駆動力配分装置
【課題】振動などの影響を受けることなく、電磁石の空隙の透磁率を一定に維持することを可能とし、更には引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、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１は、ケース２内に回転可能に支持されたケース状の入力回転部材２０及び入力回転部材２０内に相対回転可能に支持された出力回転部材４間のトルク伝達を行うクラッチ機構と、入力回転部材２０の入力側に形成された壁部２３ａの外側に設けられ、通電により入力回転部材２０の壁部２３ａとの間で作用する磁気吸引力によりクラッチ機構に向けて移動する電磁石７０と、ケース２及び電磁石７０間に介在され、電磁石７０を入力回転部材２０の壁部２３ａに向けて付勢するバネ部材３１とを備えている。
【解決手段】駆動力配分装置１は、ケース２内に回転可能に支持されたケース状の入力回転部材２０及び入力回転部材２０内に相対回転可能に支持された出力回転部材４間のトルク伝達を行うクラッチ機構と、入力回転部材２０の入力側に形成された壁部２３ａの外側に設けられ、通電により入力回転部材２０の壁部２３ａとの間で作用する磁気吸引力によりクラッチ機構に向けて移動する電磁石７０と、ケース２及び電磁石７０間に介在され、電磁石７０を入力回転部材２０の壁部２３ａに向けて付勢するバネ部材３１とを備えている。
【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備えた駆動力配分装置に係わり、特に、クラッチ機構を断続操作する電磁石の空隙の安定化とクラッチ伝達トルク特性の向上とを図っ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、入力回転部材と出力回転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、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、入力回転部材から出力回転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、入力回転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、入力回転部材の内面に設けられており、入力回転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回転部材と反対側には、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。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設計しなければならず、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ので、車両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、騒音が発生しやすい。その対策としては、クラッチプレート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があった。
【００１２】
従って、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、その具体的な目的は、振動などの影響を受けることなく、電磁石の空隙の透磁率を一定に維持することを可能とし、更には引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
［１］本発明は、第１の内部空間を有するケースと、前記ケースの前記第１の内部空間に回転可能に支持され、第２の内部空間を有するケース状の入力回転部材と、前記入力回転部材の前記第２の内部空間に相対回転可能に支持された出力回転部材と、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間の前記第２の内部空間にあって、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間のトルク伝達を行うメインクラッチと、前記メインクラッチの伝達トルクを調整するパイロットクラッチと、前記パイロットクラッチの伝達トルクを前記メインクラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、前記入力回転部材の入力側に形成された壁部の外側に設けられ、通電により前記入力回転部材の壁部との間で作用する磁気吸引力により前記パイロットクラッチに向けて移動する電磁石と、前記ケース及び前記電磁石間に介在され、前記電磁石を前記入力回転部材の壁部に向けて付勢するバネ部材とを備えたことを特徴とする駆動力配分装置にある。
［２］上記［１］記載の発明にあって、前記パイロットクラッチは、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している。
［３］上記［１］記載の発明にあって、前記入力回転部材の前記壁部の内部に移動可能に配され、前記パイロットクラッチを押付ける押圧部材を有し、前記押圧部材は、前記電磁石の移動に応じて前記パイロットクラッチの操作力を調整することを特徴としている。
［４］上記［３］記載の発明にあって、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している。
［５］上記［１］記載の発明にあって、前記電磁石は、前記ケースの内周面に支持されていることを特徴としている。
［６］上記［１］記載の発明にあって、前記電磁石は、前記入力回転部材に対して相対回転可能及び軸線方向移動可能に支持され、かつ、前記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している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、振動などの影響を受けることなく、電磁石及びカップリングケース間に一定の空隙を形成することが可能となり、クラッチ応答牲の悪化を防止することができる。電磁石に作用する磁気吸引力をパイロットクラッチに対して直接加えることが可能となり、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】
【００１５】
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。
【００１６】
四輪駆動車の基本構成は、エンジン、トランスミッション、フロントデフ、トランスファ、左右一対の前輪車軸、一対の前輪、プロペラシャフト、駆動力配分装置、リヤデフ、左右一対の後輪車軸、一対の後輪により主に構成されている。駆動力配分装置及びリヤデフは、リヤデフケース内に収容支持されるとともに、リヤデフケースを介して車体に支持されている。
【００１７】
上記のように構成された四輪駆動車では、エンジンからの駆動力は、トランスミッションを介してフロントデフに伝達され、左右一対の前輪車軸を介して一対の前輪に伝達される。一方、トランスファに伝達された駆動力は、プロペラシャフトを介して駆動力配分装置に伝達される。その駆動力配分装置がトルク伝達可能に連結されると、エンジンの駆動力は、駆動力配分装置のドライブピニオンシャフトを介してリヤデフに伝達され、左右一対の後輪車軸を介して一対の後輪に伝達される。
【００１８】
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の内部構造を概略的に示す断面図であり、図２は、カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。
【００１９】
（駆動力配分装置の構成）
図１において、符号１は、四輪駆動車のプロペラシャフトとリヤデファレンシャルとの間に配置された駆動力配分装置の全体構成を概略的に示している。この第１の実施の形態に係る典型的な駆動力伝達装置１は、入力回転部材である回転軸部２１を有するカップリングケース２０を備えている。このカップリングケース２０は、回転軸線方向（車体前後方向）に延びる一対のケースを組み合わせたリヤデフケース２，２により覆われており、リヤデフケース２の内周面及びカップリングケース２０の外周面間により所要の第１の内部空間３が形成されている。リヤデフケース２の内部には、リヤデファレンシャルを回転駆動する出力回転部材であるドライブピニオンシャフト４がカップリングケース２０の回転軸部２１と同一軸線上に配置されている。
【００２０】
カップリングケース２０の回転軸部２１は、図１に示すように、エンジンからの駆動力が伝えられるプロペラシャフト側のフランジ５の円筒部内にナット６により締付固定されている。そのフランジ５には、プロペラシャフトと一体に取り付けられたフランジが連結固定されるようになっている。
【００２１】
（リヤデフケースの構成）
ドライブピニオンシャフト４の前端部には、図１に示すように、円筒状のハブ２７の内周面がスプライン連結されており、ベアリング１５を介してカップリングケース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４の後端部は、一対のテーパローラベアリング７，７を介してリヤデフケース２の内周面に回転可能に支承されており、スペーサ及びナットにより一体化されている。ドライブピニオンシャフト４の後端部先端には、リヤデファレンシャルのギヤ機構と噛合されるギヤ８が一体に形成されている。
【００２２】
リヤデフケース２の後端部には、図１に示すように、カップリングケース２０の軸受部となる円筒壁部９がカップリング側に向けて延在されている。リヤデフケース２の前端部に形成された開口とプロペラシャフト側のフランジ５の外周面との間には、オイルシール１０が配されている。リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面とドライブピニオンシャフト４との間には、オイルシール１１が配されている。それらのオイルシール１０，１１により、リヤデフケース２の第１の内部空間３とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とを区画しており、その内部空間３を密封している。プロペラシャフト側のフランジ５には、ダストカバー１２が固定されており、リヤデフケース２の内部空間３にダストなどが浸入するのを防止している。
【００２３】
（カップリングケースの構成）
このカップリングケース２０は、図１に示すように、回転軸部２１よりも大径の円筒部２２と、円筒部２２よりも大径の第１のハウジング２３と、第１のハウジング２３の後端開口部を液密に内嵌固定する円環状の第２のハウジング２４とからなる多段形状を有している。第２ハウジング２４の後端面には、円筒状の開口筒部２５が形成されている。回転軸部２１は、ベアリング１３を介してリヤデフケース２内に回転可能に支承されるとともに、第２ハウジング２４の開口筒部２５が、シール付きベアリング１４を介してリヤデフケース２の円筒壁部９の内周面に回転可能に支承されている。
【００２４】
図示例によれば、この駆動力配分装置１では、リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面及びドライブピニオンシャフト４間に介在されたオイルシール１１により、カップリングケース２０の第２の内部空間２６とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とが区画されている。そのオイルシール１１とシール付きベアリング１４とにより環状の設置空間を形成することで、駆動力配分装置１の回転によりリヤデフケース２の内部空間３から撥ね上げられた潤滑油を溜めるオイル溜り部８０が構成されている。
【００２５】
カップリングケース２０の円筒部２２の外周面とリヤデフケース２の内周面との間には、電磁石７０を配置する環状の配置空間２８が形成されている。第１ハウジング２３の入力側には、電磁石７０に面する段差面を形成する環状の段差壁部２３ａが設けられている。その段差壁部２３ａには、環状凹部２３ｂが形成されている。その環状凹部２３ｂの底面には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の貫通孔２３ｃ，…，２３ｃが軸方向に貫通して形成されている。その貫通孔２３ｃのそれぞれには、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が軸方向移動可能に収納されている。
【００２６】
（クラッチ機構の構成）
この駆動力配分装置１は、図１に示すように、カップリングケース２０及びドライブピニオンシャフト４間のトルク伝達を制御するクラッチ機構をカップリングケース２０内に回転軸部２１と同一軸線上に配している。このクラッチ機構は、電磁石７０に通電することで、カップリングケース２０の段差壁部２３ａ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ことに特徴を有している。このクラッチ機構の基本構成は、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電磁式の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とにより主に構成されている。この駆動力配分装置１は更に、クラッチ機構を断続操作する電磁石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とを備えている。
【００２７】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図１に示すように、カップリングケース２０の第１ハウジング２３の内周面にスプライン連結された複数の円環状のアウタクラッチプレート４１と、ハブ２７の外周面にスプライン連結された複数の円環状のインナクラッチプレート４２とを有している。メインクラッチ４０と第２ハウジング２４との間には、クラッチの隙間を規制する円環状のスペーサ４３が配されている。インナクラッチプレート４２の摩擦係合面を除く部位には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の円形状の油孔４４，…，４４が形成されている。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側に移動するカム機構６０のプレッシャリング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、第１ハウジング２３及びハブ２７が接続されるので、カップリングケース２０からドライブピニオンシャフト４へ駆動力が伝達される。
【００２８】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図１に示すように、２枚の円環状のアウタクラッチプレート５１，５１と１枚の円環状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、第１ハウジング２３の内周面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のカムリング６２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の摩擦係合面を除く部位には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の円形状の油孔５４，…，５４が形成されている。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好適である。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。なお、メインクラッチ４０の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紙製のフェーシングを取り付けてもよい。
【００２９】
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。その押圧力により押圧部材５３がパイロットクラッチ５０側に移動され、その押圧力によりパイロットクラッチ５０が締結される。このとき、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。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１枚に設定しているが、これに限定されるものではない。この第１の実施の形態では、例えばインナクラッチプレート５２を２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。
【００３０】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、図１に示すように、プレッシャリング６１と、カムリング６２と、プレッシャリング６１及びカムリング６２間に配されたカムボール６３とにより構成されている。カム機構６０は、カップリングケース２０の第１ハウジング２３の段差壁部２３ａの内周面にスラスト軸受６４により受け止められ、ハブ２７の外周面に配されている。プレッシャリング６１には、メインクラッチ４０のアウタクラッチプレート４１の油孔４４と対応して円形状の油路６５が貫通して形成されている。その油路６５は、メインクラッチ４０のインナクラッチプレート４２の油孔４４に面する位置に配されている。
【００３１】
カム機構６０は、図１に示すように、メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御する。電磁石７０の通電により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る。カムボール６３がカムリング６２及びプレッシャリング６１を互いに離反する方向に押圧する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。
【００３２】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、図１に示すように、ヨーク７１とコイル７２とにより円環状に形成されている。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円環状の凹部７３を有している。その凹部７３内には、同心状に保持された円環状のコイル７２が液密にシールされている。そのコイル７２と面する部位には、ステンレス材等からなる円環状の非磁性部材７４が埋設されている。非磁性部材７４は、電磁石７０の磁束の短絡を防止している。電磁石７０は、カップリングケース２０の円筒部２２の外周面とリヤデフケース２の内周面間に形成された環状の配置空間２８において、カップリングケース２０の段差壁部２３ａとの間に所定の空隙Ｇをもってリヤデフケース２の内周面に回転不能にかつ軸方向移動可能に支承されている。
【００３３】
電磁石７０には、リヤデフケース２にグロメット７５を介して外部へ引き出されたリード線７６が連結されている。このリード線７６を介して電磁石７０に通電すると、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、ヨーク７１及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間を循環する磁路Ｌが形成され、電磁石７０がカップリングケース２０の段差壁部２３ａに吸引される荷重（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。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とカップリングケース２０の段差壁部２３ａとが近接して配されており、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。
【００３４】
この実施の形態では、電磁石７０をリヤデフケース２の内周面に支持する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。この構成に代えて、例えば電磁石７０をカップリングケース２０の円筒部２２に支持することができる。電磁石７０は、カップリングケース２０の円筒部２２の外周面にベアリングを介して相対回転可能に支持するとともに、軸方向移動可能に支持することで、リヤデフケース２の内周面に対しては回転不能に支持する構成とすることができる。
【００３５】
（押圧部材の構成）
カップリングケース２０の段差壁部２３ａに形成された環状凹部２３ｂの貫通孔２３ｃ内には、図１に示すように、押圧部材５３が軸方向移動可能に配されている。その押圧部材５３は、一端に円形フランジをもつ円形のブロック体により構成されている。この段差壁部２３ａの環状凹部２３ｂには、電磁石７０の非磁性部材７４に面するスラストニードルベアリング５５と、押圧部材５３に面するリングプレート５６とが並設されている。電磁石７０に作用する磁気吸引力は、非磁性部材７４、スラストニードルベアリング５５、リングプレート５６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。
【００３６】
以上のように構成されたクラッチ機構は、カップリングケース２０との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力をパイロットクラッチ５０に対する操作力としているので、パイロットクラッチ５０を磁路Ｌの一部として構成する必要がない。パイロットクラッチ５０のクラッチプレート摺動面に加えて、クラッチプレート摺動面としては必要としない磁気通路断面を形成することがなくなるので、パイロットクラッチ５０をコンパクトに構成することが可能となり、小さな電流で大きなトルクを制御することができるようになる。
【００３７】
（電磁石の位置規制手段）
図２は、カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。同図において、カップリングケース支持用のベアリング１３の外輪端面１３ａ及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間には、電磁石７０が支持されている。この電磁石７０のヨーク７１は、ベアリング１３の外輪端面１３ａに当接すると当接部を有している。その当接部には、ベアリング１３の外輪端面１３ａの幅よりも狭い円環状の凸部７１ｂが円環状の凹部７１ａを介してベアリング１３の外輪端面１３ａの全周にわたって形成されている。ベアリング１３の外輪端面１３ａにヨーク７１を当接させることで、電磁石７０の後退位置を規制して空隙Ｇの透磁率を一定に維持することができる。
【００３８】
電磁石７０のコイル７２に通電すると、電磁石７０のヨーク７１及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間を循環する磁路Ｌが形成されるが、ヨーク７１及びベアリング１３は磁性体からなるため、磁路Ｌからヨーク７１及びベアリング１３を介して磁束が漏れてしまうこととなる。この実施の形態にあっては、ヨーク７１及びベアリング１３の当接面を小さくすることで、磁束の漏洩を防止している。電磁石７０に作用する磁気吸引力が安定化するので、パイロットクラッチ５０の締結・締結解除の制御が容易になり、駆動力配分装置１の駆動力伝達機能を向上させることができる。なお、電磁石７０のヨーク７１のベアリング１３の外輪端面１３ａに当接する当接部に、ベアリング１３の外輪端面１３ａの幅よりも狭い円環状の凹凸部を形成してもよい。
【００３９】
電磁石７０とリヤデフケース２との間には、リヤデフケース２内に昇圧した内圧を大気に開放させるブリーザ室３０が設けられている。電磁石７０は、ブリーザ室３０を覆う隔壁を構成しており、ブリーザ室３０とリヤデフケース２の内部空間３とを区画している。電磁石７０のヨーク７１とブリーザ室３０の周面を形成するリヤデフケース２の端面との間には、ベアリング１３の外輪を介してバネ部材である円環状の皿バネ３１が介装されている。この皿バネ３１の弾性力により、電磁石７０がカップリングケース２０の段差壁部２３ａに向けて付勢されている。この皿バネ３１により、ブリーザ室３０が液密にシールされている。
【００４０】
皿バネ３１を電磁石７０に向けて付勢しているので、電磁石７０に振動などが加えられても、電磁石７０及びカップリングケース２０間に一定の空隙Ｇを形成することが可能となり、クラッチ応答牲の悪化を防止することができる。電磁石７０への印加電流が低電流である場合でも、カップリングケース２０の回転軸線方向のがたつきを防止することができるようになり、空隙Ｇのバラツキによるカップリングケース２０に対する吸引不良を防止することができる。なお、図示例にあっては、電磁石７０のヨーク７１が、皿バネ３１を介してベアリング１３の外輪端面１３ａに当接しているが、図示例に限定されるものではなく、例えばコイルばねを介して、電磁石７０のヨーク７１がベアリング１３の外輪端面１３ａに当接される構成であってもよい。
【００４１】
（オイル循環路の構成）
このクラッチ機構を備えた駆動力配分装置１は、互いに摩擦係合又は離間する複数のクラッチプレートの滑りを伴う状態で使用される。そのため、クラッチプレート間の摩擦熱による過熱、クラッチプレートの磨耗やオイル切れなどが発生するので、カップリングケース２０の内部にクラッチプレートの潤滑・冷却を行なう潤滑油を供給している。
【００４２】
図示例によれば、リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面及びドライブピニオンシャフト４間に介在されたオイルシール１１により、カップリングケース２０の第２の内部空間２６とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とが区画されている。そのオイルシール１１とシール付きベアリング１４とによりカップリングケース２０のメインクラッチ締結側に環状の設置空間を形成することで、駆動力配分装置１の回転によりリヤデフケース２の内部空間３から撥ね上げられた潤滑油を溜めるオイル溜り部８０が構成されている。撥ね上げられた潤滑油は、図示しないオイルガータに収集される。収集された潤滑油は、オイルガータの下流側に向けて流れ、オイル溜り部８０に一時溜められる。
【００４３】
オイル溜り部８０に溜められた潤滑油は、カップリングケース２０の回転により発生する遠心力で、カップリングケース２０の内部空間２６を攪拌する。その攪拌された潤滑油は、カップリングケース２０の回転による遠心力を受けてカップリングケース２０の排出孔２９に捕捉されてリヤデフケース２の内部空間３へ排出される。その潤滑油は、クラッチ機構の潤滑・冷却に再度利用される。これにより、少ない潤滑油の流量でクラッチ機構を効果的に潤滑・冷却することが可能になる。
【００４４】
（実施の形態の効果）
上記実施の形態である駆動力配分装置１によると、次の様々な効果が得られる。
（１）皿バネ３１を電磁石７０に付勢しているため、電磁石７０に振動などが加えられても、電磁石７０及びカップリングケース２０間に一定の空隙Ｇを形成することが可能となり、安定したクラッチ応答牲を得ることが可能となる。
（２）電磁石７０への印加電流が低電流である場合でも、カップリングケース２０の回転軸線方向のがたつきや振動による異音の発生を防止することができるようになり、空隙Ｇのバラツキによるカップリングケース２０に対する吸引不良を防止することができる。
（３）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。
（４）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。
（５）カップリングケース支持用のベアリング１３の外輪端面１３ａに電磁石７０を当接させているため、電磁石７０の後退位置を規制することができるようになり、電磁石７０及びカップリングケース２０間の空隙Ｇ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。
（６）電磁石７０及びベアリング１３の当接面を小さくすることで、磁路Ｌからの磁束の漏洩を大幅に低減することができるので、小さな電流で大きなトルクを発生することができる。
（７）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。
（８）カップリングケース２０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。
（９）電磁石７０のカップリングケース２０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。
（１０）カップリングケース２０内に配されるアーマチャを排除して、カップリングケース２０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ているので、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、カップリングケース２０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。
（１１）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ので、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。
【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の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図２】カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 駆動力配分装置
２ リヤデフケース
３ 第１の内部空間
４ ドライブピニオンシャフト
５ フランジ
６ ナット
７ テーパローラベアリング
８ ギヤ
９ 円筒壁部
１０，１１ オイルシール
１２ ダストカバー
１３，１５ ベアリング
１３ａ 外輪端面
１４ シール付きベアリング
１８ 第３の内部空間
２０ カップリングケース
２１ 回転軸部
２２ 円筒部
２３ 第１のハウジング
２３ａ 段差壁部
２３ｂ 環状凹部
２３ｃ 貫通孔
２４ 第２のハウジング
２５ 開口筒部
２６ 第２の内部空間
２７ ハブ
２８ 配置空間
２９ 排出孔
３０ ブリーザ室
３１ 皿バネ
４０ メインクラッチ
４１ アウタクラッチプレート
４２ インナクラッチプレート
４３ スペーサ
４４，５４ 油孔
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 押圧部材
５５ スラストニードルベアリング
５６ 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
６５ 油路
７０ 電磁石
７１ ヨーク
７１ａ，７３ 凹部
７１ｂ 凸部
７２ コイル
７４ 非磁性部材
７５ グロメット
７６ リード線
８０ オイル溜り部
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備えた駆動力配分装置に係わり、特に、クラッチ機構を断続操作する電磁石の空隙の安定化とクラッチ伝達トルク特性の向上とを図っ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、入力回転部材と出力回転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、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、入力回転部材から出力回転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、入力回転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、入力回転部材の内面に設けられており、入力回転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回転部材と反対側には、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。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設計しなければならず、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ので、車両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、騒音が発生しやすい。その対策としては、クラッチプレート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があった。
【００１２】
従って、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、その具体的な目的は、振動などの影響を受けることなく、電磁石の空隙の透磁率を一定に維持することを可能とし、更には引きずりトルクを大幅に低減することを可能とし、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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
［１］本発明は、第１の内部空間を有するケースと、前記ケースの前記第１の内部空間に回転可能に支持され、第２の内部空間を有するケース状の入力回転部材と、前記入力回転部材の前記第２の内部空間に相対回転可能に支持された出力回転部材と、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間の前記第２の内部空間にあって、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間のトルク伝達を行うメインクラッチと、前記メインクラッチの伝達トルクを調整するパイロットクラッチと、前記パイロットクラッチの伝達トルクを前記メインクラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、前記入力回転部材の入力側に形成された壁部の外側に設けられ、通電により前記入力回転部材の壁部との間で作用する磁気吸引力により前記パイロットクラッチに向けて移動する電磁石と、前記ケース及び前記電磁石間に介在され、前記電磁石を前記入力回転部材の壁部に向けて付勢するバネ部材とを備えたことを特徴とする駆動力配分装置にある。
［２］上記［１］記載の発明にあって、前記パイロットクラッチは、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している。
［３］上記［１］記載の発明にあって、前記入力回転部材の前記壁部の内部に移動可能に配され、前記パイロットクラッチを押付ける押圧部材を有し、前記押圧部材は、前記電磁石の移動に応じて前記パイロットクラッチの操作力を調整することを特徴としている。
［４］上記［３］記載の発明にあって、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している。
［５］上記［１］記載の発明にあって、前記電磁石は、前記ケースの内周面に支持されていることを特徴としている。
［６］上記［１］記載の発明にあって、前記電磁石は、前記入力回転部材に対して相対回転可能及び軸線方向移動可能に支持され、かつ、前記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している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、振動などの影響を受けることなく、電磁石及びカップリングケース間に一定の空隙を形成することが可能となり、クラッチ応答牲の悪化を防止することができる。電磁石に作用する磁気吸引力をパイロットクラッチに対して直接加えることが可能となり、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】
【００１５】
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。
【００１６】
四輪駆動車の基本構成は、エンジン、トランスミッション、フロントデフ、トランスファ、左右一対の前輪車軸、一対の前輪、プロペラシャフト、駆動力配分装置、リヤデフ、左右一対の後輪車軸、一対の後輪により主に構成されている。駆動力配分装置及びリヤデフは、リヤデフケース内に収容支持されるとともに、リヤデフケースを介して車体に支持されている。
【００１７】
上記のように構成された四輪駆動車では、エンジンからの駆動力は、トランスミッションを介してフロントデフに伝達され、左右一対の前輪車軸を介して一対の前輪に伝達される。一方、トランスファに伝達された駆動力は、プロペラシャフトを介して駆動力配分装置に伝達される。その駆動力配分装置がトルク伝達可能に連結されると、エンジンの駆動力は、駆動力配分装置のドライブピニオンシャフトを介してリヤデフに伝達され、左右一対の後輪車軸を介して一対の後輪に伝達される。
【００１８】
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の内部構造を概略的に示す断面図であり、図２は、カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。
【００１９】
（駆動力配分装置の構成）
図１において、符号１は、四輪駆動車のプロペラシャフトとリヤデファレンシャルとの間に配置された駆動力配分装置の全体構成を概略的に示している。この第１の実施の形態に係る典型的な駆動力伝達装置１は、入力回転部材である回転軸部２１を有するカップリングケース２０を備えている。このカップリングケース２０は、回転軸線方向（車体前後方向）に延びる一対のケースを組み合わせたリヤデフケース２，２により覆われており、リヤデフケース２の内周面及びカップリングケース２０の外周面間により所要の第１の内部空間３が形成されている。リヤデフケース２の内部には、リヤデファレンシャルを回転駆動する出力回転部材であるドライブピニオンシャフト４がカップリングケース２０の回転軸部２１と同一軸線上に配置されている。
【００２０】
カップリングケース２０の回転軸部２１は、図１に示すように、エンジンからの駆動力が伝えられるプロペラシャフト側のフランジ５の円筒部内にナット６により締付固定されている。そのフランジ５には、プロペラシャフトと一体に取り付けられたフランジが連結固定されるようになっている。
【００２１】
（リヤデフケースの構成）
ドライブピニオンシャフト４の前端部には、図１に示すように、円筒状のハブ２７の内周面がスプライン連結されており、ベアリング１５を介してカップリングケース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４の後端部は、一対のテーパローラベアリング７，７を介してリヤデフケース２の内周面に回転可能に支承されており、スペーサ及びナットにより一体化されている。ドライブピニオンシャフト４の後端部先端には、リヤデファレンシャルのギヤ機構と噛合されるギヤ８が一体に形成されている。
【００２２】
リヤデフケース２の後端部には、図１に示すように、カップリングケース２０の軸受部となる円筒壁部９がカップリング側に向けて延在されている。リヤデフケース２の前端部に形成された開口とプロペラシャフト側のフランジ５の外周面との間には、オイルシール１０が配されている。リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面とドライブピニオンシャフト４との間には、オイルシール１１が配されている。それらのオイルシール１０，１１により、リヤデフケース２の第１の内部空間３とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とを区画しており、その内部空間３を密封している。プロペラシャフト側のフランジ５には、ダストカバー１２が固定されており、リヤデフケース２の内部空間３にダストなどが浸入するのを防止している。
【００２３】
（カップリングケースの構成）
このカップリングケース２０は、図１に示すように、回転軸部２１よりも大径の円筒部２２と、円筒部２２よりも大径の第１のハウジング２３と、第１のハウジング２３の後端開口部を液密に内嵌固定する円環状の第２のハウジング２４とからなる多段形状を有している。第２ハウジング２４の後端面には、円筒状の開口筒部２５が形成されている。回転軸部２１は、ベアリング１３を介してリヤデフケース２内に回転可能に支承されるとともに、第２ハウジング２４の開口筒部２５が、シール付きベアリング１４を介してリヤデフケース２の円筒壁部９の内周面に回転可能に支承されている。
【００２４】
図示例によれば、この駆動力配分装置１では、リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面及びドライブピニオンシャフト４間に介在されたオイルシール１１により、カップリングケース２０の第２の内部空間２６とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とが区画されている。そのオイルシール１１とシール付きベアリング１４とにより環状の設置空間を形成することで、駆動力配分装置１の回転によりリヤデフケース２の内部空間３から撥ね上げられた潤滑油を溜めるオイル溜り部８０が構成されている。
【００２５】
カップリングケース２０の円筒部２２の外周面とリヤデフケース２の内周面との間には、電磁石７０を配置する環状の配置空間２８が形成されている。第１ハウジング２３の入力側には、電磁石７０に面する段差面を形成する環状の段差壁部２３ａが設けられている。その段差壁部２３ａには、環状凹部２３ｂが形成されている。その環状凹部２３ｂの底面には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の貫通孔２３ｃ，…，２３ｃが軸方向に貫通して形成されている。その貫通孔２３ｃのそれぞれには、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が軸方向移動可能に収納されている。
【００２６】
（クラッチ機構の構成）
この駆動力配分装置１は、図１に示すように、カップリングケース２０及びドライブピニオンシャフト４間のトルク伝達を制御するクラッチ機構をカップリングケース２０内に回転軸部２１と同一軸線上に配している。このクラッチ機構は、電磁石７０に通電することで、カップリングケース２０の段差壁部２３ａ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ことに特徴を有している。このクラッチ機構の基本構成は、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電磁式の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とにより主に構成されている。この駆動力配分装置１は更に、クラッチ機構を断続操作する電磁石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とを備えている。
【００２７】
（メインクラッチの構成）
メインクラッチ４０は、図１に示すように、カップリングケース２０の第１ハウジング２３の内周面にスプライン連結された複数の円環状のアウタクラッチプレート４１と、ハブ２７の外周面にスプライン連結された複数の円環状のインナクラッチプレート４２とを有している。メインクラッチ４０と第２ハウジング２４との間には、クラッチの隙間を規制する円環状のスペーサ４３が配されている。インナクラッチプレート４２の摩擦係合面を除く部位には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の円形状の油孔４４，…，４４が形成されている。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側に移動するカム機構６０のプレッシャリング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、第１ハウジング２３及びハブ２７が接続されるので、カップリングケース２０からドライブピニオンシャフト４へ駆動力が伝達される。
【００２８】
（パイロットクラッチの構成）
パイロットクラッチ５０は、図１に示すように、２枚の円環状のアウタクラッチプレート５１，５１と１枚の円環状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、第１ハウジング２３の内周面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のカムリング６２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の摩擦係合面を除く部位には、カップリングケース２０の回転軸線を中心とする同一円周上に所定の位相差をもって複数の円形状の油孔５４，…，５４が形成されている。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好適である。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。なお、メインクラッチ４０の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紙製のフェーシングを取り付けてもよい。
【００２９】
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。その押圧力により押圧部材５３がパイロットクラッチ５０側に移動され、その押圧力によりパイロットクラッチ５０が締結される。このとき、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。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１枚に設定しているが、これに限定されるものではない。この第１の実施の形態では、例えばインナクラッチプレート５２を２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。
【００３０】
（カム機構の構成）
カム機構６０は、図１に示すように、プレッシャリング６１と、カムリング６２と、プレッシャリング６１及びカムリング６２間に配されたカムボール６３とにより構成されている。カム機構６０は、カップリングケース２０の第１ハウジング２３の段差壁部２３ａの内周面にスラスト軸受６４により受け止められ、ハブ２７の外周面に配されている。プレッシャリング６１には、メインクラッチ４０のアウタクラッチプレート４１の油孔４４と対応して円形状の油路６５が貫通して形成されている。その油路６５は、メインクラッチ４０のインナクラッチプレート４２の油孔４４に面する位置に配されている。
【００３１】
カム機構６０は、図１に示すように、メインクラッチ４０の締結力を無段階に制御する。電磁石７０の通電により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る。カムボール６３がカムリング６２及びプレッシャリング６１を互いに離反する方向に押圧する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。
【００３２】
（電磁石の構成）
電磁石７０は、図１に示すように、ヨーク７１とコイル７２とにより円環状に形成されている。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円環状の凹部７３を有している。その凹部７３内には、同心状に保持された円環状のコイル７２が液密にシールされている。そのコイル７２と面する部位には、ステンレス材等からなる円環状の非磁性部材７４が埋設されている。非磁性部材７４は、電磁石７０の磁束の短絡を防止している。電磁石７０は、カップリングケース２０の円筒部２２の外周面とリヤデフケース２の内周面間に形成された環状の配置空間２８において、カップリングケース２０の段差壁部２３ａとの間に所定の空隙Ｇをもってリヤデフケース２の内周面に回転不能にかつ軸方向移動可能に支承されている。
【００３３】
電磁石７０には、リヤデフケース２にグロメット７５を介して外部へ引き出されたリード線７６が連結されている。このリード線７６を介して電磁石７０に通電すると、パイロットクラッチ５０に磁気を通過させることなく、ヨーク７１及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間を循環する磁路Ｌが形成され、電磁石７０がカップリングケース２０の段差壁部２３ａに吸引される荷重（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。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とカップリングケース２０の段差壁部２３ａとが近接して配されており、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。
【００３４】
この実施の形態では、電磁石７０をリヤデフケース２の内周面に支持する構成を例示しているが、これに限定されるものではない。この構成に代えて、例えば電磁石７０をカップリングケース２０の円筒部２２に支持することができる。電磁石７０は、カップリングケース２０の円筒部２２の外周面にベアリングを介して相対回転可能に支持するとともに、軸方向移動可能に支持することで、リヤデフケース２の内周面に対しては回転不能に支持する構成とすることができる。
【００３５】
（押圧部材の構成）
カップリングケース２０の段差壁部２３ａに形成された環状凹部２３ｂの貫通孔２３ｃ内には、図１に示すように、押圧部材５３が軸方向移動可能に配されている。その押圧部材５３は、一端に円形フランジをもつ円形のブロック体により構成されている。この段差壁部２３ａの環状凹部２３ｂには、電磁石７０の非磁性部材７４に面するスラストニードルベアリング５５と、押圧部材５３に面するリングプレート５６とが並設されている。電磁石７０に作用する磁気吸引力は、非磁性部材７４、スラストニードルベアリング５５、リングプレート５６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。
【００３６】
以上のように構成されたクラッチ機構は、カップリングケース２０との間で電磁石７０に作用する磁気吸引力をパイロットクラッチ５０に対する操作力としているので、パイロットクラッチ５０を磁路Ｌの一部として構成する必要がない。パイロットクラッチ５０のクラッチプレート摺動面に加えて、クラッチプレート摺動面としては必要としない磁気通路断面を形成することがなくなるので、パイロットクラッチ５０をコンパクトに構成することが可能となり、小さな電流で大きなトルクを制御することができるようになる。
【００３７】
（電磁石の位置規制手段）
図２は、カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。同図において、カップリングケース支持用のベアリング１３の外輪端面１３ａ及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間には、電磁石７０が支持されている。この電磁石７０のヨーク７１は、ベアリング１３の外輪端面１３ａに当接すると当接部を有している。その当接部には、ベアリング１３の外輪端面１３ａの幅よりも狭い円環状の凸部７１ｂが円環状の凹部７１ａを介してベアリング１３の外輪端面１３ａの全周にわたって形成されている。ベアリング１３の外輪端面１３ａにヨーク７１を当接させることで、電磁石７０の後退位置を規制して空隙Ｇの透磁率を一定に維持することができる。
【００３８】
電磁石７０のコイル７２に通電すると、電磁石７０のヨーク７１及びカップリングケース２０の段差壁部２３ａ間を循環する磁路Ｌが形成されるが、ヨーク７１及びベアリング１３は磁性体からなるため、磁路Ｌからヨーク７１及びベアリング１３を介して磁束が漏れてしまうこととなる。この実施の形態にあっては、ヨーク７１及びベアリング１３の当接面を小さくすることで、磁束の漏洩を防止している。電磁石７０に作用する磁気吸引力が安定化するので、パイロットクラッチ５０の締結・締結解除の制御が容易になり、駆動力配分装置１の駆動力伝達機能を向上させることができる。なお、電磁石７０のヨーク７１のベアリング１３の外輪端面１３ａに当接する当接部に、ベアリング１３の外輪端面１３ａの幅よりも狭い円環状の凹凸部を形成してもよい。
【００３９】
電磁石７０とリヤデフケース２との間には、リヤデフケース２内に昇圧した内圧を大気に開放させるブリーザ室３０が設けられている。電磁石７０は、ブリーザ室３０を覆う隔壁を構成しており、ブリーザ室３０とリヤデフケース２の内部空間３とを区画している。電磁石７０のヨーク７１とブリーザ室３０の周面を形成するリヤデフケース２の端面との間には、ベアリング１３の外輪を介してバネ部材である円環状の皿バネ３１が介装されている。この皿バネ３１の弾性力により、電磁石７０がカップリングケース２０の段差壁部２３ａに向けて付勢されている。この皿バネ３１により、ブリーザ室３０が液密にシールされている。
【００４０】
皿バネ３１を電磁石７０に向けて付勢しているので、電磁石７０に振動などが加えられても、電磁石７０及びカップリングケース２０間に一定の空隙Ｇを形成することが可能となり、クラッチ応答牲の悪化を防止することができる。電磁石７０への印加電流が低電流である場合でも、カップリングケース２０の回転軸線方向のがたつきを防止することができるようになり、空隙Ｇのバラツキによるカップリングケース２０に対する吸引不良を防止することができる。なお、図示例にあっては、電磁石７０のヨーク７１が、皿バネ３１を介してベアリング１３の外輪端面１３ａに当接しているが、図示例に限定されるものではなく、例えばコイルばねを介して、電磁石７０のヨーク７１がベアリング１３の外輪端面１３ａに当接される構成であってもよい。
【００４１】
（オイル循環路の構成）
このクラッチ機構を備えた駆動力配分装置１は、互いに摩擦係合又は離間する複数のクラッチプレートの滑りを伴う状態で使用される。そのため、クラッチプレート間の摩擦熱による過熱、クラッチプレートの磨耗やオイル切れなどが発生するので、カップリングケース２０の内部にクラッチプレートの潤滑・冷却を行なう潤滑油を供給している。
【００４２】
図示例によれば、リヤデフケース２の円筒壁部９の内周面及びドライブピニオンシャフト４間に介在されたオイルシール１１により、カップリングケース２０の第２の内部空間２６とリヤデファレンシャル側の第３の内部空間１８とが区画されている。そのオイルシール１１とシール付きベアリング１４とによりカップリングケース２０のメインクラッチ締結側に環状の設置空間を形成することで、駆動力配分装置１の回転によりリヤデフケース２の内部空間３から撥ね上げられた潤滑油を溜めるオイル溜り部８０が構成されている。撥ね上げられた潤滑油は、図示しないオイルガータに収集される。収集された潤滑油は、オイルガータの下流側に向けて流れ、オイル溜り部８０に一時溜められる。
【００４３】
オイル溜り部８０に溜められた潤滑油は、カップリングケース２０の回転により発生する遠心力で、カップリングケース２０の内部空間２６を攪拌する。その攪拌された潤滑油は、カップリングケース２０の回転による遠心力を受けてカップリングケース２０の排出孔２９に捕捉されてリヤデフケース２の内部空間３へ排出される。その潤滑油は、クラッチ機構の潤滑・冷却に再度利用される。これにより、少ない潤滑油の流量でクラッチ機構を効果的に潤滑・冷却することが可能になる。
【００４４】
（実施の形態の効果）
上記実施の形態である駆動力配分装置１によると、次の様々な効果が得られる。
（１）皿バネ３１を電磁石７０に付勢しているため、電磁石７０に振動などが加えられても、電磁石７０及びカップリングケース２０間に一定の空隙Ｇを形成することが可能となり、安定したクラッチ応答牲を得ることが可能となる。
（２）電磁石７０への印加電流が低電流である場合でも、カップリングケース２０の回転軸線方向のがたつきや振動による異音の発生を防止することができるようになり、空隙Ｇのバラツキによるカップリングケース２０に対する吸引不良を防止することができる。
（３）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。
（４）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。
（５）カップリングケース支持用のベアリング１３の外輪端面１３ａに電磁石７０を当接させているため、電磁石７０の後退位置を規制することができるようになり、電磁石７０及びカップリングケース２０間の空隙Ｇ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。
（６）電磁石７０及びベアリング１３の当接面を小さくすることで、磁路Ｌからの磁束の漏洩を大幅に低減することができるので、小さな電流で大きなトルクを発生することができる。
（７）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。
（８）カップリングケース２０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。
（９）電磁石７０のカップリングケース２０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。
（１０）カップリングケース２０内に配されるアーマチャを排除して、カップリングケース２０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ているので、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、カップリングケース２０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。
（１１）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ので、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。
【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の内部構造を概略的に示す断面図である。
【図２】カップリングケースの前端部側の要部断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 駆動力配分装置
２ リヤデフケース
３ 第１の内部空間
４ ドライブピニオンシャフト
５ フランジ
６ ナット
７ テーパローラベアリング
８ ギヤ
９ 円筒壁部
１０，１１ オイルシール
１２ ダストカバー
１３，１５ ベアリング
１３ａ 外輪端面
１４ シール付きベアリング
１８ 第３の内部空間
２０ カップリングケース
２１ 回転軸部
２２ 円筒部
２３ 第１のハウジング
２３ａ 段差壁部
２３ｂ 環状凹部
２３ｃ 貫通孔
２４ 第２のハウジング
２５ 開口筒部
２６ 第２の内部空間
２７ ハブ
２８ 配置空間
２９ 排出孔
３０ ブリーザ室
３１ 皿バネ
４０ メインクラッチ
４１ アウタクラッチプレート
４２ インナクラッチプレート
４３ スペーサ
４４，５４ 油孔
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 押圧部材
５５ スラストニードルベアリング
５６ 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
６５ 油路
７０ 電磁石
７１ ヨーク
７１ａ，７３ 凹部
７１ｂ 凸部
７２ コイル
７４ 非磁性部材
７５ グロメット
７６ リード線
８０ オイル溜り部
Ｇ 空隙
Ｌ 磁路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内部空間を有するケースと、
前記ケースの前記第１の内部空間に回転可能に支持され、第２の内部空間を有するケース状の入力回転部材と、
前記入力回転部材の前記第２の内部空間に相対回転可能に支持された出力回転部材と、
前記入力回転部材及び前記出力回転部材間の前記第２の内部空間にあって、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間のトルク伝達を行うメインクラッチと、
前記メインクラッチの伝達トルクを調整するパイロットクラッチと、
前記パイロットクラッチの伝達トルクを前記メインクラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、
前記入力回転部材の入力側に形成された壁部の外側に設けられ、通電により前記入力回転部材の壁部との間で作用する磁気吸引力により前記パイロットクラッチに向けて移動する電磁石と、
前記ケース及び前記電磁石間に介在され、前記電磁石を前記入力回転部材の壁部に向けて付勢するバネ部材とを備えたことを特徴とする駆動力配分装置。
【請求項２】
前記パイロットクラッチは、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】
前記入力回転部材の前記壁部の内部に移動可能に配され、前記パイロットクラッチを押付ける押圧部材を有し、
前記押圧部材は、前記電磁石の移動に応じて前記パイロット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記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
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３記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記電磁石は、前記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記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記電磁石は、前記入力回転部材に対して相対回転可能及び軸線方向移動可能に支持され、かつ、前記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記載の駆動力配分装置。
【請求項１】
第１の内部空間を有するケースと、
前記ケースの前記第１の内部空間に回転可能に支持され、第２の内部空間を有するケース状の入力回転部材と、
前記入力回転部材の前記第２の内部空間に相対回転可能に支持された出力回転部材と、
前記入力回転部材及び前記出力回転部材間の前記第２の内部空間にあって、前記入力回転部材及び前記出力回転部材間のトルク伝達を行うメインクラッチと、
前記メインクラッチの伝達トルクを調整するパイロットクラッチと、
前記パイロットクラッチの伝達トルクを前記メインクラッチに対する押付け力に変換するカム機構と、
前記入力回転部材の入力側に形成された壁部の外側に設けられ、通電により前記入力回転部材の壁部との間で作用する磁気吸引力により前記パイロットクラッチに向けて移動する電磁石と、
前記ケース及び前記電磁石間に介在され、前記電磁石を前記入力回転部材の壁部に向けて付勢するバネ部材とを備えたことを特徴とする駆動力配分装置。
【請求項２】
前記パイロットクラッチは、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】
前記入力回転部材の前記壁部の内部に移動可能に配され、前記パイロットクラッチを押付ける押圧部材を有し、
前記押圧部材は、前記電磁石の移動に応じて前記パイロット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記載の駆動力配分装置。
【請求項４】
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３記載の駆動力配分装置。
【請求項５】
前記電磁石は、前記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記載の駆動力配分装置。
【請求項６】
前記電磁石は、前記入力回転部材に対して相対回転可能及び軸線方向移動可能に支持され、かつ、前記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記載の駆動力配分装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２４３５７８（Ｐ２００９−２４３５７８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９０３７５（Ｐ２００８−９０３７５）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【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１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００１５４３４７）株式会社ユニバンス (132)
【Ｆターム（参考）】
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