(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内方部材と外方部材とを同軸上に配置して相対的に回転自在に支持し、その両部材間に組込まれた保持器のポケット内に係合子を組込み、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアに対して、前記内方部材または外方部材に取付けられたロータを軸方向で対向させ、固定部材に設けた電磁石によりアーマチュアをロータに吸着することで保持器の位相を変え、係合子を内方部材の外周と外方部材の内周に係合させて、内方部材と外方部材の相互間で回転トルクの伝達を行なうようにした回転伝達装置において、前記ロータのアーマチュアと対向する吸着面に環状溝を形成し、その環状溝より外径側の外側吸着面と内径側の内側吸着面との間に、外側吸着面が内側吸着面より高くなる段差を設けたことを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
前記環状溝の底面に円弧状の長孔を周方向の等間隔に設けた請求項１に記載の回転伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両等の駆動系路において、駆動力の伝達と遮断の切換えを行なう回転伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、前後輪を直結した形式の４ＷＤ車においては、舗装路を旋回するとタイトコーナブレーキング現象が発生する。その問題を解決するため、４ＷＤ車の前後輪の動力断続切換え用として、本件出願人は、特開平１１−１２９７７９号公報において、ローラ型２ウェイクラッチと電磁クラッチとを組合わせた回転伝達装置を既に提案している。
【０００３】
上記回転伝達装置においては入力軸に接続された内方部材と、その外側に設けられた外方部材との間にローラ型２ウェイクラッチを組込み、その２ウェイクラッチの軸方向一端に電磁クラッチを設けている。
【０００４】
この２ウェイクラッチは、内方部材の外周に複数のカム面を形成し、外方部材の内周に円筒面を設け、内方部材と外方部材との間に保持器を組込み、その保持器に形成されたポケット内にローラを組込んでいる。また、保持器にスイッチばねの弾性力を付与して、ローラが内方部材のカム面と外方部材の円筒面に対して非係合の中立位置に保持器を保持し、上記スイッチばねの弾性力に抗して内方部材と保持器が相対回転したとき、ローラを内方部材のカム面と外方部材の円筒面に係合させて内方部材の回転を外方部材に伝えるようにしている。
【０００５】
一方、電磁クラッチは、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアに対して外方部材に取付けられたロータを軸方向で対向させ、そのロータに対し、アーマチュアとは反対側に電磁石を設けている。
【０００６】
上記回転伝達装置においては、電磁石の電磁コイルに対する通電を遮断したとき、スイッチばねの弾性力によりローラが中立位置に保持されるため、内方部材の回転は外方部材に伝達されず、内方部材は外方部材に対して空転する。一方、電磁石の電磁コイルに通電されると、アーマチュアをロータに吸着して保持器が外方部材に回り止めされ、その回り止めされた保持器に対する内方部材の回転によりローラが内方部材のカム面と外方部材の円筒面に係合し、そのローラを介して内方部材の回転が外方部材に伝達される。
【０００７】
ここで、アーマチュアをロータに吸着する時、アーマチュアを吸着する吸着力が弱い場合、スイッチばねの弾性力によってアーマチュアが外方部材に回り止めされず係合子を内方部材のカム面と外方部材の円筒面に係合させることができなくなる。このため、スイッチばねによる回転トルクによって保持器が中立位置に戻されないよう、その回転トルクより大きい摩擦トルクをアーマチュアに付与する必要が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の回転伝達装置においては、ロータとアーマチュアの対向面の全体を吸着面としているため、ロータがアーマチュアを吸着したときの摩擦トルクは、吸着面の成形状態または密着状態により大きく変化し、摩擦トルクが不安定になることが多かった。例えば、ロータとアーマチュアとが内径側でのみ接触した場合は、接触半径が小さくなるため、その分、摩擦トルクが減少し、また、吸着面の平面度が悪い場合には、空隙が生じ、その部分は磁束が通過し難い、所謂エアギャップとなり、吸引力が低下することになる。そのため、所定の摩擦トルクを発生させることができず、ローラ係合時のレスポンスが遅くなったり、最悪の場合、ローラ係合させることができず、動力伝達状態を得ることができなくなる。
【０００９】
この発明の課題は、前述のような回転伝達装置において、ロータがアーマチュアを吸着した際の摩擦トルクの安定化を図ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、内方部材と外方部材とを同軸上に配置して相対的に回転自在に支持し、その両部材間に組込まれた保持器のポケット内に係合子を組込み、前記保持器に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能なアーマチュアに対して、前記内方部材または外方部材に取付けられたロータを軸方向で対向させ、固定部材に設けた電磁石によりアーマチュアをロータに吸着することで保持器の位相を変え、係合子を内方部材の外周と外方部材の内周に係合させて、内方部材と外方部材の相互間で回転トルクの伝達を行なうようにした回転伝達装置において、前記ロータのアーマチュアと対向する吸着面に環状溝を形成し、その環状溝より外径側の外側吸着面と内径側の内側吸着面との間に、外側吸着面が内側吸着面より高くなる段差を設けた構成を採用したのである。
【００１２】
上記のように構成すれば、電磁石に通電すると、アーマチュアの大径部がロータにより吸着されるため、ロータとアーマチュアの接触部の半径が一定し、摩擦トルクの安定化を図ることができる。
【００１３】
ここで、環状溝の底面に複数の円弧状の長孔を周方向に等間隔に形成することにより、ロータのアーマチュアを吸着する吸着板部の内外径に磁束が直接通過するのを防止し、アーマチュアをより確実に吸着することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、ハウジング１内には回転軸２が挿入され、その回転軸２の軸端部に内方部材３が嵌合されている。回転軸２と内方部材３はセレーション４によって結合されている。
【００１５】
内方部材３は小径の円筒部３ａ、３ｂを両端に有している。この内方部材３の外側には筒状の外方部材５が同軸上に設けられ、前記内方部材３の一端の円筒部３ａに取付けた軸受６によって内方部材３と外方部材５が相対的に回転自在に支持されている。また、外方部材５はハウジング１の内径面に取付けた軸受７によって回転自在に支持されている。
【００１６】
図１および図２に示すように内方部材３の外周には複数のカム面８が形成され、一方、外方部材５の内周には上記カム面８との間で楔空間を形成する円筒面９が設けられている。
【００１７】
内方部材３と外方部材５との間には保持器１０が組込まれている。保持器１０にはポケット１１が形成され、各ポケット１１内にローラから成る係合子１２が組込まれている。
【００１８】
図１および図３に示すように、前記内方部材３の他端面にはばね嵌合凹部１３が形成され、そのばね嵌合凹部１３内にスイッチばね１４が組込まれている。スイッチばね１４は一対の折曲片１４ａを有し、各折曲片１４ａがばね嵌合凹部１３の周壁に形成された窓１５から保持器１０の端部に形成された対向一対の切欠部１６の一方に挿入されて、その切欠部１６の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧しており、その押圧によって保持器１０は係合子１２がカム面８および円筒面９に対して非係合の中立位置に保持されている。
【００１９】
図４に示すように、内方部材３の他端の円筒部３ｂには、支持プレート１７とアーマチュア１８とが順に嵌合され、そのアーマチュア１８に対してロータ２２および電磁石１９が軸方向に対向配置されている。
【００２０】
支持プレート１７は円筒部３ｂに取付けた止め輪２０によって抜け止めされている。この支持プレート１７の外周対向位置には一対の係合爪１７ａが形成され、各係合爪１７ａは保持器１０の端部に設けられた前記一対の切欠部１６に挿入されている。係合爪１７ａはアーマチュア１８に向けて折曲がり、その先端部がアーマチュア１８に形成された爪挿入２１に挿入され、その挿入によって、アーマチュア１８は保持器１０に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動可能とされている。
【００２１】
電磁石１９は、ロータ２２に対し、軸方向で対向するフィールドコア２３と、そのフィールドコア２３内に収容された電磁コイル２４とから成る。ロータ２２は、吸着板部２２ａの外径部と内径部に円筒部２２ｂ、２２ｃを設けており、外側円筒部２２ｂの開口は外周に一対の突片２２ｄが形成されている。
【００２２】
外側円筒部２２ｂは前記外方部材５の端部に嵌合一体化されたロータ支持筒２５内に挿入され、そのロータ支持筒２５の開口端部に形成された切欠部２６と前記突出片２２ｄの係合によってロータ２２は回り止めされ、かつロータ支持筒２５の開口端部の内周に取付けた止め輪２７によって抜け止めされている。一方、内側円筒部２２ｃは軸受２８を介して回転自在に支持されている。
【００２３】
フィールドコア２３は、コア支持板２９を介してハウジング１に取付けられている。
【００２４】
ロータ２２とアーマチュア１８との間には弾性部材３０が組込まれている。弾性部材３０はロータ２２の吸着板部２２ａから離反する方向にアーマチュア１８を押圧している。
【００２５】
上記の構成から成る回転伝達装置において、電磁石１９の電磁コイル２４に対する通電の遮断状態において、保持器１０はスイッチばね１４によって中立位置に保持され、その保持器１０に保持された係合子１２は内方部材３のカム面８および外方部材５の円筒面９に対して非係合の状態とされている。
【００２６】
このため、回転軸２と共に回転する内方部材３の回転は外方部材５に伝達されず、内方部材３は空転する。
【００２７】
電磁石１９の電磁コイル２４に通電すると、ロータ２２が弾性部材３０の弾性に抗してアーマチュア１８を吸着する。その吸着によって保持器１０は外方部材に回り止めされ、その保持器１０に対する内方部材３の相対回転により、係合子１２が内方部材３のカム面８および外方部材５の円筒面９に係合し、内方部材３の回転が係合子１２を介して外方部材５に伝達される。
【００２８】
カム面８および円筒面９との間の空間には、エステル系合成油の基油にリチウム系増ちょう剤が配合されたものであって、４０℃雰囲気での粘度が１５．３ｍｍ2 ／ｓｅｃで、かつ、１００℃雰囲気での粘度が３．８ｍｍ2 ／ｓｅｃのグリースが封入されており、係合子１２とカム面８および円筒面９との係合面の潤滑をしている。
【００２９】
ここで、ロータ２２とアーマチュア１８が吸着した際の摩擦トルクは、スイッチばね１４から保持器１０に付与される回転トルクより大きくする必要があり、その摩擦トルクが不安定であると、スイッチばね１４の弾力により保持器１０およびアーマチュア１８が中立位置に戻されるため、係合子１２を係合位置に変位させることができなくなる。
【００３０】
摩擦トルクは、ロータ２２によって吸着される接触部の半径によって変化し、吸着位置が不安定であると、摩擦トルクが不安定となり、特に、アーマチュア１８の小径部がロータ２２で吸着された場合に、摩擦トルクは小さく、スイッチばね１４の弾性によってアーマチュア１８および保持器１０が中立位置に戻される場合が生じる。
【００３１】
上記摩擦トルクの安定化を図るため、実施の形態では、図６に示すように、ロータ２２における吸着板部２２ａの吸着面に環状溝３１を形成し、その環状溝３１の外径側の外側吸着面３２ａと内径側の内側吸着面３２ｂとに、外側吸着面３２ａが内側吸着面３２ｂより高くなる段差を設けている。
【００３２】
ここで、ロータ２２の吸着板部２２ａに形成された環状溝３１の底面には複数の円弧状長孔３３が周方向に等間隔に形成され、隣接する長孔３３間に柱部３４が設けられている。
【００３３】
上記のように、ロータ２２における吸着面の外側吸着面３２ａと内側吸着面３２ｂに段差を設けることにより、電磁コイル２４に通電すると、図５に示すように、アーマチュア１８は外側吸着面３２ａで吸着されることになる。このため、ロータ２２がアーマチュア１８を吸着する吸着位置は外径側で常に一定し、摩擦トルクの安定化を図ることができると共に、内周吸着面３２ｂでアーマチュア１８を吸着する場合と比較して接触半径が大きいため、大きな摩擦トルクを得ることができる。
【００３４】
ここで、外側吸着面３２ａと内側吸着面３２ｂの段差の量δは、２０μｍ〜６０μｍ程度が好ましい。この段差によって内側吸着面３２ｂとアーマチュア１８間に形成されるエアギャップによって磁気的にロスが生じるが、ロータ２２がアーマチュア１８を吸着する吸着部は外径側にあるため、上記ロスをカバーするだけのトルクを得ることができる。この段差量が上記範囲より大きくなると、エアギャップによる磁気ロスの方が大きくなり、吸着力が大きく低下して逆効果となる。また、上記範囲より小さくなると、加工が困難になる。
【００３５】
ロータ２２の吸着板部２２ａにおける吸着面に環状溝３１を形成し、その環状溝３１の底面に長孔３３を形成することにより、電磁コイル２４に対する通電時、電磁コイル２４から発生する磁束がロータ２２の吸着板部２２ａ内を直接通過するのを防止することができる。このため、電磁コイル２４から発生する磁束によって、フィールドコア２３、ロータ２２およびアーマチュア１８の相互間で図５に示す磁気閉回路Ａを形成することができ、アーマチュア１８を確実に吸着することができる。ここで、ロータ２２の吸着板部２２ａは、上記磁気閉回路Ａにおいて磁束が通過し易いように十分な肉厚が必要となる。
【００３６】
一方、幾分かの磁束はアーマチュア１８を通過せずに図６に示す柱部３４を流れており、幾分かの磁気的ロスが生じているが、この柱部３４に環状溝３１を形成することにより薄肉化し、磁束通路を減少させたので、磁気的ロスを最小限に抑えることができる。
【００３７】
ここで、ロータ２２の弾性部材３０が接触する内径側は、図５に示すように、磁束が通過する必要がないため、その内径側面３５に内側吸着面３２ｂよりさらに低くなる段差を形成している。そして、その段差量を０．１ｍｍ以上としている。ロータ２２の吸着面における磁気的関与の小さい内周部に上記のような段差を設けることにより、外側密着面３２ａの摩耗が進行して、内側密着面３２ｂが同時に密着するようになったとしても、アーマチュア１８の内周部がロータ２２と密着するのを防止することができる。
【００３８】
図４に示す例では、アーマチュア１８の被吸着面を軸心と直交する一平面として、ロータ２２の吸着板部２２ａにおける吸着面の外周部と内周部とに段差を設けるようにしたが、アーマチュア１８の被吸着面における外周部と内周部に段差を設け、ロータ２２の吸着面を軸心に直交する平面としてもよい。
【００３９】
図７は、電磁石１９のロータ２２によってアーマチュア１８の大径部を吸着する手段の他の例を示す。この例では、アーマチュア１８のロータ２２によって吸着される被吸着面３２を、外周から内周に至るに従って軸方向高さが次第に低くなるテーパ面としている。このようなテーパ面は削り加工は勿論、プレス成形し易く、製造コストを低く抑えられる。
【００４０】
上記のように、アーマチュア１８の被吸着面３２をテーパ面とすることにより、電磁石１９のロータ２２がアーマチュア１８を吸着する際、そのアーマチュア１８の大径部がロータ２２で吸着されることになり、摩擦トルクの安定化を図ることができる。
【００４１】
なお、ロータ２２とアーマチュア１８が吸着した際、被吸着面３２の前記弾性部材３０の外周の位置において形成されるギャップの大きさが２０〜６０μｍ程度となるように被吸着面３２のテーパ角度が規制されている。
【００４２】
実施の形態では、内方部材３と外方部材５との間に係合子１２がローラから成るローラタイプのクラッチを組込むようにしたが、係合子としてスプラグを使用し、内方部材３の外周面と外方部材５の内周面を円筒面とし、両円筒面間に配置した固定用と制御用の一対の保持器でスプラグを保持し、制御用保持器によりスプラグの角度を制御することで、動力の伝達と遮断の切換えを行なうスプラグタイプのクラッチを組込むようにしてもよい。
【００４３】
また、実施の形態では、ロータ２２とアーマチュア１８間を磁束が１往復するシングルフラックの例を示したが、上記磁束が２往復する、所謂ダブルフラックス型の電磁クラッチにおいても同様に適用できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、電磁石のロータがアーマチュアを吸着する際、そのアーマチュアの大径部がロータで吸着されるようにしたので、ロータがアーマチュアを吸着した際の摩擦トルクの安定化を図ることができ、ロータの係合および係合解除の切換えをスムーズに遅れなく確実に行なわせることができる。
【００４５】
また、アーマチュアの大径部を吸着することにより、電磁コイルのサイズ、消費電力を抑えながらも所定の摩擦トルクを発生させることができ、電磁石の発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る回転伝達装置の実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII −III 線に沿った断面図
【図４】図１の電磁石とアーマチュアの部分を拡大して示す断面図
【図５】アーマチュアの吸着状態を示す断面図
【図６】（イ）は図１に示すロータの正面図、（ロ）は（イ）のVI−VI線に沿った断面図
【図７】アーマチュアの外周部を吸着する手段の他の例を示す断面図
【符号の説明】
３  内方部材
５  外方部材
１０  保持器
１２  係合子
１８  アーマチュア
１９  電磁石
２２  ロータ
３２ａ  外側吸着面
３２ｂ  内側吸着面
３２  被吸着面
【図１】
0003966703.tif 000002
【図２】
0003966703.tif 000003
【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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