JPH0742850Y2

JPH0742850Y2 - 四輪駆動車の前後輪回転吸収装置

Info

Publication number: JPH0742850Y2
Application number: JP18927587U
Authority: JP
Inventors: 均東
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1987-12-11
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2002-12-11
Also published as: JPH0193129U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、四輪駆動車において、前輪と後輪との回転数
に差を生じた場合、その回転数の差（これを前後輪の回
転差という。）に応じた差動制限トルクを得る四輪駆動
車の前後輪回転吸収装置に関するものである。

〈従来の技術〉従来の四輪駆動車、特にセンターデフをもたない四輪駆
動車の前後輪回転吸収装置には、動力伝達系の一部、す
なわちプロペラシャフトあるいは最終減速装置のドライ
ブピニオン等にビスカスカップリングを設けたものがあ
る。この装置は、ビスカスカップリングにより、前後輪
の回転差にほぼ比例した粘性摩擦トルク（いわゆる差動
制限トルク）を発生させることにより、低回転時には前
後輪の回転差を吸収して、タイトコーナーブレーキング
現象を防止し、また、高回転時には前記回転差をなくし
て、動力を伝達を果たすようにしたものである。

なお、ビスカスカップリングを用いた前後輪回転吸収装
置は、例えば、実開昭62−125616号公報にて開示されて
いる。この公報の四輪駆動車は、左右の車輪のうちの一
方の車軸にビスカスカップリングが設けられたもので、
ビスカスカップリングが設けられる位置が異なるもの
の、前記と同様に、ビスカスカップリングの粘性摩擦ト
ルクによって、前後輪の回転差吸収、及び、動力伝達を
果たすものである。

〈考案が解決しようとする問題点〉上記した従来の前後輪回転吸収装置において、大きな差
動制限トルクを得るためには、ビスカスカップリングの
摩擦面数を増加させたり、粘性流体の充填率や粘度を上
げたりする必要があるが、そうすると、ビスカスカップ
リング自体の大型化を余儀無くされるという問題点があ
った。

また、従来装置のビスカスカップリングによる差動制限
特性によると、前後輪の回転差と差動制限トルクとの関
係は、ほぼ比例した関係ではあるものの、詳しくは第９
図に示されるような放物線を描く関係にある。すなわ
ち、ビスカスカップリングは、前後輪の回転差が小さい
ときは、回転差がわずかに増大するだけで差動制限トル
クが大幅に増大し、また逆に、前後輪の回転差が大きく
なると、回転差の増大に伴う差動制限トルクの増大幅が
小さくなる。

しかし、四輪駆動車（車両ともいう。）の要求によっ
て、前後輪の回転差がある回転数よりも小さいときは差
動制限トルクを小さくして、タイトコーナーブレーキン
グ現象を良好に抑制し、前記回転差かある回転数よりも
大きいときには前記差動制限トルクを大きくして、大き
な駆動力を伝達することが望ましいといえる。

しかしながら前記従来装置では、前後輪の回転差が小さ
いときは、回転差がわずかに増大するだけで差動制限ト
ルクが大幅に増大するため、前後輪の回転差の吸収が不
充分となりタイトコーナーブレーキング現象が抑制でき
ない。また逆に、前後輪の回転差が大きくなると、回転
差の増大に伴う差動制限トルクの増大幅が小さくなるた
め、前後輪の回転の拘束が不充分となって大きな駆動力
を伝達しきれない。したがって車両の要求による前後輪
の回転差に対応したタイトコーナーブレーキング現象の
抑制と、大きな駆動力の伝達との両方を満足するに不満
が残った。

そこで、本考案の目的は、上記した従来の技術における
問題点に鑑み、車両の要求に適応したタイトコーナーブ
レーキング現象の抑制と、大きな駆動力の伝達との両方
を満足することのできる四輪駆動車の前後輪回転吸収装
置を提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉上記した従来の技術における問題点を解決することを技
術的課題とする本考案は、四輪駆動車の前後輪の動力伝達系の一部に介在され、前
輪と後輪との回転差を吸収する四輪駆動車の前後輪回転
吸収装置であって、前記動力伝達系の原動側部材と従動側部材との間に設け
られ、軸方向の押付力に応じて両部材間の差動を制限す
る差動制限トルクを発生する摩擦クラッチと、前記原動側部材と従動側部材のどちらかの部材に軸方向
に移動可能に設けられ、前記摩擦クラッチに軸方向の押
付力を付与するクラッチ押圧部材と、前記原動側部材と従動側部材との間に設けられ、両部材
間の回転差に応じた回転トルクを発生する回転トルク発
生手段と、前記回転トルク発生手段とクラッチ押圧部材との間に設
けられ、前記回転トルク発生手段に発生した回転トルク
を前記クラッチ押圧部材の軸方向の移動に変換する回転
一直線運動変換手段と、を備え、前記回転−直線運動変換手段は、回転トルク発
生手段に発生した回転トルクの小さいときに比してその
回転トルクの大きいほど回転トルクの変動分に対する直
線運動量が増大する関係に設定されていることを構成の
要旨とするものである。

〈作用〉上記した手段によれば、前後輪の回転差に応じて回転ト
ルク発生手段が回転トルクを発生し、この回転トルクを
回転−直線運動変換手段が直線運動に変換し、クラッチ
押圧部材を軸方向に移動させることにより、摩擦クラッ
チにクラッチ押圧部材の押付力が付与される。

また回転−直線運動変換手段が、回転トルク発生手段に
発生した回転トルクの小さいときに比してその回転トル
クの大きいほど回転トルクの変動分に対する直線運動量
が増大する関係に設定されているため、前後輪の回転差
が小さいときは回転差の増大に対し差動制限トルクの増
大幅が小さく、また逆に、前後輪の回転差が大きくなっ
たときには、回転差の増大に伴う差動制限トルクの増大
幅が急激に大きくなる。

〈実施例〉以下、本考案の実施例について述べる。

〔第１実施例〕まず、第１実施例を第１〜７図にしたがって説明する。
なお、本例は、四輪駆動車のプロペラシャフトに実施し
たものである。四輪駆動車の前後輪回転吸収装置を断面
図で示した第１図において、四輪駆動車のプロペラシャ
フト１から動力が伝達される後輪側最終減速装置２のド
ライブピニオン３には、コンパニオンフランジ４がスプ
ライン嵌合されかつ固定ナット５により固定される。

コンパニオンフランジ４には、円筒状をしたケース６が
取付ボルト７により取付けられる。

ケース６内にはドライブシャフト８がベアリング９を介
して回転可能に支持される。ドライブシャフト８の先端
部（図示左端部）には、前記プロペラシャフト１がボル
ト等により結合される。なお、ドライブシャフト８の先
端部は、コンパニオンフランジ４にベアリング10を介し
て回転可能に支持されている。なお本例では、ドライブ
シャフト８が前後輪の動力伝達系の原動側部材に相当
し、ケース６及びコンパニオンフランジ４が従動側部材
に相当する。

ケース６とドライブシャフト８との間には、軸方向の押
付力に応じて両部材6,8間の差動を制限する差動制限ト
ルクを発生する摩擦クラッチ11が配設されている。摩擦
クラッチ11は、ケース６の内周面にスプライン嵌合され
た複数枚のスラストワッシャ12と、ドライブシャフト８
の外周面にスプライン嵌合された複数のクラッチプレー
ト13とが交互に組込まれて構成される。

摩擦クラッチ11の前側（第１図において左側）に隣接さ
れる第１のカムメンバー14は、ケース６の内周面にスプ
ライン嵌合され、ケース６と共に一体的に回転する。な
おこのカムメンバー14は環状をなしている。また第１の
カムメンバー14は、本考案でいうクラッチ押圧部材に相
当する。

第１のカムメンバー14に後述するカム歯16,17を介して
噛み合わされる環状をした第２のカムメンバー15は、ケ
ース６内に回転可能に嵌合される。第１のカムメンバー
14と第２のカムメンバー15との対向面には、第２図に示
すように、それぞれカム歯16,17が形成されており、両
カム歯16,17は非差動回転時において噛合して一体的に
回転し、かつ差動回転時において摺動による噛合いず
れ、すなわちカム歯16,17の位相のずれを生じると共
に、相反方向へのカム反力を生じる。なお、第２のカム
メンバー15に作用するカム反力は、ケース６の内周面に
取付けたスナップリング18で受承され、また、第１のカ
ムメンバー14に作用するカム反力は、摩擦クラッチ11の
スラストワッシャ12及びクラッチプレート13からなる摩
擦板に対する押付力として作用し、コンパニオンフラン
ジ４の端面によって受承される。

しかして、両カムメンバー14,15の各カム歯16,17の形状
は、第２〜４図に示すように、山部Ａと谷部Ｂとを交互
に有するなだらかな波形状をなしている。しかして、各
カム歯16,17は、第５図及び第６図に示されるように、
圧力角がその歯先ａに近づくにつれて大きくなる形状に
設定される。すなわち、各カム歯16,17の谷部Ｂ側の圧
力角をθ₁、山部Ａ側の圧力角をθ₂とすると、θ₁＜θ₂
の関係となるように設定される。

また、第１図に示すように、第２のカムメンバー15と前
記ドライブシャフト８との間にはビスカスカップリング
19が配設される。ビスカスカップリング19は、周知のよ
うに、インナケース20とアウタケース21とによる密閉さ
れたケース内に、粘性の高いシリコンオイルが充填され
ると共に、インナケース20にスプライン嵌合される複数
枚のインナプレート（符号省略）と、アウタケース21に
スプライン嵌合される複数枚のアウタプレート（符号省
略）とが交互に組込まれて構成される。そして、インナ
ケース20はドライブシャフト８とスプライン嵌合されて
一体的に回転され、また、アウタケース21は第２のカム
メンバー15とスプライン嵌合されて一体的に回転され
る。なお、ビスカスカップリング19は本考案でいう回転
トルク発生手段に相当する。またカム歯16,17によるカ
ム機構は、本考案でいう回転−直線運動変換手段に相当
する。

上記した四輪駆動車の前後輪回転吸収装置において、例
えば、車両の車輪が雪路上等の摩擦係数の低い路面上に
あってスリップを起こした場合、前輪と後輪との回転に
回転差が発生する。すると、プロペラシャフト１と、最
終減速装置２のドライブピニオン３との間に差動回転が
生じる。

この場合、ビスカスカップリング19のインナケース20は
ドライブシャフト８と同一回転し、一方、アウタケース
21はドライブピニオン３と共にコンパニオンフランジ
４、ケース６、第１のカムメンバー14、第２のカムメン
バー15を介して同一回転するので、結局、ビスカスカッ
プリング19にはインナケース20とアウタケース21との間
に回転差が生じ、その回転差に比例した粘性摩擦トルク
が発生する。

ビスカスカップリング19の粘性摩擦トルクは、まず、第
２のカムメンバー15に伝達される。そして、この粘性摩
擦トルクが発生する前まで一体的に回転していた第１の
カムメンバー14と第２のカムメンバー15の両カム歯16,1
7の間には、前記粘性摩擦トルクにより両カムメンバー1
4,15の間に相対回転が生じ、両カム歯16,17によるカム
反力（スラスト力）が発生する。その結果、第１のカム
メンバー14は、第２のカムメンバー15に対して離反する
方向（第１図において右方）に摺動し、摩擦クラッチ13
に摩擦力を発生させる。すなわち、前記粘性摩擦トルク
は、両カムメンバー14,15の間にカム反力を発生させ、
そのカム反力が摩擦クラッチ13に作用することにより、
摩擦クラッチ13のスラストワッシャ12とクラッチプレー
ト13との間に摩擦力が発生し、この摩擦力がプロペラシ
ャフト１とドライブピニオン３との間の差動制限トルク
として作用するため、差動制限トルクはプロペラシャフ
ト１とドライブピニオン３との回転差にほぼ比例したも
のとなる。

従って、ビスカスカップリング19の小さな粘性摩擦トル
クが、両カムメンバー14,15によるカム作用を介して、
回転差に比例した大きなスラスト力を発生させ、そのス
ラスト力が摩擦クラッチ11に対して大きな押付力として
付与されるため、大きな差動制限トルクが得られ、大き
な駆動力伝達トルクが得られる。この駆動力伝達トルク
を介して、プロペラシャフト１からの駆動力が最終減速
装置２のドライブピニオン３に伝達される。

しかして、両カムメンバー14,15のカム歯16,17が、歯先
ａに近づくにつれて圧力角が大きくなる形状に設定され
ているため、摩擦クラッチ11の差動制限トルクが、前後
輪の回転差が小さいほどその回転差の増大に伴う差動制
限トルクの増大は小さく、回転差が大きくなるほどその
回転差の増大に伴う差動制限トルクの増大は大きくな
る。この回転差と差動制限トルクと関係を図に示すと第
７図のとおりである。

このため、通常の旋回走行時等には、前後輪の回転差は
小さいため、ビスカスカップリング19の粘性摩擦トル
ク、摩擦クラッチ11に作用するカム反力、及び摩擦クラ
ッチ11の摩擦制限トルクも小さいものとなり、その摩擦
クラッチ11のスラストワッシャ12とクラッチプレート13
との間に回転差が生じることにより、前後輪の回転差が
良好に吸収され、タイトコーナーブレーキング現象が抑
制、いわゆる緩和される。また、前後輪の回転差が大き
くなると、その回転差の増大に伴い、摩擦クラッチ11の
差動制限トルクの増大は大きくなり、大きな駆動力が得
られる。

このように、この前後輪回転吸収装置によれば、車両の
要求に応じた理想的な前後輪の回転差吸収及び駆動力伝
達を果たすことができる。

また、前後輪の回転差の小さい場合と大きい場合の差動
制限トルクは次式をもって表わされる。すなわち、回転
差の小さい場合（低回転時）の差動制限トルクT₁は、 T₁＝（T₀₁／R₀）×tanθ₁×ｎ×μ×Ｒで表わされる。
また、回転差の大きい場合（高回転時）の差動制限トル
クT₂は、 T₂＝（T₀₂／R₀）×tanθ₂×ｎ×μ×Ｒで表わされる。

上記計算式において、T₀₁は低回転時のビスカスカップ
リング19の粘性トルク、R₀はカム有効半径、θ₁は低回
転時のカム歯の圧力角、ｎは摩擦クラッチ11の摩擦面
数、μは摩擦クラッチ11の摩擦板の摩擦係数、Ｒは同摩
擦板の有効半径、T₀₂は高回転時のビスカスカップリン
グの粘性トルク、θ₂は高回転時のカム歯の圧力角であ
る。

〔第２実施例〕次に、第２実施例について説明する。なお、本例は、四
輪駆動車の後輪側最終減速装置に組込んだものである。

最終減速装置を断面図で示した第８図において、周知の
ように、最終減速装置25のデフキャリヤ26内には、デフ
ケース27がベアリング28を介して回転可能に支持され
る。

デフケース27の外側には、リングギヤ29が固定ボルト30
により取付けられる。リングギヤ29は、プロペラシャフ
ト（図示省略）に結合されたドライブピニオン31と噛合
っており、駆動源からの駆動力がドライブピニオン31を
介してリングギヤ29に入力される。

デフケース27内には、ピニオンシャフト32を介して回転
可能に支持したデフピニオン33、及び、デフピニオン33
に噛合う左右のサイドギヤ34,35からなる差動歯車列が
組込まれている。

右側のサイドギヤ35にはサイドギヤシャフト36が結合さ
れる。そのサイドギヤシャフト36には、図示しない右側
の駆動輪に動力を伝えるアクスルシャフトが結合され
る。また、左側のサイドギヤ34にはサイドギヤシャフト
37が後述する前後輪回転吸収装置を介して連繋される。
そのサイドギヤシャフト37には、図示しない左側の駆動
輪に動力を伝えるアクスルシャフトが結合される。従っ
て、リングギヤ29に入力された駆動力は、差動歯車列を
介して両アクスルシャフトに伝達されて、両駆動輪が回
転される。なお、左右の駆動輪に回転差が生じたときは
両サイドギヤ34,35が差動回転をすることとなり、同時
にこれらサイドギヤ34,35とデフケース27との間に相対
回転が生じる。

しかして、左側のサイドギヤ34は、サイドギヤシャフト
37に対しニードルローラーベアリング38を介して回転可
能に支持される。そして、このサイドギヤ34とサイドギ
ヤシャフト37との間に、第１実施例と同様の前後輪回転
吸収装置がほぼ同様にして組込まれる。なお、第２実施
例では、サイドギヤ34が第１実施例のコンパニオンフラ
ンジ４とケース６に代わるものであり、また、サイドギ
ヤシャフト37が第１実施例のドライブシャフト８に代わ
る他は、第１実施例とほとんど同一であるから、同一部
位に同一符号を付すことによりその説明を省略する。な
お本例では、サイドギヤ34が前後輪の動力伝達系の原動
側部材に相当し、サイドギヤシャフト37が従動側部材に
相当している。

本実施例によっても、第１実施例とほぼ同等の作用効果
が得られる。なお、本例の前後輪回転吸収装置は、前後
輪の回転差によるサイドギヤ34とサイドギヤシャフト37
との間の回転差に基づいて、差動制限トルクが発生す
る。

この実施例では、前後輪回転吸収装置が最終減速装置25
のサイドギヤシャフト37上に組込まれることにより、NV
H面（車両の振動騒音現象の総称）や強度面で有利とな
る。すなわち、サイドギヤシャフト37には、プロペラシ
ャフトからの動力が減速して伝達されるから、サイドギ
ヤシャフト37はプロペラシャフトよりも回転速度が遅い
ことにより、ビスカスカップリング19、摩擦クラッチ11
等の構成部品の小形化が可能であり、従って、NVH面や
強度面に有利な構造といえる。

〈考案の効果〉すなわち、本考案によれば、前後輪の回転差により、回
転トルク発生手段による回転トルクが回転−直線運動変
換手段を介して摩擦クラッチに大きな押付力として付与
されるから、従来装置と異なり、摩擦クラッチに大きな
差動制限トルクを発生させることができ、大きな駆動力
の伝達を果たすことが可能である。

また回転−直線運動変換手段が、回転トルク発生手段に
発生した回転トルクの小さいときに比してその回転トル
クの大きいほど回転トルクの変動分に対する直線運動量
が増大する関係に設定されているため、前後輪の回転差
が小さいときは、回転差の増大に対し差動制限トルクの
増大幅を小さくし、前後輪の回転差を良好に吸収するこ
とによってタイトコーナーブレーキング現象を抑制で
き、また逆に、前後輪の回転差が大きくなったときに
は、回転差の増大に伴う差動制限トルクの増大幅を急激
に大きくし、前後輪の回転の拘束力を高めることによっ
て大きな駆動力を伝達でき、よって従来装置と異なり、
車両の要求に対応したタイトコーナーブレーキング現象
の抑制と、大きな駆動力の伝達との両方を満足すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本考案の第１実施例を示すもので、第１図
は四輪駆動車の前後輪回転吸収装置の断面図、第２図は
カムメンバーの側面図、第３図は第２のカムメンバーの
カム歯の正面図、第４図は第１のカムメンバーのカム歯
の正面図、第５図は低回転時のカム歯の噛合い関係を示
す説明図、第６図は高回転時のカム歯の噛合い関係を示
す説明図、第７図は前後輪の回転差と差動制限トルクと
の関係を示す特性線図である。また、第８図は本考案の
第２実施例を示す四輪駆動車の最終減速装置の断面図で
ある。また、第９図は従来の装置の前後輪の回転差と差
動制限トルクとの関係を示す特性線図である。６…ケース８…シャフト 11…摩擦クラッチ 14…第１のカムメンバー 15…第２のカムメンバー 19…ビスカスカップリング

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】四輪駆動車の前後輪の動力伝達系の一部に
介在され、前輪と後輪との回転差を吸収する四輪駆動車
の前後輪回転吸収装置であって、前記動力伝達系の原動側部材と従動側部材との間に設け
られ、軸方向の押付力に応じて両部材間の差動を制限す
る差動制限トルクを発生する摩擦クラッチと、前記原動側部材と従動側部材のどちらかの部材に軸方向
に移動可能に設けられ、前記摩擦クラッチに軸方向の押
付力を付与するクラッチ押圧部材と、前記原動側部材と従動側部材との間に設けられ、両部材
間の回転差に応じた回転トルクを発生する回転トルク発
生手段と、前記回転トルク発生手段とクラッチ押圧部材との間に設
けられ、前記回転トルク発生手段に発生した回転トルク
を前記クラッチ押圧部材の軸方向の移動に変換する回転
−直線運動変換手段と、を備え、前記回転−直線運動変換手段は、回転トルク発
生手段に発生した回転トルクの小さいときに比してその
回転トルクの大きいほど回転トルクの変動分に対する直
線運動量が増大する関係に設定されていることを特徴と
する四輪駆動車の前後輪回転吸収装置。