JP2007127257A - 電磁駆動装置及びこれを用いたトルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁石の容量を増加することなく被締結部に対する十分な締結力を確保する。
【解決手段】 電磁力を発生する電磁石３９と、該電磁石３９の電磁力に応じて移動し被締結部４３を締結可能とする可動部材４１とを備え、前記被締結部４３の締結によって部材間を連結する電磁駆動装置１１において、前記可動部材４１を前記締結方向へ付勢する永久磁石５９，６１を設けたことを特徴とする。従って、被締結部に対する締結力を増加させることができ、十分な締結力を確保することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁駆動装置及びこれを用いたトルク伝達装置に関するものである。

従来の電磁駆動装置を用いたトルク伝達装置としては、電磁力によりメインクラッチを締結制御しトルク伝達を制御するものがある。トルク伝達装置は、カップリングケースと中空状のクラッチハブとの間に多板のメインクラッチが設けられている。

前記メインクラッチは、押圧プレートの押圧によりカップリングケースに対して締結される。押圧プレートは、クラッチハブ側に回転係合し軸方向へ相対移動可能である。この押圧プレートに対向してカムプレートが設けられ、カムプレート上には、カムボールが保持されている。カムボールは、押圧プレートのカム面に当接している。

前記カムプレートとカップリングケースとの間には、多板のパイロットクラッチが設けられている。パイロットクラッチに対向して一方側にアーマチャが設けられている。他方側には、カップリングケース側に支持された磁性ロータに対しエアギャップを持って配置された電磁石が設けられている。電磁石は、コントローラに接続されて通電制御されるようになっている。

このようなトルク伝達装置では、電磁石が通電制御されると、アーマチャが吸引され、アーマチャと磁性ロータとの間でパイロットクラッチが締結される。この締結によって、カップリングケースからカムプレートにトルクが伝達される。カップリングケース側から回転入力を受けると、カムプレート及び押圧プレート間で相対回転が起こり、カムボール及びカム面によるカム作用により回転入力が推力に変換される。この推力によって押圧プレートがメインクラッチを押圧してカップリングケースとの間で締結する。

このため、トルク伝達装置では、例えばプロペラシャフト側からカップリングケース及びクラッチハブを介してリヤデファレンシャル装置側にトルクを伝達することができる。

しかしながら、かかる従来の構造は、電磁石の通電制御のみによってパイロットクラッチを締結するものであるため、パイロットクラッチの締結力が不十分なものとなるおそれがあった。

一方、十分な締結力を確保するために電磁石を大容量化すると、その分、重量増やコスト増を招くことになると共に、電磁石の発熱量が増加して熱影響が大きくなるという問題があった。

特開２００１−１５３２０３公報

本発明が解決しようとする課題は、電磁石の容量を増加することなく被締結部に対する十分な締結力を確保できない点にある。

本発明は、電磁石の容量を増加することなく被締結部に対する十分な締結力を確保するために、電磁力を発生する電磁石と、該電磁石の電磁力に応じて移動し被締結部を締結可能とする可動部材とを備え、前記被締結部の締結によって部材間を連結する電磁駆動装置において、前記可動部材を前記締結方向へ付勢する永久磁石を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、可動部材を締結方向へ付勢する永久磁石を備えているため、前記電磁力に永久磁石の付勢力を付加して被締結部の締結を行うことができる。従って、被締結部に対する締結力を増加させることができ、十分な締結力を確保することができる。

しかも、永久磁石によって可動部材を締結方向へ付勢しているため、被締結部に対してイニシャルトルクを加えることができる。従って、被締結部の締結レスポンスを向上することができ、迅速且つ的確な締結を行わせることができる。

電磁石の容量を増加することなく被締結部に対する十分な締結力を確保するという目的を、永久磁石を設けることによって実現した。

［トルク伝達装置の構成］
図１は、本発明の実施例１に係るトルク伝達装置を示す断面図である。

図１のトルク伝達装置１は、例えばフントエンジン、フロントドライブベース（ＦＦベース）の４輪駆動車のリヤデファレンシャル装置とプロペラシャフトとの間に設けられ、両者間のトルク伝達制御を行うものである。

すなわち、トルク伝達装置１には、プロペラシャフトのトルクが入力されるようになっている。プロペラシャフトには、エンジンからトランスミッション、トランスファを介してトルク伝達が行われる。

一方、トルク伝達装置１は、トルク伝達制御に応じてリヤデファレンシャル装置側へトルクを出力可能となっている。リヤデファレンシャル装置からは、左右のアクスルシャフトを介して、左右の後輪にトルク伝達が行われるようになっている。

前記トルク伝達装置１は、例えばハウジング内に収容配置され、オイルが封入されている。このトルク伝達装置１は、入力回転部材としてのカップリングケース３及び出力回転部材としてのクラッチハブ５と、推力発生機構としてのカム機構７と、メインクラッチ９と、電磁駆動装置１１とを備えている。

前記カップリングケース３は、一方の回転部材を構成しており、円筒形状に形成されている。このカップリングケース３は、内周面の一側に形状の異なるスプライン１３，１５が、同他側に雌ねじ部１７が形成されている。前記スプライン１３には、前記メインクラッチ９のアウタープレートがスプライン係合している。

前記カップリングケース３の一端側には、壁部１９が設けられている。壁部１９の外側面には、プロペラシャフト側に接続される回転軸２１が一体的に突設されている。回転軸２１は、ハウジングに対しボールベアリング２３を介して回転自在に支持されている。

前記壁部１９の内周面には、雄嵌合軸２５が一体的に突設されている。雄嵌合軸２５の周囲には、凹部２７が周回状に形成されており、オイルの充填量を増加している。

前記クラッチハブ５は、中空円筒状に形成され、一側の端部に前記カップリングケース３の雄嵌合部２５と嵌合する雌嵌合部２８が設けられている。雌嵌合部２８と雄嵌合部２５との間は、ブッシュ２９が介在して相対回転自在となっている。前記クラッチハブ５の一側には、内外を貫通する油孔３３が形成されてオイルが流通するようになっている。クラッチハブ５の一側外周には、スプライン３１が形成されている。このスプラインには、メインクラッチ９のインナープレートがスプライン係合している。

前記クラッチハブの他側内周には、スプライン３５が形成され、ドライブピニオンシャフトがスプライン係合するようになっている。

前記カップリングケース３の他端側には、電磁駆動装置１１が設けられている。電磁駆動装置１１は、磁性部材としての磁性ロータ３７と、電磁石３９と、可動部材としてのアーマチャ４１と、被締結部としてのパイロットクラッチ４３とからなる。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視における磁性ロータの断面図である。

前記磁性ロータ３７は、図１及び図２に示すように、スチール製であり、カップリングケース３の他端側を閉塞するように配置されている。磁性ロータ３７は、カップリングケース３の雌ねじ部１７に対応して外周面に雄ねじ部４５が設けられ、カップリングケース３に対して螺合されている。前記雄ねじ部４５には、カップリングケース３の端部に当接するナット４７が螺合され磁性ロータ３７の抜け止めが行われている。前記磁性ロータ３７の外周側には、カップリングケース３との間に配置されるＯリング４９が保持されている。

前記磁性ロータ３７の内周側には、前記クラッチハブ５の他側が嵌合する嵌合穴５１が設けられている。磁性ロータ３７とクラッチハブ５との間は、ブッシュ５３が介在し、相対回転自在となっている。前記磁性ロータ３７には、ブッシュ５３に隣接して、クラッチハブ５との間に配置される高圧用のシール５５が保持されている。

前記磁性ロータ３７の内外周の中間部には、非磁性部材としてのステンレス、アルミ、銅などからなる非磁性リング５７が周回状に一体に設けられている。非磁性リング５７に対する内外周の両側には、前記非磁性リング５７と同心の永久磁石５９，６１が周回状に一体に設けられている。永久磁石５９，６１は、回転軸心方向の一側と他側とで、相互に磁極が逆となるように設定されている。本実施例において、外周側の永久磁石５９は、回転軸芯方向の一側であるアーマチャ４１側がＳ極、他側である電磁石３９側がＮ極と設定され、内周側の永久磁石６１は、アーマチャ４１側がＮ極、電磁石３９側がＳ極に設定されている。前記永久磁石５９，６１の背面側には、周回状の凹部６３が設けられている。

前記電磁石３９は、磁性ロータ３７の凹部６３内に配置されている。電磁石３９は、磁性ロータ３７に対し内外周のエアギャップを持って配置されている。このため、電磁石３９によって、磁性ロータ３７を通る磁路を形成可能となっている。この電磁石３９は、リード線６５を介してコントローラに接続され、通電制御が行われるようになっている。

前記電磁石３９のコア６６は、一側がボールベアリング６７によって磁性ロータ３７に相対回転自在に支持されていると共に、係合ピン６９によってハウジング内に支持されている。前記コア６６の他側には、コイル７１を支持する段部７３が形成されている。段部７３には、コイル７１に隣接してストッパ７５が設けられている。

前記パイロットクラッチ４３は、前記メインクラッチ９側のアーマチャ４１と磁性ロータ３７との間に設けられている。パイロットクラッチ４３のアウタープレートは、カップリングケース３のスプライン１５にスプライン係合しており、インナープレートは、後述するカム機構７のカムプレート７７のスプライン８５にスプライン係合している。
前記アーマチャ４１は、カップリングケース３のスプライン１５にスプライン係合しており、回転軸芯方向に相対移動可能となっている。アーマチャ４１は、永久磁石５９，６１に対応して配置され、内外周の両側がそれぞれ永久磁石６１，５９に対向している。従って、アーマチャ４１は、永久磁石５９，６１の磁力によって磁性ロータ３７側に引きつけられ、パイロットクラッチ４３の締結方向に付勢されている。このアーマチャ４１は、電磁石３９の電磁力によって引きつけられ、パイロットクラッチ４３を磁性ロータ３７に対し締結する構成となっている。
前記カム機構７は、他方の回転部材としてのカムプレート７７及び押圧プレート７９に形成されたカム面間に、カムボール８１が介設されたものである。カムプレート７７は、前記クラッチハブ５の他側外周面に相対回転自在に支持されている。カムプレート７７の背面は、ベアリングとワッシャとを一体に形成したスラストベアリング８３を介して磁性ロータ３７側に支持されている。カムプレート７７の外周には、パイロットクラッチ４３のインナープレートがスプライン係合するスプライン８５が設けられている。

前記押圧プレート７９は、クラッチハブ５の一側外周に設けられたスプライン３１にスプライン係合し、回転軸芯方向へ相対移動可能となっている。押圧プレート７９の外周部は、前記メインクラッチ９の端部に対向している。そして、押圧プレート７９は、カム機構７の作用によってメインクラッチ９をカップリングケース３との間で締結する構成となっている。

前記カムボール８１は、前記カムプレート７７及び押圧プレート７９の対向するカム面間に介設されている。
［トルク伝達装置の作用］
前記電磁石３９が通電制御されておらずパイロットクラッチ４３が締結されていないとき、メインクラッチ９も締結されず、トルク伝達装置１はトルク伝達状態にはない。このとき、プロペラシャフトから回転軸２１にトルクが伝達されても、回転軸２１からカップリングケース３へと伝達されたトルクは、メインクラッチ９で遮断され、回転軸２１からドライブピニオンシャフトへトルク伝達が行われることはない。

この場合でも、永久磁石５９，６１の磁力によってアーマチャ４１が磁性ロータ３７側に引きつけられており、制御電流なしでパイロットクラッチ４３にイニシャルトルクを加えることができる。

一方、前記電磁石３９が通電制御されると、電磁石３９と磁性ロータ３７との間のエアギャップを介して、電磁石３９、磁性ロータ３７、アーマチャ４１間に磁性ループが形成され、アーマチャ４１は磁性ロータ３７側へ引きつけられる。この引きつけで、アーマチャ４１はパイロットクラッチ４３側へ移動し、磁性ロータ３７とアーマチャ４１との間でパイロットクラッチ４３が締結される。

このとき、アーマチャ４１が予め永久磁石５９，６１によって磁性ロータ３７側に引き付けているため、電磁石３９の電磁力に永久磁石５９，６１の付勢力を付加して前記アーマチャ４１の引き付けを行うことができる。従って、電磁石３９の容量を増加させることなく、締結力を増加させて十分な締結力を確保することができる。

しかも、前記のように、パイロットクラッチ４３に対してイニシャルトルクが加えられているため、パイロットクラッチ４３の締結レスポンスを向上することができ、迅速且つ的確な締結を行わせることができる。

パイロットクラッチ４３が締結されると、カップリングケース３とカムプレート７７とが連結される。このため、カムプレート７７とクラッチハブ５側と一体的に回転する押圧プレート７９との間に相対回転が起こる。この相対回転により、カムボール８１がカムプレート７７及び押圧プレート７９のカム面に乗り上げる。この乗り上げによって、カムプレート７７、押圧プレート７９間の間隔が広がり、推力が発生する。この推力はカムプレート７７がスラストベアリング８３を介して磁性ロータ３７側で受けられた反力として押圧プレート７９に作用し、押圧プレート７９がメインクラッチ９側に移動してメインクラッチ９を締結する。

この締結によって、回転軸２１、カップリングケース３へと伝達されたトルクは、メインクラッチ９、クラッチハブ５を介してドライブピニオンシャフトへ伝達することができる。

以上説明したように、本実施例では、永久磁石５９，６１の磁力によって磁性ロータ３７側に引きつけているため、電磁石３９の電磁力に永久磁石５９，６１の付勢力を付加して前記アーマチャ４１の引き付けを行うことができる。従って、電磁石３９の容量を増加させることなく、締結力を増加させて十分な締結力を確保することができる。

このためて、電磁石３９を大容量化することなく、パイロットクラッチ４３に対する十分な締結力を確保して、トルク伝達を確実に行わせることができる一方、電磁石３９の容量を小さくして制御電流を小さくすることや、電流の位相を代えることによってアーマチャ４３に対する吸引力を小さくすることも可能となる。

また、パイロットクラッチ４３の締結力が増加するため、その分パイロットクラッチ４３のクラッチ枚数を低減させたり、メインクラッチ９のクラッチ枚数を低減させることが可能となる。

本実施例では、永久磁石５９，６１によって、アーマチャ４３を付勢する構成としたため、電流値や抵抗値に左右されることなく、安定した磁力によってアーマチャ４３を付勢することができる。

本実施例では、永久磁石５９，６１によってパイロットクラッチ４３にイニシャルトルクを加えることができるため、パイロットクラッチ４３の締結レスポンスを向上することができ、迅速且つ的確な締結を行わせることができる。結果として、トルク伝達装置１では、迅速且つ的確なトルク伝達制御を行わせることができる。

本実施例では、永久磁石５９，６１が磁性ロータ３７にその一部を形成するように一体に設けられているため、永久磁石５９，６１を設けてパイロットクラッチ４３の締結力を増加することができながら、重量増となるのを防止することができると共に、特別なスペースを確保することなくイニシャルトルクを加えることができる。

本実施例では、電磁石３９にエアギャップを持って配置され電磁石３９とアーマチャ４３との間に磁路を形成可能とする磁性ロータ３７が設けられているため、アーマチャ４１を磁性ロータ３７側に確実に引きつけることができる。

前記磁性ロータ３７には、磁路を形成するための非磁性リング５７が設けられているので、磁路の短絡を防止して、アーマチャ４１を、より確実に引きつけることができる。

前記永久磁石５９，６１は、非磁性リング５７の両側に配置されているため、磁路に応じた磁極の設定を行い易く、確実にアーマチャ４１の引きつけを行うことができる。

図３は本発明の実施例２に係るトルク伝達装置の要部断面図であり、図４は図３のＩＶ方向から見た要部側面図、図５は図３のＶ−Ｖ矢視における磁性ロータの断面図である。なお、基本構成は上記実施例１とほぼ同様であり、対応する構成部分には同符号又は同符号にＡを付して説明する。

本実施例は、図３〜図５のように、いわゆるオープンタイプのトルク伝達装置１Ａであり、メインクラッチ９に対応してカップリングケース３Ａに油孔８７が設けられている。カップリングケース３Ａの他端には、加締め用の突出部８９が周回状に設けられている。磁性ロータ３７Ａには、周方向所定間隔毎に複数、例えば４つの凹溝９１が設けられている。そして、前記カップリングケース３Ａの突出部８９は、前記磁性ロータ３７Ａの凹溝９１に対応した位置で加締められ前記凹溝９１内に嵌入している。これにより、磁性ロータ３７Ａのカップリングケース３Ａに対する周り止め及び抜け止めがなされている。

この本実施例のトルク伝達装置１Ａでは、上記実施例１の周回状の永久磁石５９，６１に代えて、柱状の永久磁石５９Ａ，６１Ａが設けられている。

すなわち、永久磁石５９Ａ，６１Ａは、円柱状に形成され、磁性ロータ３７に対して周方向所定間隔毎に一体的に複数設けられている。各永久磁石５９Ａ，６１Ａは、非磁性リング５７の内外周の両側に相互に対応して設けられている。

従って、本実施例においても、永久磁石５９Ａ，６１Ａによって、アーマチャ４１を磁性ロータ３７Ａ側に引きつけることができ、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

図６は本発明の実施例３に係るトルク伝達装置の要部断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視における電磁石のコアを示す断面図、図８は図６のＶＩＩＩ方向から見た磁性ロータの要部平面図である。なお、基本構成は上記実施例１とほぼ同様であり、対応する構成部分には同符号又は同符号にＢを付して説明する。

本実施例のカップリングケース１Ｂは、図６〜図８のように、アルミ等からなり、磁性ロータ３７Ｂは、低炭素鋼等からなっている。前記磁性ロータ３７Ｂは、カップリングケース１Ｂの他端に対して、例えば溶接方向４４からの低温アーク溶接等の溶接によって形成された溶接部Ｗにより固着されている。

この本実施例のトルク伝達装置１Ｂでは、上記実施例１の磁性ロータ３７側の永久磁石５９，６１に代えて、電磁石３９Ｂのコア６６Ｂに永久磁石９３が設けられている。

前記永久磁石９３は、円柱状に形成され、電磁石３９Ｂのコア６６Ｂに周方向所定間隔毎に設けられている。各永久磁石９３は、コア６６Ｂの内外周間に渡って設けられた貫通孔９５内に配置され、放射状となっている。そして、永久磁石９３は、アーマチャ４１とほぼ平行となっており、両磁極がアーマチャ４１の内外周にそれぞれ対向ている。なお、永久磁石９３の磁極は、外周側がＳ極、内周側がＮ極となるように設定されている。

従って、本実施例においても、電磁石３９Ｂのコア６６Ｂに設けられた永久磁石９３によって、アーマチャ４１を磁性ロータ３７Ｂ側に引きつけることができ、上記実施例と同様の作用効果を奏することができる。

しかも、本実施例では、一本の永久磁石９３の両磁極がアーマチャ４１の内外周に対向しているため、上記実施例１のように非磁性リング５７に対する内外周の二本の永久磁石５９，６１によってＳＮ磁極を形成する必要が無く、部品点数の削減や製造製を向上することができる。

図９は本発明の実施例４に係るトルク伝達装置の要部断面図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視におけるアーマチャを示す断面図である。なお、基本構成は上記実施例１とほぼ同様であり、対応する構成部分には同符号又は同符号にＣを付して説明する。

本実施例は、図９及び図１０のように、上記実施例１の磁性ロータ３７側の永久磁石５９，６１に代えて、アーマチャ４１Ｃ側に永久磁石９３Ｃを設けたものである。

すなわち、永久磁石９３Ｃは、柱状に形成され、アーマチャ４１Ｃの周方向所定間隔毎に設けられている。各永久磁石９３Ｃは、アーマチャ４１Ｃの内外周間に渡って設けられた溝部９７に配置され、放射状となっている。そして、永久磁石９３Ｃは、各磁極が磁性ロータ３７Ｃの非磁性リング５７に対する内外周両側に対向している。なお、永久磁石９３Ｃの磁極は、外周側がＳ極、内周側がＮ極となるように設定されている。

従って、本実施例では、アーマチャ４１Ｃに設けられた永久磁石９３Ｃによって、アーマチャ４１Ｃを磁性ロータ３７Ｃ側に引きつけることができ、上記実施例と同様の作用効果を奏することができる。

しかも、本実施例では、永久磁石９３Ｃの各磁極が磁性ロータ３７Ｃの非磁性リング５７に対する内外周両側に対向しているため、上記実施例１のように非磁性リング５７に対する内外周の二本の永久磁石５９，６１によってＳＮ磁極を形成する必要が無く、部品点数の削減や製造製を向上することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構成の要素に付随した各種の設計変更が可能である。例えば、上記実施例では、電磁駆動装置を、リヤデファレンシャル装置とプロペラシャフトとの間に設けたトルク伝達装置に適用したが、デファレンシャル装置の差動制限用の他、被締結部の締結によって部材間を連結する各種の電磁駆動装置として適用することが可能である。

トルク伝達装置を示す断面図である（実施例１）。 図１のＡ−Ａ矢視における磁性ロータの断面図である（実施例１）。 トルク伝達装置の要部断面図である（実施例２）。 図３のＸ方向から見た要部側面図である（実施例２）。 図３のＢ−Ｂ矢視における磁性ロータの断面図である（実施例２）。 トルク伝達装置の要部断面図である（実施例３）。 図６のＣ−Ｃ矢視における電磁石のコアを示す断面図である（実施例３）。 図６のＹ方向から見た磁性ロータの要部平面図である（実施例３）。 トルク伝達装置の要部断面図である（実施例４）。 図９のＤ−Ｄ矢視におけるアーマチャを示す断面図である（実施例４）。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ トルク伝達装置
３ カップリングケース
５ クラッチハブ
７ カム機構
９ メインクラッチ
１１ 電磁駆動装置
３７，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ 磁性ロータ
３９，３９Ｂ，３９Ｃ 電磁石
４１，４１Ｃ アーマチャ
４３ パイロットクラッチ
５９，５９Ａ，６１，６１Ａ，９３，９３Ｃ 永久磁石

Claims (7)

1. 電磁力を発生する電磁石と、該電磁石の電磁力に応じて移動し被締結部を締結可能とする可動部材とを備え、前記被締結部の締結によって部材間を連結する電磁駆動装置において、
   前記可動部材を前記締結方向へ付勢する永久磁石を設けた
   ことを特徴とする電磁駆動装置。
2. 請求項１記載の電磁駆動装置であって、
   前記電磁石にエアギャップを持って配置され前記電磁石と前記可動部材との間に磁路を形成可能とする磁性部材を備え、
   前記永久磁石を、前記磁性部材に設けた
   ことを特徴とする電磁駆動装置。
3. 請求項２記載の電磁駆動装置であって、
   前記磁性部材に、前記磁路を形成するための非磁性部材を設け、
   前記永久磁石を、前記非磁性部材の両側に配置した
   ことを特徴とする電磁駆動装置。
4. 請求項１記載の電磁駆動装置であって、
   前記永久磁石を、前記電磁石のコアに設けた
   ことを特徴とする電磁駆動装置。
5. 請求項１記載の電磁駆動装置であって、
   前記電磁石にエアギャップを持って配置され前記電磁石と前記可動部材との間に磁路を形成可能とする磁性部材を備え、
   前記永久磁石を、前記可動部材に設けた
   ことを特徴とする電磁駆動装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の電磁駆動装置であって、
   前記締結部は、パイロットクラッチであり、
   前記パイロットクラッチの締結により推力を発生する推力発生機構と、
   該推力発生機構の推力によって入出力回転部材間のトルク伝達を行うメインクラッチとを備えたことを特徴とするトルク伝達装置。
7. 請求項６記載のトルク伝達装置であって、
   前記電磁石にエアギャップを持って配置され前記入出力回転部材の何れか一方に回転係合し前記可動部材との間で前記被締結部を締結可能とするロータを備え、
   前記永久磁石を、前記ロータに設けた
   ことを特徴とするトルク伝達装置。
   

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