JPS62127521A - ビスカスカツプリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば４輪駆動車の前輪側と後輪側の間に
センタデフとともに装着されて、前輪側と後輪側との回
転差が発生した状況に応してその差動を制限するように
したビスカスカップリングの改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、４輪駆動車においては、前輪側と後輪側との回転
差を許容あるいは吸収してタイトコーナーブレーキ現象
の発生を防止するとともに、ホイールスピンなどに起因
した過大な回転差を制限するために、センタデフととも
に、流体の粘性を利用したビスカスカップリングを使用
する場合がある。（ビスカスカップリングの使用につい
ては、例えば、「走れ！四輪駆動車」、昭和５４年４月
１０日１株式会社山海堂発行、第１５０．１．５１頁を
参照のこと。） 従来のビスカスカップリングは、ケーシングに固定され
た一方の回転軸に後輪側が接続される−方、ケーシング
に対して回転自在に支持された他方の回転軸に前輪側が
接続され、ケーシング内に形成された液体室に粘性液体
を充填し、その液体室においてケーシングに固定した粘
性クラッチ仮と上記他方の回転軸に固定した粘性クラッ
チ板とを相対回転可能に対向させて構成される。

このビスカスカップリングは、エンジンからトランスミ
ッション及びトランスファを介して伝わった駆動力によ
り回転軸と一体の粘性クラッチ板が回転すると、液体室
に充填された液体も粘性によってつれ回りする。そして
、そのとき両粘性クラッチ板間に作用する粘性トルクは
両回転軸間の回転速度差が大きいほど大きくなるので、
ビスカスカップリングは両回転軸すなわち前輪側と後輪
側との回転速度差が過大であるときの差動制限装置とし
ての機能をも発揮し、しかもその差動制限の機能が他の
機械的なものに比べて連続的かつ滑らかであるという長
所を有している。

・その場合に、液体室において入力軸側粘性クラッチ板
と出力軸側粘性クラッチ板が差動すると、粘性液体が攪
拌されて温度が上昇するが、差動状態が長時間に亘りｗ
Ｅ続すると温度上昇も大きくなる。このように温度が上
昇すると粘性液体は膨張するが、液体室の容積が一定で
あるため膨張によって粘性液体は圧縮され、カンプリン
グトルクが大きくなる。そして、温度上昇が著しいとき
には、液体圧縮も著しくなり、カップリングトルク特性
が著しく変化し、あるいは、粘性クラッチ板が固着した
り、破損したりする恐れがある。

そのため、従来のビスカスカップリングにおいては粘性
液体に空気を混入させ、高温時の粘性液体の膨張を混入
空気により吸収し、液体圧縮の発生を防止するようにし
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来のビスカスカップリング
にあっては、粘性液体に混入させる空気の量が少ないと
、粘性液体の温度がかなり高くなって膨張が大きくなっ
た場合に、その膨張を混入空気が吸収しきれずに液体圧
縮が発生し、カップリングトルク特性が著しく変化した
りあるいは粘性クラッチ板の固着や破損の恐れがある。

また逆に、混入空気量を多くすると、低温時に空気がか
きまぜられて粘性が出ないという問題点があった。

このため、混入空気量の適正範囲が狭いとともに、ビス
カスカップリングが適正なカンプリングトルク特性を発
揮することのできる使用温度の範囲が狭く、長時間の差
動状態が続く場合にトルク特性の変化や粘性クラッチ仮
の固着あるいは破損の恐れがあるという問題点は、依然
として解消されていない。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、低温から高温までの広い温度範囲に亘って液
体圧縮が発生せず、カップリングトルク特性の著しい変
化あるいは粘性クラッチ板の固着や破損がなく、安定し
たカップリングトルク特性が得られるビスカスカップリ
ングを提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明のビスカスカップリングは、２つ回転
体のいずれか一方に接続される第１回転軸を有するケー
シングと、そのケーシングに対して回転自在に支持され
かつ上記２つの回転体の他方に接続される第２回転軸と
、ケーシング内に形成された粘性液体を充填した液体室
と、その液体室においてケーシングに一体回転するよう
に設けられた粘性クラッチ仮と、液体室において第２回
転軸に一体回転するように設けられかつケーシング側の
粘性クラッチ板と対向して配置された粘性クラッチ板と
を備えたビスカスカップリングにおいて、気体を充填し
た膨張室を設けるとともに、その膨張室と液体室との間
に気体と粘性液体とを隔絶しかつ気体側及び粘性液体側
のいずれの側にも移動可能なフリーピストンを配置した
ことを特徴とするものである。

〔作用〕 そして、この発明のビスカスカップリングの作用は、粘
性液体が低温であるときには、粘性液体に気体が混入す
ることがないので、安定したカップリングトルク特性が
得られる。また、両回転軸間の差動により粘性液体の温
度が上昇したときには、粘性液体の膨張はフリーピスト
ンを介して膨張室に充填された気体により吸収されるた
め、液体圧縮の発生が防止され、カップリングトルク特
性の著しい変化あるいは粘性クラッチ板の固着や破１員
が防止されて、安定したカップリングトルク特性が得ら
れる。このように、この発明のビスカスカップリングは
、低温から高温までの広い温度範囲に亘って、安定した
カップリングトルク特性が得られるものである。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第４図は、４輪駆動車におけるビスカスカップリングの
装着の一例を示す。

同図において、ｌａ、ｌｂは前輪、２は前輪ｌａと１ｂ
の差動を許容する差動歯車装置、３　ａ　ｒ３ｂは後輪
、４は後輪３ａと３ｂの差動を許容する差動歯車装置、
５はエンジンにより駆動されるトランスミッション出力
軸、６はトランスミッション出力軸５により伝達されて
くる駆動力を前輪ｌａ、ｌｂ側と後輪３ａ、３ｂ側に分
配するトランスファである。そして、ビスカスカップリ
ング７は、トランスファ６と後輪側の差動歯車装置４と
を連結するプロペラシャフト８　（このプロペラシャフ
ト８は前後２つに分割され、それぞれ回転体を構成する
。）の途中に配置される。

あるいは、ビスカスカップリング７はトランスファ６内
にビルトインするようにしてもよい。

第１図は、この発明のビスカスカップリングの第１実施
例を示す。

同図において、まず構成を説明すると、ビスカス力・ノ
ブリング７は、中空円筒状のケーシングＩＯの一端（図
面上右方）に出力軸（すなわち第１回転軸）１１が固定
され、ケーシング１０の他端（図面上左方）には蓋１２
かねし込まれる。この蓋１２の中央部を入力軸（すなわ
ち第２回転軸）Ｉ３が貫通してケーシング１０の内部に
延び、入力軸１３の先端はケーシング１０の出力軸１１
の裏側に形成された凹所１０ａに相対回転可能に嵌合さ
れ、これにより入力軸１３はケーシング１０及び出力軸
１１に対して回転自在にケーシング１０に支持される。

そして、Ｍ１２と入力軸１３との間にはオイルシール１
４が取り付けられる。

出力軸１１は４輪駆動車の前輪側及び後輪側のいずれか
一方に接続され、入力軸１３は前輪側及び後輪側の他方
に接続される。

ケーシング１０の内周にはスプライン１０ｂが形成され
、このスプライン１０ｂに多数の出力軸側粘性クラッチ
板１５がスプライン１０ｂに沿ってに嵌合される。また
、入力軸１３の外周にもスプライン１３ａが形成され、
このスプライン１３ａに多数の入力軸側粘性クラッチ板
１６がスプライン１３ａに沿ってかつ出力軸側粘性クラ
ッチ板１５と一枚置きに対向して嵌合される。そして、
隣り合う入力軸側粘性クラッチ仮１６間、及び隣り合う
出ノｊ軸側粘性クラッチ板１５間にはそれぞれスペーサ
リング４０ａ及び４０ｂが配置されて粘性クラッチ板１
５及び１６の位置決めを行い、さらに両端がスナップリ
ング４１ａ、４．１ｂで固定される。

入力軸１３の内部には円柱状の空洞部１３ｂが形成され
、この空洞部１３ｂ内にフリーピストン１７及びオイル
シール１８が空洞部１３ａに沿って矢印Ｃ−Ｄ方向に摺
動自在に配置され、入力軸１３の先端部分には空洞部１
３ｂとケーシング１０内部とを連通ずる液通１３ｃが形
成される。

ケーシング１０の一端側の壁部に粘性液体封入口１０ｃ
が形成され、この粘性液体封入口１０ｃから粘性の高い
液体（例えばシリコン油）がケーシング１０内部、液通
１３Ｃ及び空洞部１３ｂのフリーピストン１７よりも液
通１３ｃ側に充填され、充填後活性液体封入口１０ｃに
プラグ１９がねじ込まれて粘性液体が封入される。この
とき、ケーシング１０の内部、液通１３ｃ及び空洞部１
３ｂのフリーピストン１７より液通１３ｃ側は液体室Ａ
となる。

また、入力軸１３には空洞部１３ｂのフリーピストン１
７よりも反液道側と外部とを連通ずる気体封入口１３ｄ
が形成され、この気体封入口１３ｄから例えば窒素ガス
や空気等の適宜の気体が充愼され、充填後気体封入口１
３ｄにプラグ２０がねじ込まれて気体が封入される。こ
のとき、空洞部１３ｂのフリーピストン１７より反液道
側は膨張室Ｂとなる。

次に、この第１実施例の動作を説明すると、１〜ランス
フアロから伝達された駆動力により例えば入力軸１３及
び人力軸側粘性クラッチＦｉ１６が回転すると、この回
転トルクは粘性液体の粘性抵抗によって出力軸側粘性ク
ラッチＦｉ、１５．ケーシング１０及び出力軸１１に伝
達され、出力軸１１から例えば後輪３ａ、３ｂ側に伝達
されて後輪３ａ。

３ｂ側が駆動される。このとき、通常走行状態のように
前輪１ａ、ｌｂ側と後輪３ａ、３ｂ側にある程度の回転
速度差が生じても、その回転速度差は出力軸側粘性クラ
ッチ板１５と入力軸側粘性クラッチ板１６との間で吸収
され、前輪１ａ、ｌｂ側と後輪３ａ、３ｂ側との差動が
許容される。前輪１ａ、ｌｂと後輪３ａ、３ｂとの間に
回転速度差がない状態での走行時は、両粘性クラッチ板
１５．１６間に粘性トルクは実質上発生しない。しかし
ながら、前輪１ａ、ｌｂ側と後輪３ａ、３ｂ側との回転
速度差が大きくなった場合は、出力軸側粘性クラッチ仮
１５と入力軸側粘性クラ、チ仮１６とがこれらの間のシ
リコン油をせん断する結果、これら粘性クラ・ソチ板１
５．１６間に相対回転速度差に応じた大きさの粘性トル
クを発生させるため、差動制限装置としての機能、すな
わちロック効果が発揮される。

液体室Ａの粘性液体は、主として粘性クラッチ板１５．
１６の攪拌による摩擦熱によって温度が変化するが、粘
性液体は高温になると膨張し、低温になると収縮する。

粘性液体が膨張すると空洞部１゛３ｂにおいてフリーピ
ストン１７が矢印Ｃ方向に摺動して粘性液体の膨張を吸
収し、反対に粘性液体が収縮するとフリーピストン１７
が矢印り方向に摺動して粘性液体の収縮を吸収する。

この場合、粘性液体が低温であって収縮していても、粘
性クラッチ板１５．１６は粘性液体とのみ接触し、気体
と接触したり気体が混入したりすることがないので、粘
性液体と気体とが混じり合って粘性が発生しないという
ようなことがなく、低温においても良好なカップリング
トルク特性が得られる。また、膨張室Ｂの容積を大きく
採ることにより、粘性液体が撹拌による摩擦熱により相
当高温になって膨張量が大きくなってもその膨張を十分
吸収することができ、粘性液体の圧力をほぼ一定にする
ことができるので、高温においても液体圧縮が発生せず
、安定したカップリングトルク特性を得ることができる
。すなわち、この発明のビスカスカップリングは、低温
から高温までの広い温度範囲に亘って、液体圧縮の発生
を防止でき、カンブリングトルク特性の著しい変化ある
いは粘性クラッチ板の固着や破損の恐れがなく、安定し
たカップリングトルク特性を得ることができるものであ
る。

次に、第２実施例を説明する。

第２図において、第１実施例と同じ部品には同一の参照
番号を付して説明を省略するが、この第２実施例に係わ
るビスカスカップリング２２は、ケーシング２３に固定
した出力軸２４を入力軸１３と同一の方向に取り出すも
のである。

すなわち、ケーシング２３の一端側（図面上右方）には
Ｍ２Ｓがねじ込まれて固定され、ケーシング２３の他端
側（図面上左方）の入力軸１３の外周に出力軸２４が形
成される。そして、Ｍ２Ｓに粘性液体封入口２５ａが形
成される。その他の構成は第１実施例と同様である。

この第２実施例の動作は、入力軸１３と出力軸２４の方
向が同一であること以外は、第１実施例とほぼ同様であ
る。

次に、第３実施例を説明する。

第３図において、第１実施例と同じ部品には同一の参照
番号を付す。

第３実施例に係わるビスカスカップリング２７は、ケー
・シンク２８の他端側（開面上左方）に入力軸２９と同
一方向に出力軸３０を形成するとともに、入力軸２９は
中実とする。そして、ケーシング２８の一端側（図面上
右方）に空洞部３１ａを有する蓋体３１がねじ込まれて
固定され、空洞部３１ａにはフリーピストン３２及びオ
イルシ−ル３３が空洞部３１ａに沿って矢印Ｃ−Ｄ方向
に摺動自在に配置される。そして、蓋体３Ｉには、ケー
シング２８の内部と蓋体３１の空洞部３１ａとを連通す
る液通３１ｂと、粘性液体をケーシング２８内部、液道
３１ｂ及び空洞部３１ａのフリーピストン３２よりも液
通３１ｂ側に充填するための粘性液体封入口３１ｃと、
気体を空洞部３１ａのフリーピストン３２よりも反液道
側に充填するための気体封入口３１ｄが形成され、ケー
シング２８内部、液道３１ｂ及び空洞部３１ａのフリー
ピストン３２よりも液通３１ｂ側が液体室Ａとなり、空
洞部３１ａのフリーピストン３２よりも反液道側が膨張
室Ｂとなる。

この第３実施例は、第２実施例と同様に出力軸３０が入
力軸２９と同一の方向に取り出されるとともに、液体室
Ａの一部及び膨張室Ｂとなる空洞部３１ａが外部に配置
されるため、液体室Ａ及び特に膨張室Ｂの設計上の自由
度が向上し、第１及び第２実施例よりもより広い温度範
囲に亘って安定したカップリングトルク特性を得ること
ができる。

なお、上述した３つの実施例において、膨張室Ｂに充填
される気体としては窒素ガスが最適であるが、粘性液体
の膨張や収縮を吸収し、粘性液体に一定圧力を与える範
囲内において、気体は空気その他適宜のものを使用する
ことができ、特に限定されるものではない。

また、上記各実施例では４輪駆動車にビスカスカップリ
ングを用いているが、４輪駆動車に限らず、フロントエ
ンジン、リヤドライブ車の後輪差動装置に用いるなどす
ることもできることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のビスカスカップリング
は、気体を充填した膨張室を設けて粘性液体の温度変化
に起因する膨張や収縮を吸収し、粘性液体に常に一定圧
力を与えるように構成したので、粘性液体の広い範囲の
温度変化に対して粘性液体の液体圧縮の発生を防止する
ことができ、従って、広い温度範囲に亘ってカップリン
グトルク特性の著しい変化あるいは粘性クラッチ板の固
着や破損がなく、安定したカップリングトルク特性を得
ることができ、長時間に亘って差動状態がキ「続しても
カップリングトルク特性が安定し、耐久性や信頼性が向
上する等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれこの発明のビスカスカップ
リングの第１乃至第３実施例を示す断面図、第４図は４
輪駆動車にこの発明のビスカスカップリングを装着した
概略の状態を示す平面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・前輪、３ａ、３ｂ・・・後輪、６・・
・トランスファ、７，２２．２７・・・ビスカスカップ
リング、８・・・プロペラシャフト、１０，２３．２８
・・・ケーシング、１１．２４．３０・・・出力軸、１
２゜２５−・・蓋、１３．２９−・・入力軸、１３ｂ、
３１ａ・・・空洞部、１５・・・出力軸側粘性クラッチ
板、１６・・・人力軸側粘性クラッチ板、１７．３２・
・・フリーピストン、３１・・・蓋体、Ａ・・・液体室
、Ｂ・・・膨張室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの回転体のいずれか一方に接続される第１回転軸を
   有するケーシングと、該ケーシングに対して回転自在に
   支持されかつ前記２つの回転体の他方に接続される第２
   回転軸と、前記ケーシング内に形成された粘性液体を充
   填した液体室と、該液体室において前記ケーシングに一
   体回転するように設けられた粘性クラッチ板と、前記液
   体室において前記第２回転軸に一体回転するように設け
   られかつ前記ケーシング側の粘性クラッチ板と対向して
   配置された粘性クラッチ板とを備えたビスカスカツプリ
   ングにおいて、気体を充填した膨張室を設けるとともに
   、該膨張室と前記液体室との間に前記気体と前記粘性液
   体とを隔絶しかつ前記気体側及び前記粘性液体側のいず
   れの側にも移動可能なフリーピストンを配置したことを
   特徴とするビスカスカップリング。