JP2005114129A - クラッチ装置用ロータ - Google Patents

Abstract

【課題】 構造の複雑化、コスト上昇、重量増加、温度変化による性能の不安定化、磁束漏れなどを大きく軽減させる。
【解決手段】 電磁マグネット２５の磁束を伝達してクラッチ装置１７を断続させるクラッチ装置用ロータ１であって、径方向内側部材４５と、径方向外側部材４７と、部材４５，４７の間に配置され、径方向の弾性力によってこれらを連結すると共に、両部材４５，４７間の磁束漏れを軽減する中間部材４９とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、クラッチ装置と一体的に回転しながら、静止側に配置された電磁マグネットからの磁束をクラッチ装置に伝達するクラッチ装置用ロータに関する。

特許文献１に図３のような湿式クラッチ装置５０１が記載されている。

この湿式クラッチ装置５０１はエンジンの駆動力によって回転する磁性材料製のプーリ５０３、車載装置（例えば、コンプレッサ）に連結された被駆動軸５０５、被駆動軸５０５に連結されたハブ５０７、プーリ５０３とハブ５０７との間に配置された多板クラッチ５０９、アーマチャ５１１、電磁マグネット５１３などから構成されている。

電磁マグネット５１３は、プーリ５０３に設けられたリング状の凹部５１５にエアギャップ５１７介して貫入しており、電磁マグネット５１３を励磁すると磁束ループ５１９が形成されてアーマチャ５１１が吸引され、多板クラッチ５０９が締結されてエンジンの駆動力はプーリ５０３、多板クラッチ５０９、被駆動軸５０５から車載装置に伝達される。

磁性材料のプーリ５０３は、磁束の一方向磁路をなす径方向内側部分５２１と磁束の他方向磁路をなす径方向外側部分５２３とからなり、これらの間には隙間５２５が設けられ、この隙間５２５を非磁性体のリング５２７を溶接して塞ぐことにより磁束の短絡を軽減させている。
特開平１−１４５４３８号公報（図７）

湿式クラッチ装置５０１のように、磁束の短絡を軽減するために磁束の一方向磁路をなす部分５２１と磁束の他方向磁路をなす部分５２３とを非磁性体のリング５２７で連結した構成は、３部材構成による構造の複雑化、コスト上昇、重量増加などを伴う上に、温度変化によるリング５２７の膨張と収縮によってエアギャップ５１７と隙間５２５の両方が変化し、磁路の磁気抵抗が変動して湿式クラッチ装置５０１の機能（性能）が不安定になる恐れがある。

また、上記構成の他に、内側部分５２１と外側部分５２３の間に周方向の切り欠き部とこれらを連結するブリッジ部とを設けた構成があるが、この場合は、ブリッジ部での磁束漏れが無視できない。

そこで、この発明は、非磁性体を溶接することに伴う構造の複雑化、コスト上昇、重量増加、温度変化による性能の不安定化、潤滑性・冷却性の低下、及び、切り欠き部を設けることに伴うブリッジ部での磁束漏れなどから抑制できるクラッチ装置用ロータの提供を目的としている。

請求項１の発明は、電磁マグネットの磁束を伝達してクラッチ装置を断続させるクラッチ装置用ロータであって、前記磁束の一方向の磁路となる磁性材料の径方向内側部材と、前記磁束の他方向の磁路となる磁性材料の径方向外側部材と、前記径方向外側部材と径方向内側部材の間に配置され、径方向の弾性力により径方向外側部材と径方向内側部材を連結すると共に、これら両部材間の磁束漏れを軽減する中間部材とからなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたクラッチ装置用ロータであって、前記中間部材が、前記ロータを軸方向両側に開放する隙間を備えていることを特徴とする。

請求項１のクラッチ装置用ロータは、径方向外側部材と径方向内側部材の間に中間部材を配置し、この中間部材の弾性力によってこれらの部材を連結すると共に、径方向外側部材と径方向内側部材より磁気抵抗の大きな材質を選定された中間部材によって両部材間の磁束漏れを軽減させており、また、温度変化による中間部材の膨張と収縮は径方向外側部材と径方向内側部材との間の設定空間内で中間部材が変位することによって吸収されるから、クラッチ装置の機能（性能）が温度変化に対して大幅に安定する。

また、径方向外側部材と径方向内側部材を中間部材によって連結する構成は、径方向内側部分５２１と径方向内側部分５２３とをリング５２７を溶接して連結する従来例の構成と較べると、組み付け作業が極めて容易であり、作業コストが大幅に低減される。

また、中間部材が入手しやすい材質及び寸法規格の市販品であれば、実施コストがさらに低減される。

また、中間部材が周方向に連続した形状（リング状）であれば、さらに、組付けが容易になり組み付けコストが低減される。

なお、中間部材は磁気抵抗が絶対的に大きな材質として非磁性部材を選定するときには、例えば、アルミニューム、ステンレス鋼、銅（リン青銅）などがある。

請求項２のクラッチ装置用ロータは、請求項１の構成と同等の効果が得られる。

また、中間部材が、ロータを軸方向両側に開放する隙間を備えているから、この隙間分だけ軽量化されると共に、この隙間を介してオイルが移動できるから、ロータの軸方向両側に配置される部材、たとえばクラッチ装置用の電磁マグネットだけでなくクラッチ板やアーマチャなどの部材、クラッチ装置の潤滑性・冷却性と耐久性が大きく向上する。

以下に実施例について説明する。

図１と図２によって一実施例のクラッチ装置用ロータ１と、これを用いて構成されたリヤデフ３（副駆動源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）の説明をする。リヤデフ３は４輪駆動車に用いられており、図示外の常時駆動されるフロントデフ（主駆動源の駆動力を左右の前輪に分配するデファレンシャル装置）以下の説明の中で左右の方向はこの４輪駆動車と、図１、図２での左右の方向である。

本実施例のクラッチ装置用ロータ１は、電磁マグネット２５の磁束を伝達してクラッチ装置１７を断続させるもので、磁束の一方向の磁路となる磁性材料の径方向内側部材４５と、磁束の他方向の磁路となる磁性材料の径方向外側部材４７と、径方向外側部材４７と径方向内側部材４５との間に配置され、径方向の弾性力１０１，１０３によってこれらを連結し、これら両部材４５，４７間の磁束漏れを軽減すると共に、軸方向の隙間５１を備えた非磁性材料の中間部材４９とから構成されている。

前輪側の動力系は、横置きのエンジン（主駆動源）とトランスミッション、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）、前車軸、左右の前輪などから構成されている。また、後輪側の動力系は、電動モータ（副駆動源）、減速機構、リヤデフ３、エンジンに付属したジェネレータ、センサー、コントローラ、後車軸、左右の後輪などから構成されている。

電動モータと減速機構とリヤデフ３はケーシング３５に収容されており、電動モータはケーシング３５に固定され、コントローラを介してジェネレータに接続されている。また、このケーシング３５にはオイル溜りが設けられている。減速機構は、２段の減速ギヤ組から構成されており、電動モータは前段のギア組に連結され、リヤデフ３は後段のギア組に連結されている。電動モータの駆動力は各減速ギヤ組によって後輪の走行回転数域まで減速され、トルクが増幅されてリヤデフ３に伝達される。

コントローラはセンサーからの情報に基づいて電動モータの駆動、回転数調整、駆動停止などを行う。また、下記のように、コントローラは、通常の走行中、電動モータの駆動を停止すると共に、下記のようにリヤデフ３で駆動力を遮断して後輪側動力系の作動を停止させると共に、前輪をエンジンで駆動し、車両を前輪側動力系による２輪駆動状態にする。また、大きな駆動力が必要になると、コントローラは電動モータを駆動すると共に、リヤデフ３を連結して後輪側動力系を作動させ、後輪を補助的に駆動して車両を４輪駆動走行させる。

リヤデフ３は、クラッチ装置用ロータ１、後述するクラッチ装置の部材を係合する部分を備えた駆動ギヤ５、デフケース７、多板式のメインクラッチ９、ボールカム１１、プレッシャープレート１３、カムリング１５、多板式のパイロットクラッチ１７（クラッチ装置）、リターンスプリング１９、アーマチャ２１、電磁マグネット２３、ベベルギア式の差動機構２５、コントローラなどから構成されている。

また、クラッチ装置用ロータ１は、電磁マグネット２３の磁路の一部を構成しており、電磁マグネット２３の磁束をパイロットクラッチ１７に伝達してパイロットクラッチ１７を断続するように構成されている。

駆動ギヤ５には、後段の減速ギヤ組の一側ギアである大径ギア２７が形成されており、駆動ギヤ５は大径ギア２７の部分をボールベアリング２９，２９によってデフケース７上に支承されている。

デフケース７は、左のボス部３１をボールベアリング３３によってケーシング３５に支承され、右のボス部３７をボールベアリング３９と、ケーシング３５に固定されている電磁マグネット２３のコア４１とを介してケーシング３５に支承されている。

クラッチ装置用ロータ１は、右ボス部３７（デフケース７）の外周に配置されており、スナップリング４３によって固定され、軸方向に位置決めされている。なお、クラッチ装置用ロータ１は駆動ギヤ５の右側壁を兼ねている。

上記のように、クラッチ装置用ロータ１は、磁性材料製の径方向内側部材４５と、磁性材料製の径方向外側部材４７と、各部材４５，４７の間に設けられた隙間４８に配置され、径方向内向きと外向きの弾性力１０１，１０３によってこれらを連結する非磁性材料製の中間部材４９とで構成されている。図２のように、この中間部材４９は板を凹凸に成形したウェーブリング状のもので、各部材４５，４７との間にロータ１を軸方向両側に開放する隙間５１を備えており、クラッチ装置用ロータ１は、非磁性材料の中間部材４９及び隙間４８，５１の空気の各磁気抵抗によって両部材４５，４７の間で磁束漏れを軽減させている。なお、図２の左半部は、中間部材４９による仮想ばね１０５を示している。

メインクラッチ９は、駆動ギヤ５とデフケース７との間に配置されており、アウタープレート５３は駆動ギヤ５に延設された円筒部の内周にスプライン連結され、インナープレート５５はデフケース７の外周にスプライン連結されている。また、デフケース７にはメインクラッチ９の受圧リング５７がスナップリング５９によって固定されている。

パイロットクラッチ１７は、駆動ギヤ５とカムリング１５との間に配置されており、アウタープレート６１は駆動ギヤ５に延設された円筒部の内周にスプライン連結され、インナープレート６３はカムリング１５の外周にスプライン連結されている。

ボールカム１１は、プレッシャープレート１３とカムリング１５との間に設けられている。プレッシャープレート１３はデフケース７に軸方向移動自在にスプライン連結されており、下記のように、ボールカム１１のカムスラスト力を受けてメインクラッチ９を押圧する。また、カムリング１５とクラッチ装置用ロータ１の径方向内側部材４５との間には、ボールカム１１のカム反力を受けると共に、カムリング１５とクラッチ装置用ロータ１間の相対回転を吸収するスラストベアリング６５が配置されている。

リターンスプリング１９は、プレッシャープレート１３とデフケース７との間に配置されており、プレッシャープレート１３をメインクラッチ９の連結解除方向に付勢している。

アーマチャ２１は、プレッシャープレート１３とパイロットクラッチ１７（インナープレート６３）との間に、軸方向移動及び回転自在に配置されている。また、アーマチャ２１はプレッシャープレート１３に形成された段差部６６に収容されており、アーマチャ２１はこの段差部６６の外周で相対回転可能に支持され、センターリングされている。

電磁マグネット２３は、そのコア４１をケーシング３５に固定されており、コア４１とクラッチ装置用ロータ１（径方向内側部材４５と径方向外側部材４７）との間には適度なエアギャップが形成されている。コア４１、エアギャップ、クラッチ装置用ロータ１、パイロットクラッチ１７、アーマチャ２１によって電磁マグネット２３の磁路が構成されており、電磁マグネット２３が励磁されるとこの磁路上に磁束ループ６７が形成される。また、電磁マグネット２３のリード線はグロメットを介してケーシング３５の外部に引き出され、コネクターによって車載のバッテリー側に接続されている。

ベベルギア式差動機構２５は、複数本のピニオンシャフト６９、ピニオンギア７１、出力側のサイドギア７３，７５などから構成されている。各ピニオンシャフト６９はデフケース７の回転中心から放射状に配置されており、それぞれの先端はデフケース７の係合孔７７に係合すると共に、段差部７９で受圧リング５７に回り止めされている。各ピニオンギア７１はそれぞれのピニオンシャフト６９上で回転自在に支承されており、サイドギア７３，７５は左右から各ピニオンギア７１と噛み合っている。また、各サイドギア７３，７５とデフケース７との間には、サイドギア７３，７５の噛み合い反力を受けるスラストワッシャ８１がそれぞれ配置されている。サイドギア７３，７５は左右の後車軸にそれぞれスプライン連結されており、各後車軸はデフケース７の左右のボス部３１，３７とケーシング３５をそれぞれ貫通し、左右の後輪に連結されている。また、左右の後車軸とケーシング３５との間にはオイル漏れと外部からの異物の侵入を防止するシール８３，８３がそれぞれ配置されている。

デフケース７の回転はピニオンシャフト６９から各ピニオンギア７１を介して各サイドギア７３，７５に配分され、さらに後車軸から左右の後輪に伝達される。

コントローラは、センサーによって検知した路面状態、車両の発進、加速、旋回のような走行条件及び操舵条件などに応じて、電磁マグネット２３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止を行う。また、コントローラは、電動モータを回転させるとき同時に電磁マグネット２３を励磁し、電動モータの回転を停止させるとき同時に電磁マグネット２３の励磁を停止する。

電磁マグネット２３が励磁されると、上記のように磁路上に磁束ループ６７が形成されてアーマチャ２１が吸引され、クラッチ装置用ロータ１との間でパイロットクラッチ１７を押圧して締結し、パイロットトルクを発生させる。パイロットトルクが発生すると、パイロットクラッチ１７によって駆動ギヤ５に連結されたカムリング１５と、デフケース７側のプレッシャープレート１３とを介してボールカム１１に電動モータの駆動力が掛かり、ボールカム１１は発生したカムスラスト力によってプレッシャープレート１３を左方に移動させてメインクラッチ９を押圧し締結させる。

こうしてメインクラッチ９が連結されると、大径ギア２７（駆動ギヤ５）を回転させる電動モータの駆動力は、デフケース７に伝達され、その回転は差動機構２５によって左右の後輪に配分され、車両が４輪駆動状態になる。また、悪路などで後輪の間に駆動抵抗差が生じると、電動モータの駆動力はピニオンギア７１の自転によって左右の後輪に差動配分される。

また、電磁マグネット２３の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ１７の滑り率が変化してボールカム１１のカムスラスト力が変わり、後輪側に伝達される駆動力が制御される。このような駆動力の制御を、例えば、旋回時に行うと旋回性と車体の安定性とを大きく向上させることができる。

電磁マグネット２３の励磁を停止すると、パイロットクラッチ１７が開放されてボールカム１１のカムスラスト力が消失し、リターンスプリング１９の付勢力によってプレッシャープレート１３が右方へ戻り、メインクラッチ９の連結が解除され、車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。

リヤデフ３は、ケーシング３５に設けられたオイル溜りに下半部を浸されており、このオイルは電磁マグネット２５とパイロットクラッチ１７を潤滑・冷却すると共に、クラッチ装置用ロータ１と中間部材４９に設けられた隙間４８，５１を通って移動し、電磁マグネット２５とパイロットクラッチ１７の潤滑性・冷却性を大きく向上させる。

また、オイル溜りのオイルは駆動ギヤ５（大径ギア２７）の回転によって撥ね上げられ、撥ね上げられたオイルは駆動ギヤ５とデフケース７の左右両側の隙間からこれらの間に浸入し、パイロットクラッチ１７、アーマチャ２１とプレッシャープレート１３との摺動部（段差部６６）、ボールカム１１、スラストベアリング６５、メインクラッチ９などを潤滑・冷却する。

また、オイル溜りのオイルはデフケース７の回転に伴って、デフケース７の開口８５と、ボス部３１，３７の内側に形成されている螺旋状のオイル溝から内部に流入し、差動機構２５の各ギア７１，７３，７５の噛み合い部などを潤滑・冷却し、さらに遠心力を受けてメインクラッチ９側に移動し、メインクラッチ９、ボールカム１１、パイロットクラッチ１７などを潤滑・冷却した後、オイル溜りに戻る。

［クラッチ装置用ロータ１の効果］
クラッチ装置用ロータ１は、上記のように構成されたことによって次のような効果が得られる。

径方向外側部材４５と径方向内側部材４７の間に非磁性材料の中間部材４９を配置し、その弾性力１０１，１０３によって部材４５，４７を連結すると共に、中間部材４９と隙間４８，５１の磁気抵抗によって両部材４５，４７間の磁束漏れを軽減させており、温度変化による中間部材４９の膨張と収縮は部材４５，４７によって吸収されるから、リヤデフ３（パイロットクラッチ１７）の機能（性能）が温度変化に対して大幅に安定する。

また、径方向外側部材４５と径方向内側部材４７を中間部材４９によって連結する構成は、従来の構成と較べると、組み付け作業が極めて容易であり、作業コストが大幅に低減される。

また、中間部材４９には入手しやすい市販品を用いることができるから、その場合、実施コストはさらに低減される。

また、中間部材４９が周方向に連続した形状（リング状）であるから、さらに、組付けは容易であり、組み付けコストが低減される。

また、中間部材４９が軸方向の隙間５１を備えているから、リヤデフ３とクラッチ装置用ロータ１がこの隙間５１分だけ軽量化される。

また、オイルが中間部材４９の隙間５１を通って移動できるから、電磁マグネット２５だけでなく、パイロットクラッチ１７の潤滑性・冷却性と耐久性が大きく向上する。

一実施例のクラッチ装置用ロータ１を用いたリヤデフ３を示す断面図である。 図１の実施例に用いられた中間部材４９などを示す断面図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ クラッチ装置用ロータ
１７ パイロットクラッチ（クラッチ装置）
４５ 径方向内側部材
４７ 径方向外側部材
４９ 中間部材
５１ 隙間
１０１，１０３ 弾性力

Claims (2)

1. 電磁マグネットの磁束を伝達してクラッチ装置を断続させるクラッチ装置用ロータであって、
   前記磁束の一方向の磁路となる磁性材料の径方向内側部材と、
   前記磁束の他方向の磁路となる磁性材料の径方向外側部材と、
   前記径方向外側部材と径方向内側部材の間に配置され、径方向の弾性力によって前記径方向外側部材と径方向内側部材とを連結すると共に、これら両部材間の磁束漏れを軽減する中間部材とからなることを特徴とするクラッチ装置用ロータ。
2. 請求項１に記載された発明であって、
   前記中間部材が、前記ロータを軸方向両側に開放する隙間を備えていることを特徴とするクラッチ装置用ロータ。

Images