JP2008075712A - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成にて、カム部材の磁化に起因する応答性及び制御性の低下を効果的に抑制することのできる駆動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】メインカム２０の反メインクラッチ側の面、即ち電磁クラッチを構成するアーマチャと対向する対向面２０ａには、軸方向に延びる突起３５が立設される。これにより、アーマチャがメインカム２０側に移動した際には、これら突起３５の軸方向端面３５ａを同アーマチャとの接触面とするとともに、その接触面積は、電磁石の磁力により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲内に設定される。
【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、駆動力の入力により回転する筒状の第１回転体と、該第１回転体の筒内に回転自在に同軸配置された軸状の第２回転体と、これら第１回転体と第２回転体との間に設けられ両者をトルク伝達可能に連結するクラッチ機構とを備えた駆動力伝達装置がある。そして、このような駆動力伝達装置には、軸方向に押圧されることにより作動して第１回転体及び第２回転体をトルク伝達可能に連結するメインクラッチと、同メインクラッチの軸方向に並置されたパイロットクラッチと、同パイロットクラッチの作動により第１クラッチを軸方向に押圧するカム機構とにより、そのクラッチ機構が構成されたものがある。

例えば、特許文献１に記載の駆動力伝達装置では、パイロットクラッチには、電磁石に吸引されて移動するアーマチャの押圧力により、その各クラッチプレートを摩擦係合させる電磁クラッチが用いられている。そして、このパイロットクラッチの作動により伝達される第１回転体と第２回転体との回転差に基づくトルクを、カム機構によって軸方向の押圧力に変換することによりメインクラッチを押圧駆動する構成となっている。

ところが、このような電磁クラッチとカム機構との組み合わせによりメインクラッチを押圧駆動する構成では、磁束漏れの発生によって、アーマチャの軸方向、反電磁石側に配置されたメインカム、即ちメインクラッチを押圧するためのカム部材が磁化される可能性がある。そして、その磁化されたカム部材にアーマチャが吸引されることにより、同アーマチャのクラッチプレート側への移動、即ち電磁クラッチの円滑な作動が妨げられ、ひいては、駆動力伝達装置の応答性及び制御性が低下するおそれがある。

特に、電磁石に通電していない状態ではアーマチャが軸方向に自由に動くことができるので、アーマチャがメインカムに吸引されてしまい、アーマチャとパイロットクラッチとの間が離間することがある。このような場合には、電磁石に通電した際にアーマチャをパイロットクラッチ側に吸引できないおそれがある。

このため、通常、これらパイロットクラッチ及びカム機構を収容する第１回転体は、その磁束漏れの発生を防止すべく非磁性材料（例えばアルミニウム合金等）により形成されている。そして、更に、アーマチャとメインカムとの間に非磁性材料からなるスペーサを挿入することによりその隙間を規定する（例えば、特許文献２参照）、或いは、アーマチャの電磁石側の面以外の面を非磁材料で被覆する（例えば、特許文献３参照）等の対策も提案されている。
特開２００３−１４００１号公報 特開２００２−４８１５７号公報 特開２００２−６１６７７号公報

しかしながら、上記従来の対策は、何れも新たな構成を追加することでその加工及び組付け工程が煩雑になる。また、それに伴う製造コストの上昇が避けられないという問題があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、簡素な構成にて、カム部材の磁化に起因する応答性及び制御性の低下を効果的に抑制することのできる駆動力伝達装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動力の入力により回転する筒状の第１回転体と、前記第１回転体の筒内に回転自在に同軸配置された軸状の第２回転体と、前記第１回転体と第２回転体との間に配置され軸方向に押圧されることにより前記第１回転体及び第２回転体をトルク伝達可能に連結する第１クラッチと、前記第１クラッチの軸方向に並置された第２クラッチと、前記第１クラッチと前記第２クラッチとの間に設けられ前記第２クラッチを介して伝達される前記第１回転体と前記第２回転体との回転差に基づくトルクを軸方向の押圧力に変換してカム部材を軸方向移動させることにより前記第１クラッチを押圧するカム機構とを備え、前記第２クラッチは、駆動源である電磁石と、軸方向に交互に配置された複数のクラッチプレートと、前記カム部材の軸方向に並置さて前記電磁石との間に前記各クラッチプレートを挟む位置において軸方向移動可能に設けられたアーマチャとを備えてなり、前記電磁石に吸引されて移動する前記アーマチャの押圧力により前記各クラッチプレートを摩擦係合させる電磁クラッチとして構成された駆動力伝達装置であって、前記カム部材と前記アーマチャとが接触する際の接触面の面積は、前記電磁石により該接触面に形成される磁束密度が飽和する範囲内に設定されること、を要旨とする。

即ち、カム部材とアーマチャとの接触面の面積を電磁石により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲内に設定することで、カム部材によるアーマチャの吸引力を、その接触面積の縮小化により確実に低下させることが可能になる。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、カム部材の磁化に起因する応答性及び制御性の低下を効果的に抑制することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記接触面は、前記カム部材又は前記アーマチャの対向面に立設された突起の先端面により構成されること、を要旨とする。
上記構成によれば、カム部材とアーマチャとの接触面を突起の先端面に限定することで、当該接触面積を容易に設定することができる。その結果、カム部材の磁化に起因する応答性及び制御性の低下をより効果的に抑制することができるようになる。

請求項３に記載の発明は、前記突起は、前記対向面上において、前記突起が形成される前記カム部材又は前記アーマチャの軸心を中心として点対称に複数設けられること、を要旨とする。

請求項４に記載の発明は、前記突起は、三箇所に設けられること、を要旨とする。
上記各構成によれば、カム部材又はアーマチャの何れかに軸ぶれが生じ相対的に傾いた状態で接触するような場合であっても、確実に各突起の先端面を接触面とすることができる。その結果、接触面積の変動を抑えて、安定的にカム部材によるアーマチャの吸引力を低減することができるようになる。特に、請求項４の構成を採用することで、アーマチャには、これら各突起の３つの先端面が接触することになる。従って、より効果的に接触面積の変動を抑えることができる。

本発明によれば、簡素な構成にて、カム部材の磁化に起因する応答性及び制御性の低下を効果的に抑制することが可能な駆動力伝達装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の駆動力伝達装置１は、有底筒状に形成された第１回転体としてのフロントハウジング３と、中空軸状に形成されてフロントハウジング３の筒内に回転自在に同軸配置された第２回転体としてのインナシャフト４とを備えている。

フロントハウジング３の底部３ａには、外周にスプラインを有する軸状の連結部５が立設されており、同フロントハウジング３は、この連結部５においてプロペラシャフト（図示略）に連結されることにより、駆動源であるエンジン（図示略）の発生する駆動力に基づき回転する。

また、フロントハウジング３の開口端３ｂには、環状のリヤハウジング７が嵌着されており、インナシャフト４は、その一端がリヤハウジング７の中央孔７ａに挿通された状態で、同中央孔７ａに設けられたすべり軸受８及びフロントハウジング３の筒内に設けられたボール軸受９により回転自在に支承されている。そして、そのリヤハウジング７側（同図中、右側）の軸端内周には、図示しないリヤディファレンシャルとの連結部（スプライン嵌合部）１３が形成されている。

また、フロントハウジング３の筒内には、フロントハウジング３とインナシャフト４とをトルク伝達可能に連結可能なメインクラッチ１４と、このメインクラッチ１４の軸方向、リヤハウジング７側に並置されたパイロットクラッチ１５と、これらメインクラッチ１４とパイロットクラッチ１５との間に介在されたカム機構１６とが設けられている。

本実施形態では、メインクラッチ１４には、軸方向に移動可能に設けられた複数のアウタクラッチプレート１７及びインナクラッチプレート１８を交互に配置してなる多板式の摩擦クラッチが採用されている。具体的には、各アウタクラッチプレート１７はフロントハウジング３の内周に、各インナクラッチプレート１８はインナシャフト４の外周にスプライン嵌合されることにより、それぞれ軸方向に移動可能、且つ対応するフロントハウジング３又はインナシャフト４と一体回転可能に設けられている。

本実施形態のメインクラッチ１４は、これら各アウタクラッチプレート１７及びインナクラッチプレート１８が軸方向に押圧され、互いに摩擦係合することにより、フロントハウジング３とインナシャフト４とを結合、即ちトルク伝達可能に連結するように構成されている。

一方、カム機構１６は、インナシャフト４に支承されることにより回転自在に設けられたパイロットカム１９と、インナシャフト４の外周にスプライン嵌合されることにより同インナシャフト４と一体回転可能且つ軸方向移動可能に設けられたメインカム２０と、パイロットカム１９及びメインカム２０の間に介在されたボール部材２１とを備えてなる。尚、本実施形態では、これらカム機構１６を構成する各部材は、その要求される強度を充足するために磁性材料である鉄系金属により形成されている。

本実施形態では、パイロットカム１９及びメインカム２０は、ともに円盤状に形成され、パイロットカム１９はリヤハウジング７側に、メインカム２０はメインクラッチ１４側に配置されている。パイロットカム１９の外周面は、パイロットクラッチ１５の後述するインナクラッチプレート２４の内周端とスプライン嵌合し、メインカム２０はインナシャフト４の外周にスプライン嵌合している。これらパイロットカム１９及びメインカム２０の対向面には、複数のＶ字溝（符号略）が互いに対向するように形成されており、ボール部材２１は、これら対向する各Ｖ字溝内に配置された状態でパイロットカム１９及びメインカム２０により挟持されている。そして、本実施形態のカム機構１６は、パイロットカム１９とメインカム２０とが相対回転することにより、これらパイロットカム１９とメインカム２０との間が離間、即ちカム部材としてのメインカム２０がメインクラッチ１４側に軸方向移動するように構成されている。

また、第２クラッチとしてのパイロットクラッチ１５には、上記メインクラッチ１４と同様に、軸方向に移動可能に設けられた複数のアウタクラッチプレート２３及びインナクラッチプレート２４を交互に配置してなる多板式の摩擦クラッチが採用されている。具体的には、各アウタクラッチプレート２３は、フロントハウジング３の内周に、インナクラッチプレート２４はパイロットカム１９の外周にスプライン嵌合されることにより、それぞれ軸方向に移動可能、且つ対応するフロントハウジング３又はパイロットカム１９と一体回転可能に設けられている。そして、本実施形態のパイロットクラッチ１５は、これら各アウタクラッチプレート２３及びインナクラッチプレート２４が軸方向に押圧され、互いに摩擦係合することにより、フロントハウジング３とパイロットカム１９とをトルク伝達可能に連結するように構成されている。

即ち、メインカム２０との間にボール部材２１を挟持したパイロットカム１９は、パイロットクラッチ１５の非作動時、同メインカム２０、即ちインナシャフト４とともに一体回転する状態となっており、フロントハウジング３とパイロットカム１９との間には、同フロントハウジング３とインナシャフト４との回転差に相当する回転差が生ずる。そして、パイロットクラッチ１５は、その作動により、フロントハウジング３とパイロットカム１９とをトルク伝達可能に連結することで、フロントハウジング３とインナシャフト４（パイロットカム１９）との回転差に基づくトルクをカム機構１６に伝達するようになっている。

つまり、本実施形態の駆動力伝達装置１では、パイロットクラッチ１５の作動により、フロントハウジング３とインナシャフト４との回転差に基づくトルクがカム機構１６に伝達され、カム機構１６は、そのトルクにより生ずるパイロットカム１９とメインカム２０との間の回転差に基づいて同メインカム２０を軸方向メインクラッチ側に移動させる。即ち、カム機構１６は、パイロットクラッチ１５を介して伝達されたフロントハウジング３とインナシャフト４との回転差に基づくトルクを軸方向の押圧力に変換する。そして、そのメインカム２０がメインクラッチ１４を押圧することにより、同メインクラッチ１４が作動、即ちフロントハウジング３とインナシャフト４とがトルク伝達可能に連結されるように構成されている。

ここで、本実施形態のパイロットクラッチ１５は、電磁石２５を駆動源とする電磁クラッチとして構成されている。具体的には、リヤハウジング７には、フロントハウジング３の筒外（反フロントハウジング側、図１中右側）に開口する環状溝２６が形成されており、電磁石２５は、この環状溝２６内に収容されている。尚、本実施形態では、リヤハウジング７には、その中央孔７ａから軸方向、反フロントハウジング側に延びる円筒部７ｂが設けられており、電磁石２５は、この円筒部７ｂに設けられたボール軸受２７によりリヤハウジング７（及びフロントハウジング３）と相対回転可能に支承されている。

また、フロントハウジング３の筒内には、円環状に形成されたアーマチャ２８が、カム機構１６を構成するメインカム２０の軸方向、リヤハウジング側（同図中右側）に並置さることにより、リヤハウジング７との間に上記アウタクラッチプレート２３及びインナクラッチプレート２４を挟む位置において、軸方向に移動可能に設けられている。尚、本実施形態では、アーマチャ２８は、フロントハウジング３内周にスプライン嵌合されることにより、同フロントハウジング３に対して相対回転不能、且つ軸方向可能に連結されている。そして、本実施形態のパイロットクラッチ１５は、このアーマチャ２８が、電磁石２５の磁力に吸引され、リヤハウジング７との間に各アウタクラッチプレート２３及びインナクラッチプレート２４を挟み込むように移動することにより、該各アウタクラッチプレート２３及びインナクラッチプレート２４が摩擦係合するように構成されている。

このように、本実施形態の駆動力伝達装置１では、電磁石２５に対する電力供給を通じてパイロットクラッチ１５の作動（摩擦係合力）を制御することが可能である。そして、このパイロットクラッチ１５の作動を通じてメインクラッチ１４の作動、即ち、フロントハウジング３とインナシャフト４との間で伝達可能な駆動力を自在に制御可能な構成となっている。

（メインカムによるアーマチャの吸引防止構造）
次に、本実施形態の駆動力伝達装置におけるメインカムによるアーマチャの吸引防止構造について説明する。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、円盤状をなすメインカム２０の中央部には、略円柱状に形成された連結部３１が設けられており、その軸方向端面３１ａには、上記パイロットカム１９との間にボール部材２１を挟持する複数の三角溝３２が形成されている。また、連結部３１には、同連結部３１を軸方向に貫通する挿通孔３３が形成されており、メインカム２０は、この挿通孔３３内にインナシャフト４が挿通されることにより、各三角溝３２をリヤハウジング７側に向けた状態で同インナシャフト４にスプライン嵌合される。そして、上記メインクラッチ１４を押圧するための軸方向移動が可能な状態で、同メインクラッチ１４の軸方向、リヤハウジング７側（図１中右側）に並置されるようになっている（図１参照）。

また、本実施形態では、メインカム２０の反メインクラッチ側の面、即ち上記アーマチャ２８と対向する対向面２０ａには、軸方向に延びる複数の突起３５が立設されている。具体的には、本実施形態では、メインカム２０の対向面２０ａには、その外周縁から軸方向に延びる環状のつば部３６が立設されており、上記の突起３５は、このつば部３６の軸方向端面において、メインカム２０の軸心Ｏを中心として略点対称となる位置に複数（３つ）設けられている。そして、本実施形態では、上記アーマチャ２８がメインカム２０側に移動し、両者が接触する際には、これら各突起３５の先端面３５ａが同アーマチャ２８との接触面となるように構成されている。

ここで、本実施形態では、各突起３５は、その各先端面３５ａの合計面積、即ちアーマチャ２８との接触面の面積が、電磁石２５により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲内に設定されている。そして、これにより、磁束漏れ等の発生によってメインカム２０が磁化された場合においても、同メインカム２０がアーマチャ２８を吸引する力を低く抑えて、電磁クラッチとして構成されたパイロットクラッチ１５の円滑なる作動、ひいては、その良好な応答性及び制御性を実現することが可能となっている。

詳述すると、磁束を「φ」、透磁率を「μ」、磁束が通過する断面積を「Ｓ」、磁束密度を「Ｂ」とすると、磁束φの通過により生ずる吸引力Ｆは、次の二式により表すことができる。

Ｆ＝Ｂ^２・Ｓ／（２・μ） ・・・（１）
Ｆ＝φ^２／（２・μ・Ｓ） ・・・（２）
即ち、上記（１）式に示されるように、磁束密度Ｂが一定である場合、吸引力Ｆは、磁束の通過する断面積Ｓが小さいほどほど小さくなる。従って、このような状況下においては、その断面積Ｓ、つまりメインカム２０のアーマチャ２８との接触面積を小さくすることで、メインカム２０によるアーマチャ２８の吸引力を小さく抑えることができる。一方、磁束φが一定であるとすれば、断面積Ｓを小さくすることで磁束密度Ｂは大となる。従って、このような状況下においては、上記（２）式に示されるように、その吸引力Ｆは、断面積Ｓが小さくなるほど大となる。つまり、電磁石２５に通電される電流量によりその磁力、即ちメインカム２０のアーマチャ２８との接触面を通過する磁束が変化する駆動力伝達装置１においては、単純にその接触面積を小さくするだけでは、必ずしもメインカム２０によるアーマチャ２８の吸引力を低減させることはできない。

しかし、磁束密度Ｂが既に飽和磁束密度にある領域においては、断面積Ｓの減少によってもその磁束密度Ｂの値は一定であり、吸引力Ｆは、上記（１）式に示される関係のみに依存して変化する。従って、メインカム２０とアーマチャ２８との接触面の面積を電磁石２５により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲（図３に示す磁束密度飽和領域）内に設定することで、メインカム２０によるアーマチャ２８の吸引力を、その接触面積の縮小化により確実に低下させることができるのである。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）メインカム２０の反メインクラッチ側の面、即ち上記アーマチャ２８と対向する対向面２０ａには、軸方向に延びる突起３５が立設される。これにより、アーマチャ２８がメインカム２０側に移動した際には、該突起３５の先端面３５ａを同アーマチャ２８との接触面とするとともに、その接触面積を、電磁石２５により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲内に設定される。

即ち、メインカム２０とアーマチャ２８との接触面の面積を電磁石２５により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲内に設定することで、メインカム２０によるアーマチャ２８の吸引力を、その接触面積の縮小化により確実に低下させることが可能になる。つまり、接触面積を磁束密度の飽和する範囲内に設定することで、メインカム２０の残留磁気の大きさにかかわらず、吸引力Ｆの上限を規定することができ、この上限値でも電磁石２５への通電時にアーマチャ２８が確実にパイロットクラッチ１５側に吸引されるように各部の寸法等を設定することで、パイロットクラッチ１５の動作を保障しつつ、可及的に小型化することができる。そして、メインカム２０とアーマチャ２８との接触面を突起３５の先端面３５ａに限定することで、当該接触面積を容易に設定することができる。従って、上記構成によれば、簡素な構成にて、メインカム２０の磁化に起因する応答性及び制御性の低下を効果的に抑制することができるようになる。

（２）突起３５は、メインカム２０の軸心Ｏを中心として略点対称となる位置に複数設けられる。このような構成とすることで、メインカム２０又はアーマチャ２８の何れかに軸ぶれが生じ相対的に傾いた状態で接触するような場合であっても、確実に各突起３５の先端面３５ａを接触面とすることができる。その結果、接触面積の変動を抑えて、安定的にメインカム２０によるアーマチャ２８の吸引力を低減することができるようになる。

（３）突起３５は、三箇所に設けられる。このような構成とすれば、アーマチャ２８には、これら各突起３５の３つの先端面３５ａが接触することになる。従って、より効果的に接触面積の変動を抑えることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、突起３５の先端面３５ａを同アーマチャ２８との接触面とした。しかし、これに限らず、その接触面積が、電磁石２５により該接触面に形成される磁束密度の飽和する範囲（図３参照、磁束密度飽和領域）内であれば、これ以外の部分を接触面とする構成であってもよい。即ち、例えば、つば部３６の軸方向端面を接触面として、その接触面積をこの範囲内に設定する構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、突起３５は、複数、具体的には三箇所に設けることとしたが、その数は、特に限定されるものではない。また、その形成位置は、つば部３６の軸方向端面でなくともよく。更には、その配置についても、必ずしも点対称とならなくともよい。

・本実施形態では、アーマチャ２８と対向するメインカム２０の対向面２０ａに各突起３５を設けることとした。しかし、これに限らず、メインカム２０とアーマチャ２８との接触面積を、上記磁束密度飽和領域内に設定可能な構成であれば、例えば、メインカム２０と対向するアーマチャ２８側の対向面に、突起を形成する構成としてもよい。

駆動力伝達装置の概略構成を示す断面図。 （ａ）（ｂ）メインクラッチの平面図及び側面図。 磁力（吸引力）と接触面積との関係を示す説明図。

符号の説明

１…駆動力伝達装置、３…フロントハウジング、４…インナシャフト、１４…メインクラッチ、１５…パイロットクラッチ、１６…カム機構、１７，２３…アウタクラッチプレート、１８，２４…インナクラッチプレート、２０…メインカム、２０ａ…対向面、２５…電磁石、２８…アーマチャ、３５…突起、３５ａ…先端面、Ｂ…磁束密度、Ｆ…吸引力、Ｏ…軸心。

Claims (4)

1. 駆動力の入力により回転する筒状の第１回転体と、前記第１回転体の筒内に回転自在に同軸配置された軸状の第２回転体と、前記第１回転体と第２回転体との間に配置され軸方向に押圧されることにより前記第１回転体及び第２回転体をトルク伝達可能に連結する第１クラッチと、前記第１クラッチの軸方向に並置された第２クラッチと、前記第１クラッチと前記第２クラッチとの間に設けられ前記第２クラッチを介して伝達される前記第１回転体と前記第２回転体との回転差に基づくトルクを軸方向の押圧力に変換してカム部材を軸方向移動させることにより前記第１クラッチを押圧するカム機構とを備え、前記第２クラッチは、駆動源である電磁石と、軸方向に交互に配置された複数のクラッチプレートと、前記カム部材の軸方向に並置されて前記電磁石との間に前記各クラッチプレートを挟む位置において軸方向移動可能に設けられたアーマチャとを備えてなり、前記電磁石に吸引されて移動する前記アーマチャの押圧力により前記各クラッチプレートを摩擦係合させる電磁クラッチとして構成された駆動力伝達装置であって、
   前記カム部材と前記アーマチャとが接触する際の接触面の面積は、前記電磁石により該接触面に形成される磁束密度が飽和する範囲内に設定されること、
   を特徴とする駆動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記接触面は、前記カム部材又は前記アーマチャの対向面に立設された突起の先端面により構成されること、を特徴とする駆動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の駆動力伝達装置において、
   前記突起は、前記対向面上において、前記突起が形成される前記カム部材又は前記アーマチャの軸心を中心として点対称に複数設けられること、を特徴とする駆動力伝達装置。
4. 請求項３に記載の駆動力伝達装置において、
   前記突起は、三箇所に設けられること、を特徴とする駆動力伝達装置。

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