JP2004183755A - 回転体の支持構造及びこれを用いた動力断続装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】密封型シールベアリング内部の負圧発生を防止する。
【解決手段】密封型のシールベアリング15によって回転体3をケーシング13に支承するように構成された回転体の支持構造であって、ベアリング15のシール95に外部と連通するブリーザ部99を設けた。
【選択図】 図2
【解決手段】密封型のシールベアリング15によって回転体3をケーシング13に支承するように構成された回転体の支持構造であって、ベアリング15のシール95に外部と連通するブリーザ部99を設けた。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、密封型のシールベアリングを用いて回転体をケーシングに支持する回転体の支持構造と、これを用いて構成された動力断続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来の車両用駆動力伝達装置501を示している。(特許文献1参照)
この駆動力伝達装置501は、回転ケース503、インナーシャフト505、メインクラッチ507、ボールカム509、プレッシャープレート511、カムリング513、パイロットクラッチ515、アーマチャ517、電磁石519などから構成されている。
【0003】
駆動力伝達装置501は4輪駆動車において、例えば、2輪駆動走行時に切り離される後輪とトランスファとを連結する後輪側プロペラシャフトを分断して配置されており、回転ケース503は前側のプロペラシャフトに連結され、インナーシャフト505は後側のプロペラシャフトに連結されている。
【0004】
電磁石519を励磁するとアーマチャ517が吸引され、パイロットクラッチ515を押圧して締結させる。パイロットクラッチ515が締結されると、パイロットトルクが生じてボールカム509にエンジンの駆動力が掛かり、発生したカムスラスト力によってメインクラッチ507が押圧され、駆動力伝達装置501(メインクラッチ507)が連結されて後輪側に駆動力が伝達され、車両は4輪駆動状態になる。
【0005】
また、電磁石519の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ515の滑り率に変化が生じてボールカム509のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ507の押圧力が変化して後輪に送られる駆動力の大きさが変わるから、前後輪間の駆動力配分比を制御できる。
【0006】
また、電磁石519の励磁を停止すると、パイロットクラッチ515が開放されてボールカム509のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ507が開放されて駆動力伝達装置501の連結が解除され、後輪側が切り離されて車両は2輪駆動状態になる。
【0007】
駆動力伝達装置501は、プロペラシャフトと共に、シャシーの裏面に配置されており、走行中に衝突する恐れのある小石のような飛来物や段差部などから保護するために、防護ケーシング521に収容されている。動力伝達装置501の回転ケース503は、ベアリング523,525によってこの防護ケーシング521の内部に支承されている。
【0008】
また、防護ケーシング521には、動力伝達装置501とプロペラシャフト側とを連結するための開口527が設けられており、この開口527側に配置されているベアリング523には、塵埃のような異物が内部に侵入することを防止するために、密封型のシールベアリングが用いられる。
【0009】
密封型のベアリングは、アウターレースとインナーレースにそれぞれ接触するシールを軸方向の両側に配置して構成されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−208303号公報(第7頁、図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の密封型シールベアリングの場合は、ある程度の時間稼働すると、内部が高温、高圧になり、それに応じた空気が外部に漏れ出し、その後稼働を停止すると、内部が冷えて負圧が生じる。
【0012】
この負圧により、シールがアウターレースやインナーレースに強く押圧され、あるいは、シールが転動体のリテーナと接触し、リテーナが転動体を押圧して回転抵抗が生じ、摩擦熱が発生する。
【0013】
この摩擦熱により、封入されている潤滑オイルが劣化する、あるいは、劣化が促進される恐れがある。
【0014】
また、一般に、ベアリングのインナーレースは相手側部材に対して締まり嵌合されており、一方、アウターレースは相手側部材に対して弛み嵌合され、アウターレースと相手側部材との間には適度な相対回転が許容されている。
【0015】
従って、上記のように、密封型のシールベアリングを用いた装置では、負圧による回転抵抗によって、アウターレースがインナーレースによって供回りし、アウターレースの相手側部材(防護ケーシング521)にクリープによる傷や摩耗が発生し、その結果、アウターレースと防護ケーシング521との間に隙間が生じ、ベアリングの支持機能とセンターリング機能が低下する上に、ベアリングの耐久性も低下する。
【0016】
また、回転数の大きい回転体を支持するベアリング程、あるいは、同一の回転体でも、大径部を支持するベアリング程、周速が大きくなるから、上記のような現象が著しくなり易い。
【0017】
そこで、この発明は、密封型のシールベアリングを用いながら、負圧の発生を防止する回転体の支持構造と、これを用いて構成された動力断続装置の提供を目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された回転体の支持構造は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に回転自在に配置された回転体と、前記ケーシングにアウターレースを接触させ、前記回転体にインナーレースを接触させて前記回転体を前記ケーシングに支持すると共に、前記アウターレースとインナーレースにそれぞれ接触するシールを軸方向の両側に配置した密封型のシールベアリングとを備えた回転体の支持構造であって、前記密封型シールベアリングの前記シールに、転動体側と外部とを連通するブリーザ部を設けたことを特徴とする。
【0019】
このように、請求項1に記載された回転体の支持構造では、密封型シールベアリングのシールに、転動体側(内部)と外部とを連通するブリーザ部が設けられており、その呼吸機能によって空気が適度に流出入する。
【0020】
従って、この密封型ベアリングは、長時間稼働(回転)させても内部が高圧になることがなく、稼働を停止した後、内部に負圧が生じることがないから、負圧によってシールがアウターレースやインナーレースに強く押圧(吸引)され、あるいは、シールが転動体のリテーナと接触し、リテーナが転動体を強く押圧することがなくなるから、これらに起因する回転抵抗と摩擦熱などの発生が防止される。
【0021】
従って、封入されている潤滑オイルが、この摩擦熱によって劣化する、あるいは、劣化が促進されることが防止される。
【0022】
また、この回転抵抗が防止されることにより、回転抵抗によってアウターレースの供回り、及び、アウターレースの相手側部材(ケーシング)にクリープによる傷や摩耗が発生することが防止され、さらに、この傷や摩耗によってアウターレースとケーシングとの間に隙間が生じ、この隙間によってベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などが低下することが防止される。
【0023】
なお、本発明による上記のような効果は、回転数の大きい回転体、あるいは、同一の回転体の大径部を支持するベアリングのようにインナーレースの周速が大きく、それだけ負圧が強くなり易い個所に配置されるベアリングに適用されたとき、特に著しい。
【0024】
請求項2の発明は、請求項1に記載された回転体の支持構造であって、前記回転体を前記ケーシングに支持する前記密封型シールベアリングが、複数個配置されており、少なくとも、前記ケーシングに対する前記回転体の周速が最も速い前記密封型シールベアリングの前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とし、請求項1の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0025】
また、この構成では、請求項1で説明したように、ケーシングに対する回転体の周速が最も速い個所に配置された密封型シールベアリングにブリーザ部を設けたことにより、請求項1の効果が最も顕著に得られる。
【0026】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載された回転体の支持構造であって、前記ケーシングに軸方向の開口が設けられており、この開口側の前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とし、請求項1または請求項2の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0027】
また、密封型のベアリングを配置したことに伴って、密封型ベアリングから見てケーシングの内側には内圧が存在するが、ブリーザ部をケーシングの開口側に設けたことにより、ブリーザ部がこの内圧の影響から解放される上に、開口からのエアを自由に呼吸することが可能になる。
【0028】
従って、密封型ベアリング内部の負圧発生防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの発生を防止する効果がさらに向上する。
【0029】
請求項4の発明は、請求項3に記載された回転体の支持構造であって、前記ケーシングの内周面に支持され、前記回転体の外周面と接触しながら摺動してシールするダストシールと、前記ケーシングと前記回転体の一方に装着されて前記ケーシングの前記開口を覆うダストカバーとを配置したことを特徴とし、請求項3の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0030】
また、ケーシングの開口側に配置された密封型のシールベアリングにブリーザ部を設けても、塵埃や水分のような異物は、ダストカバーとダストシールとによって遮断され、ブリーザ部から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリングの支持機能とセンターリング機能が正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0031】
また、請求項3のように、ブリーザ部をケーシングの開口側に向けて設ける構成では、同様に、この開口側に配置されたダストカバーとダストシールによる異物の遮断機能によって塵埃や水分などがブリーザ部から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリングは、機能が正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0032】
請求項5の動力断続装置は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載された発明の前記回転体を、中空の一側トルク伝達部材にし、その内側に同軸配置された他側のトルク伝達部材と、前記両トルク伝達部材の間に配置されたクラッチと、前記クラッチを断続操作するアクチュエータとを設けたことを特徴とし、請求項1〜請求項4の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0033】
請求項5の動力断続装置は、例えば、4輪駆動車で2輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、クラッチを連結すれば車両は4輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は2輪駆動状態になる。
【0034】
また、請求項5の動力断続装置は、請求項1〜4に記載された回転体の支持構造を用いたことにより、密封型シールベアリングの負圧による回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止され、機能が正常に保たれる。
【0035】
請求項6の発明は、請求項5に記載された動力断続装置であって、前記一側トルク伝達部材及び前記他側トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、パイロットクラッチと、前記パイロットクラッチを連結させる電磁石と、前記パイロットクラッチが連結されると前記両トルク伝達部材間のトルクを受けて作動し、前記メインクラッチを連結させるカム機構とを備え、前記クラッチが、前記メインクラッチであり、前記アーマチャが、前記電磁石であることを特徴とし、請求項5の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0036】
また、請求項6の構成では、カム機構によってメインクラッチの押圧力が増幅されるから、同一の伝達トルクで比較した場合、メインクラッチの小径化が可能になり、回転体(一側トルク伝達部材)もそれだけ小径にすることができる。
【0037】
回転体が小径になれば、同一の回転速度で比較した場合、回転体の周速がそれだけ低下し、従来の(ブリーザ部を設けていない)密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなる。
【0038】
従って、請求項6の構成は、本発明のブリーザ部による負圧防止効果と、回転体の周速低減効果と相俟って、密封型シールベアリングの回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、ケーシングの傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果と、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【0039】
【発明の実施の形態】
図1と図2によって本発明の回転体の支持構造と、これを用いた本発明の電磁式カップリング1(動力断続装置)の各一実施形態を説明する。
【0040】
この電磁式カップリング1は、2輪駆動時に後輪側を切り離す4輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置されており、図1の左方はこの車両の前方(エンジン側)に相当する。なお、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【0041】
[構成]
図1のように、電磁式カップリング1は、回転ケース3(回転体:中空の一側トルク伝達部材)、駆動力を後輪側に出力するインナーシャフト5(他側のトルク伝達部材)、回転ケース3の回転(駆動力)をインナーシャフト5に伝達する多板式のメインクラッチ7(クラッチ)、カムスラスト力によってメインクラッチ7を締結するボールカム9(カム機構)、ボールカム9の押圧力を調整してメインクラッチ7の伝達トルクを制御し、また、断続操作する電磁クラッチ装置11、コントローラなどから構成されている。
【0042】
また、回転体の支持構造は、回転ケース3、防護ケーシング13(ケーシング:相手側部材)、密封型シールベアリング15、ダストカバー17、ダストシール19などから構成されている。
【0043】
後輪側動力伝達系の一部を構成するプロペラシャフトは、トランスファ側とリヤデフ(エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)側とに2分割されており、電磁式カップリング1は、これらのトランスファ側プロペラシャフトとリヤデフ側プロペラシャフトとの間に配置されている。
【0044】
電磁式カップリング1は、防護ケーシング13に収容されており、走行中に飛来する小石などの異物や、走行中に遭遇する段差部や凸部との衝突から保護されている。
【0045】
この防護ケーシング13は、防護ケーシング本体21と、その後部側に設けられた開口にボルト止めされた防護カバーからなり、車体のフロアーパネルに固定された支持金具と可撓性の支持部材とによって車体側に支持され、回り止めされている。また、防護ケーシング本体21(防護ケーシング13)の前側には開口部22が設けられている。
【0046】
これらの防護ケーシング本体21と防護カバーは、それぞれが鉄系合金で作られており、スタッドピンによって位置合わせをした後、上記のように、ボルトで互いに連結されている。
【0047】
回転ケース3は、アルミニウム合金(非磁性体)で作られている有底の円筒部材23、鉄系合金(磁性体)で作られているロータ25などから構成されている。回転ケース3は防護ケーシング13に収容されており、その前部は防護ケーシング本体21の開口部22から露出している。
【0048】
ロータ25は、円筒部材23の後部に設けられている開口に螺着され、ナット27のダブルナット機能によって固定されている。
【0049】
円筒部材23の前端は、密封型シールベアリング15を介して防護ケーシング13(防護ケーシング本体21)に支承されており、ロータ25は、両側シール型のボールベアリング29と(電磁石73の)コア31とを介して防護ケーシング13(防護カバー)に支承されている。
【0050】
また、円筒部材23の前端はスタッドボルト33によってコンパニオンフランジが固定されており、このコンパニオンフランジには継ぎ手のジョイントフォークが一体に形成されている。
【0051】
円筒部材23はこの継ぎ手を介してトランスファ側のプロペラシャフトに連結されており、エンジンの駆動力はこれらの動力伝達部材を介して円筒部材23(回転ケース3)に伝達される。
【0052】
インナーシャフト5は、後方から回転ケース3に貫入し、前端部をボールベアリング35により、円筒部材23に設けられた壁部37に支承され、後部側をニードルベアリング39によってロータ25に支承されている。
【0053】
また、インナーシャフト5には連結軸がスプライン連結されている。この連結軸はボルトによってコンパニオンフランジに連結されており、このコンパニオンフランジには継ぎ手のジョイントフォークが一体に形成されている。
【0054】
さらに、上記の連結軸はこの継ぎ手を介してリヤデフ側のプロペラシャフトに連結されており、インナーシャフト5の回転はこれらの動力伝達部材を介してリヤデフに伝達される。
【0055】
回転ケース3の円筒部材23とロータ25との間にはOリング41が配置されている。また、ロータ25とインナーシャフト5との間には、ニードルベアリング39の後方に、断面がX字状のシールであるXリング43が配置されている。これらのOリング41とXリング43によって電磁式カップリング1(回転ケース3)は密封されている。
【0056】
密封された回転ケース3には、円筒部材23の壁部37に設けられたオイル孔45からオイルが注入されており、オイルを注入した後このオイル孔45はチェックボール47を圧入してシールされている。また、円筒部材23には、オイル孔45と対応した位置に、オイル流路になる空間48が設けられている。
【0057】
また、インナーシャフト5は中空に形成されており、この中空部は壁部49によって前後に区画され、オイルの封入量を増大させる容量増大空間部50が壁部49の前方に形成されている。この容量増大空間部50には、回転ケース3内部の他の部分と同様に、注入されたオイルと空気が収容されている。
【0058】
メインクラッチ7は、回転ケース3とインナーシャフト5との間に配置されており、そのアウタープレート51は回転ケース3(円筒部材23)の内周に形成されたスプライン部53に連結され、インナープレート55はインナーシャフト5の外周に形成されたスプライン部57に連結されている。また、各インナープレート55にはオイル孔58が設けられている。
【0059】
ボールカム9は、プレッシャープレート59とカムリング61と複数個のボール63とで構成されている。
【0060】
プレッシャープレート59は、内周をインナーシャフト5のスプライン部57に連結されて軸方向移動自在に配置され、カムリング61は、インナーシャフト5の外周に相対回転自在に配置されている。また、カムリング61とロータ25との間には、ボールカム9のカム反力を受けるスラストベアリング65とワッシャ67が配置されている。また、プレッシャープレート59には貫通孔68が形成されている。
【0061】
各ボール63は、プレッシャープレート59とカムリング61に設けられた周方向等間隔のカム溝にそれぞれ係合しており、プレッシャープレート59とカムリング61との間にトルクが働くと、ボール63が各カム溝のカム斜面を転がり上がることによって、プレッシャープレート59とカムリング61に反対方向(互いの間隔が大きくなる方向)のカムスラスト力が与えられる。
【0062】
カムリング61はスラストベアリング65とワッシャ67によってロータ25側に位置決めされているから、プレッシャープレート59が前方に移動し、下記のように、メインクラッチ7を回転ケース3(円筒部材23の壁部37)との間で押圧し、締結させる。
【0063】
電磁クラッチ装置11は、この順で前後に配置されたアーマチャ69とパイロットクラッチ71と電磁石73(アクチュエータ)などから構成されており、下記のように、アーマチャ69は電磁石73に吸引されてパイロットクラッチ71を押圧し、電磁石73はアーマチャ69の吸引力を調整してパイロットクラッチ71の押圧力(締結力)を調整する。
【0064】
アーマチャ69は、パイロットクラッチ71とプレッシャープレート59との間に配置され、外周を回転ケース3のスプライン部53に連結して軸方向移動自在に配置されている。
【0065】
パイロットクラッチ71は、回転ケース3とカムリング61との間に配置されており、そのアウタープレート75は回転ケース3のスプライン部53に連結され、インナープレート77はカムリング61の外周に形成されたスプライン部79に連結されている。
【0066】
電磁石73のコア31は、防護ケーシング13の防護カバーに形成された円筒形の孔に圧入されており、上記のように、ボールベアリング29を介してロータ25を支承している。また、コア31はロータ25に形成された凹部79に所定間隔のエアギャプを介して貫入している。
【0067】
また、コア31は、連結部材を介して防護ケーシング13の防護カバー側に回り止めされている。
【0068】
電磁石73のリード線は上記の連結部材にクリップされ、グロメットを通して防護ケーシング13の外部に引き出され、コントローラを介して車載のバッテリに接続されている。
【0069】
コア31、ロータ25、上記のエアギャップ、パイロットクラッチ71、アーマチャ69によって電磁石73の磁路が構成されている。
【0070】
ロータ25は非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼のリング81によって径方向の外側と内側に分断されている。また、パイロットクラッチ71の各プレート75,77には、リング81と対応する径方向位置に、周方向等間隔に設けられた切り欠き83と、これらの切り欠き83を連結するブリッジ部が設けられている。これらのリング81と切り欠き83とによって磁路上での磁束の短絡が防止されている。
【0071】
図2に拡大して示したように、密封型シールベアリング15は、アウターレース85(外輪)、インナーレース87(内輪)、アウターレース85とインナーレース87の各軌道上に配置された複数個のボール89(転動体)、各ボール89の周方向間隔を所定値に保つリテーナ91,93(保持器)、アウターレース85とインナーレース87にそれぞれ装着されてシールベアリング15の内部を密封する前後のシール95,97などから構成されている。
【0072】
図1のように、アウターレース85は防護ケーシング13(防護ケーシング本体21)の内周に装着され、インナーレース87は円筒部材23(回転ケース3)の外周に装着されている。
【0073】
また、防護ケーシング本体21の開口部22側に向いた前側のシール95には、密封型シールベアリング15の内部と外部とを連通するブリーザ部99が適度な間隔で設けられており、下記のように、密封型シールベアリング15の内部に生じる負圧を防止している。
【0074】
ダストカバー17は、回転ケース3の外周に圧入されており、防護ケーシング本体21の前端部との間で、エアギャップを有するオーバーラップ部101を形成し、このオーバーラップ部101によってシール機能を得ている。
【0075】
ダストシール19は、防護ケーシング本体21の開口部22内周に装着されており、回転ケース3の外周及びダストカバー17と接触し、シール機能を行っている。
【0076】
[動作]
コントローラは、電磁石73の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【0077】
電磁石73が励磁されると、磁路に磁束ループ103が発生してアーマチャ69が吸引され、パイロットクラッチ71を押圧して締結させ、パイロットトルクを発生させる。
【0078】
パイロットトルクが発生すると、回転ケース3からパイロットクラッチ71とカムリング61とを介してボールカム9に、パイロットトルクの大きさに応じて、エンジンの駆動力が掛かり、発生したカムスラスト力を受けてプレッシャープレート59がメインクラッチ7を押圧して締結し、電磁式カップリング1が連結される。
【0079】
また、上記のように回転ケース3の円筒部材23が非磁性体のアルミニウム合金で作られており、磁束ループ103から円筒部材23側に磁束が漏洩することが防止され、アーマチャ69に磁束が効率良く導かれるから、パイロットクラッチ71は所定のパイロットトルクが得られ、電磁式カップリング1は所定の連結トルク(伝達トルク)が得られる。
【0080】
電磁式カップリング1が連結されると、エンジンの駆動力はインナーシャフト5からリヤデフ側のプロペラシャフトなどを介してリヤデフに伝達され、リヤデフから左右の後輪に配分されて車両は4輪駆動状態になり、悪路などの走破性や、車体の安定性が向上する。
【0081】
このとき、コントローラにより電磁石73の励磁電流を調整し磁力を制御すると、パイロットクラッチ71の滑り率が変化してパイロットトルクが変わり、ボールカム9のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ7の連結力(電磁式カップリング1を介して後輪側に送られる伝達トルクの大きさ)を調整することができる。
【0082】
このような連結力調整によって、前後輪間の駆動力配分比を任意に制御することが可能であり、例えば、旋回走行中にこのような制御を行うと、車両の操縦性や安定性などが向上する。
【0083】
また、電磁石73の励磁を停止すると、パイロットクラッチ71が開放されてボールカム9のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ7が開放されて電磁式カップリング1の連結が解除される。
【0084】
電磁式カップリング1の連結が解除されると、リヤデフ側プロペラシャフトから後輪までが切り離されて車両は前輪駆動の2輪駆動状態になり、エンジンの燃費が向上する。
【0085】
また、電磁式カップリング1(インナーシャフト5)が回転すると、容量増大空間部50のオイルは遠心力によってボールベアリング35と、インナーシャフト5の複数箇所に設けられた径方向流路を通り、メインクラッチ7、ボールカム9、パイロットクラッチ71、スラストベアリング65、ワッシャ67などを潤滑・冷却する。
【0086】
また、メインクラッチ7の各インナープレート55に設けられているオイル孔58は、ボールカム9、パイロットクラッチ71、ベアリング65側へのオイルの移動を促進し、これらの潤滑・冷却効果を向上させている。
【0087】
また、プレッシャープレート59の貫通孔68は、オイルによるプレッシャープレート59の移動抵抗を軽減してメインクラッチ7の操作レスポンスを向上させると共に、オイルの流路になり、ボールカム9、パイロットクラッチ71側へのオイルの移動を促進し、これらの潤滑・冷却効果を向上させている。
【0088】
また、ダストカバー17とダストシール19とによって、防護ケーシング13の開口部22から内部に塵や水分のような異物が侵入することが防止される。
【0089】
なお、図2の破線符号100、および図中の丸枠で示す部分を周方向に一部切欠、または小孔を設け、ブリーザ部99を閉じることにより、ケーシング本体内部側へ密封型シールベアリング15内部を連通することができる。この場合には、開口部22側から侵入する摩耗粉などをシールベアリング15内部へ至らしめることを防止できる。
【0090】
[効果]
上記実施形態の回転体の支持構造及び電磁式カップリング1では、密封型シールベアリング15のシール95に、内部と外部とを連通するブリーザ部99が設けられており、その呼吸機能によって空気が適度に流出入する。
【0091】
従って、密封型シールベアリング15は、長時間稼働(回転)しても内部が高圧になることがなく、稼働を停止した後、内部に負圧が生じることがないから、負圧によってシール95,97がアウターレース85やインナーレース87に強く押圧され、あるいは、シール95,97がリテーナ91,93と接触することにより、リテーナ91,93がボール89を強く押圧することがなくなり、これらに起因する回転抵抗と摩擦熱などの発生が防止される。
【0092】
また、密封型シールベアリング15に封入されている潤滑オイルが、この摩擦熱によって劣化し、あるいは、劣化が促進されることが防止される。
【0093】
また、この回転抵抗により、アウターレース85が供回りし防護ケーシング本体21にクリープによる傷や摩耗が発生すること、及び、この傷や摩耗によってアウターレース85と防護ケーシング本体21との間に隙間が生じ、この隙間によって密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能、耐久性などが低下することが防止される。
【0094】
また、防護ケーシング13に対する回転ケース3の周速が最も速く、それだけ密封型シールベアリングに負圧が生じ易い個所(回転ケース3の大径部)に、ブリーザ部99を設けた密封型シールベアリング15を配置したことにより、負圧防止による上記の効果が最も顕著に得られる。
【0095】
また、防護ケーシング13の開口部22側のシール95にブリーザ部99を設けたことにより、密封型シールベアリング15を配置したことによって防護ケーシング13に生じた内圧の影響からブリーザ部99が解放される上に、開口部22からのエアを自由に呼吸することができる。
【0096】
従って、密封型シールベアリング15内部の負圧発生防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの防止効果がさらに向上する。
【0097】
また、上記のように防護ケーシング13の開口部22側に密封型シールベアリング15のブリーザ部99を設けても、塵埃や水分のような異物は、ダストカバー17とダストシール19のシール機能によって遮断され、ブリーザ部99から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能などが正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0098】
また、電磁式カップリング1は、ボールカム9によってメインクラッチ7の押圧力が増幅されるから、同一の伝達トルク(クラッチ容量)で比較した場合、メインクラッチ7をそれだけ小径にすることができ、回転ケース3の小径化が可能になる。
【0099】
回転ケース3が小径になると周速がそれだけ低下し、従来の(ブリーザ部を設けない)密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなるから、電磁式カップリング1は、ブリーザ部99による負圧防止効果と、回転ケース3の周速低減効果と相俟って、密封型シールベアリング15に発生する回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレース85の過剰な回転、クリープによる防護ケーシング13の傷と摩耗、密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果、及び、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【0100】
なお、本発明の動力断続装置は、デファレンシャル装置の差動回転部材の間に配置すれば、差動制限機構に用いることもできる。
【0101】
【発明の効果】
請求項1の回転体の支持構造は、密封型シールベアリングのシールに空気を適度に流出入させるブリーザ部を設けたことにより、長時間回転させた後でも内部に負圧が生じることがなく、負圧に起因する回転抵抗や摩擦熱などが防止されると共に、摩擦熱による潤滑オイルの劣化が防止される。
【0102】
また、この回転抵抗によりアウターレースが過度に回転してケーシングに生じる傷と摩耗、この傷と摩耗によってアウターレースとケーシング間に生じる隙間、この隙間によるベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止される。
【0103】
請求項2の回転体の支持構造は、請求項1の構成と同等の作効果を得ることができる。
【0104】
また、ケーシングに対する回転体の周速が最も速い個所に配置される密封型シールベアリングにブリーザ部を設けたことによって、負圧防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの防止効果が最も顕著に得られる。
【0105】
請求項3の回転体の支持構造は、請求項1または請求項2の構成と同等の効果を得ることができる。
【0106】
また、ケーシングの開口側に設けたブリーザ部は、ケーシングの内圧の影響から解放されて開口からのエアを自由に呼吸することができ、負圧防止による効果がそれだけ向上する。
【0107】
請求項4の回転体の支持構造は、請求項3の構成と同等の効果を得ることができる。
【0108】
また、ケーシングの開口側に配置された密封型シールベアリングにブリーザ部を設けても、ダストカバーとダストシールのシール機能によって、塵埃や水分などの侵入が防止され、密封型のシールベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などが正常に保たれる。
【0109】
また、請求項3の発明のように、ブリーザ部をケーシングの開口側に向けて設ける構成では、同様に、ダストカバーとダストシールによって塵埃や水分などの侵入が防止されるから、密封型シールベアリングの機能と耐久性が正常に保たれる。
【0110】
請求項5の動力断続装置は、請求項1〜4の回転体の支持構造を用いたことにより、密封型シールベアリングの負圧による回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止され、機能が正常に保たれる。
【0111】
請求項6の発明は、請求項5の構成と同等の効果を得ることができる。
【0112】
また、カム機構を用いたことによってメインクラッチと回転体の小径化が可能になり、回転体の周速がそれだけ低下して密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなるから、ブリーザ部による負圧防止効果と相俟って、密封型シールベアリングの回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果、及び、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 電磁式カップリング(動力断続装置)
3 回転ケース(回転体:中空の一側トルク伝達部材)
5 インナーシャフト(他側のトルク伝達部材)
7 メインクラッチ
9 ボールカム(カム機構)
13 防護ケーシング(ケーシング:相手側部材)
15 密封型シールベアリング
17 ダストカバー
19 ダストシール
71 パイロットクラッチ
73 電磁石(アクチュエータ)
85 アウターレース
87 インナーレース
89 ボール(転動体)
95,97 シール
99 ブリーザ部
【発明の属する技術分野】
この発明は、密封型のシールベアリングを用いて回転体をケーシングに支持する回転体の支持構造と、これを用いて構成された動力断続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来の車両用駆動力伝達装置501を示している。(特許文献1参照)
この駆動力伝達装置501は、回転ケース503、インナーシャフト505、メインクラッチ507、ボールカム509、プレッシャープレート511、カムリング513、パイロットクラッチ515、アーマチャ517、電磁石519などから構成されている。
【0003】
駆動力伝達装置501は4輪駆動車において、例えば、2輪駆動走行時に切り離される後輪とトランスファとを連結する後輪側プロペラシャフトを分断して配置されており、回転ケース503は前側のプロペラシャフトに連結され、インナーシャフト505は後側のプロペラシャフトに連結されている。
【0004】
電磁石519を励磁するとアーマチャ517が吸引され、パイロットクラッチ515を押圧して締結させる。パイロットクラッチ515が締結されると、パイロットトルクが生じてボールカム509にエンジンの駆動力が掛かり、発生したカムスラスト力によってメインクラッチ507が押圧され、駆動力伝達装置501(メインクラッチ507)が連結されて後輪側に駆動力が伝達され、車両は4輪駆動状態になる。
【0005】
また、電磁石519の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ515の滑り率に変化が生じてボールカム509のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ507の押圧力が変化して後輪に送られる駆動力の大きさが変わるから、前後輪間の駆動力配分比を制御できる。
【0006】
また、電磁石519の励磁を停止すると、パイロットクラッチ515が開放されてボールカム509のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ507が開放されて駆動力伝達装置501の連結が解除され、後輪側が切り離されて車両は2輪駆動状態になる。
【0007】
駆動力伝達装置501は、プロペラシャフトと共に、シャシーの裏面に配置されており、走行中に衝突する恐れのある小石のような飛来物や段差部などから保護するために、防護ケーシング521に収容されている。動力伝達装置501の回転ケース503は、ベアリング523,525によってこの防護ケーシング521の内部に支承されている。
【0008】
また、防護ケーシング521には、動力伝達装置501とプロペラシャフト側とを連結するための開口527が設けられており、この開口527側に配置されているベアリング523には、塵埃のような異物が内部に侵入することを防止するために、密封型のシールベアリングが用いられる。
【0009】
密封型のベアリングは、アウターレースとインナーレースにそれぞれ接触するシールを軸方向の両側に配置して構成されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平11−208303号公報(第7頁、図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の密封型シールベアリングの場合は、ある程度の時間稼働すると、内部が高温、高圧になり、それに応じた空気が外部に漏れ出し、その後稼働を停止すると、内部が冷えて負圧が生じる。
【0012】
この負圧により、シールがアウターレースやインナーレースに強く押圧され、あるいは、シールが転動体のリテーナと接触し、リテーナが転動体を押圧して回転抵抗が生じ、摩擦熱が発生する。
【0013】
この摩擦熱により、封入されている潤滑オイルが劣化する、あるいは、劣化が促進される恐れがある。
【0014】
また、一般に、ベアリングのインナーレースは相手側部材に対して締まり嵌合されており、一方、アウターレースは相手側部材に対して弛み嵌合され、アウターレースと相手側部材との間には適度な相対回転が許容されている。
【0015】
従って、上記のように、密封型のシールベアリングを用いた装置では、負圧による回転抵抗によって、アウターレースがインナーレースによって供回りし、アウターレースの相手側部材(防護ケーシング521)にクリープによる傷や摩耗が発生し、その結果、アウターレースと防護ケーシング521との間に隙間が生じ、ベアリングの支持機能とセンターリング機能が低下する上に、ベアリングの耐久性も低下する。
【0016】
また、回転数の大きい回転体を支持するベアリング程、あるいは、同一の回転体でも、大径部を支持するベアリング程、周速が大きくなるから、上記のような現象が著しくなり易い。
【0017】
そこで、この発明は、密封型のシールベアリングを用いながら、負圧の発生を防止する回転体の支持構造と、これを用いて構成された動力断続装置の提供を目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載された回転体の支持構造は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に回転自在に配置された回転体と、前記ケーシングにアウターレースを接触させ、前記回転体にインナーレースを接触させて前記回転体を前記ケーシングに支持すると共に、前記アウターレースとインナーレースにそれぞれ接触するシールを軸方向の両側に配置した密封型のシールベアリングとを備えた回転体の支持構造であって、前記密封型シールベアリングの前記シールに、転動体側と外部とを連通するブリーザ部を設けたことを特徴とする。
【0019】
このように、請求項1に記載された回転体の支持構造では、密封型シールベアリングのシールに、転動体側(内部)と外部とを連通するブリーザ部が設けられており、その呼吸機能によって空気が適度に流出入する。
【0020】
従って、この密封型ベアリングは、長時間稼働(回転)させても内部が高圧になることがなく、稼働を停止した後、内部に負圧が生じることがないから、負圧によってシールがアウターレースやインナーレースに強く押圧(吸引)され、あるいは、シールが転動体のリテーナと接触し、リテーナが転動体を強く押圧することがなくなるから、これらに起因する回転抵抗と摩擦熱などの発生が防止される。
【0021】
従って、封入されている潤滑オイルが、この摩擦熱によって劣化する、あるいは、劣化が促進されることが防止される。
【0022】
また、この回転抵抗が防止されることにより、回転抵抗によってアウターレースの供回り、及び、アウターレースの相手側部材(ケーシング)にクリープによる傷や摩耗が発生することが防止され、さらに、この傷や摩耗によってアウターレースとケーシングとの間に隙間が生じ、この隙間によってベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などが低下することが防止される。
【0023】
なお、本発明による上記のような効果は、回転数の大きい回転体、あるいは、同一の回転体の大径部を支持するベアリングのようにインナーレースの周速が大きく、それだけ負圧が強くなり易い個所に配置されるベアリングに適用されたとき、特に著しい。
【0024】
請求項2の発明は、請求項1に記載された回転体の支持構造であって、前記回転体を前記ケーシングに支持する前記密封型シールベアリングが、複数個配置されており、少なくとも、前記ケーシングに対する前記回転体の周速が最も速い前記密封型シールベアリングの前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とし、請求項1の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0025】
また、この構成では、請求項1で説明したように、ケーシングに対する回転体の周速が最も速い個所に配置された密封型シールベアリングにブリーザ部を設けたことにより、請求項1の効果が最も顕著に得られる。
【0026】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載された回転体の支持構造であって、前記ケーシングに軸方向の開口が設けられており、この開口側の前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とし、請求項1または請求項2の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0027】
また、密封型のベアリングを配置したことに伴って、密封型ベアリングから見てケーシングの内側には内圧が存在するが、ブリーザ部をケーシングの開口側に設けたことにより、ブリーザ部がこの内圧の影響から解放される上に、開口からのエアを自由に呼吸することが可能になる。
【0028】
従って、密封型ベアリング内部の負圧発生防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの発生を防止する効果がさらに向上する。
【0029】
請求項4の発明は、請求項3に記載された回転体の支持構造であって、前記ケーシングの内周面に支持され、前記回転体の外周面と接触しながら摺動してシールするダストシールと、前記ケーシングと前記回転体の一方に装着されて前記ケーシングの前記開口を覆うダストカバーとを配置したことを特徴とし、請求項3の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0030】
また、ケーシングの開口側に配置された密封型のシールベアリングにブリーザ部を設けても、塵埃や水分のような異物は、ダストカバーとダストシールとによって遮断され、ブリーザ部から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリングの支持機能とセンターリング機能が正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0031】
また、請求項3のように、ブリーザ部をケーシングの開口側に向けて設ける構成では、同様に、この開口側に配置されたダストカバーとダストシールによる異物の遮断機能によって塵埃や水分などがブリーザ部から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリングは、機能が正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0032】
請求項5の動力断続装置は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載された発明の前記回転体を、中空の一側トルク伝達部材にし、その内側に同軸配置された他側のトルク伝達部材と、前記両トルク伝達部材の間に配置されたクラッチと、前記クラッチを断続操作するアクチュエータとを設けたことを特徴とし、請求項1〜請求項4の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0033】
請求項5の動力断続装置は、例えば、4輪駆動車で2輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置され、クラッチを連結すれば車両は4輪駆動状態になり、クラッチの連結を解除すれば車両は2輪駆動状態になる。
【0034】
また、請求項5の動力断続装置は、請求項1〜4に記載された回転体の支持構造を用いたことにより、密封型シールベアリングの負圧による回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止され、機能が正常に保たれる。
【0035】
請求項6の発明は、請求項5に記載された動力断続装置であって、前記一側トルク伝達部材及び前記他側トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、パイロットクラッチと、前記パイロットクラッチを連結させる電磁石と、前記パイロットクラッチが連結されると前記両トルク伝達部材間のトルクを受けて作動し、前記メインクラッチを連結させるカム機構とを備え、前記クラッチが、前記メインクラッチであり、前記アーマチャが、前記電磁石であることを特徴とし、請求項5の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【0036】
また、請求項6の構成では、カム機構によってメインクラッチの押圧力が増幅されるから、同一の伝達トルクで比較した場合、メインクラッチの小径化が可能になり、回転体(一側トルク伝達部材)もそれだけ小径にすることができる。
【0037】
回転体が小径になれば、同一の回転速度で比較した場合、回転体の周速がそれだけ低下し、従来の(ブリーザ部を設けていない)密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなる。
【0038】
従って、請求項6の構成は、本発明のブリーザ部による負圧防止効果と、回転体の周速低減効果と相俟って、密封型シールベアリングの回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、ケーシングの傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果と、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【0039】
【発明の実施の形態】
図1と図2によって本発明の回転体の支持構造と、これを用いた本発明の電磁式カップリング1(動力断続装置)の各一実施形態を説明する。
【0040】
この電磁式カップリング1は、2輪駆動時に後輪側を切り離す4輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置されており、図1の左方はこの車両の前方(エンジン側)に相当する。なお、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【0041】
[構成]
図1のように、電磁式カップリング1は、回転ケース3(回転体:中空の一側トルク伝達部材)、駆動力を後輪側に出力するインナーシャフト5(他側のトルク伝達部材)、回転ケース3の回転(駆動力)をインナーシャフト5に伝達する多板式のメインクラッチ7(クラッチ)、カムスラスト力によってメインクラッチ7を締結するボールカム9(カム機構)、ボールカム9の押圧力を調整してメインクラッチ7の伝達トルクを制御し、また、断続操作する電磁クラッチ装置11、コントローラなどから構成されている。
【0042】
また、回転体の支持構造は、回転ケース3、防護ケーシング13(ケーシング:相手側部材)、密封型シールベアリング15、ダストカバー17、ダストシール19などから構成されている。
【0043】
後輪側動力伝達系の一部を構成するプロペラシャフトは、トランスファ側とリヤデフ(エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)側とに2分割されており、電磁式カップリング1は、これらのトランスファ側プロペラシャフトとリヤデフ側プロペラシャフトとの間に配置されている。
【0044】
電磁式カップリング1は、防護ケーシング13に収容されており、走行中に飛来する小石などの異物や、走行中に遭遇する段差部や凸部との衝突から保護されている。
【0045】
この防護ケーシング13は、防護ケーシング本体21と、その後部側に設けられた開口にボルト止めされた防護カバーからなり、車体のフロアーパネルに固定された支持金具と可撓性の支持部材とによって車体側に支持され、回り止めされている。また、防護ケーシング本体21(防護ケーシング13)の前側には開口部22が設けられている。
【0046】
これらの防護ケーシング本体21と防護カバーは、それぞれが鉄系合金で作られており、スタッドピンによって位置合わせをした後、上記のように、ボルトで互いに連結されている。
【0047】
回転ケース3は、アルミニウム合金(非磁性体)で作られている有底の円筒部材23、鉄系合金(磁性体)で作られているロータ25などから構成されている。回転ケース3は防護ケーシング13に収容されており、その前部は防護ケーシング本体21の開口部22から露出している。
【0048】
ロータ25は、円筒部材23の後部に設けられている開口に螺着され、ナット27のダブルナット機能によって固定されている。
【0049】
円筒部材23の前端は、密封型シールベアリング15を介して防護ケーシング13(防護ケーシング本体21)に支承されており、ロータ25は、両側シール型のボールベアリング29と(電磁石73の)コア31とを介して防護ケーシング13(防護カバー)に支承されている。
【0050】
また、円筒部材23の前端はスタッドボルト33によってコンパニオンフランジが固定されており、このコンパニオンフランジには継ぎ手のジョイントフォークが一体に形成されている。
【0051】
円筒部材23はこの継ぎ手を介してトランスファ側のプロペラシャフトに連結されており、エンジンの駆動力はこれらの動力伝達部材を介して円筒部材23(回転ケース3)に伝達される。
【0052】
インナーシャフト5は、後方から回転ケース3に貫入し、前端部をボールベアリング35により、円筒部材23に設けられた壁部37に支承され、後部側をニードルベアリング39によってロータ25に支承されている。
【0053】
また、インナーシャフト5には連結軸がスプライン連結されている。この連結軸はボルトによってコンパニオンフランジに連結されており、このコンパニオンフランジには継ぎ手のジョイントフォークが一体に形成されている。
【0054】
さらに、上記の連結軸はこの継ぎ手を介してリヤデフ側のプロペラシャフトに連結されており、インナーシャフト5の回転はこれらの動力伝達部材を介してリヤデフに伝達される。
【0055】
回転ケース3の円筒部材23とロータ25との間にはOリング41が配置されている。また、ロータ25とインナーシャフト5との間には、ニードルベアリング39の後方に、断面がX字状のシールであるXリング43が配置されている。これらのOリング41とXリング43によって電磁式カップリング1(回転ケース3)は密封されている。
【0056】
密封された回転ケース3には、円筒部材23の壁部37に設けられたオイル孔45からオイルが注入されており、オイルを注入した後このオイル孔45はチェックボール47を圧入してシールされている。また、円筒部材23には、オイル孔45と対応した位置に、オイル流路になる空間48が設けられている。
【0057】
また、インナーシャフト5は中空に形成されており、この中空部は壁部49によって前後に区画され、オイルの封入量を増大させる容量増大空間部50が壁部49の前方に形成されている。この容量増大空間部50には、回転ケース3内部の他の部分と同様に、注入されたオイルと空気が収容されている。
【0058】
メインクラッチ7は、回転ケース3とインナーシャフト5との間に配置されており、そのアウタープレート51は回転ケース3(円筒部材23)の内周に形成されたスプライン部53に連結され、インナープレート55はインナーシャフト5の外周に形成されたスプライン部57に連結されている。また、各インナープレート55にはオイル孔58が設けられている。
【0059】
ボールカム9は、プレッシャープレート59とカムリング61と複数個のボール63とで構成されている。
【0060】
プレッシャープレート59は、内周をインナーシャフト5のスプライン部57に連結されて軸方向移動自在に配置され、カムリング61は、インナーシャフト5の外周に相対回転自在に配置されている。また、カムリング61とロータ25との間には、ボールカム9のカム反力を受けるスラストベアリング65とワッシャ67が配置されている。また、プレッシャープレート59には貫通孔68が形成されている。
【0061】
各ボール63は、プレッシャープレート59とカムリング61に設けられた周方向等間隔のカム溝にそれぞれ係合しており、プレッシャープレート59とカムリング61との間にトルクが働くと、ボール63が各カム溝のカム斜面を転がり上がることによって、プレッシャープレート59とカムリング61に反対方向(互いの間隔が大きくなる方向)のカムスラスト力が与えられる。
【0062】
カムリング61はスラストベアリング65とワッシャ67によってロータ25側に位置決めされているから、プレッシャープレート59が前方に移動し、下記のように、メインクラッチ7を回転ケース3(円筒部材23の壁部37)との間で押圧し、締結させる。
【0063】
電磁クラッチ装置11は、この順で前後に配置されたアーマチャ69とパイロットクラッチ71と電磁石73(アクチュエータ)などから構成されており、下記のように、アーマチャ69は電磁石73に吸引されてパイロットクラッチ71を押圧し、電磁石73はアーマチャ69の吸引力を調整してパイロットクラッチ71の押圧力(締結力)を調整する。
【0064】
アーマチャ69は、パイロットクラッチ71とプレッシャープレート59との間に配置され、外周を回転ケース3のスプライン部53に連結して軸方向移動自在に配置されている。
【0065】
パイロットクラッチ71は、回転ケース3とカムリング61との間に配置されており、そのアウタープレート75は回転ケース3のスプライン部53に連結され、インナープレート77はカムリング61の外周に形成されたスプライン部79に連結されている。
【0066】
電磁石73のコア31は、防護ケーシング13の防護カバーに形成された円筒形の孔に圧入されており、上記のように、ボールベアリング29を介してロータ25を支承している。また、コア31はロータ25に形成された凹部79に所定間隔のエアギャプを介して貫入している。
【0067】
また、コア31は、連結部材を介して防護ケーシング13の防護カバー側に回り止めされている。
【0068】
電磁石73のリード線は上記の連結部材にクリップされ、グロメットを通して防護ケーシング13の外部に引き出され、コントローラを介して車載のバッテリに接続されている。
【0069】
コア31、ロータ25、上記のエアギャップ、パイロットクラッチ71、アーマチャ69によって電磁石73の磁路が構成されている。
【0070】
ロータ25は非磁性体であるオーステナイト系ステンレス鋼のリング81によって径方向の外側と内側に分断されている。また、パイロットクラッチ71の各プレート75,77には、リング81と対応する径方向位置に、周方向等間隔に設けられた切り欠き83と、これらの切り欠き83を連結するブリッジ部が設けられている。これらのリング81と切り欠き83とによって磁路上での磁束の短絡が防止されている。
【0071】
図2に拡大して示したように、密封型シールベアリング15は、アウターレース85(外輪)、インナーレース87(内輪)、アウターレース85とインナーレース87の各軌道上に配置された複数個のボール89(転動体)、各ボール89の周方向間隔を所定値に保つリテーナ91,93(保持器)、アウターレース85とインナーレース87にそれぞれ装着されてシールベアリング15の内部を密封する前後のシール95,97などから構成されている。
【0072】
図1のように、アウターレース85は防護ケーシング13(防護ケーシング本体21)の内周に装着され、インナーレース87は円筒部材23(回転ケース3)の外周に装着されている。
【0073】
また、防護ケーシング本体21の開口部22側に向いた前側のシール95には、密封型シールベアリング15の内部と外部とを連通するブリーザ部99が適度な間隔で設けられており、下記のように、密封型シールベアリング15の内部に生じる負圧を防止している。
【0074】
ダストカバー17は、回転ケース3の外周に圧入されており、防護ケーシング本体21の前端部との間で、エアギャップを有するオーバーラップ部101を形成し、このオーバーラップ部101によってシール機能を得ている。
【0075】
ダストシール19は、防護ケーシング本体21の開口部22内周に装着されており、回転ケース3の外周及びダストカバー17と接触し、シール機能を行っている。
【0076】
[動作]
コントローラは、電磁石73の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【0077】
電磁石73が励磁されると、磁路に磁束ループ103が発生してアーマチャ69が吸引され、パイロットクラッチ71を押圧して締結させ、パイロットトルクを発生させる。
【0078】
パイロットトルクが発生すると、回転ケース3からパイロットクラッチ71とカムリング61とを介してボールカム9に、パイロットトルクの大きさに応じて、エンジンの駆動力が掛かり、発生したカムスラスト力を受けてプレッシャープレート59がメインクラッチ7を押圧して締結し、電磁式カップリング1が連結される。
【0079】
また、上記のように回転ケース3の円筒部材23が非磁性体のアルミニウム合金で作られており、磁束ループ103から円筒部材23側に磁束が漏洩することが防止され、アーマチャ69に磁束が効率良く導かれるから、パイロットクラッチ71は所定のパイロットトルクが得られ、電磁式カップリング1は所定の連結トルク(伝達トルク)が得られる。
【0080】
電磁式カップリング1が連結されると、エンジンの駆動力はインナーシャフト5からリヤデフ側のプロペラシャフトなどを介してリヤデフに伝達され、リヤデフから左右の後輪に配分されて車両は4輪駆動状態になり、悪路などの走破性や、車体の安定性が向上する。
【0081】
このとき、コントローラにより電磁石73の励磁電流を調整し磁力を制御すると、パイロットクラッチ71の滑り率が変化してパイロットトルクが変わり、ボールカム9のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ7の連結力(電磁式カップリング1を介して後輪側に送られる伝達トルクの大きさ)を調整することができる。
【0082】
このような連結力調整によって、前後輪間の駆動力配分比を任意に制御することが可能であり、例えば、旋回走行中にこのような制御を行うと、車両の操縦性や安定性などが向上する。
【0083】
また、電磁石73の励磁を停止すると、パイロットクラッチ71が開放されてボールカム9のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ7が開放されて電磁式カップリング1の連結が解除される。
【0084】
電磁式カップリング1の連結が解除されると、リヤデフ側プロペラシャフトから後輪までが切り離されて車両は前輪駆動の2輪駆動状態になり、エンジンの燃費が向上する。
【0085】
また、電磁式カップリング1(インナーシャフト5)が回転すると、容量増大空間部50のオイルは遠心力によってボールベアリング35と、インナーシャフト5の複数箇所に設けられた径方向流路を通り、メインクラッチ7、ボールカム9、パイロットクラッチ71、スラストベアリング65、ワッシャ67などを潤滑・冷却する。
【0086】
また、メインクラッチ7の各インナープレート55に設けられているオイル孔58は、ボールカム9、パイロットクラッチ71、ベアリング65側へのオイルの移動を促進し、これらの潤滑・冷却効果を向上させている。
【0087】
また、プレッシャープレート59の貫通孔68は、オイルによるプレッシャープレート59の移動抵抗を軽減してメインクラッチ7の操作レスポンスを向上させると共に、オイルの流路になり、ボールカム9、パイロットクラッチ71側へのオイルの移動を促進し、これらの潤滑・冷却効果を向上させている。
【0088】
また、ダストカバー17とダストシール19とによって、防護ケーシング13の開口部22から内部に塵や水分のような異物が侵入することが防止される。
【0089】
なお、図2の破線符号100、および図中の丸枠で示す部分を周方向に一部切欠、または小孔を設け、ブリーザ部99を閉じることにより、ケーシング本体内部側へ密封型シールベアリング15内部を連通することができる。この場合には、開口部22側から侵入する摩耗粉などをシールベアリング15内部へ至らしめることを防止できる。
【0090】
[効果]
上記実施形態の回転体の支持構造及び電磁式カップリング1では、密封型シールベアリング15のシール95に、内部と外部とを連通するブリーザ部99が設けられており、その呼吸機能によって空気が適度に流出入する。
【0091】
従って、密封型シールベアリング15は、長時間稼働(回転)しても内部が高圧になることがなく、稼働を停止した後、内部に負圧が生じることがないから、負圧によってシール95,97がアウターレース85やインナーレース87に強く押圧され、あるいは、シール95,97がリテーナ91,93と接触することにより、リテーナ91,93がボール89を強く押圧することがなくなり、これらに起因する回転抵抗と摩擦熱などの発生が防止される。
【0092】
また、密封型シールベアリング15に封入されている潤滑オイルが、この摩擦熱によって劣化し、あるいは、劣化が促進されることが防止される。
【0093】
また、この回転抵抗により、アウターレース85が供回りし防護ケーシング本体21にクリープによる傷や摩耗が発生すること、及び、この傷や摩耗によってアウターレース85と防護ケーシング本体21との間に隙間が生じ、この隙間によって密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能、耐久性などが低下することが防止される。
【0094】
また、防護ケーシング13に対する回転ケース3の周速が最も速く、それだけ密封型シールベアリングに負圧が生じ易い個所(回転ケース3の大径部)に、ブリーザ部99を設けた密封型シールベアリング15を配置したことにより、負圧防止による上記の効果が最も顕著に得られる。
【0095】
また、防護ケーシング13の開口部22側のシール95にブリーザ部99を設けたことにより、密封型シールベアリング15を配置したことによって防護ケーシング13に生じた内圧の影響からブリーザ部99が解放される上に、開口部22からのエアを自由に呼吸することができる。
【0096】
従って、密封型シールベアリング15内部の負圧発生防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの防止効果がさらに向上する。
【0097】
また、上記のように防護ケーシング13の開口部22側に密封型シールベアリング15のブリーザ部99を設けても、塵埃や水分のような異物は、ダストカバー17とダストシール19のシール機能によって遮断され、ブリーザ部99から内部に侵入することが防止されるから、密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能などが正常に保たれ、耐久性が高く保たれる。
【0098】
また、電磁式カップリング1は、ボールカム9によってメインクラッチ7の押圧力が増幅されるから、同一の伝達トルク(クラッチ容量)で比較した場合、メインクラッチ7をそれだけ小径にすることができ、回転ケース3の小径化が可能になる。
【0099】
回転ケース3が小径になると周速がそれだけ低下し、従来の(ブリーザ部を設けない)密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなるから、電磁式カップリング1は、ブリーザ部99による負圧防止効果と、回転ケース3の周速低減効果と相俟って、密封型シールベアリング15に発生する回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレース85の過剰な回転、クリープによる防護ケーシング13の傷と摩耗、密封型シールベアリング15の支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果、及び、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【0100】
なお、本発明の動力断続装置は、デファレンシャル装置の差動回転部材の間に配置すれば、差動制限機構に用いることもできる。
【0101】
【発明の効果】
請求項1の回転体の支持構造は、密封型シールベアリングのシールに空気を適度に流出入させるブリーザ部を設けたことにより、長時間回転させた後でも内部に負圧が生じることがなく、負圧に起因する回転抵抗や摩擦熱などが防止されると共に、摩擦熱による潤滑オイルの劣化が防止される。
【0102】
また、この回転抵抗によりアウターレースが過度に回転してケーシングに生じる傷と摩耗、この傷と摩耗によってアウターレースとケーシング間に生じる隙間、この隙間によるベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止される。
【0103】
請求項2の回転体の支持構造は、請求項1の構成と同等の作効果を得ることができる。
【0104】
また、ケーシングに対する回転体の周速が最も速い個所に配置される密封型シールベアリングにブリーザ部を設けたことによって、負圧防止効果、負圧に起因する回転抵抗、摩擦熱などの防止効果が最も顕著に得られる。
【0105】
請求項3の回転体の支持構造は、請求項1または請求項2の構成と同等の効果を得ることができる。
【0106】
また、ケーシングの開口側に設けたブリーザ部は、ケーシングの内圧の影響から解放されて開口からのエアを自由に呼吸することができ、負圧防止による効果がそれだけ向上する。
【0107】
請求項4の回転体の支持構造は、請求項3の構成と同等の効果を得ることができる。
【0108】
また、ケーシングの開口側に配置された密封型シールベアリングにブリーザ部を設けても、ダストカバーとダストシールのシール機能によって、塵埃や水分などの侵入が防止され、密封型のシールベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などが正常に保たれる。
【0109】
また、請求項3の発明のように、ブリーザ部をケーシングの開口側に向けて設ける構成では、同様に、ダストカバーとダストシールによって塵埃や水分などの侵入が防止されるから、密封型シールベアリングの機能と耐久性が正常に保たれる。
【0110】
請求項5の動力断続装置は、請求項1〜4の回転体の支持構造を用いたことにより、密封型シールベアリングの負圧による回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下が防止され、機能が正常に保たれる。
【0111】
請求項6の発明は、請求項5の構成と同等の効果を得ることができる。
【0112】
また、カム機構を用いたことによってメインクラッチと回転体の小径化が可能になり、回転体の周速がそれだけ低下して密封型シールベアリングでも負圧が発生しにくくなるから、ブリーザ部による負圧防止効果と相俟って、密封型シールベアリングの回転抵抗と摩擦熱、摩擦熱による潤滑オイルの劣化、回転抵抗によるアウターレースの回転、相手側部材の傷と摩耗、ベアリングの支持機能、センターリング機能、耐久性などの低下防止効果、及び、機能を正常に保つ効果が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 電磁式カップリング(動力断続装置)
3 回転ケース(回転体:中空の一側トルク伝達部材)
5 インナーシャフト(他側のトルク伝達部材)
7 メインクラッチ
9 ボールカム(カム機構)
13 防護ケーシング(ケーシング:相手側部材)
15 密封型シールベアリング
17 ダストカバー
19 ダストシール
71 パイロットクラッチ
73 電磁石(アクチュエータ)
85 アウターレース
87 インナーレース
89 ボール(転動体)
95,97 シール
99 ブリーザ部
Claims (6)
- ケーシングと、
前記ケーシングの内部に回転自在に配置された回転体と、
前記ケーシングにアウターレースを接触させ、前記回転体にインナーレースを接触させて前記回転体を前記ケーシングに支持すると共に、前記アウターレースとインナーレースにそれぞれ接触するシールを軸方向の両側に配置した密封型のシールベアリングとを備えた回転体の支持構造であって、
前記密封型シールベアリングの前記シールに、転動体側と外部とを連通するブリーザ部を設けたことを特徴とする回転体の支持構造。 - 請求項1に記載された発明であって、
前記回転体を前記ケーシングに支持する前記密封型シールベアリングが、複数個配置されており、
少なくとも、前記ケーシングに対する前記回転体の周速が最も速い前記密封型シールベアリングの前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とする回転体の支持構造。 - 請求項1または請求項2に記載された発明であって、
前記ケーシングに軸方向の開口が設けられており、
この開口側の前記シールに、前記ブリーザ部を設けたことを特徴とする回転体の支持構造。 - 請求項3に記載された発明であって、
前記ケーシングの内周面に支持され、前記回転体の外周面と接触しながら摺動してシールするダストシールと、
前記ケーシングと前記回転体の一方に装着されて前記ケーシングの前記開口を覆うダストカバーとを配置したことを特徴とする回転体の支持構造。 - 請求項1〜請求項4のいずれかに記載された発明の前記回転体を、中空の一側トルク伝達部材にし、
その内側に同軸配置された他側のトルク伝達部材と、
前記両トルク伝達部材の間に配置されたクラッチと、
前記クラッチを断続操作するアクチュエータとを設けたことを特徴とする動力断続装置。 - 請求項5に記載された発明であって、
前記一側トルク伝達部材及び前記他側トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、
パイロットクラッチと、
前記パイロットクラッチを連結させる電磁石と、
前記パイロットクラッチが連結されると前記両トルク伝達部材間のトルクを受けて作動し、前記メインクラッチを連結させるカム機構とを備え、
前記クラッチが、前記メインクラッチであり、
前記アーマチャが、前記電磁石であることを特徴とする動力断続装置。
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JP2002350419A JP2004183755A (ja) | 2002-12-02 | 2002-12-02 | 回転体の支持構造及びこれを用いた動力断続装置 |
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JP2002350419A JP2004183755A (ja) | 2002-12-02 | 2002-12-02 | 回転体の支持構造及びこれを用いた動力断続装置 |
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JP (1) | JP2004183755A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2013011575A1 (ja) * | 2011-07-20 | 2015-02-23 | アイシン・エーアイ株式会社 | 変速機 |
-
2002
- 2002-12-02 JP JP2002350419A patent/JP2004183755A/ja active Pending
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