JP4048701B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸的に配置された２軸間に介在して、これら両軸のトルク伝達可能な連結を断続するための駆動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動力伝達装置の一形式として、アウタケースと同アウタケース内にて回転可能に支持されて同心的に位置するインナシャフトとの間に、メインクラッチ機構、電磁式のパイロットクラッチ機構およびカム機構を配設してなり、前記パイロットクラッチ機構から出力する作用力を前記カム機構により増幅して前記メインクラッチ機構に伝達し、同メインクラッチ機構を作動して前記アウタケースと前記インナシャフトをトルク伝達可能に連結させる駆動力伝達装置がある。
【０００３】
当該形式の駆動力伝達装置において、パイロットクラッチ機構は、電磁石、摩擦クラッチ、およびアーマチャを備えていて、電磁石の電磁コイルへの通電により電磁石を基点として、摩擦クラッチおよびアーマチャを通って循環する磁束（循環磁路）が形成されて、これにより生じる吸引作用によりアーマチャを吸引して摩擦クラッチを摩擦係合させ、摩擦クラッチに生じる摩擦係合力を作用力としてカム機構へ出力するものである。
【０００４】
この摩擦係合力は、電磁石の電磁コイルへの通電量により制御されるが、摩擦係合力を的確に制御するには、当該循環磁路からの磁束の漏洩を極力防止して、当該循環磁路を的確に確保する必要がある。当該形式の駆動力伝達装置のアウタケースがアルミニウム合金等の非磁性体である場合には、アウタケースを通して漏洩する磁束が皆無に近いことから、当該循環磁路を的確に確保することができるが、アウタケースが鉄製である場合には、アウタケースを通して漏洩する磁束が大きいことから、当該循環磁路を的確に確保することが難しい。このため、従来の駆動力伝達装置では、アウタケースをアルミニウム合金等の非磁性体で形成しているのが一般である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該形式の駆動力伝達装置においては、その配設される場所によっては、連結させる一方の軸をアウタケースに結合するための軸スプラインを必要とする場合があるが、場所的な制約から、アウタケースに軸スプライン付きのフランジを取付けるスペースがない場合には、アウタケースを例えばＳ１５Ｃ等の鉄製にしてアウタケースと一体に軸スプラインを形成する手段が採られる。
【０００６】
このように、当該駆動力伝達装置に鉄製のアウタケースを採用した場合、当該循環磁路からの磁束の漏洩を防止するためには、鉄製のアウタケースの中間部をステンレススチール等の非磁性部材で形成して、非磁性部材によりアウタケースからの磁束の漏洩を遮断して、当該循環磁路からの磁束の漏洩を防止するという特殊な手段を採らざるを得ない。しかしながら、鉄製のアウタケースの中間部をステンレススチール等の非磁性部材で形成するのは形成作業が煩雑かつ面倒で、また、アウタケースが高価になるという問題がある。
【０００７】
本発明者等は、鉄製のアウタケースを採用した当該形式の駆動力伝達装置おいて、パイロットクラッチ機構のアーマチャに対する吸引力について種々検討した結果、アーマチャに対する吸引力は、アーマチャおよびカム部材間の隙間とアーマチャおよび摩擦クラッチ間の隙間とが微妙に関係していること、かかる関係を維持すれば、アウタケースが鉄製である場合でも、当該循環磁路からの磁束の漏洩が抑制されて、パイロットクラッチ機構が良好に作動することを知得した。
【０００８】
従って、本発明の目的は、鉄製のアウタケースを採用した当該形式の駆動力伝達装置おいて、アーマチャおよびカム部材間の隙間とアーマチャおよび摩擦クラッチ間の隙間との微妙な関係を維持し得るように構成して、当該循環磁路からの磁束の漏洩を極力無くして、パイロットクラッチ機構を良好に作動し得るようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は駆動力伝達装置に関するもので、アウタケースと同アウタケース内にて回転可能に支持されて同心的に位置するインナシャフトとの間に、メインクラッチ機構、アーマチャと摩擦クラッチを有する電磁式のパイロットクラッチ機構、および、第１カム部材と第２カム部材を有するカム機構を配設してなり、前記パイロットクラッチ機構から出力する作用力により前記カム機構の前記第１カム部材と前記第２カム部材とを相対回転させ、前記第２カム部材に発生する押圧力を前記メインクラッチ機構に伝達し、同メインクラッチ機構を作動して前記アウタケースと前記インナシャフトをトルク伝達可能に連結させる駆動力伝達装置であって、前記アウタケースとして鉄製のアウタケースが採用されている駆動力伝達装置を適用対象とするものである。
【００１０】
しかして、本発明に係る駆動力伝達装置は、前記パイロットクラッチ機構と前記カム機構との間に、同カム機構を構成する前記第２カム部材と同第２カム部材と対向配置され前記パイロットクラッチ機構を構成する前記アーマチャとの隙間を規制する非磁性体からなる第１の隙間規制部材を備え、同第１の隙間規制部材は非磁性体からなる複数のボールであって、これらのボールは前記第２カム部材の前記アーマチャに対向する面にて同一円周上に複数設けた嵌合孔のそれぞれに嵌合されて、前記アーマチャ側に臨んでいることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る駆動力伝達装置においては、前記パイロットクラッチ機構と前記カム機構との間に、前記第１の間隙規制部材に加えて、前記パイロットクラッチ機構を構成する前記摩擦クラッチに微小荷重を付与して同摩擦クラッチを構成する各クラッチプレート間の隙間を規制する非磁性体からなる第２の隙間規制部材を配設するように構成することができる。
【００１２】
本発明に係る駆動力伝達装置においては、前記第２の隙間規制部材としては、前記第２カム部材と前記摩擦クラッチとの間に介在するバネ部材を採用することができる。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明に係る駆動力伝達装置においては、第１の隙間規制部材である非磁性体からなる複数のボールによってアーマチャの軸方向の移動を規制して、アーマチャの吸引不良を防止している。換言すれば、パイロットクラッチ機構を構成する第２カム部材とアーマチャとの隙間を一定以上に維持することによって、アーマチャの背面から第２カム部材側への磁束の漏洩を抑制して、循環磁路からの磁束の漏洩に起因するアーマチャの吸引不良を防止することができ、これにより、パイロットクラッチ機構の作動を良好に維持することができる。この場合、第１の隙間規制部材として非磁性体からなる複数のボールを採用して、これらのボールを第２カム部材のアーマチャに対向する面にて同一円周上に複数設けた嵌合孔のそれぞれに嵌合して、アーマチャ側に臨ませる構成を採っている。このため、汎用の非磁性体からなるボールを用いた簡素な構成によって、アーマチャの軸方向の移動を規制して、アーマチャの吸引不良を防止することができる。
【００１４】
本発明に係る駆動力伝達装置において、第１の隙間規制部材に加えて、第２の隙間規制部材を採用する場合には、第１の隙間規制部材の作用効果に加えて、第２の隙間規制部材により、摩擦クラッチに微小荷重を付与して摩擦クラッチの各クラッチプレートを互いに押付けて、各クラッチプレートの公差による隙間のバラツキを是正することができる。これにより、電磁石の電磁コイルへの印加電流が低電流である場合の、隙間のバラツキに起因するアーマチャに対する吸引不良を防止することができる。
【００１５】
【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に、図１には本発明の一実施形態に係る駆動力伝達装置が示されている。当該駆動力伝達装置Ａは、図２に示すように、前輪駆動をベースとする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て、後輪側への駆動力の伝達を制御する。
【００１６】
当該四輪駆動車において、トアランスアクスル１１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１２の駆動力をトランスアクスル１１のフロントディファレンシャルを介して、両アクスルシャフト１３ａ，１３ａに出力して左右の前輪１３ｂ，１３ｂを駆動させるとともに、プロペラシャフト１４側に出力させる。プロペラシャフト１４は、駆動力伝達装置Ａを介してドライブピニオンシャフト１５に連結されており、プロペラシャフト１４とドライブピニオンシャフト１５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１６に伝達され、リヤディファレンシャル１６から両アクスルシャフト１７ａ，１７ａへ出力されて左右の後輪１７ｂ，１７ｂを駆動させる。
【００１７】
駆動力伝達装置Ａは、プロペラシャフト１４とドライブピニオンシャフト１５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２０ａ、インナシャフト２０ｂ、およびメインクラッチ機構２０ｃと、パイロットクラッチ機構３０ａおよびカム機構３０ｂとを備えている。
【００１８】
駆動力伝達装置Ａを構成するアウタケース２０ａは、有底筒状のハウジング２１ａと、ハウジング２１ａの後端開口部に螺着されて同開口部を覆蓋するリヤカバー２１ｂとにより構成されている。ハウジング２１ａは磁性材料である鉄製（例えばＳ１５Ｃ）のもので、ハウジング本体２１ａ1の前面であるフロントカバー部２１ａ2の前面に連結軸部２１ａ3が一体に形成されていて、同連結部２１ａ3にプロペラシャフト１４が動力伝達可能に連結される。また、リヤカバー２１ｂは磁性材料である鉄製の内外両筒部２１ｂ1，２１ｂ2と、両筒部２１ｂ1，２１ｂ2間に位置して溶接等により固着された非磁性材料であるステンレス製の中間筒部２１ｂ3にて形成されている。
【００１９】
インナシャフト２０ｂは、リヤカバー２１ｂの中央部を液密的に貫通してアウタケース２０ａのハウジング２１ａ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２１ａとリヤカバー２１ｂに回転可能に支持されている。インナシャフト２０ｂは、メインクラッチ機構２０ｃを構成する各インナクラッチプレート２２ａが組付けられるとともに、ドライブピニオンシャフト１５の先端部が挿入されてトルク伝達可能に連結される。
【００２０】
インナシャフト２０ｂは、中空シャフト２３の貫通孔内の中間部にキャップ２４を嵌着してなるもので、貫通孔内が一端側と他端側とに２分割されて遮断されている。中空シャフト２３の一端側の内孔の内周面には、ドライブピニオンシャフト１５がスプライン嵌合する内スプライン２３ａが形成され、かつ、他端側の外周面には各インナクラッチプレート２２ａがスプライン嵌合する外スプライン２３ｂが形成されている。なお、キャップ２４は、椀形状の金属製のキャップ部２４ａの外周にゴム製のカバー体２４ｂを貼着して形成されているもので、中空シャフト２３の貫通孔の中間部に嵌着されて貫通孔内を液密的に２分割している。
【００２１】
メインクラッチ機構２０ｃ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２２ａおよびアウタクラッチプレート２２ｂ）を備え、ハウジング２１ａ内の奥壁側に配設されている。摩擦クラッチを構成する各インナクラッチプレート２２ａは、インナシャフト２０ｂの外周の外スプライン２３ｂ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２２ｂはハウジング２１ａ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２２ａと各アウタクラッチプレート２２ｂ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】
パイロットクラッチ機構３０ａは電磁式クラッチであり、電磁石３１、摩擦クラッチ３２、アーマチャ３３、およびヨーク３４にて構成されている。電磁石３１は環状を呈し、ヨーク３４に嵌着された状態でリヤカバー２１ｂの環状凹所２１ｃに嵌合されている。ヨーク３４は、リヤカバー２１ｂとはわずかな隙間を保持した状態で回転可能に組付けられている。
【００２３】
摩擦クラッチ３２は、複数のアウタクラッチプレート３２ａとインナクラッチプレート３２ｂ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３２ａはハウジング２１ａ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３２ｂは後述するカム機構３０ｂを構成する第１カム部材３５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。アーマチャ３３は環状を呈するもので、ハウジング２１ａ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３２の前側に位置して対向している。
【００２４】
カム機構３０ｂは、メインクラッチ機構２０ｃとパイロットクラッチ機構３０ａ間に配設されているもので、第１カム部材３５、第２カム部材３６、および、複数のカムフォロア３７にて構成されている。第１カム部材３５は、インナシャフト２０ｂの外周に回転可能に嵌合された状態で摩擦クラッチ３２の内周側に位置し、その外周に摩擦クラッチ３２のインナクラッチプレート３２ｂがスプライン嵌合している。第２カム部材３６は、インナシャフト２０ｂの外周にスプライン嵌合した状態で、第１カム部材３５およびアーマチャ３３とメインクラッチ機構２０ｃとの間に位置している。各カムフォロア３７はボール状を呈するもので、両カム部材３５，３６の互いに対向する対向面に形成した各ボール溝に嵌合している。
【００２５】
かかる構成の駆動力伝達装置Ａにおいては、パイロットクラッチ機構３０ａを構成する電磁石３１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３２は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構３０ａは非作動の状態にあって、カム機構３０ｂにおいては、第１カム部材３５はカムフォロア３７を介して第２カム部材３６と一体に回転可能な状態にあって、メインクラッチ機構２０ｃ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の駆動モードを構成する。
【００２６】
一方、電磁石３１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３０ａには電磁石３１を基点としてヨーク３４、リヤカバー２１ｂ、摩擦クラッチ３２およびアーマチャ３３を循環する磁路が形成されて、電磁石３１はアーマチャ３３を吸引する。このため、アーマチャ３３は摩擦クラッチ３２を押圧して摩擦係合させる。この結果、パイロットクラッチ機構３０ａにパイロットトルクが発生し、カム機構３０ｂにおいては、第１カム部材３５と第２カム部材３６間に相対回転が発生して、カムフォロア３７とボール溝の作用により、第２カム部材３６がメインクラッチ機構２０ｃを押圧する。これにより、メインクラッチ機構２０ｃは、摩擦クラッチ３２の摩擦係合力に応じて摩擦係合して、アウタケース２０ａとインナシャフト２０ｂ間でトルク伝達が生じる。これにより、車両はプロペラシャフト１４とドライブピニオンシャフト１５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。
【００２７】
また、電磁石３１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３１のアーマチャ３３に対する吸引力が増大し、アーマチャ３３は強く吸引されて摩擦クラッチ３２の摩擦係合力を増大させ、第１カム部材３５と第２カム部材３６との相対移動を増大させる。この結果、第２カム部材３６のメインクラッチ機構に対する押圧力が増大して、メインクラッチ機構２０ｃを結合状態とする。このため、車両はプロペラシャフト１４とドライブピニオンシャフト１５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。
【００２８】
しかして、当該駆動力伝達装置Ａにおいては、パイロットクラッチ機構３０ａとカム機構３０ｂの間に非磁性体であるステンレス製のボール３８ａと、非磁性体であるコイルバネ３９が介在させている。ボール３８ａは、本発明における第１の隙間規制部材に該当し、かつ、コイルバネ３９は本発明における第２の隙間規制部材に該当する。ボール３８ａは、第２カム部材３６の外周側で同一円周上に複数設けた各嵌合孔３６ａに嵌合されているもので、アーマチャ３３側に臨んで、アーマチャ３３との間に微小な隙間を形成している。また、コイルバネ３９は、第２カム部材３６と摩擦クラッチ３２の最左端側のインナクラッチプレート３２ｂ間に介装されているもので、摩擦クラッチ３２に微小荷重を付与して各アウタクラッチプレート３２ａ、各インナクラッチプレート３２ｂ間の隙間を是正してそのバラツキを解消している。
【００２９】
図３は、パイロットクラッチ機構３０ａを構成する電磁石の電磁コイルへの通電時に、アーマチャ３３が摩擦クラッチ３２側へ吸引可能な場合の、アーマチャ３２および第２カム部材３６間の隙間と、アーマチャ３２と摩擦クラッチ３２間の隙間の関係を示すグラフである。パイロットクラッチ機構３０ａにおいては、アーマチャ３３が摩擦クラッチ３２側へ吸引良好な領域は当該グラフの右側領域であって、当該グラフの左側領域はアーマチャ３３の吸引不良な領域である。当該パイロットクラッチ機構３０ａにおいては、第２カム部材３６とアーマチャ３３間にボール３８ａを介在させることにより、上記した両隙間の関係をアーマチャ３３の吸引良好な領域に設定している。
【００３０】
従って、当該駆動力伝達装置Ａによれば、アウタケース２０ａのハウジング２１ａに鉄製のハウジングを採用しているにも拘わらず、第１の隙間規制部材であるボール３８ａの作用により、パイロットクラッチ機構３０ａを構成するアーマチャ３３と第２カム部材３６との隙間を一定間隔以上に維持することによって、アーマチャ３３の背面側から第２カム部材３６側への磁束の漏洩を阻止して、循環磁路からの磁束の漏洩に起因するアーマチャ３３の吸引不良を防止することができ、これにより、パイロットクラッチ機構３０ａの作動を良好に維持することができる。この場合、第１の隙間規制部材として非磁性体からなる複数のボール３８ａを採用して、これらのボール３８ａを第２カム部材３６のアーマチャ３３に対向する面にて同一円周上に複数設けた嵌合孔３６ａのそれぞれに嵌合して、アーマチャ３３側に臨ませる構成を採っているため、汎用の非磁性体からなるボールを用いた簡素な構成によって、アーマチャ３３の軸方向の移動を規制して、アーマチャ３３の吸引不良を防止することができる。
【００３１】
また、当該駆動力伝達装置Ａによれば、第２の隙間規制部材であるコイルバネ３９により、摩擦クラッチ３２に微小荷重を付与して摩擦クラッチ３２の各アウタクラッチプレート３２ａおよび各インナクラッチプレート３２ｂを互いに微小荷重で押付けて、各クラッチプレート３２ａ、３２ｂの公差による隙間のバラツキを是正している。これにより、電磁石３１の電磁コイルへの印加電流が低電流である場合の、各アウタクラッチプレート３２ａおよび各インナクラッチプレート３２ｂ間での隙間のバラツキに起因するアーマチャ３３に対する吸引不良を防止することができる。
【００３２】
図４は、本発明の他の実施形態に係る駆動力伝達装置の一部を示すもので、当該駆動力伝達装置においては、第１の隙間規制部材のみを採用して、第２の隙間規制部材の使用を省略している例である。第１の隙間規制部材としては、複数のボール３８ａを採用して、これらのボール３８ａを第２カム部材３６に設けた各嵌合孔３６ａのそれぞれに嵌合して、アーマチャ３３側に臨む構成としている。
【００３３】
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動力伝達装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】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。
【図３】同駆動力伝達装置におけるアーマチャに対する吸引良好領域および吸引不良領域を示すグラフである。
【図４】本発明に係る駆動力伝達装置の他の実施形態の要部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
Ａ…駆動力伝達装置、１１…トアランスアクスル、１２…エンジン、１３ａ…アクスルシャフト、１３ｂ…前輪、１４…プロペラシャフト、１５…ドライブピニオンシャフト、１６…リヤディファレンシャル、１７ａ…アクスルシャフト、１７ｂ…後輪、２０ａ…アウタケース、２０ｂ…インナシャフト、２０ｃ…メインクラッチ機構、２１ａ…ハウジング、２１ａ1…ハウジング本体、２１ａ2…フロントカバー部、２１ａ3…連結軸、２１ｂ…リヤカバー、２１ｂ1，２１ｂ2…筒部、２１ｂ3…中間筒部、２２ａ…インナクラッチプレート、２２ｂ…アウタクラッチプレート、２３…中空シャフト、２３ａ…内スプライン、２３ｂ…外スプライン、２４…キャップ、２４ａ…キャップ部、２４ｂ…カバー体、３０ａ…パイロットクラッチ機構、３０ｂ…カム機構、３１…電磁石、３２…摩擦クラッチ、３２ａ…アウタクラッチプレート、３２ｂ…インナクラッチプレート、３３…アーマチャ、３４…ヨーク、３５…第１カム部材、３６…第２カム部材、３６ａ…嵌合孔、３７…カムフォロア、３８ａ…ボール、３９…コイルバネ。

Claims (3)

1. アウタケースと同アウタケース内にて回転可能に支持されて同心的に位置するインナシャフトとの間に、メインクラッチ機構、アーマチャと摩擦クラッチを有する電磁式のパイロットクラッチ機構、および、第１カム部材と第２カム部材を有するカム機構を配設してなり、前記パイロットクラッチ機構から出力する作用力により前記カム機構の前記第１カム部材と前記第２カム部材とを相対回転させ、前記第２カム部材に発生する押圧力を前記メインクラッチ機構に伝達し、同メインクラッチ機構を作動して前記アウタケースと前記インナシャフトをトルク伝達可能に連結させる駆動力伝達装置であって、前記アウタケースとして鉄製のアウタケースが採用されている駆動力伝達装置であり、当該駆動力伝達装置は、前記パイロットクラッチ機構と前記カム機構との間に、同カム機構を構成する前記第２カム部材と同第２カム部材と対向配置され前記パイロットクラッチ機構を構成する前記アーマチャとの隙間を規制する非磁性体からなる第１の隙間規制部材を備え、同第１の隙間規制部材非磁性体からなる複数のボールであって、これらのボールは前記第２カム部材の前記アーマチャに対向する面にて同一円周上に複数設けた嵌合孔のそれぞれに嵌合されて、前記アーマチャ側に臨んでいることを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、前記パイロットクラッチ機構と前記カム機構との間に、前記第１の隙間規制部材に加えて、前記パイロットクラッチ機構を構成する前記摩擦クラッチに微小荷重を付与して同摩擦クラッチを構成する各クラッチプレート間の隙間を規制する非磁性体からなる第２の隙間規制部材を配設したことを特徴とする駆動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の駆動力伝達装置において、前記第２の隙間規制部材は、前記第２カム部材と前記摩擦クラッチとの間に介在するバネ部材であることを特徴とする駆動力伝達装置。

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