JP4622229B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、パイロットクラッチの伝達トルクを第１カム部材と第２カム部材の動作により増幅し、メインクラッチを圧接して駆動力を伝達する駆動力伝達装置に関する。具体的には、四輪駆動車の前後輪へのトルク配分を行うカップリング、あるいは車両の左右輪の差動回転を受けて差動回転を制限するような差動制限機能付きデファレンシャル装置に用いられる装置である。

従来、四輪駆動車の駆動力伝達装置の一形態として、特許文献１に記載されたものが知られている。この駆動力伝達装置では、回転可能に支承されたハウジングのクラッチ収納室内にインナシャフトを回転可能に軸承し、メインクラッチのメインアウタクラッチプレート及び該アウタクラッチプレートと交互に配置されたメインインナクラッチプレートを収納室内でハウジングの円筒部内周面に及びインナシャフトの外周面に夫々回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合し、パイロットクラッチのパイロットアウタクラッチプレート及びパイロットインナクラッチプレートをハウジングの円筒部内周面及び第１カム部材に夫々回転を規制して回転軸線と平行な方向に移動可能に係合し、パイロットクラッチの伝達トルクに基づく第２カム部材と第１カム部材との相対回転によるカム機構の作動により第２カム部材を回転軸線と平行方向に移動させてメインクラッチを圧接し、パイロットクラッチの伝達トルクを増幅してハウジングとインナシャフトとの間でトルク伝達している。

当該形式の駆動力伝達装置においては、図３に示すように、パイロットクラッチ１００のパイロットインナクラッチプレート１０１が第１カム部材１０２とスプライン係合し、第２カム部材１０４がインナシャフト１０３にスプライン溝Ｒによってスプライン係合している。これにより、図略の電磁石の磁力がアーマチャア１０５に作用すると、パイロットクラッチ１００を介して第１カム部材１０２にハウジング１０６からのトルクが伝達され、インナシャフト１０３にスプライン係合した第２カム部材１０４と第１カム部材１０２との間に相対回転が発生してカム機構１０７が作動する。
特開２００２−１８８６５６号公報（第４頁段落番号００２５から段落番号００２８、図１）

当該形式の駆動力伝達装置において、第１カム部材１０２と第２カム部材１０４との間に相対回転を発生させるために、第１カム部材１０２をパイロットクラッチ１００のパイロットインナクラッチプレート１０１とスプライン係合させ、第２カム部材１０４をインナシャフト１０３とスプライン係合させていた。このため、インナシャフト１０３と第２カム部材１０４をスプライン係合させるために第２カム部材１０４に途中で終わる有底のスプライン溝Ｒを形成していた。

しかしながら、この有底のスプライン溝Ｒは転造や冷間鍛造で形成すると、スプライン溝の底部に不完全溝部が形成され、この不完全溝部がインナシャフト１０３のスプライン溝と噛み込みを起こす恐れがあった。このため、スプライン溝Ｒを転造や冷間鍛造で形成した場合は、スプライン溝の形成後に不完全溝部を取り除く加工を行うか、又は上記特許文献１の図１に開示された第２カム部材（１７ｂ）のように盗みを設けなければならず、第２カム部材１０４の製造工程を増加させることとなっていた。また、第２カム部材１０４をスプライン溝Ｒとともに焼結で一体成型する方法もあったが、焼結成型は製造コストが高くなる問題があった。さらに、スプライン溝Ｒの存在により、第２カム部材１０４が大型化してしまう問題もあった。
そこで、本出願人の発明者は、第２クラッチ部材にスプライン溝を形成しなくても、第１カム部材と第２カム部材に相対回転を発生させることを課題とし、実験を重ねた結果、パイロットクラッチにより第１カム部材に回転が伝達されたときに、第２カム部材がメインインナクラッチプレートに接触していれば、この接触による摩擦力により第１カム部材と第２カム部材に相対回転を発生可能なことを見出した。

上記の実験から見出された結果から、課題を解決するための請求項１に係わる発明の構成上の特徴は、第２カム部材が対面するメインアウタクラッチプレートに常時接触するように第１カム部材の軸方向移動を規制する軸方向移動規制手段を配置するとともに、第２カム部材は内側回転部材に対する相対回転を規制する係合部を備えないようにし、第２カム部材とメインインナクラッチプレートとの間の常時接触による摩擦力によって第１カム部材と第２カム部材との間に相対回転を発生させるようにしたことである。

上記の課題を解決するため、請求項２に係わる発明の構成上の特徴は、請求項１において、パイロットクラッチはクラッチ収納室の外側回転部材の開口部側に配置されており、軸方向移動規制手段は、外側回転部材の開口端部内周面に螺着する封止部材と第１カム部材との間に配設されたベアリングであることである。

上記の課題を解決するため、請求項３に係わる発明の構成上の特徴は、請求項１又は請求項２において、第２カム部材を冷間鍛造で成型したことである。

請求項１のように構成したことにより、第２カム部材にはメインインナクラッチレートとの接触により、メインインナクラッチレートとの間の摩擦力が発生する。これにより、パイロットクラッチが摩擦係合すると、第１カム部材にはハウジングからパイロットクラッチを介して回転トルクが伝達されるため、第１カム部材と第２カム部材との間に相対回転が生じて、第２カム部材がメインインナクラッチプレートに圧接され、メインインナクラッチプレートとメインアウタクラッチプレートが摩擦係合し、外側回転部材と内側回転部材の間でトルク伝達が行われる。このように、請求項１のように構成すれば、第２カム部材に係合部を形成しなくて済むので、第２カム部材を簡単に形成できるうえ小型軽量にすることができる。なお、パイロットクラッチが摩擦係合し始めた初期状態でのメインインナクラッチプレートと第２カム部材の間の摩擦力は僅かなものであるが、メインクラッチの圧接力が小さく外側回転部材と内側回転部材との間のトルク伝達量が少ない間はこの摩擦力が僅かであっても第１カム部材と第２カム部材とが相対回転し、第２カム部材がメインインナクラッチプレートに押し付けられる。これにより摩擦力が増す。このように、第２カム部材の圧接力が増すにつれてメインインナクラッチプレートとの間の摩擦力も増大するので、第２カム部材とメインインナクラッチプレートが滑ることはない。

請求項２のように構成することにより、軸方向移動規制手段としての第１カム部材の位置を、外側回転部材の開口端部内周面に螺着する封止部材の締め具合によって調整できるので、各部材の寸法誤差や組み付け誤差があったとしても、封止部材の締め付け力を管理することにより、第２カム部材とメインインナクラッチプレートとの接触部に最適な押付け力を発生させることが可能となる。

請求項３のように構成することにより、焼結成型に比較して安価に第２カム部材を成型でき、製造コストを削減することができる。

以下、本発明の実施形態に係る駆動力伝達装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態としての電磁式駆動力伝達装置１０の断面図である。この電磁式駆動力伝達装置１０は、例えば前輪駆動車ベースの四輪駆動車において、主動輪である前輪側と従動輪である後輪側との間でエンジンの駆動力を分配制御するために、プロペラシャフトの途中に介在されている。１１は有底円筒状のフロントハウジングであり、図略のクラッチケースによって回転軸線Ｏ回りに回転可能に支承されている。フロントハウジング１１の開口端部には、リヤハウジング１２が螺着され、フロントハウジング１１内に潤滑油が密封されたクラッチ収納室１３を画成している。フロントハウジング１１の底部外壁にはネジ穴部１４が螺設され、前方プロペラシャフトに連結されるようになっている。リヤハウジング１２には内周穴１５が形成され、この内周穴１５とフロントハウジング１１の底部に形成された凹部には、軸受１６，１７によって回転軸線Ｏ回りに回転可能にインナシャフト１８の両端部が軸承されている。インナシャフト１８の後端にはスプライン穴１９が形成され、後方プロペラシャフトがスプライン係合される。

クラッチ収納室１３内には図２に示されるように、複数のメインアウタクラッチプレート２０及びメインインナクラッチプレート２１から構成されるメインクラッチ２２が配設されている。メインアウタクラッチプレート２０は鉄製であり、クラッチ収納室１３の内周面に形成された係合部にスプライン係合し、フロントハウジング１１に対して相対回転を規制して回転軸線Ｏと平行な方向に移動可能にされている。メインインナクラッチプレート２１は、鉄製のコアの表面に紙製の摩擦材を貼着して構成され、インナシャフト１８の外周面中央部に形成されたスプライン溝にスプライン係合し、インナシャフト１８に対して相対回転を規制して回転軸線Ｏと平行な方向に移動可能にされている。メインアウタクラッチプレート２０とメインインナクラッチプレート２１は交互に配置され、係合時は互いに当接して摩擦係合し、離脱時は互いに離間して非係合状態となる。

クラッチ収納室１３内のメインクラッチ２２とリヤハウジング１２の間には、カム機構２３及びパイロットクラッチ２４が配置されている。

カム機構２３は、第１カム部材２６、第２カム部材２５及びボール状のカムフロア２７により構成されている。第２カム部材２５は、メインインナクラッチプレート２１に当接する大径円板状の押圧部２８と小径円板状のカム部２９により構成され、カム部２９がインナシャフト１８に対して相対回転可能に且つ軸線Ｏと平行に移動可能に軸承されている。なお、この第２カム部材２５は、直径の異なる大小の円板形状から構成される単純形状なので、冷間鍛造によって製造することが可能である。

一方、第２カム部材２５のカム部２９及び第１カム部材２６には、対向面に互い対向するカム溝３０が周方向に所定間隔を保持して複数形成され、カム溝３０のそれぞれには、カムフロア２７が配置されている。第１カム部材２６は、内周がインナシャフト１８に遊嵌されており、ニードルベアリング３１を介してリヤハウジング１２に回転可能に支承されている。第１カム部材２６の外周には、パイロットクラッチ２４が配置されている。

パイロットクラッチ２４は、パイロットアウタクラッチプレート３２及びパイロットインナクラッチプレート３３とから構成される。パイロットアウタクラッチプレート３２は、クラッチ収納室１３の内周面に形成された係合部にスプライン係合し、フロントハウジング１１に対して相対回転を規制され回転軸線Ｏに平行な方向に移動可能にされている。パイロットインナクラッチプレート３３は、パイロットアウタクラッチプレート３２と交互に配置され、第１カム部材２６の外周面にスプライン係合し、第１カム部材２６に対して相対回転を規制され、回転軸線Ｏに平行な方向に移動可能にされている。

第２カム部材２５の押圧部２８とパイロットクラッチ２４の間には、環状を成すアーマチャア３４が配置されている。このアーマチャア３４は、外周がクラッチ収納室１３の内周面に形成された係合部にスプライン係合されて相対回転を規制されるとともに、回転軸線Ｏに平行な方向に移動可能にされる。また、リヤハウジング１２の外側にはパイロットクラッチ制御手段である電磁石３５が配置され、この電磁石３５を基点として形成される磁束により、アーマチャア３４は、吸引されて、パイロットアウタクラッチプレート３２及びパイロットインナクラッチプレート３３を圧接するようになっている。パイロットクラッチの摩擦係合力は電磁石３５に流れる電流によって制御可能である。

リヤハウジング１２は、パイロットアウタクラッチプレート３２の後方（図面右側）でフロントハウジング１１の開口端部に取り付けられている。リヤハウジング１２は、磁性金属製の大径リヤハウジング部３６、同じく磁性金属製の小径リヤハウジング部３７及び非磁性金属製の中間部材３８とによって構成されている。大径リヤハウジング部３６は円筒状を成し、フロントハウジング１１の開口端部内周面に螺着されている。リヤハウジング１２の組み付け時には、締め付けトルクを管理して締め付けが行われる。この締め付けトルクは第２カム部材２５とメインインナクラッチプレート２１との接触部に最適な押付け力を発生し得る値に予め設定されている。リヤハウジング１２の締め付け後には、フロントハウジング１１との接触部を溶接することによって回り止め処理がなされる。

小径リヤハウジング部３７は、内周穴１５が形成された段付き円筒形状であって、インナシャフト１８が軸受１７により回転可能に支承され、第１カム部材２６の側面が第１カム部材２６と小径リヤハウジング部３７との間に配設されたニードルベアリング３１を介して回転可能に支承されている。大径リヤハウジング部３６の内周面と小径リヤハウジング部３７の外周面との間には、環状の中間部材３８が介在され、溶接等によって大径リヤハウジング部３６及び小径リヤハウジング部３７と固着されている。リヤハウジング１２は、フロントハウジング１１へねじ込まれることにより、ニードルベアリング３１をカム機構２３に押し付け、カム機構２３の第２カム部材２５をメインインナクラッチプレート２１に押し付けることで、メインクラッチ２２に押圧接力（プリロード）を付与する。

再び図１を参照し、電磁石３５は環状を成し、端子を介して通電される。電磁石３５は、大径及び小径リヤハウジング部３６，３７及び中間部材３８に囲まれた位置でヨーク３９に固着されている。ヨーク３９は、大径及び小径リヤハウジング部３６，３７と微小隙間を保って小径リヤハウジング部３７に軸受４０によって回転可能に支承され、クラッチケース（図略）の後端面に突設されたピンに係合して回り止めされている。このように、磁性金属製の大径及び小径リヤハウジング部３６，３７が前端部で非磁性金属製の環状体である中間部材３８によって一体に結合されて磁路形成部材であるリヤハウジング１２が形成されている。

次に、上記のように構成した電磁式駆動力伝達装置１０の作動について説明する。エンジンを始動すると、エンジンの駆動力が、主動輪である前輪に伝えられるとともに、前方プロペラシャフトを介してフロントハウジング１１に伝達される。電磁石３５が非通電状態であるとき、磁束は形成されず、パイロットアウタクラッチプレート３２及びパイロットインナクラッチプレートクラッチ３３は非係合状態にある。

このとき、第２カム部材２５と第１カム部材２６は最も接近した状態にあり、第２カム部材２５の押圧部２８とメインインナクラッチプレート２１は、リヤハウジング１２のフロントハウジング１１へのねじ込みによって得られるプリロードによって接触しているものの、メインアウタクラッチプレート２０とメインインナクラッチプレート２１は摩擦係合しておらず、フロントハウジング１１からインナシャフト１８に駆動力は伝達されない。このため、従動輪である後輪側には駆動力は伝達されず、実質的に車両は主動輪である前輪のみでの走行となる。また、メインインナクラッチプレート２１はリヤアハウジング１２からのプリロードによって第２カム部材２５と接触状態にあり、第２カム部材２５はメインインナクラッチプレート２１とともに回転し、第１カム部材２６にもカムフロア２３を介して第２カム部材２５の回転力が伝達され、第１カム部材２６が回転する。

一方、電磁石３５への通電がなされると、電磁石３５の周辺に回転磁束が形成され、アーマチャア３４がリヤハウジング１２側に吸引され、パイロットアウタクラッチプレート３２とパイロットインナクラッチプレート３３が摩擦係合する。この結果、電磁石３５によって制御された回転力がフロントハウジング１１から第１カム部材２６に伝達され、メインインナクラッチプレート２１と摩擦係合して回転する第２カム部材２５と第１カム部材２６の間に相対回転が発生し、カムフロア２７がカム溝３０に乗りあげる。このカムフロア２７のカム溝３０への乗りあげにより、第２カム部材２５と第１カム部材２６の間隔が広げられ、第２カム部材２５がメインクラッチ２２側に移動する。さらに、第２カム部材２５の押圧部２８が、メインクラッチ２２のメインアウタクラッチプレート２０とメインインナクラッチプレート２１とを圧接し、メインクラッチ２２にカム機構２３で増幅された伝達トルク、すなわち、電磁石３５による磁束に応じた伝達トルクを得ることができ、伝達トルクはインナシャフト１８から後方プロペラシャフトに伝達され、デファレンシャル装置を介して従動輪である後輪側へ配分される。

なお、上記実施の形態では、リヤハウジング１２をフロントハウジング１１にねじ込み、ニードルベアリング３１を介してカム機構２３を押圧し、第２カム部材２５によってメインインナクラッチプレート２１にプリロードを与えてメインインナクラッチプレート２１と第２カム部材２５を一体的に回転させたが、このプリロードを与えることに加えて第２カム部材２５の押圧部２８の表面に微小溝を形成する等の摩擦力を高める表面処理をすれば、プリロードをあまり大きくすることなくメインインナクラッチプレート２１と第２カム部材２５を一体的に回転させることができる。

また、第２カム部材２５は冷間鍛造で成形してもよいが、カム面の精度が問題とならなければプレス加工によって成形してもよい。また、押圧部２８をプレス加工、カム部２９を冷間鍛造してこれらを接合してもよい。

なお、上記実施の形態では、電磁石３５によってアーマチャア３４を吸引してパイロットアウタクラッチプレート２０とパイロットインナクラッチプレート２１を圧接する例を示したが、これに限らず、例えば油圧や圧電素子を用いてパイロットアウタクラッチプレート２０とパイロットインナクラッチプレート２１を圧接するようにしてもよい。

上記実施の形態では、電磁式駆動力伝達装置を四輪駆動車のプロペラシャフト上に配置したことを示したが、これに限られるものでなく、二輪駆動車の左右輪の差動回転を許容するデファレンシャル歯車機構と組み合わせ、デファレンシャル歯車機構から左右輪への駆動力の伝達経路の少なくとも一方に、本発明に係る駆動力伝達装置を配置する構成にも適用できる。

本発明の実施の形態に係る電磁式駆動力伝達装置の縦断面図。 実施の形態に係るカム機構の拡大図。 従来のカム機構の拡大図。

符号の説明

１０…電磁式駆動力伝達装置、１１…フロントハウジング、１２…リヤハウジング、１３…クラッチ収納室、１４…ネジ穴部、１５…内周孔、１６，１７…軸受、１８…インナシャフト、１９…スプライン穴、２０…メインアウタクラッチプレート、２１…メインインナクラッチプレート、２２…メインクラッチ、２３…カム機構、２４…パイロットクラッチ、２５…第２カム部材、２６…第１カム部材、２７…カムフロア、２８…押圧部、２９…カム部、３０…カム溝、３１…ニードルベアリング、３２…パイロットアウタクラッチプレート、３３…パイロットインナクラッチプレート、３４…アーマチャア、３５…電磁石（パイロットクラッチ制御手段）、３６…大径リヤハウジング、３７…小径リヤハウジング、３８…中間部材、３９…ヨーク、４０…軸受。

Claims (3)

1. 有底円筒状の外側回転部材と該外側回転部材に少なくとも一部が包囲される内側回転部材とを同一回転軸線上で相対回転可能に軸承し、前記外側回転部材の内周と前記内側回転部材の外周の間にクラッチ収納室を形成し、前記クラッチ収納室内の一側方にメインアウタクラッチプレートとメインインナクラッチプレートとが交互に配置されたメインクラッチを収納し、前記メインアウタクラッチプレートを前記外側回転部材の内周面に形成された係合部に係合して前記外側回転部材に対する相対回転を規制しつつ前記回転軸線と平行な方向に移動可能にし、前記メインインナクラッチプレートを前記内側回転部材の外周面に形成されたスプライン溝に係合して前記内側回転部材に対する相対回転を規制しつつ前記回転軸線と平行な方向に移動可能にし、前記クラッチ収納室内の他側方にパイロットアウタクラッチプレートとパイロットインナクラッチプレートとが交互に配置されたパイロットクラッチを収納し、前記パイロットアウタクラッチプレートを前記外側回転部材の内周面に形成された係合部に係合して前記外側回転部材に対する相対回転を規制しつつ前記回転軸線と平行な方向に移動可能にし、前記パイロットクラッチの摩擦係合力を制御するパイロットクラッチ制御手段を設け、前記メインクラッチと前記パイロットクラッチの間に第１カム部材と第２カム部材を収納し、前記パイロットインナクラッチプレートを前記第１カム部材に係合して前記第１カム部材に対する相対回転を規制しつつ前記回転軸線と平行な方向に移動可能にし、前記パイロットクラッチの摩擦係合力に基づく前記第１カム部材と前記第２カム部材との相対回転によって前記第２カム部材が前記メインインナクラッチプレートを前記メインアウタクラッチプレートに圧接することにより前記外側回転部材と前記内側回転部材との間で駆動力を伝達する駆動力伝達装置において、
   前記第２カム部材が対面する前記メインインナクラッチプレートに常時接触するように前記第１カム部材の軸方向移動を規制する軸方向移動規制手段を配置するとともに、前記第２カム部材は前記内側回転部材に対する相対回転を規制する係合部を備えておらず、
   前記第２カム部材と前記メインインナクラッチプレートとの間の常時接触による摩擦力によって前記第１カム部材と前記第２カム部材との間に相対回転を発生させることを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 請求項１において、前記パイロットクラッチは前記クラッチ収納室の前記外側回転部材の開口部側に配置されており、
   前記軸方向移動規制手段は、前記外側回転部材の開口端部内周面に螺着する封止部材と前記第１カム部材との間に配設されたベアリングであることを特徴とする駆動力伝達装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記第２カム部材を冷間鍛造で成型したことを特徴とする駆動力伝達装置。

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