JP3574756B2 - 電磁クラッチの磁路形成部材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁クラッチの磁路形成部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電磁クラッチは実用新案登録第２５２５６１１号公報に示されているように磁路形成部材を備えており、当該磁路形成部材は、電磁石を支持して摩擦クラッチの一側に位置し、電磁石を基点として摩擦クラッチおよび摩擦クラッチの他側に位置するアーマチャを通る磁路を形成する。しかして、当該磁路形成部材は、磁性材料からなる本体と、同本体の径方向の中間部にて嵌合して溶接されている非磁性材料からなる筒体にて構成されていて、電磁クラッチの他の構成部材間での磁束の漏洩を防止している。
【０００３】
当該磁路形成部材においては、例えば、本体が磁性材料である鉄で形成され、かつ、筒体が非磁性材料であるステンレスで形成されていて、筒体はその摩擦クラッチ側先端部にて本体の摩擦クラッチ当接面に溶接されている。また、このように構成された磁路形成部材においては、その摩擦クラッチ当接面に切削加工による仕上げ加工を施して同当接面の平滑度を高めて、同当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップをできるかぎり小さくして、摩擦クラッチのクラッチ特性の向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、当該磁路形成部材においては、ステンレス（筒体）は鉄（本体）に比較して難削材であり、かつ、本体と筒体の溶接部位は溶接時の熱の作用をうけて硬化していることから、本体と筒体の溶接部位とで切削性が異なる。このため、例えば図３に示すように、溶接部位１ａ，１ｂおよび筒体２の先端部が本体を構成する内外両リング３ａ，３ｂの摩擦クラッチ当接面３ａ１，３ｂ１より突出して、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度を損なう。
【０００５】
磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度が低いと、摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート４間の磁路の途中に形成されるエアギャップＬが大きくなって摩擦クラッチのクラッチ特性が低下するとともに、大きなエアギャップＬに摩擦クラッチ内のオイルが侵入して油膜が形成されてクラッチの応答性が低下する。また、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の切削不良の影響で、切削状態にバラツキが生じて、製品毎のクラッチ特性にバラツキが生じることになる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、磁路形成部材における本体と筒体の溶接部位を特殊な構造とすることにより、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップを小さくして、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、およびクラッチ応答性に対する影響を抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電磁クラッチの磁路形成部材に関するもので、当該磁路形成部材は、摩擦クラッチの一側に位置し、電磁石を基点として前記摩擦クラッチおよび同摩擦クラッチの他側に位置するアーマチャを通る磁路を形成するものである。
【０００８】
しかして、当該磁路形成部材は、磁性材料からなる本体と、同本体の径方向の中間部にて嵌合して溶接されている非磁性材料からなる筒体にて構成されており、前記本体は前記摩擦クラッチ当接面に環状の凹所を備えていて、同凹所内にて前記筒体の先端部が溶接されて、同筒体の前記本体に対する前記摩擦クラッチ側先端部が前記本体の前記摩擦クラッチ当接面より後退して位置していることを特徴とするものである。本発明に係る磁路形成部材においては、前記本体の前記摩擦クラッチ当接面が仕上げ加工を施されている構成とすることができる。
【０００９】
【発明の作用・効果】
本発明に係る磁路形成部材においては、筒体の本体に対する摩擦クラッチ側先端部の溶接部位が同本体の摩擦クラッチ当接面より後退して位置していることから、本体の摩擦クラッチ当接面のみが当該磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面を構成し、筒体の先端部は摩擦クラッチ当接面の構成には関与しない。また、本体と筒体との接合を溶接にて行う場合、本体の摩擦クラッチ当接面に設けた凹所内にて筒体の先端部が溶接されることから、筒体と本体との溶接部位も筒体の先端部と同様、摩擦クラッチ当接面の構成には関与しない。
【００１０】
この場合、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面の平滑度を高めるため、摩擦クラッチ当接面に切削手段による仕上げ加工を施しても、筒体の先端部および筒体と本体との溶接部位は凹所内に位置していることから、これらの切削性の違い起因して摩擦クラッチ当接面の平滑度が低下するようなことはない。
【００１１】
従って、磁路形成部材を構成する本体と筒体において、筒体の先端部および筒体と本体との溶接部位が摩擦クラッチ当接面に関与して摩擦クラッチ当接面の平滑度に影響を及ぼすようなことがなく、磁路形成部材の摩擦クラッチ当接面とクラッチプレート間の磁路の途中に形成されるエアギャップを小さくし得て、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、および、当該エアギャップでの油膜の形成を抑制し得て、当該エアギャップによる電磁クラッチのクラッチ特性、および、エアギャップ内の油膜による電磁クラッチのクラッチ応答性に対する影響を抑制することができる。
【００１２】
また、電磁クラッチのクラッチ特性およびクラッチ応答性は、同電磁クラッチをアクチュエータとする駆動力伝達装置のトルク特性、トルク応答性にも影響を及ぼし、駆動力伝達装置のトルク特性およびトルク応答性を向上させることができるとともに、トルク特性の製品間でのバラツキを抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明すると、図１には本発明に係る磁路形成部材を採用した電磁クラッチをパイロットクラッチ機構とする駆動力伝達装置１０が示されている。駆動力伝達装置１０は、図４に示すように、四輪駆動車における後輪側への駆動力伝達経路に搭載される。なお、駆動力伝達装置１０の主要部は、軸線に対して略対称の構成であるため、図１には、駆動力伝達装置１０の略半分の部位を示し、他の略半分の部位を省略している。
【００１４】
当該四輪駆動車において、トランスアクスル２１はトランスミッション、トランスファおよびフロントディファレンシャルを一体に備えるもので、エンジン２２の駆動力をトランスアクスル２１のフロントディファレンシャル２３を介して、両アクスルシャフト２４ａ，２４ａに出力して左右の前輪２４ｂ，２４ｂを駆動させるとともに、第１プロペラシャフト２５側に出力させる。第１プロペラシャフト２５は、駆動力伝達装置１０を介して第２プロペラシャフト２６に連結されており、第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６がトルク伝達可能に連結された場合には、駆動力はリヤディファレンシャル２７に伝達され、リヤディファレンシャル２７から両アクスルシャフト２８ａへ出力されて左右の後輪２８ｂを駆動させる。
【００１５】
駆動力伝達装置１０は、第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６間に配設されているもので、図１に示すように、アウタケース１０ａ、インナシャフト１０ｂ、メインクラッチ機構１０ｃ、パイロットクラッチ機構１０ｄ、およびカム機構１０ｅを備えている。本発明の一例に係る電磁クラッチは、パイロットクラッチ機構１０ｄとして採用されている。
【００１６】
駆動力伝達装置１０を構成するアウタケース１０ａは、有底筒状のハウジング１１ａと、ハウジング１１ａの後端開口部に嵌着されて同開口部を覆蓋するリヤカバー１１ｂとにより形成されている。ハウジング１１ａは、非磁性材料であるアルミ合金にて形成されている。リヤカバー１１ｂは、本発明に係る磁路形成部材に該当するもので、磁性材料である鉄製のカバー本体と非磁性材料であるステンレス製の筒体にて構成されている。カバー本体は内側リング１１ｂ１と外側リング１１ｂ２かなるもので、筒体１１ｂ３はカバー本体の内外両リング１１ｂ１，１１ｂ２間に嵌合した状態で溶接されている。
【００１７】
インナシャフト１０ｂは、リヤカバー１１ｂの中央部を液密的に貫通してアウタケース１０ａ内に同軸的に挿入されていて、軸方向を規制された状態で、ハウジング１１ａとリヤカバー１１ｂに回転可能に支持されている。インナシャフト１０ｂには、第２プロペラシャフト２６の先端部が挿入されて、トルク伝達可能に連結される。なお、アウタケース１０ａを構成するハウジング１１ａの前端部には、第１プロペラシャフト２５がトルク伝達可能に連結されている。
【００１８】
メインクラッチ機構１０ｃは湿式多板式の摩擦クラッチであり、多数のクラッチプレート（インナクラッチプレート１２ａ、アウタクラッチプレート１２ｂ）を備え、ハウジング１１ａ内に配設されている。摩擦クラッチを構成する各インナクラッチプレート１２ａは、インナシャフト１０ｂの外周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各アウタクラッチプレート１２ｂはハウジング１１ａの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。各インナクラッチプレート１２ａと各アウタクラッチプレート１２ｂは交互に位置していて、互いに当接して摩擦係合するとともに互いに離間して自由状態となる。
【００１９】
パイロットクラッチ機構１０ｄは電磁クラッチであり、磁路形成部材であるリヤカバー１１ｂ、電磁石１３、摩擦クラッチ１４、アーマチャ１５、およびヨーク１６にて構成されている。電磁石１３は環状を呈し、ヨーク１６に嵌着された状態でリヤカバー１１ｂの環状凹所１１ｃに嵌合されている。ヨーク１６は、リヤカバー１１ｂの後端部の外周に回転可能に支持された状態で車体側に固定されている。
【００２０】
摩擦クラッチ１４は、複数のアウタクラッチプレート１４ａとインナプレート１４ｂとからなる湿式多板式の摩擦クラッチであり、各アウタクラッチプレート１４ａはハウジング１１ａの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられ、かつ、各インナクラッチプレート１４ｂは後述するカム機構１０ｅを構成する第１カム部材１７の外周に、スプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられている。
【００２１】
アーマチャ１５は環状を呈するもので、ハウジング１１ａの内周にスプライン嵌合して軸方向へ移動可能に組付けられていて、摩擦クラッチ１４の前側に位置して対向している。
【００２２】
以上の構成のパイロットクラッチ機構１０ｄにおいては、電磁石１３の電磁コイルへの通電により、電磁石１３を基点としてヨーク１６、リヤカバー１１ｂ、摩擦クラッチ１４およびアーマチャ１５を循環する磁束が通る磁路が形成される。
【００２３】
なお、電磁石１３の電磁コイルへの通電の断続は、スイッチの切替え操作によりなされ、後述する３つの駆動モードを選択できるようになっている。当該スイッチは、車室内の運転席の近傍に配設されて、運転者が容易に操作し得るようになっている。なお、駆動力伝達装置１０を後述する第２の駆動モードのみの構成とすれば、当該スイッチを省略できる。
【００２４】
カム機構１０ｅは、第１カム部材１７、第２カム部材１８、およびカムフォロアー１９にて構成されている。第１カム部材１７は、インナシャフト１０ｂの外周に回転可能に嵌合されていて、リヤカバー１１ｂに回転可能に支承されており、その外周に摩擦クラッチ１４のインナクラッチプレート１４ｂがスプライン嵌合している。第２カム部材１８は、インナシャフト１０ｂの外周にスプライン嵌合されて一体回転可能に組付けられていて、メインクラッチ機構１０ｃのインナクラッチプレート１２ａの後側に対向して位置している。第１カム部材１７と第２カム部材１８の互いに対向するカム溝には、ボール状のカムフォロアー１９が介在している。
【００２５】
かかる構成の駆動力伝達装置１０においては、パイロットクラッチ機構１０ｄを構成する電磁石１３の電磁コイルが非通電状態にある場合には磁路は形成されず、摩擦クラッチ１４は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構１０ｄは非作動の状態にあって、カム機構１０ｅを構成する第１カム部材１７はカムフォロアー１９を介して第２カム部材１８と一体回転可能であり、メインクラッチ機構１０ｃは非作動の状態にある。このため、車両は二輪駆動である第１駆動モードを構成する。
【００２６】
一方、電磁石１３の電磁コイルへの通電がなされると、パイロットクラッチ機構１０ｄには電磁石１３を基点として磁束が循環する磁路が形成されて、電磁石１３はアーマチャ１５を吸引する。このため、アーマチャ１５は摩擦クラッチ１４を押圧して摩擦係合させ、カム機構１０ｅの第１カム部材１７をアウタケース１０ａ側へ連結させて、第２カム部材１８との間に相対回転を生じさせる。この結果、カム機構１０ｅでは、カムフォロアー１９が両カム部材１７，１８を互いに離間する方向へ押圧する。
【００２７】
このため、第２カム部材１８はメインクラッチ機構１０ｃ側へ押圧されて、メインクラッチ機構１０ｃを摩擦クラッチ１４の摩擦係合力に応じて摩擦係合させ、アウタケース１０ａとインナシャフト１０ｂ間でトルク伝達が生じる。これにより、車両は第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６が非直結状態と直結状態間での四輪駆動である第２の駆動モードを構成する。この駆動モードでは、車両の走行状態に応じて、前後輪間の駆動力分配比を１００：０（二輪駆動状態）〜５０：５０（直結状態）の範囲で制御することができる。
【００２８】
また、電磁石１３の電磁コイルへの通電電流を所定の値に高めると電磁石１３のアーマチャ１５に対する吸引力が増大し、アーマチャ１５は強く吸引されて摩擦クラッチ１４の摩擦係合力を増大させ、両カム部材１７，１８間の相対回転を増大させる。この結果、カムフォロアー１９は第２カム部材１８に対する押圧力を高めて、メインクラッチ機構１０ｃを結合状態とする。このため、車両は第１プロペラシャフト２５と第２プロペラシャフト２６が直結状態の四輪駆動である第３の駆動モードを構成する。
【００２９】
しかして、パイロットクラッチ機構１０ｄの磁路形成部材であるリヤカバー１１ｂにおいては、筒体１１ｂ３は内外両リング１１ｂ１，１１ｂ２に構成されているカバー本体を軸方向に貫通していて、図２に示すように、その先端部がカバー本体の先端面１１ｄに設けた環状の凹所１１ｅに臨んでいる。カバー本体の先端面１１ｄは、摩擦クラッチ１４を構成するアウタクラッチプレート１４ａに当接する当接面であり、先端面１１ｄに設けた凹所１１ｅ内にて、筒体１１ｂ３の先端部がカバー本体を構成する内外両リング１１ｂ１，１１ｂ２に溶接されている。２条の溶接部位１１ｆは、先端側へわずかに突出する環状突起を呈するもので、凹所１１ｅ内にて先端面１１ｄより後退して位置している。当該リヤカバー１１ｂにおいては、溶接部位１１ｆの突起は５μｍ〜３０μｍであり、凹所１１ｅの深さは３０μｍ以上となっている。カバー本体の先端面１１ｄには、切削手段による仕上げ加工が施されていて、その平滑度が高められている。
【００３０】
かかる構成したリヤカバー１１ｂにおいては、筒体１１ｂ３のカバー本体（内外両リング１１ｂ１，１１ｂ２）に対する先端部の溶接部位１１ｆがカバー本体の先端面１１ｄより後退して位置していることから、カバー本体の先端面１１ｄのみがリヤカバー１１ｂの摩擦クラッチ当接面を構成し、筒体１１ｂ３の先端部および筒体１１ｂ３とカバー本体との溶接部位１１ｆは摩擦クラッチ１４のアウタクラッチプレート１４ａに当接する当接面の構成には関与しない。
【００３１】
この場合、リヤカバー１１ｂの摩擦クラッチ当接面の平滑度を高めるため、カバー本体の先端面１１ｄに切削手段による仕上げ加工を施しても、筒体１１ｂ３の先端部および筒体１１ｂ３とカバー本体との溶接部位１１ｆは凹所１１ｅ内に位置していることから、これらの切削性の違いに起因してリヤカバー１１ｂの摩擦クラッチ当接面の平滑度が低下するようなことはない。
【００３２】
このように、磁路形成部材であるリヤカバー１１ｂを構成するカバー本体（内外両リング１１ｂ１，１１ｂ２）と筒体１１ｂ３の溶接部位１１ｆが摩擦クラッチ当接面に関与して摩擦クラッチ当接面の平滑度に影響を及ぼすようなことがないことから、リヤカバー１１ｂの摩擦クラッチ当接面とアウタクラッチプレート１４ａ間の磁路の途中に形成されるエアギャップＬを小さくし、かつ、エアギャップＬでの油膜の形成を抑制し得て、エアギャップＬによるパイロットクラッチ機構１０ｄのクラッチ特性、および、エアギャップＬ内の油膜によるパイロットクラッチ機構１０ｄのクラッチ応答性に対する影響を抑制することができる。
【００３３】
従って、パイロットクラッチ機構１０ｄをアクチュエータとする駆動力伝達装置１０のトルク特性、トルク応答性を向上させるこができるとともに、トルク特性の製品間でのバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る磁路形成部材を採用した電磁クラッチをパイロットクラッチ機構とする駆動力伝達装置の部分断面図である。
【図２】同磁路形成部材であるリヤカバーにおける溶接部位の拡大部分断面図である。
【図３】従来のリヤカバーにおける溶接部位の拡大部分断面図である。
【図４】同駆動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の概略構成図である。
【符号の説明】
１０…駆動力伝達装置、１０ａ…アウタケース、１０ｂ…インナシャウト、１０ｃ…メインクラッチ機構、１０ｄ…パイロットクラッチ機構、１０ｅ…カム機構、１１ａ…ハウジング、１１ｂ…リヤカバー、１１ｂ１，１１ｂ２…内外リング（カバー本体）、１１ｂ３…筒体、１１ｃ…凹所、１１ｄ…先端面、１１ｅ…凹所、１１ｆ…溶接部位、１２ａ…インナクラッチプレート、１２ｂ…アウタクラッチプレート、１３…電磁石、１４…摩擦クラッチ、１４ａ…アウタクラッチプレート、１４ｂ…インナクラッチプレート、１５…アーマチャ、１６…ヨーク、１７…第１カム部材、１８…第２カム部材、１９…カムフォロアー、２１…トランスアクスル、２２…エンジン、２３…フロントディファレンシャル、２４ａ…アクスルシャフト、２４ｂ…前輪、２５，２６…プロペラシャフト、２７…リヤディファレンシャル、２８ａ…アクスルシャフト、２８ｂ…後輪、１ａ，１ｂ…溶接部位、２…筒体、３…本体、３ａ…摩擦クラッチ当接面、４…クラッチプレート、Ｌ…エアギャップ。

Claims (2)

1. 摩擦クラッチの一側に位置し、電磁石を基点として前記摩擦クラッチおよび同摩擦クラッチの他側に位置するアーマチャを通る磁路を形成する磁路形成部材であり、当該磁路形成部材は、磁性材料からなる本体と、同本体の径方向の中間部にて嵌合して溶接されている非磁性材料からなる筒体にて構成されており、前記本体は前記摩擦クラッチ当接面に環状の凹所を備えていて、同凹所内にて前記筒体の先端部が溶接されて、同筒体の前記本体に対する前記摩擦クラッチ側先端部が前記本体の前記摩擦クラッチ当接面より後退して位置していることを特徴とする電磁クラッチの磁路形成部材。
2. 請求項１に記載の磁路形成部材において、前記本体の前記摩擦クラッチ当接面が仕上げ加工を施されていることを特徴とする電磁クラッチの磁路形成部材。

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