JPH0825400B2

JPH0825400B2 - 車両のディファレンシャル装置

Info

Publication number: JPH0825400B2
Application number: JP29926386A
Authority: JP
Inventors: 裕畑野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1996-03-13
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPS63152748A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は車両のディファレンシャル装置に関するもの
である。

（従来技術）従来より４輪駆動車においては、前輪と後輪への動力
分配を行なうトランスファ内に、前輪と後輪との回転差
を吸収するディファレンシャル機構（通称センターデ
フ）と流体の粘性抵抗を利用して動力伝達を行なうビス
カスカップリングとを設け、該ビスカスカップリングに
よって上記ディファレンシャル機構の差動制限を行なう
ようにしたものが知られている（例えば、米国特許第40
31780号公報参照）。

ところで、ビスカスカップリングは、衆知のように、
その内周面に円板状の外側プレートを適宜ピッチで取付
けたケーシング内に、その外周面に円板状の内側プレー
トを適宜ピッチで取付けた回転軸を相対回動可能に嵌装
して上記各外側プレートと各内側プレートとを近接対向
せしめるとともに、上記ケーシング内に高粘度の粘性流
体（例えばシリコンオイル）を封入して構成され、上記
ケーシングと回転軸との間に回転差が生じたとき上記粘
性流体の粘性抵抗により動力伝達を行なうようになって
いる。

このようなビスカスカップリングにおいては、上述の
ように粘性流体とプレートとの摩擦時における該粘性流
体の粘性抵抗を利用して動力伝達を行なうものであるた
め、その作動時間が長くなると各プレート及び粘性流体
が高温となって熱膨張し、場合によっては各プレートが
相互に接触しビスカスカップリングがその機能を果たさ
なくなること（このような現象をハンプ現象という）が
予想される。

従って、ビスカスカップリングがディファレンシャル
機構の差動制限装置として有効に機能しなくなった場合
には、該ビスカスカップリングの保護という観点から、
該ビスカスカップリングのケーシングと回転軸とを固定
してその相互回動を規制し上記ディファレンシャル機構
をロック状態として前輪と後輪をエンジン側に直結し、
差動制限作用のない４輪駆動走行、即ち直結４輪駆動走
行とすることが望ましい。

このことから、上記公知例のものにおいては、ディフ
ァレンシャル機構に対して上記ビスカスカップリングと
並列状態に多板摩擦式のクラッチを設け、上記ビスカス
カップリングが高温となった時には該ビスカスカップリ
ングの熱膨張力を利用してピストン作動させこのピスト
ン押付力によって上記クラッチを締結し、該ビスカスカ
ップリングの作動を凍結してその保護を図るようにして
いる。

ところが、この公知例のものにおいては上述のように
ビスカスカップリングとクラッチをピストンを介して連
動可能に接続し該ビスカスカップリングの作動凍結が必
要な状態の発生を機械的に検出するようにしているた
め、ビスカスカップリングとピストンとクラッチとから
なる集合物を１つのユニットとして取り扱わなければな
らず、必然的にビスカスカップリング及びクラッチが専
用化され、コストアップの一因となるおそれがある。

また、ビスカスカップリングとクラッチとを比べた場
合、ビスカスカップリングはその歴史が浅くその加工技
術等の関係から性能にバラツキが生じ易いのに対して、
クラッチはその加工技術及びその制御システムともに既
に確立されたものでありその信頼性が高い。このことか
ら、これら性能・信頼性等が異なる二つの部分をひとつ
にまとめてユニット化することは性能・信頼性等の点に
おいて得策でなく、この点において改善の余地がある。

（発明の目的）本発明は上記従来技術の項で指摘した問題点を改善し
ようとするもので、ディファレンシャル機構の差動制限
をビスカスカップリングにより行なうようにした車両の
ディファレンシャル装置において、簡易且つ安価な構成
によりビスカスカップリングのハンプ現象を防止し得る
ようにすることを目的としてなされたものである。

（目的を達成するための手段）本発明は上記の目的を達成するための手段として、エ
ンジン側から駆動力が入力される入力部材と第１の出力
部材と第２の出力部材とを備え上記第１の出力部材と第
２の出力部材との間において差動差動を行なうディファ
レンシャル機構と二軸間に回転差が生じたとき流体の粘
性を利用して動力伝達を行なうビスカスカップリングと
を備え、該ビスカスカップリングにより上記ディファレ
ンシャル機構の上記第１の出力部材と第２の出力部材と
の相対回動を規制することによって該ディファレンシャ
ル機構の差動作用を制限するようにした車両のディファ
レンシャル装置において、上記ディファレンシャル機構
の第１の出力部材と第２の出力部材との間に所定レベル
以上の回転差が設定時間以上継続するときこれを検出す
る検出手段と、上記検出手段からの信号を受けて上記第
１の出力部材と第２の出力部材との相対回動を阻止させ
る差動阻止手段とを備えたものである。

（作用）本発明では上記の手段により、ディファレンシャル機
構の第１の出力部材と第２の出力部材との間に所定レベ
ル以上の速度差が設定時間以上継続するとき、即ちビス
カスカップリングにハンプ現象が発生しディファレンシ
ャル機構の差動制限作用が有効に行なわれていないと思
わるときには、検出手段がこれを検出するとともに、該
検出手段からの信号を受けて差動阻止手段が作動し第１
の出力部材と第２の出力部材との相対回動を阻止させて
ビスカスカップリングの保護を図る如く作用する。

（実施例）以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の好適な
実施例を説明する。

第１図には本発明の実施例にかかるディファレンシャ
ル装置を備えた４輪駆動車のトランスファＺ部分が示さ
れており、同図において符号１は主変速機である。この
主変速機１の出力軸２の一端には、プラネタリ式のディ
ファレンシャル機構３が取付けられている。

ディファレンシャル機構３は、第１の回転軸21を介し
て後輪駆動軸16に連結されたリングギヤ４と、上記出力
軸２に対して相対回動可能に嵌挿された第２の回転軸22
に固定されたサンギヤ５と、上記リングギヤ４とサンギ
ヤ５にそれぞれ噛合し且つキャリヤ７を介して上記出力
軸２に連結されたピニオンギヤ６とを有している。尚、
この実施例においては第１の回転軸21が特許請求の範囲
中の第１の出力部材に該当し、第２の回転軸22が第２の
出力部材に該当し、さらに上記出力軸２が入力部材に該
当する。

符号10は、ケーシング25側に設けられた外側プレート
26と該外側ケーシング25内に相対回動自在に嵌挿された
回転軸28に設けられた内側プレート27とを有するととも
に、上記ケーシング25内に粘性流体（例えばシリコンオ
イル）を封入してなる公知のビスカスカップリングであ
って、このビスカスカップリング10の上記ケーシング25
は上記第１の回転軸21に、また上記回転軸28は上記第２
の回転軸22にそれぞれ結合されている。従って、第１の
回転軸21と第２の回転軸22の間に速度差が生じた時には
該ビスカスカップリング10を介して第１の回転軸21と第
２の回転軸22相互間で動力伝達が行なわれる。

さらに、第１の回転軸21と第２の回転軸22の間には、
この両者を選択的に結合又は分離させる油圧作動式の第
１のクラッチ11が設けられている。従って、この第１の
クラッチ11の締結状態においては第１の回転軸21と第２
の回転軸22とが一体化され、上記ビスカスカップリング
10はロックされ、また、第１のクラッチ11の解放状態に
おいては第１の回転軸21と第２の回転軸22とが相対回転
可能でありビスカスカップリング10は作動状態とされ
る。

又、出力軸２には、第１の伝達ギヤ13を設けた第３の
回転軸23が上記第２の回転軸22と同軸状に且つ相対回動
可能に嵌挿されている。この第１の伝達ギヤ13は、前輪
駆動軸15に設けた第２の伝達ギヤ14とチェーン結合され
ている。

さらに、この第３の回転軸23と上記第１の回転軸21と
の間にはこの両者を選択的に結合又は分離させる油圧作
動式の第２のクラッチ12が設けられている。従って、こ
の第２のクラッチ12の締結状態においては第３の回転軸
23及び第１の回転軸21を介してディファレンシャル機構
３側から動力が伝達され、前輪駆動軸15が回転せしめら
れる。

尚、第１図において符号17,18はそれぞれ上記第１の
回転軸21及び第３の回転軸23（即ち、第２の回転軸22）
の回転数を検出する回転数センサであり、その検出信号
N₁,N₂はそれぞれコントローラ40に入力される。

符号31は、上記第１のクラッチ11への作動油の供給を
制御する第１の制御弁であって、第１の電磁開閉弁33を
上記コントローラ40からの制御信号に基いて開閉して油
室53への作動油の流入を制御し、スプール51をして上記
第１のクラッチ１の油室（図示省略）に連通する供給油
路55を油圧ポンプ36に連通する圧力ポート54Aとドレン
ポート54Bに択一的に連通させることにより上記第１の
クラッチ11を締結又は解放し得るようになっている
（尚、第１図の状態は第１のクラッチ11の締結状態が示
されている）。又、符号32は第２の制御弁32であって、
該第２の制御弁32は、上記第２のクラッチ12への作動油
の供給を制御して該第２のクラッチ12を締結又は解放さ
せるものであり、第２の電磁開閉弁34の開閉により作動
せしめられる。この第２の制御弁32の構造は全て上記第
１の制御弁31と同様であるため、その説明は省略する。

このように構成されたトランスファＺを備える４輪駆
動車は、上記第１のクラッチ11と第２のクラッチ12とを
選択作動させることにより３つの走行モードが得られる
ようになっている。即ち、第２図に示すように、第１の
制御弁31をONとして第１のクラッチ11を締結する一方、
第２の制御弁32をOFFとして第２のクラッチ12を解放す
ると、第１の回転軸21と第２の回転軸22が一体化されて
ビスカスカップリング10とディファレンシャル機構３が
ロック状態となるとともに第２の回転軸22と第３の回転
軸23とが切離され、後輪駆動の２輪走行（以下、説明の
便宜上、2WDと略称する）が実現される（走行モード
）。

また、第１の制御弁31をOFFとして第１のクラッチ11
を開放する一方、第２の制御弁32をONとして第２のクラ
ッチ12を締結すると、ビスカスカップリング10及びディ
ファレンシャル機構３がともに作動状態となるとともに
第２の回転軸22と第３の回転軸23とが結合され、該ビス
カスカップリング10によりディファレンシャル機構３の
差動制限が行なわれる通常の４輪駆動走行（以下、説明
の便宜上、通常4WDと略称する）が実現される（走行モ
ード）。

さらに、第１の制御弁31と第２の制御弁32をともにON
として第１のクラッチ11と第２のクラッチ12をともに締
結すると、ディファレンシャル機構３とビスカスカップ
リング10とがともにロックされると同時に、第２の回転
軸22と第３の回転軸23とが結合され、直結状態の４輪駆
動走行（以下、説明の便宜上、直結4WDと略称する）が
実現される（走行モード）。

このモード選択は、第１図に示す３つのモードスイッ
チ41,42,43を択一的に投入することにより行なわれる。
又、現に選択されている走行モードは、上記各モードス
イッチ41,42,43に対応して、各モード表示器44,45,46に
よって表示される。

ところで、上記の３つの走行モードのうち、走行モー
ドと走行モードの場合には、ビスカスカップリング
10はロックされているため、そのハンプ現象は発生する
ことはないが、走行モードの場合には、ビスカスカッ
プリング10が作動状態にあるため、場合によってはハン
プ現象が発生するおそれがある。

このため、この実施例のものにおいては、走行モード
での走行中、このビスカスカップリング10のハンプ現
象が発生していると思われるような状態を電気的に検知
し、その場合には、走行モードを走行モードから走行
モードに強制的に切換え、該ビスカスカップリング10
を保護するようにしている。以下、このビスカスカップ
リング10のハンプ現象発生時の制御方法を第３図及び第
４図を参照して説明する。

先ず、ビスカスカップリング10のハンプ現象の発生の
検出方法であるが、この実施例においては、第１の回転
軸21と第３の回転軸23の回転差（即ち、前輪と後輪の回
転差）を基準として判断するようにしている。即ち、第
３図に示すように、前後輪回転差（ΔＮ）がΔＮ n
₁（第１の基準回転差）である場合（第１の発生形態）
にはビスカスカップリング10は何ら支障なく作動してい
ると判断するが、n₁＜ΔＮ n₂（第２の基準回転差）の
範囲の前後輪回転差の継続的な発生時間（Ｔ）が予め定
めた設定値（t₁）を越えた場合（第２の発生形態）と、
n₁＜ΔＮ n₂の範囲の前後輪回転差の発生回数（Ｆ→
f₁,f₂,・・・・）が予め定めた設定回数（fi）を越えた
場合（第３の発生形態）と、ΔＮ＞n₂の範囲の前後輪回
転差が１回でも発生した場合（第４の発生形態）の三つ
の場合には、それぞれビスカスカップリング10にハンプ
現象が発生しているものと判断するようにしている。

具体的な制御フローを第４図に基いて説明すると、走
行モードで運転している状態において、先ず前輪と後
輪の回転数N₁,N₂読み込み、これに基いて現在の前後輪
回転差ΔＮを計算し、さらにこのΔＮと第１の基準回転
差n₁とを比較する（ステップS₁）。判定の結果、ΔＮ
n₁である場合には、第１の発生形態であり、ビスカスカ
ップリング10は何ら支障なく作動していると判断し、こ
の場合には現在の走行モード、即ち、走行モードを継
続させる（ステップS₄）。

一方、ΔＮ＞n₁である場合には、ビスカスカップリン
グ10にはハンプ現象が発生しており、しかも前後輪回転
差の発生形態としては第１の発生形態か第２の発生形態
かあるいは第３の発生形態かが予想される場合である。
このため、この場合には、ΔＮと第１の基準回転差n₁と
第２の基準回転差n₂の大小関係を判定する（ステップ
S₂）。

判定の結果、ΔＮ＞n₂である場合には、第４の発生形
態と認め、この場合には、即座にモード切換え操作を行
ない、走行モードに設定してビスカスカップリング10
をロック状態とし、該ビスカスカップリング10の保護を
図る。

一方、n₂ΔＮ＞n₁である場合には、第２の発生形態
と第３の発生形態とが予想されるため、先ず、第１の基
準回転差n₁を越える前後輪回転差の発生時間Ｔを測定し
（ステップS₅）、Ｔ＞t₁である場合には、第２の発生形
態と認め、走行モードを走行モードから走行モード
に切換える（ステップS₈）。

これに対して、Ｔ t₁である場合には、第３の発生形
態が予想されるため、第１の基準回転差n₁を越える前後
輪回転差の発生回数Ｆを測定し（ステップS₆）、Ｆ＞fi
である場合には、第３の発生形態と認め、走行モード
から走行モードにモード切換えを行なう（ステップ
S₉）。

また、Ｆ fiである場合には、第１の基準回転差n₁を
越える前後輪回転差が発生しているもののその発生回数
からみてビスカスカップリング10のハンプ現象の発生が
懸念されるようなものではないと判断し、現行の走行モ
ードをそのまま継続させる（ステップS₇）。

以上の実施例は４輪駆動車のセンタデフに本発明を適
用したものであるが、本発明はこれ以外のディファレン
シャル装置、例えば車輪間ディファレンシャル装置にも
適用できるものである。

（発明の効果）本発明は、エンジン側から駆動力が入力される入力部
材と第１の出力部材と第２の出力部材とを備え上記第１
の出力部材と第２の出力部材との間において差動差動を
行なうディファレンシャル機構と二軸間に回転差が生じ
たとき流体の粘性を利用して動力伝達を行なうビスカス
カップリングとを備え、該ビスカスカップリングにより
上記ディファレンシャル機構の上記第１の出力部材と第
２の出力部材との相対回動を規制することによって該デ
ィファレンシャル機構の差動作用を制限するようにした
車両のディファレンシャル装置において、上記ディファ
レンシャル機構の第１の出力部材と第２の出力部材との
間に所定レベル以上の回転差が設定時間以上継続すると
きこれを検出する検出手段と、上記検出手段からの信号
を受けて上記第１の出力部材と第２の出力部材との相対
回動を阻止させる差動阻止手段とを備えたことを特徴と
するものである。

従って、本発明の車両のディファレンシャル装置によ
れば、第１の出力部材と第２の出力部材との相対回動を
阻止させる必要のある状態を検出手段により電気的に検
出し、この検出信号に基いて差動阻止手段を作動させる
構成であるため、（１）ビスカスカップリングと差動阻止手段とを別装置
としてそれぞれ個別にディファレンシャル装置に組込む
ことができ、上記従来例の如くビスカスカップリングと
差動阻止手段として機能するクラッチとのユニット化が
必要である場合に比してビスカスカップリングと差動阻
止手段の汎用性が向上し、コストダウンを図り得る、（２）ビスカスカップリングを車体で取り扱えるところ
から装置への適用に際しては他の部材・装置との相対関
係をさほど気にする必要がなく装置への適用の自由度が
向上する、等のことから、上記従来例の場合に比してより簡易且つ
安価な構成によりビスカスカップリングのハンプ現象を
防止し得るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るディファレンシャル装置
を備えた４輪駆動車の構造を示すスケルトン図、第２図
は第１図に示したトランスファの作動特性図、第３図は
４輪駆動車における前後輪回転差の発生パターン図、第
４図は第１図に示したトランスファの制御フローチャー
ト図である。１……主変速機２……出力軸（入力部材）３……ディファレンシャル機構 10……ビスカスカップリング 11,12……クラッチ 15……前輪駆動軸 16……後輪駆動軸 17,18……回転数センサ 21……第１の回転軸（第１の出力部材） 22……第２の回転軸（第２の出力部材） 23……第３の回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン側の駆動力が入力される入力部材
と第１の出力部材と第２の出力部材とを備え上記第１の
出力部材と第２の出力部材との間において差動作用を行
なうディファレンシャル機構と二軸間に回転差が生じた
とき流体の粘性を利用して動力伝達を行なうビスカスカ
ップリングとを備え、該ビスカスカップリングにより上
記ディファレンシャル機構の上記第１の出力部材と第２
の出力部材との相対回動を規制することによって該ディ
ファレンシャル機構の差動作用を制限するようにした車
両のディファレンシャル装置であって、上記ディファレ
ンシャル機構の第１の出力部材と第２の出力部材との間
に所定レベル以上の回転差が設定時間以上継続するとき
これを検出する検出手段と、上記検出手段からの信号を
受けて上記第１の出力部材と第２の出力部材との相対回
動を阻止させる差動阻止手段とを備えたことを特徴とす
る車両のディファレンシャル装置。