JPH0640471U - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁石の励磁電流値が小さい範囲ではトルク
の微妙な調節が可能であり、励磁電流値を大きくするこ
とによりトルクを急激に大きくすることができる電磁ク
ラッチの提供を目的とする。 【構成】 この考案の電磁クラッチは、回転ケース（３
１）とトルク伝達部材（５１）とを連結する摩擦クラッ
チ（６１）と、回転ケース（３１）内に配置されたアー
マチャ（６３）と、回転ケース（３１）外に配置されア
ーマチャ（６３）を磁力で移動させて摩擦クラッチ（６
１）を押圧し締結する電磁石（６７）と、電磁石（６
７）の磁力をアーマチャ（６３）へ導く磁気回路中に相
対移動自在に配置され互いの間にエアギャップ（８３）
を形成する磁気回路部材（５５，７３）と、このエアギ
ャップ（８３）を広げる方向に磁気回路部材（５５，７
３）を付勢する付勢部材（８１）とを備えたことを特徴
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば差動機構の差動制限装置などに用いられる電磁クラッチに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

公開実用平成３−６８６３４号広報に「電磁クラッチ」が記載されている。こ の電磁クラッチは車両のデファレンシャル装置で差動制限装置に用いられており 、図７はこれと類似した構成の差動制限装置を示している。この装置で電磁クラ ッチはパイロットクラッチ２０１として用いられている。パイロットクラッチ２ ０１は回転ケース２０３内の多板クラッチ２０５と、アーマチャ２０７と、回転 ケース２０３外の電磁石２０９とからなり、電磁石２０９は磁束２１１によりア ーマチャ２０７を吸引して多板クラッチ２０５を締結する。パイロットクラッチ ２０１が締結されるとカム２１３に差動トルクが掛りカムスラスト力により押圧 部材２１５を介して多板式のメインクラッチ２１７が押圧されて締結し、各クラ ッチ２０５，２１７の連結力により差動が制限される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

電磁石２０９の磁気回路にはエアギャップ２１９，２１９が形成され、このエ アギャップ２１９が狭い程アーマチャ２０７を吸引する電磁石２０９の磁束２１ １が強くなり各クラッチ２０５，２１７の締結トルクが大きくなって、差動制限 力が増加する。

【０００４】 ところが、回転ケース２０３と電磁石２０９がそれぞれの位置に組付けられる とエアギャップ２１９は一定値に固定され、調節することができない。従って、 図３のグラフ２２１が示すように電磁石２０９の励磁電流Ｉの変化に対するロッ クトルクＴ（差動制限力）の変化（グラフ２２１の勾配）はほぼ一定である。

【０００５】 車両が良路を適度な速度で走行する通常走行状態では操縦性と車体の安定性と を高めるために励磁電流Ｉの変化によってロックトルクＴを微妙に調節できる電 磁クラッチの特性が望ましく、悪路脱出の際などは励磁電流Ｉを増すことにより ロックトルクＴが急増する特性が必要である。しかし、エアギャップが一定値に 固定された従来の電磁クラッチではこのような両特性を両立させる要求に対応で きない。

【０００６】 そこで、この考案は、電磁石の励磁電流値が小さい範囲ではトルクの微調整が 可能であり、励磁電流値を大きくすることによりトルクを急増させることができ る電磁クラッチの提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案の電磁クラッチは、回転ケースとトルク伝達部材とを連結する摩擦ク ラッチと、回転ケース内に配置されたアーマチャと、回転ケース外に配置されア ーマチャを磁力で移動させて摩擦クラッチを押圧し締結する電磁石と、電磁石の 磁力をアーマチャへ導く磁気回路中に相対移動自在に配置され互いの間にエアギ ャップを形成する磁気回路部材と、このエアギャップを広げる方向に前記磁気回 路部材を付勢する付勢部材とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

電磁石を励磁すると磁気回路を介して導かれた磁力によりアーマチャが移動操 作され、摩擦クラッチが押圧されて締結する。

【０００９】 この磁気回路中でエアギャップを形成する磁気回路部材には電磁石の磁力によ り異った磁極が形成されるからこれら異磁極間の吸引力により付勢部材の付勢力 に抗してエアギャップが狭められる。この吸引力は励磁電流が大きい程強くなっ てエアギャップが狭くなり、エアギャップが狭くなる程アーマチャへの磁力が強 くなって摩擦クラッチの締結力が強化される。

【００１０】 このように、励磁電流が小さい範囲ではエアギャップが広く摩擦クラッチの締 結トルクが小さいから電流値の変化に対するトルク変化が小さく、精密なトルク 制御が行える。又、励磁電流を増すとエアギャップが狭くなるから摩擦クラッチ のトルクは急激に大きくなる。こうして、低電流域では精密なトルク制御が可能 であると共に電流値を大きくするとトルクが急増する所望の特性が得られる。

【００１１】 従って、この考案の電磁クラッチを差動制限装置に用いれば通常走行中は低電 流域での差動制限トルクの微調整により優れた操安性が得られ、悪路走行時は大 電流による急激な差動制限トルクの増大により悪路走破性を大幅に向上させるこ とができる。

【００１２】

【実施例】

図１ないし図４により第１実施例の説明をする。図１はこの実施例を用いた差 動制限装置を示し、図４はこの差動制限装置を用いた車両の動力系を示す。以下 、前後の方向はこの車両の前後の方向であり図１と図２の左方はこの車両の前方 に相当する。又、符号を附していない部材等は図示されていない。

【００１３】 図４のように、この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、トランス ファ５、前輪側のプロペラシャフト７、フロントデフ９（前輪側のデファレンシ ャル装置）、左右の前輪１１，１３、後輪側のプロペラシャフト１５、リヤデフ １７（後輪側のデファレンシャル装置）、左右の後輪１９，２１を備えている。

【００１４】 実施例の差動制限装置２３はトランスファ５内に配置されている。

【００１５】 エンジン１の駆動力はトランスミッション３、トランスファ５、プロペラシャ フト１５からリヤデフ１７を介して左右の後輪１９，２１に伝達され、後述のよ うに差動制限装置２３が連結状態のとき、エンジン１の駆動力はプロペラシャフ ト７からフロントデフ９を介して左右の前輪１１，１３に伝達される。

【００１６】 図１に示すように、連結軸２５はベアリング２７を介してトランスファケース ２９に支承されている。連結軸２５の前端はトランスミッション３の出力軸に連 結され、後端はトランスファケース２９を貫通してプロペラシャフト１５側に連 結されている。連結軸２５には回転ケース３１がスプライン連結されている。又 、連結軸２５の外周には中空軸３３が相対回転自在に配置されており、この中空 軸３３にはスプロケットが形成され、このスプロケットはプロペラシャフト７側 の連結軸３５（図４）に形成されたスプロケットにチェーンを介して連結されて いる。

【００１７】 中空軸３３にはハブ３７がスプライン連結されており、このハブ３７と回転ケ ース３１との間には多板式のメインクラッチ３９が設けられている。回転ケース ３１にはメインクラッチ３９の受圧板４１と止め輪４３とが装着されている。メ インクラッチ３９の後方には押圧部材４５が配置されており、押圧部材４５のボ ス部４７は連結軸２５の外周に相対回転自在に配置され押圧部４９はハブ３７と 噛合っている。ボス部４７の外周にはカムリング５１（トルク伝達部材）が配置 されており押圧部４９とカムリング５１との間にはボールカム５３が設けられて いる。カムリング５１と回転ケース３１の側壁５５（磁気回路部材）との間には ボールカム５３のカム反力を受けるベアリング５７とシム５９とが配置されてい る。

【００１８】 回転ケース３１とカムリング５１との間には多板式のパイロットクラッチ６１ （摩擦クラッチ）が配置されている。パイロットクラッチ６１の前方にはアーマ チャ６３と止め輪６５とが配置されており、アーマチャ６３はカムリング５１と 噛合い、止め輪６５は回転ケース３１に装着されている。回転ケース３１の側壁 ５５の後方にはリング状の電磁石６７が配置され、側壁５５には電磁石６７の磁 束６９の短路を防ぎアーマチャ６３へ導くためにステンレス鋼のリング７１が配 置されている。

【００１９】 電磁石６７のヨーク７３（磁気回路部材）はボールスプライン７５を介してト ランスファケース２９に連結され、小さい抵抗で軸方向移動可能にされている。 トランスファケース２９には止め輪７７が装着され、止め輪７７とヨーク７３と の間には電磁石６７を図２の矢印７９のように後方へ付勢する皿ばね８１（付勢 部材）が配置されている。

【００２０】 図２に拡大して示したように、側壁５５とヨーク７３との間にはエアギャップ ８３が形成されている。エアギャップ８３は矢印８５が示す径方向に対して矢印 ８７のように斜めに形成され側壁５５とヨーク７３の対向面を広くしてある。回 転ケース３１は連結軸２５とベアリング２７とを介してトランスファケース２９ に位置決めされているから、電磁石６７が矢印８９のように軸方向に移動すると エアギャップ８３が増減する。

【００２１】 ヨーク７３、エアギャップ８３、側壁５５、パイロットクラッチ６１、アーマ チャ６３により電磁石６７の磁気回路が形成され、電磁石６７が励磁されるとこ の磁気回路を通る磁束６９によりアーマチャ６３が吸引されてパイロットクラッ チ６１が締結される。パイロットクラッチ６１が締結されると前輪１１，１３と 後輪１９，２１間の差動トルクがボールカム５３に掛り、そのカム力によって押 圧部材４５を介しメインクラッチ３９が押圧されて締結し、差動制限装置２３は 連結状態になる。従って、エンジン１の駆動力は連結軸２５から差動制限装置２ ３を介して前輪側に送られ、車両は４ＷＤ状態になる。

【００２２】 差動制限装置２３の連結状態で、電磁石７１の励磁電流を調節するとパイロッ トクラッチ６１の滑りが変りボールカム５３に掛る差動トルクが変化して、メイ ンクラッチ３９の滑りも変化する。こうして、差動制限装置２３の各クラッチ３ ９，６１の滑り調整により前後輪間の差動制限力（前後輪間のトルク配分割合い ）を調節できる。励磁電流を充分に大きくして各クラッチ３９，６１の滑りを抑 えると前後輪間の差動はロックされ、前後輪に対するトルク配分割合いは等しく なる。又、パイロットクラッチ６１を開放するとカム力が消失してメインクラッ チ３９も開放され、前輪１１，１３が切離されて、車両は２ＷＤ状態になる。こ のように、差動制限装置２３は、前後輪間の差動制限力を調節すると共に、車輌 の２ＷＤ走行と４ＷＤ走行との切換えを行う。

【００２３】 良路走行中は差動制限装置２３により前後輪間の差動を適度に制限すると車両 の直進安定性が向上すると共に、円滑で安定した旋回が行え、操安性が向上する 。又、悪路などで前後輪の一方が空転したときは差動制限装置２３の差動制限力 を大きく（又は差動をロック）すると、他方の車輪にエンジン１の駆動力が送ら れて、悪路走破性が向上する。

【００２４】 良路での操安性を向上させるには差動制限力の調整を微妙に精密に行いたい。 又、悪路走破性を向上させるには差動制限力の増大を急激に行いたい。

【００２５】 電磁石６７の励磁中は、図２に示したように、エアギャップ８３には側壁５９ とヨーク７３とに異なった磁極が現れる。これら磁極間の吸引力は皿ばね８１を 撓めながら電磁石６７を矢印９１の方向に移動して、エアギャップ８３を挟める ように働く。これらの磁極の強さに電磁石６７の励磁電流が大きい程強くなって エアギャップ８３を狭くし、エアギャップ８３が狭くなる程磁束６９は急激に強 くなる。従って、励磁電流が小さい範囲ではエアギャップ８３が広いから磁束６ ９が弱く差動制限装置２３の差動制限力は小さい。又、励磁電流を大きくすると エアギャップ８３が狭まり、励磁電流を大きくしたこととの相乗効果により、差 動制限力は急激に増大する。

【００２６】 図３のグラフ９３は電磁石６７の励磁電流（Ｉ）に対する差動制限装置２３の ロックトルク（Ｔ）を示し、比較のために図７の従来例のグラフ２２１を示して ある。グラフ２２１が示すように、従来例ではＩの変化に対するＴの変化（グラ フ２２１の勾配）はＩの全域でほぼ一定である。これに対して、グラフ９３が示 すように差動制限装置２３ではＩが小さい範囲では矢印９５が示すようにＩの変 化に対するＴの変化（グラフ９３の勾配）が小さいから、良路において差動制限 力の微妙で精密な制御が可能であり操安性を大幅に向上できる。又、Ｉを大きく すると矢印９７が示すように勾配が急激に大きくなるから、差動制限力の急増が 可能になり、必要なときに迅速に悪路走破性を大きく向上させることができる。

【００２７】 次に、図５と図６とにより第２実施例の説明をする。

【００２８】 この実施例の差動制限装置９９は図１の実施例と同様に図４の車両のトランス ファ５内に配置され、エンジン１と前輪１１，１３間の断続及び前輪１１，１３ と後輪１９，２１間の差動制限を行う。図５において図１の部材と同機能の部材 には同じ符号を附してあり、図５の左方はこの車輌の前方に相当する。以下、図 １の実施例との相異点を説明する。なお、符号を附していない部材等は図示され ていない。

【００２９】 回転ケース１０１は連結軸２５にスプライン連結されており、前輪側のハブ３ ７と回転ケース１０１との間にはメインクラッチ３９が配置されている。回転ケ ース１０１にはメインクラッチ３９の受圧部材４１と止め輪４３とが装着されて いる。メインクラッチ３９の後方にはパイロットクラッチ６１（磁気回路部材） が配置されている。パイロットクラッチ６１はカムリング５１と回転ケース１０ １との間に配置されている。パイロットクラッチ６１とアーマチャ６３（磁気回 路部材）との間には図６に示したウェーブリング１０３（付勢部材）が配置され ている。このウェーブリング１０３によりパイロットクラッチ６１とアーマチャ ６３との間にはエアギャップ１０５が形成されており、ウェーブリング１０３は エアギャップ１０５を広げるように働く。

【００３０】 回転ケース１０１の後方にはリング状の電磁石１０７が配置され支持部材を介 してトランスファケースに支持されている。電磁石１０７のヨーク１０９と回転 ケース１０１の側壁１１１との間には一定のエアギャップ１１３が形成されてい る。ヨーク１０９、エアギャップ１１３、側壁１１１、パイロットクラッチ６１ 、エアギャップ１０５、ウェーブリング１０３、エアギャップ１０５、アーマチ ャ６３により磁気回路が構成され、電磁石１０７はこの磁気回路を通る磁束１１ ５によりアーマチャ６３を吸引して、差動制限装置９９を連結状態にし、車両を ４ＷＤ状態にする。

【００３１】 磁気回路に磁束１１５が通るとエアギャップ１０５においてパイロットクラッ チ６１とアーマチャ６３とに異なった磁極が現れ、これらの吸引力によりウェー ブリング１０３が撓んでエアギャップ１０５が狭くなり、差動制限装置９９のロ ックトルク（Ｔ）を増大させる。Ｉが小さい範囲ではエアギャップ１０５が広い からＩ変化に対するＴ変化が小さく、Ｉを大きくするとＩ変化に対するＴ変化分 が急激に大きくなり、図３のグラフ９３と同様な特性が得られる。従って、図４ の車両は良路において差動制限力の微妙な制御が可能になって操安性が大幅に向 上し、悪路では悪路走破性を必要に応じて迅速に向上させることができる。

【００３２】 なお、可変のエアギャップ１０５を回転ケース１０１内に配置した第２実施例 は第１実施例と異なって電磁石６７をトランスファケース２９に移動自在に支持 するボールスプライン７５が不要であると共に、可変エアギャップ１０５に関し ては回転ケース１０１と電磁石１０７間の厳密な位置決めが不要であるから、部 材コスト、組付けコスト共に低減できる。

【００３３】 この考案の電磁クラッチは単体で用いてもよい。又、各実施例のようなパイロ ットクラッチとメインクラッチとの組合わせを直接デファレンシャル装置に組込 んでもよい。

【００３４】

【考案の効果】

この考案の電磁クラッチは、電磁石の磁気回路に設けたエアギャップに現れる 異った磁極間の吸引力により付勢部材に抗してエアギャップが狭くなるように構 成したから、励磁電流が小さい範囲では連結トルクの微妙な制御が可能であると 共に励磁電流を大きくすることにより連結トルクを急激に増大させることができ る。この特性により車両の差動制限装置に用いると、良路においては操安性を悪 路においては悪路走破性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図１の実施例と従来例の特性とを比較するグラ
フである。

【図４】各実施例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５】第２実施例の断面図である。

【図６】第２実施例に用いられるウェーブリングの斜視
図である。

【図７】従来例の断面図である。

【符号の説明】

３１，１０１ 回転ケース ５１ カムリング（トルク伝達部材） ５５ 側壁（磁気回路部材） ６１ パイロットクラッチ（摩擦クラッチ，磁気回路部
材） ６３ アーマチャ（磁気回路部材） ６７，１０７ 電磁石 ７３ ヨーク（磁気回路部材） ８１ 皿ばね（付勢部材） ８３，１０５ エアギャップ １０３ ウェーブリング（付勢部材）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ケースとトルク伝達部材とを連結す
   る摩擦クラッチと、回転ケース内に配置されたアーマチ
   ャと、回転ケース外に配置されアーマチャを磁力で移動
   させて摩擦クラッチを押圧し締結する電磁石と、電磁石
   の磁力をアーマチャへ導く磁気回路中に相対移動自在に
   配置され互いの間にエアギャップを形成する磁気回路部
   材と、このエアギャップを広げる方向に前記磁気回路部
   材を付勢する付勢部材とを備えたことを特徴とする電磁
   クラッチ。