(57)【要約】【課題】摩擦係合部材の引きずりを防止しながら、コアおよびアマチュア間のエアギャップを最小限に抑えて電磁クラッチの係合応答性を高める。【解決手段】電磁クラッチＣＬは、コイル２２Ｌを収納したコア２１Ｌの吸着面にエアギャップαを介してアマチュア２３Ｌの被吸着面を対向させ、コイル２２Ｌを励磁することによりエアギャップαを通過する磁束でアマチュア２３Ｌをコア２１Ｌに吸着してクラッチプレート２７Ｌおよびクラッチディスク３３Ｌを相互に係合させる。エアギャップαを挟んで対向するコア２１Ｌの吸着面およびアマチュア２３Ｌの被吸着面を軸線Ｌに対して傾斜させることで、クラッチプレート２７Ｌおよびクラッチディスク３３Ｌの引きずりを防止するのに必要なアマチュア２３Ｌのストロークを充分に確保しながら、エアギャップαを小さくしてアマチュア２３Ｌの吸着力を強め、電磁クラッチＣＬの係合応答性を高めることが可能となる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線（Ｌ）まわりに相対回転する第１部材（２０）および第２部材（１１，３１）を結合すべく、第１部材（２０）に支持した第１摩擦係合部材（２７Ｌ，２７Ｒ）と第２部材（１１，３１）に支持した第２摩擦係合部材（３３Ｌ，３３Ｒ）とを相互に重ね合わせ、コイル（２２Ｌ，２２Ｒ）を収納したコア（２１Ｌ，２１Ｒ）の吸着面（２１ａ）にエアギャップ（α）を介してアマチュア（２３Ｌ，２３Ｒ）の被吸着面（２３ａ）を対向させ、コイル（２２Ｌ，２２Ｒ）を励磁することによりエアギャップ（α）を通過する磁束でアマチュア（２３Ｌ，２３Ｒ）をコア（２１Ｌ，２１Ｒ）に吸着して第１摩擦係合部材（２７Ｌ，２７Ｒ）および第２摩擦係合部材（３３Ｌ，３３Ｒ）を相互に係合させる電磁クラッチにおいて、
コア（２１Ｌ，２１Ｒ）の吸着面（２１ａ）およびアマチュア（２３Ｌ，２３Ｒ）の被吸着面（２３ａ）を前記軸線（Ｌ）に対して傾斜させたことを特徴とする電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルを収納したコアの吸着面にエアギャップを介してアマチュアの被吸着面を対向させ、コイルを励磁することによりアマチュアをコアに吸着して摩擦係合部材を係合させる電磁クラッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２個のクラッチを備えた駆動力配分装置を介してエンジンの駆動力を左右の駆動輪に配分可能にし、旋回外輪に配分する駆動力を増加させて旋回内輪に配分する駆動力を減少させることにより、旋回方向のヨーモーメントを発生させて旋回性能を高める技術は公知である。かかる駆動力配分装置において、前記２個のクラッチを電磁クラッチで構成したものが、下記特許文献により公知である。
【０００３】
【特許文献】
特開２００２−１７４２６３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の電磁クラッチは非係合時における摩擦係合部材の引きずりを防止するために、アマチュアに１ｍｍ程度のストロークを設定しており、このストローク分だけコアおよびアマチュア間のエアギャップを増加させる必要がある。そのために、電磁クラッチのコイルを励磁した直後、つまりエアギャップが最大のときの磁気抵抗が増加し、アマチュアを充分な吸着力で吸着できなくなって電磁クラッチの係合応答性が低下する可能性があった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、摩擦係合部材の引きずりを防止しながら、コアおよびアマチュア間のエアギャップを最小限に抑えて電磁クラッチの係合応答性を高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、軸線まわりに相対回転する第１部材および第２部材を結合すべく、第１部材に支持した第１摩擦係合部材と第２部材に支持した第２摩擦係合部材とを相互に重ね合わせ、コイルを収納したコアの吸着面にエアギャップを介してアマチュアの被吸着面を対向させ、コイルを励磁することによりエアギャップを通過する磁束でアマチュアをコアに吸着して第１摩擦係合部材および第２摩擦係合部材を相互に係合させる電磁クラッチにおいて、コアの吸着面およびアマチュアの被吸着面を前記軸線に対して傾斜させたことを特徴とする電磁クラッチが提案される。
【０００７】
上記構成によれば、エアギャップを挟んで対向するコアの吸着面およびアマチュアの被吸着面を電磁クラッチの軸線に対して傾斜させたので、第１摩擦係合部材および第２摩擦係合部材の引きずりを防止するのに必要なアマチュアのストロークを充分に確保しながらエアギャップを小さくすることができる。これにより、エアギャップにおける磁気抵抗を減少させてアマチュアの吸着力を強め、電磁クラッチの係合応答性を高めることが可能となる。
【０００８】
尚、実施例のハウジング２０は本発明の第１部材に対応し、実施例のキャリヤ部材１１およびスリーブ３１は本発明の第２部材に対応し、実施例のクラッチプレート２７Ｌ，２７Ｒは本発明の第１摩擦係合部材に対応し、実施例のクラッチディスク３３Ｌ，３３Ｒは本発明の第２摩擦係合部材に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は駆動力配分装置の構造を示す図、図２は中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図、図３は中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図、図４は図１の要部拡大図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図４の６−６線断面図、図７は図４の７部拡大図である。
【００１１】
図１に示すように、フロントエンジン・フロントドライブの車両の車体前部に横置きに搭載したエンジンＥの右端にトランスミッションＭが接続されており、これらエンジンＥおよびトランスミッションＭの後部に駆動力配分装置Ｔが配置される。駆動力配分装置Ｔの左端および右端から左右に延びる左ドライブシャフトＡＬおよび右ドライブシャフトＡＲには、それぞれ左前輪ＷＦＬおよび右前輪ＷＦＲが接続される。
【００１２】
駆動力配分装置Ｔは、トランスミッションＭから延びる入力軸１に設けた入力ギヤ２に噛み合う外歯ギヤ３から駆動力が伝達される差動装置Ｄを備える。差動装置Ｄはダブルピニオン式の遊星歯車機構よりなり、前記外歯ギヤ３と一体に形成されたリングギヤ４と、このリングギヤ４の内部に同軸に配設されたサンギヤ５と、前記リングギヤ４に噛み合うアウタプラネタリギヤ６および前記サンギヤ５に噛み合うインナプラネタリギヤ７を、それらが相互に噛み合う状態で支持するプラネタリキャリヤ８とから構成される。差動装置Ｄは、そのリングギヤ４が入力要素として機能するとともに、一方の出力要素として機能するサンギヤ５が左出力軸９Ｌを介して左前輪ＷＦＬに接続され、また他方の出力要素として機能するプラネタリキャリヤ８が右出力軸９Ｒを介して右前輪ＷＦＲに接続される。
【００１３】
左出力軸９Ｌの外周に回転自在に支持されたキャリヤ部材１１は、円周方向に９０°間隔で配置された４本のピニオン軸１２を備えており、第１ピニオン１３、第２ピニオン１４および第３ピニオン１５を一体に形成した３連ピニオン部材１６が、各ピニオン軸１２にそれぞれ回転自在に支持される。
【００１４】
左出力軸９Ｌの外周に回転自在に支持されて前記第１ピニオン１３に噛み合う第１サンギヤ１７は、差動装置Ｄのプラネタリキャリヤ８に連結される。また左出力軸９Ｌの外周に固定された第２サンギヤ１８は前記第２ピニオン１４に噛み合う。更に、左出力軸９Ｌの外周に回転自在に支持された第３サンギヤ１９は前記第３ピニオン１５に噛み合う。
【００１５】
実施例における第１ピニオン１３、第２ピニオン１４、第３ピニオン１５、第１サンギヤ１７、第２サンギヤ１８および第３サンギヤ１９の歯数は以下のとおりである。
【００１６】
第１ピニオン１３の歯数  Ｚｂ＝１７
第２ピニオン１４の歯数  Ｚｄ＝１７
第３ピニオン１５の歯数  Ｚｆ＝３４
第１サンギヤ１７の歯数  Ｚａ＝３２
第２サンギヤ１８の歯数  Ｚｃ＝２８
第３サンギヤ１９の歯数  Ｚｅ＝３２
第３サンギヤ１９は左電磁クラッチＣＬを介してハウジング２０に結合可能であり、左電磁クラッチＣＬの係合によってキャリヤ部材１１の回転数が増速される。またキャリヤ部材１１は右電磁クラッチＣＲを介してハウジング２０に結合可能であり、右電磁クラッチＣＲの係合によってキャリヤ部材１１の回転数が減速される。そして前記右電磁クラッチＣＲおよび左電磁クラッチＣＬは、マイクロコンピュータを含む電子制御ユニットＵにより制御される。
【００１７】
電子制御ユニットＵは、エンジントルクＴｅ、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖおよび操舵角θを所定のプログラムに基づいて演算処理し、前記左電磁クラッチＣＬおよび右電磁クラッチＣＲを制御する。
【００１８】
その結果、車両の中低車速域での右旋回時には、図２に示すように電子制御ユニットＵからの指令により右電磁クラッチＣＲが係合し、キャリヤ部材１１をハウジング２０に結合して停止させる。このとき、左前輪ＷＦＬと一体の左出力軸９Ｌと、右前輪ＷＦＲと一体の右出力軸９Ｒ（即ち、差動装置Ｄのプラネタリキャリヤ８）とは、第２サンギヤ１８、第２ピニオン１４、第１ピニオン１３および第１サンギヤ１７を介して連結されているため、左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬは右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して次式の関係で増速される。
【００１９】
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上述のようにして、左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬが右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して増速されると、図２に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である右前輪ＷＦＲのトルクの一部を旋回外輪である左前輪ＷＦＬに伝達することができる。
【００２０】
尚、キャリヤ部材１１を右電磁クラッチＣＲにより停止させる代わりに、右電磁クラッチＣＲの締結力を適宜調整してキャリヤ部材１１の回転数を減速すれば、その減速に応じて左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬを右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲに対して増速し、旋回内輪である右前輪ＷＦＲから旋回外輪である左前輪ＷＦＬに任意のトルクを伝達することができる。
【００２１】
一方、車両の中低車速域での左旋回時には、図３に示すように電子制御ユニットＵからの指令により左電磁クラッチＣＬが係合し、第３ピニオン１５が第３サンギヤ１９を介してハウジング２０に結合される。その結果、左出力軸９Ｌの回転数に対してキャリヤ部材１１の回転数が増速され、右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲは左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して次式の関係で増速される。
【００２２】
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上述のようにして、右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲが左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して増速されると、図３に斜線を施した矢印で示したように、旋回内輪である左前輪ＷＦＬのトルクの一部を旋回外輪である右前輪ＷＦＲに伝達することができる。この場合にも、左電磁クラッチＣＬの締結力を適宜調整してキャリヤ部材１１の回転数を増速すれば、その増速に応じて右前輪ＷＦＲの回転数ＮＲを左前輪ＷＦＬの回転数ＮＬに対して増速し、旋回内輪である左前輪ＷＦＬから旋回外輪である右前輪ＷＦＬに任意のトルクを伝達することができる。その結果、車両の中低速走行時には旋回外輪に旋回内輪よりも大きなトルクを伝達して旋回性能を向上させることが可能である。尚、高速走行時には前記中低速走行時に比べて旋回外輪に伝達されるトルクを少なめにしたり、逆に旋回外輪から旋回内輪にトルクを伝達して走行安定性能を向上させることが可能である。
【００２３】
（１）式および（２）式を比較すると明らかなように、第１ピニオン１３、第２ピニオン１４、第３ピニオン１５、第１サンギヤ１７、第２サンギヤ１８および第３サンギヤ１９の歯数を前述の如く設定したことにより、右前輪ＷＦＲから左前輪ＷＦＬへの増速率（約１．１４３）と、左前輪ＷＦＬから右前輪ＷＦＲへの増速率（約１．１６７）とを略等しくすることができる。
【００２４】
次に、図４〜図７に基づいて左右の電磁クラッチＣＬ，ＣＲの構造を説明する。尚、左右の電磁クラッチＣＬ，ＣＲは、左右の出力軸９Ｌ，９Ｒの軸線Ｌに直交する対称面Ｐに関して実質的に左右対称な構造を有しているため、その代表として左電磁クラッチＣＬの構造を説明する。右電磁クラッチＣＲの構成要素の符号は、左電磁クラッチＣＬの構成要素の符号の添字「Ｌ」を「Ｒ」に変えたものである。
【００２５】
図４から明らかなように、アルミ合金等の非磁性材で形成されたハウジング２０の内部に収納された左電磁クラッチＣＬは、磁性材で概略円筒状に形成されたコア２１Ｌを備える。コア２１Ｌはハウジング２０の内周面に回転不能かつ軸線Ｌ方向（左右方向）移動不能に固定されており、このコア２１Ｌの内部にコイル２２Ｌが収納されるとともに、このコイル２２Ｌの右側および内周側に磁性材で環状に形成されたアマチュア２３Ｌが左右移動自在に配置される。左出力軸９Ｌの外周に第３サンギヤ１９（図１参照）と一体のスリーブ３１が同軸かつ相対回転可能に嵌合しており、アマチュア２３Ｌの内周面に溶接Ｗ１により固定された伝達部材２５Ｌの円筒部２５ａが、前記スリーブ３１の外周面とコア２１Ｌの内周面との間に軸方向移動可能に配置される。
【００２６】
図７に明瞭に示すように、エアギャップαを挟んで対向するコア２１Ｌの吸着面２１ａとアマチュア２３Ｌの被吸着面２３ａとは、何れも軸線Ｌを中心線とするコーン状に形成されている。つまり、前記吸着面２１ａおよび被吸着面２３ａは、軸線Ｌに対して所定の角度θ（例えば、４５°）だけ傾斜している。
【００２７】
図４に戻り、ハウジング２０の内周面に、伝達部材２５Ｌに一体に形成されたプレッシャプレート２５ｂと、５枚のクラッチプレート２７Ｌ…と、１枚のストッパプレート２８Ｌとが回転不能かつ軸方向移動可能にスプライン嵌合Ｓ１する。伝達部材２５Ｌのプレッシャプレート２５ｂの左側面は、最右端のクラッチプレート２７Ｌの右側面に当接可能に対向する。またスリーブ３１の左端に一体に設けられたガイド部３２Ｌの外周面に５枚のクラッチディスク３３Ｌ…が回転不能かつ軸方向移動可能にスプライン嵌合Ｓ２する。これら５枚のクラッチディスク３３Ｌ…は、５枚のクラッチプレート２７Ｌ…および１枚のストッパプレート２８Ｌに対して交互に重ね合わされる。
【００２８】
図５から明らかなように、スリーブ３１と一体のガイド部３２Ｌの外周面にスプライン嵌合Ｓ２する５枚のクラッチディスク３３Ｌ…は、その両側面に円周方向に整列するように張り付けられた多数のフェーシング３３ａ…を備える。一方、図６から明らかなように、ハウジング２０の内周面にスプライン嵌合Ｓ１する５枚のクラッチプレート２７Ｌ…はフェーシングを持たない金属板から構成されており、前記クラッチディスク３３Ｌ…のフェーシング３３ａ…に直接接触可能である。
【００２９】
右電磁クラッチＣＲは前記左電磁クラッチＣＬと対称面Ｐを挟んで対称な構造であるが、左電磁クラッチＣＬのガイド部３２Ｌが第３サンギヤ１９と一体のスリーブ３１に一体に設けられているのに対し、右電磁クラッチＣＲのガイド部３２Ｒはキャリヤ部材１１に一体に設けられている点でのみ異なっている。
【００３０】
ハウジング２０を貫通する磁束密度センサ取付孔２０ａに磁束密度センサ３５Ｌが外部から嵌合して固定される。内部にホール素子を収納した検出部３５ａが磁束密度センサ３５Ｌの先端に設けられており、この検出部３５ａはコア２１Ｌに形成された凹部２１ｂ内に嵌合する。またコイル２２Ｌに給電するためのコネクタ３６Ｌがハウジング２０の磁束密度センサ３５Ｌに隣接する位置に設けられる。
【００３１】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。
【００３２】
電子制御ユニットＵからの指令で左電磁クラッチＣＬを係合すべくコイル２２Ｌに給電すると、図４に破線で示すように、磁性材のコア２１Ｌおよびアマチュア２３Ｌよりなる閉じた磁路に沿って磁束が形成され、アマチュア２３Ｌがコイル２２Ｌに向けて図中左方向に吸着される。するとアマチュア２３Ｌに接続された伝達部材２５Ｌが左方向に移動し、伝達部材２５Ｌに設けたプレッシャプレート２５ｂとハウジング２０に設けたストッパプレート２８Ｌとの間にクラッチプレート２７Ｌ…およびクラッチディスク３３Ｌ…が挟まれる。その結果、ハウジング２０にスプライン嵌合Ｓ１するクラッチプレート２７Ｌ…と、ガイド部３２Ｌにスプライン嵌合Ｓ２するクラッチディスク３３Ｌ…とが一体化され、ガイド部３２Ｌを支持するスリーブ３１がハウジング２０に結合される。
【００３３】
同様に、電子制御ユニットＵからの指令で右電磁クラッチＣＲを係合すべくコイル２２Ｒに給電すると、図４に破線で示すように、磁性材のコア２１Ｒおよびアマチュア２３Ｒよりなる閉じた磁路に沿って磁束が形成され、アマチュア２３Ｒがコイル２２Ｒに向けて右方向に吸着される。するとアマチュア２３Ｒに接続された伝達部材２５Ｒが右方向に移動し、伝達部材２５Ｒに設けたプレッシャプレート２５ｂとハウジング２０に設けたストッパプレート２８Ｒとの間にクラッチプレート２７Ｒ…およびクラッチディスク３３Ｒ…が挟まれる。その結果、ハウジング２０にスプライン嵌合Ｓ１するクラッチプレート２７Ｒ…と、ガイド部３２Ｒにスプライン嵌合Ｓ２するクラッチディスク３３Ｒ…とが一体化され、ガイド部３２Ｒを支持するキャリヤ部材１１がハウジング２０に結合される。
【００３４】
図７に示すように、例えば左電磁クラッチＣＬのコイル２２Ｌを励磁してコアＬおよびアマチュア２３Ｌ間のエアギャップαに磁束が流れるとき、そのエアギャップαの大きさはコアＬの吸着面２１ａとアマチュア２３Ｌの被吸着面２３ａとの最短距離となるが、アマチュア２３Ｌの被吸着面２３ａがコアＬの吸着面２１ａに吸着されるまでのアマチュア２３ＬのストロークＳはエアギャップαよりも大きくなる。
【００３５】
具体的には、従来の電磁クラッチの如く軸線Ｌに対する吸着面２１ａおよび被吸着面２３ａの傾斜角θが９０°の場合（即ち、軸線Ｌに直交している場合）にはＳ＝αとなるのに対し、軸線Ｌに対する吸着面２１ａおよび被吸着面２３ａの傾斜角θが４５°の場合にはＳ＝１．４１４αとなり、傾斜角θが３０°の場合にはＳ＝２．０αとなり、傾斜角θが６０°の場合にはＳ＝１．１５５αとなる。
【００３６】
前述したように、電磁クラッチＣＬ，ＣＲの非係合時におけるクラッチプレート２７Ｌ…，２７Ｒ…およびクラッチディスク３３Ｌ…，３３Ｒ…の引きずりを防止するために、アマチュア２３Ｌ，２３Ｒは１ｍｍ程度のストロークＳを必要とする。このストロークをＳを一定値に設定すると、軸線Ｌに対する吸着面２１ａおよび被吸着面２３ａの傾斜角θを９０°から０°に向けて減少させるに伴い、エアギャップαの大きさは次第に減少する。
【００３７】
コイル２２Ｌ，２２Ｒへの給電量を一定とすると、エアギャップαを通過する磁束の大きさ（つまりアマチュア２３Ｌ，２３Ｒの吸着力）はエアギャップαが小さくなるほど大きくなる。従って、本実施例によれば吸着面２１ａおよび被吸着面２３ａを軸線Ｌに対して傾斜させることでエアギャップαを小さくし、アマチュア２３Ｌ，２３Ｒを強力に吸着して電磁クラッチＣＬ，ＣＲの係合応答性を高めることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３９】
例えば、実施例では駆動力配分装置Ｔ用の電磁クラッチＣＬ，ＣＲを例示したが、本発明は他の任意の用途の電磁クラッチに対して適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エアギャップを挟んで対向するコアの吸着面およびアマチュアの被吸着面を電磁クラッチの軸線に対して傾斜させたので、第１摩擦係合部材および第２摩擦係合部材の引きずりを防止するのに必要なアマチュアのストロークを充分に確保しながらエアギャップを小さくすることができる。これにより、エアギャップにおける磁気抵抗を減少させてアマチュアの吸着力を強め、電磁クラッチの係合応答性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動力配分装置の構造を示す図
【図２】中低車速域での右旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図
【図３】中低車速域での左旋回時における駆動力配分装置の作用を示す図
【図４】図１の要部拡大図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】図４の６−６線断面図
【図７】図４の７部拡大図
【符号の説明】
１１        キャリヤ部材（第２部材）
２０        ハウジング（第１部材）
２１Ｌ      コア
２１Ｒ      コア
２１ａ      吸着面
２２Ｌ      コイル
２２Ｒ      コイル
２３Ｌ      アマチュア
２３Ｒ      アマチュア
２３ａ      被吸着面
２７Ｌ      クラッチプレート（第１摩擦係合部材）
２７Ｒ      クラッチプレート（第１摩擦係合部材）
３１        スリーブ（第２部材）
３３Ｌ      クラッチディスク（第２摩擦係合部材）
３３Ｒ      クラッチディスク（第２摩擦係合部材）
Ｌ          軸線
α          エアギャップ
【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】
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【図７】
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