JP2006349107A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁式湿式多板クラッチにおける電磁石の低電流化と小型化とを図る。
【解決手段】湿式多板クラッチ７の軸方向一側に、電磁石１３を駆動源とし、その電磁石１３に対する通電と遮断とによって外輪３に取付けられたロータ１２にアーマチュア１１を吸着させる電磁クラッチ部１０Ａと、その電磁クラッチ部１０Ａのアーマチュア１１と外輪３の締結時に、アーマチュア１１を内輪５に回り止めされたプレッシャプレート２１に対して相対回転させてアーマチュア１１とプレッシャプレート２１間に設けられたボールカム２２によりプレッシャプレート２１を湿式多板クラッチ７に向けて移動させる軸力負荷部１０Ｂとを設ける。湿式多板クラッチ７のクラッチプレート８、９、プレッシャプレート２１およびボールカム２２のボール２４のうちの少なくとも一つを非磁性体として、電磁石１３に対する通電時に、外輪３から磁束が漏洩するのを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、動力の伝達経路上において、動力の伝達と遮断の切換えに用いられる回転伝達装置に関するものである。

ＦＲベースの４輪駆動車において、補助駆動輪としての前輪に駆動力の伝達と遮断とを行なう回転伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記回転伝達装置は、トランスミッションからの駆動力が入力される入力部材内に出力部材を組込んで相対的に回転自在に支持し、その入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設けている。

ここで、クラッチ制御装置は、電磁クラッチ部と、その電磁クラッチ部の締結時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、上記電磁クラッチ部は、軸方向に移動可能なアーマチュアと、入力部材に取付けられて上記アーマチュアと軸方向で対向するロータと、そのロータと軸方向で対向する電磁石とから成り、上記電磁石の電磁コイルに対する通電によりロータにアーマチュアを吸着して、入力部材とアーマチュアとを結合させるようにしている。

一方、軸力負荷部は、アーマチュアと湿式多板クラッチ間にプレッシャプレートを組込み、そのプレッシャプレートを出力部材に回り止めし、かつ軸方向に移動可能に支持し、上記プレッシャプレートとアーマチュアの対向面それぞれに中央から周方向両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込み、上記プレッシャプレートに対するアーマチュアの相対回転によりプレッシャプレートを軸方向に移動させて湿式多板クラッチに軸力を負荷するようにしている。
特開２００５−４８７８８号公報

ところで、上記従来の回転伝達装置においては、電磁クラッチ部のロータが入力部材に直接連結されているため、電磁石の電磁コイルに通電するアーマチュアの吸着時、ロータから外輪に磁束が漏洩し、その漏洩磁束は湿式多板クラッチの入力側および出力側のクラッチプレート、プレッシャプレート、ボールおよびアーマチュアに流れて、アーマチュアにロータから離反させる方向の引っ張り力が負荷される。この引っ張り力はロータがアーマチュアを吸着する吸着力を低下させるように作用するため、ロータとアーマチュアの対向面間に形成される軸方向のエアキャップを小さい値に厳しく管理する必要があると共に、磁束の漏洩によって電磁石に必要以上の大きな電流を流す必要があり、電磁石として大型のものを必要とし、コストを高めるという不都合がある。

また、磁束の漏洩によって、入力側および出力側のクラッチプレートや、プレッシャプレート、ボール等の部品が磁化されて摩耗粉が付着し易く、その摩耗粉の付着により摩耗が促進され、耐久性を低下させると共に、電磁石に対する通電遮断時の残留磁気により、湿式多板クラッチの空転時の空転トルクが大きいという不都合もある。

この発明の課題は、入力部材と出力部材間に組込まれた湿式多板クラッチの結合および結合解除を電磁式のクラッチ制御装置で制御するようにした回転伝達装置において、電磁石の低電流化と小型化とを図ること、空転トルクの増加を防止し、かつ部品の摩耗による耐久性の低下を抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、入力部材と出力部材を内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設け、そのクラッチ制御装置が、電磁石に対する通電によって入力部材に取付けられたロータにアーマチュアを吸着させる電磁クラッチ部と、前記アーマチュアの吸着時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、その軸力負荷部が、前記アーマチュアと出力部材に回り止めされて軸方向に移動可能なプレッシャプレートの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成る回転伝達装置において、前記湿式多板クラッチの入力側および出力側のクラッチプレートと、プレッシャプレートと、ボールのうちの少なくとも一つを非磁性体とした構成を採用したのである。

上記のように、湿式多板クラッチの入力側および出力側のクラッチプレートと、プレッシャプレートと、ボールのうちの少なくとも一つを非磁性体としたことにより、電磁石の電磁コイルに対する通電時に外輪側に磁束が漏洩するのを防止することができる。このため、アーマチュアにロータから離反させる引き付け力が負荷されることがないので、発生した磁束をアーマチュアの吸着力として無駄なく利用することができ、低電流化と電磁石の小型化とを図ることができる。

また、湿式多板クラッチの入力側および出力側のクラッチプレートや、プレッシャプレートおよびボールが磁化されることがないので、摩耗粉の付着がなく、その摩耗粉の付着による摩耗を防止し、耐久性の低下を抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、静止部材としてのハウジング１は、一端に端壁２を有している。

ハウジング１内には、入力部材としての外輪３が組込まれている。外輪３はハウジング１の他端部内に組込まれた軸受４によって回転自在に支持されている。

外輪３の内側には出力部材としての内輪５が組込まれ、その内輪５と外輪３間に組込まれた軸受６によって両輪３、５は相対的に回転自在とされている。

外輪３と内輪５間には、湿式多板クラッチ７が組込まれている。湿式多板クラッチ７は、多数の入力側クラッチプレート８と多数の出力側クラッチプレート９とから成る。入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９は軸方向に交互に組込まれ、上記入力側クラッチプレート８は外輪３に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されている。一方、出力側クラッチプレート９は内輪５に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されている。

入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９は、負荷される軸力により互に密着して結合状態となり、外輪３の回転を内輪５に伝達する。

湿式多板クラッチ７の軸方向一側には、その湿式多板クラッチ７の結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置１０が設けられている。

クラッチ制御装置１０は、電磁クラッチ部１０Ａと、その電磁クラッチ部１０Ａの締結時に外輪３の回転トルクを軸力に変換して湿式多板クラッチ７に負荷する軸力負荷部１０Ｂとから成る。

電磁クラッチ部１０Ａは、アーマチュア１１と、そのアーマチュア１１の一側方に設けられたロータ１２と、そのロータ１２の一側方に設けられた電磁石１３とから成る。

アーマチュア１１は、内輪５に接続される図示省略した出力軸を中心として回転自在に支持され、かつ軸方向に移動自在とされている。

ロータ１２は、外筒部１２ａおよび内筒部１２ｂを有し、外筒部１２ａの外周には雄ねじ１４が形成されている。ロータ１２は外輪３の一端部内周に形成された雌ねじ１５に対する雄ねじ１４のねじ込みによって外輪３に固定され、上記雌ねじ１５にねじ係合されたロックナット１６の締付けによって弛み止めされている。ロータ１２とアーマチュア１１との間には微小なエアギャップ１７が形成され、そのエアギャップ１７はロータ１２のねじ込み量を加減することによって調整し得るようになっている。ロータ１２とアーマチュア１１との間には、アーマチュア１１をロータ１２から離反する方向に付勢する離反ばね１８が組込まれている。

電磁石１３は、ロータ１２の外筒部１２ａと内筒部１２ｂ間に組込まれている。この電磁石１３は、電磁コイル１３ａと、その電磁コイル１３ａを支持し、ハウジング１によって支持されたコア１３ｂとから成り、上記電磁コイル１３ａに対する通電により、コア１３ｂ、ロータ１２およびアーマチュア１１に磁束が流れてロータ１２にアーマチュア１１が吸着される。その吸着により外輪３にアーマチュア１１が結合されて外輪３と共にアーマチュア１１が回転する。

図１乃至図３に示すように、軸力負荷部１０Ｂは、アーマチュア１１と湿式多板クラッチ７との間にプレッシャプレート２１を設け、そのプレッシャプレート２１を内輪５に回り止めし、かつ軸方向に移動可能に支持し、上記プレッシャプレート２１とアーマチュア１１の対向面間にボールカム２２を設けている。ここでボールカム２２は、プレッシャプレート２１とアーマチュア１１の対向面それぞれに中央から周方向両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなるカム溝２２ａ、２２ｂを設け、そのカム溝２２ａ、２２ｂ間にボール２４を組込んだ構成から成り、上記プレッシャプレート２１に対するアーマチュア１１の相対回転により、プレッシャプレート２１を湿式多板クラッチ７に向けて移動させて湿式多板クラッチ７を軸方向に押すようにしている。

図１に示すように、湿式多板クラッチ１０Ａの入力側および出力側のクラッチプレート８、９、軸力負荷部１０Ｂのプレッシャプレート２１およびボール２４のそれぞれは非磁性体から成っている。ここで、非磁性体として、アルミニウム、ステンレス、セラミック等を挙げることができる。

実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、外輪３には入力軸を接続し、内輪５には出力軸を接続する。その入力軸および出力軸の接続のため、外輪３および内輪５の内周にスプライン歯４０、４１が設けられている。

図１は、電磁石１３の電磁コイル１３ａに対して通電を遮断した状態を示し、湿式多板クラッチ７は結合解除状態とされている。このため、外輪３が回転しても、その回転は内輪５に伝達されず、外輪３のみがフリー回転する。

外輪３の回転状態において、電磁石１３の電磁コイル１３ａに通電すると、コア１３ｂ、ロータ１２およびアーマチュア１１に磁束が流れてロータ１２とアーマチュア１１間に磁気吸引力が作用し、その磁気吸引力によりアーマチュア１１がロータ１２に吸着され、外輪３とアーマチュア１１とが結合されて外輪３と共にアーマチュア１１が回転する。

また、アーマチュア１１はプレッシャプレート２１に対して相対回転し、その相対回転によって、図３（ロ）に示すように、アーマチュア１１に形成されたカム溝２２ｂとプレッシャプレート２１に形成されたカム溝２２ａが周方向に位相がずれるため、プレッシャプレート２１は湿式多板クラッチ７側に移動して、その湿式多板クラッチ７を軸方向に押圧し、その押圧によって入力側クラッチプレート８と出力側クラッチプレート９が互に密着する。

このため、外輪３の回転は湿式多板クラッチ７を介して内輪５に伝達され、内輪５が外輪３と同方向に回転する。

ここで、プレッシャプレート２１が湿式多板クラッチ７を軸方向に押圧するとき、その反力によってアーマチュア１１がロータ１２に押し付けられるため、一旦電磁クラッチ部１０Ａの締結が行なわれれば、その後の電磁コイル１３ａに流す電流を小さくしても、アーマチュア１１は吸着状態に保持され、電流消費量の低減化を図ることができる。

外輪３から内輪５への回転トルクの伝達状態において、電磁コイル１３ａに対する通電を解除すると、アーマチュア１１は吸着を解除される。その吸着解除時、離反ばね１８がアーマチュア１１をプレッシャプレート２１に向けて押圧すると共に、プレッシャプレート２１は湿式多板クラッチ７から押圧されるため、カム溝２２ａ、２２ｂがボール２４を押圧する作用により、アーマチュア１１とプレッシャプレート２１が相対回転して、ボール２４はカム溝２２ａ、２２ｂの中央に配置される中立位置に戻される。

このため、湿式多板クラッチ７への軸力の負荷は解除されると共に、湿式多板クラッチ７は締結解除状態となり、外輪３から内輪５への回転トルクの伝達が遮断される。

電磁石１３の電磁コイル１３ａに対する通電と遮断とによって湿式多板クラッチ７の締結および締結解除を制御する上記のような回転伝達装置において、湿式多板クラッチ７の入力側および出力側のクラッチプレート８、９、プレッシャプレート２１およびボール２４が磁性体から成っていると、電磁コイル１３ａに対する通電時に、外輪３から上記部品のそれらに磁束が漏洩して、ロータ１２とアーマチュア１１の相互間に作用する磁気吸引力が低下し、また、磁束の漏洩によりアーマチュア１１にロータ１２から離反させる方向の磁気吸引力が作用し、ロータ１２に対するアーマチュア１１の吸着が阻害されることになる。

そのため、前述のように、ロータ１２とアーマチュア１１の対向面間に形成される軸方向のエアギャップを小さな値に厳しく管理する必要が生じると共に、電磁コイル１３ａに対して大きな電流を流して、アーマチュア１１がロータ１２に確実に吸着させる必要が生じる。

しかしながら、実施の形態では、湿式多板クラッチ７の入力側および出力側のクラッチプレート８、９、プレッシャプレート２１およびボール２４を非磁性体としているため、外輪３からクラッチプレート８、９、プレッシャプレート２１およびボール２４に磁束が漏洩することはない。

このため、ロータ１２とアーマチュア１１間のエアギャップ１７を厳しく管理する必要がなく、そのエアギャップ１７の調整が容易であり、しかも、電磁コイル１３ａに小さな電流を流すことによってアーマチュア１１を確実に吸着することができるので、低電流化を達成することができると共に、電磁石１３として小型のものを採用することができる。

また、磁束の漏洩がないので、クラッチプレート８、９やプレッシャプレート２１、ボール２４が磁化されることがなく、これらの部品に対して摩耗粉が付着することもないので部品の摩耗を防止し、耐久性の低下を抑制することができると共に、電磁コイル１３ａに対する通電遮断時の空転状態での空転トルクの増大も抑制することができる。

なお、実施の形態では、クラッチプレート８、９、プレッシャプレート２１およびボール２４のそれぞれを非磁性体としたが、上記部品の少なくとも一つを非磁性体としてもよい。また、クラッチプレートとプレッシャプレート２１間に非磁性体のプレートやリングを別途設けるようにしもよい。

この発明に係る回転伝達装置の実施の形態を示す縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 （イ）は軸力負荷部を示す断面図、（ロ）は軸力発生時の状態を示す断面図

符号の説明

１ ハウジング
３ 外輪
５ 内輪
７ 湿式多板クラッチ
１０ クラッチ制御装置
１０Ａ 電磁クラッチ部
１０Ｂ 軸力負荷部
１１ アーマチュア
１２ ロータ
１３ 電磁石
２１ プレッシャプレート
２２ａ、２２ｂ カム溝
２４ ボール

Claims (1)

1. 入力部材と出力部材を内外に配置して相対的に回転自在に支持し、その入力部材と出力部材間に、負荷される軸力によって入力部材と出力部材とを結合する湿式多板クラッチを組込み、その湿式多板クラッチの軸方向一側に、その湿式多板クラッチの結合および結合解除を制御するクラッチ制御装置を設け、そのクラッチ制御装置が、電磁石に対する通電によって入力部材に取付けられたロータにアーマチュアを吸着させる電磁クラッチ部と、前記アーマチュアの吸着時に入力部材の回転トルクを軸力に変換して、その軸力を湿式多板クラッチに負荷する軸力負荷部とから成り、その軸力負荷部が、前記アーマチュアと出力部材に回り止めされて軸方向に移動可能なプレッシャプレートの対向面それぞれに周方向の両端に向けて溝深さが次第に浅くなるカム溝を設け、そのカム溝間にボールを組込んだ構成から成る回転伝達装置において、前記湿式多板クラッチの入力側および出力側のクラッチプレートと、プレッシャプレートと、ボールのうちの少なくとも一つを非磁性体としたことを特徴とする回転伝達装置。

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