JP2004278778A - Electromagnetic clutch device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動力や制動力を伝達するクラッチを操作する電磁クラッチ装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic clutch device that operates a clutch that transmits a driving force or a braking force.
特許文献1に記載の電磁式摩擦クラッチは、プロペラシャフトを介してトランスファからトランスミッション側に連結された非磁性材料(アルミニウム合金)製のフロントハウジング、及びその開口側に螺着された磁性部材のリヤハウジングを備えたアウターケースと、リヤデフ側に連結されたインナーシャフトと、アーマチャと、電磁石と、カム機構と、第1カム部材と、インナーシャフトにスプライン連結された第2カム部材と、フロントハウジングとインナーシャフトの間に配置されたメインクラッチと、フロントハウジングと第1カム部材の間に配置されたパイロットクラッチなどから構成されている。 The electromagnetic friction clutch described in Patent Document 1 has a front housing made of a non-magnetic material (aluminum alloy) connected to a transmission side from a transfer via a propeller shaft, and a rear of a magnetic member screwed to an opening side thereof. An outer case having a housing, an inner shaft connected to a rear differential side, an armature, an electromagnet, a cam mechanism, a first cam member, a second cam member spline-connected to the inner shaft, a front housing, It comprises a main clutch disposed between the inner shafts, a pilot clutch disposed between the front housing and the first cam member, and the like.
この電磁式摩擦クラッチにおいては、電磁石のヨークと、リヤハウジングと、パイロットクラッチと、アーマチャによって電磁石の磁気経路(以下、磁路)が構成されている。電磁石が励磁されると、磁路に磁束ループが形成されてアーマチャが吸引される。これによってパイロットクラッチが押圧され締結されて、アウターケースとインナーシャフトの間の伝達トルクがカム機構に加わる。このときに生じるカムスラスト力により第2カム部材を介してメインクラッチが締結され、エンジンの駆動力が後輪に送られて車両は4輪駆動状態になる。また、電磁石の励磁を停止すると、パイロットクラッチが開放されてカム機構のカムスラスト力が消失し、メインクラッチが開放されて車両は2輪駆動状態になる。 In this electromagnetic friction clutch, a magnetic path (hereinafter, magnetic path) of the electromagnet is configured by the yoke of the electromagnet, the rear housing, the pilot clutch, and the armature. When the electromagnet is excited, a magnetic flux loop is formed in the magnetic path and the armature is attracted. As a result, the pilot clutch is pressed and fastened, and the transmission torque between the outer case and the inner shaft is applied to the cam mechanism. The main clutch is engaged via the second cam member by the cam thrust force generated at this time, the driving force of the engine is sent to the rear wheels, and the vehicle enters the four-wheel drive state. When the excitation of the electromagnet is stopped, the pilot clutch is released, the cam thrust force of the cam mechanism is lost, the main clutch is released, and the vehicle enters a two-wheel drive state.
また、特許文献2に記載の車両用デフロック装置は、ベベルギア式差動機構と、デフケースと磁性材料製のプランジャとの間に設けられ、その差動回転をロックするドッグクラッチと、ドッグクラッチを噛み合わせ操作する電磁式アクチュエータと、ドッグクラッチの噛み合いを解除するリターンスプリングなどから構成されている。
Further, the vehicle differential lock device disclosed in
プランジャはスプライン部によって左サイドギア側の車軸に軸方向移動自在に連結されており、リターンスプリングによってドッグクラッチの噛み合い解除方向に付勢されている。 The plunger is axially movably connected to an axle on the left side gear side by a spline portion, and is urged by a return spring in a dog clutch disengaging direction.
この電磁式アクチュエータは、プランジャと、プランジャの外周に同軸配置された磁性材料製のベアリングハウジング上に巻線された電磁コイルなどから構成されており、プランジャとベアリングハウジングとによって電磁コイルの磁路が構成されている。電磁コイルが励磁されていない間、プランジャはリターンスプリングの付勢力によって、ドッグクラッチの噛み合いと、差動機構の差動ロックが解除される位置にとどまる。また、電磁コイルが励磁されると、上記磁路に磁束ループが形成され、その磁力によって生じた移動操作力によりプランジャが右方に移動し、ドッグクラッチを噛み合わせて差動機構の差動をロックする。 This electromagnetic actuator is composed of a plunger, an electromagnetic coil wound on a bearing housing made of a magnetic material coaxially arranged on the outer periphery of the plunger, and the like, and the magnetic path of the electromagnetic coil is formed by the plunger and the bearing housing. It is configured. While the electromagnetic coil is not energized, the plunger remains in the position where the engagement of the dog clutch and the differential lock of the differential mechanism are released by the biasing force of the return spring. When the electromagnetic coil is excited, a magnetic flux loop is formed in the magnetic path, and the plunger moves rightward by the moving operation force generated by the magnetic force, and the differential of the differential mechanism is engaged by engaging the dog clutch. Lock.
ところが、特許文献1に記載の電磁式摩擦クラッチにおいては、磁束ループが形成される磁路の近傍に、インナーシャフト、リヤハウジングとインナーシャフト間のニードルベアリング、第1カム部材が近接して配置されている。 However, in the electromagnetic friction clutch described in Patent Literature 1, an inner shaft, a needle bearing between the rear housing and the inner shaft, and a first cam member are arranged close to a magnetic path in which a magnetic flux loop is formed. ing.
これらはいずれも強度部材である鉄系の磁性材料で作られているので、電磁コイルが励起されると、正規の磁束ループの周辺に上記の各部材を通って正規の磁束ループ以外に磁束が漏洩する局部的な磁路が幾つか形成される。このような正規の磁束ループ以外の磁路からの磁束の漏洩によって、磁力と励磁電流のロスが大きくなり、電磁式摩擦クラッチ装置の移動操作力が低下する。 Since these are all made of an iron-based magnetic material, which is a strength member, when the electromagnetic coil is excited, a magnetic flux other than the normal magnetic flux loop passes through the above members around the normal magnetic flux loop. Several leaking local magnetic paths are formed. Due to the leakage of the magnetic flux from the magnetic path other than the normal magnetic flux loop, the loss of the magnetic force and the exciting current increases, and the moving operation force of the electromagnetic friction clutch device decreases.
また、特許文献2に記載の車両用デフロック装置では、車軸が磁性材料である軸用合金鋼で作られているので、電磁コイルが励磁されると、正規の磁束ループの周辺に車軸を通って磁束が漏洩する局部的な磁路が形成される。このような正規の磁束ループ以外の磁路からの磁束の漏洩によって、磁力と励磁電流のロスが大きくなり、電磁式アクチュエータの移動操作力が低下する。
Further, in the vehicle differential lock device described in
上記理由によって電磁式摩擦クラッチや電磁式アクチュエータの移動操作力が低下すると、各種クラッチの操作レスポンスに低下とバラツキが生じるため、動作が円滑を欠き、不安定になり易いといった課題が生じる。 If the moving operation force of the electromagnetic friction clutch or the electromagnetic actuator is reduced for the above-described reason, the operation response of various clutches is reduced and varied, so that there is a problem that the operation is not smooth and the operation is likely to be unstable.
また、スプライン部には差動トルクが掛かるから、スプライン部で生じた摩擦抵抗がプランジャの移動抵抗になり、この移動抵抗によって操作レスポンスの低下及びバラツキ、動作の安定性などがさらに低下するといった課題が生じる。 Further, since a differential torque is applied to the spline portion, the frictional resistance generated in the spline portion becomes the movement resistance of the plunger, and the movement resistance further reduces the operational response, the variation, and the operational stability. Occurs.
また、これらクラッチの操作レスポンスが低下し動作が不安定になると、悪路走行時に車両の脱出性と走破性の向上効果、スタックの防止効果などが損なわれるといった課題が生じる。 In addition, if the operation response of these clutches is reduced and the operation becomes unstable, there arises a problem that the effect of improving the escape property and running performance of the vehicle when traveling on a rough road, the effect of preventing stacking, etc. are impaired.
これらの課題に対して、正規の磁束ループの周辺部材をアルミニウム合金やステンレス鋼などの非磁性材料製のものに単に置換することによって磁束の漏洩を防止するといった対応策が考えられる。しかし、これらの非磁性材料では、必要強度が確保できないと同時に、高価であり大幅なコスト高になるといった新たな課題が生じる。 To cope with these problems, countermeasures can be considered to prevent leakage of magnetic flux by simply replacing the peripheral members of the regular magnetic flux loop with those made of a nonmagnetic material such as aluminum alloy or stainless steel. However, these non-magnetic materials have a new problem in that the required strength cannot be secured and, at the same time, they are expensive and significantly increase the cost.
また、電磁コイルを大型化したり、励磁電流を増加することによって磁力を強化し、磁束の漏洩分を補うといった対応策も考えられる。しかし、この場合、バッテリーの負担が増加し、エンジンの燃費が低下すると共に、そもそも電磁コイルの大型化に伴う重量の増加によって装置の車載性が低下するといった新たな課題が生じる。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電磁コイルでアーマチャを移動操作する電磁クラッチ装置において、磁束ループからの磁束の漏洩を低減させ、エネルギー効率を向上させることによって電磁コイルの移動操作力の低下を防止し、電磁石や電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、消費電力の増大を伴わずに、円滑で安定した動作及び操作レスポンスが得られる(すなわち、所望のクラッチ制御特性が得られる)電磁クラッチ装置の提供を目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an electromagnetic clutch device that moves an armature with an electromagnetic coil, the operation of moving the electromagnetic coil is reduced by reducing leakage of magnetic flux from a magnetic flux loop and improving energy efficiency. This prevents a decrease in force and allows smooth and stable operation and operation response without increasing the size of the electromagnet or electromagnetic coil, increasing the exciting current, and increasing power consumption (that is, obtaining the desired clutch control characteristics). The purpose is to provide an electromagnetic clutch device.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の本発明は、コイル及びヨークを有する電磁石とアーマチャとから成り、前記コイルへの通電によって磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と、前記コイルへの通電によって生じる電磁力により移動操作される前記アーマチャによって断続操作されるクラッチと、前記磁束ループ形成部材に近接する近接部材とを備えた電磁クラッチ装置であって、前記磁束ループ形成部材及び前記近接部材のうちの少なくとも一つは、前記コイルへの通電時に前記磁束ループ形成部材から前記近接部材に漏洩する磁束の量を低減させる磁束漏洩低減部を備えたことを要旨とする。 In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 comprises an electromagnet having a coil and a yoke and an armature, and a magnetic flux loop forming member that forms a magnetic flux loop by energizing the coil; An electromagnetic clutch device comprising: a clutch that is intermittently operated by the armature that is moved and operated by electromagnetic force generated by energization of the magnetic flux loop forming member; and a proximity member that is close to the magnetic flux loop forming member. At least one of the members includes a magnetic flux leakage reduction unit that reduces the amount of magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member to the adjacent member when the coil is energized.
請求項1に記載の本発明によれば、電磁クラッチ装置に電磁石の磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と近接する近接部材のうちの少なくとも一つに磁束漏洩低減部を設けたことにより、磁束ループ形成部材に形成される正規の磁束ループ以外の不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が低減され、アーマチャへ到達する磁束量を増大させることができる。 According to the first aspect of the present invention, a magnetic flux leakage reducing portion is provided in at least one of a magnetic flux loop forming member that forms a magnetic flux loop of an electromagnet and an adjacent member that is close to the electromagnetic clutch device, thereby reducing magnetic flux. Leakage of magnetic flux due to unnecessary local magnetic flux loops other than the normal magnetic flux loop formed in the loop forming member is reduced, and the amount of magnetic flux reaching the armature can be increased.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と前記近接部材とによって画成された空間部を備えたことを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the magnetic flux leakage reduction unit includes a space defined by the magnetic flux loop forming member and the proximity member. I do.
請求項2に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として磁束ループ形成部材と近接部材とによって画成された空間部を設けたことにより、この空間部が磁気抵抗を有するエアギャップとなってコイルへの通電時に形成される磁束ループを磁気ループ形成部材中に効果的に閉じ込めることができる。 According to the second aspect of the present invention, by providing a space defined by the magnetic flux loop forming member and the proximity member as the magnetic flux leakage reducing portion, the space includes an air gap having a magnetic resistance. As a result, the magnetic flux loop formed when the coil is energized can be effectively confined in the magnetic loop forming member.
請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載の発明において、前記空間部は、前記磁束ループ形成部材に形成される磁束ループの方向に沿って設けられたことを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the space portion is provided along a direction of a magnetic flux loop formed in the magnetic flux loop forming member.
請求項3に記載の本発明によれば、上記空間部を磁束ループ形成部材に形成される磁束ループの方向に沿って設けたことにより、磁束の閉じ込めの効果を向上させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the effect of confining magnetic flux can be improved by providing the space along the direction of the magnetic flux loop formed in the magnetic flux loop forming member.
請求項4に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記近接部材は、前記磁束ループ形成部材よりも透磁率の低い材料から成ることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the proximity member is made of a material having a lower magnetic permeability than the magnetic flux loop forming member.
請求項4に記載の本発明によれば、上記近接部材を磁束ループ形成部材の透磁率よりも低い透磁率を有する材料に選定することにより、磁束ループ形成部材からの磁束の漏洩を材料の選定によっても低減させることが可能となり、請求項1に記載の本発明の効果を向上させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, by selecting the proximity member as a material having a magnetic permeability lower than the magnetic permeability of the magnetic flux loop forming member, the leakage of magnetic flux from the magnetic flux loop forming member is selected. Thus, the effect of the present invention described in claim 1 can be improved.
請求項5に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記近接部材は、軸部材と、前記軸部材と同軸的に配置され、且つ支持関係にある支持部材とから成り、前記磁束ループ形成部材は、前記軸部材と同軸的に配置され、且つ前記支持部材と支持関係にあることを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the proximity member includes a shaft member, and a support member disposed coaxially with the shaft member and in a supporting relationship, The gist of the present invention is that the magnetic flux loop forming member is arranged coaxially with the shaft member and is in a supporting relationship with the support member.
請求項5に記載の本発明によれば、上記磁束ループ形成部材と近接部材の配置関係を上記のように設定したことにより、磁束漏洩低減部を設ける箇所を効率的に限定することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the arrangement relationship between the magnetic flux loop forming member and the proximity member is set as described above, the location where the magnetic flux leakage reduction unit is provided can be efficiently limited.
請求項6に記載の本発明は、請求項5に記載の発明において、前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と、前記軸部材と、前記支持部材とによって画成された第一の空間部を備えたことを要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fifth aspect, the magnetic flux leakage reduction unit is a first magnetic flux loop forming member, the shaft member, and the first supporting member defined by the supporting member. The gist is to provide a space.
請求項6に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として磁束ループ形成部材と軸部材と支持部材とによって画成された空間部を設けたことにより、磁束ループ形成部材から軸部材へと漏洩する磁束の量を低減させることができる。 According to the present invention as set forth in claim 6, by providing the space defined by the magnetic flux loop forming member, the shaft member, and the support member as the magnetic flux leakage reducing portion, the magnetic flux loop forming member is moved to the shaft member. And the amount of magnetic flux leaking can be reduced.
請求項7に記載の本発明は、請求項5に記載の発明において、前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と前記軸部材とによって画成された第二の空間部を備えたことを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, the magnetic flux leakage reduction unit includes a second space defined by the magnetic flux loop forming member and the shaft member. Is the gist.
請求項7に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として磁束ループ形成部材と軸部材とによって画成された空間部を設けたことにより、磁束ループ形成部材から軸部材へと漏洩する磁束の量を低減させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the space defined by the magnetic flux loop forming member and the shaft member is provided as the magnetic flux leakage reducing portion, so that the magnetic flux leaks from the magnetic flux loop forming member to the shaft member. The amount of magnetic flux can be reduced.
請求項8に記載の本発明は、請求項5に記載の発明において、前記磁束漏洩低減部は、前記軸部材と前記支持部材とにとって画成される第三の空間部を備えたことを要旨とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the invention, the magnetic flux leakage reduction unit includes a third space defined by the shaft member and the support member. And
請求項8に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として軸部部材と指示部材とによって画成される空間部を設けたことにより、磁束ループ形成部材から軸部材へと漏洩する磁束の量を低減させることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member to the shaft member is provided by providing the space defined by the shaft member and the pointing member as the magnetic flux leakage reducing portion. Can be reduced.
請求項9に記載の本発明は、請求項5に記載の発明において、前記近接部材は、前記軸部材と同軸的に配置され、且つ前記軸部材の径方向外側において前記磁束ループ形成部材と支持関係にある回転部材を更に備え、前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と前記回転部材とによって画成された第四の空間部を備えたことを要旨とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth aspect, the proximity member is disposed coaxially with the shaft member, and is supported by the magnetic flux loop forming member radially outside the shaft member. The invention further comprises a rotating member having a relationship, and the magnetic flux leakage reduction unit includes a fourth space defined by the magnetic flux loop forming member and the rotating member.
請求項9に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として磁束ループ形成部材と軸部材の径方向外側において前記磁束ループ形成部材と支持関係にある回転部材とによって画成された空間部を設けたことにより、磁束ループ形成部材から回転部材へと漏洩する磁束の量を低減させることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the space defined by the magnetic flux loop forming member and the rotating member in a supporting relationship with the magnetic flux loop forming member radially outside the shaft member as the magnetic flux leakage reducing portion. Is provided, the amount of magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member to the rotating member can be reduced.
請求項10に記載の本発明は、請求項2に記載の発明において、入力側と出力側の各トルク伝達部材の間に配置された摩擦式のメインクラッチと、前記クラッチを介して入力するトルクを押圧力に変換するカム機構とを更に備え、前記クラッチをパイロットクラッチとし、前記パイロットクラッチが連結されると、トルクが掛かって発生した前記カム機構の押圧力によって前記メインクラッチが押圧され、連結されることを要旨とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in accordance with the second aspect, a friction type main clutch disposed between the input side and the output side torque transmitting members, and a torque input via the clutch. And a cam mechanism that converts the pressure into a pressing force, wherein the clutch is a pilot clutch, and when the pilot clutch is connected, the main clutch is pressed by the pressing force of the cam mechanism generated by applying torque, and the connection is established. It is the gist that it is done.
請求項10に記載の本発明によれば、電磁石のコイルへの通電時に、上記磁束ループ形成部材から漏洩する局部的な磁束を低減する磁束漏洩低減部を設けたことにより、クラッチの制御特性が向上すると共に、電磁石の大型化する必要がなくなり、これ伴う消費電力の増大及びエンジンの燃費や車載性の低下を避けることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, when a current is supplied to the coil of the electromagnet, the magnetic flux leakage reduction unit that reduces the local magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member is provided. In addition to the improvement, it is not necessary to increase the size of the electromagnet, and it is possible to avoid an increase in power consumption and a decrease in engine fuel efficiency and vehicle mountability.
請求項11に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記磁束ループ形成部材は、前記近接部材と同軸的に配置され、且つ支持関係にあり、前記近接部材は、前記磁束ループ形成部材よりも透磁率の低い材料から成ることを要旨とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the first aspect, the magnetic flux loop forming member is disposed coaxially with the proximity member and is in a supporting relationship, and the proximity member includes the magnetic flux loop. The gist is made of a material having a lower magnetic permeability than the forming member.
請求項11に記載の本発明によれば、上記磁束ループ形成部材よりも透磁率の低い材料から成る近接部材を磁束ループ形成部材と同軸的且つお互いに支持関係になるように配置したことによって、磁束ループ形成部材から近接部材への局部的な磁束の漏洩を低減させることができる。 According to the present invention as set forth in claim 11, the proximity member made of a material having a lower magnetic permeability than the magnetic flux loop forming member is disposed coaxially with the magnetic flux loop forming member and in a supporting relationship with each other. Local leakage of magnetic flux from the magnetic flux loop forming member to the adjacent member can be reduced.
請求項12に記載の本発明は、請求項11に記載の発明において、前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と前記近接部材とによって画成された空間部を備えたことを要旨とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the eleventh aspect, the magnetic flux leakage reduction unit includes a space defined by the magnetic flux loop forming member and the proximity member. I do.
請求項12に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部として更に磁束ループ形成部材と近接部材とによって画性された空間部を備えたことにより、磁束ループ形成部材から近接部材への局部的な磁束の漏洩を一層低減させることができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, since the magnetic flux leakage reduction unit further includes a space defined by the magnetic flux loop forming member and the proximity member, a local portion from the magnetic flux loop forming member to the proximity member is provided. Magnetic flux leakage can be further reduced.
請求項13に記載の本発明は、請求項11に記載の発明において、前記近接部材は、前記電磁石に対し前記アーマチャと軸方向反対側の前記磁束ループ形成部材の端部と近接して配置されることを要旨とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the eleventh aspect, the proximity member is disposed close to an end of the magnetic flux loop forming member that is axially opposite to the armature with respect to the electromagnet. The point is that
請求項13に記載の本発明によれば、上記近接部材を電磁石に対しアーマチャと軸方向反対側の磁束ループ形成部材の端部と近接して配置したことにより、磁束ループ形成部材から近接部材への局部的な磁束の漏洩を低減すると共に、磁束ループ形成部材を近接部材に対して確実に支持することができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, the proximity member is arranged close to the end of the magnetic flux loop forming member on the side opposite to the armature in the axial direction with respect to the electromagnet. And the magnetic flux loop forming member can be reliably supported by the adjacent member.
請求項14に記載の本発明は、請求項1に記載の発明において、前記近接部材は、前記アーマチャとの間に設けられた連結部を介して前記アーマチャを移動自在にせしめる対向部材であって、前記磁束漏洩低減部は、前記アーマチャと前記対向部材との前記連結部に設けたことを要旨とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the first aspect, the proximity member is an opposing member that allows the armature to be movable via a connection portion provided between the armature and the armature. The gist of the invention is that the magnetic flux leakage reduction unit is provided at the connection between the armature and the facing member.
請求項14に記載の本発明によれば、上記磁束漏洩低減部をアーマチャとアーマチャとその対向部材との間の連結部に設けたことにより、コイルの通電時におけるアーマチャの移動を確実なものとし、その結果、クラッチの制御特性が向上する。 According to the fourteenth aspect of the present invention, the magnetic flux leakage reduction unit is provided at the connecting portion between the armature and the armature and the opposing member, so that the movement of the armature during energization of the coil is ensured. As a result, the control characteristics of the clutch are improved.
請求項15に記載の本発明は、請求項14に記載の発明において、前記連結部は、前記対向部材と前記アーマチャとがそれぞれのスプライン歯によって互いに噛み合うスプライン部であり、前記磁束漏洩低減部は、前記少なくとも一方のスプライン歯に形成された欠歯部と他方のスプライン歯とによって画成される空間部を備えたことを要旨とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention according to the fourteenth aspect, the connecting portion is a spline portion in which the facing member and the armature mesh with each other by respective spline teeth, and the magnetic flux leakage reducing portion is The gist of the present invention is to include a space defined by the missing tooth portion formed in the at least one spline tooth and the other spline tooth.
請求項15に記載の本発明によれば、アーマチャとその対向部材との間に設けられた連結部であるスプライン部に上記磁束漏洩低減部をスプライン歯の欠歯部として設けたことにより、スプライン部に極めて広いエアギャップが形成されることになるので、磁束の漏洩を確実に低減できるとともに、欠歯させたスプライン歯の重量分だけ装置を軽量化させることができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the spline portion is provided as the missing portion of the spline teeth by providing the magnetic flux leakage reducing portion in the spline portion which is a connecting portion provided between the armature and the facing member. Since an extremely wide air gap is formed in the portion, leakage of magnetic flux can be reliably reduced, and the weight of the device can be reduced by the weight of the missing spline teeth.
請求項16に記載の本発明は、請求項14に記載の発明において、前記連結部は、前記対向部材と前記アーマチャとがそれぞれのスプライン歯によって互いに噛み合うスプライン部であり、前記磁束漏洩低減部が、前記少なくとも一方のスプライン歯の歯丈を低くした歯丈調整歯と他方のスプライン歯とによって画成される空間部を備えたことを要旨とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention according to the fourteenth aspect, the connecting portion is a spline portion in which the facing member and the armature mesh with each other by respective spline teeth, and the magnetic flux leakage reducing portion is provided. The gist of the present invention is to provide a space defined by a tooth height adjusting tooth having a reduced height of at least one of the spline teeth and the other spline tooth.
請求項16に記載の本発明によれば、アーマチャとその対向部材との間に設けられた連結部であるスプライン部に上記磁束漏洩低減部を歯丈を低く調整した歯丈調整歯を設けたことにより、スプライン部に極めて広いエアギャップが形成されることになるので、磁束の漏洩を確実に低減できるとともに、低くした歯丈の重量分だけ装置を軽量化させることができる。 According to the sixteenth aspect of the present invention, the spline portion, which is a connecting portion provided between the armature and the facing member, is provided with the tooth length adjusting teeth in which the magnetic flux leakage reducing portion is adjusted to have a low tooth height. As a result, an extremely wide air gap is formed in the spline portion, so that leakage of magnetic flux can be reliably reduced, and the weight of the device can be reduced by the weight of the reduced tooth height.
請求項17に記載の本発明は、請求項14に記載の本発明において、入力側と出力側の各トルク伝達部材の間に配置された摩擦式のメインクラッチと、前記クラッチを介して入力するトルクを押圧力に変換するカム機構とを更に備え、
前記クラッチをパイロットクラッチとし、前記パイロットクラッチが連結されると、トルクが掛かって発生した前記カム機構の前記押圧力によって前記メインクラッチが押圧され、連結されることを要旨とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the invention according to the fourteenth aspect, a friction type main clutch disposed between the input side and the output side torque transmitting members, and an input is performed via the clutch. A cam mechanism for converting torque into pressing force,
The clutch is a pilot clutch, and when the pilot clutch is connected, the main clutch is pressed and connected by the pressing force of the cam mechanism generated by applying a torque.
請求項17に記載の本発明によれば、請求項10に記載の本発明によれば、電磁石のコイルへの通電時に、上記磁束ループ形成部材から漏洩する局部的な磁束を低減する磁束漏洩低減部をアーマチャとその対向部材との連結部に設けたことにより、クラッチの制御特性が向上すると共に、電磁石の大型化する必要がなくなり、これ伴う消費電力の増大及びエンジンの燃費や車載性の低下を避けることができる。 According to the seventeenth aspect of the present invention, according to the tenth aspect of the present invention, when energizing the coil of the electromagnet, magnetic flux leakage reduction that reduces local magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member. By providing the part at the connection between the armature and its opposing member, the control characteristics of the clutch are improved, and the size of the electromagnet does not need to be increased, which leads to an increase in power consumption and a reduction in engine fuel efficiency and in-vehicle mountability. Can be avoided.
請求項18に記載の本発明は、ヨーク及びコイルを有する電磁石と、ロータと、アーマチャと、前記アーマチャの移動操作によって回転規制される摩擦板とから成り、前記コイルへの通電によってこれらの部材に磁力線を透過させ磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と、前記磁束ループ形成部材の周囲に近接して配置された複数の近接部材とを備えた電磁クラッチ装置において、磁束ループ形成部材から前記近接部材への磁力線の透過率を低下させ、前記磁力線を前記磁束ループが形成される方向に指向させるべく、前記磁束ループ形成部材と前記近接部材との対向面の一部に離間部を設けたことを要旨とする。 The invention according to claim 18 comprises an electromagnet having a yoke and a coil, a rotor, an armature, and a friction plate whose rotation is restricted by a movement operation of the armature, and these members are energized by energizing the coil. An electromagnetic clutch device comprising: a magnetic flux loop forming member that transmits a magnetic field line to form a magnetic flux loop; and a plurality of proximity members disposed close to the periphery of the magnetic flux loop forming member. In order to reduce the transmittance of the magnetic flux lines to the magnetic flux lines and direct the magnetic flux lines in the direction in which the magnetic flux loops are formed, a separation portion is provided on a part of the facing surface between the magnetic flux loop forming member and the proximity member. Make a summary.
請求項18に記載の本発明によれば、電磁クラッチ装置に電磁石の磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と近接部材との対向面の一部に離間部を設けたことにより、磁束ループ形成部材に形成される正規の磁束ループ以外の不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が低減され、アーマチャへ到達する磁束量を増大させることができる。 According to the present invention, a magnetic flux loop forming member is provided by providing an electromagnetic clutch device with a separation portion on a part of a facing surface between a magnetic flux loop forming member forming a magnetic flux loop of an electromagnet and a proximity member. The leakage of magnetic flux due to unnecessary local magnetic flux loops other than the normal magnetic flux loop formed in the armature is reduced, and the amount of magnetic flux reaching the armature can be increased.
請求項19は、請求項18に記載の発明において、前記離間部は、磁束ループ形成部材と前記近接部材との間に複数の空隙として設けたことを要旨とする。 According to a nineteenth aspect, in the invention according to the eighteenth aspect, the separation portion is provided as a plurality of gaps between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member.
請求項19に記載の本発明によれば、上記離間部を複数箇所に空隙として設けたことにより、磁束ループ形成部材から近接部材への局部的な磁束の漏洩を複数箇所において低減することができる。 According to the nineteenth aspect of the present invention, by providing the spaced portions as air gaps at a plurality of locations, local leakage of magnetic flux from the magnetic flux loop forming member to the adjacent member can be reduced at the plurality of locations. .
請求項20は、請求項19に記載の発明において、前記離間部は、前記磁束ループ形成部材の少なくとも一つの構成部材と前記近接部材との間に複数の空隙として設けたことを要旨とする。 According to a twentieth aspect, in the invention according to the nineteenth aspect, the separation portion is provided as a plurality of gaps between at least one component member of the magnetic flux loop forming member and the proximity member.
請求項20に記載の本発明によれば、請求項19に記載の本発明の効果を一層確実なものとすることができる。 According to the twentieth aspect of the present invention, the effects of the nineteenth aspect of the present invention can be further ensured.
請求項21に記載の本発明は、請求項19に記載の発明において、前記近接部材は、前記磁束ループ形成部材に対して透磁率の低い材料から成ることを要旨とする。 According to a twenty-first aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the proximity member is made of a material having a low magnetic permeability with respect to the magnetic flux loop forming member.
請求項21に記載の本発明によれば、上記近接部材を磁束ループ形成部材の透磁率よりも低い透磁率を有する材料に選定することにより、磁束ループ形成部材からの磁束の漏洩を材料の選定によっても低減させることが可能となり、請求項19に記載の本発明の効果を向上させることができる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, by selecting the proximity member as a material having a magnetic permeability lower than the magnetic permeability of the magnetic flux loop forming member, the leakage of the magnetic flux from the magnetic flux loop forming member is selected. Thus, the effect of the present invention described in
請求項22に記載の本発明は、請求項19に記載の発明において、前記複数の空隙は、少なくとも前記ロータの軸方向及び径方向のうちの一つの方向に沿って配置されたことを要旨とする。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the plurality of gaps are arranged along at least one of an axial direction and a radial direction of the rotor. I do.
請求項22に記載の本発明によれば、上記複数の空隙を少なくともロータの軸方向及び径方向のうちの一つの方向に沿って配置したことにより、磁束の漏洩の高い部位からの磁束の漏洩を確実に低減させることができる。 According to the present invention as set forth in claim 22, since the plurality of air gaps are arranged at least in one of the axial direction and the radial direction of the rotor, the leakage of the magnetic flux from a portion where the magnetic flux leaks is high. Can be reliably reduced.
請求項23に記載の本発明は、請求項19に記載の発明において、前記複数の空隙は軸方向に間隔をおいて配置されたことを要旨とする。 According to a twenty-third aspect of the present invention, in the nineteenth aspect, the plurality of voids are arranged at intervals in the axial direction.
請求項23に記載の本発明によれば、上記複数の空隙を軸方向に間隔を置いて配置したことにより、磁束ループ形成部材の軸方向からの局部的な磁束の漏洩を軸方向に対して均等に低減させることができる。
According to the present invention as set forth in
請求項24に記載の本発明は、請求項18に記載の発明において、前記離間部は、前記磁束ループ形成部材と前記近接部材との間で所定の係合強度を保持するような形状を有することを要旨とする。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the invention of the eighteenth aspect, the separation portion has a shape that maintains a predetermined engagement strength between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member. That is the gist.
請求項24に記載の本発明によれば、上記離間部の形状を磁束ループ形成部材と近接部材との間で所定の係合強度を保持するようにすることによって、磁束ループ形成部材からの局部的な磁束の漏洩を低減させると共に、クラッチの締結の確実性を保証することができる。 According to the present invention as set forth in claim 24, the distance from the magnetic flux loop forming member is maintained by setting the shape of the separation portion to maintain a predetermined engagement strength between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member. Magnetic flux leakage can be reduced, and the reliability of clutch engagement can be guaranteed.
本発明によれば、電磁石の磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と近接する近接部材のうちの少なくとも一つに磁束漏洩低減部を設けたことにより、磁束ループ形成部材に形成される正規の磁束ループ以外の不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が低減され、アーマチャへ到達する磁束量を増大させることができ、その結果、エネルギー効率を向上させることが可能となる。 According to the present invention, the provision of the magnetic flux leakage reduction unit in at least one of the magnetic flux loop forming member that forms the magnetic flux loop of the electromagnet and the adjacent member provides a normal magnetic flux formed in the magnetic flux loop forming member. Leakage of magnetic flux due to unnecessary local magnetic flux loops other than the loop is reduced, the amount of magnetic flux reaching the armature can be increased, and as a result, energy efficiency can be improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図1から図7に基づき説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS.
<第一実施形態>
はじめに、本発明の第一実施形態について図1及び図2に基づいて説明する。図1は、第一実施形態に係る電磁クラッチ装置1が用いられた動力断続装置(電磁カップリング)3の断面図を示している。図2は、第一実施形態の要部を示す拡大図である。なお、左右の方向はこの車両の左右の方向であり、図1の右方はこの4輪駆動車の前方(エンジン側)に相当する。また、符号を与えていない部材等は図示されていない。
<First embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a power interrupting device (electromagnetic coupling) 3 using the electromagnetic clutch device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of the first embodiment. The left and right directions are the left and right directions of the vehicle, and the right side of FIG. 1 corresponds to the front (engine side) of the four-wheel drive vehicle. In addition, members and the like without reference numerals are not shown.
この動力系は、エンジン(原動機)、トランスミッション、トランスファ、フロントデフ(エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置)、前車軸、左右の前輪、前側のプロペラシャフト、動力断続装置3、後側のプロペラシャフト、リヤデフ(エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)、後車軸、左右の後輪などから構成されている。この動力断続装置3は4輪駆動車の動力系に用いられる。
This power system includes an engine (motor), a transmission, a transfer, a front differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the left and right front wheels), a front axle, left and right front wheels, a front propeller shaft, a power
エンジンの駆動力は、トランスミッションからフロントデフに伝達され、フロントデフから前車軸を介して左右の前輪に配分される。エンジンの回転はトランスファから前側のプロペラシャフトを介して動力断続装置3に伝達される。
The driving force of the engine is transmitted from the transmission to the front differential, and is distributed from the front differential to the left and right front wheels via the front axle. The rotation of the engine is transmitted from the transfer to the
動力断続装置3が連結されると、エンジンの駆動力は後側のプロペラシャフトを介してリヤデフに伝達され、リヤデフから後車軸を介して左右の後輪に配分されて、車両は4輪駆動状態になる。また、動力断続装置3の連結が解除されると、後側のプロペラシャフト以下が切り離されて車両は2輪駆動状態になる。
When the
動力断続装置3は、このように4輪駆動車の後輪側動力伝達系に配置された前側と後側のプロペラシャフトの間に介在し、後輪側の連結と切り離しを行うと共に、後輪側に伝達される駆動力の大きさを制御する。
The
[電磁クラッチ装置1の構成]
電磁クラッチ装置1は、電磁石(コイル6、及びコイルハウジング(ヨーク)7)、鉄系合金(磁性体)で作られている後側のロータ9、多板式のパイロットクラッチ11(クラッチ:ロータと後述するアーマチャ間に介在する摺動摩擦面)、アーマチャ13、空隙(空間部、すなわち離間部)15,17,19,21、滑り軸受け23(後述する磁束ループ31の周囲(磁束ループ形成部材)に近接して同軸的に配置され、磁束ループ形成部材より透磁率の低い材料から成る近接(支持)部材)、インナーシャフト25(後述する磁束ループ31の周囲(磁束ループ形成部材)に近接して同軸配置され、磁束ループ形成部材より透磁率の低い材料から成る近接(軸)部材、カムリング27(磁束ループ31の周囲(磁束ループ形成部材)に近接して同軸配置された近接(支持)部材)、コントローラ(不図示)から構成されている。
[Configuration of electromagnetic clutch device 1]
The electromagnetic clutch device 1 includes an electromagnet (a coil 6 and a coil housing (yoke) 7), a rear rotor 9 made of an iron-based alloy (magnetic material), and a multi-plate pilot clutch 11 (clutch: rotor, which will be described later).
電磁石5(すなわち、コイル6とコイルハウジング(ヨーク)7)、ロータ9、パイロットクラッチ11、アーマチャ13は、いずれもリング状の磁束ループ形成部材であり、これらの部材に加えてコイルハウジング7とロータ9の間に設けられたエアギャップ29が磁路となって電磁石5の正規の磁束ループ31を形成する。この磁束ループ31によって、アーマチャ13を吸引してパイロットクラッチ11を締結する。なお、磁束とは、コイルの通電時に磁束ループ形成部材中に生じる磁場(ベクトル場)の積分経路(いわゆる磁力線)の束のことであり、磁束ループとは、磁束ループ形成部材中で閉曲線を形成する磁力線のことを示している。図1及び2における磁束ループ31はそのような閉曲線を形成する磁力線のうちの一つを取り出して記載したものである。また、図2中の矢印は、上記磁束ループ31中の4点における方向を表したものである。この矢印の向きはコイルに流す電流の向きを変えれば図2と逆向きになる。この矢印の向きは時計回りであっても反時計回りであってもかまわない。この前提の下、本発明のすべての実施形態において、磁束ループの方向とは、コイルの通電時に発生する磁力線の指向する方向のことを示す。
The electromagnet 5 (that is, the coil 6 and the coil housing (yoke) 7), the rotor 9, the pilot clutch 11, and the
また、図2に示すように、空隙15,17,19,21、滑り軸受け23、インナーシャフト25は、それぞれ磁束漏洩低減手段(電磁クラッチ装置1の磁束漏洩低減部)であり、いずれも磁束ループ31から派生する局部的な磁束ループ(周辺部材への磁気漏洩)を軽減することにより、アーマチャ13へ到達する磁束の量を増大させる。
Further, as shown in FIG. 2, the
滑り軸受け23は、Fe(鉄)、C(炭素)、Ni(ニッケル)などの磁性材料の成分含有量を低減することによって、上記各磁束ループ形成部材より透磁率を低くしてある。なお、滑り軸受け23の透磁率を低くするには、Al(アルミニウム)などの非磁性材料の成分含有量を多くするか、あるいは、滑り軸受け23、インナーシャフト25をAl、Cu、ステンレス鋼で作る方法もある。なお、近接部材として説明されたインナーシャフト25を含む上記各部材を上述した滑り軸受け23と同様に材料の成分含有量や材料自体を選定することもできる。
The sliding
また、インナーシャフト25は、磁束ループ31の周囲(磁束ループ形成手段)に近接し、ロータ9及びカムリング27と同軸配置されてこれらと互いに支持関係にある。また、ロータ9及びカムリング27の内周とインナーシャフト25の外周は、滑り軸受け23を介して、又は直接的に、互いの間に設けられた支持部33によってセンタリングされている。
The
空隙15,17は、ロータ9の内周とインナーシャフト25との間の対向嵌合部を短くすることにより、軸方向(図2に示した磁束ループ31の磁力線が形成される方向、より好ましくは磁力線の接線方向A)に間隔をおいて形成されている。空隙15は滑り軸受け23に対し軸方向(図2に示した磁束ループ31の磁力線が形成される方向、より好ましくは磁力線の接線方向A)に隣接して設けられている。また、空隙19は、カムリング27の内周の支持部33(センターリンク部)を、上記の各磁束ループ形成部材(磁束ループ31)に対し軸方向(図2に示した磁束ループ31の磁力線が形成される方向、より好ましくは磁力線の接線方向A)に遠い部分(前方)で短くすることによって形成されている。また、空隙21は、カムリング27の外周に形成されたスプライン部35を軸方向に遠い部分で短くする(ロータ9とスプライン部35との対向する間隔を大きくして空隙を作る)ことにより形成されている。詳細には、空隙21は、磁束ループ31の磁力線が形成される方向、より好ましくは磁力線の接線B(径方向)方向に対して設けられている。
The
滑り軸受け23は、前述したようにインナーシャフト25の後方端部(電磁石5に対してアーマチャ13の軸方向反対側)に配置され、インナーシャフト25の外周上でロータ9の内周を支持しており、各磁束ループ形成部材と較べて透磁率の低いステンレス鋼で作られている。なお、滑り軸受け23の透磁率を低くするには、他に、Al合金、P(リン)青銅で作る方法もある。このように、小部材として滑り軸受け23を配置する(ロータ9とインナーシャフト25の間に介在させる)ことによって、ロータ9とインナーシャフト25の間で漏洩する磁束の量を抑制することができる。また、付加機能として、ロータ9とインナーシャフト25の間の支持が達成されている。
The
空隙15,17,19,21、滑り軸受け23、インナーシャフト25は、磁束ループ31から派生する局部的な磁束ループを、それぞれの磁気抵抗によって低減させることにより、磁束ループ31を通りアーマチャ13へ到達する磁束量を増大させ、エネルギー効率を向上させている。
The
[動力断続装置3の構成]
動力断続装置3は、電磁クラッチ装置1、回転ケース37、メインクラッチ39、ボールカム41、コントローラ(不図示)から構成されている。
[Configuration of power interrupting device 3]
The
電磁クラッチ装置1を構成する上記インナーシャフト25には、外周のスプライン部43と、オイル溜り45と、オイル溜り45とメインクラッチ39側とを連通する4本のオイル流路47が形成されている。インナーシャフト25は後方から回転ケース37に貫入している。また、インナーシャフト25には連結軸がスプライン連結されており、この連結軸から継ぎ手と後側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いる。
The
回転ケース37は、軸用スチール材で作られている前側の動力伝達軸49、アルミニウム合金(非磁性体)で作られている円筒状部材51、上記ロータ9から構成されている。これらは一体に連結されており、エンジンの駆動力は継ぎ手と前側のプロペラシャフトなどを介して動力伝達軸49(回転ケース37)を回転させる。動力伝達軸49には、フランジ部53、同軸の支承部55、オイル孔57が形成されており、フランジ部53は円筒状部材51の前部側開口に溶接されている。また、円筒状部材51には内周にスプライン部59が形成されている。また、フランジ部53と円筒状部材51との間には、回転ケース37内部のオイル容量を増加するオイル溜り61が形成されている。ロータ9には電磁石5を収容するリング状の凹部63が形成されている、これによって、ロータ9は円筒状部材51の後部側開口に螺着され、ナット65のダブルナット機能によって固定されている。また、上記のように電磁石5の磁路の一部を構成するロータ9は、非磁性体であるステンレス鋼のリング67によって径方向の外側と内側に分断され、磁路上での磁力の短絡を防止している。また、円筒状部材51とロータ9との間にはOリング69が配置され、オイル漏れと外部からの異物の侵入とを防止している。
The
また、上記インナーシャフト25は、前端部をボールベアリング71によって動力伝達軸49の支承部55に支承され、後部側を上記の滑り軸受け23によってロータ9に支承されている。ロータ9とインナーシャフト25との間には断面がX字状のシールであるXリング73が配置されている。また、図2に示すように、Xリング73の両側の隣接部には、ロータ9の一部を径方向内方に部分的に延設した延設部10を有する。この延設部10(図2参照)の内周面は、インターシャフト25の外周面に対して接触しないように微小な隙間を有して対向している。これによって、磁束ループからの磁束の漏洩を極力抑制させることができ、またXリングのシール機能を保証させることができる。回転ケース37(動力断続装置3)はOリング69とXリング73とによって密封されている。密封された回転ケース37には、動力伝達軸49のオイル孔57からオイルが注入されており、オイルを注入した後このオイル孔57はチェックボール75を圧入してシールされている。回転ケース37に注入されたオイルは、回転ケース37に収容されているメインクラッチ39やボールカム41などの機構を潤滑・冷却する。
The
メインクラッチ39は、回転ケース37(円筒状部材51)とインナーシャフト25との間に配置されている。そのアウタープレート77は円筒状部材51のスプライン部59に連結され、インナープレート79はインナーシャフト25のスプライン部43に連結されている。
The main clutch 39 is disposed between the rotating case 37 (the cylindrical member 51) and the
ボールカム41は、プレッシャープレート81と上記カムリング27との間に配置されている。プレッシャープレート81は内周をインナーシャフト25のスプライン部43に連結されており、ボールカム41のスラスト力によってメインクラッチ39を回転ケース37(フランジ部53)との間で押圧し、締結させる。カムリング27は、上記のように支持部33によってインナーシャフト25の外周に支持されている。カムリング27とロータ9との間にはボールカム41のカム反力を受けるスラストベアリング83とワッシャ85が配置されている。カムリング27と回転ケース37は上記のパイロットクラッチ11によって断続される。
The ball cam 41 is disposed between the
パイロットクラッチ11は、回転ケース37(円筒状部材51)とカムリング27との間に配置されている。そのアウタープレート87は円筒状部材51のスプライン部59に連結され、インナープレート89はカムリング27のスプライン部35に連結されている。また、各プレート87,89には、ロータ9を径方向の外側と内側に分断する上記リング67と対応する径方向位置に、切り欠き91とこれらを連結するブリッジ部とが設けられている。磁束ループ31の短絡は、これらのリング67と切り欠き91とによって防止されている。
The pilot clutch 11 is disposed between the rotating case 37 (the cylindrical member 51) and the
パイロットクラッチ11とプレッシャープレート81との間には、上記アーマチャ13が配置されており、外周を回転ケース37のスプライン部59に連結されている。アーマチャ13は、上記のように電磁石5の磁束ループ31によって吸引され、パイロットクラッチ11を締結させる。
The
また、電磁石5のコイルハウジング7はロータ9の凹部63にエアギャプ29を介して貫入していると共に、噛み合い部93で連結された支持部材95を介して車体のフロアーパネルに連結され、回り止めされている。電磁石5のリード線97はコイルハウジング7から支持部材95を介して引き出され、車載のバッテリーに接続されている。
Further, the coil housing 7 of the
[電磁クラッチ装置1と動力断続装置3の動作及び作用]
コントローラは、電磁石5の励磁、励磁電流の制御、励磁停止などを行う。
[Operation and Action of Electromagnetic Clutch Device 1 and Power Intermittent Device 3]
The controller excites the
コントローラによって電磁石5が励磁されると、コイルハウジング7、エアギャップ29、ロータ9、パイロットクラッチ11、アーマチャ13が形成する磁路に磁束ループ31が発生し、これによって吸引されたアーマチャ13がパイロットクラッチ11を押圧して締結させ、パイロットトルクを発生させる。パイロットトルクが発生すると、回転ケース37からパイロットクラッチ11とカムリング27とを介してボールカム41にエンジンの駆動力が掛かる。これによって、発生したカムスラスト力によりプレッシャープレート81を介してメインクラッチ39が押圧されて締結し、動力断続装置3が連結される。
When the
動力断続装置3が連結されると、上記のように、エンジンの駆動力は動力断続装置3からプロペラシャフトなどを介してリヤデフに伝達され、左右の後輪に配分されて車両は4輪駆動状態になり、悪路などの走破性や、車体の安定性が向上する。
When the
このとき、コントローラの励磁電流調整機能によって電磁石5の磁力を制御すると、パイロットクラッチ11に滑りが生じてパイロットトルクが変化し、ボールカム41のスラスト力が変化して、メインクラッチ39の連結力(動力断続装置3を介して後輪側に伝達される駆動力)を調整することができる。このような動力断続装置3の連結力調整によって、前後輪間の駆動力配分比を任意に制御することが可能となる。これによって、例えば、旋回走行中にこのような制御を行えば、車両の操縦性や安定性などが向上する。
At this time, when the magnetic force of the
コントローラによって電磁石5の励磁を停止すると、パイロットクラッチ11が開放されてボールカム41のカムスラスト力が消失し、メインクラッチ39が開放されて動力断続装置3の連結が解除される。動力断続装置3の連結が解除されると後輪側が切り離され、車両は前輪駆動の2輪駆動状態になる。
When the excitation of the
また、上記のように電磁石5が励磁されている間、磁束ループの磁力線が略軸方向(図2の接線Aの方向)に配置された空隙15,17はロータ9とインナーシャフト25との間で、また、空隙19はカムリング27とインナーシャフト25との間で、また、磁束ループの磁力線が略径方向(図2の接線Bの方向)に配置された空隙21はカムリング27とパイロットクラッチ11との間で、また、滑り軸受け23はロータ9とインナーシャフト25との間で、また、インナーシャフト25はロータ9及び磁束ループ31の内側で、それぞれの磁気抵抗により、磁束ループ31から派生する局部的な磁束ループによる磁束の漏洩を低減することにより、磁束ループ31を通ってアーマチャ13に到達する磁束量を増大させる。
Further, while the
従って、アーマチャ13の吸引によるパイロットクラッチ11の締結力(パイロットトルク)が強化される。これに伴ってボールカム41のカムスラスト力とメインクラッチ39の締結力が強化されることになるので、電磁アクチュエータ3を介して後輪側に充分大きな駆動力を伝達することができる。
Therefore, the engagement force (pilot torque) of the pilot clutch 11 due to the suction of the
回転ケース37に封入されたオイルは、オイル溜り45,61に保持されており、電磁カップリング3が回転すると、オイル溜り45のオイルは遠心力によってオイル流路47とベアリング71を通り、メインクラッチ39、ボールカム41、ベアリング71,83、パイロットクラッチ11などを潤滑・冷却する。また、メインクラッチ39のインナープレート79とプレッシャープレート81にそれぞれ設けられたオイル孔99,101によって各プレート77,79の摺動面、ボールカム41、パイロットクラッチ11、ベアリング83側へのオイル移動が促進され、これらの潤滑・冷却効果が向上する。
The oil sealed in the
[電磁クラッチ装置1及び動力断続装置3の効果]
電磁石5の磁束ループ31を形成する部材5,7,9,11,13(磁束ループ形成部材)と近接して、ロータ9とインナーシャフト25の間に空隙15,17を設け、カムリング27とインナーシャフト25の間に空隙19を設け、カムリング27とパイロットクラッチ11の間に空隙21を設け、ロータ9とインナーシャフト25の間に各部材5,7,9,11,13より透磁率の低い小部材としての滑り軸受け23を配置し、インナーシャフト25に各部材5,7,9,11,13より透磁率の低い材料を用いた(磁束漏洩低減手段を設けた)ことによって、磁束ループ31を形成する磁束量が増大し、磁束のロスが軽減されてエネルギー効率が向上する。
[Effects of electromagnetic clutch device 1 and power interrupting device 3]
従って、パイロットクラッチ11の制御特性が向上し、これに伴ってボールカム41とメインクラッチ39(動力断続装置3)の制御特性が向上する。 Accordingly, the control characteristics of the pilot clutch 11 are improved, and accordingly, the control characteristics of the ball cam 41 and the main clutch 39 (the power interrupting device 3) are improved.
また、エネルギー効率を向上させるために電磁石5を大型にする必要がなくなり、これに伴う消費電力の増大(バッテリー負担の増加)と、エンジン燃費の低下と、動力断続装置3の車載性低下が避けられる。
In addition, it is not necessary to increase the size of the
また、空隙15,17をロータ9の内周とインナーシャフト25の外周面との間の対向嵌合部に、Xリング73と延設部10からなるシール機能部分を挟んで形成可能な軸方向に沿った間隔を設けたことによって、上記のようにエネルギー効率を向上させながら、ロータ9とインナーシャフト25との間で必要な支持関係はそのまま維持されている。
Further, the
また、透磁率の低い滑り軸受け23を用いたことにより、エネルギー効率を向上させながら、ロータ9とインナーシャフト25との間で必要な支持関係はそのまま維持されている。
Further, by using the
さらに、各部材5,7,9,11,13より透磁率の低い滑り軸受け23を用いたことによって、透磁率の高低に拘わらず、インナーシャフト25の材料を自由に選択することが可能になり、選択の範囲がそれだけ広くなっている。
Further, by using the
また、空隙15を、透磁率の低い滑り軸受け23に隣接して設けたことにより、エネルギー効率がさらに向上している。
Further, the energy efficiency is further improved by providing the
また、透磁率の低い滑り軸受け23を、電磁石5に対してアーマチャ13の軸方向反対方向で、インナーシャフト25の軸方向端部(後端部)に配置したことによって、滑り軸受け23が各磁束ループ形成部材の軸方向端部に位置することになるので、滑り軸受け23の磁気抵抗が磁束ループ31の形成を妨げることはなく、従って、エネルギー効率は高く保たれる。
In addition, the sliding
また、この滑り軸受け23によってインナーシャフト25とロータ9の支持性が高く保たれている。
The sliding
また、ロータ9と支持関係にあるインナーシャフト25を透磁率の低い部材にしたことによって、その磁気抵抗によってエネルギー効率がさらに向上している。
Further, since the
また、空隙19を、インナーシャフト25とカムリング27との支持部33において、磁束ループ31より遠い部分に設けたことによって、空隙19の磁気抵抗が磁束ループ31の形成を妨げることはなく、従って、エネルギー効率が高く保たれる。
Further, since the
なお、電磁クラッチ装置1における空隙(空間部)15,17,19,21にグリス又はオイルを滞留させることにより、周辺の磁束ループ形成部材や近接部材やシールなどの摺動部へこれらの潤滑材を供給することができるので、経済性、冷却性も向上する。 Grease or oil is retained in the gaps (spaces) 15, 17, 19, and 21 in the electromagnetic clutch device 1 so that these lubricants are applied to sliding portions such as a magnetic flux loop forming member, a proximity member, and a seal. Can be supplied, so that economic efficiency and cooling performance are also improved.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図3乃至図5に基づいて説明する。図3は、電磁クラッチ装置900が用いられた動力断続装置100を示す断面図、図4は電磁クラッチ装置900のスプライン部550を示す断面図、図5は電磁コイル490の励磁電流に対する伝達トルクの変化特性を示すグラフである。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is a cross-sectional view showing the
[動力断続装置100の構成]
図3に示すように、動力断続装置100は、入力側部材としての回転ケース300(近接(回転)部材)と、この回転ケース300の回転駆動力が伝達される出力部材としての連結軸500(近接部材)と、回転ケース300と連結軸500との間に設けられて回転ケース300の回転駆動力を連結軸500に伝達する多板式のメインクラッチ700と、メインクラッチ700を断続制御すると共に、メインクラッチ700によって伝達されるトルクを制御可能な電磁クラッチ装置900と、電磁クラッチ装置900とメインクラッチ700との間に設けられて電磁クラッチ装置900から伝達された回転駆動力によりスラスト力を発生しメインクラッチ700を締結させるカム機構110とから構成されている。
[Configuration of power interrupting device 100]
As shown in FIG. 3, the
回転ケース300は、筒状で一側(図3において左側)に壁部130が設けられて閉鎖されている。この壁部130はトランスファ(不図示)等に連結されており、回転ケース300に回転駆動力が伝達される。また、回転ケース300の他側(図3において右側)には開口150が設けられている。この開口150には、中空状のロータ170(磁束ループ形成部材)の外周部が螺子結合され、ロックナット190(近接部材)により位置決めされている。ロータ170の外周と回転ケース300の円筒部230の内周との間には0リング210が配置され、回転ケース300の内部は密封されている。また、中空状の円筒部230の内周側には、スプライン部250が設けられ、連結軸500が軸心部に配置されている。
The
連結軸500は、壁部130側がボールベアリング270を介して壁部130の内壁に支持され、開口150側がニードルベアリング290(近接部材)を介してロータ170の内周に支持されている。連結軸500の軸心部分には、底付き穴状のオイル溜まり500aが一側に形成され、このオイル溜まり500aから放射状に複数の油路500bが形成されている。一方、連結軸500の右端の軸心部分には同様に底付きのスプライン部310が形成され、プロペラシャフト(不図示)側の回転部材がスプライン連結される。また、連結軸500の右端部の外周とロータ170の内周との間にはXリング330が配置され、回転ケース300の内部を密封している。さらに、連結軸500の外周には、油路500bに対応してスプライン部350が形成されている。この連結軸500の外周側と回転ケース300の内周側との間に上記メインクラッチ700が設けられている。
The
メインクラッチ700は、回転ケース300の円筒部230の内周のスプライン部250に連結された複数枚の外側クラッチ板370と、連結軸500の外周のスプライン部350に連結された複数枚の内側クラッチ板390とが交互に配置されて形成されている。また、外側クラッチ板370の左端に隣接してメインクラッチ700の隙間調整用のスペーサ410が回転ケース300のセンターリンク用の凸部430上に配置されている。このメインクラッチ700は、外側クラッチ板370と内側クラッチ板390とが締結されると回転ケース300に伝達された回転駆動力が連結軸500に伝達されると共に、この伝達されるトルクが電磁クラッチ装置900によって駆動制御される。
The
[電磁クラッチ装置900の構成]
電磁クラッチ装置900は、パイロットクラッチ450と、このパイロットクラッチ450の一側に移動自在に配置されたアーマチャ470(磁束ループ形成部材)と、パイロットクラッチ450を間に挟んで反対側に配置されてアーマチャ470を磁力によって移動操作しパイロットクラッチ450を断続操作する電磁コイル490とで構成されている。
[Configuration of electromagnetic clutch device 900]
The electromagnetic
パイロットクラッチ450は、回転ケース300の円筒部(近接(回転)部材)230内周のスプライン部250に連結された外側クラッチ板510と、後述するカム機構110のカムリング690(近接部材)の外周のスプライン部750に連結された内側クラッチ板530とで構成されている。このパイロットクラッチ450は、アーマチャ470の移動によって締結されて、カムリング690へ回転ケース300の回転駆動力を伝達する。
The
アーマチャ470は、パイロットクラッチ450(磁束ループ形成部材)とメインクラッチ700との間に配置され、外周のスプライン部550が回転ケース300のスプライン部250に軸方向移動可能に連結され、回転ケース(回転部材)300と共に回転する。図4に拡大して示すように、回転ケース300の内周のスプライン部250のスプライン歯250aにアーマチャ470に形成されたスプライン歯470aが係合し、アーマチャ470には欠歯部570(磁束漏洩低減手段(磁束漏洩低減部))が形成され、スプライン歯470aとの間に広いエアギャップ(空間部)590を形成している。
The
なお、アーマチャ470のスプライン歯470aの歯数は、欠歯部570を形成したことにより従来の歯数から減少しており、この歯数はスプライン部で充分な連結機能が得られる範囲内で、エアギャップ590がなるべく広くなるように選択されている。このアーマチャ470は、電磁コイル490が発生する磁気力によって軸方向に移動操作される。
Note that the number of teeth of the
電磁コイル490は、周囲にヨーク610が固定され、このヨーク610と共に、ロータ170の凹部170a内に、パイロットクラッチ450に対向して配置されている。電磁コイル490の周囲のヨーク610は、回り止め部材630を介して車体側の固定部材に回転不能に支持されている。また、ヨーク610はベアリング650を介してロータ170に支持されている。さらに、ロータ170には、パイロットクラッチ450と電磁コイル490との間に非磁性部材830が設けられている。この電磁コイル490に通電すると、ロータ170、外側クラッチ板510と内側クラッチ板530の回転ケース300側を通り、アーマチャ470、外側クラッチ板510(磁束ループ形成部材)、内側クラッチ板530(磁束ループ形成部材)、ロータ170を再び通る磁束ループ670が形成されて、アーマチャ470が図3において右側に引き寄せられてパイロットクラッチ450が締結し、カム機構110に回転駆動力を伝達する。
The
カム機構110は、カムリング690と、アーマチャ470とメインクラッチ700との間に配置されたプレッシャープレート710と、カムリング690とプレッシャープレート710との間に配置されたボール730とで構成されている。
The
カムリング690は、内周側が連結軸5に支承され、外周側にパイロットクラッチ450の内側クラッチ板530がスプライン連結されるスプライン部750が形成されている。また、カムリング690のロータ170側には、スラストベアリング770を挟んでリング状のプレート790、810(近接部材)が配置されている。カムリング690のメインクラッチ700側には、複数個のボール730の半分がそれぞれ収容されるボール溝850が周方向に沿って複数箇所形成されている。これらのボール730を挟んでカムリング690の反対側にプレッシャープレート710が配置されている。
The
プレッシャープレート710は、カムリング690に対向する内径側の面に、ボール730の半分がそれぞれ収容されるボール溝870が形成され、カムリング690との間でボール730を挟持している。また、プレッシャープレート710の外径側には、メインクラッチ700を押圧する押圧部890が設けられている。そして、ボール830がカムリング690及びプレッシャープレート710のそれぞれのボール溝850、870から回転しつつ突出することでプレッシャープレート710とカムリング690との距離が遠くなる。この場合、カムリング690は、リング状プレート790、810とスラストベアリング770を介してロータ170にその移動が規制されているので、スラスト力が発生し、プレッシャープレート710は、メインクラッチ700側へ移動することになり、メインクラッチ700が締結する。
The
[動力断続装置100及び電磁クラッチ装置900の動作及び作用]
電磁コイル490が励磁されると、アーマチャ470が吸引されてパイロットクラッチ450が励磁電流に応じて締結される。パイロットクラッチ450の締結トルク(伝達された回転駆動力)はカム機構110によりスラスト力に増幅、変換され、このスラスト力を受けてプレッシャープレート710がメインクラッチ700を押圧し締結させる。メインクラッチ700の締結力は、電磁コイル490の励磁電流によりパイロットクラッチ450の締結トルクを調節することにより制御され、リヤデフ側へ駆動力が伝達される。
[Operation and Action of Power
When the
図5は、電磁コイル490の励磁電流(A)に対する伝達トルク(Nm)の変化特性を示すグラフ910,930である。なお、これらの伝達トルク(Nm)は動力断続装置100の回転数を50(rpm)にした状態で測定されている。
FIG. 5 is
グラフ910は、アーマチャ470のスプライン歯470aに欠歯部570を形成し、回転ケース300のスプライン歯250aとの間に広いエアギャップ590を形成した本実施形態の電磁クラッチ装置900の特性であり、グラフ930は、アーマチャ470のスプライン歯470aと回転ケース300のスプライン歯250aとの間に欠歯部によるエアギャップがない従来の電磁クラッチ装置の特性である。
A
このグラフから判るように、電磁クラッチ装置900では、アーマチャ470と回転ケース300のスプライン部250との間に広いエアギャップ590を設けたことによって、アーマチャ470から回転ケース300の円筒部230側に逃げる磁束の漏洩を大幅に低減することができ、磁束の漏洩による電磁コイル490の磁力ロスと励磁電流のロスが大幅に低減されている。
As can be seen from this graph, in the electromagnetic
また、エアギャップ590を設けたことによってスプライン部250の摩擦面面積が減少しており、アーマチャ470に掛かる移動抵抗(摺動抵抗)がそれだけ軽減されている。
In addition, the provision of the
これにより、電磁クラッチ装置900では、従来の電磁クラッチ装置と較べて、電磁コイル490によるアーマチャ470の移動操作力が大幅に向上しており、従って、アーマチャ470の操作レスポンスが向上し、円滑で安定した動作が得られると共に、アーマチャ470に掛かる移動抵抗によって生じる操作レスポンスの低下とバラツキ、動作の安定性低下などが防止される。
Accordingly, in the electromagnetic
[動力断続装置100及び電磁クラッチ装置900の効果]
本実施形態の電磁クラッチ装置900では、アーマチャ470のスプライン歯470aに欠歯部570を形成し、アーマチャ470と回転ケース300のスプライン部250に広いエアギャップ590を設けたことにより、磁束の漏洩と、磁束の漏洩による電磁コイル490の磁力ロスと励磁電流のロスなどが大幅に低減されており、同一サイズの電磁コイル490に同一の励磁電流を与えた場合、より大きな磁力が得られる。
[Effects of the
In the electromagnetic
さらに、エアギャップ590を設けてスプライン部250の摩擦面面積を減少させたことにより、アーマチャ470に掛かる移動抵抗が軽減され、この移動抵抗によって生じる操作レスポンスの低下とバラツキ、動作の安定性低下などが防止される。
Further, by providing the
従って、電磁コイル490によるアーマチャ470の移動操作力と操作レスポンスが大幅に向上し、円滑で安定した動作が得られ、車両の悪路走行の際の脱出性や走破性が向上し、スタックが防止される。
Therefore, the moving operation force and operation response of the
また、スプライン部250で磁束漏洩が軽減されたことにより、回転ケース300をアルミニウム合金やステンレス鋼などの高価な非磁性材料製にする選定に加えて、構造用鋼のような安価な磁性材料を用いて低コストにするという材料選定の自由度を向上し、充分な強度を得るための形状設定が可能となる。
In addition, since the magnetic flux leakage is reduced by the
また、アーマチャ470の移動操作力低下を補うために、電磁コイル490を大型化し、あるいは、励磁電流を増加して磁力を強化する必要もなくなるので、これらに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による発進クラッチ100の車載性低下が防止される。
In addition, it is not necessary to increase the size of the
また、アーマチャ470は、スプライン歯470aに欠歯部570を設けたことによって形状が簡単になったから、それだけ加工コストが低減される上に、欠歯させたスプライン歯630の重量だけ軽量化される。
Further, the
なお、磁束ループ形成部材としての外側クラッチ板510と回転ケース300の間のスプライン係合部又は内側クラッチ板530とカムリング690の間のスプライン係合部の間の係合関係において、アーマチャ470のスプライン歯と回転ケース300のスプライン歯250aの間の欠歯部の関係を同様に適用することができる。
In the engagement relationship between the spline engagement portion between the outer clutch plate 510 as the magnetic flux loop forming member and the
この場合には、外側クラッチ板510や内側クラッチ板530がアーマチャと同様に吸引される機能を有する場合、磁束ループの漏洩を抑制するのに貢献することができる。後述する第三、第四実施形態における欠歯部590、歯丈調整歯1010も同様に技術思想としてパイロットクラッチ450のスプライン係合部に適用することができる。
In this case, when the outer clutch plate 510 and the inner clutch plate 530 have a function of being sucked like the armature, it can contribute to suppressing the leakage of the magnetic flux loop. Similarly, the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る電磁クラッチ装置について図6に基づき説明する。第3実施形態の電磁クラッチ装置では、アーマチャ470と回転ケース300のスプライン部250において、アーマチャ470のスプライン歯470aに形成した欠歯部590(磁束漏洩低減手段(磁束漏洩低減部))に加えて、回転ケース300のスプライン部250のスプライン歯250aにも欠歯部950(磁束漏洩低減手段(磁束漏洩低減部))が形成されており、互いの間に極めて広いエアギャップ970が形成されている。
<Third embodiment>
Next, an electromagnetic clutch device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the electromagnetic clutch device of the third embodiment, in the
この第3実施形態の電磁クラッチ装置900では、上記のように、アーマチャ470側の欠歯部570に加えて、回転ケース300のスプライン歯250aにも欠歯部950を設けたことにより、スプライン部250のエアギャップ970をさらに広くしたので、磁束漏洩の低減効果と、磁束の漏洩による電磁コイル490の磁力ロスと励磁電流のロスなどの低減効果がさらに向上し、大きな磁力(移動操作力)が得られる。
In the electromagnetic
従って、電磁コイル490によるアーマチャ470の移動操作力と操作レスポンスが大幅に向上し、円滑で安定した動作が得られ、車両の悪路走行の際の脱出性や走破性が向上し、スタックが防止される上に、クラッチハウジング700(連結部材250)に構造用鋼のような安価な磁性材料を用いて低コストに構成しながら、充分な強度が得られ、さらに、電磁コイル490の大型化と励磁電流の増加に伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性低下が防止される。
Therefore, the moving operation force and operation response of the
また、欠歯部570によるアーマチャ470の形状簡素化とコスト低減効果と軽量化に加えて、回転ケース300のスプライン部250も欠歯部950によって、形状が簡単になり、加工コストが低減され、欠歯部610の重量だけ軽量化される。
Further, in addition to the simplification of the shape of the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る電磁クラッチ装置について図7に基づき説明する。第4実施形態の電磁クラッチ装置では、アーマチャ470回転ケース300のスプライン部250において、アーマチャ470のスプライン歯470aを、歯丈を低く調整したスプライン歯1010(磁束漏洩低減手段(磁束漏洩低減部):歯丈調整歯)にしたことにより、回転ケース300のスプライン歯250aとの間に広いエアギャップ990を形成している。これらのスプライン歯1010は、スプライン部550で充分な連結機能が得られる範囲内で、エアギャップがなるべく広くなるような歯丈に選択されている。
<Fourth embodiment>
Next, an electromagnetic clutch device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the electromagnetic clutch device of the fourth embodiment, in the
第4実施形態の電磁クラッチ装置では、アーマチャ470に歯丈の低いスプライン歯1010を設けたことにより、回転ケース300のスプライン歯250aとの間に広いエアギャップ990が形成され、磁束漏洩が低減され、磁束の漏洩による電磁コイル490の磁力ロスと励磁電流のロスなどが防止され、大きな磁力(移動操作力)が得られる。
In the electromagnetic clutch device of the fourth embodiment, by providing the
従って、電磁コイル490によるアーマチャ470の移動操作力と操作レスポンスが大幅に向上し、円滑で安定した動作と、車両の悪路走行の際の脱出性や走破性が向上し、スタックが防止される上に、回転ケース300に構造用鋼のような安価な磁性材料を用いて低コストに構成しながら、充分な強度が得られ、さらに、電磁コイル490の大型化と励磁電流の増加に伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性低下が防止される。
Therefore, the moving operation force and operation response of the
また、アーマチャ470は、歯丈の低いスプライン歯1010を設けたことによって、軽量化されている。
Further, the
なお、本発明の電磁クラッチ装置は、駆動力を伝達する実施形態のような装置だけではなく、制動力を伝達する装置(電磁ブレーキ)として用いてもよい。 The electromagnetic clutch device of the present invention may be used not only as the device for transmitting the driving force as in the embodiment, but also as a device for transmitting the braking force (electromagnetic brake).
また、本発明において、クラッチは、摩擦クラッチに限らず、噛み合いクラッチでもよい。また、摩擦クラッチは、上記の実施形態と異なって、多板式に限らず単板式でもよく、コーンクラッチでもよい。 In the present invention, the clutch is not limited to the friction clutch, but may be a meshing clutch. Further, unlike the above-described embodiment, the friction clutch is not limited to the multi-plate type but may be a single-plate type or a cone clutch.
また、ロータとアーマチャとを相対回転可能に配置して、これらロータとアーマチャとの間で摺動摩擦させるようにした摩擦クラッチでも良い。 Further, a friction clutch may be used in which the rotor and the armature are arranged so as to be relatively rotatable, and sliding friction is caused between the rotor and the armature.
また、本発明では、各実施形態と異なって、電磁コイルを励磁するとクラッチまたはメインクラッチが開放され、電磁コイルの励磁を解除すると、シフトスプリングによってクラッチまたはメインクラッチが連結されるように構成してもよい。 Further, in the present invention, unlike the respective embodiments, when the electromagnetic coil is excited, the clutch or the main clutch is released, and when the excitation of the electromagnetic coil is released, the clutch or the main clutch is connected by the shift spring. Is also good.
また、本発明の電磁クラッチ装置と動力断続装置は、各実施形態のような発進クラッチや車両の駆動系に配置される断続機能に限らず、ハイブリッド自動車で駆動源の切替えを行う切替え装置のような他の用途にも適用可能である。 Further, the electromagnetic clutch device and the power interrupting device of the present invention are not limited to the start clutch and the interrupting function arranged in the drive system of the vehicle as in each embodiment, but may be a switching device for switching a drive source in a hybrid vehicle. It can also be applied to other applications.
また、本発明のデファレンシャル装置に適用することもできる、この場合の差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、プラネタリーギア式の差動機構、デフケースの収容孔に回転自在に収容されたピニオンギアで出力側のサイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでもよい。 Also, the differential mechanism in this case can be applied to the differential device of the present invention. The differential mechanism in this case is not limited to the bevel gear type differential mechanism, but is also rotatably housed in the planetary gear type differential mechanism and the housing hole of the differential case. A differential mechanism in which the output side gear is connected to the output pinion gear or a differential mechanism using a worm gear may be used.
また、本発明のデファレンシャル装置の配置箇所としては、フロントデフ(エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置)と、リヤデフ(エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置)と、センターデフ(エンジンの駆動力を前輪と後輪に配分するデファレンシャル装置)のいずれにも用いることができる。 The differential device of the present invention may be arranged at a front differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the left and right front wheels) and a rear differential (a differential device for distributing the driving force of the engine to the right and left rear wheels). And a center differential (a differential device that distributes the driving force of the engine to the front wheels and the rear wheels).
以上の説明から明らかなように,本発明の電磁クラッチ装置では、電磁石の磁束ループを形成する磁束ループ形成部材と近接する近接部材のうちの少なくとも一つに磁束漏洩低減部を設けたことにより、不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が低減され、正規の磁束ループを形成しアーマチャへ到達する磁束量がそれだけ増大し、エネルギー効率が向上する。 As is apparent from the above description, in the electromagnetic clutch device of the present invention, the magnetic flux leakage reduction unit is provided on at least one of the adjacent members that are adjacent to the magnetic flux loop forming member that forms the magnetic flux loop of the electromagnet. Leakage of magnetic flux due to unnecessary local magnetic flux loops is reduced, a regular magnetic flux loop is formed, the amount of magnetic flux reaching the armature is increased, and energy efficiency is improved.
従って、クラッチの制御特性が向上すると共に、電磁石を大型化する必要がなくなり、これに伴う、消費電力の増大(バッテリー負担の増加)、エンジン燃費や車載性の低下が避けられる。 Accordingly, the control characteristics of the clutch are improved, and it is not necessary to increase the size of the electromagnet, and accordingly, an increase in power consumption (an increase in the battery load), a decrease in engine fuel efficiency, and a reduction in in-vehicle performance can be avoided.
具体的には、本発明の電磁クラッチ装置では、磁束ループ形成部材と近接部材との支持関係にある部分に隣接して設けられた空隙(空間部)の磁気抵抗によって、不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が低減されることにより、正規の磁束ループを形成しアーマチャへ到達する磁束量がそれだけ増大してエネルギー効率が向上させることができる。 Specifically, in the electromagnetic clutch device of the present invention, unnecessary local magnetic flux is generated by the magnetic resistance of a gap (space) provided adjacent to a portion in a supporting relationship between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member. By reducing the leakage of the magnetic flux due to the loop, a regular magnetic flux loop is formed and the amount of magnetic flux reaching the armature is increased accordingly, so that the energy efficiency can be improved.
また、空隙を支持関係にある部分に隣接して設けたから、エネルギー効率を向上させながら、必要な支持関係はそのまま維持される。 Further, since the gap is provided adjacent to the portion having the support relationship, the necessary support relationship is maintained as it is while improving the energy efficiency.
更に、本発明の電磁クラッチでは、磁束ループ形成部材と近接部材との間に磁束ループ形成部材より透磁率の低い小部材である支持部材を配置したことにより、その磁気抵抗によって不要な局部的な磁束ループによる磁束の漏洩が軽減され、エネルギー効率を向上させながら、磁束ループ形成部材と近接部材との間で必要な支持関係を維持させることができる。 Further, in the electromagnetic clutch according to the present invention, by disposing the supporting member, which is a small member having a lower magnetic permeability than the magnetic flux loop forming member, between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member, unnecessary local localization is caused by the magnetic resistance. Leakage of magnetic flux due to the magnetic flux loop is reduced, and the necessary support relationship between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member can be maintained while improving energy efficiency.
更に、磁束ループ形成部材より透磁率の低い小部材としての支持部材を用いたことにより、近接部材を、透磁率の高低に拘わらず自由に選択することが可能になり、選択の範囲がそれだけ広くなった。 Furthermore, by using the supporting member as a small member having a lower magnetic permeability than the magnetic flux loop forming member, it becomes possible to freely select the adjacent member regardless of the level of the magnetic permeability, and the range of selection is wider. became.
更に、本発明の電磁クラッチ装置では、透磁率の低い支持部材に隣接して、磁束ループ形成部材と近接部材との間に設けた空隙(空間部)の磁気抵抗により、エネルギー効率がさらに向上する。 Further, in the electromagnetic clutch device of the present invention, energy efficiency is further improved by the magnetic resistance of a gap (space) provided between the magnetic flux loop forming member and the adjacent member adjacent to the supporting member having low magnetic permeability. .
また、透磁率の低い支持部材を、電磁石に対してアーマチャと軸方向反対側で、近接部材の軸方向端部に配置したことにより、磁束ループ形成部材の軸方向端部にこの透磁率の低い支持部材が位置するから、支持部材の磁気抵抗が正規の磁束ループの形成を妨げることはなく、従って、エネルギー効率が高く保たれる。 In addition, since the supporting member having a low magnetic permeability is disposed at the axial end of the adjacent member on the side opposite to the armature in the axial direction with respect to the electromagnet, the low magnetic permeability is provided at the axial end of the magnetic flux loop forming member. Due to the location of the support member, the reluctance of the support member does not prevent the formation of a regular magnetic flux loop, thus keeping the energy efficiency high.
また、この支持部材によって近接部材の支持性が高く保たれる。 In addition, the support member keeps the supportability of the proximity member high.
また、磁束ループ形成部材と支持関係にある近接部材を透磁率の低い部材にしたことにより、その磁気抵抗によってエネルギー効率がさらに向上する。 In addition, since the proximity member having a supporting relationship with the magnetic flux loop forming member is made of a member having low magnetic permeability, energy efficiency is further improved by its magnetic resistance.
また、近接部材と対向部材との支持関係部分において、磁束ループ形成部材に対して遠い部分に設けられたこの空隙(空間部)は、正規の磁束ループの形成を妨げることがないから、エネルギー効率が高く保たれる。 Further, in the supporting relationship between the adjacent member and the opposing member, the air gap (space portion) provided at a portion far from the magnetic flux loop forming member does not hinder formation of a normal magnetic flux loop, so that energy efficiency is improved. Is kept high.
また、本発明の電磁クラッチ装置は、アーマチャと対向部材との連結部に、エアギャップを大きくする磁束漏洩低減部を設けたことにより、磁束の漏洩を大幅に低減させている。 Further, in the electromagnetic clutch device of the present invention, the magnetic flux leakage is greatly reduced by providing the magnetic flux leakage reduction portion for increasing the air gap at the connection between the armature and the facing member.
従って、磁束の漏洩による電磁コイルの磁力ロス、励磁電流のロス、アーマチャの移動操作力低下などが防止され、電磁クラッチ装置の操作レスポンスが向上し、円滑で安定した動作が得られる。 Accordingly, loss of the magnetic force of the electromagnetic coil, loss of the exciting current, reduction of the operation force of the armature, and the like due to the leakage of the magnetic flux are prevented, the operation response of the electromagnetic clutch device is improved, and a smooth and stable operation can be obtained.
また、アーマチャと対向部材との連結部では、空隙(空間部)を大きくしたことによって摩擦面面積が減少し、アーマチャに掛かる移動抵抗(摺動抵抗)がそれだけ軽減されるから、この移動抵抗によって生じる操作レスポンスの低下とバラツキ、動作の安定性低下などが防止される。 In addition, in the connecting portion between the armature and the facing member, the friction surface area is reduced by increasing the gap (space), and the movement resistance (sliding resistance) applied to the armature is reduced accordingly. The resulting reduction and variation in operation response, reduction in operation stability, and the like are prevented.
従って、本発明の電磁クラッチ装置を、例えば、車両の発進クラッチに用いれば、迅速で安定した発進性が得られ、トランスミッションでは迅速で安定した変速機能が得られる。 Therefore, if the electromagnetic clutch device of the present invention is used for, for example, a start clutch of a vehicle, quick and stable startability can be obtained, and a quick and stable shift function can be obtained in a transmission.
また、本発明の電磁クラッチ装置を、オンデマンド4WDの前後輪間の動力伝達装置やデファレンシャル装置の差動制限用クラッチに用いれば、車両が悪路などを走行する際の脱出性や走破性の向上効果、スタックの防止効果などが高く保たれる。 In addition, if the electromagnetic clutch device of the present invention is used for a power transmission device between front and rear wheels of an on-demand 4WD or a clutch for limiting a differential of a differential device, escape and running performance when the vehicle travels on a rough road or the like can be obtained. The improvement effect and the stack prevention effect are kept high.
また、磁束の漏洩を防止するために、アーマチャが連結される対向部材をアルミニウム合金やステンレス鋼などの非磁性材料を選定する考慮に加えて、例えば、構造用鋼のような低コストの磁性材料を選定する選定の自由度が向上すると共に、充分な強度を得ながら低コストに構成することが可能になる。 In addition, in order to prevent the leakage of magnetic flux, in addition to consideration of selecting a non-magnetic material such as an aluminum alloy or stainless steel for the facing member to which the armature is connected, for example, a low-cost magnetic material such as structural steel is used. The degree of freedom of selection of is improved, and it is possible to obtain a low cost while obtaining sufficient strength.
また、アーマチャの移動操作力低下を補うために、電磁コイルを大型化し、あるいは、励磁電流を増加して磁力を強化する必要もなくなるから、これらに伴うバッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、電磁クラッチ装置及びこれを組み込んだ装置の大型化と重量増加による車載性低下が防止される。 Also, there is no need to increase the size of the electromagnetic coil or to increase the exciting current to increase the magnetic force in order to compensate for the decrease in the armature moving operation force. It is possible to prevent a decrease in the in-vehicle performance due to an increase in the size and weight of the clutch device and a device incorporating the clutch device.
また、本発明の電磁クラッチ装置において、磁束漏洩低減部として欠歯部を設けたことにより、アーマチャと対向部材は、スプライン部の形状が簡単になり、加工コストが低減される上に、欠歯させたスプライン歯の重量だけ軽量化される。この欠歯部によって画成される空間部にはオイルが流通するので、経済性、冷却性も向上する。 Further, in the electromagnetic clutch device of the present invention, by providing the toothless portion as the magnetic flux leakage reducing portion, the shape of the spline portion between the armature and the facing member is simplified, the processing cost is reduced, and the toothless portion is formed. The weight of the spline teeth is reduced. Since oil flows through the space defined by the toothless portion, economy and cooling are also improved.
また、このように磁束漏洩低減部としての欠歯部は、アーマチャのスプライン歯に設けても、対向部材のスプライン歯に設けてもよく、あるいは、アーマチャと対向部材の両方に設けてもよい。 Further, the missing tooth portion as the magnetic flux leakage reducing portion may be provided on the spline teeth of the armature, may be provided on the spline teeth of the facing member, or may be provided on both the armature and the facing member.
また、アーマチャと対向部材は、スプライン歯の歯丈を低くしたことによって軽量化される。 In addition, the armature and the facing member are reduced in weight by reducing the height of the spline teeth.
また、このように歯丈調整歯(歯丈の低いスプライン歯)は、アーマチャに設けても、対向部材に設けてもよく、あるいは、アーマチャと相手側部材の両方に設けてもよい。 Further, the tooth height adjusting teeth (spline teeth having a low tooth height) may be provided on the armature, on the facing member, or on both the armature and the mating member.
さらに、歯丈調整歯(歯丈の低いスプライン歯)は、アーマチャや対向部材の全てのスプライン歯に設けても、あるいは、一部のスプライン歯にだけ設けてもよい。 Further, the tooth height adjusting teeth (spline teeth having a low tooth height) may be provided on all spline teeth of the armature or the opposing member, or may be provided only on some spline teeth.
更に、本発明の電磁クラッチ装置においては、例えば、車両の発進クラッチとして用いられ、クラッチを連結すれば車両は発進可能になり、連結を解除すればトランスミッションの変速が容易になる。 Further, the electromagnetic clutch device of the present invention is used, for example, as a starting clutch of a vehicle. When the clutch is connected, the vehicle can be started, and when the connection is released, the transmission can be easily shifted.
更に、本発明の電磁クラッチ装置は、4輪駆動車で2輪駆動走行時に切り離される車輪側の動力伝達系に配置することができ、クラッチを連結すれば車両は4輪駆動状態になり、連結を解除すれば車両は2輪駆動状態になる。 Furthermore, the electromagnetic clutch device of the present invention can be disposed in a power transmission system on the wheel side that is disconnected during two-wheel drive traveling in a four-wheel drive vehicle. Is released, the vehicle enters the two-wheel drive state.
また、本発明の電磁クラッチ装置を用いたことにより、磁束の漏洩とアーマチャの移動操作力低下とが防止され、操作レスポンスが向上し、円滑で安定した断続機能が得られると共に、電磁コイルの大型化や励磁電流の増加、バッテリーの負担増加、エンジンの燃費低下、大型化と重量増加による車載性の低下などが防止される。 Further, by using the electromagnetic clutch device of the present invention, the leakage of magnetic flux and the decrease in the operation force of the armature are prevented, the operation response is improved, a smooth and stable intermittent function is obtained, and the size of the electromagnetic coil is increased. And increase of the exciting current, increase of the burden on the battery, reduction of the fuel efficiency of the engine, and reduction of the in-vehicle performance due to the increase in size and weight are prevented.
1 電磁クラッチ装置
5 電磁石
7 コイルハウジング(ヨーク:磁束ループ形成部材)
9 ロータ(磁束ループ形成部材)
11 クラッチ(磁束ループ形成部材)
13 アーマチャ(磁束ループ形成部材)
15,17,19,21 空隙(空間部:磁束漏洩低減部)
23 滑り軸受け(指示部材:磁束漏洩低減部)
25 インナーシャフト(軸部材:磁束漏洩低減部)
31 磁束ループ
Reference Signs List 1 electromagnetic
9 Rotor (magnetic flux loop forming member)
11 Clutch (flux loop forming member)
13 Armature (flux loop forming member)
15, 17, 19, 21 Air gap (space: magnetic flux leakage reduction part)
23 Sliding bearing (indicating member: magnetic flux leakage reduction part)
25 Inner shaft (shaft member: magnetic flux leakage reduction part)
31 Magnetic flux loop
Claims (24)
前記コイルへの通電によって生じる電磁力により移動操作される前記アーマチャによって断続操作されるクラッチと、
前記磁束ループ形成部材に近接する近接部材と
を備え、
前記磁束ループ形成部材及び前記近接部材のうちの少なくとも一つは、前記コイルへの通電時に前記磁束ループ形成部材から前記近接部材に漏洩する磁束の量を低減させる磁束漏洩低減部を備えたことを特徴とする電磁クラッチ装置。 A magnetic flux loop forming member comprising an electromagnet and an armature having a coil and a yoke, and forming a magnetic flux loop by energizing the coil;
A clutch intermittently operated by the armature that is moved and operated by an electromagnetic force generated by energizing the coil;
A proximity member adjacent to the magnetic flux loop forming member,
At least one of the magnetic flux loop forming member and the proximity member includes a magnetic flux leakage reduction unit that reduces an amount of magnetic flux leaking from the magnetic flux loop forming member to the proximity member when the coil is energized. Characteristic electromagnetic clutch device.
前記磁束漏洩低減部は、前記磁束ループ形成部材と前記回転部材とによって画成された第四の空間部を備えたことを特徴とする請求項5に記載の電磁クラッチ装置。 The proximity member further includes a rotating member disposed coaxially with the shaft member and in a support relationship with the magnetic flux loop forming member radially outside the shaft member,
The electromagnetic clutch device according to claim 5, wherein the magnetic flux leakage reducing unit includes a fourth space defined by the magnetic flux loop forming member and the rotating member.
前記クラッチを介して入力するトルクを押圧力に変換するカム機構とを更に備え、
前記クラッチをパイロットクラッチとし、前記パイロットクラッチが連結されると、トルクが掛かって発生した前記カム機構の押圧力によって前記メインクラッチが押圧され、連結されることを特徴とする請求項2に記載の電磁クラッチ装置。 A friction type main clutch arranged between the input side and the output side torque transmitting members,
A cam mechanism for converting a torque input through the clutch into a pressing force,
3. The clutch according to claim 2, wherein the clutch is a pilot clutch, and when the pilot clutch is connected, the main clutch is pressed and connected by a pressing force of the cam mechanism generated by applying a torque. Electromagnetic clutch device.
前記クラッチを介して入力するトルクを押圧力に変換するカム機構とを更に備え、
前記クラッチをパイロットクラッチとし、前記パイロットクラッチが連結されると、トルクが掛かって発生した前記カム機構の前記押圧力によって前記メインクラッチが押圧され、連結されることを特徴とする請求項14に記載の電磁クラッチ装置。 A friction type main clutch arranged between the input side and the output side torque transmitting members,
A cam mechanism for converting a torque input through the clutch into a pressing force,
15. The clutch according to claim 14, wherein the clutch is a pilot clutch, and when the pilot clutch is connected, the main clutch is pressed and connected by the pressing force of the cam mechanism generated by applying a torque. Electromagnetic clutch device.
前記磁束ループ形成部材の周囲に近接して配置された複数の近接部材と
を備え、
磁束ループ形成部材から前記近接部材への磁力線の透過率を低下させ、前記磁力線を前記磁束ループが形成される方向に指向させるべく、前記磁束ループ形成部材と前記近接部材との対向面の一部に離間部を設けたことを特徴とする電磁クラッチ装置。 A magnetic flux comprising an electromagnet having a yoke and a coil, a rotor, an armature, and a friction plate whose rotation is restricted by a movement operation of the armature, and a magnetic flux that forms a magnetic flux loop by transmitting magnetic lines of force to these members by energizing the coil; A loop forming member,
A plurality of proximity members arranged close to the periphery of the magnetic flux loop forming member,
Part of a facing surface between the magnetic flux loop forming member and the proximity member so as to reduce the transmittance of the magnetic flux lines from the magnetic flux loop forming member to the proximity member and direct the magnetic flux lines in a direction in which the magnetic flux loop is formed. An electromagnetic clutch device characterized in that a separation portion is provided in the electromagnetic clutch device.
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