(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止側ケーシングに収容された一対のトルク伝達部材と、これらの一対のトルク伝達部材間に配置されたクラッチと、前記一対のトルク伝達部材と別体に設けられ、アーマチャを介して前記クラッチを断続操作する電磁石とを備え、前記電磁石のコアに設けられたフランジ部が、前記一対のトルク伝達部材を収容する前記静止側ケーシングに形成された開口の端部に固定され、前記静止側ケーシングと共に強度の一部を負担する構造材を成し、前記コアの内周側にはベアリングが配置され、前記静止側ケーシングは、前記コアと前記ベアリングとを介して、前記ベアリングに対して軸方向一側に位置する前記一対のトルク伝達部材の一方と、前記ベアリングに対して軸方向他側に位置して前記一対のトルク伝達部材の一方と一体に形成された連結シャフトとを支持し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、
前記フランジ部は前記開口の端部にボルト固定され、前記コアに対して前記クラッチの軸方向反対側は外部に露出し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】
この発明は、電磁クラッチを用いた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  ０−２２頁  トヨタ自動車株式会社  編集  同サービス部  発行  １９９８年  ５月  ２９日」に図２ようなカップリング２０１が記載されている。
【０００３】
このカップリング２０１は、四輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置され、後輪側の連結と切り離しとを行う。
【０００４】
カップリング２０１は、回転ケース２０３、インナーシャフト２０５、多板式のメインクラッチ２０７及びコントロールクラッチ２０９、アーマチャ２１１、電磁石２１３、カムリング２１５、ボールカム２１７、プレッシャプレート２１９、コントローラなどから構成されている。
【０００５】
回転ケース２０３はプロペラシャフトを介してトランスファ側に連結されている。又、インナーシャフト２０５にはドライブピニオンシャフト２２１がスプライン連結されており、これと一体に形成されたドライブピニオンギヤ２２３はリヤデフ（後輪のデファレンシャル装置）側のリングギヤと噛み合っている。
【０００６】
メインクラッチ２０７は回転ケース２０３とインナーシャフト２０５との間に配置されており、コントロールクラッチ２０９は回転ケース２０３とカムリング２１５との間に配置されている。
【０００７】
又、プレッシャプレート２１９はインナーシャフト２０５に移動自在に連結されており、ボールカム２１７はカムリング２１５とプレッシャプレート２１９との間に配置されている。
【０００８】
コントローラは、電磁石２１３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【０００９】
カップリング２０１は静止側のデフキャリヤ２２５に収容されており、回転ケース２０３はベアリング２２７、２２９を介してデフキャリヤ２２５に支承されている。
【００１０】
電磁石２１３は回転ケース２０３の外部に配置され、デフキャリヤ２２５の内部に連結ピン２３１で回り止めされている。
【００１１】
又、デフキャリヤ２２５に設けられた開口２３３にはグロメット２３５が取り付けられており、電磁石２１３のリード線２３７はこのグロメット２３５から外部に引き出されている。
【００１２】
電磁石２１３が励磁されると、アーマチャ２１１が吸引され、コントロールクラッチ２０９が押圧されて締結し、回転ケース２０３とインナーシャフト２０５の間のトルクがボールカム２１７に掛かり、生じたカムスラスト力によりプレッシャプレート２１９を介してメインクラッチ２０７が押圧され、カップリング２０１が連結されて車両は四輪駆動状態になる。
【００１３】
又、電磁石２１３の励磁を停止すると、コントロールクラッチ２０９が開放され、ボールカム２１７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ２０７が開放されてカップリング２０１の連結が解除され、車両は二輪駆動状態になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カップリング２０１では、上記のように、電磁石２１３がデフキャリヤ２２５の内部に連結ピン２３１によって回り止めされているだけであって、デフキャリヤ２２５の構造材の一部になっていない。
【００１５】
又、電磁石２１３のリード線２３７を外部に引き出すために、デフキャリヤ２２５は、リヤデフを収容するキャリヤ本体２３９と、カップリング２０１を収容するフロントキャリヤ２４１との分割構造になっており、それだけ部品点数が多い。
【００１６】
更に、リード線２３７を外部に引き出すために、デフキャリヤ２２５に開口２３３を加工する必要があり、更に、引き出し部から異物や水分が侵入するのを防止するためにグロメット２３５を使用する必要がある。
【００１７】
又、電磁石２１３をデフキャリヤ２２５に連結するために、連結ピン２３１のような連結部材が必要である。
【００１８】
このように、デフキャリヤ２２５の構造と、リード線２３７の引出し部の構造が複雑であり、電磁石２１３の回り止めが必要であるから、それだけ部品点数が多く、部品コストが高い上に、加工工数が多く、加工コストも高い。
【００１９】
又、電磁石２１３はデフキャリヤ２２５の内部に配置されているから熱が籠もり易く、放熱が不充分であり、高温になり易く、信頼性と耐久性が低下する。
【００２０】
そこで、この発明は、静止側ケーシングの構造、電磁石の取り付け部、リード線の引出し部などの構造が簡単であり、軽量で、部品点数が少なく、低コストであり、又、電磁石の冷却効果に優れたカップリングの提供を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のカップリングは、静止側ケーシングに収容された一対のトルク伝達部材と、これらの一対のトルク伝達部材間に配置されたクラッチと、前記一対のトルク伝達部材と別体に設けられ、アーマチャを介して前記クラッチを断続操作する電磁石とを備え、前記電磁石のコアに設けられたフランジ部が、前記一対のトルク伝達部材を収容する前記静止側ケーシングに形成された開口の端部に固定され、前記静止側ケーシングと共に強度の一部を負担する構造材を成し、前記コアの内周側にはベアリングが配置され、前記静止側ケーシングは、前記コアと前記ベアリングとを介して、前記ベアリングに対して軸方向一側に位置する前記一対のトルク伝達部材の一方と、前記ベアリングに対して軸方向他側に位置して前記一対のトルク伝達部材の一方と一体に形成された連結シャフトとを支持していることを特徴とする。
【００２２】
こうして、コアを静止側ケーシングの構造材にしたことにより、静止側ケーシングが分割構造である場合は、分割ケーシング部材の点数を減らすことが可能になり、あるいは、静止側ケーシングを一体構造にすることも可能になる。
【００２３】
又、コアを静止側ケーシングの一部にしたことにより、下記のように、電磁石のリード線をコアから直接外部に引き出す構成が可能になり、グロメットや、グロメット取り付け用の開口を静止側ケーシングに加工する必要がなくなる。
【００２４】
又、従来例と異なって、電磁石を静止側ケーシングに連結するための、連結ピン２３１のような連結部材が不要になる。
【００２５】
上記のように、静止側ケーシングの構造が簡素化され、リード線の引出し部の構造が簡素化されるから、それだけ部品点数と部品コストが低減され、加工工数と加工コストも低減される。
【００２６】
又、静止側ケーシングの簡素化によって、軽量化されコンパクト化されるから、車両に搭載する場合は、配置スペースと負担重量の点で特に有利であり、車載性が向上する。
【００４０】
請求項２の発明は、請求項１に記載のカップリングであって、
前記フランジ部は前記開口の端部にボルト固定され、前記コアに対して前記クラッチの軸方向反対側は外部に露出していることを特徴とする。
【００４１】
これに加えて、電磁石を静止側ケーシングの開口部に固定して外部に露出させたことにより、特に、車両に搭載した場合は、走行風によって電磁コイルが充分に冷却されるから、過度の温度上昇が防止され、信頼性と耐久性が大きく向上する。
【００４２】
又、静止側ケーシングの開口部に配置される電磁石は、固定や取り外しが容易であると共に、これらの作業に用いるソケットレンチのような工具の作業空間を広く取れるから、作業性が極めてよい。
【００４３】
又、コアを外部に露出させたことによって、電磁石のリード線をコアから外部に直接引き出すことが可能になる。
【００４４】
従って、リード線を引き出すために静止側ケーシングを分割構造にする必要がなくなり、更に、グロメット取り付け用の開口を静止側ケーシングに加工する必要がなくなるから、それだけ部品点数と部品コストが低減され、加工工数と加工コストも低減される。
【００４５】
又、コアとリード線の間を簡単にシールすれば、リード線の引き出し部から異物や水分が静止側ケーシングに侵入することはない。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１によって本発明の一実施形態を説明する。
【００４７】
図１は本実施形態のカップリング１を示す。カップリング１は四輪駆動車の後輪側プロペラシャフトとリヤデフとの間に配置され、後輪側の連結と切り離しとを行う。図１の左方は四輪駆動車の前方である。
【００４８】
エンジンの駆動力は、図外のトランスミッションからトランスファを介して前輪側と後輪側に伝達され、前輪側に伝達された駆動力はフロントデフから左右の前輪に配分され、後輪側に伝達された駆動力はプロペラシャフトを介してカップリング１に伝達される。
【００４９】
カップリング１が連結されると、車両は四輪駆動状態になり、エンジンの駆動力はリヤデフに伝達され、リヤデフを介して左右の後輪に配分される。
【００５０】
又、カップリング１の連結が解除されると、リヤデフ以下の後輪側動力伝達系が切り離されて車両は二輪駆動状態になる。
【００５１】
図１に示すように、カップリング１はデフキャリヤ（静止側ケーシング）３内に収容され、回転ケース９（一側のケース状トルク伝達部材）、インナーシャフト１１（他側のトルク伝達部材）、多板式のメインクラッチ１３及びコントロールクラッチ１５、カムリング１６、ボールカム１７、プレッシャプレート１９、アーマチャ２１、リング状の電磁石２３、コントローラなどから構成されている。
【００５２】
デフキャリヤ３の前方には開口５が形成され、電磁石２３のコア４５にはフランジ部７が設けられており、フランジ部７はボルト８によって開口５の端部に固定されている。これにより、コア４５はデフキャリヤ３に一体化され、デフキャリヤ３の強度の一部を負担している。フランジ部７の締付面はシール部材１０によりシールされている。
【００５３】
回転ケース９は、前側のロータ部２５と円筒状のケース部２７とが接合されてなり、ロータ部２５とケース部２７とがそれぞれシールベアリング４７，４３を介して、フランジ部７およびデフキャリヤ３に軸方向に位置決めされると共に回転自在に支持されている。シールベアリング４３に隣接してシール部材４９が配設され、デフキャリヤ３とケース部２７との間がシールされている。こうして、回転ケース９とデフキャリヤ３との間に空気室５１が形成されている。
【００５４】
また、ロータ部２５には連結シャフト４１が一体に形成されており、この連結シャフト４１にはコンパニオンフランジがスプライン連結されている。このコンパニオンフランジは継ぎ手側のフランジに連結され、更に、後輪側のプロペラシャフトに連結されている。
【００５５】
インナーシャフト１１はロータ部２５とケース部２７に貫入している。インナーシャフト１１の前端部はロータ部２５に支承されており、後端部はニードルベアリング５３を介してケース部２７に支承されている。インナーシャフト１１とケース部２７との間には、シール部材５５が配置されている。回転ケース９内には、図示しないオイル供給口から潤滑オイルが注入され、内部はこのシール部材５５によって密封されており、オイル漏れと、外部からの異物の侵入とが防止されている。
【００５６】
又、インナーシャフト１１の内周には、ドライブピニオンシャフト５７がスプライン連結されており、このドライブピニオンシャフト５７に形成されたドライブピニオンギヤは、リヤデフ側のリングギヤと噛み合っている。
【００５７】
回転ケース９とデフキャリヤ３との間の空気室５１は、後部がシール部材４９によりシールされ、前部はシールベアリング４７およびシール部材１０により密封されている。
【００５８】
メインクラッチ１３は、回転ケース９（ケース部２７）の内周とインナーシャフト１１の外周との間に配置されている。又、メインクラッチ１３と回転ケース９（ケース部２７）との間にはプレート５９が配置されており、メインクラッチ１３の押圧力を受けると共に、厚さの異なるものと交換することによって、各クラッチ板の隙間を調整する。
【００５９】
コントロールクラッチ１５は、回転ケース９の内周とカムリング１６の外周との間に配置されており、下記のように、アーマチャ２１と回転ケース９のロータ部２５間で押圧されて締結される。
【００６０】
ボールカム１７は、カムリング１６とプレッシャプレート１９との間に配置されている。又、プレッシャプレート１９は、インナーシャフト１１の外周に軸方向移動自在に連結されている。
【００６１】
又、カムリング１６とロータ部２５との間には、ボールカム１７のカム反力を受けるスラストベアリング６１が配置されている。
【００６２】
アーマチャ２１は、コントロールクラッチ１５とプレッシャプレート１９との間に、軸方向移動自在に配置されている。
【００６３】
電磁石２３のコア４５は、回転ケース９のロータ部２５に設けられている凹部６３に貫入して、エアギャップ６５を形成している。
【００６４】
又、電磁石２３のコア４５のフランジ部７を貫通して、電磁石２３のリード線６７が引き出されている。
【００６５】
コントローラは、車速、操舵角、横Ｇなどから旋回走行状態を検知し、あるいは、路面状態などに応じて、電磁石２３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００６６】
電磁石２３が励磁されると、磁力のループ６９が形成されてアーマチャ２１が吸引され、回転ケース９のロータ部２５との間でコントロールクラッチ１５を締結させる。コントロールクラッチ１５が締結されると、回転ケース９とインナーシャフト１１の間のトルクがボールカム１７に掛かり、生じたカムスラスト力がプレッシャプレート１９を介してメインクラッチ１３を押圧し締結させる。
【００６７】
こうしてカップリング１が連結されると、エンジンの駆動力が後輪に送られ、車両は四輪駆動状態になり、悪路などの走破性や、車体の安定性が向上する。
【００６８】
又、電磁石２３の励磁電流を制御すると、コントロールクラッチ１５の滑りによってボールカム１７のカムスラスト力が変化し、メインクラッチ１３の連結力が変化して後輪に送られる駆動力が調整される。
【００６９】
このようにして、前後輪間の駆動力配分比を制御すると、例えば、旋回走行中の車両の操縦性や安定性などが向上する。
【００７０】
又、電磁石２３の励磁を停止すると、コントロールクラッチ１５が開放されてボールカム１７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ１３が開放されてカップリング１の連結が解除され、車両は二輪駆動状態になる。
【００７１】
又、回転ケース９のロータ部２５にはステンレス鋼のような非磁性材料のリング７１が配置されており、更に、コントロールクラッチ１５の各クラッチ板には切り欠きが形成され、磁力ループ６９からの磁気漏れを防止し、電磁石２３の磁力をアーマチャ２１に効果的に集中させている。
【００７２】
インナーシャフト１１にはオイル溜まり８５が形成され、オイルは油路１１ａを通って各クラッチ１３，１５、ボールカム１７などを潤滑・冷却する。
【００７３】
こうして、カップリング１が構成されている。
【００７４】
上記のように、カップリング１は、電磁石２３のコア４５をデフキャリヤ３に固定し、その強度の一部を負担させることによって、コア４５がデフキャリヤ３の構造材になっている。
【００７５】
このように、コア４５をデフキャリヤ３の構造材にしたことにより、デフキャリヤ３を構成する部材の点数を減らすことが可能になり、あるいは、デフキャリヤ３を一体構造にすることも可能になるから、部品点数とコストとを大幅に低減させることができる。
【００７６】
また、電磁石２３を外部に露出させたことにより、走行風によって充分に冷却されるから、過度の温度上昇が防止され、信頼性と耐久性が大きく向上する。
【００７７】
又、電磁石２３は、固定や取り外しが容易であると共に、これらの作業に用いるソケットレンチのような工具の作業空間を広く取れるから、作業性が極めてよい。
【００７８】
又、コア４５を外部に露出させたことにより、電磁石２３のリード線６７をコア４５から外部に直接引き出すことができる。
【００７９】
従って、従来例と異なり、リード線６７の引き出しのためにデフキャリヤ３を分割構造にする必要がなくなると共に、リード線６７引き出し用の開口をデフキャリヤ３に加工する必要もなくなるから、それだけ部品点数と部品コストが低減され、加工工数と加工コストも低減される。
【００８０】
又、従来例と異なって、電磁石２３をデフキャリヤ３に連結するための、連結ピン２３１のような連結部材も不要である。
【００８１】
上記のように、デフキャリヤ３の構造が簡素化され、電磁石２３の回り止め部材が不要になるから、それだけ部品点数と部品コストが低減される。
【００８２】
又、デフキャリヤ３が、上記の簡素化によって、軽量になりコンパクトになるから、車両上の配置スペースと負担重量の点で有利であり、車載性が向上する。
【００８３】
なお、請求項１の発明は、上記実施形態のようにカムによってクラッチの締結操作力を増幅するカップリングではなく、電磁石によって操作されるクラッチでトルク伝達部材の連結を断続するカップリングであり、電磁石のコアを静止側ケーシングの構造材にすることにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
又、請求項１のカップリングは、四輪駆動車のトランスファと前輪側との間、あるいは、トランスファと後輪側との間に配置してもよい。この場合静止側ケーシングはトランスファケースになる。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１のカップリングは、電磁石のコアを静止側ケーシングの構造材にしたことにより、静止側ケーシングの構成部材の点数を減らすことが可能になり、あるいは、静止側ケーシングを一体構造にすることが可能になるから、部品点数とコストなどを大幅に低減させることができる。
【００８７】
又、静止側ケーシングの簡素化によって、軽量化されコンパクト化されるから、車両に搭載する場合は、配置スペースと負担重量の点で有利であり、車載性が向上する。
【００８８】
さらに、カップリングを収容した静止側ケーシングのサブアッセンブリを、例えばプロペラ軸や左右の車軸間へ搭載することが容易にできる。この場合は、静止側ケーシングが振動吸収部材を介して車体側へ取り付けられる。
【００９１】
請求項２の発明は、請求項１と同等の効果を得ると共に、電磁石を外部に露出させたことにより、車両に搭載した場合は走行風によって電磁コイルが充分に冷却され、過度の温度上昇が防止され、信頼性と耐久性が大きく向上する。
【００９２】
又、電磁石の固定や取り外しが容易であると共に、作業空間を広く取れるから、作業性が極めてよい。
【００９３】
又、電磁石のリード線をコアから外部に直接引き出すことが可能になり、リード線の引き出しのために静止側ケーシングを分割構造にする必要がなくなり、リード線引き出し用のグロメットが不要になり、グロメット取り付け用の開口を静止側ケーシングに加工する必要がなくなるから、部品点数と部品コストが低減され、加工工数と加工コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のカップリングを示す断面図である。
【図２】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  カップリング
３  デフキャリヤ（静止側ケーシング）
９  回転ケース（一側のケース状トルク伝達部材）
１０，４９，５５  シール部材
１１  インナーシャフト（他側のトルク伝達部材）
１３  多板式のメインクラッチ
１５  多板式のコントロールクラッチ
１７  ボールカム（カム）
２１  アーマチャ
２３  電磁石
２５  ロータ部
２７  ケース部
４５  電磁石のコア
【図１】
0004316723.tif 000002
【図２】
0004316723.tif 000003