JP2009121600A - 電磁クラッチ、電磁クラッチの製造方法及び駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成できる電磁クラッチ、該電磁クラッチの製造方法及び駆動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】電磁クラッチを、円筒部１４とインナシャフト１３との間に配置されるクラッチ機構２２と、クラッチ機構２２の軸方向に底部１５を挟んで並置された電磁コイル３０と、該電磁コイル３０との間にクラッチ機構２２を介在させて軸方向移動可能に設けられたアーマチャ２５とから構成した。そして、アウタハウジング１２の底部１５を、準安定オーステナイト系ステンレス鋼により形成するとともに、冷間加工により環状の第１磁性領域４１と、同第１磁性領域４１の径方向外側に電磁コイル３０と対向する第１非磁性領域４２を挟んで第２磁性領域４３とを形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁クラッチ、該電磁クラッチの製造方法及び駆動力伝達装置に関するものである。

従来、円筒部を有する外側回転部材と、該外側回転部材の円筒内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材とを備え、これら外側回転部材と内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートを電磁コイルにより摩擦係合させる電磁クラッチがある。一般に、このような電磁クラッチは、各クラッチプレートと電磁コイルとの間に設けられた磁路形成部材と、該磁路形成部材との間に各クラッチプレートを介在させて軸方向移動可能に設けられたアーマチャとを備え、電磁コイルへの通電によりアーマチャを吸引して各クラッチプレートを摩擦係合させるようになっている。

例えば、特許文献１に記載の駆動力伝達装置に用いられる電磁クラッチでは、アウタハウジングの開口部を覆蓋するリヤハウジングを磁路形成部材としている。このようなリヤハウジングは、磁性材料からなる環状の外周筒部と、同外周筒部内側に設けられた磁性材料からなる環状の内周筒部と、外周筒部と内周筒部との間に設けられた非磁性材料からなる環状の磁路遮断部とを備え、例えばレーザ溶接により磁路遮断部が外周筒部及び内周筒部に固定されている。このように、リヤハウジングの径方向中間部に磁路遮断部を設けたことで、電磁コイルを支持するヨークとリヤハウジングとの間で循環する磁路が形成されることが防止される。そして、電磁コイルへの通電により、ヨーク、リヤハウジング、各クラッチプレート、アーマチャ、各クラッチプレート、リヤハウジング、及びヨーク間を循環する磁路が形成され、効率よく各クラッチプレートが摩擦係合するようになっている。
特開平１１−１５３１５６号公報

ところで、上記従来の構成では、リヤハウジングが外周筒部、内周筒部及び磁路遮断部に３分割されおり、これらをレーザ溶接により固定する必要があるため、作業工程が煩雑となり、コストの増大を招いていた。なお、このような問題は、磁性材料の間に非磁性材料を固定する場合に発生し、リヤハウジングを磁路形成部材とした場合に限らず、例えば有底筒状に形成されたアウタハウジングの底部を磁路形成部材とした場合等においても同様に発生する。

また、溶接では、固定する部材間における各表面のばらつき、即ち各表面の小さな段差や傾きが影響して溶接不良が発生することがあり、歩留まりが低下する虞があった。
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、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成できる電磁クラッチ、該電磁クラッチの製造方法及び駆動力伝達装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転し、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材と、を備えた電磁クラッチであって、前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを要旨とする。

オーステナイト系ステンレス鋼は、固溶化熱処理された状態では非磁性のオーステナイト相であるが、冷間加工（冷間鍛造など）を施すことで、オーステナイト相の一部が強磁性の加工誘起マルテンサイト相に変態し磁性を帯びる。特に、準安定オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）では、冷間加工により加工誘起マルテンサイト相が生成されやすく、容易に磁性化することができる。従って、上記構成によれば、例えば磁性部材の間に非磁性部材をレーザ溶接により固定することで磁路形成部材を形成する場合のように煩雑な作業を行わずに済むため、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成でき、コスト増大を防止することが可能になる。また、磁路形成部材が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上が図られる。

請求項２に記載の発明は、円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材の円筒部の内側にて、前記外側回転部材及び前記内側回転部材のうちの何れか一方との相対回転が規制されるとともに軸方向移動可能に配置されるアーマチャと、前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材及び前記内側回転部材のうちの何れか他方と一体回転し、前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材とを備えた電磁クラッチであって、前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを要旨とする。

上記構成によれば、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成でき、コスト増大を防止することが可能になる。また、磁路形成部材が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上が図られる。さらに、アーマチャと磁路形成部材とが摩擦係合することで、外側回転部材と内側回転部材とがトルク伝達可能に連結されるため、クラッチプレートを用いずに済み、部品点数を削減することができるとともに、電磁クラッチの軸方向の小型化が図られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電磁クラッチにおいて、前記外側回転部材は、塑性変形により円筒状、且つ前記磁路形成部材と一体に形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、外側回転部材が磁路形成部材と一体に形成されるため、外側回転部材と磁路形成部材とを別部材により形成し組み付ける場合に比べ、部品点数を削減することが可能になり、コスト増大の防止が図られる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電磁クラッチにおいて、前記外側回転部材における前記各クラッチプレート及び前記アーマチャの外周側に対応する領域が第２非磁性領域とされたことを要旨とする。

上記構成によれば、外側回転部材における各クラッチプレート及びアーマチャの外周側に対応する領域が第２非磁性領域であるため、磁束が各クラッチプレート及びアーマチャを介して外部へ漏洩することが防止されるため、電磁クラッチの作動効率の低下が防止される。

請求項５に記載の発明は、円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転し、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材と、を備えた電磁クラッチの製造方法であって、前記磁路形成部材をオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一部材とし、該磁路形成部材に冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第２磁性領域とを形成するステップを備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、例えば磁性部材の間に非磁性部材をレーザ溶接により固定することで磁路形成部材を形成する場合のように煩雑な作業を行わずに済むため、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成でき、コスト増大を防止することが可能になる。また、磁路形成部材が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上が図られる。

請求項６に記載の発明は、円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材の円筒部の内側にて、前記外側回転部材及び前記内側回転部材のうちの何れか一方との相対回転が規制されるとともに軸方向移動可能に配置されるアーマチャと、前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材及び前記内側回転部材のうちの何れか他方と一体回転し、前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材とを備えた電磁クラッチの製造方法であって、前記磁路形成部材をオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一部材とし、該磁路形成部材に冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第２磁性領域とを形成するステップを備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成でき、コスト増大を防止することが可能になる。また、磁路形成部材が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上が図られる。さらに、アーマチャと磁路形成部材とが摩擦係合することで、外側回転部材と内側回転部材とがトルク伝達可能に連結されるため、クラッチプレートを用いずに済み、部品点数を削減することができるとともに、電磁クラッチの軸方向の小型化が図られる。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の電磁クラッチの製造方法において、前記磁路形成部材を前記第２磁性領域よりも大きな板状に形成するとともに、該第２磁性領域の径方向外側部分を円筒状に塑性変形させるステップを備えたことを要旨とする。

上記構成によれば、外側回転部材と磁路形成部材とが一体に形成されるため、外側回転部材と磁路形成部材とを別部材により形成し組み付ける場合に比べ、部品点数を削減することが可能になり、コスト増大の防止が図られる。

請求項８に記載の発明は、円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、前記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、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材と前記内側回転部材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メインクラッチを押圧するカムとを備え、前記パイロットクラッチは、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に設けられ、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転する磁路形成部材と、を備えた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、前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを要旨とする。

上記構成によれば、電磁クラッチ（パイロットクラッチ）と、該電磁クラッチにより伝達されるトルクを増幅するメインクラッチ及びカム機構を備えた駆動力伝達装置において、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成でき、コスト増大を防止することが可能になる。また、磁路形成部材が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上が図られる。

本発明によれば、簡易な作業工程にて磁路形成部材を形成可能な電磁クラッチ、該電磁クラッチの製造方法及び駆動力伝達装置を提供することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電磁クラッチ１１は、有底筒状のアウタハウジング１２と、同アウタハウジング１２の筒内に回転自在に同軸配置された軸状のインナシャフト１３とを備えている。アウタハウジング１２は、円筒状に形成された外側回転部材としての円筒部１４と、同円筒部１４のインナシャフト１３側（同図中、左側）に一体形成されるとともに円環状に形成された磁路形成部材としての底部１５とから構成されている。また、アウタハウジング１２には、円筒部１４の開口部１６にエンドハウジング１７が固定されるようになっている。エンドハウジング１７の円板状に形成されたフランジ部１８は、開口部１６の内周に螺着されるとともに、該フランジ部１８の径方向中央にはアウタハウジング１２の反対側に突出した軸状のシャフト部１９が形成されている。また、内側回転部材としてのインナシャフト１３は、底部１５の内周に設けられたボール軸受２０及びフランジ部１８に設けられた円錐ころ軸受２１により回転自在に支承されている。なお、本実施形態では、インナシャフト１３が駆動源に接続された入力軸（図示略）に接続されるとともに、シャフト部１９が出力軸に接続されるようになっている。

円筒部１４の内側には、アウタハウジング１２とインナシャフト１３とをトルク伝達可能に連結可能なクラッチ機構２２が設けられている。クラッチ機構２２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は円筒部１４の内周に、各インナクラッチプレート２４はインナシャフト１３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、且つ対応するアウタハウジング１２又はインナシャフト１３と一体回転可能に設けられている。また、円筒部１４の内周には、円環状に形成されたアーマチャ２５が、同アーマチャ２５と底部１５との間に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を介在させて、軸方向に摺動可能にスプライン嵌合されている。

また、インナシャフト１３の基端側（図１中、左側）には、ボール軸受２６，２７を介して支持部材２８及び該支持部材２８に螺着されたヨーク２９がインナシャフト１３に相対回転可能に支持されている。そして、支持部材２８により、ヨーク２９に包囲された電磁コイル３０がクラッチ機構２２の軸方向に底部１５を挟むように並置されている。なお、支持部材２８には、外部と接続されて電磁コイル３０に電力を供給する電源線３１が設けられている。

本実施形態では、アウタハウジング１２は準安定オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）により形成されている。オーステナイト系ステンレス鋼は、固溶化熱処理された状態では非磁性のオーステナイト相であるが、冷間加工（冷間鍛造など）を施すことで、オーステナイト相の一部が強磁性の加工誘起マルテンサイト相に変態し磁性を帯びる。特に、準安定オーステナイト系ステンレス鋼では、冷間加工により加工誘起マルテンサイト相が生成されやすく、容易に磁性化できる。

底部１５には、その径方向内側部分に環状に形成される第１磁性領域４１と、同第１磁性領域４１の径方向外側に電磁コイル３０と対向する第１非磁性領域４２を挟んで環状の第２磁性領域４３とが一部材内に形成されている（図２参照）。また、円筒部１４におけるクラッチ機構２２及びアーマチャ２５の外周側に対応する領域（底部１５側）に第２非磁性領域４４が形成されるとともに、円筒部１４の開口部１６側に第３磁性領域４５が形成されている。なお、第１及び第２非磁性領域４２，４４とはオーステナイト相の領域をいい、第１〜第３磁性領域４１，４３，４５とは加工誘起マルテンサイト相が生成されて、第１及び第２非磁性領域４２，４４よりも透磁率が大きくなった領域をいう。また、図１及び２において、アウタハウジング１２における磁性化された部分については、ハッチングの間隔を小さくして示している。

電磁コイル３０と第１非磁性領域４２とが対向するため、図２に示すように、電磁コイル３０に電流が供給された場合に、第１非磁性領域４２によりヨーク２９と底部１５との間で循環する磁路が形成されることが防止され、電磁クラッチ１１には一点鎖線で示すように循環する磁路Ｍ１が発生する。即ち、ヨーク２９、底部１５（第１磁性領域４１）、クラッチ機構２２、アーマチャ２５、クラッチ機構２２、底部１５（第２磁性領域４３）及びヨーク２９を循環する磁路Ｍ１が形成される。すると、アーマチャ２５が電磁コイル３０の電磁力により吸引され、底部１５との間にクラッチ機構２２を挟み込むように移動することにより、各アウタクラッチプレート２３及び各インナクラッチプレート２４が効率よく摩擦係合するようになっている。そして、クラッチ機構２２が摩擦係合することで、アウタハウジング１２とインナシャフト１３とがトルク伝達可能に連結されるようになっている。

また、円筒部１４におけるクラッチ機構２２及びアーマチャ２５の外周側に対応する領域が第２非磁性領域４４であるため、アウタクラッチプレート２３及びアーマチャ２５から円筒部１４を介して磁路Ｍ１から磁束が漏洩することが防止される。なお、円筒部１４の開口部１６側が第３磁性領域４５となっているが、アウタクラッチプレート２３及びアーマチャ２５が位置しない部分であるため、磁路Ｍ１に影響しない。

次に、電磁クラッチの製造方法について説明する。図３のフローチャートに示すように、本実施形態の電磁クラッチ１１は、アウタハウジング１２を形成するアウタハウジング製造工程（ステップ１０１）によりアウタハウジング１２が製造された後、組み付け工程（ステップ１０２）において、インナシャフト１３などがアウタハウジング１２に組み付けられて製造される。そして、上記ステップ１０１のアウタハウジング製造工程は、底部１５の所定領域を磁性化させる磁性化工程（ステップ１０１ａ）と、アウタハウジング１２の円筒部１４を形成する円筒部形成工程（ステップ１０１ｂ）を含んで構成されている。

アウタハウジング１２は、準安定オーステナイト系ステンレス鋼により形成された円環状の環状素材４６から製造される。本実施形態では、先ず磁性化工程（ステップ１０１ａ）において、環状素材４６に冷間加工を施すことにより、底部１５の径方向内側部及び外側部が磁性領域になるとともに電磁コイル３０と対向する径方向中間部が非磁性領域になるように、環状素材４６の所定領域を磁性化させる。具体的には、図４に示すように、環状素材４６に環状の第１磁性領域４１と、同第１磁性領域４１の径方向外側に第１非磁性領域４２を挟んで第２磁性領域４３とを形成し、第２磁性領域４３の径方向外側を第２非磁性領域４４とする（図４において、磁性化された部分を便宜的にハッチングにより示す）。これにより、底部１５が第２磁性領域４３よりも大きな円環状に形成される。

続いて、円筒部形成工程（ステップ１０１ｂ）において、環状素材４６における第２磁性領域４３の径方向外側部分を円筒状に塑性変形させ、アウタハウジング１２を形成する。本実施形態では、環状素材４６を回転させながら該環状素材４６に加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミングにより、第２磁性領域４３と第２非磁性領域４４との境界Ｃ１から径方向外側の部分、即ち第２非磁性領域４４を円筒状に塑性変形させる。具体的には、図５に示すように、回転駆動される主型４７と、該主型４７に対して回転軸方向に移動可能なリバース型４８との間に環状素材４６を挟持する。そして、主型４７を回転駆動することにより、主型４７、リバース型４８及び環状素材４６を一体に回転させながら該環状素材４６にローラなどの加工治具４９を押し当てることで円筒部１４を成形する。このようにして、第２磁性領域４３の径方向外側部分を円筒状に塑性変形させて円筒部１４と底部１５とを一体にしてアウタハウジング１２を形成する。なお、このときに円筒部１４に大きな力が加わることで、開口部１６付近に加工誘起マルテンサイト相が生成され、第３磁性領域４５が形成される。そして、組み付け工程（ステップ１０２）において、アウタハウジング１２にインナシャフト１３等が組み付けられることで電磁クラッチ１１が製造される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）電磁クラッチ１１を、円筒部１４とインナシャフト１３との間に配置されるクラッチ機構２２と、クラッチ機構２２の軸方向に底部１５を挟んで並置された電磁コイル３０と、該電磁コイル３０との間にクラッチ機構２２を介在させて軸方向移動可能に設けられたアーマチャ２５とから構成した。そして、アウタハウジング１２の底部１５を、準安定オーステナイト系ステンレス鋼により形成するとともに、冷間加工により環状の第１磁性領域４１と、同第１磁性領域４１の径方向外側に電磁コイル３０と対向する第１非磁性領域４２を挟んで第２磁性領域４３とを形成した。そのため、上記従来のように、例えば磁性部材の間に非磁性部材をレーザ溶接により固定することで底部を形成する場合のように煩雑な作業を行うことなく、簡易な作業工程にて磁路形成部材としての底部１５を形成することができ、コスト増大を防止することができる。また、底部１５が一体の部材で形成されるため、溶接不良等による不適合品の発生が低減されて歩留まりの向上を図ることができる。

（２）環状素材４６（底部１５）における第２磁性領域４３の径方向外側部分を円筒状に塑性変形させ、円筒部１４と底部１５とを一体にしてアウタハウジング１２を形成したため、円筒部１４と底部１５とを別部材により形成し組み付ける場合に比べ、部品点数を削減することが可能になり、コスト増大の防止を図ることができる。

（３）第２非磁性領域４４の部分がフローフォーミングにより円筒部１４とされるため、円筒部１４におけるクラッチ機構２２及びアーマチャ２５の外周側に対応する領域が第２非磁性領域４４となり、磁束がクラッチ機構２２及びアーマチャ２５を介して外部へ漏洩することが防止されるため、電磁クラッチの作動効率の低下を防止できる。

（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。
なお、説明の便宜上、同一の構成については上記第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態の電磁クラッチ５１では、円環状に形成されたアーマチャ５２がインナシャフト１３の外周にスプライン嵌合されることにより、軸方向に移動可能、且つインナシャフト１３と一体回転可能に設けられている。アーマチャ５２における底部１５と対向する摺接面５３には円環状の溝５４が形成されるとともに、該溝５４には底部１５におけるアーマチャ５２と対向する摺接面５５との間で摩擦係合力を発生する摩擦材５６が設けられている。なお、本実施形態では、摩擦材５６には不織布を基材としたものが用いられている。

電磁コイル３０に電流が供給された場合に、第１非磁性領域４２によりヨーク２９と底部１５との間で循環する磁路が形成されることが防止され、図７に示すように、電磁クラッチ５１には一点鎖線で示すように循環する磁路Ｍ２が発生する。即ち、ヨーク２９、底部１５（第１磁性領域４１）、アーマチャ５２、底部１５（第２磁性領域４３）及びヨーク２９を循環する磁路Ｍ２が形成される。すると、アーマチャ２５が電磁コイル３０の電磁力により吸引され、アーマチャ５２の摺接面５３と底部１５の摺接面５５とが摩擦係合するようになっている。このようにして、本実施形態では、アーマチャ５２と底部１５とが摩擦係合することで、クラッチプレートを用いずに、アウタハウジング１２とインナシャフト１３とがトルク伝達可能に連結されるようになっている。なお、電磁クラッチ５１は、上記第１実施形態の電磁クラッチ１１と同様な方法で製造される（図３参照）。また、図６及び７において、アウタハウジング１２における磁性化された部分については、ハッチングの間隔を小さくして示している。

以上記述したように、本実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果と同様の効果に加えて以下の効果を奏する。
（４）アーマチャ５２と底部１５とが摩擦係合することで、アウタハウジング１２とインナシャフト１３とがトルク伝達可能に連結されようしたため、クラッチプレートを用いずに済み、部品点数を削減することができるとともに、電磁クラッチ５１の軸方向の小型化を図ることができる。

（５）アーマチャ５２に、同アーマチャ５２の摺接面５３と底部１５の摺接面５５との間で摩擦係合力を発生する摩擦材５６を設けた。そのため、例えば摺接面５３，５５にＤＬＣ皮膜（ダイヤモンド状炭素被膜）を形成するなどの高価な表面処理を行わずとも、電磁クラッチ５１の耐久性を向上させることができ、コスト増大を防止できる。

（第３実施形態）
以下、本発明を具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。
図８に示すように、駆動力伝達装置６１は、カップリングケース６２内に回転自在に収容された有底筒状のアウタハウジング６３と、同アウタハウジング６３の筒内に回転自在に同軸配置された軸状のインナシャフト６４とを備えている。

アウタハウジング６３は、円筒状に形成された外側回転部材としての円筒部６５と、円筒部６５の端部に一体形成されるとともに円環状に形成された磁路形成部材としての底部６６（同図中、右側）とから構成されている。円筒部６５の開口部６７には、同開口部６７を閉塞する閉壁部６８が固定されるとともに、底部６６の内周にはアウタハウジング６３の外側に向かって円筒部６５よりも小径の小径部６９が設けられている。そして、アウタハウジング６３は、閉壁部６８に設けられたボール軸受７０によりカップリングケース６２に対して回転自在に支承されている。

また、内側回転部材としてのインナシャフト６４は、小径部６９の内周に設けられたニードル軸受７１及び閉壁部６８の径方向中央に設けられたボール軸受７２により回転自在に支承されている。そして、アウタハウジング６３の筒内は、小径部６９の内周とインナシャフト６４の外周との間に設けられたシール部材７３により封止され、その筒内には潤滑油が収容されている。

なお、閉壁部６８は、プロペラシャフト（図示略）に設けられたフランジ部（図示略）と、ボルト７４によって連結される。これにより、アウタハウジング６３は、駆動源であるエンジン（図示略）の発生する駆動力の入力により回転する。また、インナシャフト６４の上記ニードル軸受７１に支承された側の軸端（同図中、右側）の内周には、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）７５が形成されている。即ち、駆動力伝達装置６１は、車両搭載時において、アウタハウジング６３は主駆動輪である前輪側と、インナシャフト６４は補助駆動輪である後輪側と連結されるようなっている。

また、アウタハウジング６３の筒内には、アウタハウジング６３とインナシャフト６４とをトルク伝達可能に連結可能なメインクラッチ７６が設けられるとともに、メインクラッチ７６の軸方向、底部６６側にはパイロットクラッチ７７が並置されている。そして、これらメインクラッチ７６とパイロットクラッチ７７との間にカム機構７８が設けられている。

メインクラッチ７６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７９及びインナクラッチプレート８０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７９はアウタハウジング６３の内周に、各インナクラッチプレート８０はインナシャフト６４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、且つ対応するアウタハウジング６３又はインナシャフト６４と一体回転可能に設けられている。そして、メインクラッチ７６は、これら各アウタクラッチプレート７９及びインナクラッチプレート８０が軸方向に押圧され、互いに摩擦係合することにより、アウタハウジング６３とインナシャフト６４とをトルク伝達可能に連結するようになっている。

カム機構７８は、インナシャフト６４に回転自在に支承されたパイロットカム８１と、インナシャフト６４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６４と一体回転可能且つ軸方向に移動可能に設けられたカム部材としてのメインカム８２と、パイロットカム８１とメインカム８２との間に介在されたボール部材８３とを備えてなる。パイロットカム８１及びメインカム８２は、ともに円環状に形成されている。パイロットカム８１のメインカム８２との対向面の反対側の面は、小径部６９との間に設けられたニードル軸受８４に当接している。これにより、パイロットカム８１は小径部６９と一定の間隔を保持して相対回転可能に支持されている。また、メインカム８２は、インナクラッチプレート８０が嵌合しているインナシャフト６４のスプライン溝のパイロットクラッチ７７側にスプライン嵌合している。

これらパイロットカム８１及びメインカム８２の対向面には、周方向に対して傾斜する複数のＶ字溝が互いに対向するように形成されており、ボール部材８３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８１及びメインカム８２により挟持されている。そして、カム機構７８は、パイロットカム８１とメインカム８２とが相対回転することにより、これらパイロットカム８１とメインカム８２との間が離間、即ちパイロットカム８１がメインクラッチ７６側に軸方向移動して、メインクラッチ７６を押圧するように構成されている。

パイロットクラッチ７７には、上記メインクラッチ７６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８５及びインナクラッチプレート８６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８５は、円筒部６５の内周に、インナクラッチプレート８６はパイロットカム８１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、且つ対応するアウタハウジング６３又はパイロットカム８１と一体回転可能に設けられている。そして、パイロットクラッチ７７は、これら各アウタクラッチプレート８５及びインナクラッチプレート８６が軸方向に押圧され、互いに摩擦係合することにより、アウタハウジング６３とパイロットカム８１とをトルク伝達可能に連結するようになっている。

即ち、メインカム８２との間にボール部材８３を挟持したパイロットカム８１は、パイロットクラッチ７７の非作動時、同メインカム８２、即ちインナシャフト６４とともに一体回転する状態となっており、アウタハウジング６３とパイロットカム８１との間には、同アウタハウジング６３とインナシャフト６４との回転差に相当する回転差が生じている。そして、パイロットクラッチ７７は、その作動により、アウタハウジング６３とパイロットカム８１とをトルク伝達可能に連結することで、アウタハウジング６３とインナシャフト６４（パイロットカム８１）との回転差に基づくトルクをカム機構７８に伝達するようになっている。

つまり、駆動力伝達装置６１では、パイロットクラッチ７７の作動により、アウタハウジング６３とインナシャフト６４との回転差に基づくトルクがカム機構７８に伝達され、カム機構７８は、そのトルクにより生ずるメインカム８２とパイロットカム８１との回転差に基づいて同メインカム８２を軸方向メインクラッチ７６側に移動させる。即ち、カム機構７８は、パイロットクラッチ７７を介して伝達されたアウタハウジング６３とインナシャフト６４との回転差に基づくトルクを軸方向の推力に変換し、かつ増幅する。そして、そのメインカム８２がメインクラッチ７６を押圧することにより、同メインクラッチ７６が作動、即ちアウタハウジング６３とインナシャフト６４とがトルク伝達可能に連結されるようになっている。

本実施形態では、パイロットクラッチ７７は、電磁コイル８７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、電磁コイル８７は、同電磁コイル８７を包囲するヨーク８８がボール軸受８９を介して小径部６９に相対回転可能に支持されるとともに、パイロットクラッチ７７の軸方向に底部６６を挟むように並置されている。また、アウタハウジング６３の筒内には、円環状に形成されたアーマチャ９０が、同アーマチャ９０と底部６６との間にアウタクラッチプレート８５及びインナクラッチプレート８６を介在させて、軸方向に摺動可能にスプライン嵌合されている。そして、パイロットクラッチ７７は、このアーマチャ９０が、電磁コイル８７の電磁力に吸引され、底部６６との間に各アウタクラッチプレート８５及びインナクラッチプレート８６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８５及びインナクラッチプレート８６が摩擦係合するようになっている。

このように、駆動力伝達装置６１は、電磁コイル８７に対する電力供給を通じてパイロットクラッチ７７の作動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７７の作動を通じてメインクラッチ７６の作動、即ち、アウタハウジング６３とインナシャフト６４との間で伝達可能なトルクを自在に制御可能な構成となっている。

本実施形態では、アウタハウジング６３は準安定オーステナイト系ステンレス鋼により形成されている。底部６６には、その径方向内側部分に環状に形成される第１磁性領域１０１と、同第１磁性領域１０１の径方向外側に電磁コイル８７と対向する第１非磁性領域１０２を挟んで環状の第２磁性領域１０３とが一部材内に形成されている（図９参照）。また、円筒部６５におけるパイロットクラッチ７７及びアーマチャ９０の外周側に対応する領域（底部６６側）に第２非磁性領域１０４が形成されるとともに、円筒部６５の開口部６７側に第３磁性領域１０５が形成されている。なお、図８及び９において、アウタハウジング６３における磁性化された部分については、ハッチングの間隔を小さくして示している。

電磁コイル８７と第１非磁性領域１０２とが対向するため、図９に示すように、電磁コイルに電流が供給された場合に、ヨーク８８と底部６６との間で循環する磁路が形成されることが防止され、図９に一点鎖線で示すように循環する磁路Ｍ３が発生する。即ち、ヨーク８８、底部６６（第１磁性領域１０１）、パイロットクラッチ７７、アーマチャ９０、パイロットクラッチ７７、底部６６（第２磁性領域１０３）及びヨーク８８を循環する磁路Ｍ３が形成される。すると、アーマチャ９０が電磁コイル８７に電磁力に吸引され、底部６６との間に各アウタクラッチプレート８５及びインナクラッチプレート８６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８５及びインナクラッチプレート８６が摩擦係合するようになっている。なお、アウタハウジング６３が上記第１実施形態と同様に製造される。即ち、底部６６には、冷間加工により所定領域が磁性化されるとともに、円筒部６５がフローフォーミングにより形成されることで、円筒部６５と底部６６とが一体に形成されている。

以上、本実施形態によれば、第１実施形態で記載した効果と同様の効果を奏する。
なお、本実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記各実施形態では、アウタハウジング１２，６３を準安定オーステナイト系ステンレス鋼により形成したが、これに限らず、完全オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６等）により形成してもよい。

・上記各実施形態では、環状素材４６における第２磁性領域４３の径方向外側に第２非磁性領域４４を形成したが、これに限らず、第２磁性領域４３の径方向外側に磁性領域を形成し、円筒部１４，６５が磁性領域となるようにしてもよい。また、環状素材４６における第２磁性領域４３の径方向外側に磁性領域を形成するとともに、該磁性領域の径方向外側に非磁性領域を形成し、円筒部１４，６５におけるクラッチ機構２２，パイロットクラッチ７７及びアーマチャ２５，９０の外周側に対応する領域の一部が磁性領域となるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、円環状の環状素材４６からアウタハウジング１２，６３を形成したが、円環状の素材に限らず、円板状などその他の板状の素材からアウタハウジング１２，６３を形成してもよい。

・上記各実施形態では、円筒部１４，６５と底部１５，６６とを一体に形成したが、これに限らず、円筒部１４，６５と底部１５，６６とは、別部材で形成してもよい。例えば、上記特許文献１に示された構成のように、磁路形成部材としてのリヤハウジングをオーステナイト系ステンレス鋼により形成するとともに、該リヤハウジングに第１及び第２磁性領域と第１非磁性領域とを形成してもよい。

・上記第１及び第３実施形態では、底部１５，６６が円筒部１４，６５と一体回転するようにしたが、円筒部１４，６５と底部１５，６６とを別部材で形成し、インナシャフト１３，６４と一体回転するようにしてもよい。

・上記第２実施形態では、底部１５を円筒部１４と一体に形成することで、磁路形成部材としての底部１５が円筒部１４と一体回転するようにし、アーマチャ５２をインナシャフト１３と一体回転するようにした。しかし、これに限らず、磁路形成部材がインナシャフト１３と一体回転するようにし、アーマチャ５２が円筒部１４と一体回転するようにしてもよい。

・上記第３実施形態では、電磁クラッチにより伝達されるトルクを増幅するメインクラッチ及びカム機構を備えた駆動力伝達装置に本発明の電磁クラッチを適用したが、これに限らず、電磁クラッチを有するその他の装置に適用してもよい。

第１実施形態の電磁クラッチの概略構成を示す断面図。 第１実施形態の電磁クラッチに形成される磁路を示す模式図。 第１実施形態の電磁クラッチの製造過程を示すフローチャート。 環状素材における第１及び第２磁性領域を示す模式図。 円筒部形成工程を示す模式図。 第２実施形態の電磁クラッチの概略構成を示す断面図。 第２実施形態の電磁クラッチに形成される磁路を示す模式図。 駆動力伝達装置の概略構成を示す断面図。 駆動力伝達装置に形成される磁路を示す模式図。

符号の説明

１１，５１…電磁クラッチ、１２，６３…アウタハウジング、１３，６４…インナシャフト、１４，６５…円筒部、１５，６６…底部、２２…クラッチ機構、２５，５２，９０…アーマチャ、２９，８８…ヨーク、３０，８７…電磁コイル、４１，１０１…第１磁性領域、４２，１０２…第１非磁性領域、４３，１０３…第２磁性領域、４４，１０４…第２非磁性領域、４６…環状素材、６１…駆動力伝達装置、７６…メインクラッチ、７７…パイロットクラッチ、７８…カム機構、Ｍ１〜Ｍ３…磁路。

Claims (8)

1. 円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転し、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材と、を備えた電磁クラッチであって、
   前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを特徴とする電磁クラッチ。
2. 円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材の円筒部の内側にて、前記外側回転部材又は前記内側回転部材の何れか一方との相対回転が規制されるとともに軸方向移動可能に配置されるアーマチャと、前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材の何れか他方と一体回転し、前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材とを備えた電磁クラッチであって、
   前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを特徴とする電磁クラッチ。
3. 前記外側回転部材は、塑性変形により円筒状、且つ前記磁路形成部材と一体に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁クラッチ。
4. 前記外側回転部材における前記各クラッチプレート及び前記アーマチャの外周側に対応する領域が第２非磁性領域とされたことを特徴とする請求項３に記載の電磁クラッチ。
5. 円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転し、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材と、を備えた電磁クラッチの製造方法であって、
   前記磁路形成部材をオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一部材とし、該磁路形成部材に冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第２磁性領域とを形成するステップを備えたことを特徴とする電磁クラッチの製造方法。
6. 円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材の円筒部の内側にて、前記外側回転部材又は前記内側回転部材の何れか一方との相対回転が規制されるとともに軸方向移動可能に配置されるアーマチャと、前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材の何れか他方と一体回転し、前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材とを備えた電磁クラッチの製造方法であって、
   前記磁路形成部材をオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一部材とし、該磁路形成部材に冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成した環状の第２磁性領域とを形成するステップを備えたことを特徴とする電磁クラッチの製造方法。
7. 前記磁路形成部材を前記第２磁性領域よりも大きな板状に形成するとともに、該第２磁性領域の径方向外側部分を円筒状に塑性変形させるステップを備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の電磁クラッチの製造方法。
8. 円筒部を有する外側回転部材と、前記外側回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の内側回転部材と、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達するメインクラッチと、前記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、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチとの間に設けられ前記パイロットクラッチを介して伝達される前記外側回転部材と前記内側回転部材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メインクラッチを押圧するカムとを備え、前記パイロットクラッチは、前記外側回転部材と前記内側回転部材との間でトルクを伝達する複数のクラッチプレートと、前記各クラッチプレートの軸方向の一側に軸方向移動可能に設けられたアーマチャと、前記各クラッチプレートの軸方向の他側に並置されるとともに前記アーマチャを吸引する磁力を発生する電磁コイルと、前記外側回転部材又は前記内側回転部材と一体回転し、前記各クラッチプレートと前記電磁コイルとの間に介在する磁路形成部材と、を備えた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、
   前記磁路形成部材はオーステナイト系ステンレス鋼よりなる一体の部材であり、該磁路形成部材には、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第１磁性領域と、該第１磁性領域の径方向外側に前記電磁コイルと対向する第１非磁性領域を挟んで冷間加工によって加工誘起マルテンサイト相を生成することにより形成された環状の第２磁性領域とが形成され、前記第１磁性領域及び前記第２磁性領域が前記電磁コイルへの通電により発生する磁界の磁路を形成することを特徴とする駆動力伝達装置。

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