電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置
【課題】第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動伝達装置は、電磁力を発生させる電磁コイル、及び電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャ５２を有するサブクラッチと、サブクラッチの軸線上に配置され、アーマチャ５２に対向するメインカム６１、及びメインカム６１とアーマチャ５２との間に介在するカムボール６２を有するカム機構６とを備え、カム機構６は、メインカム６１がアーマチャ５２との間にカムボール６２を転動させる段状のカム面５２０ａ，５２０ｂ，６１０ａ，６１０ｂを有し、カム面５２０ａ，５２０ｂ，６１０ａ，６１０ｂが円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。
【解決手段】駆動伝達装置は、電磁力を発生させる電磁コイル、及び電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャ５２を有するサブクラッチと、サブクラッチの軸線上に配置され、アーマチャ５２に対向するメインカム６１、及びメインカム６１とアーマチャ５２との間に介在するカムボール６２を有するカム機構６とを備え、カム機構６は、メインカム６１がアーマチャ５２との間にカムボール６２を転動させる段状のカム面５２０ａ，５２０ｂ，６１０ａ，６１０ｂを有し、カム面５２０ａ，５２０ｂ，６１０ａ，６１０ｂが円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動力伝達装置として、１対の回転部材をクラッチによってトルク伝達可能に連結するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この駆動力伝達装置は、入力軸と共に回転する第１の回転部材と、この第１の回転部材の回転軸線上で回転可能な第２の回転部材と、この第２の回転部材と第１の回転部材とをトルク伝達可能に連結する摩擦式のメインクラッチと、このメインクラッチに第１の回転部材及び第２の回転部材の回転軸線に沿って並列する電磁式のサブクラッチと、このサブクラッチのクラッチ動作によって第１の回転部材からの回転力をメインクラッチ側への押圧力に変換するカム機構とから構成されている。
【０００４】
第１の回転部材は、一方に開口する有底円筒状のフロントハウジング、及びこのフロントハウジングの開口部に装着された円環状のリヤハウジングからなり、入力軸に連結されている。そして、第１の回転部材は、車両用のエンジンなど駆動源の駆動力を入力軸から受けて回転するように構成されている。
【０００５】
第２の回転部材は、第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置され、かつ出力軸に連結されている。
【０００６】
メインクラッチは、インナクラッチプレート及びアウタクラッチプレートを有し、第１の回転部材と第２の回転部材との間に配置されている。そして、メインクラッチは、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとが摩擦係合して第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結するように構成されている。
【０００７】
サブクラッチは、電磁コイル及びアーマチャを有し、第１の回転部材及び第２の回転部材の回転軸線上に配置されている。そして、サブクラッチは、電磁コイルに電磁力を発生させてアーマチャを電磁コイル側に移動させ、アーマチャのリヤハウジングへの摩擦係合によってカム機構に第１の回転部材を連結するように構成されている。
【０００８】
カム機構は、サブクラッチの駆動によって第１の回転部材から回転力を受けるパイロットカム（サブクラッチのアーマチャ）、このアーマチャの回転力によるカム力を受けてメインクラッチに押圧力を付与するメインカム、及びこのメインカムとアーマチャとの間に介在する複数のカムボールを有し、第１の回転部材と第２の回転部材との間に配置されている。
【０００９】
以上の構成により、エンジン側からの駆動力が入力軸を介して第１の回転部材に入力されると、第１の回転部材がその軸線回りに回転する。ここで、サブクラッチの電磁コイルに通電すると、電磁コイルの電磁力によるアーマチャの移動によってカム機構に第１の回転部材が連結され、カム機構が作動する。
【００１０】
次に、カム機構が作動すると、第１の回転部材からの回転力がカム機構によって押圧力に変換され、この押圧力がメインクラッチに付与される。
【００１１】
そして、メインクラッチのインナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとが相対的に接近して摩擦係合し、この摩擦係合によって第１の回転部材と第２の回転部材とがトルク伝達可能に連結される。これにより、エンジン側の駆動力が入力軸から駆動力伝達装置を介して出力軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−５１６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に示す駆動力伝達装置においては、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時にアーマチャ及びリヤハウジングが各摩擦面同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチのインナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとの磨耗による軸線方向移動距離の増加等によって初期設定値以上のカム推力がメインカム及びアーマチャに作用すると、その増大したカム推力によってアーマチャがリヤハウジングに強く押し付けられることによりアーマチャとリヤハウジングとの摩擦係合力が増大し、所謂カムロックが発生するという問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）の電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を提供する。
【００１６】
（１）電磁力を発生させる電磁コイル、及び前記電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャを有する出力機構と、前記出力機構の軸線上に配置され、前記アーマチャに対向するカム部材、及び前記カム部材と前記アーマチャとの間に介在するカムフォロアを有するカム機構とを備え、前記カム機構は、前記カム部材が前記アーマチャとの間に前記カムフォロアを転動させる段状のカム面を有し、前記カム面がその円周方向中央部から円周方向端部に向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている電磁クラッチ。
【００１７】
（２）上記（１）に記載の電磁クラッチにおいて、前記カム機構は、前記カム面が設定範囲内の推力を発生させるための第１のカム面、及び前記第１のカム面のカム角よりも大きいカム角に設定された第２のカム面で形成されている。
【００１８】
（３）駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチと、前記メインクラッチに前記回転軸線に沿って並列して配置されたサブクラッチとを備え、前記サブクラッチは、請求項１又は２に記載の電磁クラッチである駆動力伝達装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置が搭載された車両の概略を説明するために示す平面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明するために模式化して示す断面図。（ａ）は中立位置におけるカムフォロアを、第１のカム面上のカムフォロアを、また第２のカム面上のカムフォロアをそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の動作時におけるカムフォロアの転動位置を説明するために模式化して示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は四輪駆動車の概略を示す。図１に示すように、四輪駆動車１０１は、駆動力伝達装置１，エンジン１０２，トランスアクスル１０３，１対の前輪１０４及び１対の後輪１０５を備えている。
【００２３】
駆動力伝達装置１は、四輪駆動車１０１における前輪側から後輪側に至る駆動力伝達経路に配置され、かつ四輪駆動車１０１の車体（図示せず）にディファレンシャルキャリア１０６を介して支持されている。
【００２４】
そして、駆動力伝達装置１は、プロペラシャフト１０７とドライブピニオンシャフト１０８とをトルク伝達可能に連結し、この連結状態においてエンジン１０２の駆動力を後輪１０５に伝達し得るように構成されている。駆動力伝達装置１の詳細については後述する。
【００２５】
エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してフロントアクスルシャフト１０９に出力することにより、１対の前輪１０４を駆動する。
【００２６】
また、エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してプロペラシャフト１０７，駆動力伝達装置１，ドライブピニオンシャフト１０８，リヤディファレンシャル１１０及びリヤアクスルシャフト１１１に出力することにより、１対の後輪１０５を駆動する。
【００２７】
（駆動力伝達装置１の全体構成）
図２は駆動力伝達装置の全体を示す。図２に示すように、駆動力伝達装置１は、ディファレンシャルキャリア１０６（図１に示す）のカップリングケース（図示せず）に対して相対回転可能な第１の回転部材としてのハウジング２と、このハウジング２に相対回転可能な第２の回転部材としてのインナシャフト３と、このインナシャフト３とハウジング２とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチ４と、このメインクラッチ４にハウジング２及びインナシャフト３の回転軸線Ｏに沿って並列するサブクラッチ５と、このサブクラッチ５のクラッチ動作によって受けるハウジング２からの回転力をメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換するカム機構６とから大略構成されている。
【００２８】
（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、フロントハウジング２１及びリヤハウジング２２からなり、カップリングケース内に回転軸線Ｏの回りを回転可能に収容されている。
【００２９】
フロントハウジング２１は、リヤハウジング側に開口する収容空間２１ａ、及びこの収容空間２１ａに露出するストレートスプライン嵌合部２１ｂを有し、エンジン１０２（図１に示す）にトランスアクスル１０３（図１に示す）及びプロペラシャフト１０７（図１に示す）等を介して連結され、かつカップリングケース内に軸受（図示せず）を介して支持され、全体が有底円筒部材によって形成されている。そして、フロントハウジング２１は、エンジン１０２の駆動力をプロペラシャフト１０７から受けてリヤハウジング２２と共に回転軸線Ｏの回りに回転するように構成されている。
【００３０】
リヤハウジング２２は、第１〜第３のハウジングエレメント２２１〜２２３からなり、フロントハウジング２１の開口内周面に螺着され、かつカップリングケース内のコイルホルダ７に軸受８を介して回転可能に支持されている。リヤハウジング２２には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａの開口方向と同一の方向に開口する円環状の収容空間２２ａ、及びサブクラッチ５におけるアーマチャ５２（後述）のリヤハウジング側端面を指向する摩擦面２２ｂが設けられている。
【００３１】
第１のハウジングエレメント２２１は、リヤハウジング２２の内周側に配置され、全体が軟鉄等の磁性材料からなる円筒部材によって形成されている。
【００３２】
第２のハウジングエレメント２２２は、リヤハウジング２２の外周側に配置され、全体が第１のハウジングエレメント２２１と同様に軟鉄等の磁性材料からなる円筒部材によって形成されている。
【００３３】
第３のハウジングエレメント２２３は、第１のハウジングエレメント２２１と第２のハウジングエレメンと２２２との間に介在し、全体がステンレス鋼等の非磁性材料からなるハウジングエレメント連結用の円環部材によって形成されている。
【００３４】
（インナシャフト３の構成）
インナシャフト３は、各外径が互いに異なる大小２つの円筒部３ａ，３ｂ、及びこれら両円筒部３ａ，３ｂ間に介在する段差面３ｃを有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置され、かつハウジング２内に軸受９，１０を介して相対回転可能に支持され、全体が円筒部材によって形成されている。そして、インナシャフト３は、そのリヤハウジング側開口部内にドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）の先端部を挿入させて収容するように構成されている。ドライブピニオンシャフト１０８は、インナシャフト３にリヤハウジング側開口部内にスプライン嵌合によってで相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。
【００３５】
大径の円筒部３ａの外周面には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａに露出するストレートスプライン嵌合部３ｄが設けられている。
【００３６】
小径の円筒部３ｂの内周面には、ドライブピニオンシャフト１０８にスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部３ｅが設けられている。
【００３７】
段差面３ｃは、インナシャフト３の外部において両円筒部３ａ，３ｂ間に介在して配置され、全体がカム機構６におけるメインカム６１（後述）を指向する略扁平な面で形成されている。
【００３８】
（メインクラッチ４の構成）
メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２を有する摩擦式のクラッチからなり、フロントハウジング２１（ハウジング２）とインナシャフト３との間に配置され、かつ収容空間２１ａに収容されている。そして、メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２のうち互いに隣り合うクラッチプレート同士を摩擦係合させ、またその摩擦係合を解除してハウジング２とインナシャフト３とを断続（トルク伝達）可能に連結するように構成されている。
【００３９】
インナクラッチプレート４１及びアウタクラッチプレート４２は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置され、全体が環状の摩擦板によって形成されている。
【００４０】
インナクラッチプレート４１は、その内周部にストレートスプライン嵌合部４１ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４１ａを円筒部３ａ（インナシャフト３）のストレートスプライン嵌合部３ｄに嵌合させてインナシャフト３に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。複数のインナクラッチプレート４１のうちサブクラッチ側最端部のインナクラッチプレートは、メインクラッチ４の入力部として機能し、カム機構６のメインカム６１（後述）からアウタクラッチプレート４２側に押圧力を受けると、この押圧方向への移動によって他のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とを摩擦係合させるように構成されている。
【００４１】
インナクラッチプレート４１には、その円周方向に沿って並列し、かつ回転軸線Ｏ方向に開口する油孔４１ｂが設けられている。
【００４２】
アウタクラッチプレート４２は、その外周部にストレートスプライン嵌合部４２ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４２ａをフロントハウジング２１（ハウジング２）のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合させてハウジング２に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。
【００４３】
（サブクラッチ５の構成）
サブクラッチ５は、電磁コイル５１及びアーマチャ５２を有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置されている。そして、サブクラッチ５は、ハウジング２の回転時に電磁力の発生によるアーマチャ５２の電磁コイル５１側への移動によってカム機構６を作動させ、メインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とを互いに摩擦係合させるように構成されている。
【００４４】
電磁コイル５１は、リヤハウジング２２の収容空間２２ａに収容され、かつカップリングケース内にコイルホルダ７を介して取り付けられている。そして、電磁コイル５１は、通電によってリヤハウジング２２及びアーマチャ５２ｂ等に跨って磁気回路Ｍを形成し、アーマチャ５２にリヤハウジング２２側への移動力を付与するための電磁力を発生させるように構成されている。
【００４５】
アーマチャ５２は、メインカム６１とリヤハウジング２２との間に配置され、かつインナシャフト３を挿通させてフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容され、全体が鉄等の磁性材料からなる環状板によって形成されている。そして、アーマチャ５２は、電磁コイル５１の電磁力を受け、リヤハウジング２２側にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って移動するように構成されている。
【００４６】
アーマチャ５２には、円周方向に並列し、かつカムボール６２（後述）側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝５２０が設けられている。カム溝５２０の詳細については後述する。また、アーマチャ５２には、リヤハウジング２２から離間する方向のばね力がアーマチャ復帰用のスプリング１１によって常時付与されている。アーマチャ５２のサブクラッチ５側には、リヤハウジング２２の摩擦面２２ｂに対向する摩擦面５２ｂが設けられている。
【００４７】
（カム機構６の構成）
カム機構６は、ハウジング２からの回転力を受けて回転するカム部材としてのメインカム６１、このメインカム６１にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って並列するパイロットカム（アーマチャ５２）、及びこのアーマチャ５２とメインカム６１との間に介在する複数（実施の形態では６個）のカムフォロアとしてのカムボール６２を有し、メインクラッチ４とリヤハウジング２２との間に配置され、かつフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容されている。そして、カム機構６は、前述したように、サブクラッチ５のクラッチ動作によって受けるハウジング２からの回転力をメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換するように構成されている。
【００４８】
メインカム６１は、アーマチャ５２の回転によって発生するカム力をカムボール６２から受けてメインクラッチ４の入力側のインナクラッチプレート４１を押圧するクラッチプレート押圧部６１ａを有し、カム機構６のメインクラッチ側でインナシャフト３（大径の円筒部３ａ）に相対回転不能かつ相対移動可能に連結され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。
【００４９】
メインカム６１には、円周方向に並列し、かつカムボール６２側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝６１０が設けられている。カム溝６１０の詳細については後述する。また、メインカム６１には、メインクラッチ４から離間する方向のばね力がメインカム復帰用のスプリング１２によって常時付与されている。メインカム６１の内周部には、インナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｄにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部６１ｃが設けられている。
【００５０】
複数のカムボール６２は、メインカム６１のカム溝６１０とアーマチャ５２のカム溝５２０との間に介装され、全体が球状部材によって形成されている。
【００５１】
次に、アーマチャ５２のカム溝５２０及びメインカム６１のカム溝６１０につき、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はアーマチャとメインカムの各カム溝を示す。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム溝５２０は、アーマチャ５２の軸線方向の深さが最も大きい円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次小さくなる凹溝からなり、その溝底が円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間に及び円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間にそれぞれ介在する段状のカム面５２０ａ，５２０ｂで形成されている。
【００５２】
カム溝５２０の円周方向中央部ａには、電磁コイル５１の非通電状態においてカムボール６２が配置される。カム溝５２０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ１（図２に示す）方向に相対回転した場合に、またカム溝５２０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ２（図２に示す）方向に相対回転した場合にそれぞれカムボール６２が転動する。
【００５３】
カム面５２０ａ，５２０ｂは、円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。すなわち、カム面５２０ａ，５２０ｂは、アーマチャ５２の設定作動角α（図４に示す）に対応する設定範囲内の推力Ｐ１（カム面５２０ａ，５２０ｂに対する作用力の法線方向の力の分力）を発生させるための第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１、及びこれら各第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１のカム角θ１よりも大きいカム角θ２（θ１＜θ２＜９０°）に設定された第２のカム面５２０ａ２，５２０ｂ２で形成されている。これにより、通常はアーマチャ５２が設定作動角αの範囲で作動（回転）すると、カムボール６２が第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１上を転動し、推力Ｐ１がアーマチャ５２に作用する。これに対して、アーマチャ５２が設定作動角αを越えて作動すると、カムボール６２が第２のカム面５２０ａ２，５２０ｂ２上を転動し、推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）がアーマチャ５２に作用する。
【００５４】
第１のカム面５２０ａ１は第２のカム面５２０ａ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置に、また第１のカム面５２０ｂ１は第２のカム面５２０ｂ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置にそれぞれ配置されている。
【００５５】
同様に、カム溝６１０は、メインカム６１の軸線方向の深さが最も大きい円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次小さくなる凹溝からなり、その溝底が円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間に及び円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間にそれぞれ介在するカム面６１０ａ，６１０ｂで形成されている。
【００５６】
カム溝６１０の円周方向中央部ａには、電磁コイル５１の非通電状態においてカムボール６２が配置される。カム溝６１０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ１（図２に示す）方向に相対回転した場合に、またカム溝６１０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ２（図２に示す）方向に相対回転した場合にそれぞれカムボール６２が転動する。
【００５７】
カム面６１０ａ，６１０ｂは、円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。すなわち、カム面６１０ａ，６１０ｂは、アーマチャ５２の設定作動角α（図４に示す）に対応する設定範囲内の推力Ｐ１（カム面６１０ａ，６１０ｂに対する作用力の法線方向の力の分力）を発生させるための第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１、及びこれら各第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１のカム角θ１よりも大きいカム角θ２（θ１＜θ２＜９０°）に設定された第２のカム面６１０ａ２，６１０ｂ２で形成されている。これにより、通常はメインカム６１が設定作動角αの範囲で作動（回転）すると、カムボール６２が第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１上を転動し、推力Ｐ１がアーマチャ６１に作用する。これに対して、アーマチャ６１が設定作動角αを越えて作動すると、カムボール６２が第２のカム面６１０ａ２，６１０ｂ２上を転動し、推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）がメインカム６１に作用する。
【００５８】
第１のカム面５２０ａ１は第２のカム面５２０ａ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置に、また第１のカム面５２０ｂ１は第２のカム面５２０ｂ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置にそれぞれ配置されている。
【００５９】
（駆動力伝達装置１の動作）
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置の動作につき、図１〜図４を用いて説明する。図４は駆動力伝達装置におけるカムボールの転動位置を示す。
【００６０】
図１において、四輪駆動車１０１のエンジン１０２を始動すると、エンジン１０２の回転駆動力がトランスアクスル１０３及びプロペラシャフト１０７を介してハウジング２（図２に示す）に伝達され、ハウジング２が回転駆動される。
【００６１】
通常、図２に示すように、エンジン１０２（図１に示す）の始動時には、サブクラッチ５の電磁コイル５１が非通電状態にあるため、電磁コイル５１を基点とした磁気回路が形成されず、アーマチャ５２が電磁コイル５１側にリヤハウジング２２を介して吸引されることがない。
【００６２】
このため、カム機構６においてメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力が発生せず、メインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とが摩擦係合せず、エンジン１０２の回転駆動力はハウジング２からインナシャフト３に伝達されない。
【００６３】
一方、エンジン１０２の始動時（ハウジング２の回転時）に電磁コイル５１が通電されると、電磁コイル５１を基点とした磁気回路Ｍが形成され、アーマチャ５２がリヤハウジング２２側に移動する。
【００６４】
このため、アーマチャ５２がハウジング２に連結され、ハウジング２の回転力がアーマチャ５２に伝達される。
【００６５】
これに伴い、アーマチャ５２が回転し、この回転力がカム機構６において発生するカム作用によってメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換され、この押圧力によってメインクラッチ４のクラッチプレート同士を摩擦係合させる方向にメインカム６１が移動する。
【００６６】
この際、図４に示すようにアーマチャ５２がメインカム６１に対して矢印Ｒ１方向に設定作動角（α／２）内で相対回転した場合には、カムボール６２が図３（ａ）に示すカム溝５２０，６１０の円周方向中央部ａから図３（ｂ）に示すように円周方向端部ｂに向かって第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１上を転動し、これら第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ１が作用する。この力Ｓ１は第１のカム面５２０ａ１，６２０ａ１の法線方向に力Ｔ１を発生させる。力Ｔ１の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１としてそれぞれ作用する。
【００６７】
ここで、アーマチャ５２及びリヤハウジング２２が各摩擦面２２ｂ，５２ｂ同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２との磨耗による軸線方向移動距離の増加によって設定作動角α／２より大きい角度をもってアーマチャ５２及びメインカム６１が相対回転すると、カムボール６２が図３（ｃ）に示すカム溝５２０，６１０の第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１から図３（ｂ）に示すように円周方向端部ｂに向かって第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２上を転動し、これら第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ２が作用する。この力Ｓ２は第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１よりも小さい押圧力Ｐ２としてそれぞれ作用する。
【００６８】
また、図４に示すようにアーマチャ５２がメインカム６１に対して矢印Ｒ２方向に設定作動角（α／２）内で相対回転した場合には、カムボール６２がカム溝５２０，６１０の円周方向中央部ａから円周方向端部ｃに向かって第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１上を転動し、これら第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ１が作用する。この力Ｓ１は第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１としてそれぞれ作用する。
【００６９】
ここで、アーマチャ５２及びリヤハウジング２２が各摩擦面２２ｂ，５２ｂ同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２との磨耗による軸線方向移動距離の増加によって設定作動角α／２より大きい角度をもってアーマチャ５２及びメインカム６１が相対回転すると、カムボール６２がカム溝５２０，６１０の第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１から円周方向端部ｂに向かって第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２上を転動し、これら第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ２が作用する。この力Ｓ２は第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１よりも小さい押圧力Ｐ２としてそれぞれ作用する。
【００７０】
従って、本実施の形態においては、作動角が大きくなる軸方向の推力が低減されるので、アーマチャ５２とリヤハウジング２２との摩擦係合力の増大によってカムロックが発生することはない。
【００７１】
これにより、電磁コイル５１の電流に応じた推力を受けてメインカム６ａがメインクラッチ４側へ移動し、メインクラッチ４のクラッチプレート同士が摩擦係合し、エンジン１０２の回転駆動力がハウジング２からインナシャフト３に伝達され、さらにインナシャフト３からドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）を介してリヤディファレンシャル１１０（図１に示す）に伝達される。そして、リヤディファレンシャル１１０からリヤアクスルシャフト１１１（図１に示す）を介して後輪１０５（図１に示す）に伝達され、後輪１０５が回転駆動される。
【００７２】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００７３】
アーマチャ５２とリヤハウジング２２との摩擦係合の増大によってハウジング２とインナシャフト３との差動回転が中断されることはなく、ハウジング２とインナシャフト３との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる。
【００７４】
以上、本発明の電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００７５】
（１）上記実施の形態では、駆動力伝達装置１がプロペラシャフト１０７とリヤディファレンシャル１１０との間に介在して配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リヤアクスルシャフトとリヤディファレンシャルとの間に駆動力伝達装置を介在して配置してもよい。
【００７６】
（２）上記実施の形態では、ハウジング２が入力軸側に、またインナシャフト３が出力軸側にそれぞれ連結されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ハウジングを出力軸側に、またインナシャフトを入力軸側にそれぞれ連結しても本実施の形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７７】
１…駆動力伝達装置、２…ハウジング、３…インナシャフト、３ａ…大径の円筒部、３ｂ…小径の胴部、３ｃ…段差面、３ｄ，３ｅ…ストレートスプライン嵌合部、４…メインクラッチ、５…サブクラッチ、６…カム機構、７…コイルホルダ、８，９，１０…軸受、１２３ｂ…小径の円筒部、３０ｂ…ストレートスプライン嵌合部、３ｃ…段差面、４…メインクラッチ、４１…インナクラッチプレート、４１ａ…ストレートスプライン嵌合部、４２…アウタクラッチプレート、４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５…サブクラッチ、５１…電磁コイル、５２…アーマチャ、６…カム機構、６１…メインカム、６１ａ…クラッチプレート押圧部、６２…カムボール、７…コイルハウジング、８，９，１０…軸受、１１…アーマチャ復帰用のスプリング、１２…メインカム復帰用スプリング、２１…フロントハウジング、２１ａ…収容空間、２１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、２２…リヤハウジング、２２ａ…収容空間、２２ｂ…摩擦面、４１…インナクラッチプレート、４１ａ…ストレートスプライン嵌合部、４１ｂ…油孔、４２…アウタクラッチプレート、４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５１…電磁コイル、５２…アーマチャ、５２ｂ…摩擦面、６１…メインカム、６１ａ…クラッチプレート押圧部、６１ｃ…ストレートスプライン嵌合部、６２…カムボール、２２１…第１のハウジングエレメント、２２２…第２のハウジングエレメント、２２３…第３のハウジングエレメント、５２０…カム溝、５２０ａ，５２０ｂ…カム面、５２０ａ１，５２０ｂ１…第１のカム面、５２０ａ２，５２０ｂ２…第２のカム面、６１０…カム溝、６１０ａ，６１０ｂ…カム面、６１０ａ１，６１０ｂ１…第１のカム面、６１０ａ２，６１０ｂ２…第２のカム面、ａ…円周方向中央部、ｂ，ｃ…円周方向端部、Ｏ…回転軸線、Ｐ１，Ｐ２…推力、Ｓ１，Ｓ２，Ｔ１，Ｔ２…力、θ１，θ２…カム角、α…設定作動角
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動力伝達装置として、１対の回転部材をクラッチによってトルク伝達可能に連結するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この駆動力伝達装置は、入力軸と共に回転する第１の回転部材と、この第１の回転部材の回転軸線上で回転可能な第２の回転部材と、この第２の回転部材と第１の回転部材とをトルク伝達可能に連結する摩擦式のメインクラッチと、このメインクラッチに第１の回転部材及び第２の回転部材の回転軸線に沿って並列する電磁式のサブクラッチと、このサブクラッチのクラッチ動作によって第１の回転部材からの回転力をメインクラッチ側への押圧力に変換するカム機構とから構成されている。
【０００４】
第１の回転部材は、一方に開口する有底円筒状のフロントハウジング、及びこのフロントハウジングの開口部に装着された円環状のリヤハウジングからなり、入力軸に連結されている。そして、第１の回転部材は、車両用のエンジンなど駆動源の駆動力を入力軸から受けて回転するように構成されている。
【０００５】
第２の回転部材は、第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置され、かつ出力軸に連結されている。
【０００６】
メインクラッチは、インナクラッチプレート及びアウタクラッチプレートを有し、第１の回転部材と第２の回転部材との間に配置されている。そして、メインクラッチは、インナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとが摩擦係合して第１の回転部材と第２の回転部材とをトルク伝達可能に連結するように構成されている。
【０００７】
サブクラッチは、電磁コイル及びアーマチャを有し、第１の回転部材及び第２の回転部材の回転軸線上に配置されている。そして、サブクラッチは、電磁コイルに電磁力を発生させてアーマチャを電磁コイル側に移動させ、アーマチャのリヤハウジングへの摩擦係合によってカム機構に第１の回転部材を連結するように構成されている。
【０００８】
カム機構は、サブクラッチの駆動によって第１の回転部材から回転力を受けるパイロットカム（サブクラッチのアーマチャ）、このアーマチャの回転力によるカム力を受けてメインクラッチに押圧力を付与するメインカム、及びこのメインカムとアーマチャとの間に介在する複数のカムボールを有し、第１の回転部材と第２の回転部材との間に配置されている。
【０００９】
以上の構成により、エンジン側からの駆動力が入力軸を介して第１の回転部材に入力されると、第１の回転部材がその軸線回りに回転する。ここで、サブクラッチの電磁コイルに通電すると、電磁コイルの電磁力によるアーマチャの移動によってカム機構に第１の回転部材が連結され、カム機構が作動する。
【００１０】
次に、カム機構が作動すると、第１の回転部材からの回転力がカム機構によって押圧力に変換され、この押圧力がメインクラッチに付与される。
【００１１】
そして、メインクラッチのインナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとが相対的に接近して摩擦係合し、この摩擦係合によって第１の回転部材と第２の回転部材とがトルク伝達可能に連結される。これにより、エンジン側の駆動力が入力軸から駆動力伝達装置を介して出力軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−５１６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に示す駆動力伝達装置においては、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時にアーマチャ及びリヤハウジングが各摩擦面同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチのインナクラッチプレートとアウタクラッチプレートとの磨耗による軸線方向移動距離の増加等によって初期設定値以上のカム推力がメインカム及びアーマチャに作用すると、その増大したカム推力によってアーマチャがリヤハウジングに強く押し付けられることによりアーマチャとリヤハウジングとの摩擦係合力が増大し、所謂カムロックが発生するという問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、（１）〜（３）の電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を提供する。
【００１６】
（１）電磁力を発生させる電磁コイル、及び前記電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャを有する出力機構と、前記出力機構の軸線上に配置され、前記アーマチャに対向するカム部材、及び前記カム部材と前記アーマチャとの間に介在するカムフォロアを有するカム機構とを備え、前記カム機構は、前記カム部材が前記アーマチャとの間に前記カムフォロアを転動させる段状のカム面を有し、前記カム面がその円周方向中央部から円周方向端部に向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている電磁クラッチ。
【００１７】
（２）上記（１）に記載の電磁クラッチにおいて、前記カム機構は、前記カム面が設定範囲内の推力を発生させるための第１のカム面、及び前記第１のカム面のカム角よりも大きいカム角に設定された第２のカム面で形成されている。
【００１８】
（３）駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチと、前記メインクラッチに前記回転軸線に沿って並列して配置されたサブクラッチとを備え、前記サブクラッチは、請求項１又は２に記載の電磁クラッチである駆動力伝達装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、第１の回転部材と第２の回転部材との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置が搭載された車両の概略を説明するために示す平面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置を説明するために示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明するために模式化して示す断面図。（ａ）は中立位置におけるカムフォロアを、第１のカム面上のカムフォロアを、また第２のカム面上のカムフォロアをそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置の動作時におけるカムフォロアの転動位置を説明するために模式化して示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係る電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は四輪駆動車の概略を示す。図１に示すように、四輪駆動車１０１は、駆動力伝達装置１，エンジン１０２，トランスアクスル１０３，１対の前輪１０４及び１対の後輪１０５を備えている。
【００２３】
駆動力伝達装置１は、四輪駆動車１０１における前輪側から後輪側に至る駆動力伝達経路に配置され、かつ四輪駆動車１０１の車体（図示せず）にディファレンシャルキャリア１０６を介して支持されている。
【００２４】
そして、駆動力伝達装置１は、プロペラシャフト１０７とドライブピニオンシャフト１０８とをトルク伝達可能に連結し、この連結状態においてエンジン１０２の駆動力を後輪１０５に伝達し得るように構成されている。駆動力伝達装置１の詳細については後述する。
【００２５】
エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してフロントアクスルシャフト１０９に出力することにより、１対の前輪１０４を駆動する。
【００２６】
また、エンジン１０２は、その駆動力をトランスアクスル１０３を介してプロペラシャフト１０７，駆動力伝達装置１，ドライブピニオンシャフト１０８，リヤディファレンシャル１１０及びリヤアクスルシャフト１１１に出力することにより、１対の後輪１０５を駆動する。
【００２７】
（駆動力伝達装置１の全体構成）
図２は駆動力伝達装置の全体を示す。図２に示すように、駆動力伝達装置１は、ディファレンシャルキャリア１０６（図１に示す）のカップリングケース（図示せず）に対して相対回転可能な第１の回転部材としてのハウジング２と、このハウジング２に相対回転可能な第２の回転部材としてのインナシャフト３と、このインナシャフト３とハウジング２とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチ４と、このメインクラッチ４にハウジング２及びインナシャフト３の回転軸線Ｏに沿って並列するサブクラッチ５と、このサブクラッチ５のクラッチ動作によって受けるハウジング２からの回転力をメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換するカム機構６とから大略構成されている。
【００２８】
（ハウジング２の構成）
ハウジング２は、フロントハウジング２１及びリヤハウジング２２からなり、カップリングケース内に回転軸線Ｏの回りを回転可能に収容されている。
【００２９】
フロントハウジング２１は、リヤハウジング側に開口する収容空間２１ａ、及びこの収容空間２１ａに露出するストレートスプライン嵌合部２１ｂを有し、エンジン１０２（図１に示す）にトランスアクスル１０３（図１に示す）及びプロペラシャフト１０７（図１に示す）等を介して連結され、かつカップリングケース内に軸受（図示せず）を介して支持され、全体が有底円筒部材によって形成されている。そして、フロントハウジング２１は、エンジン１０２の駆動力をプロペラシャフト１０７から受けてリヤハウジング２２と共に回転軸線Ｏの回りに回転するように構成されている。
【００３０】
リヤハウジング２２は、第１〜第３のハウジングエレメント２２１〜２２３からなり、フロントハウジング２１の開口内周面に螺着され、かつカップリングケース内のコイルホルダ７に軸受８を介して回転可能に支持されている。リヤハウジング２２には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａの開口方向と同一の方向に開口する円環状の収容空間２２ａ、及びサブクラッチ５におけるアーマチャ５２（後述）のリヤハウジング側端面を指向する摩擦面２２ｂが設けられている。
【００３１】
第１のハウジングエレメント２２１は、リヤハウジング２２の内周側に配置され、全体が軟鉄等の磁性材料からなる円筒部材によって形成されている。
【００３２】
第２のハウジングエレメント２２２は、リヤハウジング２２の外周側に配置され、全体が第１のハウジングエレメント２２１と同様に軟鉄等の磁性材料からなる円筒部材によって形成されている。
【００３３】
第３のハウジングエレメント２２３は、第１のハウジングエレメント２２１と第２のハウジングエレメンと２２２との間に介在し、全体がステンレス鋼等の非磁性材料からなるハウジングエレメント連結用の円環部材によって形成されている。
【００３４】
（インナシャフト３の構成）
インナシャフト３は、各外径が互いに異なる大小２つの円筒部３ａ，３ｂ、及びこれら両円筒部３ａ，３ｂ間に介在する段差面３ｃを有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置され、かつハウジング２内に軸受９，１０を介して相対回転可能に支持され、全体が円筒部材によって形成されている。そして、インナシャフト３は、そのリヤハウジング側開口部内にドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）の先端部を挿入させて収容するように構成されている。ドライブピニオンシャフト１０８は、インナシャフト３にリヤハウジング側開口部内にスプライン嵌合によってで相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。
【００３５】
大径の円筒部３ａの外周面には、フロントハウジング２１の収容空間２１ａに露出するストレートスプライン嵌合部３ｄが設けられている。
【００３６】
小径の円筒部３ｂの内周面には、ドライブピニオンシャフト１０８にスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部３ｅが設けられている。
【００３７】
段差面３ｃは、インナシャフト３の外部において両円筒部３ａ，３ｂ間に介在して配置され、全体がカム機構６におけるメインカム６１（後述）を指向する略扁平な面で形成されている。
【００３８】
（メインクラッチ４の構成）
メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２を有する摩擦式のクラッチからなり、フロントハウジング２１（ハウジング２）とインナシャフト３との間に配置され、かつ収容空間２１ａに収容されている。そして、メインクラッチ４は、複数のインナクラッチプレート４１及び複数のアウタクラッチプレート４２のうち互いに隣り合うクラッチプレート同士を摩擦係合させ、またその摩擦係合を解除してハウジング２とインナシャフト３とを断続（トルク伝達）可能に連結するように構成されている。
【００３９】
インナクラッチプレート４１及びアウタクラッチプレート４２は、回転軸線Ｏに沿って交互に配置され、全体が環状の摩擦板によって形成されている。
【００４０】
インナクラッチプレート４１は、その内周部にストレートスプライン嵌合部４１ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４１ａを円筒部３ａ（インナシャフト３）のストレートスプライン嵌合部３ｄに嵌合させてインナシャフト３に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。複数のインナクラッチプレート４１のうちサブクラッチ側最端部のインナクラッチプレートは、メインクラッチ４の入力部として機能し、カム機構６のメインカム６１（後述）からアウタクラッチプレート４２側に押圧力を受けると、この押圧方向への移動によって他のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とを摩擦係合させるように構成されている。
【００４１】
インナクラッチプレート４１には、その円周方向に沿って並列し、かつ回転軸線Ｏ方向に開口する油孔４１ｂが設けられている。
【００４２】
アウタクラッチプレート４２は、その外周部にストレートスプライン嵌合部４２ａを有し、ストレートスプライン嵌合部４２ａをフロントハウジング２１（ハウジング２）のストレートスプライン嵌合部２１ｂに嵌合させてハウジング２に相対回転不能かつ相対移動可能に連結されている。
【００４３】
（サブクラッチ５の構成）
サブクラッチ５は、電磁コイル５１及びアーマチャ５２を有し、ハウジング２の回転軸線Ｏ上に配置されている。そして、サブクラッチ５は、ハウジング２の回転時に電磁力の発生によるアーマチャ５２の電磁コイル５１側への移動によってカム機構６を作動させ、メインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とを互いに摩擦係合させるように構成されている。
【００４４】
電磁コイル５１は、リヤハウジング２２の収容空間２２ａに収容され、かつカップリングケース内にコイルホルダ７を介して取り付けられている。そして、電磁コイル５１は、通電によってリヤハウジング２２及びアーマチャ５２ｂ等に跨って磁気回路Ｍを形成し、アーマチャ５２にリヤハウジング２２側への移動力を付与するための電磁力を発生させるように構成されている。
【００４５】
アーマチャ５２は、メインカム６１とリヤハウジング２２との間に配置され、かつインナシャフト３を挿通させてフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容され、全体が鉄等の磁性材料からなる環状板によって形成されている。そして、アーマチャ５２は、電磁コイル５１の電磁力を受け、リヤハウジング２２側にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って移動するように構成されている。
【００４６】
アーマチャ５２には、円周方向に並列し、かつカムボール６２（後述）側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝５２０が設けられている。カム溝５２０の詳細については後述する。また、アーマチャ５２には、リヤハウジング２２から離間する方向のばね力がアーマチャ復帰用のスプリング１１によって常時付与されている。アーマチャ５２のサブクラッチ５側には、リヤハウジング２２の摩擦面２２ｂに対向する摩擦面５２ｂが設けられている。
【００４７】
（カム機構６の構成）
カム機構６は、ハウジング２からの回転力を受けて回転するカム部材としてのメインカム６１、このメインカム６１にハウジング２の回転軸線Ｏに沿って並列するパイロットカム（アーマチャ５２）、及びこのアーマチャ５２とメインカム６１との間に介在する複数（実施の形態では６個）のカムフォロアとしてのカムボール６２を有し、メインクラッチ４とリヤハウジング２２との間に配置され、かつフロントハウジング２１の収容空間２１ａに収容されている。そして、カム機構６は、前述したように、サブクラッチ５のクラッチ動作によって受けるハウジング２からの回転力をメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換するように構成されている。
【００４８】
メインカム６１は、アーマチャ５２の回転によって発生するカム力をカムボール６２から受けてメインクラッチ４の入力側のインナクラッチプレート４１を押圧するクラッチプレート押圧部６１ａを有し、カム機構６のメインクラッチ側でインナシャフト３（大径の円筒部３ａ）に相対回転不能かつ相対移動可能に連結され、全体がインナシャフト３を挿通させる円環部材によって形成されている。
【００４９】
メインカム６１には、円周方向に並列し、かつカムボール６２側に開口する複数（実施の形態では６個）のカム溝６１０が設けられている。カム溝６１０の詳細については後述する。また、メインカム６１には、メインクラッチ４から離間する方向のばね力がメインカム復帰用のスプリング１２によって常時付与されている。メインカム６１の内周部には、インナシャフト３のストレートスプライン嵌合部３ｄにスプライン嵌合するストレートスプライン嵌合部６１ｃが設けられている。
【００５０】
複数のカムボール６２は、メインカム６１のカム溝６１０とアーマチャ５２のカム溝５２０との間に介装され、全体が球状部材によって形成されている。
【００５１】
次に、アーマチャ５２のカム溝５２０及びメインカム６１のカム溝６１０につき、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）〜（ｃ）はアーマチャとメインカムの各カム溝を示す。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム溝５２０は、アーマチャ５２の軸線方向の深さが最も大きい円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次小さくなる凹溝からなり、その溝底が円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間に及び円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間にそれぞれ介在する段状のカム面５２０ａ，５２０ｂで形成されている。
【００５２】
カム溝５２０の円周方向中央部ａには、電磁コイル５１の非通電状態においてカムボール６２が配置される。カム溝５２０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ１（図２に示す）方向に相対回転した場合に、またカム溝５２０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ２（図２に示す）方向に相対回転した場合にそれぞれカムボール６２が転動する。
【００５３】
カム面５２０ａ，５２０ｂは、円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。すなわち、カム面５２０ａ，５２０ｂは、アーマチャ５２の設定作動角α（図４に示す）に対応する設定範囲内の推力Ｐ１（カム面５２０ａ，５２０ｂに対する作用力の法線方向の力の分力）を発生させるための第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１、及びこれら各第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１のカム角θ１よりも大きいカム角θ２（θ１＜θ２＜９０°）に設定された第２のカム面５２０ａ２，５２０ｂ２で形成されている。これにより、通常はアーマチャ５２が設定作動角αの範囲で作動（回転）すると、カムボール６２が第１のカム面５２０ａ１，５２０ｂ１上を転動し、推力Ｐ１がアーマチャ５２に作用する。これに対して、アーマチャ５２が設定作動角αを越えて作動すると、カムボール６２が第２のカム面５２０ａ２，５２０ｂ２上を転動し、推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）がアーマチャ５２に作用する。
【００５４】
第１のカム面５２０ａ１は第２のカム面５２０ａ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置に、また第１のカム面５２０ｂ１は第２のカム面５２０ｂ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置にそれぞれ配置されている。
【００５５】
同様に、カム溝６１０は、メインカム６１の軸線方向の深さが最も大きい円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次小さくなる凹溝からなり、その溝底が円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間に及び円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間にそれぞれ介在するカム面６１０ａ，６１０ｂで形成されている。
【００５６】
カム溝６１０の円周方向中央部ａには、電磁コイル５１の非通電状態においてカムボール６２が配置される。カム溝６１０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｂとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ１（図２に示す）方向に相対回転した場合に、またカム溝６１０の円周方向中央部ａと円周方向端部ｃとの間でハウジング２をインナシャフト３に対して矢印Ｒ２（図２に示す）方向に相対回転した場合にそれぞれカムボール６２が転動する。
【００５７】
カム面６１０ａ，６１０ｂは、円周方向中央部ａから円周方向端部ｂ，ｃに向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている。すなわち、カム面６１０ａ，６１０ｂは、アーマチャ５２の設定作動角α（図４に示す）に対応する設定範囲内の推力Ｐ１（カム面６１０ａ，６１０ｂに対する作用力の法線方向の力の分力）を発生させるための第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１、及びこれら各第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１のカム角θ１よりも大きいカム角θ２（θ１＜θ２＜９０°）に設定された第２のカム面６１０ａ２，６１０ｂ２で形成されている。これにより、通常はメインカム６１が設定作動角αの範囲で作動（回転）すると、カムボール６２が第１のカム面６１０ａ１，６１０ｂ１上を転動し、推力Ｐ１がアーマチャ６１に作用する。これに対して、アーマチャ６１が設定作動角αを越えて作動すると、カムボール６２が第２のカム面６１０ａ２，６１０ｂ２上を転動し、推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２）がメインカム６１に作用する。
【００５８】
第１のカム面５２０ａ１は第２のカム面５２０ａ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置に、また第１のカム面５２０ｂ１は第２のカム面５２０ｂ２よりもカム溝５２０の円周方向中央部ａに近い位置にそれぞれ配置されている。
【００５９】
（駆動力伝達装置１の動作）
次に、本実施の形態に示す駆動力伝達装置の動作につき、図１〜図４を用いて説明する。図４は駆動力伝達装置におけるカムボールの転動位置を示す。
【００６０】
図１において、四輪駆動車１０１のエンジン１０２を始動すると、エンジン１０２の回転駆動力がトランスアクスル１０３及びプロペラシャフト１０７を介してハウジング２（図２に示す）に伝達され、ハウジング２が回転駆動される。
【００６１】
通常、図２に示すように、エンジン１０２（図１に示す）の始動時には、サブクラッチ５の電磁コイル５１が非通電状態にあるため、電磁コイル５１を基点とした磁気回路が形成されず、アーマチャ５２が電磁コイル５１側にリヤハウジング２２を介して吸引されることがない。
【００６２】
このため、カム機構６においてメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力が発生せず、メインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２とが摩擦係合せず、エンジン１０２の回転駆動力はハウジング２からインナシャフト３に伝達されない。
【００６３】
一方、エンジン１０２の始動時（ハウジング２の回転時）に電磁コイル５１が通電されると、電磁コイル５１を基点とした磁気回路Ｍが形成され、アーマチャ５２がリヤハウジング２２側に移動する。
【００６４】
このため、アーマチャ５２がハウジング２に連結され、ハウジング２の回転力がアーマチャ５２に伝達される。
【００６５】
これに伴い、アーマチャ５２が回転し、この回転力がカム機構６において発生するカム作用によってメインクラッチ４のクラッチ力となる押圧力に変換され、この押圧力によってメインクラッチ４のクラッチプレート同士を摩擦係合させる方向にメインカム６１が移動する。
【００６６】
この際、図４に示すようにアーマチャ５２がメインカム６１に対して矢印Ｒ１方向に設定作動角（α／２）内で相対回転した場合には、カムボール６２が図３（ａ）に示すカム溝５２０，６１０の円周方向中央部ａから図３（ｂ）に示すように円周方向端部ｂに向かって第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１上を転動し、これら第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ１が作用する。この力Ｓ１は第１のカム面５２０ａ１，６２０ａ１の法線方向に力Ｔ１を発生させる。力Ｔ１の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１としてそれぞれ作用する。
【００６７】
ここで、アーマチャ５２及びリヤハウジング２２が各摩擦面２２ｂ，５２ｂ同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２との磨耗による軸線方向移動距離の増加によって設定作動角α／２より大きい角度をもってアーマチャ５２及びメインカム６１が相対回転すると、カムボール６２が図３（ｃ）に示すカム溝５２０，６１０の第１のカム面５２０ａ１，６１０ａ１から図３（ｂ）に示すように円周方向端部ｂに向かって第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２上を転動し、これら第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ２が作用する。この力Ｓ２は第２のカム面５２０ａ２，６１０ａ２の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１よりも小さい押圧力Ｐ２としてそれぞれ作用する。
【００６８】
また、図４に示すようにアーマチャ５２がメインカム６１に対して矢印Ｒ２方向に設定作動角（α／２）内で相対回転した場合には、カムボール６２がカム溝５２０，６１０の円周方向中央部ａから円周方向端部ｃに向かって第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１上を転動し、これら第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ１が作用する。この力Ｓ１は第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１としてそれぞれ作用する。
【００６９】
ここで、アーマチャ５２及びリヤハウジング２２が各摩擦面２２ｂ，５２ｂ同士の磨耗による両摩擦面間の摩擦係数（μ）の変化やメインクラッチ４のインナクラッチプレート４１とアウタクラッチプレート４２との磨耗による軸線方向移動距離の増加によって設定作動角α／２より大きい角度をもってアーマチャ５２及びメインカム６１が相対回転すると、カムボール６２がカム溝５２０，６１０の第１のカム面５２０ｂ１，６１０ｂ１から円周方向端部ｂに向かって第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２上を転動し、これら第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２にカム作用によってカムボール６２から力Ｓ２が作用する。この力Ｓ２は第２のカム面５２０ｂ２，６１０ｂ２の法線方向に力Ｔ２を発生させる。力Ｔ２の軸線方向分力がメインカム６１に設定範囲内の推力Ｐ１よりも小さい推力Ｐ２として、またアーマチャ５２に設定範囲内の押圧力Ｐ１よりも小さい押圧力Ｐ２としてそれぞれ作用する。
【００７０】
従って、本実施の形態においては、作動角が大きくなる軸方向の推力が低減されるので、アーマチャ５２とリヤハウジング２２との摩擦係合力の増大によってカムロックが発生することはない。
【００７１】
これにより、電磁コイル５１の電流に応じた推力を受けてメインカム６ａがメインクラッチ４側へ移動し、メインクラッチ４のクラッチプレート同士が摩擦係合し、エンジン１０２の回転駆動力がハウジング２からインナシャフト３に伝達され、さらにインナシャフト３からドライブピニオンシャフト１０８（図１に示す）を介してリヤディファレンシャル１１０（図１に示す）に伝達される。そして、リヤディファレンシャル１１０からリヤアクスルシャフト１１１（図１に示す）を介して後輪１０５（図１に示す）に伝達され、後輪１０５が回転駆動される。
【００７２】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００７３】
アーマチャ５２とリヤハウジング２２との摩擦係合の増大によってハウジング２とインナシャフト３との差動回転が中断されることはなく、ハウジング２とインナシャフト３との差動回転時におけるカムロックの発生を抑制することができる。
【００７４】
以上、本発明の電磁クラッチ及びこれを備えた駆動力伝達装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００７５】
（１）上記実施の形態では、駆動力伝達装置１がプロペラシャフト１０７とリヤディファレンシャル１１０との間に介在して配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リヤアクスルシャフトとリヤディファレンシャルとの間に駆動力伝達装置を介在して配置してもよい。
【００７６】
（２）上記実施の形態では、ハウジング２が入力軸側に、またインナシャフト３が出力軸側にそれぞれ連結されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ハウジングを出力軸側に、またインナシャフトを入力軸側にそれぞれ連結しても本実施の形態と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００７７】
１…駆動力伝達装置、２…ハウジング、３…インナシャフト、３ａ…大径の円筒部、３ｂ…小径の胴部、３ｃ…段差面、３ｄ，３ｅ…ストレートスプライン嵌合部、４…メインクラッチ、５…サブクラッチ、６…カム機構、７…コイルホルダ、８，９，１０…軸受、１２３ｂ…小径の円筒部、３０ｂ…ストレートスプライン嵌合部、３ｃ…段差面、４…メインクラッチ、４１…インナクラッチプレート、４１ａ…ストレートスプライン嵌合部、４２…アウタクラッチプレート、４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５…サブクラッチ、５１…電磁コイル、５２…アーマチャ、６…カム機構、６１…メインカム、６１ａ…クラッチプレート押圧部、６２…カムボール、７…コイルハウジング、８，９，１０…軸受、１１…アーマチャ復帰用のスプリング、１２…メインカム復帰用スプリング、２１…フロントハウジング、２１ａ…収容空間、２１ｂ…ストレートスプライン嵌合部、２２…リヤハウジング、２２ａ…収容空間、２２ｂ…摩擦面、４１…インナクラッチプレート、４１ａ…ストレートスプライン嵌合部、４１ｂ…油孔、４２…アウタクラッチプレート、４２ａ…ストレートスプライン嵌合部、５１…電磁コイル、５２…アーマチャ、５２ｂ…摩擦面、６１…メインカム、６１ａ…クラッチプレート押圧部、６１ｃ…ストレートスプライン嵌合部、６２…カムボール、２２１…第１のハウジングエレメント、２２２…第２のハウジングエレメント、２２３…第３のハウジングエレメント、５２０…カム溝、５２０ａ，５２０ｂ…カム面、５２０ａ１，５２０ｂ１…第１のカム面、５２０ａ２，５２０ｂ２…第２のカム面、６１０…カム溝、６１０ａ，６１０ｂ…カム面、６１０ａ１，６１０ｂ１…第１のカム面、６１０ａ２，６１０ｂ２…第２のカム面、ａ…円周方向中央部、ｂ，ｃ…円周方向端部、Ｏ…回転軸線、Ｐ１，Ｐ２…推力、Ｓ１，Ｓ２，Ｔ１，Ｔ２…力、θ１，θ２…カム角、α…設定作動角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力を発生させる電磁コイル、及び前記電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャを有する出力機構と、
前記出力機構の軸線上に配置され、前記アーマチャに対向するカム部材、及び前記カム部材と前記アーマチャとの間に介在するカムフォロアを有するカム機構とを備え、
前記カム機構は、前記カム部材が前記アーマチャとの間に前記カムフォロアを転動させる段状のカム面を有し、前記カム面がその円周方向中央部から円周方向端部に向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている
電磁クラッチ。
【請求項２】
前記カム機構は、前記カム面が設定範囲内の推力を発生させるための第１のカム面、及び前記第１のカム面のカム角よりも大きいカム角に設定された第２のカム面で形成されている請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、
前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、
前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチと、
前記メインクラッチに前記回転軸線に沿って並列して配置されたサブクラッチとを備え、
前記サブクラッチは、請求項１又は２に記載の電磁クラッチである
駆動力伝達装置。
【請求項１】
電磁力を発生させる電磁コイル、及び前記電磁コイルへの通電によって移動するアーマチャを有する出力機構と、
前記出力機構の軸線上に配置され、前記アーマチャに対向するカム部材、及び前記カム部材と前記アーマチャとの間に介在するカムフォロアを有するカム機構とを備え、
前記カム機構は、前記カム部材が前記アーマチャとの間に前記カムフォロアを転動させる段状のカム面を有し、前記カム面がその円周方向中央部から円周方向端部に向かって漸次大きくなるカム角をもつ複数の傾斜面で形成されている
電磁クラッチ。
【請求項２】
前記カム機構は、前記カム面が設定範囲内の推力を発生させるための第１のカム面、及び前記第１のカム面のカム角よりも大きいカム角に設定された第２のカム面で形成されている請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
駆動源の駆動トルクによって回転する第１の回転部材と、
前記第１の回転部材にその回転軸線に沿って相対回転可能に配置された第２の回転部材と、
前記第２の回転部材と前記第１の回転部材とをクラッチ力によってトルク伝達可能に連結するメインクラッチと、
前記メインクラッチに前記回転軸線に沿って並列して配置されたサブクラッチとを備え、
前記サブクラッチは、請求項１又は２に記載の電磁クラッチである
駆動力伝達装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６２９３７（Ｐ２０１２−６２９３７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６５５９（Ｐ２０１０−２０６５５９）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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