JP3777399B2 - 駆動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動力伝達装置に係り、詳しくは摩擦クラッチ（電磁クラッチ）を有する駆動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、駆動力伝達装置の一例として、実開平７−１４２２９号公報に提案されているものが知られている。
【０００３】
この駆動力伝達装置は、互いに同軸的かつ相対回転可能に位置する内外両回転部材間に配設された摩擦クラッチ（電磁クラッチ）と、通電により作動して前記摩擦クラッチを摩擦係合させる電磁式の駆動手段を備えている。
【０００４】
前記外側回転部材の外側には入力軸が一体に形成され、エンジンの駆動力が入力軸を介して外側回転部材に伝達される。前記駆動手段は前記外側回転部材の内側に位置して前記摩擦クラッチと対向するアーマチャと、前記外側回転部材の外側に位置して同外側回転部材の側壁を挟んで前記摩擦クラッチと対向する電磁石とから構成されている。
【０００５】
前記駆動力伝達装置においては、外側回転部材としてフロントハウジングが採用され、かつ内側回転部材としてインナシャフトが採用されている。
同駆動力伝達装置においては、電磁石の電磁コイルへの通電により、電磁石を支持するヨーク、フロントハウジングの前部側壁、フロントハウジング、アーマチャ、摩擦クラッチ、前部側壁及びヨークを循環する磁気回路が形成される。そして、アーマチャは磁気誘導作用により摩擦クラッチ側へ吸引される。この結果、アーマチャは摩擦クラッチを押圧して摩擦係合させ、この摩擦係合力にて直接、またカム機構を介してメインクラッチ機構を作動させ、フロントハウジングとインナシャフトとをトルク伝達可能に連結する。
【０００６】
前記入力軸とフロントハウジングとは鉄材にて一体に形成され、フロントハウジングにおけるアーマチャ及び摩擦クラッチと対向する部分には非磁性材であるステンレス材を溶接固定させている。
【０００７】
ところで、鉄材よりなるフロントハウジングは電磁石の電磁コイルへの通電により残留磁気を帯びる特性を持っている。しかしながら、前記フロントハウジングにおけるアーマチャに対向する部分にステンレス材を設けることで、アーマチャはフロントハウジングからの残留磁気の影響を受けず正常に作動し、フロントハウジングとインナシャフトとのトルク伝達を確実に行うようにされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記駆動力伝達装置では、ほとんどが鉄材よりなるフロントハウジングに対して部分的にステンレス材を溶接固定することから、溶接による作業コストがかかる。また、溶接固定を行うステンレス材は形状が複雑でかつ材料自体が高価なため材料コストが高くなっていた。入力軸及びフロントハウジング全体をステンレス材にて形成することも考えられるが、そうすると材料コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は電磁式の駆動手段の作動を確実に行うことができ、かつ外側回転部材を構造用炭素鋼のみで形成することで外側回転部材の低コスト化、量産化ができる駆動力伝達装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに相対回転可能に位置する内外両回転部材間に配設された摩擦クラッチと、通電により作動して前記摩擦クラッチを摩擦係合させる電磁式の駆動手段を備えた駆動力伝達装置において、前記外側回転部材には、前記通電時に駆動手段によって磁気回路の一部となる磁気回路構成部を含み、前記外側回転部材を構造用炭素鋼にて形成し、同外側回転部材のうち、前記磁気回路構成部は、他の部分に比してカーボン量を少なくしたことを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の駆動力伝達装置において、前記磁気回路構成部は、防炭加工処理したことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の駆動力伝達装置において、前記磁気回路構成部は、浸炭処理した後に、切削加工したことを要旨とする。
（作用）
従って、請求項１に記載の発明においては、外側回転部材は構造用炭素鋼にて構成されていながらその磁気回路構成部は、他の部分に比してカーボン量が少なくされているため残留磁気が残りにくい。その結果、駆動手段への通電により磁気回路を形成し摩擦クラッチを摩擦係合させた状態から通電を止めると、磁気回路構成部には残留磁気が残りにくいため、前記駆動手段は摩擦クラッチの摩擦係合を確実に解除する。又、外側回転部材において磁気回路構成部以外の部分は、磁気回路構成部よりもカーボン量が多いため駆動力伝達装置としての機能を果たすのに十分な強度が得られる。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、請求項１の作用に加えて、前記磁気回路構成部は防炭加工処理を施すため、外側回転部材における他の部分よりカーボン量が少なくされる。
【００１３】
請求項３に記載の発明においては、請求項１の作用に加えて、前記磁気回路構成部は浸炭処理した後に、切削加工することで外側回転部材における他の部分よりカーボン量が少なくされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１５】
図１には、本発明の一実施形態の駆動力伝達装置を示している。この駆動力伝達装置１１は、図２に示すように、四輪駆動車１２における後輪側への駆動力伝達経路に配設されている。
【００１６】
前記四輪駆動車１２は、駆動力伝達装置１１、トランスアクスル１３、エンジン１４、一対の前輪１５、及び一対の後輪１６を備えている。
前記エンジン１４の駆動力はトランスアクスル１３を介してアクスルシャフト１７に出力し、前輪１５を駆動する。
【００１７】
また、トランスアクスル１３にはプロペラシャフト１８を介して駆動力伝達装置１１が連結され、同駆動力伝達装置１１にはドライブピニオンシャフト１９を介してリヤデファレンシャル２０が連結されている。リヤデファレンシャル２０には、アクスルシャフト２１を介して後輪１６が連結されている。前記プロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が駆動力伝達装置１１にてトルク伝達可能に連結された場合には、エンジン１４の駆動力は後輪１６に伝達される。
【００１８】
駆動力伝達装置１１はリヤデファレンシャル２０とともにディファレンシャルキャリヤ２２内に収容され、且つディファレンシャルキャリヤ２２に支持され、同ディファレンシャルキャリヤ２２を介して車体に支持されている。
【００１９】
次に駆動力伝達装置１１について説明する。
図１に示すように、駆動力伝達装置１１はアウタケース３０ａ、内側回転部材としてのインナシャフト３０ｂ、メインクラッチ機構３０ｃ、パイロットクラッチ機構３０ｄ、及びカム機構３０ｅを備えている。
【００２０】
前記アウタケース３０ａは、外側回転部材としての有底筒状のフロントハウジング３１ａと、フロントハウジング３１ａの後端開口部に螺着され、且つその開口部を覆蓋するリヤハウジング３１ｂとから構成されている。前記フロントハウジング３１ａの前端部には入力軸５０が突出形成され、同入力軸５０は前記プロペラシャフト１８に連結されている。
【００２１】
前記入力軸５０が一体に形成されたフロントハウジング３１ａは例えばＳ１５Ｃなどの機械構造用炭素鋼にて形成されている。図４に示すように、前記フロントハウジング３１ａの後部側は、フロントハウジング３１ａにおける他の部分よりもカーボン量が少なくされた磁気回路構成部５５ａとされている。以下、フロントハウジング３１ａにおける磁気回路構成部５５ａ以外の部分を非磁気回路形成部５５ｂという。図１に示すように、リヤハウジング３１ｂの径方向の中間部には、非磁性材であるステンレス製の筒体５１が埋設され、同筒体５１は環状の非磁性部位を形成し、後述する磁路Ｚが形成されるようになっている。
【００２２】
前記アウタケース３０ａはフロントハウジング３１ａの前端部外周において、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対して図示しないベアリング等を介して回転可能に支持されている。また、アウタケース３０ａは、リヤハウジング３１ｂの外周において、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対して支持されたヨーク３６にベアリング等を介して支持されている。
【００２３】
前記インナシャフト３０ｂは、リヤハウジング３１ｂの中央部を液密的に貫通してフロントハウジング３１ａ内に挿入され、軸方向への移動を規制された状態でフロントハウジング３１ａとリヤハウジング３１ｂに対して相対回転可能に支持されている。インナシャフト３０ｂには、ドライブピニオンシャフト１９（図２参照）の先端部が挿入されている。なお、図１においてはドライブピニオンシャフト１９は図示していない。
【００２４】
図１，３に示すように、メインクラッチ機構３０ｃは湿式多板式の摩擦クラッチ機構であって、多数のインナクラッチプレート３２ａ及びアウタクラッチプレート３２ｂを備えており、フロントハウジング３１ａの奥壁側に配設されている。
【００２５】
摩擦クラッチ機構を構成する各インナクラッチプレート３２ａは、インナシャフト３０ｂの外周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。一方、各アウタクラッチプレート３２ｂは、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。各インナクラッチプレート３２ａと各アウタクラッチプレート３２ｂは交互に位置されて互いに当接して摩擦係合するとともに、互いに離間して非係合の自由状態になる。
【００２６】
パイロットクラッチ機構３０ｄは、電磁石３３、摩擦クラッチ３４、及びアーマチャ３５を備えている。前記電磁石３３とアーマチャ３５にて駆動手段が構成されている。
【００２７】
図１に示すように、ヨーク３６はディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に対して軸方向に沿って支承され、かつリヤハウジング３１ｂの後端部の外周に対して相対回転可能に支持されている。前記ヨーク３６には環状をなす電磁石３３が嵌着され、同電磁石３３はリヤハウジング３１ｂの環状凹所５３に嵌合されている。この結果、リヤハウジング３１ｂとヨーク３６との間に所定のクリアランスが形成されている。
【００２８】
前記摩擦クラッチ３４は、複数のインナクラッチプレート３４ａ及びアウタクラッチプレート３４ｂからなる多板式の摩擦クラッチとして構成されている。各インナクラッチプレート３４ａは、後述するカム機構３０ｅを構成する第１カム部材３７の外周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。一方、各アウタクラッチプレート３４ｂは、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向へ移動可能に組み付けられている。
【００２９】
各インナクラッチプレート３４ａと各アウタクラッチプレート３４ｂとは交互に位置して、互いに当接して摩擦係合するとともに、互いに離間して非係合の自由状態になる。
【００３０】
アーマチャ３５は環状をなしており、フロントハウジング３１ａの内周にスプライン嵌合されて軸方向への移動可能に組み付けられている。前記アーマチャ３５は摩擦クラッチ３４に対して一側に位置し、摩擦クラッチ３４に対向している。
【００３１】
図３に示すように、前記電磁石３３の電磁コイルへの通電により、ヨーク３６、リヤハウジング３１ｂ、摩擦クラッチ３４、アーマチャ３５、摩擦クラッチ３４、リヤハウジング３１ｂ、ヨーク３６間、或いはヨーク３６、リヤハウジング３１ｂ、フロントハウジング３１ａの磁気回路構成部５５ａ（図４参照）、アーマチャ３５、摩擦クラッチ３４、リヤハウジング３１ｂ、ヨーク３６間を循環する磁気回路Ｚが形成される。
【００３２】
図１，３に示すように、カム機構３０ｅは、第１カム部材３７、アルミニウム材からなる第２カム部材３８、及びカムフォロア３９にて構成されている。
第１カム部材３７及び第２カム部材３８には、対向面に互いに対向する図示しないカム溝が周方向に所定間隔を保持して複数形成されている。第１カム部材３７はインナシャフト３０ｂの外周に回転可能に嵌合されるとともに、リヤハウジング３１ｂに回転可能に支承されている。第１カム部材３７の外周には、各インナクラッチプレート３４ａがスプライン嵌合されている。
【００３３】
第２カム部材３８はインナシャフト３０ｂの外周にスプライン嵌合されており、インナシャフト３０ｂに対して一体回転可能に組み付けられている。同第２カム部材３８はメインクラッチ機構３０ｃのインナクラッチプレート３２ａに対向して位置されている。前記第２カム部材３８と第１カム部材３７の互いに対向するカム溝には、ボール状のカムフォロア３９が介在されている。
【００３４】
この結果、アーマチャ３５がフロントハウジング３１ａの内側にて摩擦クラッチ３４の一側に位置し、且つ電磁石３３がフロントハウジング３１ａの外側にてリヤハウジング３１ｂを挟んで摩擦クラッチ３４の他側に位置する。
【００３５】
リヤハウジング３１ｂはインナシャフト３０ｂの外周に液密的かつ回転可能に嵌合された状態で、その前側壁部の周縁部にてフロントハウジング３１ａに螺着されている。また、リヤハウジング３１ｂは、その後側筒部の後端部の外周にて図示しないオイルシールを介して、ディファレンシャルキャリヤ２２（図２参照）に液密的かつ回転可能に支持されている。
【００３６】
上記のような駆動力伝達装置１１においては、パイロットクラッチ機構３０ｄを構成する電磁石３３の電磁コイルへの通電がなされていない場合には磁気回路Ｚは形成されず、摩擦クラッチ３４は非係合状態にある。このため、パイロットクラッチ機構３０ｄは非作動の状態にあって、カム機構３０ｅを構成する第１カム部材３７は、カムフォロア３９を介して第２カム部材３８と一体回転可能であり、メインクラッチ機構３０ｃは非作動状態にある。このため、四輪駆動車１２は二輪駆動の駆動モードを構成する。
【００３７】
一方、電磁石３３の電磁コイルへ通電されると、パイロットクラッチ機構３０ｄには磁気回路Ｚが形成され、電磁石３３はアーマチャ３５を吸引する。このため、アーマチャ３５は摩擦クラッチ３４を押圧して摩擦係合させ、カム機構３０ｅの第１カム部材３７をフロントハウジング３１ａ側へ連結させ、第２カム部材３８との間に相対回転を生じさせる。この結果、カム機構３０ｅではカムフォロア３９が両カム部材３７，３８を互いに離間する方向へ押圧する。
【００３８】
この結果、第２カム部材３８はメインクラッチ機構３０ｃ側へ押圧され、メインクラッチ機構３０ｃを摩擦クラッチ３４の摩擦係合力に応じて摩擦係合させ、アウタケース３０ａとインナシャフト３０ｂとの間のトルク伝達を行う。このため、四輪駆動車１２はプロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が非直結状態の四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００３９】
また、電磁石３３の電磁コイルへの印加電流を所定の値に高めると、電磁石３３のアーマチャ３５に対する吸引力が増大する。そして、アーマチャ３５は強く電磁石３３側へ吸引され、摩擦クラッチ３４の摩擦係合力を増大させ、両カム部材３７，３８間の相対回転を増大させる。この結果、カムフォロア３９は第２カム部材３８に対する押圧力を高めて、メインクラッチ機構３０ｃを結合状態とする。このため、四輪駆動車１２はプロペラシャフト１８とドライブピニオンシャフト１９が直結した四輪駆動の駆動モードを構成する。
【００４０】
次に、フロントハウジング３１ａの加工法について説明する。
まず、始めに鋳造などにて形成したフロントハウジング３１ａを切削加工により所望の形状にする。そして、図４に示すように、フロントハウジング３１ａの磁気回路構成部５５ａを覆うように公知の防炭剤を塗布する。次に、フロントハウジング３１ａ全体に対して公知の浸炭加工を施す。すると、前記非磁気回路形成部５５ｂの表面は浸炭層が形成され、磁気回路構成部５５ａと比べてカーボン量が多くなる。そして、入力軸５０に対して高周波焼き入れを行い、その後、磁気回路構成部５５ａに付着している防炭剤を除去する。
【００４１】
この結果、フロントハウジング３１ａの磁気回路構成部５５ａには浸炭層が形成されない一方、非磁気回路形成部５５ｂには浸炭層が形成される。
次に、上記第１実施形態のように構成された駆動力伝達装置１１が特徴とする作用について説明する。
【００４２】
なお、ここで構造用炭素鋼の一般的な特性を説明しておく。構造用炭素鋼はカーボン量が多いほど磁束は通過しにくい一方、一度磁束が通過すると残留磁気が帯びやすくなる特性を持っている。
【００４３】
電磁石３３の電磁コイルへ通電されると磁気回路Ｚが形成され、この際、磁気回路Ｚの一部であるフロントハウジング３１ａの磁気回路構成部５５ａには磁束が通過する。そして、電磁石３３の電磁コイルへの通電を止めると、磁気回路構成部５５ａは非磁気回路形成部５５ｂと比べてカーボン量が少ないため素早く磁気がなくなる。すると、パイロットクラッチ機構３０ｄのアーマチャ３５は残留磁気に阻まれることなく確実に摩擦クラッチ３４を解除する。
【００４４】
また、前記非磁気回路形成部５５ｂである入力軸５０の基端部は、磁気回路構成部５５ａよりもカーボン量が多いため駆動力伝達装置１１としての機能を果たすのに十分な強度を有している。
【００４５】
従って、上記第１実施形態の駆動力伝達装置１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、フロントハウジング３１ａにおける磁気回路構成部５５ａのカーボン量を非磁気回路形成部５５ｂよりも少なくなるように形成した。従って、磁気回路構成部５５ａは非磁気回路形成部５５ｂよりも残留磁気が少なくなり、アーマチャ３５の作動に対する悪影響を抑制できる。加えて、フロントハウジング３１ａを安価な構造用炭素鋼のみで形成できるため、従来の駆動力伝達装置のフロントハウジングと比べて、材料コストを削減できると共に、溶接作業などの作業コストも削減できる。
【００４６】
（２）本実施形態では、フロントハウジング３１ａの入力軸５０に対して高周波焼き入れを施している。従って、フロントハウジング３１ａの入力軸５０は、駆動力伝達装置１１の機能を果たすのに十分な強度を得ることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図１〜図４に従って説明する。なお、第２実施形態の駆動力伝達装置６１は、前記第１実施形態のフロントハウジング３１ａの加工法を変更したフロントハウジング６２を採用したものであり、前記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、その詳細な説明を省略し、異なるところを詳しく説明する。
【００４８】
本実施形態の駆動力伝達装置６１のフロントハウジング６２の加工法について説明する。
まず、始めに鋳造などにて形成したフロントハウジング６２を切削加工により所望の形状にする。この際、フロントハウジング６２の磁気回路構成部５５ａは、後で仕上げ切削加工ができるように荒削りとしておく。次に、フロントハウジング６２全体に対して公知の浸炭加工を施す。すると、フロントハウジング６２の表面は浸炭層が形成され、フロントハウジング６２の内部と比べてカーボン量が多くなる。
【００４９】
そして、前記磁気回路構成部５５ａの表面に形成された浸炭層を仕上げ切削加工により除去し、フロントハウジング６２の後端部内周面にリヤハウジング３１ｂを螺着させるための雌ネジを形成する。そして、入力軸５０に対して高周波焼き入れを行う。
【００５０】
この結果、フロントハウジング６２の磁気回路構成部５５ａには浸炭層が形成されない一方、非磁気回路形成部５５ｂには浸炭層が形成される。
従って、本実施形態の駆動力伝達装置６１は、前記第１実施形態の駆動力伝達装置１１と同様の作用、効果を奏する。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は以下のような他の実施形態に変更して具体化してもよい。
【００５１】
・前記各実施形態では、フロントハウジング３１ａ，６２の加工の際、入力軸５０に対して高周波焼き入れを施していた。しかし、入力軸５０に対する焼き入れは高周波焼き入れに限らず、炎焼き入れにて焼き入れでもよい。
【００５２】
・前記各実施形態では、フロントハウジング３１ａ，６２の磁気回路構成部５５ａに対して高周波焼き入れを施していたが、焼き入れを施さなくてもよい。
次に、上記各実施形態及び他の実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
【００５３】
（イ）前記外側回転部材に対して浸炭処理を行う際に、磁気回路構成部に対して防炭加工処理を施したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動力伝達装置。このように構成すると、外側回転部材の磁気回路構成部には浸炭層が形成されず、他の部分の表面には浸炭層が形成できる。
【００５４】
（ロ）前記外側回転部材における磁気回路構成部以外の他の部分には、浸炭処理した後に焼き入れ加工を施したことを特徴とする請求項２又は（イ）に記載の駆動力伝達装置。このように構成すると、外側回転部材の磁気回路構成部以外の他の部分において、焼き入れしない場合と比べて硬化できる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１〜３に記載の発明によれば、電磁式の駆動手段の作動を確実に行うことができ、かつ外側回転部材を構造用炭素鋼のみで形成することで外側回転部材の低コスト化、量産化ができる。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、磁気回路構成部に防炭加工処理を行うことで、磁気回路構成部は外側回転部材における他の部分よりカーボン量を少なくできる。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、磁気回路構成部を浸炭処理後、切削加工することで、磁気回路構成部は外側回転部材における他の部分よりカーボン量を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１、２実施形態における駆動力伝達装置の部分断面図。
【図２】 第１、２実施形態における駆動力伝達装置を搭載した四輪駆動車の説明図。
【図３】 第１、２実施形態における駆動力伝達装置の要部断面図。
【図４】 第１、２実施形態におけるフロントハウジングの断面図。
【符号の説明】
１１，６１…駆動力伝達装置、３０ａ…外側回転部材としてのアウタケース、３０ｂ…内側回転部材としてのインナシャフト、３４…摩擦クラッチ、
５５ａ…磁気回路構成部、Ｚ…磁気回路。

Claims (3)

1. 互いに相対回転可能に位置する内外両回転部材間に配設された摩擦クラッチと、通電により作動して前記摩擦クラッチを摩擦係合させる電磁式の駆動手段を備えた駆動力伝達装置において、
   前記外側回転部材には、前記通電時に駆動手段によって磁気回路の一部となる磁気回路構成部を含み、
   前記外側回転部材を構造用炭素鋼にて形成し、同外側回転部材のうち、前記磁気回路構成部は、他の部分に比してカーボン量を少なくしたことを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 前記磁気回路構成部は、防炭加工処理したことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
3. 前記磁気回路構成部は、浸炭処理した後に、切削加工したことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。

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