JPH0830505B2 - 回転差感応型継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、四輪駆動車等の多輪駆動車の駆動力配分装
置や左右輪の差動装置や左右輪の差動を制限する差動制
限装置等として用いられる回転差感応型継手に関する。

（先行の技術） 先行の回転差感応型継手としては、例えば、本出願人
が先に提案した実願昭62−184484号の明細書及び図面に
記載されているように、ローターとドライブハウジング
とに互いに球面接触する凸球面状軸受面と凹球面状軸受
面とを形成したものがあり、継手部分での屈曲運動を許
容し、この回転差感応型継手以外に自在継手を必要とせ
ず、部品点数の削減とガタ発生部分の低減により車両の
音振性能を良好に保つようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような先行継手にあつては、継手
部分での屈曲運動を許容することが出来ても、ローター
とドライブハウジングは軸方向のズレを吸収出来ない構
成になっていた為、この軸方向に加わる応力によって車
両の音振性能を悪化させるという課題を残していた。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述のような課題を解決することを目的と
し、この目的達成のために本発明では、第１の回転軸
と、第１の回転軸と相対回転可能で同軸上に配置された
第２の回転軸と、前記第１と第２の回転軸に連結される
ローター及びドライブハウジングと、該ロータに設けら
れ第１と第２の回転軸の相対回転時に径方向に往復動す
る複数のドライビングピストンと、前記ドライブハウジ
ングの内面に形成されドライビングピストンと接触する
カム面と、ドライビングピストンのシリンダー室を連通
する流路に設けられた油の流通を規制するオリフィスと
を備え、第１と第２の回転軸間の相対回転速度に応じて
伝達トルグが制御される回転差感応型継手において、前
記ローターとドライブハウジングとの間に、ドライブハ
ウジングのカム面の最小回転半径部分で軸方向摺動可能
に支持されると共にローターに形成された凸球面を球面
支持する凹球面を有する一対の外筒部と、該一対の外筒
部をローターのドライビングピストンの支持部間に形成
された凹部位置で連結する連結枠部とを備えたケージを
設けた事を特徴とする手段とした。

（作 用） 本発明の回転差感応型継手を車両の駆動系に適応した
場合、第１の回転軸と第２の回転軸との相対回転により
両軸間に回転速度差が生じると、オリフィスによる流動
抵抗により油圧が発生し、両回転軸の回転速度差に応じ
たトルクが一方の軸から他方の軸へ伝達される。

そして、この回転差感応型継手を車両の駆動系に使用
した場合には、第１の回転軸と第２の回転軸との両端に
設けられるパワーユニットや終減速機等が車体に対して
ゴムマウントにより支持されている為、回転差感応型継
手に連結される第１の回転軸と第２の回転軸の屈曲角は
変化するし、軸方向にもズレが生じる。

しかし、ロータとドライブハウジングとの間には、ド
ライブハウジングのカム面の最小回転半径部分で軸方向
摺動可能に支持されると共にローターに形成された凸球
面を球面支持する凹球面を有する一対の外筒部と、該一
対の外筒部をローターのドライビングピストンの支持部
間に形成された凹部位置で連結する連結枠部とを備えた
ケージを設けた為、前記第１の回転軸と第２の回転軸と
の屈曲角変化はケージの球面接触による追従対応で許容
されるし、軸方向ズレはケージの軸方向摺動による追従
対応で許容される。

従って、第１の回転軸と第２の回転軸の屈曲角変化や
軸方向にもズレが生じる高回転で使用される車両の駆動
系への適応においても、回転差感応型継手とは別に屈曲
や軸方向のズレを吸収する継手を設けることなく、車室
内の騒音や振動を低く抑えることが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面により詳述する。

尚、この実施例を述べるにあたって、四輪駆動車のエ
ンジン駆動力伝達系に設けられる回転差感応型継手を例
にとる。

まず、構成を説明する。

第１実施例の回転差感応型継手A1は、第４図に示すよ
うに、前輪駆動をベースにした四輪駆動車の後輪駆動系
の途中に、センターディファレンシャルと、後輪への駆
動力配分制御装置を兼用する継手として設けられてい
る。

第１実施例継手A1が適用される四輪駆動車の駆動系
は、前輪駆動系として、エンジン１、トランスミッショ
ン（クラッチを含む）２、フロントディファレンシャル
３、フロントドライブシャフト4,5、フロントドライブ
シャフトジョイント６、前輪7,8を備えていて、後輪駆
動系として、トランスファギヤトレーン９、フロントプ
ロペラシャフト10、リヤプロペラシャフト（第１の回転
軸）11、回転差感応型継手A1、デフインプットシャフト
（第２の回転軸）12、プロペラシャフトジョイント13、
センターベアリング14、リヤディファレンシャル15、リ
ヤドライブシャフト16,17、リヤドライブシャフトジョ
イント18、後輪19,20を備えている。

前記フロントディファレンシャル３は、トランスミッ
ション２の最終段ギヤ21と、前記フロントドライブシャ
フト4,5との間に介装された前輪7,8の差動装置である。

前記トランスファギヤトレーン９は、前記フロントデ
ィファレンシャル３のデフケース22からエンジン駆動力
を後輪19,20側へ取り出す駆動力分割装置で、このトラ
ンスファギヤトレーン９と前記フロントディファレンシ
ャル３と共にトランスアクスルケース23に納められてい
る。

前記リヤディファレンシャル15は、前記デフインプッ
トシャフト12と、リヤドライブシャフト16,17との間に
介装された後輪19,20の差動装置である。

回転差感応型継手A1の構成を説明する。

第１実施例継手A1は、第１図及び第２図に示すよう
に、ドライブハウジング30、ローター40、ドライビング
ピストン50、シリンダー室60、バランス油路70、レギュ
レーター油路80、リリーフ油路90、アキュムレータ室10
0、スプールバルブ110、ケージ120を主要な構成として
いる。

前記ドライブハウジング30は、第２の回転軸であるデ
フインプットシャフト12内に対し、ボルト止め等により
一体に設けられる部材で、その内周部には回転軸方向に
は等断面形状を有するカム面31が形成されている。

尚、このドライブハウジング30のリヤプロペラシャフ
ト11及びデフインプットシャフト12側には、パッキン3
2,33を介してリテーナプレート34,35が固定されてい
る。そして、前記リテーナプレート34とロータ40との間
には、屈曲変位及びスライド変位を許容するラバーブー
ツ36とシール性を保つリップシール37が介装されてい
る。

前記ローター40は、前記ドライブハウジング30のカム
面31内に挿入状態で配置され、そのロータスプライン部
41に対しては、第１の回転軸であるリヤプロペラシャフ
ト11が一体に設けられる。

尚、このローター40には、前記カム面31に対向する位
置で放射半径方向に等間隔で６個所にシリンダー穴42が
形成されている。

また、ローター40のシリンダー穴42を挟む図面左右位
置には、凸球面40a,40bが形成されている。

前記ドライビングピストン50は、前記シリンダー穴42
に対しシールリング51により油密状態で設けられたカム
部材で、周方向の60度等間隔位置でカム面31に周接し、
カム面31と周接面は滑らかな接触移動を確保する為に球
面50aに形成され、前記ドライブハウジング30とロータ
ー40との相対回転時に往復動する。

尚、前記球面50aの曲率半径は、カム面31より小さい
が、シリンダー穴42の径に合うドライビングボールより
も大きく設定されていて、ヘルツの接触応力が高く、高
容量（高トルク）に耐えられるようにしている。

前記シリンダー室60は、前記シリンダー穴42と前記ド
ライビングピストン50との間に形成された室で、ドライ
ビングピストン50の往復動に伴なって体積変化する。

前記バランス油路70は、前記ローター40に形成され、
前記ドライビングピストン50の往復動行程で同位相の対
向するシリンダー室60,60を連結すると共に、傾斜油路7
1によりスプールバルブ110を介してアキュムレータ室10
0に連通可能な油路である。

前記レギュレータ油路80は、各シリンダー室60とアキ
ュムレーター室100とを、アキュムレーター室100からシ
リンダー室60への差動油流通のみを許すボール弁構造の
ワンウエイバルブ81を介して連通する油路である。

前記リリーフ油路90は、前記アキュムレーター室100
とシリンダー室60の外部とを、アキュムレータ室100の
油圧が高油圧の時に後述するアキュムレータピストン10
1のストロークにより連通する油路である。

前記アキュムレータ室100は、作動油の一時的貯留及
び放出により油量の増減吸収を行なう室で、ローター40
に往復動可能に油密状態で設けられたアキュムレータピ
ストン101と、該ピストン101とスプリングリテーナ102
との間に介装されたコイルスプリング103と、によって
構成されている。

尚、前記アキュムレータピストン101には、その中央
部（中心軸上）にエアー及び油抜き用のシールプラグ10
4が設けられていて、このシールプラグ104によって回転
アンバランスを防止しながらエアーや油抜き作業を短時
間で効果的に出来るようにしている。

前記スプールバルブ110は、前記傾斜油路71とアキュ
ムレータ室100との間に、低油温時には所定のオリフィ
ス開度を介してシリンダー室60とアキュムレータ室100
とを連通し、高油温時には両室60,100の連通を遮断する
手段で、オリフィスランド111aと縦孔111bとが形成され
たスプール111と、該スプール111の内径部に設けられた
バイアスバネ112と、前記スプール111の外径部に設けら
れた形状記憶合金バネ113とによって構成されている。

尚、第１図の上半分はオリフィスランド111aを介して
連通されている低油温時を示し、第１図の下半分は形状
記憶合金バネ113の伸びにより両室60,100の連通を遮断
して油温上昇を抑制すると共に、ドライブハウジング30
とローター40とをロック状態にして大トルクの伝達を確
保する高油温時を示している。

前記ケージ120は、ローター40とドライブハウジング3
0との間にプロペラシャフト10,11の屈曲及び軸方向ズレ
を許容すべく設けられた部材である。

このケージ120は、ドライブハウジング30のカム面31
の最小回転半径部分31minで軸方向摺動可能に支持され
ると共にローター40に形成された凸球面40a,40bを球面
支持する凹球面120a,120bを有する一対の外筒部121,122
と、該一対の外筒部121,122をローター40のドライビン
グピストン50の支持部間に形成された凹部43位置で連結
する連結枠部123とを備え、第１実施例では、第３図に
示すように、一方の外筒部122と連結枠部123とが一体に
形成され、外筒部121と連結枠部123とをビス124により
固定いて組み付けるようにしている。

次に、実施例の作用を説明する。

（イ）回転速度差△Ｎの発生がない時 乾燥アスファルト路等を低・中速で直線走行する場合
等であって、前後輪に回転速度差△Ｎが発生しない時
は、ドライブハウジング30とローター40とに相対回転が
なく、ドライビングピストン50が径方向に往復動しない
為、回転差感応型継手A1による後輪19,20側への伝達ト
ルク△Ｔの発生がなく、エンジン駆動力は前輪7,8のみ
に伝達される前輪駆動状態となる。

しかしながら、前後輪に回転速度差△Ｎが発生しない
時であっても、高速道路を高速直進走行する場合には、
後輪19,20の回転に伴なって高速回転するローター40に
設けられているドライビングピストン50には遠心力Fcが
作用し、この遠心力Fcによってドライビングピストン50
がカム面31に押し付けられることになり、この遠心力Fc
により、第５図に示すように、伝達トルク△Tcoが発生
することになる。尚、遠心力Fcは、 m;質量（ドライビングピストン） r;回転中心軸から質量重心までの距離 v;ローター回転速度 であり、回転速度ｖ、すなわち車速Ｖの２乗に比例して
発生する。

従って、高速道路等での高速直進走行時には、後輪1
9,20側への伝達トルク△Tcoが発生して４輪駆動状態と
なり、高速直進安定性を高めることができる。

（ロ）回転速度差△Ｎの発生時 アクセルペダルを急踏みしての発進時や加速時、ある
いは雨路や雪路や泥ねい地等での走行時であって、駆動
輪である前輪7,8がスリップし、前後輪に回転速度差△
Ｎを生じた場合には、ドライブハウジング30とローター
40とに相対回転が発生し、この相対回転によりカム面31
に周接するドライビングピストン50は径方向に往復動
し、この往復動のうち回転軸中心に向かうことでシリン
ダー室60の容積を縮小させようとする時には、オリフィ
スランド111aによる流動抵抗でシリンダー室60内の圧力
が高まり、この発生油圧とピストン50の受圧面積とを掛
け合せた油圧力がドライビングピストン50をカム面31に
押し付ける力となり、この押し付け力によって後輪19,2
0側への伝達トルク△Ｔが発生する。

尚、後輪19,20側への伝達トルク△Ｔは、回転速度差
△Ｎが大きければ大きい程、オリフィス62の前後圧力差
も大きくなることから、第５図の実線に示すように、２
次関数曲線であらわされる伝達トルク特性を示し、車速
Ｖが高い程、遠心力による伝達トルク△Tcが付加された
特性を示す。

尚、回転差感応型継手A1及び該継手A1を介して後輪1
9,20に駆動力を伝える駆動伝達系の破壊強度より小さな
圧力で吐出油をリリーフするリリーフ油路90が設けてあ
る為、最大駆動トルク△Tcmaxまでのトルクが後輪19,20
へ入力される。

従って、前輪7,8がスリップした場合には、前輪7,8の
スリップ度合に応じて、自動的に前輪駆動状態から４輪
駆動状態へと駆動力配分が制御されることになり、発進
性や加速性の向上、雨路や雪路での走破性向上、及び泥
ねい地での脱出性向上を図ることができる。

（ハ）ロック作用 オリフィスを固定オリフィスとはせずに、油温を感知
して開閉するスプールバルブ110とした為、油温が低温
時には、前述のように回転差感応により伝達トルク△Ｔ
が可変に制御されるが、砂地等の長時間走行のように回
転速度差発生が継続し、油温が高油温になった時には、
スプールバルブ110の閉鎖作動で、シリンダー室60の油
の流入，流出が阻止され、ドライブハウジング30とロー
ター40とがロック状態にされ、断熱圧縮による油の発熱
作用が止められ、油温の上昇が抑制されると共に、駆動
力配分が４輪配分のリジット4WD状態となることで走破
性の向上を図ることが出来る。

（ニ）摺動自在継手作用 前述のように、回転差感応型継手Ａを継手手段とし
て、また、トルク伝達手段としての使用時には、プロペ
ラシャフト10,11の両端のパワーユニット及びリヤディ
ファレンシャル15が車体に対しゴムマウントにより支持
されている為、回転差感応型継手A1に連結されるリヤプ
ロペラシャフト11とデフインプットシャフト12の屈曲角
が変化すると共に、軸方向にも多少のズレが生じる。

しかし、ドライブハウジング30とロータ40との間に
は、ケージ120が介装されている為、前記リヤプロペラ
シャフト11とデフインプットシャフト12の屈曲角変化
は、屈曲許容角αの範囲内において追従対応により許容
されるし、両シャフト11,12の軸方向ズレは、中間位置
から図面左右方向に夫々スライド許容長βの範囲内にお
いて追従対応により許容される。

従って、回転差感応型継手A1とは別に屈曲や摺動を吸
収する継手を設ける場合に比べ、ガタの発生する部分が
少なくなり、プロペラシャフト10,11の高回転時におい
ても車室内の騒音や振動を低く抑えることが出来る。

尚、回転差感応型継手A1の初期設定屈曲角は車両の音
や振動に対し悪影響を及ぼさないように一般に２゜〜３
゜に設定されていて、しかも、パワーユニット及びリヤ
ディファレンシャル15の車体に対する支持は、割としっ
かりとした支持としている為、屈曲許容角α及びスライ
ド許容長βの範囲内における許容で実用上十分である。

また、ローター40の凸球面40a,40bがローター40の外
径部ではなく、凹部43と同じ径の小さな部分である為、
球面支持半径が小さくなり、ドライブハウジング30とロ
ータ40とのガタを小さくすることが出来、この面からも
車室内の騒音や振動を更に低く抑えることが出来る。即
ち、急激に相対回転が生じて高いトルクが伝達され、作
動油の温度が上昇する時で、球面支持半径が大きい場合
には、ローター40の径方向伸び代が大きく、ドライブハ
ウジング30との焼付きを防止する為には、その分ガタを
大きくとる必要がある。

以上述べたように、第１実施例の継手A1にあっては、
ローター40とドライブハウジング30との間にケージ120
を設けた為、屈曲変化と軸方向ズレの吸収機能を併せて
持ち、部品点数の減少に伴なう軽量化と低コスト化を図
れると共に、屈曲変化や軸方向ズレが伴なう高回転時に
おいても車室内の騒音や振動を低く抑えることが出来る
という特有の効果が得られる。

尚、一般に、四輪駆動車は、動力伝達部品が多い為、
音振を厳しく抑える必要がある。つまり、トルクを伝達
している状態でのプロペラシャフトの摺動抵抗を下げる
必要性が強い。

この為、従来は、特殊な低摺動の継手を使ったものが
多かったが、実施例の継手A1を使うことにより四輪駆動
車としての問題であるタイトコーナブレーキと音振の問
題を一挙に解決することが出来る。

次に、第６図〜第８図に示す第２実施例の回転差感応
型継手A2について説明する。

この第２実施例の継手A2は、ゲージ120として、第８
図に示すように、両外筒部121,122と連結枠部123とが夫
々別体に形成され、丸棒による連結枠部123の両端にネ
ジ部123a,123aを形成し、外筒部121,122と連結枠部123
とナット125,126により固定して組み付けるようにして
いる。

尚、他の構成及び作用効果に関しては第１実施例と同
様であるので、ここでは説明を省略する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、
具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。

例えば、本発明の回転差感応型継手は、実施例で示し
た適用例に限られるものではなく、後輪駆動ベースの四
輪駆動車の前輪側プロペラシャフトの途中に設けること
もできる。

また、四輪駆動車用の継手に限ることなく、四輪駆動
車や二輪駆動車における左右駆動輪間の差動制限装置と
しても本案は適用できる。

また、実施例では、オリフィス機能を発揮する部材と
して、オリフィス開度状態と遮断状態との切換が自動的
に行なわれるスプールバルブによる例を示したが、先行
出願に記載されているような固定のオリフィスを設けた
継手やオリフィスと開閉弁とを併用した継手にも勿論適
用出来る。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の回転差感応型継手
にあっては、ローターとドライブハウジングとの間に、
ドライブハウジングのカム面の最小回転半径部分で軸方
向摺動可能に支持されると共にローターに形成された凸
球面を球面支持する凹球面を有する一対の外筒部と、該
一対の外筒部をローターのドライビングピストンの支持
部間の形成された凹部位置で連結する連結枠部とを備え
たケージを設けた為、屈曲変化と軸方向ズレの吸収機能
を併せて持ち、部品点数の減少に伴なう軽量化と低コス
ト化を図れると共に、屈曲変化や軸方向ズレが伴なう高
回転時においても車室内の騒音や振動を低く抑えること
が出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第１実施例の回転差感応型継手を示す第
２図Ｉ−Ｉ線による縦断側面図、第２図は第１図II−II
線による縦断面図、第３図は第１実施例のケージを示す
分解斜視図、第４図は第１実施例継手を適用したエンジ
ン駆動系を示す概略図、第５図は実施例継手でのトルク
伝達特性図、第６図は本発明第２実施例の回転差感応型
継手を示す第７図III−III線による縦断側面図、第７図
は第６図IV−IV線による縦断正面図、第８図は第２実施
例のケージを示す分解斜視図である。 A1……回転差感応型継手 11……リヤプロペラシャフト（第１の回転軸） 12……デフインプットシャフト（第２の回転軸） 30……ドライブハウジング 31……カム面 40……ローター 40a,40b……凸球面 43……凹部 50……ドライビングピストン 60……シリンダー室 70……バランス油路 100……アキュムレータ室 110……スプールバルブ 120……ケージ 120a,120b……凹球面 121,122……外筒部 123……連結枠部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の回転軸と、第１の回転軸とは相対回
   転可能で同軸上に配置された第２の回転軸と、前記第１
   と第２の回転軸に連結されるローター及びトライブハウ
   ジングと、該ローターに設けられた第１と第２の回転軸
   の相対回転時に径方向に往復動する複数のドライビング
   ピストンと、前記ドライブハウジングの内面に形成され
   ドライビングピストンと接触するカム面と、ドライビン
   グピストンのシリンダー室を連通する流路に設けられ油
   の流通を規制するオリフィスとを備え、第１と第２の回
   転軸間の相対回転速度に応じて伝達トルクが制御される
   回転差感応型継手において、 前記ローターとドライブハウジングとの間に、ドライブ
   ハウジングのカム面の最小回転半径部分で軸方向摺動可
   能に支持されると共にローターに形成された凸球面を球
   面支持する凹球面を有する一対の外筒部と、該一対の外
   筒部をローターのドライビングピストンの支持部間に形
   成された凹部位置で連結する連結枠部とを備えたケージ
   を設けた事を特徴とする回転差感応型継手。