(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク伝達部材間の連結を断続する多板クラッチと、この多板クラッチを収容し、内部にオイルが充填された密閉型ケ−シングと、多板クラッチを断続操作する操作手段とを備え、オイル充填率の下限が、密閉型ケ−シングの内部を潤滑するために必要な最低充填率（％）であり、同上限が、８５％であることを特徴とする密閉式多板クラッチ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明であって、操作手段が、電磁石を用いて構成されていることを特徴とする密閉式多板クラッチ装置。
【請求項３】
ケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝達部材の内側で相対回転自在に配置された軸状トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動しメインクラッチを連結させるカムと、請求項１または請求項２に記載の密閉式多板クラッチ装置とを備え、その密閉型ケ−シングが、ケ−ス状トルク伝達部材であり、多板クラッチが、パイロットクラッチ及びパイロットクラッチであることを特徴とするカップリング。
【請求項４】
エンジンの駆動力によって回転するケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝達部材の回転を一対の軸状トルク伝達部材を介して車輪側に配分する差動機構と、ケ−ス状トルク伝達部材と一方の軸状トルク伝達部材との間で差動機構の差動を制限するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動しメインクラッチを連結させるカムと、請求項１または請求項２に記載の密閉式多板クラッチ装置とを備え、その密閉型ケ−シングが、ケ−ス状トルク伝達部材であり、多板クラッチが、パイロットクラッチ及びパイロットクラッチであることを特徴とするデファレンシャル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、密閉式の多板クラッチ装置と、これを用いたカップリング及びデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉式の多板クラッチ装置と、これを用いたカップリング及びデファレンシャル装置としては、例えば、「ガイア新型車解説書  ０−２２頁、トヨタ自動車株式会社  編集、同サ−ビス部  発行、１９９８年  ５月  ２９日」に図９のようなカップリング２０１が記載されている。
【０００３】
このカップリング２０１は、４輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置されており、回転ケ−ス２０３、ハブ２０５、多板式のメインクラッチ２０７及びパイロットクラッチ２０９、ア−マチャ２１１、電磁石２１３、カムリング２１５、ボ−ルカム２１７、押圧部材２１９、コントロ−ラなどから構成されている。
【０００４】
カップリング２０１は、デフキャリヤ２２１に収容されており、電磁石２１３のコア２２３はデフキャリヤ２２１の内周に支持されている。
【０００５】
回転ケ−ス２０３は分割構造であり、前部をベアリング２２５によって、また、後部を電磁石２１３のコア２２３とベアリング２２７によって、それぞれデフキャリヤ２２１に支承されている。
【０００６】
回転ケ−ス２０３はプロペラシャフトを介してトランスファからトランスミッション側に連結されている。また、ハブ２０５にはベアリング２２９，２３１によってデフキャリヤ２２１に支承されているドライブピニオンシャフト２３３がスプライン連結されており、これと一体に形成されたドライブピニオンギヤ２３５はリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）側のリングギヤと噛み合っている。
【０００７】
メインクラッチ２０７は回転ケ−ス２０３とハブ２０５との間に配置されており、パイロットクラッチ２０９は回転ケ−ス２０３とカムリング２１５との間に配置されている。
【０００８】
また、ボ−ルカム２１７はカムリング２１５と押圧部材２１９との間に配置されており、押圧部材２１９はハブ２０５にスプライン連結されている。
【０００９】
コントロ−ラは、電磁石２１３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００１０】
電磁石２１３が励磁されると、磁気回路に磁気ル−プ２３７が形成されてア−マチャ２１１が吸引され、パイロットクラッチ２０９が押圧されて締結される。パイロットクラッチ２０９が締結されると、回転ケ−ス２０３とハブ２０５の間のトルクがボ−ルカム２１７に掛かり、生じたカムスラスト力により押圧部材２１９を介してメインクラッチ２０７が押圧され締結される。
【００１１】
こうしてカップリング２０１が連結されると、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上する。
【００１２】
前記電磁石２１３の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ２０９の滑りによってボ−ルカム２１７のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ２０７の連結力が変化して後輪の駆動力が調整される。
【００１３】
一方、電磁石２１３の励磁を停止すると、パイロットクラッチ２０９が開放されてボ−ルカム２１７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ２０７が開放されてカップリング２０１の連結が解除され、車両は２輪駆動状態になる。
【００１４】
回転ケ−ス２０３にはオイルが充填されており、メインクラッチ２０７、パイロットクラッチ２０９、ボ−ルカム２１７などを潤滑している。また、デフキャリヤ２２１にはベアリング２２５，２２７，２２９，２３１などを潤滑するオイルが封入されている。
【００１５】
回転ケ−ス２０３のオイルはデフキャリヤ２２１のオイルとは種類が異なっている。従って、回転ケ−ス２０３は、互いのオイルが混ざり合わないように密閉されていると共に、オイル漏れを防止するためにシ−ルが用いられている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の構造によれば、回転ケ−ス２０３のような密閉ケ−シングでは、オイルの充填率が高過ぎると、温度の上昇に伴って大きな内圧が発生し、シ−ルが破損し、オイル漏れが発生する恐れがある。
【００１７】
また、オイルの充填率が高過ぎると、封入される空気量がそれだけ少なくなるから、内部で回転する各部材に掛かるオイルの回転抵抗が急激に大きくなり、カップリング２０１のトルク伝達効率とエンジンの燃費が大きく低下する。
【００１８】
一方、オイルの充填率が低過ぎると、メインクラッチ２０７、パイロットクラッチ２０９、ボ−ルカム２１７などが潤滑不足になり、摩耗による耐久性の低下、焼き付き、オイルの温度上昇と劣化などが生じる。
【００１９】
しかも、オイルの量が少ないと、摩擦によって生じた金属粉などのコンタミネ−ション（汚染物質）の相対的な割合が大きくなり、オイルが劣化し易くなるから、耐久性低下、焼き付きなどがさらに促進される。
【００２０】
その上、潤滑不足の状態では、メインクラッチ２０７とパイロットクラッチ２０９のクラッチプレ−トに、ペ−パ−プレ−トやカ−ボンプレ−トなどを使用できなくなり、潤滑不足に対する耐性の高いスティ−ルプレ−トを用いなければならない。こうして、クラッチプレ−トの種類や材質に対する制約が大きくなり、それだけコスト高になる。
【００２１】
そこで、本発明は、充分な潤滑機能を得ながら、内圧の過大な上昇を防止する密閉式多板クラッチ装置と、これを用いたカップリング及びデファレンシャル装置の提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の密閉式多板クラッチ装置は、トルク伝達部材間の連結を断続する多板クラッチと、この多板クラッチを収容し、内部にオイルが充填された密閉型ケ−シングと、多板クラッチを断続操作する操作手段とを備え、オイル充填率の下限が、密閉型ケ−シングの内部を潤滑するために必要な最低充填率（％）であり、同上限が、８５％であることを特徴としている。
【００２３】
このように、請求項１の密閉式多板クラッチ装置では、オイルの充填率範囲の上限値を８５％にしてある。
【００２４】
この上限値８５％は、下記のような実験によって本出願人が得た図２のデ−タと、このデ−タに基づいて得た図７のグラフによって決定した。
【００２５】
このグラフが示すように、密閉ケ−シングの内圧は温度が上昇する程大きくなり、さらに、オイルの充填率が８５％を超えると、２００℃の条件では内圧が急激に立ち上がっている。また、１５０℃では、充填率が８５％を超えないと内圧が急上昇することはなく、１００℃では、内圧が急上昇するまでに充填率に大きな余裕があることが分かる。
【００２６】
一般的には、オイルは温度が上昇すると劣化が進み、潤滑性能が低下するので、１００℃以下の環境条件で用いられている。
【００２７】
そこで、このように、オイルが実際には１００℃以下で用いられることを考慮すると、オイル充填率の上限を８５％に設定すれば、密閉式の多板クラッチ装置でも、温度や内圧の上昇に対してシ−ルや密封型分割ケ−シングの連結部が充分に保護される。
【００２８】
従って、稼働中に温度が上昇しオイルが膨張しても、従来例と異なって、内圧が低く抑えられ、シ−ル及び連結部の破損や、オイル漏れなどが発生することはなく、正常な機能が保つことができる。
【００２９】
また、多板クラッチなどの部材を内部に組み付けるために、上記のように、密閉ケ−シングは幾つかのケ−シング部材を組み合わせた分割構造にする必要があり、内圧が緩和されたことによってこの連結部に掛かる負担が大幅に軽減されるから、連結部の構造を簡素にすることが可能になり、それだけ軽量で低コストに構成できる。
【００３０】
しかも、オイルの充填率を８５％に抑えたことによって、内部の回転部材に掛かるオイルの回転抵抗もそれだけ低く抑えられるから、密閉式多板クラッチ装置のトルク伝達効率が高く保たれ、車載装置の場合は、エンジンの燃費が向上する。
【００３１】
一方、オイル充填率の下限値は、密閉ケ−シングの内部を充分に潤滑するために必要な最低充填率（％）に設定されている。
【００３２】
この最低充填率（例えば、７０％）は、当業者による従来の経験から明らかであり、オイルを最低充填率まで充填すれば、多板クラッチが充分に潤滑されるから、耐久性低下、焼き付き、オイルの温度上昇と劣化などが防止される。
【００３３】
このときのオイル量は、金属粉のようなコンタミネ−ションの相対的な割合を小さくするためには充分なオイル量であり、オイルの劣化がそれだけ緩和され、耐久性がさらに向上する。
【００３４】
しかも、潤滑不足が生じないから、従来例と異なって、多板クラッチのクラッチプレ−トの種類と材質などに対する制約がなくなり、ペ−パ−プレ−ト、カ−ボンプレ−ト、スティ−ルプレ−トなどからクラッチプレ−トを自由に選択することが可能になり、それだけ低コストに構成できる。
【００３５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の密閉式多板クラッチ装置であって、操作手段が、電磁石を用いて構成されていることを特徴とし、請求項１と同等の効果を得る。
【００３６】
これに加えて、操作手段に熱を発生する電磁石を用いたことにより、密閉型ケ−シング内部のオイル温度がそれだけ上昇するが、本発明の密閉式多板クラッチ装置では、上記のように、内圧に大きな余裕が与えられているから、温度が上昇してもシ−ルと密閉ケ−シングの連結部が充分に保護され、オイル漏れが防止されて正常な機構が保つことができる。
【００３７】
請求項３のカップリングは、ケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝達部材の内側で相対回転自在に配置された軸状トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動しメインクラッチを連結させるカムと、請求項１または請求項２に記載の密閉式多板クラッチ装置とを備え、その密閉型ケ−シングが、ケ−ス状トルク伝達部材であり、多板クラッチが、パイロットクラッチ及びパイロットクラッチであることを特徴としている。
【００３８】
パイロットクラッチが連結されると、両トルク伝達部材に掛かる伝達トルクを受けてカムが作動し、生じたスラスト力によってメインクラッチ（カップリング）が連結される。
【００３９】
例えば、このカップリングを４輪駆動車のトランスファからリヤデフまでの後輪側動力伝達系に配置した場合、カップリングが連結されると、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上する。
【００４０】
また、操作手段によってパイロットクラッチの滑りを制御すると、カムのスラスト力が変化し、メインクラッチの連結力（カップリングの伝達トルク：後輪に伝達される駆動力）を調整することが可能であり、このようにして、前後輪間の駆動力配分比を制御すると、旋回走行中の車両の操縦性や安定性などが向上する。
【００４１】
前記パイロットクラッチを開放すると、カムのスラスト力が消失してメインクラッチが開放され、カップリングの連結が解除されて車両は２輪駆動状態になる。
【００４２】
これに加えて、請求項３のカップリングは、上記のように、請求項１または請求項２の密閉式多板クラッチ装置を用いたことにより、温度が上昇してもシ−ルと密閉ケ−シングの連結部などが保護され、オイル漏れが防止されて正常な機構が保つことができる。
【００４３】
前記操作手段に電磁石を用いた構成は、パイロットクラッチの滑りを制御する際に、カップリングの伝達トルクを精密に制御することが可能であり、上記のように、前後輪間の駆動力配分比を精密に制御し、旋回走行中の車両の操縦性や安定性などを大幅に向上させることができる。
【００４４】
しかも、電磁石を用いれば、例えば、圧力式のアクチュエ−タを用いた構成と較べて、コンパクトに構成できるから、車両の動力伝達系に用いた場合やデファレンシャル装置の場合は、車載性が向上する。
【００４５】
このように、電磁石には利点が多いから、カップリングは、操作手段に電磁石を用いて構成されることが一般的であるが、請求項２で説明したように、電磁石の熱を受けてもシ−ルなどを保護しオイル漏れを防止する本発明の効果は、このようなカップリングにおいて特に大きい。
【００４６】
請求項４のデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力によって回転するケ−ス状トルク伝達部材と、このケ−ス状トルク伝達部材の回転を一対の軸状トルク伝達部材を介して車輪側に配分する差動機構と、ケ−ス状トルク伝達部材と一方の軸状トルク伝達部材との間で差動機構の差動を制限するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると両トルク伝達部材の間の伝達トルクを受けて作動しメインクラッチを連結させるカムと、請求項１または請求項２に記載の密閉式多板クラッチ装置とを備え、その密閉型ケ−シングが、ケ−ス状トルク伝達部材であり、多板クラッチが、パイロットクラッチ及びパイロットクラッチであることを特徴としている。
【００４７】
前記パイロットクラッチを連結させると、ケ−ス状トルク伝達部材と軸状トルク伝達部材間の差動トルクを受けてカムが作動し、メインクラッチが連結され、その摩擦抵抗によって差動機構の差動が制限される。
【００４８】
操作手段によってパイロットクラッチの滑りを制御すると、メインクラッチの摩擦抵抗が変化して、差動制限力が調整される。
【００４９】
一方、このメインクラッチを開放すると、差動が許容される。
【００５０】
これに加えて、請求項４のデファレンシャル装置では、請求項３と同様に、請求項１または請求項２の密閉式多板クラッチ装置を用いたことにより、温度が上昇してもシ−ルと密閉ケ−シングの連結部などが保護され、オイル漏れが防止されて正常な機構が保つことができる。
【００５１】
また、このようなデファレンシャル装置も、請求項３と同様に、操作手段に電磁石を用いて構成されることが一般的であり、電磁石の熱を受けてもシ−ルなどを保護しオイル漏れを防止する本発明の効果は、このデファレンシャル装置においても極めて大きい。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１〜図８によってカップリング１（本発明の第１実施形態）の説明をする。
【００５３】
このカップリング１は請求項１，２，３の特徴を備えており、図１はカップリング１を示している。図２〜６
はカップリング１のオイル充填率と温度などを変えたときの内圧変化を示すデ−タであり、図７はこのデ−タに基づいて得たグラフである。図８はカップリング１を用いた４輪駆動車の動力系を示している。左右の方向はこの車両の左右の方向であり、図１の左方はこの車両の前方に相当する。なお、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００５４】
図８のように、この動力系は、横置きのエンジン１０１とトランスミッション１０３、トランスファ１０５、フロントデフ１０７、前車軸１０９，１１１、左右の前輪１１３，１１５、後輪側のプロペラシャフト１１７、カップリング１、リヤデフ１１９、後車軸１２１，１２３、左右の後輪１２５，１２７などから構成されている。
【００５５】
このように、カップリング１は後輪側の動力伝達系に配置されており、下記のように、後輪１２５，１２７の連結と切り離し及び伝達トルクの制御を行う。
【００５６】
エンジン１０１の駆動力は、トランスミッション１０３の出力ギヤ１２９からリングギヤ１３１を介してフロントデフ１０７のデフケ−ス１３３に伝達され、フロントデフ１０７から前車軸１０９，１１１を介して左右の前輪１１３，１１５に配分され、さらに、デフケ−ス１３３とトランスファ１０５とプロペラシャフト１１７とを介してカップリング１に伝達される。
【００５７】
カップリング１が連結されると、エンジン１０１の駆動力は、リヤデフ１１９から後車軸１２１，１２３を介して左右の後輪１２５，１２７に配分され、車両は４輪駆動状態になる。
【００５８】
一方、前記カップリング１の連結が解除されると、リヤデフ１１９以下の後輪側が切り離されて車両は２輪駆動状態になる。
【００５９】
図８のように、リヤデフ１１９はデフキャリヤ１３５に収容されている。このデフキャリヤ１３５はケ−シング本体１３７とフロントケ−シング１３９とをボルト１４１で連結して構成されている。
【００６０】
図１と図８のように、カップリング１はこのフロントケ−シング１３９側に収容されている。
【００６１】
カップリング１は、回転ケ−ス３（密閉型ケ−シング：ケ−ス状トルク伝達部材）、インナ−シャフト５（軸状トルク伝達部材）、多板式のメインクラッチ７及びパイロットクラッチ９、カムリング１１、ボ−ルカム１３、プレッシャプレ−ト１５、ア−マチャ１７、リング状の電磁石１９（操作手段）、コントロ−ラなどから構成されている。
【００６２】
図１のように、回転ケ−ス３は中空状のケ−ス２１とロ−タ２３とから構成されており、ケ−ス２１はロ−タ２３のねじ部２５に螺着され、互いの間に設けられた突き当たり部２７によって位置決めされている。さらに、ケ−ス２１とロ−タ２３はねじ部２５に螺着されたナット２９によるダブルナット機能によって固定されている。
【００６３】
これらケ−ス２１とロ−タ２３との間にはＯリング３１が配置されている。
【００６４】
ケ−ス２１のボルト孔３３には、連結軸１４３のフランジ１４５（いずれも図８）がボルトで固定されている。この連結軸１４３には、フロントカバ−１３９の外部で、コンパニオンフランジ１４７がスプライン連結されている。
【００６５】
図８のように、このコンパニオンフランジ１４７は継ぎ手１４９側のフランジ１５１に連結されており、回転ケ−ス３をプロペラシャフト１１７側に連結している。
【００６６】
電磁石１９のコア３５は、支持部材３７によってデフキャリヤ１３５に固定されている。
【００６７】
回転ケ−ス３のケ−ス２１は前部を両側シ−ルのベアリングによってデフキャリヤ１３５に支承されており、ロ−タ２３は両側シ−ルのベアリング３９とコア３５と支持部材３７とを介してデフキャリヤ１３５に支承されている。
【００６８】
インナ−シャフト５は後方から回転ケ−ス３に貫入している。インナ−シャフト５の前端部はボ−ルベアリング４１を介してケ−ス２１に支承されており、後端部はニ−ドルベアリング４３を介してロ−タ２３に支承されている。インナ−シャフト５とロ−タ２３との間には、断面がＸ字状のシ−ルであるＸリング４５が配置され、オイル漏れを防止している。
【００６９】
前記インナ−シャフト５のスプライン部４７には、ドライブピニオンシャフト１５３が連結されている。図８のように、ドライブピニオンシャフト１５３にはドライブピニオンギヤ１５５が形成されており、ドライブピニオンギヤ１５５はリヤデフ１１９側のリングギヤ１５７と噛み合ってリヤデフ１１９を回転駆動する。
【００７０】
デフキャリヤ１３５にはリヤデフ１１９側の潤滑用オイルが封入されており、ドライブピニオンギヤ１５５とリングギヤ１５７との噛み合い部及びこれらの支持ベアリングや各部材の摺動部などを潤滑している。
【００７１】
回転ケ−ス３は、上記のように、ケ−ス２１とロ−タ２３による２分割構造になっており、さらに、ケ−ス２１とロ−タ２３間のＯリング３１と、インナ−シャフト５とロ−タ２３間のＸリング４５とによって密閉型ケ−シングにされている。
【００７２】
また、回転ケ−ス３の内部にはオイル供給用の流路４９からオイルが充填され、充填後この流路４９は密閉ボ−ル５１を圧入してシ−ルされる。
【００７３】
このオイルの充填率は、密閉型回転ケ−ス３の全内容量に対して７０％から８５％の範囲から選択されており、残りの部分は空気で占められている。
【００７４】
このオイルにはデフキャリヤ１３５のオイルと異なった専用のオイルが用いられており、回転ケ−ス３を密閉型にしたことによって、このオイルとデフキャリヤ１３５のオイルとの混入は生じない。
【００７５】
メインクラッチ７は、回転ケ−ス３の内周とインナ−シャフト５の外周との間に配置されている。また、メインクラッチ７と回転ケ−ス３との間にはプレ−ト５３が配置されており、メインクラッチ７の押圧力を受けると共に、厚さの異なるものと交換することによって、各クラッチ板の隙間を調整する。
【００７６】
パイロットクラッチ９は、回転ケ−ス３の内周とカムリング１１との間に配置されており、後述のように、ア−マチャ１７によって回転ケ−ス３のロ−タ２３に押圧されて締結される。
【００７７】
ボ−ルカム１３は、カムリング１１とプレッシャプレ−ト１５との間に配置されている。このプレッシャプレ−ト１５は、インナ−シャフト５の外周に軸方向移動自在にスプライン連結されている。
【００７８】
前記カムリング１１とロ−タ２３との間には、ボ−ルカム１３のカム反力を受けるスラストベアリング５５及びワッシャ５７が配置されている。
【００７９】
ア−マチャ１７は円板状であり、パイロットクラッチ９とプレッシャプレ−ト１５との間に配置されている。ア−マチャ１７はケ−ス２１の内周に軸方向移動自在にスプライン連結されていると共に、スナップリングなどによって位置を規制することにより、プレッシャプレ−ト１５と接触しないように、かつ、パイロットクラッチ９から離れないようにされている。
【００８０】
電磁石１９のコア３５は、上記のように、デフキャリヤ１３５側に固定されていると共に、コイル５９を収容する部分は、ロ−タ２３に設けられている凹部６１に貫入して、エアギャップ６３を形成している。
【００８１】
また、電磁石１９のリ−ド線はグロメットを介してデフキャリヤ１３５から外部に引き出され、車載のバッテリに接続されている。
【００８２】
コントロ−ラは、車速、操舵角、横Ｇなどから旋回走行を検知し、あるいは、路面状態などに応じて、電磁石１９の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００８３】
電磁石１９が励磁されると、磁力のル−プ６５が形成されてア−マチャ１７が吸引され、回転ケ−ス３のロ−タ２３との間でパイロットクラッチ９を押圧して締結させる。パイロットクラッチ９が締結されると、回転ケ−ス３とインナ−シャフト５の間のトルクがボ−ルカム１３に掛かり、生じたカムスラスト力がプレッシャプレ−ト１５を介してメインクラッチ７を押圧し、締結させる。
【００８４】
こうしてカップリング１が連結されると、エンジン１０１の駆動力が後輪１２５，１２７に送られて車両は４輪駆動状態になり、悪路などの走破性や、車体の安定性が向上する。
【００８５】
この電磁石１９の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ９の滑りによってボ−ルカム１３のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ７の連結力が変化して後輪１２５，１２７の駆動力が調整される。
【００８６】
このようにして、前後輪間の駆動力配分比を制御すると、例えば、旋回走行中の車両の操縦性や安定性などが向上する。
【００８７】
一方、電磁石１９の励磁を停止すると、パイロットクラッチ９が開放されてボ−ルカム１３のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ７が開放されてカップリング１の連結が解除され、車両は２輪駆動状態になる。
【００８８】
前記パイロットクラッチ９の各クラッチ板には開口６７とブリッジ部が互いに周方向に形成されており、磁力ル−プ６５からの磁気漏れを防止し、電磁石１９の磁力をア−マチャ１７に集中させている。
【００８９】
インナ−シャフト５には、区画壁６９によって回転ケ−ス３の内容量を増大する空間部７１が形成されている。この容量増大空間部７１には、回転ケ−ス３の他の部分と同様に、充填オイルと空気が収容されている。
【００９０】
該インナ−シャフト５には、空間部７１とボ−ルベアリング４１とを連通する開口７３と、空間部７１とメインクラッチ７とを連通する径方向の油路７５と、空間部７１とスラストベアリング５５及びワッシャ５７とを連通する径方向の油路７７が設けられている。
【００９１】
空間部７１のオイルは、カップリング１の遠心力によって開口７３、油路７５，７７からそれぞれボ−ルベアリング４１、メインクラッチ７、スラストベアリング５５及びワッシャ５７側に流出し、これらを潤滑・冷却すると共に、カムリング１１の内周とインナ−シャフト５の外周との摺動面、ボ−ルカム１３、パイロットクラッチ９などに供給され、これらを潤滑・冷却する。
【００９２】
また、プレッシャプレ−ト１５には貫通孔７９が設けられており、プレッシャプレ−ト１５が受けるオイルの抵抗を低減してメインクラッチ７の押圧レスポンスを向上させると共に、メインクラッチ７側とパイロットクラッチ９側との間でオイルを移動し易くし、これらの潤滑性と冷却性を向上させている。
【００９３】
上記のように、オイルの充填率は回転ケ−ス３の全内容量に対して７０％（下限値）から８５％（上限値）の範囲の中から選択されている。
【００９４】
この下限値は、当業者による従来の経験から明らかであり、回転ケ−ス３の内部を充分に潤滑するために必要な最低充填率（％）に設定すればよく、例えば、回転ケ−ス３が回転している状態で、パイロットクラッチ９の内周側、つまり、カムリング１１の外周スプライン部８１がオイルに浸るオイルレベルであることなどの条件を満たすように充填率が決定されており、この実施形態（カップリング１）では、上記のように、７０％に設定されている。
【００９５】
このオイル充填率７０％では、回転ケ−ス３の内部温度が上昇したときの内圧を余裕をもって吸収できる。
【００９６】
さらに、パイロットクラッチ９の摺動部のレベルでオイル潤滑が十分に行われると共に、オイル中の空気を防止するため、電磁石１９を励磁した場合にパイロットクラッチ９の各々のクラッチ板および該クラッチ板とアーマチャ１７との間でのエアギャップの変動が抑制されるので、磁力線が安定し、クラッチ締結特性が安定する。
【００９７】
また、上限値の８５％は、上記のように、図２〜６のデ−タと図７のグラフに基づいて設定されたものである。
【００９８】
図２〜６のデ−タは、次のようにして計算した。
【００９９】
すなわち、回転ケ−ス３にオイルを充填し、その温度が２０℃からそれぞれ１００℃、１５０℃、２００℃に上昇したときのオイルの熱膨張（容積変化）から、回転ケ−ス３と大気圧との間に生じる内圧変化（差圧変化）を計算し、さらに、この計算を充填率（５０％〜９０％）の範囲で行った。
【０１００】
図２〜４に示すように、回転ケ−ス３の全容量（ｃｃ）は１５３．７ｃｃであり、空気容量は充填オイルと共に回転ケ−ス３を満たす空気の容量（ｃｃ）であり、断面積とスラスト荷重はケ−ス２１とロ−タ２３を連結するダブルナット部（ねじ部２５とナット２９）の断面積（ｃｍ２）とここに掛かるスラスト荷重（ｋｇｆ）であり、内圧（絶対：差圧）は回転ケ−ス３に生じる圧力（ｋｇｆ／ｃｍ２）である。
【０１０１】
一方、オイルには図２〜４に示すような比重と膨張係数のオイルが用いられており、このオイルはカップリング１のような動力伝達装置の充填オイルに頻用されるものである。
【０１０２】
図２の表はオイル温度が２０℃から１００℃に上昇したときのデ−タであり、図３の表はオイル温度が２０℃から１５０℃に上昇したときのデ−タであり、図４の表はオイル温度が２０℃から２００℃に上昇したときのデ−タである。また、図５の表は図２〜４の各表での充填率％の変化に対するスラスト荷重（ｋｇｆ）の変化を纏めたものであり、図６の表は、同じく、充填率％の変化に対する内圧（差圧：ｋｇｆ／ｃｍ２）の変化を纏めたものである。
【０１０３】
図７の各グラフ８３，８５，８７は図６の表に基づいて描いたそれぞれ１００℃、１５０℃、２００℃のグラフであり、充填率（横軸）の変化に伴う内圧（差圧）縦軸の変化を示す。また、この実施形態で設定した充填率７０％から充填率８５％の範囲はそれぞれ破線Ａと実線Ｂで区画した。
【０１０４】
各グラフ８３，８５，８７が示すように、回転ケ−ス３の内圧は温度が上昇する程大きくなる。また、２００℃では、オイルの充填率が８５％を超えると内圧が急激に立ち上がっているが、１５０℃では、充填率が８５％を超えないと内圧が急上昇することはない。さらに、１００℃では、充填率が９０％を数％超えないと内圧が急上昇することはなく、充填率と内圧に大きな余裕があることが分かる。
【０１０５】
そこで、実際にはオイルが１００℃以下で用いられることを考慮すると、オイル充填率の上限を８５％に設定すれば、すなわち、密閉型の回転ケ−ス３にオイルを８５％充填しても、稼働中の温度上昇に対して内圧の上昇を低く抑えることができる。
【０１０６】
こうして、カップリング１が構成されている。
【０１０７】
上記のように、カップリング１は、密閉型の回転ケ−ス３に充填するオイルの充填率範囲を、充分な潤滑作用を得るために必要な最低充填率（７０％）から、温度が上昇しても内圧が低く抑えられる８５％の範囲に限定した。
【０１０８】
従って、稼働中に温度が上昇しても、ケ−ス２１とロ−タ２３との間のＯリング３１、インナ−シャフト５とロ−タ２３間のＸリング４５、流路４９の密閉ボ−ル５１などに掛かる圧力が低く抑えられ、これらの破損が防止されるから、オイル漏れなどが発生することはなく、正常な機能が保つことができる。
【０１０９】
また、分割構造ケ−シングである回転ケ−ス３のダブルナット部（連結部：ねじ部２５とナット２９）に掛かるスラスト荷重（ｋｇｆ）も、内圧が緩和されたことによって大幅に軽減されるから、この連結部の構造を簡素にすることが可能になり、それだけ軽量で低コストに構成できる。
【０１１０】
しかも、オイルの充填率を８５％に抑えたことによって、内部で回転するインナ−シャフト５、メインクラッチ７、パイロットクラッチ９、カムリング１１、ボ−ルカム１３、プレッシャプレ−ト１５、ア−マチャ１７などに掛かるオイルの回転抵抗がそれだけ軽減されるから、カップリング１のトルク伝達効率が高く保たれると共に、エンジン１０１の燃費が向上する。
【０１１１】
一方、オイル充填率の下限値を、充分な潤滑作用を得るために必要な最低充填率（７０％）に設定したことにより、回転ケ−ス３の内部が充分に潤滑されるから、耐久性低下、焼き付き、オイルの温度上昇と劣化などが防止される。
【０１１２】
このオイル量は、金属粉のようなコンタミネ−ションの相対的な割合を小さくするためには充分なオイル量であり、オイルの劣化がそれだけ緩和され、耐久性などがさらに向上する。
【０１１３】
しかも、潤滑不足が生じないから、従来例と異なって、多板式のメインクラッチ７とパイロットクラッチ９のクラッチ板に対する制約がなくなり、ペ−パ−プレ−ト、カ−ボンプレ−ト、スティ−ルプレ−トなどからクラッチ板を自由に選択することが可能になり、それだけ低コストに構成できる。
【０１１４】
また、操作手段に電磁石１９を用いた構成は、上記のように、カップリング１の伝達トルクによって前後輪間の駆動力配分比を制御し旋回走行中の車両の操縦性や安定性などを向上させる際に、パイロットクラッチ９の滑りを精密に調整することが可能である。
【０１１５】
しかも、電磁石１９を用いたことによって、例えば、圧力式のアクチュエ−タを用いた構成と較べて、カップリング１をコンパクトで軽量に構成できるから、車載性が向上する。
【０１１６】
さらに、電磁石１９は熱源であり、回転ケ−ス３のオイル温度がそれだけ上昇するが、上記のように、カップリング１には内圧に充分な余裕があるから、このように温度がさらに上昇してもオイル漏れが防止され、正常な機構が保つことができる。
【０１１７】
カップリングは、このように利点の多い電磁石を用いて構成されることが一般的であるから、上記のように、電磁石の熱を受けてもシ−ルを保護し、オイル漏れを防止する本発明の効果はこのようなカップリングにおいて特に大きい。
【０１１８】
なお、カップリング１は、図８の矢印２０１が示すように、トランスファ１０５とプロペラシャフト１１７との間に配置してもよい。
【０１１９】
この場合、カップリング１は、プロペラシャフト１１７とリヤデフ１１９との間に配置された図８の場合と同様に、後輪１２５，１２７の連結と切り離し、及び、伝達トルクの制御を行う。
【０１２０】
前記カップリング１は、矢印２０３，２０５が示すように、フロントデフ１０７と左右いずれかの前輪１１３，１１５との間に配置してもよく、矢印２０７，２０９が示すように、リヤデフ１１９と左右いずれかの後輪１２５，１２７との間に配置してもよい。
【０１２１】
矢印２０３，２０５の位置に配置した場合は、カップリング１を連結すると車両は４輪駆動状態になり、連結を解除すると、フロントデフ１０７の差動回転が自由になり、前輪１１３，１１５への駆動力伝達が停止されて、車両は２輪駆動状態になる。
【０１２２】
また、矢印２０７，２０９の位置に配置した場合は、カップリング１を連結すると車両は４輪駆動状態になり、連結を解除すると、リヤデフ１１９の差動回転が自由になり、後輪１２５，１２７への駆動力伝達が停止されて、車両は２輪駆動状態になる。
【０１２３】
なお、このような場合には、トランスファ１０５に駆動力断続用のクラッチ（２−４切り換え機構）を設ければ、プロペラシャフト１１７を完全に静止状態に保つことが可能となり、騒音、振動、摩耗などが大きく軽減されると共に、エンジン１０１の燃費が向上する。
【０１２４】
さらに、カップリング１は、矢印２１１が示すように、トランスファ１０５内のギヤ機構と組み合わせて配置してもよく、この場合は、プロペラシャフト１１７とリヤデフ１１９との間に配置された図８と同等の機能が得られる。
【０１２５】
前記カップリング１を矢印２０１，２１１の個所に配置した場合は、後車軸１２１，１２３と後輪１２５，１２７との間にハブクラッチ２１３，２１５を配置し、これらの連結をカップリング１と連動して解除すれば、カップリング１から後輪１２５，１２７までの動力伝達系が、エンジン１０１の回転と後輪１２５，１２７による連れ回りの両方から遮断され、回転が停止して騒音、振動、摩耗などが大きく軽減されると共に、エンジン１０１の燃費が向上する。
【０１２６】
なお、請求項４の発明は、多板クラッチの摩擦抵抗によって差動機構の差動を制限するデファレンシャル装置であり、請求項１または請求項２の密閉式多板クラッチ装置を用いたことによって、温度が上昇してもシ−ルが保護され、正常な機構が得られる。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１の密閉式多板クラッチ装置は、オイル充填率の上限を、温度が上昇しても内圧が低く抑えられる８５％に設定したから、稼働中に温度が上昇しオイルが膨張しても、従来例と異なって、内圧が低く抑えられ、シ−ルの破損やオイル漏れなどが防止されると共に、分割構造にする必要がある密閉型ケ−シングの連結部に掛かる負荷が軽減されるから、連結部の構造を簡素にし、軽量、低コストに構成できる。
【０１２８】
しかも、オイルの充填率を８５％に抑えたことによって、回転部材に掛かるオイル抵抗が軽減し、トルク伝達効率が高く保たれ、車載装置の場合はエンジンの燃費が向上する。
【０１２９】
一方、オイル充填率の下限値を、充分な潤滑作用を得るために必要な最低充填率（％）に設定したから、多板クラッチが充分に潤滑され、耐久性低下、焼き付き、オイルの温度上昇と劣化などが防止されると共に、このオイル量は、コンタミネ−ションの相対的な割合を小さくするためには充分なオイル量であり、オイルの劣化がそれだけ緩和され、耐久性が向上する。
【０１３０】
また、多板クラッチにペ−パ−プレ−ト、カ−ボンプレ−ト、スティ−ルプレ−トなどのクラッチプレ−トを自由に選択することが可能になり、それだけ低コストに構成できる。
【０１３１】
請求項２の発明は、請求項１の構成と同等の効果を得ると共に、操作手段に熱を発生する電磁石を用いても、内圧の充分な余裕によって、シ−ルが保護され、オイル漏れが防止されて正常な機構が保つことができる。
【０１３２】
請求項３のカップリングは、請求項１または請求項２の密閉式多板クラッチ装置を用いたことにより、温度が上昇してもシ−ルが保護され、オイル漏れが防止されて正常な機構が保つことができる。
【０１３３】
しかも、操作手段に利点の多い電磁石を用いて構成されることが多いカップリングにおいて、電磁石の熱を受けてもシ−ルを保護しオイル漏れを防止する本発明の効果は特に大きい。
【０１３４】
請求項４のデファレンシャル装置は、請求項１または請求項２の密閉式多板クラッチ装置を用いたことによって、温度が上昇してもシ−ルが保護され、正常な機構が保つことができる。
【０１３５】
また、請求項３の構成と同様に、操作手段に電磁石を用いて構成されることが多いデファレンシャル装置において、電磁石の熱を受けてもシ−ルを保護しオイル漏れを防止する本発明の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のカップリングを示す断面図である。
【図２】オイル温度が２０℃から１００℃に上昇したときのデ−タを示す図表。
【図３】オイル温度が２０℃から１５０℃に上昇したときのデ−タを示す図表。
【図４】オイル温度が２０℃から２００℃に上昇したときのデ−タを示す図表。
【図５】充填率％の変化に対するスラスト荷重（ｋｇｆ）の変化のデ−タを示す図表。
【図６】充填率％の変化に対する内圧（差圧：ｋｇｆ／ｃｍ２）の変化のデータを示す図表。
【図７】図２のデ−タによって描いたグラフである。
【図８】図１のカップリングが用いられた４輪駆動車の動力系を示すスケルトン機構図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  カップリング
３  回転ケ−ス（密閉型ケ−シング：ケ−ス状トルク伝達部材）
５  インナ−シャフト（軸状トルク伝達部材）
７  メインクラッチ（多板クラッチ）
９  パイロットクラッチ（多板クラッチ）
１３  ボ−ルカム（カム）
１９  電磁石１９（操作手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003624122.tif 000007
【図７】
0003624122.tif 000008
【図８】
0003624122.tif 000009
【図９】
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