JP6152669B2 - 電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いに相対回転可能な一対の回転部材をトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法に関する。

従来、前輪には駆動源としてのエンジンの駆動力を常に伝達し、後輪には走行状態に応じてエンジンの駆動力を伝達するように構成された四輪駆動車において、車両の前後方向に駆動力を伝達するプロペラシャフトの前輪側及び後輪側にそれぞれクラッチを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の四輪駆動車は、プロペラシャフトの前輪側に噛み合いクラッチが配置され、プロペラシャフトの後輪側には、摩擦によって駆動力を伝達する多板クラッチが配置されている。そして、前輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動時には、噛み合いクラッチ及び多板クラッチによる駆動力の伝達を共に遮断することにより、プロペラシャフトの回転を停止させ、プロペラシャフトの回転に伴う摺動抵抗やプロペラシャフトに連結されたギヤによる潤滑油の撹拌抵抗を低減することにより、燃費消費率の低減が図られている。

特開２００４−９９５４号公報

ところで、噛み合いクラッチは、入力側の回転軸と出力側の回転軸との回転が同期していなければ、両回転軸を駆動力伝達可能に連結することができない。特許文献１の記載の四輪駆動車では、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際、まず走行に伴う後輪の回転力を多板クラッチによってプロペラシャフトに伝達し、プロペラシャフトを回転させて予め噛み合いクラッチの両回転軸の回転を同期させた後に噛み合いクラッチを作動させるように制御系が構成されている。

しかし、例えば二輪駆動状態における旋回時や車輪にスリップが発生している場合には、前後輪に差動回転が発生しているため、後輪側の多板クラッチの作動によってプロペラシャフトを回転させても、噛み合いクラッチの両回転軸の回転を同期させることができない。このため、後輪側にもエンジンの駆動力が伝達される四輪駆動状態に移行すべきときに噛み合いクラッチを作動させることができず、四輪駆動状態に移行できない場合がある。

そこで、本発明は、トルク伝達可能に連結される第１の回転部材及び第２の回転部材の回転が同期していない場合でも、これら両回転部材の回転を同期させ、両回転部材を噛み合いによって連結することが可能な電磁クラッチ装置及び四輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［７］の電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法を提供する。

［１］互いに相対回転可能な第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、通電によって電磁力を発生させる電磁コイルと、前記第１の回転部材に相対回転不能に連結された第１の摩擦部材、及び前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記電磁力によって前記第１の摩擦部材に摩擦係合可能な第２の摩擦部材を有する摩擦機構と、前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記第２の回転部材に噛み合い前記第１の回転部材に噛み合わない第１位置と前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材に共に噛み合う第２位置との間で軸方向移動可能なロックスリーブと、前記第２の摩擦部材との間に磁路を形成し、前記電磁力によって前記ロックスリーブを前記第１位置から前記第２位置に移動させるように押し付ける押付部材と、前記押付部材と前記第２の摩擦部材との間に介在する弾性部材と、を備え、前記押付部材の移動による前記弾性部材の圧縮変形に伴う付勢力が前記第２の摩擦部材を前記第１の摩擦部材へ押し付けるように作用する、電磁クラッチ装置。

［２］前記押付部材と前記ロックスリーブとの間に介在し、前記押付部材の前記第１の回転部材側への移動によって圧縮変形される押し付け用の弾性部材をさらに備え、前記ロックスリーブは、前記第１位置から前記第２位置に移動するための付勢力を前記押し付け用の弾性部材から受ける、［１］に記載の電磁クラッチ装置。

［３］前記第２の摩擦部材には、前記第１の摩擦部材とは反対側に開口する環状の凹部が形成され、前記押付部材は、前記凹部に少なくとも一部が収容される筒状部を有し、前記凹部の内面と前記筒状部の外面との間に前記磁路が形成される、［１］又は［２］の何れか１つに記載の電磁クラッチ装置。

［４］［１］乃至［３］の何れか１つに記載の電磁クラッチ装置と、駆動源の駆動力が常に伝達される左右一対の主駆動輪と、前記左右一対の主駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する主駆動輪側のディファレンシャル装置と、車両の走行状態に応じて前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、前記左右一対の補助駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する補助駆動輪側のディファレンシャル装置と、前記主駆動輪側から前記補助駆動輪側に駆動力を伝達する駆動力伝達軸とを備え、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち一方の回転部材が前記主駆動輪側のディファレンシャル装置の前記デフケースに連結され、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち他方の回転部材が前記駆動力伝達軸に連結された、四輪駆動車。

［５］前記駆動力伝達軸から前記一対の補助駆動輪への駆動力の伝達を遮断することが可能な断続装置をさらに備えた、［４］に記載の四輪駆動車。

［６］［１］乃至［４］の何れか１つに記載の電磁クラッチの制御方法であって、前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい電磁クラッチの制御方法。

［７］［４］又は［５］に記載の四輪駆動車の制御方法であって、前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい四輪駆動車の制御方法。

本発明によれば、駆動力伝達可能に連結される第１の回転部材及び第２の回転部材の回転が同期していない場合でも、これら両回転部材の回転を同期させ、両回転部材を噛み合いによって連結することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置が搭載された四輪駆動車の概略構成図である。 電磁クラッチ装置の全体の構成を示す斜視図である。 電磁クラッチ装置の全体の構成を示す断面図である。 電磁クラッチ装置の非作動状態における要部を示す断面図である。 電磁クラッチ装置の作動状態における要部を示す断面図である。 第２の摩擦部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 ロックスリーブの構成を示し（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。 押圧部材の構成を示し（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置及びこれを備えた四輪駆動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置が搭載された四輪駆動車の概略構成図である。四輪駆動車２００は、駆動力伝達系２０１、駆動源としてのエンジン２０２、トランスミッション２０３、主駆動輪としての前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ、及び補助駆動輪としての後輪２０５Ｌ，２０５Ｒを備えている。なお、各図において、符号中の文字「Ｌ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する左側、文字「Ｒ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する右側の意味で使用している。

駆動力伝達系２０１は、四輪駆動車２００におけるトランスミッション２０３から前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に至る駆動力伝達経路にフロントディファレンシャル２０６及びリヤディファレンシャル２０７と共に配置されている。また、駆動力伝達系２０１は、エンジン２０２の駆動力（トルク）を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ側から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達する駆動力伝達軸としてのプロペラシャフト２と、プロペラシャフト２よりも駆動力伝達経路の上流側で駆動力の伝達を遮断可能な位置に配置された電磁クラッチ装置３と、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側への駆動力の伝達を遮断可能な位置に配置されたトルクカップリング１００とを有している。

電磁クラッチ装置３及びトルクカップリング１００は、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０によって制御される。ＥＣＵ１０には、フロントデフケース２１２の回転数を検出する第１の回転センサ１０ａ、及びプロペラシャフト２の回転数を検出する第２の回転センサ１０ｂが接続されている。

前輪２０４Ｌ，２０４Ｒには、エンジン２０２の駆動力がトランスミッション２０３及びフロントディファレンシャル２０６を介して常に伝達される。後輪２０５Ｌ，２０５Ｒには、エンジン２０２の駆動力がトランスミッション２０３、電磁クラッチ装置３、プロペラシャフト２、リヤディファレンシャル２０７、及びトルクカップリング１００を介して、車両の走行状態に応じて伝達される。ＥＣＵ１０は、例えば前輪２０４Ｌ，２０４Ｒと後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとの差動回転数や運転者によるアクセルペダルによる加速操作量等の走行状態に基づいて電磁クラッチ装置３及びトルクカップリング１００を制御する。

フロントディファレンシャル２０６は、左右のサイドギヤ２０９Ｌ，２０９Ｒ、一対のピニオンギヤ２１０、ピニオンギヤ２１０を回転可能に軸支するピニオンシャフト２１１、及びピニオンシャフト２１１を支持するフロントデフケース２１２を有している。フロントデフケース２１２には、トランスミッション２０３から出力される駆動力が歯車の噛み合いによって直接的に伝達される。

サイドギヤ２０９Ｌは、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｌを介して左前輪２０４Ｌに連結されている。サイドギヤ２０９Ｒは、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｒを介して右前輪２０４Ｒに連結されている。一対のピニオンギヤ２１０は、サイドギヤ２０９Ｌ，２０９Ｒにギヤ軸を直交させて噛み合っている。また、フロントデフケース２１２には、アクスルシャフト２０８Ｒに沿って延びる筒部２１２ａが形成されている。

リヤディファレンシャル２０７は、左右のサイドギヤ２１４Ｌ，２１４Ｒ、一対のピニオンギヤ２１５、ピニオンギヤ２１５を回転可能に軸支するピニオンシャフト２１６、及びピニオンシャフト２１６を支持するリヤデフケース２１７を有している。サイドギヤ２１４Ｌは、トルクカップリング１００及び後輪側のアクスルシャフト２１３Ｌを介して左後輪２０５Ｒに連結されている。サイドギヤ２１４Ｒは、後輪側のアクスルシャフト２１３Ｒを介して右後輪２０５Ｒに連結されている。

プロペラシャフト２の前輪側端部には、互いに噛み合うドライブピニオン２１８及びリングギヤ２１９からなる前輪側のかさ歯車機構２２０が配置されている。ドライブピニオン２１８はプロペラシャフト２と一体に回転し、リングギヤ２１９は後述する電磁クラッチ装置３の出力軸部材５に固定されている。また、プロペラシャフト２の後輪側端部には、互いに噛み合うドライブピニオン２２１及びリングギヤ２２２からなる後輪側のかさ歯車機構２２３が配置されている。ドライブピニオン２２１はプロペラシャフト２と一体に回転し、リングギヤ２２２はリヤデフケース２１７に固定されている。

トルクカップリング１００は、リヤディファレンシャル２０７のサイドギヤ２１４Ｌに相対回転不能に連結された筒状のハウジング１０１と、アクスルシャフト２１３Ｌに相対回転不能に連結された軸状のインナシャフト１０２と、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との間に配置された多板クラッチ１０３と、ＥＣＵ１０から電流が供給される電磁コイル１０４と、電磁コイル１０４の磁力によって作動し、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との相対回転に基づいて多板クラッチ１０３を押圧するカム機構１０５とを有している。トルクカップリング１００は、カム機構１０５が電磁コイル１０４の通電量に応じたカム推力で多板クラッチ１０３を押圧し、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との間で駆動力を伝達する。

例えばトルクカップリング１００の電磁コイル１０４への通電量をゼロとしてサイドギヤ２１４Ｌからアクスルシャフト２１３Ｌへの駆動力の伝達を遮断すると、サイドギヤ２１４Ｌ，２１４Ｒ及び一対のピニオンギヤ２１５の空転により、プロペラシャフト２からアクスルシャフト２１３Ｒへの駆動力の伝達も遮断される。つまり、トルクカップリング１００は、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力の伝達を遮断することが可能な本発明の断続装置の一態様である。

［電磁クラッチ装置３の全体構成］
図２は、電磁クラッチ装置３の全体の構成を示す斜視図である。図３は、電磁クラッチ装置３の全体の構成を示す断面図である。図４Ａ及び図４Ｂは、電磁クラッチ装置３の要部を示す断面図である。図４Ａは、電磁クラッチ装置３の非作動状態（トルク伝達の遮断状態）を示し、図４Ｂは、電磁クラッチ装置３の作動状態を示している。

電磁クラッチ装置３は、エンジン２０２の駆動力がフロントデフケース２１２から入力される入力軸部材４、入力された駆動力をプロペラシャフト２側に出力する出力軸部材５、通電により電磁力を発生させる電磁コイル６、電磁コイル６の電磁力によって作動する摩擦機構７、入力軸部材４と出力軸部材５とを相対回転不能に連結するロックスリーブ８、及びロックスリーブ８を押圧する押圧機構９を備えている。

入力軸部材４及び出力軸部材５は、回転軸線Ｏを共有し、回転軸線Ｏ上で互いに相対回転可能である。出力軸部材５は、本発明の第１の回転部材の一態様である。入力軸部材４は、本発明の第２の回転部材の一態様である。電磁クラッチ装置３は、入力軸部材４及び出力軸部材５をトルク伝達可能に連結する。

（入力軸部材４の構成）
入力軸部材４は、軸線両方向に開口し、互いに外径を異にする第１乃至第３の円筒部４ａ〜４ｃを有する無底円筒部材である。第１の円筒部４ａは第２の円筒部４ｂ及び第３の円筒部４ｃよりも大径に形成されている。第２の円筒部４ｂ及び第３の円筒部４ｃは、第１の円筒部４ａを挟んで入力軸部材４の両端部に形成され、第２の円筒部４ｂは右前輪２０４Ｒ側に、第３の円筒部４ｃはフロントデフケース２１２側に、それぞれ配置されている。第２の円筒部４ｂは、電磁クラッチ装置３の装置ケース３０との間に配置された玉軸受４０によって支持されている。

入力軸部材４には、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｒが挿通されている。また、入力軸部材４は、その第３の円筒部４ｃ側の端部において、フロントディファレンシャル２０６のフロントデフケース２１２に形成された筒部２１２ａに相対回転不能に連結されている。また、入力軸部材４の第３の円筒部４ｃは、出力軸部材５の内周面に針状ころ軸受４１を介して支持されている。そして、入力軸部材４は、エンジン２０２の駆動トルクをフロントデフケース２１２から受けて回転軸線Ｏ回りに回転する。

装置ケース３０の内面３０ａには、軸線方向一方側（右前輪２０４Ｒ側）で後輪側のアクスルシャフト２０８Ｒの外周面との間に介在するシール機構３１が取り付けられている。また、装置ケース３０の内面３０ａには、軸線方向他方側（フロントデフケース２１２側）でフロントデフケース２１２の筒部２１２ａの外周面との間に介在するシール機構３２が取り付けられている。装置ケース３０の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの非磁性材料が用いられる。

第１の円筒部４ａの外周面には、装置ケース３０内に露出するストレートスプライン嵌合部４ｄが設けられている。また、第３の円筒部４ｃの外周面には、フロントデフケース２１２の筒部２１２ａの内面との間でスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部４ｇが設けられている。

（出力軸部材５の構成）
出力軸部材５は、軸線両方向に開口し、互いに外径を異にする第１乃至第３の円筒部５ａ〜５ｃを有する無底円筒部材であり、電磁クラッチ装置３の装置ケース３０内に回転可能に収容されている。第１の円筒部５ａは第２の円筒部５ｂ及び第３の円筒部５ｃよりも大径に形成されている。第２の円筒部５ｂ及び第３の円筒部５ｃは、第１の円筒部５ａを挟んで出力軸部材５の両端部に形成され、第２の円筒部５ｂは右前輪２０４Ｒ側に、第３の円筒部５ｃはフロントデフケース２１２側に、それぞれ配置されている。第１の円筒部５ａの外周には、前輪側の歯車機構２２０のリングギヤ２１９が設けられている。これにより、出力軸部材５は前輪側の歯車機構２２０によってプロペラシャフト２に連結されている。

出力軸部材５の第３の円筒部５ｃは、電磁クラッチ装置３の装置ケース３０との間に配置された円錐ころ軸受５０によって支持されている。出力軸部材５の第２の円筒部５ｂは、電磁コイル６のホルダ部６１との間に配置された円錐ころ軸受５１によって支持されている。そして、出力軸部材５は、後述するロックスリーブ８によって入力軸部材４と連結されることで入力軸部材４から駆動力を受け、リングギヤ２１９を介してプロペラシャフト２に出力する。

第２の円筒部５ｂの外周面には、後述する摩擦機構７の第１の摩擦部材７０及びロックスリーブ８との連結位置を含むストレートスプライン嵌合部５ｄが設けられている。また、第２の円筒部５ｂの外周面には、電磁コイル６のホルダ部６１との間に円錐ころ軸受５１が設けられてている。

（電磁コイル６の構成）
電磁コイル６は、環状のコイル部６０及びこれを収容する断面コ字状乃至Ｕ字状の環状のホルダ部６１を備えている。ホルダ部６１は、その外周面が装置ケース３０の内面３０ａに接触することにより、装置ケース３０に支持されている。ホルダ部６１は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなり、装置ケース３０よりも高い剛性を有している。つまり、装置ケース３０よりも剛性が高いホルダ部６１によって、円錐ころ軸受５１を介して出力軸部材５を支持するため、高い支持剛性が得られる。

ホルダ部６１は、後述する摩擦機構７側に開口しており、この開口からホルダ部６１内部の収容空間にコイル部６０が挿入されている。そして、電磁コイル６は、ＥＣＵ１０の制御によるコイル部６０への通電によってホルダ部６１及び摩擦機構７に跨がって磁路Ｍを形成し、摩擦機構７を作動させるための電磁力を発生させる。

（摩擦機構７の構成）
摩擦機構７は、ホルダ部６１の開口に対向して入力軸部材４の第１の円筒部４ａ及び出力軸部材５の第２の円筒部５ｂの外周囲に配置されている。摩擦機構７は、出力軸部材５に相対回転不能に連結された第１の摩擦部材７０、及び入力軸部材４に相対回転不能に連結され、電磁コイル６の電磁力によって第１の摩擦部材７０に摩擦係合可能な第２の摩擦部材７１を有している。

第１の摩擦部材７０は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなり、摩擦機構７の軸線方向一方側（電磁コイル６側）であって出力軸部材５の第２の円筒部５ｂに外嵌された円環部材である。第１の摩擦部材７０は、その内周側に配置される基部７０ａと、基部７０ａの外周からその径方向外方に向けて延びる被摩擦係合部７０ｂとからなる。

被摩擦係合部７０ｂは、同心円状に形成された内側スリット部７０ｃ及び外側スリット部７０ｄによって３つの部分に区画された円板状である。内側スリット部７０ｃ及び外側スリット部７０ｄは、それぞれが複数の円弧状のスリットからなり、被摩擦係合部７０ｂにおける径方向の磁束の短絡を抑制している。

基部７０ａの内周面には、出力軸部材５におけるストレートスプライン嵌合部５ｄにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部７０ｅが設けられている。第１の摩擦部材７０は、ストレートスプライン嵌合部７０ｅがストレートスプライン嵌合部５ｄにスプライン嵌合することにより、出力軸部材５に相対回転不能、かつ軸方向移動可能に連結されている。また、第１の摩擦部材７０は、ストレートスプライン嵌合部７０ｅがストレートスプライン嵌合部５ｄの電磁コイル６側の端部に当接することにより、その電磁コイル６側への軸方向移動が規制されている。

図５は、第２の摩擦部材７１を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図５（ａ）は、第１の摩擦部材７０との対向面を示している。

第２の摩擦部材７１は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなり、電磁コイル６との間に第１の摩擦部材７０を挟む位置に配置されている。第２の摩擦部材７１は、その内周側における基部７１ａと、第１の摩擦部材７０に対向する摩擦係合部７１ｂとを有している。

基部７１ａは、大径部７１１と小径部７１２とを有する円筒状であり、小径部７１２には、その中心部に入力軸部材４を挿通させるための挿通孔７１２ａが形成されている。この挿通孔７１２ａの内周面には、入力軸部材４におけるストレートスプライン嵌合部４ｄにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部７１ｅが設けられている。ストレートスプライン嵌合部７１ｅが、挿通孔７１２ａを挿通する入力軸部材４のストレートスプライン嵌合部４ｄにスプライン嵌合することにより、第２の摩擦部材７１は、入力軸部材４に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。

図５（ｂ）に示すように、基部７１ａの大径部７１１には、その軸方向端面（右前輪２０４Ｒ側の端面）に開口する凹孔７３が、周方向に沿って等間隔となる４カ所に、回転軸線Ｏに平行に設けられている。また、大径部７１１の軸方向端面には、さらに別の２カ所にねじ孔７４が設けられている。これらのねじ孔７４は、後述する押付部材９０の移動を規制する円環状の押さえ部材９５をねじ９６によって大径部７１１に固定するためのものである。また、大径部７１１には、凹孔７３よりも径方向内側に、第２の摩擦部材７１を回転軸線Ｏに平行な厚さ方向に貫通する略矩形状の４つの貫通孔７５が穿設されている。

摩擦係合部７１ｂは、基部７１ａと一体に形成された円環板状であり、同心円状に形成された内側スリット部７１ｃ及び外側スリット部７１ｄによって３つの部分に区画されている。内側スリット部７１ｃ及び外側スリット部７１ｄは、それぞれが複数（４つ）の円弧状のスリットからなる。

また、第２の摩擦部材７１には、第１の摩擦部材７０とは反対側に開口する環状の凹部７２が形成されている。凹部７２は、回転軸線Ｏと平行な深さ方向の底部が内側スリット部７１ｃに連通している。また、第２の摩擦部材７１は、その径方向における凹部７２の外側の内面７２ａと内側の内面７２ｂとの間の距離が、底部から離れるにつれて漸次広くなるように形成されている。

第２の摩擦部材７１の摩擦係合部７１ｂは、電磁コイル６の電磁力の発生によって第１の摩擦部材７０における被摩擦係合部７０ｂに摩擦係合するように移動する。第２の摩擦部材７１と第１の摩擦部材７０との間には、磁路Ｍが形成される。

（ロックスリーブ８の構成）
図６は、ロックスリーブ８の構成を示し（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。

ロックスリーブ８は、ストレートスプライン嵌合部８ａを内周面に有し、第２の摩擦部材７１の大径部７１１の内側に軸方向移動可能に収容された筒状の部材である。ロックスリーブ８は、ストレートスプライン嵌合部８ａが入力軸部材４のストレートスプライン嵌合部４ｄとスプライン嵌合することにより、入力軸部材４に相対回転不能に連結されている。

また、ロックスリーブ８は、第１の摩擦部材７０側への軸方向移動により、出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｄともスプライン嵌合することが可能である。つまり、ロックスリーブ８は、ストレートスプライン嵌合部８ａが入力軸部材４のみに噛み合う第１位置と、入力軸部材４及び出力軸部材５に共に噛み合う第２位置との間で軸方向移動可能であり、ロックスリーブ８が第２位置に移動すると、入力軸部材４と出力側軸部材５とが相対回転不能に連結される。

ロックスリーブ８の外周面には、その軸線方向一端部に鍔部８ｂが全周にわたり径方向外方に突出して設けられている。この鍔部８ｂの押圧部材９０に対向する面には、円周方向に等間隔に４個の凹孔８ｃが形成されている。また、他端部には、鍔部８ｂに対向する支持部８ｄが４カ所に設けられている。凹孔８ｃの底面と押圧部材９０における凹孔９２ｂ（後述）との間には、押し付け用の弾性部材としての第１第１スプリング８０が配置されている。第１スプリング８０としては、例えば圧縮コイルスプリングが用いられる。支持部８ｄは、電磁クラッチ装置３の非作動時において、第１スプリング８０の弾性力を押圧部材９０を介して受け、押圧部材９０のロックスリーブ８に対する軸方向移動を規制する。

第１スプリング８０は、押付部材９０とロックスリーブ８の鍔部８ｂとの間に介在し、押付部材９０の第１の摩擦部材７０側への移動によって圧縮変形される。ロックスリーブ８は、上記第１位置から上記第２位置に移動するための付勢力を第１スプリング８０から受ける。つまり、押付部材９０は、電磁コイル６の電磁力によってロックスリーブ８を上記第１位置から上記第２位置に移動させるように押し付ける。

（押圧機構９の構成）
図７は、押圧部材９０の構成を示し（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。押圧機構９は、押圧部材９０と、ピン９３と、これに外嵌される弾性部材としての第２スプリング９４と、環状の押さえ部材９５とを有して構成される。

押圧部材９０は、筒状部９１と、筒状部９１から径方向内側に向けて突出して設けられた突片９２とを一体に有している。突片９２は、筒状部９１の円周方向において等間隔な４カ所に設けられている。筒状部９１は、回転軸線Ｏに平行な断面が、突片９２が設けられた側の一端部から他端部に向かって徐々に径方向の厚みが薄くなる楔状に形成されている。

筒状部９１は、図３及び図４Ａ，図４Ｂに示すように、その少なくとも一部が第２の摩擦部材７１の凹部７２に収容される。また、突片９２は、第２の摩擦部材７１に形成された貫通孔７５（図５参照）に収容され、押さえ部材９５によって貫通孔７５からの抜け出しが阻止されている。

筒状部９１の外周面９１ａは、凹部７２の外側の内面７２ａに対向し、筒状部９１の内周面９１ｂは、凹部７２の内側の内面７２ｂに対向する。凹部７２の内面７２ａ，７２ｂと、筒状部９１の外周面９１ａ及び内周面９１ｂとの間には、磁路Ｍが形成される。筒状部９１は、この磁路Ｍを通る磁束によって、凹部７２の底部側に吸引される力を受ける。

それぞれの突片９２の根元側（筒状部９１側）には、ピン９３を挿通可能な挿通孔９２ａが穿設され、先端側には、第１スプリング８０（図３及び図４に示す）の一端を支持する凹孔９２ｂが設けられている。押圧部材９０の材料としては、例えば鉄系金属等の磁性材料が用いられる。

ピン９３は、その一端が第２の摩擦部材７１の凹孔７３に嵌入して固定されると共に、他端が環状の押さえ部材９５に嵌入して固定される棒状体であり、本実施の形態においては４本のピン９３が用いられている。ピン９３は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなる。ピン９３は、押付部材９０における突片９２の挿通孔９２ａを挿通している。これにより、押付部材９０は、第２の摩擦部材７１と相対回転不能に、かつピン９３に沿って軸方向移動可能に連結されている。

第２スプリング９４は、ピン９３に外嵌され、第２の摩擦部材７１と押付部材９０との間に介在している。この第２スプリング９４は、電磁コイル６の電磁力の増加に伴って押付部材９０が電磁コイル６側に移動することで圧縮され、その圧縮変形に伴う付勢力は第２の摩擦部材７１を第１の摩擦部材７０に押し付けるように働く。一方、電磁コイル６への通電が停止されて電磁力が消失すると、第２スプリング９４は、その付勢力により押付部材９０を第２の摩擦部材７１から離間させるリターンばねとして機能する。

（電磁クラッチ装置３の動作）
次に、電磁クラッチ装置３の動作について、四輪駆動車２００が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する場合を中心に説明する。

四輪駆動車２００の二輪駆動状態での走行時には、電磁クラッチ装置３における駆動力の伝達、及びトルクカップリング１００における駆動力の伝達が共に遮断され、プロペラシャフト２の回転が停止している。

この状態から四輪駆動状態に移行する際には、ＥＣＵ１０から電磁クラッチ装置３の電磁コイル６に電流が供給される。これにより、磁路Ｍに磁束が発生し、第２の摩擦部材７１が電磁コイル６の電磁力によって第１の摩擦部材７０側に移動し、第２の摩擦部材７１の摩擦係合部７１ｂが第１の摩擦部材７０の被摩擦係合部７０ｂに摩擦摺動する。この摩擦摺動による摩擦力により、フロントデフケース２１２から入力軸部材４に入力された駆動力の一部が、第１の摩擦部材７０及び第２の摩擦部材７１を介して出力軸部材５に伝達される。出力軸部材５に伝達された駆動力は、前輪側のかさ歯車機構２２０を介してプロペラシャフト２に伝達され、プロペラシャフト２を回転させる。

一方、電磁コイル６の電磁力は、押付部材９０の円筒部９１を第２の摩擦部材７１の凹部７２の底部側に引き込むように作用し、押付部材９０が第２の摩擦部材７１の大径部７１１との間に配置された第２スプリング９４の復元力に反して第２の摩擦部材７１側に移動する。この押付部材９０の移動により第２スプリング９４が圧縮変形し、第２スプリング９４の圧縮変形に伴う付勢力が第２の摩擦部材７１を第１の摩擦部材７０へ押し付けるように作用する。これにより、第２の摩擦部材７１が第１の摩擦部材７０により強く押し付けられる。

また、この押付部材９０の移動により、押付部材９０とロックスリーブ８の鍔部８ｂとの間に介在する第１スプリング８０が圧縮変形される。ロックスリーブ８は、第１スプリング８０の圧縮変形によって、ストレートスプライン嵌合部８ａが入力軸部材４のストレートスプライン嵌合部４ｄのみに噛み合う第１位置から、ストレートスプライン嵌合部８ａが入力軸部材４のストレートスプライン嵌合部４ｄ及び出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｄに共に噛み合う第２位置へ移動するための付勢力を第１スプリング８０から受ける。

入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期していない状態では、ロックスリーブ８のストレートスプライン嵌合部８ａと出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｄとの干渉により、ロックスリーブ８が第２位置まで移動することができないが、第１の摩擦部材７０及び第２の摩擦部材７１を介して出力軸部材５に伝達される駆動力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２が加速され、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期すると、ロックスリーブ８が第１スプリング８０の付勢力によって第２位置まで移動する。これにより、入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ８によって相対回転不能に連結される。

なお、入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ８によって連結された後は、ホルダ部６１，摩擦機構７，及び押付部材９０に跨がる磁路Ｍの磁気抵抗が小さくなり、かつ押付部材９０が第１スプリング８０から受ける付勢力が小さくなるので、ロックスリーブ８を第２位置に定位させるために必要な電流を電磁コイル６に供給すれば入力軸部材４と出力軸部材５との連結状態を維持できる。このため、第１の摩擦部材７０と第２の摩擦部材７１との摩擦力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２の回転を加速する際に比較して、電磁コイル６に供給する電流を小さくすることができる。

つまり、ロックスリーブ８を第２位置で保持する時に電磁コイル６に印加する電流値は、ロックスリーブ８を第１位置の状態から第２位置の状態に移動する時に電磁コイル６に印加する電流値の最高値よりも小さい。ここで、印加する電流がパルス電流の場合には、電流値の最高値はデューティー比で電流の印加時間の割合の最も大きい状態での平均電流値をいう。

入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ８によって連結された状態では、ＥＣＵ１０からトルクカップリング１００の電磁コイル１０４に供給される電流の増減により、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達される駆動力が調節される。

また、四輪駆動状態を解除して二輪駆動状態に移行する際には、電磁コイル６への電流の供給を遮断する。これによって電磁コイル６の電磁力が消失し、第２スプリング９４の復元力によって押付部材９０が第２の摩擦部材７１から軸方向に離間する。これに伴ってロックスリーブ８が第２位置から第１位置に移動し、入力軸部材４と出力軸部材５との連結が解除される。

［本実施の形態の効果］
以上説明した本実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際、入力軸部材４から摩擦機構７によって伝達される駆動力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２が加速されるので、前輪２０４Ｒ，２０４Ｌと後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとが差動回転している場合にも、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とを同期させることができる。このため、例えば低μ路における旋回時に二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する必要が生じた場合でも、摩擦機構７によって入力軸部材４及び出力軸部材５を回転同期させ、入力軸部材４と出力軸部材５とをロックスリーブ８によって連結することが可能となる。

（２）電磁コイル６の電磁力によって押付部材９０の円筒部９１が第２の摩擦部材７１の凹部７２の底部側に引き込まれ、第２スプリング９４の圧縮変形に伴う付勢力によって第２の摩擦部材７１が第１の摩擦部材７０へ押し付けられるので、第２の摩擦部材７１が第１の摩擦部材７０により強く押し付けられ、第１の摩擦部材７０と第２の摩擦部材７１との間の摩擦力が増大する。これにより、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とをより短時間で同期させることができ、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことが可能となる。

（３）ロックスリーブ８は、第１スプリング８０の付勢力によって弾性的に第２位置に向かって押し付けられるので、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期した際に、自ずと第２位置に移動する。つまり、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期した後に例えばソレノイド等のアクチュエータによってロックスリーブ８を移動させる必要がないので、電磁クラッチ装置３の構成を簡略化することができ、小型軽量化ならびに低コスト化を図ることが可能となる。

以上、本発明の電磁クラッチ装置及びこれを備えた四輪駆動車を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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る。

なお、上記実施の形態では、前輪２０４Ｌ、２０４Ｒが主駆動輪であり、後輪２０５Ｌ、２０５Ｒが補助駆動輪である四輪駆動車２００に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、前輪が補助駆動輪であり、後輪が主駆動輪である四輪駆動車に適用してもよい。また、上記実施の形態では、出力軸部材５に第１の摩擦部材７０が連結され、かつ入力軸部材４に第２の摩擦部材７１が連結された場合について説明したが、入力軸部材４に第１の摩擦部材７０が連結され、かつ出力軸部材５に第２の摩擦部材７１が連結されるように構成することも可能である。

２…プロペラシャフト、３…電磁クラッチ装置、４…入力軸部材、４ａ〜４ｃ…第１乃至第３の円筒部、４ｄ，４ｇ…ストレートスプライン嵌合部、５…出力軸部材、５ａ〜５ｃ…第１乃至第３の円筒部、５ｄ…ストレートスプライン嵌合部、６…電磁コイル、７…摩擦機構、８…ロックスリーブ、８ａ…ストレートスプライン嵌合部、８ｂ…鍔部、８ｃ…凹孔、８ｄ…支持部、９…押圧機構、１０…ＥＣＵ、１０ａ…第１の回転センサ、１０ｂ…第２の回転センサ、３０…装置ケース、３０ａ…内面、３１，３２…シール機構、４０…玉軸受、４１…針状ころ軸受、５０，５１…円錐ころ軸受、６０…コイル部、６１…ホルダ部、７０…第１の摩擦部材、７０ａ…基部、７０ｂ…被摩擦係合部、７０ｃ…内側スリット部、７０ｄ…外側スリット部、７０ｅ…ストレートスプライン嵌合部、７１…第２の摩擦部材、７１ａ…基部、７１ｂ…摩擦係合部、７１ｃ…内側スリット部、７１ｄ…外側スリット部、７１ｅ…ストレートスプライン嵌合部、７２…凹部、７２ａ，７２ｂ…内面、７３…凹孔、７４…ねじ孔、７５…貫通孔、８０…第１スプリング、９０…押付部材、９１…筒状部、９１ａ…外周面、９１ｂ…内周面、９２…突片、９２ａ…挿通孔、９２ｂ…凹孔、９３…ピン、９４…第２スプリング、９５…押え部材、１００…トルクカップリング、１０１…ハウジング、１０２…インナシャフト、１０３…多板クラッチ、１０４…電磁コイル、１０５…カム機構、２００…四輪駆動車、２０１…駆動力伝達系、２０２…エンジン、２０３…トランスミッション、２０４Ｌ，２０４Ｒ…前輪、２０５Ｌ，２０５Ｒ…後輪、２０６…フロントディファレンシャル、２０７…リヤディファレンシャル、２０８Ｌ，２０８Ｒ…アクスルシャフト、２０９Ｌ，２０９Ｒ…サイドギヤ、２１０…ピニオンギヤ、２１１…ピニオンシャフト、２１２…フロントデフケース、２１２ａ…筒部、２１３Ｌ，２１３Ｒ…アクスルシャフト、２１４Ｌ，２１４Ｒ…サイドギヤ、２１５…ピニオンギヤ、２１６…ピニオンシャフト、２１７…リヤデフケース、２１８…ドライブピニオン、２１９…リングギヤ、２２０…かさ歯車機構、２２１…ドライブピニオン、２２２…リングギヤ、２２３…かさ歯車機構、７１１…大径部、７１２…小径部、７１２ａ…挿通孔、Ｍ…磁路、Ｏ…回転軸線

Claims (7)

1. 互いに相対回転可能な第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、
   通電によって電磁力を発生させる電磁コイルと、
   前記第１の回転部材に相対回転不能に連結された第１の摩擦部材、及び前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記電磁力によって前記第１の摩擦部材に摩擦係合可能な第２の摩擦部材を有する摩擦機構と、
   前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記第２の回転部材に噛み合い前記第１の回転部材に噛み合わない第１位置と前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材に共に噛み合う第２位置との間で軸方向移動可能なロックスリーブと、
   前記第２の摩擦部材との間に磁路を形成し、前記電磁力によって前記ロックスリーブを前記第１位置から前記第２位置に移動させるように押し付ける押付部材と、
   前記押付部材と前記第２の摩擦部材との間に介在する弾性部材と、を備え、
   前記押付部材の移動による前記弾性部材の圧縮変形に伴う付勢力が前記第２の摩擦部材を前記第１の摩擦部材へ押し付けるように作用する、
   電磁クラッチ装置。
2. 前記押付部材と前記ロックスリーブとの間に介在し、前記押付部材の前記第１の回転部材側への移動によって圧縮変形される押し付け用の弾性部材をさらに備え、
   前記ロックスリーブは、前記第１位置から前記第２位置に移動するための付勢力を前記押し付け用の弾性部材から受ける、
   請求項１に記載の電磁クラッチ装置。
3. 前記第２の摩擦部材には、前記第１の摩擦部材とは反対側に開口する環状の凹部が形成され、
   前記押付部材は、前記凹部に少なくとも一部が収容される筒状部を有し、
   前記凹部の内面と前記筒状部の外面との間に前記磁路が形成される、
   請求項１又は２に記載の電磁クラッチ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置と、
   駆動源の駆動力が常に伝達される左右一対の主駆動輪と、
   前記左右一対の主駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する主駆動輪側のディファレンシャル装置と、
   車両の走行状態に応じて前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、
   前記左右一対の補助駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する補助駆動輪側のディファレンシャル装置と、
   前記主駆動輪側から前記補助駆動輪側に駆動力を伝達する駆動力伝達軸とを備え、
   前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち一方の回転部材が前記主駆動輪側のディファレンシャル装置の前記デフケースに連結され、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち他方の回転部材が前記駆動力伝達軸に連結された、
   四輪駆動車。
5. 前記駆動力伝達軸から前記一対の補助駆動輪への駆動力の伝達を遮断することが可能な断続装置をさらに備えた、
   請求項４に記載の四輪駆動車。
6. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置の制御方法であって、
   前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい
   電磁クラッチの制御方法。
7. 請求項４又は５に記載の四輪駆動車の制御方法であって、
   前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい
   四輪駆動車の制御方法。

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