JPH04312217A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁クラッチに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−１９５４４９号公報に「す
べり制限差動歯車アセンブリ」が記載されている。これ
は電磁クラッチにより差動制限を行うデファレンシャル
装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、電磁クラッチの
締結力の調節は電磁石の励磁電流を直接検知しこれを所
定の値に制御する電流フィードバック制御により行われ
ている。

【０００４】しかし、例えば電磁多板クラッチの場合ク
ラッチ板は磁気回路の一部を構成するが、図７のように
クラッチ板２０１に反りがない場合に較べると図８のよ
うにクラッチ板２０３が反っている場合はクラッチ板２
０３の間の空気層により磁気抵抗が大きくなり、アーマ
チャ２０５の吸引力が小さく、締結力が弱くなる。

【０００５】このように、電流フィードバック方式によ
り電磁石の励磁電流を制御しても磁気回路の状態（磁気
抵抗）のバラツキにより所要の締結力が得られない。

【０００６】上記従来例のように、電磁クラッチでデフ
ァレンシャル装置の差動制限を行う場合は、図９に示す
ようにコイル電流（Ｉ）がＩ１　の場合磁気抵抗のバラ
ツキαによりアーマチャ２０５に導びかれる磁束密度Ｂ
には△Ｂの誤差が生じる。又、摩擦クラッチには摩擦係
数などのバラツキβがあるから、結局差動制限トルク（
Ｔ）の誤差は△Ｔ１　に広がる。

【０００７】又、電磁クラッチの作動に伴って着磁され
る磁気回路を消磁するには、逆方向の磁極が生じるよう
な方向にコイル電流を流さなければならないが、着磁の
方向（極性）とその強さ（残留磁束密度）の検知能の低
い従来の電流フィードバック制御では、磁気回路を効率
的に消磁することができない。

【０００８】そこで、この発明は、磁気回路の磁界の状
態を直接検知しながら締結力の制御を行える電磁クラッ
チの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の電磁クラッチ
は、摩擦クラッチと、磁気回路を介してアーマチャを吸
引し前記摩擦クラッチを締結させる電磁石と、前記磁気
回路の磁束密度を検知する磁気センサと、この磁気セン
サの信号を受けて励磁電流制御により前記電磁石の磁力
を制御するコントロールユニットとを備えたことを特徴
とする。

【００１０】

【作用】磁気センサによって直接検知した磁気回路の磁
束密度に応じて電磁石の励磁電流を制御するように構成
したから、磁気抵抗のバラツキによるアーマチャ吸引力
の誤差が起らず、締結力を正確に制御できる。

【００１１】又、磁気回路の着磁の有無と着磁の強さと
極性とを検知できるから消磁をモニターしながら効率的
に行える。

【００１２】

【実施例】図１ないし図６により一実施例の説明をする
。

【００１３】図１はこの実施例を用いたデファレンシャ
ル装置を示し、図６はこのデファレンシャル装置を用い
た車両の動力系を示す。以下、左右の方向はこの車両及
び図１、図６での左右の方向であり、図１の上方はこの
車両の前方（図６の上方）に相当する。なお、符号を附
していない部材等は図示されていない。

【００１４】先ず、図６によりこの動力系の構成を説明
する。

【００１５】この動力系は、エンジン１、トランスミッ
ション３、プロペラシャフト５、リヤデフ７（後輪側に
用いた図１のデファレンシャル装置）、後車軸９，１１
、左右後輪１３，１５、左右の前輪１７，１９などから
構成されている。

【００１６】次に、リヤデフ７の説明をする。

【００１７】図１に示すように、リヤデフ７のデフケー
ス２１はベアリング２３，２３を介してデフキャリヤ２
５内に支承されている。デフケース２１にはリングギヤ
２７がボルト２９で固定されており、リングギヤ２７は
ドライブピニオンシャフト３１の後端に形成されたドラ
イブピニオンギヤ３３と噛合っている。ドライブピニオ
ンシャフト３１は後側のベアリング３５と前側のベアリ
ングとによりデフキャリヤ２５に支承され、その前端は
継手３７を介してプロペラシャフト５に連結されている
。

【００１８】従って、エンジン１の駆動力はトランスミ
ッション３からプロペラシャフト５を介してデフケース
２１を回転駆動する。

【００１９】デフケース２１の内部には左右のハブ３９
，４１が同軸配置されている。左のハブ３９は左の後車
軸９に、又右のハブ４１は右の後車軸１１にそれぞれス
プライン連結されており、各車軸９，１１とデフケース
２１及びデフキャリヤ２５の間にはそれぞれ止め輪４３
，４３とシール４５，４５とが配置されている。

【００２０】デフケース２１内にはプラネタリーギヤ式
の差動機構４７が配置されている。差動機構４７は、こ
の順に噛合ったインターナルギヤ４９、外側のピニオン
ギヤ５１、内側のピニオンギヤ５３、サンギヤ５５を備
えている。

【００２１】インターナルギヤ４９はデフケース２１に
形成され、サンギヤ５５は左のハブ３９に形成されてい
る。外側と内側のピニオンギヤ５１，５３はそれぞれの
ピニオンシャフト５７，５９上に回転自在に支承されて
いる。各ピニオンシャフト５７，５９は左右のピニオン
キャリヤ６１，６３に両端を加締めて支持されている。 各キャリヤ６１，６３は一体に溶接されており、右のキ
ャリヤ６３は右のハブ４１と一体に形成されている。各
ピニオンギヤ５１，５３とピニオンキャリヤ６１，６３
との間にはワッシャ６５，６５が配置されている。

【００２２】こうして、差動機構４７が構成されており
、デフケース２１（インターナルギヤ４９）の回転はピ
ニオンギヤ５１，５３を介してサンギヤ５５（ハブ３９
）とピニオンキャリヤ６１，６３（ハブ４１）とに分割
され、ハブ３９，４１を介して左右の後輪１３，１５に
伝達されると共に、後輪間の駆動抵抗差により生じるピ
ニオンギヤ５１，５３の自転と公転とにより左右各側に
差動分配される。

【００２３】差動機構４７の左側には左のピニオンキャ
リヤ６１の円筒部６７と左のハブ３９とを連結する多板
式のメインクラッチ６９が配置されている。デフケース
２１の左側壁７１とクラッチ６９との間にはワッシャ７
３が配置され、キャリヤ６１とクラッチ６９との間には
シム７５が配置されている。

【００２４】デフケース２１には開口７７，７９が設け
られており、デフキャリヤ２５内に封入されているオイ
ルはこれらの開口７７，７９から流出入してデフケース
２１内の潤滑をする。なお、ワッシャ７３の爪８１は左
側壁７１の開口７７に折り込まれている。

【００２５】ピニオンキャリヤ６３の右側にはカムリン
グ８３が配置されている。図２に示すように、ピニオン
キャリヤ６３とカムリング８３との間にはボール８５を
介してカム８７が形成されている。カムリング８３とデ
フケース２１の右側壁８９との間には左からニードルベ
アリング９１とワッシャ９３とが配置されている。

【００２６】カムリング８３とデフケース２１との間に
はこれらを連結する多板式のパイロットクラッチ９５（
摩擦クラッチ）が配置されている。クラッチ９５の左側
にはアーマチャ９７が配置され、その内周でカムリング
８３にスプライン連結されている。アーマチャ９７と右
のピニオンキャリヤ６３との間にはクラッチ９５の予圧
バネ９９が配置され、アーマチャ９７の振動をなくすと
共にクラッチ９５を常時軽い締結状態にしている。

【００２７】右側壁８９の右方にはリング状の電磁石１
０１が配置されている。電磁石１０１は電磁コイル１０
３とヨーク１０５とを備え、ベアリング１０７，１０７
を介してデフケース２１に支承されていると共に、支持
部材１０９を介してデフキャリヤ２５に固定されている
。右側壁８９には電磁石１０１の磁力の短絡を防ぐため
に非磁性のリング１１１が埋め込まれている。

【００２８】電磁石１０１の磁力はヨーク１０５と右側
壁８９との間に形成されたエアギャップ１１３，１１５
からクラッチ９５のクラッチ板１１７を介してアーマチ
ャ９７に至る磁気回路１１９によりアーマチャ９７を吸
引し、パイロットクラッチ９５を締結させる。

【００２９】クラッチ９５が締結されると、カムリング
８３はクラッチ９５を介してデフケース２１に連結され
る。カムリング８３はカム８７を介してピニオンキャリ
ヤ６３に連結されているから、クラッチ９５の締結力（
滑り）に応じてインターナルギヤ４９とピニオンギヤ５
１，５３との差動回転が制動され、差動機構４７の差動
制限が行われる。

【００３０】又、クラッチ９５が締結されると、差動機
構４７の差動トルクがカム８７に作用し、図２に示すよ
うに、左右のカムスラスト力１２１，１２３が生じる。 左のスラスト力１２１によりピニオンキャリヤ６１，６
３は左に移動し、メインクラッチ６９をキャリヤ６１（
シム７５）とデフケース２１（ワッシャ７３）との間で
押圧し締結させる。

【００３１】こうして、パイロットクラッチ９５の締結
力にメインクラッチ６９の締結力が加わって差動機構４
７の差動制限力が強化される。なお、右のスラスト力１
２３はベアリング９１とワッシャ９３とを介してデフケ
ース２１に入力し、左のスラスト力１２１によって相殺
される。

【００３２】電磁石１０１によりパイロットクラッチ９
５の締結力（滑り）を調節すると、スラスト力１２１が
変化しそれに伴ってメインクラッチ６９の締結力が変化
し、差動制限力を制御できる。各クラッチ６９，９５の
締結力が充分に大きいと差動はロックされ、締結力を適
度に緩めると差動は許容される。パイロットクラッチ９
５を開放するとメインクラッチ６９も開放され、差動は
フリーになる。

【００３３】図１に示すように、電磁コイル１０３のリ
ード線１２５はグロメット１２７を介してデフキャリヤ
２５の外部に引き出されている。図３に示すように、電
磁コイル１０３はコイル電流（励磁電流）の極性を反転
する回路１２９を介して直流電源（車載バッテリー）と
コントロールユニット１３１とに接続されている。

【００３４】図４に示すように、コントロールユニット
１３１には車輪速センサ１３３、舵角センサ１３５、ス
ロットル開度センサ１３７及び磁気センサ１３９が接続
されている。

【００３５】磁気センサ１３９はホール素子を用いたも
のであり、図１に示すように電磁石１０１のヨーク１０
５に取付けられている。磁気センサ１３９にはグロメッ
ト１２７を介して引き込まれたリード線１４１から常時
微弱な電流が供給されており、磁気センサ１３９はこの
電流が磁気回路１１９の磁気の方向と垂直になるような
向きに取付けられている。

【００３６】磁気センサ１３９にはホール効果により磁
界の強さに応じた起電力が生じ、この起電力の方向は磁
界の方向が逆になると反対向きになる。この起電力の大
きさと方向とにより磁気回路１１９の磁界の状態が直接
検知できる。検知された磁界の状態は電磁石１０１の磁
力ではなく、エアギャップ１１３，１１５やクラッチ板
１１７での金属粉とオイルの付着量やクラッチ板１１７
の反りの有無などによる磁気抵抗の変動を含んだ情報で
あり、実際にアーマチャ９７を吸引する磁力である。

【００３７】次に、コントロールユニット１３１の機能
を説明する。

【００３８】コントロールユニット１３１は端子Ａ，Ｂ
（図３）から回路１２９に対してベース電流を交互に与
える。端子ＡがＯＮで端子ＢがＯＦＦのときはトランジ
スタ１４３，１４５がＯＮとなり電磁コイル１０３には
矢印１４７の方向に励磁電流が流れる。又、端子ＡがＯ
ＦＦで端子ＢがＯＮのときはトランジスタ１４９，１５
１がＯＮとなり励磁電流は反転して矢印１５３の方向に
流れる。

【００３９】こうして、電磁コイル１０３にはパルス波
形の励磁電流が与えられ、コントロールユニット１３１
はこのパルス幅を制御（ＰＷＭ；パルス幅変調）して電
磁石１０１の磁力を調節する。なお、各トランジスタに
はダイオード１５５が逆方向に並列接続されており、電
磁コイル１０３に生じる逆起電力をバイパスし各トラン
ジスタを保護する。

【００４０】図４に示すように、コントロールユニット
１３１は車輪速センサ１３３、舵角センサ１３５、スロ
ットル開度センサ１３７からの信号に基づいてメモリー
内のマップ１５７から最適な差動制限トルクを算出し、
このトルクを得るために必要な磁気回路１１９の磁束密
度Ｂ１　（アーマチャ９７の吸引力）を求め、それに対
応するコイル電流を上記のように回路１２９を介して電
磁コイル１０３に与えると共に、磁気センサ１３９から
の信号により実際に生じた磁束密度をモニターしながら
磁束密度がＢ１　になるようにコイル電流（Ｉｘ　）を
制御する。

【００４１】このようにして、アーマチャ９７の吸引力
を直接検知しながらコイル電流を制御できるから磁気抵
抗の変動やユニット間の磁気抵抗のバラツキなどに影響
されず、差動制限力を正確に制御できる。

【００４２】このことを、図５（実施例）のグラフと図
９（従来例）のグラフとを比較しながら説明すると、図
５では磁束密度がＢ１　になるようにコイル電流Ｉｘが
矢印１５９のように制御されるから、図９のような磁気
抵抗のバラツキαによる磁束密度の誤差△Ｂが生じない
。 従って、クラッチ板１１７の摩擦係数などのバラツキβ
による差動制限トルクの誤差△Ｔ２　は同じ尺度で描い
た図９の誤差△Ｔ１　に較べて大幅に小さくなることが
分かる。

【００４３】又、コイル電流を零にした状態で磁界の状
態を検知すれば磁気回路１１９の着磁の有無及び着磁の
強さと極性とを検知することができる。

【００４４】そこで、コントロールユニット１３１によ
り着磁方向と反対向で着磁の強さに応じた電流を所定の
時間電磁コイル１０３に与えた後磁気センサ１３９によ
り残留磁束密度をモニターし残留磁束密度が零になるま
でこれを繰り返すことにより磁気回路１１９の消磁を行
うことができる。

【００４５】消磁することにより、着磁した方向の磁気
抵抗が消失すると共に、金属粉の吸着によるパイロット
クラッチ９５の発熱、動作不良、レスポンス低下などが
防止される。

【００４６】こうして、リヤデフ７が構成されている。

【００４７】図６の車両において、悪路などで後輪１３
，１５の一方が空転状態になってもリヤデフ７の差動制
限を行えば、その差動制限力によりリヤデフ７を介して
他方の後輪に送られる駆動力によって、走破性が保たれ
る。この差動制限力を強めれば、後輪間の差動が制限さ
れて車両の直進安定性が向上し、差動制限力を緩めれば
円滑な旋回が行える。

【００４８】上記のように、リヤデフ７の差動制限力の
制御は正確に行われるから車両は優れた操縦性と安定性
とが得られる。

【００４９】なお、磁気センサは例えば磁気抵抗素子の
ようなホール素子以外のものでもよい。

【００５０】

【発明の効果】この発明の電磁クラッチは、磁気センサ
を介してフィードバックした磁気回路の磁界の状態に基
づいてコイル電流を制御するように構成したから、磁気
抵抗の変動などの影響を受けず締結力を正確に制御でき
る。又、磁気回路の着磁の状態を検知しながら効果的に
消磁が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を用いたデファレンシャル装置の断面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】実施例のブロック図である。

【図４】実施例のブロック図である。

【図５】実施例の特性を示すグラフである。

【図６】図１の装置を用いた車両の動力系を示すスケル
トン機構図である。

【図７】クラッチ板の状態を示す部分断面図である。

【図８】クラッチ板の状態を示す部分断面図である。

【図９】従来例の特性を示すグラフである。

【符号の説明】 ９５　　パイロットクラッチ（摩擦クラッチ）９７　　
アーマチャ １０１　　電磁石 １１９　　磁気回路 １３１　　コントロールユニット １３９　　磁気センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　摩擦クラッチと、磁気回路を介してア
   ーマチャを吸引し前記摩擦クラッチを締結させる電磁石
   と、前記磁気回路の磁束密度を検知する磁気センサと、
   この磁気センサの信号を受けて励磁電流制御により前記
   電磁石の磁力を制御するコントロールユニットとを備え
   たことを特徴とする電磁クラッチ。