駆動力配分装置及びその製造方法
【課題】引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、高価な表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することを可能とし、更にはクラッチ伝達トルク特性のバラツキを防止することを可能とした駆動力配分装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】駆動力配分装置９は、第２の摩擦クラッチ５０のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けている。第２の摩擦クラッチ５０は、電磁石７０とアーマチュア７１との間に介在されている。電磁石７０がアーマチュア７１を吸引する荷重を第２の摩擦クラッチ５０に対して直接加えることで、入力部材２０と出力部材３０との間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチ４０の締結を調整する。
【解決手段】駆動力配分装置９は、第２の摩擦クラッチ５０のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けている。第２の摩擦クラッチ５０は、電磁石７０とアーマチュア７１との間に介在されている。電磁石７０がアーマチュア７１を吸引する荷重を第２の摩擦クラッチ５０に対して直接加えることで、入力部材２０と出力部材３０との間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチ４０の締結を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式摩擦クラッチを用いた駆動力配分装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電磁式摩擦クラッチを備えた四輪駆動車における各種の駆動力配分装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、入力部材と出力部材との間のトルク伝達を行うメインクラッチの締結を、電磁石の通電により締結するパイロットクラッチにより調整している。そのパイロットクラッチは、フロントハウジング内に設けられており、パイロットクラッチの一側には、アーマチャが配置されている。パイロットクラッチの他側には、リヤハウジングが配置されており、そのリヤハウジング内には、ヨーク内に嵌着された電磁石が配置されている。
【０００３】
この従来の駆動力配分装置によれば、電磁石への通電により、ヨーク、リヤハウジング、アーマチャ、パイロットクラッチ、リヤハウジング及びヨーク間を循環する磁気回路が形成される。電磁石によりアーマチャを吸引してパイロットクラッチを押付けることでパイロットクラッチが締結される。その締結によりスラスト力を発生するカム機構により、メインクラッチに対する押付け力に変換し、その押付け力をメインクラッチへ伝達することで、入力部材から出力部材へ駆動力が伝達される。
【０００４】
パイロットクラッチに対する押付け力は、電磁石の電磁コイルにより励起された磁束がパイロットクラッチを貫通してアーマチャを吸引することで発生する。そのため、パイロットクラッチは、磁気を通し易いという特性とクラッチプレートの摩擦特性との両方を兼ね備えた構成を必要とする。これにより、パイロットクラッチは鉄製であり、その鉄製のクラッチプレートの摺動面には、摩擦係合による摩耗を抑制する表面処理が施されている。磁気回路の一部を構成するリヤハウジングのパイロットクラッチの中間部と対応する部位には、非磁性体が埋設されている。
【０００５】
パイロットクラッチの表面処理としては、クラッチプレートの摺動面に同心円上に設けられた多数の微細な幅の溝部、あるいは多数の格子状の溝部を形成するとともに、その摺動面の組成を窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理により変化させたり、クラッチプレートの摺動面にダイヤモンド状炭素薄膜を施したりしている。この表面処理により、クラッチプレートの摺動面を強化して摩耗を減らすようにしている。
【０００６】
この種の駆動力配分装置の他の一例としては、例えばオイルで潤滑されたとき最適に機能する摩擦クラッチ紙をパイロットクラッチのクラッチプレート摺動面に設けた駆動力配分装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この特許文献２に記載された従来の駆動力配分装置は、入力部材を回転可能に支持するハウジング内に電磁石を固定している。パイロットクラッチは、入力部材の内面に設けられており、入力部材を介して電磁石が対向して配置されている。パイロットクラッチの入力部材と反対側には、電磁石のプランジャに連結されたアーマチュア（作用プレート）が対向して配置されている。
【特許文献１】特開２００３−２８２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−６１６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、オイルで潤滑されたときクラッチプレート同士が対向する２面間に介在するオイルの粘性抵抗により引きずりトルクが発生する。大きな引きずりトルクが発生する原因の一つとしては、クラッチプレート摺動面（摩擦面）が広いことにある。すなわち、オイル粘性による引きずりトルクは、クラッチプレート同士が対向する２面の面積に比例する。
【０００９】
上記特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、パイロットクラッチが磁気回路の一部を構成しているため、パイロットクラッチの磁気通路断面積を、磁気を通し易くする所定の広さに設定する必要がある。そのため、クラッチプレートの摺動面に加えて、クラッチプレートの摺動面としては必要としない磁気通路断面を形成しなければならず、パイロットクラッチを大きく形成せざるを得なかった。その結果、引きずりトルクを減少させるのには限界があり、引きずりトルクを小さくすることが困難となるという問題点があった。そのため、特に低温時の大きな引きずりトルクを前提としてデファレンシャルやドライブシャフトの強度を大きくして設計しなければならず、重量が嵩み、大型化し、製作コストが高騰するという問題点があった。また、低温時にはタイトコーナーブレーキング現象の発生を回避することができないなどという操縦性の悪化を招くという問題点があった。
【００１０】
また、この従来の駆動力配分装置は、パイロットクラッチが鉄同士の摩擦のため、スティック・スリップによる振動、騒音が発生しやすく、対策として摺動面に種々の油溝を設けたり、耐摩耗牲を持たせたりするために窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理あるいはダイヤモンド状炭素薄膜を施しているが、加工コストが高くなるという問題点があった。また、これらの処理を施したとしても、油溝の摩耗などによりパイロットクラッチの摩耗特性（μ−Ｖ特性）が使用中に悪化して、車両の振動・騒音が発生するという問題点があった。また、この従来の駆動力配分装置は、磁気回路の一部を構成するリヤハウジングに埋設された非磁性体を挟んで、フロントハウジング側のアーマチュアとリヤハウジング側の電磁石とを配置し、アーマチュア及び非磁性体間にパイロットクラッチを配置した構造とされており、この非磁性体との接合構造の製作コストが高騰するという様々な問題点があった。
【００１１】
一方、上記特許文献２に記載された従来の駆動力配分装置にあっては、電磁石のヨークとアーマチュア（プランジャ）の空隙が、特に軸方向の荷重に対して変形が大きいボールベアリングを介して維持されている。そのため、この従来の駆動力配分装置は、電磁式カップリングとハウジングとの位置関係に影響され、電磁石のヨークとアーマチュア（プランジャ）の空隙長が不安定となり、製品ごとにクラッチ伝達トルク特性のバラツキが発生するという問題点を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、高価な表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することを可能とし、更にはクラッチ伝達トルク特性のバラツキを防止することを可能とした駆動力配分装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、入力軸と出力軸の間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、前記第１の摩擦クラッチの伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチと、前記第２の摩擦クラッチのトルクをスラスト力に変換して前記第１の摩擦クラッチへ伝達するカム機構と、前記第２の摩擦クラッチの一側に配されたアーマチュアと、前記第２の摩擦クラッチの他側に配された電磁石と、前記アーマチュア及び前記電磁石の間に形成される空隙と、前記アーマチュア及び前記電磁石の間に介在する少なくとも１つの板部材と、を備え、前記電磁石と前記アーマチュアとが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重を前記第２の摩擦クラッチに対して直接付与するよう構成した駆動力配分装置が提供される。
【００１４】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数の第１及び第２のクラッチプレートを有し、前記第１及び第２のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けた構成が好ましい。
【００１５】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチが、前記アーマチュアと前記電磁石との間に介在された構成が好ましい。
【００１６】
上記駆動力配分装置において、前記入力軸と同一軸線上に設けられた磁路形成部を備え、前記電磁石、前記アーマチュア及び前記第２の摩擦クラッチを前記磁路形成部の外周に配置した構成が好ましい。
【００１７】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチは、前記第１及び第２のクラッチプレートの一方を前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合し、前記第１及び第２のクラッチプレートの他方を前記磁路形成部に対して軸方向に移動可能に係合した構成が好ましい。
【００１８】
上記駆動力配分装置において、前記カム機構は、前記スラスト力を前記第１の摩擦クラッチへ伝達する第１カム部材と、前記第２の摩擦クラッチに連結された第２カム部材と、前記第１カム部材及び前記第２カム部材間に配されたカムボールとにより構成され、前記第２カム部材が、前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合した構成が好ましい。
【００１９】
上記駆動力配分装置において、前記電磁石及び第２の摩擦クラッチの間にスラストニードルベアリングを介在させた構成が好ましい。
【００２０】
上記駆動力配分装置において、前記電磁石及び前記磁路形成部は、所定の空隙をもって配された構成が好ましい。
【００２１】
また、本発明によれば、上記駆動力配分装置を製造するにあたり、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を、第１の組合せで互いに組み付ける第１組付工程と、前記第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、前記電磁石に予め設定された値の設定電流を流して前記第１の摩擦クラッチの前記伝達トルクを測定する測定工程と、前記測定工程にて測定された前記伝達トルクと予め設定された設定トルクとの差に基づいて前記空隙の寸法の補正量を算出する算出工程と、前記空隙が前記補正量だけ補正されるように、前記第１の組合せに対し、前記第２の摩擦クラッチ、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材の少なくとも１つを交換した第２の組合せで、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を互いに組み付ける第２組付工程と、を含む駆動力配分装置の製造方法が提供される。
【００２２】
上記駆動力配分装置の製造方法において、前記第２の組合せは、前記第１の組合せに対して前記板部材が交換されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、第２の摩擦クラッチにおけるクラッチプレートの摺動面の面積を小さくすることができる。そのため、特にオイルの粘性による引きずりトルクを小さくすることができるようになり、デファレンシャルやドライブシャフトの強度を小さくすることができるため、小型軽量化を達成するとともに、安価に製作することができる。また、高価な油溝加工や表面処理を施さずに長期間にわたり安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができるようになる。さらに、電磁石に作用する磁気吸引力を第２の摩擦クラッチに直接加えることが可能となり、電磁石及びハウジング間の空隙長を安定化させることができるようになり、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【００２６】
同図において、符号１は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）タイプの四輪駆動車の全体構成を概略的に示している。この四輪駆動車１の基本構成は、エンジン２、トランスミッション３、フロントデフ４、トランスファ５、左右一対の前輪車軸６，６、左右の前輪７，７、後輪用のプロペラシャフト８、前輪用プロペラシャフト１３、リヤデフ１０、左右一対の後輪車軸１１，１１、左右の後輪１２，１２により主に構成されている。トランスファ５内には、駆動力配分装置９が設けられている。
【００２７】
上記のように構成された四輪駆動車１では、エンジン２からの駆動力は、トランスミッション３、トランスファ５、後輪用のプロペラシャフト８、リヤデフ１０及び左右一対の後輪車軸１１，１１を介して一対の後輪１２，１２を直接駆動し、前輪用プロペラシャフト１３、フロントデフ４及び左右一対の前輪車軸６，６を介して一対の前輪７，７を駆動する。
【００２８】
（駆動力配分装置の構成）
図２は、本発明の第１実施の形態である駆動力配分装置を備えたトランスファの内部構造を示す断面図であり、図３は、駆動力配分装置の断面拡大図である。
【００２９】
これらの図において、四輪駆動車１のトランスファ５は、ケース１４を有している。ケース１４には、ベアリング２０，２１を介して回転可能に支持された入力部材である主軸１５が貫通されている。エンジン２からの駆動力は、トランスミッション３を介して主軸１５の左側より入力され、右側の後輪用のプロペラシャフト８に直接伝達される。
【００３０】
主軸１５と平行な部位には、前輪出力軸１６が設けられている。この前輪出力軸１６の同一軸上には、スプロケットギヤ１７が設けられている。このスプロケットギヤ１７と対応するスプロケットギヤ１８が、主軸１５と同一軸上に配置されている。そのスプロケットギヤ１７及びスプロケットギヤ１８間には、環状のチェーンベルト１９が掛け回されている。主軸１５とスプロケットギヤ１８との間には、駆動力配分装置９が設けられている。この駆動力配分装置９は、メインクラッチ４０、電磁式のパイロットクラッチ５０及びパイロットクラッチ５０の締結によりメインクラッチ４０への押付け力を発生するカム機構６０により構成されている。
【００３１】
以上のように構成された駆動力配分装置９においては、二輪駆動の際にはメインクラッチ４０の締結が解除され、トランスミッション３からの駆動力の全てが、後輪用のプロペラシャフト８に伝達されるようになっている。一方、四輪駆動時にあっては、メインクラッチ４０が締結状態となり、主軸１５、メインクラッチ４０、スプロケットギヤ１８、チェーンベルト１９及びスプロケットギヤ１７を介して前輪出力軸１６に伝達するようになっている。
【００３２】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図３に示すように、クラッチハブ４１及びクラッチドラム４２を環状に形成している。このクラッチハブ４１及びクラッチドラム４２間には、複数のインナクラッチプレート４３と複数のアウタクラッチプレート４４とが設けられている。クラッチハブ４１は、円環状部材４１ａの中央部分にハブ内筒４１ｂ及びハブ外筒４１ｃを連結した内外二重筒構造とされている。そのハブ内筒４１ａは、主軸１５にスプライン連結されている。ハブ内筒４１ａ及びハブ外筒４１ｃ間に形成された空間部には、カム機構６０のプレッシャリング６１に向けて付勢するコイルばね４５が介装されている。
【００３３】
一方のクラッチドラム４２の一端部は、チェーンベルト１９が掛け回されたスプロケットギヤ１８に連結固定されている。インナクラッチプレート４３は、ハブ外筒４１ｃにスプライン連結されている。アウタクラッチプレート４４は、クラッチドラム４２にスプライン連結されている。インナクラッチプレート４３及びアウタクラッチプレート４４のいずれか一方の摺動面には、紙製のフェーシングを取り付けることが好適である。
【００３４】
パイロットクラッチ５０が締結されると、カム機構６０のプレッシャリング６１がコイルばね４５の付勢力に抗してメインクラッチ４０側へ移動することで、メインクラッチ４０が締結される。メインクラッチ４０が締結されると、エンジン動力を前輪左右及び後輪左右に伝達する４ＷＤ（四輪駆動）モードとなる。
【００３５】
（パイロットクラッチ機構の構成）
パイロットクラッチ機構の基本構成は、図３に示すように、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、磁路を形成するための磁路形成部材５３と、電磁石７０と、電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１とにより主に構成されている。このパイロットクラッチ機構及びメインクラッチ４０間に配されたカム機構６０は、電磁石７０の通電によりアーマチュア７１を吸引してパイロットクラッチ５０を締結することで生じるスラスト力をメインクラッチ４０に伝達する。パイロットクラッチ５０によりメインクラッチ４０の伝達トルクを調整することでスプロケット１８と主軸１５とが断続する。
【００３６】
ところで、従来の駆動力配分装置のように、磁気回路の一部を構成するパイロットクラッチに非磁性体の紙フェーシングを設けると、磁気を遮断してしまう。そのため、充分な磁気吸引力が得られなくなる。この問題を解消するため、この第１の実施の形態においては、電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を挟み込む構成とされている。この構成は、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、ケース１４にメインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０を係合させていない。また、カム機構６０を挟んでメインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０のそれぞれが、独立して配置されており、アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接付加するようになっている。アーマチュア７１と電磁石７０とのいずれか一方、あるいはその両方が軸方向に移動する構成を有していることが好適である。
【００３７】
電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を挟み込む構成は、電磁石７０とアーマチュア７１との間の空隙Ｇ２を安定化させるとともに、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを少なくしている。この構成は更に、パイロットクラッチ５０のクラッチプレート５１，５２の一方のクラッチプレート摺動面に紙フェーシングを使用することで引きずりトルクを大幅に低減しており、高価な油溝加工及び表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができるようにしている。また、メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０を同一のサイズに設定する必要がなくなり、メインクラッチ４０のサイズを大きく設定することでトルク容量を大きくすることが可能となる。
【００３８】
（磁路形成部の構成）
主軸１５には、図３に示すように、磁路形成部材５３が同一軸線上に設けられ、主軸１５にスプライン連結されている。この磁路形成部材５３は、円筒状をなす磁性体からなる。磁路形成部材５３の外周部は、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とを対向して配置する配置面とされている。この構成により、パイロットクラッチ機構を集約化してコンパクトに構成することができるようになり、トランスファ５内への組付構造が簡略化できるとともに、設置スペースを有効に利用することができる。
【００３９】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図３に示すように、磁路形成部材５３とアーマチュア７１との間に形成された空間部内に配されている。その空間部内には、スラストニードルベアリング５４が電磁石７０と対向して設けられている。パイロットクラッチ５０は、複数のアウタクラッチプレート５１と、複数のインナクラッチプレート５２とを有しており、アーマチュア７１の押付け力により締結される。そのアウタクラッチプレート５１は、アーマチュア７１に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。一方のインナクラッチプレート５２は、磁路形成部材５３に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。
【００４０】
インナクラッチプレート５２の摺動面には、摩擦フェーシングが取り付けられている。摩擦フェーシングとしては、例えば紙製のフェーシングを使用することができる。アウタクラッチプレート５１の摺動面に紙製のフェーシングを取り付けてもよい。従来の鉄製クラッチプレートでは、上述したように、磁気を通すため、摩擦クラッチとしては本来必要としない広い面積を形成しなければならなかった。しかしながら、この第１の実施の形態にあっては、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、アーマチュア７１が電磁石７０に吸引される荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接付加するようになっているので、パイロットクラッチ５０に紙製フェーシングを使用することが可能となり、そのクラッチプレートは、従来の鉄製クラッチプレートと比べてクラッチプレート摺動面の面積を小さくすることができる。これにより、オイルで潤滑されたときクラッチプレートの対向摺動面間に介在するオイルの粘性抵抗による引きずりトルクの発生を減少させている。従って、摩耗特性がよく、シャダー性能及び耐久性に優れたクラッチが得られる。なお、パイロットクラッチ５０のインナクラッチプレート５２の枚数としては、１枚に設定してもよく、２枚以上の枚数に設定してもよいことは勿論である。
【００４１】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、コイル７０ａ及びヨーク７２により構成されている。そのヨーク７２は、図３に示すように、磁路形成部材５３の外周部にベアリング７４を介して回転可能に支持されている。そのヨーク７２は、メインクラッチ４０側に開放された断面コ字状をなす円環状の凹部７２ａを有している。その凹部７２ａ内には、円環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７２のコイル７０ａと面する部位には、非磁性部材のステンレス材等からなる円環状の板部材としての第１スラストワッシャ７３が埋設されている。ヨーク７２と磁路形成部材５３とは、所定の空隙Ｇ１をもって配されている。
【００４２】
（アーマチュアの構成）
電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１は、図３に示すように、小径筒部７１ａと大径筒部７１ｂとからなる内外二重筒形状を有している。その小径筒部７１ａの内周部は、カム機構６０のカムリング６２にスプライン連結されている。大径筒部７１ｂの内部には、パイロットクラッチ５０及びスラストニードルベアリング５４が収容されている。また、本実施形態においては、パイロットクラッチ５０とスラストニードルベアリング５４の間には、板部材としての第２スラストワッシャ７５が介在している。アーマチュア７１は、磁路形成部材５３の外周部に外嵌支持されており、ヨーク７２との間に所定の空隙Ｇ２を保持して軸方向移動可能に支承されている。そのアーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う磁気吸引力によりパイロットクラッチ５０を押付けて締結させる。
【００４３】
図示しないリード線を介して電磁石７０に通電されると、パイロットクラッチ５０を除いてヨーク７２、磁路形成部材５３、及びアーマチュア７１間を循環する磁路Ｌを形成することができる。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を収容して、電磁石７０とアーマチュア７１とが近接して配されているので、磁束漏れを低減させ、磁力を効率的に使用することが可能となる。アーマチュア７１に作用する磁気吸引力は、ヨーク７２及び磁路形成部材５３へと伝えられ、パイロットクラッチ５０への押付け力となる。電磁石７０への通電電力を調整することでパイロットクラッチ５０への押付け力を調整することができる。
【００４４】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、図３に示すように、磁路形成部材５３及びメインクラッチ４０間にあって主軸１５の外周面に配されており、メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御する。そのカム機構６０は、第１カムでありクラッチドラム４２とスプライン結合しているプレッシャリング６１と、第２カムでありアーマチュア７１とスプライン結合しているカムリング６２と、カムリング６２及びプレッシャリング６１間に配されたカムボール６３とにより構成されている。電磁石７０に通電すると、アーマチュア７１がパイロットクラッチ５０側に吸引されることでパイロットクラッチ５０が締結される。カムリング６２とプレッシャリング６１との間に回転トルクが生じることでカム機構６０にスラスト力を発生させる。カム機構６０のスラスト力によりプレッシャリング６１がメインクラッチ４０側へ移動し、メインクラッチ４０が締結する。
【００４５】
ところで、従来においては、パイロットクラッチに非磁性体の紙フェーシングを設けると磁気を遮断してしまうので、充分な磁気吸引力が得られないという問題がある。また、カム機構により増幅されることでメインクラッチを押付けるため、パイロットクラッチの引きずりトルクが増大する。駆動力配分装置の内部温度が低温になると、駆動力配分装置内のオイルの粘性抵抗が大きくなり、パイロットクラッチが非作動状態であっても、オイルの粘性抵抗による引きずりトルクが非常に大きくなる。低温時には、タイトコーナーブレーキング現象の発生を回避することはできず、車両操縦性の悪化を招くこととなる。
【００４６】
（第１の実施の形態の効果）
これに対し、第１の実施の形態である駆動力配分装置９によると、次の様々な効果が得られる。
（１）アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接に付与する構成としたため、パイロットクラッチ５０に紙製のフェーシングを使用することができるようになり、クラッチプレート５１，５２の摺動面の面積を小さくすることが可能となる。それにより、オイルの粘性による引きずりトルクを大幅に低減することが可能となる。
（２）電磁石７０とアーマチュア７１との間の空隙Ｇ２長が安定化し、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを少なくすることができる。
（３）オイルの粘性による低温時の引きずりトルクを大幅に小さくすることができるようになり、デファレンシャルやドライブシャフトの強度増大を避けることで小型軽量化を達成することができるとともに、安価に製作することができる。
（４）鉄製のパイロットクラッチ５０に油溝加工が不要となり、高価な表面処理を必要としないため、加工コストを低減することができるとともに、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができる。
（５）ケース１４に磁気を遮断するための非磁性体接合構造を設ける必要がなくなり、製作コストを低減することができる。
（６）磁路形成部材５３の外周部に、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とを対向して配置することで、パイロットクラッチ機構の設置構造を簡略化するとともに、ケース１４内の設置スペースを有効に利用することができるようになる。
（７）パイロットクラッチ機構をコンパクトに構成することができるようになり、装置全体の軽量小型化と車載性とを向上させることが可能となる。
（８）小さな電流で大きなトルクを制御することができるので、コントローラのコストも安価となる。
【００４７】
図４はアーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法と磁気吸引力の関係を示すグラフである。図４中には、異なる電流値の３つのグラフが図示されている。
この駆動力配分装置９では、パイロットクラッチ機構の構成部品に寸法のばらつきが存在するため、電磁石７０とアーマチュア７１の間の空隙Ｇ２は大きくばらつくことになる。また、図４に示すように、電磁石７０に流す電流値が大きくなるほど磁気吸引力は大きくなり、電磁石７０とアーマチュア７１の空隙Ｇ２が大きいほど磁気吸引力は弱くなる。後者の特性により、空隙Ｇ２がばらつくと磁気吸引力がばらつき、ひいてはメインクラッチ４０の伝達トルクがばらつくこととなる。本実施形態においては、アーマチュア７１の押し付け荷重によりパイロットクラッチ５０にトルクを生じさせ、このトルクをカム機構６０により増幅してメインクラッチ４０を押し付けて伝達トルクを生じさせているので、磁気吸引力のばらつきによる伝達トルクのばらつきが比較的大きくなる。
【００４８】
図５はアーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法とメインクラッチにおける伝達トルクの関係を示すグラフである。図５中には、同一の電流値の３つのグラフが図示されている。
図５に示すように、アーマチュア７１からパイロットクラッチ５０、カム機構６０を介してメインクラッチ４０に力が伝達されるため、例え同一電流であっても伝達トルクにばらつきが生じる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、パイロットクラッチ機構及びカム機構６０の構成部品の寸法精度、摩擦特性等のばらつきにより、伝達トルクがばらつくことになる。パイロットクラッチ機構、カム機構６０の各構成部品の寸法精度、摩擦特性等を高精度に管理すれば、伝達トルクのばらつきを抑制することができるが、この方法では装置の製造コストが極めて高くなるので現実的ではない。本実施の形態では、以下の方法によりこの問題点を解決している。
【００５０】
本実施の形態の駆動力配分装置９は、次の工程を経て製造される。
駆動力配分装置９の製造に先立ち、搭載される車両に応じて、予め設定された値の設定電流と、この設定電流のときのメインクラッチ４０の目標とする設定トルクを取得しておく。また、図６に示すように、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５の合計の厚さの補正量と、メインクラッチ４０の伝達トルクの変化量の関係を取得しておく。図６は、伝達トルクの設定トルクを基準とした伝達トルクと厚さの補正量との関係の一例を示すグラフである。さらに、駆動力配分装置９の製造にあたっては、複数の厚さの第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を準備しておく。
【００５１】
まず、メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０、カム機構６０、アーマチュア７１、電磁石７０、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を、第１の組合せで互いに組み付ける（第１組付工程）。この第１の組合せは、空隙Ｇ２が予め設定された初期範囲に入るように、各部品を選択することが好ましい。
【００５２】
そして、第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、電磁石７０に前述の設定電流を流してメインクラッチ４０の伝達トルクを測定する（測定工程）。このように測定された伝達トルクと前述の設定トルクとの差に基づいて空隙Ｇ２の寸法の補正量を算出する（算出工程）。
【００５３】
次いで算出された空隙Ｇ２が補正量だけ補正されるように、第１の組合せに対し、第１スラストワッシャ７３と第２スラストワッシャ７５の少なくとも一方を交換した第２の組合せで、メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０、カム機構６０、アーマチュア７１、電磁石７０、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を互いに組み付ける（第２組付工程）。ここで、交換可能な板部材である第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５は、互いに厚さが異なっているので、例えば、空隙Ｇ２の補正量が大きい場合は第１スラストワッシャ７３を優先的に交換し、補正量が小さい場合は第２スラストワッシャ７５を優先的に交換すればよく、補正量の調整が簡単容易である。尚、第２組付工程の後に、設定電流を流してメインクラッチ４０の伝達トルクを測定して、伝達トルクが設定トルクに対して所定の誤差範囲に収まっていないようなら、再度、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５の少なくとも一方を交換するようにしてもよい。
【００５４】
これにより、寸法精度、摩擦特性を厳密に管理することなく、比較的安価な各構成部品を組み合わせることで、伝達トルクを所定の範囲に収めることができ、装置の製造コストを飛躍的に低減することができる。
また、組立時に測定した伝達トルクに応じて伝達トルクの特性を調整するので、部品寸法により空隙Ｇ２の寸法を管理する場合に比べて、伝達トルクのばらつきを小さくでき、実用に際して極めて有利である。
【００５５】
［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図であり、図８は、第２の実施の形態に係る駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００５６】
これらの図において、上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、上記第１の実施の形態では、ＦＲタイプの四輪駆動車に駆動力配分装置を備えた構成となっていたものを、この第２の実施の形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）タイプの四輪駆動車に駆動力配分装置を備えている点にある。なお、ＦＦタイプの四輪駆動車の基本構成は、図示例に限定されるものではない。
【００５７】
この四輪駆動車１の基本構成は、図７に示すように、エンジン２、トランスミッション３、フロントデフ４、トランスファ５、左右一対の前輪車軸６，６、一対の前輪７，７、プロペラシャフト８、駆動力配分装置９、リヤデフ１０、左右一対の後輪車軸１１，１１、一対の後輪１２，１２により主に構成されている。駆動力伝達装置９及びリヤデフ１０は、リヤデフケース２２内に収容支持されるとともに、リヤデフケース２２を介して車体に支持されている。
【００５８】
エンジン２からトランスファ５に伝達された駆動力は、プロペラシャフト８を介して駆動力配分装置９に伝達される。その駆動力配分装置９がトルク伝達可能に連結されると、エンジン２の駆動力は、駆動力配分装置９のドライブピニオンシャフト２３を介してリヤデフ１０に伝達され、左右の後輪車軸１１，１１を介して後輪１２，１２に伝達される。
【００５９】
（駆動力配分装置の構成）
駆動力伝達装置９の基本構成は、図８に示すように、エンジン２により回転駆動される入力部材である回転軸２４と、ドライブピニオンシャフト２５を回転駆動する出力部材であるクラッチドラム４２と、メインクラッチ４０と、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、パイロットクラッチ５０の伝達トルクをメインクラッチ４０に対する押付け力に変換するカム機構６０と、これらの構成部品を収容するリヤデフケース２２とにより主に構成されている。
【００６０】
（入力部材の構成）
回転軸２４は、図８に示すように、ベアリング２６を介して前部のリヤデフケース２２内に回転可能に、かつ、軸方向移動不能に支承されている。回転軸２４の内部には、ドライブピニオンシャフト２５を同軸上に配置するとともに、相対回転可能に軸支する軸受部３２が設けられている。回転軸２４の先端部は、プロペラシャフト８のフランジ部に連結固定されるフランジ部２７の円筒部内にナット２８により締付固定されている。
【００６１】
（出力部材の構成）
ドライブピニオンシャフト２５には、図８に示すように、メインクラッチ４０のクラッチドラム４２がスプライン結合されている。このクラッチドラム４２は、内筒４２ａと外筒４２ｂとが連結された内外二重筒形状に形成されている。その内筒４２ａが、回転軸２４の中空部２４ａ内に収容されている。
【００６２】
ドライブピニオンシャフト２５の他端部は、一対のテーパローラベアリング２９，３０を介して後部のリヤデフケース２２の内周面に回転可能に支承されている。ドライブピニオンシャフト２５の他端部先端には、ギヤ２５ａが一体形成されている。このギヤ２５ａは、リヤデフ１０の図示しないギヤ機構と噛合している。リヤデフケース２２の内周面とドライブピニオンシャフト２５との間には、シール３１が配されている。
【００６３】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図８に示すように、クラッチドラム４２の外筒４２ｂ内にスプライン連結された複数のアウタクラッチプレート４３と、回転軸２４の外周部にスプライン連結された複数のインナクラッチプレート４４とを有している。メインクラッチ４０のパイロットクラッチ５０とは反対側には、クラッチの軸方向移動を規制するスペーサ４６が配されている。メインクラッチ４０は、パイロットクラッチ５０の締結によりメインクラッチ４０側に移動するプレッシャリング６１を介して締結される。
【００６４】
（パイロットクラッチ機構の構成）
この第２の実施の形態に係るパイロットクラッチ機構において、上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、磁路を形成するための磁路形成部２４ｂが回転軸２４と一体形成されていることにある。このパイロットクラッチ機構を構成する他の構成部品は、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、電磁石７０と、電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１とにより構成されている。
【００６５】
この第２の実施の形態にあっても、パイロットクラッチ５０をクラッチドラム４２に係合させないで、パイロットクラッチ機構及びパイロットクラッチ５０が独立して配置されており、アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接に付与するようになっている。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を介在させた構成により、パイロットクラッチ５０のクラッチプレート５１，５２の一方のクラッチプレート摺動面に紙フェーシングを使用することが可能となり、パイロットクラッチ５０の引きずりトルクを大幅に減少させるとともに、高価な油溝加工や表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができる。
【００６６】
（磁路形成部の構成）
磁路形成部２４ｂは、図８に示すように、回転軸２４の一部を構成している。この磁路形成部２４ｂの外周部には、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とが対向して設けられている。この第２の実施の形態にあっては、磁路形成部２４ｂと回転軸２４とが一体化されているが、図示例に限定されるものではなく、例えば上記第１の実施の形態と同様に、磁路形成部２４ｂを回転軸２４とは別体に形成することができることは勿論である。
【００６７】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図８に示すように、アウタクラッチプレート５１とインナクラッチプレート５２とを有している。そのアウタクラッチプレート５１は、アーマチュア７１に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。インナクラッチプレート５２は、回転軸２４に一体形成された磁路形成部２４ｂにスプライン連結されている。電磁石７０及びパイロットクラッチ５０間には、スラストニードルベアリング５４が介在されている。アウタクラッチプレート５１又はインナクラッチプレート５２の摺動面に紙製のフェーシングを取り付けることが好適である。
【００６８】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、コイル７０ａ及びヨーク７２により構成されている。そのヨーク７２は、図８に示すように、リヤデフケース２２に図示しない固定手段で固定されており、磁路形成部２４ｂとの間に所定の空隙Ｇ１をもって支持されている。ヨーク７２の凹部内には、円環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７２のコイル７０ａと面する部位には、ステンレス材等からなる円環状の第１スラストワッシャ７３が埋設されている。電磁石７０の通電により吸引される円環状のアーマチュア７１は、ヨーク７２との間に所定の空隙Ｇ２をもって軸方向に移動可能に支承されている。図示しないリード線を介して電磁石７０に通電すると、ヨーク７２、磁路形成部２４ｂ、及びアーマチュア７１間を循環する磁路Ｌを形成することができる。アーマチュア７１に作用する磁気吸引力は、ヨーク７２及び磁路形成部２４ｂへと伝えられ、パイロットクラッチ５０への押付け力となる。電磁石７０への通電電力を調整することでパイロットクラッチ５０への押付け力を調整することができる。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を収容して、電磁石７０とアーマチュア７１とを近接して配することで、磁束漏れを低減させ、磁力を効率的に使用することが可能となる。
【００６９】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、磁路形成部２４ｂとメインクラッチ４０との間にあって回転軸２４の外周面に支持されている。回転軸２４とパイロットクラッチ５０の締結トルクは、アーマチュア７１に伝達され、アーマチュア７１とスプライン結合されたカムリング６２へと伝達される。カムリング６２へ伝達された締結トルクは、カムボール６３を介してプレッシャリング６１、プレッシャリング６１とスプライン結合されたクラッチドラム４２へと伝達される。電磁石７０に通電すると、アーマチュア７１がパイロットクラッチ５０側に吸引されることで、パイロットクラッチ５０が締結され、カムリング６２とプレッシャリング６１との間に回転トルクが生じることによりカム機構６０にスラスト力を発生させる。カム機構６０のスラスト力によってプレッシャリング６１がメインクラッチ４０側へ移動し、メインクラッチ４０が締結する。
【００７０】
（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態である駆動力配分装置９によると、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られ、ＦＦタイプの四輪駆動車に効果的に使用することができるようになる。
【００７１】
また、第２の実施の形態においても、前述の第１組付工程、測定工程、算出工程及び第２組付工程を経て、駆動力配分装置９が製造される。本実施形態においては、調整可能な板部材は１つであり、第１スラストワッシャ７３の交換により、空隙Ｇ２の寸法を調整することにより、伝達トルクの特性を調整している。
【００７２】
以上の説明からも明らかなように、本発明の実施の形態に係る駆動力配分装置は、前後輪間の駆動力配分に適用することで、前輪のみ、あるいは後輪のみを駆動する２ＷＤモード、車両状態に応じて前後輪間の駆動力を自動制御するオートモード、最大駆動力に保持するロックモードを備えた構成とすることができる。また、トランスファを備えることなく変速機から直接出力軸に駆動力を伝達する構成のものにも適用が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両における駆動力配分装置に効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の代表的な実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の代表的な実施の形態である駆動力配分装置を備えたトランスファの内部構造を示す断面図である。
【図３】駆動力配分装置の断面拡大図である。
【図４】アーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法と磁気吸引力の関係を示すグラフである。
【図５】アーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法とメインクラッチにおける伝達トルクの関係を示すグラフである。
【図６】伝達トルクの設定トルクを基準とした伝達トルクと厚さの補正量との関係の一例を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【図８】駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 四輪駆動車
２ エンジン
３ トランスミッション
４ フロントデフ
５ トランスファ
６ 前輪車軸
７ 前輪
８ （後輪用）プロペラシャフト
９ 駆動力配分装置
１０ リヤデフ
１１ 後輪車軸
１２ 後輪
１３ 前輪用プロペラシャフト
１４ ケース
１５ 主軸
１６ 前輪出力軸
１７ スプロケットギヤ
１８ スプロケットギヤ
１９ チェーンベルト
２０ ベアリング
２１ ベアリング
２２ リヤデフケース
２４ 回転軸
２４ａ 中空部
２４ｂ 磁路形成部
２５ ドライブピニオンシャフト
２５ａ ギヤ
２６ ベアリング
２７ フランジ部
２９ テーパローラベアリング
３０ テーパローラベアリング
３１ シール
３２ 軸受部
４０ メインクラッチ
４１ クラッチハブ
４１ａ 円環状部材
４１ｂ ハブ内筒
４１ｃ ハブ外筒
４２ クラッチドラム
４２ａ 内筒
４２ｂ 外筒
４３ アウタクラッチプレート
４４ インナクラッチプレート
４５ コイルばね
４６ スペーサ
５０ パイロットクラッチ
５１ アウタクラッチプレート
５２ インナクラッチプレート
５３ 磁路形成部材
５４ スラストニードルベアリング
６０ カム機構
６１ プレッシャリング
６２ カムリング
６３ カムボール
７０ 電磁石
７０ａ コイル
７１ アーマチュア
７１ａ 小径筒部
７１ｂ 大径筒部
７２ ヨーク
７２ａ 凹部
７３ 第１スラストワッシャ
７４ ベアリング
７５ 第２スラストワッシャ
Ｇ１ 空隙
Ｇ２ 空隙
Ｌ 磁路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式摩擦クラッチを用いた駆動力配分装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電磁式摩擦クラッチを備えた四輪駆動車における各種の駆動力配分装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、入力部材と出力部材との間のトルク伝達を行うメインクラッチの締結を、電磁石の通電により締結するパイロットクラッチにより調整している。そのパイロットクラッチは、フロントハウジング内に設けられており、パイロットクラッチの一側には、アーマチャが配置されている。パイロットクラッチの他側には、リヤハウジングが配置されており、そのリヤハウジング内には、ヨーク内に嵌着された電磁石が配置されている。
【０００３】
この従来の駆動力配分装置によれば、電磁石への通電により、ヨーク、リヤハウジング、アーマチャ、パイロットクラッチ、リヤハウジング及びヨーク間を循環する磁気回路が形成される。電磁石によりアーマチャを吸引してパイロットクラッチを押付けることでパイロットクラッチが締結される。その締結によりスラスト力を発生するカム機構により、メインクラッチに対する押付け力に変換し、その押付け力をメインクラッチへ伝達することで、入力部材から出力部材へ駆動力が伝達される。
【０００４】
パイロットクラッチに対する押付け力は、電磁石の電磁コイルにより励起された磁束がパイロットクラッチを貫通してアーマチャを吸引することで発生する。そのため、パイロットクラッチは、磁気を通し易いという特性とクラッチプレートの摩擦特性との両方を兼ね備えた構成を必要とする。これにより、パイロットクラッチは鉄製であり、その鉄製のクラッチプレートの摺動面には、摩擦係合による摩耗を抑制する表面処理が施されている。磁気回路の一部を構成するリヤハウジングのパイロットクラッチの中間部と対応する部位には、非磁性体が埋設されている。
【０００５】
パイロットクラッチの表面処理としては、クラッチプレートの摺動面に同心円上に設けられた多数の微細な幅の溝部、あるいは多数の格子状の溝部を形成するとともに、その摺動面の組成を窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理により変化させたり、クラッチプレートの摺動面にダイヤモンド状炭素薄膜を施したりしている。この表面処理により、クラッチプレートの摺動面を強化して摩耗を減らすようにしている。
【０００６】
この種の駆動力配分装置の他の一例としては、例えばオイルで潤滑されたとき最適に機能する摩擦クラッチ紙をパイロットクラッチのクラッチプレート摺動面に設けた駆動力配分装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この特許文献２に記載された従来の駆動力配分装置は、入力部材を回転可能に支持するハウジング内に電磁石を固定している。パイロットクラッチは、入力部材の内面に設けられており、入力部材を介して電磁石が対向して配置されている。パイロットクラッチの入力部材と反対側には、電磁石のプランジャに連結されたアーマチュア（作用プレート）が対向して配置されている。
【特許文献１】特開２００３−２８２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−６１６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、オイルで潤滑されたときクラッチプレート同士が対向する２面間に介在するオイルの粘性抵抗により引きずりトルクが発生する。大きな引きずりトルクが発生する原因の一つとしては、クラッチプレート摺動面（摩擦面）が広いことにある。すなわち、オイル粘性による引きずりトルクは、クラッチプレート同士が対向する２面の面積に比例する。
【０００９】
上記特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、パイロットクラッチが磁気回路の一部を構成しているため、パイロットクラッチの磁気通路断面積を、磁気を通し易くする所定の広さに設定する必要がある。そのため、クラッチプレートの摺動面に加えて、クラッチプレートの摺動面としては必要としない磁気通路断面を形成しなければならず、パイロットクラッチを大きく形成せざるを得なかった。その結果、引きずりトルクを減少させるのには限界があり、引きずりトルクを小さくすることが困難となるという問題点があった。そのため、特に低温時の大きな引きずりトルクを前提としてデファレンシャルやドライブシャフトの強度を大きくして設計しなければならず、重量が嵩み、大型化し、製作コストが高騰するという問題点があった。また、低温時にはタイトコーナーブレーキング現象の発生を回避することができないなどという操縦性の悪化を招くという問題点があった。
【００１０】
また、この従来の駆動力配分装置は、パイロットクラッチが鉄同士の摩擦のため、スティック・スリップによる振動、騒音が発生しやすく、対策として摺動面に種々の油溝を設けたり、耐摩耗牲を持たせたりするために窒化処理又は焼き入れ焼き戻し処理あるいはダイヤモンド状炭素薄膜を施しているが、加工コストが高くなるという問題点があった。また、これらの処理を施したとしても、油溝の摩耗などによりパイロットクラッチの摩耗特性（μ−Ｖ特性）が使用中に悪化して、車両の振動・騒音が発生するという問題点があった。また、この従来の駆動力配分装置は、磁気回路の一部を構成するリヤハウジングに埋設された非磁性体を挟んで、フロントハウジング側のアーマチュアとリヤハウジング側の電磁石とを配置し、アーマチュア及び非磁性体間にパイロットクラッチを配置した構造とされており、この非磁性体との接合構造の製作コストが高騰するという様々な問題点があった。
【００１１】
一方、上記特許文献２に記載された従来の駆動力配分装置にあっては、電磁石のヨークとアーマチュア（プランジャ）の空隙が、特に軸方向の荷重に対して変形が大きいボールベアリングを介して維持されている。そのため、この従来の駆動力配分装置は、電磁式カップリングとハウジングとの位置関係に影響され、電磁石のヨークとアーマチュア（プランジャ）の空隙長が不安定となり、製品ごとにクラッチ伝達トルク特性のバラツキが発生するという問題点を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、高価な表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することを可能とし、更にはクラッチ伝達トルク特性のバラツキを防止することを可能とした駆動力配分装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、入力軸と出力軸の間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、前記第１の摩擦クラッチの伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチと、前記第２の摩擦クラッチのトルクをスラスト力に変換して前記第１の摩擦クラッチへ伝達するカム機構と、前記第２の摩擦クラッチの一側に配されたアーマチュアと、前記第２の摩擦クラッチの他側に配された電磁石と、前記アーマチュア及び前記電磁石の間に形成される空隙と、前記アーマチュア及び前記電磁石の間に介在する少なくとも１つの板部材と、を備え、前記電磁石と前記アーマチュアとが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重を前記第２の摩擦クラッチに対して直接付与するよう構成した駆動力配分装置が提供される。
【００１４】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数の第１及び第２のクラッチプレートを有し、前記第１及び第２のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けた構成が好ましい。
【００１５】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチが、前記アーマチュアと前記電磁石との間に介在された構成が好ましい。
【００１６】
上記駆動力配分装置において、前記入力軸と同一軸線上に設けられた磁路形成部を備え、前記電磁石、前記アーマチュア及び前記第２の摩擦クラッチを前記磁路形成部の外周に配置した構成が好ましい。
【００１７】
上記駆動力配分装置において、前記第２の摩擦クラッチは、前記第１及び第２のクラッチプレートの一方を前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合し、前記第１及び第２のクラッチプレートの他方を前記磁路形成部に対して軸方向に移動可能に係合した構成が好ましい。
【００１８】
上記駆動力配分装置において、前記カム機構は、前記スラスト力を前記第１の摩擦クラッチへ伝達する第１カム部材と、前記第２の摩擦クラッチに連結された第２カム部材と、前記第１カム部材及び前記第２カム部材間に配されたカムボールとにより構成され、前記第２カム部材が、前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合した構成が好ましい。
【００１９】
上記駆動力配分装置において、前記電磁石及び第２の摩擦クラッチの間にスラストニードルベアリングを介在させた構成が好ましい。
【００２０】
上記駆動力配分装置において、前記電磁石及び前記磁路形成部は、所定の空隙をもって配された構成が好ましい。
【００２１】
また、本発明によれば、上記駆動力配分装置を製造するにあたり、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を、第１の組合せで互いに組み付ける第１組付工程と、前記第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、前記電磁石に予め設定された値の設定電流を流して前記第１の摩擦クラッチの前記伝達トルクを測定する測定工程と、前記測定工程にて測定された前記伝達トルクと予め設定された設定トルクとの差に基づいて前記空隙の寸法の補正量を算出する算出工程と、前記空隙が前記補正量だけ補正されるように、前記第１の組合せに対し、前記第２の摩擦クラッチ、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材の少なくとも１つを交換した第２の組合せで、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を互いに組み付ける第２組付工程と、を含む駆動力配分装置の製造方法が提供される。
【００２２】
上記駆動力配分装置の製造方法において、前記第２の組合せは、前記第１の組合せに対して前記板部材が交換されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、第２の摩擦クラッチにおけるクラッチプレートの摺動面の面積を小さくすることができる。そのため、特にオイルの粘性による引きずりトルクを小さくすることができるようになり、デファレンシャルやドライブシャフトの強度を小さくすることができるため、小型軽量化を達成するとともに、安価に製作することができる。また、高価な油溝加工や表面処理を施さずに長期間にわたり安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができるようになる。さらに、電磁石に作用する磁気吸引力を第２の摩擦クラッチに直接加えることが可能となり、電磁石及びハウジング間の空隙長を安定化させることができるようになり、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【００２６】
同図において、符号１は、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）タイプの四輪駆動車の全体構成を概略的に示している。この四輪駆動車１の基本構成は、エンジン２、トランスミッション３、フロントデフ４、トランスファ５、左右一対の前輪車軸６，６、左右の前輪７，７、後輪用のプロペラシャフト８、前輪用プロペラシャフト１３、リヤデフ１０、左右一対の後輪車軸１１，１１、左右の後輪１２，１２により主に構成されている。トランスファ５内には、駆動力配分装置９が設けられている。
【００２７】
上記のように構成された四輪駆動車１では、エンジン２からの駆動力は、トランスミッション３、トランスファ５、後輪用のプロペラシャフト８、リヤデフ１０及び左右一対の後輪車軸１１，１１を介して一対の後輪１２，１２を直接駆動し、前輪用プロペラシャフト１３、フロントデフ４及び左右一対の前輪車軸６，６を介して一対の前輪７，７を駆動する。
【００２８】
（駆動力配分装置の構成）
図２は、本発明の第１実施の形態である駆動力配分装置を備えたトランスファの内部構造を示す断面図であり、図３は、駆動力配分装置の断面拡大図である。
【００２９】
これらの図において、四輪駆動車１のトランスファ５は、ケース１４を有している。ケース１４には、ベアリング２０，２１を介して回転可能に支持された入力部材である主軸１５が貫通されている。エンジン２からの駆動力は、トランスミッション３を介して主軸１５の左側より入力され、右側の後輪用のプロペラシャフト８に直接伝達される。
【００３０】
主軸１５と平行な部位には、前輪出力軸１６が設けられている。この前輪出力軸１６の同一軸上には、スプロケットギヤ１７が設けられている。このスプロケットギヤ１７と対応するスプロケットギヤ１８が、主軸１５と同一軸上に配置されている。そのスプロケットギヤ１７及びスプロケットギヤ１８間には、環状のチェーンベルト１９が掛け回されている。主軸１５とスプロケットギヤ１８との間には、駆動力配分装置９が設けられている。この駆動力配分装置９は、メインクラッチ４０、電磁式のパイロットクラッチ５０及びパイロットクラッチ５０の締結によりメインクラッチ４０への押付け力を発生するカム機構６０により構成されている。
【００３１】
以上のように構成された駆動力配分装置９においては、二輪駆動の際にはメインクラッチ４０の締結が解除され、トランスミッション３からの駆動力の全てが、後輪用のプロペラシャフト８に伝達されるようになっている。一方、四輪駆動時にあっては、メインクラッチ４０が締結状態となり、主軸１５、メインクラッチ４０、スプロケットギヤ１８、チェーンベルト１９及びスプロケットギヤ１７を介して前輪出力軸１６に伝達するようになっている。
【００３２】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図３に示すように、クラッチハブ４１及びクラッチドラム４２を環状に形成している。このクラッチハブ４１及びクラッチドラム４２間には、複数のインナクラッチプレート４３と複数のアウタクラッチプレート４４とが設けられている。クラッチハブ４１は、円環状部材４１ａの中央部分にハブ内筒４１ｂ及びハブ外筒４１ｃを連結した内外二重筒構造とされている。そのハブ内筒４１ａは、主軸１５にスプライン連結されている。ハブ内筒４１ａ及びハブ外筒４１ｃ間に形成された空間部には、カム機構６０のプレッシャリング６１に向けて付勢するコイルばね４５が介装されている。
【００３３】
一方のクラッチドラム４２の一端部は、チェーンベルト１９が掛け回されたスプロケットギヤ１８に連結固定されている。インナクラッチプレート４３は、ハブ外筒４１ｃにスプライン連結されている。アウタクラッチプレート４４は、クラッチドラム４２にスプライン連結されている。インナクラッチプレート４３及びアウタクラッチプレート４４のいずれか一方の摺動面には、紙製のフェーシングを取り付けることが好適である。
【００３４】
パイロットクラッチ５０が締結されると、カム機構６０のプレッシャリング６１がコイルばね４５の付勢力に抗してメインクラッチ４０側へ移動することで、メインクラッチ４０が締結される。メインクラッチ４０が締結されると、エンジン動力を前輪左右及び後輪左右に伝達する４ＷＤ（四輪駆動）モードとなる。
【００３５】
（パイロットクラッチ機構の構成）
パイロットクラッチ機構の基本構成は、図３に示すように、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、磁路を形成するための磁路形成部材５３と、電磁石７０と、電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１とにより主に構成されている。このパイロットクラッチ機構及びメインクラッチ４０間に配されたカム機構６０は、電磁石７０の通電によりアーマチュア７１を吸引してパイロットクラッチ５０を締結することで生じるスラスト力をメインクラッチ４０に伝達する。パイロットクラッチ５０によりメインクラッチ４０の伝達トルクを調整することでスプロケット１８と主軸１５とが断続する。
【００３６】
ところで、従来の駆動力配分装置のように、磁気回路の一部を構成するパイロットクラッチに非磁性体の紙フェーシングを設けると、磁気を遮断してしまう。そのため、充分な磁気吸引力が得られなくなる。この問題を解消するため、この第１の実施の形態においては、電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を挟み込む構成とされている。この構成は、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、ケース１４にメインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０を係合させていない。また、カム機構６０を挟んでメインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０のそれぞれが、独立して配置されており、アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接付加するようになっている。アーマチュア７１と電磁石７０とのいずれか一方、あるいはその両方が軸方向に移動する構成を有していることが好適である。
【００３７】
電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を挟み込む構成は、電磁石７０とアーマチュア７１との間の空隙Ｇ２を安定化させるとともに、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを少なくしている。この構成は更に、パイロットクラッチ５０のクラッチプレート５１，５２の一方のクラッチプレート摺動面に紙フェーシングを使用することで引きずりトルクを大幅に低減しており、高価な油溝加工及び表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができるようにしている。また、メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０を同一のサイズに設定する必要がなくなり、メインクラッチ４０のサイズを大きく設定することでトルク容量を大きくすることが可能となる。
【００３８】
（磁路形成部の構成）
主軸１５には、図３に示すように、磁路形成部材５３が同一軸線上に設けられ、主軸１５にスプライン連結されている。この磁路形成部材５３は、円筒状をなす磁性体からなる。磁路形成部材５３の外周部は、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とを対向して配置する配置面とされている。この構成により、パイロットクラッチ機構を集約化してコンパクトに構成することができるようになり、トランスファ５内への組付構造が簡略化できるとともに、設置スペースを有効に利用することができる。
【００３９】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図３に示すように、磁路形成部材５３とアーマチュア７１との間に形成された空間部内に配されている。その空間部内には、スラストニードルベアリング５４が電磁石７０と対向して設けられている。パイロットクラッチ５０は、複数のアウタクラッチプレート５１と、複数のインナクラッチプレート５２とを有しており、アーマチュア７１の押付け力により締結される。そのアウタクラッチプレート５１は、アーマチュア７１に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。一方のインナクラッチプレート５２は、磁路形成部材５３に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。
【００４０】
インナクラッチプレート５２の摺動面には、摩擦フェーシングが取り付けられている。摩擦フェーシングとしては、例えば紙製のフェーシングを使用することができる。アウタクラッチプレート５１の摺動面に紙製のフェーシングを取り付けてもよい。従来の鉄製クラッチプレートでは、上述したように、磁気を通すため、摩擦クラッチとしては本来必要としない広い面積を形成しなければならなかった。しかしながら、この第１の実施の形態にあっては、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、アーマチュア７１が電磁石７０に吸引される荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接付加するようになっているので、パイロットクラッチ５０に紙製フェーシングを使用することが可能となり、そのクラッチプレートは、従来の鉄製クラッチプレートと比べてクラッチプレート摺動面の面積を小さくすることができる。これにより、オイルで潤滑されたときクラッチプレートの対向摺動面間に介在するオイルの粘性抵抗による引きずりトルクの発生を減少させている。従って、摩耗特性がよく、シャダー性能及び耐久性に優れたクラッチが得られる。なお、パイロットクラッチ５０のインナクラッチプレート５２の枚数としては、１枚に設定してもよく、２枚以上の枚数に設定してもよいことは勿論である。
【００４１】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、コイル７０ａ及びヨーク７２により構成されている。そのヨーク７２は、図３に示すように、磁路形成部材５３の外周部にベアリング７４を介して回転可能に支持されている。そのヨーク７２は、メインクラッチ４０側に開放された断面コ字状をなす円環状の凹部７２ａを有している。その凹部７２ａ内には、円環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７２のコイル７０ａと面する部位には、非磁性部材のステンレス材等からなる円環状の板部材としての第１スラストワッシャ７３が埋設されている。ヨーク７２と磁路形成部材５３とは、所定の空隙Ｇ１をもって配されている。
【００４２】
（アーマチュアの構成）
電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１は、図３に示すように、小径筒部７１ａと大径筒部７１ｂとからなる内外二重筒形状を有している。その小径筒部７１ａの内周部は、カム機構６０のカムリング６２にスプライン連結されている。大径筒部７１ｂの内部には、パイロットクラッチ５０及びスラストニードルベアリング５４が収容されている。また、本実施形態においては、パイロットクラッチ５０とスラストニードルベアリング５４の間には、板部材としての第２スラストワッシャ７５が介在している。アーマチュア７１は、磁路形成部材５３の外周部に外嵌支持されており、ヨーク７２との間に所定の空隙Ｇ２を保持して軸方向移動可能に支承されている。そのアーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う磁気吸引力によりパイロットクラッチ５０を押付けて締結させる。
【００４３】
図示しないリード線を介して電磁石７０に通電されると、パイロットクラッチ５０を除いてヨーク７２、磁路形成部材５３、及びアーマチュア７１間を循環する磁路Ｌを形成することができる。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を収容して、電磁石７０とアーマチュア７１とが近接して配されているので、磁束漏れを低減させ、磁力を効率的に使用することが可能となる。アーマチュア７１に作用する磁気吸引力は、ヨーク７２及び磁路形成部材５３へと伝えられ、パイロットクラッチ５０への押付け力となる。電磁石７０への通電電力を調整することでパイロットクラッチ５０への押付け力を調整することができる。
【００４４】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、図３に示すように、磁路形成部材５３及びメインクラッチ４０間にあって主軸１５の外周面に配されており、メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御する。そのカム機構６０は、第１カムでありクラッチドラム４２とスプライン結合しているプレッシャリング６１と、第２カムでありアーマチュア７１とスプライン結合しているカムリング６２と、カムリング６２及びプレッシャリング６１間に配されたカムボール６３とにより構成されている。電磁石７０に通電すると、アーマチュア７１がパイロットクラッチ５０側に吸引されることでパイロットクラッチ５０が締結される。カムリング６２とプレッシャリング６１との間に回転トルクが生じることでカム機構６０にスラスト力を発生させる。カム機構６０のスラスト力によりプレッシャリング６１がメインクラッチ４０側へ移動し、メインクラッチ４０が締結する。
【００４５】
ところで、従来においては、パイロットクラッチに非磁性体の紙フェーシングを設けると磁気を遮断してしまうので、充分な磁気吸引力が得られないという問題がある。また、カム機構により増幅されることでメインクラッチを押付けるため、パイロットクラッチの引きずりトルクが増大する。駆動力配分装置の内部温度が低温になると、駆動力配分装置内のオイルの粘性抵抗が大きくなり、パイロットクラッチが非作動状態であっても、オイルの粘性抵抗による引きずりトルクが非常に大きくなる。低温時には、タイトコーナーブレーキング現象の発生を回避することはできず、車両操縦性の悪化を招くこととなる。
【００４６】
（第１の実施の形態の効果）
これに対し、第１の実施の形態である駆動力配分装置９によると、次の様々な効果が得られる。
（１）アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接に付与する構成としたため、パイロットクラッチ５０に紙製のフェーシングを使用することができるようになり、クラッチプレート５１，５２の摺動面の面積を小さくすることが可能となる。それにより、オイルの粘性による引きずりトルクを大幅に低減することが可能となる。
（２）電磁石７０とアーマチュア７１との間の空隙Ｇ２長が安定化し、クラッチ伝達トルク特性のバラツキを少なくすることができる。
（３）オイルの粘性による低温時の引きずりトルクを大幅に小さくすることができるようになり、デファレンシャルやドライブシャフトの強度増大を避けることで小型軽量化を達成することができるとともに、安価に製作することができる。
（４）鉄製のパイロットクラッチ５０に油溝加工が不要となり、高価な表面処理を必要としないため、加工コストを低減することができるとともに、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができる。
（５）ケース１４に磁気を遮断するための非磁性体接合構造を設ける必要がなくなり、製作コストを低減することができる。
（６）磁路形成部材５３の外周部に、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とを対向して配置することで、パイロットクラッチ機構の設置構造を簡略化するとともに、ケース１４内の設置スペースを有効に利用することができるようになる。
（７）パイロットクラッチ機構をコンパクトに構成することができるようになり、装置全体の軽量小型化と車載性とを向上させることが可能となる。
（８）小さな電流で大きなトルクを制御することができるので、コントローラのコストも安価となる。
【００４７】
図４はアーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法と磁気吸引力の関係を示すグラフである。図４中には、異なる電流値の３つのグラフが図示されている。
この駆動力配分装置９では、パイロットクラッチ機構の構成部品に寸法のばらつきが存在するため、電磁石７０とアーマチュア７１の間の空隙Ｇ２は大きくばらつくことになる。また、図４に示すように、電磁石７０に流す電流値が大きくなるほど磁気吸引力は大きくなり、電磁石７０とアーマチュア７１の空隙Ｇ２が大きいほど磁気吸引力は弱くなる。後者の特性により、空隙Ｇ２がばらつくと磁気吸引力がばらつき、ひいてはメインクラッチ４０の伝達トルクがばらつくこととなる。本実施形態においては、アーマチュア７１の押し付け荷重によりパイロットクラッチ５０にトルクを生じさせ、このトルクをカム機構６０により増幅してメインクラッチ４０を押し付けて伝達トルクを生じさせているので、磁気吸引力のばらつきによる伝達トルクのばらつきが比較的大きくなる。
【００４８】
図５はアーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法とメインクラッチにおける伝達トルクの関係を示すグラフである。図５中には、同一の電流値の３つのグラフが図示されている。
図５に示すように、アーマチュア７１からパイロットクラッチ５０、カム機構６０を介してメインクラッチ４０に力が伝達されるため、例え同一電流であっても伝達トルクにばらつきが生じる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、パイロットクラッチ機構及びカム機構６０の構成部品の寸法精度、摩擦特性等のばらつきにより、伝達トルクがばらつくことになる。パイロットクラッチ機構、カム機構６０の各構成部品の寸法精度、摩擦特性等を高精度に管理すれば、伝達トルクのばらつきを抑制することができるが、この方法では装置の製造コストが極めて高くなるので現実的ではない。本実施の形態では、以下の方法によりこの問題点を解決している。
【００５０】
本実施の形態の駆動力配分装置９は、次の工程を経て製造される。
駆動力配分装置９の製造に先立ち、搭載される車両に応じて、予め設定された値の設定電流と、この設定電流のときのメインクラッチ４０の目標とする設定トルクを取得しておく。また、図６に示すように、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５の合計の厚さの補正量と、メインクラッチ４０の伝達トルクの変化量の関係を取得しておく。図６は、伝達トルクの設定トルクを基準とした伝達トルクと厚さの補正量との関係の一例を示すグラフである。さらに、駆動力配分装置９の製造にあたっては、複数の厚さの第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を準備しておく。
【００５１】
まず、メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０、カム機構６０、アーマチュア７１、電磁石７０、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を、第１の組合せで互いに組み付ける（第１組付工程）。この第１の組合せは、空隙Ｇ２が予め設定された初期範囲に入るように、各部品を選択することが好ましい。
【００５２】
そして、第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、電磁石７０に前述の設定電流を流してメインクラッチ４０の伝達トルクを測定する（測定工程）。このように測定された伝達トルクと前述の設定トルクとの差に基づいて空隙Ｇ２の寸法の補正量を算出する（算出工程）。
【００５３】
次いで算出された空隙Ｇ２が補正量だけ補正されるように、第１の組合せに対し、第１スラストワッシャ７３と第２スラストワッシャ７５の少なくとも一方を交換した第２の組合せで、メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０、カム機構６０、アーマチュア７１、電磁石７０、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５を互いに組み付ける（第２組付工程）。ここで、交換可能な板部材である第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５は、互いに厚さが異なっているので、例えば、空隙Ｇ２の補正量が大きい場合は第１スラストワッシャ７３を優先的に交換し、補正量が小さい場合は第２スラストワッシャ７５を優先的に交換すればよく、補正量の調整が簡単容易である。尚、第２組付工程の後に、設定電流を流してメインクラッチ４０の伝達トルクを測定して、伝達トルクが設定トルクに対して所定の誤差範囲に収まっていないようなら、再度、第１スラストワッシャ７３及び第２スラストワッシャ７５の少なくとも一方を交換するようにしてもよい。
【００５４】
これにより、寸法精度、摩擦特性を厳密に管理することなく、比較的安価な各構成部品を組み合わせることで、伝達トルクを所定の範囲に収めることができ、装置の製造コストを飛躍的に低減することができる。
また、組立時に測定した伝達トルクに応じて伝達トルクの特性を調整するので、部品寸法により空隙Ｇ２の寸法を管理する場合に比べて、伝達トルクのばらつきを小さくでき、実用に際して極めて有利である。
【００５５】
［第２の実施の形態］
図７は、第２の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図であり、図８は、第２の実施の形態に係る駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００５６】
これらの図において、上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、上記第１の実施の形態では、ＦＲタイプの四輪駆動車に駆動力配分装置を備えた構成となっていたものを、この第２の実施の形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）タイプの四輪駆動車に駆動力配分装置を備えている点にある。なお、ＦＦタイプの四輪駆動車の基本構成は、図示例に限定されるものではない。
【００５７】
この四輪駆動車１の基本構成は、図７に示すように、エンジン２、トランスミッション３、フロントデフ４、トランスファ５、左右一対の前輪車軸６，６、一対の前輪７，７、プロペラシャフト８、駆動力配分装置９、リヤデフ１０、左右一対の後輪車軸１１，１１、一対の後輪１２，１２により主に構成されている。駆動力伝達装置９及びリヤデフ１０は、リヤデフケース２２内に収容支持されるとともに、リヤデフケース２２を介して車体に支持されている。
【００５８】
エンジン２からトランスファ５に伝達された駆動力は、プロペラシャフト８を介して駆動力配分装置９に伝達される。その駆動力配分装置９がトルク伝達可能に連結されると、エンジン２の駆動力は、駆動力配分装置９のドライブピニオンシャフト２３を介してリヤデフ１０に伝達され、左右の後輪車軸１１，１１を介して後輪１２，１２に伝達される。
【００５９】
（駆動力配分装置の構成）
駆動力伝達装置９の基本構成は、図８に示すように、エンジン２により回転駆動される入力部材である回転軸２４と、ドライブピニオンシャフト２５を回転駆動する出力部材であるクラッチドラム４２と、メインクラッチ４０と、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、パイロットクラッチ５０の伝達トルクをメインクラッチ４０に対する押付け力に変換するカム機構６０と、これらの構成部品を収容するリヤデフケース２２とにより主に構成されている。
【００６０】
（入力部材の構成）
回転軸２４は、図８に示すように、ベアリング２６を介して前部のリヤデフケース２２内に回転可能に、かつ、軸方向移動不能に支承されている。回転軸２４の内部には、ドライブピニオンシャフト２５を同軸上に配置するとともに、相対回転可能に軸支する軸受部３２が設けられている。回転軸２４の先端部は、プロペラシャフト８のフランジ部に連結固定されるフランジ部２７の円筒部内にナット２８により締付固定されている。
【００６１】
（出力部材の構成）
ドライブピニオンシャフト２５には、図８に示すように、メインクラッチ４０のクラッチドラム４２がスプライン結合されている。このクラッチドラム４２は、内筒４２ａと外筒４２ｂとが連結された内外二重筒形状に形成されている。その内筒４２ａが、回転軸２４の中空部２４ａ内に収容されている。
【００６２】
ドライブピニオンシャフト２５の他端部は、一対のテーパローラベアリング２９，３０を介して後部のリヤデフケース２２の内周面に回転可能に支承されている。ドライブピニオンシャフト２５の他端部先端には、ギヤ２５ａが一体形成されている。このギヤ２５ａは、リヤデフ１０の図示しないギヤ機構と噛合している。リヤデフケース２２の内周面とドライブピニオンシャフト２５との間には、シール３１が配されている。
【００６３】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図８に示すように、クラッチドラム４２の外筒４２ｂ内にスプライン連結された複数のアウタクラッチプレート４３と、回転軸２４の外周部にスプライン連結された複数のインナクラッチプレート４４とを有している。メインクラッチ４０のパイロットクラッチ５０とは反対側には、クラッチの軸方向移動を規制するスペーサ４６が配されている。メインクラッチ４０は、パイロットクラッチ５０の締結によりメインクラッチ４０側に移動するプレッシャリング６１を介して締結される。
【００６４】
（パイロットクラッチ機構の構成）
この第２の実施の形態に係るパイロットクラッチ機構において、上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、磁路を形成するための磁路形成部２４ｂが回転軸２４と一体形成されていることにある。このパイロットクラッチ機構を構成する他の構成部品は、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整するパイロットクラッチ５０と、電磁石７０と、電磁石７０の通電により吸引されるアーマチュア７１とにより構成されている。
【００６５】
この第２の実施の形態にあっても、パイロットクラッチ５０をクラッチドラム４２に係合させないで、パイロットクラッチ機構及びパイロットクラッチ５０が独立して配置されており、アーマチュア７１と電磁石７０とが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接に付与するようになっている。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を介在させた構成により、パイロットクラッチ５０のクラッチプレート５１，５２の一方のクラッチプレート摺動面に紙フェーシングを使用することが可能となり、パイロットクラッチ５０の引きずりトルクを大幅に減少させるとともに、高価な油溝加工や表面処理を施さなくても、長期間にわたって安定した良好な摩擦特性と耐久性とを維持することができる。
【００６６】
（磁路形成部の構成）
磁路形成部２４ｂは、図８に示すように、回転軸２４の一部を構成している。この磁路形成部２４ｂの外周部には、パイロットクラッチ５０を挟んで電磁石７０とアーマチュア７１とが対向して設けられている。この第２の実施の形態にあっては、磁路形成部２４ｂと回転軸２４とが一体化されているが、図示例に限定されるものではなく、例えば上記第１の実施の形態と同様に、磁路形成部２４ｂを回転軸２４とは別体に形成することができることは勿論である。
【００６７】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図８に示すように、アウタクラッチプレート５１とインナクラッチプレート５２とを有している。そのアウタクラッチプレート５１は、アーマチュア７１に対して軸方向に移動可能にスプライン連結されている。インナクラッチプレート５２は、回転軸２４に一体形成された磁路形成部２４ｂにスプライン連結されている。電磁石７０及びパイロットクラッチ５０間には、スラストニードルベアリング５４が介在されている。アウタクラッチプレート５１又はインナクラッチプレート５２の摺動面に紙製のフェーシングを取り付けることが好適である。
【００６８】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、コイル７０ａ及びヨーク７２により構成されている。そのヨーク７２は、図８に示すように、リヤデフケース２２に図示しない固定手段で固定されており、磁路形成部２４ｂとの間に所定の空隙Ｇ１をもって支持されている。ヨーク７２の凹部内には、円環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７２のコイル７０ａと面する部位には、ステンレス材等からなる円環状の第１スラストワッシャ７３が埋設されている。電磁石７０の通電により吸引される円環状のアーマチュア７１は、ヨーク７２との間に所定の空隙Ｇ２をもって軸方向に移動可能に支承されている。図示しないリード線を介して電磁石７０に通電すると、ヨーク７２、磁路形成部２４ｂ、及びアーマチュア７１間を循環する磁路Ｌを形成することができる。アーマチュア７１に作用する磁気吸引力は、ヨーク７２及び磁路形成部２４ｂへと伝えられ、パイロットクラッチ５０への押付け力となる。電磁石７０への通電電力を調整することでパイロットクラッチ５０への押付け力を調整することができる。電磁石７０とアーマチュア７１との間にパイロットクラッチ５０を収容して、電磁石７０とアーマチュア７１とを近接して配することで、磁束漏れを低減させ、磁力を効率的に使用することが可能となる。
【００６９】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、磁路形成部２４ｂとメインクラッチ４０との間にあって回転軸２４の外周面に支持されている。回転軸２４とパイロットクラッチ５０の締結トルクは、アーマチュア７１に伝達され、アーマチュア７１とスプライン結合されたカムリング６２へと伝達される。カムリング６２へ伝達された締結トルクは、カムボール６３を介してプレッシャリング６１、プレッシャリング６１とスプライン結合されたクラッチドラム４２へと伝達される。電磁石７０に通電すると、アーマチュア７１がパイロットクラッチ５０側に吸引されることで、パイロットクラッチ５０が締結され、カムリング６２とプレッシャリング６１との間に回転トルクが生じることによりカム機構６０にスラスト力を発生させる。カム機構６０のスラスト力によってプレッシャリング６１がメインクラッチ４０側へ移動し、メインクラッチ４０が締結する。
【００７０】
（第２の実施の形態の効果）
この第２の実施の形態である駆動力配分装置９によると、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られ、ＦＦタイプの四輪駆動車に効果的に使用することができるようになる。
【００７１】
また、第２の実施の形態においても、前述の第１組付工程、測定工程、算出工程及び第２組付工程を経て、駆動力配分装置９が製造される。本実施形態においては、調整可能な板部材は１つであり、第１スラストワッシャ７３の交換により、空隙Ｇ２の寸法を調整することにより、伝達トルクの特性を調整している。
【００７２】
以上の説明からも明らかなように、本発明の実施の形態に係る駆動力配分装置は、前後輪間の駆動力配分に適用することで、前輪のみ、あるいは後輪のみを駆動する２ＷＤモード、車両状態に応じて前後輪間の駆動力を自動制御するオートモード、最大駆動力に保持するロックモードを備えた構成とすることができる。また、トランスファを備えることなく変速機から直接出力軸に駆動力を伝達する構成のものにも適用が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両における駆動力配分装置に効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の代表的な実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【図２】本発明の代表的な実施の形態である駆動力配分装置を備えたトランスファの内部構造を示す断面図である。
【図３】駆動力配分装置の断面拡大図である。
【図４】アーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法と磁気吸引力の関係を示すグラフである。
【図５】アーマチュア及び電磁石の間の空隙の寸法とメインクラッチにおける伝達トルクの関係を示すグラフである。
【図６】伝達トルクの設定トルクを基準とした伝達トルクと厚さの補正量との関係の一例を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態である駆動力配分装置を備えた四輪駆動車の動力伝達系を概略的に示す説明図である。
【図８】駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 四輪駆動車
２ エンジン
３ トランスミッション
４ フロントデフ
５ トランスファ
６ 前輪車軸
７ 前輪
８ （後輪用）プロペラシャフト
９ 駆動力配分装置
１０ リヤデフ
１１ 後輪車軸
１２ 後輪
１３ 前輪用プロペラシャフト
１４ ケース
１５ 主軸
１６ 前輪出力軸
１７ スプロケットギヤ
１８ スプロケットギヤ
１９ チェーンベルト
２０ ベアリング
２１ ベアリング
２２ リヤデフケース
２４ 回転軸
２４ａ 中空部
２４ｂ 磁路形成部
２５ ドライブピニオンシャフト
２５ａ ギヤ
２６ ベアリング
２７ フランジ部
２９ テーパローラベアリング
３０ テーパローラベアリング
３１ シール
３２ 軸受部
４０ メインクラッチ
４１ クラッチハブ
４１ａ 円環状部材
４１ｂ ハブ内筒
４１ｃ ハブ外筒
４２ クラッチドラム
４２ａ 内筒
４２ｂ 外筒
４３ アウタクラッチプレート
４４ インナクラッチプレート
４５ コイルばね
４６ スペーサ
５０ パイロットクラッチ
５１ アウタクラッチプレート
５２ インナクラッチプレート
５３ 磁路形成部材
５４ スラストニードルベアリング
６０ カム機構
６１ プレッシャリング
６２ カムリング
６３ カムボール
７０ 電磁石
７０ａ コイル
７１ アーマチュア
７１ａ 小径筒部
７１ｂ 大径筒部
７２ ヨーク
７２ａ 凹部
７３ 第１スラストワッシャ
７４ ベアリング
７５ 第２スラストワッシャ
Ｇ１ 空隙
Ｇ２ 空隙
Ｌ 磁路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と出力軸の間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、
前記第１の摩擦クラッチの伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチと、
前記第２の摩擦クラッチのトルクをスラスト力に変換して前記第１の摩擦クラッチへ伝達するカム機構と、
前記第２の摩擦クラッチの一側に配されたアーマチュアと、
前記第２の摩擦クラッチの他側に配された電磁石と、
前記アーマチュア及び前記電磁石の間に形成される空隙と、
前記アーマチュア及び前記電磁石の間に介在する少なくとも１つの板部材と、を備え、
前記電磁石と前記アーマチュアとが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重を前記第２の摩擦クラッチに対して直接付与するよう構成した駆動力配分装置。
【請求項２】
前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数の第１及び第２のクラッチプレートを有し、
前記第１及び第２のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けた請求項１に記載の駆動力配分装置。
【請求項３】
前記第２の摩擦クラッチが、前記アーマチュアと前記電磁石との間に介在された請求項２に記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
前記入力軸と同一軸線上に設けられた磁路形成部を備え、
前記電磁石、前記アーマチュア及び前記第２の摩擦クラッチを前記磁路形成部の外周に配置した請求項３に記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記第２の摩擦クラッチは、前記第１及び第２のクラッチプレートの一方を前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合し、前記第１及び第２のクラッチプレートの他方を前記磁路形成部に対して軸方向に移動可能に係合したことを特徴とする請求項４記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記カム機構は、前記スラスト力を前記第１の摩擦クラッチへ伝達する第１カム部材と、前記第２の摩擦クラッチに連結された第２カム部材と、前記第１カム部材及び前記第２カム部材間に配されたカムボールとにより構成され、
前記第２カム部材が、前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合した請求項５に記載の駆動力配分装置。
【請求項７】
前記電磁石及び第２の摩擦クラッチの間にスラストニードルベアリングを介在させた請求項６に記載の駆動力配分装置。
【請求項８】
前記電磁石及び前記磁路形成部は、所定の空隙をもって配された請求項７に記載の駆動力配分装置。
【請求項９】
請求項１から８の駆動力配分装置を製造するにあたり、
前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を、第１の組合せで互いに組み付ける第１組付工程と、
前記第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、前記電磁石に予め設定された値の設定電流を流して前記第１の摩擦クラッチの前記伝達トルクを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定された前記伝達トルクと予め設定された設定トルクとの差に基づいて前記空隙の寸法の補正量を算出する算出工程と、
前記空隙が前記補正量だけ補正されるように、前記第１の組合せに対し、前記第２の摩擦クラッチ、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材の少なくとも１つを交換した第２の組合せで、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を互いに組み付ける第２組付工程と、を含む駆動力配分装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の組合せは、前記第１の組合せに対して前記板部材が交換されている請求項９に記載の駆動力配分装置の製造方法。
【請求項１】
入力軸と出力軸の間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、
前記第１の摩擦クラッチの伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチと、
前記第２の摩擦クラッチのトルクをスラスト力に変換して前記第１の摩擦クラッチへ伝達するカム機構と、
前記第２の摩擦クラッチの一側に配されたアーマチュアと、
前記第２の摩擦クラッチの他側に配された電磁石と、
前記アーマチュア及び前記電磁石の間に形成される空隙と、
前記アーマチュア及び前記電磁石の間に介在する少なくとも１つの板部材と、を備え、
前記電磁石と前記アーマチュアとが互いに吸引し合う吸引力により軸方向に作用する荷重を前記第２の摩擦クラッチに対して直接付与するよう構成した駆動力配分装置。
【請求項２】
前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数の第１及び第２のクラッチプレートを有し、
前記第１及び第２のクラッチプレートのうち一方のクラッチプレートの摺動面に紙製のフェーシングを設けた請求項１に記載の駆動力配分装置。
【請求項３】
前記第２の摩擦クラッチが、前記アーマチュアと前記電磁石との間に介在された請求項２に記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
前記入力軸と同一軸線上に設けられた磁路形成部を備え、
前記電磁石、前記アーマチュア及び前記第２の摩擦クラッチを前記磁路形成部の外周に配置した請求項３に記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記第２の摩擦クラッチは、前記第１及び第２のクラッチプレートの一方を前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合し、前記第１及び第２のクラッチプレートの他方を前記磁路形成部に対して軸方向に移動可能に係合したことを特徴とする請求項４記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記カム機構は、前記スラスト力を前記第１の摩擦クラッチへ伝達する第１カム部材と、前記第２の摩擦クラッチに連結された第２カム部材と、前記第１カム部材及び前記第２カム部材間に配されたカムボールとにより構成され、
前記第２カム部材が、前記アーマチュアに対して軸方向に移動可能に係合した請求項５に記載の駆動力配分装置。
【請求項７】
前記電磁石及び第２の摩擦クラッチの間にスラストニードルベアリングを介在させた請求項６に記載の駆動力配分装置。
【請求項８】
前記電磁石及び前記磁路形成部は、所定の空隙をもって配された請求項７に記載の駆動力配分装置。
【請求項９】
請求項１から８の駆動力配分装置を製造するにあたり、
前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を、第１の組合せで互いに組み付ける第１組付工程と、
前記第１の組合せで互いに組み付けられた状態で、前記電磁石に予め設定された値の設定電流を流して前記第１の摩擦クラッチの前記伝達トルクを測定する測定工程と、
前記測定工程にて測定された前記伝達トルクと予め設定された設定トルクとの差に基づいて前記空隙の寸法の補正量を算出する算出工程と、
前記空隙が前記補正量だけ補正されるように、前記第１の組合せに対し、前記第２の摩擦クラッチ、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材の少なくとも１つを交換した第２の組合せで、前記第１の摩擦クラッチ、前記第２の摩擦クラッチ、前記カム機構、前記アーマチュア、前記電磁石及び前記板部材を互いに組み付ける第２組付工程と、を含む駆動力配分装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の組合せは、前記第１の組合せに対して前記板部材が交換されている請求項９に記載の駆動力配分装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２５７４３２（Ｐ２００９−２５７４３２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０６０２２（Ｐ２００８−１０６０２２）
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１５日（２００８．４．１５）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
【Ｆターム（参考）】
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