JP3574756B2 - Magnetic path forming member of electromagnetic clutch - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁クラッチの磁路形成部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電磁クラッチは実用新案登録第2525611号公報に示されているように磁路形成部材を備えており、当該磁路形成部材は、電磁石を支持して摩擦クラッチの一側に位置し、電磁石を基点として摩擦クラッチおよび摩擦クラッチの他側に位置するアーマチャを通る磁路を形成する。しかして、当該磁路形成部材は、磁性材料からなる本体と、同本体の径方向の中間部にて嵌合して溶接されている非磁性材料からなる筒体にて構成されていて、電磁クラッチの他の構成部材間での磁束の漏洩を防止している。
【0003】
当該磁路形成部材においては、例えば、本体が磁性材料である鉄で形成され、かつ、筒体が非磁性材料であるステンレスで形成されていて、筒体はその摩擦クラッチ側先端部にて本体の摩擦クラッチ当接面に溶接されている。また、このように構成された磁路形成部材においては、その摩擦クラッチ当接面に切削加工による仕上げ加工を施して同当接面の平滑度を高めて、同当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップをできるかぎり小さくして、摩擦クラッチのクラッチ特性の向上を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、当該磁路形成部材においては、ステンレス(筒体)は鉄(本体)に比較して難削材であり、かつ、本体と筒体の溶接部位は溶接時の熱の作用をうけて硬化していることから、本体と筒体の溶接部位とで切削性が異なる。このため、例えば図3に示すように、溶接部位1a,1bおよび筒体2の先端部が本体を構成する内外両リング3a,3bの摩擦クラッチ当接面3a1,3b1より突出して、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度を損なう。
【0005】
磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度が低いと、摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート4間の磁路の途中に形成されるエアギャップLが大きくなって摩擦クラッチのクラッチ特性が低下するとともに、大きなエアギャップLに摩擦クラッチ内のオイルが侵入して油膜が形成されてクラッチの応答性が低下する。また、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の切削不良の影響で、切削状態にバラツキが生じて、製品毎のクラッチ特性にバラツキが生じることになる。
【0006】
従って、本発明の目的は、磁路形成部材における本体と筒体の溶接部位を特殊な構造とすることにより、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップを小さくして、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、およびクラッチ応答性に対する影響を抑制することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電磁クラッチの磁路形成部材に関するもので、当該磁路形成部材は、摩擦クラッチの一側に位置し、電磁石を基点として前記摩擦クラッチおよび同摩擦クラッチの他側に位置するアーマチャを通る磁路を形成するものである。
【0008】
しかして、当該磁路形成部材は、磁性材料からなる本体と、同本体の径方向の中間部にて嵌合して溶接されている非磁性材料からなる筒体にて構成されており、前記本体は前記摩擦クラッチ当接面に環状の凹所を備えていて、同凹所内にて前記筒体の先端部が溶接されて、同筒体の前記本体に対する前記摩擦クラッチ側先端部が前記本体の前記摩擦クラッチ当接面より後退して位置していることを特徴とするものである。本発明に係る磁路形成部材においては、前記本体の前記摩擦クラッチ当接面が仕上げ加工を施されている構成とすることができる。
【0009】
【発明の作用・効果】
本発明に係る磁路形成部材においては、筒体の本体に対する摩擦クラッチ側先端部の溶接部位が同本体の摩擦クラッチ当接面より後退して位置していることから、本体の摩擦クラッチ当接面のみが当該磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面を構成し、筒体の先端部は摩擦クラッチ当接面の構成には関与しない。また、本体と筒体との接合を溶接にて行う場合、本体の摩擦クラッチ当接面に設けた凹所内にて筒体の先端部が溶接されることから、筒体と本体との溶接部位も筒体の先端部と同様、摩擦クラッチ当接面の構成には関与しない。
【0010】
この場合、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度を高めるため、摩擦クラッチ当接面に切削手段による仕上げ加工を施しても、筒体の先端部および筒体と本体との溶接部位は凹所内に位置していることから、これらの切削性の違い起因して摩擦クラッチ当接面の平滑度が低下するようなことはない。
【0011】
従って、磁路形成部材を構成する本体と筒体において、筒体の先端部および筒体と本体との溶接部位が摩擦クラッチ当接面に関与して摩擦クラッチ当接面の平滑度に影響を及ぼすようなことがなく、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップを小さくし得て、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、および、当該エアギャップでの油膜の形成を抑制し得て、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、および、エアギャップ内の油膜による電磁クラッチのクラッチ応答性に対する影響を抑制することができる。
【0012】
また、電磁クラッチのクラッチ特性およびクラッチ応答性は、同電磁クラッチをアクチュエータとする駆動力伝達装置のトルク特性、トルク応答性にも影響を及ぼし、駆動力伝達装置のトルク特性およびトルク応答性を向上させることができるとともに、トルク特性の製品間でのバラツキを抑制することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明すると、図1には本発明に係る磁路形成部材を採用した電磁クラッチをパイロットクラッチ機構とする駆動力伝達装置10が示されている。駆動力伝達装置10は、図4に示すように、四輪駆動車における後輪側への駆動力伝達経路に搭載される。なお、駆動力伝達装置10の主要部は、軸線に対して略対称の構成であるため、図1には、駆動力伝達装置10の略半分の部位を示し、他の略半分の部位を省略している。
【0014】
当該四輪駆動車において、トランスアクスル21はトランスミッション、トランスファおよびフロントディファレンシャルを一体に備えるもので、エンジン22の駆動力をトランスアクスル21のフロントディファレンシャル23を介して、両アクスルシャフト24a,24aに出力して左右の前輪24b,24bを駆動させるとともに、第1プロペラシャフト25側に出力させる。第1プロペラシャフト25は、駆動力伝達装置10を介して第2プロペラシャフト26に連結されており、第1プロペラシャフト25と第2プロペラシャフト26がトルク伝達可能に連結された場合には、駆動力はリヤディファレンシャル27に伝達され、リヤディファレンシャル27から両アクスルシャフト28aへ出力されて左右の後輪28bを駆動させる。
【0015】
駆動力伝達装置10は、第1プロペラシャフト25と第2プロペラシャフト26間に配設されているもので、図1に示すように、アウタケース10a、インナシャフト10b、メインクラッチ機構10c、パイロットクラッチ機構10d、およびカム機構10eを備えている。本発明の一例に係る電磁クラッチは、パイロットクラッチ機構10dとして採用されている。
【0016】
駆動力伝達装置10を構成するアウタケース10aは、有底筒状のハウジング11aと、ハウジング11aの後端開口部に嵌着されて同開口部を覆蓋するリヤカバー11bとにより形成されている。ハウジング11aは、非磁性材料であるアルミ合金にて形成されている。リヤカバー11bは、本発明に係る磁路形成部材に該当するもので、磁性材料である鉄製のカバー本体と非磁性材料であるステンレス製の筒体にて構成されている。カバー本体は内側リング11b1と外側リング11b2かなるもので、筒体11b3はカバー本体の内外両リング11b1,11b2間に嵌合した状態で溶接されている。
【0017】
インナシャフト10bは、リヤカバー11bの中央部を液密的に貫通してアウタケース10a内に同軸的に挿入されていて、軸方向を規制された状態で、ハウジング11aとリヤカバー11bに回転可能に支持されている。インナシャフト10bには、第2プロペラシャフト26の先端部が挿入されて、トルク伝達可能に連結される。なお、アウタケース10aを構成するハウジング11aの前端部には、第1プロペラシャフト25がトルク伝達可能に連結されている。
【0018】
メインクラッチ機構10cは湿式多板式の摩擦クラッチであり、多数のクラッチプレート(インナクラッチプレート12a、アウタクラッチプレート12b)を備え、ハウジング11a内に配設されている。摩擦クラッチを構成する各インナクラッチプレート12aは、インナシャフト10bの外周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各アウタクラッチプレート12bはハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。各インナクラッチプレート12aと各アウタクラッチプレート12bは交互に位置していて、互いに当接して摩擦係合するとともに互いに離間して自由状態となる。
【0019】
パイロットクラッチ機構10dは電磁クラッチであり、磁路形成部材であるリヤカバー11b、電磁石13、摩擦クラッチ14、アーマチャ15、およびヨーク16にて構成されている。電磁石13は環状を呈し、ヨーク16に嵌着された状態でリヤカバー11bの環状凹所11cに嵌合されている。ヨーク16は、リヤカバー11bの後端部の外周に回転可能に支持された状態で車体側に固定されている。
【0020】
摩擦クラッチ14は、複数のアウタクラッチプレート14aとインナプレート14bとからなる湿式多板式の摩擦クラッチであり、各アウタクラッチプレート14aはハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各インナクラッチプレート14bは後述するカム機構10eを構成する第1カム部材17の外周に、スプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。
【0021】
アーマチャ15は環状を呈するもので、ハウジング11aの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられていて、摩擦クラッチ14の前側に位置して対向している。
【0022】
以上の構成のパイロットクラッチ機構10dにおいては、電磁石13の電磁コイルへの通電により、電磁石13を基点としてヨーク16、リヤカバー11b、摩擦クラッチ14およびアーマチャ15を循環する磁束が通る磁路が形成される。
【0023】
なお、電磁石13の電磁コイルへの通電の断続は、スイッチの切替え操作によりなされ、後述する3つの駆動モードを選択できるようになっている。当該スイッチは、車室内の運転席の近傍に配設されて、運転者が容易に操作し得るようになっている。なお、駆動力伝達装置10を後述する第2の駆動モードのみの構成とすれば、当該スイッチを省略できる。
【0024】
カム機構10eは、第1カム部材17、第2カム部材18、およびカムフォロアー19にて構成されている。第1カム部材17は、インナシャフト10bの外周に回転可能に嵌合されていて、リヤカバー11bに回転可能に支承されており、その外周に摩擦クラッチ14のインナクラッチプレート14bがスプライン嵌合している。第2カム部材18は、インナシャフト10bの外周にスプライン嵌合されて一体回転可能に組付けられていて、メインクラッチ機構10cのインナクラッチプレート12aの後側に対向して位置している。第1カム部材17と第2カム部材18の互いに対向するカム溝には、ボール状のカムフォロアー19が介在している。
【0025】
かかる構成の駆動力伝達装置10においては、パイロットクラッチ機構10dを構成する電磁石13の電磁コイルが非通電状態にある場合には磁路は形成されず、摩擦クラッチ14は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構10dは非作動の状態にあって、カム機構10eを構成する第1カム部材17はカムフォロアー19を介して第2カム部材18と一体回転可能であり、メインクラッチ機構10cは非作動の状態にある。このため、車両は二輪駆動である第1駆動モードを構成する。
【0026】
一方、電磁石13の電磁コイルへの通電がなされると、パイロットクラッチ機構10dには電磁石13を基点として磁束が循環する磁路が形成されて、電磁石13はアーマチャ15を吸引する。このため、アーマチャ15は摩擦クラッチ14を押圧して摩擦係合させ、カム機構10eの第1カム部材17をアウタケース10a側へ連結させて、第2カム部材18との間に相対回転を生じさせる。この結果、カム機構10eでは、カムフォロアー19が両カム部材17,18を互いに離間する方向へ押圧する。
【0027】
このため、第2カム部材18はメインクラッチ機構10c側へ押圧されて、メインクラッチ機構10cを摩擦クラッチ14の摩擦係合力に応じて摩擦係合させ、アウタケース10aとインナシャフト10b間でトルク伝達が生じる。これにより、車両は第1プロペラシャフト25と第2プロペラシャフト26が非直結状態と直結状態間での四輪駆動である第2の駆動モードを構成する。この駆動モードでは、車両の走行状態に応じて、前後輪間の駆動力分配比を100:0(二輪駆動状態)〜50:50(直結状態)の範囲で制御することができる。
【0028】
また、電磁石13の電磁コイルへの通電電流を所定の値に高めると電磁石13のアーマチャ15に対する吸引力が増大し、アーマチャ15は強く吸引されて摩擦クラッチ14の摩擦係合力を増大させ、両カム部材17,18間の相対回転を増大させる。この結果、カムフォロアー19は第2カム部材18に対する押圧力を高めて、メインクラッチ機構10cを結合状態とする。このため、車両は第1プロペラシャフト25と第2プロペラシャフト26が直結状態の四輪駆動である第3の駆動モードを構成する。
【0029】
しかして、パイロットクラッチ機構10dの磁路形成部材であるリヤカバー11bにおいては、筒体11b3は内外両リング11b1,11b2に構成されているカバー本体を軸方向に貫通していて、図2に示すように、その先端部がカバー本体の先端面11dに設けた環状の凹所11eに臨んでいる。カバー本体の先端面11dは、摩擦クラッチ14を構成するアウタクラッチプレート14aに当接する当接面であり、先端面11dに設けた凹所11e内にて、筒体11b3の先端部がカバー本体を構成する内外両リング11b1,11b2に溶接されている。2条の溶接部位11fは、先端側へわずかに突出する環状突起を呈するもので、凹所11e内にて先端面11dより後退して位置している。当該リヤカバー11bにおいては、溶接部位11fの突起は5μm〜30μmであり、凹所11eの深さは30μm以上となっている。カバー本体の先端面11dには、切削手段による仕上げ加工が施されていて、その平滑度が高められている。
【0030】
かかる構成したリヤカバー11bにおいては、筒体11b3のカバー本体(内外両リング11b1,11b2)に対する先端部の溶接部位11fがカバー本体の先端面11dより後退して位置していることから、カバー本体の先端面11dのみがリヤカバー11bの摩擦クラッチ当接面を構成し、筒体11b3の先端部および筒体11b3とカバー本体との溶接部位11fは摩擦クラッチ14のアウタクラッチプレート14aに当接する当接面の構成には関与しない。
【0031】
この場合、リヤカバー11bの摩擦クラッチ当接面の平滑度を高めるため、カバー本体の先端面11dに切削手段による仕上げ加工を施しても、筒体11b3の先端部および筒体11b3とカバー本体との溶接部位11fは凹所11e内に位置していることから、これらの切削性の違いに起因してリヤカバー11bの摩擦クラッチ当接面の平滑度が低下するようなことはない。
【0032】
このように、磁路形成部材であるリヤカバー11bを構成するカバー本体(内外両リング11b1,11b2)と筒体11b3の溶接部位11fが摩擦クラッチ当接面に関与して摩擦クラッチ当接面の平滑度に影響を及ぼすようなことがないことから、リヤカバー11bの摩擦クラッチ当接面とアウタクラッチプレート14a間の磁路の途中に形成されるエアギャップLを小さくし、かつ、エアギャップLでの油膜の形成を抑制し得て、エアギャップLによるパイロットクラッチ機構10dのクラッチ特性、および、エアギャップL内の油膜によるパイロットクラッチ機構10dのクラッチ応答性に対する影響を抑制することができる。
【0033】
従って、パイロットクラッチ機構10dをアクチュエータとする駆動力伝達装置10のトルク特性、トルク応答性を向上させるこができるとともに、トルク特性の製品間でのバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る磁路形成部材を採用した電磁クラッチをパイロットクラッチ機構とする駆動力伝達装置の部分断面図である。
【図2】同磁路形成部材であるリヤカバーにおける溶接部位の拡大部分断面図である。
【図3】従来のリヤカバーにおける溶接部位の拡大部分断面図である。
【図4】同駆動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の概略構成図である。
【符号の説明】
10…駆動力伝達装置、10a…アウタケース、10b…インナシャウト、10c…メインクラッチ機構、10d…パイロットクラッチ機構、10e…カム機構、11a…ハウジング、11b…リヤカバー、11b1,11b2…内外リング(カバー本体)、11b3…筒体、11c…凹所、11d…先端面、11e…凹所、11f…溶接部位、12a…インナクラッチプレート、12b…アウタクラッチプレート、13…電磁石、14…摩擦クラッチ、14a…アウタクラッチプレート、14b…インナクラッチプレート、15…アーマチャ、16…ヨーク、17…第1カム部材、18…第2カム部材、19…カムフォロアー、21…トランスアクスル、22…エンジン、23…フロントディファレンシャル、24a…アクスルシャフト、24b…前輪、25,26…プロペラシャフト、27…リヤディファレンシャル、28a…アクスルシャフト、28b…後輪、1a,1b…溶接部位、2…筒体、3…本体、3a…摩擦クラッチ当接面、4…クラッチプレート、L…エアギャップ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic path forming member of an electromagnetic clutch.
[0002]
[Prior art]
Generally, an electromagnetic clutch is provided with a magnetic path forming member as shown in Japanese Utility Model Registration No. 2525611. The magnetic path forming member supports an electromagnet and is located on one side of a friction clutch. , A magnetic path is formed through the friction clutch and an armature located on the other side of the friction clutch. Thus, the magnetic path forming member is composed of a main body made of a magnetic material, and a cylindrical body made of a non-magnetic material fitted and welded at a radially intermediate portion of the main body. Leakage of magnetic flux between other components of the clutch is prevented.
[0003]
In the magnetic path forming member, for example, the main body is formed of iron, which is a magnetic material, and the cylindrical body is formed of stainless steel, which is a non-magnetic material. Is welded to the friction clutch contact surface. Further, in the magnetic path forming member configured as described above, the friction clutch contact surface is subjected to finishing by cutting to increase the smoothness of the contact surface, and the friction surface between the contact surface and the clutch plate is increased. The air gap formed in the middle of the magnetic path is made as small as possible to improve the clutch characteristics of the friction clutch.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the magnetic path forming member, stainless steel (tubular body) is a hard-to-cut material compared to iron (main body), and the welded portion between the main body and cylindrical body is hardened by the action of heat during welding. Therefore, the machinability differs between the main body and the welded portion of the cylindrical body. For this reason, as shown in FIG. 3, for example, the
[0005]
When the smoothness of the friction clutch contact surface of the magnetic path forming member is low, the air gap L formed in the middle of the magnetic path between the friction clutch contact surface and the
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to form the welding part between the main body and the cylindrical body in the magnetic path forming member with a special structure, thereby forming the welding part in the middle of the magnetic path between the friction clutch contact surface of the magnetic path forming member and the clutch plate. The purpose of the present invention is to reduce the influence of the air gap on clutch characteristics and clutch responsiveness of the electromagnetic clutch.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a magnetic path forming member of an electromagnetic clutch, wherein the magnetic path forming member is located on one side of a friction clutch, and has an armature located on the other side of the friction clutch and the other side of the friction clutch with an electromagnet as a base point. It forms a magnetic path that passes.
[0008]
Thus, the magnetic path forming member has a body made of a magnetic material, is constituted by comprising the cylindrical body of a non-magnetic material which is welded fitted at an intermediate portion in the radial direction of the body, wherein The main body has an annular recess on the friction clutch contact surface, and a tip of the tubular body is welded in the recess, and the friction clutch side tip of the tubular body with respect to the body is the main body. The present invention is characterized in that it is located backward from the friction clutch contact surface. In the magnetic path forming member according to the present invention, it is possible to adopt a configuration in which the friction clutch abutment surface before SL body is subjected to finishing machining.
[0009]
[Action and Effect of the Invention]
In the magnetic path forming member according to the present invention, the welding portion at the friction clutch side end of the cylindrical body with respect to the main body is located retreating from the friction clutch abutting surface of the main body. Only the surface constitutes the friction clutch contact surface of the magnetic path forming member, and the tip of the cylindrical body does not contribute to the configuration of the friction clutch contact surface. When the main body and the cylindrical body are joined by welding, the distal end of the cylindrical body is welded in a recess provided on the friction clutch contact surface of the main body, so that the welding portion between the cylindrical body and the main body is welded. Like the distal end portion of the cylindrical body, it does not contribute to the configuration of the friction clutch contact surface.
[0010]
In this case, in order to increase the smoothness of the friction clutch abutting surface of the magnetic path forming member, even if the friction clutch abutting surface is subjected to finishing by cutting means, a welding portion between the distal end portion of the cylindrical body and the cylindrical body and the main body is formed. Is located in the recess, so that the smoothness of the friction clutch contact surface does not decrease due to these differences in machinability.
[0011]
Therefore, in the main body and the cylindrical body constituting the magnetic path forming member, the distal end portion of the cylindrical body and the welded portion between the cylindrical body and the main body contribute to the friction clutch contact surface and affect the smoothness of the friction clutch contact surface. Without affecting, the air gap formed in the middle of the magnetic path between the friction clutch contact surface of the magnetic path forming member and the clutch plate can be reduced, the clutch characteristics of the electromagnetic clutch by the air gap, and The formation of the oil film in the air gap can be suppressed, and the influence of the oil film in the air gap on the clutch characteristics and the clutch responsiveness of the electromagnetic clutch due to the oil film in the air gap can be suppressed.
[0012]
In addition, the clutch characteristics and clutch responsiveness of the electromagnetic clutch also affect the torque characteristics and torque responsiveness of the driving force transmission device that uses the electromagnetic clutch as an actuator, improving the torque characteristics and torque responsiveness of the driving force transmission device. And variations in torque characteristics among products can be suppressed.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a driving
[0014]
In the four-wheel drive vehicle, the
[0015]
The driving
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The main
[0019]
The pilot clutch mechanism 10d is an electromagnetic clutch, and includes a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
In the pilot clutch mechanism 10d having the above configuration, a magnetic path through which the magnetic flux circulating through the
[0023]
The energization of the electromagnetic coil of the
[0024]
The
[0025]
In the driving
[0026]
On the other hand, when the electromagnetic coil of the
[0027]
For this reason, the
[0028]
When the current flowing through the electromagnetic coil of the
[0029]
Thus, in the
[0030]
In the
[0031]
In this case, in order to increase the smoothness of the friction clutch contact surface of the
[0032]
As described above, the welded portion 11f of the cover body (both the inner and outer rings 11b1 and 11b2) and the cylindrical body 11b3 constituting the
[0033]
Therefore, the torque characteristics and torque responsiveness of the driving
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a driving force transmission device using an electromagnetic clutch employing a magnetic path forming member according to an example of the present invention as a pilot clutch mechanism.
FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of a welding portion of a rear cover as the magnetic path forming member.
FIG. 3 is an enlarged partial sectional view of a welding portion in a conventional rear cover.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a four-wheel drive vehicle equipped with the driving force transmission device.
[Explanation of symbols]
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