JP3828853B2 - 多板クラッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１回転部材と一体に回転する第１摩擦板と、第２回転部材と一体に回転する第２摩擦板と、第１、第２回転部材の何れか一方の回転部材と一体に回転し、第１、第２摩擦板の何れか一方の摩擦板に軸方向の押付け力を付与して第１、第２摩擦板を相互に係合させる押付け部材とを備えた多板クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の差動制限機構付き差動装置は、例えば下記特許文献により公知である。この差動制限機構付き差動装置は、ディファレンシャルケースを収納するハウジングの内部に多板クラッチおよび油圧アクチュエータを備えており、この油圧アクチュエータで多板クラッチを係合させることにより、ディファレンシャルケースおよび出力軸を一体化して差動機構に任意の差動制限トルクを発生させるようになっている。
【０００３】
この種の多板クラッチは、交互に重ね合わせた複数のクラッチプレートと複数クラッチディスクとを備えており、クラッチディスクの表面に貼り付けた摩擦材がクラッチプレートに密着することで、クラッチプレートおよびクラッチディスクを一体化してトルク伝達を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献】
特公平５−３６２４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、長期の使用によりクラッチディスクの摩擦材が次第に摩耗すると、
クラッチプレートおよびクラッチディスク間のギャップが増加するため、多板クラッチを係合させるためのアクチュエータの必要ストローク、つまり油圧アクチュエータであればピストンの必要ストローク、電磁アクチュエータであればアマチュアの必要ストロークが増大してしまい、そのために多板クラッチを係合させる際の応答性が低下してしまう問題がある。
【０００６】
特に、電磁アクチュエータを採用した場合には、クラッチプレートおよびクラッチディスク間のギャップが増加した状態でも多板クラッチを確実に係合させるために、アマチュアのストローク、つまりヨークおよびアマチュア間のエアギャップを大きく設定しなければならず、コイルの消費電力が増加したりアマチュアの推力が不安定になったりする問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、多板クラッチの摩擦板が摩耗した場合でも、その係合応答性が低下するのを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、第１回転部材と一体に回転する第１摩擦板と、第２回転部材と一体に回転する第２摩擦板と、第１、第２回転部材の何れか一方の回転部材と一体に回転し、第１、第２摩擦板の何れか一方の摩擦板に軸方向の押付け力を付与して第１、第２摩擦板を相互に係合させる押付け部材とを備えており、その押付け部材に径方向外側が前記一方の摩擦板に接近するように傾斜する斜面を形成すると共に、その斜面と前記一方の摩擦板との間に転がり部材を配置して、その転がり部材を介して押付け部材から前記一方の摩擦板に押付け力を付与する多板クラッチであって、前記押付け部材が梃子レバーであり、梃子レバーは径方向内側および外側にそれぞれ力点および支点を有するとともに、前記斜面と転がり部材との接触部に作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したことを特徴とする多板クラッチが提案される。
【０００９】
上記構成によれば、多板クラッチの押付け部材に形成した斜面を、その径方向外側が一方の摩擦板に接近するように傾斜させ、斜面と摩擦板との間に配置した転がり部材を介して押付け部材から摩擦板に押付け力を付与することで、摩擦板を相互に密着させて多板クラッチを係合させ、第１、第２回転部材間でトルク伝達を行うことができる。一方の回転部材と一体に回転する押付け部材に支持した転がり部材には遠心力が作用するため、摩擦板が摩耗してギャップが増加しても、その押付け部材に形成した斜面に沿って転がり部材が遠心力で径方向外側に移動することで、前記ギャップを詰めることができる。従って、摩擦板の摩耗量に関わらず、押付け部材が一定のストロークをするだけで多板クラッチを係合させることができ、摩擦板の摩耗による係合応答性の低下を防止することができる。
【００１１】
また特に押付け部材を構成する梃子レバーが力点、支点および作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したので、力点に推力を加えて梃子レバーを支点回りに揺動させることで作用点が摩擦材に押付け力を付与するとき、推力に対して押付け力を倍力することができる。これにより、多板クラッチを係合させるための推力を小さくしてエネルギーの節減を図ることができる。
【００１２】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、コイルに通電することでヨークにアマチュアを吸引する電磁アクチュエータを備えており、前記梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したことを特徴とする多板クラッチが提案される。
【００１３】
上記構成によれば、梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したので、小型で小出力の電磁アクチュエータで多板クラッチを係合させることが可能になる。しかも摩擦板の摩耗量が変化しても、転がり部材が半径方向に移動することで梃子レバーの力点の位置が殆ど変化しないため、電磁アクチュエータのヨークおよびアマチュア間のエアギャップを必要最小限に抑えることができる。これにより、コイルの消費電力を一層削減できるだけでなく、アマチュアの推力を安定させて多板クラッチの確実な係合を可能にすることができる。
【００１４】
尚、実施例のクラッチアウター３８およびクラッチインナー３７はそれぞれ本発明の第１回転部材および第２回転部材に対応し、実施例のクラッチプレート４５およびクラッチディスク４６はそれぞれ本発明の第１摩擦板および第２摩擦板に対応し、実施例の梃子レバー５０は本発明の押付け部材に対応し、実施例の鋼球５１は本発明の転がり部材に対応する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車用内燃機関の後面図、図２は差動機構および電磁アクチュエータの拡大断面図、図３は差動機構の構造を示す図２の３部拡大図（図４の３−３線断面図）、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図３の要部拡大図、図７は図６に対応する作用説明図である。
【００１７】
図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの自動車の車体前部に横置きに搭載された内燃機関Ｅは、その左側面に変速機Ｔが一体に結合され、変速機Ｔの後面に差動機構Ｄが設けられる。車体中心線から左方向にずれて配置された差動機構Ｄから右方向にハーフシャフト１１（インターミディエイトシャフト）が延びており、ハーフシャフト１１に右駆動輪（図示せず）を駆動する右車軸１２が接続され、また差動機構Ｄから左方向に延びる左車軸１３を介して左駆動輪（図示せず）が駆動される。ハーフシャフト１１の右端はエンジンブロック２２に固定したステー１０に支持される。
【００１８】
図２を併せて参照すると明らかなように、差動機構Ｄを収納するハウジング１４は、変速機Ｔのケーシングと一体に形成されたハウジング本体１５と、ハウジング本体１５の左端開口部を覆うように複数本のボルト１６…で固定されたカバープレート１７とを備える。差動機構Ｄの右側に取り付けられた電磁アクチュエータＡは、差動機構Ｄのハウジング本体１５の右端開口部に嵌合するアクチュエータケース１８と、アクチュエータケース１８の右端開口部を覆うように３本のボルト１９…で固定されたアクチュエータカバー２０とを備えており、アクチュエータケース１８を貫通する２本のボルト２１，２１でエンジンブロック２２に固定される。差動機構Ｄおよび電磁アクチュエータＡは差動装置を構成する。
【００１９】
ハウジング１４の内部に収納された差動機構Ｄは、ハウジング本体１５にボールベアリング２３で支持された右側の第１ケース２４と、カバープレート１７にボールベアリング２５で支持された左側の第２ケース２６とを複数本のボルト２７…で結合したディファレンシャルケース２８を備えており、第１ケース２４の外周に変速機Ｔにより駆動されるアクスルドライブギヤ２９が複数本のボルト３０で固定される。
【００２０】
次に、図３〜図６を参照して差動機構Ｄの構造を説明する。
【００２１】
ハウジング１４内に収納される差動機構Ｄは、十字状に交差する４本のピニオンシャフト３１…を備える。全体として円形断面を有するピニオンシャフト３１…は端部に面取３１ａ…が形成されており、その面取３１ａ…が第１ケース２４の内周面に差動機構Ｄの軸線Ｌ方向に形成された４本の支持溝２４ａ…に嵌合する。４本のピニオンシャフト３１…の交差部には円形の開口３１ｂが形成されており、その開口３１ｂをハーフシャフト１１が緩く貫通する。４本のピニオンシャフト３１…には４個のディファレンシャルピニオン３２…が回転自在に支持される。ディファレンシャルピニオン３２…と第１ケース２４の内周面との間にスペーサ３３…が配置されており、これらのスペーサ３３…によってディファレンシャルピニオン３２…の径方向の位置が規制される。
【００２２】
第１ケース２４の内部に挿入されたハーフシャフト１１の外周に右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒがスプライン結合され、またハーフシャフト１１の左端にスプライン結合されてストッパプレート３５と一体のボルト３６で係止されたクラッチインナー３７の外周に、左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌが相対回転可能に支持される。左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒは４個のディファレンシャルピニオン３２…に噛み合っている。
【００２３】
第２ケース２６を貫通して第１ケース２４の内部に挿入された左車軸１３の右端にスプライン結合されたクラッチアウター３８は、第２ケース２６の右側面に沿う円板状の第１部材３９と、第１部材３９の右側面外周部に固定された短円筒状の第２部材４０と、左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌの外周に固定されて第２部材４０の右端にスプライン嵌合する環状の第３部材４１とから成る。
【００２４】
第３部材４１をクリップ４２で第２部材４０に係止することで、第１部材３９および第３部材４１の軸線Ｌ方向の距離が規制される。また右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒの右側面と第１ケース２４の内面との間にスラストワッシャ４３が配置される。更に、クラッチアウター３８の第２部材４０の右端と第１ケース２４の内面との間にシム４４が配置されており、このシム４４の厚さの調整によってクラッチアウター３８の軸線Ｌ方向のガタが規制される。
【００２５】
クラッチアウター３８の第２部材４０の内周面に複数枚（実施例では４枚）のクラッチプレート４５…の外周部がスプライン嵌合するとともに、クラッチインナー３７の外周面に複数枚（実施例では３枚）のクラッチディスク４６…の内周部がスプライン嵌合する。クラッチディスク４６…の両面に貼り付けたカーボン製の摩擦材４７…がクラッチプレート４５…に接触するように、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…は交互に配置される。右端のクラッチプレート４５を第２部材４０に係止するクリップ４８と、第３部材４１の左側面との間にシム４９が配置されており、このシム４９の厚さの調整によって第３部材４１の軸線Ｌ方向のガタが規制される。
【００２６】
クラッチインナー３７の外周に環状溝３７ａが形成されており、この環状溝３７ａに板状を成す３個の梃子レバー５０…の径方向内端が係合する。３個の梃子レバー５０…はクラッチアウター３８の第１部材３９の右側面に１２０°間隔で放射状に形成された３本の梃子レバー収納凹部３９ａ…に嵌合し、第１部材３９と一体に回転する。各々の梃子レバー５０の径方向外端は、クラッチアウター３８の第１部材３９、第２部材４０および左端のクラッチプレート４５に囲まれた空間に延びており、左端のクラッチプレート４５に対向する右側面に複数個（実施例では７個）の鋼球５１…を保持する保持溝５０ａが形成される。
【００２７】
保持溝５０ａは軸線Ｌを中心として周方向に延びており、そこに収納された７個の鋼球５１…は周方向に整列する。また保持溝５０ａの底面は軸線Ｌに直交する平面に対して、径方向外側が左端のクラッチプレート４５に接近する方向に所定角度（実施例では１５°）傾斜した斜面Ｒとされる。斜面Ｒの径方向の幅は鋼球５１…の直径の約１．５倍であり、その範囲で鋼球５１…は径方向に移動可能である。
【００２８】
図６から明らかなように、梃子レバー５０の左側面の径方向内端がクラッチインナー３７の環状溝３７ａと当接する点が力点Ｐ１となり、梃子レバー５０の左側面の径方向外端がクラッチアウター３８の第１部材３９の右側面と当接する点が支点Ｐ２となり、鋼球５１…が梃子レバー５０の斜面Ｒと当接する点が作用点Ｐ３となる。支点Ｐ２と作用点Ｐ３との距離ａは、支点Ｐ２と力点Ｐ１との距離ｂよりも小さく設定されている。
【００２９】
このようにして、クラッチインナー３７、クラッチアウター３８、クラッチプレート４５…、クラッチディスク４６…、梃子レバー５０…および鋼球５１…により多板クラッチ５２が構成される。
【００３０】
多板クラッチ５２を組み立ては、次のような順序で行われる。
▲１▼予めクラッチインナー３７に３個の梃子レバー５０…を組み付ける
▲２▼クラッチインナー３７および梃子レバー５０…をクラッチアウター３８の内部に組み付ける
▲３▼梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に鋼球５１…を保持させる
▲４▼クラッチインナー３７およびクラッチアウター３８の第２部材４０にクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を交互に組み付ける
▲５▼クラッチアウター３８の第２部材４０にクリップ４８を組み付ける
▲６▼クリップ４８の側面にシム４９を組み付ける
▲７▼クラッチアウター３８の第２部材４０に、左側のディファレンシャルサイドギヤ３７Ｌと一体の第３部材４１を組み付ける
▲８▼クラッチアウター３８の第２部材４０にクリップ４２を組み付ける
このようにしてサブアセンブリ化された多板クラッチ５２を一括して第１ケース２４に組み付けることで、組付作業性を高めることができる。
【００３１】
次に、図２に基づいて電磁アクチュエータＡの構造を説明する。
【００３２】
アクチュエータケース１８およびアクチュエータカバー２０の内部にヨーク６１が収納されており、ボビン６２に巻き付けられたコイル６３がヨーク６１に形成された凹部に収納される。ヨーク６１およびボビン６２はノックピン６４でアクチュエータカバー２０に対して回り止めされる。径方向内外に分割された２個のヨークプレート６５，６５がヨーク６１の左端面に複数本のボルト６６…で固定されており、これらのヨークプレート６５，６５の左端面に微小なエアギャップ（例えば０．５ｍｍ）を介して対向するアマチュア６７は、ハーフシャフト１１の段部１１ａに当接してクリップ６８で固定される。アクチュエータケース１８の内部に塵埃が侵入しないように、アクチュエータカバー２０とハーフシャフト１１との間にシール部材６９が配置される。各々のヨークプレート６５，６５には、コイル６３の励磁によりヨーク６１に発生した磁束密度を検出する磁束密度センサ７０，７０が設けられる。電磁アクチュエータＡの外部からエアギャップの大きさを確認できるようにアクチュエータケース１８に覗き窓１８ａが形成されており、この覗き窓１８ａは着脱自在なカバー７１で覆われる。
【００３３】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００３４】
差動機構Ｄは通常の差動機能に加えて差動制限機能を発揮するもので、その差動制限機能により発生する差動制限トルクは電磁アクチュエータＡの作動により発生する。
【００３５】
先ず、差動機構Ｄの通常の差動機能について説明する。
【００３６】
内燃機関Ｅの出力トルクが変速機Ｔを介して差動機構Ｄのアクスルドライブギヤ２９に入力されると、アクスルドライブギヤ２９にボルト３０…で結合されたディファレンシャルケース２８が回転する。車両が直進状態にあるとき、４個のディファレンシャルピニオン３２…はピニオンシャフト３１…に対して回転せず、ディファレンシャルピニオン３２…に噛み合う左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌと一体の左車軸１３と、ディファレンシャルピニオン３２…に噛み合う右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒと一体のハーフシャフト１１とは同速で回転し、左右の駆動輪にトルクが均等に配分される。
【００３７】
例えば、車両が左旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が減速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が増速されるため、左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うディファレンシャルピニオン３２…の回転により吸収される。同様に、車両が右旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が増速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が減速されるため、左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うディファレンシャルピニオン３２…の回転により吸収される。
【００３８】
次に、電磁アクチュエータＡの作動により発生する差動制限機能について説明する。
【００３９】
電磁アクチュエータＡのコイル６３に通電すると０．５ｍｍのエアギャップの範囲内でアマチュア６７がヨーク６１に吸引され、アマチュア６７に段部１１ａが係合するハーフシャフト１１が右方向に付勢される。ハーフシャフト１１の右端はステー１０に支持されており、サスペンションに支持された右駆動輪の移動に伴って右車軸１２が傾斜しても、ハーフシャフト１１の軸線の方向は変化しないため、電磁アクチュエータＡによるハーフシャフト１１の駆動を確実に行うことができる。
【００４０】
ハーフシャフト１１が右方向に付勢されると、このハーフシャフト１１の左端に固定されクラッチインナー３７の環状溝３７ａに力点Ｐ１を介して係合する梃子レバー５０…の下端が右方向に移動し、梃子レバー５０…はその上端の支点Ｐ２を中心にして、図６の状態から図７の状態へと反時計方向に揺動する。その結果、梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に作用点Ｐ３を介して当接する鋼球５１…が右向きに付勢され、これらの鋼球５１…に左端のクラッチプレート４５が押圧されることで、鋼球５１…およびクリップ４８間に配置されたクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…が相互に密着し、クラッチインナー３７およびクラッチアウター３８が一体化される。
【００４１】
このようにしてクラッチインナー３７およびクラッチアウター３８が一体化されると、クラッチインナー３７にハーフシャフト１１を介して接続された右車軸１２と、クラッチアウター３８の接続された左車軸１３とが相対回転不能に一体化されるため、差動機構Ｄの作動機能が制限されてぬかるみ等の軟弱地からの脱出を可能にしたり、高速直線走行時の安定性を高めたりすることができる。このとき、電磁アクチュエータＡのコイル６３に供給する電流の大きさを制御して多板クラッチ５２をスリップさせることで、差動機構Ｄに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができる。
【００４２】
以上のように、差動機構Ｄの外部に設けた電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉをハーフシャフト１１を介して多板クラッチ５２に伝達するので、既存の差動機構Ｄをそのまま利用して、あるいは僅かな設計変更を施すだけで、差動機構Ｄに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができ、新たな差動機構Ｄを新規に設計する場合に比べてコストの削減に寄与することができる。
【００４３】
また梃子レバー５０…の支点Ｐ２と作用点Ｐ３との距離ａは、支点Ｐ２と力点Ｐ１との距離ｂよりも小さく設定されている（ａ＜ｂ）ので、電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉをｂ／ａ倍に倍力した押付け力Ｆｏ＝Ｆｉ×（ｂ／ａ）でクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を係合させることができ、電磁アクチュエータＡの小型化および消費電力の節減に寄与することができる。
【００４４】
ところで、クラッチディスク４６…の摩擦材４７…は長期の使用に伴って摩耗するため、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが次第に増加する。従って、摩擦材４７…の摩耗が進行して前記ギャップが増加した状態では、電磁アクチュエータＡに通電してから多板クラッチ５２が係合するまでの応答時間が次第に増加して応答性が低下する問題がある。また摩擦材４７…が摩耗して前記ギャップが増加した状態で多板クラッチ５２を確実に係合させるのは、電磁アクチュエータＡのヨーク６１（厳密にはヨークプレート６５，５）およびアマチュア６７間のエアギャップを充分に大きく設定する必要があり、そのために電磁アクチュエータＡの消費電力が増加してしまう問題がある。
【００４５】
それに対して、本実施例によれば、梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に収納した鋼球５１…によって上記問題を解決することができる。即ち、作動機構Ｄの作動中に、クラッチアウター３８と共に軸線Ｌまわりに回転する鋼球５１…に径方向外側に向かう遠心力が作用する。しかしながら、摩擦材４７…の摩耗が小さい状態、つまりクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが小さい状態では、図６および図７に実線で示すように、保持溝５０ａ…の斜面Ｒの傾斜により、鋼球５１…は遠心力を受けても保持溝５０ａ…の径方向内側に保持されており、梃子レバー５０…が揺動すると同時に押付け力Ｆｏを発生させることができる。
【００４６】
一方、摩擦材４７…の摩耗が大きい状態、つまりクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが大きい状態では、仮に鋼球５１…が図６および図７に実線で示す位置にあるとすると、多板クラッチ５２の係合応答性が低下してしまうが、図６および図７に鎖線で示すように、実際には遠心力を受けた鋼球５１…が保持溝５０ａ…の斜面Ｒに沿って径方向外側に移動して前記ギャップを詰めることにより、摩擦材４７…の非摩耗時と何ら変わらない係合応答性を得ることができる。
【００４７】
しかも、摩擦材４７…の摩耗が進行しても、遠心力によって鋼球５１…が径方向外側に移動することで、力点Ｐ１の軸線Ｌ方向の位置は殆ど変化しないため、電磁アクチュエータＡのヨーク６１およびアマチュア６７間のエアギャップも一定に保持される。従って、将来の摩擦材４７…の摩耗を考慮して前記エアギャップを大きめに設定する必要がなくなり、電磁アクチュエータＡの消費電力を節減できるだけでなく、電磁アクチュエータＡのコイル６３に流す電流と発生する推力Ｆｉの相関関係の変化を最小限に抑えて安定した推力Ｆｉを発生させることができる。
【００４８】
また摩擦材４７…の摩耗状態に関わらず、遠心力で斜面Ｒに沿って径方向外側に付勢された鋼球５１…は、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を係合させる軸線Ｌ方向の押付け力Ｆｏを発生するので、多板クラッチ５２の係合トルクは電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉによる係合トルクと、鋼球５１…に作用する遠心力による係合トルクとの和となる。そして鋼球５１…に作用する遠心力による係合トルクはクラッチアウター３８の回転数、つまり車速に応じて変化するため、差動機構Ｄの差動制限機能にいわゆる車速感応型の特性を与えることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５０】
例えば、実施例では差動機構Ｄに使用される多板クラッチ５２を例示したが、本発明は他の任意の用途の多板クラッチに対して適用することができる。
【００５１】
また本発明の転がり部材は実施例の鋼球５１…に限定されず、径方向に転がり可能なローラであっても良い。
【００５２】
また電磁アクチュエータＡに代えて油圧アクチュエータを採用することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、多板クラッチの押付け部材に形成した斜面を、その径方向外側が一方の摩擦板に接近するように傾斜させ、斜面と摩擦板との間に配置した転がり部材を介して押付け部材から摩擦板に押付け力を付与することで、摩擦板を相互に密着させて多板クラッチを係合させ、第１、第２回転部材間でトルク伝達を行うことができる。一方の回転部材と一体に回転する押付け部材に支持した転がり部材には遠心力が作用するため、摩擦板が摩耗してギャップが増加しても、その押付け部材に形成した斜面に沿って転がり部材が遠心力で径方向外側に移動することで、前記ギャップを詰めることができる。従って、摩擦板の摩耗量に関わらず、押付け部材が一定のストロークをするだけで多板クラッチを係合させることができ、摩擦板の摩耗による係合応答性の低下を防止することができる。
【００５４】
また特に押付け部材を構成する梃子レバーが力点、支点および作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したので、力点に推力を加えて梃子レバーを支点回りに揺動させることで作用点が摩擦材に押付け力を付与するとき、推力に対して押付け力を倍力することができる。これにより、多板クラッチを係合させるための推力を小さくしてエネルギーの節減を図ることができる。
【００５５】
また請求項２に記載された発明によれば、梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したので、小型で小出力の電磁アクチュエータで多板クラッチを係合させることが可能になる。しかも摩擦板の摩耗量が変化しても、転がり部材が半径方向に移動することで梃子レバーの力点の位置が殆ど変化しないため、電磁アクチュエータのヨークおよびアマチュア間のエアギャップを必要最小限に抑えることができる。これにより、コイルの消費電力を一層削減できるだけでなく、アマチュアの推力を安定させて多板クラッチの確実な係合を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用内燃機関の後面図
【図２】差動機構および電磁アクチュエータの拡大断面図
【図３】差動機構の構造を示す図２の３部拡大図（図４の３−３線断面図）
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】図３の要部拡大図
【図７】図６に対応する作用説明図
【符号の説明】
３７ クラッチインナー（第２回転部材）
３８ クラッチアウター（第１回転部材）
４５ クラッチプレート（第１摩擦板）
４６ クラッチディスク（第２摩擦板）
５０ 梃子レバー（押付け部材）
５１ 鋼球（転がり部材）
６１ ヨーク
６３ コイル
６７ アマチュア
Ａ 電磁アクチュエータ
Ｆｏ 押付け力
Ｐ１ 力点
Ｐ２ 支点
Ｐ３ 作用点
Ｒ 斜面
ａ 支点および作用点間の距離
ｂ 支点および力点間の距離
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１回転部材と一体に回転する第１摩擦板と、第２回転部材と一体に回転する第２摩擦板と、第１、第２回転部材の何れか一方の回転部材と一体に回転し、第１、第２摩擦板の何れか一方の摩擦板に軸方向の押付け力を付与して第１、第２摩擦板を相互に係合させる押付け部材とを備えた多板クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の差動制限機構付き差動装置は、例えば下記特許文献により公知である。この差動制限機構付き差動装置は、ディファレンシャルケースを収納するハウジングの内部に多板クラッチおよび油圧アクチュエータを備えており、この油圧アクチュエータで多板クラッチを係合させることにより、ディファレンシャルケースおよび出力軸を一体化して差動機構に任意の差動制限トルクを発生させるようになっている。
【０００３】
この種の多板クラッチは、交互に重ね合わせた複数のクラッチプレートと複数クラッチディスクとを備えており、クラッチディスクの表面に貼り付けた摩擦材がクラッチプレートに密着することで、クラッチプレートおよびクラッチディスクを一体化してトルク伝達を行うようになっている。
【０００４】
【特許文献】
特公平５−３６２４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、長期の使用によりクラッチディスクの摩擦材が次第に摩耗すると、
クラッチプレートおよびクラッチディスク間のギャップが増加するため、多板クラッチを係合させるためのアクチュエータの必要ストローク、つまり油圧アクチュエータであればピストンの必要ストローク、電磁アクチュエータであればアマチュアの必要ストロークが増大してしまい、そのために多板クラッチを係合させる際の応答性が低下してしまう問題がある。
【０００６】
特に、電磁アクチュエータを採用した場合には、クラッチプレートおよびクラッチディスク間のギャップが増加した状態でも多板クラッチを確実に係合させるために、アマチュアのストローク、つまりヨークおよびアマチュア間のエアギャップを大きく設定しなければならず、コイルの消費電力が増加したりアマチュアの推力が不安定になったりする問題がある。
【０００７】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、多板クラッチの摩擦板が摩耗した場合でも、その係合応答性が低下するのを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、第１回転部材と一体に回転する第１摩擦板と、第２回転部材と一体に回転する第２摩擦板と、第１、第２回転部材の何れか一方の回転部材と一体に回転し、第１、第２摩擦板の何れか一方の摩擦板に軸方向の押付け力を付与して第１、第２摩擦板を相互に係合させる押付け部材とを備えており、その押付け部材に径方向外側が前記一方の摩擦板に接近するように傾斜する斜面を形成すると共に、その斜面と前記一方の摩擦板との間に転がり部材を配置して、その転がり部材を介して押付け部材から前記一方の摩擦板に押付け力を付与する多板クラッチであって、前記押付け部材が梃子レバーであり、梃子レバーは径方向内側および外側にそれぞれ力点および支点を有するとともに、前記斜面と転がり部材との接触部に作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したことを特徴とする多板クラッチが提案される。
【０００９】
上記構成によれば、多板クラッチの押付け部材に形成した斜面を、その径方向外側が一方の摩擦板に接近するように傾斜させ、斜面と摩擦板との間に配置した転がり部材を介して押付け部材から摩擦板に押付け力を付与することで、摩擦板を相互に密着させて多板クラッチを係合させ、第１、第２回転部材間でトルク伝達を行うことができる。一方の回転部材と一体に回転する押付け部材に支持した転がり部材には遠心力が作用するため、摩擦板が摩耗してギャップが増加しても、その押付け部材に形成した斜面に沿って転がり部材が遠心力で径方向外側に移動することで、前記ギャップを詰めることができる。従って、摩擦板の摩耗量に関わらず、押付け部材が一定のストロークをするだけで多板クラッチを係合させることができ、摩擦板の摩耗による係合応答性の低下を防止することができる。
【００１１】
また特に押付け部材を構成する梃子レバーが力点、支点および作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したので、力点に推力を加えて梃子レバーを支点回りに揺動させることで作用点が摩擦材に押付け力を付与するとき、推力に対して押付け力を倍力することができる。これにより、多板クラッチを係合させるための推力を小さくしてエネルギーの節減を図ることができる。
【００１２】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、コイルに通電することでヨークにアマチュアを吸引する電磁アクチュエータを備えており、前記梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したことを特徴とする多板クラッチが提案される。
【００１３】
上記構成によれば、梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したので、小型で小出力の電磁アクチュエータで多板クラッチを係合させることが可能になる。しかも摩擦板の摩耗量が変化しても、転がり部材が半径方向に移動することで梃子レバーの力点の位置が殆ど変化しないため、電磁アクチュエータのヨークおよびアマチュア間のエアギャップを必要最小限に抑えることができる。これにより、コイルの消費電力を一層削減できるだけでなく、アマチュアの推力を安定させて多板クラッチの確実な係合を可能にすることができる。
【００１４】
尚、実施例のクラッチアウター３８およびクラッチインナー３７はそれぞれ本発明の第１回転部材および第２回転部材に対応し、実施例のクラッチプレート４５およびクラッチディスク４６はそれぞれ本発明の第１摩擦板および第２摩擦板に対応し、実施例の梃子レバー５０は本発明の押付け部材に対応し、実施例の鋼球５１は本発明の転がり部材に対応する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車用内燃機関の後面図、図２は差動機構および電磁アクチュエータの拡大断面図、図３は差動機構の構造を示す図２の３部拡大図（図４の３−３線断面図）、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、図６は図３の要部拡大図、図７は図６に対応する作用説明図である。
【００１７】
図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの自動車の車体前部に横置きに搭載された内燃機関Ｅは、その左側面に変速機Ｔが一体に結合され、変速機Ｔの後面に差動機構Ｄが設けられる。車体中心線から左方向にずれて配置された差動機構Ｄから右方向にハーフシャフト１１（インターミディエイトシャフト）が延びており、ハーフシャフト１１に右駆動輪（図示せず）を駆動する右車軸１２が接続され、また差動機構Ｄから左方向に延びる左車軸１３を介して左駆動輪（図示せず）が駆動される。ハーフシャフト１１の右端はエンジンブロック２２に固定したステー１０に支持される。
【００１８】
図２を併せて参照すると明らかなように、差動機構Ｄを収納するハウジング１４は、変速機Ｔのケーシングと一体に形成されたハウジング本体１５と、ハウジング本体１５の左端開口部を覆うように複数本のボルト１６…で固定されたカバープレート１７とを備える。差動機構Ｄの右側に取り付けられた電磁アクチュエータＡは、差動機構Ｄのハウジング本体１５の右端開口部に嵌合するアクチュエータケース１８と、アクチュエータケース１８の右端開口部を覆うように３本のボルト１９…で固定されたアクチュエータカバー２０とを備えており、アクチュエータケース１８を貫通する２本のボルト２１，２１でエンジンブロック２２に固定される。差動機構Ｄおよび電磁アクチュエータＡは差動装置を構成する。
【００１９】
ハウジング１４の内部に収納された差動機構Ｄは、ハウジング本体１５にボールベアリング２３で支持された右側の第１ケース２４と、カバープレート１７にボールベアリング２５で支持された左側の第２ケース２６とを複数本のボルト２７…で結合したディファレンシャルケース２８を備えており、第１ケース２４の外周に変速機Ｔにより駆動されるアクスルドライブギヤ２９が複数本のボルト３０で固定される。
【００２０】
次に、図３〜図６を参照して差動機構Ｄの構造を説明する。
【００２１】
ハウジング１４内に収納される差動機構Ｄは、十字状に交差する４本のピニオンシャフト３１…を備える。全体として円形断面を有するピニオンシャフト３１…は端部に面取３１ａ…が形成されており、その面取３１ａ…が第１ケース２４の内周面に差動機構Ｄの軸線Ｌ方向に形成された４本の支持溝２４ａ…に嵌合する。４本のピニオンシャフト３１…の交差部には円形の開口３１ｂが形成されており、その開口３１ｂをハーフシャフト１１が緩く貫通する。４本のピニオンシャフト３１…には４個のディファレンシャルピニオン３２…が回転自在に支持される。ディファレンシャルピニオン３２…と第１ケース２４の内周面との間にスペーサ３３…が配置されており、これらのスペーサ３３…によってディファレンシャルピニオン３２…の径方向の位置が規制される。
【００２２】
第１ケース２４の内部に挿入されたハーフシャフト１１の外周に右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒがスプライン結合され、またハーフシャフト１１の左端にスプライン結合されてストッパプレート３５と一体のボルト３６で係止されたクラッチインナー３７の外周に、左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌが相対回転可能に支持される。左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒは４個のディファレンシャルピニオン３２…に噛み合っている。
【００２３】
第２ケース２６を貫通して第１ケース２４の内部に挿入された左車軸１３の右端にスプライン結合されたクラッチアウター３８は、第２ケース２６の右側面に沿う円板状の第１部材３９と、第１部材３９の右側面外周部に固定された短円筒状の第２部材４０と、左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌの外周に固定されて第２部材４０の右端にスプライン嵌合する環状の第３部材４１とから成る。
【００２４】
第３部材４１をクリップ４２で第２部材４０に係止することで、第１部材３９および第３部材４１の軸線Ｌ方向の距離が規制される。また右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒの右側面と第１ケース２４の内面との間にスラストワッシャ４３が配置される。更に、クラッチアウター３８の第２部材４０の右端と第１ケース２４の内面との間にシム４４が配置されており、このシム４４の厚さの調整によってクラッチアウター３８の軸線Ｌ方向のガタが規制される。
【００２５】
クラッチアウター３８の第２部材４０の内周面に複数枚（実施例では４枚）のクラッチプレート４５…の外周部がスプライン嵌合するとともに、クラッチインナー３７の外周面に複数枚（実施例では３枚）のクラッチディスク４６…の内周部がスプライン嵌合する。クラッチディスク４６…の両面に貼り付けたカーボン製の摩擦材４７…がクラッチプレート４５…に接触するように、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…は交互に配置される。右端のクラッチプレート４５を第２部材４０に係止するクリップ４８と、第３部材４１の左側面との間にシム４９が配置されており、このシム４９の厚さの調整によって第３部材４１の軸線Ｌ方向のガタが規制される。
【００２６】
クラッチインナー３７の外周に環状溝３７ａが形成されており、この環状溝３７ａに板状を成す３個の梃子レバー５０…の径方向内端が係合する。３個の梃子レバー５０…はクラッチアウター３８の第１部材３９の右側面に１２０°間隔で放射状に形成された３本の梃子レバー収納凹部３９ａ…に嵌合し、第１部材３９と一体に回転する。各々の梃子レバー５０の径方向外端は、クラッチアウター３８の第１部材３９、第２部材４０および左端のクラッチプレート４５に囲まれた空間に延びており、左端のクラッチプレート４５に対向する右側面に複数個（実施例では７個）の鋼球５１…を保持する保持溝５０ａが形成される。
【００２７】
保持溝５０ａは軸線Ｌを中心として周方向に延びており、そこに収納された７個の鋼球５１…は周方向に整列する。また保持溝５０ａの底面は軸線Ｌに直交する平面に対して、径方向外側が左端のクラッチプレート４５に接近する方向に所定角度（実施例では１５°）傾斜した斜面Ｒとされる。斜面Ｒの径方向の幅は鋼球５１…の直径の約１．５倍であり、その範囲で鋼球５１…は径方向に移動可能である。
【００２８】
図６から明らかなように、梃子レバー５０の左側面の径方向内端がクラッチインナー３７の環状溝３７ａと当接する点が力点Ｐ１となり、梃子レバー５０の左側面の径方向外端がクラッチアウター３８の第１部材３９の右側面と当接する点が支点Ｐ２となり、鋼球５１…が梃子レバー５０の斜面Ｒと当接する点が作用点Ｐ３となる。支点Ｐ２と作用点Ｐ３との距離ａは、支点Ｐ２と力点Ｐ１との距離ｂよりも小さく設定されている。
【００２９】
このようにして、クラッチインナー３７、クラッチアウター３８、クラッチプレート４５…、クラッチディスク４６…、梃子レバー５０…および鋼球５１…により多板クラッチ５２が構成される。
【００３０】
多板クラッチ５２を組み立ては、次のような順序で行われる。
▲１▼予めクラッチインナー３７に３個の梃子レバー５０…を組み付ける
▲２▼クラッチインナー３７および梃子レバー５０…をクラッチアウター３８の内部に組み付ける
▲３▼梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に鋼球５１…を保持させる
▲４▼クラッチインナー３７およびクラッチアウター３８の第２部材４０にクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を交互に組み付ける
▲５▼クラッチアウター３８の第２部材４０にクリップ４８を組み付ける
▲６▼クリップ４８の側面にシム４９を組み付ける
▲７▼クラッチアウター３８の第２部材４０に、左側のディファレンシャルサイドギヤ３７Ｌと一体の第３部材４１を組み付ける
▲８▼クラッチアウター３８の第２部材４０にクリップ４２を組み付ける
このようにしてサブアセンブリ化された多板クラッチ５２を一括して第１ケース２４に組み付けることで、組付作業性を高めることができる。
【００３１】
次に、図２に基づいて電磁アクチュエータＡの構造を説明する。
【００３２】
アクチュエータケース１８およびアクチュエータカバー２０の内部にヨーク６１が収納されており、ボビン６２に巻き付けられたコイル６３がヨーク６１に形成された凹部に収納される。ヨーク６１およびボビン６２はノックピン６４でアクチュエータカバー２０に対して回り止めされる。径方向内外に分割された２個のヨークプレート６５，６５がヨーク６１の左端面に複数本のボルト６６…で固定されており、これらのヨークプレート６５，６５の左端面に微小なエアギャップ（例えば０．５ｍｍ）を介して対向するアマチュア６７は、ハーフシャフト１１の段部１１ａに当接してクリップ６８で固定される。アクチュエータケース１８の内部に塵埃が侵入しないように、アクチュエータカバー２０とハーフシャフト１１との間にシール部材６９が配置される。各々のヨークプレート６５，６５には、コイル６３の励磁によりヨーク６１に発生した磁束密度を検出する磁束密度センサ７０，７０が設けられる。電磁アクチュエータＡの外部からエアギャップの大きさを確認できるようにアクチュエータケース１８に覗き窓１８ａが形成されており、この覗き窓１８ａは着脱自在なカバー７１で覆われる。
【００３３】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００３４】
差動機構Ｄは通常の差動機能に加えて差動制限機能を発揮するもので、その差動制限機能により発生する差動制限トルクは電磁アクチュエータＡの作動により発生する。
【００３５】
先ず、差動機構Ｄの通常の差動機能について説明する。
【００３６】
内燃機関Ｅの出力トルクが変速機Ｔを介して差動機構Ｄのアクスルドライブギヤ２９に入力されると、アクスルドライブギヤ２９にボルト３０…で結合されたディファレンシャルケース２８が回転する。車両が直進状態にあるとき、４個のディファレンシャルピニオン３２…はピニオンシャフト３１…に対して回転せず、ディファレンシャルピニオン３２…に噛み合う左側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌと一体の左車軸１３と、ディファレンシャルピニオン３２…に噛み合う右側のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｒと一体のハーフシャフト１１とは同速で回転し、左右の駆動輪にトルクが均等に配分される。
【００３７】
例えば、車両が左旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が減速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が増速されるため、左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うディファレンシャルピニオン３２…の回転により吸収される。同様に、車両が右旋回状態にあるとき、左側の駆動輪に連なる左車軸１３が増速されて右側の駆動輪に連なるハーフシャフト１１が減速されるため、左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに差回転が発生するが、その差回転は左右のディファレンシャルサイドギヤ３４Ｌ，３４Ｒに噛み合うディファレンシャルピニオン３２…の回転により吸収される。
【００３８】
次に、電磁アクチュエータＡの作動により発生する差動制限機能について説明する。
【００３９】
電磁アクチュエータＡのコイル６３に通電すると０．５ｍｍのエアギャップの範囲内でアマチュア６７がヨーク６１に吸引され、アマチュア６７に段部１１ａが係合するハーフシャフト１１が右方向に付勢される。ハーフシャフト１１の右端はステー１０に支持されており、サスペンションに支持された右駆動輪の移動に伴って右車軸１２が傾斜しても、ハーフシャフト１１の軸線の方向は変化しないため、電磁アクチュエータＡによるハーフシャフト１１の駆動を確実に行うことができる。
【００４０】
ハーフシャフト１１が右方向に付勢されると、このハーフシャフト１１の左端に固定されクラッチインナー３７の環状溝３７ａに力点Ｐ１を介して係合する梃子レバー５０…の下端が右方向に移動し、梃子レバー５０…はその上端の支点Ｐ２を中心にして、図６の状態から図７の状態へと反時計方向に揺動する。その結果、梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に作用点Ｐ３を介して当接する鋼球５１…が右向きに付勢され、これらの鋼球５１…に左端のクラッチプレート４５が押圧されることで、鋼球５１…およびクリップ４８間に配置されたクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…が相互に密着し、クラッチインナー３７およびクラッチアウター３８が一体化される。
【００４１】
このようにしてクラッチインナー３７およびクラッチアウター３８が一体化されると、クラッチインナー３７にハーフシャフト１１を介して接続された右車軸１２と、クラッチアウター３８の接続された左車軸１３とが相対回転不能に一体化されるため、差動機構Ｄの作動機能が制限されてぬかるみ等の軟弱地からの脱出を可能にしたり、高速直線走行時の安定性を高めたりすることができる。このとき、電磁アクチュエータＡのコイル６３に供給する電流の大きさを制御して多板クラッチ５２をスリップさせることで、差動機構Ｄに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができる。
【００４２】
以上のように、差動機構Ｄの外部に設けた電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉをハーフシャフト１１を介して多板クラッチ５２に伝達するので、既存の差動機構Ｄをそのまま利用して、あるいは僅かな設計変更を施すだけで、差動機構Ｄに任意の大きさの差動制限トルクを発揮させることができ、新たな差動機構Ｄを新規に設計する場合に比べてコストの削減に寄与することができる。
【００４３】
また梃子レバー５０…の支点Ｐ２と作用点Ｐ３との距離ａは、支点Ｐ２と力点Ｐ１との距離ｂよりも小さく設定されている（ａ＜ｂ）ので、電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉをｂ／ａ倍に倍力した押付け力Ｆｏ＝Ｆｉ×（ｂ／ａ）でクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を係合させることができ、電磁アクチュエータＡの小型化および消費電力の節減に寄与することができる。
【００４４】
ところで、クラッチディスク４６…の摩擦材４７…は長期の使用に伴って摩耗するため、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが次第に増加する。従って、摩擦材４７…の摩耗が進行して前記ギャップが増加した状態では、電磁アクチュエータＡに通電してから多板クラッチ５２が係合するまでの応答時間が次第に増加して応答性が低下する問題がある。また摩擦材４７…が摩耗して前記ギャップが増加した状態で多板クラッチ５２を確実に係合させるのは、電磁アクチュエータＡのヨーク６１（厳密にはヨークプレート６５，５）およびアマチュア６７間のエアギャップを充分に大きく設定する必要があり、そのために電磁アクチュエータＡの消費電力が増加してしまう問題がある。
【００４５】
それに対して、本実施例によれば、梃子レバー５０…の保持溝５０ａ…に収納した鋼球５１…によって上記問題を解決することができる。即ち、作動機構Ｄの作動中に、クラッチアウター３８と共に軸線Ｌまわりに回転する鋼球５１…に径方向外側に向かう遠心力が作用する。しかしながら、摩擦材４７…の摩耗が小さい状態、つまりクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが小さい状態では、図６および図７に実線で示すように、保持溝５０ａ…の斜面Ｒの傾斜により、鋼球５１…は遠心力を受けても保持溝５０ａ…の径方向内側に保持されており、梃子レバー５０…が揺動すると同時に押付け力Ｆｏを発生させることができる。
【００４６】
一方、摩擦材４７…の摩耗が大きい状態、つまりクラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…間のギャップが大きい状態では、仮に鋼球５１…が図６および図７に実線で示す位置にあるとすると、多板クラッチ５２の係合応答性が低下してしまうが、図６および図７に鎖線で示すように、実際には遠心力を受けた鋼球５１…が保持溝５０ａ…の斜面Ｒに沿って径方向外側に移動して前記ギャップを詰めることにより、摩擦材４７…の非摩耗時と何ら変わらない係合応答性を得ることができる。
【００４７】
しかも、摩擦材４７…の摩耗が進行しても、遠心力によって鋼球５１…が径方向外側に移動することで、力点Ｐ１の軸線Ｌ方向の位置は殆ど変化しないため、電磁アクチュエータＡのヨーク６１およびアマチュア６７間のエアギャップも一定に保持される。従って、将来の摩擦材４７…の摩耗を考慮して前記エアギャップを大きめに設定する必要がなくなり、電磁アクチュエータＡの消費電力を節減できるだけでなく、電磁アクチュエータＡのコイル６３に流す電流と発生する推力Ｆｉの相関関係の変化を最小限に抑えて安定した推力Ｆｉを発生させることができる。
【００４８】
また摩擦材４７…の摩耗状態に関わらず、遠心力で斜面Ｒに沿って径方向外側に付勢された鋼球５１…は、クラッチプレート４５…およびクラッチディスク４６…を係合させる軸線Ｌ方向の押付け力Ｆｏを発生するので、多板クラッチ５２の係合トルクは電磁アクチュエータＡが発生する推力Ｆｉによる係合トルクと、鋼球５１…に作用する遠心力による係合トルクとの和となる。そして鋼球５１…に作用する遠心力による係合トルクはクラッチアウター３８の回転数、つまり車速に応じて変化するため、差動機構Ｄの差動制限機能にいわゆる車速感応型の特性を与えることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５０】
例えば、実施例では差動機構Ｄに使用される多板クラッチ５２を例示したが、本発明は他の任意の用途の多板クラッチに対して適用することができる。
【００５１】
また本発明の転がり部材は実施例の鋼球５１…に限定されず、径方向に転がり可能なローラであっても良い。
【００５２】
また電磁アクチュエータＡに代えて油圧アクチュエータを採用することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、多板クラッチの押付け部材に形成した斜面を、その径方向外側が一方の摩擦板に接近するように傾斜させ、斜面と摩擦板との間に配置した転がり部材を介して押付け部材から摩擦板に押付け力を付与することで、摩擦板を相互に密着させて多板クラッチを係合させ、第１、第２回転部材間でトルク伝達を行うことができる。一方の回転部材と一体に回転する押付け部材に支持した転がり部材には遠心力が作用するため、摩擦板が摩耗してギャップが増加しても、その押付け部材に形成した斜面に沿って転がり部材が遠心力で径方向外側に移動することで、前記ギャップを詰めることができる。従って、摩擦板の摩耗量に関わらず、押付け部材が一定のストロークをするだけで多板クラッチを係合させることができ、摩擦板の摩耗による係合応答性の低下を防止することができる。
【００５４】
また特に押付け部材を構成する梃子レバーが力点、支点および作用点を有しており、支点および作用点間の距離を支点および力点間の距離よりも小さく設定したので、力点に推力を加えて梃子レバーを支点回りに揺動させることで作用点が摩擦材に押付け力を付与するとき、推力に対して押付け力を倍力することができる。これにより、多板クラッチを係合させるための推力を小さくしてエネルギーの節減を図ることができる。
【００５５】
また請求項２に記載された発明によれば、梃子レバーの力点を電磁アクチュエータのアマチュアに接続したので、小型で小出力の電磁アクチュエータで多板クラッチを係合させることが可能になる。しかも摩擦板の摩耗量が変化しても、転がり部材が半径方向に移動することで梃子レバーの力点の位置が殆ど変化しないため、電磁アクチュエータのヨークおよびアマチュア間のエアギャップを必要最小限に抑えることができる。これにより、コイルの消費電力を一層削減できるだけでなく、アマチュアの推力を安定させて多板クラッチの確実な係合を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用内燃機関の後面図
【図２】差動機構および電磁アクチュエータの拡大断面図
【図３】差動機構の構造を示す図２の３部拡大図（図４の３−３線断面図）
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】図３の要部拡大図
【図７】図６に対応する作用説明図
【符号の説明】
３７ クラッチインナー（第２回転部材）
３８ クラッチアウター（第１回転部材）
４５ クラッチプレート（第１摩擦板）
４６ クラッチディスク（第２摩擦板）
５０ 梃子レバー（押付け部材）
５１ 鋼球（転がり部材）
６１ ヨーク
６３ コイル
６７ アマチュア
Ａ 電磁アクチュエータ
Ｆｏ 押付け力
Ｐ１ 力点
Ｐ２ 支点
Ｐ３ 作用点
Ｒ 斜面
ａ 支点および作用点間の距離
ｂ 支点および力点間の距離
Claims (2)
- 第１回転部材（３８）と一体に回転する第１摩擦板（４５）と、
第２回転部材（３７）と一体に回転する第２摩擦板（４６）と、
第１、第２回転部材（３８，３７）の何れか一方の回転部材（３８）と一体に回転し、第１、第２摩擦板（４５，４６）の何れか一方の摩擦板（４５）に軸方向の押付け力（Ｆｏ）を付与して第１、第２摩擦板（４５，４６）を相互に係合させる押付け部材（５０）とを備えており、
その押付け部材（５０）に径方向外側が前記一方の摩擦板（４５）に接近するように傾斜する斜面（Ｒ）を形成すると共に、その斜面（Ｒ）と前記一方の摩擦板（４５）との間に転がり部材（５１）を配置して、その転がり部材（５１）を介して押付け部材（５０）から前記一方の摩擦板（４５）に押付け力（Ｆｏ）を付与する多板クラッチであって、
前記押付け部材（５０）が梃子レバーであり、梃子レバーは径方向内側および外側にそれぞれ力点（Ｐ１）および支点（Ｐ２）を有するとともに、前記斜面（Ｒ）と転がり部材（５１）との接触部に作用点（Ｐ３）を有しており、支点（Ｐ２）および作用点（Ｐ３）間の距離（ａ）を支点（Ｐ２）および力点（Ｐ１）間の距離（ｂ）よりも小さく設定したことを特徴とする、多板クラッチ。 - コイル（６３）に通電することでヨーク（６１）にアマチュア（６７）を吸引する電磁アクチュエータ（Ａ）を備えており、前記梃子レバーの力点（Ｐ１）を電磁アクチュエータ（Ａ）のアマチュア（６７）に接続したことを特徴とする、請求項１に記載の多板クラッチ。
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