JP5504900B2 - カム機構及び電磁クラッチ - Google Patents

Description

本発明は、カム機構、及びカム機構を備えた電磁クラッチに関する。

従来、カム面が形成されたカム部材を電磁コイルの磁力によって吸引し、その吸引により発生する他部材との接触部における摩擦によってカム機構を動作させ、カム機構のカム力によってカム部材をより強く他部材に押し付けることによる摩擦力で回転部材間のトルク伝達を制御する電磁クラッチが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された電磁クラッチは、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動モータで駆動するように構成された４輪駆動車両の後輪側の駆動系に適用され、電動モータの停止時に後輪のディファレンシャル装置と電動モータとの連結を遮断して走行抵抗を低減すべく、出力軸と減速ギヤ列を構成するギヤとの間に配置されている。

この電磁クラッチは、電磁コイルと、電磁コイルの磁力によって電磁コイル側に引き寄せられ、出力軸と一体回転する円盤状の部材に摩擦接触するカム部材と、カム部材とギヤとの間に介在するカムフォロアとを備えている。カム部材とギヤとの対向面のそれぞれにはカム面が形成され、カム部材及びギヤはカムフォロアと共にカム機構を構成している。

このカム部材は中心部に出力時を挿通させる挿通孔が形成された円板状であり、カム面が形成された面とは反対側の面に、上記円盤状の部材に摩擦係合する摩擦面が形成されている。この摩擦面は、カム面よりも外周側に形成されている。

車両の走行時に電磁コイルに通電されると、カム部材は上記円盤状の部材に引き寄せられて摩擦接触し、その摩擦力によってギヤと相対回転する。この相対回転によってカムフォロアがカム面を転動し、カム機構のカム力によってカム部材がより強く円盤状の部材に押し付けられて摩擦係合し、電動モータのトルクがディファレンシャル側に伝達されるようになる。

一方、電磁コイルが非通電の状態で電動モータが停止すると、リターンスプリングの力によってカム機構が中立状態（非作動状態）となり、カム部材の摩擦係合が解除される。これにより電動モータとディファレンシャル装置との連結が遮断される。

特開２００４−１７８０７号公報

上記のように構成された電磁クラッチのカム部材は、摩擦面よりも内周側に形成されたカム面で軸方向のカム力を受け、摩擦面が摩擦相手部材に摩擦係合する。そのため、カム力によって、摩擦面の内周側を支点として外周側が摩擦相手部材から離間するようにカム部材が弾性変形する。このため、カム部材を摩擦係合させる押圧力は、主として摩擦面の内周側の端部に作用し、極端な場合には外周側が摩擦相手部材から浮いてしまう。ところで、周知のように、トルクＴは物体に加わる力Ｆと回転の軸からみた力の加わる点までの距離ｒとの積（Ｔ＝Ｆ×ｒ）で示されるので、カム部材を摩擦係合させるカム力が作用する部位は、内周側よりも外周側である方が効果的である。

しかし、上記のように構成された電磁クラッチのカム部材では、カム力が主として摩擦面の内周側の端部に作用するので、トルク伝達時に摩擦面に滑りを発生させないためにはカム部材の径を大きくしたり、カム部材の周方向に対するカム面の角度を浅くするなどの必要がある。カム部材の径を大きくすると、装置の小型軽量化に限界が生じ、カム面の角度を浅くすると、カム機構の中立位置からカム部材にカム力が発生するまでの相対回転角度が大きくなり、レスポンスが低下する。

そこで、本発明は、カム力によるカム部材の変形を抑制することが可能なカム機構、及びカム機構を備えた電磁クラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のカム機構は、周方向に延びるように形成された複数の第１カム面を有する第１カム部材と、前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる複数の第２カム面が形成された本体部、及び前記複数の第２カム面の内周側と外周側とに亘って径方向に延びるように前記本体部と一体に形成され、前記カム力による前記本体部の変形を抑制する補強部を有する第２カム部材と、を備え、前記補強部は、周方向に隣り合う前記第２カム面の間のそれぞれの位置に対応して形成されている。

この構成によれば、補強部がカム力を第２カム面の内周側と外周側で受け、本体部の径方向に伝達する。また、この構成によれば、補強部が複数の第２カム面に発生するカム力を各第２カム面の間の位置から径方向に伝達する。

また、前記第２カム部材は、前記カム面が形成された側面の軸方向反対側の側面に、前記カム力により摩擦相手部材と摩擦係合する摩擦面を有し、前記補強部は、少なくとも一部が前記摩擦面に対応する径方向の範囲に形成されるように構成するとよい。

この構成によれば、補強部がカム力を第２カム面から摩擦面に伝達する。

また、上記目的を達成するため、本発明の電磁クラッチは、周方向に延びるように形成された第１カム面を有する第１カム部材と、前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる第２カム面、及び前記カム力により摩擦相手部材と摩擦係合する摩擦面が形成された本体部を有する第２カム部材と、前記第２カム部材の前記摩擦面を前記摩擦相手部材に接触させるように前記第２カム部材を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイルと、を備え、前記第２カム部材は、前記第２カム面の内周側と外周側とに亘って径方向に延びるように前記本体部と一体に形成され、前記カム力による前記本体部の変形を抑制する補強部を有する。

この構成によれば、電磁コイルへの通電により第２カム部材の摩擦面に発生する摩擦力によって第１カム部材と第２カム部材が相対回転し、この相対回転により発生したカム力を補強部が第２カム面の内周側と外周側で受け、本体部の径方向に伝達して摩擦面における摩擦力を増大させる。

本発明によれば、カム力によるカム部材の変形を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態における４輪駆動車の駆動力伝達系の構成を示す概略図。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係るカム機構及び電磁クラッチが適用された駆動力伝達装置の構成を示す断面図。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係るカム機構の第２カム部材を示す説明図。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係るカム機構の第２カム部材の変形状態を比較例と共に示す説明図。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチの構成を示す概略図。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係るカム機構のカム部材を示す説明図。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係るカム機構のカム部材を示す概略図。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチが適用された４輪駆動車の駆動力伝達系の概略構成を示す。図１に示すように、４輪駆動車１０１は、駆動源としてのエンジン１０２，エンジン１０２の出力を一対のフロントアクスルシャフト１０４及びプロペラシャフト１０６に分配するトランスアクスル１０３，一対のフロントアクスルシャフト１０４のそれぞれに連結された一対の前輪１０５，プロペラシャフト１０６のトルクをドライブピニオンシャフト１０８に伝達する駆動力伝達装置１，ドライブピニオンシャフト１０８に伝達されたトルクを一対のリヤアクスルシャフト１１０に分配するリヤディファレンシャル１０９，及び一対のリヤアクスルシャフト１１０のそれぞれに連結された一対の後輪１１１を備えている。

駆動力伝達装置１は、４輪駆動車１０１の車体（図示せず）に固定されたディファレンシャルキャリア１０７を介してその内部に支持され、プロペラシャフト１０６とドライブピニオンシャフト１０８とのトルク伝達を制御可能に構成されている。駆動力伝達装置１がプロペラシャフト１０６とドライブピニオンシャフト１０８とをトルク伝達可能に連結すると４輪駆動車１０１が４輪駆動状態となり、この連結を解除すると４輪駆動車１０１が２輪駆動状態となる。

また、４輪駆動車１０１には、駆動力伝達装置１を制御するコントローラ１１２が搭載されている。コントローラ１１２は、一対の前輪１０５及び一対の後輪１１１の回転速度やアクセル開度等に基づいて駆動力伝達装置１に電流を供給し、駆動力伝達装置１のトルク伝達を制御する。

（駆動力伝達装置１の全体構成）
図２は駆動力伝達装置１の構成を示す断面図である。この駆動力伝達装置１は、ディファレンシャルキャリア１０７（図１に示す）に対して回転軸Ｏの周りに回転可能なハウジング２と、このハウジング２に対して同軸状で相対回転可能なインナシャフト３と、ハウジング２とインナシャフト３との間に配置されたメインクラッチ４と、ディファレンシャルキャリア１０７に対して回転不能に保持された電磁コイル５と、電磁コイル５の通電によって作動し、メインクラッチ４を押圧するカム力を発生するカム機構６とから大略構成されている。電磁コイル５及びカム機構６は、電磁クラッチ１０を構成する。

（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、フロントハウジング２１、及びフロントハウジング２１と一体回転するように結合されたリヤハウジング２２からなり、ディファレンシャルキャリア１０７の内部に軸受（図示せず）を介して支持されている。

フロントハウジング２１は、例えば非磁性体材料であるアルミニウム合金からなり、リヤハウジング２２側に開口する収容空間２１ａ、及びこの収容空間２１ａの内面に形成されたストレートスプライン嵌合部２１ｂを有し、プロペラシャフト１０６（図１に示す）と一体回転するように連結されている。収容空間２１ａには潤滑油が約８０％の充填率で充填されている。

リヤハウジング２２は、フロントハウジング２１の開口内周面に螺着された炭素鋼（例えばＳ３５Ｃ、Ｓ１０Ｃ）等の磁性材料からなる外側部材２２１と、外側部材２２１の内側に溶接等によって一体に結合されたステンレス等の非磁性材料からなる中間部材２２２と、中間部材２２２の内側に溶接等によって一体に結合された炭素鋼等の磁性材料からなる内側部材２２３とからなる。

リヤハウジング２２には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａの開口方向と同一の方向に開口する円環状の収容空間２２ａが形成されている。また、リヤハウジング２２の収容空間２２ａとは反対側の側面には、後述する第２カム部材６２と摩擦係合する摩擦面２２ｂが形成されている。

（インナシャフト３の構成）
インナシャフト３は、フロントハウジング２１との間に介在するボール軸受２１０、及びリヤハウジング２２との間に介在するニードル軸受２２０によって、ハウジング２の内側に支持されている。

インナシャフト３は、リヤハウジング２２側の端面３ａから軸方向に延びる第１の中空部３ｂが形成され、第１の中空部３ｂの内面には、ストレートスプライン嵌合部３ｃが設けられている。第１の中空部３ｂには、ドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）の先端部が挿入され、ドライブピニオンシャフト１０８の先端部に形成されたストレートスプライン嵌合部（図示せず）が第１の中空部３ｂのストレートスプライン嵌合部３ｃに嵌合する。

また、インナシャフト３には、フロントハウジング２１側の端面３ｄから軸方向に延びる第２の中空部３ｅが形成され、この第２の中空部３ｅには潤滑油が収容される。第１の中空部３ｂと第２の中空部３ｅとは壁部３ｆによって分離されている。

また、インナシャフト３の外面には、フロントハウジング２１のストレートスプライン嵌合部２１ｂと対向する部位に、ストレートスプライン嵌合部３ｇが形成されている。

（メインクラッチ４の構成）
メインクラッチ４は、複数のアウタクラッチプレート４１、及びアウタクラッチプレート４１と交互に配置された複数のインナクラッチプレート４２を有し、潤滑油が充填された収容空間２１ａ内で両クラッチプレートが摺動する湿式の多板クラッチとして構成されている。

アウタクラッチプレート４１は、その外周部にスプライン嵌合部４１ａを有し、スプライン嵌合部４１ａがフロントハウジング２１のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合している。これにより、アウタクラッチプレート４１は、ハウジング２に対して軸方向移動可能で、ハウジング２と一体回転するように連結されている。

インナクラッチプレート４２は、その内周部にスプライン嵌合部４２ａを有し、スプライン嵌合部４２ａがインナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｇに嵌合している。これにより、インナクラッチプレート４２は、インナシャフト３に対して軸方向移動可能で、インナシャフト３と一体回転するように連結されている。また、インナクラッチプレート４２には、潤滑油を流通させるための孔４２ｂが周方向の複数の箇所に形成されている。

（電磁コイル５の構成）
電磁コイル５は、ディファレンシャルキャリア１０７（図１に示す）に固定された炭素鋼等の磁性材料からなるヨーク５１に保持されて、リヤハウジング２２の収容空間２２ａ内に配置されている。ヨーク５１は、リヤハウジング２２の外側部材２２１の内周面との間にエアギャップ５１ａを、内側部材２２３との間にエアギャップ５１ｂをそれぞれ介在させて、内側部材２２３との間に設けられたシール軸受５２を介してリヤハウジング２２を支持している。

ヨーク５１には、収容空間２２ａの軸方向の底部側に向かって開口した環状の収容空間５１ｃが形成され、この収容空間５１ｃに電磁コイル５が保持されている。電磁コイル５の巻線には、ヨーク５１に形成された孔５１ｄに挿通された電線５ａから供給される電流が通電される。

（カム機構６の構成）
カム機構６は、メインクラッチ４とリヤハウジング２２との間に配置され、第１カム部材６１と、第２カム部材６２と、第１カム部材６１及び第２カム部材６２の間に介在する球状のカムフォロア６３とを有して構成されている。第１カム部材６１はカムフォロア６３よりもメインクラッチ４の側に配置され、第２カム部材６２はカムフォロア６３よりもリヤハウジング２２の側に配置されている。

（第１カム部材６１の構成）
第１カム部材６１は、炭素鋼等の金属材料からなる環状の部材であり、インナシャフト３に外嵌されている。第１カム部材６１は、メインクラッチ４の側に設けられた押圧部６１１と、カムフォロア６３の側に設けられたカム部６１２とが一体に形成されている。押圧部６１１には、メインクラッチ４の複数のインナクラッチプレート４２のうち、最もカム機構６側に位置するインナクラッチプレート４２に対向する押圧面６１１ａが形成されている。カム部６１２には、カムフォロア６３が転動する複数の第１カム面６１２ａが形成されている。

第１カム部材６１の押圧部６１１の内周側には、ストレートスプライン嵌合部６１１ｂが形成され、このストレートスプライン嵌合部６１１ｂはインナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｇに嵌合されている。これにより、第１カム部材６１はインナシャフト３に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。また、第１カム部材６１は、インナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｇのリヤハウジング２２側に形成された段差部３ｈとカム部６２２との間に配置された皿バネ６４によって第２カム部材６２に向かう方向に付勢されている。

（第２カム部材６２の構成）
第２カム部材６２は、例えばプレス加工により成形された炭素鋼等の磁性材料からなる環状の部材であり、その中心部にインナシャフト３を挿通させる挿通孔６２ｃが形成され、インナシャフト３に対して軸方向移動可能に外嵌されている。第２カム部材６２は、本体部６２０と補強部６２３とが一体に形成されている。

本体部６２０は、リヤハウジング２２の摩擦面２２ｂと摩擦係合する摩擦面６２１ａが形成された摩擦部６２１と、カムフォロア６３が転動する第２カム面６２２ａが形成されたカム部６２２とから構成されている。摩擦部６２１は、カム部６２２の外周側に形成されている。

補強部６２３は、摩擦部６２１及びカム部６２２に亘って、本体部６２０の摩擦面６２１ａとは軸方向反対側の側面６２ａに形成されている。補強部６２３の構成については後述する。

第２カム部材６２は、電磁コイル５への通電時に発生する磁力によってリヤハウジング２２に引き寄せられるように軸方向に移動し、摩擦部６２１の摩擦面６２１ａがリヤハウジング２２の摩擦面２２ｂと摩擦係合するように構成されている。また、第２カム部材６２は皿バネ６５により第１カム部材６１に向かう方向に付勢されている。皿バネ６５は、インナシャフト３の外周面に嵌着されたスナップリング６６により軸方向移動が規制されている。

（カムフォロア６３の構成）
カムフォロア６３は、炭素鋼等の金属材料からなり、第１カム部材６１の第１カム面６１２ａと第２カム部材６２の第２カム面６２２ａとの間に挟持され、第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａを転動する。第１カム部材６１と第２カム部材６２は、カムフォロア６３が第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａを転動する範囲において相対回転が可能である。

第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａは周方向に延びるように形成され、その中央部における軸方向の深さが最も深く、周方向の端部に向かうにつれて浅くなるように形成されている。従って、第１カム部材６１に対して第２カム部材６２が相対回転し、カムフォロア６３が第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａの周方向の中央部の位置（中立位置）から転動すると、第２カム部材に第１カム部材６１から軸方向に離間するカム力が発生する。

第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａは、第１カム部材６１及び第２カム部材６２の周方向の複数の箇所に形成され、そのそれぞれにカムフォロア６３が配置されている。

（第２カム部材６２の補強部６２３の構成）
図３は、側面６２ａの側から見た第２カム部材６２の形状を示す。この図では、リヤハウジング２２の摩擦面２２ｂ（図２に示す）と摩擦係合する摩擦面６２１ａの内周円６２１ｂを破線で示す。

第２カム部材６２のカム部６２２には、６つの第２カム面６２２ａが等間隔に配置されている。各第２カム面６２２ａは、第２カム部材６２の周方向に沿って湾曲する円弧状に形成されている。周方向に隣り合う２つの第２カム面６２２ａの間には、カム面が形成されていない非形成領域６２２ｂ（図３に二点鎖線で一箇所のみ示す）が設けられている。

側面６２ａには、内周側から外周側に向かって延在する、第２カム面６２２ａと同数（６つ）の補強部６２３が設けられている。補強部６２３は、補強部６２３が設けられていない領域６２ｂよりも第２カム部材６２の軸方向の厚みを厚く形成することにより、第２カム部材６２と一体に設けられている。

補強部６２３が設けられた箇所の第２カム部材６２の軸方向の厚みは、補強部６２３が設けられていない領域６２ｂの軸方向の厚みの１．２から２．０倍とすることが好ましい。１．２倍以下では第２カム部材６２の変形を抑制する効果が十分ではなく、２．０倍以上では第１カム部材６１との干渉が生じ、また第２カム部材６２の質量が大きくなって電磁コイル５の磁力による軸方向の移動速度が低下するからである。

補強部６２３は、非形成領域６２２ｂを含む領域に設けられ、補強部６２３の内周側の端部６２３ａは、第２カム面６２２ａの径方向の中心位置６２２ｃよりも内周側に位置している。また、補強部６２３の外周側の端部６２３ｂは、摩擦面６２１ａの内周円６２１ｂよりも外周側に位置している。このように、補強部６２３は、第２カム面６２２ａの内周側と外周側とに亘って径方向に延びるように形成されている。

（駆動力伝達装置１の動作）
次に、駆動力伝達装置１の動作を説明する。４輪駆動車１０１のエンジン１０２が始動していない状態では、カム機構６は非作動状態であり、第１カム部材６１及び第２カム部材６２は、皿バネ６４及び皿バネ６５の付勢力により相互に接近した状態にある。

エンジン１０２が始動し、４輪駆動車１０１が発進する際には、前輪及び後輪を駆動する４輪駆動状態とすべく、コントローラ１１２が駆動力伝達装置１の電磁コイル５に電流を供給し、通電する。この通電により、図２に点線で示すように、ヨーク５１，リヤハウジング２２の外側部材２２１，第２カム部材６２，及びリヤハウジング２２の内側部材２２３により形成される磁路に磁束Ｍが発生し、この磁力によって第２カム部材６２がリヤハウジング２２側に向かって軸方向移動し、第２カム部材６２の摩擦面６２１ａとリヤハウジング２２の摩擦面２２ｂとが摩擦接触する。

この状態でハウジング２とインナシャフト３が差動回転すると、カムフォロア６３が第１カム面６１２ａ及び第２カム面６２２ａを転動し、第１カム部材６１と第２カム部材６２とを軸方向に離間させるカム力が発生する。このカム力により第２カム部材６２はリヤハウジング２２に押し付けられて摩擦係合し、第１カム部材６１はメインクラッチ４を押圧する。第１カム部材６１がメインクラッチ４を押圧することでアウタクラッチプレート４１とインナクラッチプレート４２とが摩擦係合してトルク伝達可能な状態となり、プロペラシャフト１０６を介して伝達されたエンジン１０２のトルクがドライブピニオンシャフト１０８に伝達され、４輪駆動状態となる。

また、コントローラ１１２は、例えば４輪駆動車１０１が一定の車速で直進する定常走行状態となると、燃費向上のために一対の前輪１０５のみを駆動する２輪駆動状態とすべく、電磁コイル５への通電を遮断する。

電磁コイル５への通電が遮断されると、皿バネ６５の付勢力によって第２カム部材６２がリヤハウジング２２から離間する。すると、第１カム部材６１と第２カム部材６２とを相対回転させる力がなくなり、カムフォロア６３が中立位置に転動してカム機構６が非作動状態となる。そして、皿バネ６４の付勢力によって第２カム部材６２がメインクラッチ４を押圧しない位置に戻される。これにより、アウタクラッチプレート４１とインナクラッチプレート４２との摩擦係合が解除され、２輪駆動状態となる。

また、例えば４輪駆動車１０１の一対の前輪１０５の何れかにスリップが発生したこと等により、コントローラ１１２が電磁コイル５への通電を再開すると、第２カム部材６２がリヤハウジング２２に引き寄せられ、カム機構６が作動し、メインクラッチ４がトルク伝達可能な状態となって、４輪駆動車１０１が４輪駆動状態となる。

（第１の実施の形態の作用）
図４は、カム機構の作動時及び非作動時における第２カム部材の形状の変化を示し、（ａ）は、本実施の形態に係る第２カム部材６２及びその周辺部を、（ｂ）は、比較例としての、補強部を有していない第２カム部材２００及びその周辺部を示す。この第２カム部材２００は、補強部を有していない他は第２カム部材６２と同様に構成され、摩擦面２０１ａを有する摩擦部２０１と、カムフォロア６３が転動するカム面２０２ａを有するカム部２０２とが一体に形成されている。また、図４では、第２カム部材６２及び第２カム部材２００のカム機構の非作動時における断面形状の輪郭を二点鎖線で、作動時における断面形状の輪郭を実線で、それぞれ示す。なお、この図では説明のために第２カム部材６２及び第２カム部材２００の変形量を誇張して表している。

図４（ｂ）に示すように、第２カム部材２００のカム面２０２ａがカムフォロア６３からカム力を受けると第２カム部材２００が弾性変形し、変形前の状態に比較して、カム部２０２はリヤハウジング２２側に、摩擦部２０１は、特にその外周部において、リヤハウジング２２側とは反対側に変位する。この結果、カム力が摩擦面２０１ａの内周側に集中してしまう。

一方、図４（ａ）に示すように、第２カム部材６２は補強部６２３を備えているため、カム機構６の作動時の変形量が、例えば第２カム部材２００の半分以下に抑えられている。このため、第２カム部材２００に比較して、第２カム部材６２をリヤハウジング２２に押し付ける力の摩擦面６２１ａの内周側への集中が緩和され、第２カム部材２００よりもカム力が均等に摩擦面６２１ａに作用する。

（第１の実施の形態の効果）
以上説明した本発明の第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）補強部６２３を設けたことによりカム機構６の作動時における第２カム部材６２の変形が抑えられるので、補強部６２３を有しない場合に比較して、カム力が摩擦面６２１ａの全体に均等に作用する。その結果、ハウジング２とインナシャフト３との差動回転時において、第２カム部材６２に発生する摩擦トルクが大きくなり、駆動力伝達装置１を小型に構成しても、必要なトルク伝達容量を確保できる。

（２）補強部６２３は、第２カム部材６２の側面６２ａの周方向の全体ではなく、その一部に形成されているため、例えば第２カム部材の全体を厚く形成した場合に比較して、第２カム部材６２を軽量化することができ、カム機構６の動作レスポンスを向上できる。

（３）第２カム部材６２は、補強部６２３の内周側の端部６２３ａが第２カム面６２２ａの径方向の中心位置６２２ｃよりも内周側に位置し、外周側の端部６２３ｂが摩擦面６２１ａの内周円６２１ｂよりも外周側に位置するように構成されているので、補強部６２３を介してカム力をカム部６２２から摩擦部６２１に伝達することができる。

（４）補強部６２３は第２カム部材６２と一体に設けられているので、例えば素材のプレス成型により、第２カム部材６２のカム部６２２及び摩擦部６２１の形成と同時に補強部６２３を形成することができる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るカム機構８を備えた電磁クラッチ１１及びその周辺部の概略構成を示す全体図である。この電磁クラッチ１１は、円筒状の回転部材８０を非回転部材であるケーシング９に対して回り止めするためのブレーキ装置として機能し、例えば遊星歯車機構によるトルク伝達の経路を切り替えるため等に用いられる。

電磁クラッチ１１は、回転部材８０と、回転部材８０の鍔部８２に形成されたカム面８２ａを転動する球状のカムフォロア８３と、カム面８２ａに対向する面にカム面８４１ａが形成された板状のカム部材８４と、カム部材８４を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイル７１と、電磁コイル７１を保持する磁性材料からなるヨーク７２とを備えて構成されている。回転部材８０は本発明の第１カム部材の一例であり、カム部材８４は本発明の第２カム部材の一例である。

（回転部材８０の構成）
回転部材８０は、内面にシャフト（図示せず）が挿通される貫通孔が形成された円筒部８１と、円筒部８１の軸方向の一端から径方向外側に突出して形成された環状の鍔部８２とが一体に形成されている。円筒部８１の内周面の軸方向一側には、シャフトと回転部材８０との相対回転を規制するための、回転軸Ｏ_２に沿って形成されたストレートスプライン嵌合部８１ａが設けられている。ストレートスプライン嵌合部８１ａの外側にあたる円筒部８１の外周面には、ボール軸受７５の内輪７５１が嵌合されている。

鍔部８２の軸方向の一方（ストレートスプライン嵌合部８１ａが形成された側）の側面に形成されたカム面８２ａは、回転部材８０の周方向に延び、その中央部における軸方向の深さが最も深く、周方向の端部に向かうにつれて浅くなるように形成されている。

（カム部材８４の構成）
カム部材８４は、中心部に回転部材８０が挿通される挿通孔８４ａが形成された炭素鋼等の金属材料からなる環状の部材であり、回転部材８０の円筒部８１に外嵌されている。カム部材８４は、カム面８４１ａが形成されたカム部８４１、及びカム部８４１の外周側に設けられた摩擦部８４２とからなる本体部８４０と、本体部８４０の鍔部８２に面した側面に形成された補強部８４３とが一体に形成されている。補強部８４３の詳細については後述する。

カム部８４１のカム面８４１ａは、カム部材８４の周方向に延び、その中央部における軸方向の深さが最も深く、周方向の端部に向かうにつれて浅くなるように形成されている。

摩擦部８４２の軸方向一側の側面（補強部８４３とは反対側の側面）には、後述するヨーク７２の内周側摩擦面７２ａ及び外周側摩擦面７２ｂとそれぞれ摩擦係合する内周側摩擦面８４２ａ及び外周側摩擦面８４２ｂが形成されている。

また、カム部材８４は、皿バネ７３によって鍔部８２側に付勢されている。皿バネ７３は、ボール軸受７５の内輪７５１との間に配置されたスペーサ７４により軸方向移動が規制されている。

回転部材８０の鍔部８２には、カム面８２ａが周方向の複数の箇所に形成され、カム部材８４のカム部８４１にも同数のカム面８４１ａが形成されている。カムフォロア８３は、各カム面８２ａとそれに対応するカム面８４１ａとの間に介在している。カム部材８４は、カム面８４１ａ及び回転部材８０のカム面８２ａをカムフォロア８３が転動する範囲において、回転部材８０との相対回転が可能である。

（ヨーク７２の構成）
ヨーク７２は、炭素鋼等の磁性材料からなり、カム部材８４の軸方向に対向して配置され、ボルト９１によってケーシング９に相対回転不能かつ軸方向移動不能に固定されている。ヨーク７２には、軸方向のカム部材８４側に開口した断面コの字状の環状凹部７２０が形成され、環状凹部７２０に電磁コイル７１が保持されている。環状凹部７２０の内周側におけるカム部材８４との対向面に環状の内周側摩擦面７２ａが形成され、環状凹部７２０の外周側におけるカム部材８４との対向面に環状の外周側摩擦面７２ｂが形成されている。

ヨーク７２の内周面には、ボール軸受７５の外輪７５２が嵌合されており、ヨーク７２は、回転部材８０を回転可能に支持している。なお、ボール軸受７５は、回転部材８０の円筒部８１の外周面に設けられた段差部８１ｂとスナップリング７５３により内輪７５１の軸方向の位置が固定され、ヨーク７２の内周面に設けられた段差部７２ｃとスナップリング７５４により外輪７５２の軸方向の位置が固定されている。

電磁コイル７１は、ヨーク７２の環状凹部７２０に保持され、スナップリング７２１によって抜け止めされている。電磁コイル７１には、図略の電線によって電流が供給される。

（補強部８４３の構成）
図６は、カム部材８４の補強部８４３が設けられた側の側面を示す。この図では、内周側摩擦面８４２ａの内周円８４２ｃ及び外周円８４２ｄと、外周側摩擦面８４２ｂの内周円８４２ｅを破線で示している。

カム部材８４のカム部８４１には、６つのカム面８４１ａが等間隔に配置されている。各カム面８４１ａは、カム部材８４の周方向に沿って湾曲する円弧状に形成されている。周方向に隣り合う２つのカム面８４１ａの間には、カム面が形成されていない非形成領域８４１ｂ（図６に二点鎖線で一箇所のみ示す）が設けられている。

カム部材８４には、内周側から外周側に向かって延在する、カム面８４１ａと同数（６つ）の補強部８４３が設けられている。補強部８４３は、補強部８４３が設けられていない領域８４ｂよりもカム部材８４の軸方向の厚みを厚く形成することにより、カム部材８４と一体に設けられている。

補強部８４３は、非形成領域８４１ｂを含む領域に設けられ、補強部８４３の内周側の端部８４３ａは、カム面８４１ａの径方向の中心位置８４１ｃよりも内周側に位置し、挿通孔８４ａの内周面に達している。また、補強部８４３の外周側の端部８４３ｂは、外周側摩擦面８４２ｂの内周円８４２ｅよりも外周側に位置している。このように、補強部８４３は、内周側摩擦面８４２ａ及び外周側摩擦面８４２ｂの軸方向反対側にあたる範囲に形成されている。

（電磁クラッチ１１の動作）
電磁コイル７１に通電されると、図５に破線で示すように、ヨーク７２及びカム部材８４により形成される磁路に磁束Ｍ_２が発生し、カム部材８４がヨーク７２の側に引き寄せられ、カム部材８４の内周側摩擦面８４２ａがヨーク７２の内周側摩擦面７２ａに、カム部材８４の外周側摩擦面８４２ｂがヨーク７２の外周側摩擦面７２ｂに、それぞれ摩擦接触する。

この状態で回転部材８０が回転すると、カムフォロア８３がカム面８２ａ及びカム面８４１ａを転動し、回転部材８０の鍔部８２に対してカム部材８４を軸方向に離間させるカム力が発生する。このカム力により、カム部材８４がヨーク７２に向かって押圧され、内周側摩擦面８４２ａと内周側摩擦面７２ａ、及び外周側摩擦面８４２ｂと外周側摩擦面７２ｂの摩擦力が増大し、カム部材８４とヨーク７２が摩擦係合する。これにより、回転部材８０がケーシング９に対して回り止めされる。

一方、電磁コイル７１への通電が遮断されると、皿バネ７３の付勢力によってカム部材８４がヨーク７２から離間し、カム部材８４とヨーク７２との摩擦係合が解除される。すると、カムフォロア８３がカム面８４１ａ及びカム面８２ａの最も深い部位（中立位置）に移動し、カム力が消滅する。これにより、回転部材８０は、カムフォロア８３，カム部材８４，及び皿バネ７３と共に回転可能となる。

（第２の実施の形態の効果）
以上説明した本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果と同様の効果に加え、カム部材８４がヨーク７２に直接摩擦係合するので、少ない部品数で電磁クラッチ１１を構成できる。

［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る電磁クラッチ１１のカム部材８４Ａを示す。本実施の形態に係る電磁クラッチ１１は、第２の実施の形態と比べてカム部材８４がカム部材８４Ａに置換された他は同一の構成であるので、全体図の図示を省略する。また、カム部材８４Ａは、補強部８５の構造がカム部材８４の補強部８４３とは異なるが、その他は同一であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

カム部材８４Ａに設けられた補強部８５は、カム部材８４Ａの周方向に沿って環状に形成された環状補強部８５１と、環状補強部８５１の外周側の端部８５１ａから外周側に延びるように形成されたスポーク状補強部８５２とを有している。補強部８５は、補強部８５が設けられていない領域８５ｂよりもカム部材８４Ａの軸方向の厚みを厚く形成することにより、カム部材８４Ａと一体に設けられている。

環状補強部８５１は、カム面８４１ａを含む領域に形成され、その一部は内周側摩擦面８４２ａの軸方向反対側にあたる範囲に形成されている。

スポーク状補強部８５２は、環状補強部８５１の外周側の端部８５１ａから放射状に形成され、その外周側の端部８５２ａは外周側摩擦面８４２ｂの内周円８４２ｅよりも外周側に位置している。また、スポーク状補強部８５２は、隣り合うカム面８４１ａの間の位置に対応する外周側に、カム面８４１ａと同数（６つ）設けられている。

本実施の形態によれば、上記の第２の実施の形態の効果と同様の効果がある。また、カム面８４１ａがカムフォロア８３から受けるカム力が環状補強部８５１によって周方向に分散されるので、カムフォロア８３が存在する位置の裏側にあたる内周側摩擦面８４２ａの周辺にカム力が集中してしまうことが抑制され、カム力が環状補強部８５１を介してより的確にスポーク状補強部８５２に伝達される。従って、より確実にカム部材８４Ａの変形が抑制される。

［他の実施の形態］
以上、本発明のカム機構及び電磁クラッチを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）第１及び第２の実施の形態における補強部、及び第３の実施の形態におけるスポーク状補強部は、径方向に沿って一定の幅で設けられているが、径方向に対して傾斜して設けてもよい。また、補強部又はスポーク状補強部の幅寸法は一定でなくともよく、例えばカム面の内周側又は外周側、若しくは内周側及び外周側に向かって周方向の幅が広くなるように形成してもよい。また、補強部の厚みも一定に限らない。

（２）上記各実施の形態では、電磁コイルへの通電時にカム部材がリヤハウジング又はヨークに摩擦係合し、非通電時には皿バネの付勢力によって摩擦係合が解除されるように構成したが、これとは逆に、電磁コイルへの非通電時に皿バネ等の弾性部材の付勢力によってカム部材が他の部材に摩擦係合し、電磁コイルへの通電時に磁力によって摩擦係合が解除されるように構成してもよい。

（３）カム機構及び電磁クラッチの用途及び適用対象についても特に制限はない。

１…駆動力伝達装置、２…ハウジング、３…インナシャフト、３ａ…端面、３ｂ…中空部、３ｃ…ストレートスプライン嵌合部、３ｄ…端面、３ｅ…中空部、３ｆ…壁部、３ｇ…ストレートスプライン嵌合部、３ｈ…段差部、４…メインクラッチ、５…電磁コイル、５ａ…電線、６…カム機構、８…カム機構、９…ケーシング、９ａ…凹部、１０，１１…電磁クラッチ、２１…フロントハウジング、２１ａ…収容空間、２１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、２２…リヤハウジング、２２ａ…収容空間、２２ｂ…摩擦面、４１…アウタクラッチプレート、４１ａ…スプライン嵌合部、４２…インナクラッチプレート、４２ａ…スプライン嵌合部、４２ｂ…孔、５１…ヨーク、５１ａ，５１ｂ…エアギャップ、５１ｃ…収容空間、５１ｄ…孔、５２…シール軸受、６１…第１カム部材、６２…第２カム部材、６２ａ…側面、６２ｂ…領域、６２ｃ…挿通孔、６３…カムフォロア、６４，６５…皿バネ、６６…スナップリング、７１…電磁コイル、７２ａ…内周側摩擦面、７２ｂ…外周側摩擦面、７２ｃ…段差部、７３，７６…皿バネ、７４…スペーサ、７５…ボール軸受、８０…回転部材、８１…円筒部、８１ａ…ストレートスプライン嵌合部、８１ｂ…段差部、８２…鍔部、８２ａ…カム面、８３…カムフォロア、８４，８４Ａ…カム部材、８４ａ…挿通孔、８４ｂ…領域、８５…補強部、８５ｂ…領域、９１…ボルト、１０１…４輪駆動車、１０２…エンジン、１０３…トランスアクスル、１０４…フロントアクスルシャフト、１０５…前輪、１０６…プロペラシャフト、１０７…ディファレンシャルキャリア、１０８…ドライブピニオンシャフト、１０９…リヤディファレンシャル、１１０…リヤアクスルシャフト、１１１…後輪、１１２…コントローラ、２００…カム部材、２０１…摩擦部、２０１ａ…摩擦面、２０２…カム部、２０２ａ…カム面、２１０…ボール軸受、２２０…ニードル軸受、２２１…外側部材、２２２…中間部材、２２３…内側部材、６１１…押圧部、６１１ａ…押圧面、６１１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、６１２…カム部、６１２ａ…第１カム面、６２０…本体部、６２１…摩擦部、６２１ａ…摩擦面、６２１ｂ…内周円、６２２…カム部、６２２ａ…第２カム面、６２２ｂ…非形成領域、６２２ｃ…中心位置、６２３…補強部、６２３ａ，６２３ｂ…端部、７２０…環状凹部、７２１，７５３，７５４…スナップリング、７５１…内輪、７５２…外輪、８４０…本体部、８４１…カム部、８４１ａ…カム面、８４１ｂ…非形成領域、８４１ｃ…中心位置、８４２…摩擦部８４２ａ…内周側摩擦面、８４２ｂ…外周側摩擦面、８４２ｃ，８４２ｅ…内周円、８４２ｄ…外周円、８４３…補強部、８４３ａ，８４３ｂ…端部、８５１…環状補強部、８５１ａ，８５２ａ…端部、８５２…スポーク状補強部、Ｍ，Ｍ_２…磁束、Ｏ，Ｏ_２…回転軸

Claims (3)

1. 周方向に延びるように形成された複数の第１カム面を有する第１カム部材と、
   前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる複数の第２カム面が形成された本体部、及び前記複数の第２カム面の内周側と外周側とに亘って径方向に延びるように前記本体部と一体に形成され、前記カム力による前記本体部の変形を抑制する補強部を有する第２カム部材と、を備え、
   前記補強部は、周方向に隣り合う前記第２カム面の間のそれぞれの位置に対応して形成されている
   カム機構。
2. 前記第２カム部材は、前記カム面が形成された側面の軸方向反対側の側面に、前記カム力により摩擦相手部材と摩擦係合する摩擦面を有し、
   前記補強部は、少なくとも一部が前記摩擦面に対応する径方向の範囲に形成されている請求項１に記載のカム機構。
3. 周方向に延びるように形成された第１カム面を有する第１カム部材と、
   前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる第２カム面、及び前記カム力により摩擦相手部材と摩擦係合する摩擦面が形成された本体部を有する第２カム部材と、
   前記第２カム部材の前記摩擦面を前記摩擦相手部材に接触させるように前記第２カム部材を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイルと、を備え、
   前記第２カム部材は、前記第２カム面の内周側と外周側とに亘って径方向に延びるように前記本体部と一体に形成され、前記カム力による前記本体部の変形を抑制する補強部を有する電磁クラッチ。
   

Images