JP2001050307A - カップリング及びデファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数が少なく、組付け容易、低コスト、
コンパクトで車載性に優れ、潤滑容易で耐久性が高く、
操作レスポンスが速い装置を提供する。 【解決手段】 トルク伝達部材３、５と、これらを連結
するメインクラッチ９と、電磁石７によって連結操作さ
れるパイロットクラッチ１９と、クラッチ１９が連結さ
れると部材３、５の間のトルクを受けて作動しクラッチ
９を連結させるカム１１とを備え、クラッチ１９が、カ
ム１１の一側部材１５に連結されたア−マチャ１７と部
材３との間に形成された摩擦クラッチであり、電磁石７
がア−マチャ１７を部材３側に吸引するとクラッチ１９
が締結される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁石を用いて
断続操作されるカップリングと、電磁石を用いて差動制
限力を制御するデファレンシャル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカップリングの構造としては、例
えば「ガイア新型車解説書 ０−２２頁 トヨタ自動車
株式会社 編集 同サ−ビス部 発行 １９９８年 ５
月 ２９日」に図４のようなカップリング２０１が記載
されている。

【０００３】このカップリング２０１は、４輪駆動車の
後輪側動力伝達系に配置されており、回転ケ−ス２０
３、ハブ２０５、多板式のメインクラッチ２０７及びパ
イロットクラッチ２０９、ア−マチャ２１１、電磁石２
１３、カムリング２１５、ボ−ルカム２１７、押圧部材
２１９、コントロ−ラなどから構成されている。

【０００４】カップリング２０１は、デフキャリヤ２２
１に収容されており、電磁石２１３のコア２２３はデフ
キャリヤ２２１の内周に支持されている。

【０００５】回転ケ−ス２０３は前部をベアリング２２
５により、また、後部を電磁石２１３のコア２２３とベ
アリング２２７により、それぞれデフキャリヤ２２１に
支承されている。

【０００６】回転ケ−ス２０３はプロペラシャフトを介
してトランスファからトランスミッション側に連結され
ている。また、ハブ２０５にはドライブピニオンシャフ
ト２２９がスプライン連結されており、これと一体に形
成されたドライブピニオンギヤ２３１はリヤデフ側のリ
ングギヤと噛み合っている。

【０００７】メインクラッチ２０７は回転ケ−ス２０３
とハブ２０５との間に配置されており、パイロットクラ
ッチ２０９は回転ケ−ス２０３とカムリング２１５との
間に配置されている。

【０００８】また、ボ−ルカム２１７はカムリング２１
５と押圧部材２１９との間に配置されており、押圧部材
２１９はハブ２０５にスプライン連結されている。

【０００９】コントロ−ラは、電磁石２１３の励磁、励
磁電流の制御、励磁停止などを行う。

【００１０】電磁石２１３が励磁されると、磁気回路に
磁気ル−プ２３３が形成されてア−マチャ２１１が吸引
され、パイロットクラッチ２０９が押圧されて締結され
る。パイロットクラッチ２０９が締結されると、回転ケ
−ス２０３とハブ２０５の間のトルクがボ−ルカム２１
７に掛かり、生じたカムスラスト力により押圧部材２１
９を介してメインクラッチ２０７が押圧され締結され
る。

【００１１】こうしてカップリング２０１が連結される
と、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動
状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上す
る。

【００１２】前記電磁石２１３の励磁電流を制御する
と、パイロットクラッチ２０９の滑りによってボ−ルカ
ム２１７のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ２
０７の連結力が変化して後輪の駆動力が調整される。

【００１３】一方、電磁石２１３の励磁を停止すると、
パイロットクラッチ２０９が開放されてボ−ルカム２１
７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ２０７が
開放されてカップリング２０１の連結が解除され、車両
は２輪駆動状態になる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カップリング
２０１では、パイロットクラッチ２０９に多板式のもの
を用いているから、部品点数が多い。

【００１５】従って、それだけ組付け作業が面倒で、組
付け工数が多く、コスト高であると共に、カップリング
２０１が大型で重くなり、車載性が低下する。

【００１６】しかも、多板式のパイロットクラッチ２０
９は、各クラッチ板の間にオイルが通りにくいから、潤
滑が難しく、耐久性が低い上に、摩耗や焼き付きを防止
するための配慮が必要であり、それだけ実施コストが高
い。

【００１７】このような多板式のパイロットクラッチ２
０９は、オイルの粘性と抵抗によってクラッチ板が移動
しにくいから、カップリングを連結するときのレスポン
スが遅く、また、クラッチ板が離れにくいから、連結を
解除するときのレスポンスが遅い。

【００１８】そこで、この発明は、電磁式のパイロット
機能によってメインクラッチを断続するカップリング、
及び、電磁式のパイロット機能によって差動制限用のメ
インクラッチを断続するデファレンシャル装置であっ
て、電磁式のパイロット機能に多板クラッチを用いない
ことにより、部品点数が少なく、組付け容易で、低コス
トであり、コンパクトで、車載性に優れ、潤滑容易で、
耐久性が高く、操作に対するレスポンスが速いカップリ
ング及びデファレンシャル装置の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１のカップリング
は、ケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝
達部材に貫入した軸状トルク伝達部材と、これら両トル
ク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、電磁
石、または、付勢部材によって連結操作されるパイロッ
トクラッチと、パイロットクラッチが連結されると両ト
ルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動しメインク
ラッチを連結させるカムと、これらを収容する静止側ケ
−シングとを備え、パイロットクラッチが、カムの一側
部材に移動自在に連結されたア−マチャとケ−ス状トル
ク伝達部材との間に形成された摩擦クラッチであり、電
磁石、または、付勢部材がア−マチャをケ−ス状トルク
伝達部材側に移動させることによってパイロットクラッ
チが締結されることを特徴とする。

【００２０】本発明のカップリングは、電磁石を励磁す
るとパイロットクラッチが連結される正作動構成にして
も、あるいは、電磁石の励磁を停止すると、付勢部材に
よってパイロットクラッチが連結される負作動構成にし
てもよい。

【００２１】正作動の場合、例えば、電磁石を励磁して
ア−マチャをケ−ス状トルク伝達部材側に吸引するとパ
イロットクラッチが締結され、パイロットクラッチが締
結されると、両トルク伝達部材間の伝達トルクを受けて
カムが作動し、そのスラスト力によってメインクラッチ
が連結され、カップリングが連結される。

【００２２】例えば、このカップリングを４輪駆動車の
トランスファからリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の
後輪に配分するデファレンシャル装置）までの後輪側動
力伝達系に配置した場合、カップリングが連結される
と、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動
状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上す
る。

【００２３】電磁石の励磁電流を制御すると、吸引力の
変化によってア−マチャが移動し、パイロットクラッチ
の滑りによってカムスラスト力が変化し、メインクラッ
チの連結力（カップリングの伝達トルク：後輪に伝達さ
れる駆動力）を調整することができる。

【００２４】このようにして、前後輪間の駆動力配分比
を制御すると、旋回走行中の車両の操縦性や安定性など
が向上する。

【００２５】電磁石の励磁を停止するとパイロットクラ
ッチが開放され、カムのスラスト力が消失してメインク
ラッチが開放され、カップリングの連結が解除されて車
両は２輪駆動状態になる。

【００２６】また、本発明のカップリングは、ケ−ス状
トルク伝達部材とア−マチャとの間に形成した摩擦クラ
ッチをパイロットクラッチにしたことにより、従来例と
異なって、多板式のパイロットクラッチを用いない。

【００２７】従って、部品点数が少ないから、それだけ
組付け作業が容易で、組付け工数が少なくてすみ、低コ
ストである。

【００２８】その上、カップリングは軽量でコンパクト
になり、車載性が向上する。

【００２９】しかも、ア−マチャとケ−ス状トルク伝達
部材との間に設けたパイロットクラッチは、多板クラッ
チと異なって、オイルが通り易く、潤滑が容易であるか
ら、摩耗や焼き付きの恐れが少なく、耐久性が高い。

【００３０】また、摩耗や焼き付きを防止するための配
慮が不要であるから、それだけ低コストに実施できる。

【００３１】このパイロットクラッチが受けるオイルの
粘性と抵抗は、多板クラッチと較べて軽微であるから、
多板クラッチが受けるオイルの粘性と抵抗によって連結
操作と連結解除操作に対するレスポンスが遅い従来例と
異なって、操作レスポンスが極めて速く、車両の操縦性
などが大きく向上する。

【００３２】なお、本発明のカップリングは、下記の請
求項３の構成のようにア−マチャを複数個のリング片に
し、電磁石、または、付勢部材で各ア−マチャを径方向
外側に移動させてパイロットクラッチを締結させてもよ
いが、ア−マチャを軸方向に移動させてパイロットクラ
ッチを締結するように構成してもよい。

【００３３】ア−マチャを軸方向に移動させる場合、パ
イロットクラッチのトルク容量を大きくするには、例え
ば、ア−マチャとケ−ス状トルク伝達部材にそれぞれ円
錐の摩擦面を設けてパイロットクラッチをコ−ンクラッ
チにすればよい。

【００３４】また、電磁石によるア−マチャの移動操作
は、磁性体のア−マチャを電磁石で吸引する他に、ア−
マチャを磁石にし、電磁石の磁力による反発力でア−マ
チャを移動させるように構成してもよい。

【００３５】なお、付勢部材がパイロットクラッチを連
結するように構成した場合は、パイロットクラッチが連
結されている間は電磁石が休止するから、それだけバッ
テリの負担が軽減し、エンジンの燃費が向上する。

【００３６】加えて、本発明のカップリングは、上記の
ように４輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置する他に、
トランスファからフロントデフ（エンジンの駆動力を左
右の前輪に配分するデファレンシャル装置）までの前輪
側動力伝達系に配置してもよい。

【００３７】この場合も、カップリングを連結すると車
両は４輪駆動状態になり、連結を解除すると２輪駆動状
態になる。

【００３８】また、このように前輪側と後輪側の各動力
伝達系に配置する場合は、カップリングを、前輪側のプ
ロペラシャフト上、または、後輪側のプロペラシャフト
上に、これらを分断するように配置し、カップリングを
収容する静止側ケ−シングを、ゴム、バネ、粘性ダンパ
などを介して車体フレ−ム側に取り付け、固定してもよ
い。

【００３９】本発明のカップリングは、４輪駆動車のフ
ロントデフと左右いずれかの前輪の間、または、リヤデ
フと左右いずれかの後輪の間に配置することもできる。

【００４０】この場合も、カップリングを連結すると車
両は４輪駆動状態になり、連結を解除すると、各デファ
レンシャル装置が自由に差動回転することによって、車
輪側への駆動力伝達が停止され、車両は２輪駆動状態に
なる。

【００４１】請求項２のデファレンシャル装置は、エン
ジンの駆動力によって回転するケ−ス状トルク伝達部材
と、このケ−ス状トルク伝達部材の回転を一対の軸状ト
ルク伝達部材を介して車輪側に配分する差動機構と、ケ
−ス状トルク伝達部材と一方の軸状トルク伝達部材との
間に配置され差動機構の差動を制限するメインクラッチ
と、電磁石、または、付勢部材によって連結操作される
パイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結され
ると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動し
メインクラッチを連結させるカムと、これらを収容する
静止側ケ−シングとを備え、パイロットクラッチが、カ
ムの一側部材に移動自在に連結されたア−マチャとケ−
ス状トルク伝達部材との間に形成された摩擦クラッチで
あり、電磁石、または、付勢部材がア−マチャをケ−ス
状トルク伝達部材側に移動させることによってパイロッ
トクラッチが締結されることを特徴とする。

【００４２】本発明のデファレンシャル装置も、本発明
のカップリングと同様に、電磁石を励磁するとパイロッ
トクラッチが連結される正作動構成にしても、あるい
は、電磁石の励磁を停止すると、付勢部材によってパイ
ロットクラッチが連結される負作動構成にしてもよい。

【００４３】正作動の場合、例えば、電磁石を励磁して
ア−マチャをケ−ス状トルク伝達部材側に吸引するとパ
イロットクラッチが締結され、両トルク伝達部材間の伝
達トルクを受けてカムが作動し、メインクラッチが連結
され、その摩擦抵抗によって差動機構の差動が制限され
る。

【００４４】電磁石の励磁電流を制御すると、パイロッ
トクラッチの滑りが変化し、メインクラッチの摩擦抵抗
が変化して、差動制限力が調整される。

【００４５】一方、電磁石の励磁を停止すると、メイン
クラッチが開放され、差動が許容される。

【００４６】また、請求項２のデファレンシャル装置で
は、上記のように、ケ−ス状トルク伝達部材とア−マチ
ャとの間に摩擦式のパイロットクラッチを設けたことに
より、請求項１のカップリングと同様の効果を得る。

【００４７】請求項３の発明は、請求項１，２に記載の
カップリング、または、デファレンシャル装置であっ
て、パイロットクラッチのア−マチャが、全体としてリ
ング状を呈する複数個のリング片であり、パイロットク
ラッチが、各ア−マチャ外周の摩擦面とケ−ス状トルク
伝達部材内周の摩擦面とで形成されており、電磁石、ま
たは、付勢部材が各ア−マチャを径方向外側に移動させ
ることによってパイロットクラッチが締結されることを
特徴とし、請求項１，２と同等の効果を得る。

【００４８】この構成では、ア−マチャをリング片状に
し、その外周とケ−ス状トルク伝達部材の内周との間に
パイロットクラッチを設けたことにより、ア−マチャを
径方向外側に移動させるとパイロットクラッチが締結さ
れる。

【００４９】このような構成では、装置の回転に伴う遠
心力がア−マチャに掛かるから、パイロットクラッチが
遠心クラッチになって大きな連結力が得られ、その滑り
が抑制されて、カムのスラスト力低下が防止される。

【００５０】このように、高速回転するとき大きなトル
ク容量が得られるから、カップリングは、例えば、高速
走行中の車両の加速性を向上させ、デファレンシャル装
置は、高速走行時に大きな差動制限力が得られる。

【００５１】パイロットクラッチが遠心クラッチ機能を
持つカップリングは、車両の発進クラッチに最適であっ
て、発進時、あるいは、加速時にパイロットクラッチの
連結力が遠心力によって急速に立ち上がるから、瞬時に
大きな駆動力を車輪に伝達することが可能であり、発進
性と加速性を大きく向上させることができる。

【００５２】また、パイロットクラッチが遠心クラッチ
機能を持つデファレンシャル装置は、発進時と加速時に
車輪間の差動回転を大きく制限し、両方の車輪で駆動力
を路面に効果的に伝達するから、良路と悪路の両方で、
発進性と加速性を大きく向上させる。

【００５３】このカップリングとデファレンシャル装置
を、発進時と加速時に車体の重心が移動する後輪側に配
置すれば、発進時と加速時に、カップリングは後輪に大
きな駆動力を伝達し、デファレンシャル装置は後輪間の
差動を大きく制限するから、いずれも発進性と加速性の
向上効果が特に大きい。

【００５４】また、パイロットクラッチの連結力が遠心
クラッチ機能によって強化されるから、パイロットクラ
ッチ、電磁石、付勢部材などをそれだけ小型にすること
が可能になり、装置がさらにコンパクトになり、車載性
が向上する。

【００５５】請求項４の発明は、請求項１〜３に記載の
カップリング、または、デファレンシャル装置であっ
て、カムが、軸状トルク伝達部材に対して移動自在に連
結された押圧部材と、パイロットクラッチのア−マチャ
に連結された前記一側部材との間に設けられており、伝
達トルクを受けてカムが作動すると、そのカムスラスト
力によって押圧部材が移動しメインクラッチを連結させ
ることを特徴とし、請求項１〜３と同等の効果を得る。

【００５６】これに加えて、ア−マチャに連結された一
側部材とメインクラッチの押圧部材との間にカムを設け
る構成は、レイアウトが容易であり、低コストに実施で
きる。

【００５７】また、カムの他側部材にメインクラッチの
押圧部材を利用したことにより、それだけ装置がコンパ
クトに構成され、車載性が向上する。

【００５８】請求項５の発明は、請求項１〜４に記載の
カップリング、または、デファレンシャル装置であっ
て、電磁石のコアとコイルが、ア−マチャ及びケ−ス状
トルク伝達部材の径方向外側に配置されていることを特
徴とし、請求項１〜４と同等の効果を得る。

【００５９】これに加えて、ア−マチャとケ−ス状トル
ク伝達部材の径方向外側に電磁石のコアとコイルを配置
したから、これらをケ−ス状トルク伝達部材の軸方向に
配置する構成と較べて、装置が軸方向にコンパクトにな
り、車載性が向上する。

【００６０】しかも、このように電磁石をケ−ス状トル
ク伝達部材の径方向外側に配置する構成は、ア−マチャ
を径方向外側に移動させる請求項３の構成に最適であ
る。

【００６１】なお、本発明では、電磁石のコイルをケ−
ス状トルク伝達部材の径方向外側に配置し、コアによっ
て磁力をケ−ス状トルク伝達部材の軸方向側面に導いて
もよく、また、コイルをケ−ス状トルク伝達部材の軸方
向側面に配置し、コアによって磁力をケ−ス状トルク伝
達部材の外周に導いてもよい。

【００６２】請求項６の発明は、請求項１〜５に記載の
カップリング、または、デファレンシャル装置であっ
て、ケース状トルク伝達部材が電磁石と、ベアリングを
介して静止側ケ−シングに支承されていることを特徴と
し、請求項１〜５と同等の効果を得る。

【００６３】これに加えて、電磁石のコアをベアリング
で静止側ケ−シングに支承したことにより、静止側ケ−
シングに支承されているケ−ス状トルク伝達部材と電磁
石との間に形成されるエアギャップを所定の狭い間隔に
正確に調整することが可能になり、エアギャップを含む
磁気回路の磁気抵抗が小さくなると共に、この磁気抵抗
が安定する。

【００６４】従って、電磁石によってパイロットクラッ
チを締結させる場合、メインクラッチのトルク容量がそ
れだけ大きくなると共に、装置の性能が向上し、安定す
る。

【００６５】

【発明の実施の形態】図１〜図３によってカップリング
１（本発明の一実施形態態）の説明をする。

【００６６】このカップリング１は請求項１，３，４，
５，６の特徴を備えている。図１はカップリング１を示
し、図３はカップリング１を用いた４輪駆動車の動力系
を示している。また、左右の方向はこの車両の左右の方
向であり、図１と図２の左方はその前方に相当する。な
お、符号を与えていない部材等は図示されていない。

【００６７】図３のように、この動力系は、横置きのエ
ンジン１０１、トランスミッション１０３、トランスフ
ァ１０５、フロントデフ１０７、前車軸１０９，１１
１、左右の前輪１１３，１１５、後輪側のプロペラシャ
フト１１７、カップリング１、リヤデフ１１９、後車軸
１２１，１２３、左右の後輪１２５，１２７などから構
成されている。

【００６８】このように、カップリング１は後輪側の動
力伝達系に配置されており、下記のように、後輪１２
５，１２７の連結と切り離し、及び、後輪側に伝達され
る駆動力の制御を行う。

【００６９】エンジン１０１の駆動力は、トランスミッ
ション１０３の出力ギヤ１２９からリングギヤ１３１を
介してフロントデフ１０７のデフケ−ス１３３に伝達さ
れ、フロントデフ１０７から前車軸１０９，１１１を介
して左右の前輪１１３，１１５に配分され、さらに、デ
フケ−ス１３３からトランスファ１０５を介してプロペ
ラシャフト１１７を回転させ、カップリング１に伝達さ
れる。

【００７０】カップリング１が連結されると、エンジン
１０１の駆動力は、リヤデフ１１９から後車軸１２１，
１２３を介して左右の後輪１２５，１２７に配分され、
車両は４輪駆動状態になる。

【００７１】また、カップリング１の連結が解除される
と、リヤデフ１１９以下の後輪側が切り離されて車両は
２輪駆動状態になる。

【００７２】図３のように、リヤデフ１１９はデフキャ
リヤ１３５（静止側ケ−シング）に収容されている。こ
のデフキャリヤ１３５はキャリヤ本体１３７の前端にフ
ロントカバ−１３９をボルト１４１で連結して構成され
ている。また、キャリヤ本体１３７とフロントカバ−１
３９には組成の異なったオイルがそれぞれ封入されてい
る。

【００７３】図１のように、カップリング１は、回転ケ
−ス３（ケ−ス状トルク伝達部材）、インナ−シャフト
５（軸状トルク伝達部材）、電磁石７、多板式のメイン
クラッチ９、ボ−ルカム１１（カム）、プレッシャプレ
−ト１３（押圧部材）、カムリング１５（カムの一側部
材）、ア−マチャ１７、パイロットクラッチ１９、コン
トロ−ラなどから構成されている。

【００７４】回転ケ−ス３は、前側のケ−ス２１と後側
のロ−タ２３から構成されており、これらは溶接で一体
にされている。

【００７５】ケ−ス２１は磁性材料で作られており、ロ
−タ２３は非磁性材料で作られている。ロ−タ２３は磁
性材料製でもよいが、このように、非磁性材料製が望ま
しい。

【００７６】インナ−シャフト５は後方から回転ケ−ス
３に貫入している。

【００７７】電磁石７のコイル２５とコア２７は、回転
ケ−ス３（ケ−ス２１）の外周側（径方向の外側）に配
置されている。また、コア２７と一体の支持部２９はデ
フキャリヤ１３５のキャリヤ本体１３７に設けられた圧
入部３１に圧入されて、センタリングされていると共
に、キャリヤ本体１３７との間に配置されたスラストワ
ッシャ３３によって軸方向に位置決めされている。

【００７８】回転ケ−ス３の前端部（ケ−ス２１）は、
両側シ−ルのボ−ルベアリング３５によってデフキャリ
ヤ１３５のフロントカバ−１３９に支承されており、後
端部（ロ−タ２３）は、電磁石７の支持部２９と両側シ
−ルのボ−ルベアリング３７によってキャリヤ本体１３
７に支承されている。

【００７９】キャリヤ本体１３７とロ−タ２３との間に
はオイルシ−ル３９が配置されている。このオイルシ−
ル３９と両側シ−ルのボ−ルベアリング３７とによっ
て、デフキャリヤ１３５のキャリヤ本体１３７に封入さ
れたオイルとフロントカバ−１３９に封入されたオイル
との混ざり合いが防止されている。

【００８０】インナ−シャフト５の前端部はボ−ルベア
リング４１によって回転ケ−ス３（ケ−ス２１）に支承
されており、後端部はニ−ドルベアリング４３によって
回転ケ−ス３（ロ−タ２３）に支承されている。

【００８１】インナ−シャフト５とロ−タ２３との間に
は、断面がＸ字状のシ−ルであるＸリング４５が配置さ
れている。このＸリング４５はキャリヤ本体１３７に封
入されたオイルと、下記のように回転ケ−ス３に封入さ
れるオイルとの混ざり合いを防止している。

【００８２】前記インナ−シャフト５の後端部には、リ
ヤデフ１１９側のドライブピニオンシャフト１４３がス
プライン連結されている。このように、インナ−シャフ
ト５は、ドライブピニオンシャフト１４３を支承する一
対のアンギュラ−コンタクトベアリングにより、ドライ
ブピニオンシャフト１４３を介してキャリヤ本体１３７
に支承されている。

【００８３】また、これらのアンギュラ−コンタクトベ
アリングは、ドライブピニオンシャフト１４３に螺着さ
れたロックナット４７によって押圧され、径方向と軸方
向の隙間を調整され、センタリングされている。

【００８４】ケ−ス２１には連結軸４９が一体に形成さ
れており、この連結軸４９はフロントカバ−１３９の前
方から外部に突き出している。連結軸４９にはコンパニ
オンフランジ１４５がスプライン連結され、スナップリ
ング５１とワッシャ５３とによって固定されている。

【００８５】図３のように、このコンパニオンフランジ
１４５は継ぎ手１４７側のフランジ１４９に連結されて
おり、回転ケ−ス３をプロペラシャフト１１７側に連結
している。

【００８６】フロントカバ−１３９とコンパニオンフラ
ンジ１４５の間にはオイルシ−ル５５が配置されてい
る。このオイルシ−ル５５は、両側シ−ルのボ−ルベア
リング３５と共に、フロントカバ−１３９側に封入され
たオイルの漏れと、デフキャリヤ１３５への異物の侵入
とを防止している。

【００８７】回転ケ−ス３の内部には、ケ−ス２１に設
けられたオイル供給用の流路５７からオイルが注入され
る。このオイル供給流路５７はオイルを注入した後密封
ボ−ル５９を圧入してシ−ルされている。このオイルに
はデフキャリヤ１３５の各オイルと異なったオイルが用
いられている。

【００８８】メインクラッチ９は、回転ケ−ス３（ケ−
ス２１）とインナ−シャフト５との間に配置されてい
る。メインクラッチ９のインナ−プレ−ト６１には貫通
孔６３が設けられている。

【００８９】ボ−ルカム１１は、プレッシャプレ−ト１
３とカムリング１５との間に配置されている。

【００９０】プレッシャプレ−ト１３は、内周側でイン
ナ−シャフト５の外周にスプライン連結されている。プ
レッシャプレ−ト１３にはオイル抜きの貫通孔６５が設
けられている。

【００９１】また、カムリング１５と回転ケ−ス３のロ
−タ２３との間には、ボ−ルカム１１のカム反力を受け
るスラストベアリング６７とワッシャ６９とが配置され
ている。

【００９２】ア−マチャ１７は、図２のように、全体で
リング状を呈する４個のリング片である。各ア−マチャ
１７は、内周に形成されたスプライン７１によって、カ
ムリング１５の外周に形成されたスプライン７３に径方
向移動自在に連結されている。

【００９３】パイロットクラッチ１９は、各ア−マチャ
１７の外周に形成された摩擦面７５と、ケ−ス２１の内
周に形成された摩擦面７７とからなる摩擦クラッチであ
り、各ア−マチャ１７が径方向外側に移動すると、各摩
擦面７５，７７の摩擦抵抗によって締結される。

【００９４】ケ−ス２１の外周側に配置された電磁石７
のコイル２５とコア２７は、各ア−マチャ１７と対向す
る軸方向位置に配置されており、ケ−ス２１の外周との
間にエアギャップ７９を形成している。

【００９５】また、ケ−ス２１はステンレス鋼（非磁性
体）製のリング８１によって前後に分断されている。こ
のリング８１は電磁石７の磁力の短絡を防止し、磁力を
ア−マチャ１７に集中させている。

【００９６】電磁石２１のリ−ド線はデフキャリヤ１３
５に取り付けられたグロメットを通して外部に引き出さ
れており、コネクタ−を介して車載バッテリ側のコネク
タ−に接続されている。

【００９７】回転ケ−ス３とインナ−シャフト５との間
には、ロ−タ２３とインナ−シャフト５間のＸリング４
５と、ケ−ス２１のオイル供給流路５７に圧入された密
封ボ−ル５９とによって、密閉空間８３が形成されてお
り、この密閉空間８３には、注入されたオイルと、空気
とが収容されている。

【００９８】前記インナ−シャフト５には、この密閉空
間８３と連通して容量を増やす容量増大空間８５が形成
されている。

【００９９】カップリング１が回転すると、密閉空間８
３のオイルはメインクラッチ９のアウタ−プレ−ト８７
とインナ−プレ−ト６１との摺動面を潤滑し、冷却す
る。このとき、インナ−プレ−ト６１に設けられた貫通
孔６３はオイルを全摺動面に拡散させて、潤滑と冷却の
効率を高める。

【０１００】また、オイルはメインクラッチ９側からプ
レッシャプレ−ト１３の貫通孔６５を通り、ボ−ルカム
１１、ア−マチャ１７とカムリング１５の各スプライン
７１，７３、パイロットクラッチ１９の摩擦面７５，７
７、スラストベアリング６７とワッシャ６９などを潤滑
し、冷却する。

【０１０１】カップリング１の遠心力はこのオイルの流
れと拡散を促進し、潤滑性と冷却性を向上させる。

【０１０２】コントロ−ラは、車速、操舵角、横Ｇなど
から旋回走行を検知し、あるいは、路面状態などに応じ
て、電磁石７の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを
行う。

【０１０３】電磁石７が励磁されると、コア２７、エア
ギャップ７９、ロ−タ２１、各ア−マチャ１７などから
なる磁気回路に磁力のル−プ８９が形成され、各ア−マ
チャ１７が径方向外側に吸引され、パイロットクラッチ
１９が締結される。

【０１０４】パイロットクラッチ１９が締結されると、
回転ケ−ス３とインナ−シャフト５の間の伝達トルクが
ボ−ルカム１１に掛かり、発生したカムスラスト力によ
ってプレッシャプレ−ト１３が移動し、メインクラッチ
９を押圧して締結させ、カップリング１を連結させる。

【０１０５】このとき、各ア−マチャ１７の遠心力がパ
イロットクラッチ１９に掛かり、その連結力を強化して
滑りを抑制するから、ボ−ルカム１１のカムスラスト力
の低下が防止され、メインクラッチ９（カップリング
１）の連結力が高く保たれる。

【０１０６】カップリング１が連結されると、エンジン
１０１の駆動力が後輪１２５，１２７に送られて車両は
４輪駆動状態になり、悪路の走破性、車体の操縦性と安
定性などが向上する。

【０１０７】特に、発進時と加速時は、パイロットクラ
ッチ１９の連結力が遠心力によって急速に立ち上がり、
車体の重心が移動する後輪１２５，１２７に大きな駆動
力が伝達されるから、車両の発進性と加速性が大きく向
上する。

【０１０８】この電磁石７の励磁電流を制御してア−マ
チャ１７の吸引力を調整すると、パイロットクラッチ１
９の滑りによってボ−ルカム１１のカムスラスト力が変
わり、メインクラッチ９（カップリング１）の伝達トル
クが変化し、後輪１２５，１２７に送られる駆動力を調
整することができる。

【０１０９】このようにして、前後輪間の駆動力配分比
を制御すると、例えば、旋回走行中の車両の操縦性や安
定性などが向上する。

【０１１０】一方、電磁石７の励磁を停止すると、パイ
ロットクラッチ１９が開放されてボ−ルカム１１のカム
スラスト力が消失し、メインクラッチ９が開放されてカ
ップリング１の連結が解除され、車両は２輪駆動状態に
なる。

【０１１１】また、貫通孔６５を設けたプレッシャプレ
−ト１３は、オイルによる移動抵抗が小さくなるから、
カップリング１の連結操作と連結解除操作に対するレス
ポンスが向上し、車両の操縦性や安定性などがさらに向
上する。

【０１１２】なお、カップリング１は、図３の矢印１５
１が示すように、トランスファ１０５とプロペラシャフ
ト１１７との間に配置してもよい。

【０１１３】この場合、カップリング１をプロペラシャ
フト１１７とリヤデフ１１９との間に配置した図３の場
合と同様に、後輪１２５，１２７の連結と切り離し、及
び、伝達トルクの制御を行う。

【０１１４】前記カップリング１は、矢印１５３，１５
５が示すように、フロントデフ１０７と左右いずれかの
前輪１１３，１１５との間に配置してもよく、また、矢
印１５７が示すように、トランスファ１０５内のギヤ機
構と組み合わせて配置してもよい。

【０１１５】さらに、カップリング１は、矢印１５９，
１６１が示すように、リヤデフ１１９と左右いずれかの
後輪１２５，１２７との間に配置してもよい。

【０１１６】矢印１５３，１５５の位置に設けた場合
は、カップリング１を連結すると車両は４輪駆動状態に
なり、連結を解除すると、フロントデフ１０７の差動回
転が自由になり、前輪１１３，１１５への駆動力伝達が
停止されて、車両は２輪駆動状態になる。

【０１１７】また、矢印１５７の位置に設けた場合は、
プロペラシャフト１１７とリヤデフ１１９との間に配置
した場合と同等の機能が得られる。

【０１１８】矢印１５９，１６１の位置に設けた場合
は、カップリング１を連結すると車両は４輪駆動状態に
なり、連結を解除すると、リヤデフ１１９の差動回転が
自由になり、後輪１２５，１２７への駆動力伝達が停止
されて、車両は２輪駆動状態になる。

【０１１９】なお、この場合には、トランスファ１０５
に駆動力断続用のクラッチを設ければ、プロペラシャフ
ト１１７を完全に静止状態に保つことが可能となり、騒
音、振動、摩耗などが大きく軽減されると共に、エンジ
ン１０１の燃費が向上する。

【０１２０】また、カップリング１を矢印１５１，１５
７の位置に設けた場合は、後車軸１２１，１２３と後輪
１２５，１２７との間にハブクラッチ１６３，１６５を
配置し、これらの連結をカップリング１と連動して解除
すれば、カップリング１から後輪１２５，１２７までの
動力伝達系が、エンジン１０１の回転と後輪１２５，１
２７による連れ回りの両方から遮断され、回転が停止し
て騒音、振動、摩耗などが大きく軽減されると共に、エ
ンジン１０１の燃費が向上する。

【０１２１】こうして、カップリング１が構成されてい
る。

【０１２２】上記のように、カップリング１は、ケ−ス
２１と各ア−マチャ１７との間で摩擦式のパイロットク
ラッチ１９を形成した。

【０１２３】従って、多板式のパイロットクラッチを用
いた従来例と異なり、部品点数が少ないから、組付け作
業が容易で、組付け工数が少なくてすみ、低コストであ
る。

【０１２４】その上、カップリング１は軽量でコンパク
トになり、車載性が向上する。

【０１２５】また、パイロットクラッチ１９は、多板ク
ラッチと異なって、オイルが通り易く、潤滑が容易であ
るから、摩耗や焼き付きの恐れが少なく、耐久性が高
い。

【０１２６】しかも、摩耗や焼き付きを防止するための
配慮が不要であるから、それだけ低コストに実施でき
る。

【０１２７】前記パイロットクラッチ１９のア−マチャ
１７が受けるオイルの粘性と抵抗は、多板クラッチと較
べて軽微であるから、連結操作と連結解除操作に対する
カップリング１のレスポンスは極めて速く、車両の操縦
性などが大きく向上する。

【０１２８】また、ア−マチャ１７の外周側にパイロッ
トクラッチ１９を設けたことにより、遠心力が各ア−マ
チャ１７に掛かって生じる遠心クラッチ機能によって、
パイロットクラッチ１９の滑りが抑制され、ボ−ルカム
１１のスラスト力低下が防止される。

【０１２９】このように、カップリング１は、回転速度
が高くなる程大きなトルク容量が得られるから、高速走
行中の車両の加速性を向上させる。

【０１３０】パイロットクラッチ１９が遠心クラッチ機
能を持つカップリング１は、車両の発進クラッチに最適
であり、上記のように、発進時や加速時にパイロットク
ラッチ１９の連結力が急速に立ち上がり、大きな駆動力
を瞬時に後輪１２５，１２７に伝達するから、車両の発
進性と加速性が大きく向上する。

【０１３１】また、発進時と加速時に車体の重心が移動
する後輪１２５，１２７側にカップリング１を配置した
ことにより、カップリング１を介して後輪１２５，１２
７に大きな駆動力が伝達され、発進性と加速性がさらに
大きく向上する。

【０１３２】また、パイロットクラッチ１９の連結力が
遠心クラッチ機能によって強化されるから、パイロット
クラッチ１９、電磁石７などをそれだけ小型にすること
が可能になり、カップリング１はさらにコンパクトにな
り、車載性が向上する。

【０１３３】さらに、ア−マチャ１７にスプライン連結
されたカムリング１５と、メインクラッチ９の押圧部材
であるプレッシャプレ−ト１３との間にボ−ルカム１１
を設ける構成はレイアウトが容易であり、低コストに実
施できる。

【０１３４】しかも、プレッシャプレ−ト１３をボ−ル
カム１１のカム部材に利用したことにより、カップリン
グ１はそれだけコンパクトに構成され、車載性が向上す
る。

【０１３５】また、ア−マチャ１７と回転ケ−ス３の径
方向外側に電磁石７のコア２７とコイル２５とを配置し
たから、これらを回転ケ−ス３の軸方向に配置する構成
と較べて、カップリング１は軸方向にコンパクトにな
り、車載性が向上する。

【０１３６】このように電磁石７を回転ケ−ス３の径方
向外側に配置する構成は、ア−マチャ１７を径方向外側
に吸引するカップリング１に最適である。

【０１３７】前記ベアリング３７を介して電磁石７の支
持部２９をデフキャリヤ１３５に支承したから、ケ−ス
２１と電磁石７の間のエアギャップ７９を所定の狭い間
隔に正確に調整することができる。

【０１３８】従って、エアギャップ７９を含む磁気回路
の磁気抵抗が小さくなって安定し、カップリング１はト
ルク容量がそれだけ大きくなり、性能が安定する。

【０１３９】なお、請求項２の発明は、メインクラッチ
の差動制限力によって差動機構の差動回転が制限される
デファレンシャル装置であり、請求項１のカップリング
と同様の効果を得る。

【０１４０】また、請求項５で説明したように、本発明
のカップリング及びデファレンシャル装置は、電磁石の
コイルをケ−ス状トルク伝達部材の径方向外側に配置
し、コアによってケ−ス状トルク伝達部材の軸方向側面
に磁力を導いてもよい。また、コイルをケ−ス状トルク
伝達部材の軸方向側面に配置し、コアによってケ−ス状
トルク伝達部材の外周に磁力を導いてもよい。

【０１４１】さらに、請求項１，２で説明したように、
本発明のカップリング及びデファレンシャル装置は、電
磁石を励磁するとパイロットクラッチが連結される正作
動構成にしても、あるいは、電磁石の励磁を停止する
と、付勢部材によってパイロットクラッチが連結される
負作動構成にしてもよい。

【０１４２】負作動構成の場合、パイロットクラッチが
連結されている間は電磁石が休止し、バッテリの負担が
軽減して、エンジンの燃費が向上する。

【０１４３】また、本発明において、メインクラッチは
湿式クラッチでも、乾式クラッチでもよい。

【０１４４】

【発明の効果】請求項１のカップリングは、多板式のパ
イロットクラッチを用いないから、部品点数が少なく、
組付けが容易で、低コストであると共に、軽量、コンパ
クトであり、車載性が向上する。

【０１４５】また、ア−マチャとケ−ス状トルク伝達部
材との間に形成した摩擦式のパイロットクラッチは、多
板クラッチと異なって、潤滑が容易であるから、摩耗や
焼き付きの恐れが少なく、耐久性が高い上に、摩耗や焼
き付きを防止するための配慮が不要であり、それだけ低
コストに実施できる。

【０１４６】しかも、このパイロットクラッチが受ける
オイルの粘性と抵抗は、多板クラッチと較べて軽微であ
るから、連結操作と連結解除操作に対するレスポンスが
極めて速くなり、車両の操縦性などが大きく向上する。

【０１４７】請求項２のデファレンシャル装置は、ア−
マチャとケ−ス状トルク伝達部材との間に摩擦式のパイ
ロットクラッチを形成したことにより、請求項１のカッ
プリングと同様の効果を得る。

【０１４８】請求項３の発明は、請求項１，２と同等の
効果を得ると共に、パイロットクラッチが遠心クラッチ
になり、高速回転するとき大きなトルク容量が得られ、
カップリングは車両の高速走行性を向上させ、デファレ
ンシャル装置は高速走行時に大きな差動制限力が得られ
る。

【０１４９】また、この構成のカップリングは発進クラ
ッチに最適であり、瞬時に大きな駆動力を車輪に伝達し
て車両の発進性と加速性を大きく向上させる。

【０１５０】しかも、発進時や加速時に車輪間の差動回
転を大きく制限するデファレンシャル装置は、良路と悪
路の両方で車両の発進性と加速性を大きく向上させる。

【０１５１】さらに、パイロットクラッチの連結力が遠
心クラッチ機能によって強化されるから、パイロットク
ラッチ、電磁石、付勢部材などをそれだけ小型にするこ
とが可能になり、装置がさらにコンパクトになり、車載
性が向上する。

【０１５２】請求項４の発明は、請求項１〜３と同等の
効果を得ると共に、レイアウトが容易で、低コストに実
施できる。

【０１５３】また、カムの他側部材にメインクラッチの
押圧部材を利用したことにより、装置がさらにコンパク
トになり、車載性が向上する。

【０１５４】請求項５の発明は、請求項１〜４と同等の
効果を得ると共に、装置が軸方向にコンパクトになり、
車載性が向上する。

【０１５５】請求項６の発明は、請求項１〜５と同等の
効果を得ると共に、エアギャップを含む磁気回路の磁気
抵抗が小さくなって安定し、装置の性能が向上し、安定
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のカップリングを示す断面図であ
る。

【図２】図１のカップリングに用いられたア−マチャを
示す図面である。

【図３】図１のカップリングが用いられた４輪駆動車の
動力系を示すスケルトン機構図である。

【図４】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ カップリング ３ 回転ケ−ス（ケ−ス状トルク伝達部材） ５ インナ−シャフト（軸状トルク伝達部材） ７ 電磁石 ９ メインクラッチ １１ ボ−ルカム（カム） １３ プレッシャプレ−ト（押圧部材） １５ カムリング（カムの一側部材） １７ リング片状のア−マチャ １９ パイロットクラッチ（摩擦クラッチ） ２５ 電磁石７のコイル ２７ 電磁石７のコア ３７ 電磁石７をデフキャリヤ１３５側に支承するボ−
ルベアリング ７１ ア−マチャ１７の内周に形成されたスプライン
（カムリング１５との連結部） ７３ カムリング１５の外周に形成されたスプライン
（ア−マチャ１７との連結部） ７５ ア−マチャ１７の外周に形成されたパイロットク
ラッチの摩擦面 ７７ ケ−ス２１の内周に形成されたパイロットクラッ
チの摩擦面 １３５ デフキャリヤ（静止側ケ−シング）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス
   状トルク伝達部材に貫入した軸状トルク伝達部材と、こ
   れら両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチ
   と、電磁石、または、付勢部材によって連結操作される
   パイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結され
   ると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動し
   メインクラッチを連結させるカムと、これらを収容する
   静止側ケ−シングとを備え、パイロットクラッチが、カ
   ムの一側部材に移動自在に連結されたア−マチャとケ−
   ス状トルク伝達部材との間に形成された摩擦クラッチで
   あり、電磁石、または、付勢部材がア−マチャをケ−ス
   状トルク伝達部材側に移動させることによってパイロッ
   トクラッチが締結されることを特徴とするカップリン
   グ。
2. 【請求項２】 エンジンの駆動力によって回転するケ−
   ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝達部材の
   回転を一対の軸状トルク伝達部材を介して車輪側に配分
   する差動機構と、ケ−ス状トルク伝達部材と一方の軸状
   トルク伝達部材との間に配置され差動機構の差動を制限
   するメインクラッチと、電磁石、または、付勢部材によ
   って連結操作されるパイロットクラッチと、パイロット
   クラッチが連結されると両トルク伝達部材の間の伝達ト
   ルクを受けて作動しメインクラッチを連結させるカム
   と、これらを収容する静止側ケ−シングとを備え、パイ
   ロットクラッチが、カムの一側部材に移動自在に連結さ
   れたア−マチャとケ−ス状トルク伝達部材との間に形成
   された摩擦クラッチであり、電磁石、または、付勢部材
   がア−マチャをケ−ス状トルク伝達部材側に移動させる
   ことによってパイロットクラッチが締結されることを特
   徴とするデファレンシャル装置。
3. 【請求項３】 請求項１，２に記載の発明であって、パ
   イロットクラッチのア−マチャが、全体としてリング状
   を呈する複数個のリング片であり、パイロットクラッチ
   が、各ア−マチャ外周の摩擦面とケ−ス状トルク伝達部
   材内周の摩擦面とで形成されており、電磁石、または、
   付勢部材が各ア−マチャを径方向外側に移動させること
   によってパイロットクラッチが締結されることを特徴と
   するカップリング、または、デファレンシャル装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の発明であ
   って、カムが、軸状トルク伝達部材に対して移動自在に
   連結された押圧部材と、パイロットクラッチのア−マチ
   ャに連結された前記一側部材との間に設けられており、
   伝達トルクを受けてカムが作動すると、そのカムスラス
   ト力によって押圧部材が移動しメインクラッチを連結さ
   せることを特徴とするカップリング、または、デファレ
   ンシャル装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかに記載の発明であ
   って、電磁石のコアとコイルが、ア−マチャ及びケ−ス
   状トルク伝達部材の径方向外側に配置されていることを
   特徴とするカップリング、または、デファレンシャル装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載の発明であ
   って、ケース状トルク伝達部材が電磁石と、ベアリング
   を介して静止側ケ−シングに支承されていることを特徴
   とするカップリング、または、デファレンシャル装置。