JP7077048B2

JP7077048B2 - カップリング装置

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Publication number: JP7077048B2
Application number: JP2018023916A
Authority: JP
Inventors: 好久濱中; 淳木村; 浩司小川
Original assignee: IJTT Co Ltd
Current assignee: IJTT Co Ltd
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2022-05-30
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: JP2019138418A

Description

本開示は、駆動軸の回転駆動力を入力軸に選択的に伝達するカップリング装置に関する。

カップリング装置は、中空の外側回転部材と、外側回転部材内に回転自在に設けられる内側回転部材と、外側回転部材内に設けられ外側回転部材及び内側回転部材を断接可能に接続するクラッチとを備える。

また、カップリング装置としては、特許文献１，２に記載のものが知られている。

特許文献１において、内側回転部材は、概ね筒状に形成されると共に、その内部を仕切る隔壁が形成される。隔壁は、外側回転部材内のクラッチオイルと入力軸側のオイルとが混ざるのを防ぐ。

また、特許文献２において、隔壁は内側回転部材とは別体かつ薄板状に形成される。

特許第５６６８３９８号公報特許第４３６９９１７号公報

特許文献１記載の内側回転部材には、隔壁が一体に形成されるため、内側回転部材の内周面にスプライン等の係合部をブローチ加工にて形成することができず、係合部の加工が困難であるという課題がある。

また、特許文献２は、筒状の内側回転部材内に薄板状の隔壁を固定するものであるため、液密性およびシール性が低い。この場合、外側回転部材内のクラッチオイルと入力軸側のオイルとが混ざる虞がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、内側回転部材の内周面に係合部を容易に加工でき、内側回転部材内の孔を確実に塞ぐことができるカップリング装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、駆動軸に接続される中空の外側回転部材と、前記外側回転部材内に同軸にかつ回転自在に支持され、入力軸の外周に係合される筒状の内側回転部材と、前記外側回転部材を前記内側回転部材に断接可能に接続するクラッチと、前記クラッチを駆動させるアクチュエータとを備え、
前記内側回転部材内には、その孔を塞ぐプラグが、全周に亘ってかしめ固定されることを特徴とするカップリング装置が提供される。

好ましくは、前記プラグは、前記内側回転部材に接着材またはシール材で液密に接着されるとよい。

好ましくは、前記入力軸は前記内側回転部材の一端側に係合され、
前記プラグは、前記内側回転部材の他端部にかしめ固定されるとよい。

好ましくは、前記プラグは、板状に形成されると共に、前記内側回転部材の他端側に膨らむ凸状に形成されるとよい。

好ましくは、前記内側回転部材の他端部には、
前記プラグを嵌合させて収容するプラグ収容部と、
前記プラグ収容部内の前記プラグを一端方向から受けるプラグ受部と、
前記プラグ収容部内の前記プラグを一端方向に押圧するカシメ部と、
が形成されるとよい。

好ましくは、前記プラグ受部は環状に形成され、
前記プラグは、前記プラグ受部に接着材またはシール材で全周に亘って液密に接着されるとよい。

本開示によれば、内側回転部材の内周面に係合部を容易に加工でき、内側回転部材内の孔を確実に塞ぐことができる。

本開示の一実施の形態に係るカップリング装置が適用される車両の概略平面図である。カップリング装置の断面図である。内側回転部材の要部断面図である。製作途中の内側回転部材の要部断面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお、後述する実施の形態における前後左右上下の各方向は、本実施形態に係るカップリング装置が適用される車両の各方向をいうものとする。但しこれら各方向が説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。

図１は、本実施形態に係るカップリング装置１が適用される車両Ｃの概略平面図である。

図１に示すように、本実施の形態において車両Ｃは、ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）ベースのパートタイム４ＷＤ車（四輪駆動車）である。駆動軸たるプロペラシャフト２は、車両前部から後方に延びる。プロペラシャフト２には、エンジンＥからの回転駆動力が図示しない変速機およびトランスファを介して伝達される。デファレンシャルギア３は、左右の後輪Ｒ、Ｒに連結されると共に、車体に固定されたデフケース４内に収容される。デフケース４内には、デフオイルが収容される。カップリング装置１は、プロペラシャフト２とデファレンシャルギア３の間に設けられ、プロペラシャフト２の回転駆動力をデファレンシャルギア３の入力軸３ａに選択的に伝達するよう構成されている。

図２は、カップリング装置１の断面図である。図２に示すように、カップリング装置１は、プロペラシャフト２に接続される中空の外側回転部材５と、外側回転部材５内に同軸に、かつ、回転自在に支持される内側回転部材６と、外側回転部材５を内側回転部材６に断接可能に接続するクラッチ７と、クラッチ７を駆動させるアクチュエータ８とを備える。

外側回転部材５は、有底筒体状（具体的には有底円筒状）に形成される前部回転部９と、前部回転部９に後方から嵌入されネジ等により固定される後部回転部１０とを備える。前部回転部９の内周には第１スプライン１１が形成される。後部回転部１０は、筒状（具体的には円筒状）に形成され内側回転部材６の後部外周を覆う鞘管部１２と、鞘管部１２から外周側に延びて形成され前部回転部９の後端部に嵌合される鍔部１３とを備える。鍔部１３の後面には、電磁石３５を収容するための電磁石収容部１４が凹状に形成される。鞘管部１２には、鞘管部１２と内側回転部材６との間を液密にシールするためのシールリング１５が設けられる。シールリング１５は、シールリング１５より前側の外側回転部材５内に収容されるクラッチオイルと、シールリング１５より後方のデフケース４内に収容されるデフオイルとが混ざることを防ぐ。また、鞘管部１２は、後述する固定側の取付部材３６に軸受１６を介して回転自在に支持される。

内側回転部材６は、概ね筒状（具体的には円筒状）に形成される。内側回転部材６の前端部は、外側回転部材５に軸受１６を介して回転自在に支持される。また、内側回転部材６の前部には、外径を拡大される拡径部１７が形成される。拡径部１７の外周には、第２スプライン１８が形成される。拡径部１７及び第２スプライン１８は、第１スプライン１１より短く形成されると共に、第１スプライン１１の前部と径方向に対向して配置される。また、内側回転部材６の後部内周には、係合部としての第３スプライン１９が形成される。第３スプライン１９は、デファレンシャルギア３の入力軸３ａに係合され、具体的には、入力軸３ａの外周に形成されたスプライン３ｂに嵌合される。これにより、内側回転部材６の後部はデファレンシャルギア３の入力軸３ａに同軸に接続される。また、内側回転部材６の径方向中央の孔６ａは軸方向に貫通される。このため、第３スプライン１９をブローチ加工にて容易に加工できる。

また、内側回転部材６内には、その孔６ａを塞ぐプラグ２０が設けられる。ここで、孔６ａは、外側回転部材５内の空間と、デフケース４内の空間とを連通させる。プラグ２０は、これら外側回転部材５内の空間とデフケース４内の空間とを隔絶するために設けられている。プラグ２０は、外側回転部材５内に収容されるクラッチオイルと、入力軸３ａ側のオイル、具体的にはデフケース４内のデフオイルとが混ざることを防ぐ。

図３は、内側回転部材６の要部拡大図である。図中のＣは、内側回転部材６の中心線である。

図３に示すように、プラグ２０は、板状に形成されると共に、前方（内側回転部材６の他端方向）に膨らむ凸状に形成される。また、プラグ２０は、鋼材等の金属により形成され、例えば金属板をプレス成形等することにより断面円弧状に形成される。なお、プラグ２０は断面円弧状でなくてもよく、任意の形状であってよい。例えば単なる平板状であってもよく、断面半円状、断面Ｄ形または断面台形状であってもよい。

また、内側回転部材６の前端部には、プラグ２０を嵌合させて収容するプラグ収容部２１と、プラグ収容部２１内のプラグ２０を後方（一端方向）から受けるプラグ受部２２と、プラグ収容部２１内のプラグ２０を後方（一端方向）に押圧するカシメ部２３とが形成される。

プラグ収容部２１は、内側回転部材６内の孔６ａの前端部に、内径を機械加工により若干拡径して形成される。すなわち、プラグ収容部２１とプラグ収容部２１より後方の孔６ａとの間には、段差が形成される。この段差は、環状に形成され、プラグ受部２２を構成する。

カシメ部２３は、内側回転部材６の前端部を径方向内方にかしめて形成される。具体的には、図４に示すように、カシメ部２３が形成される前の内側回転部材６には、断面三角形状のかしめ用突起部６ｂが、形成される。かしめ用突起部６ｂは、プラグ収容部２１の径方向外側に環状に形成されると共に、前方に延びて形成されている。また、かしめ用突起部６ｂは、プラグ収容部２１に嵌め込まれたプラグ２０よりも若干前方に突出される。カシメ部２３は、ロールかしめ装置（図示せず）でかしめ用突起部６ｂを全周に亘って径方向内方かつ後方にかしめて形成される。プラグ２０は、カシメ部２３によって後方に押圧されることでプラグ受部２２に圧接され、孔６ａを液密に塞ぐ。なお、かしめ用突起部６ｂは、断面三角形状に限るものではなく、他の形状であってもよい。例えば、かしめ用突起部６ｂは、断面矩形状であってもよく、断面扇型であってもよい。

また、本実施の形態において、プラグ２０は、上記のかしめに加え、内側回転部材６に接着材２４で液密に接着される。具体的には、接着材２４は、プラグ２０をプラグ収容部２１に嵌め込む前にプラグ収容部２１とプラグ受部２２に、予め塗布される。これにより、接着材２４は、プラグ２０とプラグ収容部２１の間の隙間を全周に亘ってシールすると共に、プラグ２０とプラグ受部２２の間の隙間を全周に亘ってシールする。なお、必要であれば、プラグ収容部２１に嵌め込まれる前のプラグ２０にも予め接着材２４を塗布しておいてもよい。また、接着材２４は、プラグ２０とプラグ受部２２の間の隙間のみをシールするものであってもよい。また、接着材２４は、シール材で代用されてもよい。

図２に示すように、クラッチ７は、第１スプライン１１にスプライン嵌合される環状の第１クラッチ板２５ａと、第２スプライン１８に嵌合される環状の第２クラッチ板２５ｂとを備える。第１クラッチ板２５ａと第２クラッチ板２５ｂは前後方向に交互に配置される。また、クラッチ７より前方の外側回転部材５には、クラッチ７を受けるためのクラッチ受部２７が形成される。

アクチュエータ８は、電磁石３５がアーマチャ３４を吸引する力を増幅させてクラッチ７を駆動させる倍力装置として機能する。アクチュエータ８は、第２スプライン１８にスプライン嵌合される第１カムブロック２８と、第１カムブロック２８の後方に配設される第２カムブロック２９と、第１カムブロック２８及び第２カムブロック２９間に配設されるボール３０と、第２カムブロック２９の外周に形成される第４スプライン３１と、第１スプライン１１にスプライン嵌合される第３クラッチ板３２と、第４スプライン３１にスプライン係合される第４クラッチ板３３と、第３クラッチ板３２及び第４クラッチ板３３より前方に配設されるアーマチャ３４と、アーマチャ３４を後方に吸引する電磁石３５とを備える。

第１カムブロック２８は環状に形成される。第１カムブロック２８は、ボール３０を受けるための第１カム板部２８ａと、第１カム板部２８ａより外周に形成されクラッチ７を前方に押圧するための押圧部２８ｂとを備える。第１カム板部２８ａには、ボール３０を受けるための第１カム溝２８ｃが周方向に複数形成される。第１カム溝２８ｃは、それぞれ周方向に延びる三日月形に形成される。また、第１カム溝２８ｃは、中央部から両端部に向かうにつれて溝幅が狭くなると共に、溝深さが浅くなるように形成される。

第２カムブロック２９は、第１カムブロック２８より外径が小さな環状に形成される。第２カムブロック２９は、第１カム板部２８ａと対向して配置される第２カム板部２９ａと、第２カム板部２９ａの外周に設けられ前後方向に延びる筒状のスプライン基部２９ｂとを備える。第２カム板部２９ａには、ボール３０を受けるための第２カム溝２９ｃが第１カム溝２８ｃと対向して複数形成される。第２カム溝２９ｃは第１カム溝２８ｃと前後対称の形状に形成される。スプライン基部２９ｂの外周には、第４スプライン３１が形成される。

アーマチャ３４は第４スプライン３１より内径が大きな環状に形成される。アーマチャ３４は鉄等の磁性体で構成され、電磁石３５から磁力を受けたとき電磁石３５に向かって後方に吸引される。また、アーマチャ３４は、第２スプライン１８にスプライン嵌合される。

電磁石３５は、取付部材３６に取り付けられ、取付部材３６はデフケース４に固定される。電磁石３５は、電磁石収容部１４内に収容され、外部の制御装置（図示せず）により通電されることで磁界を発生させる。なお、アクチュエータ８は、これに限るものではない。アクチュエータ８は、クラッチ７を駆動できるものであればよく、電動モーター、油圧モーター、電動シリンダ、油圧シリンダ等で構成されてもよい。

次に、本実施の形態の作用について述べる。

電磁石３５に通電されないとき、クラッチ７は断状態となる。このため、プロペラシャフト２の回転駆動力は外側回転部材５のみに伝達され、内側回転部材６には伝達されない。

この状態から電磁石３５に通電されると、アーマチャ３４が後方の電磁石３５に吸引され、後方に移動される。後方に移動されたアーマチャ３４は、第３クラッチ板３２及び第４クラッチ板３３を後方に押す。これにより、第３クラッチ板３２及び第４クラッチ板３３はアーマチャ３４と後部回転部１０とに挟まれて接状態となる。第３クラッチ板３２から回転駆動力を受けた第４クラッチ板３３は、第２カムブロック２９に回転駆動力を伝達する。回転駆動力が伝達された第２カムブロック２９は、第１カムブロック２８に対して回動される。これにより、第１カム溝２８ｃ及び第２カム溝２９ｃが相対的に周方向に移動される。そして、ボール３０は、第１カム溝２８ｃ及び第２カム溝２９ｃに沿って転がることで第１カム溝２８ｃ及び第２カム溝２９ｃの端部に移動される。第１カム溝２８ｃ及び第２カム溝２９ｃは、中央部から端部に向かうにつれては溝深さが浅くなる。このため、第１カム板部２８ａは、第２カム板部２９ａに対して前方に押され、第１クラッチ板２５ａ及び第２クラッチ板２５ｂを前方に押す。これにより、第１クラッチ板２５ａ及び第２クラッチ板２５ｂは第１カムブロック２８の押圧部２８ｂとクラッチ受部２７とに挟まれて接状態となる。第１クラッチ板２５ａから回転駆動力を受けた第２クラッチ板２５ｂは、内側回転部材６に回転駆動力を伝達する。これにより、内側回転部材６は、外側回転部材５と一体的に回転され、デファレンシャルギア３の入力軸３ａに回転駆動力を伝達する。こうしてエンジン駆動力が後輪Ｒ、Ｒにも伝達され、車両Ｃは四輪駆動状態となる。

ところで、デフケース４内にはデフオイルが収容され、後部回転部１０より前方の外側回転部材５内にはクラッチオイルが収容される。デフオイルとクラッチオイルは特性、性質等が互いに異なる。このため、クラッチオイルとデフオイルが混ざることは好ましくない。しかし、本実施形態では、内側回転部材６内にその孔６ａを塞ぐプラグ２０が全周に亘ってかしめ固定されて設けられ、内側回転部材６内の孔６ａがプラグ２０で液密に塞がれるため、クラッチオイルとデフオイルが混ざることを防止または抑制できる。

特に、内側回転部材６は筒状に形成され、具体的には、軸方向全長に貫通する孔６ａを有する中空軸として形成される。このため、内側回転部材６の内周面に、係合部としての第３スプライン１９をブローチ加工にて容易に加工できる。また、プラグ２０を内側回転部材６内に全周に亘ってかしめ固定するため、内側回転部材６（具体的にはプラグ受部２２）にプラグ２０の外周部を全周に亘って密着させることができ、内側回転部材６内の孔６ａを確実に塞ぐことができる。よって本実施形態によれば、内側回転部材６の内周面に係合部を容易に加工でき、内側回転部材６内の孔６ａを確実に塞ぐことができる。

また本実施形態では、プラグ２０を板状に形成すると共に、前方に膨らむ凸状に形成するため、プラグ２０の外周部がカシメ部２３によって後方にかしめられたとき、プラグ２０を弾性的に若干変形させることができる。このため、プラグ２０に復帰方向の力を発生させることができ、その復帰方向の力でもプラグ２０とカシメ部２３とを圧着させることができる。そして、その反力でプラグ２０とプラグ受部２２を密着させることができ、シール性をさらに高められる。

また本実施形態では、内側回転部材６（特にプラグ受部２２）にプラグ２０を接着材２４で液密に接着するため、プラグ２０と内側回転部材６との間の間隙を接着材２４で埋めることができ、シール性をより高められる。

ところで、本実施形態におけるデファレンシャルギア３は、駆動時の摩擦等で昇温する。この場合、デフケース４内の圧力が外側回転部材５内の圧力より高くなる。しかし、この圧力は、プラグ２０をカシメ部２３に押し付ける力として作用し、プラグ２０をカシメ部２３により強い力で圧接させる。これにより、仮にデフオイルが、プラグ２０とカシメ部２３との隙間から外側回転部材５側に漏れ出そうとしても、その漏出を防止または抑制でき、外側回転部材５内のクラッチオイルと混ざることを防止または抑制できる。

以上、本開示の基本実施形態を詳細に述べたが、本開示は以下のような他の実施形態も可能である。

（１）プラグ２０は、前後逆向きに配置されてもよい。

（２）前述の基本実施形態では内側回転部材６を入力軸３ａの外周にスプラインにより係合させた。しかし係合方法は他の方法でもよい。例えばセレーション、キーとキー溝の組み合わせ、歯車、または角軸と角穴の組み合わせ等の様々な同軸接続構造により係合させてもよい。

（３）前述の基本実施形態のカップリング装置１は、ＦＦ車ベースのパートタイム４ＷＤ車において、駆動軸たるプロペラシャフト２の回転駆動力を、デファレンシャルギア３の入力軸３ａに選択的に伝達するよう適用された。しかしながら、本開示に係るカップリング装置の用途はこれに限定されない。駆動軸の回転駆動力を何等かの入力軸に選択的に伝達したい場合、本開示に係るカップリング装置は好適に使用可能である。それ故、本開示に係るカップリング装置は、車両以外の分野にも適用可能である。

前述の各実施形態の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１カップリング装置
２駆動軸
３ａ入力軸
５外側回転部材
６内側回転部材
６ａ孔
７クラッチ
８アクチュエータ
２０プラグ

Claims

駆動軸に接続される中空の外側回転部材と、前記外側回転部材内に同軸にかつ回転自在に支持され、入力軸の外周に係合される筒状の内側回転部材と、前記外側回転部材を前記内側回転部材に断接可能に接続するクラッチと、前記クラッチを駆動させるアクチュエータとを備え、
前記入力軸は、前記内側回転部材の一端側に係合され、
前記内側回転部材の他端部内には、その孔を塞ぐプラグが、全周に亘ってかしめ固定され、
前記プラグは、板状に形成されると共に、前記内側回転部材の他端側に向かって断面円弧状に膨らむ凸状に形成され、
前記内側回転部材の他端部には、
前記プラグを嵌合させて収容するプラグ収容部と、
前記プラグ収容部内の前記プラグを一端方向から受けるプラグ受部と、
前記プラグ収容部内の前記プラグを一端方向に押圧するカシメ部と、
前記プラグ受部と前記孔の内面との交差部に形成された面取り面と、
が形成され、
前記カシメ部は、前記プラグ収容部に嵌め込まれた前記プラグよりも他端側に突出された断面三角形状のかしめ用突起部を径方向内方かつ一端側にかしめて形成され、
前記プラグは、前記内側回転部材に接着材またはシール材で液密に接着され、
前記接着材またはシール材は、前記プラグと、前記プラグ受部と、前記面取り面とに接着される
ことを特徴とするカップリング装置。
前記プラグ受部は環状に形成され、
前記プラグは、前記プラグ受部に前記接着材またはシール材で全周に亘って液密に接着される請求項１に記載のカップリング装置。