JP6204485B2 - 摩擦ロスを低減したクラッチ装置およびデファレンシャル装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ソレノイドに駆動されるクラッチ装置およびそれを含むデファレンシャル装置に関し、特にソレノイドのコアとケーシングとの摩擦によるエネルギロスを低減したクラッチ装置およびデファレンシャル装置に関する。
車両が左右の何れかに曲がるときには、左右の車輪の間に回転速度差が生じる。差動を許容しながら左右の車軸にエンジン/モータのトルクを分配するべく、通常、車両はデファレンシャル装置を備える。車軸間の差動を制限するために、あるいは他の目的のために、デファレンシャル装置はしばしばクラッチと、クラッチを外部から駆動するためのアクチュエータとを備える。アクチュエータとしてはソレノイドが利用されることがある。
ソレノイドは外部と電気ケーブルにより繋がった静止部材であるので、回転するデフケースといかに結合するかは技術的問題の一つである。特許文献1は関連する技術を開示している。
ソレノイドが発生する磁束がソレノイドのコアからデファレンシャル装置のケーシングへ通過すると、コアをケーシングに誘引する磁力が生ずる。本発明者らが明らかにしたところによれば、かかる磁力は、ケーシングの軸に関して径方向には打ち消しあって問題を生じないが、軸方向にはコアとケーシングとの間の摩擦を増大するように作用する。摩擦はエネルギロスの主要因の一つであるから、磁束が透過する方向はデファレンシャル装置のエネルギ効率において無視し得ない要素であることが明らかである。本発明は、かかるエネルギロスの要因を発見したことに基づいて、磁束が透過する方向を制御する手段を採用したことにより為されたものである。
本発明の第1の局面によれば、クラッチ装置は、軸の周りに回転可能な端壁と、円周溝を囲むべく、前記端壁の第1の面から一体的に前記軸の方向に延びた延長壁と、前記軸の方向に可動であって前記端壁の第2の面に停留可能なクラッチ部材を備えたクラッチと、前記クラッチ部材を前記軸の方向に駆動するべく構成され、磁束を導くコアを備えたソレノイドであって、前記コアは前記円周溝に摺動可能に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部より径方向に外方に突出して前記延長壁に前記軸の方向に当接する当接部と、前記円周溝より前記軸の方向に外方に突出して前記当接部より径方向に内方に後退した背部と、を備えた、ソレノイドと、を備える。
本発明の第2の局面によれば、デファレンシャル装置は、差動機構を収容して駆動するべく構成されたケーシングであって、第1の端壁、第2の端壁および側壁を備え、前記第1の端壁から前記第2の端壁に向かう軸の周りに回転可能なケーシングと、円周溝を囲むべく、前記第1の端壁の外面から一体的に前記軸の方向に延びた延長壁と、前記ケーシングに収容され、前記軸の方向に可動であって前記第1の端壁の内面に停留可能なクラッチ部材を備え、前記差動機構の差動を制限するべく構成されたクラッチと、前記クラッチ部材を前記軸の方向に駆動するべく構成され、磁束を導くコアを備えたソレノイドであって、前記コアは前記円周溝に摺動可能に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部より径方向に外方に突出して前記延長壁に前記軸の方向に当接する当接部と、前記円周溝より前記軸の方向に外方に突出して前記当接部より径方向に内方に後退した背部と、を備えた、ソレノイドと、を備える。
図1ないし10を参照して以下に本発明の幾つかの例示的な実施形態を説明する。
ベベルギア式のロックアップデファレンシャル装置を例にとり各実施形態を説明するが、本発明の実施形態は必ずしもこれに限られない。以下に開示されたクラッチ装置を、例えばフリーランニングデファレンシャル装置やトランスファに適用することができる。またデファレンシャル装置が車軸に適用された例を挙げるが、プロペラシャフト等の他のシャフトに適用されてもよい。
図1を参照するに、デファレンシャル装置201は、軸周りに回転可能なデフケース3と、これに収容されたベベルギア式の差動機構209とを備える。デフケース3が回転することにより差動機構209が駆動され、左右の車軸に差動的にトルクを分配する。またデファレンシャル装置201は、差動を制限するためにクラッチ装置1を備える。
デフケース3は、ケース本体217と、その一方の端を覆うカバー体215と、よりなるケーシングであって、その内部のキャビティに差動機構209が収容される。図中右寄りに示された壁部(第1の端壁)37からカバー体(第2の端壁)215に向かう軸の回りにデフケース3は回転可能である。カバー体215と壁部37から、それぞれボス部211,47が突出しており、それぞれベアリング213,65を介してキャリア51に回転可能に支持される。キャリア51は車体に対して静止している静止部材である。
図2を参照するに、デフケース3は、リングギヤ219が固定されるフランジ部221を備え、リングギヤ219に係合したギアを介してエンジン/モータからトルクを受容し、以って軸周りに回転する。リングギア219に係合するギアは、例えば車両のトランスファに連絡したドライブピニオン223である。
ドライブピニオン223は、リングギヤ219より小径であってもよい。小径のドライブピニオン223が大径のリングギヤ219と組み合わされることにより、変速が可能である。またこれらはベベルギヤ組を構成するので、トルクが伝達される方向を変換する。
ドライブピニオン223は、入力軸225の一端として形成されていてもよく、また別体であってもよい。エンジン/モータのトルクは入力軸225から入力され、方向変換してデフケース3に伝達される。
入力軸225は、その軸がデフケース3の回転軸と直交するように配置され、軸方向に離れて配置された2つのベアリング227,229を介してキャリア51に回転可能に支持されている。この入力軸225の他端側は、連結部231プロペラシャフトに連結される連結部材233が一体回転可能に連結されている。連結のために、スプライン結合あるいは他の結合が利用できる。プロペラシャフトはエンジン/モータに駆動的に連絡している。
連結部材233を入力軸225の端部に固定するべく、これにねじ締結されるナット235を利用することができる。またナット235の締結による与圧は、ベアリング227,229にも付与され、入力軸225を軸方向に位置決めする。また、連結部材233に近接して、キャリア51の内部と外部とを区画するべく、キャリア51はシール部材237を備え、連結部材233の外周にはシール部材237のリップ部と摺動するダストカバー239が配置されて、キャリア51の内部を外部から隔離している。
この連結部材233を介して入力軸225に伝達された駆動力は、ドライブピニオン223とリングギヤ219とからなるギヤ組を介してデフケース3に伝達される。
デフケース3は、フランジ部221においてカバー体215とケース本体217とに分割できる。カバー体215を外してアクセスできるケース本体217の開口から、ピニオン205、一対のサイドギヤ207,5、クラッチ装置1のクラッチ部材9などの各種部材が内部に収容される。適宜のボルトによってケース本体217とカバー体215とが互いに固定され、ケース本体217の開口がカバー体215によって閉塞される。リングギヤ219はボルト241によりフランジ部221に固定される。あるいはボルト241によりケース本体217、カバー体215およびリングギヤ219が共締めされてもよい。
複数のピニオンシャフト203がデフケース3の側壁から挿入されてピニオン205を貫通し、これらを支承する。ピニオンシャフト203は、例えば1つの長尺のピニオンシャフト203と2つの短尺のピニオンシャフト203とからなる。短尺のピニオンシャフト203の外端部は、デフケース3の側壁に係合してピン243で抜け止め及び回り止めされる。長尺のピニオンシャフト203は、その中間に孔を備えており、短尺のピニオンシャフト203の内端部がこの孔に係合することにより、長尺のピニオンシャフト203が抜け止め及び回り止めされる。以っていずれのピニオンシャフト203も、デフケース3と一体に回転する。ピニオンシャフト203は、ピニオン205をその軸周りに回転可能に支承する。
ピニオン205は、デフケース3の周方向に等間隔に4つ配置することができるが、これに限られない。ピニオン205は、それぞれ長尺のピニオンシャフト203と短尺の2つのピニオンシャフト203とに支承されてデフケース3の回転によって公転する。また、ピニオン205とデフケース3との間には、球面ワッシャ245が介在してもよい。
ピニオン205は、一対のサイドギヤ207,5に係合することにより、これらにトルクを伝達する。またサイドギヤ207,5に差回転が生じると、各ピニオン205はピニオンシャフト203の周りに回転することができ、以ってサイドギヤ207,5の差動を許容する。
一対のサイドギヤ207,5は、それぞれボス部247,35を備え、これらがそれぞれカバー体215,ケース本体217に摺動可能に嵌合することにより、デフケース3に相対回転可能に支持される。また、サイドギヤ207,5とデフケース3との間には、スラストワッシャ249,251が介在してもよい。
一対のサイドギヤ207,5は、その内周に円孔状の連結部253,255を備えてもよく、またその内面は車軸との連結のためにスプラインを備えてもよい。連結部253,255によりサイドギヤ207,5は左右の車軸と一体に回転可能にされ、以ってデフケース3に入力されたトルクが車軸に出力される。
デファレンシャル装置201における差動機構209の差動は、クラッチ装置1により、制御可能にロック又はアンロックされる。クラッチ装置1は、クラッチ7を備え、以ってサイドギヤ5をデフケース3に対して回転不能にする。
このクラッチ装置1が適用されたデファレンシャル装置201では、クラッチ7が連結すると、デフケース3とサイドギヤ5とが接続され、差動機構209の差動がロック状態となる。この状態では、一対のサイドギヤ207,5は等速に回転する。クラッチ装置1が脱連結すると、一対のサイドギヤ207,5の差動が許容され、トルクが適宜に分配される。
クラッチ装置1は、デフケース3とサイドギヤ5との間の相対回転を制限するクラッチ7を備える。クラッチ7は、デフケース3と一体回転可能であってその軸方向に移動可能なクラッチ部材9と、このクラッチ部材9を軸方向に駆動する電磁石(ソレノイド)11と、を備える。電磁石11は例えば環状であって、デフケース3と同軸に配置される。また電磁石11の励磁により駆動されてクラッチ部材9を操作する可動部材13を備えることができる。
電磁石11は、デフケース3の壁部(第1の端壁)37と軸方向に隣接するように配置され、電磁コイル15と、この電磁コイル15の周囲に配置されるコア17とを有する。
さらに、デフケース3は、その壁部37から軸方向に延びた延長壁19を備える。延長壁19は、円周溝20を囲み、これに部分的に嵌合することによりコア17は支持される。
コア17は、延長壁19に嵌入する嵌合部と、これより径方向に外方に突出する当接部21と、を備える。当接部21は延長壁19の端面に当接する。
コア17において延長壁19が囲む円周溝20より軸方向に外方に突出した部分、すなわち当接部21に関して背部23は、当接部21と同程度の径であってもよいが、当接部21より径方向に内方に後退していてもよい。背部23は、その全体が後退してもよく、あるいは部分的に後退していてもよい。当接部21の面のうち、延長壁19の端面に当接する面と反対の面、すなわち背部23に向いた背面には、何れの部材も当接せずに開放されている。
延長壁19は、その端面の縁がそれぞれ面取りされた面取部25,25を備えてもよい。面取部25は内周側の縁にのみ形成されていてもよい。
また、当接部21は、延長壁19の軸方向端面と対向するように、その隅に、軸方向に切り欠かれた切欠部27を備えてもよい。
図1〜図3に示すように、クラッチ部材9は、基部29と、基部29の一方の面から一体的に軸方向に延長された複数の凸部31と、その反対の面に形成された噛み合い歯33とから構成されている。基部29は、環状であって、サイドギヤ5のボス部35に同軸的に摺動可能に嵌合する。クラッチ部材9は、サイドギヤ5から離れてデフケース3の壁部37の内面に停留可能(クラッチ7は脱連結する)であり、そこからサイドギヤ5に向かって軸方向に移動可能(クラッチ7は連結する)である。なお壁部37の内面への停留は、必ずしも接することを要しない。
基部29とサイドギヤ5との間には、クラッチ7を脱連結させる方向にクラッチ部材9を付勢する付勢部材39が介在してもよい。
凸部31は、基部29の周方向に、一定の間隔を置いており、これは例えば等間隔である。デフケース3の壁部37は、これらに対応するように、軸方向に開けられた複数の孔41を備え、凸部31と孔41とが係合している。
凸部31と孔41との係合により、クラッチ部材9がデフケース3に回り止めされ、クラッチ部材9とデフケース3とが一体に回転する。凸部31と軸方向孔41との周方向面は、それぞれ対応するように傾斜していてもよい。傾斜した面は、クラッチ部材9を軸方向に付勢するカム面として作用する。
このため、クラッチ7が連結する向きにクラッチ部材9が移動すると、デフケース3の回転によってカム面同士が接し、そのトルクの一部を軸力に変換し、以ってクラッチ7の接続を強化する。
クラッチ部材9は、凸部31とは軸方向に反対側の面に、複数の噛み合い歯33を備える。噛み合い歯33に対応するように、サイドギヤ5の背面は、複数の噛み合い歯43を備える。クラッチ7は、噛み合い歯33,43の組み合わせにより構成されている。クラッチ7は、噛み合い歯33,43が噛み合うと、クラッチ部材9とサイドギヤ5とを連結して一体に回転させる。
このクラッチ部材9とサイドギヤ5との連結により、デファレンシャル装置201では、デフケース3とサイドギヤ5とが連結されて一体に回転するようになり、差動機構209の差動がロックされ、デフケース3に入力されたトルクが一対のサイドギヤ207,5を介して車軸に出力される。
このようなクラッチ7の接続は、クラッチ部材9をクラッチ7に向けて軸方向に移動することによって行われ、このクラッチ部材9の軸方向の移動はアクチュエータ45によってなされる。
アクチュエータ45は、電磁石11と、可動部材13とを備えている。電磁石11は、デフケース3のボス部47に嵌合し、デフケース3の壁部37に軸方向に隣接するように配置される。この電磁石11は、回り止め部49を介して静止系部材としてのキャリア51に対して回り止めされる。回り止め部49と電磁石11との固定のために溶接等の手段が利用できる。電磁石11は、電磁コイル15と、コア17とを備えている。
電磁コイル15は、環状に巻回されて樹脂でモールド成形されている。また、電磁コイル15には、外部に引き出されるリード線53が接続され、このリード線53の端末に接続されたコネクタ55を介して通電を制御するコントローラ(不図示)に接続されている。この電磁コイル15の周囲には、コア17が配置されている。
コア17は、電磁コイル15が発生する磁束を伝導するべく磁性材料から形成される。コア17は、電磁コイル15を、壁部37に面した側を除き、覆っている。壁部37も磁性材料であるから、コア17が壁部37に接することにより、後述のプランジャ57に面したギャップを除き、電磁コイル15のほぼ全てを囲む磁気回路が形成される。
コア17は、その嵌合部において、延長壁19に面接触し、以って磁束がコア17から延長壁19へ透過しうる。延長壁19との面接触は、また、電磁石11を径方向に位置決めするように、電磁石11を支持する。ただしかかる面接触は、必ずしも密でなく、過大な摩擦抵抗なく摺動を許容する程度に緩やかである。
コア17の当接部21において延長壁19に向いた側の面は、延長壁19の軸方向に向いた端面に当接しており、ここを介しても磁束がコア17から延長壁19へ透過しうる。延長壁19の端面との当接は、電磁石11がデフケース3へ向かう方向への移動を妨げるように、電磁石11を支持している。
既に述べたように、延長壁19は面取部25,25を備え、当接部21は切欠部27を備えてもよい。これらは延長壁19と当接部21との間の摺動抵抗を低減することができ、ひいては装置のフリクションを低減することができる。
可動部材13は、電磁石11の内側であってボス部47の外側に、前述の磁気回路のギャップを跨ぐように配置される。可動部材13は、環状のプランジャ57と、リング部材59とを備えている。
プランジャ57は、磁性材料から形成される。プランジャ57とコア17との間は、磁束が透過できる程度に狭いエアギャップを隔てて近接しており、磁気回路のギャップを跨いでいるので、コア17、壁部37およびプランジャ57の組み合わせは閉じた磁気回路を構成する。このプランジャ57の内周には、リング部材59が固定されて一体に移動する。
リング部材59は、非磁性材料から形成され、プランジャ57の内周側からデフケース3側へ磁束が漏れることを防止している。リング部材59は、クラッチ部材9に当接する押圧部61を備える。押圧部61は、壁部37の孔41内においてクラッチ部材9の凸部31に当接するべく延長されている。
電磁石11の励磁により可動部材13が移動するのに伴い、リング部材59が軸方向に移動し、押圧部61がクラッチ部材9を押圧することによりクラッチ7を連結せしめる。
コア17、プランジャ57およびリング部材59の脱落を防止するように、規制部材63がボス部47の外周に固定される。固定は、例えば圧入によることができるが、これに限られない。規制部材63は、コア17およびリング部材59の、それぞれ軸方向に外側の端面に当接してこれらを軸方向に位置決めする。規制部材63の他には、コア17を軸方向に位置決めする部材を要せず、それゆえ、例えば当接部21の背面に、デフケース3に固定された部材が当接していなくてもよい。規制部材63は非磁性材料よりなり、環状とすることができる。非磁性材料よりなることは、磁束の漏れを防止して磁気効率を改善する点で有利である。
図3を参照するに、規制部材63は、複数の孔部67を備えてもよい。孔部67は、例えば規制部材63の周方向に等間隔に形成され、電磁石11および可動部材13の側と、ベアリング65の側とを連通する。孔部67は、潤滑油が可動部材13へ流入することを許容し、特にベアリング65の回転は潤滑油の流動を促進するので、可動部材13の潤滑性を向上させ、以って可動部材13の応答反応性を向上するに有利である。
図2に示すように、規制部材63は、ベアリング65のインナレースと軸方向から見てオーバーラップするように配置せしめてもよい。あるいは規制部材63の孔部67がベアリング65の各ローラの軸方向と揃うようにしてもよい。このように規制部材63を配置させることにより、ベアリング65の回転による潤滑油の流動は効率的に孔部67に導かれ、以ってさらに可動部材13の潤滑性が向上する。
ベアリング65は、例えばテーパローラベアリングからなり、保持器をさらに備えてもよい。図1を参照するに、規制部材63は、回避部69において窪んでおり、ベアリング65の保持器に干渉しないようになっている。規制部材63が回避部69を備えることにより、規制部材63とベアリング65とを軸方向により近接して配置させることができるので、装置を小型化するに有利である。
コア17の規制部材63側において、径方向に内側(可動部材13に近い側)の肉厚は外側よりも厚くてもよい。かかる肉厚差により、可動部材13に近い側においてコア17の磁路断面積が大きくなる。本発明者らが見出したところによれば、かかる部分は磁束が飽和しやすく、それゆえ磁路断面積が大きいことにより磁束の飽和が防止される。これは、可動部材13の軸方向への推力を向上するに有利である。
可動部材13(プランジャ57)の軸方向ストロークSに対する可動部材13の推力TFの変化を図4に示す。ここでは径方向に内側がより厚いコア17を有する電磁石11と、一定の肉厚のコアを有する電磁石11Aとを比較している。図4から明らかなように、径方向に内側がより厚いコア17は、可動部材13の推力を向上させることがわかる。
コア17において、径方向に内側をより厚くするべく、図1に示すごとく、コア17は凸部71を備えてもよい。凸部71の端面には、規制部材63が当接されて電磁石11の軸方向の位置決めがなされている。これは電磁石11の軸方向の位置を安定せしめるに有利である。
回り止め部49の固定には、コア17の薄肉の部位が利用できる。回り止め部49を固定するために特別な部位を設ける必要がないため、装置を小型化するに有利である。
電磁石11のコア17の規制部材63側の形状は、例えば、図5Aに示すように、肉厚が急峻に変化する段差を有する形状であってもよく、あるいは、図5Bに示すように、肉厚が次第に変化する傾斜を有する形状でもよい。あるいは肉厚を変化せしめる他の適宜の形状を採用することができる。
図1に戻って参照するに、デフケース3の壁部37において、電磁石11に隣接する部分よりも、可動部材13に隣接する部分をより厚くしてもよい。より内周の部位ほど負担するトルクは大きくなるので、かかる部分がより肉厚であることは、強度および剛性の点で有利である。また、より外周の部位ほど肉薄であるので、軽量化の点で有利である。
上述の肉厚が厚い部分は、サイドギヤ5の噛み合い反力を負担している。すなわちかかる部分がより肉厚であることは、サイドギヤ5の噛み合い反力を安定して受ける点でも有利である。
壁部37は、コア17に向かって延長されて磁気回路の一部をなす磁路形成部73を備えてもよい。磁路形成部73は、壁部37において肉厚が厚い部分と薄い部分との境界から延長されていてもよい。磁路形成部73とコア17との間が前述の磁気回路のギャップであってもよい。磁路形成部73は、電磁石11を壁部37に対して軸方向により近接させるのに寄与し、装置を小型化するに有利である。
このように構成されたクラッチ装置1では、電磁石11の励磁によりコア17とプランジャ57とデフケース3の壁部37とを透過する磁束が閉じた磁束ループを形成し、プランジャ57を経由する磁束がこれを駆動して、リング部材59を軸方向に移動せしめる。リング部材59は押圧部61を介してクラッチ部材9を押圧し、以ってクラッチ7を連結せしめる。磁束が閉じたループから外部に漏れにくいので、磁気エネルギが効率よく利用される。
クラッチ7が連結することにより、デファレンシャル装置201では、サイドギヤ5とクラッチ部材9とが一体に回転するように接続され、以ってサイドギヤ5とデフケース3とが接続されて差動機構209の差動はロックされる。
電磁石11への通電を停止すると、クラッチ部材9は付勢部材39の付勢力によってサイドギヤ5から離れる方向に移動させられ、以ってクラッチ7は脱連結する。
クラッチ7が脱連結すると、デファレンシャル装置201では、サイドギヤ5はクラッチ部材9に対して相対的に回転可能となり、以ってサイドギヤ5がデフケース3に対して相対的に回転可能となるので、差動機構209の差動が可能になる。
デファレンシャル装置201は、クラッチ部材9の軸方向の位置を検出する手段を備えてもよい。クラッチ部材9の軸方向の位置を検出することにより、クラッチ7が連結した状態か脱連結した状態かを検出することができ、以ってデファレンシャル装置201がロックアップした状態か差動が可能な状態かを検出することができる。
位置を検出する手段の一例として、デファレンシャル装置201は検出部材75を備えることができる。検出部材75は、例えば円盤状であって、その内周から複数の凸状板部がクラッチ部材9側に向けて突出している。デフケース3は、これに対応するように径方向に貫通した孔77を備える。複数の凸状板部は孔77を介してデフケース3の内部に臨み、クラッチ部材9の凸部31にボルト等により固定されている。
このため、検出部材75は、クラッチ部材9と一体的に軸方向に移動する。検出部材75の径方向に外方の端に係合するように、ポジションスイッチ79が配置されている。
ポジションスイッチ79は、キャリア51に固定され、コントローラに接続されている。また、ポジションスイッチ79は接点部81を備え、スイッチをON−OFFに切り替えることができるようになっている。検出部材75の外端は、接点部81に係合している。
このポジションスイッチ79は、接点部81が前進および後退することにより、ON−OFF切り替えされるので、クラッチ部材9の軸方向の位置を検出し、以ってクラッチ7の連結−脱連結を検出する。すなわちポジションスイッチ79は、デファレンシャル装置201における差動機構209がロックされた状態か、アンロックされた状態かを検出することができる。
このように構成されたクラッチ装置1では、デフケース3の延長壁19と電磁石11のコア17の当接部21とが軸方向に当接することによって、デフケース3と電磁石11とは、軸方向に相対的に動かないように、互いに支持しあっている。
既に述べた通り、コア17は、当接部21に関して背側に背部23を備えており、背部23は当接部21より径方向に内方に後退していてもよい。背部23は、その全体が後退してもよく、あるいは部分的に後退していてもよい。またコア17において嵌合部の肉厚は厚いほうが有利である。
図6Aを参照するに、背部23が当接部21よりも後退していない電磁石11aにおいて、磁束の相当部分は当接部21から延長壁19の端面へと軸方向に透過する。この磁束はコア17を延長壁19へ誘引する力を生じ、それゆえデフケース3と電磁石11aとの間の摩擦を増大する。これは回転に伴うエネルギロスを増大する要因である。
図6Bを参照するに、コア17において延長壁19の内面に嵌合する嵌合部の肉厚を増大した電磁石11bにおいて、電磁石11aと対比して、磁束のうち嵌合部から延長壁19の内面へと径方向に透過する部分が増大し、軸方向に透過する部分は減少する。デフケース3と電磁石11aとの間の摩擦が減少するので、かかる形態のほうが、エネルギロスを抑制できる点で有利である。
図6Cを参照するに、コア17において背部23が当接部21よりも全体的に後退している電磁石11において、磁束は背部23から当接部21へ迂回し難い。それゆえ磁束の大部分は軸方向に嵌合部へと導かれて延長壁19の内面へと径方向に透過する。磁束の僅かな部分のみが軸方向に延長壁19へ透過するので、デフケース3と電磁石11との間の摩擦は、僅かにしか増大しない。すなわちかかる形態は、エネルギロスを抑制できる点で有利である。
図7を参照するに、印加する電圧Vに対するドラグトルクTの変化を、電磁石11aと、電磁石11bと、電磁石11とで比較する。図7から明らかなように、等しい電圧を印加したときに、電磁石11aよりも電磁石11bのほうがドラグトルクが小さく(摩擦が小さく)、電磁石11はさらにドラグトルクが小さい(摩擦が小さい)。嵌合部の厚さを増大し、背部を当接部よりも後退せしめることが摩擦を減少せしめる効果が明らかである。
既に述べた通り、背部23の全体が後退していなくてもよく、例えば、図8に示す背部23aのように、当接部21の背面のみが周方向に溝状に後退している形態であってもよい。あるいは、後退した部分が周方向に連続していなくてもよく、複数の部分が周方向に間隔を置いて後退していてもよい。
図9,図10を参照するに、デファレンシャル装置およびクラッチ装置の支持には種々の形態がありうる。
図9に示す例によれば、回り止め部103はコア17の背部23に結合している。
図10を参照するに、キャリア51は、デフケース3を回転可能に支持するベアリング65を保持するためのベアリングキャップ105を備える。
ベアリングキャップ105は、半円環状であって、複数のボルト107を介してキャリア51に固定されている。キャリア51は半円環状の構造を有し、ベアリングキャップ105をキャリア51に組付けると完全な環を形成し、かかる環はベアリング65を包囲してこれを保持する。
図2を参照するに、ベアリング65を軸方向に保持するための支持部材113は、ベアリング105に固定されていてもよい。固定のために、例えば適宜の支持部材111と、これをベアリングキャップ105に固定するボルト109が利用できる。
図10を参照するに、回り止め部103との係合のために、ベアリングキャップ105は、2つ以上の係合部115を備えることができる。図示の例では各係合部115はデフケース3の軸方向に向けてベアリング105から延長された凸部であり、2つの係合部115が対称的に配置されている。係合部115には、回り止め部103が係合して電磁石11が回り止めされる。
回り止め部103は、2つ以上の結合部117において、例えば溶接により電磁石11のコア17に結合する。結合部117は、コア17の背部23に間隔をおいて、係合部115の配置と対応するように、設けることができる。
回り止め部103は、電磁石11の周方向の2以上の箇所において、ベアリングキャップ105の係合部115と、電磁石11が回転する方向に隣接し、以って互いに係合する。図10より明らかに理解できるように、これら2組以上の係合の少なくとも一は、電磁石11が矢印119の方向に回転するのを妨げ、他はその反対方向に回転するのを妨げる。すなわち、回り止め部103と係合部115との2組以上の係合は、電磁石11が何れの方向にも回転しないよう、回り止めを行う。なお、回り止め部103は、電磁石11のコア17の背部23にコア17と一体成形されてもよい。唯一つの係合が両方向の回転を妨げる構造であってもよい。
すなわち図9,10に例示した支持構造によれば、ベアリングキャップ105をキャリア15に組み付けるだけで電磁石11の回り止めが可能であり、回り止めのための構造を別途に設ける必要がない。構造の簡略化および製造の容易さの点でかかる構造は有利である。図1に例示した支持構造のようにキャリアに向かって軸方向に張り出した回り止め部を要せず、回り止め部103や係合部115は径方向にも張り出していないので、かかる構造はキャリア51を小型化するのに有利である。
なお、回り止め部103と係合する係合部115は、ベアリングキャップ105に設けられているが、これに限らず、キャリア51から軸方向の電磁石11側に向けて延長された凸部を係合部としてもよい。
上述の説明において、歯が軸方向に対向する形式の噛み合いクラッチを例に取ったが、スリーブが軸方向に移動する形式の噛み合いクラッチ、或いは多板クラッチや単板クラッチなどのごとき摩擦クラッチなど、何れの形式のクラッチも利用できる。
好適な実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記開示内容に基づき、当該技術分野の通常の技術を有する者が、実施形態の修正ないし変形により本発明を実施することが可能である。
ソレノイドのコアとケーシングとの摩擦によるエネルギロスを低減するデファレンシャル装置が提供される。
Claims (6)
- 軸の周りに回転可能な端壁と、
円周溝を囲むべく、前記端壁の第1の面から一体的に前記軸の方向に延びた延長壁と、
前記軸の方向に可動であって前記端壁の第2の面に停留可能なクラッチ部材を備えたクラッチと、
前記クラッチ部材を前記軸の方向に駆動するべく構成され、磁束を導くコアを備えたソレノイドであって、前記コアは前記円周溝に摺動可能に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部より径方向に外方に突出して前記延長壁に前記軸の方向に当接する当接部と、前記円周溝より前記軸の方向に外方に突出して前記当接部より径方向に内方に後退した背部と、を備えた、ソレノイドと、
を備えたクラッチ装置。 - 請求項1のクラッチ装置であって、前記当接部において前記延長壁に当接する面と前記軸の方向に関して反対を向いた背面は、前記端壁に固定された何れの部材にも当接していない、クラッチ装置。
- 請求項1のクラッチ装置であって、
前記磁束により駆動されて前記クラッチを駆動するプランジャをさらに備え、
前記コアと、前記端壁と、前記プランジャとは、前記磁束を導く閉じた閉回路を構成するべく配置されている、クラッチ装置。 - 差動機構を収容して駆動するべく構成されたケーシングであって、第1の端壁、第2の端壁および側壁を備え、前記第1の端壁から前記第2の端壁に向かう軸の周りに回転可能なケーシングと、
円周溝を囲むべく、前記第1の端壁の外面から一体的に前記軸の方向に延びた延長壁と、
前記ケーシングに収容され、前記軸の方向に可動であって前記第1の端壁の内面に停留可能なクラッチ部材を備え、前記差動機構の差動を制限するべく構成されたクラッチと、
前記クラッチ部材を前記軸の方向に駆動するべく構成され、磁束を導くコアを備えたソレノイドであって、前記コアは前記円周溝に摺動可能に嵌合する嵌合部と、前記嵌合部より径方向に外方に突出して前記延長壁に前記軸の方向に当接する当接部と、前記円周溝より前記軸の方向に外方に突出して前記当接部より径方向に内方に後退した背部と、を備えた、ソレノイドと、
を備えたデファレンシャル装置。 - 請求項4のデファレンシャル装置であって、前記当接部において前記延長壁に当接する面と前記軸の方向に関して反対を向いた背面は、ケーシングに固定された何れの部材にも当接していない、デファレンシャル装置。
- 請求項4のデファレンシャル装置であって、
前記磁束により駆動されて前記クラッチを駆動するプランジャをさらに備え、
前記コアと、前記第1の端壁と、前記プランジャとは、前記磁束を導く閉じた閉回路を構成するべく配置されている、デファレンシャル装置。
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