JP6432228B2

JP6432228B2 - 電磁クラッチ装置

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Inventors: 則行藤井; 鈴木　邦彦; 邦彦鈴木
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Description

本発明は、電磁コイルへの通電により発生する磁力によって作動する電磁クラッチ装置に関する。

従来、電磁コイルへの通電により作動し、クラッチプレート間に摩擦力を発生させる電磁クラッチ装置が、例えば車両の駆動源の駆動力を伝達する駆動力伝達装置として用いられている。この種の電磁クラッチ装置には、非作動状態におけるクラッチプレート間の引き摺りトルクを低減させるための構成を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電磁クラッチ装置は、一対の相対回転部材としてのハウジング及びハブと、ハウジングとハブとの間に配置されたメインクラッチ機構と、メインクラッチ機構に締結力を付与するカム機構と、カム機構にカム推力を発生させる多板式のパイロットクラッチ機構と、パイロットクラッチ機構の締結力を制御する磁力を発生させる電磁コイルとを備えている。

パイロットクラッチ機構は、ハウジングに相対回転不能に連結された複数（３枚）のアウタクラッチプレートと、これら複数のアウタクラッチプレートの間に配置された複数（２枚）のインナクラッチプレートとを有し、アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとの摩擦摺動がハウジング内に封入された潤滑油（オイル）によって潤滑される。複数のインナクラッチプレートの間には、インナクラッチプレート同士を離間させて潤滑油の粘性による引き摺りトルクを低減させる隔離手段としての弾性体が配置されている。

特開２００８−３８９５８号公報

特許文献１に記載の電磁クラッチ装置のように複数のインナクラッチプレートの間に隔離手段を配置すれば、隣り合うインナクラッチプレートの間隔が広がり、引き摺りトルクが低減される。しかし、潤滑油の粘性によって隔離手段を挟む２枚のインナクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートにアウタクラッチプレートが密着してしまうと、引き摺りトルクの低減効果が十分に発揮されないおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、引き摺りトルクの低減効果をより高めることが可能な電磁クラッチ装置を提供することを目的とする。

内部に収容空間が形成されたハウジング部材と、前記収容空間に収容され、前記ハウジング部材に対して相対回転可能に配置される回転部材と前記ハウジング部材とを係脱可能に連結するクラッチ部と、前記クラッチ部を作動させる電磁力を発生する電磁コイルとを備え、前記クラッチ部は、前記電磁コイルへの通電により発生する磁束の磁路を構成し、かつ前記ハウジング部材及び前記回転部材のうち一方の部材に相対回転不能に連結された複数の摩擦部材と、前記複数の摩擦部材の間に配置され、前記ハウジング部材及び前記回転部材のうち他方の部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に配置されたクラッチプレートと、前記複数の摩擦部材の間に配置され、当該摩擦部材同士を離間させる弾性体からなる離間部材とを有し、前記クラッチプレートは、前記複数の摩擦部材の間に挟まれることにより平坦化して前記複数の摩擦部材との接触面積が増大する弾性を有し、前記離間部材は、前記電磁コイルへの通電により発生する磁束の一部を通過させる磁性体からなる、電磁クラッチ装置。

本発明に係る電磁クラッチ装置によれば、引き摺りトルクの低減効果を高めることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を示す正面半断面図である。シャフト等が組み付けられた電磁クラッチ装置の非作動状態を示す正面半断面図である。シャフト等が組み付けられた電磁クラッチ装置の作動状態を示す正面半断面図である。（ａ）はアウタクラッチプレートを示す平面図であり、（ｂ）はインナクラッチプレートを示す平面図である。本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を示す正面半断面図である。本発明の第３の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を示す正面半断面図である。本発明の第４の実施の形態に係る電磁クラッチ装置を示す断面図である。図７の部分拡大図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置について、図１乃至図４を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１を示す正面半断面図である。図２及び図３は、電磁クラッチ装置１に回転部材としてのシャフト１０等が組み付けられた状態を示す正面半断面図であり、図２は非作動状態を、図３は作動状態を、それぞれ示す。図１乃至図３では、回転軸線Ｏに沿った電磁クラッチ装置１の断面の上側の半分を示している。なお、以下の説明では、回転軸線Ｏに対して平行な方向を単に軸方向ということがある。

電磁クラッチ装置１は、内部に収容空間２ａが形成されたハウジング２と、収容空間２ａに収容され、シャフト１０とハウジング２とを係脱可能に連結するクラッチ部３と、クラッチ部３を作動させる電磁力を発生する電磁コイル４とを備えている。クラッチ部３は、電磁コイル４への通電により発生する磁束の磁路を形成する磁路形成部材３０と、ハウジング２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結された複数のアウタクラッチプレート３１と、シャフト１０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されたインナクラッチプレート３２と、電磁コイル４への通電時に磁路形成部材３０側に引き寄せられるアーマチャ３３と、複数のアウタクラッチプレート３１の間に配置され、アウタクラッチプレート３１同士を軸方向に離間させる離間部材としての皿バネ３４とを有している。

電磁クラッチ装置１は、電磁コイル４への通電によって作動し、アウタクラッチプレート３１とインナクラッチプレート３２との間に発生する摩擦力によってハウジング２とシャフト１０との差動回転を抑制する。アウタクラッチプレート３１は、本発明の「摩擦部材」の一態様であり、インナクラッチプレート３２は、複数の摩擦部材の間に配置された本発明の「クラッチプレート」の一態様である。

ハウジング２は、例えばアルミニウム等の非磁性金属からなり、円筒状の円筒部２０と、円筒部２０の外周面から外方に向かって立設されたフランジ部２１とを一体に有している。フランジ部２１には、例えば車体等の支持部材に電磁クラッチ装置１を取り付けるためのボルト挿通孔２１ａが形成されている。円筒部２０は、内径が異なる大径筒部２０１及び小径筒部２０２を有し、これらの大径筒部２０１及び小径筒部２０２が軸方向に並列している。

大径筒部２０１の内周部には、軸方向に延在する複数のスプライン突起からなるスプライン係合部２０１ａが形成されている。小径筒部２０２の内側には、磁路形成部材３０が例えば圧入によって固定されている。磁路形成部材３０は、第１環状部材３０１と、第１環状部材３０１の内側に配置された第２環状部材３０２と、第２環状部材３０２の内側に配置された第３環状部材３０３とを有している。第１環状部材３０１は、小径筒部２０２に嵌着され、小径筒部２０２の内周面と第１環状部材３０１の外周面との間には、Ｏリング２０３が配置されている。

第１環状部材３０１及び第３環状部材３０３は、例えば鉄系金属からなる磁性体であり、第２環状部材３０２は、例えばオーステナイト系ステンレス等からなる非磁性体である。第２環状部材３０２と第１環状部材３０１及び第３環状部材３０３とは、磁路形成部材３０の軸方向の一端部において、溶接によって結合されている。

電磁コイル４は、エナメル線からなる巻線４０と、この巻線４０を収容する樹脂からなる保持部材４１とを有している。保持部材４１は環状であり、その周方向の一箇所に軸方向に突出する突部４１１が形成されている。突部４１１の軸方向端面からは、シース４２及びこのシース４２に収容された電線４３が導出され、図略の制御装置から出力される電流が電線４３を介して巻線４０に供給される。

電磁コイル４の巻線４０は、第１環状部材３０１と第３環状部材３０３との間に形成された環状空間３０ａに収容されている。この環状空間３０ａは、軸方向に開口し、この開口が鉄系金属等の磁性体からなる蓋部材３５によって閉塞されている。蓋部材３５には、保持部材４１の突部４１１を挿通させる挿通孔３５１が形成され、突部４１１の外周面と挿通孔３５１の内周面との間には、Ｏリング３６が配置されている。

シャフト１０は、ハウジング２の大径筒部２０１に対向する大径部１０１と、磁路形成部材３０の第３環状部材３０３に対向する小径部１０２とを一体に有し、大径部１０１の外周部には、軸方向に延在する複数のスプライン突起からなるスプライン係合部１０１ａが形成されている。また、小径部１０２の外周面と第３環状部材３０３の内周面との間には、軸受１１及びシール部材１２が配置されている。

シャフト１０は、軸受１１に支持されて、ハウジング２に対して相対回転可能に配置されている。軸受１１は、第３環状部材３０３の内側に嵌着された外輪１１１と、シャフト１０の小径部１０２の外側に嵌着された内輪１１２と、外輪１１１と内輪１１２との間に転動可能に配置された複数の転動体１１３とを有している。内輪１１２には、シャフト１０の小径部１０２における大径部１０１側の端部に形成された段部１０３が突き当てられている。本実施の形態では、転動体１１３が球状であり、複数の転動体１１３が図略の保持器によって等間隔に保持されているが、これに限らず、転動体１１３が例えば円筒状であってもよい。

図４（ａ）は、アウタクラッチプレート３１を示す平面図であり、図４（ｂ）は、インナクラッチプレート３２を示す平面図である。アウタクラッチプレート３１とインナクラッチプレート３２とは、軸方向に沿って交互に配置され、ハウジング２の収容空間２ａに封入された潤滑油によって摩擦摺動が潤滑される。この潤滑油は、Ｏリング２０３，３６、及びシール部材１２によってハウジング２内に封入されている。

アウタクラッチプレート３１は、鉄系金属等の磁性体からなる平坦な環板状であり、インナクラッチプレート３２と摺動する摺接面３１ａには、回転軸線Ｏを中心とする複数の微細溝３１０が同心円状に形成されている。隣り合う微細溝３１０間の間隔は例えば１５〜４５μｍであり、微細溝３１０の深さは例えば１０〜３０μｍである。

アウタクラッチプレート３１の外周側の端部には、複数の係合突起３１１が形成されている。複数の係合突起３１１は、ハウジング２の大径筒部２０１におけるスプライン係合部２０１ａに係合する。また、アウタクラッチプレート３１には、周方向に沿って延びる複数（本実施の形態では６つ）の円弧溝３１２が形成されている。

インナクラッチプレート３２は、アウタクラッチプレート３１と同じく鉄系金属等の磁性体からなる環板状であるが、アウタクラッチプレート３１と摺動する摺接面３２ａが平坦ではなく、周方向にウェーブ状に湾曲している。より具体的に詳述すれば、インナクラッチプレート３２には、磁路形成部材３０側から見た場合に、手前側に膨出する３箇所の凸部３２ｂと、奥側（アーマチャ３３側）に窪んだ３箇所の凹部３２ｃとが交互に形成されている。

インナクラッチプレート３２の内周側の端部には、複数の係合突起３２１が形成されている。複数の係合突起３２１は、シャフト１０の大径部１０１におけるスプライン係合部１０１ａに係合する。また、インナクラッチプレート３２には、周方向に沿って延びる複数（本実施の形態では６つ）の円弧溝３２２が形成されている。複数の円弧溝３２２は、アウタクラッチプレート３１の複数の円弧溝３１２と相俟って、電磁コイル４への通電により発生する磁束の短絡を抑制している。

インナクラッチプレート３２の摺接面３２ａには、潤滑油を流動させる複数の油溝３２０が格子状に形成されている。油溝３２０は、アウタクラッチプレート３１の微細溝３１０よりも深く、隣り合う油溝３２０間の間隔も、微細溝３１０間の間隔よりも広く形成されている。なお、油溝３２０は、インナクラッチプレート３２の両面に形成されている。

アーマチャ３３は、鉄系金属等の磁性体からなる環板状の部材であり、磁路形成部材３０との間にアウタクラッチプレート３１及びインナクラッチプレート３２を挟む位置に配置されている。アーマチャ３３の外周側の端部には、ハウジング２の大径筒部２０１におけるスプライン係合部２０１ａに係合する複数の係合突起３３１が形成されている。複数の係合突起３３１がハウジング２のスプライン係合部２０１ａに係合することにより、アーマチャ３３は、ハウジング２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。

また、アーマチャ３３は、ハウジング２のスプライン係合部２０１ａの端部に嵌着された止め部材としてのスナップリング２２によって磁路形成部材３０から離間する方向への軸方向移動が規制されている。アーマチャ３３の外周部には、軸方向に窪んだ窪部３３０が形成され、アーマチャ３３がスナップリング２２に当接したとき、スナップリング２２は、この窪部３３０に収容される。これにより、電磁クラッチ装置１の軸方向の薄型化が図られている。

皿バネ３４は、例えばバネ鋼等の金属からなる板状の弾性体であり、２枚のアウタクラッチプレート３１の間であって、インナクラッチプレート３２の外側にあたる位置に配置されている。また、皿バネ３４は、２枚のアウタクラッチプレート３１間に磁束を通過させることが可能な透磁率を有する磁性体である。

皿バネ３４を挟む２枚のアウタクラッチプレート３１のうち、磁路形成部材３０側のアウタクラッチプレート３１を第１のアウタクラッチプレート３１Ａとし、アーマチャ３３側のアウタクラッチプレート３１を第２のアウタクラッチプレート３１Ｂとすると、アーマチャ３３の軸方向の位置にかかわらず、皿バネ３４の内周端部が第１のアウタクラッチプレート３１Ａに常に接触し、皿バネ３４の外周端部が第２のアウタクラッチプレート３１Ｂに常に接触する。

また、皿バネ３４の板厚は、インナクラッチプレート３２の板厚よりも薄く形成されている。皿バネ３４の厚み（板厚）は例えば０．５ｍｍであり、インナクラッチプレート３２の厚み（板厚）は例えば１．０ｍｍである。なお、アウタクラッチプレート３１の厚みは、インナクラッチプレート３２の厚みと同等である。

電磁コイル４の巻線４０に通電されると、図３に示すように、第１環状部材３０１、アウタクラッチプレート３１ならびにインナクラッチプレート３２の外周部、アーマチャ３３、アウタクラッチプレート３１及びインナクラッチプレート３２の内周部、第３環状部材３０３、及び蓋部材３５を経由する磁路Ｚに磁束が発生する。また、電磁コイル４への通電により発生する磁束の一部は、皿バネ３４を通過する。すなわち、磁路形成部材３０の第１環状部材３０１ならびに第３環状部材３０３、アウタクラッチプレート３１、インナクラッチプレート３２、アーマチャ３３、皿バネ３４、及び蓋部材３５は、電磁コイル４への通電により発生する磁束の磁路を構成する。

シャフト１０の回転中に電磁コイル４に通電されると、アーマチャ３３は、磁路Ｚに形成される磁束の磁力によって磁路形成部材３０側に吸引され、アウタクラッチプレート３１及びインナクラッチプレート３２を軸方向に押圧する。これにより、アウタクラッチプレート３１の摺接面３１ａとインナクラッチプレート３２の摺接面３２ａとが摩擦摺動し、アウタクラッチプレート３１とインナクラッチプレート３２との間に発生する摩擦力によってシャフト１０の回転が制動される。すなわち、本実施の形態では、電磁クラッチ装置１が電磁ブレーキとして機能する。

また、電磁コイル４への通電が遮断されると、皿バネ３４の弾性力（復元力）によって２枚のアウタクラッチプレート３１（第１のアウタクラッチプレート３１Ａ及び第２のアウタクラッチプレート３１Ｂ）が離間し、これに伴ってアーマチャ３３がスナップリング２２に当接する。図１に示すように、電磁コイル４への非通電時において皿バネ３４によって離間した２枚のアウタクラッチプレート３１の間隔（Ｄ_１）は、インナクラッチプレート３２の単体での軸方向長さ（自由長さ：Ｌ_１）よりも広い。ここで、インナクラッチプレート３２の単体での軸方向長さとは、インナクラッチプレート３２に外力が作用しない状態におけるインナクラッチプレート３２の軸方向の長さをいい、より具体的には、凸部３２ｂにおける第１のアウタクラッチプレート３１Ａ側の摺接面３２ａと、凹部３２ｃにおける第２のアウタクラッチプレート３１Ｂ側の摺接面３２ａとの間の軸方向の距離をいう。

電磁コイル４への通電時には、インナクラッチプレート３２がアーマチャ３３からの押圧力を受けて平坦化し、アウタクラッチプレート３１との接触面積が増大する。すなわち、インナクラッチプレート３２は、２枚のアウタクラッチプレート３１の間に挟まれることにより平坦化して、アウタクラッチプレート３１との接触面積が増大する弾性を有している。

本実施の形態では、図３に示すように、電磁コイル４への通電時にインナクラッチプレート３２が平板状となり、表裏の摺接面３２ａがその全体にわたってアウタクラッチプレート３１の摺接面３１ａに接触するが、これに限らず、凸部３２ｂにおいては第２のアウタクラッチプレート３１Ｂとの間に僅かな隙間が形成され、凹部３２ｃにおいては第１のアウタクラッチプレート３１Ａとの間に僅かな隙間が形成されるように、インナクラッチプレート３２を形成してもよい。

また、電磁コイル４への非通電時には、シャフト１０の回転に伴ってインナクラッチプレート３２に作用する潤滑油の動圧作用によって、インナクラッチプレート３２が２枚のアウタクラッチプレート３１の中間に位置し、インナクラッチプレート３２が２枚のアウタクラッチプレート３１の何れにも接触しない状態となる。すなわち、インナクラッチプレート３２の凸部３２ｂと第１のアウタクラッチプレート３１Ａとの間に隙間が形成されると共に、インナクラッチプレート３２の凹部３２ｃと第２のアウタクラッチプレート３１Ｂとの間にも隙間が形成され、インナクラッチプレート３２が両アウタクラッチプレート３１と非接触となる。これにより、シャフト１０は、その回転軸線Ｏを中心として、ハウジング２に対して自由に回転することが可能となる。

（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１によれば、以下に述べる作用及び効果が得られる。

（１）電磁コイル４への非通電時に皿バネ３４によってアウタクラッチプレート３１同士が離間し、かつインナクラッチプレート３２が湾曲しているので、仮にインナクラッチプレート３２が湾曲せず平板状である場合に比較して、引き摺りトルクの低減効果を高めることが可能となる。つまり、アウタクラッチプレート３１同士を離間させるだけでは、潤滑油の粘性によって皿バネ３４を挟む２枚のアウタクラッチプレート３１の何れか（第１のアウタクラッチプレート３１Ａ又は第２のアウタクラッチプレート３１Ｂ）にインナクラッチプレート３２が密着してしまうおそれがあり、この場合には引き摺りトルクの低減効果が十分に発揮されないが、本実施の形態では、インナクラッチプレート３２が湾曲しているので、インナクラッチプレート３２の凸部３２ｂ又は凹部３２ｃが第１のアウタクラッチプレート３１Ａ又は第２のアウタクラッチプレート３１Ｂに接触したとしても、その接触面積は小さく、引き摺りトルクが抑制される。また、インナクラッチプレート３２は、２枚のアウタクラッチプレート３１の間に挟まれることにより平坦化してアウタクラッチプレート３１との接触面積が増大する弾性を有しているので、電磁クラッチ装置１の作動時には、アウタクラッチプレート３１とインナクラッチプレート３２とが面接触し、シャフト１０を制動する摩擦力が確保される。

（２）インナクラッチプレート３２は、周方向にウェーブ状に湾曲しているので、潤滑油の動圧作用によって２枚のアウタクラッチプレート３１の中間に位置する。つまり、インナクラッチプレート３２が凸部３２ｂにおいて潤滑油から受ける軸方向の力と凹部３２ｃにおいて潤滑油から受ける軸方向の力とがバランスし、電磁コイル４への非通電時にインナクラッチプレート３２が２枚のアウタクラッチプレート３１の何れかに押し付けられてしまうことが抑制される。

（３）皿バネ３４は、磁性体からなるので、電磁コイル４への通電開始時に磁束の一部が皿バネ３４を通過し、アーマチャ３３が磁路形成部材３０側に吸引されやすくなる。つまり、電磁コイル４への通電開始時には、アウタクラッチプレート３１とインナクラッチプレート３２との間の磁気抵抗が大きく、アーマチャ３３を磁路形成部材３０側に引き寄せるために大きな起磁力が必要となるが、本実施の形態では、電磁コイル４への通電開始時に皿バネ３４を磁束が通過することで磁気抵抗が小さくなり、より小さな起磁力でアーマチャ３３を磁路形成部材３０側に引き寄せることができる。これにより、電磁クラッチ装置１の消費電力を削減できると共に、非作動状態から作動状態への移行に要する時間を短縮することができる。

（４）皿バネ３４は、板状の金属からなり、その厚みがインナクラッチプレート３２の厚みよりも薄いので、電磁コイル４の磁力を受けたアーマチャ３３に押圧されることにより皿バネ３４及びインナクラッチプレート３２が平坦化した際、インナクラッチプレート３２とアウタクラッチプレート３１との面接触が皿バネ３４によって妨げられることなく、広い面積で摩擦接触することができる。

（５）皿バネ３４の弾性力によって離間したアウタクラッチプレート３１同士の間隔（Ｄ_１）は、インナクラッチプレート３２の単体での軸方向長さ（Ｌ_１）よりも広いので、電磁コイル４への非通電時には、インナクラッチプレート３２が２枚のアウタクラッチプレート３１の何れにも接触しない状態となる。これにより、引き摺りトルクが確実に低減される。

（６）湾曲したインナクラッチプレート３２に形成された油溝３２０は、アウタクラッチプレート３１の微細溝３１０よりも深いので、例えば凸部３２ｂ及び凹部３２ｃにおいてインナクラッチプレート３２がアウタクラッチプレート３１に摺接しても、摺接面３２ａの摩耗によって油溝３２０が消失してしまうことがない。なお、凸部３２ｂ及び凹部３２ｃにおいてインナクラッチプレート３２がアウタクラッチプレート３１と摺接する状態は、例えば電磁コイル４にシャフト１０の回転を完全には停止させない程度の制動力を発生させる電流が供給された場合に発生し得る。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ａを示す正面半断面図である。図５において、第１の実施の形態について説明した構成要素と共通する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ａは、第１の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１に対し、アウタクラッチプレート３１を有していない他は同様に構成されている。すなわち、インナクラッチプレート３２は磁路形成部材３０とアーマチャ３３との間に配置され、皿バネ３４の弾性力によってアーマチャ３３が磁路形成部材３０から離間する方向に付勢されている。

シャフト１０の回転中に電磁コイル４に通電されると、アーマチャ３３が磁力によって磁路形成部材３０側に引き寄せられ、インナクラッチプレート３２がアーマチャ３３及び磁路形成部材３０と摺接し、インナクラッチプレート３２とアーマチャ３３及び磁路形成部材３０との間に発生する摩擦力によってシャフト１０の回転が制動される。すなわち、本実施の形態では、アーマチャ３３及び磁路形成部材３０が本発明の「摩擦部材」に相当する。なお、アーマチャ３３及び磁路形成部材３０におけるインナクラッチプレート３２との対向面には、耐摩耗性を向上させるための熱処理や成膜処理を施すことが望ましい。

本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ａによっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。また、電磁クラッチ装置１Ａは、アウタクラッチプレート３１を有していないので、軸方向の小型化が可能となると共に、部品点数を削減することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｂを示す正面半断面図である。図６において、第１の実施の形態について説明した構成要素と共通する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

この電磁クラッチ装置１Ｂは、クラッチ部３に３枚のアウタクラッチプレート３１と２枚のインナクラッチプレート３２とが交互に配置されている。２枚のインナクラッチプレート３２は平板状であり、これら２枚のインナクラッチプレート３２に挟まれた１枚のアウタクラッチプレート３１が周方向にウェーブ状に湾曲している。すなわち、本実施の形態では、２枚のインナクラッチプレート３２が本発明の「摩擦部材」に相当し、これらのインナクラッチプレート３２に挟まれた１枚のアウタクラッチプレート３１が本発明の「クラッチプレート」に相当する。

また、２枚のインナクラッチプレート３２の間には、これらのインナクラッチプレート３２同士を離間させる皿バネ３４が配置されている。皿バネ３４は、第１の実施の形態と同様に磁性体からなり、電磁コイル４への通電開始時に磁束の一部を通過させる。

３枚のアウタクラッチプレート３１のうち、２枚のインナクラッチプレート３２に挟まれた１枚のアウタクラッチプレート３１を除く２枚のアウタクラッチプレート３１は平板状である。なお、これら２枚のアウタクラッチプレート３１は省略することも可能である。この場合には、２枚のインナクラッチプレート３２のうち一方のインナクラッチプレート３２が磁路形成部材３０に対向し、他方のインナクラッチプレート３２がアーマチャ３３に対向する。

皿バネ３４の厚み（板厚）はアウタクラッチプレート３１の厚み（板厚）よりも薄く、電磁コイル４への非通電時に皿バネ３４によって離間したインナクラッチプレート３２同士の間隔は、ウェーブ状に湾曲したアウタクラッチプレート３１の単体での軸方向長さよりも広い。電磁コイル４に通電されると、ウェーブ状に湾曲したアウタクラッチプレート３１が２枚のインナクラッチプレート３２に挟まれて弾性変形し、平坦化することによってインナクラッチプレート３２との接触面積が増大する。

また、第１の実施の形態では、アウタクラッチプレート３１に複数の微細溝３１０が同心円状に形成され、インナクラッチプレート３２に格子状の油溝３２０が形成されていたが、本実施の形態では、第１の実施の形態とは反対に、アウタクラッチプレート３１に格子状の油溝が形成され、インナクラッチプレート３２に複数の微細溝が形成されている。

本実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｂによっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図７は、本発明の第４の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｃの断面図である。図８は、図７の部分拡大図である。

この電磁クラッチ装置１Ｃは、内部に収容空間５ａが形成されたハウジング５と、ハウジング５と同軸上で相対回転可能に支持されたインナシャフト６と、ハウジング５とインナシャフト６との間に配置されたメインクラッチ機構７と、メインクラッチ機構７に軸方向の押圧力を付与するカム機構７０と、カム機構７０に押圧力としてのカム推力を発生させるトルクを伝達するパイロットクラッチ機構８と、パイロットクラッチ機構８によって伝達されるトルクを制御する磁力を発生させる電磁コイル９とを備えている。

電磁クラッチ１Ｃは、例えば四輪駆動車のプロペラシャフトとディファレンシャル装置との間に配置され、電磁コイル９に供給される励磁電流に応じた駆動力を伝達する。ハウジング５には、例えばプロペラシャフトが連結され、インナシャフト６には、例えばディファレンシャル装置のデフケースに固定されたリングギヤに噛み合うピニオンギヤシャフトが連結される。

ハウジング５は、アルミニウム等の非磁性体からなる有底円筒状のフロントハウジング５１、及びフロントハウジング５１に螺着等により一体に回転するように結合された環状のリヤハウジング５２からなる。ハウジング５の内部には、図略の潤滑油が封入されている。フロントハウジング５１の内周部には、回転軸線Ｏに沿って設けられた複数のスプライン突起からなるスプライン係合部５１ａが形成されている。リヤハウジング５２は、フロントハウジング５１に結合された磁性体からなる第１環状部材５２１、第１環状部材５２１の内周側に一体に結合された非磁性体からなる第２環状部材５２２、及び第２環状部材５２２の内周側に結合された磁性体からなる第３環状部材５２３からなる。第１環状部材５２１と第３環状部材５２３との間の環状空間５２ａには、電磁コイル９が配置されている。

インナシャフト６は、玉軸受６１及びすべり軸受６２によってハウジング５の内周側に支持された円筒状の部材である。インナシャフト６におけるフロントハウジング５１のスプライン係合部５１ａとの対向部には、回転軸線Ｏに沿って設けられた複数のスプライン突起からなるスプライン係合部６ａが形成されている。また、インナシャフト６の内周部には、図略のピニオンギヤシャフト等の駆動軸を相対回転不能に連結するための複数のスプライン係合部６ｂが形成されている。

メインクラッチ機構７は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置された複数のアウタクラッチプレート７１及び複数のインナクラッチプレート７２を有し、アウタクラッチプレート７１とインナクラッチプレート７２との摩擦によってハウジング５の回転力をインナシャフト６に伝達する。アウタクラッチプレート７１は、フロントハウジング５１のスプライン係合部５１ａに係合する複数の突起７１１を有し、フロントハウジング５１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。インナクラッチプレート７２は、インナシャフト６のスプライン係合部６ａに係合する複数の突起７２１を有し、インナシャフト６に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。

カム機構７０は、パイロットカム７０１と、メインクラッチ機構７を軸方向に押圧するメインカム７０２と、パイロットカム７０１とメインカム７０２との間に配置された複数の球状のカムボール７０３とを有して構成されている。メインカム７０２は、その内周面に形成されたスプライン歯７０２ａがインナシャフト６のスプライン係合部６ａに係合し、インナシャフト６との相対回転が規制されている。パイロットカム７０１の外周面には、複数のスプライン歯７０１ａが回転軸線Ｏと平行に形成されている。パイロットカム７０１とリヤハウジング５２の第３環状部材５２３との間には、スラスト針状ころ軸受７０４が配置されている。

パイロットカム７０１とメインカム７０２との対向面には、周方向に沿って軸方向の深さが変化する複数のカム溝７０１ｂ，７０２ｂが形成されている。カム機構７０は、カムボール７０３がこれらのカム溝７０１ｂ，７０２ｂを転動することにより、メインカム７０２をメインクラッチ機構７に押し付ける軸方向の押圧力（カム推力）を発生させる。

パイロットクラッチ機構８は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置された複数のアウタクラッチプレート８１と、複数のアウタクラッチプレート８１の間に配置されたインナクラッチプレート８２と、電磁コイル９への通電により発生する磁力によってリヤハウジング５２側に吸引され、アウタクラッチプレート８１とインナクラッチプレート８２とを軸方向に押圧するアーマチャ８３と、複数のアウタクラッチプレート８１の間に配置され、アウタクラッチプレート８１同士を軸方向に離間させる離間部材としての皿バネ８４とを有している。アウタクラッチプレート８１とインナクラッチプレート８２との摩擦摺動は、潤滑油によって潤滑される。

アウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２は、鉄系金属等の磁性体からなる環板状である。本実施の形態では、パイロットクラッチ機構８が２枚のアウタクラッチプレート８１と、１枚のインナクラッチプレート８２とを有しているが、アウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２の枚数は、パイロットクラッチ機構８において伝達することが必要なトルクに応じて適宜選択することが可能である。

２枚のアウタクラッチプレート８１は平坦な板状であり、インナクラッチプレート８２は周方向にウェーブ状に湾曲して形成されている。また、インナクラッチプレート８２は、２枚のアウタクラッチプレート８１の間に挟まれることにより平坦化して、アウタクラッチプレート８１との接触面積が増大する弾性を有している。

アウタクラッチプレート８１は、フロントハウジング５１のスプライン係合部５１ａに係合する複数の突起８１１を有し、フロントハウジング５１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。インナクラッチプレート８２は、カム機構７０のパイロットカム７０１に形成された複数のスプライン歯７０１ａに嵌合する複数の突起８２１を有し、パイロットカム７０１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。また、アウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２には、第１の実施の形態に係るアウタクラッチプレート３１及びインナクラッチプレート３２と同様に、複数の円弧溝８１２，８２２がそれぞれ形成されている。

アーマチャ８３は、環状の磁性体からなり、アウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２を挟む位置に軸方向移動可能に配置されている。アーマチャ８３の外周部には、フロントハウジング５１のスプライン係合部５１ａに係合する複数の突起８３１が設けられている。これにより、アーマチャ８３は、フロントハウジング５１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。

皿バネ８４は、例えばバネ鋼等の金属からなる板状の弾性体であり、２枚のアウタクラッチプレート８１の間であって、インナクラッチプレート８２の外側にあたる位置に配置されている。また、皿バネ８４は、２枚のアウタクラッチプレート８１間に磁束を通過させることが可能な透磁率を有する磁性体であり、皿バネ８４の内周端部が２枚のアウタクラッチプレート８１の一方のアウタクラッチプレート８１に常に接触し、皿バネ８４の外周端部が他方のアウタクラッチプレート８１に常に接触する。

皿バネ８４の厚みは、インナクラッチプレート８２の厚みよりも薄く形成されている。また、電磁コイル９への非通電時において皿バネ８４によって離間した２枚のアウタクラッチプレート８１の間隔は、インナクラッチプレート８２の単体での軸方向長さ（自由高さ）よりも広い。

本実施の形態では、アウタクラッチプレート８１が本発明の「摩擦部材」に相当し、インナクラッチプレート８２が本発明の「クラッチプレート」に相当する。また、パイロットカム７０１は、ハウジング５に対して相対回転可能に配置された本発明の「回転部材」に相当する。複数のアウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２ならびに皿バネ８４は、ハウジング５とパイロットカム７０１とを係脱可能に連結するクラッチ部８０を構成する。

電磁コイル９は、玉軸受５３によってリヤハウジング５２の第３環状部材５２３に支持されたヨーク９１に保持されている。電磁コイル９には、電線９２を介して図略の制御装置から励磁電流が供給される。

上記のように構成された電磁クラッチ装置１Ｂは、制御装置から電磁コイル９に励磁電流が供給されると、ヨーク９１、第１環状部材５２１、アウタクラッチプレート８１ならびにインナクラッチプレート８２の外周部、アーマチャ８３、アウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２の内周部、及び第３環状部材５２３を経由する磁路Ｚに磁束が発生し、この磁束の磁力によってアーマチャ８３がリヤハウジング５２側に吸引されてアウタクラッチプレート８１及びインナクラッチプレート８２を押圧する。

これによりアウタクラッチプレート８１とインナクラッチプレート８２とが摩擦摺動し、ハウジング５の回転力がパイロットクラッチ機構８を介してカム機構７０のパイロットカム７０１に伝達され、パイロットカム７０１がメインカム７０２に対して相対回転する。このパイロットカム７０１とメインカム７０２との相対回転によって、カムボール７０３がカム溝７０１ｂ，７０２ｂを転動し、パイロットカム７０１とメインカム７０２とが離間する方向の軸方向の推力が発生する。そして、このカム機構７０の推力によってメインクラッチ機構７がメインカム７０２によって押圧され、複数のアウタクラッチプレート７１と複数のインナクラッチプレート７２との摩擦によってハウジング５からインナシャフト６に駆動力が伝達される。

一方、電磁コイル９の非通電時には、皿バネ８４の弾性力によってアウタクラッチプレート８１同士が離間し、インナクラッチプレート８２との間に隙間が形成される。これにより、パイロットクラッチ機構８における引き摺りトルクが抑制され、ひいてはメインクラッチ機構７における引き摺りトルクが抑制される。

以上説明した第４の実施の形態によっても、第１の実施の形態について説明した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。

（付記）
以上、本発明を第１乃至第４実施の形態に基づいて説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、第４の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｃのクラッチ部８０を、第２又は第３の実施の形態に係る電磁クラッチ装置１Ｂ，１Ｃのクラッチ部３の如く構成してもよい。また、上記第１乃至第４の実施の形態では、インナクラッチプレート３２，８２、又はアウタクラッチプレート３１が周方向にウェーブ状に湾曲して形成された場合について説明したが、これに限らず、例えば皿バネ状（中心部に穴が開いた底面のない円錐形状）であってもよく、あるいは径方向に沿って弓形に湾曲し、径方向の中央部が軸方向に膨出した形状等であってもよい。このような形状であっても、軸方向の押圧力を受けて平坦化する弾性を有していれば、引き摺りトルクを低減させることが可能である。

また、上記第１乃至第４の実施の形態では、本発明の離間部材として皿バネ３４を用いた場合について説明したが、これに限らず、周方向にウェーブ状に湾曲したウェーブワッシャを離間部材として適用してもよい。またさらに、ゴム又は樹脂からなる弾性体を離間部材として用いることも可能である。ただし、離間部材としては、磁性体であることが、電磁クラッチ装置の非作動状態から作動状態に移行する際の応答性を高める上で望ましい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…電磁クラッチ装置、１０…シャフト、１０１…大径部、１０１ａ…スプライン係合部、１０２…小径部、１０３…段部、１１…軸受、１１１…外輪、１１２…内輪、１１３…転動体、１２…シール部材、２…ハウジング（ハウジング部材）、２０…円筒部、２０１…大径筒部、２０１ａ…スプライン係合部、２０２…小径筒部、２０３…Ｏリング、２１…フランジ部、２１ａ…ボルト挿通孔、２２…スナップリング、２ａ…収容空間、３…クラッチ部、３０…磁路形成部材、３０ａ…環状空間、３０１…第１環状部材、３０２…第２環状部材、３０３…第３環状部材、３１，３１Ａ，３１Ｂ…アウタクラッチプレート、３１０…微細溝、３１１…係合突起、３１２…円弧溝、３１ａ…摺接面、３２…インナクラッチプレート、３２０…油溝、３２１…係合突起、３２２…円弧溝、３２ａ…摺接面、３２ｂ…凸部、３２ｃ…凹部、３３…アーマチャ、３３０…窪部、３３１…係合突起、３４…皿バネ、３５…蓋部材、３５１…挿通孔、３６…Ｏリング、４…電磁コイル、４０…巻線、４１…保持部材、４１１…突部、４２…シース、４３…電線、５…ハウジング（ハウジング部材）、５１…フロントハウジング、５１ａ…スプライン係合部、５２…リヤハウジング、５２ａ…環状空間、５２１…第１環状部材、５２２…第２環状部材、５２３…第３環状部材、５３，６１…玉軸受、５ａ…収容空間、６…インナシャフト、６２…すべり軸受、６ａ，６ｂ…スプライン係合部、７…メインクラッチ機構、７０…カム機構、７０１…パイロットカム、７０１ａ…スプライン歯、７０１ｂ，７０２ｂ…カム溝、７０２…メインカム、７０２ａ…スプライン歯、７０３…カムボール、７０４…スラスト針状ころ軸受、７１…アウタクラッチプレート、７１１，７２１，８１１，８２１，８３１…突起、７２…インナクラッチプレート、８…パイロットクラッチ機構、８０…クラッチ部、８１…アウタクラッチプレート、８１２，８２２…円弧溝、８２…インナクラッチプレート、８３…アーマチャ、８４…皿バネ、９…電磁コイル、９１…ヨーク、９２…電線、Ｏ…回転軸線、Ｚ…磁路

Claims

内部に収容空間が形成されたハウジング部材と、
前記収容空間に収容され、前記ハウジング部材に対して相対回転可能に配置される回転部材と前記ハウジング部材とを係脱可能に連結するクラッチ部と、
前記クラッチ部を作動させる電磁力を発生する電磁コイルとを備え、
前記クラッチ部は、
前記電磁コイルへの通電により発生する磁束の磁路を構成し、かつ前記ハウジング部材及び前記回転部材のうち一方の部材に相対回転不能に連結された複数の摩擦部材と、
前記複数の摩擦部材の間に配置され、前記ハウジング部材及び前記回転部材のうち他方の部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に配置されたクラッチプレートと、
前記複数の摩擦部材の間に配置され、当該摩擦部材同士を離間させる弾性体からなる離間部材とを有し、
前記クラッチプレートは、前記複数の摩擦部材の間に挟まれることにより平坦化して前記複数の摩擦部材との接触面積が増大する弾性を有し、
前記離間部材は、前記電磁コイルへの通電により発生する磁束の一部を通過させる磁性体からなる、
電磁クラッチ装置。
前記クラッチプレートは、周方向にウェーブ状に湾曲して形成された、
請求項１に記載の電磁クラッチ装置。
前記離間部材は、板状の金属からなり、その厚みが前記クラッチプレートの厚みよりも薄い、
請求項１又は２に記載の電磁クラッチ装置。
前記電磁コイルへの非通電時に前記離間部材によって離間した前記摩擦部材同士の間隔は、前記クラッチプレートの単体での軸方向長さよりも広い、
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。