JP3661484B2

JP3661484B2 - 電磁パイロット機構を駆動部とする駆動力伝達装置

Info

Publication number: JP3661484B2
Application number: JP12495499A
Authority: JP
Inventors: 明浩大野; 直行酒井; 宏久志野
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP2000314434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式パイロット機構を駆動部とする駆動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パイロット機構はアクチュエータの駆動部をなすもので、その一形式として、電磁コイルへの通電により発生するトルクをアクチュエータの駆動力とする形式の電磁式パイロット機構がある。特開平３−２１９１２３号公報には、当該形式の電磁式パイロット機構を駆動部とする連結装置が示されている。当該連結装置で採用している電磁式パイロット機構は、電磁コイル、摩擦クラッチ、およびアーマチャを構成部材とする電磁式のパイロットクラッチであり、電磁コイルへの通電により、電磁コイル、摩擦クラッチ、およびアーマチャ間を循環する磁路が形成されて磁力が発生し、アーマチャが磁気誘導作用により電磁コイル側に吸引されて、摩擦クラッチを押圧して摩擦係合させて、駆動力であるトルクを発生させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
当該パイロットクラッチは、電磁コイルに生じる磁力に伴ったトルクを発生させるもので、その機能上から、摩擦クラッチには摩擦材としての機能と磁性体としての機能の両機能が要求される。このため、摩擦クラッチを構成する部材の材質としては、摩擦材としての最高機能と磁性体としての最高機能の特性を有する材料を選定することが好ましい。しかしながら、これら両機能が最高となる特性の材料は存在せず、これらの２つの特性とも最高レベルよりも或程度低いレベルの特性の材料を使用せざる得ない。このため、当該パイロットクラッチにおいては、その使用条件が厳しくなると、摩擦に伴う振動、異音等が発生することがある。
【０００４】
また、当該パイロットクラッチにおいては、そのインナクラッチプレートおよびアウタクラッチプレート間に相対回転が生じないない場合には、トルクを発生させることができない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、摩擦クラッチを構成部材としない電磁式パイロット機構を構成することにより、摩擦クラッチに起因する上記した不具合を解消することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電磁式パイロット機構を駆動部とする駆動力伝達装置に関するものである。本発明に係る駆動力伝達装置は、相対回転可能な内外両回転部材間に電磁式パイロット機構、クラッチ機構、および推力変換機構を備え、前記電磁式パイロット機構への通電により同電磁式パイロット機構で発生するトルクを前記推力変換機構にて推力に変換して前記クラッチ機構に伝達し、同クラッチ機構を作動させて前記内外両回転部材間でトルク伝達を行う駆動力伝達装置である。
【０００７】
しかして、本発明に係る駆動力伝達装置を構成する電磁式パイロット機構は、電磁コイルと、前記両回転部材の一方と一体回転する第１の回転子と、同第１の回転子に同軸的で相対回転可能に位置する第２の回転子を備え、かつ、前記両回転子は周方向に所定間隔を保持して設けられて所定の隙間を介して互いに対向する複数の凸部を備え、前記電磁コイルへの通電にて生じる磁力の作用により、前記両回転子の凸部間での互いの吸引作用にてトルクを発生させるように構成され、かつ、前記推力変換機構は前記両回転子の相対回転により同両回転子を互いに離間させて推力に変換するように構成され、同推力を前記第２の回転子およびベアリングを介して前記クラッチ機構に伝達するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る駆動力伝達装置を構成する電磁式パイロット機構においては、前記第１の回転子は外側回転子であってその内周面側に前記各凸部を備え、かつ、前記第２の回転子は内側回転子であって前記第１の回転子に同軸的で相対回転可能に嵌合しその外周面側に前記各凸部を備えている構成とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る駆動力伝達装置を構成する前記電磁式パイロット機構においては、電磁コイルを、前記第１の回転子に回転可能に支持するようにすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る駆動力伝達装置を構成する前記推力変換機構は、カム機構であって、同カム機構を前記両回転子間に配設するように構成することができる。また、同カム機構については、前記両回転子に互いに対向して設けたカム溝と、これら両カム溝間に介在させたカムフォロアにより構成して、同カムフォロアを前記両回転子間に生じるトルクにより同回転子を互いに離間させるように構成することができる。
【００１２】
【発明の作用・効果】
本発明に係る駆動力伝達装置を構成する電磁式パイロット機構においては、電磁コイルへの通電により電磁コイルに磁力が発生し、両回転子間に磁路が形成されてトルクを発生させる。これにより、当該電磁式パイロット機構は、電磁コイルへ通電する電流に応じたトルクを発生し、発生したトルクは推力変換機構によって推力に変換される。当該推力は、クラッチ機構に伝達されてクラッチを作動させ、内外両回転部材間でのトルク伝達を発生させる。しかして、当該電磁式パイロット機構においては、トルクを発生させる手段として両回転子を採用して摩擦クラッチを使用していないため、摩擦クラッチに起因する振動、異音等の発生を防止することができるとともに、両回転部材間に相対回転が生じていなくても、トルクを発生させることができる。
【００１３】
本発明に係る駆動力伝達装置においては、特に、推力変換機構を電磁パイロット機構との関係で、電磁パイロット機構を構成する両回転子の相対回転により、同両回転子を互いに離間させて推力に変換するように構成して、同推力を前記第２の回転子およびベアリングを介して前記クラッチ機構に伝達するようにしている。このため、当該回転子とクラッチ機構の一側間での相対回転に伴う摩擦の発生を大きく抑制して、クラッチ機構に対して的確に推力を付与することができる。かかる構成により、特殊な構成の当該電磁パイロット機構を、その動作に悪影響を及ぼすことなく的確に作動させて、当該駆動力伝達装置でのトルク伝達を的確に制御することができる。
【００１４】
この場合、第１の回転子を、外側回転子に構成してその内周面側に各凸部を設けること、第２の回転子を内側回転子に構成して第１の回転子に同軸的で相対回転可能に嵌合させるとともに、その外周面側に各凸部を形成する構成とすることが好ましい。また、当該電磁式パイロット機構においては、電磁コイルを第１の回転子に回転可能に支持する構成とすることができ、これにより、両回転部材間のシールを容易に行うことができる。
【００１６】
この場合、推力変換機構をカム機構に構成すれば、パイロット機構で発生したトルクを増幅して軸方向力に変換して、この増幅された推力にてクラッチ機構を押圧して作動させることができる。カム機構は、両回転子間に配設するようにして、両回転子に互いに対向して設けたカム溝と、これら両カム溝間に介在させたカムフォロアにより構成して、同カムフォロアを両回転子間の生じるトルクにより同回転子を互いに離間させるようにすることが好ましい。
【００１７】
【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には本発明に係る駆動力伝達装置の一例が示されている。当該駆動力伝達装置は、本発明の一例に係る電磁式パイロット機構を主要構成部品とするもので、当該駆動力伝達装置Ａ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配設される。
【００１８】
当該車両において、トランスアクスル２１はトランスミッションおよびトランスファを備えていて、エンジン２２の駆動力をトランスファから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に出力して両前輪２４ｂを駆動させるとともに、第１プロペラシャフト２５に出力する。第１プロペラシャフト２５は、駆動力伝達装置Ａを介して第２プロペラシャフト２６に連結しており、駆動力伝達装置Ａが第２プロペラシャフト２６にトルク伝達可能に連結された場合には、駆動力は第２プロペラシャフト２６からリヤディファレンシャル２７を介して両アクスルシャフト２８ａへ出力されて両後輪２８ｂを駆動させる。
【００１９】
駆動力伝達装置Ａは、図１に示すように、外側回転部材であるアウタハウジング１０ａ、内側回転部材であるインナシャフト１０ｂ、摩擦クラッチ１０ｃ、パイロット機構１０ｄ、およびカム機構１０ｅを備えている。
【００２０】
アウタハウジング１０ａは、有底筒状のケーシング１１ａと、ケーシング１１ａの後端開口部に螺着されて同開口部を覆蓋するカバー体１１ｂからなるもので、インナシャフト１０ｂはカバー体１１ｂの中央部を液密的に貫通してケーシング１１ａ内に延びていて、軸方向の移動を規制された状態で回転可能に支持されている。カバー体１１ｂは、後述する外側回転子を兼ねている。アウタハウジング１０ａにおけるケーシング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、かつインナシャフト１０ｂには、第２プロペラシャフト２６がトルク伝達可能に連結される。
【００２１】
摩擦クラッチ１０ｃは、多数のインナクラッチプレート１２ａとアウタクラッチプレート１２ｂを備えた湿式多板の摩擦クラッチで、各インナクラッチプレート１２ａはインナシャフト１０ｂの外周側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はケーシング１１ａの内周側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と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。
【００２２】
パイロット機構１０ｄは、電磁石１３、外側回転子１４および内側回転子１５を備えている。電磁石１３は、電磁コイル１３ａをボビン１３ｂに巻回してなるもので、ヨーク１３ｃに組み付けられた状態でカバー体１１ｂに回転可能に支持されている。電磁コイル１３ａに接続するリード線１３ｄは、電磁コイル１３ａを埋設している合成樹脂体から導出されている。
【００２３】
外側回転子１４は、カバー体１１ｂと一体に形成されているもので、アウタハウジング１０ａにおけるケーシング１１ａの開口端部に螺着されていて、その内端部が摩擦クラッチ１０ｃの近傍に臨んでいる。内側回転子１５は環状を呈するもので、外側回転子１４の内端部とインナシャフト１０ｂ間にて、これら両者に対して回転可能に位置している。外側回転子１４の内端部の内周面、および内側回転子１５の外周面には、図２に示すように、周方向に所定間隔を保持して位置する複数の凹部１４ａ，１５ａおよび凸部１４ｂ，１５ｂが形成されている。これらの凹部１４ａ，１５ａおよび凸部１４ｂ，１５ｂは互いに対向し得る位置にあり、凸部１４ｂ，１５ｂ同士は所定の最小隙間が介在して対向し得るようになっている。
【００２４】
カム機構１０ｅは、外側回転子１４（カバー体１１ｂ）および内側回転子１５を構成部材とするもので、外側回転子１４の内周側にて周方向に所定間隔を保持して形成された複数のカム溝１６ａと、内側回転子１５の内周側にて周方向に所定間隔を保持して形成された複数のカム溝１６ｂと、互いに対向するカム溝１６ａ，１６ｂ間に介在する複数のカムフォロア１６ｃにて構成されている。カム機構１０ｅは、内側回転子１５を外側回転子１４に対して位置決めする機能を有しており、ニードルベアリング１７を介して摩擦クラッチ１０ｃに支持されている内側回転子１５を、両回転子１４，１５の凸部１４ｂ，１５ｂ同士が図２に示すように周方向に所定量ずれた状態に位置決めしている。
【００２５】
かかる構成の駆動力伝達装置Ａにおいては、パイロット機構１０ｄを構成する電磁石１３の電磁コイル１３ａが非通電状態にある場合には磁路は形成されず、パイロット機構１０ｄおよびカム機構１０ｅは非作動の状態にある。このため、両回転子１４，１５はカムフォロア１６ｃを介して一体回転可能であり、摩擦クラッチ１０ｃは非作動の状態にある。このため、車両は二輪駆動の駆動モードを構成する。
【００２６】
一方、電磁石１３の電磁コイル１３ａへ通電されると、パイロット機構１０ｄに磁路が形成されて、図２の１点鎖線で示すように、両回転子１４，１５は互いの凸部１４ｂ，１５ｂ間で凸部１４ｂ，１５ｂが完全に対向すべく吸引しあって、内側回転子１５を１点鎖線で示す周方向へわずかに回転させる。これにより、両回転子１４，１５にはトルクが発生する。内側回転子１５の回転によりカム機構１０ｅが作動して、カムフォロア１６ｃの押圧作用にて内側回転子１５を摩擦クラッチ１０ｃ側へ押動する。この結果、摩擦クラッチ１０ｃは内側回転子１５からの押圧力に応じて摩擦係合して、アウタハウジング１０ａとインナシャフト１０ｂ間のトルク伝達を行う。このため、車両は両プロペラシャフト２５，２６が二輪駆動の結合状態でリアルタイムの四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００２７】
また、電磁石１３の電磁コイル１３ａへの印加電流を所定の値に高めると、両回転子１４，１５同士はさらに強く吸引しあって内側回転子１５の回転量を増大させる。この結果、カムフォロア１６ｃは、内側回転子１５に対する押圧力を高めて摩擦クラッチ１０ｃを結合状態とする。このため、車両は両プロペラシャフト２５，２６が直結した四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００２８】
このように、当該駆動力伝達装置Ａを構成するパイロット機構１０ｄにおいては、電磁コイル１３ａへの通電により電磁コイル１３ａに磁力が発生して両回転子１４，１５間に磁路が発生し、両回転子１４，１５は互いに吸引しあって相対回転してトルクが発生する。これにより、パイロット機構１０ｄは、電磁コイル１３ａへ通電する電流に応じたトルクを発生し、摩擦クラッチ１０ｃを作動させる駆動力源として機能する。
【００２９】
この場合、パイロット機構１０ｄにおいては、トルクを発生させる手段として両回転子１４，１５を採用して摩擦クラッチを使用していないため、摩擦クラッチに起因する振動、異音等の発生を防止することができるとともに、アウタハウジング１０ａとインナシャフト１０ｂ間に相対回転が生じなくても、トルクを発生させることができる。また、パイロット機構１０ｄにおいては、電磁コイル１３ａを外側回転子１４に回転可能に支持する構成としているため、外側回転子１４をカバー体１１ｂ（アウタハウジング１０ａ）と兼用することができる。このため、外側回転子１４とインナシャフト１０ｂの間のシールを容易に行うことができる。
【００３０】
また、当該駆動力伝達装置Ａにおいては、このようなパイロット機構１０ｄを駆動部とするもので、パイロット機構１０ｄで発生したトルクを推力変換機構であるカム機構１０ｅにて摩擦クラッチ１０ｃに対する推力に変換して摩擦クラッチ１０ｃを作動させるものであり、これにより、パイロット機構１０ｄで発生したトルクを増幅して軸方向力に変換して、摩擦クラッチ１０ｃを作動させることができる。
【００３１】
図３には、本発明に係る駆動力伝達装置の他の一例が示されている。当該駆動力伝達装置Ｂは、駆動力伝達装置Ａに押圧力発生機構１０ｆを付加したもので、押圧力発生機構１０ｆを除く構成は、駆動力伝達装置Ａと基本的には同一の構成である。但し、電磁石１３はＯＮ／ＯＦＦ作用をするものである。従って、駆動力伝達装置Ｂについては、主として押圧力発生機構１０ｆおよびこれに関連する作動について詳細に説明し、その他の構成については、駆動力伝達装置Ａと同一の構成部材、およぶ同一の構成部位については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３２】
押圧力発生手段１０ｆは、アウタハウジング１０ａとインナシャフト１０ｂ間のパイロット機構１０ｄとは反対側の部位に配設されているもので、作動ピストン１７、ロータ１８、および流体室Ｒに封入された粘性流体からなり、作動ピストン１７はアウタハウジング１０ａ内にて、インナシャフト１０ｂの外周に液密的に回転可能で軸方向へ移動可能に組付けられ、かつケーシング１１ａに対しては液密的に一体回転可能で軸方向へ移動可能に組付けられている。
【００３３】
作動ピストン１７は、この状態でケーシング１１ａの前壁の内側面に設けた凹所を流体室Ｒに形成している。ロータ１８は、径方向へ延びる複数の長尺のベーン部１８ａと短尺のベーン部１８ｂを有するもので、インナシャフト１０ｂの外周に固定された状態で流体室Ｒに収容されている。各ベーン部１８ａは流体室Ｒを複数の滞留室に区画していて、各滞留室には高粘性の粘性流体が封入されている。
【００３４】
当該駆動力伝達装置Ｂを搭載した車両において、第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６間に差動回転が発生し、これに起因してアウタハウジング１０ａとインナシャフト１０ｂ間に相対回転が発生した場合には、押圧力発生手段１０ｆを構成するロータ１８は流体室Ｒ内でアウタハウジング１０ａに対して相対回転して、流体室Ｒ内には第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６間の差動回転速度に応じた押圧力が発生する。この押圧力は作動ピストン１７を押圧して摩擦クラッチ１０ｃに伝達され、摩擦クラッチ１０ｃは差動回転速度に応じて摩擦係合する。
【００３５】
このため、第１プロペラシャフト２５は、アウタハウジング１０ａ、摩擦クラッチ１０ｃ、インナシャフト１０ｂを介して第２プロペラシャフト２６に連結され、第１プロペラシャフト２５から第２プロペラシャフト２６へ差動回転速度に応じたトルクが伝達され、車両はリアルタイムの四輪駆動状態となる。
【００３６】
一方、パイロット機構１０ｄを構成する電磁コイル１３ａに通電してパイロット機構１０ｄを作動させれば、パイロット機構１０ｄで発生したトルクがカム機構１０ｅにて推力に変換されて摩擦クラッチ１０ｃを押圧する。このため、第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６間に差動回転が発生した場合に、パイロット機構１０ｄを構成する電磁コイル１３ａに通電すれば、摩擦クラッチ１０ｃを瞬時に結合状態として車両を直結状態の四輪駆動状態に構成して、車両の脱輪状態からの脱出、悪路走行、砂地走行等の過酷な走行条件下での走行性能を向上させる。このため、過酷な状態に遭遇した場合には、車両をこの過酷な走行条件に適した走行性能に容易に切換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る電磁式パイロット機構を構成部品とする本発明の一例に係る駆動力伝達装置の断面図である。
【図２】同パイロット機構を構成する両回転子の一部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】本発明の他の一例に係る駆動力伝達装置の断面図である。
【図４】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】
Ａ，Ｂ…駆動力伝達装置、Ｒ…滞留室、１０ａ…アウタハウジング、１０ｂ…インナシャフト、１０ｃ…摩擦クラッチ、１０ｄ…パイロット機構、１０ｅ…カム機構、１０ｆ…押圧力発生機構、１１ａ…ケーシング、１１ｂ…カバー体、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、１３ａ…電磁コイル、１３ｂ…ボビン、１３ｃ…ヨーク、１３ｄ…リード線、１４…外側回転子、１５…内側回転子、１４ａ，１５ａ…凹部、１４ｂ，１５ｂ…凸部、１６ａ，１６ｂ…カム溝、１６ｃ…カムフォロア、１７…作動ピストン、１８…ロータ、１８ａ，１８ｂ…ベーン部、２１…トランスアクスル、２２…エンジン、２３…フロントデファレンシャル、２４ａ…アクスルシャフト、２４ｂ…前輪、２５…第１プロペラシャフト、２６…第２プロペラシャフト、２７…リアデファレンシャル、２８ａ…アクスルシャフト、２８ｂ…後輪。

Claims

相対回転可能な内外両回転部材間に電磁式パイロット機構、クラッチ機構、および推力変換機構を備え、前記電磁式パイロット機構への通電により同電磁式パイロット機構で発生するトルクを前記推力変換機構にて推力に変換して前記クラッチ機構に伝達し、同クラッチ機構を作動させて、前記内外両回転部材間でトルク伝達を行う駆動力伝達装置であり、前記電磁式パイロット機構は、電磁コイルと、前記両回転部材の一方と一体回転する第１の回転子と、同第１の回転子に同軸的で相対回転可能に位置する第２の回転子を備え、かつ、前記両回転子は周方向に所定間隔を保持して設けられて所定の隙間を介して互いに対向する複数の凸部を備え、前記電磁コイルへの通電にて生じる磁力の作用により、前記両回転子の凸部間での互いの吸引作用にてトルクを発生させるように構成され、かつ、前記推力変換機構は前記両回転子の相対回転により同両回転子を互いに離間させて推力に変換するように構成され、同推力を前記第２の回転子およびベアリングを介して前記クラッチ機構に伝達するようにしたことを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１に記載の駆動力伝達装置であり、前記電磁式パイロット機構を構成する前記第１の回転子は外側回転子であってその内周面側に前記各凸部を備え、かつ、前記第２の回転子は内側回転子であって前記第１の回転子に同軸的で相対回転可能に嵌合しその外周面側に前記各凸部を備えていることを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１または２に記載の駆動力伝達装置であり、前記電磁式パイロット機構を構成する電磁コイルは、前記第１の回転子に回転可能に支持されていることを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１に記載の駆動力伝達装置であり、前記推力変換機構はカム機構であって、同カム機構は前記両回転子間に配設されていることを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項４に記載の駆動力伝達装置であり、前記推力変換機構であるカム機構は、前記両回転子に互いに対向して設けたカム溝と、これら両カム溝間に介在させたカムフォロアにより構成されていて、同カムフォロアは前記両回転子間に生じるトルクにより同回転子を互いに離間させるように構成されていることを特徴とする駆動力伝達装置。