JP2007120669A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非磁性材料によって電磁マグネットの磁束漏れを防止しながら、密封用シール性の低下を防止する。
【解決手段】 外側回転部材３と、これと相対回転自在に配置された内側回転部材５と、外側回転部材３と内側回転部材５とを断続するクラッチ機構７と、クラッチ機構７を操作する電磁マグネット９とを備え、外側回転部材３は、クラッチ機構７の連結トルクを伝達する非磁性材料のケーシング部材１１と、ケーシング部材１１に固定されたスチール部材１３とを有し、スチール部材１３と内側回転部材５との間にはシール１５が配置されており、シール１５はスチール部材１３に形成された環状溝１７に装着されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電磁マグネットを用いて駆動力を断続する動力伝達装置に関する。

特許文献１に図２のような電磁クラッチ装置５０１が記載されている。

この電磁クラッチ装置５０１は、ハウジング５０３と、ハブ５０５と、これらの間に設けられたクラッチ機構５０７と、これを断続操作する電磁マグネット５０９とで構成されている。電磁クラッチ装置５０１は密封構造であり、ハウジング５０３とハブ５０５との間にはシール５１１が配置され、シール５１１はハウジング５０３に形成された環状溝５１３に装着されている。

また、ハウジング５０３は、電磁マグネット５０９の磁束漏れを軽減するなどの目的で、非磁性材料であるアルミニューム合金を鋳造して作られている。
特開２００３−２０６９５５号公報

ところが、アルミニューム合金でハウジング５０３を鋳造するときは、溶湯に含まれる空気が冷却過程で膨張して滞留することがあり、滞留した空気が巣を形成する。環状溝５１３の加工面にこのような巣が現れると、シール性が低下し、オイル漏れや異物の侵入を発生させる恐れがある。

そこで、この発明は、非磁性材料によって電磁マグネットの磁束漏れを防止しながら、シール性の低下を防止することができる動力伝達装置の提供を目的とする。

請求項１の動力伝達装置は、回転自在に配置された外側回転部材と、前記外側回転部材の内側に相対回転自在に配置された内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材とを断続するクラッチ機構と、前記クラッチ機構を操作する電磁マグネットとを備えた動力伝達装置であって、前記外側回転部材は、前記クラッチ機構の連結トルクを伝達する非磁性材料のケーシング部材と、前記ケーシング部材に固定されたスチール部材とを有し、前記スチール部材と前記内側回転部材との間には、シールが配置されており、前記シールは、前記スチール部材に形成された環状溝に装着されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載された動力伝達装置であって、前記スチール部材には、前記環状溝の外周側に、第２の環状溝が形成されており、前記第２の環状溝に、前記スチール部材と前記ケーシング部材との間をシールするＯリングが装着されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された動力伝達装置であって、前記ケーシング部材と前記内側回転部材との間にベアリングが配置されており、前記スチール部材に、前記ベアリングのアウターレースと当接する当接面が設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載された動力伝達装置であって、前記スチール部材と前記ケーシング部材間の支持部の径が、前記アウターレースを支持する前記ケーシング部材の支持部の径より大径であることを特徴とする。

請求項１の動力伝達装置は、シールが装着される環状溝を、非磁性材料のケーシング部材にではなく、スチール部材に形成した。

鍛造加工されるスチール部材には巣が発生しないから、環状溝に装着されたシール性が巣によって低下することがなくなり、従って、密封性が保たれ、オイル漏れや異物の侵入が防止され、信頼性が向上する。

こうして、本発明の動力伝達装置は、非磁性材料のケーシング部材によって電磁マグネットの磁束漏れを防止しながら、シール性の低下を防止して密封性を保つことができる。

請求項２の動力伝達装置は、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

また、スチール部材の内周側にシール用の環状溝を形成し、外周側にシールリング用の第２環状溝を形成することによって、ケーシング部材とスチール部材との組み付け部分をそれだけ簡素かつコンパクトな構造にすることができる。

また、スチール部材に形成された第２の環状溝は、上記のシール用環状溝と同様に、巣が発生することはなく、装着されたシールリングによるシール性を低下させることがないから、動力伝達装置は密封性が保たれて、オイル漏れや異物の侵入が防止される。

請求項３の動力伝達装置は、請求項１または請求項２の構成と同等の効果が得られる。

また、スチール部材に、ケーシング部材と内側回転部材の間に配置されたベアリングのアウターレースと当接する当接面を設けたことによって、ケーシング部材側でアウターレース（ベアリング）を位置決めする必要がなくなるから、ケーシング部材をそれだけ簡素な機能と形状にすることができる。

さらに、スチール部材にアウターレースとの当接機能を持たせ、スチール部材に機能を集中させたことによって、周辺部材にこの当接機能を持たせる必要がなくなり、周辺部材の機能と形状をそれだけ簡素にしてコストを低減することが可能になる。

また、アウターレースとの当接面を、軟質の非磁性材料にではなく、耐摩耗性の高いスチール部材に設けたから、アウターレース（ベアリング）の位置決め機能が長期にわたって正常に保たれる。

請求項４の動力伝達装置は、請求項３の構成と同等の効果が得られる。

また、スチール部材とケーシング部材間の支持部の径を、アウターレースを支持するケーシング部材側の支持部の径より大きくしたことによって、スチール部材側からベアリングにアクセスすることが可能になるから、ベアリングの組み付けやメンテナンスが容易になる。

次に本発明の実施形態について説明する。

＜一実施形態＞
図１によって動力伝達装置１の説明をする。左右の方向は動力伝達装置１を用いた４輪駆動車の前後の方向であり、図１の左方はこの車両の前方に相当する。

［動力伝達装置１の特徴］
動力伝達装置１は、回転自在に配置されたハウジング３（外側回転部材）と、ハウジング３の内側に相対回転自在に配置された中空のハブ５（内側回転部材）と、ハウジング３とハブ５とを断続する多板式のメインクラッチ７（クラッチ機構）と、メインクラッチ７を操作する電磁マグネット９とを備えている。

ハウジング３は、メインクラッチ７の連結トルクを伝達するアルミニューム合金（非磁性材料）製の円筒部材１１（ケーシング部材）と、円筒部材１１に固定されたカバー１３（スチール部材）とを有し、カバー１３とハブ５との間には、断面がＸ字状のシールであるＸリング１５（シール）が配置され、Ｘリング１５は、カバー１３に形成された環状溝１７に装着されており、環状溝１７の径方向外側（外周側）には、第２の環状溝１９が形成され、環状溝１９には、カバー１３と円筒部材１１との間をシールするＯリング２１（シールリング）が装着されており、円筒部材１１とハブ５との間にボールベアリング２３（ベアリング）が配置されており、カバー１３には、ボールベアリング２３のアウターレース２５と当接する当接面２７が設けられている。

また、カバー１３と円筒部材１１間の支持部２９の径ｒ１が、アウターレース２５を支持する円筒部材１１の支持部３１の径ｒ２より大径となっている。

［上記４輪駆動車の動力系］
この動力系は、エンジン、トランスミッション、トランスファ、フロントデフ（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）、前車軸、左右の前輪、後輪側のプロペラシャフト、動力伝達装置１、方向変換ギア組、リヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）、後車軸、左右の後輪などから構成されており、動力伝達装置１はプロペラシャフトと方向変換ギア組との間に配置されている。

エンジンの駆動力はトランスミッションからフロントデフに伝達され、前車軸から左右の前輪に配分されると共に、フロントデフ（デフケース）の回転はトランスファから後輪側プロペラシャフトを介して動力伝達装置１に伝達され、動力伝達装置１のメインクラッチ７が連結されていると、エンジンの駆動力は方向変換ギア組を介してリヤデフに伝達され、後車軸から左右の後輪に配分され、車両は４輪駆動状態になる。

また、メインクラッチ７の連結が解除されると、車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。

［動力伝達装置１の構成］
ハウジング３は、上記の円筒部材１１及びカバー１３と、磁性材料で作られたロータ３３とによって構成されている。カバー１３と円筒部材１１はボルト３５で固定されており、ロータ３３は円筒部材１１の後部側開口に螺着され、ナット３７のロックナット機能によって抜け止めと位置決めが施されている。また、円筒部材１１とロータ３３との間にはＯリング３９が配置されている。ハウジング３は、カバー１３の部分を両側シール型のボールベアリング４１によってデフキャリヤ４３に支持されており、カバー１３と一体に形成された伝達軸部４５にスプライン連結されたコンパニオンフランジと継ぎ手側のフランジとを介して前輪側プロペラシャフトに連結され、エンジンの駆動力によって回転駆動される。

円筒部材１１はアルミニューム合金で鋳造加工され、カバー１３と伝達軸部４５は鉄系合金で鍛造加工されている。また、カバー１３に設けられた当接面２７はアウターレース２５を介してボールベアリング２３を軸方向に位置決めしている。

ハブ５の前端は上記のボールベアリング２３によってハウジング３（円筒部材１１）に支持され、後端は銅やアルミなどの摺動ブッシュ４７によりハウジング３（ロータ３３）に支持されていると共に、ハブ５の後端とロータ３３との間にも断面がＸ字状のシールであるＸリング４９が配置されている。ハブ５には入力軸５１が貫通し、その内周にスプライン連結されており、入力軸５１は、前端部をニードルベアリング５３によってカバー１３に支持され、中間部をボールベアリング５５によってデフキャリヤ４３に支持されており、その後端には伝達部がある。

また、上記のボールベアリング４１とニードルベアリング５３は互いの軸方向中心が一致するように配置されている。

動力伝達装置１はＸリング１５，４９とＯリング２１，３９によって密封されており、ハウジング３とハブ５の間の密封された空間にはオイルが封入され、上記の各シール手段によってオイル漏れと異物の侵入が防止されている。

動力伝達装置１は、上記のハウジング３とハブ５とメインクラッチ７と電磁マグネット９の他に、電磁マグネット９の回り止め部材５７と、多板式のパイロットクラッチ５９と、カムリング６１と、ボールカム６３と、プレッシャープレート６５と、アーマチャ６７と、コントローラなどから構成されている。

上記のメインクラッチ７は円筒部材１１（ハウジング３）とハブ５との間に設けられており、パイロットクラッチ５９は円筒部材１１とカムリング６１との間に設けられている。ボールカム６３はカムリング６１とプレッシャープレート６５との間に設けられており、カムリング６１とロータ３３との間にはボールカム６３のカム反力を受けるベアリング６９が配置されている。プレッシャープレート６５はハブ５の外周にスプライン連結されており、アーマチャ６７は、パイロットクラッチ５９とプレッシャープレート６５との間で、円筒部材１１の内周にスプライン連結されている。

電磁マグネット９のコア７１は、ロータ３３の凹部に所定のエアギャップを介して貫入し、ボールベアリング７３によってロータ３３に支持されており、上記の回り止め部材５７は内側端部をコア７１に固定され、外側端部に設けられた連結部７５でデフキャリヤ４３に連結されることによってコア７１を回り止めしている。また、コア７１から引き出された電磁マグネット９のリード線７７は回り止め部材５７によって支持されながら所望の引き出し方向に案内され、コネクター７９などを介してデフキャリヤ４３の外部に引き出され、バッテリーに接続されている。

コア７１とロータ３３とパイロットクラッチ５９とアーマチャ６７によって電磁マグネット９の磁路が構成されており、上記のコントローラは、電磁マグネット９の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。電磁マグネット９が励磁されると、この磁路に磁束ループが形成され、吸引されたアーマチャ６７によりパイロットクラッチ５９が押圧されて締結し、トルクを受けて作動したボールカム６３のカムスラスト力によりプレッシャープレート６５を介してメインクラッチ７が押圧されて締結し、車両は４輪駆動状態になる。また、電磁マグネット９の励磁を停止すると、メインクラッチ７の連結が解除されて車両は２輪駆動状態になる。

［動力伝達装置１の効果］
動力伝達装置１は次のような効果が得られる。

Ｘリング１５を装着する環状溝１７を、アルミニューム合金を鋳造加工した円筒部材１１にではなく、鉄系合金を鍛造加工したカバー１３に形成したから、カバー１３を切削加工した環状溝１７に巣が現れることはなく、Ｘリング１５のシール性を低下させる恐れはない。

また、Ｏリング２１を装着する環状溝１９もカバー１３に形成したから、同様に、切削加工された環状溝１９に巣が現れることはなく、Ｏリング２１のシール性を低下させる恐れはない。

従って、動力伝達装置１は、非磁性材料の円筒部材１１によって電磁マグネット９の磁束漏れを防止しながら、Ｘリング１５とＯリング２１のシール性の低下を防止して密封性が高く保たれるから、オイル漏れや異物の侵入が防止され、信頼性が向上する。

また、カバー１３の内周側にＸリング１５用の環状溝１７を形成し、外周にＯリング２１用の環状溝１９を形成することによって、円筒部材１１とカバー１３との組み付け部分がそれだけ簡素な構造になる。

また、カバー１３にボールベアリング２３のアウターレース２５との当接面２７を設けたことによって円筒部材１１側でボールベアリング２３を位置決めする必要がなくなり、さらに、カバー１３に機能を集中させたことにより、円筒部材１１を含む周辺部材の機能と形状をそれだけ簡素にし、コストを低減することができる。

また、アウターレース２５との当接面２７を、軟質の円筒部材１１にではなく、耐摩耗性の高いカバー１３に設けたから、ボールベアリング２３の位置決め機能が長期にわたって正常に保たれる。

また、円筒部材１１とカバー１３との間に設けられた支持部２９の径ｒ１を、アウターレース２５を支持する円筒部材１１の支持部３１の径ｒ２より大きくしたことによって、カバー１３側からボールベアリング２３にアクセスすることが可能になり、ベアリング２３の組み付けやメンテナンスがそれだけ容易になった。

これに加えて、動力伝達装置１は、ボールベアリング４１とニードルベアリング５３の各軸方向中心を合わせてそれぞれの径方向投影を互いにオーバーラップさせたことにより、ボールベアリング４１によるハウジング３の支持、及び、ニードルベアリング５３による入力軸５１の支持が強固になり、各部材の支持不良と、支持不良による異音や振動の発生が防止されている。

また、電磁マグネット９のリード線７７は、回り止め部材５７によって支持され、さらに、所望の方向に案内されて外部に引き回されているから、振れ及び振れによる断線から解放される。また、このように回り止め部材５７をリード線７７を支持し案内する引き回し部材として利用したことによって、特別な引き回し部材や引き回し機構を追加せずに、リード線７７の支持・案内機能を向上させながら、コストの上昇と部品点数の増加が避けられる。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明の動力伝達装置は、実施形態のように駆動力を断続する装置として実施する他に、差動機構に差動制限機構として組み込んでもよい。

動力伝達装置１を示す断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ 動力伝達装置
３ ハウジング（外側回転部材）
５ ハブ（内側回転部材）
７ メインクラッチ（クラッチ機構）
９ 電磁マグネット
１１ 円筒部材（ケーシング部材）
１３ カバー（スチール部材）
１５ Ｘリング（シール）
１７ 環状溝
１９ 第２の環状溝
２１ Ｏリング（シールリング）
２３ ボールベアリング（ベアリング）
２５ アウターレース
２７ 当接面
２９，３１ 支持部
ｒ１ 支持部２９の径
ｒ２ 支持部３１の径

Claims (4)

1. 回転自在に配置された外側回転部材と、前記外側回転部材の内側に相対回転自在に配置された内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材とを断続するクラッチ機構と、前記クラッチ機構を操作する電磁マグネットとを備えた動力伝達装置であって、
   前記外側回転部材は、前記クラッチ機構の連結トルクを伝達する非磁性材料のケーシング部材と、前記ケーシング部材に固定されたスチール部材とを有し、
   前記スチール部材と前記内側回転部材との間には、シールが配置されており、
   前記シールは、前記スチール部材に形成された環状溝に装着されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載された発明であって、
   前記スチール部材には、前記環状溝の外周側に、第２の環状溝が形成されており、
   前記第２の環状溝に、前記スチール部材と前記ケーシング部材との間をシールするシールリングが装着されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１または請求項２に記載された発明であって、
   前記ケーシング部材と前記内側回転部材との間にベアリングが配置されており、
   前記スチール部材に、前記ベアリングのアウターレースと当接する当接面が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項３に記載された発明であって、
   前記スチール部材と前記ケーシング部材間の支持部の径が、前記アウターレースを支持する前記ケーシング部材の支持部の径より大径であることを特徴とする動力伝達装置。

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