JPH1047455A - トルク感応型カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 四輪駆動車に用いられた場合に、直進走行時
にも前輪と後輪とにエンジンの駆動力を伝達することが
できるカップリングを提供する。 【解決手段】 ハウジング１の軸線Ｌ上には、ハスバ歯
車からなる一対のサイドギヤ２，３を回転可能に設け
る。ハウジング１とサイドギヤ２，３間およびサイドギ
ヤ２，３間には、ハウジング１に回転不能に支持された
スラストワッシャ５，６，７をそれぞれ配置する。ハウ
ジング１のポケット１ｄ内には、サイドギヤ２，３と噛
み合うアイドルギヤ４を回転自在に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば四輪駆動
車のエンジンの駆動力を前輪と後輪とに伝達するために
用いられるカップリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のカップリングとしては、
回転速度差感応型カップリングがある。この回転速度差
感応型カップリングは、ハウジングと、このハウジング
に回転可能に支持されたロータと、ハウジングとロータ
との間に設けられた油圧機構とを備えており、ロータと
ハウジングとが相対回転すると、その相対回転速度（回
転速度差）に応じたトルクがハウジングとロータとの間
に伝達されるようになっている（特開平２−１５９４２
３号公報参照）。このように構成された回転速度差感応
型カップリングを四輪駆動車に用いる場合には、例えば
ハウジングにエンジンおよび前輪が連結され、ロータに
後輪が連結される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回転速度差感応型カッ
プリングは、ハウジングとロータとの間に回転速度差が
ないとそれらの間にトルクが伝達されない。したがっ
て、上記回転速度差感応型カップリングを用いた四輪駆
動車においては、前輪と後輪とが等速回転しているとき
には後輪にトルクを伝達することができない。このた
め、車両の直進走行時には、四輪駆動車でありながら実
際には二輪（前輪）駆動車としてしか機能することがで
きないという問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、ハウジングと、このハウ
ジング内の軸線上に回転可能に設けられた一対のサイド
ギヤと、上記ハウジングに自転可能にかつ公転不能に支
持され、上記一対のサイドギヤと噛み合う第１、第２の
歯車部を有するピニオンギヤとを備え、上記サイドギヤ
と上記ピニオンギヤとの少なくとも一方と上記ハウジン
グとには、サイドギヤとピニオンギヤとの噛み合いによ
って発生する力により互いに押圧接触させられて上記一
方のギヤの回転を阻止しようとする摩擦抵抗を発生させ
る摩擦接触面がそれぞれ設けられていることを特徴とし
ている。この場合、上記ハウジングを筒状に形成し、こ
の筒状をなすハウジングの内周面に上記ピニオンギヤを
自転可能に収容する収容凹部を形成し、この収容凹部の
内周面と上記ピニオンギヤの外周面とを、上記サイドギ
ヤと上記ピニオンギヤとの噛み合いによって発生するハ
ウジングの外側への力により互いに押圧接触させられる
摩擦接触面とするのが望ましい。また、上記一対のサイ
ドギヤの少なくとも一方とこれに噛み合う上記ピニオン
ギヤの第１または第２の歯車部とがハスバ歯車とされ、
上記一方のサイドギヤの端面と、上記ハウジングに設け
られ、上記一方のサイドギヤと上記ピニオンギヤとの噛
み合いによって発生するスラスト力により上記一方のサ
イドギヤの端面が押し付けられる当接面とが上記摩擦接
触面とするのが望ましい。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図１〜図７を参照して説明する。図１（Ａ），
（Ｂ）および図２はこの発明の一実施の形態を示すもの
であり、これらの図に示すトルク感応型カップリング
（以下、単にカップリングと略称することもある。）Ａ
は、ハウジング１と、２個一対のサイドギヤ２，３と、
少なくとも１つ（この実施の形態では３つ）のアイドル
ギヤ４とを備えている。

【０００６】ハウジング１は、一端部が開口し、他端部
に底部１ａを有する円筒状のハウジング本体１Ａと、こ
のハウジング本体１Ａの一端開口部を閉じる蓋体１Ｂと
から構成されており、ハウジング本体１と蓋体１Ｂと
は、ボルト１Ｃによって固定されている。ハウジング本
体１Ａの底部１ａには、ハウジング１の軸線Ｌ上を延び
るスプライン孔１ｂが形成されている。蓋体１Ｂには、
軸線Ｌ上を延びる貫通孔１ｃが形成されている。

【０００７】上記ハウジング１の内部には、一対のサイ
ドギヤ２，３が軸線Ｌ上に回転可能に配置されている。
一対のサイドギヤ２，３は、モジュール、歯数、圧力角
等の歯車諸元が同一に設定されているが、互いに異なる
歯車諸元に設定してもよい。また、この実施の形態にお
いては、サイドギヤ２，３としてハスバ歯車が用いられ
ているが、平歯車を用いてもよい。ハスバ歯車を用いる
場合には、サイドギヤ２，３の捩れ方向を同一にしても
よく、互いに逆方向にしてもよい。なお、サイドギヤ
２，３には、スプライン孔２ａ，３ａがそれぞれ形成さ
れている。

【０００８】サイドギヤ２と底部１ａとの間、サイドギ
ヤ２，３間およびサイドギヤ３と蓋体１Ａとの間には、
スラストワッシャ５，６，７がそれぞれ配置されてい
る。スラストワッシャ５，７は、ハウジング１に直接回
動不能に支持されている。一方、スラストワッシャ６
は、図２に示すように、アイドルギヤ４に係合してお
り、アイドルギヤ４を介してハウジング１に回動不能に
支持されている。

【０００９】上記ハウジング本体１Ａの内周面には、そ
の開口部から底部１ａまで軸線Ｌと平行に延びる断面略
３／４円状のポケット（収容凹部）１ｄが形成されてい
る。ポケット１ｄは、複数（この実施の形態の場合６
つ）形成されているが、１つだけ形成してもよい。６つ
のポケット１ｄは、周方向に等間隔に配置されており、
周方向に１つおきに配置された３つのポケット１ｄに
は、アイドルギヤ４が回転（自転）可能に収容されてい
る。なお、残りの３つのポケット１ｄは、潤滑油溜まり
として用いられるものであるが、サイドギヤ２に入力さ
れるトルクが大きい場合には、残りの３つのポケット１
ｄにもアイドルギヤ４を収容するようにしてもよい。

【００１０】アイドルギヤ４は断面円形の軸状をなすも
のであり、その一端部にはサイドギヤ２と噛み合う第１
の歯車部４ａが形成され、他端部にはサイドギヤ３と噛
み合う第２の歯車部４ｂが形成されている。第１、第２
の歯車部４ａ，４ｂは、サイドギヤ２，３が同一の歯車
諸元をもって形成されているのに対応して、互いに同一
の歯車諸元をもって形成されている。しかも、両者は連
続した一体の歯車として形成されている。勿論、サイド
ギヤ２，３の歯車諸元を互いに異なるものにする場合に
は、第１、第２の歯車４ａ，４ｂもそれに応じて異なる
歯車諸元とし、それぞれ別個に形成される。

【００１１】次に、上記構成のカップリングＡの作用に
つき、これを四輪駆動車に用いた場合を例にして説明す
る。図３は、上記カップリングＡが用いられた車両の駆
動系の概略構成を示すものであり、サイドギヤ２は、ス
プライン孔２ａに嵌合した入力軸Ｓ₁を介してエンジン
Ｅに連結され、サイドギヤ３は、蓋体１Ｂの貫通孔１ｃ
を貫通してスプライン孔３ａに嵌合した中空の出力軸Ｓ
₂を介して前輪Ｗ_F，Ｗ_F用の前輪側差動歯車装置Ｄ_Fに連
結され、ハウジング１は、スプライン孔１ｂに嵌合した
出力軸Ｓ₃を介して後輪Ｗ_R，Ｗ_R用の後輪側差動歯車装
置Ｄ_Rに連結されている。なお、入力軸Ｓ₁は、中空の出
力軸Ｓ₂内に貫通配置されている。

【００１２】サイドギヤ２がエンジンＥによって回転駆
動されると、その回転がアイドルギヤ４を介してサイド
ギヤ３に伝達される。したがって、サイドギヤ３はエン
ジンＥに実質的に直結されており、エンジンＥが回転す
ると必ず前輪Ｗ_F，Ｗ_Fが回転駆動される。

【００１３】また、サイドギヤ２が回転駆動されると、
図４に示すように、アイドルギヤ４にはサイドギヤ２と
の噛み合いにより実線で示す矢印方向の押力Ｆ₁が作用
する。同様に、サイドギヤ３とに噛み合いにより破線で
示す矢印方向の押力Ｆ₂が作用する。そして、このらの
押力Ｆ₁，Ｆ₂の合力Ｆにより、アイドルギヤ４がハウジ
ング１の外側へ向かって押され、ポケット１ｄの内周面
のうちの外側の部分に押圧接触させられる。これによ
り、アイドルギヤ４の外周面とポケット１ｄの内周面と
の間にアイドルギヤ４の自転を阻止しようとする摩擦抵
抗が発生する。この結果、摩擦抵抗に応じた回転トルク
がハウジング１に伝達される。したがって、後輪Ｗ_R，
Ｗ_Rには、それらが前輪Ｗ_F，Ｗ_Fと同一速度で回転して
いても回転トルクが伝達される。よって、この発明のカ
ップリングＡを搭載した車両は、直進時においても四輪
駆動車として機能する。この内容から明らかなように、
ピニオンギヤ４の外周面とポケット１ｄの内周面とが摩
擦接触面になっている。なお、サイドギヤ２を図４の矢
印方向へ逆方向へ回転駆動したときも同様である。

【００１４】ここで、アイドルギヤ４とハウジング１と
の間に作用する摩擦抵抗は、合力Ｆの大きさに比例し、
合力Ｆはサイドギヤ２に伝達される回転トルクに比例す
る。したがって、後輪Ｗ_R，Ｗ_Rに伝達されるトルクの大
きさは、サイドギヤ２に伝達される回転トルク、つまり
入力トルクの大きさに比例する。また、入力トルクの大
きさが一定であるものとすると、アイドルギヤ４とハウ
ジング１との間に作用する摩擦抵抗は、それらの接触面
間の摩擦係数および合力Ｆの大きさによって定まり、合
力Ｆはサイドギヤ２，３とアイドルギヤ４との噛み合い
圧力角に応じて変化する。したがって、摩擦係数および
噛み合い圧力角を適宜に調節することによって後輪Ｗ_R
に伝達されるトルクの大きさを変更することができ、こ
れによって前輪Ｗ_Fに伝達されるトルクと後輪Ｗ_Rに伝達
されるトルクとの比を調節することができる。

【００１５】また、この実施の形態のカップリングＡに
おいては、サイドギヤ２，３およびアイドルギヤ４とし
てハスバ歯車を用いているので、後輪Ｗ_Rに伝達される
トルクをより一層大きくすることができる。すなわち、
サイドギヤ２，３およびアイドルギヤ４としてハスバ歯
車を用いると、サイドギヤ２，３およびアイドギヤ４に
は、それらの噛み合いによって軸線Ｌ方向を向くスラス
ト力が作用する。この実施の形態のように、サイドギヤ
２，３の捩れ方向を同一にした場合には、図５に示すよ
うに、サイドギヤ２が実線で示す矢印Ａ方向へ回転駆動
されると、サイドギヤ２，３にはそれらを互いに接近さ
せるようとするスラスト力Ｆ₃，Ｆ₄がそれぞれ作用し、
そのスラスト力によってサイドギヤ２，３の端面がスラ
ストワッシャ６に押し付けられる。そして、各サイドギ
ヤ２，３の端面とスラストワッシャ６との間に作用する
摩擦抵抗により、サイドギヤ２，３からハウジング１に
トルクが伝達され、ひいては後輪Ｗ_Rにトルクが伝達さ
れる。一方、サイドギヤ２が破線で示す矢印Ｂ方向へ回
転駆動されると、サイドギヤ２，３にはそれらを互いに
離間させるようとするスラスト力Ｆ₃′，Ｆ₄′がそれぞ
れ作用し、サイドギヤ２，３がスラストワッシャ５，７
に押し付けられる。そして、これらの間に作用する摩擦
抵抗により、サイドギヤ２，３からハウジング１にトル
クが伝達される。これから明らかなように、サイドギヤ
２，３の端面とこれに接触するスラストワッシャ５，
６，７の端面とが摩擦抵抗面になっている。これは、後
述する図６の場合も同様である。なお、アイドルギヤ４
には、サイドギヤ２，３との噛み合いによってスラスト
が発生するが、それらのスラスト力は互いに打ち消し合
う方向に作用する。

【００１６】ハウジング１に伝達されるトルクを大きく
することができる点は、サイドギヤ２，３の捩れ方向を
互いに逆方向にした場合も同様であり、サイドギヤ２，
３の捩れ方向を逆方向にした場合には、図６に示すよう
に、サイドギヤ２が矢印Ａ方向へ回転駆動されると、サ
イドギヤ２，３には、サイドギヤ２側からサイドギヤ３
側へ向かうスラスト力Ｆ₅，Ｆ₆がそれぞれ作用し、サイ
ドギヤ２がスラストワッシャ６に押し付けられ、サイド
ギヤ３がスラストワッシャ７に押し付けられる。そし
て、それらの間に作用する摩擦抵抗により、サイドギヤ
２，３からハウジング１にトルクが伝達される。この場
合、サイドギヤ３には、図６から明らかなように、スラ
スト力（Ｆ₅＋Ｆ₆）が作用するので、サイドギヤ３とス
ラストワッシャ７との間に作用する摩擦抵抗を増大する
ことができ、これによってハウジング１に伝達されるト
ルクをより一層大きくすることができる。このような点
は、サイドギヤ２が矢印Ｂ方向へ回転駆動される場合も
同様である。なお、アイドルギヤ４には、サイドギヤ
２，３との噛み合いにより、Ｆ₅＋Ｆ₆のスラスト力が作
用するが、このスラスト力はアイドルギヤ４が押し付け
られる底部１ａまたは蓋体１Ａによって支持される。し
かも、アイドルギヤ４と底部１ａまたは蓋体１Ａとの間
に作用する摩擦抵抗によってハウジング１に伝達される
トルクを増大することができる。したがって、アイドル
ギヤ４の端面とこれが押圧接触させられる底部１ａおよ
び蓋体１Ａの各面も摩擦接触面になっている。

【００１７】また、ハウジング１に伝達されるトルク
は、サイドギヤ２，３とワッシャ５，６，７との間に作
用する摩擦抵抗に対応した大きさになるから、ワッシャ
５，６，７として摩擦係数が異なる各種のものを準備し
ておき、それらから適宜選択して使用することにより、
ハウジング１に伝達されるトルクの大きさを調節するこ
とができる。

【００１８】なお、この発明は上記の実施の形態に限定
されるものでなく、適宜設計変更可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、ハウジング１を後輪Ｗ_R
に連結し、サイドギヤ３を前輪Ｗ_Fに接続しているが、
図７に示すように、ハウジング１を前輪Ｗ_Fに接続し、
サイドギヤ３を後輪Ｗ_Rに接続するようにしてもよい。
また、サイドギヤ３をエンジンＥに接続し、サイドギヤ
２を前輪Ｗ_Fまたは後輪Ｗ_Rに接続し、ハウジング１を後
輪Ｗ_Rまたは前輪Ｗ_Fに接続するようにしてもよい。ま
た、スラストワッシャ５，７をハウジング１に固定して
いるが、サイドギヤ２，３に固定するようにしてもよ
く、あるいはいずれにも固定しなくともよい。スラスト
ワッシャ５，７をハウジング１とサイドギヤ２，３との
いずれにも固定しない場合、スラストワッシャ５，７
は、サイドギヤ２，３とハウジング１とのうちの摩擦抵
抗が大きい方と一体に回転し、他方に対して滑り接触す
ることになる。さらに、スラストワッシャ６について
は、ハウジング１に固定せずに、サイドギヤ，３と一体
に回転させるようにしてもよい。そのようにした場合に
は、サイドギヤ２を矢印Ａ方向へ回転駆動したときと矢
印Ｂ方向へ回転駆動したときとで、ハウジング１に伝達
されるトルクを大幅に変えることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、この発明に係るカップリングを四輪駆動車
に用いた場合に、前輪と後輪とが同一速度で回転してい
るときであっても、前輪と後輪とに回転トルクを伝達す
ることができる。したがって、直進時においても四輪駆
動車としての機能を十分に発揮させることができる。し
かも、ハウジングに連結される前輪または後輪には、エ
ンジンからの入力トルクに応じた大きさのトルクを伝達
することができる。また、請求項２に係る発明によれ
ば、アイドルギヤの外周面とこれを収容するポケットの
内周面とを摩擦接触面としているので、摩擦接触面を別
途形成する必要がなく、その分だけ製造費を低減するこ
とができる。さらに、請求項３に係る発明によれば、サ
イドギヤを一方向へ回転駆動した場合と、他方向へ回転
駆動した場合とでスラスト力の作用する方向が異なるの
で、ハウジングに伝達されるトルクの大きさを変えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るトルク感応型カップリングを示
図であって、図１（Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【図２】図１（Ａ）のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】この発明に係るトルク感応型カップリングが用
いられた四輪駆動車の駆動力伝達系の一例を示す概略構
成図である。

【図４】サイドギヤとアイドルギヤとの噛み合いによ
り、アイドギヤにハウジングの外側へ向かって作用する
押力を示す図である。

【図５】サイドギヤとアイドルギヤとの噛み合いによ
り、サイドギヤとアイドルギヤとのそれぞれに作用する
スラスト力の一例を示す図である。

【図６】サイドギヤとアイドルギヤとの噛み合いによ
り、サイドギヤとアイドルギヤとのそれぞれに作用する
スラスト力の他の例を示す図である。

【図７】この発明に係るトルク感応型カップリングが用
いられた四輪駆動車の駆動力伝達系の他の例を示す概略
構成図である。

【符号の説明】

Ａ トルク感応型カップリング １ ハウジング １ｄ ポケット（収容凹部） ２ サイドギヤ ３ サイドギヤ ４ アイドルギヤ ５ スラストワッシャ ６ スラストワッシャ ７ スラストワッシャ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、このハウジング内の軸線
   上に回転可能に設けられた一対のサイドギヤと、上記ハ
   ウジングに自転可能にかつ公転不能に支持され、上記一
   対のサイドギヤと噛み合う第１、第２の歯車部を有する
   ピニオンギヤとを備え、上記サイドギヤと上記ピニオン
   ギヤとの少なくとも一方と上記ハウジングとには、サイ
   ドギヤとピニオンギヤとの噛み合いによって発生する力
   により互いに押圧接触させられて上記一方のギヤの回転
   を阻止しようとする摩擦抵抗を発生させる摩擦接触面が
   それぞれ設けられていることを特徴とするトルク感応型
   カップリング。
2. 【請求項２】 上記ハウジングが筒状をなし、この筒状
   をなすハウジングの内周面に上記ピニオンギヤを自転可
   能に収容する収容凹部が形成され、この収容凹部の内周
   面と上記ピニオンギヤの外周面とが、上記サイドギヤと
   上記ピニオンギヤとの噛み合いによって発生するハウジ
   ングの外側への力により互いに押圧接触させられる摩擦
   接触面とされていることを特徴とする請求項１に記載の
   トルク感応型カップリング。
3. 【請求項３】 上記一対のサイドギヤの少なくとも一方
   とこれに噛み合う上記ピニオンギヤの第１または第２の
   歯車部とがハスバ歯車とされ、上記一方のサイドギヤの
   端面と、上記ハウジングに設けられ、上記一方のサイド
   ギヤと上記ピニオンギヤとの噛み合いによって発生する
   スラスト力により上記一方のサイドギヤの端面が押し付
   けられる当接面とが上記摩擦接触面とされていることを
   特徴とする請求項１または２に記載のトルク感応型カッ
   プリング。