JP2000283179A - クラッチの駆動装置 - Google Patents

クラッチの駆動装置

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JP2000283179A
JP2000283179A JP11092376A JP9237699A JP2000283179A JP 2000283179 A JP2000283179 A JP 2000283179A JP 11092376 A JP11092376 A JP 11092376A JP 9237699 A JP9237699 A JP 9237699A JP 2000283179 A JP2000283179 A JP 2000283179A
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clutch
driving device
ultrasonic motor
input shaft
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Hiroyuki Nishizawa
博幸 西澤
Masataka Osawa
正敬 大澤
Masanobu Kimura
正信 木村
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチの駆動装置のエネルギ効率を向上さ
せると共に装置の小型化を図る。 【解決手段】 入力軸や出力軸と同軸上に中空構造の超
音波モータ22を配置し、超音波モータ22から出力さ
れる回転力を不思議歯車機構により構成されたトルク増
幅器40により増幅し、このトルク増幅した回転力によ
り押圧カム機構50のカム51を回転させて軸方向の押
圧力を生じさせクラッチ52の締結力を得る。超音波モ
ータ22は、電源の供給を停止してもトルクを保持する
から、装置のエネルギ効率を向上させることができる。
また、超音波モータ22は中空構造として入力軸や出力
軸と同軸上に配置できるから、装置をコンパクトにする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クラッチの駆動装
置に関し、詳しくは、入力軸とこの入力軸と同軸に配置
された出力軸との継断を行なうクラッチの駆動装置やク
ラッチの継断を行なう駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のクラッチの駆動装置とし
ては、電動機を駆動してカムを回転させ、このカムによ
りクラッチの締結力を得るものが提案されている(例え
ば、特開平4−266619号公報など)。この装置で
は、自動車用自動変速機などに用いられるクラッチに適
用することにより、油圧によりクラッチを作動させる装
置の欠点、例えば、温度により粘性が変化し制御性や安
定性を欠く点の改良を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
たクラッチの駆動装置では、クラッチに締結力を作用さ
せている間中、電動機に電力を供給する必要があるか
ら、エネルギ効率を低下させるという問題があった。ま
た、電動機を配置するスペースやカムを配置するスペー
ス,電動機の回転力をカムに伝達するための例えばリン
ク機構などを配置するスペースを入出力軸の近傍に特別
に設ける必要が生じ、装置が大型化するという問題もあ
った。
【0004】本発明のクラッチの駆動装置は、駆動装置
のエネルギ効率を向上させることを目的の一つとし、駆
動装置の小型化を図ることを目的の一つとする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明のクラッチの駆動装置は、上述の目的の少なくとも
一部を達成するために以下の手段を採った。
【0006】本発明の第1のクラッチの駆動装置は、入
力軸と該入力軸と同軸に配置された出力軸との継断を行
なうクラッチの駆動装置であって、前記入力軸と同軸に
配置され、回転力を前記クラッチの締結力に変換する回
転力変換手段と、前記入力軸と同軸に配置され、前記回
転力変換手段に前記回転力を出力可能な電動機とを備え
ることを要旨とする。
【0007】この本発明の第1のクラッチの駆動装置で
は、入力軸と同軸に配置された電動機が、入力軸と同軸
に配置され回転力をクラッチの締結力に変換する回転力
変換手段に回転力を出力することによってクラッチの締
結力を得る。こうした本発明の第1のクラッチの駆動装
置によれば、入力軸や出力軸と同軸に配置された電動機
や回転力変換手段によりクラッチの締結力を得ることが
できる。
【0008】この本発明の第1のクラッチの駆動装置に
おいて、前記回転力変換手段と前記電動機とに機械的に
接続され、前記電動機から出力された回転力を増幅して
前記回転力変換手段に伝達する回転力増幅手段を備える
ものとすることもできる。こうすれば、十分な回転力を
出力できない電動機を用いて十分なクラッチの締結力を
得ることができる。
【0009】また、本発明の第1のクラッチの駆動装置
において、前記回転力増幅手段は、前記入力軸と同軸に
配置された不思議歯車機構を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、大きな回転力を得ることができる。
【0010】本発明の第2のクラッチの駆動装置は、ク
ラッチの継断を行なう駆動装置であって、回転力を前記
クラッチの締結力に変換する回転力変換手段と、該回転
力変換手段に前記回転力を出力可能な超音波モータとを
備えることを要旨とする。
【0011】この本発明の第2のクラッチの駆動装置で
は、超音波モータが、回転力をクラッチの締結力に変換
する回転力変換手段に回転力を出力することによってク
ラッチの締結力を得る。こうした本発明の第2のクラッ
チの駆動装置によれば、超音波モータや回転力変換手段
によりクラッチの締結力を得ることができる。また、超
音波モータは、駆動電源を切ると最大駆動トルクと同等
の静止トルクを持つため、クラッチ締結力を一定値に保
つ場合には電力消費がなく、エネルギ効率が向上する効
果がある。
【0012】
【発明の他の態様】本発明の第1のクラッチの駆動装置
は、上述の態様の他、以下の態様をとることも可能であ
る。
【0013】本発明の第1のクラッチの駆動装置は、前
記回転力増幅手段と前記電動機とに機械的に接続され、
前記電動機から出力される回転力により駆動され、前記
回転力増幅手段による前記回転力変換手段への増幅され
た回転力の伝達の前に前記回転力変換手段による前記回
転力の前記クラッチの締結力への変換の準備を行なう変
換準備手段を備える態様とすることもできる。この態様
によれば、変換準備手段が回転力増幅手段による回転力
変換手段へ回転力の伝達の前に回転力変換手段による回
転力のクラッチの締結力への変換の準備を行なうことが
できる。この結果、迅速にクラッチの締結力を得ること
ができる。
【0014】また、本発明の第1のクラッチの駆動装置
は、前記電動機として超音波モータを用いる態様とする
こともでき、この態様では更に、前記超音波モータは中
空構造のロータとステータからなるものとすることもで
きる。こうすれば、入力軸や出力軸と同軸上に電動機を
容易に配置できると共に、装置を小型化することができ
る。また、クラッチ締結力を変える時のみ電力を消費
し、クラッチ締結力を一定に保つ時は電力を消費しない
ようにしてエネルギ効率を向上させることができる。
【0015】あるいは、本発明の第1のクラッチ駆動装
置は、前記電動機として、ロータが前記不思議歯車機構
のキャリアを兼ねるよう該不思議歯車機構と一体形成さ
れてなる超音波モータを用いる態様とすることもでき
る。こうすれば、部品点数が少なくなるから、シンプル
で小型の装置とすることができる。
【0016】また、本発明の第1のクラッチ駆動装置
は、前記回転力変換手段が軸方向に押圧力を作用するカ
ムを備えるものとすることもできる。こうすればカムの
動作により軸方向に押圧力を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は本発明の一実施例であるク
ラッチの駆動装置20の構成の概略を模式的に示す模式
構成図であり、図2は実施例のクラッチの駆動装置20
を自動車用オートマチックトランスミッションの変速用
クラッチに適用した際の構成の概略を示す構成図であ
る。
【0018】図示するように、実施例のクラッチの駆動
装置20は、入力軸12や出力軸14と同軸に配置され
回転力を出力する超音波モータ22と、クラッチ52の
クリアランスをつめる粗動用カム機構30と、超音波モ
ータ22から出力された回転力(トルク)を増幅するト
ルク増幅器40と、回転力により軸方向に押圧力を得て
クラッチ52に締結力を与える押圧カム機構50とを備
える。
【0019】超音波モータ22は、図3に例示するよう
に、中空のロータ23と、圧電素子により形成されたス
テータ24と、このロータ23とステータ24とに介在
する摩擦材25と、ロータ23をステータ24に加圧す
る加圧バネ26(図2参照)と、ステータ24に位相差
90度の交流電圧を印加する二つの電源28,29とか
ら構成されている。超音波モータ22は、二つの電源2
8,29から位相差90度の交流電圧をステータ24に
印加することによりステータ24に生じる進行波の進行
によりロータ23を回転させる。電源28に対する電源
29の位相を反転させると、ステータ24に生じる進行
波は逆向きに進行し、ロータ23を逆向きに回転させ
る。なお、超音波モータ22は、電源の供給を切っても
トルクを保持する。
【0020】トルク増幅器40は、不思議歯車機構とし
て構成されており、固定太陽歯車42と、固定太陽歯車
42と同軸に配置され固定太陽歯車42の歯数と若干異
なる歯数の回転太陽歯車44と、固定太陽歯車42と回
転太陽歯車44とに介在する摩擦材45と、固定太陽歯
車42と回転太陽歯車44とに介在するスラストベアリ
ング43と、固定太陽歯車42および回転太陽歯車44
と歯合し自転しながら公転することにより歯数の相違か
ら回転太陽歯車44を固定太陽歯車42に対して回転さ
せる複数のピニオンギヤ46と、この複数のピニオンギ
ヤ46を接続してその公転の回転軸を軸として回転する
キャリア48とを備える。なお、キャリア48は、図2
の適用例では超音波モータ22のロータ23と一体のも
のとして形成されている。実施例では、固定太陽歯車4
2の歯数を153とすると共に回転太陽歯車44の歯数
を150としたから、回転太陽歯車44はピニオンギヤ
46の公転1回で3歯分だけ固定太陽歯車42に対して
回転し、その減速比(トルク増幅比)は50となる。実
施例のトルク増幅器40におけるピニオンギヤ46の自
転と公転の方向および回転太陽歯車44の回転方向を図
4に示す。図示するように、ピニオンギヤ46の公転方
向に対して回転太陽歯車44は逆向きに回転する。実施
例では、不思議歯車機構の固定太陽歯車42や回転太陽
歯車44を内歯歯車としたが、外歯歯車として構成して
もよい。
【0021】粗動用カム機構30は、粗動用カム32と
回転ストッパ34とにより構成されており、超音波モー
タ22の回転によりトルク増幅器40が無負荷状態の
間、即ちクラッチ52のクリアランスをつめる間は、ト
ルク増幅器40の固定太陽歯車42と回転太陽歯車44
とに介在する摩擦材45により固定太陽歯車42と回転
太陽歯車44とが一体となって粗動用カム32を登るよ
うになっている。超音波モータ22の回転が継続する
と、トルク増幅器40は粗動用カム32を登り切って回
転ストッパ34に当接し、固定太陽歯車42が固定さ
れ、回転太陽歯車44が摩擦材45の摩擦力に打ち勝っ
て回転を始めるようになっている。
【0022】押圧カム機構50は、カム51を備え、入
力される回転力によりカム51が回転することにより、
リターンスプリング60に抗して軸方向に押圧力を作用
させ、クラッチ52に締結力を与える。
【0023】トルク増幅器40は、回転太陽歯車44が
ピニオンギヤ46の公転方向に対して逆向きに回転する
よう回転太陽歯車44の歯数を設定することにより入力
される回転力に対して出力される回転力の向きは逆にな
るから、押圧カム機構50によりクラッチ52に締結力
を与えている間は、トルク増幅器40の固定太陽歯車4
2は粗動用カム機構30の回転ストッパ34に押しつけ
られ、粗動用カム32を滑り落ちることはない。
【0024】以上説明した実施例のクラッチの駆動装置
20によれば、入力軸12や出力軸14と同軸に超音波
モータ22やトルク増幅器40等を配置したから、装置
をコンパクトにすることができる。また、実施例のクラ
ッチの駆動装置20によれば、超音波モータ22は電源
の供給を切ってもそのトルクを保持するから、クラッチ
52の完全解放状態や完全締結状態では超音波モータ2
2へ電力の供給の必要がなく、エネルギ効率の高い装置
とすることができる。更に、実施例のクラッチの駆動装
置20によれば、トルク増幅器40を備えることによ
り、高トルクを得ることができ、クラッチ52の完全締
結を完全に行なうことができる。あるいは、実施例のク
ラッチの駆動装置20によれば、粗動用カム機構30を
備えることにより、クラッチ52に十分なクリアランス
を確保することができると共に、このクリアランスを迅
速につめることができる。加えて、実施例のクラッチの
駆動装置20によれば、電磁力を用いないから金属摩擦
粉などを吸着しない。また、実施例のクラッチの駆動装
置20によれば、超音波モータ22のロータ23とトル
ク増幅器40のキャリア48とを一体形成したから、装
置の部品点数を少なくしてシンプルなものにすることが
できると共に装置を小型にすることができる。
【0025】実施例のクラッチの駆動装置20では、自
動車用オートマチックトランスミッションの変速クラッ
チに適用したが、自動車用マニュアルトランスミッショ
ンのクラッチに適用するものとしてもよい。この場合、
図5に例示する変形例のクラッチの駆動装置20Bの構
成とすることができる。なお、図6は変形例のクラッチ
の駆動装置20Bを自動車用マニュアルトランスミッシ
ョンのクラッチに適用した際の構成の概略を示す構成図
である。図5に示すように、変形例のクラッチの駆動装
置20Bは、粗動用カム機構30を備えない点を除いて
実施例のクラッチの駆動装置20と同一の構成をしてい
る。したがって、変形例のクラッチの駆動装置20Bの
構成のうち実施例のクラッチの駆動装置20と同一の構
成については同一の符号を付して、その説明は省略す
る。この変形例のクラッチの駆動装置20Bでは超音波
モータ22の回転力がトルク増幅器40でトルク増幅さ
れ、押圧カム機構50のカム51を回転させることによ
り軸方向の押圧力を発生させ、これを押圧部材53を介
してクラッチ板加圧バネ54を押してクラッチ52Bに
締結力を生じさせる。
【0026】実施例のクラッチの駆動装置20では、自
動車用オートマチックトランスミッションの変速クラッ
チに適用したが、他の如何なるクラッチやブレーキ等に
ついても適用することができる。
【0027】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるクラッチの駆動装置
20の構成の概略を模式的に示す模式構成図である。
【図2】 実施例のクラッチの駆動装置20を自動車用
オートマチックトランスミッションの変速用クラッチに
適用した際の構成の概略を示す構成図である。
【図3】 超音波モータ22の構成を説明する説明図で
ある。
【図4】 トルク増幅器40におけるピニオンギヤ46
の自転と公転の方向および回転太陽歯車44の回転方向
を例示する説明図である。
【図5】 変形例のクラッチの駆動装置20Bの構成の
概略を模式的に示す模式構成図である。
【図6】 変形例のクラッチの駆動装置20Bを自動車
用マニュアルトランスミッションのクラッチに適用した
際の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
20 クラッチの駆動装置、20B 変形例のクラッチ
の駆動装置、22 超音波モータ、23 ロータ、24
ステータ、25 摩擦材、26 加圧バネ、28,2
9 電源、30 粗動用カム機構、32 粗動用カム、
34 回転ストッパ、40 トルク増幅器、42 固定
太陽歯車、43 スラストベアリング、44 回転太陽
歯車、45 摩擦材、46 ピニオンギヤ、48 キャ
リア、50 押圧カム機構、51 カム、52,52B
クラッチ、53 押圧部材、54 クラッチ板加圧バ
ネ、60 リターンスプリング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 正信 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 3J027 FA36 FA50 FB02 GA01 GB03 GC22 GD03 GD09 3J056 AA34 AA60 AA63 BA05 BA06 BE06 BE30 CD10 DA07 GA05 GA12 3J057 AA02 AA04 BB04 CA20 GA11 GA80 GB40 HH02 JJ04 5H680 AA00 AA06 AA08 AA19 BB03 BB16 BC00 CC07 DD01 DD02 DD23 DD53 DD66 DD73 DD87 EE13 EE20 FF33

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力軸と該入力軸と同軸に配置された出
    力軸との継断を行なうクラッチの駆動装置であって、 前記入力軸と同軸に配置され、回転力を前記クラッチの
    締結力に変換する回転力変換手段と、 前記入力軸と同軸に配置され、前記回転力変換手段に前
    記回転力を出力可能な電動機とを備える駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記回転力変換手段と前記電動機とに機
    械的に接続され、前記電動機から出力された回転力を増
    幅して前記回転力変換手段に伝達する回転力増幅手段を
    備える請求項1記載の駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記回転力増幅手段は、前記入力軸と同
    軸に配置された不思議歯車機構を備える請求項2記載の
    駆動装置。
  4. 【請求項4】 クラッチの継断を行なう駆動装置であっ
    て、 回転力を前記クラッチの締結力に変換する回転力変換手
    段と、 該回転力変換手段に前記回転力を出力可能な超音波モー
    タとを備える駆動装置。
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