JP2007064359A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁石を駆動源とする電磁クラッチ部と、その電磁クラッチ部の締結により軸力が発生する軸力負荷部とを有するクラッチ制御装置によって外輪と内輪とを結合する湿式多板クラッチを制御し、その湿式多板クラッチや電磁クラッチ部、および軸力負荷部をハウジング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の組立ての容易化を図ることである。
【解決手段】ハウジング１内に外輪３を回転自在に設け、その外輪３とその内側に組込まれた内輪８間に湿式多板クラッチ２０を組込む。湿式多板クラッチ２０の軸方向一側に、その湿式多板クラッチ２０の結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置３０を設ける。ハウジング１の外周一側に給油口５０を形成し、回転伝達装置の組立て後に、給油口５０から外輪３内に潤滑用のオイルを供給し得るようにして回転伝達装置の組立ての容易化を図る。
【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、ハウジング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、オイル供給口が無いため、回転伝達装置の組立て時にハウジング内にオイルを封入する作業が必要となり、回転伝達装置の組立てに非常に手間がかかると共に、オイル交換にも時間を要し、メンテナンスが困難であるという不都合がある。

また、車両に対する回転伝達装置の組付け後はオイルの交換時機を判断することができないため、オイルの劣化からクラッチの応答性が低下したり、あるいは、摩耗等により発生した金属粉の噛み込みによって接触部が損傷して、クラッチの性能や寿命を低下させ、さらには、軸力負荷部に金属粉が噛み込んだ際に、その軸力負荷部が作動して湿式多板クラッチが意図せずにロックする可能性が懸念される。

また、上記のような回転伝達装置はディファレンシャルに装着されて２輪駆動と４輪駆動の切換え装置として使用されることが多く、高速走行時に湿式多板クラッチを結合して２輪駆動から４輪駆動への動力の切換えが行なわれると、係合ショックが発生して搭乗者に危険がおよぶ可能性がある。その危険防止対策には、入力部材の回転数を知った上で２輪駆動から４輪駆動の切換えを行なうことが有効であるが、従来の回転伝達装置においては、回転速度検出手段を有していないため、上記危険を回避することができない。

この発明の課題は、上記のような回転伝達装置の組立ておよびメンテナンスの容易化を図ることである。

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、前記軸力負荷部、前記湿式多板クラッチおよび電磁クラッチの各接触部をハウジング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、前記ハウジングの外周一部に栓体の取付けによって密閉される給油口を設けた構成を採用したのである。

ここで、前記給油口に、入力部材の回転速度を検出する回転センサを取付けて給油口を密閉し、前記入力部材の外周に回転センサとでその入力部材の回転速度を検出するセンサロータ部を設けることによって入力部材の回転速度を検出することができるため、入力部材の回転速度を知った上で湿式多板クラッチの切換え操作を行なうことが可能となる。このため、係合ショックを発生させることなく湿式多板クラッチを結合状態に切換えることが可能となり、安全性の向上を図ることができる。

なお、前記センサロータ部は、多数の磁性歯を周方向に等間隔に設けたものであってもよく、あるいは、＋極と−極を周方向に交互に設けたものであってもよい。

この発明に係る回転伝達装置において、給油口を、その内周上部がハウジングの取付け状態で入力部材の回転中心を通る水平面と一致する状態を下限位置として、それより上位に設けることにより、給油作業の容易化を図ることができる。また、給油口の内周上部が入力部材の回転中心を通る水平面上に位置するよう給油口を設けることによって、給油の際に油面が入力部材の回転中心近くに位置する適量のオイルを常に確保することができるため、オイル量の管理の容易化を図ることができる。

上記のように、ハウジングの外周一部に給油口を設けることによって、回転伝達装置の組立て後にオイルを注入することができるため、回転伝達装置の組立ての容易化を図ることができる。また、給油口からオイルの交換時機を判別することができると共に、劣化したオイルや摩耗等により発生した金属粉が混入するオイルを新しいオイルと簡単に交換することができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。

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。軸受４として、シール軸受が採用され、その軸受４によってハウジング１の内径面と外輪３の外径面間に形成された環状空間５の開口端が密閉されている。

なお、ハウジング１の開口端部内にシール部材を組込み、そのシール部材によって環状空間５の開口端を密閉してよい。

外輪３の端部内には入力軸６が挿入され、その入力軸６と外輪３はセレーション７によって回り止めされている。

外輪３の内側には出力部材としての内輪８が組込まれ、その内輪８と外輪３間に組込まれた軸受９によって両輪３、８は相対的に回転自在とされている。軸受９としてシール軸受が採用され、その軸受９によって外輪３の内径面と内輪８の外径面端部間が密閉されている。

内輪８の内側には出力軸１０が挿入され、その出力軸１０と内輪８はセレーション１１により回り止めされている。

出力軸１０は、ハウジング１の端壁２に形成された軸挿入孔１２内に挿通されている。軸挿入孔１２は外側端に軸受嵌合孔１３を有し、その軸受嵌合孔１３内に組込まれた軸受１４によって出力軸１０は回転自在に支持されている。

また、軸挿入孔１２の内側端にシール嵌合孔１５が形成され、そのシール嵌合孔１５内に圧入されたシール部材１６は出力軸１０の外径面に弾性接触して、外輪３内に封入されたオイルが軸挿入孔１２から漏洩するのを防止している。一方、内輪８の端部内にはシール部材１７が組込まれ、そのシール部材１７の内径部は出力軸１０の先端部外径面に弾性接触して、外輪３内のオイルが内輪８内から外部に漏洩するのを防止している。

外輪３と内輪８間には、湿式多板クラッチ２０が組込まれている。湿式多板クラッチ２０は、多数の入力側クラッチプレート２１と多数の出力側クラッチプレート２２とから成る。入力側クラッチプレート２１と出力側クラッチプレート２２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２１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２２は内輪８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２１と出力側クラッチプレート２２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８に伝達する。

湿式多板クラッチ２０の軸方向一側には、その湿式多板クラッチ２０の結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置３０が設けられている。

クラッチ制御装置３０は、電磁クラッチ部３０Ａと、その電磁クラッチ部３０Ａ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２０に負荷する軸力負荷部３０Ｂとから成る。

電磁クラッチ部３０Ａは、アーマチュア３１と、そのアーマチュア３１の一側方に設けられたロータ３２と、そのロータ３２の一側方に設けられた電磁石３３とから成る。

アーマチュア３１は、内輪８に接続される図示省略した出力軸１０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３２は、外筒部３２ａおよび内筒部３２ｂを有し、外筒部３２ａの外周には雄ねじ３４が形成されている。ロータ３２は外輪３の一端部内周に形成された雌ねじ３５に対する雄ねじ３４のねじ込みによって外輪３に固定され、上記雌ねじ３５にねじ係合されたロックナット３６の締付けによって弛み止めされている。ロータ３２とアーマチュア３１との間には微小なエアギャップ３７が形成され、そのエアギャップ３７はロータ３２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３２とアーマチュア３１との間には、アーマチュア３１をロータ３２から離反する方向に付勢する離反ばね３８が組込まれている。

電磁石３３は、ロータ３２の外筒部３２ａと内筒部３２ｂ間に組込まれている。この電磁石３３は、電磁コイル３３ａと、その電磁コイル３３ａを支持し、ハウジング１によって支持されたコア３３ｂとから成り、上記電磁コイル３３ａに対する通電により、コア３３ｂ、ロータ３２およびアーマチュア３１に磁束が流れてロータ３２にアーマチュア３１が吸着される。その吸着により外輪３にアーマチュア３１が結合されて外輪３と共にアーマチュア３１が回転する。

図１乃至図３に示すように、軸力負荷部３０Ｂは、アーマチュア３１と湿式多板クラッチ２０との間にプレッシャプレート４１を設け、そのプレッシャプレート４１を内輪８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４１とアーマチュア３１の対向面間にボールカム４２を設けている。ここで、ボールカム４２は、プレッシャプレート４１とアーマチュア３１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４２ａ、４２ｂを設け、そのカム溝４２ａ、４２ｂ間にボール４３を組込んだ構成とされ、上記プレッシャプレート４１に対するアーマチュア３１の相対回転により、プレッシャプレート４１を湿式多板クラッチ２０に向けて移動させて湿式多板クラッチ２０を軸方向に押すようにしている。

外輪３の内部に封入されたオイルは湿式多板クラッチ２０の入力側クラッチプレート２１と出力側クラッチプレート２２の接触部、電磁クラッチ部３０Ａのロータ３２とアーマチュア３１の接触部および軸力負荷部３０Ｂのボールカム４２の接触部を潤滑する。

上記オイルは、図１および図４に示すように、ハウジング１の側部に形成された給油口５０から給油される。

給油口５０には回転センサ５１が着脱自在に取付けられている。回転センサ５１は栓体としての機能も発揮し、その回転センサ５１の取付けによって給油口５０は密閉される。回転センサ５１の取付けに際し、その回転センサ５１を板状のセンサホルダ５１ａで支持し、そのセンサホルダ５１ａをハウジング１の外周にねじ止めしている。なお、給油口５０は栓体の取付けにより密閉してもよい。

外輪３の外周には、上記回転センサ５１とで回転速度検出手段を形成するセンサロータ部５２が設けられている。センサロータ部５２は、外輪３の外周に等間隔に設けられた多数の磁性歯５２ａから成り、各磁性歯５２ａが回転センサ５１の位置を通過すると、回転センサ５１からパルスが出力され、そのパルス数から外輪３の回転速度が検出される。

なお、磁性歯５２ａに代えて、外輪３の外周に＋極と−極を周方向に交互に設けてセンサロータ部５２を形成してもよい。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、図１は、電磁石３３の電磁コイル３３ａに対して通電を遮断した状態を示し、湿式多板クラッチ２０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８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３３の電磁コイル３３ａに通電すると、コア３３ｂ、ロータ３２およびアーマチュア３１に磁束が流れてロータ３２とアーマチュア３１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３１がロータ３２に吸着され、外輪３とアーマチュア３１とが結合されて外輪３と共にアーマチュア３１が回転する。

また、アーマチュア３１はプレッシャプレート４１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３１に形成されたカム溝４２ｂとプレッシャプレート４１に形成されたカム溝４２ａが周方向に位相がずれるため、プレッシャプレート４１は湿式多板クラッチ２０側に移動して、その湿式多板クラッチ２０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２１と出力側クラッチプレート２２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２０を介して内輪８に伝達され、内輪８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４１が湿式多板クラッチ２０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３１がロータ３２に押し付けられるため、一旦電磁クラッチ部３０Ａの締結が行なわれれば、その後の電磁コイル３３ａに流す電流を小さくしても、アーマチュア３１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８への回転トルクの伝達状態において、電磁コイル３３ａに対する通電を解除すると、アーマチュア３１は吸着を解除される。その吸着解除時、離反ばね３８がアーマチュア３１をプレッシャプレート４１に向けて押圧すると共に、プレッシャプレート４１は湿式多板クラッチ２０から押圧されるため、カム溝４２ａ、４２ｂがボール４３を押圧する作用により、アーマチュア３１とプレッシャプレート４１が相対回転して、ボール４３はカム溝４２ａ、４２ｂ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２０への軸力の負荷は解除されると共に、湿式多板クラッチ２０は締結解除状態となり、外輪３から内輪８への回転トルクの伝達が遮断される。

外輪３のフリー回転状態において、湿式多板クラッチ２０、電磁クラッチ部３０Ａおよび軸力負荷部３０Ｂの各接触部はハウジング１内に封入されたオイルによって潤滑される。

ここで、オイルが回転伝達装置の組立て時にハウジング１内に封入される構成であると、回転伝達装置の組立てに手間がかかる。しかしながら、実施の形態では、ハウジング１に給油口５０を形成しているため、回転伝達装置の組立て後に上記給油口５０から外輪３内にオイルを供給することができ、回転伝達装置の組立ての容易化を図ることができる。

また、ハウジング１に給油口５０を形成したことにより、その給油口５０からオイルの劣化状態を判断することができると共に、劣化したオイルや摩耗等により発生した金属粉が混入するオイルを新しいオイルと簡単に交換することができ、メンテナンスの容易化を図ることができる。

ここで、図４に示すように、給油口５０の中心が外輪３の回転中心Ｏを通る水平面上に位置するよう給油口５０を設け、あるいは、図５に示すように、給油口５０の内周上部が外輪３の回転中心Ｏを通る水平面と一致するように給油口５０を設け、さらに、図６に示すように、上記水平面より上側に給油口５０を形成することにより、給油作業を簡単に行なうことができる。

外輪３内に対するオイルの封入量が必要以上に多くなり過ぎると、そのオイルは回転抵抗となり、また、湿式多板クラッチ２０の結合時に、入力側クラッチプレート２１と出力側クラッチプレート２２間にオイルが噛み込んで滑りが生じるため、オイルの封入量は、外輪３の回転中心Ｏを通る水平面よりやや下方の位置に油面が位置する程度が好ましい。

図５に示すように、給油口５０の内周上部が外輪３の回転中心Ｏを通る水平面とほぼ一致する位置に給油口５０を設けることによって、給油の際に過剰なオイルは給油口５０からオーバーフローするため、適切な量のオイルを外輪３内に確保することができ、オイル量の管理の容易化を図ることができる。

また、給油口５０を利用して回転センサ５１を取付け、外輪３の外周にセンサロータ部５２を設けることによって、外輪３の回転速度を検出することができる。このため、外輪３の回転速度を知った上で湿式多板クラッチ２０を結合することが可能となり、係合ショックを発生させるとことなく湿式多板クラッチ２０を結合状態とすることができる。

また、回転センサ５１の取付けに給油口５０を利用することによって、回転速度検出手段を別途設ける必要がなくなり、省スペース化を図ることができる。

なお、回転センサ５１による回転数信号は車速や入力部材の速度に利用されており、回転センサの種類は問わない。

この発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す横断平面図 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 給油口の形成部位を示す断面図 外輪の回転中心を通る水平面に内周上部が一致する位置に給油口を形成した状態の断面図 外輪の回転中心を通る水平面より上側の位置に給油口を形成した状態の断面図

符号の説明

１ ハウジング
３ 外輪（入力部材）
８ 内輪（出力部材）
２０ 湿式多板クラッチ
３０ クラッチ制御装置
３０Ａ 電磁クラッチ部
３０Ｂ 軸力負荷部
３１ アーマチュア
３２ ロータ
３３ 電磁石
５０ 給油口
５１ 回転センサ
５２ センサロータ部

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、前記軸力負荷部、前記湿式多板クラッチおよび電磁クラッチの各接触部をハウジング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、
   前記ハウジングの外周一部に栓体の取付けによって密閉される給油口を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記給油口に、入力部材の回転速度を検出する回転センサを取付けて給油口を密閉し、前記入力部材の外周に回転センサとでその入力部材の回転速度を検出するセンサロータ部を設けた請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記給油口を、その内周上部がハウジングの取付け状態で入力部材の回転中心を通る水平面上に一致する状態を下限位置としてそれより上位に設けた請求項１又は２に記載の回転伝達装置。

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