(57)【要約】【課題】内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能とする。【解決手段】インナー・スプライン１７を備えたクラッチ・ハウジング３と、スプライン３９を備えたハブ・シャフト７と、インナー・スプライン１７にスプライン係合するアウター・プレート９ａ及びスプライン３９に係合するインナー・プレート９ｂからなるメイン・クラッチ９とを備えたトルク伝達構造であって、クラッチ・ハウジング３内周に嵌合固定され前記インナー・スプライン１７が形成された外側可動筒部２４を備え、クラッチ・ハウジング３の熱膨張係数が外側可動筒部２４よりも大きく設定され、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４の設定温度での熱膨張により前記嵌合固定を解除して相対回転が許容され再収縮により前記嵌合固定が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナー・スプラインを備えた外側回転部材と、
スプラインを備えた内側回転部材と、
前記インナー・スプラインにスプライン係合するアウター・プレート及び前記スプラインに係合するインナー・プレートからなるクラッチとを備えたトルク伝達構造であって、
前記外側回転部材内周に嵌合固定され前記インナー・スプラインが形成された外側可動筒部又は前記内側回転部材外周に嵌合固定され前記スプラインが形成された内側可動筒部を備え、
前記外側回転部材の熱膨張係数が前記外側可動筒部よりも大きく設定され又は前記内側可動筒部の熱膨張係数が前記内側回転部材よりも大きく設定され、
前記外側回転部材及び外側可動筒部又は前記内側回転部材及び内側可動筒部が、設定温度での熱膨張により前記嵌合固定を解除して相対回転が許容され再収縮により前記嵌合固定が行われる、
ことを特徴とするトルク伝達構造。
【請求項２】
請求項１記載のトルク伝達構造であって、
前記外側可動筒部及び内側可動筒部は、アルミ材からなり、
前記外側回転部材及び内側回転部材は、スチール材からなる、
ことを特徴とするトルク伝達構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトルク伝達構造を備えた動力伝達装置であって、
前記クラッチを締結移動により締結する押圧部材と、
前記内側回転部材に相対回転可能に支持されたカム・リングと、
このカム・リングと前記外側回転部材との間に設けられ電磁力により締結制御されるパイロット・クラッチと、
前記カム・リングと前記押圧部材との間に形成され前記パイロット・クラッチの締結によりスラスト力を発生させ前記押圧部材を締結移動させるカム機構と、
を備えたことを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達構造及び動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の動力伝達構造である電磁摩擦クラッチとしては、例えば特許文献1に示すようなものがある。
【０００３】
この電磁摩擦クラッチは、自動車のトルク伝達系に介設されたもので、メイン・クラッチ及びパイロット・クラッチの他、押圧プレート、電磁石、アーマチュア、カム機構などを備えている。
【０００４】
電磁石を通電制御すると、アーマチュアが電磁石に引き付けられてパイロット・クラッチが締結制御される。この締結制御によりカム機構が働き、押圧プレートが締結移動してメイン・クラッチが締結される。
【０００５】
電磁石の通電制御が解除されると、カム機構の働きがなくなり、押圧プレートは、元位置へ復帰付勢される。
【０００６】
そして、前記メイン・クラッチ等はクラッチ・ハウジング、ローター、及びハブ・シャフトで囲まれた空間内に収容され、ローターとクラッチ・ハウジングとの間のオー・リング、ローターとハブ・シャフトとの間の高温高圧に耐え得るシールであるＸリングなどにより密閉され、潤滑オイルによる潤滑環境が形成されている。
【０００７】
ここで、電磁石の通電制御によりメイン・クラッチが締結制御されると、プレート間の摩擦により内部温度が上昇し、高温高圧となってクラッチ・ハウジング、オー・リングやＸリングなどに作用する。
【０００８】
このような高圧になったとき、内圧によりクラッチ・ハウジングが破損し、オー・リングやＸリングなどが破壊すると再走不可能になるため、温度上昇を考慮した電磁石の通電制御を行わせ、或いはクラッチ・ハウジング、オー・リングやＸリングの耐圧性を高める設計を行わざるを得ず、装置の設計自由度が制限されるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２５７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、内圧上昇を考慮して装置の設計自由度が制限される点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能とするため、インナー・スプラインを備えた外側回転部材と、スプラインを備えた内側回転部材と、前記インナー・スプラインにスプライン係合するアウター・プレート及び前記スプラインに係合するインナー・プレートからなるクラッチとを備えたトルク伝達構造であって、前記外側回転部材内周に嵌合固定され前記インナー・スプラインが形成された外側可動筒部又は前記内側回転部材外周に嵌合固定され前記スプラインが形成された内側可動筒部を備え、前記外側回転部材の熱膨張係数が前記外側可動筒部よりも大きく設定され又は前記内側可動筒部の熱膨張係数が前記内側回転部材よりも大きく設定され、前記外側回転部材及び外側可動筒部又は前記内側回転部材及び内側可動筒部が、設定温度での熱膨張により前記嵌合固定を解除して相対回転が許容され再収縮により前記嵌合固定が行われることを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外側回転部材及び外側可動筒部又は内側回転部材及び内側可動筒部の設定温度での熱膨張及び設定温度より下回るときの再収縮により、外側回転部材に対する外側可動筒部或いは内側回転部材に対する内側可動筒部の嵌合解除及び嵌合固定を行わせることができる。
【００１３】
このため、外側回転部材及び外側可動筒部又は内側回転部材及び内側可動筒部の嵌合解除時の相対回転によって温度上昇を規制しながら再度の嵌合固定時にトルク伝達を行わせることができる。結果として、内圧上昇がある場合でも設計自由度の制限を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電磁摩擦クラッチの半断面図である（実施例１）。
【図２】図１の要部拡大断面図である（実施例１）。
【図３】図１の電磁摩擦クラッチの外側可動筒部を示し、（ａ）は半断面図、（ｂ）は半正面図である（実施例１）。
【図４】図１のクラッチ・ハウジング及び外側可動筒状体の熱膨張差を示す図表である（実施例１）。
【図５】電磁摩擦クラッチの半断面図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
内圧上昇がある場合でも装置の設計自由度の制限を抑制することを可能とするという目的を、外側可動筒部又は内側可動筒部により実現した。
【実施例１】
【００１６】
［電磁摩擦クラッチの全体構成］
図１は、本発明の実施例１に係る動力伝達装置としての電磁摩擦クラッチの半断面図である。
【００１７】
図１の電磁摩擦クラッチ１は、例えば四輪駆動車のリヤ側に配置され、プロペラシャフトと終減速装置との間で駆動力伝達制御を行うものである。すなわち、プロペラシャフトへ伝達されたトルクは、電磁摩擦クラッチ１を介して終減速装置に入力され、リヤ・デファレンシャル、アクスル・シャフトを介して後輪へ伝達される。
【００１８】
電磁摩擦クラッチ１は、外側回転部材であるクラッチ・ハウジング３及びローター５と、内側回転部材であるハブ・シャフト７と、クラッチとしてのメイン・クラッチ９と、締結機構１１とを備えている。
【００１９】
クラッチ・ハウジング３は、例えばＡＤＣ１２等のアルミ材からなり、例えば２．１×１０−５程度の熱膨張係数を有している。このクラッチ・ハウジング３は、一端開口の筒状に形成されている。クラッチ・ハウジング３の一端開口縁部には、部分的な切欠によるパイロット・クラッチ用のスプライン１９が形成されている。クラッチ・ハウジング３の他端部には、端壁部１５が一体に設けられている。
【００２０】
クラッチ・ハウジング３の内周には、メイン・クラッチ用のインナー・スプライン１７が設けられている。インナー・スプライン１７は、クラッチ・ハウジング３とは別体に形成された外側可動筒部２４に設けられている。これについては、図２及び図３を用いて後述する。
【００２１】
クラッチ・ハウジング３の外周には、中間部に周回状の凸部２０及び一端部側に雄ねじ部２１が形成されている。この雄ねじ部２１を介して、クラッチ・ハウジング３には、ローター５が取り付けられている。
【００２２】
ローター５は、壁部であるローター本体部２２と、内周側のボス部２３と、外周側の外筒部２５及び結合筒部２６とが一体に形成されたものである。
【００２３】
ローター本体部２２の背面側（一側）において、ボス部２３及び外筒部２５間には収容空間部２７が設けられている。ローター本体部２２には、非磁性部２９が設けられている。
【００２４】
ローター本体部２２の正面側（他側）において、結合筒部２６の内周面には、雌ねじ部３１が設けられている。この雌ねじ部３１がクラッチ・ハウジング３の雄ねじ部２１にねじ込まれて、クラッチ・ハウジング３に対するローター５の固定が行われている。結合筒部２６の先端は、クラッチ・ハウジング３の凸部２０に突き当てられている。結合筒部２６の内周には、クラッチ・ハウジング３の外周に支持されたオー・リング３５が密接している。
【００２５】
ハブ・シャフト７は、外側回転部材の内周側に配置された内側回転部材（回転部材）であり、クラッチ・ハウジング３及びローター５の内周側に配置されている。このハブ・シャフト７は、中空に形成され、中間部に隔壁３７が設けられている。ハブ・シャフト７には、隔壁３７を挟んで、一側にメイン・クラッチ用及び後述する押圧プレート５３用のスプライン３９，４０が一体に設けられ、他側にインナー・スプライン４１が設けられている。
【００２６】
このハブ・シャフト７は、ベアリング４３によってクラッチ・ハウジング３に回転自在に支持され、ブッシュ４５によってローター５のボス部２３内周に回転自在に支持されている。ボス部２３のシール収容凹部４７には、Ｘリング４９が支持され、このＸリング４９は、ハブ・シャフト７の外周面に密接している。
【００２７】
メイン・クラッチ９は、クラッチ・ハウジング３とハブ・シャフト７との間の内部空間に介設された摩擦クラッチであり、アウター・プレート９ａがクラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン１７に係合し、インナー・プレート９ｂがハブ・シャフト７のスプライン３９に係合している。
【００２８】
締結機構１１は、メイン・クラッチ９をローター５とクラッチ・ハウジング３の受圧面との間で締結させるものである。この締結機構１１は、カム機構５１と押圧部材である押圧プレート５３とアーマチャ５５とパイロット・クラッチ５７とからなっている。
【００２９】
カム機構５１は、ボール・カムで構成され、カム・プレート５９の背面側がニードル・ベアリング６１を介してローター５側に当接している。
【００３０】
カム・プレート５９と押圧プレート５３との間には、カム機構５１のボール５２が介設されている。押圧プレート５３は、ハブ・シャフト７のスプライン４０に係合し、メイン・クラッチ９方向へ押圧移動可能となっている。この押圧プレート５３は、ハブ・シャフト７側との間に介設された付勢部材であるカウンター・スプリング５４により反メイン・クラッチ９方向へ付勢されている。
【００３１】
カウンター・スプリング５４は、皿ばねからなり、内周側がハブ・シャフト７のスプライン３９及び４０間の段部にワッシャー５８を介して突き当てられ、外周側が押圧プレート５３に当接している。
【００３２】
アーマチャ５５は、パイロット・クラッチ５７を挟んでローター本体部２２に対向している。アーマチャ５５の外周側は、クラッチ・ハウジング３の一端部内周に摺動自在に係合している。このアーマチャ５５は、電磁石６５の磁力によって引き付けられて、パイロット・クラッチ５７をローター本体部２２に対して締結するように移動する。
【００３３】
パイロット・クラッチ５７は、アーマチャ５５とローター本体部２２との間に介設され、アウター・プレートがクラッチ・ハウジング３のインナー・スプライン１９に係合し、インナー・プレートがカム・プレート５９にスプライン係合している。
【００３４】
電磁石６５は、クラッチ・ハウジング３、ローター５、及びハブ・シャフト７で囲まれた内部空間に対し、外部で収容空間部２７内に配置され、ローター本体部２２に軸方向で対向している。この電磁石６５は、電流制御に応じた電磁力を発生するもので、ヨーク６７に固定されている。ヨーク６７は、ベアリング６９を介して、ボス部２３の軸受支持部２３ａを相対回転自在に支持している。ヨーク６７には、図示しないピンが取り付けられ、このピンが車体の固定側に係合している。電磁石６５は、車体側の電源及びコントローラに対してハーネス６８を介し電気的に接続されている。
[外側可動筒部]
図２は、図１の要部拡大断面図、図３は、外側可動筒部を示し、図３（ａ）は半断面図、図３（ｂ）は半正面図である。
【００３５】
図２のように、クラッチ・ハウジング３には、内周に筒状の被嵌合面７５が設けられている。本実施例の被嵌合面７５は、嵌合径が例えば１１０ｍｍ程度に設定されている。この被嵌合面７５には、図２及び図３のように、外側可動筒部２４が圧入によって嵌合固定されている。
【００３６】
外側可動筒部２４は、例えば炭素鋼等のスチール材からなり筒状に形成されている。この外側可動筒部２４の熱膨張係数は、クラッチ・ハウジング３の熱膨張係数よりも小さい１．０８×１０−５程度に設定されている。
【００３７】
従って、本実施例では、クラッチ・ハウジング３の熱膨張係数が外側可動筒部２４よりも大きく設定された構成となっている。
【００３８】
外側可動筒部２４の外周には、クラッチ・ハウジング３の被嵌合面７５に対する嵌合面７６が設けられている。本実施例では、嵌合面７６の嵌合径が例えば１１０ｍｍ程度に設定されている。
【００３９】
外側可動筒部２４の内周には、インナー・スプライン１７が形成され、アウター・プレート９ａがスプライン係合している。
［トルク伝達］
本実施例の電磁摩擦クラッチ１は、電磁石６５への通電制御によって、ローター５、ヨーク６７、アーマチャ５５間で周回状の磁路が形成される。この磁路の形成によって、アーマチャ５５がローター５側へ引き付けられる。
【００４０】
アーマチャ５５がローター５側に引き付けられると、パイロット・クラッチ５７がローター５に対して締結される。この締結によって、カム・プレート５９がクラッチ・ハウジング３側に回転方向に係合する。
【００４１】
一方、ハブ・シャフト７側にスプライン係合する押圧プレート５３は、カム・プレート５９に対して回転変位し、ボール５２がカム面に乗り上げる。このボール５２の乗り上げによりカムが働き、ニードル・ベアリング６１を介したローター５側に対する反力として推力を発生する。
【００４２】
この推力は、押圧プレート５３に作用し、押圧プレート５３がカウンター・スプリング５４の付勢力に抗して移動しメイン・クラッチ９を締結する。メイン・クラッチ９は、締結力に応じて、クラッチ・ハウジング３からハブ・シャフト７へトルク伝達を行う。
【００４３】
電磁石７９への通電制御が解除されると、パイロット・クラッチ５７のインナー・プレート及びアウター・プレート間が滑り、カム機構５１が働かなくなる。このため、押圧プレート５３による押圧移動もなくなり、メイン・クラッチ９の締結が解除され、フリー状態となる。
【００４４】
かかる電磁摩擦クラッチ１では、例えば電磁石７９への通電制御が行われているとき、メイン・クラッチ９のアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りによる摩擦熱で内部温度が上昇する。
【００４５】
この内部温度の上昇時には、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４が熱膨張することになる。このときの熱膨張量は、クラッチ・ハウジング３の熱膨張係数が外側可動筒部２４よりも大きく設定されているため、クラッチ・ハウジング３が相対的に大きく、外側可動筒部２４が相対的に小さい。
【００４６】
こうして内部温度が設定温度に達すると、クラッチ・ハウジング３の被嵌合面７５と外側可動筒部２４の嵌合面７６との間には、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４間の熱膨張差による隙間が形成される。
【００４７】
本実施例では、図４のように、通常時温度が６０℃である場合に、発熱時温度（設定温度）が３６０℃のとき、クラッチ・ハウジング３の熱膨張量が約０．６９３ｍｍであり、外側可動筒部２４の熱膨張量が約０．３５６ｍｍであり、熱望調差による約０．３３７ｍｍの隙間が形成される。
【００４８】
かかる隙間により、外側可動筒部２４は、クラッチ・ハウジング３に対する嵌合が解除されて相対回転が許容される。
【００４９】
このため、メイン・クラッチ９は、外側可動筒部２４と共にクラッチ・ハウジング３から切り離された状態となり、アウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りがなくなって温度上昇を規制することができる。
【００５０】
従って、電磁摩擦クラッチ１では、過度の内圧上昇によるクラッチ・ハウジング３、オー・リング３５及びＸリング４９等に対する過度の負荷を抑制することができる。
【００５１】
また、温度上昇の規制により内部温度が設定温度を下回ると、外側可動筒部２４は、クラッチ・ハウジング３と共に再度収縮してクラッチ・ハウジング３に対して嵌合する。このため、電磁摩擦クラッチ１では、外側可動筒部２４がクラッチ・ハウジング３に対して再度固定され、トルク伝達を行わせることができる。
【００５２】
なお、熱膨張差による隙間は、外側可動筒部２４の熱膨張係数よりもクラッチ・ハウジング３熱膨張係数が大きく設定されていれば形成することができる。
【００５３】
従って、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４の熱膨張係数は、上記関係である限り、伝達トルクの大きさ、設定温度、圧入代、嵌合径等に応じて適宜変更することができる。
【００５４】
同様に、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４の材質についても、熱膨張係数が上記関係である限り、適宜変更することができる。
［実施例１の効果］
本実施例のトルク伝達構造を採用した電磁摩擦クラッチ１は、インナー・スプライン１７を備えたクラッチ・ハウジング３と、スプライン３９を備えたハブ・シャフト７と、インナー・スプライン１７にスプライン係合するアウター・プレート９ａ及びスプライン３９に係合するインナー・プレート９ｂからなるメイン・クラッチ９とを備えたトルク伝達構造であって、クラッチ・ハウジング３内周に嵌合固定され前記インナー・スプライン１７が形成された外側可動筒部２４を備え、クラッチ・ハウジング３の熱膨張係数が、外側可動筒部２４よりも大きく設定され、クラッチ・ハウジング３及び外側可動筒部２４が、設定温度での熱膨張により前記嵌合固定を解除して相対回転が許容され再収縮により前記嵌合固定が行われる。
【００５５】
従って、本実施例では、メイン・クラッチ９のアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間での滑りにより温度上昇して内部温度が設定温度なると、熱膨張差によりクラッチ・ハウジング３に対して外側可動筒部２４の嵌合が解除されて相対回転が許容される。
【００５６】
このため、本実施例では、メイン・クラッチ９でのアウター・プレート９ａ及びインナー・プレート９ｂ間の滑りがなくなり、温度上昇を規制することができる。
【００５７】
この温度上昇の規制により内部温度が設定温度を下回れば、再度クラッチ・ハウジング３に対して外側可動筒部２４が収縮により嵌合固定されトルク伝達を行わせることができる。
【００５８】
従って、本実施例では、電磁石６５の通電制御による温度制御やクラッチ・ハウジング３、オー・リング３５やＸリング４９の耐圧性を高める設計を無理に行う必要がなく、内圧上昇がある場合でも設計自由度の制限を抑制することができる。
【００５９】
本実施例では、クラッチ・ハウジング３がアルミ材からなり、外側可動筒部２４がスチール材からなる。このため、本実施例では、容易にクラッチ・ハウジング３の熱膨張係数を外側可動筒状体２４よりも大きくすることができ、且つ外側可動筒部２４でのメイン・クラッチ９のアウター・プレート９ａの支持強度を確保することができる。
【実施例２】
【００６０】
図５は、本発明の実施例２に係る電磁摩擦クラッチの半断面図である。なお、基本的な構成は実施例１と同様であり、同一又は対応する構成部分には、同符号又は同符号にＡを付し、重複した説明は省略する。
【００６１】
図５のように、本実施例の電磁摩擦クラッチ１Ａは、実施例１の外側可動筒部２４に代えて、内側可動筒部２４Ａを備えたものである。
【００６２】
すなわち、ハブ・シャフト７Ａの一側外周には、被嵌合面７５Ａが形成され、被嵌合面７５Ａには、内側可動筒部２４Ａが圧入によって嵌合固定されている。
【００６３】
内側可動筒部２４Ａは、アルミ材からなる筒状に形成され、内周にハブ・シャフト７Ａの被嵌合面７５Ａに対する嵌合面７６Ａが形成されている。内側可動筒部２４Ａの外周には、スプライン３９Ａが形成され、インナー・プレート９ｂ及び押圧プレート５３Ａがスプライン係合している。なお、スプライン３９Ａは、押圧プレート５３Ａ用のスプラインも兼ねている。
【００６４】
この内側可動筒部２４Ａの熱膨張係数は、スチール材からなるハブ・シャフト７Ａの熱膨張係数よりも大きく設定されている。
【００６５】
従って、本実施例の電磁摩擦クラッチ１Ａでは、内部温度が設定温度に達すると、ハブ・シャフト７Ａ及び内側可動筒部２４Ａ間で熱膨張差による隙間が形成されて嵌合解除がされる。これにより、内側可動筒部２４Ａがハブ・シャフト７Ａに対して相対回転可能となり温度上昇が抑制される。
【００６６】
内部温度が設定温度を下回ると、内側可動筒部２４Ａがハブ・シャフト７Ａに対して再度嵌合して、ハブ・シャフト７Ａ及び内側可動筒部２４Ａ間のトルク伝達を可能とする。
【００６７】
なお、本実施例のクラッチ・ハウジング３Ａは、他端部に連結軸１６が設けられ、内周に他端側から一端側にかけてメイン・クラッチ用及びパイロット・クラッチ用のインナー・スプライン１７Ａ，１９Ａ及び雌ねじ部２１Ａが形成されている。
【００６８】
ローター５Ａは、外筒部２５Ａの端部外周面に設けられた雄ねじ部３１Ａが、クラッチ・ハウジング３Ａの雌ねじ部２１Ａにねじ込まれている。また、雄ねじ部３１Ａの端部は、ナット３３が締結され、クラッチ・ハウジング３Ａに対するローター５Ａの緩み止めを行っている。ローター５Ａの外周には、オー・リング３５が支持され、クラッチ・ハウジング３Ａの内周に密接している。
【００６９】
かかる、本実施例においても、実施例１と同様な作用効果を奏することができる。また、本実施例では、内側可動筒部２４Ａに働くトルクを相対的に低くすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１  電磁摩擦クラッチ（動力伝達装置）
３  クラッチ・ハウジング（外側回転部材）
５  ローター
７  ハブ・シャフト（内側回転部材）
９  メイン・クラッチ（クラッチ）
９ａ  アウター・プレート
９ｂ  インナー・プレート
１７  インナー・スプライン
２４  外側可動筒部
２４Ａ  内側可動筒部
３９  スプライン
５１  カム機構
５３  押圧プレート（押圧部材）
５７  パイロット・クラッチ
５９  カム・リング
【図１】
2012047266.tif 000003
【図２】
2012047266.tif 000004
【図３】
2012047266.tif 000005
【図４】
2012047266.tif 000006
【図５】
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