JP6064700B2 - 電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いに相対回転可能な一対の回転部材をトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法に関する。

従来、前輪には駆動源としてのエンジンの駆動力を常に伝達し、後輪には走行状態に応じてエンジンの駆動力を伝達するように構成された四輪駆動車において、車両の前後方向に駆動力を伝達するプロペラシャフトの前輪側及び後輪側にそれぞれクラッチを配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の四輪駆動車は、プロペラシャフトの前輪側に噛み合いクラッチが配置され、プロペラシャフトの後輪側には、摩擦によって駆動力を伝達する多板クラッチが配置されている。そして、前輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動時には、噛み合いクラッチ及び多板クラッチによる駆動力の伝達を共に遮断することにより、プロペラシャフトの回転を停止させ、プロペラシャフトの回転に伴う摺動抵抗やプロペラシャフトに連結されたギヤによる潤滑油の撹拌抵抗を低減することにより、燃費消費率の低減が図られている。

特開２００４−９９５４号公報

ところで、噛み合いクラッチは、入力側の回転軸と出力側の回転軸との回転が同期していなければ、両回転軸を駆動力伝達可能に連結することができない。特許文献１の記載の四輪駆動車では、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際、まず走行に伴う後輪の回転力を多板クラッチによってプロペラシャフトに伝達し、プロペラシャフトを回転させて予め噛み合いクラッチの両回転軸の回転を同期させた後に噛み合いクラッチを作動させるように制御系が構成されている。

しかし、例えば二輪駆動状態における旋回時や車輪にスリップが発生している場合には、前後輪に差動回転が発生しているため、後輪側の多板クラッチの作動によってプロペラシャフトを回転させても、噛み合いクラッチの両回転軸の回転を同期させることができない。このため、後輪側にもエンジンの駆動力が伝達される四輪駆動状態に移行すべきときに噛み合いクラッチを作動させることができず、四輪駆動状態に移行できない場合がある。

そこで、本発明は、トルク伝達可能に連結される第１の回転部材及び第２の回転部材の回転が同期していない場合でも、これら両回転部材の回転を同期させ、両回転部材を噛み合いによって連結することが可能な電磁クラッチ装置及び四輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、［１］〜［７］の電磁クラッチ装置、四輪駆動車、電磁クラッチの制御方法、及び四輪駆動車の制御方法を提供する。

［１］互いに相対回転可能な第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、前記第１の回転部材に相対回転不能に連結された第１の摩擦部材、及び前記第２の回転部材に相対回転不能に連結された第２の摩擦部材を有する摩擦機構と、通電によって電磁力を発生させる電磁コイルと、前記電磁力によって前記電磁コイル側に移動し、前記第１の摩擦部材と前記第２の摩擦部材とを摩擦係合させるアーマチャと、前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記第２の回転部材に噛み合い前記第１の回転部材に噛み合わない第１位置と前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材に共に噛み合う第２位置との間で軸方向移動可能なロックスリーブと、前記アーマチャの移動に応じて支軸を中心として回転し、前記回転によって前記ロックスリーブを前記第１位置から前記第２位置に移動させるように押し付ける押付部材とを備え、前記押付部材は、前記支軸に回転可能に支持された被支持部と、前記電磁力による前記アーマチャの移動に応じて変位することにより前記被支持部を回転させる第１アーム部と、前記被支持部から突出して前記ロックスリーブを押し付ける第２アーム部とを有する、電磁クラッチ装置。

［２］前記押付部材は、前記被支持部が捩じりコイルバネによって形成され、前記支軸を中心とする回転によって前記第２アーム部が前記ロックスリーブを弾性的に押し付ける、［１］に記載の電磁クラッチ装置。

［３］前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材の一方の回転部材に相対回転不能に連結された外側円筒部材、及び前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材の他方の回転部材に相対回転不能に連結された内側円筒部材をさらに備え、前記第１の摩擦部材は、前記外側円筒部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、前記第２の摩擦部材は、前記内側円筒部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、前記アーマチャは、前記第１の摩擦部材及び前記第２の摩擦部材を前記外側円筒部材及び前記内側円筒部材の軸方向に押圧して摩擦係合させる、［１］又は［２］に記載の電磁クラッチ装置。

［４］［１］乃至［３］の何れか１つに記載の電磁クラッチ装置と、駆動源の駆動力が常に伝達される左右一対の主駆動輪と、前記左右一対の主駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する主駆動輪側のディファレンシャル装置と、車両の走行状態に応じて前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、前記左右一対の補助駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する補助駆動輪側のディファレンシャル装置と、前記主駆動輪側から前記補助駆動輪側に駆動力を伝達する駆動力伝達軸とを備え、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち一方の回転部材が前記主駆動輪側のディファレンシャル装置の前記デフケースに連結され、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち他方の回転部材が前記駆動力伝達軸に連結された、四輪駆動車。

［５］前記駆動力伝達軸から前記一対の補助駆動輪への駆動力の伝達を遮断することが可能な断続装置をさらに備えた、［４］に記載の四輪駆動車。

［６］［１］乃至［３］の何れか１項に記載の電磁クラッチの制御方法であって、前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい電磁クラッチの制御方法。

［７］［４］又は［５］に記載の四輪駆動車の制御方法であって、前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい四輪駆動車の制御方法。

本発明によれば、駆動力伝達可能に連結される第１の回転部材及び第２の回転部材の回転が同期していない場合でも、これら両回転部材の回転を同期させ、両回転部材を噛み合いによって連結することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置が搭載された四輪駆動車の概略構成図である。 電磁クラッチ装置の全体の構成を示す斜視図である。 電磁クラッチ装置の要部を示す断面図であり、（ａ）は電磁クラッチ装置の非作動状態を示し、（ｂ）は電磁クラッチ装置の作動状態を示している。 内側円筒部材とアーマチャ及び押付部材との相対的な位置関係を説明するための図であり、（ａ）はそれぞれが組み合わされた状態を示す正面図、（ｂ）は内側円筒部材の正面図、（ｃ）はアーマチャの正面図である。 押付部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置及びこれを備えた四輪駆動車について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ装置が搭載された四輪駆動車の概略構成図である。四輪駆動車２００は、駆動力伝達系２０１、駆動源としてのエンジン２０２、トランスミッション２０３、主駆動輪としての前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ、及び補助駆動輪としての後輪２０５Ｌ，２０５Ｒを備えている。なお、各図において、符号中の文字「Ｌ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する左側、文字「Ｒ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する右側の意味で使用している。

駆動力伝達系２０１は、四輪駆動車２００におけるトランスミッション２０３から前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に至る駆動力伝達経路にフロントディファレンシャル２０６及びリヤディファレンシャル２０７と共に配置されている。また、駆動力伝達系２０１は、エンジン２０２の駆動力（トルク）を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ側から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達する駆動力伝達軸としてのプロペラシャフト２と、プロペラシャフト２よりも駆動力伝達経路の上流側で駆動力の伝達を遮断可能な位置に配置された電磁クラッチ装置３と、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側への駆動力の伝達を遮断可能な位置に配置されたトルクカップリング１００とを有している。

電磁クラッチ装置３及びトルクカップリング１００は、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０によって制御される。ＥＣＵ１０には、フロントデフケース２１２の回転数を検出する第１の回転センサ１０ａ、及びプロペラシャフト２の回転数を検出する第２の回転センサ１０ｂが接続されている。

前輪２０４Ｌ，２０４Ｒには、エンジン２０２の駆動力がトランスミッション２０３及びフロントディファレンシャル２０６を介して常に伝達される。後輪２０５Ｌ，２０５Ｒには、エンジン２０２の駆動力がトランスミッション２０３、電磁クラッチ装置３、プロペラシャフト２、リヤディファレンシャル２０７、及びトルクカップリング１００を介して、車両の走行状態に応じて伝達される。ＥＣＵ１０は、例えば前輪２０４Ｌ，２０４Ｒと後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとの差動回転数や運転者によるアクセルペダルによる加速操作量等の走行状態に基づいて電磁クラッチ装置３及びトルクカップリング１００を制御する。

フロントディファレンシャル２０６は、左右のサイドギヤ２０９Ｌ，２０９Ｒ、一対のピニオンギヤ２１０、ピニオンギヤ２１０を回転可能に軸支するピニオンシャフト２１１、及びピニオンシャフト２１１を支持するフロントデフケース２１２を有している。フロントデフケース２１２には、トランスミッション２０３から出力される駆動力が歯車の噛み合いによって直接的に伝達される。

サイドギヤ２０９Ｌは、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｌを介して左前輪２０４Ｌに連結されている。サイドギヤ２０９Ｒは、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｒを介して右前輪２０４Ｒに連結されている。一対のピニオンギヤ２１０は、サイドギヤ２０９Ｌ，２０９Ｒにギヤ軸を直交させて噛み合っている。また、フロントデフケース２１２には、アクスルシャフト２０８Ｒに沿って延びる筒部２１２ａが形成されている。

リヤディファレンシャル２０７は、左右のサイドギヤ２１４Ｌ，２１４Ｒ、一対のピニオンギヤ２１５、ピニオンギヤ２１５を回転可能に軸支するピニオンシャフト２１６、及びピニオンシャフト２１６を支持するリヤデフケース２１７を有している。サイドギヤ２１４Ｌは、トルクカップリング１００及び後輪側のアクスルシャフト２１３Ｌを介して左後輪２０５Ｒに連結されている。サイドギヤ２１４Ｒは、後輪側のアクスルシャフト２１３Ｒを介して右後輪２０５Ｒに連結されている。

プロペラシャフト２の前輪側端部には、互いに噛み合うドライブピニオン２１８及びリングギヤ２１９からなる前輪側のかさ歯車機構２２０が配置されている。ドライブピニオン２１８はプロペラシャフト２と一体に回転し、リングギヤ２１９は後述する電磁クラッチ装置３の出力軸部材５に固定されている。また、プロペラシャフト２の後輪側端部には、互いに噛み合うドライブピニオン２２１及びリングギヤ２２２からなる後輪側のかさ歯車機構２２３が配置されている。ドライブピニオン２２１はプロペラシャフト２と一体に回転し、リングギヤ２２２はリヤデフケース２１７に固定されている。

トルクカップリング１００は、リヤディファレンシャル２０７のサイドギヤ２１４Ｌに相対回転不能に連結された筒状のハウジング１０１と、アクスルシャフト２１３Ｌに相対回転不能に連結された軸状のインナシャフト１０２と、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との間に配置された多板クラッチ１０３と、ＥＣＵ１０から電流が供給される電磁コイル１０４と、電磁コイル１０４の磁力によって作動し、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との相対回転に基づいて多板クラッチ１０３を押圧するカム機構１０５とを有している。トルクカップリング１００は、カム機構１０５が電磁コイル１０４の通電量に応じたカム推力で多板クラッチ１０３を押圧し、ハウジング１０１とインナシャフト１０２との間で駆動力を伝達する。

例えばトルクカップリング１００の電磁コイル１０４への通電量をゼロとしてサイドギヤ２１４Ｌからアクスルシャフト２１３Ｌへの駆動力の伝達を遮断すると、サイドギヤ２１４Ｌ，２１４Ｒ及び一対のピニオンギヤ２１５の空転により、プロペラシャフト２からアクスルシャフト２１３Ｒへの駆動力の伝達も遮断される。つまり、トルクカップリング１００は、プロペラシャフト２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力の伝達を遮断することが可能な本発明の断続装置の一態様である。

［電磁クラッチ装置３の全体構成］
図２は、電磁クラッチ装置３の全体の構成を示す斜視図である。図３は、電磁クラッチ装置３の要部を示す断面図であり、（ａ）は電磁クラッチ装置３の非作動状態を示し、（ｂ）は電磁クラッチ装置３の作動状態を示している。図４は、図２及び図３に示す内側円筒部材８５とアーマチャ９及び押付部材１１との相対的な位置関係を説明するための図であり、（ａ）はそれぞれが組み合わされた状態を示す正面図、（ｂ）は内側円筒部材８５の正面図、（ｃ）はアーマチャ９の正面図である。

電磁クラッチ装置３は、エンジン２０２の駆動力がフロントデフケース２１２から入力される入力軸部材４、入力された駆動力をプロペラシャフト２側に出力する出力軸部材５、通電により電磁力を発生させる電磁コイル６、電磁コイル６によって発生する磁路を構成する磁路構成部材７、電磁コイル６の通電によって作動する摩擦機構８、電磁コイル６の電磁力によって電磁コイル６側に移動するアーマチャ９、アーマチャ９の移動に応じて回転する押付部材１１、及び押付部材１１によって押し付けられることにより入力軸部材４及び出力軸部材５を相対回転不能に連結するロックスリーブ１２を備えている。

入力軸部材４及び出力軸部材５は、回転軸線Ｏを共有し、回転軸線Ｏ上で互いに相対回転可能である。出力軸部材５は、本発明の第１の回転部材の一態様である。入力軸部材４は、本発明の第２の回転部材の一態様である。電磁クラッチ装置３は、入力軸部材４及び出力軸部材５をトルク伝達可能に連結する。

（入力軸部材４の構成）
入力軸部材４は、軸線両方向に開口し、互いに外径を異にする第１乃至第４の円筒部４ａ〜４ｄを有する無底円筒部材である。そして、入力軸部材４の軸線方向一端側（右前輪２０４Ｒ側）の第２の円筒部４ｂは、磁路構成部材７の内周面７ｃに針状ころ軸受４２を介して回転可能に支持されている。また、他端側（フロントデフケース２１２側）の第４の円筒部４ｄは、玉軸受４１を介して電磁クラッチ装置３の装置ケース３０内に回転可能に収容されている。

入力軸部材４には、前輪側のアクスルシャフト２０８Ｒが挿通されている。また、入力軸部材４は、その第４の円筒部４ｄ側の端部においてフロントデフケース２１２の筒部２１２ａに相対回転不能に連結されている。円筒部４ｄの外周面には、フロントデフケース２１２の筒部２１２ａの内面にスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部４ｆが設けられている。これにより、入力軸部材４は、エンジン２０２の駆動トルクをフロントデフケース２１２から受けて回転軸線Ｏ回りに回転する。

装置ケース３０の内面３０ａには、軸線方向一端側（右前輪２０４Ｒ側）で前輪側のアクスルシャフト２０８Ｒの外周面との間に介在するシール機構３１が取り付けられている。また、装置ケース３０の内面３０ａには、軸線方向他端側（フロントデフケース２１２側）でフロントデフケース２１２の筒部２１２ａの外周面との間に介在するシール機構３２が取り付けられている。装置ケース３０の材料としては、例えば鉄系金属等の磁性材料が用いられる。

第１の円筒部４ａは、第２の円筒部４ｂ及び第３の円筒部４ｃの間に介在して入力軸部材４の軸線方向中間部に配置されている。そして、第１の円筒部４ａの外径は、第２の円筒部４ｂの外径よりも大きく、第３の円筒部４ｃの外径よりも小さく形成されている。第１の円筒部４ａの外周面には、ストレートスプライン嵌合部４ｅが設けられている。

（出力軸部材５の構成）
出力軸部材５は、軸線両方向に開口し、互いに外径を異にする第１乃至第４の円筒部５ａ〜５ｄを有する無底円筒部材である。出力軸部材５は、軸線方向両端の第１の円筒部５ａ及び第４の円筒部５ｄに円錐ころ軸受５１，５２がそれぞれ外嵌され、電磁クラッチ装置３の装置ケース３０内に回転可能に収容されている。出力軸部材５には、入力軸部材４が挿通されている。出力軸部材５は、後述するロックスリーブ１２によって入力軸部材４と連結されることで、入力軸部材４の回転力を受けてプロペラシャフト２に出力する。

第１の円筒部５ａは、出力軸部材５の軸線方向一端部（右前輪２０４Ｒ側の端部）に第２の円筒部５ｂから張り出すように配置され、その先端部における内周側には、摩擦機構８の外側円筒部材８０とスプライン嵌合するスプライン嵌合部５ｅが設けられている。また、円筒部５ａの基端部における内周側には、ロックスリーブ１２とスプライン嵌合可能なストレートスプライン嵌合部５ｆが設けられている。

第２の円筒部５ｂは、第１の円筒部５ａ及び第３の円筒部５ｃの間に配置され、第３の円筒部５ｃから連続的に拡径されている。第２の円筒部５ｂの外周面には、前輪側のかさ歯車機構２２０のリングギヤ２１９が設けられている。

第３の円筒部５ｃは、出力軸部材５の第２の円筒部５ｂと第４円筒部５ｄとの間に配置され、その内部には、入力軸部材４の円筒部４ａに外嵌されたコイルバネ１２０が配置されている。

（電磁コイル６の構成）
電磁コイル６は、環状のコイル部６０及びこれを収容するホルダ部６１を有し、装置ケース３０に設けられた収容空間３０ｂに収容され、止め輪６２によって抜け止めされている。電磁コイル６は、ＥＣＵ１０の制御によるコイル部６０への通電によってホルダ部６１，磁路構成部材７，及びアーマチャ９に跨がって磁路Ｍ（図３（ｂ）に示す）を形成し、アーマチャ９を電磁コイル６側に移動させるための電磁力を発生させる。

（磁路構成部材７の構成）
磁路構成部材７は、入力軸部材４の軸線方向一端部にある第２の円筒部４ｂの径方向外方を覆うように配置された円筒部材であり、筒状の第１の磁性部材７１と、第１の磁性部材７１の外周側に溶接によって固定されたリング状の非磁性部材７２と、非磁性部材７２の外周側に溶接によって固定された環状の第２の磁性部材７３とを有している。第１の磁性部材７１と装置ケース３０の内面３０ａとの間には、玉軸受４０が配設されている。第２の磁性部材７３には、後述する摩擦機構８の外側円筒部材８０における大径円筒部８１の開口端部が進入可能な環状の凹溝７３ａが設けられている。

（摩擦機構８の構成）
摩擦機構８は、磁路構成部材７の電磁コイル６とは反対側に配置されており、外側円筒部材８０と、その径方向内側に配置される内側円筒部材８５と、これら各円筒部材の間に形成される内部空間内に設けられるアウタクラッチプレート８３，８４及びインナクラッチプレート８７とを備えている。

外側円筒部材８０は、その軸線両方向に開口した筒状の部材であり、電磁コイル６側の大径円筒部８１と、小径円筒部８２とを有している。大径円筒部８１の内周にはストレートスプライン嵌合部８１ａが形成され、２つのアウタクラッチプレート８３，８４がストレートスプライン嵌合部８１ａとのスプライン嵌合によって外側円筒部材８０に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。外側円筒部材８０は、本発明の外側円筒部材の一態様である。アウタクラッチプレート８３，８４は、本発明の第１の摩擦部材の一態様である。

また、小径円筒部８２の外周には、スプライン嵌合部８２ａが設けられ、このスプライン嵌合部８２ａが出力軸部材５における第１の円筒部５ａのスプライン嵌合部５ｅとスプライン嵌合している。これにより、外側円筒部材８０は、出力軸部材５に相対回転不能に連結されている。また、アウタクラッチプレート８３，８４は、外側円筒部材８０を介して出力軸部材５に相対回転不能に連結されている。

内側円筒部材８５は、軸線両方向に開口した筒状の部材であり、その内周面の全面には、入力軸部材４における円筒部４ａのストレートスプライン嵌合部４ｅにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部８５ａが形成されている。これにより、内側円筒部材８５は、入力軸部材４に相対回転不能に連結されている。内側円筒部材８５は、入力軸部材４の第１の円筒部４ａに取り付けられた止め輪４４、及び磁路構成部材７との間に配置されたスペーサ４５及びシム４６によって、入力軸部材４及び出力軸部材５に対する軸方向移動が規制されている。

内側円筒部材８５の外周面にはストレートスプライン嵌合部８５ｂが形成されている。ストレートスプライン嵌合部８５ｂは、後述するアーマチャ９の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部９ａにスプライン嵌合する。これにより、アーマチャ９は、内側円筒部材８５の外周面をその軸線方向に進退移動可能である。

また、内側円筒部材８５の電磁コイル６側の外側端縁からは、その軸線に平行に張り出し部８６が磁路構成部材７側に向けて突出して形成されている。この張り出し部８６の外周面には、ストレートスプライン嵌合部８５ｂが延在している。張り出し部８６におけるストレートスプライン嵌合部８５ｂには、１つのインナクラッチプレート８７がスプライン嵌合によって内側円筒部材８５に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結されている。

インナクラッチプレート８７は、一方のアウタクラッチプレート８３と他方のアウタクラッチプレート８４との間に配置されている。内側円筒部材８５は、本発明の内側円筒部材の一態様である。インナクラッチプレート８７は、本発明の第２の摩擦部材の一態様である。インナクラッチプレート８７は、内側円筒部材８５を介して入力軸部材４に相対回転不能に連結されている。

内側円筒部材８５の外周側の端部には、図４（ｂ）に示すように、円周方向に６０°間隔に複数（６個）の切り欠き部８５ｃが設けられている。各切り欠き部８５ｃは、正面視において略矩形の形状を呈し、それぞれの径方向内側における底面から径方向外方に向けて、円柱状の支軸８５ｄが立設されている。

（アーマチャ９の構成）
アーマチャ９は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなり、回転軸線Ｏに平行な方向を厚さ方向とする円環板状の部材である。アーマチャ９の内周面には、内側円筒部材８５の外周側のストレートスプライン嵌合部８５ｂにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部９ａが形成されている。本実施の形態では、ストレートスプライン嵌合部９ａが内側円筒部材８５のストレートスプライン嵌合部８５ｂに対向する部位に形成され、内側円筒部材８５の切り欠き部８５ｃに対向する対向部９ｂには、ストレートスプラインが形成されていない。

アーマチャ９の厚さ方向に直交する一方の平面（電磁コイル６側の面）には、円周方向に沿って等間隔に複数（６個）の凹溝９ｃが形成されている。凹溝９ｃは、アウタクラッチプレート８３に対向する一方の平面から厚さ方向に窪むように放射状に形成されている。図４（ａ）及び（ｃ）では、凹溝９ｃを破線で示している。

電磁コイル６に通電されると、図３（ｂ）に示すように、装置ケース３０、磁路構成部材７、アウタクラッチプレート８３，８４、インナクラッチプレート８７、及びアーマチャ９に跨がって磁路Ｍが形成され、電磁コイル６の電磁力によってアーマチャ９が電磁コイル６側に移動する。このアーマチャ９の移動によって、アウタクラッチプレート８３，８４とインナクラッチプレート８７とが外側円筒部材８０及び内側円筒部材８５の軸方向に押圧されて摩擦係合する。なお、アウタクラッチプレート８３，８４及びインナクラッチプレート８７には、径方向の中央部に磁束の短絡を抑制する複数の円弧状のスリットが設けられている。

アウタクラッチプレート８３，８４とインナクラッチプレート８７との摩擦係合により、入力軸部材４に入力された駆動トルクが内側円筒部材８５及び外側円筒部材８０を介して出力軸部材５に伝達される。

（押付部材１１の構成）
図５は、押付部材１１を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。

押付部材１１は、図５に示すように、ＳＵＰ材等のバネ鋼からなる線材を屈曲して形成され、内側円筒部材８５の支軸８５ｄに回転可能に支持される被支持部１１ａと、被支持部１１ａと一体の第１アーム部１１ｂ及び第２アーム部１１ｃとを有している。被支持部１１ａは、線材を螺旋状に複数回巻き回して筒状とした捩じりコイルバネによって形成されている。被支持部１１ａの内側に形成された空間１１ｄには、内側円筒部材８５の支軸８５ｄが嵌入される。押付部材１１は、支軸８５ｄに支持されて、被支持部１１ａの中心軸１１ｅを中心として回転する。

第１アーム部１１ｂは、被支持部１１ａの外側で、被支持部１１ａの中心軸１１ｅに平行な方向に突出している。第２アーム部１１ｃは、被支持部１１ａの外周面における接線方向に延びるように突出している。第２アーム部１１ｃは、図５（ａ）に示す正面視において、第１アーム部１１ｂと被支持部１１ａの中心軸１１ｅとを結ぶ直線に交差する位置に設けられている。第２アーム部１１ｃの先端部と中心軸１１ｅとの距離は、第１アーム部１１ｂの先端部と中心軸１１ｅとの距離よりも長くなっている。

第１アーム部１１ｂは、アーマチャ９の凹溝９ｃに収容され、電磁コイル６の電磁力によるアーマチャ９の移動に応じて電磁コイル６側に変位することにより、被支持部１１ａを回転させる。

第２アーム部１１ｃは、その先端部がロックスリーブ１２の軸方向端面に接触し、アーマチャ９の電磁コイル６側への移動に伴う被支持部１１ａの支軸８５ｄを中心する回転によって、ロックスリーブ１２を出力軸部材５側に弾性的に押し付ける。

（ロックスリーブ１２の構成）
ロックスリーブ１２は、図２及び図３に示すように、円筒部１２ａと、円筒部１２ａの軸線方向一端部（電磁コイル６側の端部）の外周面から径方向外側に突出して形成された鍔部１２ｂとを有して構成されている。円筒部１２ａの内側にはストレートスプライン嵌合部１２ｃが形成され、このストレートスプライン嵌合部１２ｃが入力軸部材４における円筒部４ａのストレートスプライン嵌合部４ｅにスプライン嵌合している。これにより、ロックスリーブ１２は、入力軸部材４と相対回転不能に連結され、かつ押付部材１１の押し付け力を受けて入力軸部材４の軸線方向に移動可能とされている。

鍔部１２ｂの外周面には、出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｆにスプライン嵌合可能なストレートスプライン嵌合部１２ｄが形成されている。これにより、ロックスリーブ１２が出力軸部材５に向けて入力軸部材４に沿って移動することで、鍔部１２ｂのストレートスプライン嵌合部１２ｄが、出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｆに嵌合する。

すなわち、ロックスリーブ１２は、入力軸部材４に噛み合い、かつ出力軸部材５に噛み合わない第１位置と、入力軸部材４及び出力軸部材５に共に噛み合う第２位置との間で、入力軸部材４に沿って軸方向移動可能である。図３（ａ）は、ロックスリーブ１２が第１位置にある状態を示し、図３（ｂ）は、ロックスリーブ１２が第２位置にある状態を示している。押付部材１１は、アーマチャ９の電磁コイル６側への移動に応じた回転によって、ロックスリーブ１２を第１位置から第２位置に移動させるように押し付ける。

ロックスリーブ１２は、入力軸部材４の第１の円筒部４ａに外嵌されたコイルバネ１２０によって内側円筒部材８５側に付勢されている。コイルバネ１２０は、長手方向の一端部が入力軸部材４における第１の円筒部４ａと第３の円筒部４ｃとの間の段差部４ｇに当接し、他端部がロックスリーブ１２の軸方向端面（押付部材１１の第２アーム部１１ｃが当接する端面とは反対側の端面）に当接する。

ロックスリーブ１２は、電磁コイル６への通電が遮断されると、コイルバネ１２０の付勢力によって第２位置から第１位置に移動する。これにより、ロックスリーブ１２の鍔部１２ｂのストレートスプライン嵌合部１２ｄと出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｆとの嵌合状態が解除され、入力軸部材４と出力軸部材５とのロックスリーブ１２による連結が遮断される。

（電磁クラッチ装置３の動作）
次に、電磁クラッチ装置３の動作について、四輪駆動車２００が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する場合を中心に説明する。

四輪駆動車２００の二輪駆動状態での走行時には、電磁クラッチ装置３における駆動力の伝達、及びトルクカップリング１００における駆動力の伝達が共に遮断され、プロペラシャフト２の回転が停止している。

この状態から四輪駆動状態に移行する際には、ＥＣＵ１０から電磁クラッチ装置３の電磁コイル６に電流が供給される。これにより、磁路Ｍに磁束が発生し、電磁コイル６の電磁力によってアーマチャ９がアウタクラッチプレート８３，８４とインナクラッチプレート８７とを相互に押し付ける。この押し付けによるアウタクラッチプレート８３，８４とインナクラッチプレート８７との間の摩擦力により、フロントデフケース２１２から入力軸部材４に入力された駆動力の一部が、摩擦機構８（アウタクラッチプレート８３，８４及びインナクラッチプレート８７）を介して出力軸部材５に伝達される。出力軸部材５に伝達された駆動力は、前輪側のかさ歯車機構２２０を介してプロペラシャフト２に伝達され、プロペラシャフト２を回転させる。

一方、アーマチャ９の移動に伴って押付部材１１が支軸８５を中心として回転し、押付部材１１の第２アーム部１１ｃがロックスリーブ１２を第２位置に向かって弾性的に押し付ける。

入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期していない状態では、ロックスリーブ１２のストレートスプライン嵌合部１２ｄと出力軸部材５のストレートスプライン嵌合部５ｆとの干渉により、ロックスリーブ１２が第２位置まで移動することができないが、摩擦機構８を介して出力軸部材５に伝達される駆動力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２が加速され、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期すると、ロックスリーブ１２が押付部材１１の押し付け力によって第２位置まで移動する。これにより、入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ１２によって相対回転不能に連結される。

なお、入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ１２によって連結された後は、ホルダ部６１，磁路構成部材７，及びアーマチャ９に跨がる磁路Ｍの磁気抵抗が小さくなり、かつアーマチャ９が押付部材１１から受ける押し付け反力が小さくなるので、ロックスリーブ１２を第２位置に定位させるために必要な電流を電磁コイル６に供給すれば入力軸部材４と出力軸部材５との連結状態を維持できる。このため、アウタクラッチプレート８３，８４とインナクラッチプレート８７との摩擦力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２の回転を加速する際に比較して、電磁コイル６に供給する電流を小さくすることができる。

つまり、ロックスリーブ１２を第２位置で保持する時に電磁コイル６に印加する電流値は、ロックスリーブ１２を第１位置の状態から第２位置の状態に移動する時に電磁コイル６に印加する電流値の最高値よりも小さい。ここで、印加する電流がパルス電流の場合には、電流値の最高値はデューティー比で電流の印加時間の割合の最も大きい状態での平均電流値をいう。

入力軸部材４と出力軸部材５とがロックスリーブ１２によって連結された状態では、ＥＣＵ１０からトルクカップリング１００の電磁コイル１０４に供給される電流の増減により、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達される駆動力が調節される。

また、四輪駆動状態を解除して二輪駆動状態に移行する際には、電磁コイル６への電流の供給を遮断する。これによって電磁コイル６の電磁力が消失し、コイルバネ１２０の復元力によってロックスリーブ１２が第１位置に移動して、入力軸部材４と出力軸部材５との連結が解除される。

［本実施の形態の効果］
以上説明した本実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

（１）二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際、入力軸部材４から摩擦機構８によって伝達される駆動力によって出力軸部材５及びプロペラシャフト２が加速されるので、前輪２０４Ｒ，２０４Ｌと後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとが差動回転している場合にも、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とを同期させることができる。このため、例えば低μ路における旋回時に二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する必要が生じた場合でも、摩擦機構８によって入力軸部材４及び出力軸部材５を回転同期させ、入力軸部材４と出力軸部材５とをロックスリーブ１２によって連結することが可能となる。

（２）ロックスリーブ１２は、押付部材１１の押し付け力によって弾性的に第２位置に向かって押し付けられるので、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期した際に、自ずと第２位置に移動する。つまり、入力軸部材４の回転と出力軸部材５の回転とが同期した後に例えばソレノイド等のアクチュエータによってロックスリーブ１２を移動させる必要がないので、電磁クラッチ装置３の構成を簡略化することができ、小型軽量化ならびに低コスト化を図ることが可能となる。

以上、本発明の電磁クラッチ装置及びこれを備えた四輪駆動車を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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る。

例えば、上記実施の形態では、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒが主駆動輪であり、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒが補助駆動輪である四輪駆動車２００に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、前輪が補助駆動輪であり、後輪が主駆動輪である四輪駆動車に適用してもよい。

また、上記実施の形態では、外側円筒部材８０を出力軸部材５に相対回転不能に連結し、内側円筒部材８５を入力軸部材４に相対回転不能に連結した場合について説明したが、これに限らず、外側円筒部材８０を入力軸部材４に相対回転不能に連結し、内側円筒部材８５を出力軸部材５に相対回転不能に連結してもよい。

２…プロペラシャフト、３…電磁クラッチ装置、４…入力軸部材、４ａ〜４ｄ…第１乃至第４の円筒部、４ｅ，４ｆ…ストレートスプライン嵌合部、４ｇ…段差部、５…出力軸部材、５ａ〜５ｄ…第１乃至第４の円筒部、５ｅ…スプライン嵌合部、５ｆ…ストレートスプライン嵌合部、６…電磁コイル、７…磁路構成部材、７ｃ…内周面、８…摩擦機構、９…アーマチャ、９ａ…ストレートスプライン嵌合部、９ｂ…対向部、９ｃ…凹溝、１０ａ…第１の回転センサ、１０ｂ…第２の回転センサ、１１…押付部材、１１ａ…被支持部、１１ｂ…第１アーム部、１１ｃ…第２アーム部、１１ｄ…空間、１１ｅ…中心軸、１２…ロックスリーブ、１２ａ…円筒部、１２ｂ…鍔部、１２ｃ，１２ｄ…ストレートスプライン嵌合部、３０…装置ケース、３０ａ…内面、３０ｂ…収容空間、３１，３２…シール機構、４０，４１…玉軸受、４２…針状ころ軸受、４４…止め輪、４５…スペーサ、４６…シム、５１，５２…円錐ころ軸受、６０…コイル部、６１…ホルダ部、６２…止め輪、７１…第１の磁性部材、７２…非磁性部材、７３…第２の磁性部材、７３ａ…凹溝、８０…外側円筒部材、８１…大径円筒部、８１ａ…ストレートスプライン嵌合部、８２…小径円筒部、８２ａ…スプライン嵌合部、８３，８４…アウタクラッチプレート、８５…内側円筒部材、８５ａ，８５ｂ…ストレートスプライン嵌合部、８５ｃ…切り欠き部、８５ｄ…支軸、８６…張り出し部、８７…インナクラッチプレート、１００…トルクカップリング、１０１…ハウジング、１０２…インナシャフト、１０３…多板クラッチ、１０４…電磁コイル、１０５…カム機構、１２０…コイルバネ、２００…四輪駆動車、２０１…駆動力伝達系、２０２…エンジン、２０３…トランスミッション、２０４Ｌ，２０４Ｒ…前輪、２０５Ｌ，２０５Ｒ…後輪、２０６…フロントディファレンシャル、２０７…リヤディファレンシャル、２０８Ｌ，２０８Ｒ…アクスルシャフト、２０９Ｌ，２０９Ｒ…サイドギヤ、２１０…ピニオンギヤ、２１１…ピニオンシャフト、２１２…フロントデフケース、２１２ａ…筒部、２１３Ｌ，２１３Ｒ…アクスルシャフト、２１４Ｌ，２１４Ｒ…サイドギヤ、２１５…ピニオンギヤ、２１６…ピニオンシャフト、２１７…リヤデフケース、２１８…ドライブピニオン、２１９…リングギヤ、２２０…かさ歯車機構、２２１…ドライブピニオン、２２２…リングギヤ、２２３…かさ歯車機構、Ｍ…磁路、Ｏ…回転軸線

Claims (7)

1. 互いに相対回転可能な第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結する電磁クラッチ装置であって、
   前記第１の回転部材に相対回転不能に連結された第１の摩擦部材、及び前記第２の回転部材に相対回転不能に連結された第２の摩擦部材を有する摩擦機構と、
   通電によって電磁力を発生させる電磁コイルと、
   前記電磁力によって前記電磁コイル側に移動し、前記第１の摩擦部材と前記第２の摩擦部材とを摩擦係合させるアーマチャと、
   前記第２の回転部材に相対回転不能に連結され、前記第２の回転部材に噛み合い前記第１の回転部材に噛み合わない第１位置と前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材に共に噛み合う第２位置との間で軸方向移動可能なロックスリーブと、
   前記アーマチャの移動に応じて支軸を中心として回転し、前記回転によって前記ロックスリーブを前記第１位置から前記第２位置に移動させるように押し付ける押付部材とを備え、
   前記押付部材は、前記支軸に回転可能に支持された被支持部と、前記電磁力による前記アーマチャの移動に応じて変位することにより前記被支持部を回転させる第１アーム部と、前記被支持部から突出して前記ロックスリーブを押し付ける第２アーム部とを有する、
   電磁クラッチ装置。
2. 前記押付部材は、前記被支持部が捩じりコイルバネによって形成され、前記支軸を中心とする回転によって前記第２アーム部が前記ロックスリーブを弾性的に押し付ける、
   請求項１に記載の電磁クラッチ装置。
3. 前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材の一方の回転部材に相対回転不能に連結された外側円筒部材、及び前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材の他方の回転部材に相対回転不能に連結された内側円筒部材をさらに備え、
   前記第１の摩擦部材は、前記外側円筒部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、
   前記第２の摩擦部材は、前記内側円筒部材に相対回転不能かつ軸方向移動可能に連結され、
   前記アーマチャは、前記第１の摩擦部材及び前記第２の摩擦部材を前記外側円筒部材及び前記内側円筒部材の軸方向に押圧して摩擦係合させる、
   請求項１又は２に記載の電磁クラッチ装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置と、
   駆動源の駆動力が常に伝達される左右一対の主駆動輪と、
   前記左右一対の主駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する主駆動輪側のディファレンシャル装置と、
   車両の走行状態に応じて前記駆動源の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪と、
   前記左右一対の補助駆動輪にそれぞれ連結された一対のサイドギヤ、及び当該一対のサイドギヤを収容するデフケースを有する補助駆動輪側のディファレンシャル装置と、
   前記主駆動輪側から前記補助駆動輪側に駆動力を伝達する駆動力伝達軸とを備え、
   前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち一方の回転部材が前記主駆動輪側のディファレンシャル装置の前記デフケースに連結され、前記第１の回転部材及び前記第２の回転部材のうち他方の回転部材が前記駆動力伝達軸に連結された、
   四輪駆動車。
5. 前記駆動力伝達軸から前記一対の補助駆動輪への駆動力の伝達を遮断することが可能な断続装置をさらに備えた、
   請求項４に記載の四輪駆動車。
6. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の電磁クラッチ装置の制御方法であって、
   前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい
   電磁クラッチの制御方法。
7. 請求項４又は５に記載の四輪駆動車の制御方法であって、
   前記ロックスリーブを前記第２位置で保持する時の電流値は、前記ロックスリーブを前記第１位置の状態から前記第２位置に移動する時に前記電磁コイルに印加する電流の最高値よりも小さい
   四輪駆動車の制御方法。

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