JP2001153159A - カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連結状態を完全に解除することが可能なカッ
プリングの提供を目的とする。 【解決手段】 入力側の回転ケース３と、回転ケース３
内に配置された出力軸５と、両部材３，５の間に配置さ
れ両部材３，５間の動力伝達を断続するメインクラッチ
７と、メインクラッチ７の締結力を制御する電磁クラッ
チ９と、電磁クラッチ９の締結トルクをスラスト力に変
換・拡大するカム機構１１と、スラスト力を受けてメイ
ンクラッチ７を押圧する押圧部材２５とを備えるカップ
リング１であって、少なくとも一方のクラッチが乾式ク
ラッチであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達経路に配
置され、動力の断続を行うカップリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】「ガイア新型車解説書」（１９９８年５
月２９日、トヨタ自動車株式会社サービス部発行）の０
−２２頁に図４に示すようなカップリングが記載されて
いる。

【０００３】このカップリング４０１は、四輪駆動車の
リヤデフを収容するデフキャリヤ４０３の入力部内に回
転可能に支持され、後輪側の連結と切り離しとを行う。

【０００４】図示のように、デフキャリヤ４０３はキャ
リヤ本体４０３ａとフロントカバー４０３ｂとが結合さ
れて構成されている。エンジンの駆動力は、トランスミ
ッション、トランスファ、プロペラシャフトを順に介し
てカップリング４０１に入力され、さらにリヤデフに伝
達される。

【０００５】カップリング４０１は、ハウジング４０
５、シャフト４０７、多板式のメインクラッチ４０９及
びパイロットクラッチ４１１、アーマチャ４１３、電磁
石４１５、ボールを用いたカム機構４１９を構成するカ
ムリング４１７と押圧部材４２１、コントローラなどか
ら構成されている。そして、カップリング４０１の内部
潤滑用には、リヤデフ側のハイポイドギヤオイルとは別
のカップリングオイルが充填され、密封されている。

【０００６】カップリング４０１のハウジング４０５
は、その左端部がシールベアリング４２３を介してデフ
キャリヤ４０３内に支承され、フランジ部材４２５がハ
ウジング４０５にボルト結合されてエンジンの駆動力が
フランジ部材４２５を介してハウジング４０５に入力さ
れる。

【０００７】一方、ハウジング４０５の右端部では、そ
の内周にロータ４２７がねじ結合および接合されて一体
化され、ロータ４２７（ハウジング４０５）部がベアリ
ング４２９を介して後述する電磁石４１５のコア４３１
（デフキャリヤ４０３）に支承されている。

【０００８】ハウジング４０５とロータ４２７の一体化
と後述するシール部材４３９とにより、ハウジング４０
５の内部が密封されている。そして、ハウジング４０５
とこれを収容するデフキャリヤ４０３との間には空気室
が形成されている。

【０００９】カップリング４０１の出力側のシャフト４
０７は、ハウジング４０５の軸心部にラジアルベアリン
グ４３３およびブッシュ４３５を介して同軸に支承され
ている。シャフト４０７の出力端（右端）にはドライブ
ピニオンシャフト４３７が連結されており、その出力端
に形成されたドライブピニオンギヤ４３７ａはリヤデフ
側のリングギヤと噛み合っている。

【００１０】そして、シャフト４０７の出力側端部外周
とロータ４２７の内周との間にはシール部材４３９が設
けられ、上述のようにハウジング４０５の内部を密封し
ている。

【００１１】また、シャフト４０７の出力側端部外周と
キャリヤ本体４０３ａ（デフキャリヤ４０３）との間に
オイルシール４４１が配設され、リヤデフ側のハイポイ
ドギヤオイルがカップリング４０１側へ漏れ込まないよ
うにシールしている。こうして、カップリング４０１の
出力側シール部材４３９よりも外部に配置されているブ
ッシュ４３５とシャフト４０７との摺動部はリヤデフ側
のギヤオイルにより潤滑される。

【００１２】メインクラッチ４０９は、ハウジング４０
５とシャフト４０７との間に配置された湿式多板クラッ
チである。メインクラッチ４０９に隣接して配置された
湿式多板のパイロットクラッチ４１１はハウジング４０
５とカムリング４１７との間に配置されている。そし
て、メインクラッチ４０９とパイロットクラッチ４１１
との間にカム機構４１９が配置されている。

【００１３】電磁石４１５はハウジング４０５の外部に
配置され、そのコア４３１がデフキャリヤ４０３に嵌合
されて径方向の位置決めがなされると共に回り止め部材
４４３により回り止めされている。電磁石４１５のリー
ド線４４５は、コア４３１の径方向外方への延出部４３
１ａから取り出され、フロントカバー４０３ｂの結合フ
ランジ部の取出し孔４０３ｃに設けられたグロメット４
４７を経て外部に取り出されている。取出し孔４０３ｃ
の開口端には接着剤４４９が埋め込まれ、リード線４４
５が固定され、この部がシールされている。

【００１４】コントローラは、電磁石４１５の励磁、励
磁電流の制御、励磁停止などを行い、後輪側への伝達ト
ルクを制御している。

【００１５】電磁石４１５が励磁されると、アーマチャ
４１３が吸引され、パイロットクラッチ４１１が締結
し、その締結トルクがカム機構４１９によりスラスト力
に変換・拡大される。そして、そのスラスト力を受けて
押圧部材４２１がメインクラッチ４０９を押圧し、締結
させる。

【００１６】こうして、カップリング４０１が連結され
ると、エンジンの駆動力はシャフト４０７を経てドライ
ブピニオンシャフト４３７に出力され、駆動力が後輪に
送られて車両は四輪駆動状態になり、悪路の走破性や、
車体の安定性が向上する。

【００１７】又、電磁石４１５の励磁電流を制御する
と、パイロットクラッチ４１１の滑りによってカム機構
４１９のスラスト力が変化し、ひいては、メインクラッ
チ４０９の締結力が変化して後輪の駆動力が調整され
る。このようにして、前後輪間の駆動力配分比が制御さ
れる。

【００１８】又、電磁石４１５の励磁を停止すると、パ
イロットクラッチ４１１が開放され、カム機構４１９の
スラスト力が消失するので、メインクラッチ４０９が開
放されてカップリング４０１の連結が解除され、車両は
二輪駆動状態になる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電磁石４１
５の励磁が停止されたとき、両クラッチ４１１，４０９
を潤滑しているカップリングオイルの粘性抵抗やクラッ
チ板の倒れによる摺動等により、クラッチが完全には開
放されずに引きずりトルクが残ってしまう可能性がある
という問題があった。

【００２０】特に、カップリングオイルの低温時には粘
性抵抗の増大するので、引きずりトルクが増大し、カッ
プリング４０１の連結が解除されにくくなる可能性があ
る。

【００２１】そこで、本発明は、連結状態を完全に解除
することが可能なカップリングの提供を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、一側の動力伝達部材と、
前記動力伝達部材内に配置された他側の動力伝達部材
と、前記両動力伝達部材の間に配置され両伝達部材間の
動力伝達を断続するメインクラッチと、前記メインクラ
ッチの締結力を制御する電磁クラッチと、前記電磁クラ
ッチの締結トルクをスラスト力に変換・拡大するカム機
構と、前記スラスト力を受けて前記メインクラッチを押
圧する押圧部材とを備えるカップリングであって、前記
クラッチのうち少なくとも一方が乾式クラッチであるこ
とを特徴とする。

【００２３】したがって、両クラッチが湿式である前記
従来例と異なり、少なくとも一方のクラッチにオイルの
粘性による引きずりトルクが発生しないので、引きずり
トルクを低減することができる。

【００２４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のカップリングであって、前記メインクラッチが乾式単
板クラッチであることを特徴とする。

【００２５】したがって、請求項１の発明と同等の作用
・効果が得られると共に、両クラッチが湿式の場合の引
きずりトルクの主な発生源であるメインクラッチにオイ
ルの粘性による引きずりトルクが発生せず、しかも単板
のメインクラッチを用いることにより、開放時のすきま
保持が容易であるので、引きずりトルクがより一層低減
される。

【００２６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のカップリングであって、前記電磁クラ
ッチが乾式単板クラッチであることを特徴とする。

【００２７】したがって、請求項１または請求項２の発
明と同等の作用・効果が得られると共に、電磁クラッチ
の引きずりトルクがなくなるので、カム機構および押圧
部材によってメインクラッチを締結させる作用もなくな
り、引きずりトルクが確実に低減される。

【００２８】請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求
項３に記載のカップリングであって、前記押圧部材をク
ラッチの締結解除方向に付勢する付勢手段を備えたこと
を特徴とする。

【００２９】したがって、請求項１〜請求項３のいずれ
かの発明と同等の作用・効果が得られると共に、メイン
クラッチの開放時のクラッチ板のすきまが確実に保持さ
れるので、引きずりトルクが確実に低減される。

【００３０】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態を図１，図２により説明する。図１は本実施形態
のカップリングの上半部を示す断面図である。図２は要
部の説明図である。

【００３１】図１に示すように、カップリング１は、一
側の動力伝達部材としての回転ケース３、他側の動力伝
達部材としての出力軸５、、乾式単板のメインクラッチ
７および湿式多板のパイロットクラッチ９（電磁クラッ
チ）、カム機構１１、外部に配置された電磁石１３、ア
ーマチャ１７、図示省略のコントローラなどから構成さ
れている。カム機構１１はカムリング２１、ボール２
３、押圧部材２５からなる。

【００３２】上記回転ケース３は、非磁性材からなる円
筒部３ａと、これに接合された端壁部３ｂと、入力軸部
３ｃとからなる。円筒部３ａの左端の開口部３ｄには、
ロータ２７がねじ込まれ、ロック部材３１によりゆるみ
止めされている。

【００３３】このねじ結合部の内部側に配置されたＯリ
ング３３により回転ケース３の内部が密封されている。
また、円筒部３ａの軸方向中間部には、円筒部３ａの内
周から軸心に向かって延びる仕切壁３ｅが設けられてい
る。仕切壁３ｅは、後述するメインクラッチ７部とパイ
ロットクラッチ９部とを仕切っている。

【００３４】こうして、ロータ２７と一体化された回転
ケース３は入力側と出力側との２カ所で、グリースを封
入された両シールのベアリング３７，３５を介して回転
ケース３の外側を取り巻く静止側部材４１に支持されて
いる。入力側での支持は、回転ケース３の入力軸部３ｃ
が静止側部材４１に支持され、出力側ではロータ２７の
小径部２７ａが後述する電磁石１３のコア１５を介して
静止側部材４１に支持されている。

【００３５】また、ロータ２７側のベアリング３５の外
方にはさらにオイルシール４３が配置され、上記の両ベ
アリング３５，３７および後述するグロメット４５と共
に、回転ケース３と静止側部材４１との間に設けられた
空気室４７に外気中の塵埃等が侵入しないように内部を
保護している。

【００３６】右端の入力軸部３ｃに図外の駆動側部材が
スプライン連結され、ねじ部３ｆにてナット締めされ
る。こうして、駆動力は回転ケース３の入力軸部３ｃか
ら入力される。

【００３７】上記出力軸５は、カップリング１の回転軸
心部に配置され、その右端部がボールベアリング５１を
介して回転ケース３の端壁部３ｂに支持されている。出
力軸５の左端部はグリース潤滑のニードルベアリング５
３を介してロータ２７の内周に支持されている。また、
ロータ２７の内周と出力軸５との間はＸリング５５が配
置され、これにより後述するパイロットクラッチ９内部
が密封されている。

【００３８】出力軸５の右端側の軸心部には軽量化のた
めの底付きの穴５ａが形成されている。また、左端部の
スプライン穴５ｂに図外の従動側部材がスプライン連結
される。こうして。駆動力は出力軸５から出力される。

【００３９】上記湿式多板のパイロットクラッチ９は、
ロータ２７の内側端面と回転ケース３の仕切壁３ｅの壁
面との間に配置されている。クラッチ板９ａがロータ２
７の内側端面に隣接し、回転ケース３の円筒部３ａ内周
とカムリング２１の外周との間に配置されている。カム
リング２１は出力軸５上に軸方向移動可能に、また回転
可能に配置されている。

【００４０】クラッチ板９ａの右隣にアーマチャ１７が
配置されている。アーマチャ１７の外周は回転ケース３
の円筒部３ａ内周に係合し、アーマチャ１７は回転ケー
ス３（ロータ２７）と一体に回転する。また、カムリン
グ２１とロータ２７の内側端面との間にスラストベアリ
ング５７とワッシャ５９，５９が配置されている。

【００４１】上記電磁石１３は、ロータ２７の左方に開
口しているリング状の凹部２７ｂに挿入されて配置さ
れ、コア１５が回転ケース３外側の静止側部材４１に固
定されている。こうして、電磁石１３は回転しない。そ
して、リード線６１が図外の電源からグロメット４５部
を通って電磁石１３に接続されている。リード線６１部
には保護チューブ６３およびガイド部材６５が設けられ
ている。上述のように、コア１５がベアリング３５を介
してロータ２７を支持しているので、ギャップ６７が所
定量に維持されている。

【００４２】また、７１は非磁性のステンレス鋼でリン
グ状に形成され低炭素鋼のロータ２７に銅ろう付けされ
ている。なお、ロータ２７には駆動系の大トルクは負荷
されないので、銅ろう付け部に強度上の問題は生じな
い。

【００４３】上記カムリング２１の右側面にはカムが形
成され、このカムとボール２３を挟んで対向する押圧部
材２５の左端面に同様のカムが形成されている。こうし
て、カム機構１１が構成されている。

【００４４】押圧部材２５は出力軸５に外挿され、スプ
ライン連結により出力軸５と一体に回転する。押圧部材
２５の軸部の外周と回転ケース３の仕切壁３ｅの内周と
の間にＸリング７３が配置され、同様に押圧部材２５の
軸部の内周と出力軸５との間にＸリング７５が配置さ
れ、パイロットクラッチ９内部を密封している。そし
て、パイロットクラッチ９内部にはオイルが所定量封入
されている。

【００４５】また、押圧部材２５の右端面と出力軸５の
右端部に設けられた鍔部５ｃとの間にリターンスプリン
グ７７（付勢部材）が周方向に複数配置され、押圧部材
２５をカム機構１１側へ付勢している。

【００４６】上記乾式単板のメインクラッチ７は、回転
ケース３の仕切壁３ｅと端壁部３ｂとの間のスペースに
配置されている。押圧部材２５の右端面に隣接してクラ
ッチ板７ａが配置され、さらにその右方に隣接して回転
ケース３の端壁部３ｂとの間に受圧部材８１が配置され
ている。受圧部材８１の背面には複数の円柱状の脚部８
１ａが突設して設けられ、各脚部８１ａは回転ケース３
の端壁部３ｂに設けられた対応穴に嵌合して回転ケース
３と回転方向に一体化されている。

【００４７】また、回転ケース３の円筒部３ａのクラッ
チ板７ａに対応する軸方向部位、および端壁部３ｂのベ
アリング３７配置部位の近傍に周方向複数の通気路３ｇ
が設けられ、メインクラッチ７内部と外部の空気室４７
を連通している。

【００４８】つぎに、カップリング１の作用を説明す
る。

【００４９】コントローラの指示により通電され、電磁
石１３が励磁されると、アーマチャ１７が左方へ吸引さ
れてパイロットクラッチ９が電流値に応じて締結され
る。パイロットクラッチ９の締結トルクはカム機構１１
によりスラスト力に変換、拡大されて押圧部材２５を右
方へ押す。メインクラッチ７は、このスラスト力に応じ
て締結される。そして、駆動力は受圧部材８１、クラッ
チ板７ａ、押圧部材２５、出力軸５を経て出力側部材へ
伝達される。

【００５０】電磁石１３の励磁が解除されると、パイロ
ットクラッチ９の締結が解除され、カムリング２１を回
すトルクはなくなる。そして、押圧部材２５はリターン
スプリング７７の付勢力により左方へ押し戻されるの
で、メインクラッチ７の締結は解除される。

【００５１】このとき、パイロットクラッチ９部のオイ
ルの粘性やクラッチ板９ａの倒れにより引きずりトルク
がカムリング２１に生じても、引きずりトルクの主発生
源であるメインクラッチ７のクラッチ板７ａに完全にす
きまがあるので、出力軸５へ伝達される引きずりトルク
は大幅に低減される。

【００５２】メインクラッチ７の摺動部はグリース潤滑
されると共に、作動中に通気路３ｇを通って回転ケース
３の内部と周囲の空気室４７との間を流出入する空気に
より冷却される。

【００５３】こうして、本実施形態によれば、前記従来
例のようなメインクラッチとパイロットクラッチの両ク
ラッチが湿式の場合の引きずりトルクの主発生源である
メインクラッチ７を乾式単板クラッチにしたので、オイ
ルの粘性による引きずりトルクがなくなると共に、リタ
ーンスプリング７７によりメインクラッチ７の開放時に
クラッチ板７ａに完全なすきまが確保されるので、引き
ずりトルクが大幅に低減される。

【００５４】しかも、メインクラッチ７が乾式クラッチ
であるので、パイロットクラッチ９部のオイルの選択を
メインクラッチ７側の影響を受けずに実施できる。

【００５５】また、メインクラッチ７の構成を、上記の
乾式単板クラッチに代えて、図２に示すような乾式の多
板クラッチ８５にしてもよい。

【００５６】このように多板式のメインクラッチ８５を
用いれば、伝達トルク容量の調整が容易に行え、また、
内側クラッチ板８５ａの各クラッチ板同士の間に皿ばね
８７を介在させれば、引きずりトルクを低減することも
できる。

【００５７】また、クラッチ７，８５部をグリース潤滑
環境にすることにより、クラッチ７，８５の耐摩耗性の
向上や締結性能の安定性向上が得られる。

【００５８】［第２実施形態］本発明の第２実施形態を
図３により説明する。図３は本実施形態のカップリング
の上半部を示す断面図である。

【００５９】このカップリング１０１は、上記第１実施
形態とはパイロットクラッチ部の構成が異なり、その他
の構成は第１実施形態と同様であるので、相違点を説明
し、重複する説明は省略する。

【００６０】図３に示すように、パイロットクラッチ１
０９は、メインクラッチ７と同様に、乾式単板クラッチ
である。クラッチ板１０９ａはカムリング１２１に係合
されて一体に回転する。クラッチ板１０９ａに隣接配置
されたアーマチャ１１７とカムリング１２１との間に
は、これらを連結するリング板状のリターンスプリング
１９１（付勢手段）が配置されている。

【００６１】このような構成により、電磁石１３の励磁
されると、アーマチャ１１７が佐保へ吸引されクラッチ
板１０９ａが ロータ２７に押しつけられて、パイロッ
トクラッチ１０９が電流値に応じて締結される。パイロ
ットクラッチ１０９の締結トルクはカム機構１１により
スラスト力に変換、拡大されて押圧部材２５を右方へ押
す。メインクラッチ７は、このスラスト力に応じて締結
される。そして前記第１実施形態と同様に、駆動力は受
圧部材８１、クラッチ板７ａ、押圧部材２５、出力軸５
を経て出力側部材へ伝達される。

【００６２】一方、電磁石１３の励磁が解除されると、
それまで吸引されていたアーマチャ１１７はリターンス
プリング１９１の復元力によりクラッチ板１０９ａから
引き離され、パイロットクラッチ１０９は開放される。
これに伴いメインクラッチ７もリターンスプリング７７
により押圧部材２５が押し戻されて、開放される。

【００６３】両クラッチ１０９，７はグリース潤滑され
ている。

【００６４】こうして、本実施形態によれば、電磁クラ
ッチ１３の引きずりトルクがなくなるので、カム機構１
１および押圧部材２５によるメインクラッチ７を締結さ
せる作用もなくなり、引きずりトルクが確実に低減され
る。

【００６５】また、リターンスプリング７７により、開
放時にはクラッチ板７ａのすきまが十分に保たれるの
で、メインクラッチの引きずりトルクは一層低減され
る。

【００６６】しかもこの実施形態では、パイロットクラ
ッチ１０９を解除する方向に付勢するリターンスプリン
グ１９１をクラッチ板１０９ａに隣接配置されたアーマ
チャ１１７とカムリング１２１との間に配置してあるた
め、該リターンスプリング１９１により、開放時にはク
ラッチ板１０９ａのすきまが十分に保たれるので、引き
ずりトルクはより一層低減される。

【００６７】また、グリース潤滑により両クラッチ１０
９，７の耐摩耗性の向上や締結性能の安定性向上が得ら
れる。

【００６８】なお、上記第１，第２実施形態ではメイン
クラッチ７に乾式単板もしくは乾式多板を用いて、パイ
ロットクラッチに湿式多板、乾式単板を用いた例を示し
たが、パイロットクラッチに乾式クラッチ用いて、メイ
ンクラッチに湿式多板，乾式多板および乾式単板を用い
てもよく、この場合、パイロットクラッチの引きずりト
ルクの低減により同様の効果を得ることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、両クラッチが湿式である前記
従来例と異なり、少なくとも一方のクラッチにオイルの
粘性による引きずりトルクが発生しないので、引きずり
トルクが低減される。

【００７０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明と同等の効果が得られると共に、両クラッチが湿
式の場合の引きずりトルクの主な発生源であるメインク
ラッチにオイルの粘性による引きずりトルクが発生せ
ず、しかも単板のメインクラッチを用いることにより、
開放時のすきま保持が容易であるので、引きずりトルク
がより一層低減される。

【００７１】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
および請求項２の発明と同等の効果が得られると共に、
電磁クラッチの引きずりトルクがなくなるので、カム機
構および押圧部材によるメインクラッチを締結させる作
用もなくなり、引きずりトルクが確実に低減される。

【００７２】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
〜請求項３のいずれかの発明と同等の作用・効果が得ら
れると共に、メインクラッチの開放時のクラッチ板のす
きまが確実に保持されるので、引きずりトルクが確実に
低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の断面図である。

【図２】第１実施形態の要部の設計変更例を示す説明図
である。

【図３】本発明の第２実施形態の断面図である。

【図４】従来例の断面図である。

【符号の説明】

３ 回転ケース（一側の動力伝達部材） ５ 出力軸（他側の動力伝達部材） ７ メインクラッチ ７ａ，９ａ，１０９ａ クラッチ板 ９，１０９ パイロットクラッチ（電磁クラッチ） １１ カム機構 １３ 電磁石 １５ コア １７ アーマチャ ２１，１２１ カムリング ２５ 押圧部材 ２７ ロータ ３３ Ｏリング ３５，３７，５１，５３，５７ ベアリング ４１ 静止側部材 ４７ 空気室 ５５，７３，７５ Ｘリング ７７，１９１ リターンスプリング（付勢手段） ８１ 受圧部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側の動力伝達部材と、 前記動力伝達部材内に配置された他側の動力伝達部材
   と、 前記両動力伝達部材の間に配置され両伝達部材間の動力
   伝達を断続するメインクラッチと、 前記メインクラッチの締結力を制御する電磁クラッチ
   と、 前記電磁クラッチの締結トルクをスラスト力に変換・拡
   大するカム機構と、 前記スラスト力を受けて前記メインクラッチを押圧する
   押圧部材とを備えるカップリングであって、 前記クラッチのうち少なくとも一方が乾式クラッチであ
   ることを特徴とするカップリング。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のカップリングであっ
   て、 前記メインクラッチが乾式単板クラッチであることを特
   徴とするカップリング。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のカップ
   リングであって、 前記電磁クラッチが乾式単板クラッチであることを特徴
   とするカップリング。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   カップリングであって、 前記押圧部材をクラッチの締結解除方向に付勢する付勢
   手段を備えたことを特徴とするカップリング。