JP2012047267A - トルク伝達構造及び動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能とする。
【解決手段】インナー・スプライン１７を備えたクラッチ・ハウジング３と、スプラインを備えたハブ・シャフトと、インナー・スプライン１７にスプライン係合するアウター・プレート９ａ及びスプラインに係合するインナー・プレート９ｂからなるメイン・クラッチ９とを備えたトルク伝達構造であって、クラッチ・ハウジング３に相対回転可能に設けられインナー・スプライン１７を形成した外側可動筒状体部２４と、クラッチ・ハウジング３に外側可動筒状体部２４を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固により固定が可能な外側易溶融部２６とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルク伝達構造及び動力伝達装置に関する。

従来の動力伝達構造である電磁摩擦クラッチとしては、例えば特許文献1に示すようなものがある。

この電磁摩擦クラッチは、自動車のトルク伝達系に介設されたもので、メイン・クラッチ及びパイロット・クラッチの他、押圧プレート、電磁石、アーマチュア、カム機構などを備えている。

電磁石を通電制御すると、アーマチュアが電磁石に引き付けられてパイロット・クラッチが締結制御される。この締結制御によりカム機構が働き、押圧プレートが締結移動してメイン・クラッチが締結される。

電磁石の通電制御が解除されると、カム機構の働きがなくなる。

そして、前記メイン・クラッチ等はクラッチ・ハウジング、ローター、及びハブ・シャフトで囲まれた空間内に収容され、ローターとクラッチ・ハウジングとの間のオー・リング、ローターとハブ・シャフトとの間のＸリングなどにより密閉され、潤滑オイルによる潤滑環境が形成されている。

ここで、電磁石の通電制御によりメイン・クラッチが締結制御されると、プレート間の摩擦により内部温度が上昇し、高温高圧となってクラッチ・ハウジング、オー・リングやＸリングなどに作用する。

このような高圧になったとき、内圧によりクラッチ・ハウジングが破損し、オー・リングやＸリングなどが破壊すると再走不可能になるため、温度上昇を考慮した電磁石の通電制御を行わせ、或いはクラッチ・ハウジング、オー・リングやＸリングの耐圧性を高める設計を行わざるを得ず、装置の設計自由度が制限されるという問題があった。

特開２００９−２５７５５８号公報

解決しようとする問題点は、内圧上昇を考慮して装置の設計自由度が制限される点である。

本発明は、内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能とするため、インナー・スプラインを備えた外側回転部材と、スプラインを備えた内側回転部材と、前記インナー・スプラインにスプライン係合するアウター・プレート及び前記スプラインに係合するインナー・プレートからなるクラッチとを備えたトルク伝達構造であって、前記外側回転部材に相対回転可能に設けられ前記インナー・スプラインを形成した外側可動筒状体部又は前記内側回転部材に相対回転可能に設けられ前記スプラインを形成した内側可動筒状体部と、前記外側回転部材に前記外側可動筒状体部を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固により前記固定が可能な外側易溶融部又は前記内側回転部材に前記内側可動筒状体部を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固により前記固定が可能な内側易溶融部とを備えたことをトルク伝達構造の特徴とする。

本発明は、前記トルク伝達構造を備えた動力電圧装置であって、前記クラッチを締結移動により締結する押圧部材と、前記内側回転部材に相対回転可能に支持されたカム・リングと、このカム・リングと前記外側回転部材との間に設けられ電磁力により締結制御されるパイロット・クラッチと、前記カム・リングと前記押圧部材との間に形成され前記パイロット・クラッチの締結によりスラスト力を発生させ前記押圧部材を締結移動させるカム機構とを備えたことを動力伝達装置の特徴とする。

本発明のトルク伝達構造は、上記構成であるため、温度上昇により設定温度なると外側易溶融部又は内側易溶融部が溶融して外側回転部材に対し外側可動筒状体部が相対回転し、或いは内側回転部材に対し内側可動筒状体部が相対回転することができる。

このため、クラッチでのアウター・プレート及びインナー・プレート間の滑りはなくなり、温度上昇を規制することができる。

この温度上昇の規制により内部温度が設定温度を下回れば、外側易溶融部又は内側易溶融部が再凝固することも可能であり、外側回転部材に対し外側可動筒状体部を再度固定し、或いは内側回転部材に対し内側可動筒状体部を再度固定してトルク伝達を行わせることができる。

したがって、クラッチ・ハウジング等の耐圧性を高める等の設計を無理にする必要がなく、内圧上昇による破損を防止しながら設計の自由度の制限を抑制することができる。

本発明の動力伝達装置は、上記構成であるため、上記トルク伝達構造の効果を動力伝達装置において奏させることができる。

外側易溶融部を備えた電磁摩擦クラッチの半断面図である。（実施例１） 外側易溶融部周辺の拡大断面図である。（実施例１） （Ａ）は、矩形溝構造の凹凸形状間の外側易溶融部を示す断面図、（Ｂ）は、波形溝構造の凹凸形状間の外側易溶融部を示す断面図である。（実施例１） 内側易溶融部を備えた電磁摩擦クラッチの半断面図である。（実施例２）

内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能にするという目的を、外側易溶融部又は内側易溶融部により実現した。

図１は、本発明の実施例１に係る動力伝達装置としての電磁摩擦クラッチの断面図である。

図１の電磁摩擦クラッチ１は、例えば四輪駆動車のリヤ側に配置され、終減速装置に備えられてプロペラシャフトに結合される。

そして、プロペラシャフトへ伝達されたトルクは、電磁摩擦クラッチ１を介して終減速装置に入力され、リヤ・デファレンシャル、アクスル・シャフトを介して後輪へ伝達される。

電磁摩擦クラッチ１は、外側回転部材であるクラッチ・ハウジング３及びローター５と、内側回転部材であるハブ・シャフト７と、クラッチとしてのメイン・クラッチ９と、締結機構１１とを備えている。

このクラッチ・ハウジング３は、一端開口のハウジング本体部１３を備え、このハウジング本体部１３の他端部には、連結軸１５が設けられ、内周にメイン・クラッチ用及びパイロット・クラッチ用のインナー・スプライン１７，19が設けられ、他端部内周に雌ねじ部２１が形成されている。

前記クラッチ・ハウジング３には、インナー・スプライン１７を形成した外側可動筒状体部２４が設けられている。

クラッチ・ハウジング３には、外側可動筒状体部２４を固定し設定温度で溶融して相対回転を許容し再凝固可能な外側易溶融部２６が設けられている。これら外側可動筒状体部２４及び外側易溶融部２６については、図２、図３を用いて後述する。

ローター５は、壁部であるローター本体部２１と、内周側のボス部２３と、外周側の外筒部２５とが一体に形成されたものである。

ボス部２３及び外筒部２５間には、ローター本体部２１の背面側において収容空間部２７が設けられている。ローター本体部２１には、非磁性部２９が設けられている。

外筒部２５の端部外周面には、雄ねじ部３１が設けられている。この雄ねじ部３１がハウジング本体部１３の雌ねじ部１９にねじ込まれて、ハウジング本体部１３に対するローター５の固定が行われている。雄ねじ部３１の端部には、ナット３３が締結され、ハウジング本体部１３に対するローター５の緩み止めを行っている。ローター５の外周には、オー・リング３５が支持され、ハウジング本体部１３の内周に密接している。

ハブ・シャフト７は、外側回転部材の内周側に配置された内側回転部材（回転部材）であり、クラッチ・ハウジング３及びローター５の内周側に配置されている。このハブ・シャフト７は、中空に形成され、中間部に隔壁３７を設けている。ハブ・シャフト７には、隔壁３７を挟んで、一側にスプライン３９が設けられ、他側には、インナー・スプライン４１が設けられている。

このハブ・シャフト７は、ベアリング４３によってクラッチ・ハウジング３に回転自在に支持され、ブッシュ４５によってローター５のボス部２３内周に回転自在に支持されている。ボス部２３のシール収容凹部４７にＸリング４９が支持され、このＸリング４９は、ハブ・シャフト７の外周面に密接している。

メイン・クラッチ９は、クラッチ・ハウジング３とハブ・シャフト７との間の内部空間に介設された摩擦クラッチであり、アウター・プレート９ａがクラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン１７に係合し、インナー・プレート９ｂがハブ・シャフト７のスプライン３９に係合している。

締結機構１１は、メイン・クラッチ９をローター５とクラッチ・ハウジング３の受圧面との間で締結させるものである。この締結機構１１は、カム機構５１と押圧部材である押圧プレート５３とアーマチャ５５とパイロット・クラッチ５７とからなっている。

カム機構５１は、ボール・カムで構成され、カム・プレート５９の背面側がニードル・ベアリング６１を介してローター５側に当接している。

カム・プレート５９と押圧プレート５３との間には、カム機構５１の図示しないボールが介設されている。押圧プレート５３は、スプライン３９に係合し、メイン・クラッチ９方向へ押圧移動可能となっている。

アーマチャ５５は、パイロット・クラッチ５７を挟んでローター本体部２１に対向し電磁石６５の磁力によって引き付けられ、パイロット・クラッチ５７をローター本体部２１に対して締結するように移動する。

パイロット・クラッチ５７は、アーマチャ５５とローター本体部２１との間に介設され、アウター・プレートがクラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン１７に係合し、インナー・プレートがカム・プレート５９にスプライン係合している。

電磁石６５は、クラッチ・ハウジング３、ローター５、及びハブ・シャフト７で囲まれた内部空間に対し、外部で収容空間部２７内に配置され、ローター本体部２１に軸方向に対向するように配置されている。電磁石６５は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、ヨーク６７に固定されている。ヨーク６７は、ベアリング６９を介して、ボス部２３の軸受支持部２３ａを相対回転自在に支持している。ヨーク６７には、ピン７１が取り付けられ、このピン７１が車体の固定側に係合している。電磁石６５は、車体側の電源及びコントローラに対してハーネスを介し電気的に接続されている。

図２は、外側易溶融部周辺の拡大断面図である。

図１、図２のように、クラッチ・ハウジング３には、筒状体収容凹部７５が設けられている。この筒状体収容凹部７５は、インナー・スプライン１７に対応して形成され、この筒状体収容凹部７５には、両側にシール収容凹部７７ａ，７７ｂが形成されている。筒状体収容凹部７５のシール収容凹部７７ａ，７７ｂ間には、結合凹部８１が周回状に形成されている。

外側可動筒状体部２４は、内周に前記のようにインナー・スプライン１７が形成され、アウター・プレート９ａがスプライン係合している。この外側可動筒状体部２４は、前記結合凹部８１に径方向に対向する結合突部８３が外周に周回状に形成されている。外側可動筒状体部２４には、さらに結合突部８３の両側にシール摺接部８５ａ，８５ｂが形成されている。

この外側可動筒状体部２４は、筒状体収容凹部７５内に嵌合するように収容され、前記シール収容凹部７７ａ，７７ｂに支持させたシール８７ａ，８７ｂがシール摺接部８５ａ，８５ｂに密接し、摺接可能となっている。

シール８７ａ，８７ｂの材料は以下のとおりである。

易溶融部２６が内圧上昇で、例えば250℃〜300℃程度で溶融して、内外のトルク伝達を遮断するのであれば、シール８７ａ，８７ｂは、その温度域で軟化せずにシール性を保持できる材料でなければならない。

シール材料としては、石綿や、黒鉛やセラミック、鉄、銅、ステンレス、チタン、或いはそれらを含めた合金などで、無端・有端に係らずリング状に形成する。

また、耐熱性があり、クッション性に優れた別部材（ゴム、セラミックファイバー、樹脂、硬化性又は半硬化性のガスケットなど）に、上記シール材料を薄膜・薄板状に形成して組合せ被覆しリング状に形成しても良い。

なお、シール８７ａ，８７ｂの摺動面においては、シール性を向上させるために、相手部材への接触部の凹凸形状を適宜工夫した形状に設定する。

以上のようなシール８７ａ，８７ｂであれば、易溶融部２６の溶融温度を超える耐熱温度を確保してシール性を保持できる。

シール摺接部８５ａ，８５ｂは、端部が延長され、筒状体収容凹部７５の両端部に相対回転可能に嵌合している。

なお、実際には、クラッチ・ハウジング３の受圧面３ａ側が溶接などにより組付けられる構造とし、この溶接前に外側可動筒状体部２４を筒状体収容凹部７５内に軸方向から挿入嵌合して組みつけられる。

前記筒状体収容凹部７５に相対回転可能に支持させた外側可動筒状体部２４の結合突部８３と前記結合凹部８１との間には、空間部８９が形成され、この空間部８９に前記外側易溶融部２６が収容され、凝固状態で結合突部８３を結合凹部８１に結合固定している。

外側易溶融部２６は、本実施例において錫（融点：２３０℃）、亜鉛（融点：４２０℃）系の低融点金属を主体とした合金で形成されている。本実施例での融点は、２００〜２５０℃に設定されている。なお、外側易溶融部２６の融点は、電磁摩擦クラッチ１の故障モード時の温度（メイン・クラッチ９近傍）２５０〜３５０℃を想定して設定している。この温度幅は、故障モード時の条件による。

外側易溶融部２６は、トルク伝達が可能で、溶融、再凝固ができるものであればよく、樹脂などで形成することもできる
図３（Ａ）は、矩形溝構造の凹凸形状間の外側易溶融部を示す断面図、（Ｂ）は、波形溝構造の凹凸形状間の外側易溶融部を示す断面図である。

図１〜図３（Ａ）のように、前記クラッチ・ハウジング３の結合凹部８１及び外側可動筒状体部２４の結合突部８３は、径方向対向面８１ａ，８３ａを備えている。この径方向対向面８１ａ，８３ａは、矩形の凹凸形状が周方向に連続するように形成されている。この凹凸形状は、組立段階では、凹凸のピッチがずれて形成され、一方の突部が他方の凹部に内外対向している。

径方向対向面８１ａ，８３ａの凹凸形状により、外側易溶融部２６は、結合凹部８１及び結合突部８３に食い込む形態となり、回転方向の結合を強固に行わせている。

なお、図３（Ｂ）のように、結合凹部８１及び結合突部８３の径方向対向面８１ａ，８３ａの凹凸形状を波形状に形成することもできる。この場合は、外側易溶融部２６の厚みを均一にすることが可能である。
［トルク伝達］
電磁石６５への通電制御によって、ローター５、ヨーク６７、アーマチャ５５間で周回状の磁路が形成される。この磁路の形成によって、アーマチャ５５がローター５側へ引き付けられる。

アーマチャ５５は、周回状の磁路の形成により吸引され、パイロット・クラッチ５７がローター５に対して締結される。この締結によって、カム・プレート５９がクラッチ・ハウジング３側に回転方向に係合する。

一方、ハブ・シャフト７側にスプライン係合する押圧プレート５３は、カム・プレート５９に対して回転変位し、ボールがカム面に乗り上げる。このボールの乗り上げによりカムが働き、ニードル・ベアリング６１を介したローター５側に対する反力として推力を発生する。

この推力は押圧プレート５３に作用し、押圧プレート５３が移動し、メイン・クラッチ９を締結する。メイン・クラッチ９は、締結力に応じ、例えばクラッチ・ハウジング３からハブ・シャフト７へトルク伝達を行う。

電磁石６５への通電制御が解除されると、パイロット・クラッチ５７のインナー・プレート及びアウター・プレート間が滑り、カム機構５１が働かなくなる。このため、押圧プレート５３による押圧移動もなくなり、メイン・クラッチ９の締結が解除され、フリー状態となる。

電磁石６５への通電制御が行われているとき、アウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りによる摩擦熱で内部温度が上昇すると、内圧上昇によりクラッチ・ハウジング３やオー・リング３５及びＸリング４９に内圧による負荷がかかる。

温度上昇により内部温度が設定温度、例えば２００〜２５０℃に達すると外側易溶融部２６が溶融してクラッチ・ハウジング３に対し外側可動筒状体部２４が相対回転することができる。

このため、メイン・クラッチ９でのアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りはなくなり、温度上昇を規制することができる。

この温度上昇の規制により内部温度が設定温度を下回れば、外側易溶融部２６は再凝固することができ、再度クラッチ・ハウジング３に対し外側可動筒状体部２４を結合し、トルク伝達を行わせることができる。
［実施例１の効果］
本発明の実施例１は、インナー・スプライン１７を備えたクラッチ・ハウジング３と、スプライン３９を備えたハブ・シャフト７と、インナー・スプライン１７にスプライン係合するアウター・プレート９ａ及びスプライン３９に係合するインナー・プレート９ｂからなるメイン・クラッチ９とを備えたトルク伝達構造であって、クラッチ・ハウジング３に相対回転可能に設けられインナー・スプライン１７を形成した外側可動筒状体部２４と、クラッチ・ハウジング３に外側可動筒状体部２４を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固可能な外側易溶融部２６とを備えた。

このため、メイン・クラッチ９のアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間での滑りにより温度上昇し、この温度上昇により内部温度が設定温度なると外側易溶融部２６が溶融してクラッチ・ハウジング３に対し外側可動筒状体部２４が相対回転することができる。

この相対回転によりメイン・クラッチ９でのアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りはなくなり、温度上昇を規制することができる。

この温度上昇の規制により内部温度が設定温度を下回れば、外側易溶融部２６が再凝固して再度クラッチ・ハウジング３に対し外側可動筒状体部２４を結合してトルク伝達を行わせることができる。

したがって、電磁石６５の通電制御により温度制御を行わせ、或いはクラッチ・ハウジング３、オー・リング３５やＸリング４９の耐圧性を高める設計を無理にする必要がなく、これらの破損を防止しながら設計の自由度の制限を抑制することができる。

易溶融部２６は、錫亜鉛系の低融点金属で形成された。

このため、トルク伝達を確実に行わせ、溶融、再凝固を確実に可能とする。

クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒状体部２４の径方向対向面８１ａ，８３ａを、周方向の凹凸形状に形成した。

このため、易溶融部２６が凝固すると径方向対向面８１ａ，８３ａの凹凸形状に食い込む形態となり、トルク伝達を確実に行わせることができる。

図４は、本発明の実施例２に係り、内側易溶融部を備えた電磁摩擦クラッチの半断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にＡを付し、重複した説明は省略する。

図４のように、本実施例の電磁摩擦クラッチ１Ａでは、スプライン３９を形成した内側可動筒状体部２４Ａをハブ・シャフト７Ａに相対回転可能に設け、このハブ・シャフト７Ａに内側可動筒状体部２４Ａを固定し設定温度で溶融して相対回転を許容し再凝固可能な内側易溶融部２６Ａを設けている。

内側可動筒状体部２４Ａの内周に結合凹部８１Ａが形成され、結合凹部８１Ａの両側にシール収容凹部７７Ａａ，７７Ａｂが形成され、シール８７Ａａ，８７Ａｂが支持されている。

ハブ・シャフト７Ａには、結合周面８３Ａが形成され、端部７Ａａは、結合周面８３Ａよりも径が小さく形成され、端部７Ａａでベアリング４３により支持されている。

結合周面８３Ａに前記内側可動筒状体部２４Ａが嵌合して取り付けられ、本実施例では、実施例１の筒状体収容凹部７５に代えて結合周面８３Ａが内側可動筒状体部２４Ａを相対回転可能に支持する。シール８７Ａａ，８７Ａｂは、結合周面８３Ａに密接し、摺動可能となっている。

結合周面８３Ａと結合凹部８１Ａとの間には、空間部８９Ａが形成され、この空間部８９Ａに前記内側易溶融部２６Ａが収容され、凝固状態で結合周面８３Ａに結合凹部８１Ａを結合固定している。

なお、本実施例においても、図３と同様に、結合凹部８１Ａ及び結合周面８３Ａの径方向対向面８１Ａａ，８３Ａａに、周方向の矩形、波状などの凹凸形状を形成することもできる。

そして、内部温度が設定温度に達すると、内側易溶融部２６Ａが溶融して内側可動筒状体部２４Ａがハブ・シャフト７Ａに対して相対回転可能となり、アウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の摺動による温度上昇が抑制される。

内部温度が設定値を下回ると内側易溶融部２６Ａが再凝固してハブ・シャフト７Ａ及び内側可動筒状体部２４Ａ間のトルク伝達を可能とする。

したがって、本実施例においても、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。また、本実施例では、内側易溶融部２６Ａに働くトルクを相対的に低くすることができる。さらに、ハブ・シャフト７Ａに対する内側可動筒状体部２４Ａの組み込み構造を簡単にすることができる。

１ 電磁摩擦クラッチ（動力伝達装置）
３ クラッチ・ハウジング（外側回転部材）
５ ローター
７ ハブ・シャフト（内側回転部材）
９ メイン・クラッチ（クラッチ）
９ａ アウター・プレート
９ｂ インナー・プレート
１７ インナー・スプライン
２４ 外側可動筒状体部
２４Ａ 内側可動筒状体部
２６ 外側易溶融部
２６Ａ 内側易溶融部
３９ スプライン
５１ カム機構
５３ 押圧プレート（押圧部材）
５７ パイロット・クラッチ
５９ カム・リング
８１ａ，８３ａ 径方向対向面

Claims (4)

1. インナー・スプラインを備えた外側回転部材と、
   スプラインを備えた内側回転部材と、
   前記インナー・スプラインにスプライン係合するアウター・プレート及び前記スプラインに係合するインナー・プレートからなるクラッチとを備えたトルク伝達構造であって、
   前記外側回転部材に相対回転可能に設けられ前記インナー・スプラインを形成した外側可動筒状体部又は前記内側回転部材に相対回転可能に設けられ前記スプラインを形成した内側可動筒状体部と、
   前記外側回転部材に前記外側可動筒状体部を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固により前記固定が可能な外側易溶融部又は前記内側回転部材に前記内側可動筒状体部を固定し設定温度で溶融し前記相対回転を許容し再凝固により前記固定が可能な内側易溶融部と、
   を備えたことを特徴とするトルク伝達構造。
2. 請求項1記載のトルク伝達構造であって、
   前記外側易溶融部又は内側易溶融部は、錫亜鉛系の低融点金属で形成された、
   ことを特徴とするトルク伝達構造。
3. 請求項１又は２記載のトルク伝達構造であって、
   前記外側回転部材及び前記外側可動筒状体部の径方向対向面又は前記内側回転部材及び前記内側可動筒状体部の径方向対向面を、周方向の凹凸形状に形成した、
   ことを特徴とするトルク伝達構造。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のトルク伝達構造を備えた動力伝達装置であって、
   前記クラッチを締結移動により締結する押圧部材と、
   前記内側回転部材に相対回転可能に支持されたカム・リングと、
   このカム・リングと前記外側回転部材との間に設けられ電磁力により締結制御されるパイロット・クラッチと、
   前記カム・リングと前記押圧部材との間に形成され前記パイロット・クラッチの締結によりスラスト力を発生させ前記押圧部材を締結移動させるカム機構と、
   を備えたことを特徴とする動力伝達装置。

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