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JP3242646B2 - クラッチ装置 - Google Patents

クラッチ装置

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JP3242646B2
JP3242646B2 JP19764890A JP19764890A JP3242646B2 JP 3242646 B2 JP3242646 B2 JP 3242646B2 JP 19764890 A JP19764890 A JP 19764890A JP 19764890 A JP19764890 A JP 19764890A JP 3242646 B2 JP3242646 B2 JP 3242646B2
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Japan
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clutch
torque
force
thrust force
engaged
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正夫 寺岡
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栃木富士産業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D27/00—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor
    • F16D27/10—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings
    • F16D27/108—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members
    • F16D27/112—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D27/115—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/348—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
    • B60K17/35—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D35/00—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion
    • F16D35/005—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with multiple lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、クラッチ装置に関する。
（従来の技術） 特公昭62−48625号公報に「電子式四輪駆動制御装
置」が記載されている。これは、前輪と後輪の各プロペ
ラシャフトを電磁石を用いた動力伝達装置のクラッチト
ルクを制御して走行中の内部循環トルクを軽減する装置
である。しかしながらこの装置では、伝達トルクは電磁
石で発生する磁力とクラッチ板の枚数により決まり、大
きなトルクを伝達するためには装置を大型化しなければ
ならなかった。そこで本出願人は第４図に示すようなク
ラッチ装置を先に出願している。この装置は車両の動力
系に用いられる電磁石201で操作される多板式のパイロ
ットクラッチ203と、多板式のメインクラッチ205とを備
え、パイロットクラッチ203が締結されると伝達トルク
がカム207に係り、生じたスラスト力がメインクラッチ2
05を押圧して締結させ大きなトルク容量が得られる。
（発明が解決しようとする課題） 第５図のグラフ211は電磁石201により操作されるパイ
ロットクラッチ203のトルク特性であり、グラフ213はパ
イロットクラッチ203に加えてメインクラッチ205が作動
したときのグラフである。ところが、このようにメイン
クラッチ205が作動すると緊急時には矢印Ｂのように大
トルクが得られるが、車両の通常走行の動力性能の制御
が行われる低トルク域Ａの上限T1で電磁石201の電流値
はグラフ211のI2に対してI1と低くなる。このように、
低トルク域でグラフ213の立ち上がりは急峻で電流変化
に対するトルク変化が大きくなり、精密なトルク制御が
難しくなる。
そこで、この発明は、大トルクが得られると共に低ト
ルク域での精密なトルク制御が可能なクラッチ装置の提
供を目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のクラッチ装置は、電磁石の操作により締結
されるパイロットクラッチと、前記パイロットクラッチ
が締結されると該締結トルクがカムに係りスラスト力を
発生するスラスト力発生手段と、前記スラスト力発生手
段と前記メインクラッチとの間に介装され前記スラスト
力で軸方向に移動し前記メインクラッチを押圧し締結さ
せる押圧部材と、前記押圧部材と前記一方の回転部材と
の間に介装され前記パイロットクラッチの締結トルクが
低伝達トルク域にあるとき前記スラスト力による押圧力
を打ち消して前記メインクラッチを締結させないように
付勢力を作用するバネとを備えたことを特徴とする。
（作用） 付勢部材の付勢力でスラスト力の一部を相殺し第１の
摩擦クラッチの動作点を高トルク側にシフトするから、
第２の摩擦クラッチが単独で作動する範囲がそれだけ広
くなる。従って、第２の摩擦クラッチの操作力変化に対
するトルク変化が緩やかになり、精密なトルク制御が可
能になる。
（実施例） 第１図ないし第３図により一実施例の説明をする。第
１図はこの実施例のクラッチ装置を示し、第３図はこの
クラッチ装置を用いた四輪駆動（4WD）車の動力系を示
す。以下、左右の方向はこの車両の左右方向であり、第
１図の右方はこの車両の前方（第３図の上方）に相当す
る。又、番号を付していない部材等は図示されていな
い。
先ず、第３図によりこの動力系の構成を説明する。
この動力系は、エンジン１、トランスミッション３、
フロントデフ５（前輪側のデファレンシャル装置）、前
車軸7,9、左右の前輪11,13、トランスファ15、プロペラ
シャフト17、この実施例のクラッチ装置19、リヤデフ21
（後輪側のデファレンシャル装置）、後車軸23,25、左
右の後輪27,29などから構成されている。
次に、クラッチ装置19の説明をする。
連結軸31はリヤデフ21を収納するキャリヤ33の前端部
を貫通し、ベアリング35によってキャリヤ33に支承され
ると共にスプライン部37によりプロペラシャフト17側に
連結されている。プロペラシャフト17はトランスファ15
とフロントデフ５とを介してエンジン１側に連結されて
いる。こうして、連結軸31はエンジン１からの駆動力に
より回転駆動される。
連結軸31の後端にはフランジ部39を介してクラッチド
ラム41が一体に設けられている。クラッチドラム41の内
側にはハブ43がそのボス部45と連結軸31間の軸支部47及
びベアリング49により回転自在に支承されている。
ハブ43のボス部45にはドライブピニオンシャフト51が
スプライン連結されている。シャフト51はベアリング5
3,53によりキャリヤ33に支承され、その後端にはリヤデ
フ21のリングギヤ55と噛合ったドライブピニオンギヤ57
が一体形成されている。
クラッチドラム41とハブ43との間にはこれらを連結す
る多板式のメインクラッチ59（第１の摩擦クラッチ）が
配置され、その前側にはメインクラッチ59の押圧リング
61が配置され、押圧リング61はハブ43に前後移動自在に
スプライン連結されている。押圧リング61及びその前方
に回転自在に配置されたカムリング63の間には、第１図
（ｂ）に示すように、ボール65を介したカム67が形成さ
れている。
ハブ43と押圧リング61との間には押圧リング61をメイ
ンクラッチ59を開放する方向へ付勢するバネ69（付勢部
材）が配置されている。
カムリング63とクラッチドラム41との間にはこれらを
連結する多板式のパイロットクラッチ71（第２の摩擦ク
ラッチ）が配置されている。クラッチ71の後側にはアー
マチャ73が前後方向移動自在に配置されている。
クラッチドラム41のフランジ部39の前方にはリング状
の電磁石75が配置されている。電磁石75はヨーク77及び
電磁コイル79からなり、ヨーク77はボルト81によりキャ
リヤ33に固定されている。
フランジ部39の凸部83,85とヨーク77との間には電磁
石75の磁力線87が通るエアギャップが設けられ、フラン
ジ部39には磁力線87の短絡を防いでアーマチャ73へ導く
ための非磁性体のリング89が埋め込まれている。
アーマチャ73が電磁石75に吸引されると、その吸引力
に応じた強さでパイロットクラッチ71が押圧されて締結
し、連結軸31側（前輪側）とドライブピニオンシャフト
51側（後輪側）とはクラッチ71、カム67、押圧リング6
1、ハブ43を介して連結される。第２図のグラフ91は電
磁石75により締結されるパイロットクラッチ71のトルク
特性を示す。
パイロットクラッチ71が締結されるとエンジン１の駆
動力がカム67に作用して後方向のスラスト力93が生じ
る。このスラスト力93がバネ69の付勢力を越えると押圧
リング61を介してメインクラッチ59が押圧されて締結す
る。スラスト力93がバネ69の付勢力より小さい範囲では
メインクラッチ59は締結されない。バネ69の付勢力は第
２図の低トルク域Ａの上限T1でスラスト力93と釣り合う
強さにしてある。
こうして、第２図のグラフ95のようなトルク特性が得
られる。２点鎖線で描いたグラフ97はバネ69を配置しな
い場合のトルク特性であって第５図の従来例のグラフ21
3に相当する。トルクがT1のときの電磁石75の電流値は
グラフ97ではI1であるのに対してグラフ95ではI2に上昇
し、この範囲ではパイロットクラッチ71だけが作動する
から電流変化に対するトルク変化が小さくなり、精密な
トルク制御が可能となる。
スラスト力93とバネ69の付勢力の各反力はベアリング
99とスラストワッシャ101とを介してフランジ部39に入
力し、クラッチドラム41内でスラスト力93とバネ69の付
勢力により相殺される。又、電磁石75による上記のよう
なトルク制御は運転席から手動操作されるか、あるいは
路面条件や車両の操舵条件などに応じて自動操作され
る。
こうして、クラッチ装置19が構成されている。
次に、クラッチ装置19の機能を第３図の車両の動力性
能に即して説明する。
エンジン１の駆動力はトランスミッション３からフロ
ントデフ５を介して前輪11,13に分配されると共にトラ
ンスファ15を介してプロペラシャフト17を回転させる。
このとき、クラッチ装置19を開放すると、後輪27,29
への駆動力伝達が遮断されて車両は前輪駆動状態にな
り、前輪駆動車の特性が得られると共に燃費が向上す
る。
クラッチ装置19を連結すると、クラッチ装置19を介し
て後輪側に駆動力が送られて車両は4WD状態になる。従
って、悪路などで前輪が空転しても後輪側の駆動力によ
り走破性が保たれる。第２図の矢印Ｂの付近のトルクで
クラッチ装置19はロックされる。後輪側の駆動力はクラ
ッチ装置19の連結力が大きい程大きくなって走破性の向
上効果が上昇し、ロック状態で最大となる。
クラッチ装置19の連結力が大きい程前後輪間の差動制
限力が大きくなって車両の直進性が向上し、ロック状態
で最大となる。
パイロットクラッチ71の滑りによりクラッチ装置19の
差動制限力を調節し前後輪間の差動を許容すれば、車両
は円滑な旋回が行えると共に、車庫入れなどでのタイト
コーナーブレーキ現象が防止できる。
急制動時に前輪がロックしてもクラッチ装置19の連結
力を小さくするか、又は開放すれば後輪ロックの誘発が
回避できる。
このような動力性能の制御はクラッチ装置19の低トル
ク域Ａで行われ、このトルク域では上記のように精密な
トルク制御が行える。
なお、第２の摩擦クラッチは例えばアクチュエータで
操作されるもの、あるいはモータのトルクをカムスラス
トに変換して操作するものなどでもよい。
［発明の効果］ この発明のクラッチ装置は、第１の摩擦クラッチの動
作点を付勢部材によって高トルク側にシフトさせ低トル
ク域では第２の摩擦クラッチだけが作動するように構成
したから、高トルク側では第１と第２の摩擦クラッチに
より大トルクが得られ、低トルク域では第２の摩擦クラ
ッチによる精密なトルク制御が行える。
【図面の簡単な説明】
第１図は一実施例に係り、同図（ａ）は断面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図、第２図はこの実施
例の特性を示すグラフ，第３図はこの実施例を用いた車
両の動力系を示すスケルトン機構図、第４図は従来例の
断面図、第５図は従来例の特性を示すグラフである。 59……メインクラッチ（第１の摩擦クラッチ） 67……カム（スラスト力発生手段） 69……バネ（付勢部材） 71……パイロットクラッチ（第２の摩擦クラッチ）

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】相対回転する回転部材間に介装され締結す
    るとトルクを伝達するメインクラッチと、 電磁石の操作により締結されるパイロットクラッチと、 前記パイロットクラッチが締結されると該締結トルクが
    カムに係りスラスト力を発生するスラスト力発生手段
    と、 前記スラスト力発生手段と前記メインクラッチとの間に
    介装され前記スラスト力で軸方向に移動し前記メインク
    ラッチを押圧し締結させる押圧部材と、 前記押圧部材と前記一方の回転部材との間に介装され前
    記パイロットクラッチの締結トルクが低伝達トルク域に
    あるとき前記スラスト力による押圧力を打ち消して前記
    メインクラッチを締結させないように付勢力を作用する
    バネとを備えたことを特徴とするクラッチ装置。
JP19764890A 1990-07-27 1990-07-27 クラッチ装置 Expired - Lifetime JP3242646B2 (ja)

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