(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルを充填された固定のケース内に一側および他側の両端部で回転可能に支持されたケース状トルク伝達部材と、
前記ケース状トルク伝達部材の軸心部に配置され該トルク伝達部材に軸方向内外端部で回転可能に支持された軸状トルク伝達部材と、
前記両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチおよび電磁クラッチと、
前記両クラッチの間に挟まれて配置され、前記電磁クラッチが締結されると
、その締結トルクをスラスト力に変換し拡大するカム機構と、
前記スラスト力を受けて前記メインクラッチを押圧し締結させる押圧部材とを備えるカップリングであって、
ケース状トルク伝達部材の前記一側端部が、軸状トルク伝達部材の前記外端部と軸方向ほぼ同位置にて支持され、
ケース状トルク伝達部材の前記他側端部が、該他側端部にて一体化されたロータの外端部と、該外端部と軸方向ほぼ同位置にて前記固定のケースに一体化された電磁クラッチのコアの固定部とを介して支持され、
前記軸状トルク伝達部材の内端部は、外端部内周のスプライン部よりも小径に形成され、
前記カム機構が前記内端部上に回転可能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、
前記ロータの外周部は、前記ケース状トルク伝達部材の他側端部内周のスプライン部に連結されると共に該内周の心出し部に嵌合してセンタリングされる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２に記載のカップリングであって、
前記軸状トルク伝達部材の外端部の内周および前記ロータの外端部の内周にそれぞれスプライン部が形成され、該各スプラインが入、出力軸のいずれかと連結可能であることを特徴とするカップリング。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のカップリングであって、
前記軸状トルク伝達部材の外端部はベアリングを介してケース状トルク伝達部材に支持され、
前記ロータの外端部はベアリングを介して電磁クラッチのコアに支持され、
前記両ベアリングのサイズが同一であ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伝達トルクを電磁制御するカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
「位置制御製品カタログ第５版」（１９９４年２月１日、三木プーリ株式会社営業本部発行）の１２６頁、図６３に図４に示すようなフランジ取付け型の電磁クラッチ２０１の取付け例が記載されている。
【０００３】
この電磁クラッチ２０１では、電磁石２０３のコア２０５が一側の静止部材２０７に固定され、同様にこの静止部材２０７に固定された他側の静止部材２０９の凹部２０９ａ内に配置されている。コア２０５（電磁石２０３）はベアリング２１３を介して、例えば左方側の駆動軸２１１に同心に支持されている。そして、駆動軸２１１上にはロータ２１５が嵌合し、キー止めされ、ロータ２１５は駆動軸２１１と一体に回転する。
【０００４】
一方、他側の静止部材２０９にベアリング２１７を介して支持された被動軸２１９が支持されている。被動軸２１９上にはクラッチディスク２２１のボス部２２１ａが嵌合し、キー止めされ、クラッチディスク２２１は被動軸２１９と一体に回転する。
【０００５】
電磁クラッチ２０３に通電されると、クラッチディスク２２１が吸引されて電磁クラッチ２０１が接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、電磁クラッチ２０１の接続を円滑に行わせるためには、駆動軸２１１と被動軸２１９のセンタリングが厳しく要求されると共に両軸２１１，２１９系に回転のアンバランスがあると電磁クラッチ２０１の耐久性に悪影響を及ぼすことになる。
【０００７】
そこで、本発明は、伝達トルクを電磁制御するカップリングの組付け性および支持性の向上を目的とする。
【０００８】
【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、オイルを充填された固定のケース内に一側および他側の両端部で回転可能に支持されたケース状トルク伝達部材と、前記ケース状トルク伝達部材の軸心部に配置され該トルク伝達部材に軸方向内外端部で回転可能に支持された軸状トルク伝達部材と、前記両トルク伝達部材の間に配置されたメインクラッチおよび電磁クラッチと、前記両クラッチの間に挟まれて配置され、前記電磁クラッチが締結されると、その締結トルクをスラスト力に変換し拡大するカム機構と、前記スラスト力を受けて前記メインクラッチを押圧し締結させる押圧部材とを備えるカップリングであって、ケース状トルク伝達部材の前記一側端部が、軸状トルク伝達部材の前記外端部と軸方向ほぼ同位置にて支持され、ケース状トルク伝達部材の前記他側端部が、該他側端部にて一体化されたロータの外端部と、該外端部と軸方向ほぼ同位置にて前記固定のケースに一体化された電磁クラッチのコアの固定部とを介して支持され、前記軸状トルク伝達部材の内端部は、外端部内周のスプライン部よりも小径に形成され、前記カム機構が前記内端部上に回転可能に支持されていることを特徴とする。
【０００９】
したがって、電磁クラッチが締結されると、カム機構によりその締結トルクがスラスト力に変換・拡大される。そして、そのスラスト力を受けて押圧部材がメインクラッチを押圧し締結させる。こうして、大きなトルクの伝達が可能となると共に、電磁クラッチの締結トルクを調整することによりカップリングの伝達トルクを調整することができる。
【００１０】
これに加えて、ケース状トルク伝達部材の一側端部と軸状トルク伝達部材の外端部とが軸方向ほぼ同位置で支持されると共に、ケース状トルク伝達部材の他側端部にて一体化されたロータの外端部とコアの固定部とが軸方向ほぼ同位置に配置されて支持され、両端の支持部が軸方向にスペースをとって配置されないので、カップリングを軸方向に小型化することができ、支持が確実になるので支持性が向上する。また、軸状トルク伝達部材を小型軽量化できる。
【００１１】
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、前記ロータの外周部は、前記ケース状トルク伝達部材の他側端部内周のスプライン部に連結されると共に該内周の心出し部に嵌合してセンタリングされることを特徴とする。
【００１２】
したがって、請求項１に記載の発明と同等の作用・効果が得られると共に、ロータがケース状トルク伝達部材に確実に支持されるので、カップリングの入、出力軸側に回転アンバランスがあっても各クラッチの締結作用などが受ける悪影響が抑制され、耐久性が向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカップリングであって、前記軸状トルク伝達部材の外端部の内周および前記ロータの外端部の内周にそれぞれスプライン部が形成され、該各スプラインが入、出力軸のいずれかと連結可能であることを特徴とする。
【００１４】
したがって、請求項１または２に記載の発明と同等の作用・効果が得られると共に、カップリングの入、出力軸共にスプライン孔に挿入して連結できるので、組み付けが容易である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のカップリングであって、前記軸状トルク伝達部材の外端部はベアリングを介してケース状トルク伝達部材に支持され、前記ロータの外端部はベアリングを介して電磁クラッチのコアに支持され、前記両ベアリングのサイズが同一であることを特徴とする。
【００１６】
したがって、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同等の作用・効果が得られると共に、カップリングの両端部のベアリングのサイズが同一であるので加工が容易になり、コストが低減される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図３により説明する。図１は車両の動力伝達系に用いられた本実施形態のカップリング１の断面図である。図２、図３は、それぞれカップリング１の適用可能部位を例示する４輪駆動車の動力伝達系を示すスケルトン図である。いずれの適用例のカップリング１も内部構造は同じである。
【００２２】
図１に示すように、カップリング１は車体側に固定された固定ケース３に収容され、固定ケース３内にはオイルが充填される。固定ケース３はケース３ａとケース３ｂとが結合されてなる。
【００２３】
カップリング１は、回転ケース５（ケース状トルク伝達部材）、中空のシャフト７（軸状トルク伝達部材）、多板式のメインクラッチ９及びパイロットクラッチ（電磁クラッチ）１１、ボールカム１３（カム機構）、リング状の電磁石１５、アーマチャ１７、コントロ−ラなどから構成されている。
【００２４】
上記回転ケース５は、非磁性材の円筒部５ａに左端（一側端部）の壁部５ｂが接合されてなる。円筒部５ａの内周にはスプライン部５ｃが形成され、右端（他側端部）には開口部５ｄを有している。開口部５ｄの内周には後述するロータ１９をセンタリングする心出し部５ｅが形成されている。
【００２５】
ロータ１９は中空に形成され、その左端部外周が回転ケース５のスプライン部５ｃに連結し、そのスプライン部５ｃの口元側の端部に当接して軸方向に位置決めされると共に、右端部外周が回転ケース５の心出し部５ｅに嵌合してセンタリングされ、止め輪２１により抜け止めされて、回転ケース５に一体化されている。そして、ロータ１９の外端部が両シールのベアリング２３を介して後述する電磁石１５のコア２５に支持され、さらに固定ケース３に圧入されたコア２５の外端部を介して固定ケース３（コア２５）に回転可能に支持されている。このベアリング２３とコア２５の外端部とは軸方向ほぼ同位置に配置されている。
【００２６】
一方、ロータ１９の内周にはスプライン部１９ａが形成され、入力軸または出力軸がスプライン連結可能である。２７は非磁性材のリングである。
【００２７】
回転ケース５の左端部では、壁部５ｂがベアリング２９を介して固定ケース３に回転可能に支持されている。こうして，回転ケース５は左右端部をそれぞれベアリング２９，２３により固定ケース３に支持され、ロータ１９と一体に回転する。
【００２８】
上記電磁石１５は、図１示のように、ロータ１９に設けられた凹部内に配置され、電磁石１５のコア２５の外端部が固定ケース３に圧入され、ピン３１が固定ケース３の溝３ｃに係合して回転方向に回り止めされ、固定ケース３に一体化されている。この状態でエアギャップ３３，３３が所定量に維持される。また、電磁石１５のリード線３５が固定ケース３に設けられた取り出し孔３ｄを通って外部に取り出され、配線される。
【００２９】
上記中空のシャフト７は、回転ケース５の軸心部に配置され、内外端部がそれぞれベアリング３７，３９を介して回転ケース５に支持されている。ベアリング３７と上記ベアリング２３のサイズは共通である。シャフト７の外端部を支持するベアリング３７と、回転ケース５を支持する上記のベアリング２９とは軸方向ほぼ同位置に配置されている。シャフト７の外端部に隣接して外周にスプライン部７ｅが設けられ、内周にスプライン部７ｆが設けられている。内周のスプライン部７ｆには図外の出力軸または入力軸（いずれも図示せず）が連結可能である。
【００３０】
中空のシャフト７の内端部は、外端部内周のスプライン部７ｆよりも小径の小径部７ａに形成されている。そして、外端部内周のスプライン部７ｆに連結される入、出力軸と、ロータ１９内周のスプライン部１９ａに連結される入、出力軸との対向端の間の小径部７ａの軸心部にオイル溜り４７が形成されている。
【００３１】
シャフト７の内周のスプライン部７ｆと小径部７ａとの境界部の段付き部７ｃと小径部７ａの奥側端部７ｄとは入、出力軸の端部との当接により挿入量を規制可能である。
【００３２】
また、シャフト７を支持しているベアリング３７，３９の端面側にはオイルが流出入する油路４１，４３，４５が設けられている。そして、オイル溜り４７内のオイルは、放射状に設けられた油路４９，５１および上記油路４１，４３，４５を通ってメインクラッチ９、パイロットクラッチ１１、ボールカム１３等を潤滑・冷却する。
【００３３】
また、ロータ１９内周およびシャフト７内周の各スプライン部１９ａ，７ｆは同一諸元に形成されている。
【００３４】
上記多板式のメインクラッチ９は、回転ケース５の円筒部５ａ内周のスプライン部５ｃとシャフト７外周のスプライン部７ｅとの間に配置されている。回転ケース５内周のスプライン部５ｃのこの部には放射状に油路５３が設けられている。また、メインクラッチ９の内側クラッチ板には油路５７が設けられている。
【００３５】
上記多板式のパイロットクラッチ１１は、回転ケース５内周のスプライン部５ｃと後述のカムリング６１外周のスプライン部６１ａとの間に配置され、回転ケース５内周のスプライン部５ｃのこの部には放射状に油路５５が設けられている。また、パイロットクラッチ１１の各クラッチ板には切り欠き１１ａが形成され、磁気漏れを防止している。
【００３６】
上記アーマチャ１７は、電磁石１５からパイロットクラッチ１１のクラッチ板を隔てて配置されている。アーマチャ１７の外周は回転ケース５内周のスプライン部５ｃに連結され、軸方向に移動可能である。そして、アーマチャ１７が電磁石１５により吸引されると、パイロットクラッチ１１は締結される。
【００３７】
このように、回転ケース５内周の一つの諸元のスプライン部５ｃがメインクラッチ９、パイロットクラッチ１１、アーマチャ１７およびロータ１９と係合している。
【００３８】
また、シャフト７外周のスプライン部７ｅとカムリング６１外周のスプライン部６１ａは同一諸元に形成されている。
【００３９】
上記ボールカム１３は、中空のシャフト７の小径部７ａ上で、両クラッチ９，１１の間に配置され、カムリング６１、プレッシャプレ−ト（押圧部材）６３、ボ−ル６５、リング状のリテーナ６７から構成されている。プレッシャプレ−ト６３はシャフト７の外周スプライン部７ｅに軸方向移動自在に連結されている。
【００４０】
また、プレッシャプレ−ト６３には軸方向に油路７１が設けられている。
【００４１】
ボ−ル６５を軸方向に挟み込んで配置されたプレッシャプレ−ト６３とカムリング６１の対向面にはカム面が形成され、両者６３，６５の相対回転時にカム作用によりトルクがスラスト力に方向変換されると共に拡大される。遠心力によるボ−ル６５の径方向の移動は周囲のリテーナ６７により規制されているので、カム面は周方向に傾斜した平面に形成されている。
【００４２】
リタ−ンスプリング６９が、中空のシャフト７とプレッシャプレ−ト６３との対向面間に配置され、プレッシャプレ−ト６３をメインクラッチ９の締結解除方向に付勢している。
【００４３】
上記コントロ−ラは、電磁石１５の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００４４】
つぎに、このカップリング１の作用を説明する。
【００４５】
電磁石１５が励磁されると、アーマチャ１７が吸引され、パイロットクラッチ１１を押圧して締結させる。パイロットクラッチ１１が締結されると、締結トルクがボ−ルカム１３に掛かり、スラスト力に方向変換・拡大される。このスラスト力を受けててプレッシャプレ−ト６３がメインクラッチ９を押圧し、締結させる。こうして、カップリング１が連結される。
【００４６】
電磁石１５の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ１１の滑りによってボ−ルカム１３のスラスト力が変化し、メインクラッチ９の締結力が変化し、出力側に伝達される駆動力が調整される。
【００４７】
このとき、オイル溜り４７のオイルは、各油路４３，４５，４９，５１およびメインクラッチ９の各内側クラッチ板やプレッシャプレ−ト６３に設けられた油路５７，７１などを通って摺動部など各部を潤滑・冷却し、回転ケース５の油路５３，５５から外部に排出される。回転ケース５に油路５３，５５を設けたことによって、回転ケース５の内部でオイルの移動が促され、各部の潤滑・冷却性が向上する。
【００４８】
電磁石１５の励磁を停止すると、パイロットクラッチ１１が開放されてボ−ルカム１３のスラスト力が消失し、リタ−ンスプリング６９の付勢力によってメインクラッチ９が開放され、カップリング１の連結が切り離される。
【００４９】
図２に示すように、カップリング１をリヤデフ１２１の入力部に配置した場合についてみれば、横置きエンジン１０３の駆動力はトランスミッション１０５、トランスファ１０７、フロントデフ１０９、前車軸１１１，１１３、左右の前輪１１５，１１７、後輪側のプロペラシャフト１１９、カップリング１、リヤデフ１２１、後車軸１２３，１２５を経て左右の後輪１２７，１２９へ伝達される。
【００５０】
すなわち、カップリング１が連結されると、エンジン１０３の駆動力は、リヤデフ１２１から後車軸１２３，１２５を介して左右の後輪１２７，１２９に配分され、車両は四輪駆動状態になる。また、カップリング１の連結が解除されると、リヤデフ１２１以下の後輪側が切り離されて車両は前二輪駆動状態になる。
【００５１】
また、図３に示すように、カップリング１をトランスファ１０７と後輪側プロペラシャフト１１９との間に配置してもよく、その場合にも図２の配置の場合と同様の作用が得られる。ただし、カップリング１の連結が切り離されて、車両が前二輪駆動状態になったときは、プロペラシャフト１１９が後輪側により空転させられるので、空転部材が増える分だけ図２の場合よりも不利となる。
【００５２】
こうして、本実施形態によれば、回転ケース５は左端をベアリング２９により、右端をベアリング２３とコア２５を介して固定ケース３に支持され、シャフト７がベアリング３７とベアリング３９を介して回転ケース５に支持されているので、シャフト７の内周スプライン部７ｆおよびロータ１９の内周スプライン部１９ａに連結される一対の入、出力軸が回転ケース５、さらにはケース３により確実に支持されることになるので、入、出力軸側の回転アンバランスによりカップリング１の連結作用が悪影響を受けることがない。
【００５３】
電磁石１５も、同様に、コア２５が固定ケース３に支持されると共に、ベアリング２３を介して回転ケース５と支持し合うので、入、出力軸側の回転アンバランスにより電磁石１５が悪影響を受けることがない。
【００５４】
また、入、出力軸は共に軸スプラインを内周スプライン部７ｆ，１９ａに連結すればよいので、入、出力軸の組み付けが容易である。
【００５５】
また、シャフト７とロータ１９の各内周スプライン部７ｆ，１９ａが同一諸元であり、シャフト７とカムリング６１の外周スプライン部７ｅ，６１ａが同一諸元であるので、コストが低減される。
【００５６】
また、ベアリング３７とベアリング２３が同サイズであるので、コストが低減される。
【００５７】
また、回転ケース５内周のスプライン部５ｃがメインクラッチ９、アーマチャ１７、パイロットクラッチ１１、ロータ１９の外周と共通に連結される構成であるので構造が簡単化され、コストが低減される。
【００５８】
また、ボールカム１３が中空のシャフト７の小径部７ａ上に配置されているので、小型・軽量化が可能で、その分コストが低減される。
【００５９】
また、シャフト７に小径部７ａを設けているので、入、出力軸の挿入量を規制可能である。
【００６０】
また、ベアリング２９とベアリング３７が軸方向にほぼ同位置で、半径方向に内外に配置され、ベアリング２３と電磁石１５のコア２５の固定ケース３への固定部とが軸方向にほぼ同位置に配置されているので、カップリング１が軸方向に大型化することなく小型化することができる。
【００６１】
また、電磁石１５の上記配置により、軸方向への張り出しを抑えつつ、磁路断面積を十分確保でき、小型化が可能である。
【００６２】
なお、カップリング１の配置部位は、上記図２、図３に示した部位に限定されず、４輪駆動車の前車軸の左右各側の車軸の取り付け部に、または後車軸の同取り付け部に配置してもよい。
【００６３】
また、例えば電気自動車のモータと駆動系との間、ハイブリッド自動車のエンジン駆動とモータ駆動の切り換え部、ディファレンシャル装置の差動制限用に用いることも可能である。
【００６４】
【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、電磁クラッチが締結されると、カム機構によりその締結トルクがスラスト力に変換・拡大される。そして、そのスラスト力を受けて押圧部材がメインクラッチを押圧し締結させる。こうして、大きなトルクの伝達が可能となると共に、電磁クラッチの締結トルクを調整することによりカップリングの伝達トルクを調整することができる。
【００６５】
これに加えて、ケース状トルク伝達部材の一側端部と軸状トルク伝達部材の外端部とが軸方向ほぼ同位置で支持されると共に、ケース状トルク伝達部材の他側端部にて一体化されたロータの外端部とコアの固定部とが軸方向ほぼ同位置に配置されて支持され、両端の支持部が軸方向にスペースをとって配置されることがないので、カップリングを軸方向に小型化することができ、支持が確実になるので支持性が向上する。また、軸状トルク伝達部材を小型軽量化できる。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同等の効果が得られると共に、ロータがケース状トルク伝達部材に確実に支持されるので、カップリングの入、出力軸側に回転アンバランスがあっても各クラッチの締結作用などが受ける悪影響が抑制され、耐久性が向上する。
【００６７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明と同等の効果が得られると共に、カップリングの入、出力軸共にスプライン孔に挿入して連結できるので、組み付けが容易である。
【００６８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載の発明と同等の効果が得られると共に、カップリングの両端部のベアリングのサイズが同一であるので加工が容易になり、コストが低減される。
【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】一実施形態の配置可能部位を示すスケルトン図である。
【図３】一実施形態の他の配置可能部位を示すスケルトン図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
３  固定ケース
５  回転ケース（ケース状トルク伝達部材）
５ｃ，７ｅ，７ｆ，１９ａ，６１ａ，  スプライン部
７  シャフト（軸状トルク伝達部材）
７ａ  小径部
９  メインクラッチ
１１  パイロットクラッチ（電磁クラッチ）
１３  ボールカム（カム機構）
１５  電磁石
１７  アーマチャ
１９  ロータ
２３，２９，３７，３９  ベアリング
２５  コア
４７  オイル溜り
６１  カムリング
６３  プレッシャプレ−ト（押圧部材）
６７  リテーナ
６９  リタ−ンスプリング
【図１】
0004017787.tif 000002
【図２】
0004017787.tif 000003
【図３】
0004017787.tif 000004
【図４】
0004017787.tif 000005