JP2010185522A

JP2010185522A - 電子制御カップリング装置

Info

Publication number: JP2010185522A
Application number: JP2009030087A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Shiratori; 浩崇白鳥
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】低温状態におけるメインクラッチの係合を防止することが可能な電子制御カップリング装置を提供する。
【解決手段】電子制御カップリング装置は、メインクラッチ５０を押圧可能なメインクラッチ側カム部材２０と、メインクラッチ側カム部材２０に対向し、パイロットクラッチ２０ＰＣに係合するパイロットクラッチ側カム部材３１と、所定の温度以下において、メインクラッチ側カム部材２０によるメインクラッチの押圧を、出力シャフト５０に係合することで制限するバイメタル２２とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、電子制御カップリング装置に関し、より特定的には、車両に搭載される電子制御カップリング装置に関するものである。

従来、電子制御カップリング装置は、たとえば特開２００８−２７５０１５号公報（特許文献１）、実開平６−１４５６１号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２００８−２７５０１５号公報実開平６−１４５６１号公報

特許文献１では、低温時の過大なトルクの伝達を防ぐために、低温時に変形してカム部材の軸方向の移動を制限するバイメタルを設けることが開示されている。メインクラッチを押圧するカム部材とアーマチャに係止部を設け、バイメタルを係止部の間に配置して係合させている。

特許文献２では、低温時に延びる形状記憶材からなるスプリングをハブとカムの部材の間に設けて、低温時のカム部材の移動を規制している。

従来の技術では、低温時に、必ずしも十分にカムの移動を制限することができないという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、電子制御カップリング装置において、低温時のメインクラッチの不要な動作を防ぐことが可能な電子制御カップリング装置を提供することを目的とする。

この発明に従った電子制御カップリング装置は、メインクラッチを押圧可能なメインクラッチ側カム部材と、メインメインクラッチ側カム部材に対向し、パイロットクラッチに係合するパイロットクラッチ側カム部材と、所定の温度以下において、メインクラッチ側カム部材によるメインクラッチの押圧を、出力シャフトに係合することで制限するバイメタルとを備える。

このように構成された電子制御カップリング装置では、バイメタルが出力シャフトに係合することでメインクラッチ側カム部材の動きを制限することができるため、確実に低温時にメインクラッチ側カム部材の動作を制限することができる。

好ましくは、バイメタルは出力シャフトの溝に係合することでメインクラッチ側カム部材の動きを制限する。溝の係合面は曲面でバイメタルの変形量に応じて溝とバイメタルの接触面積が変化する。この場合、バイメタルによる制御量を連続的に変化させることができる。

この発明の実施の形態１に従った電子制御カップリング装置の一部分の断面図である。図１中のＩＩで囲んだメインクラッチ側カム部材とパイロットクラッチ側カム部材とを拡大して示す断面図である。図２中のＩＩＩで囲んだメインクラッチ側カム部材の一部分を拡大して示す断面図である。低温時におけるバイメタルの動作を説明するためのバイメタルと出力シャフトとの係合部分を示す図である。この発明の実施の形態２に従った電子制御カップリング装置におけるメインクラッチ側カム部材と出力シャフトとを拡大して示す図である。この発明の実施の形態２に従った電子制御カップリング装置におけるバイメタルと出力シャフトとの係合状態を説明するための図である。図６中のＶＩＩで囲んだバイメタルと出力シャフトとを拡大して示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った電子制御カップリング装置の一部分の断面図である。図２は、図１中のＩＩで囲んだメインクラッチ側カム部材とパイロットクラッチ側カム部材とを拡大して示す断面図である。図１および図２を参照して、電子制御カップリング装置は、出力シャフト１０と、出力シャフト１０の外周部に設けられたメインクラッチ５０と、メインクラッチ５０に係合するアウターケース６０と、メインクラッチ５０を押圧して摩擦係合させることが可能なメインクラッチ側カム部材２０と、メインクラッチ側カム部材２０に対向してパイロットクラッチ２０ＰＣに係合するパイロットクラッチ側カム部材３１と、メインクラッチ側カム部材２０とパイロットクラッチ側カム部材３１との間に設けられるカムボール３２とを備える。

パイロットクラッチ２０ＰＣは、ソレノイド４０により駆動される。すなわち、ソレノイド４０に電流が流されると、ソレノイド４０の磁力の作用により、パイロットクラッチ２０ＰＣを構成する内周側部材と外周側部材とが係合する。パイロットクラッチ２０ＰＣの外周側部材がアウターケース６０に係合しており、パイロットクラッチ２０ＰＣの内周側部材がパイロットクラッチ側カム部材３１に係合している。パイロットクラッチ２０ＰＣを構成する内周側部材および外周側部材が摩擦当接することで、アウターケース６０の回転がパイロットクラッチ側カム部材３１に伝えられる。パイロットクラッチ側カム部材３１とメインクラッチ側カム部材２０との間にカムボール３２が設けられており、パイロットクラッチ側カム部材３１とメインクラッチ側カム部材２０との間に回転差が生じると、カムボール３２の作用により、メインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０へ近づく方向に動く。メインクラッチ側カム部材２０は出力シャフト１０の外周側に設けられており、軸方向に移動することが可能である。パイロットクラッチ側カム部材３１が軸方向に移動しない。

メインクラッチ５０は、内周側部材と外周側部材とを有し、外周側部材はアウターケース６０と係合しており、内周側部材は出力シャフト１０と係合している。メインクラッチ側カム部材２０に押圧されることで、内周側部材と外周側部材とが摩擦係合する。これにより、アウターケース６０の回転が出力シャフト１０に伝えられる。

アウターケース６０はトランスミッションに接続されており、車両の走行時には常に回転している。メインクラッチ５０の内周側部材と外周側部材とが係合していない状態では、アウターケース６０の回転が出力シャフト１０に伝達されない。このような形式の電子制御カップリング装置は、たとえば車両においてプロペラシャフトに用いられる。通常の走行状態では、メインクラッチ５０を係合させない。これにより、出力シャフト１０に接続される後輪側の作動装置に動力を伝達しない。その結果、エンジンの駆動力は前輪にのみ伝達されることになり、後輪と接続される作動装置およびプロペラシャフトを回転させないことで燃費の向上を図ることができる。

後輪を駆動させる必要がある状態、たとえば前輪においてスリップが発生している状態が検知されると、ソレノイド４０に電流が流される。これにより、パイロットクラッチ２０ＰＣを構成する内周側部材と外周側部材とが係合する。その結果、アウターケース６０の回転がパイロットクラッチ２０ＰＣを経由してパイロットクラッチ側カム部材３１に伝えられる。この状態においてメインクラッチ側カム部材２０が回転していない。パイロットクラッチ側カム部材３１が回転するとカムの作用によりカムボール３２がメインクラッチ側カム部材２０をメインクラッチ５０へ近づく方向へ移動させる。その結果、メインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０を構成する内周側部材と外周側部材とを係合させる。これにより、アウターケース６０の回転がメインクラッチ５０を通じて出力シャフト１０へ伝達される。出力シャフト１０はプロペラシャフトおよび後輪側の作動装置に接続されている。そのため、出力シャフト１０が回転すると、後輪も回転する。これにより、前輪がスリップしている状態において後輪へ動力を伝達することができ、安定した走行を実現できる。

そしてスリップ状態が解消すれば、ソレノイド４０への電流の供給を停止する。これにより、パイロットクラッチ２０ＰＣの係合が解除する。その結果、パイロットクラッチ側カム部材３１の回転が止まるため、カムボール３２によるメインクラッチ側カム部材２０の押圧が停止する。これにより、メインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０から離れる。メインクラッチ５０を構成する内周側部材と外周側部材とが当接しなくなるため、メインクラッチ５０における摩擦係合が解除する。そのため、アウターケース６０の回転が出力シャフト１０へ伝わらず、プロペラシャフトおよび作動装置の回転を停止させる。

以上のように、ソレノイド４０に電流を流すか否かでメインクラッチ５０の摩擦係合が決定される。

パイロットクラッチ２０ＰＣおよびメインクラッチ５０はオイルで潤滑および冷却されている。極めて低温の状態では、パイロットクラッチ２０ＰＣ付近に存在するオイルの粘度が高くなる。そのため、本来係合していない状態のパイロットクラッチ２０ＰＣの内周側部材と外周側部材とがオイルによって係合する可能性がある。この場合には、ソレノイド４０に電流を流さないにも拘らず、パイロットクラッチ２０ＰＣを構成する内周側部材と外周側部材とが係合する。その結果、アウターケース６０の回転がパイロットクラッチ側カム部材３１に伝えられる場合がある。そして、パイロットクラッチ側カム部材３１が回転し、カムボール３２により、メインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０を構成する内周側部材と外周側部材とを摩擦係合させる。これにより、アウターケース６０の回転がメインクラッチ５０を通じて出力シャフト１０へ伝達される。

図３は、図２中のＩＩＩで囲んだメインクラッチ側カム部材の一部分を拡大して示す断面図である。図３で示すように、メインクラッチ側カム部材２０の内周側端部には凹部２１が設けられており、凹部２１にはバイメタル２２が嵌め合わせられている。出力シャフト１０の外周面には溝１１が設けられている。図３では、所定の温度以上におけるバイメタル２２の動作を示している。所定の温度以上では、バイメタル２２は殆ど変形せず、凹部２１内に収まっている。その結果、メインクラッチ側カム部材２０の矢印３０で示す方向の動き（メインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０を押圧する動き）を妨げることがない。

図４は、低温時におけるバイメタルの動作を説明するためのバイメタルと出力シャフトとの係合部分を示す図である。図４で示すように、低温時には、バイメタル２２が変形することでバイメタル２２が溝１１に係合する。これにより、メインクラッチ側カム部材２０の矢印３０で示す方向の移動を制限する。すなわち、上述のように、極めて温度が低い場合には、パイロットクラッチが係合してメインクラッチ側カム部材２０がメインクラッチ５０を押圧する方向へ移動しようとするが、バイメタル２２が出力シャフト１０の溝１１に係合することで、このメインクラッチ側カム部材２０の動きを規制することができる。バイメタル２２の一方端が出力シャフト１０の溝１１に係合し、バイメタル２２の他方端がメインクラッチ側カム部材２０の凹部２１に係合している。

実施の形態１に従った電子制御カップリング装置は、メインクラッチ５０を押圧可能なメインクラッチ側カム部材２０と、メインクラッチ側カム部材２０に対向し、パイロットクラッチ２０ＰＣに係合するパイロットクラッチ側カム部材３１と、所定の温度以下において、メインクラッチ側カム部材２０によるメインクラッチ５０の押圧を、出力シャフト１０に係合することで制限するバイメタル２２とを備える。

このような機構を採用することで、低温時にメインクラッチ側カム部材２０の動きを制限することができ、メインクラッチ５０でのトルク伝達を制限することができ、低温時にカップリングトルクの増大を防ぐことが可能となる。

すなわち、一定温度以下の低温となった時点でメインクラッチ側カム部材２０の動きを制限している。

（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２に従った電子制御カップリング装置におけるメインクラッチ側カム部材と出力シャフトとを拡大して示す図である。図６は、この発明の実施の形態２に従った電子制御カップリング装置におけるバイメタルと出力シャフトとの係合状態を説明するための図である。図７は、図６中のＶＩＩで囲んだバイメタルと出力シャフトとを拡大して示す断面図である。図５から図７を参照して、実施の形態２では、溝１１において、バイメタル２２との当接面が曲面形状である点で、実施の形態１に従った電子制御カップリング装置と異なる。すなわち、連続的に曲面１２の傾きが変化することで、バイメタル２２との接触箇所を変化させ、これにより、バイメタル２２の制限力を変化させている。すなわち、図７において、バイメタル２２の傾きが最も小さい場合には、バイメタル２２が変形量が小さい状態であり、この状態では、バイメタル２２によるメインクラッチ側カム部材２０の移動の制限量は小さい。これに対し、バイメタル２２の変形が最も大きくなった場合には、溝１１によるバイメタル２２の移動の制限力が大きくなり、メインクラッチ側カム部材２０の移動が制限される。このように、溝１１を曲面形状とすることで、低温時においても、温度差によってカム制限力を調整可能な構成とすることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、車両の分野で用いることができる。

１０出力シャフト、１１溝、１２曲面、２０ＰＣパイロットクラッチ、２０メインクラッチ側カム部材、２１凹部、２２バイメタル、３１パイロットクラッチ側カム部材、３２カムボール、４０ソレノイド、５０メインクラッチ、６０アウターケース。

Claims

メインクラッチを押圧可能なメインクラッチ側カム部材と、メインクラッチ側カム部材に対向し、パイロットクラッチに係合するパイロットクラッチ側カム部材と、所定の温度以下において、メインクラッチ側カム部材によるメインクラッチの押圧を出力シャフトに係合することで制限するバイメタルとを備えた、電子制御カップリング装置。
前記バイメタルは出力シャフトの溝に係合することでメインクラッチ側カム部材の動きを制限し、その溝は曲面でバイメタルの変形量に応じて溝とバイメタルとの接触面積が変化する、請求項１に記載の電子制御カップリング装置。