JP4725110B2

JP4725110B2 - 車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP4725110B2
Application number: JP2005004852A
Authority: JP
Inventors: 英治三戸; 尚之濱田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP2006194294A

Description

本発明は、四輪駆動車に使用される、カップリングを備えた車両用動力伝達装置に関するものである。

従来より、動力伝達割合を可変制御するカップリングと、このカップリングを囲繞するカップリングケースと、このカップリングケースに連結されるデフハウジングと、このデフハウジング内の下部に貯留された作動油を上部に跳ね上げるリングギヤとを備えた車両用動力伝達装置は知られている。

上記カップリング内部には、オイルが封入され、入力側と出力側との間に油圧多板式クラッチが設けられており、車両走行中、油圧多板式クラッチの締結力を電磁石の励磁電流の制御により伝達トルクが調整され、トルク伝達時には入力側と出力側との間に相対回転を有するすべり状態となり、クラッチは発熱し、熱がこもって高温となる場合がある。このため、オイルあるいはクラッチの劣化を防ぐために、カップリングを効果的に冷却する必要がある。

そこで、例えば、特許文献１には、デフハウジング内とカップリングケース内とを連通させる貫通孔を設け、カップリングケース内とデフハウジング内の空気を流通させることによってカップリングを冷却することが記載されている。
特開２００１−１２５０７号公報

しかしながら、上記特許文献１の車両用動力伝達装置のように空気だけでカップリングを冷却するものでは、カップリング内部を十分に冷却できないという問題があった。

そこで、デフハウジング内の下部に貯留された作動油をリングギヤの跳ね上げによってカップリングケース内へ供給し、カップリングの冷却に用いることが考えられる。

しかし、カップリングケース内に送り込まれた作動油を適切にデフハウジング側へ戻さないと、カップリングケース内に作動油が偏在してしまい、デフハウジング内の作動油不足が発生しデフハウジング内の潤滑不良となる。車両車速が高ければ高い程この状況が厳しいものになる。これを防ぐには、作動油の総量をさらに増加させる手法があるが、デフハウジング内のリングギヤによる撹拌抵抗が益々大きくなり、燃費の悪化及び作動油の高温化を招くという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、デフハウジング内の下部に貯留された作動油をデフハウジング内とカップリングケース内に効果的に流通させることにより、車両車速が高車速であっても、カップリングケース内に作動油が偏在するのを防止してデフハウジング内の作動油不足を緩和させることで、燃費の悪化及び作動油の高温化を招くことなく、カップリングの冷却性能及びデフハウジング内の潤滑性能の向上を図るカップリングケース内及びデフハウジング内を潤滑する車両用動力伝達装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、リングギヤによって跳ね上げ、カップリングケース内へ供給した作動油を、リターン路へ誘導してデフハウジングに戻すようにした。

具体的には、第１の発明では、動力伝達割合を可変制御するカップリングと、該カップリングを囲繞するカップリングケースと、該カップリングケースに連結されるデフハウジングと、該デフハウジング内の下部に貯留された作動油を上部に跳ね上げるリングギヤとを備え、この跳ね上げられた作動油を上記カップリングケース内へ供給し、上記カップリングケース内及び上記デフハウジング内を潤滑する車両用動力伝達装置を対象とする。

そして、上記デフハウジングには、上記カップリングケース内へ供給された作動油を上記リングギヤ側へ戻すリターン路が設けられ、該リターン路の出口部は、上記リングギヤの回転によって該リターン通路内に負圧が発生するように、上記リングギヤの歯先近傍に配置されており、上記カップリングケースの内壁における上記カップリングに対応し、該カップリングの軸心よりも下方の位置には、該内壁から突出し、車両前進時に上記カップリングの回転により該カップリング外周に連れ回って上から下へ向かう作動油を上記リターン路の入口部へ誘導する作動油誘導部材が配置される構成とする。

上記の構成によると、デフハウジング内の下部に貯留された作動油は、リングギヤの回転によってデフハウジング内の上部に跳ね上げられ、デフハウジング内を潤滑する。この跳ね上げられた作動油は、カップリングケース内に供給され、カップリングの回転によりカップリング外周に連れ回る。このことで、カップリングが潤滑され、冷却される。このとき、車両前進時にカップリング外周に連れ回る作動油が上から下へ向かうカップリングの軸心よりも下方の位置に作動油誘導部材が設けられているので、この作動油は、カップリングの回転及び重力によって加速された状態で上から下へ向かうときに、作動油誘導部材に導かれてリターン路の入口部へ誘導され、このリターン路を通って、作動油がリングギヤ側へ戻される。そして、リングギヤの回転により、リターン路内に負圧が発生するから、カップリングケース内の作動油はリターン路に吸い込まれ、デフハウジング内への戻りが促進される。

第２の発明では、上記作動油誘導部材は、上記カップリングケース内壁に一体に形成されたリブとする。

上記の構成によると、作動油誘導部材は、カップリングケースの成形時に同時に一体成形される。

第３の発明では、上記カップリングケースは、上記デフハウジングよりも車両前方に配置され、上記カップリングケースの外周には、空冷用のフィンが形成されている。

上記の構成によると、車両前方に配置されたカップリングケース外周の空冷用フィンにより、走行風によってカップリングケースが冷やされ、その内部の作動油も冷やされる。

以上説明したように、上記第１の発明の車両用動力伝達装置は、リングギヤの跳ね上げにより、カップリングケース内に供給した作動油でカップリングを潤滑して冷却すると共に、カップリング外周に連れ回って上から下へ向かう作動油を、カップリングを囲繞するカップリングケース内壁におけるカップリングの軸心よりも下方に突設した作動油誘導部材によってリターン路の入口部へ誘導し、デフハウジング側へ戻すように促進し、さらに、リターン路の出口部を、リングギヤの回転によって該リターン通路内に負圧が発生するように、上記リングギヤの歯先近傍に配置して、デフハウジング側への作動油の戻りを促進している。このため、上から下へ向かう作動油の流速は、重力の影響があるので、下から上へ向かう作動油の流速と比較してより高速であり、リングギヤが高回転となる車両前進時に作動油をリターン路を通してデフハウジング側へ戻すようにより促進され、さらに、リターン通路内に負圧が発生するようにしてデフハウジング側への作動油の戻りを促進しているから、特にデフハウジング内の作動油不足が発生し易い車両前進時高速時により効果的にカップリングケース内に作動油が偏在するのを防止できる。デフハウジング内の作動油不足を緩和できるため、作動油の総量を増加させる必要がないので燃費の悪化及び作動油の高温化を招くことなく、カップリングの冷却性能及びデフハウジング内の潤滑性能の向上を図ることができる。

上記第２の発明によれば、作動油誘導部材をカップリングケースに一体形成されるリブとしている。このため、簡易かつ安価に作動油誘導部材を設けて、カップリングケース内に作動油が偏在するのを防止できる。

上記第３の発明によれば、車両前方のカップリングケース外周の空冷用フィンにより、カップリングケースを走行風によって冷やし、カップリングケース内の作動油を冷却している。このため、効果的に作動油を冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、本実施形態で左右というと、運転席の運転者から見た左右をいうものとする。

図１及び図２に四輪駆動車の後輪の車両用動力伝達装置１を示す。この車両用動力伝達装置１は、車体前後方向に延びる密閉状のカップリングケース３と、このカップリングケース３の後側に連結されたデフハウジング３０によって覆われている。カップリングケース３の内部には、湿式多板式のカップリング５が配置されている。

具体的には、カップリング５は、回転ケース７、前側シャフト２３、多板式メインクラッチ２７などを備えている。回転ケース７の前側には、入力部９がボルト締結されている。この入力部９がカップリングケース３前端のベアリング１０に支持されている。そして、カップリング５外面とカップリングケース３内面との間に若干の空間１１を残した状態でカップリングケース３がカップリング５を囲繞している。

上記入力部９の先端部には、コンパニオンフランジ１３が嵌合された状態でナット１４によって固定されている。このコンパニオンフランジ１３にエンジンからの駆動力が伝えられるプロペラシャフト（図示せず）が連結されており、上記カップリング５により、動力伝達割合が可変制御され、前輪と後輪との駆動力配分が行われるようになっている。

上記回転ケース７の前後方向中間部の内周には、スプライン（図示せず）が形成され、後端内周には、ロータ１７が嵌合されている。一方、電磁石１９のコア２１の後端２１ａがデフハウジング３０内に突出し、デフハウジング３０に固定されている。ロータ１７は、上記電磁石１９のコア２１の内周にベアリング２２を介して支持されている。この状態で、電磁石１９がロータ１７の凹部１７ａ内に配置されている。

上記前側シャフト２３は、回転ケース７の軸心部に配置され、その前端がベアリング２４を介して回転ケース７に支持され、後端がベアリング２２を介してデフハウジング３０に支持されている。前側シャフト２３の後端部外周とロータ１７内周との間にＸリング２５が設けられている。このことで、カップリング５内が密封され、内部に粘性の小さいオイルなどが満たされている。前側シャフト２３の後端内周には、嵌合凹部２３ａが形成されている。

上記メインクラッチ２７は、回転ケース７のスプライン部と、このスプライン部に対応する前側シャフト２３のスプライン部（図示せず）との間に配置されている。

上記デフハウジング３０には、後方に広い後側中空部３０ａが設けられ、その前側により狭い前側中空部３０ｂが設けられている。後側中空部３０ａの下部には、作動油が貯留されている。デフハウジング３０の前側中空部３０ｂには、第１及び第２ドライブピニオン用軸受２８，２９が前側から順に並設されている。この第１及び第２ドライブピニオン用軸受２８，２９によって、上記カップリング５からの回転数とトルクとを伝達するドライブピニオン軸３１が回転可能に支持されている。このドライブピニオン軸３１には、一端に動力が入力されるスプライン部３３が形成されている一方、他端側には、動力を伝達するドライブピニオンギヤ３４が設けられている。上記スプライン部３３は、上記カップリング５の前側シャフト２３の嵌合凹部２３ａにスプライン結合している。

また、上記デフハウジング３０の後側中空部３０ａには、車幅方向に延びる軸心を有するリングギヤ３５が回転可能に配置されている。上記ドライブピニオン軸３１は、このリングギヤ３５の軸心に対して下方にオフセットして配置され、上記ドライブピニオンギヤ３４とリングギヤ３５とが噛み合っている。このことで、上記カップリング５からの回転数とトルクとが変換されて、直角方向に向きを変えてリングギヤ３５に伝達される。

上記リングギヤ３５には、デフギヤケース３９が車幅方向に延びるボルト３８によって結合されている。このデフギヤケース３９は、上記デフハウジング３０に設けた左右のサイドベアリング４０によって回転可能に支持されている。このデフギヤケース３９内には、左右のサイドギヤ４１が配置されていて、このサイドギヤ４１が左右の車輪をそれぞれ駆動するドライブシャフト（図示せず）に連結されている。左右のサイドギヤ４１には、デフピニオンシャフト４４に連結されたデフピニオンギヤ４５が噛み合っている。このことで、左右の車輪に回転差が生じた際、左右のドライブシャフトに差動を与えてタイヤのスリップを防止するようになっている。

上記第１ドライブピニオン用軸受２８と第２ドライブピニオン用軸受２９との間には、ディスタンスピース（塑性域スペーサ）４６が設けられている。上記ドライブピニオン軸３１のネジ部４２には、上記第１及び第２ドライブピニオン用軸受２８，２９に軸方向にプリロードを加えるロックナット４８が締結されている。上記ロックナット４８と第１ドライブピニオン用軸受２８との間には、円筒状の弛み止め用スペーサ４９が設けられている。

図１に示すように、上記デフハウジング３０内部には、後側中空部３０ａ上側から前側へ延びる中空の後側作動油供給路５１が設けられている。具体的には、この後側作動油供給路５１の先端は、第１ドライブピニオン用軸受２８と第２ドライブピニオン用軸受２９との間の前側中空部３０ｂにつながっている。リングギヤ３５の回転により上方に跳ね上げられた作動油は、この後側作動油供給路５１を通って前側中空部３０ｂへ流れ込むようになっている。

また、前側中空部３０ｂに流れ込んだ作動油が、この前側中空部３０ｂからカップリングケース３側へ流れ出るように、デフハウジング３０の前側には、前側中空部３０ｂとカップリングケース３内の空間１１とを連通させる前側作動油供給路５２が形成されている。

そして、図２、図５、図６に示すように、上記デフハウジング３０には、カップリングケース３内へ供給された作動油をリングギヤ３５側へ戻すリターン路６０が設けられている。このリターン路６０は、その出口部６０ａがリングギヤ３５の歯先近傍に配置されるように形成され、この出口部６０ａから水平に前方へ延び、カップリングケース３との接合部近傍に入口部６０ｂが開口している。このようにして、リターン路６０により、カップリングケース３内の空間１１とデフハウジング３０内の後側中空部３０ａとが連通するようになっている。

図３及び図４に示すように、上記カップリングケース３の内壁におけるカップリング５に対応する位置には、作動油誘導部材６３が配置されている。この作動油誘導部材６３は、カップリングケース３内壁に一体に形成されたリブよりなり、カップリング５の回転（図４に黒い矢印で示す）により、カップリング５外周に連れ回る作動油を上記リターン路６０の入口部６０ｂへ誘導するように構成されている。作動油誘導部材６３は、車両前進時における上記カップリング５の回転により連れ回る作動油の流れ（白抜きの矢印で示す）の向きが上から下へ向かう位置（すなわち、図４の左下）に設けられている。作動油誘導部材６３の頂点とカップリング５外周面との間に若干の隙間６４が残されている。

上記カップリングケース３の外周には、車両下方へ延びる板状の空冷用のフィン６５が複数枚形成されている。

−運転動作−
次に本発明の実施形態にかかる車両用動力伝達装置１において、特にデフハウジング３０内の作動油不足が発生し易い車両前進時高速時の運転動作について、説明する。

まず、車両のエンジンが駆動されると、その駆動力がプロペラシャフトに伝達され、プロペラシャフトからコンパニオンフランジ１３を介してカップリング５の入力部９に伝達される。

次いで、カップリング５内で動力伝達割合が可変制御され、前輪と後輪との駆動力配分が行われる。そして、カップリング５の前側シャフト２３が配分された駆動力で回転され、ドライブピニオン軸３１に伝達される。

次に、ドライブピニオンギヤ３４に噛み合ったリングギヤ３５が回転する。このとき、図１に白抜きの矢印で示すように、リングギヤ３５によってデフハウジング３０内上部に跳ね上げられた作動油は、前方へ送られ、後側作動油供給路５１を通って、前側中空部３０ｂにおける第１及び第２ドライブピニオン用軸受２８，２９の間に導かれる。

そして、第１ドライブピニオン用軸受２８の各テーパーローラ２８ａ間を通過して該第１ドライブピニオン用軸受２８を潤滑した作動油は、さらに、前側作動油供給路５２を通ってカップリングケース３内へ流れ込む。

次に、カップリングケース３内へ流れ込んだ作動油は、カップリング５の回転により、カップリング５外周に連れ回る（図４に白抜きの矢印で示す）。このことで、カップリング５が潤滑され、冷却される。

次いで、図３に矢印で示すように、この作動油は、カップリング５の回転によって加速された状態で上から下へ向かうときに、カップリングケース３の作動油誘導部材６３に衝突し、強制的にリターン路６０の入口部６０ｂへ誘導される。

一方、デフハウジング３０下部の作動油は、リングギヤ３５の回転により、リングギヤ３５の歯先側へ吸い込まれる。このリングギヤ３５の吸い込み力によってリターン路６０内に負圧が発生し、図２に示すように、カップリングケース３内の作動油誘導部材６３に誘導された作動油はリターン路６０に吸い込まれ、デフハウジング３０内に戻される。

さらに、車両前方に配置されたカップリングケース３外周の空冷用フィン６５により、走行風によってカップリングケース３が冷やされ、その内部の作動油も冷やされる。

−実施形態の効果−
従って、本実施形態にかかる車両用動力伝達装置１は、リングギヤ３５の跳ね上げにより、カップリングケース３内に供給した作動油でカップリング５を潤滑して冷却すると共に、カップリング５外周に連れ回る作動油を、カップリング５を囲繞するカップリングケース３内壁に設けた作動油誘導部材６３によってリターン路６０の入口部６０ｂへ誘導し、デフハウジング３０側へ戻すようにしている。このため、カップリングケース３内に作動油が偏在するのを防止できる。デフハウジング３０内の作動油不足を緩和できるため、作動油の総量を増加させる必要がないので燃費の悪化及び作動油の高温化を招くことなく、カップリング５の冷却性能及びデフハウジング３０内の潤滑性能の向上を図ることができる。

また、車両前進時にカップリング５外周に連れ回り、上から下へ向かう作動油を、作動油誘導部材６３によって方向を変え、リターン路６０の入口部６０ｂへ誘導している。このため、特に、上から下へ向かう作動油の流速は、重力の影響があるので、下から上へ向かう作動油の流速と比較してより高速であり、リングギヤ３５が高回転となる車両前進時に作動油をリターン路６０を通してデフハウジング３０側へ戻すようにより促進されることになる。従って、デフハウジング３０内の作動油不足が発生し易い車両前進時高速時にカップリングケース３内に作動油が偏在するのを防止できる。

また、作動油誘導部材６３をカップリングケース３に一体形成されるリブとしている。このため、簡易かつ安価に作動油誘導部材６３を設けて、カップリングケース３内に作動油が偏在するのを防止できる。

また、リングギヤ３５の吸い込み力によってカップリングケース３内の作動油をリターン路６０を通してデフハウジング３０内に戻している。このため、作動油をリターン路６０を通してデフハウジング３０側へ戻すようにより促進されることになる。従って、デフハウジング３０内の作動油不足が発生し易い車両前進時高速時にカップリングケース３内に作動油が偏在するのを防止できる。

また、車両前方のカップリングケース３外周の空冷用フィン６５により、カップリングケース３を走行風によって冷やし、カップリングケース３内の作動油を冷却している。このため、効果的に作動油を冷却することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、作動油誘導部材６３を１つのみ設けたが、複数設けてもよい。

また、上記実施形態では、作動油誘導部材６３をカップリングケース３内壁に一体に設けたが、別体に設けてもよい。例えば、カップリングケース３内面に沿うリング状の部材に作動油誘導部材を形成したものをカップリングケース３内に挿入するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、作動油誘導部材６３を前後方向に水平に配置したが、前方から後方へ向けて下方へ傾斜するように設けてもよい。

さらに、上記実施形態では、四輪駆動車の後輪の車両用動力伝達装置１としたが、前輪の車両用動力伝達装置としてもよい。

以上説明したように、本発明は、四輪駆動車のように、前輪と後輪との駆動力配分を行うカップリングを備えた車両用動力伝達装置について有用である。

本発明の実施形態にかかる車両用動力伝達装置の側方断面図である。図１のII-II線断面図である。カップリングケースを斜め後方から見た斜視図である。カップリングが内装されたカップリングケースを後方から見た側面図である。デフハウジングを後方から見た側面図である。リングギヤとリターン路との位置関係を示す側面図である。

１車両用動力伝達装置
３カップリングケース
５カップリング
３０デフハウジング
３５リングギヤ
６０リターン路
６０ａ出口部
６０ｂ入口部
６３作動油誘導部材
６５空冷用フィン

Claims

動力伝達割合を可変制御するカップリングと、該カップリングを囲繞するカップリングケースと、該カップリングケースに連結されるデフハウジングと、該デフハウジング内の下部に貯留された作動油を上部に跳ね上げるリングギヤとを備え、
該跳ね上げられた作動油を上記カップリングケース内へ供給し、上記カップリングケース内及び上記デフハウジング内を潤滑する車両用動力伝達装置であって、
上記デフハウジングには、上記カップリングケース内へ供給された作動油を上記リングギヤ側へ戻すリターン路が設けられ、該リターン路の出口部は、上記リングギヤの回転によって該リターン通路内に負圧が発生するように、上記リングギヤの歯先近傍に配置されており、
上記カップリングケースの内壁における上記カップリングに対応し、該カップリングの軸心よりも下方の位置には、該内壁から突出し、車両前進時に上記カップリングの回転により該カップリング外周に連れ回って上から下へ向かう作動油を上記リターン路の入口部へ誘導する作動油誘導部材が配置されていることを特徴とする車両用動力伝達装置。
請求項１に記載の車両用動力伝達装置において、
上記作動油誘導部材は、上記カップリングケース内壁に一体に形成されたリブであることを特徴とする車両用動力伝達装置。
請求項１又は２に記載の車両用動力伝達装置において、
上記カップリングケースは、上記デフハウジングよりも車両前方に配置され、
上記カップリングケースの外周には、空冷用のフィンが形成されていることを特徴とする車両用動力伝達装置。