(57)【要約】【課題】小型の電磁コイルによって二方向クラッチを高精度に制御することができる回転伝達装置を提供することである。【解決手段】入力側部材１と出力側部材１０との間に二方向クラッチ２０と、その二方向クラッチ２０の保持器２４に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュア３０と、負荷される軸方向力により作動して入力側部材１と出力側部材１０の相対回転数差を吸収するシンクロ機構４０と、そのシンクロ機構４０およびアーマチュア３０に軸方向力を負荷する電磁コイル６０とを組込む。電磁コイル６０とシンクロ機構４０間に、ドライブプレート５１と入力側部材１に回り止めされて軸方向に移動可能なドリブンプレート５２とを組込み、その両プレート５１、５２間にトルクカム機構５３を設ける。電磁コイル６０への通電によりドライブプレート５１を吸着し、トルクカム機構５３によりドリブンプレート５２を軸方向に移動させて、シンクロ機構４０およびアーマチュア３０に軸方向力を負荷し、二方向クラッチ２０を結合状態とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側部材と出力側部材との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器と入力側部材の相対回転により前記係合子を係合位置に変位させて入力側部材と出力側部材とを結合する二方向クラッチと、前記保持器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、負荷される軸方向力によって出力側部材に回り止めされるアーマチュアと、負荷される軸方向力により作動して入力側部材と出力側部材の相対回転数差を吸収するシンクロ機構と、そのシンクロ機構およびアーマチュアに軸方向力を負荷して前記二方向クラッチを結合状態とする電磁コイルとを組込んだ回転伝達装置において、前記電磁コイルとシンクロ機構の対向部間に、電磁コイルによって吸着されるドライブプレートと、入力側部材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たドリブンプレートとを組込み、そのドライブプレートとドリブンプレートの対向部間に、両プレートの相対回転によって、ドリブンプレートをシンクロ機構に向けて移動させるトルクカム機構を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記シンクロ機構が、入力側部材に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたディスクと、出力側部材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た摩擦プレートを交互に配置した多板クラッチから成る請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項３】
前記シンクロ機構が、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたディスクと、出力側部材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た摩擦プレートを交互に配置した多板クラッチから成る請求項１に記載の回転伝達装置。
【請求項４】
前記トルクカム機構が、ドライブプレートとドリブンプレートの対向面それぞれに中央部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を形成し、そのカム溝間に転動体を組込んだ構成から成る請求項１乃至３のいずれかに記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パートタイム式四輪駆動車の二輪駆動時における従動側車輪に対してエンジンからの駆動トルクを伝達したり、遮断したりする場合等に用いられる回転伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲベースの四輪駆動車において、エンジンからの駆動トルクを前輪に伝達したり、遮断したりする回転伝達装置として、電磁クラッチによりメカニカルタイプの二方向クラッチを制御するようにしたものが従来から知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１６６８７号公報（第４頁および第５頁、図２および図３）
【０００４】
上記特許文献１に記載された回転伝達装置においては、入力側部材としての入力軸と、出力側部材としての外輪間に、二方向ローラクラッチと、その二方向ローラクラッチの保持器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たアーマチュアを有する多板クラッチと、電磁コイルとを組込み、前記電磁コイルに対する通電により多板クラッチのアーマチュアを吸着して、多板クラッチを結合状態とし、その多板クラッチにより入力軸と出力軸の相対回転数差を吸収し、その相対回転数が所定の数差に達したときに二方向クラッチを結合状態として、入力軸の回転を外輪に伝えるようにしている。
【０００５】
上記の回転伝達装置によれば、多板クラッチによって入力軸と外輪の相対回転数差を少なくした状態で二方向ローラクラッチを結合状態にするため、二方向ローラクラッチの結合時におけるショックが小さく、入力軸から外輪への回転伝達がスムーズであるという特徴を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記回転伝達装置においては、多板クラッチを形成する複数の摩擦プレート間にクリアランスがあり、その複数の摩擦プレートおよびアーマチュアの内部を流れる磁束によって前記アーマチュアを電磁コイル側に引き寄せて吸着する構成であるため、磁気抵抗がきわめて大きく、コイルの巻数が多い大型の電磁コイルを必要とする。
【０００７】
また、一般的な多板クラッチでは、摩擦係数を高めるため、摩擦プレートに摩擦材を貼付しており、その摩擦材は非磁性体であるため、そのような多板クラッチを回転伝達装置に採用した場合、磁気抵抗がさらに増大し、電磁コイルに対する通電によって多板クラッチを制御し得ない場合が生じる。
【０００８】
一方、二方向ローラクラッチに対する最近の要求特性として、結合状態から空転状態に移る時間の短縮（係合解除特性の向上）が挙げられる。この対策のため、二方向ローラクラッチを係合解除状態に切換えるスイッチばねの弾性力を大きくすることが行なわれている。この場合、二方向ローラクラッチを結合状態にさせるために、（スイッチばねの弾性力）＜（電磁コイルの吸引力による摩擦力）の条件を満足させるような設計をしなければならず、前述のような磁気抵抗の増大による吸引力の低下が危惧される構造では、おのずと設計の自由度が低下することになる。
【０００９】
この発明の課題は、小型の電磁コイルによってメカニカルタイプの二方向クラッチを高精度に制御することができるようにした回転伝達装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、入力側部材と出力側部材との間に、係合子およびその係合子を保持する保持器を有し、その保持器と入力側部材の相対回転により前記係合子を係合位置に変位させて入力側部材と出力側部材とを結合する二方向クラッチと、前記保持器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、負荷される軸方向力によって出力側部材に回り止めされるアーマチュアと、負荷される軸方向力により作動して入力側部材と出力側部材の相対回転数差を吸収するシンクロ機構と、そのシンクロ機構およびアーマチュアに軸方向力を負荷して前記二方向クラッチを結合状態とする電磁コイルとを組込んだ回転伝達装置において、前記電磁コイルとシンクロ機構の対向部間に、電磁コイルによって吸着される軸方向に移動可能なドライブプレートと、入力側部材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たドリブンプレートとを組込み、そのドライブプレートとドリブンプレートの対向部間に、両プレートの相対回転によって、ドリブンプレートをシンクロ機構に向けて移動させるトルクカム機構を設けた構成を採用したのである。
【００１１】
上記のように構成すれば、電磁コイルに対する通電によってドライブプレートが吸着され、そのドライブプレートに対しドリブンプレートが相対回転して軸方向に移動し、そのドリブンプレートによってシンクロ機構およびアーマチュアに軸方向が負荷され、上記シンクロ機構によって入力側部材と出力側部材の相対回転数が吸収される。その相対回転数が小さくなったとき、出力側部材に回り止めされたアーマチュアによって二方向クラッチが結合されるため、二方向クラッチの結合時におけるショックが小さく、入力側部材から出力側部材への回転伝達をスムーズに行なわせることができる。
【００１２】
また、電磁コイルに対する通電によってドライブプレートを吸着する構成であるため、従来のように、多板クラッチを吸着する場合に比較して磁気抵抗はきわめて小さく、小型の電磁コイルによって二方向クラッチをきわめて高精度に制御することができる。
【００１３】
この発明に係る回転伝達装置において、シンクロ機構として、入力側部材に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたディスクと、出力側部材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た摩擦プレートを交互に配置した多板クラッチから成るものを採用することができる。
【００１４】
また、前記シンクロ機構として、保持器に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたディスクと、出力側部材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た摩擦プレートを交互に配置した多板クラッチから成るものを採用することができる。
【００１５】
この発明に係る回転伝達装置において、トルクカムとして、ドライブプレートとドリブンプレートの対向面それぞれに中央部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を形成し、そのカム溝間に転動体を組込んだ構成から成るものを採用することができる。転動体として、ボールやローラを採用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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はこの発明に係る回転伝達装置の第１の実施形態を示す。この回転伝達装置は、入力側部材１と、その入力側部材１と同軸上に配置された出力側部材１０を有している。
【００１７】
入力側部材１は、入力軸２と、その入力軸２の軸端部に設けられたフランジ３にねじ止めされたカムリング４とから成り、前記カムリング４の端面内周部にはトルク伝達筒部５が一体に設けられている。
【００１８】
出力側部材１０は、図示省略した出力軸が接続される軸接続筒１１と、その軸接続筒１１の外側に設けられた外輪１２とを有し、前記軸接続筒１１は入力軸２と同軸上に配置され、複数の軸受１３を介して入力側部材１に相対的に回転自在に支持されている。
【００１９】
軸接続筒１１は磁性体から成り、その端部にはフランジ１４が一体に設けられ、そのフランジ１４の外周部に断面コの字形のロータ部１５が一体に設けられている。一方、外輪１２の一端部内周には非磁性体から成るロータケース１６が設けられ、そのロータケース１６に前記ロータ部１５が圧入されている。
【００２０】
入力側部材１のカムリング４と出力側部材１０の外輪１２間には、メカニカルタイプの二方向クラッチ２０が組込まれ、その二方向クラッチ２０の軸方向一端側に、二方向クラッチ２０を制御するアーマチュア３０と、入力側部材１と出力側部材１０の相対回転数差を吸収するシンクロ機構４０と、そのシンクロ機構４０およびアーマチュア３０に軸方向力を付与する軸力発生機構５０と、その軸力発生機構５０に軸方向力を負荷する電磁コイル６０が順に設けられている。
【００２１】
図１および図２に示すように、二方向クラッチ２０は、外輪１２の内周に円筒面２１を形成し、カムリング４の外周には上記円筒面２１との間で楔形空間を形成する複数のカム面２２を設け、各カム面２２と円筒面２１との間にローラから成る係合子２３を組込み、その係合子２３を保持器２４で保持したローラクラッチから成っている。
【００２２】
上記二方向クラッチ２０は、カムリング４に対する保持器２４の相対回転により係合子２３を円筒面２１およびカム面２２に噛み込ませ、その係合子２３を介して入力側部材１の回転を出力側部材１０に伝達するようになっている。
【００２３】
カムリング４の端面にはばね収納凹部２５が設けられ、そのばね収納凹部２５内に二方向クラッチ２０を中立位置に保持するスイッチばね２６が組込まれている。
【００２４】
図２に示すように、スイッチばね２６は、コイル部２６ａの両端に外向きの係合片２６ｂを設けた構成とされ、前記コイル部２６ａがばね収納凹部２５内に収納され、一対の係合片２６ｂがばね収納凹部２５の外周壁に形成された切欠部２７から保持器２４の端面に形成された切欠き２８内に挿入されて、前記切欠部２７および切欠き２８の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧している。
【００２５】
上記スイッチばね２６は、カムリング４と保持器２４とが相対回転したとき弾性変形し、その変形による復元弾性によって保持器２４を、係合子２３が円筒面２１およびカム面２２に係合解除する中立位置に戻すようになっている。
【００２６】
図１に示すように、アーマチュア３０は、外輪１２の内周に設けられた肩部１２ａに対向配置されている。このアーマチュア３０には係合孔３１が形成され、その係合孔３１に保持器２４の端面に設けられた係合片２９が係合され、その係合によってアーマチュア３０は保持器２４に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能とされている。
【００２７】
図１に示すように、シンクロ機構４０は、カムリング４のトルク伝達筒部５に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたディスク４１と、外輪１２に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持された摩擦プレート４２とを軸方向に交互に配置した多板クラッチから成る。
【００２８】
上記シンクロ機構４０は負荷される軸方向力によりディスク４１と摩擦プレート４２とを接触させ、その接触部に作用する摩擦力によって入力側部材１と出力側部材１０との相対回転数差を吸収するようになっている。
【００２９】
図１、図３および図４に示すように、軸力発生機構５０は、シンクロ機構４０と出力側部材１０のロータ部１５間に組込まれている。この軸力発生機構５０は、カムリング４のトルク伝達筒部５によって回転可能に、かつ軸方向に移動可能に支持された磁性体から成るドライブプレート５１と、前記トルク伝達筒部５に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持されたドリブンプレート５２と、その両プレート５１、５２間に設けられたトルクカム機構５３とから成る。トルクカム機構５３は、ドライブプレート５１とドリブンプレート５２の対向面それぞれに中央部から周方向の両端に至るに従って溝深さが次第に浅くなる複数のカム溝５４、５５を周方向に間隔をおいて設け、そのカム溝５４、５５間に転動体５６を組込んだ構成とされている。転動体５６として、ここではボールを用いているが、ローラを採用するようにしてもよい。ローラを採用する場合、カム溝５４、５５は断面形状をＶ形とする。
【００３０】
前記ドライブプレート５１はロータ部１５との間に組込んだ弾性部材５７によってロータ部１５から離反する方向に押圧されている。
【００３１】
上記の構成から成る軸力発生機構５０は、ドライブプレート５１とドリブンプレート５２の相対回転により、トルクカム機構５３を介してドリブンプレート５２を軸方向に移動させ、そのドリブンプレート５２によりシンクロ機構４０に軸方向力を負荷するようになっている。
【００３２】
図１に示すように、電磁コイル６０は、磁性体から成るフィールド６１によって保持されてロータ部１５内に位置する配置とされ、前記フィールド６１が回転伝達装置を覆うハウジング等の固定部６２に固定されている。
【００３３】
上記電磁コイル６０は、通電によってドライブプレート５１をロータ部１５に吸着する。その吸着時の磁束漏れを少なくするため、出力側部材１０のフランジ１４、ロータ部１５およびドライブプレート５１のそれぞれにスリット１４ａ、１５ａ、５１ａを設けている。
【００３４】
実施の形態で示す回転伝達装置は上記の構造から成り、電磁コイル６０への通電の遮断状態において、入力側部材１を回転させると、スイッチばね２６を介して二方向クラッチ２０の保持器２４は入力側部材１と共に回転する。
【００３５】
このとき、軸力発生機構５０のドリブンプレート５２は入力側部材１と共に回転すると共に、図５（ＩＩ）に示す転動体５６を介してドライブプレート５１も回転するため軸方向力は発生せず、アーマチュア３０は、図５（Ｉ）に示すように、肩部１２ａに対して圧接が解除された状態にある。
【００３６】
このため、係合子２３は中立位置に保持され、入力側部材１は出力側部材１０に対して相対回転し、入力側部材１の回転が出力側部材１０に伝達されることはない。
【００３７】
入力側部材１の回転速度が出力側部材１０の回転速度より速い回転状態において、電磁コイル６０に通電すると、図６（Ｉ）に示すように、フィールド６１、ロータ部１５およびドライブプレート５１に磁束（ア）が形成されてドライブプレート５１がロータ部１５に吸着され、相対的に停止状態に保持される。一方、ドリブンプレート５２は入力側部材１と共に回転するため、図６（ＩＩ）に示すように、ドリブンプレート５２はドライブプレート５１に対して相対回転すると共に、両プレート５１、５２に形成されたカム溝５４、５５は周方向に位置がずれ、その位置ずれによって転動体５６およびドリブンプレート５２が軸方向に移動し、軸力発生機構５０に軸方向力が発生する。
【００３８】
上記軸方向力はシンクロ機構４０およびアーマチュア３０に負荷されるため、ディスク４１と摩擦プレート４２は互に接触すると共に、アーマチュア３０が外輪１２の肩部１２ａに接触し、各接触部に摩擦抵抗が発生する。その摩擦抵抗力がスイッチばね２６の弾性力より小さい場合は、二方向クラッチ２０は結合せず、ディスク４１と摩擦プレート４２の接触部およびアーマチュア３０と肩部１２ａの接触部において滑りが生じ、入力側部材１と出力側部材１０の相対回転数差のみが吸収される。
【００３９】
上記相対回転数差が小さくなり、所定の値に達すると共に、ディスク４１と摩擦プレート４２およびアーマチュア３０と肩部１２ａの接触部に発生する摩擦抵抗力がスイッチばね２６の弾性力を上回ると、二方向クラッチ２０の保持器２４は出力側部材１０に回り止めされ、その保持器２４に対して入力側部材１が相対回転し、その相対回転によって係合子２３が円筒面２１およびカム面２２に係合し、二方向クラッチ２０は結合状態となる。
【００４０】
このため、入力側部材１の回転はその二方向クラッチ２０を介して出力側部材１０に伝達され、入力側部材１と出力側部材１０とが一体に回転する。
【００４１】
上記のように、シンクロ機構４０は入力側部材１と出力側部材１０の相対回転数差を吸収し、その相対回転数差が小さくなったとき、二方向クラッチ２０の係合子２３が円筒面２１およびカム面２２に係合するため、係合時のショックは小さく、入力側部材１から出力側部材１０への回転伝達をスムーズに行なわせることができる。
【００４２】
また、電磁コイル６０への通電時、フィールド６１、ロータ部１５およびドライブプレート５１間で磁束（ア）を形成して、シンクロ機構４０のディスク４１、摩擦プレート４２およびアーマチュア３０を貫くことがないため、磁気抵抗がきわめて小さく、従来のものに比較して磁気効率を大幅に向上させることができる。このため、電磁コイル６０の小型化を図ることができ、小型の電磁コイル６０によって二方向クラッチ２０を高精度に制御することができ、設計の自由度を高めることができる。
【００４３】
なお、電磁コイル６０に対する通電は、二方向クラッチ２０が結合状態になると遮断する。その遮断によってドライブプレート５１は吸着が解除され、弾性部材５７の弾性により軸力発生機構５０は図５（ＩＩ）に示す状態に戻される。このとき、二方向クラッチ２０は結合状態にあるため、入力側部材１から出力側部材１０への回転伝達が継続される。
【００４４】
上記二方向クラッチ２０の結合状態において、出力側部材１０の回転速度が入力側部材１の回転速度を上回ると、係合子２３に対する出力側部材１０の摩擦およびスイッチばね２６の弾性力によって係合子２３は中立位置に戻されて二方向クラッチ２０は結合解除状態とされ、入力側部材１から出力側部材１０への回転伝達が遮断される。
【００４５】
図７は、この発明に係る回転伝達装置の第２の実施形態を示す。この実施形態で示す回転伝達装置は、外輪１２と保持器２４との間に多板クラッチから成るシンクロ機構４０を組込んだ点、およびドリブンプレート５２を弾性部材５８によってドライブプレート４１に向けて押圧した点で図１に示す回転伝達装置と相違する。
【００４６】
このため、図１に示す回転伝達装置と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
ここで、シンクロ機構４０のディスク４１は保持器２４に回り止めされ、かつ軸方向に移動可能に支持され、一方、摩擦プレート４２は外輪１２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。
【００４８】
上記第２の実施形態で示す回転伝達装置においては、電磁コイル６０に対する通電によって軸力発生機構５０に軸方向力が発生し、その軸方向力によってシンクロ機構４０のディスク４１と摩擦プレート４２とが互に接触し、その接触部間に摩擦抵抗によって入力側部材１および保持器２４と出力側部材１０の相対回転数差を吸収することができ、二方向クラッチ２０を係合ショックを生じさせることなく結合させることができる。
【００４９】
図１に示す第１の実施形態および図７に示す第２の実施形態では、軸接続筒１１の端部に設けたフランジ１４にロータ部１５を設け、そのロータ部１５を外輪１２の端部内周に設けたロータケース１６内に圧入したものを出力側部材１０としたが、軸接続筒１１およびフランジ１４を省略し、ロータ部１５をドライブプレート５１に一体に設け、外輪１２のみを出力側部材としてもよい。
【００５０】
図１及び図７に示すいずれの回転伝達装置も、トルクカム機構５３として、ドライブプレート５１とドリブンプレート５２の対向面にカム溝５４、５５を形成し、そのカム溝５４、５５間に転動体５６を組込んだものを示したが、トルクカム機構はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、ドライブプレート５１とドリブンプレート５２の対向面それぞれにカム突起５８、５９を設け、各カム突起５８、５９に周方向に傾斜する傾斜カム面５８ａ、５９ａを形成し、ドライブプレート５１に対してドリブンプレート５２が相対的に回転したとき、傾斜カム面５８ａ、５９ａのカム作用によってドリブンプレート５２を軸方向に移動させるようにしたフェイスカムから成るものであってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、電磁コイルに対する通電によりドライブディスクのを吸着することによってシンクロ機構およびアーマチュアに軸方向力を負荷することができるため、電磁コイルがドライブディスクを吸着保持する際の磁気抵抗がきわめて小さく、小型の電磁コイルによって二方向クラッチをきわめて精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の第１の実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１のＩＩＩ  −ＩＩＩ  線に沿った断面図
【図４】図３に示されるドライブプレートとドリブンプレートを示す分解斜視図
【図５】（Ｉ）は二方向クラッチの結合解除状態を示す断面図、（ＩＩ）は二方向クラッチの結合解除でのドライブプレートとドリブンプレートの関係を示す断面図
【図６】（Ｉ）は二方向クラッチの結合状態を示す断面図、（ＩＩ）は二方向クラッチの結合状態でのドライブプレートとドリブンプレートの関係を示す断面図
【図７】この発明に係る回転伝達装置の第２の実施形態を示す縦断正面図
【図８】この発明に係る回転伝達装置のトルクカム機構の他の例を示す展開図
【符号の説明】
１  入力側部材
１０  出力側部材
２０  二方向クラッチ
２３  係合子
２４  保持器
３０  アーマチュア
４０  シンクロ機構
４１  ディスク
４２  摩擦プレート
５１  ドライブプレート
５２  ドリブンプレート
５３  トルクカム機構
５４  カム溝
５５  カム溝
５６  転動体
６０  電磁コイル
【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】
2004225844.tif 000007
【図６】
2004225844.tif 000008
【図７】
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【図８】
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