(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース状トルク伝達部材及び軸状トルク伝達部材と、これらの間に配置されたメインクラッチと、パイロットクラッチと、パイロットクラッチを締結させる電磁石及びアーマチャと、前記ケース状トルク伝達部材の一側に当接してボルトによって固定さえるスチール製の動力伝達軸と、前記ケース状トルク伝達部材の他側に取り付けられ前記ケース状トルク伝達部材と一体に回転し磁気回路の一部を形成する磁性体からなる回転部材と、パイロットクラッチが締結されることにより両トルク伝達部材の伝達トルクを受けて作動し押圧部材を介してメインクラッチを締結させるカム機構とを備えたカップリングであって、
前記ケース状トルク伝達部材の全体をオーステナイト鋳鉄にて鋳造したことを特徴とするカップリング。
【請求項２】
前記ケース状トルク伝達部材の前記回転部材の配置位置とラップした所要部分に焼き入れ処理を施したことを特徴とする請求項１記載のカップリング。
【請求項３】
前記ケース状トルク伝達部材の他側と前記回転部材との間に非磁性体からなる筒状のカラー部材を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイロットクラッチが連結されることによって作動するカムにより、メインクラッチを締結させる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」（トヨタ自動車株式会社  サービス部  １９９８年５月２９日発行  ０−２２頁）に、図３に示すような電子制御カップリング２０１が記載されている。これは４輪駆動車において、切り離し側にしたリヤデフ（後輪側のデファレンシャル装置）とエンジン（トランスファ）側との間に配置された動力断続装置である。
【０００３】
この電子制御カップリング２０１は、車体側に固定されたケーシング２０３と、スタッドボルト２０５によってエンジン側の動力伝達軸に連結されたフロントハウジング２０７と、リヤデフ側のドライブピニオンシャフト２０９にスプライン連結されたクラッチハブ２１１と、メインクラッチ２１３と、ボールカム２１５と、パイロットクラッチ２１７などから構成されている。
【０００４】
メインクラッチ２１３は、フロントハウジング２０７とクラッチハブ２１１との間に配置された多板クラッチであり、ボールカム２１５は、クラッチハブ２１１に移動自在に連結された押圧部材２１９とカムリング２２１との間に設けられている。
【０００５】
パイロットクラッチ２１７は、多板クラッチ２２３と、リヤハウジング２２５と、電磁マグネット２２７と、アーマチャ２２９などから構成されている。
【０００６】
多板クラッチ２２３は、フロントハウジング２０７とカムリング２２１との間に配置されている。リヤハウジング２２５は、フロントハウジング２０７の開口を塞ぐように取り付けられて、フロントハウジング２０７と一体に回転する。
【０００７】
電磁マグネット２２７は、ケーシング２０３に固定されており、適度な隙間を介してリヤハウジング２２５の凹部に貫入している。アーマチャヤ２２９は多板クラッチ２２３に隣接して配置されている。
【０００８】
この電子制御カップリング２０１では、リヤハウジング２２５と、多板クラッチ２２３と、アーマチャ２２９等によって電磁マグネット２２７の磁路が磁力線２３１のように形成されており、電磁マグネット２２７が励磁されると、磁力線２３１によってアーマチャ２２９が吸引されるため、多板クラッチ２２３を押圧して締結させる。
【０００９】
多板クラッチ２２３が締結されると、ボールカム２１５がフロントハウジング２０７とクラッチハブ２１１との間で作動し、押圧部材２１９を介してメインクラッチ２１３を押圧して締結させ、電子制御カップリング２０１を連結させる。
【００１０】
このように、電子制御カップリング２０１が連結されると、車両は４輪駆動状態となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記の電子制御カップリング２０１では、磁力線２３１の磁気が外部に漏洩しないようにし、アーマチャ２２９に効率良く磁気を導くために、フロントハウジング２０７をアルミニウムなどの非磁性体によって形成する必要がある。一方、このフロントハウジング２０７がスタッドボルト２０５を介して連結される動力伝達軸は十分な強度が必要なところから、通常の軸用スチールが使用されている。
【００１２】
ところが、アルミニウムとスチールとでは熱膨張率が異なっているため、潤滑オイルが高温になったり、エンジン等からの伝達熱により、フロントハウジング２０７と動力伝達軸とが異なった膨張、収縮を繰り返すと、フロントハウジング２０７と動力伝達軸とを連結しているスタッドボルト２０５が緩む恐れがあった。
【００１３】
従って、このようなことから、フロントハウジング２０７に非磁性体であるステンレスを用い、このフロントハウジング２０７を軸用スチールからなる動力伝達軸と溶接した構造としているのが実状である。しかしながら、ステンレスは材料が高価であり、加工が面倒であるばかりでなく、溶接コストも高価なことから、コスト的に不利となってしまうという問題を有している。又、溶接時の熱によって、材料が熱変化してしまうという問題も有している。
【００１４】
そこで、本発明は、フロントハウジングなどのケーシングをアルミニウムやステンレスを用いることなく、磁気の漏洩を抑制または防止して磁路を形成し、アーマチャに効率良く磁気を導くことが可能な構造と、コスト低減との両立をすることのできるカップリングを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のカップリングは、ケース状トルク伝達部材及び軸状トルク伝達部材と、これらの間に配置されたメインクラッチと、パイロットクラッチと、パイロットクラッチを締結させる電磁石及びアーマチャと、前記ケース状トルク伝達部材の一側に当接してボルトによって固定さえるスチール製の動力伝達軸と、前記ケース状トルク伝達部材の他側に取り付けられ前記ケース状トルク伝達部材と一体に回転し磁気回路の一部を形成する磁性体からなる回転部材と、パイロットクラッチが締結されることにより両トルク伝達部材の伝達トルクを受けて作動し押圧部材を介してメインクラッチを締結させるカム機構とを備えたカップリングであって、前記ケース状トルク伝達部材の全体をオーステナイト鋳鉄にて鋳造したことを特徴とする。
【００１６】
電磁石が励磁されると、電磁誘導作用によってアーマチャが移動し、パイロットクラッチを押圧して締結させ、パイロットクラッチが締結されてパイロットトルクが発生すると、ケース状トルク伝達部材と軸状トルク伝達部材間のトルクがカム機構に作用し、カム機構のスラスト力によってメインクラッチが押圧され締結される。
【００１９】
本発明では、オーステナイト鋳鉄は非磁性体に近い特性を有しており、このオーステナイト鋳鉄によってケース状トルク伝達部材を鋳造することにより、ケース状トルク伝達部材の全体を透磁率低下手段とすることができる。従って、電磁石の磁力がケース状トルク伝達部材から他の部材側に漏洩することを抑制でき、磁路を安定させることができる。
【００２０】
又、ケース状トルク伝達部材をオーステナイト鋳鉄によって鋳造するため、加工が容易となっていると共に、ケース状トルク伝達部材として動力伝達軸と同質のスチールを用いてあるため、安価に提供することができる。しかも、ケース状トルク伝達部材及び動力伝達軸の熱膨張率が近似するため、ケース状トルク伝達部材及び動力伝達軸をボルトによって締結しても、熱変化によってボルトが緩むことがなくなる。又、ボルトを用いた締結ができるため、溶接による締結が不要となる。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１記載のカップリングであって、前記ケース状トルク伝達部材の前記回転部材の配置位置とラップした所要部分に焼き入れ処理を施したことを特徴とする。
【００２２】
オーステナイト鋳鉄の焼き入れを行うことにより、オーステナイト組織を安定化させることができ、このため、さらに磁路を安定して形成することができる。
【００２３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載のカップリングであって、前記ケース状トルク伝達部材の他側と前記回転部材との間に非磁性体からなる筒状のカラー部材を配置したことを特徴とする。
【００２４】
この発明では、非磁性体からなるカラー部材によって、電磁石の磁力がケース状トルク伝達部材から他の部材側に漏洩することを防止できるため、磁路が安定させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態のカップリングを示す。この実施形態のカップリング１は、４輪駆動車において、切り離し側にしたリヤデフとエンジン（トランスファ）側との間に配置される。図１の左方はこの車両の前方（エンジン側）に相当する。
【００２６】
カップリング１は、車体側に固定されたケーシング（図示省略）に全体が収容されている。カップリング１は、ケース状トルク伝達部材としてのクラッチハウジング３と、軸状トルク伝達部材としてのクラッチハブ９とを有している。これらのクラッチハウジング３とクラッチハブ９との間には、メインクラッチ１１、ボールカム１３、押圧部材１５、カムリング１７、パイロットクラッチ１９などが配置されている。
【００２７】
クラッチハウジング３は、前後に開口部２１、２３を有する円筒状に形成されており、その前側が動力伝達軸５と連結されている。
【００２８】
動力伝達軸５は、軸用スチール材（磁性体）によって作製されており、その軸部５ａの外面には、コンパニオンフランジ（図示省略）をセレーション連結するためのセレーション７が形成されている。コンパニオンフランジはプロペラシャフト側のフランジに連結されることによりエンジン（トランスファ）側に連結される。
【００２９】
動力伝達軸５におけるクラッチハウジング３側には、フランジ部２５が形成されている。フランジ部２５はクラッチハウジング３の前面部分に当接しており、ボルト２７によってフランジ部２５をクラッチハウジング３に固定することにより、クラッチハウジング３と動力伝達軸５とが連結される。
【００３０】
クラッチハウジング３の後側の開口部２３には、磁性体からなり、クラッチハウジング３と一体に回転する磁性体のリング状ロータ３１（回転部材）が取り付けられている。以上により、動力伝達軸５とクラッチハウジング３とロータ３１は一体にされている。又、これらは動力伝達軸５上のベアリング（図示省略）とロータ３１上のベアリング（図示省略）によって車体側ケーシングに支承されている。
【００３１】
クラッチハブ９は、クラッチハウジング３の内部に配置されており、前端部がボールベアリング４３によって動力伝達軸５のフランジ部２５に支承され、後端部がニードルベアリング４５によってロータ３１に支承されている。このクラッチハブ９は、リヤデフ側のドライブピニオンシャフトに連結されている。
【００３２】
メインクラッチ１１は多板クラッチであり、クラッチハウジング３とクラッチハブ９との間に配置されている。ボールカム１３は、押圧部材１５とカムリング１７との間に配置されている。ボールカム１３及びカムリング１７によって、カム機構が構成される。
【００３３】
押圧部材１５は、クラッチハブ９に軸方向移動可能にスプライン連結されており、ボールカム１３のスラスト力によってメインクラッチ１１を押圧し、締結させる。
【００３４】
カムリング１７は、クラッチハブ９の外周に配置されており、カムリング１７とロータ３１との間には、ボールカム１３のカム反力を受けるスラストベアリング４７が配置されている。
【００３５】
パイロットクラッチ１９は、多板クラッチ４９からなり、クラッチハウジング３とカムリング１７との間に配置されている。アーマチャ５３は多板クラッチ４９の前側に隣接して配置されている。
【００３６】
ロータ３１には電磁石５１が対応しており、ロータ３１の凹部５７に電磁石５１のヨーク５５が適度な隙間を介して挿入されている。ロータ３１はシールベアリング５９によってヨーク５５に支承されている。
【００３７】
電磁石５１は、車体側ケーシングに固定されている。この電磁石５１はリード線２９を介してバッテリに接続されており、その励磁と励磁停止の操作はコントローラによって行われる。
【００３８】
ロータ３１と多板クラッチ４９とアーマチャ５３等によって、電磁石５１の磁力線６１が形成されている。
【００３９】
ロータ３１には非磁性体からなるステンレススチールのリング６３が配置され、磁力線６１の磁力のバイパスを防止している。又、多板クラッチ４９にはリング６３と対応する位置に切り欠き６５が設けられ、磁力線６１がバイパスして漏れるのを防止している。
【００４０】
電磁石５１が励磁されると、磁力線６１によってアーマチャ５３が吸引され、多板クラッチ４９を押圧して締結させ、パイロットトルクを発生させる。多板クラッチ４９にパイロットトルクが発生すると、クラッチハウジング３から多板クラッチ４９とカムリング１７とを介してボールカム１３にエンジンの駆動カが掛かり、そのスラスト力により押圧部材１５を介してメインクラッチ１１が押圧されて締結し、カップリング１が連結される。
【００４１】
カップリング１が連結されると、リヤデフがエンジン側に連結され、車両は４輪駆動状態になる。このとき、コントローラによって電磁石５１の磁力の強さを制御すれば、滑りによって多板クラッチ４９のパイロットトルクが変化し、ボールカム１３のスラスト力が変わるから、メインクラッチ１１とカップリング１の連結力を調整することができる。
【００４２】
このように、カップリング１の連結力を調整することによって、車両の前輪と後輪との間でトルク配分比を任意に調整することができる。
【００４３】
又、電磁石５１の励磁を停止すると、多板クラッチ４９のパイロットトルクが消失し、メインクラッチ１１が開放され、カップリング１の連結が解除される。カップリング１の連結が解除されると、リヤデフが切り離されて、車両は前輪駆動の２輪駆動状態になる。
【００４４】
動力伝達軸５とクラッチハウジング３とロータ３１の内部には、動力伝達軸５のフランジ部２５に設けられたオイル孔６７からオイルが注入される。オイル注入後、オイル孔６７はボール６９によってシールされる。
【００４５】
動力伝達軸５のフランジ部２５とクラッチハウジング３との間にはＯリング７１が配置され、クラッチハウジング３とロータ３１との間にはＯリング７３が配置され、ロータ３１とクラッチハブ９との間にはＸリング７５が配置されており、それぞれ外部へのオイル洩れを防止している。
【００４６】
こうして封入されたオイルは、クラッチハブ９に設けられたオイル溜り７７に保持される。又、クラッチハブ９にはオイル溜り７７と連通する径方向のオイル流路７９が設けられている。従って、クラッチハブ９が回転すると、オイルはオイル溜り７７から各オイル流路７９を通り、メインクラッチ１１やボールベアリング４３に与えられてこれらを潤滑し、更に、ボールカム１３、スラストベアリング４７、多板クラッチ４９、Ｘリング７５などを潤滑する。
【００４７】
特に、この実施の形態では、クラッチハウジング３の全体をオーステナイト鋳鉄の鋳造によって形成してある。オーステナイト鋳鉄はフェライトとセメンタイトからなり、非磁性体に近い特性を有している。
【００４８】
従って、このようにクラッチハウジング３の全体をオーステナイト鋳鉄によって形成することにより、クラッチハウジング３の全体が透磁率低下手段となり、このため、ロータ（回転部材）３１の配置位置とラップしているラップ部分４１も非磁性（低透磁率）となる。従って、電磁石５１が励磁されたときの磁力がクラッチハウジング３を介して他の部材側に漏洩することが抑制されるため、磁力線６１の磁路が安定して、アーマチャ５３に磁気が効率良く導かれ、多板クラッチ４９による所定のパイロットトルクを得ることができる。
【００４９】
このように、電磁石５１の磁力がクラッチハウジング３から他の部材側に漏洩することが抑制されるため、励磁電力のロスが大きく低減し、バッテリの負担が軽減し、エンジンの燃費が向上する。
【００５０】
又、磁気の漏洩が抑制されるため、電磁石５１を小型化することが可能になり、更には、メインクラッチ１１も小型化が可能になるから、カップリング１の全体を軽量で、コンパクトにすることができる。
【００５１】
さらに、オーステナイト鋳鉄は、動力伝達軸５に用いるスチールと同様に鉄を主要素としており、熱膨張率が動力伝達軸５と近似するため、クラッチハウジング３及び動力伝達軸５をボルト２７によって締結しても、熱変化によってボルト２７が緩むことがなくなる。従って、溶接による締結が不要となる。
【００５２】
又、クラッチハウジング３の全体を鋳造によって成形するため、製造が容易であると共に、材質がオーステナイト鋳鉄のため、安価に製造することも可能である。
【００５３】
なお、クラッチハウジング３としては、オーステナイト鋳鉄以外でも、例えば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等の低透磁率の材質であれば良く、それを用いて同様の効果を得ることができる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００５５】
この第２実施形態では、前記第１実施形態と同様にクラッチハウジング３の全体をオーステナイト鋳鉄によって形成するのに加えて、クラッチハウジング３のロータ（回転部材）３１とのラップ部分４１に対して焼き入れ処理を行うものである。焼き入れ処理としては、高周波焼き入れを選択することができるが、レーザ焼き入れ、その他の焼き入れ手段をとっても良い。
【００５６】
このようにオーステナイト鋳鉄に対して焼き入れを行うことにより、オーステナイト組織を安定させることができ、非磁性特性も安定させることができる。
【００５７】
従って、焼き入れされたラップ部分４１では、電磁石５１の磁力が他の部材側に漏洩することを、さらに確実に抑制することができ、磁路が安定するため、アーマチャ５３に磁気が効率良く導かれ、多板クラッチ４９による所定のパイロットトルクを得ることができる。
【００５８】
なお、この実施形態では、所用部分にのみ焼き入れ処理を施した例を示したが、クラッチハウジング３の全体を焼き入れしてももちろん良い。クラッチハウジング３全体の焼き入れは、例えば、オーステナイト鋳鉄によってクラッチハウジング３を鋳造した後、クラッチハウジング３の全体を、１１００℃程度に加熱し、その後、急冷却（水冷）することなどにより行うことができる。こうすることによって、クラッチハウジング３全体でオーステナイト組織が安定するため、ラップ部分４１を含めたクラッチハウジング３の全体で磁路が安定し、アーマチャ５３に磁気を効率良く導くことができる。
【００５９】
図２は、本発明の第３実施形態を示し、図１と同一の要素は同一の符号を付して対応させ、重複する説明は省略してある。
【００６０】
この実施形態では、クラッチハウジング３の後側の開口部２３とロータ３１との間にカラー部材３７が配置されている。カラー部材３７は筒状に成形されており、クラッチハウジング３の後側の開口部２３の内側に嵌合或いは圧入によって固定されている。又、筒状のカラー部材３７は、ロータ３１の外周面の略全体を覆う長さに設定されており、クラッチハウジング３におけるロータ３１とのラップ部分４１を覆うようになっている。
【００６１】
このカラー部材３７はその全体がステンレス、その他の非磁性体によって形成されるものである。このように非磁性体からなるカラー部材３７がラップ部分４１に配置されることにより、電磁石５１からの磁力がクラッチハウジング３を介して他の部材側に漏洩することが防止される。従って、磁力線６１の磁路が安定して、アーマチャ５３に磁気が効率良く導かれ、多板クラッチ４９による所定のパイロットトルクを得ることができる。
【００６２】
このようにカラー部材３７によって磁路が安定するため、クラッチハウジング３の全体を通常の鋳鉄によって成形することができる。このため、クラッチハウジング３の製造工程の変更がなくなり、クラッチハウジング３を簡単に製造することができる。
【００６３】
なお、クラッチハウジング３としては、第１実施形態のように、全体をオーステナイト鋳鉄によって形成することも可能であり、これにより、磁力の漏洩をさらに確実に抑制することができる。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ケース状トルク伝達部材を鋳造すると共に、ケース状トルク伝達部材における回転部材の配置位置とラップした部分に透磁率低下手段を設けるため、電磁石の磁力がケース状トルク伝達部材から他の部材側に漏洩することを抑制または防止でき、磁路が安定するため、アーマチャが効率良く導かれてパイロットクラッチを締結させ、所定のパイロットトルクを得ることができる。
【００６５】
また、ケース状トルク伝達部材を非磁性体に近い特性を有したオーステナイト鋳鉄によって形成するため、電磁石の磁力がケース状トルク伝達部材から他の部材側に漏洩することを抑制でき、しかも、ケース状トルク伝達部材及び動力伝達軸をボルトによって締結してあっても、熱変化により緩む心配がなくなる。
【００６６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を得ることができるのに加えて、焼き入れによってオーステナイト組織を安定させることができるため、磁路をさらに安定させることができる。
【００６７】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明と同様な効果を得ることができるのに加えて、非磁性体からなるカラー部材によって、電磁石の磁力がケース状トルク伝達部材から他の部材側に漏洩することを防止できるため、磁路をさらに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第３実施の形態を示す断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１  カップリング
３  クラッチハウジング
９  クラッチハブ
１１  メインクラッチ
１３  ボールカム
１５  押圧部材
１７  カムリング
１９  パイロットクラッチ
３１  ロータ
３７  カラー部材
５１  電磁石
５３  アーマチャ
【図１】
0004209579.tif 000002
【図２】
0004209579.tif 000003
【図３】
0004209579.tif 000004