JP2007051670A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁クラッチ式回転伝達装置において、電磁石に対する電流の低減化を図る。
【解決手段】外輪３と内輪５間に湿式多板クラッチ７を組込み、電磁石１３への通電により外輪３に取付けたロータ１２にアーマチュア１１を吸着させる電磁クラッチ部１０Ａと、アーマチュア１１と外輪３の締結時に、アーマチュア１１を内輪５に回り止めされたプレッシャプレート２１に対して相対回転させ、ボールカム２２によりプレッシャプレート２１を軸方向に移動させて湿式多板クラッチ７に軸力を負荷する軸力負荷部１０Ｂを設ける。外輪３にオイル流通孔２５を形成し、外輪３内に封入されたオイルが遠心力により外輪３内の外周部に流動した際に、そのオイルをオイル流通孔２５から外輪３外周囲に流動させてロータ１２とアーマチュア１１間の圧力が上昇するのを防止し、電磁石１３に対する電流の低減化を図る。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力の伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。

ＦＲベースの４輪駆動車において、補助駆動輪としての前輪に駆動力の伝達と遮断とを行なう回転伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記回転伝達装置は、トランスミッションからの駆動力が入力される入力部材内に出力部材を組込んで相対的に回転自在に支持し、その入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設けている。

ここで、クラッチ制御装置は、電磁クラッチ部と、その電磁クラッチ部の締結時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、上記電磁クラッチ部は、入力部材の内径面に案内されて軸方向に移動可能なアーマチュアと、入力部材に取付けられて上記アーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、上記電磁石の電磁コイルに対する通電によりロータにアーマチュアを吸着して、入力部材とアーマチュアとを結合させるようにしている。

一方、軸力負荷部は、アーマチュアと湿式多板クラッチ間にプレッシャプレートを組込み、そのプレッシャプレートを出力部材に回り止めし、かつ軸方向に移動可能に支持し、上記プレッシャプレートとアーマチュアの対向面それぞれに中央から周方向両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込み、上記プレッシャプレートに対するアーマチュアの相対回転によりプレッシャプレートを軸方向に移動させて湿式多板クラッチに軸力を負荷するようにしている。

上記回転伝達装置においては、電磁石に対する通電により電磁クラッチ部をＯＮにすると軸力負荷部に軸力（軸方向推力）が発生し、その軸力により湿式多板クラッチが結合状態とされると共に、湿式多板クラッチに負荷される軸力の反力によりアーマチュアがロータに押し付けられるため、僅かな電磁クラッチトルクでも湿式多板クラッチを結合状態（ロック状態）に維持できるという特徴を有する。
特開２００５−４８７８８号公報

ところで、上記従来の回転伝達装置においては、外輪内に封入されたオイルによって湿式多板クラッチや電磁クラッチ部および軸力負荷部の各接触部を潤滑するようにしているが、上記オイルが遠心力によって軸力負荷部の外径側に貯まると、電磁クラッチ部のロータとアーマチュアの対向面間に介在するオイルの圧力が上昇し、そのオイルの圧力はアーマチュアを吸引する際の吸引抵抗となるため、アーマチュアを吸引しにくくなり、電磁石の電磁コイルに大きな電流を流さなければならないという問題が発生する。

また、外輪内でのオイルの循環が殆どないため、摩耗等により発生した鉄粉が各接触部で溜り易く、鉄粉の噛み込みによって接触部が損傷し、クラッチの性能および寿命を低下させるという問題があった。

この発明の課題は、電磁コイルに対する電流の低減化を図ることができると共に、クラッチの性能および寿命の低下を抑制することができるようにした回転伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、固定の配置とされるハウジング内に入力部材を回転自在に設け、その入力部材の内側に出力部材を回転自在に設け、前記入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設け、そのクラッチ制御装置が、電磁石に対する通電によって入力部材に取付けられたロータにアーマチュアを吸着させる電磁クラッチ部と、前記アーマチュアの吸着時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、その軸力負荷部が、前記アーマチュアと出力部材に回り止めされて軸方向に移動可能なプレッシャプレートの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込んだ構成とされ、その軸力負荷部、前記湿式多板クラッチおよび電磁クラッチ部の各接触部を外輪内に封入されたオイルで潤滑するようにした回転伝達装置において、前記外輪に、その内径面と外径面で開口するオイル流通孔を形成した構成を採用したのである。

ここで、オルイ流通孔は、軸力負荷部と対向する位置に形成してもよく、あるいは、湿式多板クラッチと対向する位置に形成してもよい。あるいは、軸力負荷部および湿式多板クラッチのそれぞれの外径部と対向する位置に形成してもよい。

上記のように、外輪にその外径面と内径面で開口するオイル流通孔を形成することにより、回転時の遠心力によって外輪内の外周部に流動したオイルを、オイル流通孔から外輪外周面とハウジングの内周面に形成される環状空間内に流通させることができ、ロータとアーマチュアの対向面間におけるオイル圧力の上昇を防止することができる。このため、アーマチュアの吸引抵抗が増大せず、電磁石の電磁コイルに対する電流の低減化を図ることができる。

また、外輪内のオイルをオイル流通孔からハウジング内の外周部に循環させることができるため、摩耗等により発生した鉄粉を外輪の外部に排出し易くなり、鉄粉の噛み込みによるクラッチの性能および寿命の低下を抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、静止部材としてのハウジング１は、一端に端壁２を有している。

ハウジング１内には、入力部材としての外輪３が組込まれている。外輪３はハウジング１の他端部内に組込まれた軸受４によって回転自在に支持されている。

外輪３の内側には出力部材としての内輪５が組込まれ、その内輪５と外輪３間に組込まれた軸受６によって両輪３、５は相対的に回転自在とされている。

外輪３と内輪５間には、湿式多板クラッチ７が組込まれている。湿式多板クラッチ７は、多数の入力側クラッチプレート８と多数の出力側クラッチプレート９とから成る。入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９は軸方向に交互に組込まれ、上記入力側クラッチプレート８は外輪３に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されている。一方、出力側クラッチプレート９は内輪５に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されている。

入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９は、負荷される軸力により互に密着して結合状態となり、外輪３の回転を内輪５に伝達する。

湿式多板クラッチ７の軸方向一側には、その湿式多板クラッチ７の結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置１０が設けられている。

クラッチ制御装置１０は、電磁クラッチ部１０Ａと、その電磁クラッチ部１０Ａの締結時に外輪３の回転トルクを軸力に変換して湿式多板クラッチ７に負荷する軸力負荷部１０Ｂとから成る。

電磁クラッチ部１０Ａは、アーマチュア１１と、そのアーマチュア１１の一側方に設けられたロータ１２と、そのロータ１２の一側方に設けられた電磁石１３とから成る。

アーマチュア１１は、内輪５に接続される図示省略した出力軸を中心にして回転自在に支持され、かつ軸方向に移動自在とされている。

ロータ１２は、外筒部１２ａおよび内筒部１２ｂを有し、外筒部１２ａの外周には雄ねじ１４が形成されている。ロータ１２は外輪３の一端部内周に形成された雌ねじ１５に対する雄ねじ１４のねじ込みによって外輪３に固定され、上記雌ねじ１５にねじ係合されたロックナット１６の締付けによって弛み止めされている。ロータ１２とアーマチュア１１との間には微小なエアギャップ１７が形成され、そのエアギャップ１７はロータ１２のねじ込み量を加減することによって調整し得るようになっている。ロータ１２とアーマチュア１１との間には、アーマチュア１１をロータ１２から離反する方向に付勢する離反ばね１８が組込まれている。

電磁石１３は、ロータ１２の外筒部１２ａと内筒部１２ｂ間に組込まれている。この電磁石１３は、電磁コイル１３ａと、その電磁コイル１３ａを支持し、ハウジング１によって支持されたコア１３ｂとから成り、上記電磁コイル１３ａに対する通電により、コア１３ｂ、ロータ１２およびアーマチュア１１に磁束が流れてロータ１２にアーマチュア１１が吸着される。その吸着により外輪３にアーマチュア１１が結合されて外輪３と共にアーマチュア１１が回転する。

図１乃至図３に示すように、軸力負荷部１０Ｂは、アーマチュア１１と湿式多板クラッチ７との間にプレッシャプレート２１を設け、そのプレッシャプレート２１を内輪５に回り止めし、かつ軸方向に移動可能に支持し、上記プレッシャプレート２１とアーマチュア１１の対向面間にボールカム２２を設けている。ここで、ボールカム２２は、プレッシャプレート２１とアーマチュア１１の対向面それぞれに中央から周方向両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなるカム溝２２ａ、２２ｂを設け、そのカム溝２２ａ、２２ｂ間にボール２４を組込んだ構成とされ、上記プレッシャプレート２１に対するアーマチュア１１の相対回転により、プレッシャプレート２１を湿式多板クラッチ７に向けて移動させて湿式多板クラッチ７を軸方向に押すようにしている。

外輪３の内部にはオイルが封入され、そのオイルによって湿式多板クラッチ７の入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９の接触部、電磁クラッチ部１０Ａのロータ１２とアーマチュア１１の接触部および軸力負荷部１０Ｂのボールカム２２の接触部が潤滑されるようになっている。

図４に示すように、外輪３には、軸力負荷部１０Ｂと対向する位置にオイル流通孔２５が形成されている。オイル流通孔２５は外輪３の外径面および内径面で開口して、ハウジング１の内径面と外輪３の外径面間に形成された環状空間２６と外輪３の内部とを連通している。

ここで、外輪３内に封入されたオイルが外部に漏洩するのを防止するため、ハウジング１の開口端部にシール部材を取付け、あるいは、外輪３を回転自在に支持する軸受４にシール軸受を採用してハウジング１の開口端を密閉する。

また、ハウジング１に形成された出力軸の挿入孔２７の内周および内輪５の内周に出力軸の外周に弾性接触するラジアルタイプのシール部材２８、２９を取付けると共に、外輪３と内輪５とを相対的に回転自在に支持する軸受６にシール軸受を採用し、あるいは外輪３と内輪５間をシール部材で密閉する。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、外輪３には入力軸を接続し、内輪５には出力軸を接続する。その入力軸および出力軸の接続のため、外輪３および内輪５の内周にスプライン歯４０、４１が設けられている。

図１は、電磁石１３の電磁コイル１３ａに対して通電を遮断した状態を示し、湿式多板クラッチ７は結合解除状態とされている。このため、外輪３が回転しても、その回転は内輪５に伝達されず、外輪３のみがフリー回転する。

外輪３の回転状態において、電磁石１３の電磁コイル１３ａに通電すると、コア１３ｂ、ロータ１２およびアーマチュア１１に磁束が流れてロータ１２とアーマチュア１１間に磁気吸引力が作用し、その磁気吸引力によりアーマチュア１１がロータ１２に吸着され、外輪３とアーマチュア１１とが結合されて外輪３と共にアーマチュア１１が回転する。

また、アーマチュア１１はプレッシャプレート２１に対して相対回転し、その相対回転によって、図３（II）に示すように、アーマチュア１１に形成されたカム溝２２ｂとプレッシャプレート２１に形成されたカム溝２２ａが周方向に位相がずれるため、プレッシャプレート２１は湿式多板クラッチ７側に移動して、その湿式多板クラッチ７を軸方向に押圧する。その押圧によって入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９が互に密着する。

このため、外輪３の回転は湿式多板クラッチ７を介して内輪５に伝達され、内輪５が外輪３と同方向に回転する。

ここで、プレッシャプレート２１が湿式多板クラッチ７を軸方向に押圧するとき、その反力によってアーマチュア１１がロータ１２に押し付けられるため、一旦電磁クラッチ部１０Ａの締結が行なわれれば、その後の電磁コイル１３ａに流す電流を小さくしても、アーマチュア１１は吸着状態に保持され、電流消費量の低減化を図ることができる。

外輪３から内輪５への回転トルクの伝達状態において、電磁コイル１３ａに対する通電を解除すると、アーマチュア１１は吸着を解除される。その吸着解除時、離反ばね１８がアーマチュア１１をプレッシャプレート２１に向けて押圧すると共に、プレッシャプレート２１は湿式多板クラッチ７から押圧されるため、カム溝２２ａ、２２ｂがボール２４を押圧する作用により、アーマチュア１１とプレッシャプレート２１が相対回転して、ボール２４はカム溝２２ａ、２２ｂの中央に配置される中立位置に戻される（図３（Ｉ））。

このため、湿式多板クラッチ７への軸力の負荷は解除されると共に、湿式多板クラッチ７は締結解除状態となり、外輪３から内輪５への回転トルクの伝達が遮断される。

外輪３のフリー回転状態では、内部に封入されたオイルも回転するため、遠心力によりオイルが外輪３内の外周部に流動する。このとき、外輪３内の外周部でオイルが滞溜すると、ロータ１２とアーマチュア１１の対向面間の圧力が上昇してアーマチュア１１の吸引抵抗が増大し、そのアーマチュア１１の吸着に際して電磁コイル１３ａに大きな電流を流す必要が生じる。

しかしながら、外輪３にはオイル流通孔２５が形成されているため、遠心力により外輪３内の外周部に流動したオイルは上記オイル流通孔２５からハウジング１と外輪３間に形成された環状空間２６内に流れて外輪３内で滞溜することはない。

このため、ロータ１２とアーマチュア１１の対向面間に介在するオイルの圧力は上昇せず、アーマチュア１１の吸引抵抗が増大することがないため、電磁石１３の電磁コイル１３ａに対する電流の低減化を図ることができる。

また、外輪３内のオイルをオイル流通孔２５から環状空間２６内へ流入させることができるため、外輪３内において摩耗により発生した鉄粉を外輪３の外部に排出し易くなり、鉄粉の噛み込みによるクラッチの性能および寿命の低下を抑制することができ、耐久性に優れた回転伝達装置を得ることができる。

図４に示す例では、外輪３に形成されたオイル流通孔２５を軸力負荷部１０Ｂと対向する位置としたが、図５に示すように、湿式多板クラッチ７と対向する位置にオイル流通孔２５を形成してもよい。図５に示すように、湿式多板クラッチ７と対向する位置にオイル流通孔２５を形成すると、湿式多板クラッチ７の締結時、入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９間に介在するオイルを外径側にスムーズに排出させることができる。このため、対向するクラッチプレート８、９間に油膜が形成されることはなく、入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９の接触部での滑りを防止し、湿式多板クラッチ７を確実に作動させることができる。

この発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 （Ｉ）は軸力負荷部を示す断面図、（II）は軸力発生時の状態を示す断面図 図１に示す湿式多板クラッチ部と電磁クラッチ部の一部を示す拡大断面図 外輪の他の例を示す断面図

符号の説明

１ ハウジング
３ 外輪（入力部材）
５ 内輪（出力部材）
７ 湿式多板クラッチ
１０ クラッチ制御装置
１０Ａ 電磁クラッチ部
１０Ｂ 軸力負荷部
１１ アーマチュア
１２ ロータ
１３ 電磁石
２１ プレッシャプレート
２２ａ、２２ｂ カム溝
２４ ボール
２５ オイル流通孔

Claims (3)

1. 固定の配置とされるハウジング内に入力部材を回転自在に設け、その入力部材の内側に出力部材を回転自在に設け、前記入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設け、そのクラッチ制御装置が、電磁石に対する通電によって入力部材に取付けられたロータにアーマチュアを吸着させる電磁クラッチ部と、前記アーマチュアの吸着時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、その軸力負荷部が、前記アーマチュアと出力部材に回り止めされて軸方向に移動可能なプレッシャプレートの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込んだ構成とされ、その軸力負荷部、前記湿式多板クラッチおよび電磁クラッチ部の各接触部を外輪内に封入されたオイルで潤滑するようにした回転伝達装置において、前記外輪に、その内径面と外径面で開口するオイル流通孔を形成したことを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記オイル流通孔が、前記軸力負荷部と対向する位置に形成された請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記オイル流通孔が、前記湿式多板クラッチと対向する位置に形成された請求項１に記載の回転伝達装置。

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