JP2020128771A - 駆動力伝達装置及び四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

【課題】四輪駆動車の二輪駆動状態での走行時における動力損失を低減することが可能な駆動力伝達装置、及びその駆動力伝達装置を備えた四輪駆動車を提供する。【解決手段】駆動力伝達装置１は、インプットシャフト２とクラッチドラム３との間に配置されたメインクラッチ４を押圧するカム機構５と、カム機構５を作動させる電磁クラッチ機構６とを備える。電磁クラッチ機構６は、ヨーク６１に保持された電磁コイル６０と、ヨーク６１とアーマチャ６３との間に配置されたパイロットクラッチ６４とを有する。電磁コイル６０に通電されていないとき、クラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合にパイロットクラッチ６４の引き摺りトルクに起因して発生するカム機構５の押圧力が、インプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合にパイロットクラッチ６４の引き摺りトルクに起因して発生するカム機構５の押圧力よりも小さい。【選択図】図３

Description

本発明は、主駆動輪及び補助駆動輪を有する四輪駆動車に搭載され、駆動源の駆動力を補助駆動輪側に伝達する駆動力伝達装置、及び四輪駆動車に関する。

従来、エンジン等の駆動源の駆動力が常時伝達される主駆動輪、及び走行状態等に応じて駆動源の駆動力が伝達される補助駆動輪を有する四輪駆動車には、主駆動輪のみに駆動力が伝達される二輪駆動状態での走行時にプロペラシャフトの回転を停止させ、プロペラシャフトの回転に伴う動力損失の低減により燃費性能を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の四輪駆動車（スタンバイ四輪駆動車）は、駆動源としてのエンジンの駆動力伝達経路におけるプロペラシャフトの上流側（前輪側）にディスコネクト機構を備え、駆動力伝達経路におけるプロペラシャフトの下流側（後輪側）に電子制御カップリングを備えている。ディスコネクト機構は、フロントディファレンシャルのデフケースに連結されたデフ側係合プレートと、トランスファのドライブギヤに連結されたトランスファ側係合プレートと、これら両プレートの係合または非係合を切り替えるディスコネクトスリーブとを備えている。電子制御カップリングは、多板摩擦クラッチで構成されたメインクラッチ、電磁多板クラッチで構成されたパイロットクラッチ、電磁石、及びカム機構を備え、電磁石の磁力によってパイロットクラッチが係合され、その係合力をカム機構にて軸方向の押圧力に変換してメインクラッチを押圧することにより、メインクラッチが係合するように構成されている。そして、二輪駆動状態での走行時には、ディスコネクト機構を非係合状態とし、かつ電子制御カップリングの電磁石への通電を停止してメインクラッチを非係合状態とすることで、プロペラシャフトへのトルク伝達を前輪側及び後輪側で共に遮断し、プロペラシャフトを非回転とする。なお、特許文献１において、電子制御カップリングの具体的な構成は、特許文献２を参照すべきことが記載されている。

特開２０１２−２２８９１７号公報（明細書段落［０００２］、［００２２］、［００２６］参照） 特開２０１０−２５４１３５号公報

上記のように構成された四輪駆動車は、例えばパイロットクラッチを潤滑する潤滑油の粘性によって二輪駆動状態での走行時にパイロットクラッチにおいて引き摺りトルクが発生すると、カム機構が作動してメインクラッチが押圧されてしまう場合がある。このような場合には、後輪の回転によるトルクが駆動力伝達経路における下流側から電子制御カップリングによってプロペラシャフトに伝達されてしまい、プロペラシャフトが回転して燃費向上効果が十分に発揮できないおそれがある。

そこで、本発明は、四輪駆動車の二輪駆動状態での走行時における動力損失を低減することが可能な駆動力伝達装置、及びその駆動力伝達装置を備えた四輪駆動車を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、主駆動輪及び補助駆動輪を有する四輪駆動車に搭載され、駆動源の駆動力を前記補助駆動輪側に伝達する駆動力伝達装置であって、同軸上で相対回転可能な入力回転部材及び出力回転部材と、前記入力回転部材と前記出力回転部材との間に配置された複数のメインクラッチプレートからなるメインクラッチと、前記メインクラッチを軸方向に押圧して前記複数のメインクラッチプレートを摩擦接触させるカム機構と、前記カム機構を作動させる電磁クラッチ機構と、前記カム機構及び前記電磁クラッチ機構を収容するハウジングとを備え、前記電磁クラッチ機構は、通電により磁力を発生する電磁コイルと、前記電磁コイルを保持するヨークと、前記磁力によって前記ヨーク側に引き寄せられるアーマチャと、前記ヨークと前記アーマチャとの間に配置されたパイロットクラッチプレートからなるパイロットクラッチとを有し、前記カム機構は、前記出力回転部材との間に前記パイロットクラッチが介在するパイロットカムと、前記パイロットカムとの相対回転によって発生する押圧力により前記メインクラッチを押圧するメインカムとを有し、前記パイロットクラッチプレートは、前記ハウジング内の潤滑油によって摩擦摺動部が潤滑され、前記電磁コイルに通電されていないとき、前記出力回転部材が前記入力回転部材よりも速く回転する場合に前記パイロットクラッチの引き摺りトルクに起因して発生する前記カム機構の押圧力が、前記入力回転部材が前記出力回転部材よりも速く回転する場合に前記パイロットクラッチの引き摺りトルクに起因して発生する前記カム機構の押圧力よりも小さい、駆動力伝達装置を提供する。

また、本発明は、上記の目的を達成するため、主駆動輪及び補助駆動輪と、車両前後方向に延在して駆動源の駆動力を前記補助駆動輪側に伝達するプロペラシャフトと、前記駆動力の伝達経路における前記プロペラシャフトの上流側及び下流側にそれぞれ設けられた２つの駆動力断続機構とを備え、前記２つの駆動力断続機構のうち、前記伝達経路における前記プロペラシャフトと前記補助駆動輪との間に配置された下流側の駆動力断続機構が上記の駆動力伝達装置である、四輪駆動車を提供する。

本発明によれば、四輪駆動車の二輪駆動状態での走行時における動力損失を低減することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の構成例を示す概略図である。 噛み合いクラッチ機構の構成例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は噛み合いクラッチ機構の噛み合い部を模式的に示す説明図である。 （ａ）は、駆動力伝達装置の構成例を示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大図である。 パイロットアウタクラッチプレートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。 全差動ワッシャを示す平面図である。 パイロットインナクラッチプレートを示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、インプットシャフトに入力されるトルクによってインプットシャフトがクラッチドラムよりも速く回転する場合、及びクラッチドラムに逆入力されるトルクによってクラッチドラムがインプットシャフトよりも速く回転する場合において、パイロットクラッチの引き摺りトルク、全差動ワッシャと第１のパイロットインナクラッチプレートとの間に発生する引き摺りトルク、及びメインカムとパイロットカムとの相対回転トルクの関係を模式的に説明する説明図である。 変形例に係る駆動力伝達装置の一部を示す断面図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（四輪駆動車の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車１００の構成例を示す概略図である。この四輪駆動車１００は、車体１０１と、走行用の駆動力を発生させる駆動源としてのエンジン１１と、エンジン１１の出力回転を変速するトランスミッション１２と、左右一対の主駆動輪としての前輪１３Ｌ，１３Ｒと、左右一対の補助駆動輪としての後輪１４Ｌ，１４Ｒと、トランスミッション１２で変速されたエンジン１１の駆動力を前輪１３Ｌ，１３Ｒ及び後輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達可能な駆動力伝達系１０と、制御装置１９とを備えている。なお、本実施の形態において、各符号における「Ｌ」及び「Ｒ」は、車両の前進方向に対する左側及び右側の意味で使用している。

この四輪駆動車１００は、エンジン１１の駆動力が前輪１３Ｌ，１３Ｒ及び後輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達される四輪駆動状態と、エンジン１１の駆動力が前輪１３Ｌ，１３Ｒのみに伝達される二輪駆動状態とを切り替え可能である。前輪１３Ｌ，１３Ｒには、エンジン１１の駆動力が常時伝達され、後輪１４Ｌ，１４Ｒには、走行状態や運転者によるスイッチ操作に応じてエンジン１１の駆動力が伝達される。

なお、本実施の形態では、駆動源として内燃機関であるエンジンを適用した場合について説明するが、これに限らず、エンジンとＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous)モータ等の高出力電動モータとの組み合わせによって駆動源を構成してもよく、高出力電動モータのみによって駆動源を構成してもよい。

駆動力伝達系１０は、トランスミッション１２から前輪１３Ｌ，１３Ｒ及び後輪１４Ｌ，１４Ｒ側に至る駆動力伝達経路を構成している。駆動力伝達系１０は、フロントディファレンシャル１５及びリヤディファレンシャル１６と、車両前後方向に延在してエンジン１１の駆動力を後輪１４Ｌ，１４Ｒ側に伝達するプロペラシャフト１７と、フロントディファレンシャル１５と前輪１３Ｌ，１３Ｒとの間に配置されたドライブシャフト１５Ｌ，１５Ｒと、リヤディファレンシャル１６と後輪１４Ｌ，１４Ｒとの間に配置されたドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒと、フロントディファレンシャル１５とプロペラシャフト１７との間に配置された噛み合いクラッチ機構９及びトランスファギヤ機構１８と、プロペラシャフト１７とリヤディファレンシャル１６との間に配置された駆動力伝達装置１とを有している。

フロントディファレンシャル１５は、フロントデフケース１５１と、フロントデフケース１５１と一体に回転するピニオンシャフト１５２と、ピニオンシャフト１５２に軸支された一対のピニオンギヤ１５３，１５３と、一対のピニオンギヤ１５３にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ１５４，１５４とを有している。一対のサイドギヤ１５４，１５４には、ドライブシャフト１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ連結されている。

リヤディファレンシャル１６は、リヤデフケース１６１と、リヤデフケース１６１と一体に回転するピニオンシャフト１６２と、ピニオンシャフト１６２に軸支された一対のピニオンギヤ１６３，１６３と、一対のピニオンギヤ１６３にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ１６４，１６４とを有している。一対のサイドギヤ１６４，１６４には、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒがそれぞれ連結されている。また、リヤデフケース１６１には、リングギヤ１６５が例えばボルトによって締結されており、リングギヤ１６５にピニオンギヤシャフト１６０が噛み合わされている。

噛み合いクラッチ機構９は、駆動力伝達経路におけるプロペラシャフト１７の上流側（前輪側）に設けられた駆動力断続機構の一態様であり、駆動力伝達装置１は、駆動力伝達経路におけるプロペラシャフト１７の下流側（後輪側）に設けられた駆動力断続機構の一態様である。噛み合いクラッチ機構９を介して伝達された駆動力は、リングギヤ１８１及びピニオンギヤ１８２からなるトランスファギヤ機構１８によってプロペラシャフト１７に伝達される。本実施の形態では、トランスファギヤ機構１８がハイポイドギヤ機構によって構成されており、リングギヤ１８１とピニオンギヤ１８２との噛み合いが潤滑油によって潤滑される。

制御装置１９は、噛み合いクラッチ機構９及び駆動力伝達装置１を制御し、駆動力伝達が可能な作動状態と、駆動力が伝達されない非作動状態とを切り替える。四輪駆動状態での走行時には、噛み合いクラッチ機構９及び駆動力伝達装置１が共に作動状態とされる。また、二輪駆動状態での走行時に噛み合いクラッチ機構９及び駆動力伝達装置１が共に非作動状態となると、プロペラシャフト１７の回転が停止する。これにより、トランスファギヤ機構１８におけるリングギヤ１８１及びピニオンギヤ１８２の回転による潤滑油の掻き上げ抵抗等の動力損失が抑制され、燃費性能が向上する。

制御装置１９は、前輪１３Ｌ，１３Ｒ及び後輪１４Ｌ，１４Ｒの回転速度を検出する回転速センサ１９１〜１９４、アクセルペダル１０２の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１９５、及びステアリングホイール１０３の操舵角を検出する操舵角センサ１９６の検出値を取得可能である。制御装置１９は、これらの検出値に基づいて四輪駆動状態と二輪駆動状態とを切り替えると共に、四輪駆動状態において駆動力伝達装置１によって後輪１４Ｌ，１４Ｒ側に伝達される駆動力を調節する。

図２は、噛み合いクラッチ機構９の構成例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は噛み合いクラッチ機構９の噛み合い部９０を模式的に示す説明図である。なお、図２（ａ）では、一点鎖線で示すフロントデフケース１５１の回転軸線よりも上側の半分の範囲を図示している。

噛み合いクラッチ機構９は、フロントデフケース１５１に固定された第１噛み合い部材９１と、トランスファギヤ機構１８のリングギヤ１８１に固定された第２噛み部材９２と、第１噛み合い部材９１及び第２噛み部材９２の外側に配置された円筒状のスリーブ９３とを有している。第１噛み合い部材９１は、複数の外歯９１１を外周面に有し、第２噛み合い部材９２は、複数の外歯９２１を外周面に有している。スリーブ９３は、第１噛み合い部材９１及び第２噛み部材９２の複数の外歯９１１，９２１に噛み合い可能な複数の内歯９３１を有している。

スリーブ９３は、内歯９３１が第２噛み部材９２の複数の外歯９２１に噛み合って第１噛み合い部材９１の外歯９１１に噛み合わない非作動位置と、内歯９３１が第１噛み合い部材９１及び第２噛み部材９２の複数の外歯９１１，９２１に共に噛み合う作動位置との間を軸方向に進退移動可能である。図２（ａ）及び（ｂ）では、スリーブ９３が非作動位置にある状態を示している。

また、噛み合いクラッチ機構９は、スリーブ９３の外周面に形成された環状溝９３０に遊嵌されたシフトフォーク９４と、シフトフォーク９４に締結されたラック軸９５と、大径歯部９６１及び小径歯部９６２を有する減速歯車９６と、減速歯車９６の大径歯部９６１に噛み合うピニオンギヤ９７と、ピニオンギヤ９７を回転させる電動モータ９８とを有している。ラック軸９５は複数のラック歯９５１を有し、ラック歯９５１が減速歯車９６の小径歯部９６２に噛み合っている。ピニオンギヤ９７は、電動モータ９８のモータ軸９８１に固定されている。

電動モータ９８には、制御装置１９からモータ電流が供給される。電動モータ９８が正転すると、スリーブ９３が非作動位置から作動位置に移動し、第１噛み合い部材９１及び第２噛み部材９２がスリーブ９３を介して相対回転不能に連結される。また、電動モータ９８が反転すると、スリーブ９３が作動位置から非作動位置に移動し、第１噛み合い部材９１と第２噛み部材９２との連結が解放される。これにより、噛み合いクラッチ機構９による駆動力の伝達が遮断される。

（駆動力伝達装置の構成）
図３（ａ）は、駆動力伝達装置１の構成例を示す断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部拡大図である。図３（ａ）では、回転軸線Ｏよりも上側に非作動状態を示し、回転軸線Ｏよりも下方に作動状態を示している。

駆動力伝達装置１は、プロペラシャフト１７に連結される入力回転部材としてのインプットシャフト２と、ピニオンギヤシャフト１６０に連結される出力回転部材としてのクラッチドラム３と、インプットシャフト２とクラッチドラム３との間に配置されたメインクラッチ４と、メインクラッチ４を押圧する押圧力を発生するカム機構５と、カム機構５を作動させる電磁クラッチ機構６と、カム機構５及び電磁クラッチ機構６をクラッチドラム３と共に収容するハウジング７とを有している。

ハウジング７は、例えばリヤディファレンシャル１６を収容するデフキャリヤに取り付けられ、車体１０１に対して非回転に固定されている。インプットシャフト２及びクラッチドラム３は、共通の回転軸線Ｏを中心として同軸上で相対回転可能である。図３（ａ）では、図面左側が車両前方にあたり、図面右側が車両後方にあたる。

インプットシャフト２は、プロペラシャフト１７との連結のためのスプライン嵌合部２１１が車両前方側の端部の外周面に設けられた軸部２１と、車両後方側の端部にあたる大径筒部２３と、軸部２１と大径筒部２３との間の小径筒部２２とを一体に有している。大径筒部２３は小径筒部２２よりも外径が大きく、小径筒部２２と大径筒部２３との間の段差面２３ａにはリターンスプリング８０が当接している。大径筒部２３の外周面には、回転軸線Ｏと平行な軸方向に延在する複数のスプライン突起２３１が設けられている。

クラッチドラム３は、ピニオンギヤシャフト１６０との連結のためのスプライン嵌合部３１１が内周面に形成された嵌合穴３１０を有する中空軸部３１と、中空軸部３１の外周面から外方に突出した環状の円盤部３２と、円盤部３２の外周側の端部から車両前方側に向かって延びる円筒状の円筒部３３とを一体に有している。円筒部３３の内周面には、回転軸線Ｏと平行な軸方向に延在する複数のスプライン突起３３１が設けられている。

メインクラッチ４は、複数のメインインナクラッチプレート４１及び複数のメインアウタクラッチプレート４２からなる。メインインナクラッチプレート４１は、その内周側の端部に複数の内方突起４１１を有しており、この内方突起４１１がインプットシャフト２のスプライン突起２３１に係合している。メインアウタクラッチプレート４２は、その外周側の端部に複数の外方突起４２１を有しており、この外方突起４２１がクラッチドラム３のスプライン突起３３１に係合している。

メインインナクラッチプレート４１は、インプットシャフト２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能であり、メインアウタクラッチプレート４２は、クラッチドラム３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。メインインナクラッチプレート４１とメインアウタクラッチプレート４２とは、軸方向に交互に配置されており、軸方向に押圧されることにより発生する摩擦力によってインプットシャフト２とクラッチドラム３との間でトルクを伝達する。

カム機構５は、メインクラッチ４に対向するメインカム５１と、メインカム５１の車両前方側に配置されたパイロットカム５２と、メインカム５１とパイロットカム５２との間に配置された複数のカムボール５３とを有している。メインカム５１は、インプットシャフト２のスプライン突起２３１に係合するスプライン突起５１１を有しており、インプットシャフト２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。パイロットカム５２の外周面には、回転軸線Ｏと平行な軸方向に延在する複数のスプライン突起５２１が設けられている。メインカム５１は、リターンスプリング８０によってパイロットカム５２側に付勢されている。

複数のカムボール５３は、メインカム５１におけるパイロットカム５２との対向面に形成された複数のカム溝５１２、及びパイロットカム５２におけるメインカム５１の対向面に形成された複数のカム溝５２２をそれぞれ転動する。カム溝５１２，５２２は、周方向に延在しており、軸方向の深さが周方向の中央部で最も深く、中央部から離れるに連れて徐々に浅くなる。メインカム５１とパイロットカム５２との間隔は、カムボール５３がカム溝５１２，５２２の中央部に位置するときに最も狭く、カムボール５３が中央部から転動すると徐々に広くなる。

カム機構５は、メインカム５１とパイロットカム５２との相対回転によってメインクラッチ４を軸方向に押圧する押圧力を発生する。メインカム５１とパイロットカム５２とは、カムボール５３がカム溝５１２，５２２を転動する範囲で相対回転可能である。メインクラッチ４は、メインカム５１に押圧されてメインインナクラッチプレート４１とメインアウタクラッチプレート４２とが摩擦接触する。

電磁クラッチ機構６は、通電により磁力を発生する電磁コイル６０と、電磁コイル６０を保持するヨーク６１と、ヨーク６１の車両後方側の端面６１ａに取り付けられた摩擦板としての全差動ワッシャ６２と、電磁コイル６０の磁力によってヨーク６１側に引き寄せられるアーマチャ６３と、ヨーク６１及び全差動ワッシャ６２とアーマチャ６３との間に配置されたパイロットクラッチ６４とを有している。

アーマチャ６３は、鉄等の軟磁性金属からなり、クラッチドラム３のスプライン突起３３１に係合するスプライン突起６３１を外周端部に有している。アーマチャ６３は、スプライン突起６３１がクラッチドラム３のスプライン突起３３１に係合することでクラッチドラム３に対して相対回転不能であり、かつクラッチドラム３に対して所定の範囲で軸方向移動可能である。本実施の形態では、クラッチドラム３の円筒部３３に取り付けられた止め輪８９によって、ヨーク６１から離間する方向へのアーマチャ６３の軸方向移動が制限されている。

パイロットクラッチ６４は、クラッチドラム３とパイロットカム５２との間に介在して配置されている。パイロットクラッチ６４は、パイロットカム５２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能な複数のパイロットインナクラッチプレート６５、及びクラッチドラム３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能な複数のパイロットアウタクラッチプレート６６からなる。パイロットインナクラッチプレート６５及びパイロットアウタクラッチプレート６６は、鉄等の軟磁性金属からなり、例えばプレスによって成形されている。本実施の形態では、パイロットクラッチ６４が３枚のパイロットインナクラッチプレート６５と、同じく３枚のパイロットアウタクラッチプレート６６とを有し、パイロットインナクラッチプレート６５とパイロットアウタクラッチプレート６６とが軸方向に交互に配置されている。

３枚のパイロットインナクラッチプレート６５のうち最も車両前方側のパイロットインナクラッチプレート６５は、全差動ワッシャ６２に向かい合っている。以下、３枚のパイロットインナクラッチプレート６５のそれぞれを特定する必要がある場合には、全差動ワッシャ６２に向かい合うパイロットインナクラッチプレート６５を第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａとし、最も車両後方側に位置するパイロットインナクラッチプレート６５を第３のパイロットインナクラッチプレート６５Ｃとし、第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａと第３のパイロットインナクラッチプレート６５Ｃとの間のパイロットインナクラッチプレート６５を第２のパイロットインナクラッチプレート６５Ｂとして説明する。

３枚のパイロットアウタクラッチプレート６６のうち最も車両後方側のパイロットアウタクラッチプレート６６は、アーマチャ６３に向かい合っている。他の２枚のパイロットアウタクラッチプレート６６は、第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａと第２のパイロットインナクラッチプレート６５Ｂとの間、及び第２のパイロットインナクラッチプレート６５Ｂと第３のパイロットインナクラッチプレート６５Ｃとの間にそれぞれ配置されている。

電磁コイル６０には、制御装置１９から励磁電流が供給される。電磁コイル６０に通電されると、パイロットクラッチ６４がアーマチャ６３によって軸方向に押圧され、複数のパイロットインナクラッチプレート６５と複数のパイロットアウタクラッチプレート６６とが摩擦接触する。パイロットカム５２は、これらのパイロットインナクラッチプレート６５及びパイロットアウタクラッチプレート６６の間に発生する摩擦力によってメインカム５１に対して相対回転する。

ハウジング７は、車両前方側に向かって開口する有底円筒状のハウジング本体７１と、ハウジング本体７１の開口側の端部を閉塞するハウジング蓋体７２とを有している。ハウジング蓋体７２は、溶接によってハウジング本体７１に固定されている。ハウジング蓋体７２には、複数のボルト７３によってヨーク６１が固定されている。ヨーク６１には、車両後方側の端部に環状のスリット６１０が形成されている。スリット６１０は、電磁コイル６０の収容空間と外部とを連通させ、パイロットクラッチ６４側の端面６１ａに開口している。

ハウジング本体７１は、円筒状の円筒部７１１と、円筒部７１１の車両後方側に設けられた底部７１２とを一体に有している。底部７１２には、その中心部に貫通孔７１０が設けられており、この貫通孔７１０にクラッチドラム３の中空軸部３１における車両後方側の端部が挿通されている。

ハウジング本体７１と中空軸部３１との間には、玉軸受８１及びシール部材８２が配置されている。クラッチドラム３の円盤部３２とハウジング本体７１の底部７１２との間には、スラストころ軸受８３が配置されている。インプットシャフト２の大径筒部２３とクラッチドラム３の中空軸部３１との間には、玉軸受８４及びラジアルころ軸受８５が配置されている。インプットシャフト２の軸部２１とハウジング蓋体７２との間には、玉軸受８６及びシール部材８７が配置されている。また、パイロットカム５２とハウジング蓋体７２との間には、スラストころ軸受８８が配置されている。パイロットカム５２は、スラストころ軸受８８により、車両前方側への軸方向移動が規制されている。

ハウジング７には、図略の潤滑油が封入されている。メインインナクラッチプレート４１とメインアウタクラッチプレート４２との摩擦摺動、及びパイロットインナクラッチプレート６５とパイロットアウタクラッチプレート６６との摩擦摺動は、ハウジング７内の潤滑油によって潤滑され、これらのクラッチプレートの摩耗や過熱が抑制される。

図４は、パイロットアウタクラッチプレート６６を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、全差動ワッシャ６２を示す平面図である。図６は、パイロットインナクラッチプレート６５を示す平面図である。

図３（ｂ）及び図４に示すように、パイロットアウタクラッチプレート６６は、クラッチドラム３のスプライン突起３３１に係合する複数の外方突起６６１を有しており、この外方突起６６１がスプライン突起３３１に係合することによってクラッチドラム３に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能である。また、パイロットアウタクラッチプレート６６は、両面に同心円状の複数の微細溝６６２が形成されていると共に、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）処理が施されている。

また、パイロットアウタクラッチプレート６６には、ヨーク６１のスリット６１０と軸方向に並ぶ位置に、パイロットアウタクラッチプレート６６を厚み方向に貫通する複数の円弧状のスリット６６０が形成されている。本実施の形態では、６つのスリット６６０が周方向等間隔に形成されている。またさらに、パイロットアウタクラッチプレート６６の外周部には、外方突起６６１が設けられていない欠歯部６６３が形成されている。本実施の形態では、６つの欠歯部６６３がスリット６１０の外周側にあたる位置にそれぞれ対応して形成されている。これらの欠歯部６６３により、潤滑油が流動しやすくなっている。

図４（ｂ）に示すように、パイロットアウタクラッチプレート６６は、周方向に沿って波型にうねるように湾曲しており、軸方向一側（車両前方側）に突出する複数の第１山部６６４と、軸方向他側（車両後方側）に突出する複数の第２山部６６５とが形成されている。本実施の形態では、それぞれ３つの第１山部６６４及び第２山部６６５が形成されている。

３つのパイロットアウタクラッチプレート６６のうち、最も車両前方側（ヨーク６１側）に位置するパイロットアウタクラッチプレート６６は、複数の第１山部６６４が全差動ワッシャ６２に弾接（弾性的に接触）し、最も車両後方側（アーマチャ６３側）に位置するパイロットアウタクラッチプレート６６は、複数の第２山部６６５がアーマチャ６３に弾接する。また、３つのパイロットアウタクラッチプレート６６のうち、中央のパイロットアウタクラッチプレート６６の複数の第１山部６６４及び第２山部６６５は、第２のパイロットインナクラッチプレート６５Ｂ及び第３のパイロットインナクラッチプレート６５Ｃにそれぞれ弾接する。

図５は、全差動ワッシャ６２におけるパイロットクラッチ６４側の面を示す平面図である。全差動ワッシャ６２は、鉄等の軟磁性金属からなり、ヨーク６１のスリット６１０と軸方向に並ぶ位置に、全差動ワッシャ６２を厚み方向に貫通する複数の円弧状のスリット６２０が形成されている。本実施の形態では、６つのスリット６２０が周方向等間隔に形成されている。また、全差動ワッシャ６２には、パイロットクラッチ６４側の面に同心円状の複数の微細溝６２１が形成されている。なお、ヨーク６１の端面６１ａとの対向面にも、同様の微細溝６２１を形成してもよい。

全差動ワッシャ６２は、少なくともパイロットクラッチ６４側の平面が低摩擦化処理されている。本実施の形態では、全差動ワッシャ６２の両面に、パイロットアウタクラッチプレート６６と同様のＤＬＣ処理が施されている。なお、低摩擦化処理としては、ＤＬＣ処理に限らず、摩擦係数や摩耗の低減を図ることが可能な様々な処理を用いることができ、例えばナイトロテック（登録商標）等の熱処理や、めっき処理等を全差動ワッシャ６２に施してもよい。

全差動ワッシャ６２は、ヨーク６１に非回転に固定されている。本実施の形態では、全差動ワッシャ６２の外周側の端部が複数個所でヨーク６１に溶接されている。図３（ｂ）では、このうち一つの溶接箇所Ｗを示している。なお、全差動ワッシャ６２をヨーク６１に固定する手段としては、溶接に限らず、例えばボルト締結や加締めによって全差動ワッシャ６２を固定してもよい。ハウジング７、ヨーク６１、全差動ワッシャ６２は、車体１０１に対して回転しない固定系１Ａを構成する。

図６は、パイロットインナクラッチプレート６５を示す平面図である。パイロットインナクラッチプレート６５は、パイロットカム５２のスプライン突起５２１に係合する複数の内方突起６５１を有していると共に、ヨーク６１のスリット６１０と軸方向に並ぶ位置にパイロットインナクラッチプレート６５を厚み方向に貫通する複数の円弧状のスリット６５０が周方向等間隔に形成されている。また、パイロットインナクラッチプレート６５の両面には、格子状の油溝６５２が形成されている。

（駆動力伝達装置の動作）
以上のように構成された駆動力伝達装置１において、制御装置１９から電磁クラッチ機構６の電磁コイル６０に励磁電流が供給されると、ヨーク６１、全差動ワッシャ６２、パイロットインナクラッチプレート６５、パイロットアウタクラッチプレート６６、及びアーマチャ６３に磁束が発生し、アーマチャ６３がヨーク６１側に吸引される。各部のスリット６１０，６２０，６５０，６６０は、磁束の短絡を防いでいる。

アーマチャ６３がヨーク６１側に吸引されることにより、複数のパイロットインナクラッチプレート６５及び複数のパイロットアウタクラッチプレート６６が互いに押し付けられてクラッチドラム３とパイロットカム５２との相対回転を規制する摩擦力が発生すると共に、第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａと全差動ワッシャ６２との間に摩擦力が発生する。第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａと全差動ワッシャ６２との間に発生する摩擦力は、全差動ワッシャ６２を含む固定系１Ａに対するパイロットカム５２の回転を制動する制動力となる。

このように、パイロットカム５２が制動された状態でインプットシャフト２が回転すると、インプットシャフト２と共に回転するメインカム５１とパイロットカム５２とが相対回転してカムボール５３がカム溝５１２，５２２を転動し、メインカム５１がパイロットカム５２から離間してメインクラッチ４を押圧する。これにより、メインインナクラッチプレート４１とメインアウタクラッチプレート４２とが摩擦接触して摩擦力が発生し、この摩擦力によってインプットシャフト２からクラッチドラム３に駆動力が伝達される。

一方、制御装置１９から電磁コイル６０への励磁電流の供給が停止すると、リターンスプリング８０の付勢力によってメインカム５１がパイロットカム５２側に移動すると共に、湾曲したパイロットアウタクラッチプレート６６の復元力によりアーマチャ６３がヨーク６１から離れる方向に移動して止め輪８９に当接する。これにより、インプットシャフト２が回転しても、その回転トルクがクラッチドラム３に伝わり難くなる。

ここで、パイロットインナクラッチプレート６５とパイロットアウタクラッチプレート６６との摩擦摺動部は、ハウジング７内の潤滑油によって潤滑されるので、特に潤滑油の粘性が高くなる低温時には、パイロットクラッチ６４において、複数のパイロットインナクラッチプレート６５と複数のパイロットアウタクラッチプレート６６との間、及び全差動ワッシャ６２と第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａとの間に、無視できない程度の引き摺りトルクが発生する。

本実施の形態に係る駆動力伝達装置１では、電磁コイル６０に通電されていないとき、クラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合にパイロットクラッチ６４の引き摺りトルクに起因して発生するカム機構５の押圧力が、インプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合にパイロットクラッチ６４の引き摺りトルクに起因して発生するカム機構５の押圧力よりも小さい。このことについて、図７を参照して具体的に説明する。また、以下の説明では、複数のパイロットインナクラッチプレート６５と複数のパイロットアウタクラッチプレート６６との間に発生する引き摺りトルクをＴ１とし、全差動ワッシャ６２と第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａとの間に発生する引き摺りトルクをＴ２とする。

図７（ａ）は、インプットシャフト２に入力されるトルクによってインプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合に発生するトルクＴ１及びＴ２と、メインカム５１とパイロットカム５２との相対回転トルクＴとの関係を模式的に説明する説明図である。図７（ｂ）は、クラッチドラム３に逆入力されるトルクによってクラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合に発生するトルクＴ１及びＴ２と、メインカム５１とパイロットカム５２との相対回転トルクＴとの関係を模式的に説明する説明図である。

インプットシャフト２に入力されるトルクによってインプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合には、メインカム５１がインプットシャフト２と一体に回転するので、パイロットカム５２の回転を抑制する力が、メインカム５１とパイロットカム５２とを相対回転させる相対回転トルクＴとなる。この場合、トルクＴ１及びＴ２は、共にパイロットカム５２の回転を抑制する力となるので、図７（ａ）に示すように、トルクＴ１及びＴ２の合力が相対回転トルクＴとなる。

一方、クラッチドラム３に逆入力されるトルクによってクラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合には、トルクＴ１によってパイロットカム５２がクラッチドラム３と同じ方向に回転する反面、トルクＴ２が固定系１Ａに対してパイロットカム５２の回転を制動する制動力となる。この場合、図７（ｂ）に示すように、トルクＴ１とトルクＴ２との差分がメインカム５１とパイロットカム５２とを相対回転させる相対回転トルクＴとなる。

このように、相対回転トルクＴは、クラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合に、インプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合よりも小さい。カム機構５で発生するカム推力（メインクラッチ４の押圧力）は相対回転トルクＴに比例するので、電磁コイル６０に通電されていないときにインプットシャフト２とクラッチドラム３との間で伝達されるトルクは、クラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合において、インプットシャフト２がクラッチドラム３よりも速く回転する場合よりも小さい。

（四輪駆動車の動作）
制御装置１９は、四輪駆動車１００を四輪駆動状態で走行させるとき、噛み合いクラッチ機構９の電動モータ９８を正転させてスリーブ９３を第１噛み合い部材９１及び第２噛み部材９２に噛み合わせ、噛み合いクラッチ機構９を作動状態とすると共に、電磁クラッチ機構６の電磁コイル６０に励磁電流を出力し、駆動力伝達装置１を作動状態とする。これにより、トランスミッション１２で変速されたエンジン１１の駆動力がフロントディファレンシャル１５により左右の前輪１３Ｌ，１３Ｒに配分されると共に、リヤディファレンシャル１６によって後輪１４Ｌ，１４Ｒに配分される。なお、プロペラシャフト１７からリヤディファレンシャル１６に伝達される駆動力は、励磁電流の大きさによって調節可能であり、励磁電流を増減させることで前後輪の駆動力配分比を変えることができる。

また、制御装置１９は、四輪駆動車１００を二輪駆動状態で走行させるとき、噛み合いクラッチ機構９の電動モータ９８を反転させてスリーブ９３による第１噛み合い部材９１と第２噛み部材９２との連結を解除し、噛み合いクラッチ機構９を非作動状態とすると共に、電磁コイル６０への励磁電流の出力を停止し、駆動力伝達装置１を非作動状態とする。このとき、ピニオンギヤシャフト１６０及びクラッチドラム３は後輪１４Ｌ，１４Ｒの回転に伴って回転するため、引き摺りトルクに起因してクラッチドラム３からインプットシャフト２に伝達されるトルクが仮に大きいと、プロペラシャフト１７が回転してしまい、トランスファギヤ機構１８におけるリングギヤ１８１及びピニオンギヤ１８２の回転による潤滑油の掻き上げ抵抗等の動力損失が発生してしまう。

しかし、本実施の形態では、上記の構成によってクラッチドラム３がインプットシャフト２よりも速く回転する場合にインプットシャフト２とクラッチドラム３との間で伝達されるトルクが抑制されるので、プロペラシャフト１７の回転により発生する動力損失が抑制される。

（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態に係る駆動力伝達装置１及びこれを備えた四輪駆動車１００によれば、噛み合いクラッチ機構９及び駆動力伝達装置１を共に非作動動状態とした二輪駆動状態での走行時において、クラッチドラム３からインプットシャフト２に伝達されるトルクを抑制することができるので、プロペラシャフト１７の回転が抑えられ、動力損失を低減することが可能となる。また、全差動ワッシャ６２が低摩擦化処理されているので、全差動ワッシャ６２と第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａとの摩擦摺動による摩耗を抑制することができる。

（実施の形態の変形例）
図８は、変形例に係る駆動力伝達装置の一部を示す断面図である。図３等を参照して説明した上記の実施の形態では、ヨーク６１の端面６１ａに全差動ワッシャ６２が取り付けられた場合について説明したが、図８に示す変形例では、全差動ワッシャ６２が省略され、ヨーク６１の車両後方側（パイロットクラッチ６４側）の端面６１ａが第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａに向かい合っている。電磁コイル６０に通電されると、第１のパイロットインナクラッチプレート６５Ａがヨーク６１の端面６１ａに押し付けられる。また、この変形例では、ヨーク６１の端面６１ａが低摩擦化処理されている。この低摩擦化処理として具体的には、例えばＤＬＣ処理を用いることができる。このような変形例によっても、上記と同様の作用及び効果が得られる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、パイロットクラッチ６４におけるパイロットインナクラッチプレート６５及びパイロットアウタクラッチプレート６６がそれぞれ３枚である場合について説明したが、これらのクラッチプレートの枚数は適宜変更することができる。また、パイロットインナクラッチプレート６５を省略し、単板のパイロットアウタクラッチプレート６６をアーマチャ６３と全差動ワッシャ６２もしくはヨーク６１の端面６１ａとの間に挟むようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、パイロットアウタクラッチプレート６６が湾曲した場合について説明したが、これに限らず、パイロットアウタクラッチプレート６６が平板状であってもよい。またさらに、全差動ワッシャ６２やヨーク６１の端面６１ａの低摩擦化処理は、必要に応じて施せばよく、耐久性等に問題がなければ、低摩擦化処理を施さなくともよい。

１…駆動力伝達装置（駆動力断続機構）
１００…四輪駆動車
１１…エンジン（駆動源）
１３Ｌ，１３Ｒ…前輪（主駆動輪）
１４Ｌ，１４Ｒ…後輪（補助駆動輪）
２…インプットシャフト（入力回転部材）
３…クラッチドラム（出力回転部材）
４…メインクラッチ
４１…メインインナクラッチプレート
４２…メインアウタクラッチプレート
５…カム機構
５１…メインカム
５２…パイロットカム
６…電磁クラッチ機構
６０…電磁コイル
６１…ヨーク
６２…全差動ワッシャ
６３…アーマチャ
６４…パイロットクラッチ
６５，６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ…パイロットインナクラッチプレート
６６…パイロットアウタクラッチプレート
７…ハウジング
９…噛み合いクラッチ機構（駆動力断続機構）

Claims (6)

1. 主駆動輪及び補助駆動輪を有する四輪駆動車に搭載され、駆動源の駆動力を前記補助駆動輪側に伝達する駆動力伝達装置であって、
   同軸上で相対回転可能な入力回転部材及び出力回転部材と、
   前記入力回転部材と前記出力回転部材との間に配置された複数のメインクラッチプレートからなるメインクラッチと、
   前記メインクラッチを軸方向に押圧して前記複数のメインクラッチプレートを摩擦接触させるカム機構と、
   前記カム機構を作動させる電磁クラッチ機構と、
   前記カム機構及び前記電磁クラッチ機構を収容するハウジングとを備え、
   前記電磁クラッチ機構は、通電により磁力を発生する電磁コイルと、前記電磁コイルを保持するヨークと、前記磁力によって前記ヨーク側に引き寄せられるアーマチャと、前記ヨークと前記アーマチャとの間に配置されたパイロットクラッチプレートからなるパイロットクラッチとを有し、
   前記カム機構は、前記出力回転部材との間に前記パイロットクラッチが介在するパイロットカムと、前記パイロットカムとの相対回転によって発生する押圧力により前記メインクラッチを押圧するメインカムとを有し、
   前記パイロットクラッチプレートは、前記ハウジング内の潤滑油によって摩擦摺動部が潤滑され、
   前記電磁コイルに通電されていないとき、前記出力回転部材が前記入力回転部材よりも速く回転する場合に前記パイロットクラッチの引き摺りトルクに起因して発生する前記カム機構の押圧力が、前記入力回転部材が前記出力回転部材よりも速く回転する場合に前記パイロットクラッチの引き摺りトルクに起因して発生する前記カム機構の押圧力よりも小さい、
   駆動力伝達装置。
2. 前記メインカムは、前記入力回転部材に対し軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合している、
   請求項１に記載の駆動力伝達装置。
3. 前記ハウジングは、車体に対して非回転であり、
   前記ヨークは、前記ハウジングに固定されている、
   請求項１又は２に記載の駆動力伝達装置。
4. 前記ヨークにおける前記パイロットクラッチ側の端面に、前記パイロットクラッチ側の表面が低摩擦化処理された摩擦板が取り付けられた、
   請求項３に記載の駆動力伝達装置。
5. 前記ヨークにおける前記パイロットクラッチ側の端面が低摩擦化処理された、
   請求項３に記載の駆動力伝達装置。
6. 主駆動輪及び補助駆動輪と、車両前後方向に延在して駆動源の駆動力を前記補助駆動輪側に伝達するプロペラシャフトと、前記駆動力の伝達経路における前記プロペラシャフトの上流側及び下流側にそれぞれ設けられた２つの駆動力断続機構とを備え、
   前記２つの駆動力断続機構のうち、前記伝達経路における前記プロペラシャフトと前記補助駆動輪との間に配置された下流側の駆動力断続機構が請求項１乃至５の何れか１項に記載の駆動力伝達装置である、
   四輪駆動車。

Images