カップリング
【課題】ヒステリシスを軽微にし、トルク伝達特性を精密に制御する。
【解決手段】トルク伝達部材１１，９の間でトルクを伝達するメインクラッチ１３と、操作手段１９によって断続操作されるパイロットクラッチ１５と、パイロットクラッチ１５が連結されると伝達トルクを受けて作動し、そのカムスラスト力により押圧系２１を介してメインクラッチ１３を押圧し連結させる連結機構１７とを備え、メインクラッチ１３をパイロットクラッチ１５の径方向外側に配置すると共に、押圧系２１の各部材を互いに位置決めして押圧方向に一体となって移動するようにしたことにより、メインクラッチ１３を断続操作する際に発生する摺動部をメインクラッチ１３側に限定した。
【解決手段】トルク伝達部材１１，９の間でトルクを伝達するメインクラッチ１３と、操作手段１９によって断続操作されるパイロットクラッチ１５と、パイロットクラッチ１５が連結されると伝達トルクを受けて作動し、そのカムスラスト力により押圧系２１を介してメインクラッチ１３を押圧し連結させる連結機構１７とを備え、メインクラッチ１３をパイロットクラッチ１５の径方向外側に配置すると共に、押圧系２１の各部材を互いに位置決めして押圧方向に一体となって移動するようにしたことにより、メインクラッチ１３を断続操作する際に発生する摺動部をメインクラッチ１３側に限定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力伝達系などに用いられるカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
「ガイア新型車解説書 ０ー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４のような電磁式のカップリング３０１が記載されている。
【０００３】
カップリング３０１は４輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置されており、回転ケース３０３、ハブ３０５、多板式のメインクラッチ３０７及びパイロットクラッチ３０９、アーマチャ３１１、電磁石３１３、カムリング３１５、ボールカム３１７、押圧部材３１９、コントローラなどから構成されている。
【０００４】
回転ケース３０３はプロペラシャフトを介してトランスファからトランスミッション側に連結されている。また、ハブ３０５にはドライブピニオンシャフト３２１がスプライン連結されており、ドライブピニオンシャフト３２１に一体形成されたドライブピニオンギヤ３２３はリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分する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。
【０００５】
メインクラッチ３０７は回転ケース３０３とハブ３０５との間に配置されており、パイロットクラッチ３０９は回転ケース３０３とカムリング３１５との間に配置されている。
【０００６】
ボールカム３１７はカムリング３１５と押圧部材３１９との間に設けられており、押圧部材３１９はスプライン部３２５によってハブ３０５に連結されている。
【０００７】
回転ケース３０３にはオイルが充填されており、メインクラッチ３０７とパイロットクラッチ３０９はこのオイルに浸されて湿式クラッチになっている。
【０００８】
コントローラは、電磁石３１３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【０００９】
電磁石３１３が励磁されると、アーマチャ３１１が吸引されてパイロットクラッチ３０９が押圧され、パイロットクラッチ３０９が締結されると、回転ケース３０３とハブ３０５の間の伝達トルクがボールカム３１７に掛かり、生じたカムスラスト力により押圧部材３１９を介してメインクラッチ３０７が押圧され締結される。
【００１０】
カップリング３０１が連結されると、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態になり、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などが向上する。
【００１１】
電磁石３１３の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ３０９の滑りによってボールカム３１７のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ３０７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。
【００１２】
このように、電磁石３１３の電流値制御によって伝達トルクを調整することが可能であり、上記の悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などをさらに向上させることができる。
【００１３】
また、電磁石３１３の励磁を停止すると、パイロットクラッチ３０９が開放されてボールカム３１７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ３０７が開放されてカップリング３０１の連結が解除され、車両は２輪駆動状態になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、カップリング３０１では、多板式のパイロットクラッチ３０９が湿式であるから、連結を解除するときに電磁石３１３の励磁を停止しても、オイルの粘性によってドラグトルク（引き摺りトルク）が生じてしまう。
【００１５】
このようにドラグトルクが生じると、このドラグトルクによりボールカム３１７に伝達トルクが入力してカムスラスト力が発生してしまうから、メインクラッチ３０７（カップリング３０１）に連結力が残留してしまい、連結を完全には解除できないという問題があった。
【００１６】
カップリング３０１の連結を解除できないと、後輪を切り離して車両を２輪駆動状態にしようとしていても、完全に後輪側を切り離すことができておらず、走行抵抗となってエンジンの燃費が低下すると共に、車両の旋回性、回頭性などで意図した性能が得られないことがある。
【００１７】
また、カップリング３０１をエンジンと変速機構との間に配置して発進クラッチにする場合は、連結解除操作しても発進クラッチの連結が完全には解除されないから、信号などで停車したときに車体が前方に這い出すクリープ現象が発生する。
【００１８】
また、発進クラッチでトルクが完全に遮断されないと、変速機構では円滑な変速が難しくなると共に、シンクロ機構の容量をそれだけ大きくしなければならなくなる。
【００１９】
そこで、従来はこのようなドラグトルクに起因するメインクラッチの連結を解除するために、押圧部材をメインクラッチの連結解除方向に付勢するリターンスプリングが用いられているものが知られていた。
【００２０】
しかし、このようにリターンスプリングを用いると、メインクラッチを連結しようとした際、後述する図３に示すように、メインクラッチの押圧力はリターンスプリングの付勢力をキャンセルする必要があり、それだけ強化しなければならなかった。
【００２１】
図３はカップリング３０１のような構成の装置で電磁石の励磁電流値（Ｉ）を変えたときに生じる伝達トルク（Ｔ）の変化を示し、破線のグラフ２０１はリターンスプリングを用いない場合の特性であり、実線のグラフ２０３はリターンスプリングを用いたときの特性である。
【００２２】
このように、所望の伝達トルク（Ｔ）を得るためには、リターンスプリングによる押圧力の低下分だけボールカム３１７のカムスラスト力を大きくする必要があり、そのためには励磁電流値（Ｉ）を増やさなければならない。
【００２３】
また、オイルの粘度によって発生するドラグトルクはオイルの温度が下がる程大きくなるから、リターンスプリングの強さは、ドラグトルクの最も大きいときに合わせて設定する必要がある。
【００２４】
しかし、リターンスプリングを強力にすると、それに対抗するためにボールカム３１７と電磁石３１３の容量を大きくする必要が生じるから、カップリング３０１が全体的に大型化、重量化して車載性が低下し、コストが上昇すると共に、電磁石３１３の大型化によりバッテリの負担が大きくなってエンジンの燃費が低下するという問題があった。
【００２５】
その上、ボールカム３１７を大型にすると、ドラグトルクによるメインクラッチ３０７の押圧力が大きくなるから、リターンスプリングをさらに強くしなければならない。
【００２６】
そこで、本発明は、パイロットクラッチを介して入力する伝達トルクを変換手段によって押圧力に変換しメインクラッチを押圧するように構成された構造において、パイロットクラッチのドラグトルクに起因するメインクラッチの押圧力をキャンセルすることのできるカップリングの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１に記載のカップリングは、入力側と出力側の各トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間でトルクを伝達するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると伝達トルクを受けて作動し、伝達トルクにより発生した変換力により押圧系を介してメインクラッチを押圧し連結させる連結機構とを備えたカップリングであって、メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置すると共に、前記押圧系を押圧方向に一体となって移動する複数の部材で構成し、メインクラッチを断続操作する際、伝達トルクを受けながら摺動する主摺動部をメインクラッチ側に限定したことを特徴とする。
【００２８】
請求項２に記載のカップリングは、請求項１に記載の発明であって、前記メインクラッチとパイロットクラッチとを径方向にラップ配置したことを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載のカップリングは、請求項１または請求項２に記載の発明であって、メインクラッチとパイロットクラッチが多板クラッチであり、これらメインクラッチとパイロットクラッチの各アウタプレートが連結された径方向外側部材を一側のトルク伝達部材に軸方向に移動可能に係止すると共に、メインクラッチのインナープレートに係止される径方向内側部材を連結機構の一側部材に固定して、前記押圧系を、前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材とで構成し、前記主摺動部を、径方向外側部材と一側のトルク伝達部材との間、径方向外側部材と各アウタプレートの間、及び径方向内側部材と各インナープレートの間に限定したことを特徴とする。
【００３０】
請求項４に記載のカップリングは、請求項３に記載の発明であって、連結機構が作動しても押圧系である前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材との間の相対位置関係が変化しないことを特徴とする。
【００３１】
請求項５に記載のカップリングは、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明であって、パイロットクラッチの操作手段が電磁石であることを特徴とする。
【００３２】
請求項６に記載のカップリングは、請求項５に記載の発明であって、前記電磁石は、前記径方向外側部材に連結されたロータに軸受けを介して非回転状態で取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のカップリングは、断続操作する際の摺動部が大径のメインクラッチ側に限定され、ヒステリシスが軽微であるから、トルク伝達特性を精密に制御可能であり、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などを大幅に向上させることができる。
【００３４】
また、各部材の経時変化に応じてトルク伝達特性を正確に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性を得ることができる。
【００３５】
また、トルクセンサを用いて伝達トルクを検知するシステムを用いる必要がなく、これに伴う構造の複雑化とコストアップなどが避けることができる。
【００３６】
また、メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置したことにより、大きなトルク伝達容量を得ることができると共に、それだけ軸方向コンパクトに構成することが可能であり、周辺部材との干渉が防止され、レイアウト上の自由度が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１と図２によって発進クラッチ（カップリング）１（一実施形態）の説明をする。なお、左右の方向は各図での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３８】
発進クラッチ１は車両の動力伝達装置３に用いられており、図１はこれらの発進クラッチ１と動力伝達装置３を示している。また、発進クラッチ１の右側にはエンジンが配置され、左側には自動変速機（ＡＴ）が配置されている。
【００３９】
動力伝達装置３は、エンジンのクランク軸に連結された入力軸５、ダンパ７、発進クラッチ１、自動変速機側に連結された連結軸９（出力側のトルク伝達部材）などから構成されている。
【００４０】
発進クラッチ１は、クラッチハウジング１１（入力側のトルク伝達部材：押圧部材）、多板式のメインクラッチ１３及びパイロットクラッチ１５、ボールカム１７（変換手段）、電磁石１９（操作手段）、メインクラッチ１３の押圧系２１、フィン２３，２５（キャンセル機構：凸部）、コントローラなどから構成されている。
【００４１】
入力軸５にはフランジ部材２７がボルト２９で固定されており、フランジ部材２７にはスプリング３１を介してリング３３が連結され、ダンパ７が構成されている。
【００４２】
リング３３はスプライン部３５によって発進クラッチ１のクラッチハウジング１１と軸方向移動自在に連結されており、ダンパ７はスプリング３１のダンパ機能によってエンジンの回転数変動と振動を吸収し、これらの回転数変動と振動を発進クラッチ１から遮断する。
【００４３】
動力伝達装置３を収容するケーシングには隔壁部材３７によって隔室３９が形成されている。この隔室３９にはオイルが満たされており、発進クラッチ１はこの隔室３９に収容され、オイル中に浸されている。また、隔壁部材３７とクラッチハウジング１１との間にはシール４１が配置され、隔室３９のオイルとダンパ７側オイルとの混ざり合いを防止している。
【００４４】
クラッチハウジング１１には支持部材４３が溶接されており、この支持部材４３は入力軸５に形成された支持孔４５に回転自在に係合し、クラッチハウジング１１を支持している。
【００４５】
メインクラッチ１３は、３枚のアウタープレート４７と１枚のアウタープレート４９及び４枚のインナープレート５１からなり、クラッチハウジング１１とクラッチハブ５３との間に配置されている。各アウタープレート４７，４９はクラッチハウジング１１の内周に形成されたスプライン部５５に軸方向移動自在に連結〔係止〕され、インナープレート５１はクラッチハブ５３の外周に形成されたスプライン部５７に軸方向移動自在に連結〔係止〕されている。
【００４６】
また、アウタープレート４７の右側に配置されたアウタープレート４９は、クラッチハウジング１１に取り付けられたスナップリング５９によって位置決めされており、下記のように、メインクラッチ１３の押圧部材を兼ねている。
【００４７】
クラッチハブ５３の左端側にはメインクラッチ１３の受圧部６１が形成されている。クラッチハブ５３はスプライン部６３で連結軸９に連結されており、連結軸９に取り付けられたスナップリング６５によって右方への移動を止められている。また、クラッチハブ５３はボ−ルベアリング６７によって上記の支持部材４３に回転自在に支承されている。
【００４８】
クラッチハウジング１１にはメインクラッチ１３とクラッチハブ５３を軸方向側面と径方向内側から囲む延長部６９が設けられている。
【００４９】
パイロットクラッチ１５は、複数枚のアウタープレート７１とインナープレート７３からなり、クラッチハウジング１１の延長部６９とボールカム１７のカムリング７５との間に配置されている。アウタープレート７１は延長部６９の内周に形成されたスプライン部７７に軸方向移動自在に連結され、インナープレート７３はカムリング７５の外周に形成されたスプライン部７９に軸方向移動自在に連結されている。
【００５０】
パイロットクラッチ１５の右側にはアーマチャ８１が配置されている。アーマチャ８１は延長部６９のスプライン部７７に軸方向移動自在に連結され、延長部６９に取り付けられたスナップリング８３によって位置決めされている。
【００５１】
パイロットクラッチ１５の左側にはロータ８５が配置されている。このロータ８５は外周部を延長部６９のスプライン部８７に連結されており、延長部６９に取り付けられたスナップリング８９によって位置決めされ、クラッチハウジング１１と一体に左方向へ移動するようにされている。また、ロータ８５の内周部はニードルベアリング９１によって中空のハブ９３上に支承されている。
【００５２】
連結軸９はこのハブ９３を貫通しており、すべり軸受９５を介してハブ９３に支承されている。
【００５３】
発進クラッチ１と自動変速機との間にはトロコイド式のオイルポンプが配置されており、ロータ８５はその内側歯車と軸方向相対移動自在に噛み合い、エンジンの駆動力によってオイルポンプを回転駆動する。
【００５４】
ボールカム１７は、クラッチハブ５３とカムリング７５との間に配置されている。カムリング７５とロータ８５との間には、ボールカム１７のカムスラスト力をロータ８５に伝達すると共に、カムリング７５とロータ８５との相対回転を吸収するスラストベアリング９７が配置されている。
【００５５】
電磁石１９は、ロータ８５に設けられた凹部に所定のエアギャップを介して配置されており、連結部材９９を上記オイルポンプのポンプケーシングに係合して回り止めされると共に、ボ−ルベアリング１０１によってロータ８５上に支承されている。また、リード線１０３は車載のバッテリに接続されている。
【００５６】
また、ロータ８５には径方向の外側と内側とを分断して非磁性材料のリング１０５が配置され、内外周を溶接されており、磁力の短絡を防止している。
【００５７】
上記のように、クラッチハブ５３はスナップリング６５によって右方へ移動できないようにされているから、ボールカム１７のカムスラスト力は、カムリング７５、スラストベアリング９７、ロータ８５、スナップリング８９を介してクラッチハウジング１１を左に移動させる。
【００５８】
メインクラッチ１３の押圧系２１は、これらのカムリング７５、スラストベアリング９７、ロータ８５、スナップリング８９、クラッチハウジング１１にスナップリング５９とアウタープレート４９を加えて構成されている。
【００５９】
フィン２３，２５は、クラッチハウジング１１の軸方向側壁部１０７にそれぞれ複数個設けられている。各フィン２３は側壁部１０７の最外側に周方向等間隔に配置され、各フィン２５は、フィン２３より径方向の内側で、周方向等間隔に配置されている。
【００６０】
各フィン２３，２５は側壁部１０７を右側から打ち抜いて形成されており、図２のように、発進クラッチ１（クラッチハウジング１１）の回転によるオイルの流れ方向に沿った傾斜面１０９を持っている。
【００６１】
コントローラは、電磁石１９の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００６２】
電磁石１９が励磁されると、アーマチャ８１が吸引されてパイロットクラッチ１５が締結され、パイロットクラッチ１５によってエンジン側に連結されたカムリング７５と連結軸９側クラッチハブ５３の間のボールカム１７にエンジンのトルクが掛かり、発生したカムスラスト力によって押圧系２１が左に移動する。
【００６３】
押圧系２１（クラッチハウジング１１）が左に移動するとクラッチハウジング１１に取り付けられたスナップリング５９（アウタープレート４９）とクラッチハブ５３の受圧部６１との間でメインクラッチ１３が押圧され締結される。
【００６４】
こうして、発進クラッチ１が連結されると、エンジンの駆動力が発進クラッチ１から自動変速機を介して車輪側に伝達され、車両が発進可能になる。
【００６５】
なお、メインクラッチ１３が締結されるとき、カムリング７５とロータ８５の相対回転はスラストベアリング９７によって吸収され、ロータ８５とクラッチハウジング１１の摺動はスナップリング８９によって防止されるから、伝達トルクを受けながら摺動する部分が大径のメインクラッチ１３の内部に限定され、ヒステリシスが極めて微弱になる。
【００６６】
電磁石１９の励磁電流を制御してアーマチャ８１の吸引力を調整すると、パイロットクラッチ１５に滑りが生じてボールカム１７のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ１３（発進クラッチ１）の伝達トルクが変化するから、車輪に送られるエンジンの駆動力を調整することができる。
【００６７】
また、変速時は電磁石１９の励磁を停止する。
【００６８】
電磁石１９の励磁を停止すると、パイロットクラッチ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が開放されて発進クラッチ１の連結が解除され、変速が容易になる。
【００６９】
このとき、エンジン側に連結されたクラッチハウジング１１の回転に伴って、図２のように、各フィン２３，２５の傾斜面１０９にオイルが衝突し、クラッチハウジング１１（押圧系２１）は右方向（メインクラッチ１３の押圧力と反対方向）の反力１１１を受ける。
【００７０】
発進クラッチ１を連結解除操作（電磁石１９の励磁停止）したときに、湿式の多板クラッチであるパイロットクラッチ１５にドラグトルクが生じると、ボールカム１７に伝達トルクが入力し続けてカムスラスト力が残留し、残留したカムスラスト力によって押圧系２１が左方に押圧されるから、メインクラッチ１３の連結を完全には解除することができない。
【００７１】
しかし、このような場合でも、押圧系２１を右方に押圧する上記の反力１１１が、ドラグトルクによるメインクラッチ１３の押圧力をキャンセルし、メインクラッチ１３（発進クラッチ１）の連結を完全に解除させる。
【００７２】
また、オイルの粘度は温度が下がる程高くなってドラグトルクが大きくなるが、オイルと衝突して発生するファン２３，２５のキャンセル力はオイルの温度が下がる程大きくなるから、ドラグトルクによるメインクラッチ１３の押圧力はオイルの温度変化に伴ってドラグトルクが変動しても、常に効果的に相殺される。
【００７３】
クラッチハウジング１１が車輪側（自動変速機側）のトルク伝達部材（連結軸９）に連結されていると、ドラグトルクによってメインクラッチ１３の連結を解除できない状態であっても、メインクラッチ１３に生じる滑りによってクラッチハウジング１１の回転速度（フィン２３，２５とオイルとの相対回転速度）が下がり、キャンセル機能が低下するが、発進クラッチ１ではクラッチハウジング１１をエンジン側に連結したことにより、フィン２３，２５が常にエンジン側の回転速度でオイルと接触するから、キャンセル機能が最大に保たれる。
【００７４】
また、連結軸９には軸方向の油路１１３とこれと連通する径方向の油路１１５が数本設けられており、連結軸９の右端には油路１１３からのオイル漏れを防止するカバー１１７が装着されている。
【００７５】
また、カムリング７５にはパイロットクラッチ１５に連通する油路１１９が設けられ、クラッチハブ５３にはメインクラッチ１３に連通する油路１２１，１２１が設けられ、クラッチハウジング１１にはメインクラッチ１３からオイルを排出する油路１２３，１２３が設けられている。
【００７６】
オイルポンプの油圧は自動変速機の変速操作に供される他に、オイルポンプで加圧されたオイルは油路１１３，１１５に供給され、その圧力と遠心力とによって油路１１５から吐き出され、すべり軸受９５、ニードルベアリング９１、スラストベアリング９７、ボールカム１７、ボ−ルベアリング６７、パイロットクラッチ１５、メインクラッチ１３などに与えられ、これらを充分に潤滑・冷却し、耐久性を大きく向上させる。
【００７７】
このとき、油路１１９，１２１はそれぞれパイロットクラッチ１５とメインクラッチ１３への供給オイル量を増やし、油路１２３はメインクラッチ１３からクラッチハウジング１１の外部にオイルを排出させてオイルの循環を促進し、潤滑・冷却効果を高めている。
【００７８】
こうして、発進クラッチ１が構成されている。
【００７９】
この発進クラッチ１は、上記のように、連結解除操作したとき、パイロットクラッチ１５にドラグトルクが生じても、フィン２３，２５に掛かるオイルの反力によってメインクラッチ１３の押圧力がキャンセルされ、連結が完全に解除される。
【００８０】
また、このキャンセル力はオイルの温度変化に応じてドラグトルクの変動を相殺するように変化するから、連結解除機能はオイルの状態が変動しても、常に高く保たれる。
【００８１】
このように、発進クラッチ１は、ドラグトルクが発生しても、連結解除操作に応じて連結が完全に解除されるから、例えば、信号などで停車したときのクリープ現象が防止される。
【００８２】
また、自動変速機は、変速の際に発進クラッチ１によってエンジンから完全に遮断されるから、円滑な変速が可能になる。
【００８３】
また、シンクロ機構に必要な容量がそれだけ小さくなるから、自動変速機はそれだけ小型軽量になり、車載性が向上する。
【００８４】
また、従来例と異なって、ドラグトルクによるメインクラッチの押圧力に対抗するリターンスプリングを廃止できるから、部品点数がそれだけ少なくなり、コストが低減される。
【００８５】
従って、リターンスプリングに対抗してメインクラッチ１３の容量を大きくし、電磁石１９を大型にする必要がなくなから、発進クラッチ１の大型化、重量化、車載性の低下、コストの上昇などが避けられると共に、電磁石１９の大型化に伴うバッテリの負担増加と燃費の低下を避けることができる。
【００８６】
また、一方向に回転したときだけオイルから反力を受けるフィン２３，２５は、エンジンの駆動力によって一方向にだけ回転する発進クラッチ１に有効である。
【００８７】
また、クラッチハウジング１１をエンジン側に連結したことによって、フィン２３，２５が常にエンジン側の回転速度でオイルと接触するから、キャンセル機能が最大に保たれる。
【００８８】
また、フィン２３，２５は、所望のキャンセル力が得られるようにそれぞれの径方向位置（オイルとの相対回転速度）、個数、傾斜角、大きさが設定されている。
【００８９】
このように、発進クラッチ１はパイロットクラッチ１５の容量（ドラグトルクの大きさ）、電磁石１９とボールカム１７の容量（メインクラッチ１３の押圧力）などに応じてキャンセル機能をチューニングし、ドラグトルクによる押圧力を効果的にキャンセルできるから、種々のトランスファや、異なった車種に広く適用可能である。
【００９０】
また、ドラグトルクによる押圧力をキャンセルすることによって、例えば、粘度の高いオイルを選択することが可能になり、パイロットクラッチ１５にドラグトルクの生じ易いプレートを選択することが可能になるから、オイルやプレートの選択範囲が広くなり、設計の自由度が高くなる。
【００９１】
また、パイロットクラッチ１５を、摩擦面面積が広く大きなトルク容量が得られる多板クラッチ式にしたことにより、発進クラッチ１は、軽量、コンパクトに構成される。
【００９２】
特に、メインクラッチ１３とパイロットクラッチ１５が径方向に配列された発進クラッチ１では、各プレート７１，７３の枚数を増やせばトルク容量を増やしながら大径化が回避され、周辺部材との干渉が防止されて車載性が向上すると共に、車体のロードクリアランスを大きくすることができる。
【００９３】
また、プレート７１，７３の枚数を変えることによってトルク容量を変えることができるから、トルク伝達特性を適用車種に合わせて調整することにより、異なった車種に対する適応性がさらに向上する。
【００９４】
また、プレート７１，７３の枚数調整によるパイロットクラッチ１５の容量変化（ドラグトルクの変化）には、フィン２３，２５の径方向位置、個数、傾斜角、大きさなどの設定で対処できる。
【００９５】
なお、多板クラッチ式のパイロットクラッチ１５では摩擦面面積が広いことによってドラグトルクが生じ易いが、上記のように、ドラグトルクの影響はフィン２３，２５のキャンセル力によって効果的に排除される。
【００９６】
このように、発進クラッチ１は、多板クラッチによるドラグトルクの影響をキャンセルすることにより、多板クラッチの持つ利点をパイロットクラッチ１５で享受できる。
【００９７】
また、クラッチハウジング１１にフィン２３，２５を設けることは容易であると共に、構造が簡単であり、このように簡単な構造で充分なキャンセル機能を得ることができる。
【００９８】
なお、上記の実施形態（発進クラッチ１）はメインクラッチ１３をパイロットクラッチ１５の径方向外側に配置した例であり、メインクラッチ１３の周囲に配置された大径のクラッチハウジング１１にフィン２３，２５（キャンセル機構）を設けた例であるが、本発明のカップリング及び発進クラッチはこのような構成に限らず、メインクラッチとパイロットクラッチを互いの軸方向に配置した構成でも実施することができる。
【００９９】
例えば、図４の従来例（カップリング３０１）では、押圧部材３１９がオイル中で回転するから、この押圧部材３１９にフィンを設けてメインクラッチ３０７の押圧力と反対方向のキャンセル力を発生させ、パイロットクラッチ３０９のドラグトルクによって発生するボールカム３１７のカムスラスト力（メインクラッチ３０７の押圧力）をこのキャンセル力で相殺すれば、発進クラッチ１と同様に、連結解除操作に応じてカップリング３０１の連結を完全に解除することができる。
【０１００】
このように、連結を解除したいときにカップリング３０１の連結を解除できるから、走行中に意図したタイミングで車輪を切り離し、車両を２輪駆動状態にすることが可能になり、旋回性、回頭性などを充分に向上させることができると共に、燃費の低下も防止できる。
【０１０１】
また、本発明において、メインクラッチやパイロットクラッチには、多板クラッチの他に、単板クラッチ、コーンクラッチなどいずれの形式の摩擦クラッチを用いてもよい。
【０１０２】
また、メインクラッチやパイロットクラッチのアウタープレートとインナープレートは、適用されるカップリングや発進クラッチに対する所要の強度と耐久性、潤滑オイルとの相性やオイル量などの周辺環境に対する適性に合わせて、例えば、スティール、カーボン、ペーパーのプレート材料から任意に選択できる。
【０１０３】
さらに、パイロットクラッチでは、上記のように、ドラグトルクに対する感度を考慮せずに、プレート材料を選択できる。
【０１０４】
また、ドラグトルクの小さいコーンクラッチを用いれば、リターンスプリングを廃止して、部品点数とコストを低減できる。
【０１０５】
また、パイロットクラッチの操作手段は、電磁石に限らず、例えば、電動モータや、流体圧のアクチュエータなどでもよい。
【０１０６】
また、両トルク伝達部材はいずれを入力側にしても、また、出力側にしてもよい。
【０１０７】
また、本発明のカップリングは、発進クラッチ、駆動系入出力軸の断続装置に限らず、ハイブリッド自動車の駆動源の切替え装置等の他用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ドラグトルクによって電磁石の電流値が増加することを示すグラフである。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 発進クラッチ（カップリング）
９ 連結軸（出力側のトルク伝達部材）
１１ クラッチハウジング（エンジン入力側のトルク伝達部材：押圧部材）
１３ メインクラッチ
１５ 多板式のパイロットクラッチ
１７ ボールカム（変換手段：カム機構）
１９ 電磁石（パイロットクラッチ１５の操作手段）
２１ メインクラッチ１３の押圧系
２３，２５ フィン（凸部：キャンセル機構）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力伝達系などに用いられるカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
「ガイア新型車解説書 ０ー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４のような電磁式のカップリング３０１が記載されている。
【０００３】
カップリング３０１は４輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置されており、回転ケース３０３、ハブ３０５、多板式のメインクラッチ３０７及びパイロットクラッチ３０９、アーマチャ３１１、電磁石３１３、カムリング３１５、ボールカム３１７、押圧部材３１９、コントローラなどから構成されている。
【０００４】
回転ケース３０３はプロペラシャフトを介してトランスファからトランスミッション側に連結されている。また、ハブ３０５にはドライブピニオンシャフト３２１がスプライン連結されており、ドライブピニオンシャフト３２１に一体形成されたドライブピニオンギヤ３２３はリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分する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。
【０００５】
メインクラッチ３０７は回転ケース３０３とハブ３０５との間に配置されており、パイロットクラッチ３０９は回転ケース３０３とカムリング３１５との間に配置されている。
【０００６】
ボールカム３１７はカムリング３１５と押圧部材３１９との間に設けられており、押圧部材３１９はスプライン部３２５によってハブ３０５に連結されている。
【０００７】
回転ケース３０３にはオイルが充填されており、メインクラッチ３０７とパイロットクラッチ３０９はこのオイルに浸されて湿式クラッチになっている。
【０００８】
コントローラは、電磁石３１３の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【０００９】
電磁石３１３が励磁されると、アーマチャ３１１が吸引されてパイロットクラッチ３０９が押圧され、パイロットクラッチ３０９が締結されると、回転ケース３０３とハブ３０５の間の伝達トルクがボールカム３１７に掛かり、生じたカムスラスト力により押圧部材３１９を介してメインクラッチ３０７が押圧され締結される。
【００１０】
カップリング３０１が連結されると、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は４輪駆動状態になり、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などが向上する。
【００１１】
電磁石３１３の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ３０９の滑りによってボールカム３１７のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ３０７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。
【００１２】
このように、電磁石３１３の電流値制御によって伝達トルクを調整することが可能であり、上記の悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などをさらに向上させることができる。
【００１３】
また、電磁石３１３の励磁を停止すると、パイロットクラッチ３０９が開放されてボールカム３１７のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ３０７が開放されてカップリング３０１の連結が解除され、車両は２輪駆動状態になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、カップリング３０１では、多板式のパイロットクラッチ３０９が湿式であるから、連結を解除するときに電磁石３１３の励磁を停止しても、オイルの粘性によってドラグトルク（引き摺りトルク）が生じてしまう。
【００１５】
このようにドラグトルクが生じると、このドラグトルクによりボールカム３１７に伝達トルクが入力してカムスラスト力が発生してしまうから、メインクラッチ３０７（カップリング３０１）に連結力が残留してしまい、連結を完全には解除できないという問題があった。
【００１６】
カップリング３０１の連結を解除できないと、後輪を切り離して車両を２輪駆動状態にしようとしていても、完全に後輪側を切り離すことができておらず、走行抵抗となってエンジンの燃費が低下すると共に、車両の旋回性、回頭性などで意図した性能が得られないことがある。
【００１７】
また、カップリング３０１をエンジンと変速機構との間に配置して発進クラッチにする場合は、連結解除操作しても発進クラッチの連結が完全には解除されないから、信号などで停車したときに車体が前方に這い出すクリープ現象が発生する。
【００１８】
また、発進クラッチでトルクが完全に遮断されないと、変速機構では円滑な変速が難しくなると共に、シンクロ機構の容量をそれだけ大きくしなければならなくなる。
【００１９】
そこで、従来はこのようなドラグトルクに起因するメインクラッチの連結を解除するために、押圧部材をメインクラッチの連結解除方向に付勢するリターンスプリングが用いられているものが知られていた。
【００２０】
しかし、このようにリターンスプリングを用いると、メインクラッチを連結しようとした際、後述する図３に示すように、メインクラッチの押圧力はリターンスプリングの付勢力をキャンセルする必要があり、それだけ強化しなければならなかった。
【００２１】
図３はカップリング３０１のような構成の装置で電磁石の励磁電流値（Ｉ）を変えたときに生じる伝達トルク（Ｔ）の変化を示し、破線のグラフ２０１はリターンスプリングを用いない場合の特性であり、実線のグラフ２０３はリターンスプリングを用いたときの特性である。
【００２２】
このように、所望の伝達トルク（Ｔ）を得るためには、リターンスプリングによる押圧力の低下分だけボールカム３１７のカムスラスト力を大きくする必要があり、そのためには励磁電流値（Ｉ）を増やさなければならない。
【００２３】
また、オイルの粘度によって発生するドラグトルクはオイルの温度が下がる程大きくなるから、リターンスプリングの強さは、ドラグトルクの最も大きいときに合わせて設定する必要がある。
【００２４】
しかし、リターンスプリングを強力にすると、それに対抗するためにボールカム３１７と電磁石３１３の容量を大きくする必要が生じるから、カップリング３０１が全体的に大型化、重量化して車載性が低下し、コストが上昇すると共に、電磁石３１３の大型化によりバッテリの負担が大きくなってエンジンの燃費が低下するという問題があった。
【００２５】
その上、ボールカム３１７を大型にすると、ドラグトルクによるメインクラッチ３０７の押圧力が大きくなるから、リターンスプリングをさらに強くしなければならない。
【００２６】
そこで、本発明は、パイロットクラッチを介して入力する伝達トルクを変換手段によって押圧力に変換しメインクラッチを押圧するように構成された構造において、パイロットクラッチのドラグトルクに起因するメインクラッチの押圧力をキャンセルすることのできるカップリングの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
請求項１に記載のカップリングは、入力側と出力側の各トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間でトルクを伝達するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると伝達トルクを受けて作動し、伝達トルクにより発生した変換力により押圧系を介してメインクラッチを押圧し連結させる連結機構とを備えたカップリングであって、メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置すると共に、前記押圧系を押圧方向に一体となって移動する複数の部材で構成し、メインクラッチを断続操作する際、伝達トルクを受けながら摺動する主摺動部をメインクラッチ側に限定したことを特徴とする。
【００２８】
請求項２に記載のカップリングは、請求項１に記載の発明であって、前記メインクラッチとパイロットクラッチとを径方向にラップ配置したことを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載のカップリングは、請求項１または請求項２に記載の発明であって、メインクラッチとパイロットクラッチが多板クラッチであり、これらメインクラッチとパイロットクラッチの各アウタプレートが連結された径方向外側部材を一側のトルク伝達部材に軸方向に移動可能に係止すると共に、メインクラッチのインナープレートに係止される径方向内側部材を連結機構の一側部材に固定して、前記押圧系を、前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材とで構成し、前記主摺動部を、径方向外側部材と一側のトルク伝達部材との間、径方向外側部材と各アウタプレートの間、及び径方向内側部材と各インナープレートの間に限定したことを特徴とする。
【００３０】
請求項４に記載のカップリングは、請求項３に記載の発明であって、連結機構が作動しても押圧系である前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材との間の相対位置関係が変化しないことを特徴とする。
【００３１】
請求項５に記載のカップリングは、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明であって、パイロットクラッチの操作手段が電磁石であることを特徴とする。
【００３２】
請求項６に記載のカップリングは、請求項５に記載の発明であって、前記電磁石は、前記径方向外側部材に連結されたロータに軸受けを介して非回転状態で取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のカップリングは、断続操作する際の摺動部が大径のメインクラッチ側に限定され、ヒステリシスが軽微であるから、トルク伝達特性を精密に制御可能であり、悪路走破性、発進性、加速性、車体の安定性などを大幅に向上させることができる。
【００３４】
また、各部材の経時変化に応じてトルク伝達特性を正確に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性を得ることができる。
【００３５】
また、トルクセンサを用いて伝達トルクを検知するシステムを用いる必要がなく、これに伴う構造の複雑化とコストアップなどが避けることができる。
【００３６】
また、メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置したことにより、大きなトルク伝達容量を得ることができると共に、それだけ軸方向コンパクトに構成することが可能であり、周辺部材との干渉が防止され、レイアウト上の自由度が大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１と図２によって発進クラッチ（カップリング）１（一実施形態）の説明をする。なお、左右の方向は各図での左右の方向であり、符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００３８】
発進クラッチ１は車両の動力伝達装置３に用いられており、図１はこれらの発進クラッチ１と動力伝達装置３を示している。また、発進クラッチ１の右側にはエンジンが配置され、左側には自動変速機（ＡＴ）が配置されている。
【００３９】
動力伝達装置３は、エンジンのクランク軸に連結された入力軸５、ダンパ７、発進クラッチ１、自動変速機側に連結された連結軸９（出力側のトルク伝達部材）などから構成されている。
【００４０】
発進クラッチ１は、クラッチハウジング１１（入力側のトルク伝達部材：押圧部材）、多板式のメインクラッチ１３及びパイロットクラッチ１５、ボールカム１７（変換手段）、電磁石１９（操作手段）、メインクラッチ１３の押圧系２１、フィン２３，２５（キャンセル機構：凸部）、コントローラなどから構成されている。
【００４１】
入力軸５にはフランジ部材２７がボルト２９で固定されており、フランジ部材２７にはスプリング３１を介してリング３３が連結され、ダンパ７が構成されている。
【００４２】
リング３３はスプライン部３５によって発進クラッチ１のクラッチハウジング１１と軸方向移動自在に連結されており、ダンパ７はスプリング３１のダンパ機能によってエンジンの回転数変動と振動を吸収し、これらの回転数変動と振動を発進クラッチ１から遮断する。
【００４３】
動力伝達装置３を収容するケーシングには隔壁部材３７によって隔室３９が形成されている。この隔室３９にはオイルが満たされており、発進クラッチ１はこの隔室３９に収容され、オイル中に浸されている。また、隔壁部材３７とクラッチハウジング１１との間にはシール４１が配置され、隔室３９のオイルとダンパ７側オイルとの混ざり合いを防止している。
【００４４】
クラッチハウジング１１には支持部材４３が溶接されており、この支持部材４３は入力軸５に形成された支持孔４５に回転自在に係合し、クラッチハウジング１１を支持している。
【００４５】
メインクラッチ１３は、３枚のアウタープレート４７と１枚のアウタープレート４９及び４枚のインナープレート５１からなり、クラッチハウジング１１とクラッチハブ５３との間に配置されている。各アウタープレート４７，４９はクラッチハウジング１１の内周に形成されたスプライン部５５に軸方向移動自在に連結〔係止〕され、インナープレート５１はクラッチハブ５３の外周に形成されたスプライン部５７に軸方向移動自在に連結〔係止〕されている。
【００４６】
また、アウタープレート４７の右側に配置されたアウタープレート４９は、クラッチハウジング１１に取り付けられたスナップリング５９によって位置決めされており、下記のように、メインクラッチ１３の押圧部材を兼ねている。
【００４７】
クラッチハブ５３の左端側にはメインクラッチ１３の受圧部６１が形成されている。クラッチハブ５３はスプライン部６３で連結軸９に連結されており、連結軸９に取り付けられたスナップリング６５によって右方への移動を止められている。また、クラッチハブ５３はボ−ルベアリング６７によって上記の支持部材４３に回転自在に支承されている。
【００４８】
クラッチハウジング１１にはメインクラッチ１３とクラッチハブ５３を軸方向側面と径方向内側から囲む延長部６９が設けられている。
【００４９】
パイロットクラッチ１５は、複数枚のアウタープレート７１とインナープレート７３からなり、クラッチハウジング１１の延長部６９とボールカム１７のカムリング７５との間に配置されている。アウタープレート７１は延長部６９の内周に形成されたスプライン部７７に軸方向移動自在に連結され、インナープレート７３はカムリング７５の外周に形成されたスプライン部７９に軸方向移動自在に連結されている。
【００５０】
パイロットクラッチ１５の右側にはアーマチャ８１が配置されている。アーマチャ８１は延長部６９のスプライン部７７に軸方向移動自在に連結され、延長部６９に取り付けられたスナップリング８３によって位置決めされている。
【００５１】
パイロットクラッチ１５の左側にはロータ８５が配置されている。このロータ８５は外周部を延長部６９のスプライン部８７に連結されており、延長部６９に取り付けられたスナップリング８９によって位置決めされ、クラッチハウジング１１と一体に左方向へ移動するようにされている。また、ロータ８５の内周部はニードルベアリング９１によって中空のハブ９３上に支承されている。
【００５２】
連結軸９はこのハブ９３を貫通しており、すべり軸受９５を介してハブ９３に支承されている。
【００５３】
発進クラッチ１と自動変速機との間にはトロコイド式のオイルポンプが配置されており、ロータ８５はその内側歯車と軸方向相対移動自在に噛み合い、エンジンの駆動力によってオイルポンプを回転駆動する。
【００５４】
ボールカム１７は、クラッチハブ５３とカムリング７５との間に配置されている。カムリング７５とロータ８５との間には、ボールカム１７のカムスラスト力をロータ８５に伝達すると共に、カムリング７５とロータ８５との相対回転を吸収するスラストベアリング９７が配置されている。
【００５５】
電磁石１９は、ロータ８５に設けられた凹部に所定のエアギャップを介して配置されており、連結部材９９を上記オイルポンプのポンプケーシングに係合して回り止めされると共に、ボ−ルベアリング１０１によってロータ８５上に支承されている。また、リード線１０３は車載のバッテリに接続されている。
【００５６】
また、ロータ８５には径方向の外側と内側とを分断して非磁性材料のリング１０５が配置され、内外周を溶接されており、磁力の短絡を防止している。
【００５７】
上記のように、クラッチハブ５３はスナップリング６５によって右方へ移動できないようにされているから、ボールカム１７のカムスラスト力は、カムリング７５、スラストベアリング９７、ロータ８５、スナップリング８９を介してクラッチハウジング１１を左に移動させる。
【００５８】
メインクラッチ１３の押圧系２１は、これらのカムリング７５、スラストベアリング９７、ロータ８５、スナップリング８９、クラッチハウジング１１にスナップリング５９とアウタープレート４９を加えて構成されている。
【００５９】
フィン２３，２５は、クラッチハウジング１１の軸方向側壁部１０７にそれぞれ複数個設けられている。各フィン２３は側壁部１０７の最外側に周方向等間隔に配置され、各フィン２５は、フィン２３より径方向の内側で、周方向等間隔に配置されている。
【００６０】
各フィン２３，２５は側壁部１０７を右側から打ち抜いて形成されており、図２のように、発進クラッチ１（クラッチハウジング１１）の回転によるオイルの流れ方向に沿った傾斜面１０９を持っている。
【００６１】
コントローラは、電磁石１９の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
【００６２】
電磁石１９が励磁されると、アーマチャ８１が吸引されてパイロットクラッチ１５が締結され、パイロットクラッチ１５によってエンジン側に連結されたカムリング７５と連結軸９側クラッチハブ５３の間のボールカム１７にエンジンのトルクが掛かり、発生したカムスラスト力によって押圧系２１が左に移動する。
【００６３】
押圧系２１（クラッチハウジング１１）が左に移動するとクラッチハウジング１１に取り付けられたスナップリング５９（アウタープレート４９）とクラッチハブ５３の受圧部６１との間でメインクラッチ１３が押圧され締結される。
【００６４】
こうして、発進クラッチ１が連結されると、エンジンの駆動力が発進クラッチ１から自動変速機を介して車輪側に伝達され、車両が発進可能になる。
【００６５】
なお、メインクラッチ１３が締結されるとき、カムリング７５とロータ８５の相対回転はスラストベアリング９７によって吸収され、ロータ８５とクラッチハウジング１１の摺動はスナップリング８９によって防止されるから、伝達トルクを受けながら摺動する部分が大径のメインクラッチ１３の内部に限定され、ヒステリシスが極めて微弱になる。
【００６６】
電磁石１９の励磁電流を制御してアーマチャ８１の吸引力を調整すると、パイロットクラッチ１５に滑りが生じてボールカム１７のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ１３（発進クラッチ１）の伝達トルクが変化するから、車輪に送られるエンジンの駆動力を調整することができる。
【００６７】
また、変速時は電磁石１９の励磁を停止する。
【００６８】
電磁石１９の励磁を停止すると、パイロットクラッチ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が開放されて発進クラッチ１の連結が解除され、変速が容易になる。
【００６９】
このとき、エンジン側に連結されたクラッチハウジング１１の回転に伴って、図２のように、各フィン２３，２５の傾斜面１０９にオイルが衝突し、クラッチハウジング１１（押圧系２１）は右方向（メインクラッチ１３の押圧力と反対方向）の反力１１１を受ける。
【００７０】
発進クラッチ１を連結解除操作（電磁石１９の励磁停止）したときに、湿式の多板クラッチであるパイロットクラッチ１５にドラグトルクが生じると、ボールカム１７に伝達トルクが入力し続けてカムスラスト力が残留し、残留したカムスラスト力によって押圧系２１が左方に押圧されるから、メインクラッチ１３の連結を完全には解除することができない。
【００７１】
しかし、このような場合でも、押圧系２１を右方に押圧する上記の反力１１１が、ドラグトルクによるメインクラッチ１３の押圧力をキャンセルし、メインクラッチ１３（発進クラッチ１）の連結を完全に解除させる。
【００７２】
また、オイルの粘度は温度が下がる程高くなってドラグトルクが大きくなるが、オイルと衝突して発生するファン２３，２５のキャンセル力はオイルの温度が下がる程大きくなるから、ドラグトルクによるメインクラッチ１３の押圧力はオイルの温度変化に伴ってドラグトルクが変動しても、常に効果的に相殺される。
【００７３】
クラッチハウジング１１が車輪側（自動変速機側）のトルク伝達部材（連結軸９）に連結されていると、ドラグトルクによってメインクラッチ１３の連結を解除できない状態であっても、メインクラッチ１３に生じる滑りによってクラッチハウジング１１の回転速度（フィン２３，２５とオイルとの相対回転速度）が下がり、キャンセル機能が低下するが、発進クラッチ１ではクラッチハウジング１１をエンジン側に連結したことにより、フィン２３，２５が常にエンジン側の回転速度でオイルと接触するから、キャンセル機能が最大に保たれる。
【００７４】
また、連結軸９には軸方向の油路１１３とこれと連通する径方向の油路１１５が数本設けられており、連結軸９の右端には油路１１３からのオイル漏れを防止するカバー１１７が装着されている。
【００７５】
また、カムリング７５にはパイロットクラッチ１５に連通する油路１１９が設けられ、クラッチハブ５３にはメインクラッチ１３に連通する油路１２１，１２１が設けられ、クラッチハウジング１１にはメインクラッチ１３からオイルを排出する油路１２３，１２３が設けられている。
【００７６】
オイルポンプの油圧は自動変速機の変速操作に供される他に、オイルポンプで加圧されたオイルは油路１１３，１１５に供給され、その圧力と遠心力とによって油路１１５から吐き出され、すべり軸受９５、ニードルベアリング９１、スラストベアリング９７、ボールカム１７、ボ−ルベアリング６７、パイロットクラッチ１５、メインクラッチ１３などに与えられ、これらを充分に潤滑・冷却し、耐久性を大きく向上させる。
【００７７】
このとき、油路１１９，１２１はそれぞれパイロットクラッチ１５とメインクラッチ１３への供給オイル量を増やし、油路１２３はメインクラッチ１３からクラッチハウジング１１の外部にオイルを排出させてオイルの循環を促進し、潤滑・冷却効果を高めている。
【００７８】
こうして、発進クラッチ１が構成されている。
【００７９】
この発進クラッチ１は、上記のように、連結解除操作したとき、パイロットクラッチ１５にドラグトルクが生じても、フィン２３，２５に掛かるオイルの反力によってメインクラッチ１３の押圧力がキャンセルされ、連結が完全に解除される。
【００８０】
また、このキャンセル力はオイルの温度変化に応じてドラグトルクの変動を相殺するように変化するから、連結解除機能はオイルの状態が変動しても、常に高く保たれる。
【００８１】
このように、発進クラッチ１は、ドラグトルクが発生しても、連結解除操作に応じて連結が完全に解除されるから、例えば、信号などで停車したときのクリープ現象が防止される。
【００８２】
また、自動変速機は、変速の際に発進クラッチ１によってエンジンから完全に遮断されるから、円滑な変速が可能になる。
【００８３】
また、シンクロ機構に必要な容量がそれだけ小さくなるから、自動変速機はそれだけ小型軽量になり、車載性が向上する。
【００８４】
また、従来例と異なって、ドラグトルクによるメインクラッチの押圧力に対抗するリターンスプリングを廃止できるから、部品点数がそれだけ少なくなり、コストが低減される。
【００８５】
従って、リターンスプリングに対抗してメインクラッチ１３の容量を大きくし、電磁石１９を大型にする必要がなくなから、発進クラッチ１の大型化、重量化、車載性の低下、コストの上昇などが避けられると共に、電磁石１９の大型化に伴うバッテリの負担増加と燃費の低下を避けることができる。
【００８６】
また、一方向に回転したときだけオイルから反力を受けるフィン２３，２５は、エンジンの駆動力によって一方向にだけ回転する発進クラッチ１に有効である。
【００８７】
また、クラッチハウジング１１をエンジン側に連結したことによって、フィン２３，２５が常にエンジン側の回転速度でオイルと接触するから、キャンセル機能が最大に保たれる。
【００８８】
また、フィン２３，２５は、所望のキャンセル力が得られるようにそれぞれの径方向位置（オイルとの相対回転速度）、個数、傾斜角、大きさが設定されている。
【００８９】
このように、発進クラッチ１はパイロットクラッチ１５の容量（ドラグトルクの大きさ）、電磁石１９とボールカム１７の容量（メインクラッチ１３の押圧力）などに応じてキャンセル機能をチューニングし、ドラグトルクによる押圧力を効果的にキャンセルできるから、種々のトランスファや、異なった車種に広く適用可能である。
【００９０】
また、ドラグトルクによる押圧力をキャンセルすることによって、例えば、粘度の高いオイルを選択することが可能になり、パイロットクラッチ１５にドラグトルクの生じ易いプレートを選択することが可能になるから、オイルやプレートの選択範囲が広くなり、設計の自由度が高くなる。
【００９１】
また、パイロットクラッチ１５を、摩擦面面積が広く大きなトルク容量が得られる多板クラッチ式にしたことにより、発進クラッチ１は、軽量、コンパクトに構成される。
【００９２】
特に、メインクラッチ１３とパイロットクラッチ１５が径方向に配列された発進クラッチ１では、各プレート７１，７３の枚数を増やせばトルク容量を増やしながら大径化が回避され、周辺部材との干渉が防止されて車載性が向上すると共に、車体のロードクリアランスを大きくすることができる。
【００９３】
また、プレート７１，７３の枚数を変えることによってトルク容量を変えることができるから、トルク伝達特性を適用車種に合わせて調整することにより、異なった車種に対する適応性がさらに向上する。
【００９４】
また、プレート７１，７３の枚数調整によるパイロットクラッチ１５の容量変化（ドラグトルクの変化）には、フィン２３，２５の径方向位置、個数、傾斜角、大きさなどの設定で対処できる。
【００９５】
なお、多板クラッチ式のパイロットクラッチ１５では摩擦面面積が広いことによってドラグトルクが生じ易いが、上記のように、ドラグトルクの影響はフィン２３，２５のキャンセル力によって効果的に排除される。
【００９６】
このように、発進クラッチ１は、多板クラッチによるドラグトルクの影響をキャンセルすることにより、多板クラッチの持つ利点をパイロットクラッチ１５で享受できる。
【００９７】
また、クラッチハウジング１１にフィン２３，２５を設けることは容易であると共に、構造が簡単であり、このように簡単な構造で充分なキャンセル機能を得ることができる。
【００９８】
なお、上記の実施形態（発進クラッチ１）はメインクラッチ１３をパイロットクラッチ１５の径方向外側に配置した例であり、メインクラッチ１３の周囲に配置された大径のクラッチハウジング１１にフィン２３，２５（キャンセル機構）を設けた例であるが、本発明のカップリング及び発進クラッチはこのような構成に限らず、メインクラッチとパイロットクラッチを互いの軸方向に配置した構成でも実施することができる。
【００９９】
例えば、図４の従来例（カップリング３０１）では、押圧部材３１９がオイル中で回転するから、この押圧部材３１９にフィンを設けてメインクラッチ３０７の押圧力と反対方向のキャンセル力を発生させ、パイロットクラッチ３０９のドラグトルクによって発生するボールカム３１７のカムスラスト力（メインクラッチ３０７の押圧力）をこのキャンセル力で相殺すれば、発進クラッチ１と同様に、連結解除操作に応じてカップリング３０１の連結を完全に解除することができる。
【０１００】
このように、連結を解除したいときにカップリング３０１の連結を解除できるから、走行中に意図したタイミングで車輪を切り離し、車両を２輪駆動状態にすることが可能になり、旋回性、回頭性などを充分に向上させることができると共に、燃費の低下も防止できる。
【０１０１】
また、本発明において、メインクラッチやパイロットクラッチには、多板クラッチの他に、単板クラッチ、コーンクラッチなどいずれの形式の摩擦クラッチを用いてもよい。
【０１０２】
また、メインクラッチやパイロットクラッチのアウタープレートとインナープレートは、適用されるカップリングや発進クラッチに対する所要の強度と耐久性、潤滑オイルとの相性やオイル量などの周辺環境に対する適性に合わせて、例えば、スティール、カーボン、ペーパーのプレート材料から任意に選択できる。
【０１０３】
さらに、パイロットクラッチでは、上記のように、ドラグトルクに対する感度を考慮せずに、プレート材料を選択できる。
【０１０４】
また、ドラグトルクの小さいコーンクラッチを用いれば、リターンスプリングを廃止して、部品点数とコストを低減できる。
【０１０５】
また、パイロットクラッチの操作手段は、電磁石に限らず、例えば、電動モータや、流体圧のアクチュエータなどでもよい。
【０１０６】
また、両トルク伝達部材はいずれを入力側にしても、また、出力側にしてもよい。
【０１０７】
また、本発明のカップリングは、発進クラッチ、駆動系入出力軸の断続装置に限らず、ハイブリッド自動車の駆動源の切替え装置等の他用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】一実施形態の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ドラグトルクによって電磁石の電流値が増加することを示すグラフである。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ 発進クラッチ（カップリング）
９ 連結軸（出力側のトルク伝達部材）
１１ クラッチハウジング（エンジン入力側のトルク伝達部材：押圧部材）
１３ メインクラッチ
１５ 多板式のパイロットクラッチ
１７ ボールカム（変換手段：カム機構）
１９ 電磁石（パイロットクラッチ１５の操作手段）
２１ メインクラッチ１３の押圧系
２３，２５ フィン（凸部：キャンセル機構）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側と出力側の各トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間でトルクを伝達するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると伝達トルクを受けて作動し、伝達トルクにより発生した変換力により押圧系を介してメインクラッチを押圧し連結させる連結機構とを備えたカップリングであって、
メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置すると共に、前記押圧系を、押圧方向に一体となって移動する複数の部材で構成し、メインクラッチを断続操作する際、伝達トルクを受けながら摺動する主摺動部をメインクラッチ側に限定したことを特徴とするカップリング。
【請求項２】
請求項１に記載の発明であって、前記メインクラッチとパイロットクラッチとを径方向にラップ配置した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に記載の発明であって、メインクラッチとパイロットクラッチが多板クラッチであり、これらメインクラッチとパイロットクラッチの各アウタプレートが連結された径方向外側部材を一側のトルク伝達部材に軸方向に移動可能に係止すると共に、メインクラッチのインナープレートに係止される径方向内側部材を連結機構の一側部材に固定して、
前記押圧系を、前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材とで構成し、
前記主摺動部を、径方向外側部材と一側のトルク伝達部材との間、径方向外側部材と各アウタプレートの間、及び径方向内側部材と各インナープレートの間に限定したことを特徴とするカップリング。
【請求項４】
請求項３に記載の発明であって、連結機構が作動しても押圧系である前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材との間の相対位置関係が変化しないことを特徴とするカップリング。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の発明であって、パイロットクラッチの操作手段が電磁石であることを特徴とするカップリング。
【請求項６】
請求項５に記載の発明であって、前記電磁石は、前記径方向外側部材に連結されたロータに軸受けを介して非回転状態で取り付けたことを特徴とするカップリング。
【請求項１】
入力側と出力側の各トルク伝達部材と、これら両トルク伝達部材の間でトルクを伝達するメインクラッチと、操作手段によって断続操作されるパイロットクラッチと、パイロットクラッチが連結されると伝達トルクを受けて作動し、伝達トルクにより発生した変換力により押圧系を介してメインクラッチを押圧し連結させる連結機構とを備えたカップリングであって、
メインクラッチをパイロットクラッチの径方向外側に配置すると共に、前記押圧系を、押圧方向に一体となって移動する複数の部材で構成し、メインクラッチを断続操作する際、伝達トルクを受けながら摺動する主摺動部をメインクラッチ側に限定したことを特徴とするカップリング。
【請求項２】
請求項１に記載の発明であって、前記メインクラッチとパイロットクラッチとを径方向にラップ配置した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に記載の発明であって、メインクラッチとパイロットクラッチが多板クラッチであり、これらメインクラッチとパイロットクラッチの各アウタプレートが連結された径方向外側部材を一側のトルク伝達部材に軸方向に移動可能に係止すると共に、メインクラッチのインナープレートに係止される径方向内側部材を連結機構の一側部材に固定して、
前記押圧系を、前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材とで構成し、
前記主摺動部を、径方向外側部材と一側のトルク伝達部材との間、径方向外側部材と各アウタプレートの間、及び径方向内側部材と各インナープレートの間に限定したことを特徴とするカップリング。
【請求項４】
請求項３に記載の発明であって、連結機構が作動しても押圧系である前記径方向外側部材と、パイロットクラッチ部と、連結機構の他側部材との間の相対位置関係が変化しないことを特徴とするカップリング。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の発明であって、パイロットクラッチの操作手段が電磁石であることを特徴とするカップリング。
【請求項６】
請求項５に記載の発明であって、前記電磁石は、前記径方向外側部材に連結されたロータに軸受けを介して非回転状態で取り付けたことを特徴とするカップリング。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２４０００６（Ｐ２００７−２４０００６Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２６６７（Ｐ２００７−１３２６６７）
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【分割の表示】特願２０００−１９６８３９（Ｐ２０００−１９６８３９）の分割
【原出願日】平成１２年６月２９日（２０００．６．２９）
【出願人】（０００２２５０５０）ＧＫＮ ドライブライン トルクテクノロジー株式会社 (409)
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【分割の表示】特願２０００−１９６８３９（Ｐ２０００−１９６８３９）の分割
【原出願日】平成１２年６月２９日（２０００．６．２９）
【出願人】（０００２２５０５０）ＧＫＮ ドライブライン トルクテクノロジー株式会社 (409)
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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