JP2011122680A - 電磁クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】カム部材の偏心による振動の発生を抑制することが可能な電磁クラッチを提供する。
【解決手段】電磁クラッチ１０は、インナシャフト３と、インナシャフト３の外周にインナシャフト３と一体回転するように設けられた第１カム部材６１と、インナシャフト３が挿通される挿通孔６２３が形成され、第１カム部材６１との距離が接近した第１位置、及び第１カム部材６１との距離が第１位置よりも離間した第２位置との間を軸方向移動可能に配置され、第１カム部材６１との相対回転により軸方向のカム力を発生させる第２カム部材６２と、第２カム部材６２を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイル５と、を備え、インナシャフト３は、その回転軸に対する第２カム部材６２の径方向の移動可能距離が第２位置よりも第１位置で小さくなる形状に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転部材間のトルク伝達の制御又は回転部材への制動力の作用を制御する電磁クラッチに関する。

従来、カム溝が形成されたカム部材を電磁コイルの磁力によって吸引し、その吸引により発生する他部材との接触部における摩擦によってカム機構を動作させ、カム機構のカム力によって、カム部材をより強く他部材に押し付ける電磁クラッチが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された電磁クラッチは、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動モータで駆動するように構成された４輪駆動車両の後輪側の駆動系に適用され、電動モータの停止時に後輪のディファレンシャル装置と電動モータとの連結を遮断して走行抵抗を低減すべく、出力軸と減速ギヤ列を構成するギヤとの間に配置されている。

この電磁クラッチは、電磁コイルと、電磁コイルの磁力によって電磁コイル側に引き寄せられ、出力軸と一体回転する円盤状の部材に摩擦係合するカム部材（アーマチャ）と、このカム部材とギヤとの間に介在するカムフォロアとを備えている。ギヤのカム部材との対向面にはカム溝が形成され、カム部材及びギヤはカムフォロアと共にカム機構を構成している。

車両の走行時に電磁コイルに通電されると、カム部材は上記円盤状の部材に引き寄せられて摩擦係合し、その摩擦力によってギヤと相対回転する。この相対回転によってカムフォロアがカム溝を転動し、カム機構のカム力によってカム部材がより強く摩擦係合し、電動モータのトルクがディファレンシャル側に伝達されるようになる。

一方、電磁コイルが非通電の状態で電動モータが停止すると、カム機構が中立状態（非作動状態）となり、リターンスプリングの力によってカム部材の摩擦係合が解除される。これにより電動モータとディファレンシャル装置との連結が遮断される。

特開２００４−１７８０７号公報

上記のように構成された電磁クラッチのカム部材は、電磁コイルの通電時に磁力によって確実に引き寄せられるよう、その中心部に形成された挿通孔に挿入された軸部材に対して円滑に軸方向移動可能であることが望ましい。そのため、軸部材の外周面は、カム部材の挿通孔の内面との間に十分な隙間（ガタ）が生じるよう、カム部材の移動範囲では軸部材の外径が小さくなるように形成されていた。

しかし、例えばカム部材の加工誤差等によってカム部材に回転アンバランスが生じていると、電磁コイルの非通電時にカム部材が偏心し、また、その状態で電磁コイルに通電すると、カム部材が偏心した状態のまま摩擦係合する。その結果、回転に伴う振動が発生する場合がある。

そこで、本発明は、カム部材の偏心による振動の発生を抑制することが可能な電磁クラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電磁クラッチは、軸状の回転部材と、前記回転部材の外周に、前記回転部材と一体回転するように設けられた第１カム部材と、前記回転部材が挿通される挿通孔が形成され、前記第１カム部材との距離が接近した第１位置、及び前記第１カム部材との距離が前記第１位置よりも離間した第２位置の間を軸方向移動可能に配置され、前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる第２カム部材と、前記第２カム部材を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイルと、を備え、前記回転部材は、その回転軸に対する前記第２カム部材の径方向の移動可能距離が前記第２位置よりも前記第１位置で小さくなる形状に形成されている。

この構成によれば、第２カム部材が第１位置にあるときに回転部材に対する第２カム部材の偏心が抑制される。

また、前記回転部材には、前記第２カム部材が前記第１位置にあるときに前記挿通孔の内面の少なくとも一部に対向する大径部と、前記第２カム部材の前記第１位置から前記第２位置への移動方向に向かって前記大径部から徐々に径が小さくなるテーパ部とを形成するとよい。

この構成によれば、第２カム部材がテーパ部の外周面に沿って第２位置から第１位置へ移動する。

また、前記第２カム部材は、前記第１位置にあるときに、前記挿通孔の内面のうち前記第１カム部材側の一部のみが前記大径部に嵌合されるようにするとよい。

この構成によれば、第２カム部材の挿通孔の内面の全体が回転部材の大径部に嵌合される場合に比較して、第２カム部材が回転部材の大径部に嵌合された状態で軸方向移動する距離が短くなる。

本発明によれば、カム部材の偏心による振動の発生を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチが適用された４輪駆動車の駆動力伝達系の構成を示す概略図。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の構成を示す断面図。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の作動状態におけるカム機構を示す説明図。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動力伝達装置の非作動状態におけるカム機構を示す説明図。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチの構成を示す概略図。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチの非作動状態を示す説明図。 図７は、本発明の第３の実施の形態に係る電磁クラッチの構成を示す概略図。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電磁クラッチが適用された４輪駆動車の駆動力伝達系の概略構成を示す。図１に示すように、４輪駆動車１０１は、駆動源としてのエンジン１０２，エンジン１０２の出力を一対のフロントアクスルシャフト１０４及びプロペラシャフト１０６に分配するトランスアクスル１０３，一対のフロントアクスルシャフト１０４のそれぞれに連結された一対の前輪１０５，プロペラシャフト１０６のトルクをドライブピニオンシャフト１０８に伝達する駆動力伝達装置１，ドライブピニオンシャフト１０８に伝達されたトルクを一対のリヤアクスルシャフト１１０に分配するリヤディファレンシャル１０９，及び一対のリヤアクスルシャフト１１０のそれぞれに連結された一対の後輪１１１を備えている。

駆動力伝達装置１は、４輪駆動車１０１の車体（図示せず）に固定されたディファレンシャルキャリア１０７を介してその内部に支持され、プロペラシャフト１０６とドライブピニオンシャフト１０８とのトルク伝達を制御可能に構成されている。駆動力伝達装置１がプロペラシャフト１０６とドライブピニオンシャフト１０８とをトルク伝達可能に連結すると４輪駆動車１０１が４輪駆動状態となり、この連結を解除すると４輪駆動車１０１が２輪駆動状態となる。

また、４輪駆動車１０１には、駆動力伝達装置１を制御するコントローラ１１２が搭載されている。コントローラ１１２は、一対の前輪１０４及び一対の後輪１０５の回転速度やアクセル開度等に基づいて駆動力伝達装置１に電流を供給し、駆動力伝達装置１のトルク伝達を制御する。

（駆動力伝達装置１の全体構成）
図２は駆動力伝達装置１の構成を示す断面図である。この駆動力伝達装置１は、ディファレンシャルキャリア１０６（図１に示す）に対して相対回転可能なハウジング２と、このハウジング２に対して同軸状で相対回転可能な軸状の回転部材としてのインナシャフト３と、ハウジング２とインナシャフト３との間に配置されたメインクラッチ４と、ディファレンシャルキャリア１０７に対して回転不能に保持された電磁コイル５と、電磁コイル５の通電によって作動し、メインクラッチ４を押圧する押圧力を発生するカム機構６とから大略構成されている。電磁コイル５，カム機構６，及びインナシャフト３は、電磁クラッチ１０を構成する。

（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、フロントハウジング２１、及びフロントハウジング２１と一体回転するように結合されたリヤハウジング２２からなり、ディファレンシャルキャリア１０７の内部に軸受（図示せず）を介して支持されている。

フロントハウジング２１は、例えば非磁性体材料であるアルミニウム合金からなり、リヤハウジング２２側に開口する収容空間２１ａ、及びこの収容空間２１ａの内面に形成されたストレートスプライン嵌合部２１ｂを有し、プロペラシャフト１０６（図１に示す）と一体回転するように連結されている。収容空間２１ａには潤滑油が約８０％の充填率で充填されている。

リヤハウジング２２は、フロントハウジング２１の開口内周面に螺着された炭素鋼（例えばＳ３５Ｃ、Ｓ１０Ｃ）等の磁性材料からなる外側部材２２１と、外側部材２２１の内側に溶接等によって一体に結合されたステンレス等の非磁性材料からなる中間部材２２２と、中間部材２２２の内側に溶接等によって一体に結合された炭素鋼等の磁性材料からなる内側部材２２３とからなる。

リヤハウジング２２には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａの開口方向と同一の方向に開口する円環状の収容空間２２ａが形成されている。また、リヤハウジング２２の収容空間２２ａとは反対側の側面には、後述する第２カム部材６２と摩擦係合する摩擦面２２ｂが形成されている。

（インナシャフト３の構成）
インナシャフト３は、フロントハウジング２１との間に介在するボール軸受２１０、及びリヤハウジング２２との間に介在するニードル軸受２２０によって、ハウジング２の内側に支持されている。

インナシャフト３は、リヤハウジング２２側の端面３ａから軸方向に延びる第１の中空部３ｂが形成され、第１の中空部３ｂの内面には、ストレートスプライン嵌合部３ｃが設けられている。第１の中空部３ｂには、ドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）の先端部が挿入され、ドライブピニオンシャフト１０８の先端部に形成されたストレートスプライン嵌合部（図示せず）が第１の中空部３ｂのストレートスプライン嵌合部３ｃに嵌合する。

また、インナシャフト３には、フロントハウジング２１側の端面３ｄから軸方向に延びる第２の中空部３ｅが形成され、この第２の中空部３ｅには潤滑油が収容される。第１の中空部３ｂと第２の中空部３ｅとは壁部３ｆによって分離されている。

また、インナシャフト３の外面には、フロントハウジング２１のストレートスプライン嵌合部２１ｂと対向する部位に、ストレートスプライン嵌合部３ｇが形成されている。

（メインクラッチ４の構成）
メインクラッチ４は、複数のアウタクラッチプレート４１、及びアウタクラッチプレート４１と交互に配置された複数のインナクラッチプレート４２を有し、潤滑油が充填された収容空間２１ａ内で両クラッチプレートが摺動する湿式の多板クラッチとして構成されている。

アウタクラッチプレート４１は、その外周部にスプライン嵌合部４１ａを有し、スプライン嵌合部４１ａがフロントハウジング２１のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合している。これにより、アウタクラッチプレート４１は、ハウジング２に対して軸方向移動可能で、ハウジング２と一体回転するように連結されている。

インナクラッチプレート４２は、その内周部にスプライン嵌合部４２ａを有し、スプライン嵌合部４２ａがインナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｇに嵌合している。これにより、インナクラッチプレート４２は、インナシャフト３に対して軸方向移動可能で、インナシャフト３と一体回転するように連結されている。また、インナクラッチプレート４２には、潤滑油を流通させるための孔４２ｂが周方向の複数の箇所に形成されている。

（電磁コイル５の構成）
電磁コイル５は、ディファレンシャルキャリア１０７（図１に示す）に固定された炭素鋼等の磁性材料からなるヨーク５１に保持されて、リヤハウジング２２の収容空間２２ａ内に配置されている。ヨーク５１は、リヤハウジング２２の外側部材２２１の内周面との間にエアギャップ５１ａを、内側部材２２３との間にエアギャップ５１ｂをそれぞれ介在させて、内側部材２２３との間に設けられたシール軸受５２を介してリヤハウジング２２を支持している。

ヨーク５１には、収容空間２２ａの軸方向の底部に向かって開口した環状の収容空間５１ｃが形成され、この収容空間５１ｃに電磁コイル５が保持されている。電磁コイル５の巻線には、ヨーク５１に形成された孔５１ｄに挿通された電線５ａから供給される電流が通電される。

（カム機構６の構成）
カム機構６は、メインクラッチ４とリヤハウジング２２との間に配置され、第１カム部材６１と、第２カム部材６２と、第１カム部材６１及び第２カム部材６２の間に介在する球状のカムフォロア６３とを有して構成されている。第１カム部材６１はカムフォロア６３よりもメインクラッチ４の側に配置され、第２カム部材６２はカムフォロア６３よりもリヤハウジング２２の側に配置されている。

第１カム部材６１は、炭素鋼等の金属材料からなる環状の部材であり、インナシャフト３に外嵌されている。第１カム部材６１は、メインクラッチ４の側に設けられた押圧部６１１と、カムフォロア６３の側に設けられたカム部６１２とが一体に形成されている。押圧部６１１には、メインクラッチ４の複数のインナクラッチプレート４２のうち、最もカム機構６側に位置するインナクラッチプレート４２に対向する押圧面６１１ａが形成されている。カム部６１２には、カムフォロア６３が転動するカム溝６１２ａが形成されている。

また、第１カム部材６１の押圧部６１１の内周側には、ストレートスプライン嵌合部６１１ｂが形成され、このストレートスプライン嵌合部６１１ｂはインナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｇに嵌合されている。これにより、第１カム部材６１はインナシャフト３に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能であり、第１カム部材６１のインナシャフト３に対する径方向の移動はストレートスプライン嵌合部３ｇとの嵌合により規制されている。また、第１カム部材６１は皿バネ６４により第２カム部材６２に向かう方向に付勢されている。

第２カム部材６２は、プレス成型された炭素鋼等の磁性材料からなる環状の部材であり、インナシャフト３に外嵌されている。第２カム部材６２は、リヤハウジング２２の摩擦面２２ｂと摩擦係合する摩擦面６２１ａを有する摩擦部６２１と、カムフォロア６３が転動するカム溝６２２ａが形成されたカム部６２２とが一体に形成されている。カム部６２２は、摩擦部６２１よりも内周側に形成され、その中心部にはインナシャフト３を挿通させる挿通孔６２３が形成されている。挿通孔６２３の内周面６２３ａは、その内径が軸方向に亘って一定に形成された筒状である。

また、第２カム部材６２は、電磁コイル５への通電時に発生する磁力によってリヤハウジング２２に引き寄せられるように軸方向に移動し、摩擦部６２１の摩擦面６２１ａがリヤハウジング２２の摩擦面２２ｂと摩擦係合するように構成されている。また、第２カム部材６２は皿バネ６５により第１カム部材６１に向かう方向に付勢されている。

カムフォロア６３は、炭素鋼等の金属材料からなり、第１カム部材６１のカム溝６１２ａと第２カム部材６２のカム溝６２２ａとの間に挟持され、カム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａを転動する。カム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａは周方向に延び、その中央部における軸方向の深さが最も深く、周方向の端部に向かうにつれて浅くなるように形成されている。従って、第１カム部材６１と第２カム部材６２が相対回転し、カムフォロア６３がカム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａの周方向の中央部の位置（中立位置）から周方向に転動すると、第１カム部材６１と第２カム部材６２とを軸方向に離間させるカム力が発生する。

カム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａは、第１カム部材６１及び第２カム部材６２の周方向の少なくとも３箇所に形成され、そのそれぞれにカムフォロア６３が配置されている。また、カム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａは、径方向断面の形状がカムフォロア６３の半径よりも大きな曲率半径を有する円弧面で形成されている。

図３は、作動状態におけるカム機構６を示し、（ａ）はカム機構６及びその周辺部を拡大して示す拡大図、（ｂ）はカム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａの周方向断面である。

図３（ａ）に示すように、第１カム部材６１のカム部６１２の内周面６１２ｂ、及び第２カム部材６２のカム部６２２の内周面６２３ａに対向するインナシャフト３の外周面には、内周面６１２ｂに対向する大径部３１と、大径部３１よりもリヤハウジング２２側に形成された小径部３３と、大径部３１から小径部３３に向かって徐々に直径が小さくなるテーパ部３２とが形成されている。

第２カム部材６２は、カム機構６が作動してリヤハウジング２２と摩擦係合した第２位置（図３（ａ）に示す位置）では、その内周面６２３ａがテーパ部３２及び小径部３３に面しており、大径部３１には面していない。

カム機構６の作動状態では、電磁コイル５への通電により発生する磁力によって第２カム部材６２がリヤハウジング２２に吸引されて摩擦係合する。この状態でハウジング２とインナシャフト３が相対回転すると、図３（ｂ）に示すようにカム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａをカムフォロア６３が転動し、第１カム部材６１と第２カム部材６２とを軸方向に離間させるカム力が発生する。このカム力によって、第２カム部材６２はより強くリヤハウジング２２に押し付けられ、第１カム部材６１は押圧部６１１の押圧面６１１ａでメインクラッチ４を押圧してアウタクラッチプレート４１とインナクラッチプレート４２とを摩擦係合させる。

なお、第２カム部材６２を付勢する皿バネ６５は、インナシャフト３の小径部３３に形成された環状溝３３ａに嵌着されたスナップリング６６により軸方向移動が規制されている。また、第１カム部材６１を付勢する皿バネ６４は、大径部３１と、大径部３１よりも直径が大きいストレートスプライン嵌合部３ｇとの間に形成された段差部３ｈにより軸方向移動が規制されている。

図４は、非作動状態におけるカム機構６を示し、（ａ）はカム機構６及びその周辺部を拡大して示す拡大図、（ｂ）はカム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａの周方向断面、（ｃ）は第２カム部材６２の内周面６２３ａとインナシャフト３との対向部をさらに拡大して示す部分拡大図である。

図４（ａ）に示すカム機構６の非作動状態では、電磁コイル５への通電が遮断され、皿バネ６５の付勢力によって第２カム部材６２がリヤハウジング２２から軸方向に離間し、第１カム部材６１の側に向かって矢印Ａの方向に移動している。この第２カム部材６２の位置を第１位置とする。すなわち、第２カム部材は、カム機構６が非作動状態のときには第１カム部材６１に接近した第１位置にあり、電磁コイル５に通電されると、第１位置よりも第１カム部材６１から離間する方向に移動した第２位置でリヤハウジング２２に摩擦係合し、カム機構６が作動する。

また、カム機構６の非作動状態では、第１カム部材６１が皿バネ６４の付勢力によってメインクラッチ４から離れるように矢印Ｂの方向に移動し、アウタクラッチプレート４１とインナクラッチプレート４２との摩擦係合が解除される。このように、カム機構６の非作動状態では、第１カム部材６１と第２カム部材６２が相互に接近するように軸方向移動し、カムフォロア６３は図４（ｂ）に示す中立位置に移動する。

図４（ｃ）に示すように、第２カム部材６２が第１位置にあるときには、第２カム部材６２の内周面６２３ａのうち第１カム部材６１側の一部である嵌合部６２３ｂがインナシャフト３の大径部３１に面している。この状態では、インナシャフト３の回転軸Ｏに対する第２カム部材６２の径方向移動が大径部３１と内周面６２３ａ（第１カム部材６１側の嵌合部６２３ｂ）との接触によって規制される。

従って、第２カム部材６２が第１位置にあるときのインナシャフト３との間の隙間は、第２カム部材６２が第２位置にあるときのインナシャフト３との間の隙間よりも小さく、第２カム部材６２が第１位置にあるときのインナシャフト３の回転軸Ｏに対する第２カム部材６２の径方向の移動可能距離は、第２カム部材６２が第２位置にあるときの径方向の移動可能距離よりも小さい。

第２カム部材６２の内周面６２３ａとインナシャフト３の大径部３１との間の隙間Ｄ１は、例えば０．０５から０．２ｍｍとすることが望ましい。０．０５ｍｍ未満では第２カム部材６２の第１位置への移動が円滑に行われなくなる可能性があり、０．２ｍｍ以上では第２カム部材６２の偏心による振動を抑制する効果が十分に得られない可能性があるためである。

また、第２カム部材６２の内周面６２３ａとインナシャフト３の小径部３２との間の隙間Ｄ２は、例えば０．２から０．５ｍｍとすることが望ましい。０．２ｍｍ未満では第２カム部材６２が第１位置から第２位置に移動する際の抵抗が十分に低減されない可能性があり、０．５ｍｍ以上では必要以上に第２カム部材６２とインナシャフト３とのガタが大きくなるためである。ただし、隙間Ｄ２の値はニードル軸受２２０の偏芯量に応じて定めるべきである。

（駆動力伝達装置１の動作）
次に、駆動力伝達装置１の動作を説明する。４輪駆動車１０１のエンジン１０２が始動していない状態では、カム機構６は非作動状態であり、第２カム部材６２は、図４（ａ）に示す第１位置にある。

エンジン１０２が始動し、４輪駆動車１０１が発進する際には、前輪及び後輪を駆動する４輪駆動状態とすべく、コントローラ１１２が駆動力伝達装置１の電磁コイル５に電流を供給し、通電する。この通電により、図２に点線で示すように、ヨーク５１，リヤハウジング２２の外側部材２２１，第２カム部材６２，及びリヤハウジング２２の内側部材２２３により形成される磁路に磁束Ｍが発生し、第２カム部材６２が図３（ａ）に示す第２位置に移動し、第２カム部材６２の摩擦面６２１ａとリヤハウジング２２の摩擦面２２ｂとが摩擦係合する。

この状態でハウジング２とインナシャフト３が差動回転すると、図３（ｂ）に示すように、カムフォロア６３がカム溝６１２ａ及びカム溝６２２ａを転動し、第１カム部材６１と第２カム部材６２とを軸方向に離間させるカム力が発生する。このカム力により第２カム部材６２はリヤハウジング２２に押し付けられて摩擦係合し、第１カム部材６１はメインクラッチ４を押圧する。第１カム部材６１がメインクラッチ４を押圧することでアウタクラッチプレート４１とインナクラッチプレート４２とが摩擦係合してトルク伝達可能な状態となり、プロペラシャフト１０６を介して伝達されたエンジン１０２のトルクがドライブピニオンシャフト１０８に伝達され、４輪駆動状態となる。

また、コントローラ１１２は、例えば４輪駆動車１０１が一定の車速で直進する定常走行状態となると、燃費向上のために一対の前輪１０５のみを駆動する２輪駆動状態とすべく、電磁コイル５への通電を遮断する。

電磁コイル５への通電が遮断されると、皿バネ６５の付勢力によって第２カム部材６２が図４（ａ）に示す第１位置へ移動する。この際、第２カム部材６２はインナシャフト３のテーパ部３２に案内されて、第２カム部材６２の内周面６２３ａのうち第１カム部材６１側の嵌合部６２３ｂがインナシャフト３の大径部３１の外周面に嵌合される。

また、例えば４輪駆動車１０１の一対の前輪１０５の何れかにスリップが発生したこと等により、コントローラ１１２が電磁コイル５への通電を再開すると、第２カム部材６２がリヤハウジング２２に引き寄せられ、カム機構６が作動し、メインクラッチ４がトルク伝達可能な状態となって、４輪駆動車１０１が４輪駆動状態となる。

（第１の実施の形態の効果）
以上説明した本発明の第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）第２カム部材６２が第２位置から第１位置へ移動する際に、第２カム部材６２がインナシャフト３のテーパ部３２に案内され、第２カム部材６２の内周面６２３ａの嵌合部６２３ｂがインナシャフト３の大径部３１の外周面に嵌合される。これにより、カム機構６の非作動状態における第２カム部材６２のインナシャフト３の回転軸Ｏに対する偏心が抑制され、４輪駆動車１０１の走行時における振動が抑制される。

（２）カム機構６の作動状態において、インナシャフト３の大径部３１の外周面に嵌合されるのは、第２カム部材６２の内周面６２３ａのうち第１カム部材６１側の一部のみであるので、例えば第２カム部材の内周面６２３ａの全体が大径部３１の外周面に嵌合される場合に比較して、第２カム部材６２の軸方向移動の抵抗が低減され、第２カム部材６２が円滑かつ迅速に第１位置と第２位置との間で移動可能である。

（３）第２カム部材６２が第１位置から第２位置へ移動する際には、第２カム部材６２の回転軸Ｏに対する偏心が抑制された状態からリヤハウジング２２に引き寄せられるので、第２カム部材６２がリヤハウジング２２に摩擦係合した状態においても、第２カム部材６２の偏心が抑制される。

（４）インナシャフト３の大径部３１と小径部３３との間には、大径部３１から小径部３３に向かって徐々に直径が小さくなるテーパ部３２が形成されているので、例えば大径部３１と小径部３３との間に段差が形成されている場合に比較して、第２カム部材６２の内周面６２３ａが大径部３１に円滑に嵌合されやすくなる。

［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電磁クラッチ１１の概略構成を示す。この電磁クラッチ１１は、軸状の回転部材８を非回転部材であるケーシング９に対して回り止めをするためのブレーキ装置として機能し、例えば遊星歯車機構によるトルク伝達の経路を切り替えるため等に用いられる。

電磁クラッチ１１は、回転部材８と、回転部材８を挿通する挿通孔が形成された円板状の第１カム部材７１及び第２カム部材７２と、第１カム部材７１と第２カム部材７２との間に介在する球状のカムフォロア７３と、第２カム部材７２を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイル７４と、電磁コイル７４を保持する磁性材料からなるヨーク７５とを備えて構成されている。

回転部材８は、軸方向の一端部８ａがケーシング９の凹部９ａに固定されたボール軸受９０により支持され、ケーシング９に対して回転可能である。回転部材８には、大径部８１と、大径部８１の一端部８ａ側に形成され、大径部８１よりも小径の小径部８３と、大径部８１から小径部８３に向かって徐々に径が小さくなるテーパ部８２とが形成されている。

第１カム部材７１は、スナップリング８０によって軸方向移動が規制され、回転部材８の大径部８１の外周面に相対回転不能かつ軸方向移動不能に固定されている。第１カム部材７１の一側面には、カム溝７１ａが形成されている。

第２カム部材７２は、回転部材８の回転軸Ｏ_２に沿って第１カム部材７１と並置され、中心部に形成された挿通孔７２０に回転部材８が挿通されて回転部材８に対して軸方向移動可能である。第２カム部材７２の第１カム部材７１に対向する一側面にはカム溝７２ａが形成され、カム溝７２ａと第１カム部材７１のカム溝７１ａとの間にはカムフォロア７３が介在している。第２カム部材７２は、第１カム部材７１に対して、カム溝７２ａをカムフォロア７３が転動する範囲で相対回転可能である。また、第２カム部材７２のカム溝７２ａが形成された側面とは反対側の側面には、ヨーク７５に当接して摩擦係合する摩擦面７２ｂが形成されている。

ヨーク７５は、第２カム部材７２の摩擦面７２ｂに対向して配置され、ボルト９１によってケーシング９に相対回転不能かつ軸方向移動不能に固定されている。ヨーク７５は、電磁コイル７４を保持する保持部７５１と、保持部７５１から径方向の内側に延びるように形成された鍔部７５２とが一体に形成されている。

保持部７５１には、第２カム部材７２の側に開口した環状凹部７５ａが形成されている。環状凹部７５ａの開口部の外周側及び内周側には、第２カム部材７２の摩擦面７２ｂと摩擦係合する摩擦面７５ｂ及び摩擦面７５ｃが形成されている。

鍔部７５２の第２カム部材７２側の面７５２ａに接するようにニードル軸受７６が配置され、このニードル軸受７６と第２カム部材７２との間に皿バネ７７が配置されている。皿バネ７７は、第２カム部材７２をヨーク７５から離れる方向に付勢している。

電磁コイル７４は、ヨーク７５の環状凹部７５ａに収容され、スナップリング７５１によって抜け止めされている。電磁コイル７４には、図略の電線によって電流が供給される。電磁コイル７４に通電されると、図５に破線で示すように、ヨーク７５及び第２カム部材７２により形成される磁路に磁束Ｍ_２が発生し、第２カム部材７２がヨーク７５の側に引き寄せられ、第２カム部材７２の摩擦面７２ｂとヨーク７５の摩擦面７５ｂ及び摩擦面７５ｃとが摩擦係合する。この状態における第２カム部材７２の位置を第２位置とする。第２位置では、第２カム部材７２の挿通孔７２０の内周面７２０ａが回転部材８のテーパ部８２及び小径部８３に面している。

第２カム部材７２の摩擦面７２ｂとヨーク７５の摩擦面７５ｂ及び摩擦面７５ｃとが摩擦係合した状態で回転部材８が回転すると、第１カム部材７１と第２カム部材７２とが相対回転し、カム溝７２ａとカム溝７１ａとの間をカムフォロア７３が転動し、第１カム部材７１と第２カム部材７２とを離間させるカム力が発生する。このカム力により、第２カム部材７２がより強くヨーク７５に押し付けられ、摩擦面７２ｂと摩擦面７５ｂ及び摩擦面７５ｃとの摩擦力が増大する。前述のようにヨーク７５はケーシング９に対して相対回転不能であり、第１カム部材７１と第２カム部材７２とはカムフォロア７３が転動する範囲（例えば６０°）でのみ相対回転可能であるので、回転部材８がケーシング９に対して回り止めされる。

図６は、電磁コイル７４への通電が遮断され、電磁クラッチ１１が開放された状態を示す。電磁コイル７４への通電が遮断されると、皿バネ７７の付勢力によって第２カム部材７２がヨーク７５から離間ように矢印Ｃの方向に移動する。すると回転部材８が第１カム部材７１及び第２カム部材７２がと共に回転可能となる。この状態における第２カム部材７２の位置を第１位置とする。第１位置では、第２カム部材７２の挿通孔７２０の内周面７２０ａの一部である嵌合部７２０ｂが回転部材８の大径部８１の外周面に面し、内周面７２０ａの他の部分はテーパ部８２及び小径部８３の外周面に面している。

第１位置では、第２カム部材７２の回転部材８に対する軸方向移動が第２カム部材７２の内周面７２０ａと回転部材８の大径部８１の外周面との隙間によって規制される。また、第２位置では、第２カム部材７２の回転部材８に対する軸方向移動が第２カム部材７２の内周面７２０ａと回転部材８のテーパ部８２の外周面との隙間によって規制される。従って、回転部材８の回転軸Ｏ_２に対する第２カム部材７２の径方向の移動可能距離は、第２位置よりも第１位置で小さくなる。

（第２の実施の形態の効果）
以上説明した本発明の第２の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）第２カム部材７２が第２位置から第１位置へ移動する際に、第２カム部材７２が回転部材８のテーパ部８２に案内され、第２カム部材７２の内周面７２０ａの一部（嵌合部７２０ｂ）が回転部材８の大径部８１の外周面に嵌合される。これにより、電磁コイル７４に通電されていない非作動状態における第２カム部材７２の回転部材８の回転軸Ｏ２に対する偏心が抑制され、回転アンバランスによる振動が抑制される。

（２）電磁コイル７４に通電された作動状態において、回転部材８の大径部８１の外周面に嵌合されるのは、第２カム部材７２の内周面７２０ａのうち第１カム部材７１側の一部のみであるので、例えば第２カム部材の内周面７２０ａの全体が大径部８１の外周面に嵌合される場合に比較して、第２カム部材７２の軸方向移動の抵抗が低減され、第２カム部材７２が円滑かつ迅速に第１位置と第２位置との間で移動可能である。

（３）回転部材８の大径部８１と小径部８３との間には、大径部８１から小径部８３に向かって徐々に直径が小さくなるテーパ部８２が形成されているので、例えば大径部８１と小径部８３との間に段差が形成されている場合に比較して、第２カム部材７２の内周面７２０ａが大径部８１に円滑に嵌合されやすくなる。

［第３の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る電磁クラッチの概略構成を示し、（ａ）は作動状態を、（ｂ）は非作動状態を示す。

上記第２の実施の形態では、回転部材８の大径部８１と小径部８３との間にテーパ部８２を設けたが、本実施の形態では大径部８１と小径部８３との間に段差部８４が形成され、テーパ部８２は設けられていない。また、第２カム部材７２の挿通孔７２１には、小径部７２２と、小径部７２２から第１カム部材７１の側に向かってテーパ状に拡径するテーパ部７２３とが形成されている。その他の構成は第２の実施の形態と共通するので、図５及び図６と同一の符号を付して説明を省略する。

図７（ａ）に示す作動状態では、電磁コイル７４に通電されて磁束Ｍ_３が発生し、第２カム部材７２が第２位置でヨーク７５に摩擦係合して、回転部材８が回り止めされている。小径部７２２は、回転部材８の小径部８３に面しており、大径部８１には面していない。また、回転部材８の段差部８４の外周側には第２カム部材７２テーパ部７２３が位置している。

図７（ｂ）に示す非作動状態では、電磁コイル７４への通電が遮断され、第２カム部材７２は、皿バネ７７の付勢力によって回転部材８の回転軸Ｏ_３に沿って矢印Ｄ方向に移動する。このようにして第２カム部材７２が図７（ｂ）に示す第１位置まで移動した状態では、回転部材８は第１カム部材７１及び第２カム部材７２と共に回転可能であり、第２カム部材７２の小径部７２２のテーパ部７２３側の一部である嵌合部７２３ａは、回転部材８の大径部８１の外周面に嵌合される。

（第３の実施の形態の効果）
以上説明した本発明の第３の実施の形態によれば、上記の第２の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様の効果がある。また、第２カム部材７２の挿通孔７２１に小径部７２２とテーパ部７２３とを設けたので、第２カム部材７２が第２位置から第１位置に移動する際には、テーパ部７２３が回転部材８の段差部８４の大径部８１側に接触し、第２カム部材７２の小径部７２２が大径部８１に円滑に嵌合されるように案内される。

［他の実施の形態］
以上、本発明の電磁クラッチを上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記各実施の形態では、第１カム部材と第２カム部材との間に球状のカムフォロアを介在させたが、これに限らず、第１カム部材と第２カム部材との対向面のそれぞれに軸方向に対して傾斜した傾斜面を形成し、傾斜面同士の摺動によりカム力を発生させるようにしてもよい。

（２）上記各実施の形態では、電磁コイルへの通電時に第２カム部材がリヤハウジング又はヨークに摩擦係合し、非通電時には皿バネの付勢力によって摩擦係合が解除されるように構成したが、これとは逆に、電磁コイルへの非通電時に皿バネ等の弾性部材の付勢力によって第２カム部材が他の部材に摩擦係合し、電磁コイルへの通電時に磁力によって摩擦係合が解除されるように構成してもよい。

（３）上記各実施の形態では、第２カム部材の摩擦面をカム溝よりも外周側に形成したが、摩擦面はカム溝の裏側に対応する部位に形成されてもよく、また、摩擦面はカム溝よりも内周側に形成してもよい。

（４）上記各実施の形態では、回転部材又は第２カム部材の一方にテーパ部を設けたが、これら両部材にテーパ部を設けてもよい。

（５）上記各実施の形態では、第２カム部材の挿通孔の内周面の一部が回転部材の大径部に嵌合されるように構成したが、挿通孔の内周面の全体が回転部材の大径部に嵌合されるように構成してもよい。

（６）上記各実施の形態では、第２カム部材が第２位置にあるときに、その内周面が回転部材のテーパ部及び小径部に面するように構成したが、第２カム部材の内周面は第２位置においてテーパ部のみに面するようにしてもよい。

（７）上記各実施の形態では、回転部材の大径部は円筒状又は円柱状に形成したが、大径部の軸直交断面は円形に限らず、回転軸からの距離が最も大きい部分の回転軸からの距離が小径部よりも大きくなるように形成された多角形状や、周方向の一部に突起を有する形状であってもよい。

（８）電磁クラッチの用途及び適用対象についても特に制限はない。

１…駆動力伝達装置、２…ハウジング、３…インナシャフト、３ａ…端面、３ｂ…中空部、３ｃ…ストレートスプライン嵌合部、３ｄ…端面、３ｅ…中空部、３ｆ…壁部、３ｇ…ストレートスプライン嵌合部、３ｈ…段差部、４…メインクラッチ、５…電磁コイル、５ａ…電線、６…カム機構、８…回転部材、８ａ…端部、９…ケーシング、９ａ…凹部、１０，１１…電磁クラッチ、２１…フロントハウジング、２１…リヤハウジング、２１…フロントハウジング、２１ａ…収容空間、２１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、２２…リヤハウジング、２２ａ…収容空間、２２ｂ…摩擦面、３１…大径部、３２…テーパ部、３２…小径部、３２…テーパ部、３３…小径部、３３ａ…環状溝、４１…アウタクラッチプレート、４１ａ…スプライン嵌合部、４２…インナクラッチプレート、４２ａ…スプライン嵌合部、４２ｂ…孔、５１…ヨーク、５１ａ…エアギャップ、５１ｂ…エアギャップ、５１ｃ…収容空間、５１ｄ…孔、５２…シール軸受、６１…第１カム部材、６２…第２カム部材、６３…カムフォロア、６４…皿バネ、６５…皿バネ、６６…スナップリング、７１…第１カム部材、７１ａ…カム溝、７２…第２カム部材、７２ａ…カム溝、７２ｂ…摩擦面、７３…カムフォロア、７４…電磁コイル、７５…ヨーク、７５ａ…環状凹部、７５ｂ…摩擦面、７５ｃ…摩擦面、７６…ニードル軸受、７７…皿バネ、８０…スナップリング、８１…大径部、８２…テーパ部、８３…小径部、８４…段差部、９０…ボール軸受、９１…ボルト、１０１…４輪駆動車、１０２…エンジン、１０３…トランスアクスル、１０４…前輪、１０５…後輪、１０６…ディファレンシャルキャリア、１０７…プロペラシャフト、１０８…ドライブピニオンシャフト、１０９…フロントアクスルシャフト、１１０…リヤディファレンシャル、１１１…リヤアクスルシャフト、１１２…コントローラ、２１０…ボール軸受、２２０…ニードル軸受、２２１…外側部材、２２２…中間部材、２２３…内側部材、６１１…押圧部、６１１ａ…押圧面、６１１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、６１２…カム部、６１２ａ…カム溝、６１２ｂ…内周面、６２１…摩擦部、６２１ａ…摩擦面、６２２…カム部、６２２ａ…カム溝、６２３…挿通孔、６２３ａ…内周面、６２３ｂ…嵌合部、７２０…挿通孔、７２０ａ…内周面、７２０ｂ…嵌合部、７２１…挿通孔、７２２…小径部、７２３…テーパ部、７５１…保持部、７５１…スナップリング、７５２…鍔部、７５２ａ…面、Ｄ１…隙間、Ｄ２…隙間、Ｍ…磁束、Ｍ_２…磁束、Ｏ…回転軸、Ｏ_２…回転軸、Ｏ_３…回転軸

Claims (3)

1. 軸状の回転部材と、
   前記回転部材の外周に、前記回転部材と一体回転するように設けられた第１カム部材と、
   前記回転部材が挿通される挿通孔が形成され、前記第１カム部材との距離が接近した第１位置、及び前記第１カム部材との距離が前記第１位置よりも離間した第２位置の間を軸方向移動可能に配置され、前記第１カム部材との相対回転により軸方向のカム力を発生させる第２カム部材と、
   前記第２カム部材を軸方向移動させる磁力を発生する電磁コイルと、を備え、
   前記回転部材は、その回転軸に対する前記第２カム部材の径方向の移動可能距離が前記第２位置よりも前記第１位置で小さくなる形状に形成された電磁クラッチ。
2. 前記回転部材は、前記第２カム部材が前記第１位置にあるときに前記挿通孔の内面の少なくとも一部に対向する大径部と、前記第２カム部材の前記第１位置から前記第２位置への移動方向に向かって前記大径部から徐々に径が小さくなるテーパ部と、が形成された請求項１に記載の電磁クラッチ。
3. 前記第２カム部材は、前記第１位置にあるときに、前記挿通孔の内面のうち前記第１カム部材側の一部のみが前記大径部に嵌合される請求項２に記載の電磁クラッチ。

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