JP4650225B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動力伝達装置に関するものである。

従来、差動機構を用いることにより駆動源から入力される駆動力を２つの出力軸に伝達するとともに、入力側及び各出力側の何れか二つをクラッチ機構にて締結することにより、その駆動力の差動配分を制御可能とした駆動力伝達装置がある。

例えば、特許文献１に記載の駆動力伝達装置は、駆動力により回転するデフケースと、デフケースに収容された差動機構を備え、同差動機構は、デフケース内に回転自在に収容されたサンギヤ及びインターナルギヤと、デフケースに形成された収容孔に摺動回転自在に収容されるサンギヤ及びインターナルギヤと噛合されるピニオンギヤにより構成される。即ち、ピニオンギヤをデフケースに形成された収容孔内に摺動回転自在に収容することで、本来、同ピニオンギヤを軸支すべきキャリヤを廃する。そして、そのキャリヤを廃することにより確保された同ピニオンギヤに隣接する空間に、サンギヤとインターナルギヤとを締結可能なクラッチ機構を設けることにより、部品点数の削減及び小型・軽量化を図るように構成されている。
特開平９−１４４８４５号公報

しかしながら、キャリヤを廃することにより得られる空間、即ちクラッチ機構の配置されるサンギヤとインターナルギヤとの間の空間は極めて小さなものであり、この空間内に配置可能なクラッチの容量もまた自ずと限られたものとなる。即ち、上記従来の構成では、大トルクの伝達が困難であり、そのトルク容量の強化を図るとすれば、より大容量のクラッチをするために、この収容空間を軸方向に拡大せざるを得ない。このため、必然的にその軸方向長さが長くなり、ひいては、同駆動力伝達装置を収容するトランスファ（或いはディファレンシャル）の軸方向長さの増大、並びにその重量増を招くという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、軸方向長さの短縮化を図るとともに、より大きな駆動力の伝達が可能な駆動力伝達装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力軸と同軸に連結されて該入力軸とともに一体回転するハウジングと、前記ハウジング内に収容されるとともに該ハウジングを介して入力される駆動力を第１及び第２の出力軸に差動配分可能な差動機構と、前記各出力軸の何れかと前記入力軸とをトルク伝達可能に連結すべく駆動されるクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動する駆動手段とを備え、前記差動機構は、前記ハウジングの内側において該ハウジングと同軸且つ回転自在に設けられたリングギヤと、前記リングギヤの内側において該リングギヤと同軸且つ回転自在に設けられたサンギヤと、前記リングギヤ及び前記サンギヤに噛合されるとともに前記ハウジングに設けられたキャリヤにより公転及び自転可能に支承されたプラネタリギヤとからなり、前記各出力軸は、それぞれ前記リングギヤ及び前記サンギヤの何れかに連結される駆動力伝達装置であって、前記クラッチ機構は、前記ハウジングの内周及び前記リングギヤの外周に設けられた複数のクラッチプレートにより構成される摩擦クラッチであること、を要旨とする。

上記構成によれば、摩擦クラッチであるクラッチ機構を、ハウジングの内周とリングギヤの外周との間に設けることで、駆動力伝達装置の軸方向長さの短縮化を図ることができる。また、このハウジングの内周とリングギヤの外周との間の空間はリングギヤの軸方向長さに対応した所定の軸方向長さを有していることからクラッチ機構を構成する各クラッチプレートを多数設けることができ、且つ該空間に設けることでその有効径も大となる。従って、より大きなトルクを伝達することができる。

請求項２に記載の発明は、前記駆動手段は、前記ハウジングの一部に磁束経路を形成する電磁石を駆動源とするものであって、前記ハウジングは、前記入力軸の連結部及び前記クラッチ機構が設けられた第１ハウジングと、前記磁束経路が形成される第２ハウジングとを備えてなり、第２ハウジングは、前記第１ハウジングに形成されるトルク伝達経路と前記磁束経路とが重複しない位置に設けられること、を要旨とする。

上記構成によれば、ハウジングにおけるトルク伝達経路、即ち第１ハウジングのうち入力軸の連結部からクラッチ機構を構成する各クラッチプレートまでの部分と、磁束経路とが重複しない。従って、トルク伝達経路が形成される第１ハウジングには、より剛性の高い材料を用いるとともに、磁束経路が形成される第２ハウジングには、より磁化率の高い材料を用いることができる。その結果、より大きなトルクを伝達することが可能になるとともに、その応答性を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、前記第１ハウジングは、前記入力軸の連結部及び前記クラッチ機構が設けられた有底筒状の第１部材と、該第１部材の開口部に固定されるとともに前記第２ハウジングが内嵌される筒状の第２部材とからなり、該第２部材は、非磁性材により形成されること、を要旨とする。

上記構成によれば、電磁石の磁力は、非磁性材からなる第２部材によって第２ハウジング内に遮蔽される。従って、電磁石の磁力を有効に利用して駆動手段の駆動力及び応答性を高めることができる。

本発明によれば、軸方向長さの短縮化を図るとともに、より大きな駆動力の伝達が可能な駆動力伝達装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の駆動力伝達装置１は、入力軸２と同軸に連結されて該入力軸２とともに一体回転するハウジング３と、該ハウジング３内に収容されるとともに該ハウジング３を介して入力される駆動力を第１出力軸４及び第２出力軸５に差動配分可能な差動機構６と、を備えている。

詳述すると、本実施形態では、ハウジング３は、有底円筒状をなすフロントハウジング７と、該フロントハウジング７の開口部に内嵌された円環状のリヤハウジング８とからなり、フロントハウジング７の底部１０近傍の外周面には、入力軸２と連結するためのスプライン７ａが形成されている。そして、差動機構６は、フロントハウジング７の底部１０近傍に収容されている。

本実施形態では、差動機構６には、リングギヤ１１、サンギヤ１２、及びプラネタリギヤ１３からなる遊星歯車機構が採用されており、リングギヤ１１は、フロントハウジング７の内側において該フロントハウジング７と同軸且つ回転自在に、サンギヤ１２は、リングギヤ１１の内側において該リングギヤ１１と同軸且つ回転自在に設けられている。そして、プラネタリギヤ１３は、リングギヤ１１及びサンギヤ１２に噛合されるとともに、フロントハウジング７の内周に固定されたキャリヤ１５により公転及び自転可能に支承されている。

また、本実施形態では、サンギヤ１２は、円筒状に形成されており、その筒内には、円筒状をなす第１シャフト１６及び第２シャフト１７が、同サンギヤ１２（及びリングギヤ１１）と同軸且つ回転自在に配置されている。そして、第１シャフト１６はリングギヤ１１の一端（フロントハウジング７の底部１０側の端部）から径方向内側に延設されたフランジ部１１ａに、第２シャフト１７はサンギヤ１２の内周にスプライン嵌合されることにより、それぞれリングギヤ１１及びサンギヤ１２と一体回転可能に連結されている。

尚、本実施形態では、第１シャフト１６及び第２シャフト１７は、略同径（僅かに第１シャフト１６よりも第２シャフト１７が大）に形成されており、第１シャフト１６よりも開口部側（同図中右側）に設けられた第２シャフト１７の一端は、リヤハウジング８の中央孔８ａに挿通されることによりハウジング３外部に露出されている。そして、第１シャフト１６の内周、及び上記ハウジング３外部に露出された第２シャフト１７の端部外周には、それぞれ、これら第１シャフト１６及び第２シャフト１７と対応する第１出力軸４及び第２出力軸５とを連結するためのスプライン１６ａ，１７ａが形成されている。

即ち、入力軸２とともにハウジング３及び同ハウジング３の内周に固定されたキャリヤ１５が回転することにより、同キャリヤ１５によって回転可能に支承されたプラネタリギヤ１３が公転する。これにより、ハウジング３を介して入力された駆動力は、プラネタリギヤ１３に噛合されたリングギヤ１１及びサンギヤ１２に差動配分され、これらリングギヤ１１及びサンギヤ１２に連結された第１シャフト１６及び第２シャフト１７を介して第１出力軸４及び第２出力軸５に伝達されるようになっている。

また、本実施形態の駆動力伝達装置１は、入力軸２と第１出力軸４とをトルク伝達可能に連結するクラッチ機構としてのメインクラッチ２１と、同メインクラッチ２１を駆動する駆動手段としての電磁クラッチ２２及び該電磁クラッチ２２の駆動力を増幅してメインクラッチ２１へと伝達するカム機構２３とを備えている。

本実施形態では、入力軸２に連結されるフロントハウジング７の内周と第１シャフト１６を介して第１出力軸４に連結されるリングギヤ１１の外周との間には空間が形成されており、これらフロントハウジング７の内周及びリングギヤ１１の外周には、それぞれ複数のアウタクラッチプレート２５及びインナクラッチプレート２６がスプライン嵌合されている。そして、本実施形態のメインクラッチ２１は、これらフロントハウジング７の内周及びリングギヤ１１の外周において交互に且つ軸方向に摺動可能に同軸配置された各アウタクラッチプレート２５及びインナクラッチプレート２６により構成されている。

即ち、本実施形態のメインクラッチ２１は、多板式の摩擦クラッチであり、同メインクラッチ２１を構成する各アウタクラッチプレート２５及びインナクラッチプレート２６は、それぞれフロントハウジング７の内周及びリングギヤ１１の外周に設けられることにより、駆動力の入力に伴い相対回転する。そして、本実施形態のメインクラッチ２１は、これら各アウタクラッチプレート２５とインナクラッチプレート２６を当接させ摩擦係合させることにより、入力軸２と第１出力軸４とをトルク伝達可能に連結することが可能となっている。

一方、電磁クラッチ２２は、駆動源である電磁石３１と、該電磁石３１の電磁力により吸引されることにより移動するアーマチャ３２と、該アーマチャ３２の移動により摩擦係合するパイロットクラッチ３３とにより構成されている。そして、カム機構２３は、上記パイロットクラッチ３３の摩擦係合力を上記メインクラッチ２１を摩擦係合させるための軸方向の押圧力（スラスト力）に変換するように構成されている。

詳述すると、本実施形態のカム機構２３は、上記差動機構６及びメインクラッチ２１よりも開口部側（同図中右側）において第２シャフト１７と同軸に設けられており、同カム機構２３は、対向配置された略円盤状をなす一対のカム部材（３５，３６）と、球状のカムフォロア３７とにより構成されている。

具体的には、メインクラッチ２１側に配置された第１カム３５は、第２シャフト１７の外周にスプライン嵌合されることにより軸方向に摺動可能且つ同第２シャフト１７に対して相対回転不能に支持されており、同第１カム３５によりも開口部側において第２シャフト１７により同第２シャフト１７に対して相対回転可能に支承されている。また、カムフォロア３７は、これら第１カム３５及び第２カム３６の各対向する面に形成された環状溝内に配置されている。そして、これにより、カム機構２３は、第１カム３５と第２カム３６の相対回転に基づいて軸方向の押圧力を発生するように構成されている。

尚、本実施形態では、プラネタリギヤ１３を支承すべく差動機構６に隣接して設けられたキャリヤ１５には、軸方向に移動可能なピストン３８が設けられており、同ピストン３８は、その一端が第１カム３５に当接されるとともに、他端がメインクラッチ２１に当接されている。そして、カム機構２３の発生する軸方向の押圧力は、このピストン３８を介してメインクラッチ２１へと伝達されるようになっている。

また、本実施形態では、フロントハウジング７に内嵌（螺着）されたリヤハウジング８には、同リヤハウジング８（ハウジング３）外部に開口する断面Ｕ字状の環状溝４０が形成されており、電磁クラッチ２２の駆動源である電磁石３１は、軸受４１に支承されることによりハウジング３に対して相対回転可能な状態で同環状溝４０内に配置されている。そして、電磁クラッチ２２を構成するアーマチャ３２は、リヤハウジング８（環状溝４０の底部）を挟んでハウジング３内に設けられ、パイロットクラッチ３３は、同アーマチャ３２とリヤハウジング８との間に設けられている。

具体的には、本実施形態のパイロットクラッチ３３は、上記メインクラッチ２１と同様に複数のアウタクラッチプレート４２及びインナクラッチプレート４３により構成される多板式の摩擦クラッチであり、各アウタクラッチプレート４２はフロントハウジング７の内周に、インナクラッチプレート４３は第２カム３６の外周にスプライン嵌合されている。そして、アーマチャ３２は、フロントハウジング７の内周にスプライン嵌合されることにより、軸方向に沿って移動可能に支持されている。

即ち、電磁石３１への通電がなされることにより、リヤハウジング８及びアーマチャ３２に磁束経路ＦＰが形成され、その磁力によってアーマチャ３２が軸方向、リヤハウジング８側に移動する。そして、このアーマチャ３２の移動によって、同アーマチャ３２とリヤハウジング８との間にパイロットクラッチ３３が挟み込まれることにより、パイロットクラッチ３３（の各アウタクラッチプレート４２及びインナクラッチプレート４３）が摩擦係合するようになっている。

尚、本実施形態では、フロントハウジング７は、上記差動機構６及びメインクラッチ２１を収容する有底円筒状の第１部材４５と、略円筒状をなし同第１部材４５の開口部に固定されるとともに内周にリヤハウジング８が嵌着された第２部材４６とにより構成される。そして、電磁石３１の磁束経路ＦＰが形成されるリヤハウジング８は、磁性材（例えばＳ１０等の軟鉄材）により形成され、同リヤハウジング８の径方向外側に配置される第２部材４６は、非磁性材であるアルミニウム合金により形成されている。即ち、本実施形態の駆動力伝達装置１は、非磁性材からなる第２部材４６によって電磁石３１の磁力をリヤハウジング８内に遮蔽するように構成されている。そして、これにより、電磁石３１の磁力を有効に利用することが可能となっている。

さて、パイロットクラッチ３３が摩擦係合することにより、カム機構２３を構成する第２カム３６は、フロントハウジング７とともに回転する。これにより、第１カム３５と第２カム３６とが相対回転し、カム機構２３は、この相対回転に基づく押圧力を発生する。そして、このカム機構２３の発生する押圧力がピストン３８を介してメインクラッチ２１に伝達されることにより同メインクラッチ２１が摩擦係合し、その摩擦係合力によってフロントハウジング７とリングギヤ１１、即ち入力軸２と第１出力軸４とがトルク伝達可能に連結される。そして、これにより、差動機構６の差動が制御されるようになっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）駆動力伝達装置１は、入力軸２とともに一体回転するハウジング３と、同ハウジング３を介して入力される駆動力を第１出力軸４及び第２出力軸５に差動配分可能な差動機構６と、入力軸２と第１出力軸４とをトルク伝達可能に連結するメインクラッチ２１と、該メインクラッチ２１を駆動する電磁クラッチ２２とを備える。差動機構６は、ハウジング３の内側に同軸且つ回転自在に設けられたリングギヤ１１と、リングギヤ１１の内側に同軸且つ回転自在に設けられたサンギヤ１２と、これらリングギヤ１１及びサンギヤ１２に噛合されるとともに公転及び自転可能に支承されたプラネタリギヤ１３とにより構成され、上記第１出力軸４は、リングギヤ１１に連結される。そして、メインクラッチ２１は、ハウジング３の内周及びリングギヤ１１の外周において交互に且つ軸方向に摺動可能に同軸配置された各アウタクラッチプレート２５及びインナクラッチプレート２６により構成される。

上記構成によれば、摩擦クラッチであるメインクラッチ２１を、ハウジング３の内周とリングギヤ１１の外周との間に設けることで、駆動力伝達装置１の軸方向長さの短縮化を図ることができる。また、このハウジング３の内周とリングギヤ１１の外周との間の空間はリングギヤ１１の軸方向長さに対応した所定の軸方向長さを有していることからアウタクラッチプレート２５及びインナクラッチプレート２６を多数設けることができ、且つ該空間に設けることでその有効径も大となる。従って、より大きなトルクを伝達することができる。

（２）駆動力伝達装置１は、電磁石３１を駆動源としてメインクラッチ２１を駆動する電磁クラッチ２２を備える。また、ハウジング３は、有底円筒状をなすフロントハウジング７と、該フロントハウジング７の開口部に内嵌された円環状のリヤハウジング８とにより構成される。そして、入力軸２との連結部であるスプライン７ａ、並びに差動機構６及びメインクラッチ２１は、フロントハウジング７の底部１０近傍に設けられるとともに、電磁石３１は、同リヤハウジング８に形成された環状溝４０内に配置される。

上記構成によれば、ハウジング３におけるトルク伝達経路ＴＰ（フロントハウジング７において入力軸２が連結されるスプライン７ａからメインクラッチ２１を構成する各アウタクラッチプレート２５までの部分、図１参照）と、磁束経路ＦＰ（リヤハウジング８）とが重複しない。従って、トルク伝達経路ＴＰが形成されるフロントハウジング７には、より剛性の高い材料を用いるとともに、磁束経路ＦＰが形成されるリヤハウジング８には、より磁化率の高い材料を用いることができる。その結果、より大きなトルクを伝達することが可能になるとともに、その応答性を高めることができる。

（３）フロントハウジング７は、差動機構６及びメインクラッチ２１を収容する有底円筒状の第１部材４５と、略円筒状をなし同第１部材４５の開口部に固定されるとともに内周にリヤハウジング８が嵌着された第２部材４６とにより構成される。そして、リヤハウジング８の径方向外側に配置される第２部材４６は、非磁性材により形成される。

上記構成によれば、電磁石３１の磁力は、非磁性材からなる第２部材４６によってリヤハウジング８内に遮蔽される。従って、電磁石３１の磁力を有効に利用して電磁クラッチ２２の駆動力及び応答性を高めることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、入力軸２との連結部であるスプライン７ａ、並びに差動機構６及びメインクラッチ２１は、フロントハウジング７の底部１０近傍に設けられるとともに、電磁石３１は、フロントハウジング７に内嵌されるリヤハウジング８に形成された環状溝４０内に配置されることとした。しかし、これに限らず、トルク伝達経路ＴＰと磁束経路ＦＰとが重複しない構成であれば、入力軸２の連結部、並びにフロントハウジング７とリヤハウジング８との接続形態は、任意に変更してもよい。

・また、本実施形態では、特に言及しなかったが、図２に示す駆動力伝達装置５１のように、パイロットクラッチ３３及びカム機構２３が収容される領域α、又は図３に示す駆動力伝達装置５２のように、同領域αにメインクラッチ２１の収容部を加えた領域βを一区画として液密にシールすべくＯリングやＸリング等のシール部材を配置してもよい。そして、図４に示す駆動力伝達装置５４のように、ハウジング３の内部全体（同図中「γ」に示す領域）を液密にシールすべくシール部材を配置してもよい。

・本実施形態では、第２部材４６は、アルミニウム合金により形成されることとしたが、その他の非磁性材により形成することとしてもよい。

本実施形態の駆動力伝達装置の断面図。 別例の駆動力伝達装置の断面図。 別例の駆動力伝達装置の断面図。 別例の駆動力伝達装置の断面図。

符号の説明

１…駆動力伝達装置、２…入力軸、３…ハウジング、４…第１出力軸、５…第２出力軸、６…差動機構、７…フロントハウジング、７ａ…スプライン、８…リヤハウジング、１１…リングギヤ、１２…サンギヤ、１３…プラネタリギヤ、１５…キャリヤ、１６…第１シャフト、１７…第２シャフト、２１…メインクラッチ、２２…電磁クラッチ、２３…カム機構、２５…アウタクラッチプレート、２６…インナクラッチプレート、３１…電磁石、３２…アーマチャ、３３…パイロットクラッチ、４０…環状溝、４５…第１部材、４６…第２部材、ＦＰ…磁束経路、ＴＰ…トルク伝達経路。

Claims (3)

1. 入力軸と同軸に連結されて該入力軸とともに一体回転するハウジングと、前記ハウジング内に収容されるとともに該ハウジングを介して入力される駆動力を第１及び第２の出力軸に差動配分可能な差動機構と、前記各出力軸の何れかと前記入力軸とをトルク伝達可能に連結すべく駆動されるクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動する駆動手段とを備え、前記差動機構は、前記ハウジングの内側において該ハウジングと同軸且つ回転自在に設けられたリングギヤと、前記リングギヤの内側において該リングギヤと同軸且つ回転自在に設けられたサンギヤと、前記リングギヤ及び前記サンギヤに噛合されるとともに前記ハウジングに設けられたキャリヤにより公転及び自転可能に支承されたプラネタリギヤとからなり、前記各出力軸は、それぞれ前記リングギヤ及び前記サンギヤの何れかに連結される駆動力伝達装置であって、
   前記クラッチ機構は、前記ハウジングの内周及び前記リングギヤの外周に設けられた複数のクラッチプレートにより構成される摩擦クラッチであること、
   を特徴とする駆動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
   前記駆動手段は、前記ハウジングの一部に磁束経路を形成する電磁石を駆動源とするものであって、
   前記ハウジングは、前記入力軸の連結部及び前記クラッチ機構が設けられた第１ハウジングと、前記磁束経路が形成される第２ハウジングとを備えてなり、第２ハウジングは、前記第１ハウジングに形成されるトルク伝達経路と前記磁束経路とが重複しない位置に設けられること、を特徴とする駆動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の駆動力伝達装置において、
   前記第１ハウジングは、前記入力軸の連結部及び前記クラッチ機構が設けられた有底筒状の第１部材と、該第１部材の開口部に固定されるとともに前記第２ハウジングが内嵌される筒状の第２部材とからなり、該第２部材は、非磁性材により形成されること、
   を特徴とする駆動力伝達装置。

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