JP2005155681A - トルク伝達カップリング - Google Patents

Abstract

【課題】 レスポンス向上を可能とする。
【解決手段】 トルクの入出力伝達を行うためのクラッチハブ６５及びクラッチハウジング６３と、クラッチハブ６５及びクラッチハウジング６３間のトルク伝達を行う摩擦多板クラッチ７４と、ギヤ８３，８５間の相対正回転により推力を発生して摩擦多板クラッチ７４を摩擦係合させると共に推力発生状態から相対逆回転することにより推力を解除する加圧ギヤセット８１と、加圧ギヤセット８１のギヤ８３，８５を回転駆動して相対正回転を起こすか相対逆回転を起こすために常時回転可能な正回転電動モータ１１７及び逆回転電動モータ１１９と、正回転電動モータ１１７及び逆回転電動モータ１１９の回転駆動力を断続制御して相対正回転又は相対逆回転を選択する正回転用クラッチ１２１及び逆回転用クラッチ１２３を備えたことを特徴とする
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車のトルク伝達カップリングに関する。

従来のこの種のトルク伝達カップリングとしては、例えば図１０に示すようなものがある。図１０は四輪駆動車のトランスファの断面図を示している。トランスファ２０１は、トルク伝達カップリング２０３を備えている。トルク伝達カップリング２０３は、クラッチケージ２０５と、スリーブ２０７とを備えている。クラッチケージ２０５とスリーブ２０７との間には、摩擦クラッチ２０９が配置されている。摩擦クラッチ２０９のアウタープレートは、クラッチケージ２０５側に係合し、インナープレートはスリーブ２０７側に係合している。

前記摩擦クラッチ２０９に対向して、加圧リング２１１が配置されている。加圧リング２１１は、ピン２１３を介してトランスファケース２１５に回転方向に係合し、回転軸芯に沿った方向には移動可能となっている。加圧リング２１１に対し、支持リング２１７が対向配置されている。支持リング２１７と加圧リング２１１との間には、ボール２１９を備えたカム機構が設けられている。

前記支持リング２１７は、プレート２２０を介して軸２３３側に回転軸芯に沿った方向で支持されている。支持リング２１７には、歯車２２１が噛み合っている。歯車２２１は、軸２２３に連動連結されている。軸２２３は、歯車２２１、ピニオン２２７を介してサーボモータ２２９の駆動軸２３１に連動連結されている。

前記クラッチケージ２０５には、後輪側への出力軸２３３が結合されている。出力軸２３３は、エンジンから回転入力を受ける入力軸２３５に連動連結されている。

前記スリーブ２０７には、歯車２３７が連動連結されている。トランスファケース２１５には、前輪側へ出力を行う副軸２３９が回転自在に支持されている。副軸２３９には、歯車２４１が設けられている。歯車２４１と前記歯車２３７とには、チェーン２４３が掛け回されている。

従って、エンジンから入力軸２３５に伝達されたトルクは、出力軸２３３を介してそのまま後輪側へ伝達される。また、前輪側へは摩擦クラッチ２０９の締結に応じて伝達される。摩擦クラッチ２０９の締結は、サーボモータ２２９の駆動によって行われる。

前記サーボモータ２２９を駆動すると、駆動軸２３１に連動してピニオン２２７が回転し、歯車２２５、軸２２３を介し歯車２２１が回転する。この回転によって、支持リング２１７が１８０度の範囲内で回転し、加圧リング２１１に対して相対回転する。この相対回転によって、ボール２１９を備えたカム機構が働き、推力を発生する。この推力は、プレート２２０で受けられ、プレート２２０に対する反力として支持リング２１７を介し加圧リング２１１に作用する。この反力の作用により加圧リング２１１が摩擦クラッチ２０９側へ移動する。この移動によって、摩擦クラッチ２０９が締結される。

前記摩擦クラッチ２０９が締結されると、クラッチケージ２０５とスリーブ２０７とが締結力に応じて係合し、出力軸２３３からクラッチケージ２０５、摩擦クラッチ２０９、スリーブ２０７を介して歯車２３７側へもトルク伝達が行われる。歯車２３７からは、チェーン２４３、歯車２４１を介して、副軸２３９にトルク伝達が行われ、前輪側への出力が行われる。

しかしながら、上記構造では、サーボモータ２２９のモーターロータのイナーシャによりレスポンス向上には限界があった。

図１１〜図１４を用いてさらに説明する。図１１はトルク伝達カップリングの概略図、図１２は加圧リングの変位と加圧力との関係のグラフ、図１３は所定の加圧力を得るまでのモータ回転スピードの時間変化を示すグラフ、図１４は所定の加圧力を得るまでの時間を短縮したモータ回転スピードの時間変化を示すグラフである。

図１１のように、摩擦クラッチ２０９が加圧リング２１１により加圧されるとその圧力により各部が変位ｘする。このため、図１２のように摩擦クラッチ２０９の必要加圧力ｐ１を得るためには必要変位ｘ１まで加圧リング２１１を移動させなければならない。

前記加圧リング２１１を移動させるためには、支持リング２１７が所定角度自転する必要がある。この支持リング２１７を自転させるためにはサーボモータ２２９がさらに数多く回転しなければならない。

従って、短時間で所定の必要加圧力を得るためには、図１３のように所定の時間内にサーボモータ２２９が数多く回転し、その後停止することが必要である。図１３の斜線部の面積が必要変位ｘ１を生み出すサーボモータ２２９の必要なトータル回転数である。

このため良好なレスポンスを得るためには、図１４のようにサーボモータ２２９の回転を極短時間に急速に立ち上げ、急速に停止しなければならない。図１４の斜線部の面積で表されるサーボモータ２２９の必要なトータル回転数は、図１３のそれと一致している。

しかし、図１４の立ち上がり直線の傾きで表されるように、応答時間を短くすればするほどモーターロータの必要角加速度は非常に大きくなる。このとき、モーターロータを加速するための必要トルクは、角加速度とモーターロータの慣性モーメントとの積である。従って、良好なレスポンスを得ようとすると、角加速度を大きくする必要がありモーターロータを加速するための必要トルクは、摩擦クラッチ２０９を加圧するために本質的に必要なトルクの数十倍になり、結果としてモーターロータの加速に限界を招き、レスポンス向上には限界があった。

特許２７１５３４０号公報

解決しようとする問題点は、摩擦クラッチの締結及び締結解除に至るまでの駆動レスポンスが低い点である。

本発明のトルク伝達カップリングは、駆動レスポンスを向上するため、加圧部材セットの少なくとも一方の部材を回転駆動して一対の部材間の相対正回転を起こすか相対逆回転を起こすために常時回転可能な回転アクチュエータと、回転アクチュエータの回転駆動力を断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択するクラッチ手段とを備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明のトルク伝達カップリングでは、トルクの入出力伝達を行うための入出力回転部材と、前記入出力回転部材間に設けられ摩擦係合により入出力回転部材間のトルク伝達を行う摩擦係合部と、相対回転可能な一対の部材を備え該部材間の相対正回転により推力を発生して前記摩擦係合部を摩擦係合させると共に推力発生状態から相対逆回転することにより推力を解除する加圧部材セットと、前記支持体側に支持され前記加圧部材セットの少なくとも一方の部材を回転駆動して前記相対正回転を起こすか相対逆回転を起こすために常時回転可能な回転アクチュエータと、前記回転アクチュエータの回転駆動力を断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択するクラッチ手段とを備えたため、回転アクチュエータを常時回転させながら一対の部材の相対正回転又は相対逆回転を選択することができる。

例えば、回転アクチュエータを高速で回転させておき、一方の部材が必要な回転をする間だけクラッチ手段を接続する。この場合、回転アクチュエータのイナーシャは一方の部材の回転を加速するために有効に働く。このため一方の部材は極めて短時間の内に所定位置まで高速で回転することができる。一方の部材が所定の位置まで回転したらクラッチ手段を遮断して回転アクチュエータを切り離す。このとき回転アクチュエータを止めることなく一方の部材の回転は停止する。一方の部材の回転は回転アクチュエータに比べて低いので慣性力が小さく、駆動力が無くなるとすぐに停止する。

こうして、回転アクチュエータのイナーシャに規制されることなく、駆動レスポンス向上により的確なトルク伝達制御を行わせることができる。

駆動レスポンスの向上により、摩擦係合部の締結解除を素早く行わせることができ、いわゆる引きずりトルクを防止又は抑制することができる。

前記加圧部材セットは、一対のギヤと該ギヤに噛み合うピニオンギヤとを有し、前記ピニオンギヤの回転駆動による入力を回転軸芯に沿った方向の加圧力に変換して前記摩擦係合部を摩擦係合させ、前記一対のギヤとピニオンギヤとの各間のギヤ比又は噛み合い半径が異なることに起因して前記相対正回転及び相対逆回転を行わせるため、回転アクチュエータによる回転駆動で、一対のギヤを低速で相対正逆回転させることができる。この低速の相対正逆回転によって前記回転駆動による入力を回転軸心に沿った方向の加圧力に変換して、前記摩擦係合部を摩擦係合させ、或いは摩擦係合を解除することができる。

すなわち、回転アクチュエータ等を小型化し、コンパクトに形成することができ、狭いスペースにも極めて容易に配置することができる。

また、前記回転アクチュエータを小型化することができるため、重量軽減を図ることもできる。

さらに、回転アクチュエータの回転駆動を大きく減速して加圧力に変換することができるため、前記摩擦係合部の締結微調整を容易に行うことが可能となる。

前記一対のギヤの一方を、回転不能な支持体側に回転軸芯に沿った方向に支持し、前記一対のギヤ間に、両者の相対回転に起因して前記推力を発生させるカム機構を設けたため、回転アクチュエータの回転駆動によって一対のギヤが大きく減速されて低速で相対正逆回転する。この相対正逆回転によって、一対のギヤ間のカム機構が推力を発生させ、或いは推力を解除する。推力が作用する一方のギヤが支持体側で受けられ、推力の反力として他方のギヤに力が作用する。この力の作用により他方のギヤが移動し、摩擦係合部を加圧して摩擦係合させることができる。従って、摩擦係合部を確実に摩擦係合させることができる。

前記回転アクチュエータは、前記相対正回転を行わせるために常時回転する正回転アクチュエータ及び前記相対逆回転を行わせるために常時回転する逆回転アクチュエータからなり、前記クラッチ手段は、前記正回転アクチュエータの回転駆動力を断続する正転用クラッチ及び前記逆回転アクチュエータの回転駆動力を断続する逆転用クラッチからなり、前記正逆転用クラッチを断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択するため、正逆回転アクチュエータ及び正逆転用クラッチ等をそれぞれバランスの良い配置にすることができる。

前記回転アクチュエータは、前記相対正逆回転を行わせるために常時回転する単一両用構成とし、前記クラッチ手段は、前記回転アクチュエータによって正転駆動される正転駆動軸及び逆転機構を介して逆転駆動される逆転駆動軸と該正転駆動軸の回転を断続する正転用クラッチ及び前記逆転駆動軸の回転を断続する逆転用クラッチとからなり、前記正逆転用クラッチを断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択するため、回転アクチュエータを単一とし、重量軽減を図ることができる。

本発明のトルク伝達カップリングは、四輪駆動車のトランスファの出力側、リヤデファレンシャル装置への入力側、トランスファとリヤデファレンシャル装置との間のプロペラシャフト、前輪側のアクスルシャフト、後輪側のアクスルシャフトの何れかに配置されたため、各トルク伝達カップリングの何れかとしてトルク伝達を的確に行うことができる。

本発明のトルク伝達カップリングは、的確なトルク伝達を行わせる行わせるという目的を、簡単な構造で実現した。

図１は、本発明の実施例１に係り、トルク伝達カップリングの配置を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である。

図１のように、トルク伝達カップリング１は、リヤデファレンシャル装置３側に取り付けられている。トルク伝達カップリング１の支持体であるハウジング５は、支持体としてのデフキャリア７にボルト９などにより締結結合されている。トルク伝達カップリング１の一方の回転軸１１は、等速ジョイント１３を介してプロペラシャフト１５側に結合されている。トルク伝達カップリング１は、デフキャリア７から突出するドライブピニオンシャフト１７に連動連結されている。この結合によりドライブピニオンシャフト１７は、トルク伝達カップリング１の他方の回転軸を構成する。

前記ドライブピニオンシャフト１７のドライブピニオンギヤ１９は、リヤデファレンシャル装置３のリングギヤ２１に噛み合っている。リヤデファレンシャル装置３は、前記デフキャリア７に回転自在に支持されている。リヤデファレンシャル装置３には、後輪側の左右のアクスルシャフト２３，２５を介して左右の後輪２７，２９が連動連結されている。

前記プロペラシャフト１５は、等速ジョイント３１を介してトランスファ３３の出力軸３５に結合されている。トランスファ３３内には伝動軸３７が回転自在に支持されている。伝動軸３７には傘歯車３９と平歯車４１とが設けられている。傘歯車３９は、前記出力軸３５に設けられたピニオンギヤ４３に噛み合い、平歯車４１は、平歯車４９に噛み合っている。平歯車４９は、フロントデファレンシャル装置４５のデフケース４７側に連動連結されている。

前記フロントデファレンシャル装置４５のリングギヤ５１に、内燃機関であるエンジン５３からトランスミッション５５を介してトルクが入力されるようになっている。フロントデファレンシャル装置４５には、前輪側の左右のアクスルシャフト５７，５９を介して、左右の前輪６１，６３が連動連結されている。

従って、エンジン５３からトランスミッション５５を介してフロントデファレンシャル装置４５のリングギヤ５１にトルクが入力されると、一方ではアクスルシャフト５７，５９を介して左右の前輪６１，６３へトルク伝達が行われる。また他方では、デフケース４７、平歯車４９，４１、伝動軸３７、傘歯車３９、ピニオンギヤ４３を介して出力軸３５へトルク伝達が行われる。

前記出力軸３５からは、等速ジョイント３１、プロペラシャフト１５、等速ジョイント１３、回転軸１１、トルク伝達カップリング１、ドライブピニオンシャフト１７、ドライブピニオンギヤ１９を介して、リヤデファレンシャル装置３のリングギヤ２１にトルク伝達が行われる。リヤデファレンシャル装置３からは、左右のアクスルシャフト２３，２５を介して、左右の後輪２７，２９へトルク伝達が行われる。

前記トルク伝達カップリング１がトルク伝達状態であるときには、前輪６１，６３、後輪２７，２９によって、四輪駆動状態で走行することができる。トルク伝達カップリング１が、トルク伝達状態にないときには、前輪６１，６３による二輪駆動状態で走行することができる。

前記トルク伝達カップリング１の詳細は図２，図３のようになっている。図２は、トルク伝達カップリング１及びその周辺の縦断面図である。図３は、要部の拡大断面図である。

図２、図３のように、トルク伝達カップリング１は、クラッチハウジング６３と、クラッチハブ６５とを備えている。クラッチハウジング６３は、本実施例において出力回転部材として構成されている。クラッチハウジング６３の内周側に、テーパー形状の内筒部６７が設けられている。内筒部６７の端部に設けた縦壁６９の内周部７１は、ドライブピニオンシャフト１７の端部にスプライン結合されている。

前記クラッチハブ６５は、本実施例において前記回転軸１１に一体に設けられ、入力回転部材を構成している。クラッチハブ６５の縦壁７３は、前記クラッチハウジング６３の内筒部６７を避けるように回転軸１１側へ寄せてクラッチハブ６５の端部に位置している。

前記クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５間には、摩擦係合部として摩擦多板クラッチ７４が設けられている。摩擦多板クラッチ７４は、アウタープレートが前記クラッチハウジング６３に係合し、インナープレートが前記クラッチハブ６５に係合している。従って、摩擦多板クラッチ７４の摩擦係合により、クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５間のトルク伝達を行うことができる。

前記クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５間の端部には、押圧部材７５が対向配置されている。押圧部材７５には、その内周側に加圧受部７７が一体に設けられている。加圧受部７７の内周には、支持ボス部７９が周回状に設けられている。

前記押圧部材７５に隣接して加圧部材セットとしての加圧ギヤセット８１が設けられている。前記加圧ギヤセット８１は、相対回転可能な一対の部材として一対のギヤ８３，８５を備え、さらに該ギヤ８３，８５に共に噛み合うピニオンギヤ８７，８９を有している。

前記ギヤ８３，８５間の相対正回転により推力を発生して前記摩擦多板クラッチ７４を摩擦係合させると共に推力発生状態から相対逆回転することにより推力を解除する。

前記ギヤ８３及びギヤ８５は、回転軸芯に沿った方向に併設されている。一対のギヤ８３，８５間に、ボール９１を備えたカム機構９３が介設されている。ギヤ８３、ギヤ８５の歯部９５，９７は、歯数が僅かに異なって形成され、前記ピニオンギヤ８７の歯部９９，１０１に共に噛み合っている。

前記ギヤ８３は、その内周のボス部１０３において軸受け１０５を介しハウジング５側の縦壁部１０７内周側に回転自在に支持されている。この支持により、ギヤ８３は、ハウジング５側に回転軸芯に沿った方向にも支持され、前記カム機構９３の推力の反力として前記摩擦多板クラッチ７４に締結力を与えることができる。

前記ギヤ８５には、加圧部１０９が一体に周回状に設けられている。加圧部１０９は、前記支持ボス部７９の外周面に相対回転自在に支持されている。加圧部１０９と前記加圧受部７７との間には、ニードルベアリング１１１が介設されている。

前記ハウジング５の縦壁部１０７には上下対称位置に正逆転駆動軸１１３，１１５が回転可能に支持されている。この正逆転駆動軸１１３，１１５に、ハウジング５内において前記ピニオンギヤ８７，８９が取り付けられ、一体に回転するようになっている。

前記正逆転駆動軸１１３，１１５には、前記ハウジング５外において回転アクチュエータの正逆回転アクチュエータとして正逆回転電動モータ１１７，１１９がクラッチ手段としての正逆転用クラッチ１２１，１２３を介して結合されている。

前記正逆回転電動モータ１１７，１１９及び正逆転用クラッチ１２１，１２３は、前記ハウジング５の段付き部１２５に配置され、適宜なブラケット等でハウジング５側に取り付けられている。なお、正逆回転電動モータ１１７，１１９等は、ハウジング５の上下に配置されているため、図１では本来現れないが、説明の便宜上図示している。

前記段付き部１２５により、正逆回転電動モータ１１７，１１９及び正逆転用クラッチ１２１，１２３をハウジング５の外周側にコンパクトに収納支持させることができる。

前記正逆回転電動モータ１１７，１１９及び正逆転用クラッチ１２１，１２３は、コントローラによって電気的に制御される。正回転電動モータ１１７は、前記ギヤ８３，８５に相対正回転を行わせるために常時正回転するように制御され、逆回転電動モータ１１９は、前記ギヤ８３，８５に相対逆回転を行わせるために常時逆回転するように制御される。前記正逆転用クラッチ１２１，１２３は断続制御される。

前記正転用クラッチ１２１は、断続制御により前記正回転電動モータ１１７の回転駆動力を断続し、逆転用クラッチ１２３は、断続制御により前記逆回転電動モータ１１９の回転駆動力を断続する。

前記コントローラには、前後輪６１，６３，２７，２９の検出回転数等が入力され、例えば前後輪６１，６３，２７，２９のスリップ率等により前記正逆転用クラッチ１２１，１２３を適宜断続制御する。

前記正逆転用クラッチ１２１，１２３の断続制御により、前記ギヤ８３，８５の相対正回転、相対逆回転を選択することができる。

前記回転軸１１は、支持体であるハウジング５に軸受け１２７によって回転自在に支持されている。回転軸１１の外端部には、結合フランジ１２９がスプライン係合している。結合フランジ１２９は、ナット１３１によって回転軸１１に締結され、抜け止めが行われている。結合フランジ１２９とハウジング５との間に、シール１３３が設けられている。前記結合フランジ１２９は、前記等速ジョイント１３に結合される。

前記ドライブピニオンシャフト１７は、一対の軸受け１３５，１３７を介してデフキャリア７に設けた支持部１３９に回転自在に支持されている。軸受け１３５，１３７は、ナット１４１で締め込まれている。支持部１３９は、前記内筒部６７の内周側にも突設されている。

前記支持部１３９に、油路１４３が設けれている。油路１４３は、前記支持部１３９の一側から他側へ延設され前記軸受け１３５に潤滑油を導く。油路１４３は、支持部１３９の上部外周に設けた肉盛り部１４５に設けられ、デフキャリア５内から肉盛り部１４５の端面１４７に至って下降傾斜するように貫通形成されている。端面１４７は、軸受け１３５外周の一側端に位置し、この部分で軸受け１３５外周が開放されている。肉盛り部１４５の上面は油路１４３の傾斜に対応して傾斜形成され、前記クラッチハウジング６３の内筒部６７が肉盛り部１４５の上面の傾斜に対応している。前記デフキャリア７内には、油路１４３の端部において案内壁１４９が設けられ、油路１４３の一側壁に連続している。

前記ドライブピニオンギヤ１９及びリングギヤ２１の噛み合い回転時に、デフキャリア７内の飛散ギヤオイルが案内壁１４９に案内されて油路１４３に至り、或いは飛散ギヤオイルが直接油路１４３に至る。油路１４３のギヤオイルは、油路１４３の傾斜により軸受け１３５の外周面へ流動し、該ギヤオイルにより軸受け１３５が十分に潤滑される。

次に作用を説明する。

前記摩擦多板クラッチ７４が締結されていないとき、クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５間は相対回転可能である。従って、前記のようにエンジン５３側からプロペラシャフト１５を介して、クラッチハウジング６３にトルクが入力されてもクラッチハブ６５側に伝達されることはなく、トルク伝達カップリング１はトルクを伝達しない状態となっている。すなわち、前記のように前輪６１，６３の駆動による二輪駆動状態での走行を行うことができる。かかる二輪駆動状態でも正逆回転電動モータ１１７，１１９は、コントローラの制御によりそれぞれ高速で正転逆転駆動されている。

前記二輪駆動状態から正回転電動モータ１１７側の正回転用クラッチ１２１を接続制御して相対正回転の選択を行う。この選択により正回転電動モータ１１７の回転駆動力が正転駆動軸１１３に直ちに伝達される。

前記正転駆動軸１１３の正転により一対のギヤ８３，８５も共に正転駆動される。このとき正回転電動モータ１１７のイナーシャは、ギヤ８３，８５を正転駆動するために有効に働く。このため、ギヤ８３，８５は極めて短時間の内に所定位置まで高速で回転する。ギヤ８３及びピニオンギヤ８７間のギヤ比と、ギヤ８５及びピニオンギヤ８５間のギヤ比とは僅かに異なっており、ギヤ８３，８５が僅かずつ低速で相対正回転する。この相対正回転により、ギヤ８３，８５のカム面がボール９１に乗り上げ、カム機構９３が推力を発生する。

この推力が作用する一方のギヤ８３がハウジング５で受けられ、推力の反力としてギヤ８５に軸方向の力が作用する。この力の作用によってギヤ８５が移動し、ギヤ８５と一体の加圧部１０９が、ニードルベアリング１１１を介して加圧受部７７を回転軸芯に沿った方向へ加圧する。

この加圧によって、押圧部材７５が同方向へ移動し、摩擦多板クラッチ７４がクラッチハウジング６３との軸方向間で締結される。摩擦多板クラッチ７４は、押圧部材７５の締結力に応じて摩擦係合力を発揮し、クラッチハウジング６３とクラッチハブ６５との間のトルク伝達を行わせる。

従って、プロペラシャフト１５から回転軸１１へ伝達されたトルクは、クラッチハブ６５から摩擦多板クラッチ７４を介して、クラッチハウジング６３へ伝達される。クラッチハウジング６３からは、ドライブピニオンシャフト１７へトルクが伝達され、ドライブピニオンシャフト１７から前記のようにして後輪２７，２９側へ出力される。これによって、前輪６１，６３及び後輪２７，２９の駆動による四輪駆動状態で走行することができる。

前記摩擦多板クラッチ７４の締結位置で正回転用クラッチ１２１の遮断により正回転電動モータ１１７を切り離す。このとき、正回転電動モータ１１７を止めることなくギヤ８３，８５の回転は停止する。ギヤ８３，８５の回転は、正回転電動モータ１１７に比べて低いので慣性力が小さく、駆動力が無くなるとすぐに停止する。

前記摩擦多板クラッチに７４によるトルク伝達を解除するときは、前記正転用クラッチ１２１を切断制御し逆転用クラッチ１２３を接続制御することで相対逆回転の選択を行う。この選択により逆回転電動モータ１１９の回転駆動力が逆転駆動軸１１５に直ちに伝達される。

前記逆転駆動軸１１５の逆転により一対のギヤ８３，８５も共に逆転駆動される。ギヤ８３，８５及びピニオンギヤ８７間のギヤ比により、ギヤ８３，８５が僅かずつ低速で相対逆回転する。この相対逆回転により、ギヤ８３，８５のカム面がボール９１への乗り上げを止め、カム機構９３の推力が解除される。

この推力の解除により摩擦単板クラッチ７４の締結が解除され、クラッチハブ６５からクラッチハウジング６３へのトルク伝達は行われず、トルクが後輪２７，２９側へ出力されることはない。これによって、前輪６１，６３駆動による二輪駆動状態で走行することができる。

このように、正逆回転電動モータ１１７，１１９を常時回転させながら一対のギヤ８３，８５の相対正回転又は相対逆回転を選択することができる。このため、正逆回転電動モータ１１７，１１９のイナーシャが摩擦多板クラッチ７４の締結及び締結解除に至るまでの駆動レスポンスの障害になることが抑制され、駆動レスポンス向上により的確なトルク伝達制御を行わせることができる。

前記摩擦多板クラッチ７４の締結解除をレスポンス良く行うことができるので、いわゆる引きずりトルクを防止、又は抑制することができ、燃費向上を図ることもできる。

前記加圧ギヤセット８１等により、正逆回転電動モータ１１７，１１９等を小型化し、コンパクトに形成することができ、狭いスペースにも極めて容易に配置することができる。

前記正逆回転電動モータ１１７，１１９等を小型化することができるため、重量軽減を図ることもできる。

前記正逆回転電動モータ１１７，１１９及び正逆転用クラッチ１２１，１２３等は、一対備えられバランスの良い配置にすることができる。

図４〜図７は本発明の実施例２に係り、図４はトルク伝達カップリング１Ａ及びその周辺の縦断面図であり、図５は同要部の拡大断面図、図６は回転電動モータ及びその周辺の一部を断面にした概略側面図、図７は回転電動モータ及びその周辺を示す概略正面図である。尚、基本的な構成は実施例１と同様であり、対応する構成部分には同符号を付して説明する。

本実施例のトルク伝達カップリング１Ａでは、回転電動モータ１５１は、単一構成となっている。

クラッチ手段としての正転用クラッチ１２１Ａは、回転電動モータ１５１によって正転駆動される正転駆動軸１１３Ａに介設され、該正転駆動軸１１３Ａの回転駆動力を断続する。クラッチ手段としての逆転用クラッチ１２３Ａは、回転電動モータ１５１によって逆転駆動される逆転駆動軸１１５Ａに介設され、該正転駆動軸１１３Ａの回転駆動力を断続する。

前記逆転駆動軸１１５Ａは、逆転機構１５３を介して逆転駆動される。逆転機構１５３は、一対の平歯車１５５，１５７の噛み合わせで構成されている。平歯車１５５，１５７は、ギヤボックス１５９内に収容され、平歯車１５５は正転駆動軸１１３Ａに固定され、平歯車１５７は逆転駆動軸１１５Ａに固定されている。

前記回転電動モータ１５１及びギヤボックス１５９は、前記ハウジング５の外面に適宜なブラケットなどにより支持固定されている。

本実施例でも、前記正逆転用クラッチ１２１Ａ，１２３Ａを断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択する。

すなわち、前記正転用クラッチ１２１Ａの接続により相対正回転が選択され、され、正転駆動軸１１３Ａを介してピニオンギヤ８７が正転駆動される。前記逆転用クラッチ１２３Ａの接続により相対逆回転が選択され、逆転駆動軸１１５Ａを介してピニオンギヤ８９が逆転駆動される。

従って、本実施例でも実施例１と同様な作用効果を奏することができる。また、本実施例では、回転電動モータ１５１を単一とし、重量軽減を図ることができる。

尚、入出力関係の設定は任意であり、クラッチハウジング６３側を入力回転部材、クラッチハブ５９側を出力回転部材として構成することも可能である。摩擦係合部は、締結によって摩擦係合力を発生させればよく、摩擦多板クラッチ７４に限らず、コーンクラッチなど任意に選択することができる。

前記トルク伝達カップリング１，１Ａの配置は、リヤデファレンシャル装置３側に取り付けられるものに限らず、図８のトルク伝達カップリング１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇのように、適宜選択して配置することも可能である。

前記トルク伝達カップリング１Ｂは、トランスファ３３の出力側に設けたものである。この場合、前記ドライブピニオンシャフト１７の構成は、出力軸３５が対応する。従って、クラッチハウジング６３がトルク伝達カップリング１Ｂのトルクの入力回転部材となり、クラッチハブ６５が同出力回転部材となる。

前記トルク伝達カップリング１Ｃは、プロペラシャフト１５に配置されたものである。この場合、クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５に結合された回転軸がプロペラシャフト１５に介設結合される。

このプロペラシャフト１５に介設されたトルク伝達カップリング１Ｃの締結調整によって、後輪２７，２９側へトルク伝達調整を行うことができる。

前記トルク伝達カップリング１Ｃをトルク非伝達状態としたとき、後輪２７，２９からの回転が、トルク伝達カップリング１Ｃ上流側の等速ジョイント３１、回転軸などへ伝達されることがなく、その分エネルギー損失を抑制することが可能となる。

前記トルク伝達カップリング１Ｄ，１Ｅは、それぞれ後輪２７，２９側のアクスルシャフト２３，２５に介設されたものである。この場合、クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５に結合された回転軸がアクスルシャフト２３，２５に介設結合される。トルク伝達カップリング１Ｄ，１Ｅは、アクスルシャフト２３，２５のいずれか一方にのみ設ける構成にすることも可能である。

前記トルク伝達カップリング１Ｄ，１Ｅをトルク非伝達状態としたときに、後輪２７，２９からの回転がリヤデファレンシャル装置３側へ伝達されることがなく、二輪駆動時のエネルギー損失をより抑制することが可能となる。

前記トルク伝達カップリング１Ｆ，１Ｇは、前輪６１，６３側のアクスルシャフト５７，５９に介設されたものである。この場合、クラッチハウジング６３及びクラッチハブ６５に結合された回転軸がアクスルシャフト５７，５９に介設結合される。トルク伝達カップリング１Ｆ，１Ｇは、アクスルシャフト５７，５９のいずれか一方にのみ設ける構成にすることも可能である。

前記トルク伝達カップリング１Ｆ，１Ｇの機能は、前記トルク伝達カップリング１Ｄ，１Ｅとほぼ同様である。

図９は本発明の実施例３に係り、トルク伝達カップリングの配置を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である。この図９は、縦置きフロントエンジン、リヤドライブベース（ＦＲベース）の四輪駆動車のスケルトン平面図である。尚、図１と対応する構成部分には同符号を付して説明する。

本実施例においては、トランスファ３３Ｈにトルク伝達カップリング１Ｈが設けられている。このトルク伝達カップリング１Ｈでは、実施例１，２の構造におけるクラッチハウジング６３が、図９のトランスミッション５５からトルク出力を受ける回転軸１６１に結合構成される。トルク伝達カップリング１Ｈのクラッチハブ６５に結合された回転軸１６３は、等速ジョイント３１を介してプロペラシャフト１５に結合される。

前記回転軸１６１には、スプロケット１６３が一体的に設けられる。前記スプロケット１６３には伝動軸１６５に設けられたスプロケット１６７との間にチェーン１６９が掛け回されている。伝動軸１６５は、プロペラシャフト１７１を介して伝動軸１７３側に接続されている。伝動軸１７３のピニオンギヤ１７５は、フロントデファレンシャル装置４５のリングギヤ５１に噛み合っている。

従って、摩擦多板クラッチ７４の締結制御によって、一方では摩擦多板クラッチ７４を介してプロペラシャフト１５側へトルク伝達が行われる。他方では、トランスミッション５５から直結状態でスプロケット１６３、チェーン１６９、スプロケット１６７、伝動軸１６５，プロペラシャフト１７１、伝動軸１７３、ピニオンギヤ１７５、リングギヤ５１を介してフロントデファレンシャル装置４５にトルク入力を行うことができる。

前記トルク伝達カップリング１Ｈの摩擦多板クラッチ７４を走行状態に応じて締結制御することにより、後輪２７，２９側へのトルク配分を走行状態に応じて制御し、前輪６１，６３へは直結状態でトルク伝達を行い、二輪駆動及び的確な四輪駆動を行うことができる。

なお、伝動軸１６５にトルク伝達カップリング１Ｉとして設けることもできる。この場合は、実施例１，２のクラッチハウジング６３にスプロケット１６７を結合し、クラッチハブ６５に結合した回転軸は、単にトランスファーケース３４側に回転自在に支持される。

従って、トルク伝達カップリング１Ｉの摩擦多板クラッチ７４を走行状態に応じて締結制御することにより、前輪６１，６３側へのトルク配分を走行状態に応じて制御し、後輪２７，２９へは直結状態でトルク伝達を行い、二輪駆動及び的確な四輪駆動を行うことができる。

なお、前記一対のギヤ８３，８５の低速の相対正逆回転は、遊星歯車機構を用い、一方のギヤを回転駆動することなどによっても行わせることができる。

トルク伝達カップリングの配置を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例１）。 トルク伝達カップリング及びその周辺の縦断面図である（実施例１）。 トルク伝達カップリングの要部拡大断面図である（実施例１）。 トルク伝達カップリング及びその周辺の縦断面図である（実施例２）。 トルク伝達カップリングの要部拡大断面図である（実施例２）。 回転電動モータ及びその周辺を示し一部を断面にした概略側面図である（実施例２）。 回転電動モータ及びその周辺を示す概略正面図である（実施例２）。 トルク伝達カップリングの配置を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例１，２）。 トルク伝達カップリングの配置を示す四輪駆動車のスケルトン平面図である（実施例３）。 トランスファの断面図である（従来例）。 トルク伝達カップリングの概略図である（従来例）。 加圧リングの変位と加圧力との関係のグラフである（従来例）。 所定の加圧力を得るまでのモータ回転スピードの時間変化を示すグラフである（従来例）。 所定の加圧力を得るまでの時間を短縮したモータ回転スピードの時間変化を示すグラフである（従来例）。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ トルク伝達カップリング
３ リヤデファレンシャル装置
５ ハウジング（支持体）
７ デフキャリア（支持体）
１５ プロペラシャフト
２３，２５ 後輪側のアクスルシャフト
３３，３３Ｈ トランスファ
５７，５９ 前輪側のアクスルシャフト
６３ クラッチハウジング（出力回転部材）
６５ クラッチハブ（入力回転部材）
７４ 摩擦多板クラッチ（摩擦係合部）
８１ 加圧ギヤセット（加圧部材セット）
８３，８５ ギヤ
８７，８９ ピニオンギヤ
９１ ボール
９３ カム機構
１１７ 正回転電動モータ（回転アクチュエータ）
１１９ 逆回転電動モータ（回転アクチュエータ）
１２１ 正転用クラッチ（クラッチ手段）
１２３ 逆転用クラッチ（クラッチ手段）
１５１ 回転電動モータ（回転アクチュエータ）

Claims (6)

1. トルクの入出力伝達を行うための入出力回転部材と、
   前記入出力回転部材間に設けられ摩擦係合により入出力回転部材間のトルク伝達を行う摩擦係合部と、
   相対回転可能な一対の部材を備え該部材間の相対正回転により推力を発生して前記摩擦係合部を摩擦係合させると共に推力発生状態から相対逆回転することにより推力を解除する加圧部材セットと、
   前記支持体側に支持され前記加圧部材セットの少なくとも一方の部材を回転駆動して前記相対正回転を起こすか相対逆回転を起こすために常時回転可能な回転アクチュエータと、
   前記回転アクチュエータの回転駆動力を断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択するクラッチ手段とを備えたことを特徴とするトルク伝達カップリング。
2. 請求項１記載のトルク伝達カップリングであって、
   前記加圧部材セットは、一対のギヤと該ギヤに噛み合うピニオンギヤとを有し、前記ピニオンギヤの回転駆動による入力を回転軸芯に沿った方向の加圧力に変換して前記摩擦係合部を摩擦係合させ、
   前記一対のギヤとピニオンギヤとの各間のギヤ比又は噛み合い半径が異なることに起因して前記相対正回転及び相対逆回転を行わせることを特徴とするトルク伝達カップリング。
3. 請求項２記載のトルク伝達カップリングであって、
   前記一対のギヤの一方を、回転不能な支持体側に回転軸芯に沿った方向に支持し、
   前記一対のギヤ間に、両者の相対回転に起因して前記推力を発生させるカム機構を設けたことを特徴とするトルク伝達カップリング。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のトルク伝達装置であって、
   前記回転アクチュエータは、前記相対正回転を行わせるために常時回転する正回転アクチュエータ及び前記相対逆回転を行わせるために常時回転する逆回転アクチュエータからなり、
   前記クラッチ手段は、前記正回転アクチュエータの回転駆動力を断続する正転用クラッチ及び前記逆回転アクチュエータの回転駆動力を断続する逆転用クラッチからなり、
   前記正逆転用クラッチを断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択することを特徴とするトルク伝達カップリング。
5. 請求項１〜３の何れかに記載のトルク伝達装置であって、
   前記回転アクチュエータは、前記相対正逆回転を行わせるために常時回転する単一両用構成とし、
   前記クラッチ手段は、前記回転アクチュエータによって正転駆動される正転駆動軸及び逆転機構を介して逆転駆動される逆転駆動軸と該正転駆動軸の回転駆動力を断続する正転用クラッチ及び前記逆転駆動軸の回転駆動力を断続する逆転用クラッチとからなり、
   前記正逆転用クラッチを断続制御して前記相対正回転又は相対逆回転を選択することを特徴とするトルク伝達カップリング。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のトルク伝達カップリングであって、
   四輪駆動車のトランスファの出力側、リヤデファレンシャル装置への入力側、トランスファとリヤデファレンシャル装置との間のプロペラシャフト、前輪側のアクスルシャフト、後輪側のアクスルシャフトの何れかに配置されたことを特徴とするトルク伝達カップリング。
   

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