(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にオイルを充填された一側のケース状動力伝達部材と、
前記ケース状動力伝達部材の軸心部にベアリングを介して支持された他側の動力伝達部材と、
前記両動力伝達部材の間に配置され両部材間の動力伝達を断続するクラッチとを備え、密封手段により内部を密封されたカップリングであって、
前記ベアリングが前記密封手段の配置部位よりも内部に配置され、
前記一側のケース状動力伝達部材は一端側の壁部と、該壁部に連続する中空円筒部と、該中空円筒部に結合された他端側の中空状ロータとを有して前記クラッチの配置空間を形成し、
前記中空状ロータを挟んで前記中空円筒部の内部にアーマチャが配置され、前記中空円筒部の外部にリング状の電磁石が配置されて、前記電磁石が励磁されると前記アーマチャが吸引されて前記クラッチが締結され、
前記クラッチの配置空間と連通して前記中空状ロータの内周に前記ベアリングの配置空間を形成し、前記他側の動力伝達部材が前記ベアリングを介して前記中空状ロータの内周に支持されていることを特徴とするカップリング。
【請求項２】
請求項１に記載のカップリングであって、
前記一側のケース状動力伝達部材には、メインクラッチとパイロットクラッチと、メインクラッチとパイロットクラッチとを連結するカムリングとボールからなるカム機構が配置され、
前記カムリングと前記中空状ロータとの間にはリング状のプレートが配置され、前記リング状のプレートは前記中空状ロータに接して前記カムリングのスラスト力を受ける共に、前記ベアリングの抜け止めを行うことを特徴とするカップリング。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカップリングであって、
前記中空状ロータは小径の軸部を有し、該小径の軸部の一端外周に電磁石支持用のベアリングを介して前記電磁石のコアが支持されており、
前記密封手段は前記電磁石支持用のベアリングの内径側で前記小径の軸部の一端内周と前記他側の動力伝達部材の一端外周との間に配置されていることを特徴とするカップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達経路に配置され動力の断続を行うカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
「ガイア新型車解説書」（１９９８年５月２９日、トヨタ自動車株式会社サービス部発行）の０−２２頁に図３に示すようなカップリングが記載されている。このカップリング４０１は、四輪駆動車のリヤデフを収容するデフキャリヤ４０３の入力部内に回転可能に支持され、後輪側の連結と切り離しとを行う。
【０００３】
図示のように、デフキャリヤ４０３はキャリヤ本体４０３ａとフロントカバー４０３ｂとが結合されて構成されている。エンジンの駆動力は、トランスミッション、トランスファ、プロペラシャフトを介してカップリング４０１に入力され、さらにリヤデフに伝達される。
【０００４】
カップリング４０１は、ハウジング４０５、シャフト４０７、多板式のメインクラッチ４０９及びコントロールクラッチ４１１、アーマチャ４１３、電磁石４１５、ボールを用いたカム機構４１９を構成するカムリング４１７と押圧部材４２１、コントローラなどから構成され、カップリング４０１の内部にはオイルが充填され、密封されている。
【０００５】
カップリング４０１のハウジング４０５は、その左端部がシールベアリング４２３を介してデフキャリヤ４０３内に支承され、フランジ部材４２５がハウジング４０５にボルト結合されてエンジンの駆動力がフランジ部材４２５を介してハウジング４０５に入力される。
【０００６】
一方、ハウジング４０５の右端部では、その内周にロータ４２７がねじ結合および接合されて一体化され、ロータ４２７（ハウジング４０５）部がベアリング４２９を介して後述する電磁石４１５のコア４３１（デフキャリヤ４０３）に支承されている。
【０００７】
ハウジング４０５とロータ４２７の一体化と後述するシール部材４３９とにより、ハウジング４０５の内部が密封されている。そして、ハウジング４０５とこれを収容するデフキャリヤ４０３との間には空気室が形成されている。
【０００８】
カップリング４０１の出力側のシャフト４０７は、ハウジング４０５の軸心部にラジアルベアリング４３３およびブッシュ４３５を介して同軸に支承されている。シャフト４０７の出力端（右端）にはドライブピニオンシャフト４３７が連結されており、その出力端に形成されたドライブピニオンギヤ４３７ａはリヤデフ側のリングギヤと噛み合っている。
【０００９】
そして、シャフト４０７の出力側端部外周とロータ４２７の内周との間にはシール部材４３９が設けられ、上述のようにハウジング４０５の内部を密封している。
【００１０】
また、シャフト４０７の出力側端部外周とキャリヤ本体４０３ａ（デフキャリヤ４０３）との間にオイルシール４４１が配設され、リヤデフ側のオイルがカップリング４０１側へ漏れ込まないようにシールしている。
【００１１】
こうして、カップリング４０１の出力側シール部材４３９よりも外部に配置されているブッシュ４３５とシャフト４０７との摺動部はリヤデフ側のオイルにより潤滑される。
【００１２】
メインクラッチ４０９は、ハウジング４０５とシャフト４０７との間に配置された湿式多板クラッチである。メインクラッチ４０９に隣接して配置されたコントロールクラッチ４１１はハウジング４０５とカムリング４１７との間に配置されている。そして、メインクラッチ４０９とコントロールクラッチ４１１との間にカム機構４１９が配置されている。
【００１３】
電磁石４１５はハウジング４０５の外部に配置され、そのコア４３１がデフキャリヤ４０３に嵌合されて径方向の位置決めがなされると共に回り止め部材４４３により回り止めされている。電磁石４１５のリード線４４５は、コア４３１の径方向外方への延出部４３１ａから取り出され、フロントカバー４０３ｂの結合フランジ部の取出し孔４０３ｃに設けられたグロメット４４７を経て外部に取り出されている。取出し孔４０３ｃの開口端には接着剤４４９が埋め込まれ、リード線４４５が固定され、この部がシールされている。
【００１４】
コントローラは、電磁石４１５の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行い、後輪側への伝達トルクを制御している。
【００１５】
電磁石４１５が励磁されると、アーマチャ４１３が吸引され、コントロールクラッチ４１１が締結し、その締結トルクがカム機構４１９によりスラスト力に変換・拡大される。そして、そのスラスト力を受けて押圧部材４２１がメインクラッチ４０９を押圧し、締結させる。こうして、カップリング４０１が連結されると、エンジンの駆動力はシャフト４０７を経てドライブピニオンシャフト４３７に出力され、駆動力が後輪に送られて車両は四輪駆動状態になり、悪路の走破性や、車体の安定性が向上する。
【００１６】
又、電磁石４１５の励磁電流を制御すると、コントロールクラッチ４１１の滑りによってカム機構４１９のスラスト力が変化し、更に、メインクラッチ４０９の締結力が変化して後輪の駆動力が調整される。このようにして、前後輪間の駆動力配分比が制御される。
【００１７】
又、電磁石４１５の励磁を停止すると、コントロールクラッチ４１１が開放され、カム機構４１９のスラスト力が消失し、メインクラッチ４０９が開放されてカップリング４０１の連結が解除され、車両は二輪駆動状態になる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、カップリング４０１（ハウジング４０５）が、上記のようにデフキャリヤ４０３内に支承されずに、独立したレイアウトを採るときには、出力側シール部材４３９よりも外部に配置されたブッシュ４３５が潤滑されない状態が生じ、カップリング４０１の内部に配置換えするために設計変更をせざるを得ない場合が起こり得るという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、レイアウト上の自由度の大きいカップリングの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、内部にオイルを充填された一側のケース状動力伝達部材と、前記ケース状動力伝達部材の軸心部にベアリングを介して支持された他側の動力伝達部材と、前記両動力伝達部材の間に配置され両部材間の動力伝達を断続するクラッチとを備え、密封手段により内部を密封されたカップリングであって、前記ベアリングが前記密封手段の配置部位よりも内部に配置され、前記一側のケース状動力伝達部材は一端側の壁部と、該壁部に連続する中空円筒部と、該中空円筒部に結合された他端側の中空状ロータとを有して前記クラッチの配置空間を形成し、前記中空状ロータを挟んで前記中空円筒部の内部にアーマチャが配置され、前記中空円筒部の外部にリング状の電磁石が配置されて、前記電磁石が励磁されると前記アーマチャが吸引されて前記クラッチが締結され、前記クラッチの配置空間と連通して前記中空状ロータの内周に前記ベアリングの配置空間を形成し、前記他側の動力伝達部材が前記ベアリングを介して前記中空状ロータの内周に支持されていることを特徴とする。
【００２１】
したがって、前記従来例のカップリングのように、密封手段よりも外部側に配置されたブッシュとは異なり、ベアリングは十分に潤滑・冷却される。
【００２２】
また、ベアリングの潤滑を隣接する別装置の潤滑作用に依存する必要がないので、カップリングのレイアウトを変えても対応し易いから、レイアウトの自由度が大きく、有利となる。
さらに、上記の効果に加えて、電磁石とロータとクラッチとアーマチャとからなる電磁クラッチを用いたカップリングにあっても、クラッチ及びベアリングの潤滑作用を良好に行えて、電磁クラッチの機能を良好に発揮することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカップリングであって、前記一側のケース状動力伝達部材には、メインクラッチとパイロットクラッチと、メインクラッチとパイロットクラッチとを連結するカムリングとボールからなるカム機構が配置され、前記カムリングと前記中空状ロータとの間にはリング状のプレートが配置され、前記リング状のプレートは前記中空状ロータに接して前記カムリングのスラスト力を受ける共に、前記ベアリングの抜け止めを行うことを特徴とする。
【００２４】
したがって、請求項１の発明と同等の作用・効果が得られると共に、ベアリングの抜け止め専用の部材が不要になるので、その分コストが低減される。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のカップリングであって、請求項１または請求項２に記載のカップリングであって、
前記中空状ロータは小径の軸部を有し、該小径の軸部の一端外周に電磁石支持用のベアリングを介して前記電磁石のコアが支持されており、
前記密封手段は前記電磁石支持用のベアリングの内径側で前記小径の軸部の一端内周と前記他側の動力伝達部材の一端外周との間に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
したがって、請求項１または請求項２の発明と同等の作用・効果が得られると共に、電磁石の励磁によって小径の軸部に形成される磁路から密封手段を遠ざけて配置することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１により説明する。図１は本実施形態のカップリング１の断面図である。図２はこのカップリング１を用いた動力伝達系を示す。
【００３０】
図２に示すように、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１０５からフロントデフ１０７に入力され、フロントデフ１０７にて左右の前車軸１０９，１１１に配分されて各前輪１１３，１１５に伝達される。
【００３１】
一方、駆動力の一部はフロントデフ１０７のデフケース１１７からトランスファ１１９、カップリング１、プロペラシャフト１２１を経てリヤデフ１２３に伝達される。そして、リヤデフ１２３にて左右の後車軸１２５，１２７に配分されて各後輪１２９，１３１に伝達される。カップリング１は駆動側部材１１９ａとプロペラシャフト１２１間の動力の伝達および遮断を行うと共に、その伝達度合いを電磁制御される。
【００３２】
まず、カップリング１の構成を説明する。図１に示すように、カップリング１は、入力側部材としての回転ケース３（一側のケース状動力伝達部材）、出力側部材としての連結軸５（他側の動力伝達部材）、多板式のメインクラッチ７およびパイロットクラッチ９、カム機構１１、外部に配置されたリング状の電磁石１３、アーマチャ１５、図示省略のコントローラなどから構成されている。カム機構１１はカムリング１７、ボール１９、プレッシャプレート２１からなる。
【００３３】
上記回転ケース３は非磁性材からなり、図１におけるその左端は壁部３ａにより閉鎖され、壁部３ａにてトランスファ１１９に回転可能に支持されている。そして、壁部３ａには駆動側の回転部材１１９ａ（図２参照）が固定される。また、壁部３ａには回転ケース３内部へのオイル充填口３ｂが設けられ、所定量のオイル充填後に、この充填口３ｂは閉鎖される。
【００３４】
壁部３ａと一体で、図１においてその右方に続く中空円筒部３ｃは右端に開口部３ｄを有している。開口部３ｄの内周には中空状のロータ２３の外周部がねじ結合され、ロックナット２５により位置決めされている。ロータ２３のねじ込み量は後述するメインクラッチ７に所定量のすきまを与えるように調整されている。
【００３５】
具体的な調整方法としては、後述する穴２３ｂにロータねじ込み用の工具を挿入固定し、回転ケース３に対してロータ２３を軸方向内側にねじ込んでいく。ロータ２３は、その内壁の径方向内側で、プレート４５，４７およびこれらの間に介在するスラストベアリング４３、カムリング１７、ボール１９、プレッシャプレート２１からなるカム機構１１、メインクラッチ７、そしてプレート４１を直列に軸方向に押圧する。
【００３６】
このとき、ロータ２３を所定トルクで締め付けることにより、メインクラッチ７とカム機構１１の軸方向すきまをゼロと規定し、これからロータ２３を逆方向に所定角度（例えば、戻り角９０度）回転させることにより、所定角度分の軸方向すきまが設定される。
【００３７】
なお、この所定角度については、メインクラッチ７の耐久性や、カム機構１１のガタの許容範囲すなわちパイロットクラッチ９の締結力によるカム機構１１の作動レスポンス等を考慮して設定される。
【００３８】
なお、パイロットクラッチ９のすきま設定については、プレッシャプレート２１の一側壁とアーマチャ１５との間のすきまで決定されるが、アーマチャ１５の軸方向の作動方向は、ロータ２３向きであり、すきまの許容範囲は、上述したメインクラッチ７およびカム機構１１に比べてシビアではない。
【００３９】
したがって、上記の方法によれば、容易かつ高精度に各々のすきま調整を行うことができる。
【００４０】
ロータ２３の外周と回転ケース３の円筒部３ｃの内周との間にはＯリング２７（密封手段）が配置され、回転ケース３（カップリング１）の内部を密封している。
【００４１】
ロータ２３は、その小径の軸部２３ａの右端にて両側シールのベアリング２９および後述の電磁石１３のコア３１を介して外部の固定側部材に支持されている。３３はステンレス系の非磁性材でリング状に形成され、内周および外周を低炭素鋼材のロータ２３に銅ろう付けされている。なお、ロータ２３には駆動系のトルクは負荷されないので、銅ろう付け部に強度上の問題はない。
【００４２】
なお、非磁性材リング３３はアルミ合金製でもよい。また、ロータ２３の穴２３ｂはロックナット２５装着時の、ロータ２３の共回り防止用にも用いられる。
【００４３】
上記連結軸５は、ボールベアリング３５およびニードルベアリング３７を介して回転ケース３の壁部３ａとロータ２３との各内周に支持されている。連結軸５の右端部の外周とロータ２３内周との間にはＸリング３９（密封手段）が配置され、カップリング１の内部を密封している。また、連結軸５の軸心部には底付き穴状のオイル溜まり５ａが形成され、オイル溜まり５ａから放射状に複数の油路５ｂが形成されている。一方、連結軸５の右端の軸心部には同様に底付きのスプライン穴５ｃが形成され、プロペラシャフト１２１側の回転部材１２１ａがスプライン連結される。
【００４４】
上記多板式のメインクラッチ７は、回転ケース３の円筒部３ｃ内周のスプラインと連結軸５外周のスプラインとの間に配設されている。クラッチ板の左端に隣接してメインクラッチ７のすきま調整用のスペーサ４１が回転ケース３のセンタリング用の凸部３ｅ上に配置されている。また、メインクラッチ７の右方に隣接してメインクラッチ７を押圧し、締結させるプレッシャプレート２１が配置されている。
【００４５】
プレッシャプレート２１の内周は連結軸５外周のスプラインに軸方向移動可能に連結されている。この連結部近傍のプレッシャプレート２１の背面にはカム機構１１を構成するカムが周方向に複数形成されている。そして、カム同士の周方向の中間には油路２１ａが軸方向に設けられている。また、この背面にはリング状の凸部２１ｂが設けられ、右隣に配置された後述のアーマチャ１５に摺接可能にされている。これにより、プレッシャプレート２１の倒れが抑制される。
【００４６】
連結軸５上で、プレッシャプレート２１の右方にボール１９を挟んでカムリング１７が隣接配置されている。カムリング１７は連結軸５上で軸方向移動可能に、また回転可能にされている。カムリング１７の上記プレッシャプレート２１のカムとの対向部に同様のカムが形成され、ボール１９を挟んで互いに係合している。こうして、カムリング１７、ボール１９およびプレッシャプレート２１とがカム機構１１を構成している。
【００４７】
図示のように、カムリング１７と上記のロータ２３との間にスラストベアリング４３を挟んでリング状のプレート４５，４７が配置され、これらがカムリング１７が受けるスラスト力を受けている。なお、ロータ２３に接するプレート４７は連結軸５を支持するニードルベアリング３７の抜け止めを兼ねると共にその板厚により後述のパイロットクラッチ９のすきま調整が可能である。
【００４８】
上記多板式のパイロットクラッチ９は、回転ケース３内周のスプラインとカムリング１７の外周スプラインとの間に配設されている。パイロットクラッチ９の各クラッチ板には磁気漏れ防止のスリット９ａが形成されている。このクラッチ板の左方に隣接してアーマチャ１５が配置され、アーマチャ１５の外周は回転ケース３内周スプライン連結され、軸方向に移動可能である。
【００４９】
上記電磁石１３は、ロータ２３の凹部２３ｃにパイロットクラッチ９に対向して配置されている。電磁石１３のコア３１は、これに固定された回り止め部材３２を介して図外の固定側部材に回転不能に支持されている。また、電磁石１３は図外のリード線により電源に接続されている。
【００５０】
また、コア３１がベアリング２９を介してロータ２３を支持していることにより、ギャップ４９が所定値に保持されている。
【００５１】
つぎに、カップリング１の作用を説明する。
【００５２】
電磁石１３が励磁されると、アーマチャ１５が吸引されてパイロットクラッチ９が励磁電流に応じて締結される。パイロットクラッチ９の締結トルクはカム機構１１によりスラスト力に拡大、変換され、このスラスト力を受けてプレッシャプレート２１がメインクラッチ７を押圧し、締結させる。
【００５３】
こうして、メインクラッチ７（つまりカップリング１）の締結力は、電磁石１３の励磁電流によりパイロツトクラッチ９の締結トルクを調節することにより制御され、リヤデフ１２３側へ駆動力が伝達される。
【００５４】
カップリング１の作動時には、各摺動部は回転ケース３に充填された潤滑オイルにより潤滑・冷却される。このとき、前記従来例の構成と異なり、ニードルベアリング３７はＸリング３９よりも内側に配置されているので、十分に潤滑・冷却される。
【００５５】
また、例えば本実施形態のレイアウトとは異なるレイアウトを採る場合にも、ニードルベアリングの配置部位の設計変更をする必要はない。
【００５６】
こうして、本実施形態によれば、連結軸５を支持するベアリング３５，３７のうち、特にニードルベアリング３７がカップリング１内を密封するＸリング３９よりも内側に配置されているので、十分に潤滑・冷却されると共に、カップリング１のレイアウトの自由度が向上する。
【００５７】
また、ロータ２３に接するスラスト受けのプレート４７がスラスト力を受けるだけでなく、ベアリング３７の抜け止めを兼ねるので、専用の抜け止め部材を省ける分、コストが低減される。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、前記従来例のカップリングのように、密封手段よりも外部側に配置されたブッシュとは異なり、十分に潤滑・冷却される。
【００５９】
また、ベアリングの潤滑を隣接する別装置の潤滑作用に依存する必要がないので、カップリングのレイアウトを変えても対応し易いから、レイアウトの自由度が大きく、有利となる。
加えて、電磁石とロータとクラッチとアーマチャとからなる電磁クラッチを用いたカップリングにあっても、クラッチ及びベアリングの潤滑作用を良好に行えて、電磁クラッチの機能を良好に発揮することができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明と同等の効果が得られると共に、ベアリングの抜け止め専用の部材が不要になるので、その分コストが低減される。
【００６１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２の発明と同等の効果が得られると共に、電磁石の励磁によって小径の軸部に形成される磁路から密封手段を遠ざけて配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の断面図である。
【図２】一実施形態のカップリングを用いた動力伝達系のスケルトン図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３  回転ケース（一側のケース状動力伝達部材）
５  連結軸（他側の動力伝達部材）
７  メインクラッチ（クラッチ）
９  パイロットクラッチ
１１  カム機構
１３  電磁石
１５  アーマチャ
１７  カムリング
２１  プレッシャプレート
２３  ロータ
２７  Ｏリング（密封手段）
３１  コア
３５  ボールベアリング
３７  ニードルベアリング
３９  Ｘリング（密封手段）
４３  スラストベアリング
４５，４７  プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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