JP2013155882A - 電磁クラッチ及び駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成の駆動力伝達部材で長期間に亘って良好なトルク伝達特性を維持できるとともに精度よく伝達トルクを制御できる電磁クラッチ及び該電磁クラッチを備えた駆動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】アーマチャ２５の底部１５と対向する対向面は、底部１５と摩擦係合する摩擦材２６が貼着される貼着面４１と、貼着面４１よりも底部１５に近接して形成されて該貼着面４１よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面４２とを有している。そして、摩擦材２６は、該摩擦材２６と底部１５とが摩擦係合した状態において、底部１５と磁束通過面４２とのギャップを維持し、潤滑油を底部１５と磁束通過面４２との間で流動可能とする厚みに形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁クラッチ及び該電磁クラッチを備えた駆動力伝達装置に関するものである。

従来、円筒部を有する第１回転部材と、該第１回転部材内に回転自在に同軸配置された第２回転部材と、第１回転部材と第２回転部材との間でトルクを伝達する駆動力伝達部材と、これら駆動力伝達部材を通過する磁路に磁束を発生させることにより両駆動力伝達部材を摩擦係合させる電磁コイルと、第１回転部材内に所定の充填率で収容された潤滑油とを備えた所謂湿式の電磁クラッチがある。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、電磁コイルに吸引されるアーマチャ及び該アーマチャと電磁コイルとの間に介在された磁路形成部材を備え、駆動力伝達部材としてのアウタクラッチプレート及びインナクラッチプレートがアーマチャと磁路形成部材との間に設けられている。そして、電磁コイルへの通電によりアーマチャが吸引されることで、アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとが摩擦係合し、第１回転部材と第２回転部材との間でトルクが伝達されるようになっている。

ところで、上記特許文献１では、例えばインナクラッチプレートの摺接面に微細溝を形成することで、摺接面間に形成される油膜の膜厚を適切に維持している。これにより、摺接面間の滑り速度Ｖと摩擦係数μとの関係を示すμ−Ｖ特性を、滑り速度Ｖが大となるほど摩擦係数μが大となる高摩擦正勾配として、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとのスティックスリップが原因となって生じる振動（ジャダー）を防止し、良好なトルク伝達特性を確保している。さらに、上記特許文献１では、インナクラッチプレートに焼き入れ等の表面処理を施すとともに、アウタクラッチプレートの摺接面にＤＬＣ膜（ダイヤモンド状炭素被膜）を形成することで各クラッチプレート間での摩耗を抑制し、長期間に亘って良好なトルク伝達特性が維持されるようにしている。

特開２００３−２８２１８号公報

ところで、上記特許文献１では、μ−Ｖ特性を正勾配にしてジャダーを防止するためにクラッチプレートの摺接面に微細溝を形成する必要がある。また、各クラッチプレート間での摩耗を抑制するため、ＤＬＣ膜の形成や、焼き入れ等の表面処理を各クラッチプレートに施す必要がある。従って、これらの表面処理のため、各クラッチプレート（駆動力伝達部材）の製造コストが上昇するという問題がある。また、各クラッチプレートの摺接面に、微細溝や非磁性材料であるＤＬＣ膜が形成されることで、各クラッチプレート間での磁束量の低下を招くといった問題が生じる。

そこで、ペーパー系の摩擦材をクラッチプレートの摺接面に貼着することが考えられる。というのは、ペーパー系の摩擦材では、その繊維基材間に潤滑油が浸透することで摺接面間に形成される油膜の膜厚を適切に維持できるとともに、クラッチプレートに比べて軟らかい材料であることからクラッチプレートの摩耗を抑制することができ、長期間に亘って耐ジャダー性に優れる良好なトルク伝達特性が確保されるためである。しかしながら、摩擦材は、非磁性材料により形成されているため磁束が通過し難く、また、その厚さを薄くすることに限界があるためクラッチプレート間のギャップが大きくなる。そのため、クラッチプレート間での磁束量の低下が大きくなってアーマチャを十分に吸引することができず、トルク容量が確保できないという問題が生じる。なお、このような問題は、駆動力伝達部材として、クラッチプレートを用いた場合に限らず、その他の第１回転部材と一体回転する部材及び第２回転部材と一体回転する部材を駆動力伝達部材として用いた場合においても同様に生じる。

さらに、駆動力伝達部材間に潤滑油が介在された湿式の電磁クラッチでは、駆動力伝達部材間が非係合である場合であっても、その間に介在された潤滑油の粘性に基づく係合力に起因する所謂引きずりトルクが発生し、精度よく伝達トルクを制御できないという問題が生じる。

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、簡単な構成の駆動力伝達部材で長期間に亘って良好なトルク伝達特性を維持できるとともに精度よく伝達トルクを制御できる電磁クラッチ及び該電磁クラッチを備えた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、円筒部を有する第１回転部材と、前記第１回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の第２回転部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能に設けられた第１駆動力伝達部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能に設けられた第２駆動力伝達部材と、前記第１及び第２駆動力伝達部材を通過する磁路に磁束を発生させることにより両駆動力伝達部材を摩擦係合させる電磁コイルと、前記第１回転部材内に所定の充填率で収容された潤滑油と、を備えた電磁クラッチであって、前記第１駆動力伝達部材の前記第２駆動力伝達部材と対向する対向面は、該第２駆動力伝達部材と摩擦係合する摩擦材が貼着される貼着面と、前記貼着面よりも前記第２駆動力伝達部材に近接して形成されて該貼着面よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面と、を有し、前記摩擦材は、該摩擦材と前記第２駆動力伝達部材とが摩擦係合した状態において、前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面とのギャップを維持し、前記潤滑油を前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面との間で流動可能とする厚みに形成され、前記磁束通過面が前記第１駆動力伝達部材の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成され、前記貼着面と前記磁束通過面とは、同一円周上に交互に配置されたことを要旨とする。

上記構成によれば、第１駆動力伝達部材の前記第２駆動力伝達部材と対向する対向面は、摩擦材が貼着される貼着面と、該貼着面よりも第２駆動力伝達部材に近接して形成されて該貼着面よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面とを有している。そのため、磁束通過面と第２駆動力伝達部材との間のギャップを摩擦材の厚みよりも小さくすることが可能になり、駆動力伝達部材間での磁束量の低下が抑制され、駆動力伝達部材を十分に吸引することが可能になる。従って、トルク容量を確保しつつ、摩擦材と駆動力伝達部材とを摩擦係合させることが可能となり、表面処理を必要としない簡単な構成の駆動力伝達部材で長期間に亘って良好なトルク伝達特性が維持される。また、ＤＬＣ膜や微細溝の形成等の表面処理を各駆動力伝達部材に施さず済むため、駆動力伝達部材の製造コストの低減が図られるとともに、上記表面処理に伴う磁束量の低下が防止される。

また、摩擦材は、第１及び第２駆動力伝達部材が摩擦係合した状態で磁束通過面と第２駆動力伝達部材とのギャップを維持し、潤滑油が磁束通過面と第２駆動力伝達部材との間で流動可能となる厚みに形成されている。そのため、潤滑油の動圧によって第１駆動力伝達部材と第２駆動力伝達部材とが離間されて引きずりトルクの低減が図られ、精度よく伝達トルクが制御される。

さらに、電磁クラッチが回転した際に、遠心力によって潤滑油が第１及び第２駆動力伝達部材の径方向内側から径方向外側に向かって流動しやすくなるため、効率的に第１駆動力伝達部材と第２駆動力伝達部材とを離間させることが可能となり、より引きずりトルクの低減が図られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁クラッチにおいて、前記貼着面と前記磁束通過面とが交互に配置される円には、少なくとも前記対向面における最外周部分の円が含まれることを要旨とする。

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、前記貼着面と前記磁束通過面とは、前記対向面における少なくとも最外周部分での同一円周上に交互に配置されたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁クラッチにおいて、前記第１駆動力伝達部材は、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能、且つ軸方向移動可能に取着されるアーマチャであり、前記第２駆動力伝達部材は、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能、且つ前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在された磁路形成部材であることを要旨とする。

上記構成によれば、アーマチャと磁路形成部材とが直接摩擦係合するため、駆動力伝達部材としてのクラッチプレートを用いずに済み、部品点数が削減される。また、アーマチャと磁路形成部材との間にクラッチプレートを設ける場合に比べ磁路が短くなるとともに、アーマチャを通過せずクラッチプレート内を通過して電磁コイル側に戻る磁束がなくなることで磁気効率の向上が図られる。

請求項５に記載の発明は、円筒部を有する第１回転部材と、前記第１回転部材内に回転自在に同軸配置された第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２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電磁クラッチと、前記メインクラッチと前記電磁クラッチとの間に設けられ該電磁クラッチを介して伝達される前記第１回転部材と前記第２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機構と、前記第１回転部材内に所定の充填率で収容された潤滑油と、を備え、前記電磁クラッチは、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能に設けられた第１駆動力伝達部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能に設けられた第２駆動力伝達部材と、前記第１及び第２駆動力伝達部材を通過する磁路に磁束を発生させることにより両駆動力伝達部材を摩擦係合させる電磁コイルとから構成された駆動力伝達装置であって、前記第１駆動力伝達部材の前記第２駆動力伝達部材と対向する対向面は、該第２駆動力伝達部材と摩擦係合する摩擦材が貼着される貼着面と、前記貼着面よりも前記第２駆動力伝達部材に近接して形成されて該貼着面よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面と、を有し、前記摩擦材は、該摩擦材と前記第２駆動力伝達部材とが摩擦係合した状態において、前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面とのギャップを維持し、前記潤滑油を前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面との間で流動可能とする厚みに形成され、前記磁束通過面が前記第１駆動力伝達部材の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成され、前記貼着面と前記磁束通過面とは、同一円周上に交互に配置されたことを要旨とする。

上記構成によれば、トルク容量を確保しつつ、摩擦材と駆動力伝達部材とを摩擦係合させることが可能となり、表面処理を必要としない簡単な構成の駆動力伝達部材で長期間に亘って良好なトルク伝達特性が維持される。また、潤滑油の動圧によって第１駆動力伝達部材と第２駆動力伝達部材とが離間されて引きずりトルクの低減が図られ、精度よく伝達トルクが制御される。さらに、電磁クラッチが回転した際に、遠心力によって潤滑油が第１及び第２駆動力伝達部材の径方向内側から径方向外側に向かって流動しやすくなるため、効率的に第１駆動力伝達部材と第２駆動力伝達部材とを離間させることが可能となり、より引きずりトルクの低減が図られる。

本発明によれば、簡単な構成の駆動力伝達部材で長期間に亘って良好なトルク伝達特性を維持可能であるとともに精度よく伝達トルクを制御可能な電磁クラッチ及び該電磁クラッチを備えた駆動力伝達装置を提供することができる。

電磁クラッチの概略構成を示す断面図。 アーマチャの平面図。 アーマチャと底部との間の磁束の流れを示す模式図。 駆動力伝達装置の概略構成を示す断面図。 駆動力伝達装置の概略構成を示す一部拡大断面図。 （ａ）〜（ｃ）別のアーマチャの平面図。

（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第１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第２駆動力伝達部材及び磁路形成部材としての底部１５とから構成されている。そして、底部１５の径方向中間部には、非磁性材料であるステンレス製の環状部材１６が埋設されている。また、アウタハウジング１２には、円筒部１４の開口端１７を閉塞するエンドハウジング１８が固定されるようになっている。エンドハウジング１８の円板状に形成されたフランジ部１９は、開口端１７の内周に螺着されるとともに、該フランジ部１９の径方向中央にはアウタハウジング１２の反対側（図１において、右側）に突出した軸状のシャフト部２０が形成されている。また、第２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２１及びフランジ部１９の中央に設けられた円錐ころ軸受２２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１２の筒内は、底部１５の内周とインナシャフト１３との間、及び開口端１７とエンドハウジング１８との嵌合部に設けられたシール部材２３，２４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、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２０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、円環状に形成された第１駆動力伝達部材としてのアーマチャ２５が、軸方向に移動可能且つインナシャフト１３と一体回転可能にスプライン嵌合されている。本実施形態では、アーマチャ２５には、摩擦材２６が設けられている。なお、図１において説明の便宜のため摩擦材２６の厚みを誇張して記載している。そして、摩擦材２６は底部１５と摩擦係合するようになっている。

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２７，２８を介して支持部材２９及び該支持部材２９に螺着されたヨーク３０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２９により、ヨーク３０に包囲された電磁コイル３１がアーマチャ２５の軸方向に底部１５を介在させて並置されている。なお、支持部材２９には、外部と接続されて電磁コイル３１に電力を供給する電源線３２が設けられている。

次に、アーマチャ２５（駆動力伝達部材）の構造について説明する。
図２にアーマチャ２５の底部１５と対向する対向面を示す。アーマチャ２５の対向面には、底部１５と摩擦係合する摩擦材２６が貼着される貼着面４１と、貼着面４１よりも底部１５に近接して形成されて該貼着面４１よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面４２とを有している。そして、摩擦材２６は、該摩擦材２６と底部１５とが摩擦係合した状態において、底部１５と磁束通過面４２とのギャップを維持し、潤滑油を底部１５と磁束通過面４２との間で流動可能とする厚みに形成されている。なお、図２において、説明の便宜のため摩擦材２６にハッチングを付して示す。

詳述すると、貼着面４１がアーマチャ２５の径方向内側から径方向外側に向かった放射状に複数（本実施形態では、８個）形成されるとともに、磁束通過面４２がアーマチャ２５の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に複数（本実施形態では、８個）形成されている。本実施形態では、貼着面４１と磁束通過面４２とが周方向に沿って等間隔に形成されている。そして、貼着面４１には、同貼着面４１の軸方向深さよりも厚く、且つ同貼着面４１と略同一形状の摩擦材２６が貼着されることで、同摩擦材２６の摺接面と磁束通過面４２との間のギャップが所定値となるように形成されている。なお、所定値とは、摩擦材の摩耗や摩擦係合時のつぶれ代等を考慮して、摩擦係合時に磁束通過面４２と底部１５とのギャップが維持されるギャップをいい、本実施形態では２０μｍ〜２００μｍ程度である。また、アウタハウジング１２及びアーマチャ２５は、例えば低炭素鋼（Ｓ１０Ｃ等）により形成されており、底部１５及びアーマチャ２５には、例えばＤＬＣ膜や微細溝の形成等の表面処理が施されていない。

本実施形態では、摩擦材２６はペーパー系湿式摩擦材からなり、軟磁性材料（保磁力が小さく透磁率が大きいことを特徴とする磁性材料）が含有されている。摩擦材２６は、例えば木材パルプ或いはアラミド繊維等の繊維基材と、カシューダスト等の摩擦調整剤や炭酸カルシウム或いは珪藻土等の体質充填剤等の充填剤と、軟磁性材料とを抄造して抄紙体を形成し、その抄紙体に熱硬化性樹脂からなる樹脂結合剤を含浸し、次いで熱成形により加熱硬化して形成される。また、軟磁性材料には、例えばパーマロイ（鉄−ニッケル合金）や純鉄等が用いられるとともに、例えば粉状体や針状体に形成されて摩擦材２６に含有されている。さらに、摩擦材２６は、該摩擦材２６と底部１５との間の摩擦係数が、ＤＬＣ膜等が形成された低炭素鋼間での摩擦係数よりも大きな値になるように形成されている。

なお、摩擦材２６は、その繊維基材間に潤滑油が浸透することで摺接面間に形成される油膜の膜厚を適切に維持できるため、アーマチャ２５と底部１５との間の滑り速度Ｖと摩擦係数μとの関係を示すμ−Ｖ特性が高摩擦正勾配となる。これにより、アーマチャ２５と底部１５とのスティックスリップ（静摩擦状態から動摩擦状態の変移、及びその逆の変移を繰り返す挙動）が原因となって生じる駆動系の振動（ジャダー）が抑制されるようになっている。また、摩擦材２６は、アウタハウジング１２（低炭素鋼）に比べて軟らかい材料であることから底部１５の摩耗が抑制される。従って、アーマチャ２５と底部１５との間に摩擦材２６を介在させて摩擦係合させることで、長期間に亘って耐ジャダー性に優れる良好なトルク伝達特性が確保される。

そして、電磁コイル３１に電流が供給されると、環状部材１６により底部１５内で磁束が短絡することが防止され、図１に示すように、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３０、底部１５、アーマチャ２５、底部１５及びヨーク３０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３１の磁力により吸引され、底部１５とアーマチャ２５とが摩擦材２６を介して摩擦係合し、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。

このとき、図３に示すように、底部１５からアーマチャ２５に流入する磁束は、磁束通過面４２と底部１５との間のギャップＧ又は摩擦材２６を介してアーマチャ２５に流入する。なお、図３において、白抜き矢印で磁束の流れを示すとともに、白抜き矢印の大きさによって磁束量を示す。摩擦材２６が貼着面４１に貼着されているため、ギャップＧが摩擦材２６の厚みよりも小さくなり、磁束通過面４２と底部１５との間での磁束量の低下が抑えられる。なお、アーマチャ２５から底部１５に流入する磁束についても同様にその磁束量の低下が抑えられる。そのため、電磁コイル３１の発生する磁力によって十分にアーマチャ２５が吸引され、トルク容量を確保しつつ、摩擦材２６とアーマチャ２５とが摩擦係合される。また、アーマチャ２５と底部１５との間にクラッチプレートを設ける場合に比べ磁路が短くなるとともに、アーマチャ２５を通過せずクラッチプレート内を通過して電磁コイル３１側に戻る磁束がなくなることで磁気効率の向上が図られる。

また、底部１５とアーマチャ２５との摩擦係合時に、磁束通過面４２と底部１５とのギャップが維持されており、潤滑油が磁束通過面４２と底部１５との間を流動可能となるため、潤滑油の動圧によって底部１５とアーマチャ２５とを離間させることができ、引きずりトルクの低減が図られる。本実施形態では、磁束通過面４２がアーマチャ２５の径方向内側から径方向外側に向かって放射状に複数形成されているため、電磁クラッチ１１が回転した際に、遠心力によって潤滑油がアーマチャ２５及び底部１５の径方向内側から径方向外側に向かって流動しやすくなる。そのため、効率的に底部１５とアーマチャ２５とを離間させることが可能となり、より引きずりトルクの低減が図られる。

さらに、摩擦材２６に軟磁性材料が含有されることで摩擦材２６の透磁率が高くなっているため、摩擦材２６を介してアーマチャ２５に流入する磁束量の低下が抑制される。従って、底部１５とアーマチャ２５との間での磁束量の低下がより抑制される。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）アーマチャ２５の底部１５と対向する対向面は、底部１５と摩擦係合する摩擦材２６が貼着される貼着面４１と、貼着面４１よりも底部１５に近接して形成されて該貼着面４１よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面４２とを有している。そして、摩擦材２６は、該摩擦材２６と底部１５とが摩擦係合した状態において、底部１５と磁束通過面４２とのギャップを維持し、潤滑油を底部１５と磁束通過面４２との間で流動可能とする厚みに形成した。そのため、磁束通過面４２と底部１５との間のギャップＧを摩擦材２６の厚みよりも小さくすることができ、アーマチャ２５と底部１５との間での磁束量の低下が抑制され、アーマチャ２５を十分に吸引することができる。従って、トルク容量を確保しつつ、摩擦材２６と底部１５とを摩擦係合させることができ、表面処理を必要としない簡単な構成で長期間に亘って良好なトルク伝達特性を維持できる。また、ＤＬＣ膜や微細溝の形成等の表面処理を各クラッチプレートに施さず済むため、アウタハウジング１２やアーマチャ２５の製造コストの低減を図ることができるとともに、上記表面処理に伴う磁束量の低下を防止できる。

また、底部１５とアーマチャ２５とが摩擦係合した状態で、潤滑油が磁束通過面４２と底部１５との間で流動可能となるため、潤滑油の動圧によって底部１５とアーマチャ２５とが離間されて引きずりトルクの低減が図られ、精度よく伝達トルクを制御できる。

（２）第１駆動力伝達部材としてアーマチャ２５を用い、第２駆動力伝達部材として底部１５を用いたため、駆動力伝達部材としてのクラッチプレートを用いずに済み、部品点数を削減できる。また、アーマチャ２５と底部１５との間にクラッチプレートを設ける場合に比べ磁路が短くなるとともに、アーマチャ２５を通過せずクラッチプレート内を通過して電磁コイル３１側に戻る磁束がなくなることで磁気効率の向上を図ることができる。

（３）磁束通過面４２をアーマチャ２５の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成した。そのため、電磁クラッチ１１が回転した際に、遠心力によって潤滑油がアーマチャ２５及び底部１５の径方向内側から径方向外側に向かって流動しやすくなり、効率的にアーマチャ２５と底部１５を離間させることができ、より引きずりトルクの低減を図ることができる。

（４）摩擦材２６に軟磁性材料を含有させたため、摩擦材２６の透磁率が高くなり、アーマチャ２５と底部１５との間での磁束量の低下がより抑制され、アーマチャ２５をより十分に吸引することができる。

（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。
図４に示すように、駆動力伝達装置５１は、カップリングケース５２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５３と、同アウタハウジング５３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５４とを備えている。

第１回転部材としてのアウタハウジング５３は、その底部５３ａ（同図中、左側）がカップリングケース５２外部に露出された状態で、ボール軸受５５により回転自在に支承されるとともに、その開口端５３ｂには、環状のリヤハウジング５６が嵌着されている。また、第２回転部材としてのインナシャフト５４は、リヤハウジング５６の内周に設けられたニードル軸受５７及びアウタハウジング５３の筒内に設けられたボール軸受５８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５３の筒内は、同アウタハウジング５３とリヤハウジング５６との嵌合部、及びリヤハウジング５６の内周とインナシャフト５４の外周との間に設けられたシール部材５９，６０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、アウタハウジング５３の底部５３ａ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６１によって連結される。これにより、アウタハウジング５３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５４の上記ニードル軸受５７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）６２が形成されている。即ち、駆動力伝達装置５１は、車両搭載時において、アウタハウジング５３は主駆動輪である前輪側と、インナシャフト５４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５３の筒内には、アウタハウジング５３とインナシャフト５４とをトルク伝達可能に連結可能なメインクラッチ６３が設けられるとともに、メインクラッチ６３の軸方向、リヤハウジング５６側には電磁クラッチ６４が並置されている。そして、これらメインクラッチ６３と電磁クラッチ６４との間にカム機構６５が設けられている。

メインクラッチ６３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６６及びインナクラッチプレート６７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６６はアウタハウジング５３の内周に、各インナクラッチプレート６７はインナシャフト５４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５３又はインナシャフト５４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６３は、これら各アウタクラッチプレート６６及びインナクラッチプレート６７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５３とインナシャフト５４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６５は、インナシャフト５４に回転自在に支承された第１カム６８と、インナシャフト５４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５４と一体回転可能且つ軸方向に移動可能に設けられた第２カム６９と、第１カム６８と第２カム６９との間に介在されたカムフォロア７０とを備えてなる。第１カム６８及びカム部材としての第２カム６９は、ともに円環状に形成され、第１カム６８はリヤハウジング５６側に、第２カム６９はメインクラッチ６３側に配置されている。第１カム６８は、リヤハウジング５６との間に設けられたニードル軸受７１に当接しており、リヤハウジング５６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、第２カム６９は、インナクラッチプレート６７が嵌合しているインナシャフト５４のスプライン溝の電磁クラッチ６４側にスプライン嵌合している。

これら第１カム６８及び第２カム６９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、カムフォロア７０は、これら対向する各Ｖ字溝内に配置された状態で第１カム６８及び第２カム６９により挟持されている。そして、カム機構６５は、第１カム６８と第２カム６９とが相対回転することにより、これら第１カム６８と第２カム６９との間が離間、即ち第１カム６８がメインクラッチ６３側に軸方向移動して、メインクラッチ６３を押圧するように構成されている。

電磁クラッチ６４は、第２駆動力伝達部材及び磁路形成部材としてのリヤハウジング５６と、電磁コイル７２の発生する磁力により吸引される第１駆動力伝達部材としてのアーマチャ７３とを備えてなる。具体的には、リヤハウジング５６には、アウタハウジング５３の筒外（反アウタハウジング５３側、図４中右側）に開口する環状溝７４が形成されており、電磁コイル７２は、この環状溝７４内にヨーク７５に包囲されて収容され、アーマチャ７３の軸方向にリヤハウジング５６を介在させて並置されている。なお、リヤハウジング５６には、その内周部から軸方向、反アウタハウジング５３側に延びる円筒部５６ａが設けられており、ヨーク７５は、この円筒部５６ａに設けられたボール軸受７６によりリヤハウジング５６（及びアウタハウジング５３）と相対回転可能に支承されている。また、リヤハウジング５６の径方向中間部には、非磁性材料であるステンレス製の環状部材７７（図５参照）が埋設されている。

円環状に形成されたアーマチャ７３は、第１カム６８の外周にスプライン嵌合されることにより、軸方向に摺動可能且つ第１カム６８と一体回転可能に設けられている。図５に示すように、本実施形態では、アーマチャ７３には、摩擦材７８が設けられている。なお、図４及び図５において説明の便宜のため摩擦材７８の厚みを誇張して記載している。そして、電磁クラッチ６４は、アーマチャ７３が電磁コイル７２に吸引されて摩擦材７８とリヤハウジング５６とが摩擦係合することで、アウタハウジング５３と第１カム６８とをトルク伝達可能に連結するようになっている。

即ち、第２カム６９との間にカムフォロア７０を挟持した第１カム６８は、電磁クラッチ６４の非作動時、同第２カム６９、即ちインナシャフト５４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５３と第１カム６８との間には、同アウタハウジング５３とインナシャフト５４との回転差に相当する回転差が生じている。そして、電磁クラッチ６４は、その作動により、アウタハウジング５３と第１カム６８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５３とインナシャフト５４（第１カム６８）との回転差に基づくトルクをカム機構６５に伝達するようになっている。

つまり、駆動力伝達装置５１では、電磁クラッチ６４の作動により、アウタハウジング５３とインナシャフト５４との回転差に基づくトルクがカム機構６５に伝達され、カム機構６５は、そのトルクにより生ずる第２カム６９と第１カム６８との回転差に基づいて同第２カム６９を軸方向メインクラッチ６３側に移動させる。即ち、カム機構６５は、電磁クラッチ６４を介して伝達されたアウタハウジング５３とインナシャフト５４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、その第２カム６９がメインクラッチ６３を押圧することにより、同メインクラッチ６３が作動、即ちアウタハウジング５３とインナシャフト５４とがトルク伝達可能に連結されるようになっている。このように、駆動力伝達装置５１は、電磁コイル７２に対する電力供給を通じて電磁クラッチ６４の作動を制御することが可能である。そして、この電磁クラッチ６４の作動を通じてメインクラッチ６３の作動、即ち、アウタハウジング５３とインナシャフト５４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、アーマチャ７３及び摩擦材７８は、上記第１実施形態と同様に形成されている。そして、電磁コイル７２に電流が供給されると、環状部材７７によりリヤハウジング５６内で磁束が短絡することが防止され、駆動力伝達装置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７５、リヤハウジング５６、アーマチャ７３、リヤハウジング５６及びヨーク７５を循環する磁路Ｍ２が形成される。このとき、上記第１実施形態と同様に、トルク容量を確保しつつ、摩擦材７８を介してアーマチャ７３とリヤハウジング５６とが摩擦係合する。

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、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記各実施形態では、磁束通過面４２をアーマチャ２５，７３の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成した。しかし、これに限らず、例えば図６（ａ）に示すように、貼着面９１を螺旋状に形成するとともに、磁束通過面９２をアーマチャ２５，７３の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する螺旋状に形成し、貼着面９１に摩擦材９３を貼着もよい。また、磁束通過面がアーマチャ２５，７３の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続して形成されていなくともよく、例えば図６（ｂ）に示すように、貼着面９４と磁束通過面９５とが径方向外側と径方向内側とで互い違いになるように形成し、貼着面９４に摩擦材９６を貼着してもよい。さらに、磁束通過面がアーマチャ２５，７３の径方向内側端部及び径方向外側端部と繋がっていなくともよく、例えば図６（ｃ）に示すように、貼着面９７及び磁束通過面９８とを同心円状に形成するとともに、貼着面９７に摩擦材９９を貼着してもよい。なお、図６（ａ）〜（ｃ）において、説明の便宜のため摩擦材９３，９６，９９にハッチングを付して示す。

・上記各実施形態では、アーマチャ２５，７３を第１駆動力伝達部材として該アーマチャ２５，７３に磁束通過面４２及び貼着面４１を形成したが、これに限らず、底部１５及びリヤハウジング５６を第１駆動力伝達部材として該底部１５又はリヤハウジング５６に磁束通過面及び貼着面を形成してもよい。

・上記各実施形態において、磁束通過面４２に潤滑油をアーマチャ２５，７３の径方向内側端部から径方向外側端部に導く油溝を形成してもよい。また、アーマチャ２５に対向する底部１５の対向面、及びアーマチャ７３に対向するリヤハウジング５６の対向面に、潤滑油を底部１５及びリヤハウジング５６の径方向内側端部から径方向外側端部に導く油溝を形成してもよい。このようにすることで、アーマチャ２５，７３と底部１５又はリヤハウジング５６との間に導入される潤滑油の増加を図り、より引きずりトルクの低減を図ることができる。

・上記各実施形態では、摩擦材２６，７８に軟磁性材料を含有させたが、軟磁性材料を含有させなくともよい。
・上記第１実施形態では、電磁コイル３１をアーマチャ２５の軸方向に底部１５を介在させて並置させ、上記第２実施形態では、電磁コイル７２をアーマチャ７３の軸方向にリヤハウジング５６を介在させて並置させた。しかしながら、これに限らず、電磁コイル３１の発生する磁束により、アーマチャ２５と底部１５とが摩擦係合すれば、電磁コイル３１をアーマチャ２５の軸方向に並置しなくともよく、同様に、電磁コイル７２をアーマチャ７３の軸方向に並置しなくともよい。

・上記第１実施形態では、底部１５が円筒部１４と一体回転するとともに、アーマチャ２５をインナシャフト１３と一体回転するようにしたが、これに限らず、底部１５がインナシャフト１３と一体回転するとともに、アーマチャ２５が円筒部１４と一体回転するようにしてもよい。また、上記第２実施形態では、リヤハウジング５６がアウタハウジング５３と一体回転するとともに、アーマチャ７３をインナシャフト５４と一体回転するようにしたが、これに限らず、リヤハウジング５６がインナシャフト５４と一体回転するとともに、アーマチャ７３がアウタハウジング５３と一体回転するようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、第１駆動力伝達部材としてアーマチャ２５を用い、第２駆動力伝達部材として底部１５を用いた。また上記第２実施形態では、第１駆動力伝達部材としてアーマチャ７３を用い、第２駆動力伝達部材としてリヤハウジング５６を用いた。しかし、これに限らず、第１及び第２駆動力伝達部材として、アーマチャと磁路形成部材との間に配置される複数のアウタクラッチプレート及びインナクラッチプレートを用い、これらアウタクラッチプレート及びインナクラッチプレートの何れか一方に磁束通過面及び貼着面を形成してもよい。

・上記第２実施形態では、駆動力伝達装置５１を、４輪駆動車両における補助駆動輪側への駆動力伝達経路に設け、補助駆動輪に伝達するトルクを制御したが、これに限らず、左右駆動力配分装置としての機能を有するディファレンシャル装置などに用いてもよい。

・上記第２実施形態では、電磁クラッチを４輪駆動車両における前輪と後輪との間の駆動力配分を変更する駆動力伝達装置に用いたが、これに限らず、その他差動制限装置等の電磁クラッチを用いる装置に適用してもよい。

１１，６４…電磁クラッチ、１３，５４…インナシャフト、１４…円筒部、１５…底部、２５，７３…アーマチャ、２６，７８，９３，９６，９９…摩擦材、３１，７２…電磁コイル、４１，９１，９４，９７…貼着面、４２，９２，９５，９８…磁束通過面、５１…駆動力伝達装置、５３…アウタハウジング、５６…リヤハウジング、６３…メインクラッチ、６５…カム機構、６９…第２カム、Ｇ…ギャップ、Ｍ１，Ｍ２…磁路。

Claims (5)

1. 円筒部を有する第１回転部材と、前記第１回転部材内に回転自在に同軸配置された軸状の第２回転部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能に設けられた第１駆動力伝達部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能に設けられた第２駆動力伝達部材と、前記第１及び第２駆動力伝達部材を通過する磁路に磁束を発生させることにより両駆動力伝達部材を摩擦係合させる電磁コイルと、前記第１回転部材内に所定の充填率で収容された潤滑油と、を備えた電磁クラッチであって、
   前記第１駆動力伝達部材の前記第２駆動力伝達部材と対向する対向面は、該第２駆動力伝達部材と摩擦係合する摩擦材が貼着される貼着面と、前記貼着面よりも前記第２駆動力伝達部材に近接して形成されて該貼着面よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面と、を有し、
   前記摩擦材は、該摩擦材と前記第２駆動力伝達部材とが摩擦係合した状態において、前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面とのギャップを維持し、前記潤滑油を前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面との間で流動可能とする厚みに形成され、
   前記磁束通過面が前記第１駆動力伝達部材の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成され、
   前記貼着面と前記磁束通過面とは、同一円周上に交互に配置されたことを特徴とする電磁クラッチ。
2. 前記貼着面と前記磁束通過面とが交互に配置される円には、少なくとも前記対向面における最外周部分の円が含まれることを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記貼着面の面積と前記磁束通過面の面積とが同一である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. 前記第１駆動力伝達部材は、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能、且つ軸方向移動可能に取着されるアーマチャであり、
   前記第２駆動力伝達部材は、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能、且つ前記アーマチャと前記電磁コイルとの間に介在された磁路形成部材であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電磁クラッチ。
5. 円筒部を有する第１回転部材と、前記第１回転部材内に回転自在に同軸配置された第２回転部材と、前記第１回転部材と前記第２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電磁クラッチと、前記メインクラッチと前記電磁クラッチとの間に設けられ該電磁クラッチを介して伝達される前記第１回転部材と前記第２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機構と、前記第１回転部材内に所定の充填率で収容された潤滑油と、を備え、前記電磁クラッチは、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか一方と一体回転可能に設けられた第１駆動力伝達部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの何れか他方と一体回転可能に設けられた第２駆動力伝達部材と、前記第１及び第２駆動力伝達部材を通過する磁路に磁束を発生させることにより両駆動力伝達部材を摩擦係合させる電磁コイルとから構成された駆動力伝達装置であって、
   前記第１駆動力伝達部材の前記第２駆動力伝達部材と対向する対向面は、該第２駆動力伝達部材と摩擦係合する摩擦材が貼着される貼着面と、前記貼着面よりも前記第２駆動力伝達部材に近接して形成されて該貼着面よりも磁束密度の高い磁束が通過する磁束通過面と、を有し、
   前記摩擦材は、該摩擦材と前記第２駆動力伝達部材とが摩擦係合した状態において、前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面とのギャップを維持し、前記潤滑油を前記第２駆動力伝達部材と前記磁束通過面との間で流動可能とする厚みに形成され、
   前記磁束通過面が前記第１駆動力伝達部材の径方向内側端部から径方向外側端部まで連続する放射状に形成され、
   前記貼着面と前記磁束通過面とは、同一円周上に交互に配置されたことを特徴とする駆動力伝達装置。