JP2004190754A - カップリング - Google Patents

Abstract

【課題】大きな増幅機能を持ちながら、低コストで、小型軽量に構成する。
【解決手段】トルク伝達部材３、５と、部材３、５の間に配置されたギア組７と、アクチュエータ１１によって締結され、ギア組７に負荷抵抗を与える摩擦クラッチ９とを備え、アクチュエータ１１によってクラッチ摩擦９の締結力を制御し、ギア組７に掛かる負荷抵抗を調整して増幅機能を制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の動力伝達系などに用いられ、トルクや速度の増幅機能を備えたカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−３２９５６２号公報（特許文献１）に図４のような駆動力伝達装置５０１が記載されている。
【０００３】
この駆動力伝達装置５０１は、回転ケース５０３、インナーシャフト５０５、多板式のメインクラッチ５０７、ボールカム５０９、プレッシャープレート５１１、カムリング５１３、多板式のパイロットクラッチ５１５、アーマチャ５１７、電磁石５１９などから構成されている。
【０００４】
駆動力伝達装置５０１は４輪駆動車において、２輪駆動走行時に切り離される後輪とトランスファとを連結する後輪側プロペラシャフトを分断して配置されており、回転ケース５０３は前側のプロペラシャフトに連結され、インナーシャフト５０５は後側のプロペラシャフトに連結されている。
【０００５】
電磁石５１９を励磁すると、磁束ループ５２１が形成されてアーマチャ５１７が吸引され、パイロットクラッチ５１５を押圧し締結させる。パイロットクラッチ５１５が締結されると、パイロットトルクが生じてボールカム５０９にエンジンの駆動力が掛かり、発生したカムスラスト力によってメインクラッチ５０７が押圧され、駆動力伝達装置５０１（メインクラッチ５０７）が連結されて後輪側に駆動力が伝達され、車両は４輪駆動状態になる。
【０００６】
また、電磁石５１９の励磁電流を制御すると、パイロットクラッチ５１５の滑り率に変化が生じてボールカム５０９のカムスラスト力が変わり、メインクラッチ５０７の押圧力が変化して後輪に送られる駆動力の大きさが変わるから、前後輪間の駆動力配分比を制御できる。
【０００７】
また、電磁石５１９の励磁を停止すると、パイロットクラッチ５１５が開放されてボールカム５０９のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ５０７が開放されて駆動力伝達装置５０１の連結が解除され、後輪側が切り離されて車両は２輪駆動状態になる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−３２９５６２号公報（第６頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動力伝達装置５０１のようなトルクの主伝達経路に多板式のメインクラッチ５０７を用いた装置では、クラッチ板の経時劣化により、摺動面が初期の状態に比して、鏡面化することによる大トルクを伝達する多板クラッチに特有のスティックスリップ音（クラッチ板の断続的な滑りに起因する騒音）を避けることは難しい。
【００１０】
また、上記駆動力伝達装置５０１では、ボールカム５０９（カム機構）を用いているので、カムフォロアとカム部材のガタにより両部材間の相対回転方向が逆転する際、カムフォロアがカム部材に設けたカム溝内で中立状態が生じる。この時には、プレッシャープレートへのカムフォロアによるスラスト力が保持できなくなるため、トルクが抜けが発生する。この結果、レスポンスが遅くなる上に、ガタに伴う騒音が発生する場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、スリップスティック音の発生を防止でき、トルク抜けが生じることのないカップリングの提供を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１のカップリングは、一対のトルク伝達部材と、前記両トルク伝達部材の間に配置され、増幅機能を有するギア組と、アクチュエータによって締結され、前記ギア組に負荷抵抗を与える摩擦クラッチとを備え、前記アクチュエータによって前記摩擦クラッチの締結力を制御し、前記ギア組に掛かる前記負荷抵抗を調整することにより、前記両トルク伝達部材間の伝達トルクを制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項１の発明では、アクチュエータによって摩擦クラッチの締結力を制御し、ギア組に付与する負荷抵抗を調整することにより、両伝達部材間の伝達トルクを制御する。この場合、一方のトルク伝達部材から摩擦クラッチに伝達された小さなトルクに対して、他方のトルク伝達部材から出力されるトルクは、ギア組の歯面によるかみあい摩擦力によって増幅されて大きなトルクとなる。この結果、摩擦クラッチの締結によって伝達される小さなトルクをアクチュエータによって締結・制御することで、他方のトルク伝達部材から出力される大きなトルクの制御を行うことができる。
【００１４】
また、請求項１の発明では、トルクの主伝達経路、すなわち、他方のトルク伝達部材に一方のトルク伝達部材からのトルクを伝達する主伝達経路に摩擦クラッチを用いていないので、スティックスリップ音が発生することがない。
【００１５】
さらに、請求項１の発明では、カム機構を用いていないので、トルク抜けが生じることがなく、レスポンスの低下を防止することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたカップリングであって、前記ギア組が、各ギア間で噛み合い抵抗を有することを特徴とし、請求項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００１７】
これに加えて、請求項２のカップリングでは、ギア間で噛み合い抵抗を有するギア組を用いたことにより、ギア組固有の抵抗値にこの噛み合い抵抗が付加されると共に、この噛み合い抵抗が摩擦クラッチの負荷抵抗に比例するから摩擦クラッチの小さいトルクを制御することによって、大きなトルク伝達をすることができる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のカップリングであって、前記ギア組が、各ギア間で噛み合い抵抗を有する食違い軸歯車であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１の構成と同等の作用・効果が得られると共に、請求項２と同様に、ギア間で噛み合い抵抗を有するギア組を用いたことにより、ギア組固有の抵抗値にこの噛み合い抵抗が付加されると共に、この噛み合い抵抗が摩擦クラッチの負荷抵抗によって増幅されるから、さらに大きな増幅機能が得られる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたカップリングであって、前記ギア組が、一対のウォームホイールを共通のウォームで連結して構成されたウォームギア組であり、前記ウォームが一方のトルク伝達部材に回転自在に支持され、一方のウォームホイールが他方のトルク伝達部材に連結され、前記摩擦クラッチが、前記一方のトルク伝達部材と他方のウォームホイールとの間に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４のカップリングでは、一対のウォームホイールを共通のウォームで連結したウォームギア組が用いられており、例えば、一方のトルク伝達部材から入力したトルクは、ウォームから一方のウォームホイールを介して他方のトルク伝達部材側に伝達され、この間に、トルクが伝達されるウォームと一方のウォームホイール間の噛み合い抵抗によってトルクや速度が増幅される。
【００２２】
また、摩擦クラッチの抵抗が一方のトルク伝達部材と他方のウォームホイールとの間に負荷されることにより、ウォームギア組固有の噛み合い抵抗による増幅機能の数倍から約十倍にわたる大きな増幅機能が得られる。
【００２３】
さらに、摩擦クラッチによるこの負荷抵抗を調整すれば、トルクと速度とを広い範囲で任意に調整することができる。
【００２４】
こうして、請求項４のカップリングは、請求項１乃至は請求項３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００２５】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３に記載されたカップリングであって、前記ギア組が、互いに噛み合った一対のピニオンと、前記ピニオンと各別に噛み合って連結された一対のギヤとで構成されたギア組であり、前記一対のピニオンが一方のトルク伝達部材に回転自在に連結され、一方のギヤが他方のトルク伝達部材に連結され、前記摩擦クラッチが、前記一方のトルク伝達部材と他方のギヤとの間に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項５のカップリングでは、例えば、一方のトルク伝達部材から入力したトルクは、一対のピニオンから一方のギヤを介して他方のトルク伝達部材側に伝達され、この間に、トルクが伝達される一対のピニオンと一方のギヤ間の噛み合い抵抗によってトルクや速度が増幅される。
【００２７】
また、摩擦クラッチの抵抗が一方のトルク伝達部材と他方のギヤとの間に負荷されることにより、ギア組固有の噛み合い抵抗による増幅機能の数倍から約十倍にわたる大きな増幅機能が得られる。
【００２８】
さらに、摩擦クラッチによるこの負荷抵抗を調整すれば、トルクと速度とを広い範囲で任意に調整することができる。
【００２９】
こうして、請求項５のカップリングは、請求項１乃至請求項３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３０】
また、請求項５の構成では、摩擦クラッチを開放すると、一対のピニオンと他方のギヤが空転することによって、トルクの伝達が遮断される。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載されたカップリングであって、前記アクチュエータが、電磁石であることを特徴とし、請求項１〜４の構成と同等の作用・効果を得ることができる。
【００３２】
また、請求項６のカップリングは、アクチュエータに電磁石を用いたことにより、流体圧式のアクチュエータを用いた構成と異なって、高価なポンプとその駆動源及び圧力ラインの引き回しなどが不要であり、構造簡単、低コストで、配置スペースが狭くてすみ、小型軽量に構成され、車載性に優れる上に、増幅機能を調整する際のレスポンスと、トルクを断続する際のレスポンスが速く、高い信頼性が得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るカップリングの実施形態について図面を用いて以下に説明する。
【００３４】
［第１実施形態］
図１及び図２を用いて第１実施形態のカップリング１について説明する。
【００３５】
図１は、第１実施形態のカップリング１を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。このカップリング１は、４輪駆動車において２輪駆動走行時に切り離される後輪とトランスファとを連結する後輪側プロペラシャフトを分断た途中に配置されている。
【００３６】
図１に示すように、カップリング１は、一対のトルク伝達部材３、５と、両トルク伝達部材３、５間に配置された増幅機能を有するギア組７と、ギア組７に負荷抵抗を付与する摩擦クラッチ９と、摩擦クラッチ９の締結力を締結・制御するアクチュエータ１１とを備えている。また、本実施形態のカップリング１は、摩擦クラッチ９の負荷抵抗をギア組７に伝達する中間伝達部材１３を有している。
【００３７】
一対のトルク伝達部材３、５の一方のトルク伝達部材３は、ステンレス鋼等の非磁性材料製のケーシング本体１５と、このケーシング本体１５の一側に溶接されて一体に形成された鉄系合金等の磁性材料製のロータ１７とで形成されている。ケーシング本体１５は、筒状で一側に大径の開口部１９が形成され、他側に小径の開口部を形成するボス部２１が形成されている。また、ケーシング本体１５の開口部１９側の内壁には、スプライン部２３が形成されている。さらに、開口部１９には、開口部１９を閉塞するように円板状のロータ１７が溶接により一体に固定されている。このロータ１７には、非磁性材料からなるリング６１が半径方向の中間部に設けられている。リング６１は、ロータ１７上での磁束の短絡を防止している。また、円板状のロータ１７の中心部から突出して入力軸２５が設けられている。この入力軸２５は、コンパニオンフランジと継ぎ手と前方のプロペラシャフトなどを介してトランスファ側に連結され、エンジンの駆動力が入力される。入力軸２５に入力された回転駆動力は、ロータ１７、ケーシング本体１５に伝達された後に他方のトルク伝達部材５に伝達される。
【００３８】
他方のトルク伝達部材５は、ケーシング本体１５に収納されたウオームホイール２７と、このウオームホール２７の中心部から突出した出力軸２９とからなる。出力軸２９は、上記ケーシング本体１５のボス部２１内を挿通してケーシング本体１５内から突出している。出力軸２９には、コンパニオンフランジと継ぎ手と後方のプロペラシャフトなどを介してリヤデフ側に連結されており、出力軸２９の回転はこれらの動力伝達系を介してリヤデフに伝達される。そして、これらの両トルク伝達部材３、５間に増幅機能を有したギア組７が設けられている。
【００３９】
ギア組７は、ケーシング本体１５内に回動自在に支持されたウオームギヤ３１と、このウオームギヤ３１に噛み合うウオームホイール３３と、上記他方のトルク伝達部材５に設けられたウオームホール２７とで構成されている。ウオームギヤ３１は、図２に示すように、ケーシング本体１５の軸方向に対して直交する方向に沿って、ケーシング本体１５の外壁側に配置され、支軸３５を中心に回動自在に支持されている。支軸３５は、ケーシング本体１５の壁部に支持されている。このウオームギヤ３１噛み合っているウオームホイール３３は、ケーシング本体１５の内部に設けられた中間伝達部材１３に一体に形成されている。
【００４０】
中間伝達部材１３は、ケーシング本体１５の中心部に配置され、一側凸部３７がロータ１７の中央部分に設けられた支承部３９に支承され、他側凸部４１が他方のトルク伝達部材１３の中央部分に設けられた支承部４３に支承されている。また、中間伝達部材１３には、ウオームホイール３３の反対側にスプライン部４５が形成されている。スプライン部４５には、摩擦クラッチ９が連結され、ギア組７に負荷抵抗を伝達する。
【００４１】
摩擦クラッチ９は、ケーシング本体１５のスプライン部２３に連結された外側クラッチ板４７と、中間伝達部材１３のスプライン部４５に連結された内側クラッチ板４９とで構成されている。これらの外側クラッチ板４７と内側クラッチ板４９とが締結すると、入力軸２５に伝達され、ロータ１７を介してケーシング本体１５に伝達された回転駆動力が、中間伝達部材１３に伝達される。中間伝達部材１３に伝達された回転駆動力は、ウオームホイール３３を介してウオームギヤ３１に伝達される。この摩擦クラッチ９の締結力は、アクチュエータ１１によって締結・制御される。
【００４２】
アクチュエータ１１は、非磁性材料製のロータ１７を挟んで外部に配置された電磁石５１と、摩擦クラッチ９を挟んでケーシング本体１５の内方に配置されたアーマチャ５３とで構成されている。電磁石５１は電磁コイル５５と、この電磁コイル５５を覆うコア５７とで形成されている。コア５１は、ボールベアリング５９を介して入力軸２５に支持されている。また、磁性材料製のロータ１７には、電磁コイル５５に対向し対置に非磁性材料からなるリング６１がロータ１７と一体に形成されている。
【００４３】
そして、電磁コイル５５を励磁すると、発生する磁力線により磁束ループ６３が形成され、この磁束ループ６３によってアーマチャ５３がロータ１７側に移動することで摩擦クラッチ９が締結する。この場合、電磁コイル５５への通電電流を調節することで摩擦クラッチ９の締結力を調節することができ、これによって、ギア組７に付与する負荷抵抗を調節することができる。
【００４４】
以下に、カップリング１の作動について説明する。
【００４５】
電磁コイル５５が非励磁状態のとき、入力軸２５に回転駆動力が入力されると、ロータ１７が回転し、ケーシング本体１５が回転する。ケーシング本体１５の回転によりウオームギヤ３１がケーシング本体１５と共に回転する（公転する）。このとき、出力軸２９側に負荷が加わっていない場合には、ウオームギヤ３１と噛み合うウオームホイール２７がウオームギア３１と共に回転し出力軸２９はケーシング本体１５と共に回転する。これと共に、中間伝達部材１３は、ウオームホイール３３がウオームギヤ３１と共に回転することで回転する。
【００４６】
この状態から、出力軸２９に負荷抵抗が働くと、ウオームホール２７に抵抗が加わるのでウオームギア３１が支軸３５を中心に回転する（自転する）。この場合、ウオームギア３１は、ケーシング本体１５と共に、公転しつつ、ケーシング本体１５に対して自転している。そして、出力軸２９は負荷抵抗によって、ケーシング本体１５が回転していてもウオームギア３１が自転するので回転することがない。また、中間伝達部材１３はウオームギヤ３１の自転による回転で、ケーシング本体１５の回転方向と逆方向に回転している。
【００４７】
ここで、電磁コイル５５に通電して励磁すると、アーマチャ５３がロータ１７側に引き寄せられて摩擦クラッチ９を締結する。摩擦クラッチ９が締結すると、中間伝達部材１３をケーシング本体１５と同方向へ回転させようとするため、中間伝達部材１３は、ウオームギア３１の回転（自転）を妨げようとする。すなわち、ウオームギア３１に、負荷抵抗（摩擦クラッチ９に伝達されたトルク）が加わってウオームギア３１の回転（自転）が規制される。ウオームギア３１の自転が規制されると、出力軸２９は、ウオームギア３１の公転によって強制的に回転され、ケーシング本体１５と共に回転し、ケーシング本体１５からトルクが伝達される。これにより、入力軸２５に入力された回転駆動力（トルク）が出力軸２９側に伝達される。
【００４８】
この場合、電磁コイル５５への通電電流値を大きくして、摩擦クラッチ９を完全に締結した場合には、ウオームギア３１の自転は完全に停止し、これにより入力軸２５側の回転駆動力（トルク）が出力軸２９へ全て伝達される。
【００４９】
また、電磁コイル５５への通電電流を調節すると、すなわち、外側クラッチ板４７と内側クラッチ板４９との間で滑りが生じた状態で摩擦クラッチ９が締結すると、ウオームギア３１の自転が許容されるので、ケーシング本体１５から出力軸２９へ伝達されるトルクを調節することができる。
【００５０】
従って、電磁コイル５５の励磁電流を制御し、摩擦クラッチ９によってウォームギア３１への負荷抵抗（小さなトルク）を調整すれば、出力軸２９へ伝達される回転駆動力（大きなトルク）を調節することができ、摩擦クラッチ９によって中間伝達部材１３に伝達されたトルクに対して、出力軸２９に伝達されるトルクを増幅することができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、アクチュエータ１１によって摩擦クラッチ９の締結力を制御し、ギア組７に付与する負荷抵抗を調整することにより、ギア組７による増幅機能を制御する。この場合、一方のトルク伝達部材３から摩擦クラッチ９に伝達された小さなトルクに対して、他方のトルク伝達部材５から出力されるトルクは、ギア組７によって増幅されて大きなトルクとなる。この結果、摩擦クラッチ９の締結によって伝達される小さなトルクをアクチュエータ１１によって締結・制御することで、他方のトルク伝達部材５から出力される大きなトルクの制御を行うことができる。
【００５２】
また、本実施形態のカップリング１では、トルクの主伝達経路、すなわち、他方のトルク伝達部材５に一方のトルク伝達部材３からのトルクを伝達する主伝達経路に摩擦クラッチを用いていないので、スティックスリップ音が発生することがない。
【００５３】
さらに、本実施形態のカップリング１では、カム機構を用いていないので、トルク抜けが生じることがなく、レスポンスの低下を防止することができる。
【００５４】
加えて、ギア組７のギア比を調節することでカップリング１によるトルクの増幅機能を広い範囲で任意に調整することが可能であり、カップリング１を介して後輪側に送られる駆動力の大きさを変えて前後輪間の駆動力配分比を制御することができる。例えば、旋回走行中にこのような駆動力配分比の制御（カップリング１によるトルクの増幅機能調整）を行うと、車両の操縦性や安定性などを大きく向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態のカップリング１は、上記のように、ギア組７固有の抵抗値（噛み合い抵抗）による増幅機能が得られる上に、摩擦クラッチ９の抵抗をギア組７に負荷することによってギア組７固有の増幅機能の数倍から約十倍にわたる大きな増幅機能が得られ、さらに、摩擦クラッチ９の負荷抵抗を調整することによって全体の増幅機能を広い範囲で調整することができる。
【００５６】
このような増幅機能の調整機能によって、前後輪間のトルク配分比を任意に調整することが可能であり、車両の操縦性や安定性などを大きく向上させることができる。
【００５７】
また、ギア組７自身の噛み合い抵抗値を変えることにより、増幅機能をさらに広い範囲で調整することができる。
【００５８】
また、このようにカップリング１が大きなトルクの増幅機能を負担するから、従来例と異なって、トランスミッション、トランスファ、方向変換歯車組、終減速機構などに要求される増幅機能がそれだけ軽減され、これらの機構は、設計上の自由度が高くなると共に、コストが低減され、小型化と軽量化が可能になり、車載性が向上する。
【００５９】
また、カップリング１では、上記したように、トルクの主伝達経路に摩擦クラッチを用いないから、スティックスリップ音、クラッチの磨耗とオイルの経時劣化によるトルク伝達特性の変動、オイルの粘性によるドラグトルクなど摩擦クラッチに付随した現象による影響が大幅に低減されており、トルクの増幅機能と伝達機能が安定する。
【００６０】
また、上記したようにカム機構を用いないから、カム機構のガタ、ガタによるレスポンスの低下と騒音などから解放されている。
【００６１】
さらに、メインクラッチ５０７、パイロットクラッチ５１５、ボールカム５０９、カムリング５１３、アーマチャ５１７、電磁石５１９などの部材を用いて構成された従来の駆動力伝達装置５０１と較べて、本実施形態のカップリング１は構造が簡単で、低コストであり、小型軽量に構成され、それだけ車載性が向上している。
【００６２】
また、本実施形態のカップリング１は、アクチュエータ１１に電磁石５１を用いたことにより、例えば、流体圧式のアクチュエータを用いた構成と異なって、高価なポンプとその駆動源及び圧力ラインの引き回しなどが不要であり、構造簡単、低コストで、配置スペースが狭くてすみ、小型軽量で、車載性に優れる上に、増幅機能を調整する際のレスポンスが速く、高い信頼性が得られる。
【００６３】
［第２実施形態］
次に図３に示す第２実施形態のカップリング８１について説明する。
【００６４】
図３に示すように、第２実施形態のカップリング８１は、一対のトルク伝達部材８３、８５と、両トルク伝達部材８３、８５間に配置された増幅機能を有するギア組８７と、ギア組８７に負荷抵抗を付与する摩擦クラッチ８９と、摩擦クラッチ８９の締結力を締結・制御するアクチュエータ９１とを備えている。また、本実施形態のカップリング８１は、摩擦クラッチ９の負荷抵抗をギア組７に伝達する中間伝達部材９３を有している。
【００６５】
一対のトルク伝達部材３、５の一方のトルク伝達部材３は、ステンレス鋼等の非磁性材料製のケーシング本体９５と、このケーシング本体９５の一側に溶接されて一体に形成された鉄系合金等の磁性材料製のロータ９７とで形成されている。ケーシング本体９５は、筒状で一側に大径の開口部９９が形成され、他側に小径の開口部を形成するボス部１０１が形成されている。また、ケーシング本体９５の開口部９９側の内壁には、スプライン部１０３が形成されている。さらに、開口部９９には、開口部９９を閉塞するように円板状のロータ９７が溶接により一体に固定されている。このロータ９７には、非磁性材料からなるリング１４１が半径方向の中間部に設けられている。このリング１４１は、ロータ９７上での磁束の短絡を防止している。また、円板状のロータ９７の中心部から突出して入力軸１０５が設けられている。入力軸１０５は、コンパニオンフランジと継ぎ手と前方のプロペラシャフトなどを介してトランスファ側に連結され、エンジンの駆動力が入力される。入力軸１０５に入力された回転駆動力は、ロータ９７、ケーシング本体９５に伝達された後に他方のトルク伝達部材８５に伝達される。
【００６６】
他方のトルク伝達部材８５は、ケーシング本体９５に収納されたギヤ１０７と、このギヤの中心部から突出した出力軸１０９とからなる。出力軸１０９は、上記ケーシング本体９５のボス部１０１内を挿通してケーシング本体９５内から突出している。この出力軸１０９には、コンパニオンフランジと継ぎ手と後方のプロペラシャフトなどを介してリヤデフ側に連結されており、出力軸１０９の回転はこれらの動力伝達系を介してリヤデフに伝達される。そして、これらの両トルク伝達部材８３、８５間に増幅機能を有したギア組８７が設けられている。
【００６７】
ギア組８７は、ケーシング本体９５内にそれぞれ回動自在に支持されると共に互いに噛み合うピニオン１１１、１１３と、ピニオン１１１と噛み合うギヤ１１５と、ピニオン１１３と噛み合う上記したギヤ１０７とで構成されている。ピニオン１１１、１１３は、第１実施形態の図２に示す構成と同様に、ケーシング本体９５の軸方向に対して直交する方向に沿って、ケーシング本体９５の外壁側に配置され、支軸３５を中心に回動自在にそれぞれ支持されている。支軸３５は、ケーシング本体１５の壁部に支持されている。また、ピニオン１１１と噛み合っているギヤ１１５は、ケーシング本体９５の内部に設けられた中間伝達部材９３に一体に形成されている。
【００６８】
中間伝達部材９３は、ケーシング本体９５の中心部に配置され、一側凸部１１７がロータ９７の中央部分に設けられた支承部１１９に支承され、他側凸部１２１が他方のトルク伝達部材９３の中央部分に設けられた支承部１２３に支承されている。また、中間伝達部材９３には、ギヤ１１５の反対側にスプライン部１２５が形成されている。このスプライン部１２５には、摩擦クラッチ８９が連結され、ギア組８７に負荷抵抗を伝達する。
【００６９】
摩擦クラッチ８９は、ケーシング本体９５のスプライン部１０３に連結された外側クラッチ板１２７と、中間伝達部材９３のスプライン部１２５に連結された内側クラッチ板１２９とで構成されている。これらの外側クラッチ板１２７と内側クラッチ板１２９とが締結すると、入力軸１０５に伝達され、ロータ９７を介してケーシング本体９５に伝達された回転駆動力が、中間伝達部材９３に伝達される。中間伝達部材９３に伝達された回転駆動力は、ギヤ１１５を介してピニオン１１１に伝達され、これと噛み合うピニオン１１３に伝達される。この摩擦クラッチ８９の締結力は、アクチュエータ９１によって締結・制御される。
【００７０】
アクチュエータ９１は、非磁性材料製のロータ９７を挟んで外部に配置された電磁石１３１と、摩擦クラッチ８９を挟んでケーシング本体９５の内方に配置されたアーマチャ１３３とで構成されている。電磁石１３１は電磁コイル１３５と、この電磁コイル１３５を覆うコア１３７とで形成されている。コア１３７は、ボールベアリング１３９を介して入力軸１０５に支持されている。また、磁性材料製のロータ９７には、上述したように、電磁コイル１３５に対向し対置に非磁性材料からなるリング１４１がロータ９７と一体に形成されている。
【００７１】
そして、電磁コイル１３５を励磁すると、発生する磁力線により磁束ループ１４３が形成され、この磁束ループ１４３によってアーマチャ１３３がロータ９７側に移動することで摩擦クラッチ８９が締結する。この場合、電磁コイル１３５への通電電流を調節することで摩擦クラッチ８９の締結力を調節することができ、これによって、ギア組８７に付与する負荷抵抗を調節することができる。
【００７２】
以下に、カップリング１の作動について説明する。
【００７３】
電磁コイル１３５が非励磁状態のとき、入力軸１０５に回転駆動力が入力されると、ロータ９７が回転し、ケーシング本体９５が回転する。ケーシング本体９５の回転によりピニオン１１１、１１３がケーシング本体９５と共に回転する（公転する）。このとき、出力軸１０９側に負荷が加わっていない場合には、ピニオン１１１と噛み合うギヤ１１５とピニオン１１３と噛み合うギヤ１０７が回転し出力軸１０９はケーシング本体９５と共に回転する。これと共に、中間伝達部材９３は、ギヤ１１５がピニオン１１１と共に回転することで回転する。
【００７４】
この状態から、出力軸１０９に負荷抵抗が働くと、ギヤ１０７に抵抗が加わるのでピニオン１１３が支軸３５を中心に回転する（自転する）。ウオームギヤ１１３が自転すると、これと噛み合うピニオン１１１も回転（自転）する。ピニオン１１１が回転するとギヤ１１５を介して中間伝達部材９３が回転する。
【００７５】
この場合、ピニオン１１３は、ケーシング本体９５と共に、公転しつつ、ケーシング本体９５に対して自転している。また、ピニオン１１１も、ケーシング本体９５と共に、公転しつつケーシング本体９５に対してピニオン１１３の自転に伴って自転している。そして、出力軸１０９は負荷抵抗によって、ケーシング本体９５が回転していてもピニオン１１３が自転するので回転することがない。また、中間伝達部材９３はピニオン１１１の自転による回転で、ケーシング本体９５の回転方向と逆方向に回転している。
【００７６】
ここで、電磁コイル１３５に通電して励磁すると、アーマチャ１３３がロータ９７側に引き寄せられて摩擦クラッチ８９を締結する。摩擦クラッチ８９が締結すると、中間伝達部材９３をケーシング本体９５と同方向へ回転させようとするため、中間伝達部材９３は、ピニオン１１１の回転（自転）を妨げようとする。すなわち、ピニオン１１１に、負荷抵抗（摩擦クラッチ９に伝達されたトルク）が加わってピニオン１１１の回転（自転）が規制されると共に、ピニオン１１３の回転（自転）が規制される。
【００７７】
ピニオン１１３の自転が規制されると、出力軸１０９は、ピニオン１１３の公転によって強制的に回転され、ケーシング本体９５と共に回転し、ケーシング本体９５からトルクが伝達される。これにより、入力軸１０５に入力された回転駆動力（トルク）が出力軸１０９側に伝達される。
【００７８】
この場合、電磁コイル１３５への通電電流値を大きくして、摩擦クラッチ８９を完全に締結した場合には、ピニオン１１１の自転は完全に停止すると共に、ピニオン１１１に噛み合っているギア１１３の自転も完全に停止する。これにより入力軸１０５側の回転駆動力（トルク）が出力軸１０９へ全て伝達される。
【００７９】
また、電磁コイル１３５への通電電流を調節すると、すなわち、外側クラッチ板１２７と内側クラッチ板１２９との間で滑りが生じた状態で摩擦クラッチ８９が締結すると、ピニオン１１１の自転が許容されるので、ケーシング本体９５から出力軸１０９へ伝達されるトルクを調節することができる。
【００８０】
従って、電磁コイル１３５の励磁電流を制御し、摩擦クラッチ８９によってピニオン１１１への負荷抵抗（小さなトルク）を調整すれば、出力軸１０９へ伝達される回転駆動力（大きなトルク）を調節することができ、摩擦クラッチ８９によって中間伝達部材９３に伝達されたトルクに対して、出力軸１０９に伝達されるトルクを増幅することができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、アクチュエータ９１によって摩擦クラッチ８９の締結力を制御し、ギア組８７に付与する負荷抵抗を調整することにより、ギア組８７による増幅機能を制御する。この場合、一方のトルク伝達部材８３から摩擦クラッチ８９に伝達された小さなトルクに対して、他方のトルク伝達部材８５から出力されるトルクは、ギア組８７によって増幅されて大きなトルクとなる。この結果、摩擦クラッチ８９の締結によって伝達される小さなトルクをアクチュエータ９１によって締結・制御することで、他方のトルク伝達部材８５から出力される大きなトルクの制御を行うことができる。
【００８２】
また、本実施形態のカップリング８１では、トルクの主伝達経路、すなわち、他方のトルク伝達部材８５に一方のトルク伝達部材８３からのトルクを伝達する主伝達経路に摩擦クラッチを用いていないので、スティックスリップ音が発生することがない。
【００８３】
さらに、本実施形態のカップリング８１では、カム機構を用いていないので、トルク抜けが生じることがなく、レスポンスの低下を防止することができる。
【００８４】
加えて、ギア組８７のギア比を調節することでカップリング８１によるトルクの増幅機能を広い範囲で任意に調整することが可能であり、カップリング８１を介して後輪側に送られる駆動力の大きさを変えて前後輪間の駆動力配分比を制御することができる。例えば、旋回走行中にこのような駆動力配分比の制御（カップリング８１によるトルクの増幅機能調整）を行うと、車両の操縦性や安定性などを大きく向上させることができる。
【００８５】
また、本実施形態のカップリング８１は、上記のように、ギア組８７固有の抵抗値（噛み合い抵抗）による増幅機能が得られる上に、摩擦クラッチ８９の抵抗をギア組８７に負荷することによってギア組８７固有の増幅機能の数倍から約十倍にわたる大きな増幅機能が得られ、さらに、摩擦クラッチ８９の負荷抵抗を調整することによって全体の増幅機能を広い範囲で調整することができる。
【００８６】
このような増幅機能の調整機能によって、前後輪間のトルク配分比を任意に調整することが可能であり、車両の操縦性や安定性などを大きく向上させることができる。
【００８７】
また、ギア組８７自身の噛み合い抵抗値を変えることにより、増幅機能をさらに広い範囲で調整することができる。
【００８８】
また、このようにカップリング８１が大きなトルクの増幅機能を負担するから、従来例と異なって、トランスミッション、トランスファ、方向変換歯車組、終減速機構などに要求される増幅機能がそれだけ軽減され、これらの機構は、設計上の自由度が高くなると共に、コストが低減され、小型化と軽量化が可能になり、車載性が向上する。
【００８９】
また、カップリング８１では、上記したように、トルクの主伝達経路に摩擦クラッチを用いないから、スティックスリップ音、クラッチの磨耗とオイルの経時劣化によるトルク伝達特性の変動、オイルの粘性によるドラグトルクなど摩擦クラッチに付随した現象による影響が大幅に低減されており、トルクの増幅機能と伝達機能が安定する。
【００９０】
また、上記したようにカム機構を用いないから、カム機構のガタ、ガタによるレスポンスの低下と騒音などから解放されている。
【００９１】
さらに、メインクラッチ５０７、パイロットクラッチ５１５、ボールカム５０９、カムリング５１３、アーマチャ５１７、電磁石５１９などの部材を用いて構成された従来の駆動力伝達装置５０１と較べて、本実施形態のカップリング１は構造が簡単で、低コストであり、小型軽量に構成され、それだけ車載性が向上している。
【００９２】
また、本実施形態のカップリング８１は、アクチュエータ９１に電磁石１３１を用いたことにより、構造簡単、低コストで、配置スペースが狭くてすみ、小型軽量で、車載性に優れる上に、増幅機能を調整する際のレスポンスが速く、高い信頼性が得られる。
【００９３】
また、第２実施形態のカップリング８１は、第１実施形態のカップリング１と比較してウオームギヤとウオームホールとの摩擦面が少ないので、耐久性が良好となる。
【００９４】
なお、上記カップリングでは、多板式の摩擦クラッチを用いた例を示したが、多板クラッチに限らず、単板クラッチやコーンクラッチでも良い。又、アクチュエータは、電磁式に限らず、油圧式や、空気圧式でも良い。
【００９５】
また、本発明のカップリングは、デファレンシャル装置の差動回転部材の間に配置すれば、差動制限機構に用いることもできる。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１のカップリングは、摩擦クラッチの抵抗をギア組に負荷することにより、また、ギア組の噛み合い抵抗値を変えることにより、ギア組固有の増幅機能の数倍から約十倍にわたる大きな増幅機能が得られ、トルクと速度とを広い範囲で任意に調整することができる。
【００９７】
従って、従来はトランスミッション、トランスファ、方向変換歯車組、終減速機構などに要求されていた大きな増幅機能が軽減されるから、これらの機構は、設計上の自由度が高くなると共に、コストが低減され、小型化と軽量化が可能になり、車載性が向上する。
【００９８】
また、トルクの主伝達経路に摩擦クラッチを用いない構成では、スティックスリップ音、クラッチの磨耗とオイルの経時劣化によるトルク伝達特性の変動と低下、オイルの粘性によるドラグトルクなど摩擦クラッチに付随した現象による影響が大幅に低減され、増幅機能とトルクの伝達機能が安定する。
【００９９】
また、カム機構を用いないから、カム機構のガタ、ガタによるレスポンスの低下と騒音などから解放される。
【０１００】
また、従来の駆動力伝達装置５０１と較べて、構造簡単、低コストであり、小型軽量に構成され、車載性が向上する。
【０１０１】
請求項２のカップリングは、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。
【０１０２】
また、ギア間で噛み合い抵抗を有するギア組を用いたことにより、さらに大きな増幅機能が得られる。
【０１０３】
請求項３のカップリングは、請求項２の構成と同等の効果を得ることができる。
【０１０４】
請求項４のカップリングは、請求項１〜請求項３の構成と同等の効果を得ることができる。
【０１０５】
請求項５のカップリングは、請求項１〜請求項３の構成と同等の効果を得ることができる。
【０１０６】
請求項６の発明は、請求項１〜５の構成と同等の効果を得ることができる。
【０１０７】
また、アクチュエータに電磁石を用いたことにより、高価なポンプとその駆動源及び圧力ラインの引き回しなどが不要であり、構造簡単、低コストで、配置スペースが狭くてすみ、小型軽量で、車載性に優れる上に、増幅機能を調整する際のレスポンスと、トルクを断続する際のレスポンスが速く、高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１、８１ カップリング
３、８３ 一方のトルク伝達部材
５、８５ 他方のトルク伝達部材
７、８７ ギヤ組
９、８９ 摩擦クラッチ
１１、９１ アクチュエータ

Claims (6)

1. 一対のトルク伝達部材と、
   前記両トルク伝達部材間に配置された増幅機能を有するギア組と、
   前記ギア組に負荷抵抗を付与する摩擦クラッチと、
   前記摩擦クラッチの締結力を締結・制御するアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータによって前記摩擦クラッチの締結力を制御し、前記ギア組に付与される前記負荷抵抗を調整することにより前記両トルク伝達部材間の伝達トルクを制御することを特徴とするカップリング。
2. 請求項１に記載されたカップリングであって、
   前記ギア組が、各ギア間で噛み合い抵抗を有することを特徴とするカップリング。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたカップリングであって、前記ギア組が、各ギア間で噛み合い抵抗を有する食違い軸歯車であることを特徴とするカップリング。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載に記載されたカップリングであって、
   前記ギア組が、一対のウォームホイールを共通のウォームで連結して構成されたウォームギア組であり、
   前記ウォームが一方のトルク伝達部材に回転自在に支持され、
   一方のウォームホイールが他方のトルク伝達部材に連結され、
   前記摩擦クラッチが、前記一方のトルク伝達部材と他方のウォームホイールとの間に配置されていることを特徴とするカップリング。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたカップリングであって、
   前記ギア組が、互いに噛み合った一対のピニオンと、
   前記ピニオンと各別に噛み合って連結された一対のギアとで構成された食い違い軸歯車であり、
   前記一対のピニオンが一方のトルク伝達部材に回転自在に支持され、
   一方のギヤが他方のトルク伝達部材に連結され、
   前記摩擦クラッチが、前記一方のトルク伝達部材と他方のギヤとの間に配置されていることを特徴とするカップリング。
6. 請求項１〜５のいずれか一方に記載されたカップリングであって、
   前記アクチュエータが、電磁石であることを特徴とするカップリング。

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