JP4205658B2 - 油圧式動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、四輪駆動車の前輪と後輪の回転差に応じてトルク配分を行う油圧式動力伝達装置に関し、特に急発進時や急制動時に発生する過大トルクをカットする共に４輪駆動から２輪駆動に切り替える機構を備えた油圧式動力伝達装置に関する。

従来の油圧式動力伝達装置を備えたＦＦ方式の４輪駆動車を図１１に示す。図１１において、エンジン１００からの動力はフロントプロペラシャフト１０１により左右の前輪１０２Ｌ，１０２Ｒに伝達され、同時に油圧式動力伝達装置１０３からリアプロペラシャフト１０４により左右の後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達される。

従来の油圧式動力伝達装置１０３にあっては、フロントプロペラシャフト１０１を連結したハウジングとリアプロペラシャフト１０４を連結したロータを備え、ハウジングは内側面に２つ以上のカム山を有するカム面を形成し、ロータはハウジング内に回転自在に配置され、ロータには複数のピストン室がカム面に面して軸方向に形成され、ピストン室のカム面の反対側には吸入及び吐出用の連通路を設けている。

ロータのピストン室の各々には、リターンスプリングの押圧を受けてピストンが往復移動自在に収納され、フロントプロペラシャフト１０１とリアプロペラシャフト１０４の間に回転速度差が生じた時にカム面によって駆動される。ロータの各ピストン室に形成した連通路の開口端面側にはピストン室ごとにオリフィスを形成している。
特開平５−０４４７４２号公報 特許第２９５２１３９号

ところで、このような従来の油圧式動力伝達装置にあっては、車両の急発進時や急制動時に、回転速度差が一時的に大きくなって過大なトルクを発生し、この過大なトルクに見合うように油圧式動力伝達装置はもとより、車両駆動系の強度を高めなければならず、装置の大型化とコストアップを招く問題がある。

そこで従来の油圧式動力伝達装置にあっては、ピストン室から低圧側に至る高圧油路の途中に、チェックボールをスプリングで閉鎖状態に支持したトルクリミッタ弁を設け、スプリング荷重を超える所定の高圧を受けた際にチェックボールにより流路を開いてピストン室からドレーンさせ、過大トルクを抑えるようにしている。

しかしながら、このような従来の油圧式動力伝達装置に対するトルクリミッタ機構としては、例えばロータに設けた複数のピストン室の各々にトルクリミッタ弁を個別に設ける必要があるため、構造が複雑化し、コストアップになるという問題がある。

また従来の油圧式動力伝達装置のトルク特性は、４輪駆動車がアンチスキッドブレーキシステム（以下「ＡＢＳ」という）を装備していた場合、４輪駆動車は急制動時に全車輪がほぼ同じ回転数となり、正確なＡＢＳ制御ができなくなる問題がある。

ＡＢＳは一定の減速加速度を超える急制動を検知して作動し、各車輪の車輪速の差から擬似車速を発生し、この擬似車速に対し車輪速が例えば９０％となるように制動液圧を制御して最大摩擦率を得るようにスリップ率を制御している。

しかし、油圧式動力伝達装置を使用した４輪駆動車の場合には、急制動による減速中に車輪側から動力伝達を受けてフロントドライブシャフトとリアドライブシャフトに回転速度差が生じた場合、回転の低い方にトルクを伝達するように作動し、この結果、ＡＢＳ制御により例えば前後輪を独立に最大摩擦係数が得られるように車輪速を変化させてスリップ率を制御しようとしても、油圧式動力伝達装置によるトルク伝達でＡＢＳによる車輪速の変化を抑制する干渉を起し、正確なＡＢＳ制御ができない。

このような油圧式動力伝達装置によるＡＢＳとの干渉を避けるためには、ＡＢＳ作動時に４輪駆動から２輪駆動に切り替えることが望ましく、一般的には電気的な制御手段により４輪駆動から２輪駆動への切り替えを実現している。

しかし、電気的な制御手段による４輪駆動から２輪駆動への切り替えとした場合には、油圧式動力伝達装置に電気的なアクチュエータによって４輪駆動から２輪駆動に切り替えるための機構を追加しなければならないため、構造の複雑化を招き、大幅なコストアップを伴うという問題がある。

本発明は、簡単な構造で急発進時や急制動時の過大トルクを抑制すると共にＡＢＳとの干渉を回避可能とする油圧式動力伝達装置を提供することを目的としている。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、
前輪と後輪を個別に駆動する２軸の内の第１軸に連結され、内側面に２つ以上のカム山を有するカム面を形成したハウジングと、
第２軸に連結されると共に、ハウジング内に回転自在にかつ対向的に収納され、複数のピストン室をカム面に面して軸方向に形成し、ピストン室のカム面の反対側にピストン室に連通する吸入連通路と各吸入連通路を連通する環状の吸入連通溝を設けると共に、流動抵抗発生手段としてのオリフィスを備えたピストン室に連通する吸入吐出連通路と各吸入吐出連通路を連通する環状の吸入吐出連通溝を設けたロータと、
複数のピストン室の各々に、リターンスプリングの押圧を受けて往復移動自在に収納されると共に、第１軸と第２軸間の相対回転時にカム面によって駆動される複数のピストンと、
ロータの吸入連通溝及び吸入吐出連通溝を形成した端面側にハウジングに固定して配置され、吸入吐出連通溝を閉鎖すると共に、吸入連通溝を外部の低圧室に連通する共通吸入口を開口したワッシャ部材と、
を備え、第１軸と第２軸の軸間の回転速度差に応じたトルクを伝達する油圧式動力伝達装置を対象とする。

このような油圧式動力伝達装置につき本発明は、回転速度差の急激な増加に伴って発生する過大トルクを所定値に制限するトルクリミッタ機構として、
ワッシャ部材の外側に同軸に配置されて軸方向に移動自在なリリーフワッシャ部材と、
ピストン室毎に設けられ、各ピストン室をリリーフワッシャ部材が押圧されるロータ端面に連通するドレーン連通路と、
リリーフワッシャ部材をロータ端面に押圧してドレーン連通路を閉鎖し、ドレーン連通路を介してリリーフワッシャ部材に油圧により加わる力が所定のスプリング荷重を超えた際に、リリーフワッシャ部材を後退させてドレーン連通路を開くことによりピストン室を低圧室にドレーンさせるリリーフスプリングと、
ハウジングと一体に回転し、ハウジングの回転停止時又は回転開始時の慣性力によりリリーフワッシャ部材を押し下げてドレーン連通路の開放位置にロックするウェイト部材とを備えたことを特徴とする。

ここで、ウェイト部材は、ロータ外側のハウジング内周面に回転自在に配置された円筒部材であり、円筒部材の端面にテーパ溝を形成し、リリーフワッシャ部材に嵌合して一部を突出したボールをテーパ溝に嵌合し、ハウジングの回転停止時又は回転開始時の慣性力によりテーパ溝及びボールを介してリリーフワッシャ部材を押し下げてドレーン連通路を開放する。

ウェイト部材のテーパ溝は、急発進時にウェイト部材の慣性力によりボールを介してリリーフワッシャ部材を押圧する押圧力を発生する一方のテーパ面の角度と、急制動時にウェイト部材の慣性力によりボールを介してリリーフワッシャ部材を押圧する押圧力を発生する他方のテーパ面の角度を異なる角度としたことを特徴とする。

リリーフスプリングは、リリーフワッシャ部材の円周方向に配置された複数のコイルスプリングである。またリリーフスプリングとしては、リリーフワッシャ部材と同軸に配置されて円周方向に波打ったウェーブスプリングとしても良い。

本発明によれば、トルクリミッタ機構は、ロータのピストン室に連通したドレーン連通路を開口した端面に弁部材として機能するリリーフワッシャ部材をスプリングの支持で移動自在に配置するという簡単な構造により、急発進時や急制動時の回転速度差の急激な上昇で必要以上の高圧が加わった際にリリーフワッシャ部材の後退によりドレーン連通路を開いて高圧油をドレーンし、発生トルクを所定トルクに抑え、過大トルクの伝達を防止できる。

特に本発明のトルクリミッタ機構は、複数のピストン室に対し共通機構として設けられ、ピストン室毎にチェックボール弁を設けた場合に比べ、構造を簡単にし、コスト低減を図ることができる。

またＡＢＳが作動する急制動時の車輪ロックに伴うハウジングの停止で発生するウェイト部材の慣性力でリリーフワッシャ部材をドレーン連通路の開放位置に移動することで、４輪駆動から２輪駆動に切替え、ＡＢＳとの干渉を抑えることができる。

図１は本発明による油圧式動力伝達装置の実施形態を示した断面図であり、図２に図１の右側から見た端面図を示している。

図１において、本発明の油圧式動力伝達装置１０は、左右に開口した円筒状のハウジング１２を有し、ハウジング１２の内部右側にカム１４をストッパリング１５により固定している。

カム１４は左端面となる内面側に、円周方向に沿って山と谷を交互に形成したカム面１６を備えている。この実施形態において、カム面１６に形成される山の数は例えば４つとしている。カム１４の左側にはロータ１８が回転自在に組み込まれている。ロータ１８は軸穴２０及びこれに続くスプライン穴２２を有し、更に左側のハウジング１２の軸穴にベアリング２４を配置している。

ロータ１８の軸穴２０及びスプライン穴２２、更にベアリング２４に対しては、例えばフロントドライブシャフト側を連結する。これに対しハウジング１２側には、リアドライブシャフトを連結する。

ロータ１８はカム１４側に開口したピストン室２６を円周方向に複数形成しており、ピストン室２６にはピストン２８が往復移動自在に組み込まれ、ピストンの背後にはリターンスプリング３２が配置され、ピストンの先端にはボール３０が配置され、カム面１６に当接している。この実施形態にあっては、ロータ１８に設けているピストン２８の数を７つとしている。

ピストン室２６の後部、即ちカム面１６と反対側には、内周側よりオリフィス３８、吸入連通路３４及びドレーン連通路４４を設けている。オリフィス３８はロータ１８の端面に環状に形成した吸入吐出連通溝４０に連通し、７箇所のオリフィス３８が吸入吐出連通溝４０により連通されている。吸入吐出連通溝４０と吸入連通路３４の間となるロータ１８の端面には、環状の吸入連通溝４２が形成されている。

ロータ１８の左側にはワッシャ部材３６が配置される。ワッシャ部材３６は、図示しない固定ピンによりハウジング１２の端面に固定されており、ロータ１８の端面との密着により吸入吐出連通溝４０と吸入連通溝４２を密閉している。

ワッシャ部材３６の外側には同軸にリリーフワッシャ部材４８が配置される。リリーフワッシャ部材４８は、ハウジング１２内に形成されたリング溝４６に、軸方向に移動自在に組み込まれている。リリーフワッシャ部材４８の後方（左側）にはスプリング収納穴５４が形成され、ここにリリーフスプリング５５を組み込み、リリーフワッシャ部材４８を所定のスプリング荷重でロータ１８の端面に押圧している。

リリーフワッシャ部材４８が当接するロータ１８の端面には、ピストン室２６からドレーン連通路４４が開口している。このためリリーフワッシャ部材４８は、リリーフスプリング５５のスプリング力によるロータ１８の端面への押圧によりドレーン連通路４４を閉鎖している。

リリーフワッシャ部材４８の外周側の複数箇所には切欠４８ａが形成され、ここにボール５２を組み込んでいる。ボール５２の右側には円筒状のウェイト部材５０がハウジング１２に対し回転自在に組み込まれている。

ウェイト部材５０は、リリーフワッシャ部材４８側の端面に形成した後の説明で明らかにするテーパ溝によりボール５２を嵌合している。このためウェイト部材５０は、ハウジング１２に対しリリーフワッシャ部材４８、ボール５２を介して係合されて一体に回転することになる。

本発明の油圧式動力伝達装置１０におけるトルクリミッタ機構は、ドレーン連通路４４、リリーフワッシャ部材４８、リリーフスプリング５５、ボール５２及びウェイト部材５０で構成されている。

このトルクリミッタ機構は、車両の急発進時または急制動時におけるハウジング１２とロータ１８の間の回転速度差の急激な上昇に伴うピストン２８の高速移動で必要以上の高圧が発生した時に、リリーフ動作を行う。即ち、ピストン室２６の油圧はドレーン連通路４４を介してリリーフワッシャ部材４８に加わり、リリーフワッシャ部材４８をリリーフスプリング５５を圧縮する方向に押している。

ピストン室２６の油圧がリリーフスプリング５５のスプリング荷重で決まるドレーン設定圧を超えると、リリーフワッシャ部材４８がロータ１８の端面から押し下げられ、ドレーン連通路４４を開いて低圧室４５にピストン室２６の高圧油をドレーンする。このピストン室２６からの高圧油のドレーンにより、急発進時や急制動時に油圧式動力伝達装置で発生する過大トルクを所定のリミットトルクに制限することができる。

ここでピストン室２６の油圧をＰ、ドレーン連通路４４の開口断面積をＳ、リリーフスプリング５５のスプリング荷重をＦとすると
（Ｓ×Ｐ）＞Ｆ
となる油圧が得られた時に、リリーフワッシャ部材４８が作動してドレーン連通路４４を開くドレーン動作を行う。

なお、ドレーン連通路４４の開口断面積Ｓは７箇所のピストン室２６についての合計断面積であり、またリリーフスプリング５５にあっても、図２に示すように４箇所に設けていることから、その合計荷重である。

このような急発進時または急制動時のピストン２８の高速往復移動による必要以上の高圧を所定のリリーフ設定圧に抑えて伝達トルクを制限するトルクリミッタ機能に加え、車両が急発進または急制動した際のウェイト部材５０に生ずる慣性力（イナーシャ）によりボール５２を介してリリーフワッシャ部材４８をドレーン連通路４４を開放することにより、４輪駆動から２輪駆動に切り替える機能が設けられている。

まず急発進時にあっては、ハウジング１２が停止状態から短時間に例えば時速数十キロメートルに加速することとなり、このときウェイト部材５０は慣性により取り残される状態となり、テーパ溝のテーパ面でボール５２を介してリリーフワッシャ部材４８を押し下げて開放する。

また急制動時にあっては、例えば時速１００キロメートルから短時間で０キロメートルになることで、高速回転していたハウジング１２が急停止し、このためウェイト部材５０は回転による慣性力でハウジング１２に対し相対移動し、テーパ溝に嵌合しているボール５２を介してリリーフワッシャ部材４８をドレーン連通路４４を開放する。

ここで図１の油圧式動力伝達装置１０におけるハウジング１２とロータ１８の回転速度差によるトルク発生を説明すると次のようになる。ロータ１８に設けたピストン２８は、カム面１６の山から谷に向かう工程で吸入工程となる。またカム面１６の谷から山に向かう工程で吐出工程となる。

ピストン２８の吸入工程にあっては、ロータ１８の下側のピストン２８に示すように、リターンスプリング３２で押されてピストン２８は右側に移動し、吸入吐出連通路４０からオリフィス３８を介して油を吸入し、更にカム面１６の谷の前後位置で吸入連通溝４２が吸入連通路３４に、後の説明で明らかにするワッシャ部材３６に形成している吸入開口６５（図２参照）を介して連通し、オリフィス３８の吸入だけでは不足する油を補給する。

一方、ロータ１８の上側のピストン２８に示すような吐出工程にあっては、ピストン２８の左方向への移動により吸入された油がオリフィス３８を通って吸入吐出連通溝４０に吐出され、オリフィス３８を流れる際の流動抵抗によりピストン室２６に高圧を発生し、この高圧によりハウジング１２とロータ１８の間でトルク伝達が行われる。

ピストン室２６からオリフィス３８を介して吐出された油は、吸入吐出連通溝４０から同時に吸入工程にある例えば下側のピストン室２６に同じくオリフィス３８を介して吸入される。

ここで、吐出工程にあるピストン室２６の油圧を高圧、吸入工程にあるピストン室２６の油圧を低圧とすると、吸入吐出連通溝４０の油圧は、その中間の値となる中圧にあり、したがって吸入吐出連通溝４０は中圧室として機能する。

更に図１の油圧式動力伝達装置１０にあっては、ハウジング１２の左上隅にアキュームレータ室５６を形成し、ここにアキュームレータピストン５８を収納している。アキュームレータ室５６はロータ１８の外周の低圧室４５に連通しており、温度変化に伴う油の体積変化を吸収する。アキュームレータピストン５８の左側は大気に開放されており、このため低圧室４５は大気圧になっている。更にロータ１８の軸部の左右にはシール６０，６２が組み込まれ、内部の油を密閉状態に封止している。

図２は図１のハウジング１２を右から見た端面図であり、内部の端面形状に合わせ、図１におけるワッシャ部材３６、リリーフワッシャ部材４８、ウェイト部材５０、更にピストン２８を想像線で示している。

図２において、ハウジング１２の内部端面には、４５°間隔で内周から外周に向けて連通溝６８が形成され、連通溝６８によって外周側の低圧室４５と内周側の低圧室を連通している。連通溝６８の間の４５°離れた位置には、ワッシャ部材３６に形成した吸入開口６５が位置している。

ワッシャ部材３６の吸入開口６５は、カム面１６における谷の位置に配置され、この位置で図１に示したロータ１８の端面の吸入連通溝４２を吸入連通路３４に連通して、ピストン室２６に低圧室から油を補給するようにしている。またハウジング１２の外周側の４箇所にはアキュームレータ室５６が形成され、その一部が内側に開口している。

このようなハウジング１２の内部端面の前方には、図１に示したワッシャ部材３６とリリーフワッシャ部材４８が同軸に配置され、更にリリーフワッシャ部材４８の手前にボール５２を介してウェイト部材５０が配置されることになる。ボール５２はウェイト部材５０の端面に形成したテーパ溝に嵌合しており、ボール５２は円周方向の４箇所のテーパ溝に嵌合することになる。

更にロータ１８側に設けている７つのピストン２８は、ハウジング１２に対しロータ１８との回転速度差に伴って相対回転することで位置を変え、カム面１６の山から谷に向かう回転範囲で吸入工程となり、谷から山に向かう範囲で吐出工程となる。またピストン２８の端面には、内周側から、オリフィス３８、吸入連通路３４、更にドレーン連通路４４が開口している。

図３は図１のリリーフワッシャ部材４８、ウェイト部材５０の組立部分を取り出して示した説明図である。リリーフワッシャ部材４８はウェイト部材５０側の端面外周部に矩形の切欠４８ａを形成しており、ここにボール５２を組み込んでいる。リリーフワッシャ部材４８の内側にはワッシャ部材３６が配置され、ワッシャ部材３６には吸入開口６５を形成している。

なおワッシャ部材３６は、ピン穴８２に対する固定ピンの挿入でハウジング１２の内部端面に固定され、またリリーフワッシャ部材４８は外周の円弧状の切欠４８ａに対する固定ピンの配置で、ハウジング１２に対し回転方向は規制され、軸方向にのみ移動自在としている。

リリーフワッシャ部材４８の右側に配置されるウェイト部材５０は、ボール５２の吐出部分を嵌合するテーパ溝７０を備えている。

図４は、図３のリリーフワッシャ部材４８側のボール５２とウェイト部材５０側のテーパ溝７０を取り出しており、ウェイト部材５０がハウジング１２と一体回転している場合には、この位置関係にある。

ウェイト部材５０の端面に形成した三角形のテーパ溝７０は、ドライブ用テーパ面７０ａとコースト用テーパ面７０ｂを形成しており、ドライブ用テーパ面７０ａの角度はθ１と小さく、コースト用テーパ面７０ｂの角度はθ２と大きくなっている。ここで、ドライブ用テーパ面７０ａの角度θ１は例えば１４°であり、またコースト用テーパ面７０ｂの角度θ２は例えば４２°としている。

図５はドライブ時とコースト時に発生するウェイト部材の慣性力によるリリーフワッシャ部材の作動状態の説明図である。図５（Ａ）は車両を急発進することでエンジンから動力回転を受けて回転速度差が生ずるドライブ時であり、急発進により、リリーフワッシャ部材４８はハウジング１２と一体に矢印Ａ方向に急速に回転を始めるが、これに対しウェイト部材５０は停止状態にあるため、リリーフワッシャ部材４８のＡ方向の急回転に対し回転遅れを生じ、これに伴う慣性力Ｆａを反対方向に生ずる。

このため、テーパ溝７０のドライブ用テーパ面７０ａに沿ってボール５２が移動し、ボール５２の移動に伴い、リリーフワッシャ部材４８を矢印Ｃ方向に押し下げて、ドレーン連通路４４を開放する。

このように、急発進に伴うウェイト部材に加わる慣性力Ｆａによりリリーフワッシャ部材４８が開放位置に移動された後は、車両を停止するまで開放状態が維持される。ウェイト部材５０の急発進時の慣性力Ｆａによるリリーフワッシャ部材４８の開放状態は、ピストン室２６の圧力がリリーフスプリング５５で決まるドレーン設定圧を超えた際のリミットトルクの値に対し、更に低いトルクに抑えることとなり、結果的に４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り替えられることになる。

図５（Ｂ）は車両を急制動した際のコースト時における動作を示している。急制動に伴うコースト時にあっては、例えば時速１００キロメートルの走行状態によるハウジング１２の回転から、急制動によるハウジング１２が短時間で停止し、これに伴いリリーフワッシャ部材４８も停止する。

一方、ハウジング１２の停止に対しウェイト部材５０は、その慣性力Ｆｂにより更に回転しようとし、このためコースト用テーパ面７０ｂによりボール５２を押し下げ、リリーフワッシャ部材４８をドレーン連通路４４を開放する。このため、急制動時にあってもウェイト部材５０の慣性力Ｆｂによるドレーン連通路４４の開放で４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り替えられ、急制動でＡＢＳとの干渉を回避することができる。

図６は本発明の油圧式動力伝達装置１０におけるドライブ時とコースト時のロータを固定して見たカム面の相対回転に対する吐出工程と吸入工程を直線展開して示した説明図である。

図６（Ａ）はドライブ時であり、カム面１６は右方向に移動しており、カム面１６の山７６から谷７４に向かう右斜面７８に当接するピストン２８は吸入工程となり、谷７４から山７６に向かう左斜面８０に当接しているピストン２８は吐出工程となる。

図６（Ｂ）は車両の急制動に伴うコースト時の吸入工程と吐出工程であり、コースト時、カム面１６の回転方向はドライブ時とは逆の右方向の移動となる。このためコースト時にあっては、カム面１６の山７６から谷７４に向かう左斜面８０に当接しているピストン２８がドライブ時とは逆に吸入工程となり、同時にカム面１６の山７６から谷７４に向かう右斜面７８に当接するピストン２８はドライブ時とは逆に吐出工程となる。

図７は本発明の油圧式動力伝達装置におけるドライブ時とコースト時のハウジングを固定して見たロータ回転に対する吐出工程と吸入工程の説明図である。図７（Ａ）は通常走行となるドライブ時の説明図であり、ロータ１８の回転方向を、固定状態にあるハウジングに対し矢印で示す左回転としている。

このドライブ時にあっては、カムの山から谷に向かう４５°の範囲でピストン２８は吸入工程となり、谷から山に向かう４５°の範囲でピストン２８は吐出工程となり、吐出工程と吸入工程は４５°間隔で交互に生じている。

図７（Ｂ）は急制動におけるコースト時の吸入工程と吐出工程であり、コースト時にあっては、ハウジング１２を固定した場合のロータ１８の回転方向はドライブ時とは逆に右回転となる。このコースト時のロータ１８の右回転に対し、カム面１６の山から谷に向かう４５°の範囲でピストン２８は吸入工程となり、谷から山に向かう４５°の範囲でピストン２８は吐出工程となり、吸入工程と吐出工程は４５°間隔で交互に生じている。

またドライブ時と比較すると、ドライブ時の吐出工程はコースト時は吸入工程となり、またドライブ時の吸入工程はコースト時は吐出工程と、位置が切り替わっていることが分かる。

図８は図１における本発明によるトルクリミッタ機構の作動状態の拡大断面図であり、図５（Ａ）（Ｂ）に示したように、急発進あるいは急制動でウェイト部材５０の慣性力によりボール５２を介してリリーフワッシャ部材４８をドレーン連通路４４の開放位置に押し下げてロックした作動状態を示している。

このウェイト部材５０の慣性力によるリリーフワッシャ部材４８の開放状態にあっては、ピストン室２６はドレーン連通路４４を介して低圧室４５に連通され、オリフィス３８を通る油の流れは生じないことから、ハウジング１２とロータ１８との間の回転速度差に応じたトルク伝達は発生せず、実質的に２輪駆動状態となっている。

図９は本発明によるトルクリミッタ特性を示したグラフ図である。図９において、ウェイト部材５０が慣性力により作動する前の状態にあっては、ピストン室２６の油圧がリリーフスプリング５５で決まるドレーン設定圧を超えたときにリリーフワッシャ部材４８が後退してドレーン連通路４４を開放し、この場合のトルクはリミットトルクＴ１に制限される。

一方、ウェイト部材５０の慣性力によりボール５２を介してリリーフワッシャ部材４８をドレーン連通路４４を開放した場合には、リミットトルクＴ１より低い、実質的には２輪駆動と見なせる程度のリミットトルクＴ２に制限される。

このような図９のトルク特性から例えば急制動時のトルク特性の時間変化を見ると、例えば図１０のようになる。図１０は時刻ｔ１で急制動を掛けた場合であり、急制動に伴うハウジングとロータの回転速度差の上昇に伴い、図９のトルク特性に従って時刻ｔ２でリミットトルクＴ１に達した後、ウェイト部材５０の慣性力によるリリーフワッシャ部材４８の開放で、トルクＴ２に時刻ｔ３で低下し、それ以降、２輪駆動状態を維持することになる。

この図１０の急制動時のトルク特性の時間変化は、急発進時についても基本的に同じとなる。

ここで図４に示したように、急発進の際の２輪駆動への切替えを行うドライブ用テーパ面の角度θ１が小さく、急制動時の２輪駆動への切替えを行うコースト用テーパ面７０ｂの角度θ２を大きくしている理由を説明すると、次のようになる。まず急発進時にあっては、例えばかなりの急発進であっても０キロメートルから時速数十キロメートルまでの速度変化であるのに対し、急制動時にあっては時速１００キロメートルから０キロメートルといった急激な速度変化を生ずる。

このため急発進時及び急制動時につき、図１０に示すような同じトルク特性の時間変化を得るためには、慣性力の小さな急発進時のドライブ用テーパ面７０ａの角度θ１を小さくして、小さい慣性力でリリーフワッシャ部材４８を開放位置に押し下げられるようにし、大きな慣性力を生ずる急制動に対応したコースト用テーパ面７０ｂについては角度θ２を大きくすることで、大きな慣性力で急発進時と同等なトルク特性でリリーフワッシャ部材４８を開放位置に移動させるようにしている。

もちろん、テーパ溝７０におけるそれぞれの角度θ１，θ２は、車両の走行条件や車両性能に応じて必要に応じて適宜に定めることになる。

なお上記の実施形態にあっては、リリーフワッシャ部材４８のリリーフスプリング５５としてコイルバネを複数箇所に設けた場合を例にとっているが、リリーフスプリングとしては、コイルバネの代わりに円周方向でバネ板材を波打ち形成したウェーブスプリングを使用することもできる。

ウェーブスプリングは１枚の波打ったリング状の板バネであることから、複数本のコイルバネに比べコストが安く、また図１のリング溝４６の厚さをウェーブワッシャの振幅幅に合わせて深く形成するだけでよく、スプリング収納穴５４を形成する必要がない分だけ、加工及び組立ても簡単にできる。

また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

本発明の一実施形態を示した断面図 図１のハウジングを右から見た端面図 図１のリリーフワッシャ部材及びウェイト部材の組立部分を取り出して示した説明図 図３のリリーフワッシャ部材側のボールとウェイト部材のテーパ溝の説明図 ドライブ時とコースト時に発生するウェイト部材の慣性力によるリリーフワッシャ部材の作動状態の説明図 ドライブ時とコースト時のロータを固定して見たカム面の相対回転に対する吸入吐出工程を直線展開して示した説明図 ドライブ時とコースト時のハウジングを固定して見たロータ回転に対する吸入吐出工程を示した説明図 図１における本発明によるトルクリミッタ機構の作動状態の拡大断面図 本発明によるトルクリミッタ特性を示したグラフ図 急制動時のトルク特性の時間変化を示した説明図 従来の油圧式動力伝達装置を備えた四輪駆動車の説明図

符号の説明

１０：油圧式動力伝達装置
１２：ハウジング
１４：カム
１５：ストッパリング
１６：カム面
１８：ロータ
２０：軸穴
２２：スプライン穴
２４：ベアリング
２５：Ｏリング
２６：ピストン室
２８：ピストン
３０：ボール
３２：リターンスプリング
３４：吸入連通路
３６：ワッシャ部材
３８：オリフィス
４０：吸入吐出連通溝
４２：吸込連通溝
４４：ドレーン連通路
４５：低圧室
４６：リング溝
４８：リリーフワッシャ部材
４８ａ：切欠
５０：ウェイト部材
５２：ボール
５４：スプリング収納穴
５５：リリーフスプリング
５６：アキュームレータ室
５８：アキュームレータピストン
６０，６２：シール
６５：吸入開口
６８：連通溝
７０：テーパ溝
７０ａ：ドライブ用テーパ面
７０ｂ：コースト用テーパ面
７４：谷
７６：山
７８：右斜面
８０：左斜面
８２：ピン穴

Claims (5)

1. 前輪と後輪を個別に駆動する２軸の内の第１軸に連結され、内側面に２つ以上のカム山を有するカム面を形成したハウジングと、
   第２軸に連結されると共に、前記ハウジング内に回転自在にかつ対向的に収納され、複数のピストン室を前記カム面に面して軸方向に形成し、前記ピストン室のカム面の反対側に前記ピストン室に連通する吸入連通路と各吸入連通路を連通する環状の吸入連通溝を設けると共に、流動抵抗発生手段としてのオリフィスを備えた前記ピストン室に連通する吸入吐出連通路と各吸入吐出連通路を連通する環状の吸入吐出連通溝を設けたロータと、
   前記複数のピストン室の各々に、リターンスプリングの押圧を受けて往復移動自在に収納されると共に、前記第１軸と第２軸間の相対回転時に前記カム面によって駆動される複数のピストンと、
   前記ロータの前記吸入連通溝及び前記吸入吐出連通溝を形成した端面側に前記ハウジングに固定して配置され、前記吸入吐出連通溝を閉鎖すると共に、前記吸入連通溝を外部の低圧室に連通する共通吸入口を開口したワッシャ部材と、
   を備え、前記第１軸と第２軸の軸間の回転速度差に応じたトルクを伝達する油圧式動力伝達装置に於いて、
   前記回転速度差の急激な増加に伴って発生する過大トルクを所定値に制限するトルクリミッタ機構として、
   前記ワッシャ部材の外側に同軸に配置されて軸方向に移動自在なリリーフワッシャ部材と、
   前記ピストン室毎に設けられ、各ピストン室を前記リリーフワッシャ部材が押圧される前記ロータ端面に連通するドレーン連通路と、
   前記リリーフワッシャ部材を前記ロータ端面に押圧して前記ドレーン連通路を閉鎖し、前記ドレーン連通路を介して前記リリーフワッシャ部材に油圧により加わる力が所定のスプリング荷重を超えた際に、前記リリーフワッシャ部材を後退させて前記ドレーン連通路を開くことにより前記ピストン室を低圧室にドレーンさせるリリーフスプリングと、
   前記ハウジングと一体に回転し、前記ハウジングの回転停止時又は回転開始時の慣性力により前記リリーフワッシャ部材を押し下げて前記ドレーン連通路の開放位置にロックするウェイト部材と、
   を備えたことを特徴とする油圧式動力伝達装置。
   
2. 請求項１記載の油圧式動力伝達装置に於いて、前記ウェイト部材は、前記ロータ外側のハウジング内周面に回転自在に配置された円筒部材であり、前記円筒部材の端面にテーパ溝を形成し、前記リリーフワッシャ部材に嵌合して一部を突出したボールを前記テーパ溝に嵌合し、前記ハウジングの回転停止時又は回転開始時の慣性力により前記テーパ溝及びボールを介して前記リリーフワッシャ部材を押し下げて前記ドレーン連通路を開放することを特徴とする油圧式動力伝達装置。
   
3. 請求項１記載の油圧式動力伝達装置に於いて、前記ウェイト部材のテーパ溝は、急発進時に前記ウェイト部材の慣性力により前記ボールを介して前記リリーフワッシャ部材を押圧する押圧力を発生する一方のテーパ面の角度と、急制動時に前記ウェイト部材の慣性力により前記ボールを介して前記リリーフワッシャ部材を押圧する押圧力を発生する他方のテーパ面の角度を異なる角度としたことを特徴とすることを特徴とする油圧式動力伝達装置。
   
4. 請求項１記載の油圧式動力伝達装置に於いて、前記リリーフスプリングは、前記リリーフワッシャ部材の円周方向に配置された複数のコイルスプリングであることを特徴とする油圧式動力伝達装置。
   
5. 請求項１記載の油圧式動力伝達装置に於いて、前記リリーフスプリングは、前記リリーフワッシャ部材と同軸に配置されて円周方向に波打ったウェーブスプリングであることを特徴とする油圧式動力伝達装置。

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