JP2011122680A - Electromagnetic clutch - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to an electromagnetic clutch for controlling torque transmission between rotating members or controlling an action of a braking force on the rotating members.
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)。 Conventionally, a cam member in which a cam groove is formed is attracted by the magnetic force of an electromagnetic coil, the cam mechanism is operated by friction at a contact portion with other members generated by the attraction, and the cam member is An electromagnetic clutch that strongly presses against another member is known. (For example, refer to Patent Document 1).
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。 The electromagnetic clutch described in Patent Document 1 is applied to a drive system on the rear wheel side of a four-wheel drive vehicle configured to drive front wheels with an engine and drive rear wheels with an electric motor, and stop the electric motor. Sometimes it is arranged between the output shaft and the gears constituting the reduction gear train in order to cut off the connection between the differential device of the rear wheel and the electric motor to reduce the running resistance.
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。 The electromagnetic clutch includes an electromagnetic coil, a cam member (armature) that is attracted to the electromagnetic coil side by the magnetic force of the electromagnetic coil and frictionally engages with a disk-shaped member that rotates integrally with the output shaft, and the cam member and the gear. And a cam follower interposed therebetween. A cam groove is formed on a surface of the gear facing the cam member, and the cam member and the gear constitute a cam mechanism together with the cam follower.
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。 When the electromagnetic coil is energized during traveling of the vehicle, the cam member is attracted to the disk-shaped member and frictionally engaged, and is rotated relative to the gear by the frictional force. Due to this relative rotation, the cam follower rolls in the cam groove, and the cam member is frictionally engaged more strongly by the cam force of the cam mechanism, so that the torque of the electric motor is transmitted to the differential side.
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。 On the other hand, when the electric motor is stopped while the electromagnetic coil is not energized, the cam mechanism is in a neutral state (non-operating state), and the frictional engagement of the cam member is released by the force of the return spring. As a result, the connection between the electric motor and the differential device is cut off.
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。 The cam member of the electromagnetic clutch configured as described above smoothly moves in the axial direction with respect to the shaft member inserted in the insertion hole formed in the center portion so that the cam member is reliably attracted by the magnetic force when the electromagnetic coil is energized. It is desirable to be possible. Therefore, the outer peripheral surface of the shaft member is formed so that the outer diameter of the shaft member becomes small in the movement range of the cam member so that a sufficient gap (backlash) is generated between the outer peripheral surface of the shaft member and the inner surface of the insertion hole of the cam member. .
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。 However, for example, if rotation imbalance occurs in the cam member due to, for example, a machining error of the cam member, the cam member is eccentric when the electromagnetic coil is not energized, and when the electromagnetic coil is energized in that state, the cam member is eccentric. Friction engagement is performed in the state. As a result, vibration accompanying rotation may occur.
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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic clutch capable of suppressing the occurrence of vibration due to the eccentricity of the cam member.
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。 In order to achieve the above object, an electromagnetic clutch according to the present invention includes a shaft-shaped rotating member, a first cam member provided on an outer periphery of the rotating member so as to rotate integrally with the rotating member, and the rotating member. An insertion hole is formed, and a first position where the distance to the first cam member is close and a second position where the distance from the first cam member is farther than the first position are axial. A second cam member that is movably disposed and generates an axial cam force by relative rotation with the first cam member; and an electromagnetic coil that generates a magnetic force to move the second cam member in the axial direction. The rotating member is formed in a shape such that the movable distance in the radial direction of the second cam member relative to the rotating shaft is smaller at the first position than at the second position.
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。 According to this configuration, the eccentricity of the second cam member with respect to the rotating member is suppressed when the second cam member is in the first position.
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。 The rotating member includes a large-diameter portion facing at least a part of the inner surface of the insertion hole when the second cam member is in the first position, and the first position of the second cam member. A tapered portion that gradually decreases in diameter from the large-diameter portion in the moving direction to the second position may be formed.
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。 According to this configuration, the second cam member moves from the second position to the first position along the outer peripheral surface of the tapered portion.
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。 In addition, when the second cam member is in the first position, only a part of the inner surface of the insertion hole on the first cam member side is fitted to the large diameter portion.
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。 According to this configuration, the second cam member is fitted to the large-diameter portion of the rotating member as compared with the case where the entire inner surface of the insertion hole of the second cam member is fitted to the large-diameter portion of the rotating member. In such a state, the axial movement distance becomes shorter.
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。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of vibration due to the eccentricity of the cam member.
[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。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a driving force transmission system of a four-wheel drive vehicle to which an electromagnetic clutch according to a first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a four-
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。
The driving force transmission device 1 is supported inside a
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。
The four-
(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。
(Overall configuration of the driving force transmission device 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the driving force transmission device 1. The driving force transmission device 1 includes a housing 2 that can rotate relative to a differential carrier 106 (shown in FIG. 1), and an inner shaft that serves as a shaft-like rotating member that is coaxial with the housing 2 and can rotate relative to the housing 2. 3, the main clutch 4 disposed between the housing 2 and the inner shaft 3, the electromagnetic coil 5 held in a non-rotatable manner with respect to the
(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。
(Configuration of housing 2)
The housing 2 includes a
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。
The
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。
The
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。
The
(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。
(Configuration of inner shaft 3)
The inner shaft 3 is supported inside the housing 2 by a
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。
The inner shaft 3 is formed with a first
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。
Further, the inner shaft 3 is formed with a second
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。
Further, on the outer surface of the inner shaft 3, a straight spline
(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。
(Configuration of main clutch 4)
The main clutch 4 has a plurality of outer
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。
The outer
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。
The inner
(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。
(Configuration of electromagnetic coil 5)
The electromagnetic coil 5 is held by a
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。
The
(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。
(Configuration of cam mechanism 6)
The cam mechanism 6 is disposed between the main clutch 4 and the
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。
The
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。
Further, a straight spline
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。
The
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。
Further, the
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。
The
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。
The
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。 3A and 3B show the cam mechanism 6 in an operating state, in which FIG. 3A is an enlarged view showing the cam mechanism 6 and its peripheral part in an enlarged manner, and FIG.
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。
As shown in FIG. 3A, on the outer peripheral surface of the inner shaft 3 facing the inner
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。
In the second position (the position shown in FIG. 3A) where the cam mechanism 6 is actuated and frictionally engaged with the
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。
In the operating state of the cam mechanism 6, the
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。
The
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。
4A and 4B show the cam mechanism 6 in a non-operating state, in which FIG. 4A is an enlarged view showing the cam mechanism 6 and its peripheral part in an enlarged manner, and FIG. c) is a partially enlarged view showing a portion where the inner
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。
In the inoperative state of the cam mechanism 6 shown in FIG. 4A, the energization of the electromagnetic coil 5 is interrupted, and the
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。
When the cam mechanism 6 is in an inoperative state, the
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。
As shown in FIG. 4C, when the
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。
Therefore, the gap between the inner shaft 3 when the
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。
The gap D1 between the inner
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。
Further, the gap D2 between the inner
(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。
(Operation of the driving force transmission device 1)
Next, the operation of the driving force transmission device 1 will be described. When the
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。
When the
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。
When the housing 2 and the inner shaft 3 are differentially rotated in this state, as shown in FIG. 3B, the
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。
Further, for example, when the four-
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。
When the energization of the electromagnetic coil 5 is interrupted, the
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。
Further, when the
(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。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment of the present invention described above, the following effects can be obtained.
(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。
(1) When the
(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。
(2) In the operating state of the cam mechanism 6, it is fitted to the outer peripheral surface of the large-diameter portion 31 of the inner shaft 3 on the
(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。
(3) When the
(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。
(4) Since the taper portion 32 whose diameter gradually decreases from the large diameter portion 31 toward the
[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。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a schematic configuration of the electromagnetic clutch 11 according to the second embodiment of the present invention. The electromagnetic clutch 11 functions as a brake device for preventing the shaft-like
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。
The
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。
The rotating
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。
The
第2カム部材72は、回転部材8の回転軸O2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。
The
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。
The
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。
The holding
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。
A
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M2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。
The
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。
When the rotating
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。
FIG. 6 shows a state where the energization to the
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O2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。
In the first position, the axial movement of the
(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。
(Effect of the second embodiment)
According to the second embodiment of the present invention described above, the following effects can be obtained.
(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。
(1) When the
(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。
(2) In the operating state in which the
(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。
(3) Since a taper portion 82 whose diameter gradually decreases from the
[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。
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows a schematic configuration of an electromagnetic clutch according to a third embodiment of the present invention, where (a) shows an operating state and (b) shows a non-operating state.
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。
In the second embodiment, the tapered portion 82 is provided between the large-
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M3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。
In the operating state shown in FIG. 7 (a), the magnetic flux M 3 generated is energized
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O3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。
In the non-actuated state shown in FIG. 7B, the energization to the
(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。
(Effect of the third embodiment)
According to the third embodiment of the present invention described above, there are the same effects as the effects (1) and (2) of the second embodiment. Further, since the
[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。
[Other embodiments]
As mentioned above, although the electromagnetic clutch of this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment, It implements in a various aspect in the range which does not deviate from the summary. For example, the following modifications are possible.
(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。 (1) In each of the embodiments described above, the spherical cam follower is interposed between the first cam member and the second cam member. However, the present invention is not limited to this, and the opposing surfaces of the first cam member and the second cam member An inclined surface that is inclined with respect to the axial direction may be formed on each of these, and a cam force may be generated by sliding between the inclined surfaces.
(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。 (2) In each of the above embodiments, the second cam member is frictionally engaged with the rear housing or the yoke when the electromagnetic coil is energized, and the frictional engagement is released by the biasing force of the disc spring when deenergized. However, on the contrary, the second cam member is frictionally engaged with other members by the biasing force of the elastic member such as a disc spring when the electromagnetic coil is not energized, and the magnetic force is applied by the magnetic force when the electromagnetic coil is energized. You may comprise so that a match may be cancelled | released.
(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。 (3) In each of the above embodiments, the friction surface of the second cam member is formed on the outer peripheral side of the cam groove. However, the friction surface may be formed on a portion corresponding to the back side of the cam groove, and the friction surface The surface may be formed on the inner peripheral side of the cam groove.
(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。 (4) In each of the above embodiments, the tapered portion is provided on one of the rotating member and the second cam member, but the tapered portion may be provided on both of these members.
(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。 (5) In each of the above embodiments, a part of the inner peripheral surface of the insertion hole of the second cam member is configured to be fitted to the large diameter portion of the rotating member, but the entire inner peripheral surface of the insertion hole is May be configured to be fitted to the large-diameter portion of the rotating member.
(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。 (6) In each of the above embodiments, when the second cam member is in the second position, the inner peripheral surface thereof faces the tapered portion and the small diameter portion of the rotating member. The inner peripheral surface may face only the tapered portion at the second position.
(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。 (7) In each of the above embodiments, the large-diameter portion of the rotating member is formed in a cylindrical shape or a columnar shape, but the axis-orthogonal cross section of the large-diameter portion is not limited to a circle, The polygonal shape formed so that the distance from a rotating shaft may become larger than a small diameter part, or the shape which has a processus | protrusion in a part of circumferential direction may be sufficient.
(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。 (8) There are no particular restrictions on the use and application object of the electromagnetic clutch.
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、M2…磁束、O…回転軸、O2…回転軸、O3…回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driving force transmission device, 2 ... Housing, 3 ... Inner shaft, 3a ... End surface, 3b ... Hollow part, 3c ... Straight spline fitting part, 3d ... End surface, 3e ... Hollow part, 3f ... Wall part, 3g ... Straight Spline fitting part, 3h ... step part, 4 ... main clutch, 5 ... electromagnetic coil, 5a ... electric wire, 6 ... cam mechanism, 8 ... rotating member, 8a ... end, 9 ... casing, 9a ... recess, 10,11 ... Electromagnetic clutch, 21 ... Front housing, 21 ... Rear housing, 21 ... Front housing, 21a ... Accommodating space, 21b ... Straight spline fitting part, 22 ... Rear housing, 22a ... Accommodating space, 22b ... Friction surface, 31 ... Large Diameter portion, 32 ... taper portion, 32 ... small diameter portion, 32 ... taper portion, 33 ... small diameter portion, 33a ... annular groove, 41 ... outer clutch plate, 41a ... spline
Claims (3)
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。 An axial rotating member;
A first cam member provided on the outer periphery of the rotating member so as to rotate integrally with the rotating member;
An insertion hole into which the rotating member is inserted is formed, and a first position where the distance from the first cam member is close, and a second position where the distance from the first cam member is separated from the first position. A second cam member that is arranged so as to be axially movable between the first cam member and generates an axial cam force by relative rotation with the first cam member;
An electromagnetic coil for generating a magnetic force for moving the second cam member in the axial direction,
The rotating member is an electromagnetic clutch formed in a shape in which a radially movable distance of the second cam member with respect to a rotating shaft thereof is smaller at the first position than at the second position.
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