に装着された円板体のテーパ面の曲率半径Ｒ_１
が従動軸に装着された円板体のテーパ面の曲率半径Ｒ_２
とは極僅か異なるため、特願昭62-161700（伝動トルク
可変クラッチ装置）で開示されているように、接触面積
（ａ）を表す下記のヘルツの理論式により、両者の接触
面積は非常に大きくなる。

上記の式において、Ｋ_１、Ｋ_２はそれぞれ円筒状体およ
び従動軸に装着された円板体を構成する物体の材質によ
って定まる定数であり、Ｐは両円板体を圧接する圧接力
である。

全体の容積の割りに極めて広い接触面積が得られるた
め、単位接触面積当りの力を極めて小さくすることがで
きる。しかしながら、前記特願昭62-161700では、周縁
部の傾斜面がほぼＶ状の複数の円板状体を、ほぼＶ状の
複数の溝にそれぞれ圧接する構成であるから、圧接力の
ばらつきと操作力の過大化が避けられない。しかるに本
願発明においては、薄肉円板体の左右側方に１箇所づづ
あるテーパ面を有する円板体を圧接することにより回転
トルクを伝達するので、圧接力のばらつきもなく、くさ
び作用の効果により操作力が比較的小さく済む。

また、本発明においては、円筒状体の回転中心に対して
従動軸の回転中心を僅かに偏心させることが可能である
が、該偏心量を変えることにより、伝達トルク量を変化
させることができる。すなわち、従動軸の回転中心を円
筒状体の回転中心に対して極僅か偏心（例えば０．２ｍ
ｍ程度）させた場合、円筒状体および従動軸に配設され
た複数の薄肉円板体に予め穿孔された給油用の孔の位置
・大きさをほぼ同一にすることにより、伝達トルク量を
大きくすることができる。すなわち、前記給油用の孔に
は平坦部に比して比較的多量の潤滑油があるため、両薄
肉円板対がすべり接触する際の潤滑油の粘性による抵抗
は、平坦部での抵抗に、給油用の孔がほぼ合致する部分
での抵抗が加わるために大きくなる。その結果両薄肉円
板体の間の摩擦係数が大きくなり、伝達トルク量は大き
くなる。上記の場合において、従動軸の回転中心の円筒
状体の回転中心に対する偏心量を前記の偏心量より大き
くさせた場合（例えば数mm程度）は前記給油用の孔がず
れるので、両薄肉円板体をすべり接触する際の潤滑油の
粘性による抵抗は主に平坦部のみとなるので、その結果
両薄肉板体の間の摩擦係数が比較的小さくなり、伝達ト
ルク量も上記に比してやや小さくなる。しかし、この場
合いわゆるクラッチの切れはよくなる。

さらに本発明は従動軸の支持構造が両持であるため、軸
受けによる支持も比較的コンパクトにすることができ
る。

（実施例） 以下本発明に係る伝達トルク二軸可変分配装置が四輪駆
動車の後輪駆動軸に用いられた場合の実施例について以
下の図面を参照しながら説明する。第１図は本装置の断
面図である。第２図(a)(b)は前記の円筒状体および従動
軸に配設された薄肉円板体の側面図であり、第３図は前
記の両薄肉板体が重なった状態を示す側面図であり、第
４図は本装置の側面図であり、第５図(a)(b)は第１図で
１点鎖線で囲ったＰで示された部分の拡大図である。

第１図において、１は原動軸であり、原動軸１の端部に
は、はす歯傘歯車２が装着され、該はす歯傘歯車２と噛
み合うはす歯傘歯車３が円筒状体４の一側面側に形成さ
れたフランジ部と一体的に螺合されている。円筒状体４
の両側面側には隔壁５が、中央には隔壁６が形成されて
いる。隔壁５の外側に設けられたテーパーローラー軸受
け７を介して円筒状体４は枠体８に支持されている。

前記円筒状体４の隔壁５と隔壁６の間にはインヴォリュ
ートスプライン９が形成され、このインヴォリュートス
プライン９には外周にスプライン歯の形成された複数の
薄肉円板体10が装着され、かつ外周にスプライン歯が形
成されると共に側面がその断面形状において、平坦面と
テーパ面から成り、テーパ面は極めて大きな曲率半径Ｒ
_１から成る曲線で、内周側で僅かに薄肉状となる円板体
11も前記複数の薄肉円板体10と隔壁５との間の左右の空
間のそれぞれにおいて前記インヴォリュートスプライン
９に装着されている。

前記円筒状体４の回転中心部において円筒状体４を貫通
して形成された空間には従動軸12が配設され、この従動
軸12は中央で分離され、ニードル軸受け14を介して短軸
13と連結されている。

従動軸12の中央で分離された軸端側にはインヴォリュー
トスプライン15が形成され、このインヴォリュートスプ
ライン15上には、内周にスプライン歯の形成された複数
の薄肉円板体16が前記複数の薄肉円板体10と相互に入り
込むようにかつ従動軸の軸方向に移動可能なように装着
されている。さらに従動軸12の分離された軸の各々に
は、前記の円筒状体に装着された円板体11のテーパ面と
接触することが可能なように、内周にスプライン歯が形
成されると共にその側面が断面形状において、平坦面と
テーパ面から成り、テーパ面は前記曲率半径Ｒ_１より僅
かに小さい曲率半径Ｒ_２から成る曲線で、外周側で僅か
に薄肉状とな円板体17も前記インヴォリュートスプライ
ン15に装着さている。円板体11のテーパ面と円板体17の
テーパ面が圧接することによりトルク伝達が行われる。

複数の薄肉円板体10と16および円板体11と17が相互に入
り込んだ状態に関しては、第１図で１点鎖線で囲ったＰ
で示された部分の拡大図である第５図(a)(b)に示されて
いる。第５図(a)から明らかなように、複数の薄肉円板
体10と16の接触部の厚みを装着側の厚みの半分とするこ
とで、円板体の全体厚みを低減することができる。テー
パ面を有する円板体11と17の係合に関しては第５図(b)
に示されている。

第１図において、中央で分離された従動軸12の各々は、
軸受け18を介して支持部材19に支持され、この支持部材
19はボルト20によってポルト20の軸方向に移動可能であ
る。このボルト20はネジ22と螺合し、枠体21とネジ22の
間には皿バネ23とスラスト軸受け24が介装されている。
なお前記ボルト20は枠体21に対して回動自在に結合され
ている。ネジ22は後述するリンクレバーと結合されてい
る。従動軸12の軸端側と反対側の出力端部にはフランジ
25が設けられ、このフランジ25は等速自在継手およびプ
ロペラシャフト（図示せず）により、車輪と連結されて
いる。

26はシール付きベアリングユニットであり、27はシール
カバーであり、これらの部材26および27により枠体８と
枠体21と出力端部が閉じられている。

第２図(a)(b)は薄肉円板体10と16の側面図であり、両薄
肉円板体には多数の小孔が穿孔されている。

第３図は薄肉円板体10と16が重なった状態を示す側面図
であり、この場合は円筒状相と従動軸の回転中心が数mm
程度偏心している例を示している。従って、薄肉円板体
10と16に穿孔された給油用の孔の位置が合致しないた
め、前述したように、両薄肉円板体がすべり接触する際
の潤滑油の粘性による抵抗は主に平坦部に限られ、摩擦
係数は比較的小さくなる。

第４図は本装置の側面図であり、リンクレバー28とネジ
22が結合されている。このリンクレバー28とネジ22およ
び前述のボルト20、軸受け18、支持部材19、皿バネ23、
スラスト軸受け24から成る一連の部材は本装置の左右に
設けられ、リンクレバー28を操作することにより、ネジ
22が回動し、ボルト20が移動することにより従動軸を軸
直角方向に移動させる。なお前記リンクレバー28はアク
チュエーター（図示せず）により作動される。

上述のように構成される本装置は以下のように作用す
る。

リンクレバー28でボルト20を締める方向に回転させるこ
とにより、その回転角度に相当するボルト20のネジピッ
チだけボルト20が軸方向に移動し、皿バネ23を変形させ
る。この結果、従動軸が軸直角方向に移動する。このた
めテーパ面を有する円板体17が第１図において、前記皿
バネ23の変形分だけ押圧されて上方に移動し、移動した
側で、円筒状体４に装着されたテーパ面を有する円板体
11と従動軸12に装着されたテーパ面を有する円板体１７
の間隙がなくなり、両方のテーパ面がすべり接触する。
円板体11と円板体17のテーパ面が圧接する結果生じる力
の水平方向の分力により、薄肉円板体10と薄肉円板体16
が横方向に押圧される。その結果、テーパ面を有する円
板体11、17と隔壁６との間において、両薄肉円板体10と
16が完全に接触する。このようにして、原動軸１から従
動軸12に回転トルクの伝達が行われる。この接触圧力状
態は前記移動量に比例して行われ、所望の回転伝達トル
クに合わせて前記リンクレバー28を回転させることによ
り、それに合ったすべり摩擦伝達が行われることにな
る。

また本発明においては、従動軸12が中央で分離されてい
るから、第４図に示す左右のリンクレバー28の回転量を
変えることにより、左右の車輪へのトルク伝達量を任意
に変更することができる。

なお本装置を実車に適用するに際しては、前記リンクレ
バーを作動させるアクチュエーターを車の走行状態に合
わせて、その状態をセンサーで検知させる等し、センサ
ーからの信号を用いてリンクレバーを自動的に作動させ
て左右車輪への駆動力の伝達割合を変更するように、構
成すればよい。

（発明の効果） 本発明に係る伝達トルク二軸可変分配装置は原動軸から
従動軸へのトルク伝達に際し、従動軸を２軸に分離し、
分離された従動軸の各々を個別に制御し、単位接触面積
当りの力を小さくすることができるので、走行状態（路
面状態）に合わせて左右両輪に適正なトルク伝達を行う
ことができるので、従来の粘性カップリングのように長
時間過大なトルクによる半クラッチ状態で使用した場合
においても流体の発熱という問題はなく、常に快適な走
行が保障される極めて走行性能の良い自動車を提供する
ことができる。

前述したように、原動軸側の円筒状体の回転中心に対す
る従動軸の偏心量を変えることにより、円筒状体および
従動軸に装着された両薄肉円板体の間に潤滑油の粘性抵
抗の作用が変わるので、伝達トルク量を変えることがで
きる。すなわち、従動軸の回転中心を円筒状体の回転中
心に対して極僅か（０．２ｍｍ程度）偏心させた場合に
は、前記両薄肉円板体の粘性抵抗が大となり、摩擦係数
が増加することにより、伝達トルク量を比較的大きくす
ることができる。また円筒状態の回転中心に対する従動
軸の一回転中心の偏心量を前記より大きくした場合（数
mm程度）前記両薄肉円板体の粘性抵抗が小となり、摩擦
係数が減少するので、伝達トルク量は比較的小さくな
る。本発明に係る伝達トルク二軸可変分配装置を実車に
適用するに際しては、前後車輪トルク可変分配装置（以
下前者という）または車軸トルク左右可変分配装置（以
下後者という）として使用されることが考えられるが、
前者の場合、減速比が比較的小さく高回転で使用される
ことが多いため、伝達トルク量が後者に比して小さい。
逆に後者は減速比が比較的大きく低回転で使用されるこ
とが多いため、伝達トルク量は前者に比して大きい。従
って、本発明を前者用に使用する場合は、前記原動軸側
の円筒状体の回転中心に対して従動軸の回転中心を数mm
程度偏心させ、また本発明を後者用に使用する場合は、
前者原動軸側の円筒状体の回転中心に対して従動軸の回
転中心を極僅か偏心（０．２ｍｍ程度）させることによ
り、最適の特性を確保することができる。

また本発明においては、原動軸側と従動軸側を２箇所の
テーパー面で接触させることによりトルク伝達を行わし
めているので、接触力のばらつきがなく、且つくさび作
用の効果により操作力が比較的小さく済む。

また薄肉円板体の厚みを抑えることができたので、容量
増加を行う際にも全体容積を比較的コンパクトに収める
ことができる。

さらに本発明は従動軸の支持構造が両持であるため、軸
受けによる支持も比較的コンパクトにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本装置の断面図である。第２図(a)(b)は前記の
円筒状体および従動軸に配設された薄肉円板体の側面図
であり、第３図は前記の両薄肉円板体が重なった状態を
示す側面図であり、第４図は本装置の側面図であり、第
５図(a)(b)は第１図で１点鎖線で囲ったＰで示された部
分の拡大図である。 １・・原動軸、２・・はす歯傘歯車、３・・はす歯傘歯
車、４・・円筒状体、５・・隔壁、６・・隔壁、７・・
テーパーローラー軸受け、８・・枠体、９・・インヴォ
リュートスプライン、10・・薄肉円板体、11・・円板
体、12・・従動軸、13・・短軸、14・・ニードル軸受
け、15・・インヴォリュートスプライン、16・・薄肉円
板体、17・・円板体、18・・軸受け、19・・支持部材、
20・・ボルト、21・・枠体、22・・ネジ、23・・皿バ
ネ、24・・スラスト軸受け、25・・フランジ、26・・シ
ール付きベアリングユニット、27・・シールカバー、28
・・リンクレバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動軸側と従動軸側の間に介装されて、回
   転トルクを自在に変化させて伝達しうる伝達トルク二軸
   可変分配装置であって、 前記原動軸端部に傘歯車を装着し、該傘歯車に噛合する
   傘歯車を円筒状体に装着し、該円筒状体内中央には隔壁
   を形成し且つ円筒状体内周面には軸方向にスプライン溝
   を形成し、前記円筒状体に対して僅かに偏心可能な２つ
   の従動軸をそれぞれの軸が独立して軸に直角方向に僅か
   に平行移動可能なように配設し、前記従動軸外周面には
   軸方向にスプライン溝を形成し、 前記円筒状体内中央の隔壁によって仕切られた各空間に
   おいて、外周に前記円筒状体のスプライン溝に噛合する
   スプライン歯が形成された複数の薄肉円板体と、内周に
   前記従動軸のスプライン溝に噛合するスプライン歯が形
   成された複数の薄肉円板体とを、交互に前記円筒状体側
   と従動軸側にそれぞれの軸方向に移動可能に配設すると
   共に、 前記薄肉円板体の両側方に、側面がその断面形状におい
   て平坦面と極めて大きな曲率半径Ｒ_１から成る曲線で内
   周側で僅かに薄肉状となるテーパ面を有する円板体と、
   側面がその断面形状において平坦面と前記曲率半径Ｒ_１
   より極僅かに異なる曲率半径Ｒ_２から成る曲線で外周側
   で僅かに薄肉状となるテーパ面を有する円板体を、それ
   らのテーパ面が接触可能なように、それぞれ前記円筒状
   体および従動軸にそれらがスプライン噛合するように配
   設し、 前記円筒状体を枠体に回転可能に支持すると共に、圧接
   手段により前記各従動軸の軸直角方向に移動可能な支持
   部を前記枠体の両側に設け、この各支持部で前記各従動
   軸を回転可能に支持し、 前記圧接手段を操作して前記各従動軸を軸直角方向に適
   宜移動させて、前記円筒状体側と従動軸側のテーパ面を
   有する円板体の圧接程度を変えることにより、前記交互
   に配設された円筒状体側と従動軸側の複数の薄肉円板体
   に圧接程度に応じた摩擦接触をさせて、原動軸から各従
   動軸側に任意の回転トルクが伝達されるよう構成されて
   いることを特徴とする伝達トルク二軸可変分配装置。