JP2019124232A - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイロットクラッチに結合力を発生させるアーマチャの動作の応答性を高めることができる駆動力伝達装置を提供すること。【解決手段】メインクラッチ５０と、電磁コイル１６と、アーマチャ１５と、ボールカム機構６０と、パイロットクラッチ４０と、を有するカップリングを備えた駆動力伝達装置１であって、パイロットクラッチ４０のうちのアーマチャ１５に押圧されるパイロットアウタクラッチ板４２には、アーマチャ１５が回転軸Ｃの軸線に対して傾くのを抑制するためのテーパ部または段差部が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動力伝達装置、特にパイロットクラッチに締結力を発生させるアーマチャに関する。

従来、例えばフロントエンジン・フロントドライブ形式のいわゆるＦＦ車ベースの４輪駆動車においては、エンジンから発生する駆動力（以下、トルクという）を前輪および後輪に適切に分配して伝達するための駆動力伝達装置が用いられているものがある。この駆動力伝達装置においては、電磁コイルにより作動させたパイロットクラッチの作動力をボールカム機構により増幅してメインクラッチを押圧することにより、摩擦トルクを発生させて、エンジンから発生するトルクを前輪と後輪とに分配して伝達するようになっている。

このボールカム機構は、パイロットクラッチ側カム部材とメインクラッチ側カム部材との間の凹部にボールを設け、電磁コイルへの通電によりパイロットクラッチとメインクラッチとの間に配置されるアーマチャを磁気吸引し、パイロットクラッチが入力軸と係合し、パイロットクラッチ側カム部材が回転すると、ボールを挟んでメインクラッチ側カム部材がメインクラッチを押圧する構成となっている。これにより、電磁コイルの小さな磁力で、メインクラッチに大きな押圧力を与えることができるようになっている。

ここで、特許文献１には、カップリングの回転により、内外回転部材間のオイルに生じる遠心力を利用してアーマチャの動きを補助する駆動力伝達装置が記載されている。

特開２０１３−０３６５４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された駆動力伝達装置のアーマチャは、アーマチャの外周方向に設けられた外側回転部材であるアウタケースの内周部にスプライン結合されており、電磁コイルへの通電による磁気吸引によってアーマチャが回転軸方向に動く際、スプライン結合の噛合い部にフリクションが発生し、さらにトルクを伝達する際にはトルクの反力によってアーマチャが回転方向にアウタケースに押し付けられてフリクションが発生し、アーマチャの動作の応答性が悪いという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、パイロットクラッチに結合力を発生させるアーマチャの動作の応答性を高めることができる駆動力伝達装置を提供することにある。

本発明に係る駆動力伝達装置は、回転軸線上に相対回転自在に支持された外側回転部材と内側回転部材との間でトルク伝達を行うメインクラッチと、電磁コイルと、前記回転軸線の軸線方向に移動可能に設けられ前記電磁コイルの電磁力によって動作するアーマチャと、前記メインクラッチと前記アーマチャとの間に設けられ前記回転軸線の軸線方向に移動して前記メインクラッチを押圧する一方のカム部材を含み、前記外側回転部材と前記内側回転部材との回転差に基づくトルクを、前記メインクラッチを押圧する押圧力に変換する一対のカム部材と、前記アーマチャにより押圧されることで前記外側回転部材のトルクを前記一対のカム部材の他方のカム部材に伝達して前記外側回転部材と前記内側回転部材との回転差に基づくトルクを発生させるパイロットクラッチと、を有するカップリングを備えた駆動力伝達装置であって、前記パイロットクラッチのうちの前記アーマチャに押圧されるクラッチ部材または前記他方のカム部材には、前記アーマチャが前記回転軸線に対して傾くのを抑制するためのテーパ部または段差部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る駆動力伝達装置によれば、パイロットクラッチに結合力を発生させるアーマチャが外側回転部材であるアウタケースの内周部にスプライン結合されていないため、アーマチャの動作時におけるフリクションが低減され、カップリングの応答性を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態である駆動力伝達装置の構成を示す断面図である。 図２は、アーマチャの構造を示す図である。 図３は、パイロットクラッチのうちのアーマチャに押圧されるパイロットアウタクラッチ板の構造を示す図である。 図４は、変形例１のアーマチャの構造を示す図である。 図５は、変形例１のパイロットアウタクラッチ板の構造を示す図である。 図６は、変形例２のアーマチャの構造を示す図である。 図７は、変形例２のパイロットアウタクラッチ板の構造を示す図である。 図８は、駆動力伝達装置を用いた場合のトルクの時間変化及び車両加速Ｇの時間変化を従来と本実施形態とで比較した図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態である駆動力伝達装置の構成及びその動作について説明する。

［全体構成］
図１は、本発明の実施形態である駆動力伝達装置１の構成を示す断面図である。図１に示すように、駆動力伝達装置１は、アウタケース１１と、インナシャフト１２と、リヤカバー１３と、クラッチ機構１４と、アーマチャ１５と、電磁コイル１６とを備えている。ここで、アウタケース１１とインナシャフト１２とリヤカバー１３とで画成された空間には、オイルが満たされている。

アウタケース１１は、図示しないプロペラシャフトに直結されるとともに、軸受１０ａを介してハウジング１０に回転可能に支持されている。ハウジング１０は、図示しない車両の車体に固定されている。

インナシャフト１２は、アウタケース１１内にアウタケース１１と同軸で、図示しないリヤデフピニオンに直結されている。インナシャフト１２は、軸受１０ｂを介してアウタケース１１に対して相対回転可能に支持されている。また、インナシャフト１２は、パイロットクラッチ側カム部材３１を回転可能に支持している。

リヤカバー１３は、インナシャフト１２が貫通するよう構成されている。また、リヤカバー１３は、回転軸Ｃのまわりで外側に開口した円筒状の凹部を有する。この凹部には、同心円状の電磁コイル１６およびヨーク１７が配置される。電磁コイル１６およびヨーク１７は、ハウジング１０とともに車両の車体に固定されている。リヤカバー１３は、軸受１０ｃを介してヨーク１７に回転可能に結合されている。

なお、インナシャフト１２及びアウタケース１１は、それぞれ回転軸Ｃ上で相対回転自在に支持された内側回転部材及び外側回転部材である。

クラッチ機構１４は、パイロットクラッチ４０と、メインクラッチ５０と、ボールカム機構６０とを備えている。

パイロットクラッチ４０は、パイロットインナクラッチ板４１と、パイロットアウタクラッチ板４２とを有している。パイロットインナクラッチ板４１は、パイロットクラッチ側カム部材３１の外周部にスプライン結合され、パイロットクラッチ側カム部材３１に対して軸線方向に移動可能、かつ一体回転可能に構成されている。パイロットアウタクラッチ板４２は、アウタケース１１の内周部にスプライン結合され、アウタケース１１に対して軸線方向に移動可能、かつ一体回転可能に構成されている。パイロットインナクラッチ板４１とパイロットアウタクラッチ板４２は、回転軸Ｃの軸線方向に交互に配置されている。また、これらパイロットインナクラッチ板４１とパイロットアウタクラッチ板４２との間には、オイルが介在されている。

このように構成されたパイロットクラッチ４０は、パイロットインナクラッチ板４１とパイロットアウタクラッチ板４２とを摩擦係合および解放するよう作動し、アウタケース１１とパイロットクラッチ側カム部材３１との間のトルクの伝達と非伝達を行うようになっている。

メインクラッチ５０は、回転軸Ｃの軸線方向に交互に配置されたメインインナクラッチ板５１とメインアウタクラッチ板５２とを有している。これらメインインナクラッチ板５１とメインアウタクラッチ板５２との間には、オイルが介在されている。

メインインナクラッチ板５１は、インナシャフト１２の外周部にスプライン結合され、インナシャフト１２に対して軸線方向に移動可能、かつ一体回転可能に構成されている。メインアウタクラッチ板５２は、アウタケース１１の内周部にスプライン結合され、アウタケース１１に対して軸線方向に移動可能、かつ一体回転可能に構成されている。

このように構成されたメインクラッチ５０は、メインインナクラッチ板５１とメインアウタクラッチ板５２とを摩擦係合および解放するよう作動し、アウタケース１１とインナシャフト１２との間のトルクの伝達と非伝達を行うようになっている。ここで、アウタケース１１とインナシャフト１２との間で伝達されるトルクを伝達トルクという。

ボールカム機構６０は、パイロットクラッチ側カム部材３１と、このパイロットクラッチ側カム部材３１に対向し、メインクラッチ５０を押圧するメインクラッチ側カム部材３４と、パイロットクラッチ側カム部材３１およびメインクラッチ側カム部材３４間に保持されたカムボール３６とを有している。なお、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３４とは一対のカム部材であり、メインクラッチ側カム部材３４は一対のカム部材のうちの一方のカム部材であり、パイロットクラッチ側カム部材３１は、一対のカム部材のうちの他方のカム部材である。

パイロットクラッチ側カム部材３１は、インナシャフト１２に回転可能に支持されている。メインクラッチ側カム部材３４は、インナシャフト１２にスプライン結合され、インナシャフト１２に対して軸線方向に移動可能、かつ一体回転可能に構成されている。

図１に示すように、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３４との間には、それぞれ円弧状の凹部が形成されており、これらの凹部にカムボール３６が配置されている。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３４とは、カムボール３６を介してボールカム結合されており、パイロットクラッチ側カム部材３１のトルクをメインクラッチ側カム部材３４によるメインクラッチ５０の作動力に変換するようになっている。

このように構成されたクラッチ機構１４は、パイロットインナクラッチ板４１とパイロットアウタクラッチ板４２、メインインナクラッチ板５１とメインアウタクラッチ板５２のそれぞれが摩擦係合することにより、互いに相対回転可能なアウタケース１１およびインナシャフト１２間を結合するようになっている。

図１に示すように、アーマチャ１５は、パイロットクラッチ４０とメインクラッチ５０の間に配置されるが、従来のように、アウタケース１１の内周部にスプライン結合されていない。後述するように、アーマチャ１５は、テーパ部１５ａを有し、パイロットクラッチ４０のうちのアーマチャ１５に押圧されるクラッチ部材であるパイロットアウタクラッチ板４２に設けられたテーパ部４２ａに係合し、アーマチャ１５の軸芯を確保する（図２及び図３参照）。また、アーマチャ１５は、電磁コイル１６が発生させる磁力により磁気吸引されるようになっている。

電磁コイル１６は、クラッチ機構１４と回転軸Ｃの線方向に隣接するように配置されている。具体的には、電磁コイル１６は、リヤカバー１３の凹部に配置され、通電によりアーマチャ１５を磁気吸引し、クラッチ機構１４を作動させるようになっている。電磁コイル１６が通電状態にあるときには、ヨーク１７、リヤカバー１３の外周部、アーマチャ１５およびリヤカバー１３の内周部に磁束回路が形成され、アーマチャ１５が磁気吸引されるようになっている。すなわち、電磁コイル１６への通電により、パイロットクラッチ４０が作動するようになっている。電磁コイル１６への通電は、図示しないＥＣＵからのトルク指令に基づいて行われる。

電磁コイル１６が非通電状態であるときは、アーマチャ１５は、電磁コイル１６により磁気吸引されないので、アウタケース１１、パイロットインナクラッチ板４１およびパイロットアウタクラッチ板４２が非摩擦係合している状態となる。すなわち、パイロットクラッチ４０は解放状態となる。このため、アウタケース１１のトルクは、パイロットクラッチ側カム部材３１に伝達されないので、メインクラッチ５０も解放状態となる。したがって、アウタケース１１のトルクは、インナシャフト１２に伝達されない。

一方、電磁コイル１６が通電されたときは、電磁コイル１６が発生する磁力は、ヨーク１７、リヤカバー１３の外周部およびリヤカバー１３の内周部を介して、アーマチャ１５に作用される。このため、アーマチャ１５は、電磁コイル１６の方向（図１の左方向）に磁気吸引される。アーマチャ１５の磁気吸引により、アウタケース１１、パイロットアウタクラッチ板４２およびパイロットインナクラッチ板４１が互いに摩擦係合して、パイロットクラッチ４０が摩擦係合状態になる。

アウタケース１１が回転している場合、パイロットクラッチ４０が摩擦係合状態になると、アウタケース１１のトルクがパイロットクラッチ側カム部材３１に伝達され、パイロットクラッチ側カム部材３１が回転する。このとき、まだメインクラッチ側カム部材３４が回転していないので、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３４の間で回転速度差が発生する。これにより、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３４の間に挟持されているカムボール３６は、メインクラッチ側カム部材３４の凹部のカム面に沿って移動する。カム面の深さは周方向に向けて浅くなるように形成され、この移動に伴い、カムボール３６は、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３４の間の間隔を押し広げる。この押し広げる力がメインクラッチ５０への押圧力となる。

このため、メインクラッチ側カム部材３４がパイロットクラッチ側カム部材３１から離隔する方向（図１の右方向）に移動し、メインインナクラッチ板５１とメインアウタクラッチ板５２が互いに摩擦係合する。これにより、メインクラッチ５０が摩擦係合状態となる。この結果、アウタケース１１のトルクがインナシャフト１２に伝達され、インナシャフト１２が回転する。

［アーマチャの軸心確保構造］
図２は、アーマチャ１５の構造を示す図である。また、図３は、パイロットクラッチ４０のうちのアーマチャ１５に押圧されるクラッチ部材であるパイロットアウタクラッチ板４２の構造を示す図である。図２及び図３に示すように、アーマチャ１５は、内周側に、パイロットアウタクラッチ板４２側に向けて広がるテーパ部１５ａが形成されている。また、パイロットアウタクラッチ板４２は、テーパ部１５ａに対向するテーパ部４２ａが形成されている。テーパ部１５ａ及びテーパ部４２ａが互いに係合することによってアーマチャ１５の軸芯が確保される。テーパ部１５ａ及びテーパ部４２ａは、アーマチャ１５の移動によって周方向の係わり度合が異なるものの、アーマチャ１５は、回転軸Ｃの軸線に対する傾きが抑制される。

アーマチャ１５がアウタケース１１の内周部にスプライン結合されていると、アーマチャ１５が回転軸Ｃの軸線方向に動く際、スプライン結合の噛合い部にフリクションが発生し、さらにトルクを伝達する際にはトルクの反力によってアーマチャ１５が回転方向にアウタケース１１に押し付けられてフリクションが発生するため、アーマチャ１５の動作の応答性が悪かった。これに対し、本実施形態では、アーマチャ１５がアウタケース１１の内周部にスプライン結合されていないため、上記のフリクションが発生せず、アーマチャ１５の動作の応答性を高めることができる。

［変形例１］
図４は、変形例１のアーマチャ２５の構造を示す図である。また、図５は、変形例１のパイロットアウタクラッチ板４３の構造を示す図である。なお、アーマチャ２５は、図２に示したアーマチャ１５に対応し、パイロットアウタクラッチ板４３は、図３に示したパイロットアウタクラッチ板４２に対応する。

図４及び図５に示すように、アーマチャ２５は、内周側に、パイロットアウタクラッチ板４３側に向けて広がる段差部２５ａが形成されている。また、パイロットアウタクラッチ板４３は、段差部２５ａに対向する段差部４３ａが形成されている。段差部２５ａ及び段差部４３ａが互いに係合することによってアーマチャ２５の軸芯が確保される。これにより、アーマチャ２５は、回転軸Ｃの軸線に対する傾きが抑制され、スプライン結合した場合に発生するフリクションが発生しないため、アーマチャ２５の動作の応答性を高めることができる。

［変形例２］
図６は、変形例２のアーマチャ２６の構造を示す図である。また、図７は、変形例２のパイロットアウタクラッチ板４４の構造を示す図である。なお、アーマチャ２６は、図２に示したアーマチャ１５に対応し、パイロットアウタクラッチ板４４は、図３に示したパイロットアウタクラッチ板４２に対応する。

図６及び図７に示すように、アーマチャ２６は、内周側に、複数のボール２６ａが設けられる。また、パイロットアウタクラッチ板４４は、ボール２６ａが係合する段差部４４ａが形成されている。アーマチャ２６は、段差部４４ａにボール２６ａが係合することによって、アーマチャ２６の軸芯が確保される。しかも、ボール２６ａを介してアーマチャ２６とパイロットアウタクラッチ板４４とが係合するため、係合時のフリクションが最小化される。これにより、アーマチャ２６とは、回転軸Ｃの軸線に対する傾きが抑制され、スプライン結合した場合に発生するフリクションが発生せず、アーマチャ２６とパイロットアウタクラッチ板４４との係合によるフリクションも最小化されるため、アーマチャ２６の動作の応答性を高めることができる。

［アーマチャの動作の応答性］
図８は、駆動力伝達装置を用いた場合のトルクの時間変化及び車両加速Ｇの時間変化を従来と本実施形態とで比較した図である。図８（ａ）は、従来のトルクの時間変化及び車両加速Ｇの時間変化を示し、図８（ｂ）は、本実施形態のトルクの時間変化及び車両加速Ｇの時間変化を示している。また、曲線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３は、それぞれ従来の前輪軸のトルク、後輪軸のトルク、車両加速Ｇの時間変化を示し、曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ本実施形態の前輪軸のトルク、後輪軸のトルク、車両加速Ｇの時間変化を示している。

図８に示すように、本実施形態の後輪軸のトルクを示す曲線Ｌ２の立上がりタイミングは、従来の後輪軸のトルクを示す曲線Ｌ１２に比して早く、応答性が高いことがわかる。また、従来の車両加速Ｇを示す曲線Ｌ１３では、後輪軸のトルクの応答が遅いため、段差などの不安定な加速特性が生じているが、本実施形態の車両加速Ｇを示す曲線Ｌ３では、スムーズな加速特性を得ることができている。

なお、上述した実施形態及び変形例では、例えばアーマチャ１５とパイロットアウタクラッチ板４２とがテーパ部１５ａ，４２ａによって軸芯を確保するものであったが、これに限らず、例えばアーマチャ１５と、他方のカム部材であるパイロットクラッチ側カム部材３１と係合するようにしてもよい。この場合、アーマチャ１５とパイロットクラッチ側カム部材３１とは、テーパ部１５ａ，４２ａと同様に、それぞれ対向するテーパ部あるいは段差部を形成して係合させればよい。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 駆動力伝達装置
１０ ハウジング
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 軸受
１１ アウタケース
１２ インナシャフト
１３ リヤカバー
１４ クラッチ機構
１５，２５，２６ アーマチャ
１５ａ，４２ａ テーパ部
１６ 電磁コイル
１７ ヨーク
２５ａ，４３ａ，４４ａ 段差部
２６ａ ボール
３１ パイロットクラッチ側カム部材
３４ メインクラッチ側カム部材
３６ カムボール
４０ パイロットクラッチ
４１ パイロットインナクラッチ板
４２〜４４ パイロットアウタクラッチ板
５０ メインクラッチ
５１ メインインナクラッチ板
５２ メインアウタクラッチ板
６０ ボールカム機構
Ｃ 回転軸
Ｇ 車両加速
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３ 曲線

Claims (1)

1. 回転軸線上に相対回転自在に支持された外側回転部材と内側回転部材との間でトルク伝達を行うメインクラッチと、
   電磁コイルと、
   前記回転軸線の軸線方向に移動可能に設けられ前記電磁コイルの電磁力によって動作するアーマチャと、
   前記メインクラッチと前記アーマチャとの間に設けられ前記回転軸線の軸線方向に移動して前記メインクラッチを押圧する一方のカム部材を含み、前記外側回転部材と前記内側回転部材との回転差に基づくトルクを、前記メインクラッチを押圧する押圧力に変換する一対のカム部材と、
   前記アーマチャにより押圧されることで前記外側回転部材のトルクを前記一対のカム部材の他方のカム部材に伝達して前記外側回転部材と前記内側回転部材との回転差に基づくトルクを発生させるパイロットクラッチと、
   を有するカップリングを備えた駆動力伝達装置であって、
   前記パイロットクラッチのうちの前記アーマチャに押圧されるクラッチ部材または前記他方のカム部材には、前記アーマチャが前記回転軸線に対して傾くのを抑制するためのテーパ部または段差部が形成されていることを特徴とする駆動力伝達装置。

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