(57)【要約】【課題】電磁石に流す電流が小さくても大きなトルクを伝達し得るとともに、装置の小型化を図ることができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】ソレノイド４と、ソレノイド４の磁束を伝達するロータ５、その磁束によりロータ５に吸引されるアーマチュア８、及びアーマチュア８をロータ５から離間させる方向に付勢しつつ両者間にクリアランスｔを形成するリターンスプリング１３を具備した電磁クラッチと、アーマチュア８がロータ５に吸引されて締結することによりハウジング２の回転トルクを軸方向の推進力に変換する倍力機構と、該倍力機構の推進力によってハウジング２とシャフト３とを連結させ、当該ハウジング２の回転トルクをシャフト３に伝達し得るメインクラッチとを具備し、倍力機構によって変換された推進力の反力が電磁クラッチの締結力となるよう配置したものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材側に固設されたケース内で回転自在な入力部材と出力部材とが配設され、当該入力部材と出力部材との連結又は切り離しを任意に行うことにより、入力部材の回転力を出力部材に伝達し又は遮断し得る動力伝達装置において、
前記ケース側に配設され、電流を流すことにより磁束を発生させる電磁石と、
前記電磁石の磁束を伝達するロータ、該ロータに磁束が通ることで当該ロータに吸引されるアーマチュア、及び前記ロータとアーマチュアとの間に介在して当該アーマチュアをロータから離間させる方向に付勢して前記電磁石に電流が流れていない状態において両者間にクリアランスを形成するリターンスプリングを具備した電磁クラッチと、
該電磁クラッチのアーマチュアがロータに吸引されて締結することにより前記入力部材の回転トルクを軸方向の推進力に変換する倍力機構と、
該倍力機構の推進力によって前記入力部材と出力部材とを連結させ、当該入力部材の回転トルクを前記出力部材に伝達し得るメインクラッチと、
を具備し、前記倍力機構によって変換された推進力の反力が前記電磁クラッチの締結力となるよう配置したことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記倍力機構は、前記アーマチュアに形成されたカム面と、当該アーマチュアの吸引及び回転に伴う該カム面の移動により前記倍力機構の推進力を発生させるカムとを有することを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記リターンスプリングは、前記電磁石に電流が流れていない状態においては当該リターンスプリングによる引き摺りトルクによって前記倍力機構で発生する推進力を打ち消す付勢力とされ、且つ、前記電磁石に電流が流れた状態においてはアーマチュアを吸引する力よりも小さい付勢力とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記ロータは、前記入力部材に対して螺合にて固定されるとともに、ロックボルトを重ねて螺合させたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記ロータ、アーマチュア及び倍力機構を前記入力部材側に配設したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記ケース内にオイルが密封されるとともに、前記電磁クラッチにおけるアーマチュア及びロータの摺動面、又はメインクラッチの摺動面には、それら周方向外側に抜けた溝を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記メインクラッチは多板クラッチであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定部材側に固設されたケース内で回転自在な入力部材と出力部材とが配設され、当該入力部材と出力部材との連結又は切り離しを任意に行うことにより、入力部材の回転力を出力部材に伝達し又は遮断し得る動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動力伝達装置は、例えば電磁石及びパイロットクラッチ等を有した電磁クラッチ、カムにより構成される倍力機構、湿式多板クラッチから成るメインクラッチを具備していた。そして、電磁石に電流を流すとパイロットクラッチに締結トルクが発生するとともに、その締結トルク容量に応じて倍力機構によるメインクラッチの締結力が発生し、その締結力にてメインクラッチが締結（即ち、多板クラッチのクラッチプレートとクラッチディスクとの締結）されて、入力部材の回転力を出力部材に伝達していた。
【０００３】
然るに、倍力機構の反力（即ち、メインクラッチに対して付与される締結力の抵抗力）は、動力伝達装置の筐体を構成するケースで受ける構成とされており、パイロットクラッチのトルク容量は電磁石に流す電流で制御することができるようになっている。即ち、電磁石に流す電流を制御することにより、動力伝達装置の伝達トルク容量を制御することができるのである。かかる従来技術は、例えば特許文献１によって開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８２０１６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の動力伝達装置においては、電磁石に流す電流を大きくすることによりトルク容量を上げることができるのであるが、電磁石の磁路となる部分の磁束密度がパイロットクラッチの材質のもつ飽和磁束密度付近になると伝達し得るトルク容量も飽和に達してしまうため、限界があった。また、同一のトルク容量の油圧式多板クラッチと比較しても、電磁石、パイロットクラッチ及び倍力機構等を内在するため、大型化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、電磁石に流す電流が小さくても大きなトルクを伝達し得るとともに、装置の小型化を図ることができる動力伝達装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、固定部材側に固設されたケース内で回転自在な入力部材と出力部材とが配設され、当該入力部材と出力部材との連結又は切り離しを任意に行うことにより、入力部材の回転力を出力部材に伝達し又は遮断し得る動力伝達装置において、前記ケース側に配設され、電流を流すことにより磁束を発生させる電磁石と、前記電磁石の磁束を伝達するロータ、該ロータに磁束が通ることで当該ロータに吸引されるアーマチュア、及び前記ロータとアーマチュアとの間に介在して当該アーマチュアをロータから離間させる方向に付勢して前記電磁石に電流が流れていない状態において両者間にクリアランスを形成するリターンスプリングを具備した電磁クラッチと、該電磁クラッチのアーマチュアがロータに吸引されて締結することにより前記入力部材の回転トルクを軸方向の推進力に変換する倍力機構と、該倍力機構の推進力によって前記入力部材と出力部材とを連結させ、当該入力部材の回転トルクを前記出力部材に伝達し得るメインクラッチとを具備し、前記倍力機構によって変換された推進力の反力が前記電磁クラッチの締結力となるよう配置したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の動力伝達装置において、前記倍力機構は、前記アーマチュアに形成されたカム面と、当該アーマチュアの吸引及び回転に伴う該カム面の移動により前記倍力機構の推進力を発生させるカムとを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の動力伝達装置において、前記リターンスプリングは、前記電磁石に電流が流れていない状態においては当該リターンスプリングによる引き摺りトルクによって前記倍力機構で発生する推進力を打ち消す付勢力とされ、且つ、前記電磁石に電流が流れた状態においてはアーマチュアを吸引する力よりも小さい付勢力とされたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、前記ロータは、前記入力部材に対して螺合にて固定されるとともに、ロックボルトを重ねて螺合させたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、前記ロータ、アーマチュア及び倍力機構を前記入力部材側に配設したことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、前記ケース内にオイルが密封されるとともに、前記電磁クラッチにおけるアーマチュア及びロータの摺動面、又はメインクラッチの摺動面には、それら周方向外側に抜けた溝を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の動力伝達装置において、前記メインクラッチは多板クラッチであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る動力伝達装置は、固定部材側に固設されたケース内で回転自在な入力部材と出力部材とが配設され、当該入力部材と出力部材との連結又は切り離しを任意に行うことにより、入力部材の回転力を出力部材に伝達し又は遮断し得るものであって、例えば図１に示すような２輪駆動と４輪駆動とに切り換え可能な車両に適用される。
【００１５】
同図によれば、エンジン、トランスミッション２０の駆動力は、リアプロペラシャフト２１、リアデフ２２、及びリアドライブシャフト２３を介してリアタイヤ２４に伝達され、該リアタイヤを回転させて推進力を得る一方、動力伝達装置２６がオンのとき（即ち、動力を伝達させ得る状態に切り換えされたとき）、当該エンジン、トランスミッション２０の駆動力は、フロントプロペラシャフト２５、を介してフロントデフ２７に伝達され、そこからフロントドライブシャフト２８の回転によりフロントタイヤ２９を回転させて推進力を得るよう構成されている。このように、動力伝達装置２６がオンのとき、車両は４輪駆動とされ、オフのとき、車両は２輪駆動とされるよう切り換え可能となっている。
【００１６】
本実施形態に係る動力伝達装置２６は、図２に示すように、ケース１を筐体としてハウジング２（入力部材）及びシャフト（出力部材）の端部が収容されて構成されたものであり、ケース１側にはソレノイド４（電磁石）が配設されるとともに、ハウジング２側にはロータ５と、アーマチュア８と、リターンスプリング１３と、ボール９と、プレッシャカム１０、クラッチプレート１１及びクラッチディスク１２から成るメインクラッチとから主に構成されている。
【００１７】
ソレノイド４は図示しない配線により任意のタイミングで通電可能とされており、通電にてコイルに電流が流れることにより磁束を発生するためのものである。ロータ５は、ソレノイド４に電流を流したときに生じる磁束をアーマチュア８側に伝達するためのもので、ハウジング２の内周面に螺合により固定されている。
【００１８】
かかる螺合部には、ロックボルト６が重ねて螺合されており、該ロックボルト６によりロータ５の螺合状態の緩みを防止し得るとともに、当該ロータ５とアーマチュア８との間のクリアランスｔの設定を容易に行うことができるよう構成されている。即ち、ロックボルト６のロータ５に対する締付量により、当該ロータ５の位置決めを行うことができるので、組み付け作業時において、シム等を使用せずにアーマチュア８との間のクリアランスｔを容易に設定することができる。
【００１９】
尚、ロータ５におけるシャフト３と対向する面と該シャフト３の周面との間には、ニードルベアリング７が介装されており、メインクラッチによるハウジング２とシャフト３との連結が図られていない状態においては、ハウジング２の回転に伴いロータ５が回転する際、シャフト３に対して相対的に回転するのみとなっている。
【００２０】
アーマチュア８は、ソレノイド４に通電されていないとき、リターンスプリング１３の介在（図５参照）によりロータ５からクリアランスｔだけ離間した位置に配設されるとともに、ソレノイド４に通電され磁束が生じたとき、当該リターンスプリング１３の付勢力に抗してロータ５の端面（同図右端面）に吸引され、該ロータ５と締結するものである。尚、上記ロータ５、アーマチュア８及びリターンスプリング１３は、本発明の電磁クラッチを構成している。
【００２１】
上記ロータ５とアーマチュア８との間のクリアランスｔは、０．１〜１．０ｍｍ程度とするのが好ましい。かかる寸法に設定すれば、アーマチュア８の吸引力を小さくすることができて、省電力化を図ることができるとともに正逆回転間のラッシュの低減を図ることができる。
【００２２】
また、リターンスプリング１３は、ソレノイド４に電流が流れていない状態においては当該リターンスプリング１３による引き摺りトルクによって後述する倍力機構で発生する推進力を打ち消す付勢力とされ、且つ、ソレノイド４に電流が流れた状態においてはアーマチュア８を吸引する力よりも小さい付勢力とされている。これにより、動力遮断時にはアーマチュア８とロータ５との間のクリアランスｔを保ち、動力伝達時には確実にアーマチュア８とロータ５とを吸引、締結させることができる。
【００２３】
また、アーマチュア８のロータ５との締結面と反対の面（同図右端面）には、図３に示すように、ボール９を保持し得るカム面８ｂが形成されており、当該アーマチュア８がロータ５に吸引されて同図中左方向へ移動しつつロータ５と連動して回転し始めると、ボール９がカム面８ｂを乗り上げ、同図中右方向へ移動させるよう構成されている。
【００２４】
一方、ボール９は、アーマチュア８とプレッシャカム１０との間で挟持されており、図４に示すように、かかるプレッシャカム１０のボール９の保持面にもアーマチュア８と同様のカム面１０ａが形成されている。従って、ボール９がアーマチュア８のカム面８ｂを乗り上げつつ同図中右方向へ移動すると、プレッシャカム１０のカム面１０ａも乗り上げ、結果としてハウジング２の回転トルクが軸方向の推進力に変換されることとなる。尚、これらアーマチュア８に形成されたカム面８ｂ及びプレッシャカム１０のカム面１０ａとボール９とが成すカムが動力伝達装置２６の倍力機構を構成することとなる。
【００２５】
上記倍力機構で生じた軸方向の推力によってメインクラッチを構成するクラッチプレート１１とクラッチディスク１２とが強く当接され、ハウジング２の回転トルクがクラッチハブ１９を介してシャフト３に伝達され得る状態となる。即ち、メインクラッチを介してハウジング２とシャフト３とが連結され、当該ハウジング２と共にシャフト３が回転するようになっている。
【００２６】
各クラッチディスク１２のクラッチプレート１１との当接面（摺動面）には、図６に示すような、それらの周方向外側に抜けた溝１２ａが放射状に設けられている。これにより、これら摺動面同士が当接する際の当該面間に存在するオイルをスムーズに除去することができ、回転トルクの伝達を確実に行わせることができる。また、溝１２ａ内にオイルが保持されるため、クラッチディスク１２とクラッチプレート１１との間の摺動性をも向上させることができる。
【００２７】
尚、同図中符号１４，１５及び１６は、ケース１に対してハウジング２又はシャフト３を回転自在に支持するためのベアリング（ボールベアリング）を示している。また、同図中符号１７、１８は、オイルシールを示しており、ケース１内には所定の粘性のオイルが密封されている。従って、本動力伝達装置２６は、湿式のものである。
【００２８】
次に、上記構成の動力伝達装置２６における作用について説明する。
まず、ソレノイド４に電流が流れていない状態（即ちオフの状態）においては、図２に示すように、ロータ５とアーマチュア８とがクリアランスｔだけ離間しているため、ハウジング２と共にロータ５が回転しても、アーマチュア８は相対的に回転した状態（静止した状態の場合もある）となっており、倍力機構は作動しない。
【００２９】
かかる状態からソレノイド４に電流を流す（即ちオンの状態とする）と、ロータ５を介して磁束がアーマチュア８に達し、当該アーマチュア８はリターンスプリング１３の付勢力に抗してロータ５に吸引され締結する。より具体的には、磁束によりアーマチュア８がロータ５側へ吸引されて移動する過程において、ロータ５の回転により、アーマチュア８も徐々に同方向へ回転し、ボール９がカム面８ｂを乗り上げる。
【００３０】
これにより、倍力機構が働き、ハウジング２の回転トルクがメインクラッチに対する軸方向の推進力に変換され、クラッチプレート１１とクラッチディスク１２とが強く当接されることとなるため、クラッチハブ１９を介してハウジング２とシャフト３とが連結される。これにより、ハウジング２の回転トルクがシャフト３に伝達され、当該シャフト３もハウジング２と共に回転することとなる。
【００３１】
ここで、倍力機構によって変換された推進力の反力は、アーマチュア８をロータ５側へ押圧することとなるので、当該アーマチュア８のロータ５への締結をより強く行うことができる。即ち、本実施形態によれば、倍力機構によって変換された推進力の反力は、電磁クラッチの締結力（ロータ５に対するアーマチュア８の締結力）となるよう配置しているため、一旦電磁クラッチの締結が行われれば、その後にソレノイド４に流す電流は小さくて済み、且つ、電磁クラッチの締結力が強いので大きなトルクを伝達することができるのである。
【００３２】
言い換えると、倍力機構で発生した推進力（具体的には反力であるが）を電磁クラッチの締結力に利用することで、当該締結力を更に増加させることができる。つまり、倍力機構の増幅率が高い程、電磁クラッチに生じる締結力は無限大に近づき、ハウジング２（入力部材）とシャフト（出力部材）とを完全に一体回転させることが可能となるのである。
【００３３】
また、ロータ５、アーマチュア８及び倍力機構をハウジング２（入力部材）側に配設したので、倍力機構により発生される締結力及び反力をハウジング２内で相殺させることができ、ケース１の剛性をそれほど高める必要がなく、動力伝達装置２６の軽量化及び小型化を図ることができる。更に、アーマチュア８が倍力機構の一部の機能を兼ね備えるため、構成が簡素化され、動力伝達装置２６の小型化を図ることができる。
【００３４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば車両以外の動力伝達装置に適用してもよい。また、倍力機構は、本実施形態の如くボールカムに限定されず、ハウジングの回転トルクを軸方向の推進力に変換し得るものであれば、他の形態のものであってもよい。
【００３５】
更に、本実施形態においては、メインクラッチのクラッチディスク１２にオイルを排出するための溝１２ａが形成されているが、図５に示すように、アーマチュア８のロータ５に対する摺動面にも周方向外側に抜けた溝８ａを形成するようにしてもよい。尚、ロータ５のアーマチュア８に対する摺動面にも同様の溝を形成してもよい。また更に、リターンスプリング１３の代わりに、同様の付勢力を持った弾性体としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、倍力機構によって変換された推進力の反力が電磁クラッチの締結力となるよう配置したので、電磁石に流す電流が小さくても大きなトルクを伝達し得るとともに、アーマチュアが倍力機構の一部の機能を兼ね備えるため、構成が簡素化され、動力伝達装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、動力伝達装置の倍力機構が従来の汎用的なカムにより構成されているので、当該倍力機構の主な構成部品として従来品の流用が可能となり、コストを低減させることができる。
【００３８】
請求項３の発明によれば、リターンスプリングが、電磁石に電流が流れていない状態においては当該リターンスプリングによる引き摺りトルクによって倍力機構で発生する推進力を打ち消す付勢力とされ、且つ、電磁石に電流が流れた状態においてはアーマチュアを吸引する力よりも小さい付勢力とされているので、動力遮断時にはアーマチュアとロータとの間のクリアランスを保ち、動力伝達時には確実にアーマチュアとロータとを吸引、締結させることができる。
【００３９】
請求項４の発明によれば、ロータが入力部材に対して螺合にて固定されるとともに、ロックボルトを重ねて螺合させたので、ロータの螺合状態の緩みを防止し得るとともに、当該ロータとアーマチュアとの間のクリアランスの設定を容易に行うことができる。
【００４０】
請求項５の発明によれば、ロータ、アーマチュア及び倍力機構を入力部材側に配設したので、倍力機構により発生される締結力及び反力を入力部材内で相殺させることができ、ケースの剛性をそれほど高める必要がなく、動力伝達装置の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００４１】
請求項６の発明によれば、ケース内にオイルが密封されるとともに、電磁クラッチにおけるアーマチュア及びロータの摺動面、又はメインクラッチの摺動面には、それら周方向外側に抜けた溝を設けたので、これら摺動面同士が当接する際の当該面間に存在するオイルをスムーズに除去することができる。
【００４２】
請求項７の発明によれば、メインクラッチは多板クラッチであるので、同じ伝達容量の単板のものと比べた場合、部品の剛性、強度を低く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る動力伝達装置が適用される車両を示す模式図
【図２】本発明の実施形態に係る動力伝達装置を示す縦断面図
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図であって、アーマチュアにおけるカム面が形成された面を示す模式図
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ線矢視図であって、プレッシャカムにおけるカム面が形成された面を示す模式図
【図５】図２におけるＶ−Ｖ線矢視図であって、アーマチュアにおけるリターンスプリングが配設された面を示す模式図
【図６】同動力伝達装置におけるクラッチディスクのクラッチプレートとの摺動面を示す模式図
【符号の説明】
１…ケース
２…ハウジング（入力部材）
３…シャフト（出力部材）
４…ソレノイド（電磁石）
５…ロータ（電磁クラッチ）
６…ロックボルト
７…ニードルベアリング
８…アーマチュア（電磁クラッチ）
９…ボール（倍力機構）
１０…プレッシャカム（倍力機構）
１１…クラッチプレート（メインクラッチ）
１２…クラッチディスク（メインクラッチ）
１３…リターンスプリング（電磁クラッチ）
１４、１５、１６…ベアリング
１７、１８…オイルシール
１９…クラッチハブ（メインクラッチ）
２０…エンジン、トランスミッション
２１…リアプロペラシャフト
２２…リアデフ
２３…リアドライブシャフト
２４…リアタイヤ
２５…フロントプロペラシャフト
２６…動力伝達装置
２７…フロントデフ
２８…フロントドライブシャフト
２９…フロントタイヤ
【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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