JP2005036867A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁クラッチの摩擦係合要素の摩耗に伴う締結応答性の低下や締結力の変動を補償する。
【解決手段】 ディファレンシャルギヤＤのディファレンシャルロック機構Ｌは左右の車軸１９を一体に結合する電磁クラッチ２１を備えており、そのクラッチディスク２３およびクラッチプレート２５を係合させるアクチュエータ２９は、強磁性形状記憶合金２７と、それを変形させる磁場を発生させるコイル２８とを備える。コイル２８に印加する電流を変化させることで電磁クラッチ２１の締結力を任意に制御することができ、またクラッチディスク２３およびクラッチプレート２５が摩耗してクラッチクリアランスが増加しても、その電磁クラッチ２１の非締結時に予めコイル２８に所定の電流を印加して強磁性形状記憶合金２７を変形させることで、前記クラッチクリアランスを適正な大きさに調整して電磁クラッチ２１の締結応答性を確保することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、第１部材に支持した第１摩擦係合要素と第２部材に支持した第２摩擦係合要素とをアクチュエータが発生する押圧力で相互に係合させて第１部材および第２部材を一体に締結可能なクラッチ装置に関する。

自動車の動力伝達系に配置されるクラッチ装置として、下記特許文献１に記載されたものが公知である。

このクラッチ装置は、コイルの励磁によりコアに吸引されるアマチュアの押圧力でクラッチディスクおよびクラッチプレートを相互に係合させる電磁クラッチであり、その締結力の大きさはコイルに印加する電流の大きさにより制御されるようになっている。

また、磁場を与えることで変形する強磁性形状記憶合金が、下記特許文献２〜４により公知である。
特開２００２−２１１２５９号公報 特開２００２−１２９２７３号公報 特開２００２−２８５２６９号公報 特開２００２−３１７２３５号公報

しかしながら上記従来の電磁クラッチは、クラッチディスクおよびクラッチプレートの摩耗量の増加に応じてコアおよびアマチュア間のエアギャップが増加すると、その締結応答性が次第に低下したり、安定した締結力が得られなくなったりする問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、電磁クラッチの摩擦係合要素の摩耗に伴う締結応答性の低下や締結力の変動を補償することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、第１部材に支持した第１摩擦係合要素と第２部材に支持した第２摩擦係合要素とをアクチュエータが発生する押圧力で相互に係合させて第１部材および第２部材を一体に締結可能なクラッチ装置において、前記アクチュエータは、磁場の強さに応じて変形して前記押圧力を発生する強磁性形状記憶合金と、この強磁性形状記憶合金を変形させる磁場を発生するコイルとを備えたことを特徴とするクラッチ装置が提案される。

尚、実施例のクラッチインナー２２およびクラッチアウター２４はそれぞれ本発明の第１部材および第２部材に対応し、実施例のクラッチディスク２３およびクラッチプレート２５はそれぞれ本発明の第１摩擦係合要素および第２摩擦係合要素に対応する。

請求項１の構成によれば、クラッチ装置の第１、第２摩擦係合要素を係合させるアクチュエータが、コイルが発生する磁場の強さに応じて変形して押圧力を発生する強磁性形状記憶合金を備えているので、コイルに印加する電流の大きさを変化させることでクラッチ装置の締結力を任意に制御することができる。また第１、第２摩擦係合要素が摩耗してクラッチクリアランスが増加しても、そのクラッチ装置の非締結時に予めコイルに所定の電流を印加して強磁性形状記憶合金を変形させることで、前記クラッチクリアランスを適正な大きさに調整してクラッチ装置の締結応答性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のディファレンシャルギヤのスケルトン図（電磁クラッチの非係合時）、図２は図１に対応する作用説明図（電磁クラッチの係合時）である。

図１は、フロントエンジン・フロントドライブ車両のディファレンシャルギヤＤを示すスケルトン図であって、ミッションケース１１に一対のベアリング１２，１２を介して回転自在に支持されたディファレンシャルケース１３の外周に固定されたファイナルドリブンギヤ１４が、トランスミッションのカウンタシャフト１５に一体に形成されたファイナルドライブギヤ１６に噛合して駆動される。ディファレンシャルケース１３に固定されたピニオンシャフト１７，１７に回転自在に支持された一対のディファレンシャルピニオン１８，１８が、ディファレンシャルケース１３を回転自在に貫通する左右の車軸１９，１９の軸端に固定された一対のディファレンシャルサイドギヤ２０，２０に噛合する。

このディファレンシャルギヤＤは、左右の車軸１９，１９を電磁クラッチ２１で一体に結合して差動制限機能を発揮するディファレンシャルロック機構Ｌを備える。ディファレンシャルロック機構Ｌの電磁クラッチ２１は、右側の車軸１９の左端に固定されたクラッチインナー２２と、クラッチインナー２２の外周面に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合する複数のクラッチディスク２３…と、左側の車軸１９の右端および左側のディファレンシャルサイドギヤ２０の外周部を接続するクラッチアウター２４の内周面に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合する複数のクラッチプレート２５…と、クラッチアウター２４の左端部に形成された剛性の高い環状の荷重受け部２６と、荷重受け部２６および左端のクラッチプレート２５間に配置されてクラッチアウター２４の内周面に軸方向移動可能かつ相対回転不能にスプライン嵌合する環状の強磁性形状記憶合金２７と、荷重受け部２６に形成した開口２６ａに収納されたコイル２８とを備える。強磁性形状記憶合金２７およびコイル２８はディファレンシャルロック機構Ｌのアクチュエータ２９を構成する。

強磁性形状記憶合金２７はＣｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金あるいはＣｏ−Ｎｉ−Ｇａ合金よりなる円板状の部材であって、コイル２８を励磁しないとき、つまり磁場が形成されないときには、図１に示すように平板状になっており、クラッチディスク２３…およびクラッチプレート２５…は相互に係合せずに電磁クラッチ２１は非締結状態となる。

電磁クラッチ２１が非締結状態にあるとき、右側の車軸１９と一体のクラッチインナー３７と、左側の車軸１９と一体のクラッチアウター２４とは分離しているため、ディファレンシャルロック機構Ｌは非作動状態となり、ディファレンシャルギヤＤは車両の旋回時に左右の車軸１９，１９の差回転を許容する通常の機能を発揮する。

一方、ディファレンシャルロック機構Ｌを作動状態として左右の車軸１９，１９の差回転を抑制する場合には、コイル２８を励磁して磁場を発生させることで、その磁場内に位置する強磁性形状記憶合金２７を、図２に示すように湾曲させる。すると径方向内端および径方向外端を荷重受け部２６に支持された強磁性形状記憶合金２７の径方向中間部がクラッチディスク２３…およびクラッチプレート２５…を相互に係合させる押圧力を発生し、電磁クラッチ２１を係合させる。その結果、右側の車軸１９がクラッチインナー２２、クラッチディスク２３…、クラッチプレート２５…およびクラッチアウター２４を介して左側の車軸１９に結合され、左右の車軸１９，１９の差回転を抑制する差動制限機能が発揮される。

このとき、コイル２８への通電電流を制御して強磁性形状記憶合金２７の湾曲量、つまり押圧力を変化させれば、クラッチディスク２３…およびクラッチプレート２５…間のスリップ量を変化させて作動制限力の大きさを自由に制御することができる。またクラッチディスク２３…およびクラッチプレート２５…の摺動面が摩耗してクラッチクリアランスが増加すると、電磁クラッチ２１の締結応答性が低下する問題がある。これを回避するために、電磁クラッチ２１の締結荷重を図示せぬセンサで検出し、締結荷重が発生する直前のコイル２８の電流を逐次記憶しておき、電磁クラッチ２１の非締結時に前記電流を基準電流としてコイル２８に印加するとともに、電磁クラッチ２１の締結時に前記基準電流から電流を増加させることで、クラッチクリアランスの増加を補償して電磁クラッチ２１の締結応答性を確保するとともに、安定した締結力を得ることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では自動車のディファレンシャルロック機構Ｌの電磁クラッチ２１を例示したが、本発明は他の任意の用途のクラッチに適用することが可能である。

また実施例では強磁性形状記憶合金２７としてＣｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金あるいはＣｏ−Ｎｉ−Ｇａ合金を例示したが、他の任意の組成のものを用いることができる。

車両のディファレンシャルギヤのスケルトン図（電磁クラッチの非係合時） 図１に対応する作用説明図（電磁クラッチの係合時）

符号の説明

２２ クラッチインナー（第１部材）
２３ クラッチディスク（第１摩擦係合要素）
２４ クラッチアウター（第２部材）
２５ クラッチプレート（第２摩擦係合要素）
２７ 強磁性形状記憶合金
２８ コイル
２９ アクチュエータ

Claims (1)

1. 第１部材（２２）に支持した第１摩擦係合要素（２３）と第２部材（２４）に支持した第２摩擦係合要素（２５）とをアクチュエータ（２９）が発生する押圧力で相互に係合させて第１部材（２２）および第２部材（２４）を一体に締結可能なクラッチ装置において、
   前記アクチュエータ（２９）は、磁場の強さに応じて変形して前記押圧力を発生する強磁性形状記憶合金（２７）と、この強磁性形状記憶合金（２７）を変形させる磁場を発生するコイル（２８）とを備えたことを特徴とするクラッチ装置。
   

Images