JP2010106864A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁石の支持安定性を向上させることができる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】静止側のケーシング３に回転可能に支持された軸部材５と、この軸部材５と一体回転可能に連結された軸状の回転部材７と、ケーシング３の外部に軸方向に対向配置され軸状の回転部材７の外周側に軸状の回転部材７と相対回転可能に配置された筒状の回転部材９と、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９との間に配置され軸状の回転部材７と筒状の回転部材９とを断続する断続部としてのメインクラッチ１１と、このメインクラッチ１１を作動させる電磁石１３と、筒状の回転部材９と一体回転可能に連結され電磁石１３の周囲に配置されて磁力線を透過するロータ１５とを備えた動力伝達装置１において、電磁石１３に、静止側のケーシング３に固定される固定部１７を設け、ロータ１５に、静止側のケーシング３に回転可能に支持される支持部１９を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に適用される動力伝達装置に関する。

従来、アクチュエータによって作動される断続部を有する動力伝達装置としては、回転ケースとハブとの間を断続するメインクラッチと、このメインクラッチを作動させる電磁石とを備えたカップリングが知られている（特許文献１参照）。このような動力伝達装置では、電磁石の周囲にメインクラッチを作動させるために回転ケースに一体回転可能に連結された磁性材料からなるロータが配置されている。このロータは、電磁石の励磁による磁力線を透過してコントロールクラッチを作動させ、ボールカムなどからなるカム機構を介してメインクラッチを断続させる。また、ロータはベアリングと電磁石のコアとを介して静止側のケーシングであるデフキャリアに支持され、ロータに磁力線を透過させる電磁石はデフキャリアに対して回り止めされている。
特開２００１−３９６２号公報

しかしながら、上記のような動力伝達装置では、ロータをベアリングと電磁石のコアとを介してデフキャリアに支持させているが、ベアリングに掛かる荷重が直接、電磁石のコアに入力されている。このため、電磁石はデフキャリアに対して回り止めされているが、振動などによって電磁石の支持が不安定となり、アクチュエータとしての機能を低下させる可能性があった。

そこで、この発明は、電磁石の支持安定性を向上させることができる動力伝達装置の提供を目的としている。

請求項１記載の発明は、静止側のケーシングに回転可能に支持された軸部材と、この軸部材と一体回転可能に連結された軸状の回転部材と、前記ケーシングの外部に軸方向に対向配置され前記軸状の回転部材の外周側に軸状の回転部材と相対回転可能に配置された筒状の回転部材と、前記軸状の回転部材と前記筒状の回転部材との間に配置され前記軸状の回転部材と前記筒状の回転部材とを断続する断続部と、この断続部を作動させる電磁石と、前記筒状の回転部材と一体回転可能に連結され前記電磁石の周囲に配置されて磁力線を透過するロータとを備えた動力伝達装置であって、前記電磁石は、前記静止側のケーシングに固定される固定部が設けられ、前記ロータは、前記静止側のケーシングに回転可能に支持される支持部が設けられていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の動力伝達装置であって、前記固定部と前記支持部とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の動力伝達装置であって、前記ロータと前記静止側のケーシングとの間には、前記静止側のケーシングの内部と外部とを区画するシール手段が配置されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の動力伝達装置であって、前記固定部と前記支持部と前記シール手段とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されていることを特徴とする。

請求項１の動力伝達装置は、電磁石に静止側のケーシングに固定される固定部が設けられ、ロータに静止側のケーシングに回転可能に支持される支持部が設けられているので、電磁石を直接、静止側のケーシングに固定することができると共に、ロータを電磁石を介して静止側のケーシングに支持する必要がなく、回転部材の回転などが電磁石に入力されることがない。

従って、電磁石の支持安定性を向上させることができ、電磁石のアクチュエータとしての機能を安定して維持することができる。

請求項２の動力伝達装置は、固定部と支持部とが軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、装置全体の軸方向長さを縮小させることができ、装置をコンパクト化することができる。

請求項３の動力伝達装置は、ロータと静止側のケーシングとの間に静止側のケーシングの内部と外部とをシール手段により区画することができる。これによれば、例えば、ケーシング内部から外部への流体の漏洩を防止することができると共に、ケーシング外部から内部への異物の混入を防止することができる。

請求項４の動力伝達装置は、固定部と支持部とシール手段とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、固定、支持及びシールの各機能を維持しつつ、さらに装置をコンパクト化することができる。

（車両の動力系）
まず、図１を用いて各実施形態の動力伝達装置が適用される車両の動力系について説明する。なお、第１実施形態の動力伝達装置１を用いるが、他の実施形態の動力伝達装置についても、以下に示す車両の動力系に第１実施形態の動力伝達装置１と同様に適用することができる。

図１に示すように、車両の動力系は、エンジンや電動モータなどの駆動源３０１及び変速機構としてのトランスミッション３０３と、フロントデフ３０５と、前車軸３０７，３０９と、前輪３１１，３１３と、トランスファ３１５と、プロペラシャフト３１７と、前輪側から後輪側へ伝達される駆動力を制御可能に断続する動力伝達装置１と、リヤデフ３１９と、後車軸３２１，３２３と、後輪３２５，３２７などから構成されている。

駆動源３０１の駆動力はトランスミッション３０３からフロントデフ３０５のデフケース３２９を介してピニオン３３１に伝達され、一対のサイドギヤ３３３，３３５に連結された前車軸３０７，３０９から前輪３１１，３１３に配分されると共に、デフケース３２９と連結した中空軸３３７に伝達された駆動力が分岐されてトランスファ３１５の変換ギヤ組３３９からプロペラシャフト３１７を介して動力伝達装置１に伝達され、動力伝達装置１が接続されるとリヤデフ３１９に伝達され、後車軸３２１，３２３から後輪３２５，３２７に配分されて４輪駆動状態になる。また、動力伝達装置１の接続が解除されると、車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。以下、動力伝達装置１について説明する。

（動力伝達装置）
図２〜図４を用いて本発明の実施の形態に係る動力伝達装置について説明する。

（第１実施形態）
図２を用いて第１実施形態に係る動力伝達装置１について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置１は、静止側のケーシング３に回転可能に支持された軸部材５と、この軸部材５と一体回転可能に連結された軸状の回転部材７と、ケーシング３の外部に軸方向に対向配置され軸状の回転部材７の外周側に軸状の回転部材７と相対回転可能に配置された筒状の回転部材９と、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９との間に配置され軸状の回転部材７と筒状の回転部材９とを断続する断続部としてのメインクラッチ１１と、このメインクラッチ１１を作動させる電磁石１３と、筒状の回転部材９と一体回転可能に連結され電磁石１３の周囲に配置されて磁力線を透過するロータ１５とを備えている。そして、電磁石１３は、静止側のケーシング３に固定される固定部１７が設けられ、ロータ１５は、静止側のケーシング３に回転可能に支持される支持部１９が設けられている。

また、固定部１７と支持部１９とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されている。

さらに、ロータ１５と静止側のケーシング３との間には、静止側のケーシング３の内部と外部とを区画するシール手段２１が配置されている。

また、固定部１７と支持部１９とシール手段２１とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されている。

なお、「軸方向位置が径方向で重なり合って配置」とは、ここでは各部位が径方向においてオーバーラップして配置されていることを示すこととする。

図２に示すように、軸部材５は、軸方向の両端側をベアリング２３，２５（さらには図１に示すベアリング２７）を介して静止側のケーシング３に回転可能に支持されている。軸部材５の軸方向一側には、ドライブピニオン２９（図１参照）が軸部材５と一体的に設けられており、軸部材５に伝達された駆動力をリヤデフ３１９（図１参照）側に伝達している。軸部材５の軸方向中間部の外周には、スプライン形状の連結部３１が形成され、軸方向中間部から軸方向他側において軸状の回転部材７が軸部材５と一体回転可能に連結されている。

軸状の回転部材７は、中空状に形成され軸方向両端側の外周で摺動リング３３とベアリング３７とを介して筒状の回転部材９に相対回転可能に支持され各々のＸリング３５，３９を介してクラッチハウジング４１、ロータ１５と軸状の回転部材７との間を区画形成している。また、Ｘリング３５，３９は、筒状の回転部材９の内部と外部とを区画するシール手段となっている。この軸状の回転部材７の外周側には、筒状の回転部材９が軸状の回転部材７と相対回転可能に配置されている。

筒状の回転部材９は、クラッチハウジング４１とロータ１５とを備え、クラッチハウジング４１には軸支持部材４３がボルト４５によって一体的に固定されている。軸支持部材４３は、ベアリング４７（図１参照）を介して静止系部材としての車体３４１（図１参照）側に回転可能に支持されている。この軸支持部材４３は、プロペラシャフト３１７（図１参照）側に連結され、プロペラシャフト３１７に伝達された駆動力によって筒状の回転部材９が回転される。また、軸支持部材４３とクラッチハウジング４１との間には、シール手段としてのＯリング４９が配置されている。クラッチハウジング４１は、筒状に形成され、軸方向一側には内周に形成されたねじ形状の連結部５１とナット５３によるダブルナット機能によって、ロータ１５が一体回転可能に固定されている。また、クラッチハウジング４１とロータ１５との間には、筒状の回転部材９の内部と外部とを区画するシール手段としてのＯリング５５が配置され、Ｘリング３５，３９と共に筒状の回転部材９の内部に封入される潤滑オイルを外部から区画している。

ロータ１５は、磁性材料からなり、電磁石１３の周囲を包囲するように配置されて電磁石１３の磁力線を透過する。このロータ１５には、ベアリング５７を介して静止側のケーシング３に回転可能に支持される支持部１９が設けられている。この支持部１９により、電磁石１３を介さずに筒状の回転部材９を直接、静止側のケーシング３に支持させることができる。また、ロータ１５の端部側外周面と静止側のケーシング３の端部側内周面との間には、静止側のケーシング３の内部と外部とを区画するシール手段２１がロータ１５の端部側外周面に摺動するように配置されている。このシール手段２１は、軸方向位置が支持部１９と径方向で重なり合って配置されている。このような筒状の回転部材９と軸状の回転部材７との間には、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９とを断続するメインクラッチ１１が配置されている。

メインクラッチ１１は、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９との間に配置され、複数の外側クラッチ板と複数の内側クラッチ板とからなる。複数の外側クラッチ板は、クラッチハウジング４１の内周に軸方向移動可能で筒状の回転部材９と一体回転可能に係合されている。複数の内側クラッチ板は、複数の外側クラッチ板に対して軸方向に交互に配置され、軸状の回転部材７の外周に軸方向移動可能で軸状の回転部材７と一体回転可能に係合されている。このメインクラッチ１１は、カム機構５９によって作動され、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９とを断続する。

カム機構５９は、プレッシャリング６１とカムリング６３とに周方向に形成されたカム面を対向させ、この間に介在させたカムボール６５とを備えている。プレッシャリング６１は、内周側が軸状の回転部材７の外周に軸方向移動可能で軸状の回転部材７と一体回転可能に係合されている。カムリング６３は、軸状の回転部材７の外周に軸方向移動可能に配置されている。このカムリング６３とロータ１５との間には、カム機構５９で生じるスラスト反力を受けるスラストベアリング６７が配置されている。カムボール６５は、プレッシャリング６１とカムリング６３との間に配置されている。このカムボール６５は、パイロットクラッチ６９の接続によってプレッシャリング６１とカムリング６３との間に差回転が生じることにより、パイロットクラッチ６９に生じる摩擦トルクに応じた強さでプレッシャリング６１をメインクラッチ１１側へ軸方向押圧移動させるカムスラスト力を発生させる。

パイロットクラッチ６９は、クラッチハウジング４１の内周に軸方向移動可能で筒状の回転部材９と一体回転可能に係合する複数のアウタクラッチ板と、カムリング６３の外周に複数のアウタクラッチ板に対して軸方向に交互に配置され軸方向移動可能でカムリング６３と一体回転可能に係合する複数のインナクラッチ板とで構成されている。このパイロットクラッチ６９は、アーマチャ７１の吸引移動によって接続される。

アーマチャ７１は、磁性材料からなり、軸方向においてパイロットクラッチ６９を挟んでロータ１５と対向配置され、クラッチハウジング４１の内周に軸方向移動可能に係合されている。このアーマチャ７１は、電磁石１３への通電により電磁石１３側に吸引されてパイロットクラッチ６９を接続させる。

電磁石１３は、電磁コイル７３とコア７５とで構成され、コア７５にはリード線７７が接続されている。このリード線７７は、静止側のケーシング３の内部から外部に引き出され、電磁石への通電を制御するコントローラ（不図示）に接続されており、コントローラの制御によってメインクラッチ１１で必要な摩擦トルクを生じさせるように電磁コイル７３に通電され、エアギャップ部Ｅ１，Ｅ２を介してコア７５から磁力線をロータ１５側に透過させることによりアーマチャ７１を吸引する。また、コア７５には、静止側のケーシング３に固定されるねじ形状の固定部１７が設けられ、固定部１７の内周面をケーシング３の外周面に対して固着することで両部材を一体的に固定している。この固定部１７は、軸方向位置が支持部１９及びシール手段２１と径方向で重なり合って配置されている。この固定部１７によって電磁石１３を直接、静止側のケーシング３に対して回り止めすることができると共に、静止側のケーシング３に固定することによって回転が電磁石１３に入力されることがない。この電磁石１３への通電により、コア７５、ロータ１５、パイロットクラッチ６９、アーマチャ７１を介した磁力線が循環されて磁束ループが形成され、アーマチャ７１が電磁石１３側に吸引移動される。なお、固定部１７は、静止側のケーシング３に対してねじ結合、圧入、接着、溶接、ボルト固定、ファスナ固定など種々の固定構造を採って固着することができる。

このように構成された動力伝達装置１は、電磁石１３への通電によってアーマチャ７１が吸引移動され、パイロットクラッチ６９を押圧し、パイロットクラッチ６９が接続される。パイロットクラッチ６９が接続されるとカム機構５９でカムスラスト力が発生してプレッシャリング６１がメインクラッチ１１側に押圧移動される。このプレッシャリング６１の移動によりメインクラッチ１１が接続され、軸状の回転部材７と筒状の回転部材９とが接続される。この軸状の回転部材７と筒状の回転部材９との接続により、軸支持部材４３側からメインクラッチ１１を介して軸部材５側に駆動力が伝達される。

また、動力伝達装置１の組付けは、まず、電磁石１３を固定部１７で静止側のケーシング３に固定させる。次に、電磁石１３の周囲にロータ１５を配置させ、ロータ１５と静止側のケーシング３との間にシール手段２１を配置させる。最後に、クラッチハウジング４１、ロータ１５及び軸状の回転部材７、その他内部の部材を組付けたカップリング部をベアリング５７と共に軸部材５の先端部から挿入し嵌合した後、ベアリング２５を組付け、当接するスナップリング２６を配置してカップリング部の抜け止めを行い、動力伝達装置１の組付けを完了する。

このような動力伝達装置１では、電磁石１３に静止側のケーシング３に固定される固定部１７が設けられ、ロータ１５に静止側のケーシング３に回転可能に支持される支持部１９が設けられているので、電磁石１３を直接、静止側のケーシング３に固定することができると共に、ロータ１５を電磁石１３を介して静止側のケーシング３に支持する必要がなく、回転部材の回転などが電磁石１３に入力されることがない。

従って、電磁石１３の支持安定性を向上させることができ、電磁石１３のアクチュエータとしての機能を安定して維持することができる。

また、固定部１７と支持部１９とが軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、装置全体の軸方向長さを縮小させることができ、装置をコンパクト化することができる。

さらに、ロータ１５と静止側のケーシング３との間に静止側のケーシング３の内部と外部とを区画するシール手段２１が配置されているので、ケーシング３内部から外部への流体（特にオイル潤滑環境にある場合には潤滑オイル、エア環境にある場合には空間エア）の漏洩を防止することができると共に、ケーシング３外部から内部への異物の混入を防止することができる。

また、固定部１７と支持部１９とシール手段２１とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されているので、固定、支持及びシールの各機能を維持しつつ、さらに装置をコンパクト化することができる。

（第２実施形態）
図３を用いて第２実施形態に係る動力伝達装置１０１について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置１０１は、軸状の回転部材１０３は中空状に形成され、内部に筒状の回転部材９の内部と外部とを区画する壁部１０５が設けられている。なお、第１実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１実施形態と同一の構成であるので、構成及び機能説明は第１実施形態を参照するものとし省略するが、得られる効果は同一である。

図３に示すように、軸状の回転部材１０３は、中空状に形成され軸方向両端側の外周で摺動リング３３とベアリング３７とを介して筒状の回転部材９に相対回転可能に支持されている。また、軸状の回転部材１０３の軸方向一側の内周には、軸部材５と連結されるスプライン形状の連結部１０７が形成され、この連結部１０７には軸部材５の軸方向移動を規制するＣリング１０９が配置されている。なお、動力伝達装置１０１の組付けにおいて、前述した第１実施形態の動力伝達装置１の組付けとの違いは、ベアリング２５及びスナップリング２６に変えてＣリング１０９を用いたことが主たるところであり、第２実施形態や後述する第３実施形態では図１におけるベアリング４７による支持が有効になる。この連結部１０７の先端側には、筒状の回転部材９の内部と外部とを区画する壁部１０５が設けられている。この壁部１０５は、Ｘリング３５とＯリング５５と共に筒状の回転部材９の内部に封入される潤滑オイルを外部から区画している。また、クラッチハウジング４１の軸支持部材４３が固定された側の壁部には、筒状の回転部材９の内部に封入される潤滑オイルを流入させる孔１１１が形成され、蓋部材１１３によって閉塞されている。

このような動力伝達装置１０１では、軸状の回転部材１０３の内部に筒状の回転部材９の内部と外部とを区画する壁部１０５が設けられているので、筒状の回転部材９の内部を区画するシール手段を設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

また、軸部材５を軸状の回転部材１０３に対して貫通させる必要がなく、軸部材５の軸方向長さを縮小することができる。

さらに、前述した第１実施形態同様に、ベアリング５７、固定部１７、及びシール手段２１は、軸方向位置が径方向に重なり合って配置され、装置全体の軸方向長さを縮小させ、装置をコンパクト化することができる。

（第３実施形態）
図４を用いて第３実施形態に係る動力伝達装置２０１について説明する。

本実施の形態に係る動力伝達装置２０１は、電磁石１３の静止側のケーシング３に固定される固定部２０３は、静止側のケーシング端部側の端面に形成された雌ネジ部にボルト２０５で固定されている。なお、第１，第２実施形態と同一の構成には、同一の記号を記して説明を省略するが、第１，第２実施形態と同一の構成であるので、構成及び機能説明は第１，第２実施形態を参照するものとし省略するが、得られる効果は同一である。

図４に示すように、電磁石１３の固定部２０３には、ボルト２０５が設けられている。このボルト２０５は、コア７５に形成された孔２０７に挿通され、静止側のケーシング３の雌ネジ部に固定されている。この固定部２０３により、電磁石１３を直接、静止側のケーシング３に対して回り止めすることができる。なお、電磁石１３の静止側のケーシング３に対する組付けは、コア７５を静止側のケーシング３に組付け、このコア７５に電磁コイル７３が組付けられる。

このような動力伝達装置２０１では、電磁石１３の固定部２０３にはボルト２０５が設けられているので、電磁石１３の形状や静止側のケーシング３の形状を複雑にする必要がなく、電磁石１３の固定構造を簡易化することができる。

なお、第３実施形態に係る動力伝達装置では、軸状の回転部材として第２実施形態に示す内部に壁部を有する回転部材を適用しているが、第１実施形態に示すような筒状に形成された軸状の回転部材も適用することができる。

前述した第１と第２の実施形態と同様に、ベアリング５７、固定部２０３、及びシール手段２１は、軸方向位置が径方向に重なり合って配置され、装置全体の軸方向長さを縮小させ、装置をコンパクト化することができる。

なお、本発明において、支持部、固定部、シール手段のそれぞれの径方向の配置順序は、各実施形態の順序に限られたものではなく、静止側のケーシング３との構造、組付状態に合わせ適宜設定されるものである。

車両の動力系を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１…動力伝達装置
３…ケーシング
５…軸部材
７，１０３…軸状の回転部材
９…筒状の回転部材
１１…メインクラッチ（断続部）
１３…電磁石
１５…ロータ
１７，２０３…固定部
１９…支持部
２１…シール手段

Claims (4)

1. 静止側のケーシングに回転可能に支持された軸部材と、この軸部材と一体回転可能に連結された軸状の回転部材と、前記ケーシングの外部に軸方向に対向配置され前記軸状の回転部材の外周側に軸状の回転部材と相対回転可能に配置された筒状の回転部材と、前記軸状の回転部材と前記筒状の回転部材との間に配置され前記軸状の回転部材と前記筒状の回転部材とを断続する断続部と、この断続部を作動させる電磁石と、前記筒状の回転部材と一体回転可能に連結され前記電磁石の周囲に配置されて磁力線を透過するロータとを備えた動力伝達装置であって、
   前記電磁石は、前記静止側のケーシングに固定される固定部が設けられ、前記ロータは、前記静止側のケーシングに回転可能に支持される支持部が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記固定部と前記支持部とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１又は２記載の動力伝達装置であって、
   前記ロータと前記静止側のケーシングとの間には、前記静止側のケーシングの内部と外部とを区画するシール手段が配置されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項３記載の動力伝達装置であって、
   前記固定部と前記支持部と前記シール手段とは、軸方向位置が径方向で重なり合って配置されていることを特徴とする動力伝達装置。

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