駆動力配分装置
【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。駆動力配分装置９は、回転軸２２のハウジング２４を挟んで第２の摩擦クラッチ５０に対して電磁石７０を移動可能に配している。電磁石７０に通電することでハウジング２４との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力を、電磁石７０が第２の摩擦クラッチ５０へ向けて移動する操作力とし、入力部材２０及び出力部材３０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。駆動力配分装置９は、回転軸２２のハウジング２４を挟んで第２の摩擦クラッチ５０に対して電磁石７０を移動可能に配している。電磁石７０に通電することでハウジング２４との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力を、電磁石７０が第２の摩擦クラッチ５０へ向けて移動する操作力とし、入力部材２０及び出力部材３０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に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設計しなければならず、重く、大きく、コストが高いものにな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、操縦性の悪化を招くという問題点もあった。
【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や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もあった。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問題点もあった。
【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】
本発明は、入力部材と出力部材との間にあって、これらの部材間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、前記入力部材と前記出力部材との間にあって、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の摩擦クラッチの伝達トルクを前記第１の摩擦クラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、前記入力部材と同一軸線上に設けられ、前記第１の摩擦クラッチ、前記カム機構及び前記第２の摩擦クラッチを内蔵したハウジングと、前記ハウジングの外端部に前記ハウジングと同一軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能に設けられた電磁石と、前記電磁石に通電することで、前記ハウジングとの間で前記電磁石に作用する磁気吸引力を前記第２の摩擦クラッチへの操作力とした構成を有していることを特徴とする駆動力配分装置にある。
【００１４】
本発明にあっては、前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数のクラッチプレートを有し、前記複数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ることができる。
【００１５】
本発明によれば、前記ハウジングと前記電磁石とは、所定の空隙をもって配され、前記電磁石に作用する磁気吸引力により前記ハウジングに向けて前記電磁石を移動させることができる。前記ハウジングの外端部の内部に前記第２の摩擦クラッチに向けて移動可能に配され、前記第２の摩擦クラッチを押付ける押圧部材を有し、前記押圧部材により、前記電磁石の移動に応じて前記第２の摩擦クラッチの操作力を調整することができる。
【００１６】
本発明では、前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、前記電磁石は、前記外部ケースの内周面に支持されていることが好適である。本発明に好適な他の一例としては、前記電磁石を、前記ハウジングの軸部に対して相対回転可能及び軸方向移動可能に支持し、かつ、前記外部ケースに対しては回転不能に支持することができる。前記電磁石及び前記押圧部材間にスラストニードルベアリングとプレート部材を介在させることが好適である。そして、前記入力部材及び前記ハウジングを一体的に形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、第２の摩擦クラッチであるパイロットクラッチの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、軽量で、安価にできる。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及び耐久性を維持することができるようになる。電磁石に作用する磁気吸引力を第２の摩擦クラッチに対して直接加えることが可能となり、電磁石とハウジングと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】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、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り、図２は、駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【００２０】
図１において、符号１は、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、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。駆動力配分装置９及びリヤデフ１０は、リヤデフケース１３内に収容支持されるとともに、リヤデフケース１３を介して車体に支持されている。
【００２１】
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を介してフロントデフ４に伝達され、左右一対の前輪車軸６，６を介して一対の前輪７，７に伝達される。一方、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３２（図２）を介してリヤデフ１０に伝達され、左右一対の後輪車軸１１，１１を介して一対の後輪１２，１２に伝達される。
【００２２】
（駆動力配分装置の構成）
図２を参照すると、駆動力配分装置９の全体構成が示されている。この駆動力伝達装置９の基本構成は、エンジン２により回転駆動される入力部材２０と、リヤデフ１０を回転駆動する出力部材３０と、第１の摩擦クラッチであるメインクラッチ４０と、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチであ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可能な外部ケースであるリヤデフケース１３とにより主に構成されている。このメインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０及びカム機構６０は、入力部材２０及び出力部材３０間に設けられている。メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０の締結により入力部材２０から出力部材３０へ駆動力が伝達される。
【００２３】
（入力部材の構成）
入力部材２０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２１、及び回転軸２２により構成されている。フランジ部２１の円筒部内には、回転軸２２の一端側の中実状をなす軸部２２ａがナット２６により締付固定されている。回転軸２２は、軸部２２ａよりも大径の第１のハウジング２３と、第１ハウジング２３よりも大径の第２のハウジング２４と、第２ハウジング２４の後端開口部を液密に内嵌固定する環状の第３のハウジング２５とからなる多段形状を有している。第１ハウジング２３は、ベアリング２７を介してリヤデフケース１３内に回転可能に支承されるとともに、第３ハウジング２５に形成された筒部が、ベアリング２９を介してリヤデフケース１３内に回転可能に支承されている。なお、図示例によると、回転軸２２及び第１〜第３ハウジング２３〜２５は、鋳造などにより一体化されているが、例えば溶接により連結固定されていてもよい。
【００２４】
第１ハウジング２３の外周面とリヤデフケース１３の内周面との間には、電磁石７０の環状の配置空間２８が形成されている。第２ハウジング２４の外端部には、電磁石７０に面する段差面を形成する環状の対向壁部２４ａが設けられており、その対向壁部２４ａには、環状凹部２４ｂが形成されている。その環状凹部２４ｂの底面には、パイロットクラッチ５０の押付け力を調整する押圧部材５３を収納する複数の貫通孔２４ｃが周方向に所定の位相差をもって軸方向に貫通して形成されている。第２ハウジング２４の内周面には、メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０をスプライン連結するスプライン部２４ｄが軸方向に沿って延設されている。
【００２５】
（出力部材の構成）
入力部材２０の第１及び第２ハウジング２３，２４内には、第３ハウジング２５の筒部を貫通して出力部材３０が収容されている。この出力部材３０は、円筒状のハブ３１と、ハブ３１の内周面にスプライン連結されたドライブピニオンシャフト３２とを有している。ハブ３１の後端部外周面には、メインクラッチ４０をスプライン連結するスプライン部３１ａが軸方向に延設されている。ハブ３１にスプライン連結されたドライブピニオンシャフト３２の一端部は、入力部材２０に相対回転可能に支持されている。ドライブピニオンシャフト３２の他端部は、一対のテーパローラベアリング３３，３４を介してリヤデフケース１３の内周面に回転可能に支承されている。
【００２６】
ドライブピニオンシャフト３２の他端部先端には、ギヤ３２ａが一体に形成されている。このギヤ３２ａ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１３の内周面とドライブピニオンシャフト３２との間には、シール３５が配されている。このシール３５によって、リヤデフケース１３を密閉している。
【００２７】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、第２ハウジング２４のスプライン部２４ｄ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４１と、ハブ３１のスプライン部３１ａ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４２とを有している。アウタクラッチプレート４１及びインナクラッチプレート４２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。メインクラッチ４０と入力部材２０の第３ハウジング２５との間には、クラッチの隙間を規制するスペーサ４３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。メインクラッチ４０が締結されると、入力部材２０の第２ハウジング２４及び出力部材３０のハブ３１が接続されるので、入力部材２０から出力部材３０へ駆動力が伝達され、リヤデフ１０を介して左右の後輪１２，１２に伝達されることとなる。
【００２８】
上記のように構成された駆動力配分装置９の構成部分は、入力部材２０の構成を除いて、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、駆動力配分装置９の基本構成は、図示例に限定されるものではない。この実施の形態にあっては、特にパイロットクラッチ機構の構造及び配置位置に特徴部を有している。
【００２９】
（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、電磁石７０と、電磁石７０に作用する磁気吸引力によりパイロットクラッチ５０を押付ける押圧部材５３と、押圧部材５３の押付け力により締結されるパイロットクラッチ５０と、電磁石７０の移動によるパイロットクラッチ５０の締結によりスラスト力を発生するカム機構６０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に加えて、カム機構６０のスラスト力をメインクラッチ４０へ伝達するプレッシャリング６１、及びプレッシャリング６１の軸方向移動により締結されるメインクラッチ４０を備えることで、入力部材２０と出力部材３０とを断続する断続機構が得られる。
【００３０】
ところで、上記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、この実施の形態では、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、電磁石７０が鉄製の入力部材２０の第２ハウジング２４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。その荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接加えることでパイロットクラッチ５０の摺動面の面圧を高くすることができる。図示例にあっては、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とともに、電磁石７０を軸方向に移動可能に構成している。この構成は、電磁石７０と入力部材２０の第２ハウジング２４との間の空隙Ｇ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の引きずりトルクを大幅に低減しており、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及び耐久性を維持している。
【００３１】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、ヨーク７１とコイル７０ａにより構成され、外部ケースとなるリヤデフケース１３の内周面に回転不能かつ軸方向移動可能に支持されている。ヨーク７１は、メインクラッチ４０側に開放された断面コ字状をなす環状の凹部７１ａを有している。その凹部７１ａ内には、環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７１のコイル７０ａと面する部位には、ステンレス材等からなる環状の非磁性部材７２が埋設されている。電磁石７０は、回転軸２２の第２ハウジング２４の外端部にあって入力部材２０と同一軸線上に設けられている。電磁石７０は、回転軸２２の第１ハウジング２３の外周面及びリヤデフケース１３の内周面間に形成された環状の配置空間２８において、ヨーク７１を介してリヤデフケース１３の内周面に回転不能に支承されるとともに、第２ハウジング２４の対向壁部２４ａとの間に所定の空隙Ｇをもって軸方向に移動可能に支承されている。この構成により、第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、設置スペースを有効に利用することができる。
【００３２】
ヨーク７１とリヤデフケース１３の内端面との間には、皿バネ３６が配されている。電磁石７０には、リヤデフケース１３にグロメット７３を介して外部へ引き出されたリード線７４が連結されている。このリード線７４を介して電磁石７０に通電すると、パイロットクラッチ５０を除いてヨーク７１、第２ハウジング２４間を循環する磁路Ｌが形成される。電磁石７０と第２ハウジング２４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。
【００３３】
（押圧部材の構成）
入力部材２０の第２ハウジング２４の対向壁部２４ａに形成された環状凹部２４ｂ内には、ニードルベアリング５４及びリングプレート５５が並設されている。その環状凹部２４ｂの底面に形成された複数の貫通孔２４ｃには、押圧部材５３が配されている。その押圧部材５３は、一端に円形フランジ５３ａをもつ円形のブロック体により構成されている。電磁石７０に作用する磁気吸引力は、非磁性部材７２、ニードルベアリング５４、リングプレート５５、及び押圧部材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。
【００３４】
第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、押圧部材５３、ニードルベアリング５４及びリングプレート５５を入力部材２０の対向壁部２４ａ内に配することで設置スペースを有効に利用している。メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０及びカム機構６０は、入力部材２０と同一軸線上に設けられ、これらの構成部品は、回転軸２２の第２ハウジング２４内に収容されている。
【００３５】
（パイロットクラッチの構成）
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とを有している。アウタクラッチプレート５１は、メインクラッチ４０と同様に、入力部材２０の第２ハウジング２４のスプライン部２４ｄ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、カム機構６０のスプライン部６０ａにスプライン連結されている。パイロットクラッチ５０は、第２ハウジング２４と同一軸線上に移動可能に配されており、電磁石７０の移動により締結される。電磁石７０に通電すると、電磁石７０がパイロットクラッチ５０側に吸引移動されることで、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。
【００３６】
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、磁気を通すために摩擦クラッチとしては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、電磁石７０に作用する磁気吸引力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ることができる。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、図示例によると、パイロットクラッチ５０のインナクラッチプレート５２の枚数を２枚に設定しているが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、例えばインナクラッチプレート５２を１枚もしくは３枚以上の枚数に設定してもよいことは勿論である。
【００３７】
（カム機構の構成）
メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御するカム機構６０が、回転軸２２の第２ハウジング２４の対向壁部２４ａの内周面にスラスト軸受６４を介してハブ３１の外周面に配されている。そのカム機構６０は、カムリング６２と、プレッシャリング６１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。パイロットクラッチ５０が締結されると、パイロットクラッチ５０に連結されたカムリング６２及びプレッシャリング６１間に回転トルクが生じ、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。
【００３８】
以上のように構成されたパイロットクラッチ機構にあっては、電磁石７０に通電することで、回転軸２２の第２ハウジング２４との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力を、電磁石７０がパイロットクラッチ５０に向けて移動する操作力とした構成を有している。軸方向に動く電磁石７０の構成により、第２ハウジング２４内に配されるアーマチュアを排除して、部品点数を減らすことが可能となり、パイロットクラッチ５０のアクチュエータを構成する部品を軸方向に短縮した設計が可能となる。これにより、設計をコンパクト化することができるようになり、リヤデフケース１３内に各種の構成部品をコンパクトに収容することができる。
【００３９】
ところで、上記従来技術においては、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ため、充分な磁気吸引力が得られない。また、引きずりトルクは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。
【００４０】
一方、車両設計上においては、従動輪に必要以上のトルクをかけずにデファレンシャルやドライブシャフトを小型軽量化することで、製作コストを低減することが求められており、駆動力配分装置の内部温度が変わっても、電流値に対するトルクが変化しないことが切望されている。このような要求に対し、電流だけでは制御できない大きなトルクが発生することにより、デファレンシャルやドライブシャフトの強度を強くする必要がある。その結果、駆動力配分装置が大型化することと相まって、車体の重量が増加し、製作コストが高騰するという不具合が発生する。
【００４１】
（実施の形態の効果）
これに対し、本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）電磁石７０が鉄製の入力部材２０の第２ハウジング２４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り、燃費を向上させることができる。
（２）電磁石７０と入力部材２０の第２ハウジング２４との間の空隙Ｇ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）ハウジング２３〜２５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）回転軸２２の第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、パイロットクラッチ機構の押圧部材５３を第２ハウジング２４の外端部内に配置するとともに、第２ハウジング２４の外端部に電磁石７０を配置することで、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、第２ハウジング２４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。
【００４２】
（駆動力配分装置の変形例）
図３は、駆動力配分装置９の変形例を示しており、電磁式カップリングを構成する部位の部分断面拡大図である。なお、図３において上記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。
【００４３】
この変形例にあっても、上記実施の形態に係る駆動力伝達装置９と基本的な構成において変わるところはない。図３において、上記実施の形態と大きく異なるところは、上記実施の形態では、電磁石７０が、回転軸２２の第１ハウジング２３を回転可能に支持するリヤデフケース１３の内周面に支持された構成となっていたものを、この変形例にあっては、電磁石７０を第１ハウジング２３の軸部に支持した点にある。
【００４４】
電磁石７０は、ヨーク７１とコイル７０ａにより構成されており、第１ハウジング２３の軸部及びリヤデフケース１３の内周面間に形成された環状の配置空間２８に配されている。第１ハウジング２３の軸部の外周面には、軸受７５が設けられている。電磁石７０は、第１ハウジング２３の軸部の外周面に軸受７５を介して相対回転可能に支持されるとともに、軸方向移動可能に支持されており、リヤデフケース１３の内周面に対しては回転不能に支持されている。このような電磁石７０の支持構造にあっても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができることは勿論である。
【００４５】
以上の説明からも明らかなように、本発明の駆動力配分装置は、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。本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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】
【００４７】
【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】駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】駆動力配分装置の変形例を示す部分断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
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 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 リヤデフケース
２０ 入力部材
２１ フランジ部
２２ 回転軸
２２ａ 軸部
２３〜２５ 第１〜第３ハウジング
２４ａ 対向壁部
２４ｂ 環状凹部
２４ｃ 貫通孔
２４ｄ，３１ａ，６０ａ スプライン部
２６ ナット
２７，２９，３７ ベアリング
２８ 配置空間
３０ 出力部材
３１ ハブ
３２ ドライブピニオンシャフト
３２ａ ギヤ
３３，３４ テーパローラベアリング
３５ シール
３６ 皿バネ
４０ メインクラッチ
４１，５１ アウタクラッチプレート
４２，５２ インナクラッチプレート
４３ スペーサ
５０ パイロットクラッチ
５３ 押圧部材
５３ａ 円形フランジ
５４ ニードルベアリング
５５ リングプレート
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
６４ スラスト軸受
７０ 電磁石
７０ａ コイル
７１ ヨーク
７１ａ 凹部
７２ 非磁性部材
７３ グロメット
７４ リード線
７５ 軸受
Ｇ 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に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設計しなければならず、重く、大きく、コストが高いものにな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、操縦性の悪化を招くという問題点もあった。
【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や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もあった。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問題点もあった。
【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】
本発明は、入力部材と出力部材との間にあって、これらの部材間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、前記入力部材と前記出力部材との間にあって、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の摩擦クラッチの伝達トルクを前記第１の摩擦クラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、前記入力部材と同一軸線上に設けられ、前記第１の摩擦クラッチ、前記カム機構及び前記第２の摩擦クラッチを内蔵したハウジングと、前記ハウジングの外端部に前記ハウジングと同一軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能に設けられた電磁石と、前記電磁石に通電することで、前記ハウジングとの間で前記電磁石に作用する磁気吸引力を前記第２の摩擦クラッチへの操作力とした構成を有していることを特徴とする駆動力配分装置にある。
【００１４】
本発明にあっては、前記第２の摩擦クラッチは、互いに摩擦係合する複数のクラッチプレートを有し、前記複数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ることができる。
【００１５】
本発明によれば、前記ハウジングと前記電磁石とは、所定の空隙をもって配され、前記電磁石に作用する磁気吸引力により前記ハウジングに向けて前記電磁石を移動させることができる。前記ハウジングの外端部の内部に前記第２の摩擦クラッチに向けて移動可能に配され、前記第２の摩擦クラッチを押付ける押圧部材を有し、前記押圧部材により、前記電磁石の移動に応じて前記第２の摩擦クラッチの操作力を調整することができる。
【００１６】
本発明では、前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、前記電磁石は、前記外部ケースの内周面に支持されていることが好適である。本発明に好適な他の一例としては、前記電磁石を、前記ハウジングの軸部に対して相対回転可能及び軸方向移動可能に支持し、かつ、前記外部ケースに対しては回転不能に支持することができる。前記電磁石及び前記押圧部材間にスラストニードルベアリングとプレート部材を介在させることが好適である。そして、前記入力部材及び前記ハウジングを一体的に形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、第２の摩擦クラッチであるパイロットクラッチの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、軽量で、安価にできる。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及び耐久性を維持することができるようになる。電磁石に作用する磁気吸引力を第２の摩擦クラッチに対して直接加えることが可能となり、電磁石とハウジングと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】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、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り、図２は、駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【００２０】
図１において、符号１は、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、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。駆動力配分装置９及びリヤデフ１０は、リヤデフケース１３内に収容支持されるとともに、リヤデフケース１３を介して車体に支持されている。
【００２１】
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を介してフロントデフ４に伝達され、左右一対の前輪車軸６，６を介して一対の前輪７，７に伝達される。一方、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３２（図２）を介してリヤデフ１０に伝達され、左右一対の後輪車軸１１，１１を介して一対の後輪１２，１２に伝達される。
【００２２】
（駆動力配分装置の構成）
図２を参照すると、駆動力配分装置９の全体構成が示されている。この駆動力伝達装置９の基本構成は、エンジン２により回転駆動される入力部材２０と、リヤデフ１０を回転駆動する出力部材３０と、第１の摩擦クラッチであるメインクラッチ４０と、メインクラッチ４０の伝達トルクを調整する第２の摩擦クラッチであ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可能な外部ケースであるリヤデフケース１３とにより主に構成されている。このメインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０及びカム機構６０は、入力部材２０及び出力部材３０間に設けられている。メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０の締結により入力部材２０から出力部材３０へ駆動力が伝達される。
【００２３】
（入力部材の構成）
入力部材２０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２１、及び回転軸２２により構成されている。フランジ部２１の円筒部内には、回転軸２２の一端側の中実状をなす軸部２２ａがナット２６により締付固定されている。回転軸２２は、軸部２２ａよりも大径の第１のハウジング２３と、第１ハウジング２３よりも大径の第２のハウジング２４と、第２ハウジング２４の後端開口部を液密に内嵌固定する環状の第３のハウジング２５とからなる多段形状を有している。第１ハウジング２３は、ベアリング２７を介してリヤデフケース１３内に回転可能に支承されるとともに、第３ハウジング２５に形成された筒部が、ベアリング２９を介してリヤデフケース１３内に回転可能に支承されている。なお、図示例によると、回転軸２２及び第１〜第３ハウジング２３〜２５は、鋳造などにより一体化されているが、例えば溶接により連結固定されていてもよい。
【００２４】
第１ハウジング２３の外周面とリヤデフケース１３の内周面との間には、電磁石７０の環状の配置空間２８が形成されている。第２ハウジング２４の外端部には、電磁石７０に面する段差面を形成する環状の対向壁部２４ａが設けられており、その対向壁部２４ａには、環状凹部２４ｂが形成されている。その環状凹部２４ｂの底面には、パイロットクラッチ５０の押付け力を調整する押圧部材５３を収納する複数の貫通孔２４ｃが周方向に所定の位相差をもって軸方向に貫通して形成されている。第２ハウジング２４の内周面には、メインクラッチ４０及びパイロットクラッチ５０をスプライン連結するスプライン部２４ｄが軸方向に沿って延設されている。
【００２５】
（出力部材の構成）
入力部材２０の第１及び第２ハウジング２３，２４内には、第３ハウジング２５の筒部を貫通して出力部材３０が収容されている。この出力部材３０は、円筒状のハブ３１と、ハブ３１の内周面にスプライン連結されたドライブピニオンシャフト３２とを有している。ハブ３１の後端部外周面には、メインクラッチ４０をスプライン連結するスプライン部３１ａが軸方向に延設されている。ハブ３１にスプライン連結されたドライブピニオンシャフト３２の一端部は、入力部材２０に相対回転可能に支持されている。ドライブピニオンシャフト３２の他端部は、一対のテーパローラベアリング３３，３４を介してリヤデフケース１３の内周面に回転可能に支承されている。
【００２６】
ドライブピニオンシャフト３２の他端部先端には、ギヤ３２ａが一体に形成されている。このギヤ３２ａ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１３の内周面とドライブピニオンシャフト３２との間には、シール３５が配されている。このシール３５によって、リヤデフケース１３を密閉している。
【００２７】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、第２ハウジング２４のスプライン部２４ｄ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４１と、ハブ３１のスプライン部３１ａ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４２とを有している。アウタクラッチプレート４１及びインナクラッチプレート４２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。メインクラッチ４０と入力部材２０の第３ハウジング２５との間には、クラッチの隙間を規制するスペーサ４３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。メインクラッチ４０が締結されると、入力部材２０の第２ハウジング２４及び出力部材３０のハブ３１が接続されるので、入力部材２０から出力部材３０へ駆動力が伝達され、リヤデフ１０を介して左右の後輪１２，１２に伝達されることとなる。
【００２８】
上記のように構成された駆動力配分装置９の構成部分は、入力部材２０の構成を除いて、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、駆動力配分装置９の基本構成は、図示例に限定されるものではない。この実施の形態にあっては、特にパイロットクラッチ機構の構造及び配置位置に特徴部を有している。
【００２９】
（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、電磁石７０と、電磁石７０に作用する磁気吸引力によりパイロットクラッチ５０を押付ける押圧部材５３と、押圧部材５３の押付け力により締結されるパイロットクラッチ５０と、電磁石７０の移動によるパイロットクラッチ５０の締結によりスラスト力を発生するカム機構６０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に加えて、カム機構６０のスラスト力をメインクラッチ４０へ伝達するプレッシャリング６１、及びプレッシャリング６１の軸方向移動により締結されるメインクラッチ４０を備えることで、入力部材２０と出力部材３０とを断続する断続機構が得られる。
【００３０】
ところで、上記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、この実施の形態では、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、電磁石７０が鉄製の入力部材２０の第２ハウジング２４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。その荷重をパイロットクラッチ５０に対して直接加えることでパイロットクラッチ５０の摺動面の面圧を高くすることができる。図示例にあっては、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とともに、電磁石７０を軸方向に移動可能に構成している。この構成は、電磁石７０と入力部材２０の第２ハウジング２４との間の空隙Ｇ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の引きずりトルクを大幅に低減しており、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及び耐久性を維持している。
【００３１】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、ヨーク７１とコイル７０ａにより構成され、外部ケースとなるリヤデフケース１３の内周面に回転不能かつ軸方向移動可能に支持されている。ヨーク７１は、メインクラッチ４０側に開放された断面コ字状をなす環状の凹部７１ａを有している。その凹部７１ａ内には、環状のコイル７０ａが嵌着固定されている。ヨーク７１のコイル７０ａと面する部位には、ステンレス材等からなる環状の非磁性部材７２が埋設されている。電磁石７０は、回転軸２２の第２ハウジング２４の外端部にあって入力部材２０と同一軸線上に設けられている。電磁石７０は、回転軸２２の第１ハウジング２３の外周面及びリヤデフケース１３の内周面間に形成された環状の配置空間２８において、ヨーク７１を介してリヤデフケース１３の内周面に回転不能に支承されるとともに、第２ハウジング２４の対向壁部２４ａとの間に所定の空隙Ｇをもって軸方向に移動可能に支承されている。この構成により、第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、設置スペースを有効に利用することができる。
【００３２】
ヨーク７１とリヤデフケース１３の内端面との間には、皿バネ３６が配されている。電磁石７０には、リヤデフケース１３にグロメット７３を介して外部へ引き出されたリード線７４が連結されている。このリード線７４を介して電磁石７０に通電すると、パイロットクラッチ５０を除いてヨーク７１、第２ハウジング２４間を循環する磁路Ｌが形成される。電磁石７０と第２ハウジング２４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。
【００３３】
（押圧部材の構成）
入力部材２０の第２ハウジング２４の対向壁部２４ａに形成された環状凹部２４ｂ内には、ニードルベアリング５４及びリングプレート５５が並設されている。その環状凹部２４ｂの底面に形成された複数の貫通孔２４ｃには、押圧部材５３が配されている。その押圧部材５３は、一端に円形フランジ５３ａをもつ円形のブロック体により構成されている。電磁石７０に作用する磁気吸引力は、非磁性部材７２、ニードルベアリング５４、リングプレート５５、及び押圧部材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。
【００３４】
第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、押圧部材５３、ニードルベアリング５４及びリングプレート５５を入力部材２０の対向壁部２４ａ内に配することで設置スペースを有効に利用している。メインクラッチ４０、パイロットクラッチ５０及びカム機構６０は、入力部材２０と同一軸線上に設けられ、これらの構成部品は、回転軸２２の第２ハウジング２４内に収容されている。
【００３５】
（パイロットクラッチの構成）
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とを有している。アウタクラッチプレート５１は、メインクラッチ４０と同様に、入力部材２０の第２ハウジング２４のスプライン部２４ｄ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、カム機構６０のスプライン部６０ａにスプライン連結されている。パイロットクラッチ５０は、第２ハウジング２４と同一軸線上に移動可能に配されており、電磁石７０の移動により締結される。電磁石７０に通電すると、電磁石７０がパイロットクラッチ５０側に吸引移動されることで、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。
【００３６】
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、磁気を通すために摩擦クラッチとしては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、電磁石７０に作用する磁気吸引力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ることができる。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、図示例によると、パイロットクラッチ５０のインナクラッチプレート５２の枚数を２枚に設定しているが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、例えばインナクラッチプレート５２を１枚もしくは３枚以上の枚数に設定してもよいことは勿論である。
【００３７】
（カム機構の構成）
メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御するカム機構６０が、回転軸２２の第２ハウジング２４の対向壁部２４ａの内周面にスラスト軸受６４を介してハブ３１の外周面に配されている。そのカム機構６０は、カムリング６２と、プレッシャリング６１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。パイロットクラッチ５０が締結されると、パイロットクラッチ５０に連結されたカムリング６２及びプレッシャリング６１間に回転トルクが生じ、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。
【００３８】
以上のように構成されたパイロットクラッチ機構にあっては、電磁石７０に通電することで、回転軸２２の第２ハウジング２４との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力を、電磁石７０がパイロットクラッチ５０に向けて移動する操作力とした構成を有している。軸方向に動く電磁石７０の構成により、第２ハウジング２４内に配されるアーマチュアを排除して、部品点数を減らすことが可能となり、パイロットクラッチ５０のアクチュエータを構成する部品を軸方向に短縮した設計が可能となる。これにより、設計をコンパクト化することができるようになり、リヤデフケース１３内に各種の構成部品をコンパクトに収容することができる。
【００３９】
ところで、上記従来技術においては、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ため、充分な磁気吸引力が得られない。また、引きずりトルクは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。
【００４０】
一方、車両設計上においては、従動輪に必要以上のトルクをかけずにデファレンシャルやドライブシャフトを小型軽量化することで、製作コストを低減することが求められており、駆動力配分装置の内部温度が変わっても、電流値に対するトルクが変化しないことが切望されている。このような要求に対し、電流だけでは制御できない大きなトルクが発生することにより、デファレンシャルやドライブシャフトの強度を強くする必要がある。その結果、駆動力配分装置が大型化することと相まって、車体の重量が増加し、製作コストが高騰するという不具合が発生する。
【００４１】
（実施の形態の効果）
これに対し、本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）電磁石７０が鉄製の入力部材２０の第２ハウジング２４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り、燃費を向上させることができる。
（２）電磁石７０と入力部材２０の第２ハウジング２４との間の空隙Ｇ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）ハウジング２３〜２５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）回転軸２２の第２ハウジング２４内に配されるアーマチャを排除して、パイロットクラッチ機構の押圧部材５３を第２ハウジング２４の外端部内に配置するとともに、第２ハウジング２４の外端部に電磁石７０を配置することで、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、第２ハウジング２４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。
【００４２】
（駆動力配分装置の変形例）
図３は、駆動力配分装置９の変形例を示しており、電磁式カップリングを構成する部位の部分断面拡大図である。なお、図３において上記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。
【００４３】
この変形例にあっても、上記実施の形態に係る駆動力伝達装置９と基本的な構成において変わるところはない。図３において、上記実施の形態と大きく異なるところは、上記実施の形態では、電磁石７０が、回転軸２２の第１ハウジング２３を回転可能に支持するリヤデフケース１３の内周面に支持された構成となっていたものを、この変形例にあっては、電磁石７０を第１ハウジング２３の軸部に支持した点にある。
【００４４】
電磁石７０は、ヨーク７１とコイル７０ａにより構成されており、第１ハウジング２３の軸部及びリヤデフケース１３の内周面間に形成された環状の配置空間２８に配されている。第１ハウジング２３の軸部の外周面には、軸受７５が設けられている。電磁石７０は、第１ハウジング２３の軸部の外周面に軸受７５を介して相対回転可能に支持されるとともに、軸方向移動可能に支持されており、リヤデフケース１３の内周面に対しては回転不能に支持されている。このような電磁石７０の支持構造にあっても、上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができることは勿論である。
【００４５】
以上の説明からも明らかなように、本発明の駆動力配分装置は、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。本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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】
【００４７】
【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】駆動力配分装置の内部構造を示す断面図である。
【図３】駆動力配分装置の変形例を示す部分断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
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 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 リヤデフケース
２０ 入力部材
２１ フランジ部
２２ 回転軸
２２ａ 軸部
２３〜２５ 第１〜第３ハウジング
２４ａ 対向壁部
２４ｂ 環状凹部
２４ｃ 貫通孔
２４ｄ，３１ａ，６０ａ スプライン部
２６ ナット
２７，２９，３７ ベアリング
２８ 配置空間
３０ 出力部材
３１ ハブ
３２ ドライブピニオンシャフト
３２ａ ギヤ
３３，３４ テーパローラベアリング
３５ シール
３６ 皿バネ
４０ メインクラッチ
４１，５１ アウタクラッチプレート
４２，５２ インナクラッチプレート
４３ スペーサ
５０ パイロットクラッチ
５３ 押圧部材
５３ａ 円形フランジ
５４ ニードルベアリング
５５ リングプレート
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
６４ スラスト軸受
７０ 電磁石
７０ａ コイル
７１ ヨーク
７１ａ 凹部
７２ 非磁性部材
７３ グロメット
７４ リード線
７５ 軸受
Ｇ 空隙
Ｌ 磁路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材と出力部材との間にあって、これらの部材間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、
前記入力部材と前記出力部材との間にあって、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の摩擦クラッチの伝達トルクを前記第１の摩擦クラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、
前記入力部材と同一軸線上に設けられ、前記第１の摩擦クラッチ、前記カム機構及び前記第２の摩擦クラッチを内蔵したハウジングと、
前記ハウジングの外端部に前記ハウジングと同一軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能に設けられた電磁石と、
前記電磁石に通電することで、前記ハウジングとの間で前記電磁石に作用する磁気吸引力を前記第２の摩擦クラッチへの操作力とした構成を有していることを特徴とする駆動力配分装置。
【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クラッチプレートを有し、
前記複数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ことを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【請求項３】
前記ハウジングと前記電磁石とは、所定の空隙をもって配され、前記電磁石に作用する磁気吸引力により前記ハウジングに向けて前記電磁石を移動させることを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
前記ハウジングの外端部の内部に前記第２の摩擦クラッチに向けて移動可能に配され、前記第２の摩擦クラッチを押付ける押圧部材を有し、
前記押圧部材が、前記電磁石の移動に応じて前記第２の摩擦クラッチの操作力を調整することを特徴とする請求項１又は３記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、
前記電磁石は、前記外部ケースの内周面に支持されていることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれかに記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、
前記電磁石は、前記ハウジングの軸部に対して相対回転可能及び軸方向移動可能に支持され、かつ、前記外部ケースに対しては回転不能に支持されていることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれかに記載の駆動力配分装置。
【請求項７】
前記電磁石及び前記押圧部材間にスラストニードルベアリングとプレート部材が介在されている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８】
前記入力部材及び前記ハウジングは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【請求項１】
入力部材と出力部材との間にあって、これらの部材間のトルク伝達を行う第１の摩擦クラッチと、
前記入力部材と前記出力部材との間にあって、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の摩擦クラッチの伝達トルクを前記第１の摩擦クラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、
前記入力部材と同一軸線上に設けられ、前記第１の摩擦クラッチ、前記カム機構及び前記第２の摩擦クラッチを内蔵したハウジングと、
前記ハウジングの外端部に前記ハウジングと同一軸線上に設けられ、軸線方向に移動可能に設けられた電磁石と、
前記電磁石に通電することで、前記ハウジングとの間で前記電磁石に作用する磁気吸引力を前記第２の摩擦クラッチへの操作力とした構成を有していることを特徴とする駆動力配分装置。
【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クラッチプレートを有し、
前記複数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ことを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【請求項３】
前記ハウジングと前記電磁石とは、所定の空隙をもって配され、前記電磁石に作用する磁気吸引力により前記ハウジングに向けて前記電磁石を移動させることを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
前記ハウジングの外端部の内部に前記第２の摩擦クラッチに向けて移動可能に配され、前記第２の摩擦クラッチを押付ける押圧部材を有し、
前記押圧部材が、前記電磁石の移動に応じて前記第２の摩擦クラッチの操作力を調整することを特徴とする請求項１又は３記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、
前記電磁石は、前記外部ケースの内周面に支持されていることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれかに記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記ハウジングを回転可能に支持する外部ケースを備え、
前記電磁石は、前記ハウジングの軸部に対して相対回転可能及び軸方向移動可能に支持され、かつ、前記外部ケースに対しては回転不能に支持されていることを特徴とする請求項１，３又は４のいずれかに記載の駆動力配分装置。
【請求項７】
前記電磁石及び前記押圧部材間にスラストニードルベアリングとプレート部材が介在されている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８】
前記入力部材及び前記ハウジングは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の駆動力配分装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１２７７６４（Ｐ２００９−１２７７６４Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０４３０３（Ｐ２００７−３０４３０３）
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【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６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２６日（２００７．１１．２６）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
【Ｆターム（参考）】
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