JP3815965B2 - カップリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は差動装置の前に配置され、この差動装置へ伝達される駆動力を電磁石で可変制御する電子制御式のカップリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４輪駆動車などにおいて、差動装置の直前に配置され、この差動装置へ伝達される駆動力を電磁石で可変制御する電子制御式のカップリング装置が知られている（例えば特開平１０−２９２８２９号公報）。このカップリング装置は、アウタ部材およびインナ部材と、アウタ部材とインナ部材との間に設けられたメインクラッチと、メインクラッチのトルク伝達を制御するパイロットクラッチと、パイロットクラッチの動作を制御する電磁石とを備えており、アウタ部材は差動装置のデフキャリアによって回転自在に支持されている。また、電磁石を回り止めするため、デフキャリアと電磁石を保持したヨークとに互いに軸方向に係合する凹部と凸部とを設けてある。
【０００３】
ところで、差動装置のデフキャリア内はオイルで潤滑されており、デフキャリアの前部はカップリング装置へ開口しているので、オイル漏れを防止するため、デフキャリアとカップリング装置との間にオイルシールが設けられている。具体的には、カップリングアウタ部材と一体回転する内筒部材の外周面と、デフキャリアの内周面との間にオイルシールが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、内筒部材の内径は、ピニオン軸を支持する軸受固定用ナットの配置スペースなどを考慮すると、ある程度の寸法を必要とする。しかも、内筒部材の外周部に配置されるオイルシールは半径方向のスペースを必要とするので、デフキャリアの内径を必然的に大きくせざるを得ない。そのため、デフキャリア自体の外径が大きくなり、大型化、重量増加を招く問題がある。
また、オイルシールは半径方向だけでなく軸方向の配置スペースも必要とするので、その分だけカップリング装置の全長が長くなる。
さらに、電磁石に電流を供給するハーネスを、電磁石からデフキャリア側へ配線する必要があるが、上記のようにデフキャリアの外径が大きくなると、ハーネスの取出位置とデフキャリア部分とが干渉する可能性がある。そのため、ハーネスの配線が難しくなることがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、シール部を小型化し、デフキャリアの小型、軽量化を図るとともに、カップリング装置の軸方向寸法を短縮し、電磁石のハーネスの配線が容易なカップリング装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、プロペラシャフトと差動装置との間に配置され、上記プロペラシャフトと差動装置との間で伝達される駆動力を電磁石で可変制御するカップリング装置において、上記差動装置のデフキャリアに軸支されたピニオン軸がデフキャリアの開口部から突出しており、上記カップリング装置全体が上記ピニオン軸上に支持されており、上記カップリング装置の電磁石を保持する電磁石保持部材が上記デフキャリアによってピニオン軸の半径方向および軸方向に自由度をもって回り止めされており、上記電磁石保持部材から上記デフキャリアの開口部の中に挿入される円筒部が突設されており、上記円筒部の外周面と上記開口部の内周面との間にＯリングが介装されていることを特徴とするカップリング装置を提供する。
【０００７】
本発明では、電磁石保持部材とデフキャリアとの間を、オイルシールではなくＯリングでシールし、デフキャリア内のオイルが流出するのを防止している。すなわち、従来のように回転部材と静止部材との間をシールする場合には、Ｏリングを用いることはできないが、電磁石保持部材とデフキャリアとは共に静止部材であるから、Ｏリングでシールすることができる。Ｏリングはオイルシールに比べて半径方向および軸方向の配置スペースが小さくて済むため、デフキャリアの外径寸法を小さくでき、小型軽量化を図ることができるとともに、カップリング装置の軸方向寸法も短縮できる。
また、電磁石へ電流を供給するためのハーネスを電磁石保持部材からデフキャリア側へ配線する必要があるが、Ｏリングが介装されたデフキャリアの直径を小さくできることから、ハーネスをデフキャリアと干渉せずに配線できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかるカップリング装置を搭載した４輪駆動車の一例を示し、図２はこのカップリング装置の詳細を示す。
図１に示すように、エンジン１の出力側にはトランスミッションおよびトランスファを備えたトランスアクスル２が接続され、トランスアクスル２から前輪駆動用プロペラシャフト３と後輪駆動用プロペラシャフト４とに動力が分配されている。前輪６には前輪駆動用プロペラシャフト３から前輪用差動装置５を介して動力が伝達され、後輪７には後輪駆動用プロペラシャフト４から後輪用差動装置８を介して動力が伝達されている。
後輪駆動用プロペラシャフト４の後端部、つまり後輪用差動装置８の直前に本発明にかかるカップリング装置２０が設けられている。
【０００９】
図２において、１１は後輪用差動装置８のデフキャリアであり、デフキャリア１１は車体に対して回転不能に固定されている。このデフキャリア１１の内部には、軸受１３によりピニオン軸１２が回転可能に支持されている。ピニオン軸１２にはナット１４が螺着されており、このナット１４により軸受１３の内輪がピニオン軸１２に固定されている。なお、デフキャリア１１の内部には、公知の差動ギヤ機構（図示せず）が配置されている。
【００１０】
カップリング装置２０の前端部には、プロペラシャフト４と連結されるジョイント部２１が設けられ、このジョイント部２１に対しドラム状のカップリングアウタ２２がボルト２３により締結固定されている。カップリングアウタ２２は、アルミニウムなどの非磁性材料により構成されている。カップリングアウタ２２の前端部には、軸方向に貫通するオイル注入孔２４が形成されている。このオイル注入孔２４はカップリング装置２０の内部にオイルを注入するためのもので、オイル注入後にオイル注入孔２４にボール２５が圧入されてシールされる。
ピニオン軸１２の前端部には、カップリングアウタ２２が軸受２６を介して回転自在に支持されている。ピニオン軸１２のスプライン部１２ａには、スリーブ状のカップリングインナ２７がスプライン嵌合しており、ピニオン軸１２と一体回転する。
【００１１】
カップリングアウタ２２とカップリングインナ２７の間には、カップリング装置２０の一端側を閉じる断面略コ字形の環状の閉鎖部材２８が設けられている。この閉鎖部材２８はカップリングアウタ２２に固定され、カップリングインナ２７とは相対回転可能である。閉鎖部材２８は、内筒部２８ａと、内筒部２８ａの外周に固定された環状の遮断部材２８ｂと、遮断部材２８ｂの外周に固定された外筒部２８ｃとで構成されている。内筒部２８ａおよび外筒部２８ｃは鉄などの磁性材料により構成され、遮断部材２８ｂは非磁性材料により構成されている。そして、外筒部２８ｃがカップリングアウタ２２の内周に螺着され、回転不能に固定されているため、カップリングアウタ２２と閉鎖部材２８とが一体的に回転する。
【００１２】
上記閉鎖部材２８の内筒部２８ａと外筒部２８ｃとの間には環状の空間が設けられ、この空間に電磁石３０が相対回転可能に配置されている。この電磁石３０は、磁性材料により構成された環状のヨーク（電磁石保持部材）３１と、コイル３２を巻回したボビン３３と、コイル３２に電流を供給するハーネス３４とを備えている。ヨーク３１の外周面と閉鎖部材２８の外筒部２８ｃとの間には軸受３５が設けられ、電磁石３０と閉鎖部材２８とが相対回転可能となっている。
【００１３】
電磁石３０はデフキャリア１１に対して回り止め手段によって回り止めされている。その構造を、図２〜図４を参照しながら説明する。
電磁石３０のハーネス３４はヨーク３１を貫通して後方へ導出されており、ハーネス３４の端部にはコネクタ３６が取り付けられている。コネクタ３６はハーネス保持用と回り止め用とを兼ねるブラケット３７によって保持されている。このブラケット３７は、図４に示すように、板金を曲げ加工することにより一体形成されたものであり、下方へ折り曲げられた前端部３７ａがネジ３８によってヨーク３１の後端面に固定されている。ブラケット３７の中央部には、コネクタ３６を抱き込んで保持する保持部３７ｂが設けられ、後端部には二股状のばね部３７ｃが形成されている。このばね部３７ｃは、デフキャリア１１の外周面に突設されたリブ１５に弾性的に係合し、デフキャリア１１に対して回り止めされて取り付けられている。このように、ハーネス保持用ブラケット３７を回り止め手段として利用することにより、電磁石３０はデフキャリア１１に対して回り止めされる。
【００１４】
電磁石３０のヨーク３１の内周面とカップリングインナ２７の外周面との間には、オイルシール４０が配置されている。また、ヨーク３１の後端部には、デフキャリア１１の前端開口部１１ａの内側に挿入される円筒部３１ａが突設されており、この円筒部３１ａの外周とデフキャリア１１の開口部１１ａの内周との間には、図３に示すように、Ｏリング４１が配置されている。上記オイルシール４０とＯリング４１とによって、デフキャリア１１内のオイルの流出が防止されている。
【００１５】
Ｏリングは、オイルシールと異なり、相対回転のある部材間をシールすることができない。これに対し、電磁石３０は上記のようにブラケット３７によってデフキャリア１１に対して回り止めされており、両者は共に静止部材であるから、Ｏリング４１によってデフキャリア１１内のオイル流出を確実に防止できる。
オイルシールは、周知のように金属環とゴム状弾性体とを組み合わせたものであり、半径方向および軸方向の配置スペースを必要とする。これに対し、Ｏリング４１はオイルシールに比べて半径方向および軸方向の配置スペースを格段に小さくできるので、デフキャリア１１の開口部１１ａの外径寸法が大きくならず、デフキャリア１１の小型，軽量化を実現できる。
ヨーク３１には軸偏心量や寸法精度などが必ず存在するので、ヨーク３１とデフキャリア１１との間には半径方向にある程度の追随性を持つシール構造が必要である。Ｏリング４１はヨーク３１の軸偏心量や寸法精度などの半径方向のバラツキを、こぜさせることなく逃がすことができるので、良好なシール構造を実現できる。
【００１６】
カップリングアウタ２２とカップリングインナ２７との間には、電磁石３０の電磁力により係合・解放されるパイロットクラッチ４５と、パイロットクラッチ４５の係合に連動して係合され、カップリングアウタ２２の伝達トルクをカップリングインナ２７に伝達するメインクラッチ５１とが配置されている。
【００１７】
パイロットクラッチ４５は、アーマチュア４６とクラッチディスク４７とクラッチプレート４８とを備えている。アーマチュア４６の外周部はカップリングアウタ２２の内周面にスプライン嵌合しており、カップリングアウタ２２に対して軸方向に移動可能である。クラッチディスク４７とクラッチプレート４８は、アーマチュア４６と閉鎖部材２８との間に交互に配置されている。クラッチプレート４８の外周は、カップリングアウタ２２の内周にスプライン嵌合している。また、カップリングインナ２７の外周には環状のカム４９が相対回転可能に配置されており、クラッチディスク４７の内周がカム４９の外周にスプライン嵌合している。カム４９と閉鎖部材２８の内筒部２８ａとの間には、カム４９に作用するスラスト荷重を受け止めるスラスト軸受５０が配置されている。
【００１８】
メインクラッチ５１は、交互に配置された複数のクラッチディスク５２と複数のクラッチプレート５３とを備えており、クラッチプレート５３の外周がカップリングアウタ２２の内周にスプライン嵌合され、クラッチディスク５２の内周がカップリングインナ２７の外周にスプライン嵌合されている。
【００１９】
メインクラッチ５１とパイロットクラッチ４５との間にはピストン５４が配置されている。ピストン５４はカップリングインナ２７の外周にスプライン嵌合されている。図５に示すように、ピストン５４とカム４９との対向面には、断面台形の溝５５，５６が形成され、溝５５，５６には逆方向に傾斜された受圧面５５ａ，５６ａがそれぞれ形成されている。そして、溝５５，５６にはボール５７が配置されている。
【００２０】
つぎに、上記構成よりなるカップリング装置の動作を説明する。
まず、電磁石３０に電流が供給されない場合は、パイロットクラッチ４５およびメインクラッチ５１が共に解放されている。このため、プロペラシャフト４からカップリングアウタ２２に伝達されたトルクは、カップリングインナ２７およびピニオン軸１２には伝達されない。
【００２１】
一方、電磁石３０に電流が供給されると、コイル３２によって発生した磁束がヨーク３１と外筒部２８ｃとアーマチュア４６と内筒部２８ａとを通過し、磁気回路が形成される。このため、電磁力（磁気吸引力）により、アーマチュア４６が、外筒部２８ｃおよび内筒部２８ａ側に吸引される。すると、クラッチディスク４７とクラッチプレート４８とで構成されるパイロットクラッチ４５が係合される。その結果、カップリングアウタ２２の伝達トルクが、パイロットクラッチ４５を介してカム４９に伝達される。
【００２２】
カム４９にトルクが伝達されると、図５に示すようにカム４９とピストン５４とが矢印方向に相対回転し、ボール５７が同一方向に傾斜された受圧面５５ａ，５６ａに押し付けられ、受圧面５５ａ，５６ａがボール５７を溝５５，５６の外部に押し出す力が作用する。その結果、カム４９とピストン５４とが、軸方向において相互に離反する向きのスラスト荷重が生じる。ここで、カム４９はスラスト軸受５０により支持され、閉鎖部材２８側に移動することが防止されているので、スラスト荷重によりピストン５４が押され、メインクラッチ５１が係合される。つまり、電磁力に相当するパイロットクラッチ４５の係合力が、カム４９の受圧面５６ａとボール５７とピストン５４の受圧面５５ａとの働きにより増幅され、メインクラッチ５１に伝達される。メインクラッチ５１が係合されると、カップリングアウタ２２の伝達トルクがメインクラッチ５１を介してカップリングインナ２７およびピニオン軸１２に伝達される。
したがって、電磁石３０への電流を制御すれば、パイロットクラッチ４５の係合力を自在に制御でき、メインクラッチ５１の伝達トルク、つまりカップリング装置２０の伝達トルクを比例的に制御することが可能である。
【００２３】
なお、パイロットクラッチ４５を構成するクラッチディスク４７およびクラッチプレート４８の厚みを薄くすること、つまり閉鎖部材２８とアーマチュア４６との距離をできるだけ短くすることが、電磁石３０の磁束の通過をよくし、パイロットクラッチ４５の係合力のばらつきを小さくできる。そのため、この実施例では、クラッチディスク４８を単一枚で構成したが、複数枚のクラッチディスクで構成することも可能である。
【００２４】
この実施例では、電磁石３０のヨーク３１に取り付けられたブラケット３７を用いて、コネクタ３６を保持するとともに、電磁石３０をデフキャリア１１に対して回り止めした。そのため、ハーネス３４が回転部と接触して損傷するのを防止できるとともに、ブラケット３７が２つの機能（ハーネス保持機能と回り止め機能）を持つので、部品共用でき、構造を簡素化できる。
また、ブラケット３７の二股状ばね部３７ｃがデフキャリア１１のリブ１５にばね弾性を持って係合しているので、ネジ等で締結する場合に比べて、電磁石３０とデフキャリア１１とはある程度の相対変位が許容される。特に、ばね部３７は回転方向の動きのみを規制しており、半径方向および軸方向には自由度があるので、電磁石３０のヨーク３１とデフキャリア１１との間のシール部（Ｏリング４１）に無理な力が加わらず、シール性が安定する効果がある。
【００２５】
本発明にかかるカップリング装置の搭載箇所としては、図１のように後輪駆動用プロペラシャフト４とリヤデフ８との間に限らず、前輪駆動用プロペラシャフト３とフロントデフ５との間に設けることもできる。
電磁石３０およびヨーク（電磁石保持部材）３１をデフキャリア１１によって回り止めするため、ハーネス保持用ブラケット３７を用いたが、これに限るものではなく、例えば特開平１０−２９２８２９号公報のように、保持部材３１とデフキャリア１１に互いに軸方向に係合する凹凸部を設けて回り止めしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る発明によれば、電磁石および電磁石保持部材を差動装置のデフキャリアによって回り止めし、共に静止部材である電磁石保持部材の外周面とデフキャリアの内周面との間にＯリングを介装し、デフキャリア内のオイルが流出するのを防止したので、従来のようなオイルシールを用いた場合に比べて、半径方向および軸方向の配置スペースが小さくて済む。そのため、デフキャリアの外径寸法を小さくでき、小型軽量化を図ることができるとともに、カップリング装置の軸方向寸法も短縮できる。
また、Ｏリングが介装されたデフキャリアの直径を小さくできることから、電磁石へ電流を供給するためのハーネスをデフキャリアと干渉せずに電磁石保持部材からデフキャリア側へ引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるカップリング装置を搭載した自動車の一例の骨格図である。
【図２】本発明にかかるカップリング装置の一例の断面図である。
【図３】図２に示すカップリング装置の一部の拡大図である。
【図４】電磁石の回り止め構造の分解斜視図である。
【図５】カムとボールとピストンとの関係を示す断面図である。
【符号の説明】
８ 差動装置（リヤデフ）
１１ デフキャリア
２０ カップリング装置
３０ 電磁石
３１ ヨーク（電磁石保持部材）
３４ ハーネス
３７ ブラケット
４１ Ｏリング
４５ パイロットクラッチ
５１ メインクラッチ

Claims (1)

1. プロペラシャフトと差動装置との間に配置され、上記プロペラシャフトと差動装置との間で伝達される駆動力を電磁石で可変制御するカップリング装置において、
   上記差動装置のデフキャリアに軸支されたピニオン軸がデフキャリアの開口部から突出しており、
   上記カップリング装置全体が上記ピニオン軸上に支持されており、
   上記カップリング装置の電磁石を保持する電磁石保持部材が上記デフキャリアによってピニオン軸の半径方向および軸方向に自由度をもって回り止めされており、
   上記電磁石保持部材から上記デフキャリアの開口部の中に挿入される円筒部が突設されており、
   上記円筒部の外周面と上記開口部の内周面との間にＯリングが介装されていることを特徴とするカップリング装置。

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