JP2015148280A

JP2015148280A - 車両用多板クラッチ

Info

Publication number: JP2015148280A
Application number: JP2014021424A
Authority: JP
Inventors: 吉村　孝広; Takahiro Yoshimura; 孝広吉村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-20

Abstract

【課題】従来に比較して、非係合時におけるインナークラッチプレートとアウタークラッチプレートの間の引き摺りトルクを低減させる車両用多板クラッチを提供する。
【解決手段】皿バネ９４によって一対のアウタークラッチプレート８４および８６の間に隙間が確保されると共に、インナークラッチプレート８２が推力Ｆによって環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂに設けられたストッパー７８ｅに当接するまでアウタークラッチプレート８６から離間する方向に移動するので、非係合時にはインナークラッチプレート８２は一対のアウタークラッチプレート８４および８６の間でいずれにも所定の隙間Δｘ１、Δｘ２を隔てた状態で位置させられる。このため、非係合時におけるインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４および８６の間の引き摺りトルクが好適に低減させられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用多板クラッチにおいて、その車両用多板クラッチの非係合時における引き摺りトルクを従来に比較して低減させる技術に関するものである。

一回転軸線まわりに相対回転する第１部材および第２部材の相互に径方向に対向する外周面および内周面にそれぞれ形成された第１スプラインおよび第２スプラインに、前記回転軸線方向に重なるようにそれぞれスプライン嵌合されたインナークラッチプレートおよびそのインナークラッチを挟む少なくとも一対のアウタークラッチプレートと、そのインナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートを押圧するアクチュエータとを備え、そのアクチュエータの押圧により発生するそのインナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートの間の摩擦によりトルクを伝達する車両用多板クラッチが知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用多板クラッチがそれである。

上記特許文献１の車両用多板クラッチでは、上記一対のアウタークラッチプレートの間にその一対のアウタークラッチプレートを相互に離間する方向に付勢するバネ部材が設けられており、上記車両用多板クラッチの非係合時には、そのバネ部材の付勢力によってその一対のアウタークラッチプレートの間に隙間を確保させて、上記一対のアウタークラッチプレートと上記インナークラッチプレートとの間の引き摺りトルクを低減させている。

特開平０１−２８８６３０号公報

しかしながら、上記のような車両用多板クラッチでは、上記インナークラッチプレートの位置が規定されていないため、例えば何らかの力によってインナークラッチプレートが移動してそのインナークラッチプレートとアウタークラッチプレートとの間が小さくなると、そのインナークラッチプレートとアウタークラッチプレートとの間で十分な引き摺りトルク低減効果が充分に得られないという問題があった。特に、車両用多板クラッチが、トルク増幅装置の入力クラッチ、たとえばパイロットクラッチとして用いられている場合には上記の問題が顕著である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、従来に比較して、非係合時におけるインナークラッチプレートとアウタークラッチプレートの間の引き摺りトルクを低減させる車両用多板クラッチを提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の要旨とするところは、(a) 一回転軸線まわりに相対回転する第１部材および第２部材の相互に径方向に対向する外周面および内周面にそれぞれ形成された第１スプラインおよび第２スプラインに、前記回転軸線方向に重なるようにそれぞれスプライン嵌合されたインナークラッチプレートおよびそのインナークラッチプレートを挟む少なくとも一対のアウタークラッチプレートと、そのインナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートを押圧するアクチュエータとを備え、そのアクチュエータの押圧により発生するそのインナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートの間の摩擦によりトルクを伝達する車両用多板クラッチにおいて、(b) 前記アウタークラッチプレートを相互に離間する方向に付勢するバネ部材を設け、(c) 非係合時に前記インナークラッチプレートに生じる引き摺りトルクによってそのインナークラッチプレートに前記アウタークラッチプレートの一方から離隔する方向の推力を発生させる捩れ角を前記第１スプラインに設け、(d) 前記インナークラッチプレートが前記推力により移動した時に前記アウタークラッチプレートの他方との間に隙間が形成される位置でそのインナークラッチプレートを当接させるストッパーを、前記第１スプラインに設けたことにある。

このように構成された車両用多板クラッチによれば、前記バネ部材によって前記一対のアウタークラッチプレートの間に隙間が確保されると共に、前記インナークラッチプレートが前記推力によって前記第１スプラインに設けられたストッパーに当接するまで前記一対のアウタークラッチプレートの一方から離間する方向に移動するので、非係合時には前記インナークラッチプレートは前記一対のアウタークラッチプレートの間でいずれにも所定の隙間を隔てた状態で位置させられる。このため、非係合時における前記インナークラッチプレートと前記アウタークラッチプレートの間の引き摺りトルクが好適に低減させられる。

ここで、好適には、前記アクチュエータは、前記回転軸線方向において互いに重なるように配置された前記アウタークラッチプレートおよびインナークラッチプレートに対してその回転軸線方向の一方の側に位置固定に設けられた電磁石と、前記互いに重なるように配置されたアウタークラッチプレートおよびインナークラッチプレートに対して前記回転軸線方向の他方の側で第２スプラインにスプライン嵌合され、前記電磁石の磁力により引きつけられてその互いに重ねられたアウタークラッチプレートおよびインナークラッチプレートを押圧する可動片とを有する。このため、前記回転軸線方向において、前記アウタークラッチプレートおよび前記インナークラッチプレートを挟むように前記可動片および前記電磁石が配置されるので、アクチュエータの径方向の寸法が小型となる。また、非係合時において前記電磁石の残留磁気によって前記インナークラッチプレートが前記一対のアウタークラッチプレートの一方に接近する方向に力を受けても、前記推力によって前記インナークラッチプレートがその残留磁気による力に抗して前記ストッパーに当接するように移動するので、前記電磁石を使用した場合でも、非係合時に前記インナークラッチプレートを前記一対のアウタークラッチプレートの隙間の所定位置に位置させることができる。

また、好適には、(a) 前記第２部材は、左右の駆動輪に車両の駆動源から伝達される駆動力を配分する左右駆動力配分ユニットのケースであり、(b) そのケース内には、前記車両の駆動源から伝達される駆動力の一部が伝達されるスリーブ軸を貫通させた円筒状のリングギヤが、前記回転軸線まわりに回転可能に設けられ、(c) 前記リングギヤの端部に設けられた係合歯と、前記スリーブ軸に相対回転不能かつ前記回転軸心方向の移動可能に設けられて前記係合歯と噛み合う係合位置と非係合位置とに移動可能な可動係合部材とを備えた噛合式のドグクラッチが、前記リングギヤと前記スリーブ軸との間に設けられ、(d) 前記回転軸線方向に互いに重なる状態で介挿された一対の環状部材と、その一対の環状部材の互いに対向する面に溝深さが周方向に連続的に変化するようにそれぞれ形成された一対のカム溝により挟まれた球状転動体とを有し、前記一対の環状部材が相対回転させられるとその一対の環状部材間が離隔して前記ドグクラッチを係合させるボールカムが、設けられており、(e) 前記第１部材は、そのボールカムの一対の環状部材の一方である。このため、前記車両多板クラッチが係合させられることによって、前記第１部材の回転が停止して前記一対の環状部材が相対回転するので、前記ボールカムにより車両用多板クラッチで発生したトルクが方向変換され且つ増幅された前記回転軸線方向の推力により前記可動係合部材が前記係合位置と前記非係合位置とに移動させられる。

また、好適には、前記一対の環状部材のうちの一方は前記スリーブ軸に相対回転可能に設けられ、他方はそのスリーブ軸に相対回転不能且つ前記回転軸線方向に移動可能に設けられている。このため、前記車両多板クラッチが係合して前記一対の環状部材の一方の回転が停止すると、前記一対の環状部材の他方がその一方に対して相対回転して前記球状転動体を介して前記回転軸線方向において往復移動させられ入力したトルクより大きな推力を発生する。

また、好適には、前記インナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートの間には油膜が介在している、湿式クラッチである。このため、前記車両用多板クラッチの非係合時において、前記油膜を介して伝達される前記インナークラッチプレートと前記アウタークラッチプレートとの間の油膜に起因する引き摺りトルクが好適に低減することができる。

また、好適には、前記クラッチの必要伝達トルクが得られるように、前記バネ部材のバネ荷重、前記第１スプラインの捩れ角、前記電磁石の可動片の磁気吸引力が設定されているので、好適に、前記クラッチの必要伝達トルクが得られる。

本発明が好適に適用された４輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。図１の４輪駆動車両に設けられたトランスファの構成を説明する断面図である。図２に示すトランスファに設けられたパイロットクラッチを説明する図２の拡大図である。図３のパイロットクラッチに設けられたインナークラッチプレートと環状部材とがスプライン嵌合された状態を示す図３のIV-IV視断面図である。図４のＶ−Ｖ視断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用された４輪駆動車両(車両)１０の構成を概略的に説明する骨子図である。図１において、４輪駆動車両１０は、エンジン１２を駆動源とし、エンジン１２の動力を主駆動輪に対応する左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒ（特に区別しない場合には、前輪１４という）に伝達する第１の動力伝達経路と、エンジン１２の動力を副駆動輪に対応する左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒ（特に区別しない場合には、後輪１６という）に伝達する第２の動力伝達経路とを備えているＦＦベースの４輪駆動装置を備えている。この４輪駆動車両１０の２輪駆動状態では、エンジン１２から自動変速機１８を介して伝達された駆動力を前輪用駆動力配分ユニット(左右駆動力配分ユニット)２０および左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒを通して左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達される。この２輪駆動状態では、少なくともトランスファ２６に設けられた第１クラッチ２４が解放され、プロペラシャフト２８、および、後輪用駆動力配分ユニット３０および後輪１６へは動力が伝達されない。しかし、４輪駆動状態では、上記２輪駆動状態に加えて、第１クラッチ２４および第２クラッチ３２が共に係合されて、上記プロペラシャフト２８、および、後輪用駆動力配分ユニット３０および後輪１６へエンジン１２からの駆動力が伝達される。

前輪用駆動力配分ユニット２０は、回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、自動変速機１８の出力歯車１８ａと噛み合うリングギヤ２０ｒと、それに固定されたデフケース(ディファレンシャルケース)２０ｃと、そのデフケース２０ｃ内に収容された差動歯車機構２０ｄとを有しており、前輪１４の左右の車軸２２Ｌ、２２Ｒにそれらの差回転を許容しつつ駆動力を伝達する。なお、上記デフケース２０ｃには、トランスファ２６に設けられた入力軸(スリーブ軸)３４の軸端に形成された第１外周スプライン歯３４ａと嵌合する内周噛合歯２０ａが形成されている。これにより、エンジン１２からデフケース２０ｃを介して左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達する駆動力の一部が、入力軸３４を介してトランスファ２６に入力されるようになっている。

左右の後輪１６へ駆動力を配分する後輪用駆動力配分ユニット３０には、図１に示すように、プロペラシャフト２８の一端部にカップリング３６を介して連結されたドライブピニオン３８と噛み合う円筒状の第１回転部材４０と、その第１回転部材４０と後輪１６の一対の車軸４２Ｌ、４２Ｒとの間を選択的に連結する第２クラッチ３２と、その第２クラッチ３２を介して入力されるエンジン１２からの動力を後輪１６の左右の車軸４２Ｌ、４２Ｒに適宜差回転を与えつつ伝達させる差動歯車装置４２とが、備えられている。なお、差動歯車装置４２は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。また、カップリング３６は、例えば湿式多板クラッチで構成される電子制御カップリングであり、カップリング３６の伝達トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。

上記第２クラッチ３２は、第１回転部材４０と差動歯車装置４２のデフケース(ディファレンシャルケース)４２ｃとの間を選択的に連結するための噛合クラッチ、すなわち第１回転部材４０と差動歯車装置４２との間を断接するための噛合クラッチである。また、上記第２クラッチ３２は、第１回転部材４０に形成されたクラッチ歯４０ａと、デフケース４２ｃに形成されたクラッチ歯４２ａと、それらクラッチ歯４０ａおよびクラッチ歯４２ａと噛合可能な内周歯４４ａが形成されて回転軸線Ｃ２方向に移動可能に設けられているスリーブ４４と、そのスリーブ４４を回転軸線Ｃ２方向に駆動させる第２クラッチアクチュエータ４６とを備える噛合式のドグクラッチ（断接機構）である。上記第２クラッチ３２には、スリーブ４４の内周歯４４ａを第１回転部材４０のクラッチ歯４０ａに噛み合わせるのに先立って第１回転部材４０の回転とデフケース４２ｃの回転とを同期させるよく知られた同期装置４８が備えられている。なお、上記第２クラッチ３２では、第１クラッチ２４が解放されている２輪駆動状態において、図１に示すように、第２クラッチアクチュエータ４６によってスリーブ４４が差動歯車装置４２側に移動させられて、プロペラシャフト２８と後輪１６Ｌ、１６Ｒとの間すなわち第１回転部材４０とデフケース４２ｃとの間が解放されると、左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒからプロペラシャフト２８等が切り離されて、そのプロペラシャフト２８等の回転抵抗による車両の走行抵抗が低減される。

トランスファー２６は、図１および図２に示すように、プロペラシャフト２８を駆動するためにそのプロペラシャフト２８の他端部に連結されたドリブンピニオン５０と噛み合う円筒状のリングギヤ５２と、エンジン１２からデフケース２０ｃを介して前輪１４Ｌ、１４Ｒへ伝達される駆動力の一部が入力される円筒状の入力軸３４と、デフケース２０ｃからプロペラシャフト２８への動力伝達経路において、そのデフケース２０ｃとプロペラシャフト２８との間すなわちデフケース２０ｃに連結された入力軸３４とプロペラシャフト２８に連結されたリングギヤ５２との間を断接する第１クラッチ２４とを備えており、その第１クラッチ２４が係合して入力軸３４とリングギヤ５２との間が接続されると、エンジン１２から左右の前輪１４Ｌ、１４Ｒに伝達される駆動力の一部が、プロペラシャフト２８を介して左右の後輪１６Ｌ、１６Ｒへ出力されるようになっている。

上記円筒状のリングギヤ５２は、図２に示すように、例えば斜歯又はハイポイドギヤが形成された傘歯車であり、そのリングギヤ５２の内周部から前輪１４Ｒ側に略円筒状に突出する軸部５２ａが形成されている。また、円筒状のリングギヤ５２は、ユニットケース(第２部材)５４内に設けられた軸受５６によりその軸部５２ａが支持されることによって回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に片持状に支持されている。上記円筒状の入力軸３４は、図２に示すように、円筒状のリングギヤ５２の内側を貫通して、その入力軸３４の一部がリングギヤ５２の内側に配置されている。また、上記円筒状の入力軸３４は、ユニットケース５４内に設けられた一対の軸受５８に両端部が支持されることによって、その入力軸３４が回転軸線Ｃ１まわりに回動可能にすなわちリングギヤ５２と同心に回転可能に支持されている。

上記第１クラッチ２４は、トランスファ２６の入力軸３４とリングギヤ５２との間を断接するための噛合クラッチであり、図２に示すように、入力軸３４の中央部の外周面に形成された第２外周スプライン歯３４ｂに回転軸線Ｃ１方向の移動可能に常時噛み合う内周噛合歯６０ａ、および回転軸線Ｃ１方向の移動により円筒状のリングギヤ５２の軸部５２ａの前輪１４Ｌ側の側面に形成された噛合歯(係合歯)５２ｂと噛み合い可能な外周噛合歯６０ｂが形成された可動スリーブ(可動係合部材)６０と、その可動スリーブ６０を、その外周噛合歯６０ｂがリングギヤ５２の噛合歯５２ｂと噛み合うことによりリングギヤ５２と入力軸３４とが相対回転不能に連結する噛合位置(図２の回転軸線Ｃ１の下側に示す係合位置)とその外周噛合歯６０ｂがリングギヤ５２の噛合歯５２ｂと噛み合わないことによりリングギヤ５２と入力軸３４との相対回転を許容する非噛合位置(図２の回転軸線Ｃ１の上側に示す非係合位置)とに回転軸線Ｃ１方向に移動させて切り換える電磁アクチュエータ６２等とを、含んで構成される噛合式のドグクラッチである。

電磁アクチュエータ６２には、図２に示すように、可動スリーブ６０と一対の軸受５８の前輪１４Ｌ側の軸受５８との間に介在され、その可動スリーブ６０を上記非噛合位置から上記噛合位置に向かって付勢するスプリング６４が備えられている。更に、電磁アクチュエータ６２には、ユニットケース５４内に設けられた環状の電磁石６６が円板状の可動片６８を吸着することによりボールカム７０を介して所定のストロークで回転軸線Ｃ１方向に往復移動させられる環状の第１ピストン７２と、入力軸３４に対して相対回転可能に設けられ、その第１ピストン７２によりスプリング６４の付勢力に抗して回転軸線Ｃ１方向に移動させられる環状の第２ピストン７４と、複数段の掛止歯を有して入力軸３４に相対回転不能かつ回転軸線Ｃ１方向に移動不能に設けられ、その複数段の掛止歯のいずれかで第１ピストン７２により回転軸線Ｃ１方向前輪１４Ｌ側に移動させられたその第２ピストン７４を掛け止める環状のホルダー７６とを備え、その第１ピストン７２の所定回の往復ストロークでその第２ピストン７４が可動スリーブ６０を前記非噛合位置へスプリング６４の付勢力に抗して移動させ、その所定回を越えるとその第２ピストン７４を掛け外してスプリング６４の付勢力に従って可動スリーブ６０を前記噛合位置へ移動させるラチェット機構７７が備えられている。なお、ラチェット機構７７と電磁石６６との間に配設されたボールカム７０は、回転軸線Ｃ１方向に互いに重なる状態で介挿された前述した環状の第１ピストン(環状部材)７２および環状の環状部材(第１部材)７８と、それら第１ピストン７２および環状部材７８の互いに対向する面に溝深さが周方向に連続的に変化するようにぞれぞれ形成された一対のカム溝７２ａ、７８ａにより挟まれた球状転動体８０とを有し、第１ピストン７２と環状部材７８とが相対回転させられることによりそれら第１ピストン７２および環状部材７８が回転軸線Ｃ１方向に離隔させられるようになっている。

また、電磁アクチュエータ６２には、図３に示すように、回転軸線Ｃ１まわりに相対回転する環状部材７８およびユニットケース５４の相互に径方向に対向する外周面および内周面にそれぞれ形成された外周スプライン歯(第１スプライン)７８ｂおよび内周スプライン歯(第２スプライン)５４ａに、回転軸線Ｃ１方向に重なるようにそれぞれスプライン嵌合された円板状のインナークラッチプレート８２およびそのインナークラッチプレート８２を挟む円板状の一対のアウタークラッチプレート８４および８６と、そのインナークラッチプレート８２および一対のアウタークラッチプレート８４および８６を回転軸線Ｃ１方向に押圧するアクチュエータ８８とを有し、そのアクチュエータ８８の押圧により発生するインナークラッチプレート８２およびアウタークラッチプレート８４、８６の間の摩擦によりトルクを伝達するパイロットクラッチ９０が備えられている。なお、上記環状部材７８は、非回転部材であるユニットケース５４内において回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持されおり、その環状部材７８の前輪１４Ｒ側の側面７８ｃとユニットケース５４の前輪１４Ｒ側の側壁部５４ｂの壁面５４ｃとの間には、環状のスラストニードルベアリング９２が配設されている。また、インナークラッチプレート８２の内周面には、環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂと相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向の移動可能に噛み合う内周歯８２ａが形成されており、アウタークラッチプレート８４および８６の外周面には、ユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａと相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向の移動可能に噛み合う外周歯８４ａ、８６ａが形成されている。また、一対のアウタークラッチプレート８４および８６の間には、それらアウタークラッチプレート８４および８６を回転軸線Ｃ１方向においてそれぞれ相互に離間する方向に付勢する環状の皿バネ(バネ部材)９４が設けられている。また、上記パイロットクラッチ９０は、例えば、インナークラッチプレート８２およびアウタークラッチプレート８４、８６の間に油膜が介在されている湿式クラッチである。

上記アクチュエータ８８は、図３に示すように、回転軸線Ｃ１方向において互いに重なるように配設されたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２に対してその回転軸線Ｃ１方向の一方の側すなわち前輪１４Ｒ側に位置固定に設けられた環状の電磁石６６と、その互いに重なるように配置されたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２に対してその回転軸線Ｃ１方向の他方の側すなわち前輪１４Ｌ側でユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａにスプライン嵌合され、電磁石６６の磁力により引きつけられてその互いに重ねられたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２を押圧する環状の可動片６８とを有する。なお、上記可動片６８の外周面には、ユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａに相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向の移動可能に噛み合う外周歯６８ａが形成されている。また、ユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａの前輪側１４Ｌの端部には、環状のスナップリング９６を取り付ける取付溝５４ｄが形成されており、可動片６８は、その取付溝５４ｄに取り付けられたスナップリング９６によって回転軸線Ｃ１方向の前輪１４Ｌ側の移動が制限されている。また、ユニットケース５４の側壁部５４ｂには、その側壁部５４ｂの電磁石６６側においてアウタークラッチプレート８６側に環状に突き出す突部５４ｅが形成されており、アウタークラッチプレート８６は、その突部５４ｅの当接面５４ｆによって回転軸線Ｃ１方向の前輪１４Ｒ側の移動が制限されている。また、ボールカム７０において、環状部材７８は入力軸３４に相対回転可能に設けられており、第１ピストン７２はその第１ピストン７２の内周面に形成された内周歯７２ｂが入力軸３４の前輪１４Ｒ側の端部の外周面に形成された第３外周スプライン歯３４ｃと噛み合うことにより、その入力軸３４に相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向に移動可能に設けられている。

上記のように構成されたパイロットクラッチ９０では、例えば、車両走行中で入力軸３４が回転している時において、電磁石６６によって可動片６８が吸着されると、その可動片６８によって環状部材７８と共に回転しているインナークラッチプレート８２が一対のアウタークラッチプレート８４および８６に挟圧されてユニットケース５４に一体的に固定される。つまり、電磁石６６によって可動片６８が吸着されてインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４および８６とが係合すなわちパイロットクラッチ９０が係合すると、第１ピストン７２と共に回転していた環状部材７８がユニットケース５４に一体的に固定される。このため、車両走行中にパイロットクラッチ９０が係合されることによって、環状部材７８と第１ピストン７２との間に相対回転が発生して、第１ピストン７２は球状転動体８０を介して環状部材７８に対して回転軸線Ｃ１方向において前輪１４Ｌ側、前輪１４Ｒ側へ往復移動する。なお、電磁石６６に可動片６８が吸着されない時すなわちパイロットクラッチ９０の非係合時には、環状部材７８はユニットケース５４に対して相対回転可能となるので、その環状部材７８が球状転動体８０を介して第１ピストン７２と連れまわって環状部材７８と第１ピストン７２との間に相対回転が発生しなくなり、第１ピストン７２の回転軸線Ｃ１方向における往復移動が停止する。

これによって、電磁アクチュエータ６２では、パイロットクラッチ９０が係合することによって、ボールカム７０により第１ピストン７２が回転軸線Ｃ１方向において前輪１４Ｒ側、前輪１４Ｌ側へ例えば１、２回程度往復移動させられると、図２に示す回転軸線Ｃ１に対して上側すなわちエンジン１２側のトランスファ２６に示すように、可動スリーブ６０がラチェット機構７７を介して前記非噛合位置へスプリング６４の付勢力に抗して移動させられて、可動スリーブ６０の外周噛合歯６０ｂとリングギヤ５２の噛合歯５２ｂとの噛み合いが解かれて第１クラッチ２４が解放する。また、パイロットクラッチ９０が係合することによって、ボールカム７０により第１ピストン７２が例えば３回程度往復移動させられるとすなわち第１ピストン７２の往復回数が所定回を超えると、図２の回転軸線Ｃ１に対して下側すなわちエンジン１２側とは反対側のトランスファ２６に示すように、第２ピストン７４がラチェット機構７７においてホルダー７６の掛止歯から掛け外され可動スリーブ６０がスプリング６４の付勢力に従って前記噛合位置へ移動させられて、可動スリーブ６０の外周噛合歯６０ｂとリングギヤ５２の噛合歯５２ｂとが噛み合わされ第１クラッチ２４が係合する。なお、図２に示すように、可動スリーブ６０とラチェット機構７７との間には、その可動スリーブ６０が前記噛合位置に移動させられるのに先立って最も前記非噛合位置側に移動したときに、入力軸３４の回転とリングギヤ５２の回転とを同期させる同期装置９８が備えられている。

図４および図５に示すように、環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂには、その外周スプライン歯７８ｂの前輪１４Ｌ側の端部よりも前輪１４Ｒ側の端部が環状部材７８の回転方向Ａ側となるように回転軸線Ｃ１に対して所定の角度傾斜する捩れ角θが設けられている。このため、環状部材７８が回転する際には、その環状部材７８と共に回転するインナークラッチプレート８２に油の粘性や油膜などにより生じる引きずりトルクによって、そのインナークラッチプレート８２にアウタークラッチプレート８６から離間する方向すなわち図５の推力Ｆが発生するようになっている。なお、上記推力Ｆは、図５に示すように、環状部材７８が回転する際にその環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂがインナークラッチプレート８２の内周歯８２ａを押圧する力Ｆ１の回転軸線Ｃ１方向における分力であり、Ｆ１×sinθで表せる。

図３に示すように、環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂには、インナークラッチプレート８２が前記推力Ｆにより移動した時にそのインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８６との間に所定の隙間Δｘ１が形成され且つそのインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４との間に所定の隙間Δｘ２が形成される位置でインナークラッチプレート８２を当接させる当接面７８ｄが形成されたストッパー７８ｅが設けられている。なお、上記隙間Δｘ１、Δｘ２は、環状部材７８が回転軸線Ｃ１まわりに回転する際において、その環状部材７８と共に回転するインナークラッチプレート８２に作用する引き摺りトルクが好適に小さくなるように実験的に定められた値である。また、上記隙間Δｘ１、Δｘ２は、下記式(１)、(２)により算出されるものであり、上記隙間Δｘ１、Δｘ２が適値となるように、ユニットケース５４内の部品例えばパイロットクラッチ９０等の寸法が適宜設定されている。
Δｘ１＝(ｇ＋ｈ−ｉ)−(ｆ＋ｅ) ・・・(１)
Δｘ２＝(ｆ＋ａ−ｂ−ｃ−ｄ)−(ｇ＋ｈ) ・・・(２)
但し、上記ａは、ユニットケース５４の側壁部５４ｂの突部５４ｅの当接面５４ｆから取付溝５４ｄに取り付け等れたスナップリング９６の前輪１４Ｌ側の側面９６ａまでの距離である。また、上記ｂは、スナップリング９６の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｃは、可動片６８の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｄは、アウタークラッチプレート８４の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｅは、アウタークラッチプレート８６の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｆは、ユニットケース５４の側壁部５４ｂにおいて、その壁面５４ｃからその突部５４ｅの当接面５４ｆまでの回転軸線Ｃ１方向における距離である。また、上記ｇは、スラストニードルベアリング９２の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｈは、環状部材７８において、その環状部材７８の前輪１４Ｒ側の側面７８ｃからストッパー７８ｅの当接面７８ｄまでの回転軸線Ｃ１方向における厚みである。また、上記ｉは、インナークラッチプレート８２の回転軸線Ｃ１方向における厚みである。

上記のように構成されたパイロットクラッチ９０では、例えば、車両走行中で入力軸３４が回転している時において、そのパイロットクラッチ９０が非係合状態で第１ピストン７２と共に環状部材７８が回転すると、インナークラッチプレート８２は前記推力Ｆによって前輪１４Ｌ側へ移動してストッパー７８ｅと当接する。これにより、パイロットクラッチ９０が非係合状態において、インナークラッチプレート８２が皿バネ９４の付勢力により離間されたアウタークラッチプレート８４および８６の間において上記隙間Δｘ１、Δｘ２が形成される所定位置に位置させられる。

なお、上記インナークラッチプレート８２に作用する推力Ｆは、無通電時の電磁石６６の残留磁気による磁気吸引力、インナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４、８６との間の油膜の表面張力、インナークラッチプレート８２の内周歯８２ａと環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂとのスプライン滑り抵抗の存在下でもそのインナークラッチプレート８２が前輪１４Ｌ側に移動する大きさの力である。また、上記インナークラッチプレート８２に作用する推力Ｆは、ラチェット機構７７において第１ピストン７２と第２ピストン７４とを離間させるスプリング１００の付勢力より小さく、且つ、そのインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４との面圧が許容値以下となるように、そのインナークラッチプレート８２の内周歯８２ａと噛み合う環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂの捩れ角θが設定されている。また、上記皿バネ９４のバネ荷重は、アウタークラッチプレート８４、８６の外周歯８４ａ、８６ａとユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａとのスプライン滑り抵抗、無通電時の電磁石６６の磁気吸引力の存在下において、アウタークラッチプレート８４、８６を離間させる大きさより大きい力であり、通電時の電磁石６６の可動片６８を吸着する磁気吸引力より小さい力である。上記パイロットクラッチ９０では、回転しているインナークラッチプレート８２に必要伝達トルクが得られるように、すなわち回転しているインナークラッチプレート８２が停止するような負のトルクが得られるように、例えば前述した皿板バネ９４のバネ荷重、環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂの捩れ角θ、通電時の電磁石６６の磁気吸引力が設定されている。

上述のように、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、皿バネ９４によって一対のアウタークラッチプレート８４および８６の間に隙間が確保されると共に、インナークラッチプレート８２が前記推力Ｆによって環状部材７８の外周スプライン歯７８ｂに設けられたストッパー７８ｅに当接するまでアウタークラッチプレート８６から離間する方向に移動するので、非係合時にはインナークラッチプレート８２は一対のアウタークラッチプレート８４および８６の間でいずれにも所定の隙間Δｘ１、Δｘ２を隔てた状態で位置させられる。このため、非係合時におけるインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４および８６の間の引き摺りトルクが好適に低減させられる。

また、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、アクチュエータ８８は、回転軸線Ｃ１方向において互いに重なるように配置されたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２に対してその回転軸線Ｃ１方向の前輪１４Ｒ側に位置固定に設けられた電磁石６６と、その互いに重なるように配置されたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２に対して回転軸線Ｃ１方向の前輪１４Ｌ側でユニットケース５４の内周スプライン歯５４ａにスプライン嵌合され、電磁石６６の磁力により引きつけられてその互いに重ねられたアウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２を押圧する可動片６８とを有する。このため、回転軸線Ｃ１方向において、アウタークラッチプレート８４、８６およびインナークラッチプレート８２を挟むように可動片６８および電磁石８８が配置されるので、アクチュエータ８８の径方向の寸法が小型となる。また、非係合時において電磁石８８の残留磁気によってインナークラッチプレート８２がアウタークラッチプレート８６に接近する方向に力を受けても、前記推力Ｆによってインナークラッチプレート８２がその残留磁気による力に抗してストッパー７８ｅに当接するように移動するので、アクチュエータ８８に電磁石６６を使用した場合でも、非係合時にインナークラッチプレート８２を一対のアウタークラッチプレート８４および８６の隙間の所定位置に位置させることができる。

また、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、環状部材７８と回転軸線Ｃ１まわりに相対回転されられる第２部材は、主駆動輪である左右の前輪１４Ｌおよび１４Ｒにエンジン１２から伝達される駆動力を配分する前輪用駆動力配分ユニット２０のユニットケース５４であり、そのユニットケース５４内には、エンジン１２から伝達される駆動力の一部が伝達される入力軸３４を貫通させた円筒状のリングギヤ５２が、回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に設けられ、リングギヤ５２の端部に設けられた噛合歯５２ｂと、入力軸３４に相対回転不能かつ回転軸心Ｃ１方向の移動可能に設けられてその噛合歯５２ｂと噛み合う噛合位置と非噛合位置とに移動可能な可動スリーブ６０とを備えた噛合式のドグクラッチが、リングギヤ５２と入力軸３４との間に設けられ、回転軸線Ｃ１方向に互いに重なる状態で介挿された第１ピストン７２および環状部材７８と、それら第１ピストン７２および環状部材７８の互いに対向する面に溝深さが周方向に連続的に変化するようにそれぞれ形成された一対のカム溝７２ａおよび７８ａにより挟まれた球状転動体８０とを有し、それら第１ピストン７２および環状部材７８が相対回転させられるとそれら第１ピストン７２および環状部材７８の間が離隔して前記ドグクラッチを係合させるボールカム７０が、設けられており、ユニットケース５４と回転軸線Ｃ１まわりに相対回転されられる第１部材は、そのボールカム７０の環状部材７８である。このため、パイロットクラッチ９０が係合させられることによって、環状部材７８の回転が停止して第１ピストン７２と環状部材７８とが相対回転するので、ボールカム７０によりパイロットクラッチ９０で発生したトルクが方向変換され且つ増幅された回転軸線Ｃ１方向の推力により可動スリーブ６０が前記噛合位置と前記非噛合位置とに移動させられる。

また、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、ボールカム７０において環状部材７８は入力軸３４に相対回転可能に設けられ、第１ピストン７２はその入力軸３４に相対回転不能且つ回転軸線Ｃ１方向に移動可能に設けられている。このため、パイロットクラッチ９０が係合して環状部材７８の回転が停止すると、第１ピストン７２が環状部材７８に対して相対回転して球状転動体８０を介して回転軸線Ｃ１方向において往復移動させられ入力したトルクより大きな推力を発生する。

また、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、インナークラッチプレート８２およびアウタークラッチプレート８４、８６の間には油膜が介在している、湿式クラッチである。このため、パイロットクラッチ９０の非係合時において、前記油膜を介して伝達されるインナークラッチプレート８２とアウタークラッチプレート８４、８６との間の油膜に起因する引き摺りトルクが好適に低減することができる。

また、本実施例のパイロットクラッチ９０によれば、パイロットクラッチ９０の必要伝達トルクが得られるように、皿バネ９４のバネ荷重、環状部材の外周スプライン歯７８ｂの捩れ角θ、通電時の電磁石６６の可動片６８の磁気吸引力が設定されているので、好適に、パイロットクラッチ９０の必要伝達トルクが得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例のパイロットクラッチ９０では、回転軸線Ｃ１まわり相対回転する第１部材として回転部材である環状部材７８および第２部材として非回転部材であるユニットケース５４が用いられ、パイロットクラッチ９０が係合することによって、回転部材である環状部材７８に負のトルクが伝達されて停止されていたが、本発明は、上記のようなパイロットクラッチ９０以外の車両用多板クラッチにも好適に適用させることができる。

また、前述の実施例のパイロットクラッチ９０では、インナークラッチプレート８２およびそれを挟む一対のアウタークラッチプレート８４および８６を有する湿式クラッチであったが、例えば２枚以上のインナークラッチプレートおよびそれを挟む３枚以上のアウタークラッチプレートを有する多板クラッチであっても良いし、乾式の多板クラッチであっても差し支えない。

また、前述の実施例のパイロットクラッチ９０では、インナークラッチプレート８２およびアウタークラッチプレート８４および８６を押圧するアクチュエータ８８として電磁石６６および可動片６８が使用されていたが、上記電磁石６６および可動片６８以外のものが使用されても良い。例えば、モータ、油圧シリンダ等を用いてインナークラッチプレート８２およびアウタークラッチプレート８４および８６を押圧しても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：４輪駆動車両（車両）
１２：エンジン（駆動源）
１４：前輪（駆動輪）
２０：前輪用駆動力配分ユニット（左右駆動力配分ユニット）
３４：入力軸（スリーブ軸）
５２：リングギヤ
５２ｂ：係合歯（噛合歯）
５４：ユニットケース（第２部材）
５４ａ：内周スプライン歯（第２スプライン）
６０：可動スリーブ（可動係合部材）
６６：電磁石
６８：可動片
７０：ボールカム
７２：第１ピストン（環状部材）
７２ａ：カム溝
７８：環状部材（第１部材）
７８ａ：カム溝
７８ｂ：外周スプライン歯（第１スプライン）
７８ｅ：ストッパー
８０：球状転動体
８２：インナークラッチプレート
８４、８６：アウタークラッチプレート
８８：アクチュエータ
９０：パイロットクラッチ（車両用多板クラッチ）
９４：皿バネ（バネ部材）
Ｃ１：回転軸線
Ｆ：推力
θ：捩れ角
Δｘ１、Δｘ２：隙間

Claims

一回転軸線まわりに相対回転する第１部材および第２部材の相互に径方向に対向する外周面および内周面にそれぞれ形成された第１スプラインおよび第２スプラインに、前記回転軸線方向に重なるようにそれぞれスプライン嵌合されたインナークラッチプレートおよび該インナークラッチプレートを挟む少なくとも一対のアウタークラッチプレートと、該インナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートを押圧するアクチュエータとを備え、該アクチュエータの押圧により発生する該インナークラッチプレートおよびアウタークラッチプレートの間の摩擦によりトルクを伝達する車両用多板クラッチにおいて、
前記アウタークラッチプレートを相互に離間する方向に付勢するバネ部材を設け、
非係合時に前記インナークラッチプレートに生じる引き摺りトルクによって該インナークラッチプレートに前記アウタークラッチプレートの一方から離隔する方向の推力を発生させる捩れ角を前記第１スプラインに設け、
前記インナークラッチプレートが前記推力により移動した時に前記アウタークラッチプレートの他方との間に隙間が形成される位置で該インナークラッチプレートを当接させるストッパーを、前記第１スプラインに設けた
ことを特徴とする車両用多板クラッチ。