JP2006029447A - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インナクラッチプレートおよびアウタクラッチプレートの摩擦部に潤滑液を効率よく循環させることにより、発熱した摩擦部を効率よく放熱させ、装置の降温化に寄与する。
【解決手段】 ハウジング３の当接部３ａ側（一側端側）からリアハウジング５側（他側端側）に配列されたメインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒが、当接部３ａ側からリアハウジング５側にゆくに従って小さくなるようした。これにより、インナクラッチプレート１４が回転したとき、メインインナクラッチプレート１４の側面において摩擦部１４ｂ、ｃの内側の潤滑液がインナクラッチプレート１４の回転に伴う強制渦運動を発生し、この貫通穴１４ｄの有効径ｒに応じた圧力が各貫通穴１４ｄに作用し、貫通穴１４ｄを通って当接部３ａ側からリアハウジング５側に潤滑液が流通させ、摩擦部１４ｂ、ｃの内外周を潤滑液が循環する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、駆動力伝達装置に関するものである。

従来から、駆動力伝達装置として、有底円筒状のハウジング内にインナシャフトを回転可能に軸承し、ハウジングの内周壁面とインナシャフト外周壁面との間に摩擦クラッチを収納するとともにこの摩擦クラッチの機能を保持する潤滑液を封入するクラッチ収納室を形成し、摩擦クラッチを構成するアウタクラッチプレートをハウジングの内周壁面に係合し、摩擦クラッチを構成するインナクラッチプレートをアウタクラッチプレートと交互に配置してインナシャフトの外周壁面に係合し、摩擦クラッチを押圧してハウジングとインナシャフトをトルク伝達可能に連結するものが知られている（例えば特許文献１）。

このような構成の駆動力伝達装置の摩擦クラッチは、図５に示すように、アウタクラッチプレートと摩擦するインナクラッチプレート１の摩擦部１ａより回転中心軸Ｏ側に貫通穴２が形成されている。これら貫通穴２は、インナクラッチプレート１の回転中心軸Ｏから同一半径の位置に円周方向に等間隔に形成されている。
特開２０００−２３４６３５号公報（第３−４頁、第１図）

上述した駆動力伝達装置においては、駆動力伝達装置または潤滑液を降温するための装置は特に設けられておらず、装置のケーシングからの自然放熱によって放熱せざるを得ない。このような状況のもと、潤滑液の機能劣化および摩擦部材の損傷を防止するため駆動力伝達装置または潤滑液を可能な限り降温することが要請されており、特にクラッチ作動によって発熱したインナクラッチプレートおよびアウタクラッチプレートの摩擦部の放熱の効率化が要請されている。

一方、上述した駆動力伝達装置においては、図５に示すように、インナクラッチプレート１が回転する場合、潤滑液自体が有する粘性の作用によって貫通穴２の回りに存在する潤滑液にせん断力が作用し、貫通穴２の周りで潤滑液の流れが発生していた。ところが、この貫通穴２の周りで発生する潤滑液の流れは、各インナクラッチプレート１の円周方向の流れとなり、各インナクラッチプレート１の間を、インナクラッチプレート１の側面に沿って還流するものであった。このため、インナクラッチプレート１とアウタクラッチプレートの摩擦部で発生した熱は、この摩擦部の周りに存在する潤滑液に放熱されるものの、この摩擦部の周りに存在する潤滑液がインナクラッチプレート１の側面に沿って還流するだけとなり、ケーシング側にはほとんど循環しないことから、潤滑液を効率よく循環させて摩擦部を効率よく外部に放熱させるには及ばなかった。

そこで、本発明は、上述した各問題を解消するためになされるもので、全てのインナクラッチプレートおよびアウタクラッチプレートの摩擦部の内外周を包囲する潤滑液の流れを形成して循環させることにより、発熱した摩擦部を効率よく放熱させ、装置の降温化に寄与することを目的とする。

上記の課題を解決するための請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、円筒状の内周面を有するハウジング内にインナシャフトを相対回転可能に軸承し、ハウジングの内周壁面とインナシャフト外周壁面との間に摩擦クラッチを収納するとともに該摩擦クラッチの機能を保持する潤滑液を封入するクラッチ収納室を形成し、摩擦クラッチを構成するアウタクラッチプレートをハウジングの内周面に係合し、摩擦クラッチを構成する複数のインナクラッチプレートをアウタクラッチプレートと交互に配置してインナシャフトの外周面に係合し、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとが摩擦係合する摩擦部より回転中心側に貫通穴をインナクラッチプレートの夫々に穿設し、インナクラッチプレートの一側端側から貫通穴を介して他側端側に向かって潤滑液を流通させ、摩擦部の内外周の間で潤滑液を循環させるようにした駆動力伝達装置にして、回転中心から貫通穴までの有効径が他側端側に比して一側端側で大きくなるよう貫通穴をインナクラッチプレートに穿設したことである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、一側端側から他側端側に向かって有効径が連続的に小さくなるようインナクラッチプレートの夫々に貫通穴を穿設したことである。

請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、電磁石への通電により摩擦係合するパイロットクラッチ機構と、パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を摩擦クラッチに伝達して摩擦クラッチを摩擦係合させるカム機構とを備え、パイロットクラッチ機構およびカム機構をクラッチ収納室の他側端側に収納したことである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、インナクラッチプレートの回転により、インナクラッチプレートの側面付近にある潤滑液に強制渦運動が発生し、この強制渦運動により貫通穴に作用する潤滑液の圧力が、インナクラッチプレートの回転中心から貫通穴までの有効径に比例することから、複数のインナクラッチプレートのうちの他側端側に比して一側端側で有効径が大きくなるよう貫通穴をインナクラッチプレートに穿設して、貫通穴に作用する潤滑液の圧力を他側端側に比して一側端側で大きくして、一側端側から他側端側に潤滑液が流れるようにした。これにより、摩擦部の内外周の間で潤滑液を循環させ、摩擦部の熱を効率よく外部に放熱させることができる。

請求項２に係る発明においては、各インナクラッチプレートに形成された貫通穴に作用する潤滑液の圧力が、一側端側から他側端側に向かって連続的に低下してゆくので、一側端側から他側端側に向かう潤滑液の流れがスムーズになり、潤滑液の循環を良好にし、摩擦部の熱を効率よく外部に放熱させることができる。

請求項３に係る発明においては、流れを形成するインナクラッチプレートの貫通穴から放出される潤滑液が、その流れを維持したままパイロットクラッチ機構およびカム機構に循環してゆくことから、パイロットクラッチ機構およびカム機構の周囲にある潤滑液を循環させ、クラッチ収納室全体の潤滑液を循環させることができる。

以下、本発明に係る駆動力伝達装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。駆動力伝達装置は、例えばエンジンの駆動力を制御して後輪側に伝達するために、プロペラシャフトの途中に介装されている。駆動力伝達装置の有底円筒状のアルミ製のハウジング３は、円筒状の内周面を有しており、図略のクラッチケースに軸受によって回転軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。ハウジング３の開口端部には磁路形成部材であるリアハウジング５が螺着され、ハウジング３内に密封されたクラッチ収納室６を画成している。ハウジング３の底部に形成された凹部とリアハウジング５の内周孔にはインナシャフト７の両端部が軸受８，９によって回転軸線Ｏ回りに回転可能に軸承されている。ハウジング３の前端面に前方プロペラシャフトがボルトによって結合され、インナシャフト７の後端に形成されたスプライン穴に後方プロペラシャフトがスプライン嵌合される。

クラッチ収納室６内には摩擦クラッチであるメインクラッチ１２が配設されている。このメインクラッチ１２は図２に示すように、複数のメインアウタクラッチプレート（アウタクラッチプレート）１３およびメインインナクラッチプレート（インナクラッチプレート）１４から構成されている。メインアウタクラッチプレート１３は、ハウジング３の内周壁面に形成された係合部１１にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合し、メインインナクラッチプレート１４は、クラッチ収納室６内でインナシャフト７の中央部外周壁面に形成された係合部２５にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４は交互に配置されており、係合時は互いに当接して摩擦係合し、離脱時は互いに離間して非係合状態となる。また、クラッチ収納室６内には、メインクラッチ１２の機能を保持する潤滑液（潤滑液）が封入されている。また、メインアウタクラッチプレート１３とハウジング３の底部が当接する当接部３ａには、ハウジング３の内壁面側とインナシャフト外周を連通する溝部３ｂが回転軸線Ｏを中心として放射状に複数の形成されている。

メインインナクラッチプレート１４は、環状円盤に形成され、内穴１４ａはスプライン嵌合するように凸凹状に形成されている。メインインナクラッチプレート１４の両側面には、外周縁部に環状の摩擦部１４ｂ、ｃが形成されており、これら摩擦部１４ｂ、１４ｃには紙製のフリクションプレートを接着して構成されている。

各メインインナクラッチプレート１４には、摩擦部１４ｂ（または摩擦部１４ｃ）の内側に複数の貫通穴１４ｄが円周方向等間隔にそれぞれ形成されるとともに、各メインインナクラッチプレート１４間に形成された貫通穴１４ｄは、回転軸線０からの距離（有効径）が異ならせて形成されている。すなわち、図２において、ハウジング３の当接部３ａ側（一側端側）からリアハウジング５側（他側端側）に配列されたメインインナクラッチ１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒが、当接部３ａ側からリアハウジング５側にゆくに従って小さくなるように形成されている。

カム機構１５は、メインクラッチ１２の後方に配設され、第１カム部材１６、第２カム部材１７および複数のカムフォロア１８を備えている。第２カム部材１７は、インナシャフト７の外周壁面にスプライン嵌合して係合した状態で、一端面がメインクラッチ１２と当接し、カム機構１５によりメインクラッチ１２を押圧する。第１カム部材１６は、複数のカムフォロア１８を挟んで第２カム部材１７の後方でインナシャフト７に遊嵌され、後述するパイロットクラッチ２０の半径内周側に位置している。複数のカムフォロア１８は、第１、第２カム部材１６，１７の対向面に形成されているカム溝に介装されている。第２カム部材１７には、貫通穴１７ａが形成されており、この貫通穴１７ａを通って潤滑液が流通する。

パイロットクラッチ２０は、パイロットアウタクラッチプレート２１とパイロットインナクラッチプレート２２とから構成され、第２カム部材１７の後方に配置されている。パイロットアウタクラッチプレート２１は、クラッチ収納室６内でハウジング３の内周壁面に形成された係合部１１にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合し、パイロットインナクラッチプレート２２は、第１カム部材１６の外周壁面にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。アーマチャア２３は環状をなし、パイロットクラッチ２０と第２カム部材１７との間に配置され、クラッチ収納室６内周壁面にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。アーマチャア２３は、後述する電磁石２４を基点として形成される磁束により吸引されて、パイロットクラッチ２０を圧接する。なお、これらパイロットクラッチ２０、アーマチャア２３および、電磁石２４によってパイロットクラッチ機構は構成されている。

パイロットクラッチ２０の後方には、ハウジング３の開口端部を覆うリアハウジング５が固着されている。リアハウジング５は、鉄等の磁性金属製の大径リアハウジング部２６および小径リアハウジング部２７並びにステンレス等の非磁性金属製の中間部材２８から形成されている。大径リアハウジング部２６の前端部および小径リアハウジング部２７の前端部の間に環状の中間部材２８が介装され、大径及び小径リアハウジング部２６，２７が中間部材２８に前端部で溶接によって一体に結合されている。大径リアハウジング部２６がハウジング３の開口端部内周壁面に螺合され、リアハウジング５がメインクラッチ１２を予圧接した状態でハウジング３に固定されている。大径リアハウジング部２６の内周には、所定間隔を保って小径リアハウジング部２７が配置され、小径リアハウジング部２７は段付き筒形状で、インナシャフト７の端部をニードルベアリング９によって回転可能に支承している。

リアハウジング５の先端面に形成されたクラッチ当接面３１とアーマチュア２３との間にパイロットクラッチ２０が介装されている。環状の電磁石２４は大径及び小径リアハウジング部２６，２７および中間部材２８に囲まれた位置でヨーク３２に固着されている。ヨーク３２は大径および小径リアハウジング部２６，２７と微小隙間を保ってインナシャフト７に軸受３３によって回転可能に支承され、クラッチケースの後端面に突設されたピンに係合して回り止めされている。

以上のように構成された駆動力伝達装置において、メインインナクラッチプレート１４が回転したとき、メインインナクラッチプレート１４の周りに存在する潤滑液の動作について説明する。なお、メインインナクラッチプレート１４が回転とは、メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４との間に生じる相対回転差を意味する。メインインナクラッチプレート１４が回転すると潤滑液は、メインインナクラッチプレート１４の回転に連れ回りし、メインインナクラッチプレート１４の円周方向の流れ（渦流）を形成する。このように流体（潤滑液）に外部の力を作用させて形成される渦流は、強制渦と呼ばれ、この強制渦の任意の位置Ｐにおける流速ｖは、（１）式によって表される。

但し、ωはメインインナクラッチプレート１４の角速度、ｒは回転軸線０からの距離（半径）である。

また、強制渦内の任意の位置Ｐに形成された貫通穴１４ｄに作用する潤滑液の圧力は、（２）式によって表される。

但し、Ｐ０は、回転軸線０における圧力、ρは密度である。

この（１）式および（２）式に基づき、メインインナクラッチプレート１４の回転によって発生する強制渦の半径ｒと流速ｖおよび、半径ｒと圧力Ｐの関係をグラフに表すと図３のようになる。

図３のグラフから明らかなように、強制渦中の潤滑液は、メインインナクラッチプレート１４の外周側にゆくに従って圧力Ｐが上昇することになる。このため、上述のように、ハウジング３の当接部３ａ側（一側端側）からリアハウジング５側（他側端側）に配列されたメインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒが、当接部３ａ側からリアハウジング５側にゆくに従って小さくなるように形成することにより、各メインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄには潤滑液の異なる大きさの圧力が作用する。この結果、当接部３ａ側（一側端側）を高圧とし、リアハウジング５側（他側端側）を低圧とする圧力勾配を持った潤滑液が、貫通穴１４ｄを介して隣接する各メインインナクラッチプレレート１４間で流れを形成する。このため、図２に示すように当接部３ａ側からリアハウジング５側に貫通穴１４ｄを通って潤滑液が流通する流れが形成されることになる。

次に、上記のように構成した駆動力伝達装置の作動について説明する。エンジンを始動すると、エンジンの駆動力が、前方プロペラシャフトによってハウジング３に伝達されハウジング３が回転駆動される。エンジンの始動時は、通常、電磁石２４は非通電状態にあるので磁束は形成されず、パイロットクラッチ２０は非係合状態にあり、第２カム部材１７に押圧力が作用せず、メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とは圧接されない状態であり、メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とが相対回転し、ハウジング３からインナシャフト７に駆動力は伝達されない。

この場合、アウタクラッチプレート１３が回転し、インナクラッチプレート１４は回転していないものの、インナクラッチプレート１４は相対回転する。このため、メインインナクラッチプレート１４の側面においては摩擦部１４ｂの内側の潤滑液がインナクラッチプレート１４の回転に伴う強制渦運動を発生し、貫通穴１４ｄの有効径ｒに応じて発生した潤滑液の圧力が各貫通穴１４ｄに作用して図２に示すように貫通穴１４ｄを通って当接部３ａ側からリアハウジング５側に潤滑液が流通する。そして、リアハウジング５側に流れた潤滑液は、第２カム部材１７に形成された貫通穴１７ａを通って、第２カム部材１７とハウジング３の間を通過してハウジング３の係合部１１とアウタクラッチプレートのスプライン歯の隙間を通り、ハウジング３の当接部３ａに形成された溝部３ｂを通って、再びメインインナクラッチプレート１４の内周側に戻るように循環する。

次に、電磁石２４への通電がなされると、電磁石２４を基点として磁束が形成され、該磁束は小径リアハウジング部２７、パイロットクラッチ２０、アーマチャア２３、大径リアハウジング部２６を循環して電磁石２４に帰還し、アーマチャア２３を吸引してパイロットクラッチ２０をリアハウジング５のクラッチ当接面３１に圧接して摩擦係合するので、カム式増幅機構１５の第１カム部材１６と第２カム部材１７との間に相対回転が生じ、カムフォロア１８とカム溝の作用により、第２カム部材１７が、メインクラッチ１２のメインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とを圧接する方向に移動し、メインクラッチ１２にパイロットクラッチ２０の摩擦係合力を増幅した伝達トルクが発生する。伝達トルクはインナシャフト７から後方プロペラシャフトに伝達され、デファレンシャル装置を介して自動車の後輪に伝達される。

この場合、アウタクラッチプレート１３が回転し、インナクラッチプレート１４は相対回転速度が減少するものの、アウタクラッチプレート１３と同一回転方向に回転差をもって回転するので、この場合も、メインインナクラッチプレート１４の側面においては摩擦部１４ｂの内側の潤滑液がインナクラッチプレート１４の回転に伴う強制渦運動を発生し、貫通穴１４ｄの有効径ｒに応じて発生した潤滑液の圧力が各貫通穴１４ｄに作用して図２に示すように貫通穴１４ｄを通って当接部３ａ側からリアハウジング５側に潤滑液が流通する。そして、リアハウジング５側に流れた潤滑液は、第２カム部材１７に形成された貫通穴１７ａを通って、第２カム部材１７とハウジング３の間を通過してハウジング３の係合部１１とメインアウタクラッチプレート１３のスプライン歯の隙間を通り、ハウジング３の当接部３ａに形成された溝部３ｂを通って、再びメインインナクラッチプレート１４の内周側に戻るように循環する。なお、メインアウタクラッチプレート１３のスプライン歯は所定間隔（例えば９０°毎）に欠けており、この欠け部分を多くの潤滑液が流通する。

従って、上記何れの場合にも、クラッチ収納室６においては、図２に示すように、全てのメインアウタクラッチプレート１３の摩擦部１３ａの周りを循環する潤滑液の流れが生じるので、クラッチ収納室６全体で大きな潤滑液の循環が生じる。すなわち潤滑液をメインインナクラッチプレート１４の外側のハウジング３の内周壁面付近を通過させ、また第２カム部材１７とアーマチャア２３との間を通過させるので、摩擦部１４ｂ，１４ｃを通過して昇温された潤滑液をハウジング３、第２カム部材１７およびアーマチャア２３との間で効果的に熱交換させて降温させることができる。

また、上述した実施の形態においては、ハウジング３の当接部３ａ側（一側端側）からリアハウジング５側（他側端側）に配列されたメインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒが、当接部３ａ側からリアハウジング５側にゆくに従って小さくなるように形成し、潤滑液が当接部３ａ側からリアハウジング５側に貫通穴１４ｄを通って流通する流れを形成するようにした。これは、第２カム部材１７に形成された貫通穴１７ａを通過して第２カム部材１７およびアーマチャア２３間に到達する潤滑液の流速によって、パイロットクラッチ２０の周りの潤滑液を循環させるためである。従って、メインインナクラッチプレート１４の摩擦部１４ｂ、ｃの周りの潤滑液を循環させるのみであれば、メインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒを当接部３ａ側からリアハウジング５側にゆくに従って大きくなるように形成してもよい。

さらに、上述したように、メインインナクラッチプレート１４に形成された貫通穴１４ｄの有効径ｒに比例し、貫通穴１４ｄに作用する潤滑液の圧力が大きくなる。このことから、複数のメインインナクラッチプレート１４のうちの一端側に配置された１枚もしくは数枚、例えば図４に示すように当接部３ａ側に配置されたメインインナクラッチプレート１４の貫通穴１４ｄの有効径ｒを、他のメインインナクラッチプレート１４の貫通穴１４ｄの有効径ｒと比較して大きくなるように形成してもメインインナクラッチプレート１４の摩擦部１４ｂ、ｃの周りの潤滑液を循環させることができる。

１枚のメインインナクラッチプレート１４に形成される貫通穴１４ｄの数に制限はなく、各メインインナクラッチプレート１４に形成される貫通穴１４ｄの円周方向の位相は、同位相でも異なる位相でもかまわない。

本発明に係る駆動力伝達制御装置の一実施の形態を示す断面図である。 図１に示す駆動力伝達制御装置の要部断面図である。 メインインナクラッチプレートの側面に発生する強制渦運動によって生ずる流速と有効径の関係および圧力と有効径の関係を示したグラフである。 本発明に係る駆動力伝達装置の他の実施の形態を示す要部断面図である。 従来のメインインナクラッチの側面における潤滑液の流れを説明した図である。

符号の説明

３…ハウジング、５…リアハウジング、６…クラッチ収納室、７…インナシャフト、１１…係合部、１２…メインクラッチ、１３…メインアウタクラッチプレート、１４…メインインナクラッチプレート、１４ｂ，１４ｃ…摩擦部、１４ｄ…貫通穴、１５…カム式増幅機構、１６…第１カム部材、１７…第２カム部材、１８…カムフォロア、２０…パイロットクラッチ、２１…パイロットアウタクラッチプレート、２２…パイロットインナクラッチプレート、２３…アーマチャア、２４…電磁石、２５…係合部、２６…大径リアハウジング部、２７…小径リアハウジング部、２８…中間部材、３１…クラッチ当接面。

Claims (3)

1. 円筒状の内周面を有するハウジング内にインナシャフトを相対回転可能に軸承し、前記ハウジングの内周壁面と前記インナシャフト外周壁面との間に摩擦クラッチを収納するとともに該摩擦クラッチの機能を保持する潤滑液を封入するクラッチ収納室を形成し、前記摩擦クラッチを構成するアウタクラッチプレートを前記ハウジングの内周面に係合し、前記摩擦クラッチを構成する複数のインナクラッチプレートを前記アウタクラッチプレートと交互に配置して前記インナシャフトの外周面に係合し、前記インナクラッチプレートと前記アウタクラッチプレートとが摩擦係合する摩擦部より回転中心側に貫通穴を前記インナクラッチプレートの夫々に穿設し、前記インナクラッチプレートの一側端側から前記貫通穴を介して他側端側に向かって前記潤滑液を流通させ、前記摩擦部の内外周の間で前記潤滑液を循環させるようにした駆動力伝達装置にして、
   前記回転中心から前記貫通穴までの有効径が前記他側端側に比して前記一側端側で大きくなるよう前記貫通穴を前記インナクラッチプレートに穿設したことを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 請求項１において、
   前記一側端側から他側端側に向かって前記有効径が連続的に小さくなるよう前記インナクラッチプレートの夫々に前記貫通穴を穿設したことを特徴とする駆動力伝達装置。
3. 請求項１または請求項２において、電磁石への通電により摩擦係合するパイロットクラッチ機構と、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記摩擦クラッチに伝達して該摩擦クラッチを摩擦係合させるカム機構とを備え、前記パイロットクラッチ機構および前記カム機構を前記クラッチ収納室の前記他側端側に収納したことを特徴とする駆動力伝達装置。

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