JP4626201B2

JP4626201B2 - 電磁式クラッチ装置

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Publication number: JP4626201B2
Application number: JP2004208947A
Authority: JP
Inventors: 淳二安藤; 博宅野; 正彦長谷川
Original assignee: JTEKT Corp
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Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-07-15
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Description

本発明は、電磁石によって発生する磁束によってクラッチプレートを摩擦係合させる電磁式クラッチ装置に関するものである。

従来、電磁式クラッチ装置には、例えば特許文献１に記載される四輪駆動車両の駆動力伝達装置が公知である。この特許文献１に記載された電磁式クラッチ装置では、特許文献１の図１に示される如く、摩擦クラッチ１４のアウタクラッチプレート１４ｂおよびインナクラッチプレート１４ａをフロントハウジング１１ａの円筒部内周面および第１カム部材１７に夫々回転を規制して軸線方向に移動可能に係合し、大径磁性部材および小径磁性部材を非磁性金属性の筒体１１ｂ１で結合したリアハウジング１１ｂを摩擦クラッチ１４を挟んでアーマチュア１５と対向してフロントハウジング１１ａの開口端部に固定している。アーマチュア１５を吸引して摩擦クラッチ１４を係合させる電磁石１３を大径磁性部材および小径磁性部材の後端部に対向して配置し、摩擦クラッチ１４の伝達トルクに基づく第２カム部材１８と第１カム部材１７との相対回転によるカム機構１０ｅの作動により第２カム部材１８を軸線方向に移動させて摩擦クラッチ１４の伝達トルクを増幅してメインクラッチ機構１０ｃを圧接し、このメインクラッチ機構１０ｃの摩擦係合力によってフロントハウジング１１ａとインナシャフト１１ｂとの間でトルク伝達している。

かかる形式の電磁式クラッチ装置においては、特許文献１の図２に示される如く、摩擦クラッチ１４を構成するインナクラッチプレート１４ａとアウタクラッチプレート１４ｂの一方もしくは両方の側面に微細な間隔の溝部１４ｂ５を形成し、摩擦係合力を低下させる油膜の形成を阻止している。この溝部１４ｂ５の形成には、ダイヤモンド工具を用いて切削加工によって溝部（微細溝）１４ｂ５を形成する手段と、プレス成形によって溝部１４ｂ５を形成する手段がある。プレス成形によって溝部１４ｂ５を形成する手段では、ダイヤモンド工具を用いて溝部１４ｂ５を形成する手段と比較し、より間隔の狭い溝部１４ｂ５を形成でき、大量生産が可能なことから、現在は、プレス成形によって溝部１４ｂ５を形成する手段が採用されている。
特許３００９３８２号公報（段落番号［００３６］から［００４０］、図１、図２）

ところが、かかる微細な間隔の溝部１４ｂ５をプレス成形によって形成した場合には、図６および図７に示すように、インナクラッチプレート１４ａの内周面および外周面の周縁部にダレ部βが形成されるとともに、磁束の短絡を防止するために形成された貫通穴１４ａ３の周縁部にもダレ部αが形成されることになる。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すインナクラッチプレート１４ａのＡ−Ａ断面における表面形状を測定したデータである。図７（ｂ）ではクラッチプレートの径方向寸法の縮尺と厚さ方向寸法の縮尺が４０倍異なっており、径方向に圧縮した状態で表されている。このグラフによれば、ダレ部βの径方向長さは１．１ｍｍ、端部におけるダレの厚さ方向深さは８μｍである。このダレ部α、βは、図６、図７（ｂ）に示すように、クラッチプレート１４ａ、１４ｂの側面の肉厚に対して薄肉であり、隣接するクラッチプレート１４ａ、１４ｂ、リアハウジング１１ｂおよびアーマチャア１５の摩擦係合面と接触せずにエアギャップが形成される。このため、磁路面積が減少され、設計上の吸引力が得られない恐れがあった。また、長期間の使用によりクラッチプレートの表面が磨耗すると、当初ダレ部α、βであった部分が相手部材と接触するようになるため、磁路面積が変化することになり、電磁石によるクラッチプレート１４ａ、１４ｂの摩擦係合力が変化してしまう問題があった。なお、クラッチプレート１４ａ、１４ｂの側面にラップ加工等の研磨を行い、ダレ部α、βのない平坦な面を形成することも考えられるが、この場合、溝部が研磨により消滅してしまうため、研磨を行ってダレ部α、βを除去することはできない。

本発明は、かかる従来の問題点を改善するためになされたもので、クラッチプレートに微細溝をプレス成形し、ダレ部が成形されていても必要な磁路面積および摩擦係合面積が確保され、かつ経年変化によって磁路面積および摩擦係合面積が変化することのない電磁式クラッチ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、同軸上に配置され互いに相対回転可能な第１および第２回転部材を備え、前記第１および第２回転部材の回転中心を中心とする円弧状の貫通穴をほぼ全周に渡って穿設した環状の第１および第２クラッチプレートを交互に配置し、前記第1クラッチプレートを第1または第２回転部材の一方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記第２クラッチプレートを第１または第２回転部材の他方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、大径磁性部材と該大径磁性部材に内包される小径磁性部材とを前記大径磁性部材と前記小径磁性部材との間に配置される非磁性の環状体によって一体に結合した磁路形成部材を前記第１回転部材に固着し、磁性金属製のアーマチャを前記第１回転部材に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記磁路形成部材の前端面に形成されたクラッチ当接面と前記アーマチュアとの間に前記第１および第２クラッチプレートを介在し、前記磁路形成部材および前記アーマチャと当接する第１クラッチプレートの両側面に微細溝をプレス成形し、前記磁路形成部材の後端部に前記大径磁性部材と小径磁性部材との間に磁束を発生させる電磁石を配置した電磁式クラッチ装置において、前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の内側円弧の周縁にダレ部が形成される場合に前記磁路形成部材と当接する前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の内側円弧の半径を前記環状体の内径より大きくし、および／または、前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の外側円弧の周縁にダレ部が形成される場合に前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の外側円弧の半径を前記環状体の外径より小さくし、前記第２クラッチプレートに形成された前記貫通穴の内側円弧の半径を前記環状体の内径と同径にし、かつ、前記第２クラッチプレートに形成された前記貫通穴の外側円弧の半径を前記環状体の外径と同径にしたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、第１クラッチプレートに形成された貫通穴の内側円弧の半径と環状体の内周の半径との差は、微細溝のプレス成形の際に貫通穴の内側円弧の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、第１クラッチプレートに形成された貫通穴の外側円弧の半径と環状体の外周の半径との差は、微細溝のプレス成形の際に貫通穴の外側円弧の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、同軸上に配置され互いに相対回転可能な第１および第２回転部材を備え、第１および第２回転部材の回転中心を中心とする円弧状の貫通穴をほぼ全周に渡って穿設した環状の第１および第２クラッチプレートを交互に配置し、第１クラッチプレートを第１または第２回転部材の一方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、第２クラッチプレートを第１または第２回転部材の他方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、大径磁性部材と大径磁性部材に内包される小径磁性部材とを大径磁性部材と小径磁性部材との間に配置される非磁性の環状体によって一体に結合した磁路形成部材を第１回転部材に固着し、磁性金属製のアーマチャアを第１回転部材に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、磁路形成部材の前端面に形成されたクラッチ当接面とアーマチュアとの間に第１および第２クラッチプレートを介在し、磁路形成部材および前記アーマチャアと当接する第１クラッチプレートの両側面に微細溝をプレス成形し、磁路形成部材の後端部に大径磁性部材と小径磁性部材との間に磁束を発生させる電磁石を配置した電磁式クラッチ装置において、前記微細溝のプレス成形の際に前記第１クラッチプレートの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面の周縁にダレ部が形成され、アーマチュアと当接する第１クラッチプレートの第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅を、アーマチュアの第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅より大きくしたことである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、アーマチュアと当接する第１クラッチプレートの第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅を、アーマチュアの第１回転部材と係合する係合部から反対側の円周面までの幅より大きくしたことである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または５において、第１クラッチプレートの第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅と前記アーマチュアの第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅との差は、微細溝のプレス成形の際に前記第１クラッチプレートの円周面の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することである。

請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項６のいずれか1項において、第１回転部材に同軸的かつ相対回転可能に配置された回転軸と、第１回転部材と回転軸との間に位置し摩擦係合により第１回転部材と回転軸間のトルク伝達を行うメインクラッチと、電磁石への通電により前記アーマチュアを吸引して第１および第２クラッチプレートを摩擦係合させるパイロットクラッチ機構と、パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチに伝達して該メインクラッチを摩擦係合させるカム機構とを備えたことである。

請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至請求項７のいずれか1項において、微細溝が円形状または楕円形状に同心円的に形成されているか、あるいは螺旋状に形成されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、第１クラッチプレートの円弧状に形成された貫通穴の外側円弧の周縁に、プレス成形により発生したダレ部および／または、内側円弧の周縁に、プレス成形により発生したダレ部が環状体と対向するように位置し、第２クラッチプレートに形成された貫通穴の内側円弧および外側円弧の半径を環状体の内径および外径とそれぞれ同径にしたことから、磁路形成部材と当接する第１クラッチプレートは、磁路形成部材を構成する大径磁性部材および／または、小径磁性部材との接触面積がダレ部によって変化せず、磁路面積を確保することができる。また、経年変化によって第１クラッチプレートが磨耗しても、大径磁性部材および／または、小径磁性部材との接触面積は変わらないから、磁路面積が変化することがない。このため、使用当初の吸引力を維持できる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、第１クラッチプレートの円弧状に形成された貫通穴の内側円弧の周縁に形成されるダレ部が、環状体と確実に対向するようになることから、磁路形成部材を構成する小径磁性部材の内周縁まで第１クラッチプレートが密着するので、第１クラッチプレートと小径磁性部材の磁路面積を大きく確保することができる。

上記のように構成した請求項３に係る発明においては、第１クラッチプレートの円弧状に形成された貫通穴の外側円弧の周縁に形成されるダレ部が、環状体と確実に対向するようになることから、磁路形成部材を構成する大径磁性部材の内周縁まで第１クラッチプレートが密着するので、第１クラッチプレートと大径磁性部材の磁路面積を大きく確保することができる。

上記のように構成した請求項４に係る発明においては、アーマチャアと当接する第１クラッチプレートの円周面の周縁にプレス成形によりダレ部が形成され、このダレ部がアーマチャアの円周面から径方向にはみ出すように位置することになる。このため、アーマチャアと当接する第１クラッチプレートは、アーマチャアの周縁まで密着でき、磁路面積を確保することができる。また、経年変化によって第１クラッチプレートの摺動面が磨耗しても、従来のもののように、摺動面の面積が変わることがないから、使用開始当初の摩擦力を維持できる。

上記のように構成した請求項５に係る発明においては、第１クラッチプレートの円弧状に形成された貫通穴の外側円弧および内側円弧の周縁に、プレス成形により発生したダレ部が環状体と対向するように位置するようになることから、磁路形成部材と当接する第１クラッチプレートは、磁路形成部材を構成する大径磁性部材の内周縁および小径磁性部材の外周縁まで密着できる。さらに、アーマチャアと当接する第１クラッチプレートの円周面の周縁にプレス成形によりダレ部が形成され、このダレ部がアーマチャアの円周面から径方向にはみ出すように位置する。従ってアーマチャアと当接する第１クラッチプレートは、アーマチャアの周縁まで密着でき、磁路面積を確保することができる。また、経年変化により、第１クラッチプレートが磨耗して本来の第１プレートの厚みとダレ部の圧みが同じになっても、ダレ部が形成されていた部位は、アーマチャア、大径磁性部材および小径磁性部材に接触せず、磁路面積を変化させることがないことから、使用当初の吸引力を維持できる。

上記のように構成した請求項６に係る発明においては、アーマチャアと当接する第１クラッチプレートの円周面の周縁にプレス成形によりダレ部が形成され、このダレ部がアーマチャアの円周面から径方向にはみ出すように位置する。従ってアーマチャアと当接する第１クラッチプレートは、アーマチャアの周縁まで側面全体に密着でき、磁路面積を確保することができる。

上記のように構成した請求項７に係る発明においては、パイロットクラッチ機構において、磁路面積を確保することができ、かつ使用当初の吸引力を維持できることから、メインクラッチのトルク伝達特性を向上させることができる。

上記のように構成した請求項８に係る発明においては、微細溝を同心円的あるいは螺旋状に形成したことにより、必要以上の潤滑油を第１クラッチプレートから排除することができるので、クラッチプレートの摩擦係合力を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチを図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態としての電磁式クラッチ装置１の断面図である。電磁式クラッチ装置１は、例えばエンジンの駆動力を制御して後輪側に伝達するために、プロペラシャフトの途中に介在されている。２は電磁式クラッチ装置１を覆うクラッチケースで、電磁式クラッチ装置１の有底円筒状のハウジング（第１回転部材）３がクラッチケース２に軸受４によって回転軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。ハウジング３の開口端部には磁路形成部材であるリアハウジング５が螺着され、ハウジング３内に密封されたクラッチ収納室６を画成している。ハウジング３の底部に形成された凹部とリアハウジング５の内周孔にはインナシャフト７の両端部が軸受８，９によって回転軸線Ｏ回りに回転可能に軸承されている。ハウジング３の前端面にはネジ部材１０が立設され、前方プロペラシャフトに連結されるようになっている。インナシャフト７の後端に形成されたスプライン穴に後方プロペラシャフトがスプライン嵌合されている。

クラッチ収納室６内にはメインクラッチ１２が配設され、メインクラッチ１２は複数のメインアウタクラッチプレート１３およびメインインナクラッチプレート１４を備えている。メインアウタクラッチプレート１３はクラッチ収納室６内周面に形成されたスプライン歯（係合部）６ａにスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合し、メインインナクラッチプレート１４はインナシャフト７の中央部に形成された係合部７ａの外周にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４は交互に配置されており、係合時は互いに当接して摩擦係合し、離脱時は互いに離間して非係合状態となる。

カム機構１５は、メインクラッチ１２の後方に配設され、第２回転部材である第１カム部材１６、第２カム部材１７および複数のカムフォロア１８とからなっている。第２カム部材１７は、インナシャフト７の係合部外周にスプライン嵌合して係合した状態で、一端面がメインクラッチ１２と当接し、カム機構１５によりメインクラッチ１２を押圧するようになっている。第１カム部材１６は、複数のカムフォロア１８を挟んで第２カム部材１７の後方でインナシャフト７に遊嵌され、後述するパイロットクラッチ２０の半径内周側に位置している。複数のカムフォロア１８は、第１、第２カム部材１６，１７の対向面に形成されているカム溝に介装されている。パイロットクラッチ２０は、パイロットアウタクラッチプレート（第１クラッチプレート）２１とパイロットインナクラッチプレート（第２クラッチプレート）２２とからなり、第２カム部材１７の後方に配置され、パイロットアウタクラッチプレート２１はクラッチ収納室６内周面に形成されたスプライン歯６ａにスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合し、パイロットインナクラッチプレート２２は第１カム部材１６の外周面にスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。

アーマチャア２３は環状をなし、パイロットクラッチ２０と第２カム部材１７との間に配置され、クラッチ収納室６内周面のスプライン歯６ａにスプライン嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。アーマチャア２３は、後述する電磁石２４を基点として形成される磁束により吸引されて、パイロットクラッチ２０を圧接するようになっている。

リアハウジング５はパイロットクラッチ２０の後方でハウジング３の開口端部に固着されている。リアハウジング５は、磁性金属製の大径リアハウジング部２６（大径磁性部材）、同じく磁性金属製の小径リアハウジング部２７（小径磁性部材）および非磁性金属製の中間部材２８（環状体）とからなっている。円筒状の大径リアハウジング部２６はハウジング３の開口端部内周面に螺合され、リアハウジング５がメインクラッチ１２を予圧接した状態でハウジング３に固着されている。小径リアハウジング部２７は段付き円筒形状で、インナシャフト７をニードルベアリング９により回転可能に支承している。大径リアハウジング部２６の内周面と小径リアハウジング部２７の外周面との間に環状の中間部材２８が介在されている。

リアハウジング５は、中間部材２８外周縁と大径リアハウジング部２６内周縁との間および中間部材２８内周縁と小径リアハウジング部２７外周縁との間が前端面側から溶接され、磁性金属の鉄等で形成された大径リアハウジング部２６および小径リアハウジング部２７が前端部で非磁性金属のステンレス等で形成された中間部材２８を介して一体に結合されて形成されている。大径および小径リアハウジング部２６，２７および中間部材２８に囲まれた位置には、端子を介して通電される環状の電磁石２４がヨーク３２に固着されている。ヨーク３２は大径および小径リアハウジング部２６，２７と微小隙間を保ってインナシャフト７に軸受３３によって回転可能に支承され、クラッチケース２の後端面に突設されたピンに係合して回り止めされている。このように、磁性金属製の大径磁性部材および小径磁性部材である大径および小径リアハウジング部２６，２７が前端部で非磁性金属製の環状体である中間部材２８によって一体に結合されて磁路形成部材であるリアハウジング５が形成されている。

パイロットクラッチ２０を構成するアウタクラッチプレート２１は、図２に示すように環状を呈するもので、外周縁部にフロントハウジング３のスプライン歯６ａに嵌合する係合部であるスプライン２１ａが形成され、かつ、側面の中間部に磁束の短絡を阻止する複数の貫通穴２１ｂが形成されている。この貫通穴２１ｂは、回転軸線Ｏを中心とする円弧状に、ほぼ全周に渡って複数個（６個）が穿設されている。この貫通穴２１ｂの内側円弧２１ｂ１の半径Ａは、図３に示すようにリアハウジング５の中間部材２８の内径Ｂより大きく形成され、貫通穴２１ｂの外側円弧２１ｂ２の半径Ｃは、リアハウジング５の中間部材２８の外径Ｄより小さく形成されている。スプラインが形成された外周縁部２１ｃと径方向に逆側に位置する内側円周面２１ｄの半径Ｅは、環状のアーマチャア２３の内側内周面２３ａの半径Ｆより回転軸線Ｏ側に位置するように、すなわちアウタクラッチプレート２１の内側円周面２１ｄの半径Ｅがアーマチャア２３の内側内周面２３ａの半径Ｆより小さく形成されている。

パイロットクラッチ２０を構成するインナクラッチプレート２２は、アウタクラッチプレート２１と同様に環状を呈するもので、内周縁部に第１カム部材１６のスプラインに嵌合するスプライン２２ａが形成され、かつ、中間部に磁束の短絡を阻止する複数の円弧状の貫通穴２２ｂがアウタクラッチプレート２１の貫通穴２１ｂと同位相に形成されている。このインナクラッチプレート２２に形成された貫通穴２２ｂは、内側円弧の半径が中間部材２８の内径Ｂと同径に形成され、外側円弧の半径が中間部材２８の外径Ｄと同径に形成されている。また、両クラッチプレート２１，２２の両側面は所定の面粗度の摩擦係合面に形成されている。

アウタクラッチプレート２１においては、図２に示すように、その側面２１ｅの摩擦係合面の全面に、微細な幅の溝部２１ｅ１が微小な間隔を保持して多数並列して設けられている。溝部２１ｅ１は、周方向に延びて互いに同心的に並列して設けられていて、その深さが１０μｍ以上で、かつ、その隣り合う間隔が１００μｍ以下に設定されている。これにより、各溝部２１ｅ１はクラッチの長期間の使用によっても残存し、内外両クラッチプレート間での油膜の形成を阻止する。なお、この溝部２１ｅ１は、側面２１ｅの摩擦係合面の全面に螺旋状に形成するようにしてもよい。

このアウタクラッチプレート２１の側面２１ｅに多数の溝部２１ｅ１を形成する方法としては、プレス成形にて溝部２１ｅ１が成形される。各溝部２１ｅ１は円周方向に延びて形成されているため、各溝部２１ｅ１間では、オイルの楔作用が発生することがなくて油膜の形成は一層阻止されるとともに、必要最小限のオイルの保持により潤滑機能が保持され、作用する磁力が安定する。なお、インナクラッチプレート２２の表面には、潤滑溝（図示せず）が形成されており、パイロットクラッチ機構２０の潤滑および冷却が良好に行われるようになっている。

アウタクラッチプレート２１の側面２１ｅにはプレス成形によって多数の溝部２１ｅ１が形成されるが、これととともに、貫通穴２１ｂおよび内側円周面２１ｄの周縁部には図３に示すように肉厚が薄いダレ部α、βが形成されてしまう。このとき、上述したとおり貫通穴２１ｂの内側円弧２１ｂ１の半径Ａがリアハウジング５の中間部材２８の内径Ｂより大きく形成され、貫通穴２１ｂの外側円弧２１ｂ２の半径Ｃがリアハウジング５の中間部材２８の外径Ｄより小さく形成されている。このとき、内側円弧２１ｂ１の半径Ａと中間部材２８の内径Ｂの差、および外側円弧２１ｂ２の半径Ｃと中間部材２８の外径Ｄの差は、ダレ部αの円周方向の幅となるように調整されている。このため、リアハウジング５と対向するアウタクラッチプレート２１の貫通穴２１ｂの周縁部に形成されるダレ部αは中間部材２８と対向するように位置することとなり、リアハウジング５の大径および小径リアハウジング部２６，２７の摩擦係合面全体が周縁部までアウタクラッチプレート２１の側面（摺動面）２１ｅと密着するため、磁路面積を大きくとることができる。

同様に、アーマチャア２３と対向するアウタクラッチプレート２１においても、内側円周面２１ｄの半径Ｅが環状のアーマチャア２３の内側内周面２３ａの半径Ｆより小さく形成されている。このとき、アウタクラッチプレート２１の内側円周面２１ｄの半径Ｅとアーマチャア２３の内側内周面２３ａの半径Ｆとの差はダレ部βの円周方向の幅となるように調整されている。従って、アーマチャア２３の側面全体が周縁部までアウタクラッチプレート２１の側面２１ｅと密着するため、磁路面積を大きくとることができる。図４は、貫通穴２１ｃの内側円弧の半径Ａとリアハウジング５の中間部材２８の内径Ｂが等しく形成され、貫通穴の外側円弧の半径Ｃがリアハウジング５の中間部材２８の外径Ｄと等しく形成されるとともに、アーマチャア２３と対向するアウタクラッチプレート２１の内側円周面２１ｄの半径Ｅが環状のアーマチャア２３の内側内周面２３ａの半径Ｆと等しく形成された従来のアウタクラッチプレート２１を用いた電磁クラッチ装置１と本実施の形態における電磁クラッチ装置１のトルク特性の比較である。この図から明らかなように、本実施の形態におけるトルク特性が向上していることが確認できる。また、図５は、従来のアウタクラッチプレート２１を用いた電磁式クラッチ装置１と本実施の形態における電磁式クラッチ装置１の経年変化によるトルク特性の変化量を示している。この図から明らかなように、本実施の形態における電磁式クラッチ装置１の経年変化によるトルク特性の変化量が減少していることが確認できる。

次に、上記のように構成した電磁式クラッチ装置１の作動について説明する。エンジンを始動すると、エンジンの駆動力が、前方プロペラシャフトによってハウジング３に伝達されハウジング３が回転駆動される。エンジンの始動時は、通常、電磁石２４は非通電状態にあるので磁束は形成されず、パイロットクラッチ機構２０は非係合状態にあり、第２カム部材１７に押圧力が作用せず、メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とは圧接されない状態であり、メインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とが相対回転し、ハウジング３からインナシャフト７に駆動力は伝達されない。

電磁石２４への通電がなされると、電磁石２４を基点として回転磁束が形成される。該回転磁束は小径リアハウジング部２７、パイロットクラッチ機構２０、アーマチャア２３、大径リアハウジング部２６、ヨーク３２を循環、アーマチャア２３を吸引してパイロットクラッチ機構２０を圧接して摩擦係合するので、カム式増幅機構１５の第１カム部材１６と第２カム部材１７との間に相対回転が生じ、カムフォロア１８とカム溝の作用により、第２カム部材１７が、メインクラッチ１２のメインアウタクラッチプレート１３とメインインナクラッチプレート１４とを圧接する方向に移動し、メインクラッチ１２にパイロットクラッチ機構２０の摩擦係合力を増幅した伝達トルクが発生する。伝達トルクはインナシャフト７から後方プロペラシャフトに伝達され、デファレンシャル装置を介して自動車の後輪に伝達される。

上記実施の形態において、第１回転部材をハウジング５とし、第２回転部材を第１カム部材１６として説明し、ハウジング５に第１クラッチプレートとしてアウタクラッチプレート２１を係合し、第１カム部材１６に第２クラッチプレートとしてアウタクラッチプレート２２を係合するようにしたが、第１回転部材をハウジング５の代わりにインナシャフト７とし、インナシャフト７と第１カム部材１６との間にパイロットクラッチ機構２０を構成するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る電磁式クラッチ装置の縦断面図。アウタクラッチプレートの正面図。本発明の実施形態に係る電磁式クラッチ装置の要部を示す縦断面図。従来の電磁式クラッチ装置と本発明の実施形態に係る電磁式クラッチ装置のトルク特性を示すグラフ。従来の電磁式クラッチ装置と本発明の実施形態に係る電磁式クラッチ装置の経年変化によるトルク特性の変化量を示すグラフ。従来の電磁式クラッチ装置の要部を示す縦断面図。従来の電磁式クラッチ装置における実際のインナクラッチプレートのダレ部の測定データ。

符号の説明

１…電磁式クラッチ装置、２…クラッチケース、３…ハウジング、５…リアハウジング、６…クラッチ収納室、７…インナシャフト、９…軸端部、１０…開口部、１２…メインクラッチ、１３…メインアウタクラッチプレート、１４…メインインナクラッチプレート、１５…カム機構、１６…第１カム部材、１７…第２カム部材、１８…カムフォロア、２０…パイロットクラッチ機構、２１…アウタクラッチプレート、２１ｃ…貫通穴、２２…インナクラッチプレート、２３…アーマチャア、２４…電磁石、２６，３７…大径リアハウジング部、２７，３８…小径リアハウジング部、３９…中間部材。α、β…ダレ部

Claims

同軸上に配置され互いに相対回転可能な第1および第２回転部材を備え、前記第１および第２回転部材の回転中心を中心とする円弧状の貫通穴をほぼ全周に渡って穿設した環状の第１および第２クラッチプレートを交互に配置し、前記第１クラッチプレートを第１または第２回転部材の一方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記第２クラッチプレートを第１または第２回転部材の他方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、大径磁性部材と該大径磁性部材に内包される小径磁性部材とを前記大径磁性部材と前記小径磁性部材との間に配置される非磁性の環状体によって一体に結合した磁路形成部材を前記第１回転部材に固着し、磁性金属製のアーマチャを前記第１回転部材に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記磁路形成部材の前端面に形成されたクラッチ当接面と前記アーマチュアとの間に前記第１および第２クラッチプレートを介在し、前記磁路形成部材および前記アーマチャと当接する第１クラッチプレートの両側面に微細溝をプレス成形し、前記磁路形成部材の後端部に前記大径磁性部材と小径磁性部材との間に磁束を発生させる電磁石を配置した電磁式クラッチ装置において、
前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の内側円弧の周縁にダレ部が形成される場合に前記磁路形成部材と当接する前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の内側円弧の半径を前記環状体の内径より大きくし、および／または、前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の外側円弧の周縁にダレ部が形成される場合に前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の外側円弧の半径を前記環状体の外径より小さくし、前記第２クラッチプレートに形成された前記貫通穴の内側円弧の半径を前記環状体の内径と同径にし、かつ、前記第２クラッチプレートに形成された前記貫通穴の外側円弧の半径を前記環状体の外径と同径にしたことを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１において、
前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の内側円弧の半径と前記環状体の内周の半径との差は、前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の内側円弧の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１において、
前記第１クラッチプレートに形成された前記貫通穴の外側円弧の半径と前記環状体の外周の半径との差は、前記微細溝のプレス成形の際に前記貫通穴の外側円弧の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することを特徴とする電磁式クラッチ装置。
同軸上に配置され互いに相対回転可能な第1および第２回転部材を備え、前記第1および第２回転部材の回転中心を中心とする円弧状の貫通穴をほぼ全周に渡って穿設した環状の第１および第２クラッチプレートを交互に配置し、前記第1クラッチプレートを第1または第２回転部材の一方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記第２クラッチプレートを第1または第２回転部材の他方に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、大径磁性部材と該大径磁性部材に内包される小径磁性部材とを前記大径磁性部材と前記小径磁性部材との間に配置される非磁性の環状体によって一体に結合した磁路形成部材を前記第１回転部材に固着し、磁性金属製のアーマチャを前記第１回転部材に相対回転を規制して軸線方向に摺動可能に係合し、前記磁路形成部材の前端面に形成されたクラッチ当接面と前記アーマチュアとの間に前記第１および第２クラッチプレートを介在し、前記磁路形成部材および前記アーマチャと当接する第１クラッチプレートの両側面に微細溝をプレス成形し、前記磁路形成部材の後端部に前記大径磁性部材と小径磁性部材との間に磁束を発生させる電磁石を配置した電磁式クラッチ装置において、
前記微細溝のプレス成形の際に前記第１クラッチプレートの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面の周縁にダレ部が形成され、
前記アーマチュアと当接する第１クラッチプレートの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅を、前記アーマチュアの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅より大きくしたことを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１において、
前記アーマチュアと当接する第１クラッチプレートの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅を、前記アーマチュアの前記第１回転部材と係合する係合部から反対側の円周面までの幅より大きくしたことを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１または５において、
前記第１クラッチプレートの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅と前記アーマチュアの前記第１回転部材と係合する係合部から径方向反対側の円周面までの幅との差は、前記微細溝のプレス成形の際に前記第１クラッチプレートの円周面の周縁に形成されるダレ部の径方向長さに相当することを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか1項において、
前記第１回転部材に同軸的かつ相対回転可能に配置された回転軸と、前記第１回転部材と回転軸との間に位置し摩擦係合により前記第１回転部材と回転軸間のトルク伝達を行うメインクラッチと、前記電磁石への通電により前記アーマチュアを吸引して前記第１および第２クラッチプレートを摩擦係合させるパイロットクラッチ機構と、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチに伝達して該メインクラッチを摩擦係合させるカム機構とを備えたことを特徴とする電磁式クラッチ装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか1項において、
前記微細溝が円形状または楕円形状に同心円的に形成されているか、あるいは螺旋状に形成されていることを特徴とする電磁式クラッチ装置。