JP2004286117A - 二方向クラッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力軸7の外周には円筒面13が形成される一方、ギヤ11の内周には複数のカム面15が形成され、円筒面13と各カム面15との間にローラ17が介装されている。ローラ17は、出力軸7に軸受21を介して支持された保持器23のポケット25に保持されており、アコーディオンスプリング27によりで右回転方向に付勢されている。保持器23は、ローラ17がカム面15に対して中立となる位置で、センタリングばね51のばね力によりギヤ11に対して弾性保持されている。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の動力伝達機構や補機駆動系等に用いられる二方向クラッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
2方向クラッチは、自動車の動力伝達機構や補機駆動系等において、動力の伝達経路を切換える手段として用いられている。例えば、内燃機関と電動モータとの二つの動力源を有するハイブリッドカーでは、内燃機関に加えて電動モータによる走行を行う場合、電動モータの回転を正逆両回転方向で二方向クラッチを介して出力軸に伝達させている。その他、二方向クラッチは、電動モータを併用した補機駆動系や四輪駆動車のセンタデフ等にも採用されている(例えば、特許文献1〜6参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−5200号公報 (第3頁、図3)
【特許文献2】
特開平6−344796号公報 (第3頁、図2)
【特許文献3】
特開平10−53044号公報 (第4頁、図2)
【特許文献4】
特開平7−42767号公報 (第2頁、図2)
【特許文献5】
特開平9−25959号公報 (第4頁、図1)
【特許文献6】
米国特許第3295625号 (第1頁、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した二方向クラッチは、内輪要素と外輪要素とのいずれか一方に円筒面を形成すると共に、内輪要素と外輪要素とのいずれか他方にカム面を形成し、円筒面とカム面との間にローラやスプラグ等のトルク伝達部材を介装したもので、トルク伝達部材をカム面の中立位置あるいは一方の係合位置に保持し、電磁クラッチ機構や摩擦駆動機構によりトルク伝達部材を保持する保持器の位相を切り替える構成を採っている。ところが、トルク伝達部材がカム面の中立位置に保持されるものにあっては、トルク伝達部材が保持器内の二つの付勢手段により保持されるため、部品点数や製造コストが増大する問題があった。一方、トルク伝達部材がカム面の一方の係合位置に保持されるものにあっては、円筒面とトルク伝達部材とが摺接することになるため、二方向クラッチの非作動時において引き摺りトルクに起因する燃費の低下等が起こる問題があった。
【0005】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、比較的簡便を採りながら、動力損失の少ない二方向クラッチを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1の発明では、カム面と円筒面とのいずれか一方が形成された内輪要素と、カム面と円筒面とのいずれか他方が形成された外輪要素と、当該カム面と当該円筒面との間に介装され、当該内輪要素と当該外輪要素との間でのトルク伝達を行うトルク伝達部材と、当該トルク伝達部材を前記カム面に略沿う方向に付勢する付勢手段と、当該トルク伝達部材および当該付勢手段を保持すると共に、前記カム面に対して相対回動可能に支持された保持器とを備えた二方向クラッチにおいて、前記トルク伝達部材が前記カム面に対して中立状態となる位置に前記保持器が弾性保持手段により弾性保持され、かつ、前記付勢手段が前記トルク伝達部材の片側のみに配置されたものを提案する。
【0007】
また、請求項2の発明では、請求項1の二方向クラッチにおいて、前記保持器に形成され、前記内輪要素と前記外輪要素とのうちカム面を有するカム面側要素に対して軸方向に延設された延設部と、当該延設部と当該カム面側要素との間に介装され、当該カム面側要素の回転力を当該保持器に摩擦伝達して当該カム面側要素に対して当該保持器を相対回動させる摩擦駆動手段とを更に備えたものを提案する。
【0008】
また、請求項3の発明では、請求項2の二方向クラッチにおいて、前記摩擦駆動手段は、前記延設部に対して相対回動自在に保持された差動要素または静止要素と、当該延設部に一体または別体に形成され、当該差動要素または静止要素と摺接する摩擦面と、当該動要素または静止要素に一体または別体に形成され、当該延設部と摺接する摩擦面と、当該差動要素または静止要素側の摩擦面と、当該延設部側の摩擦面とを圧接させる押圧手段とを有するものを提案する。
【0009】
また、請求項4の発明では、請求項1〜3の二方向クラッチにおいて、前記内輪要素に、当該内輪要素と前記トルク伝達部材との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたものを提案する。
【0010】
また、請求項5の発明では、請求項1〜4の二方向クラッチにおいて、前記保持器に、前記摩擦駆動手段の摩擦面への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたものを提案する。
【0011】
また、請求項6の発明では、請求項1〜5の二方向クラッチにおいて、前記トルク伝達部材がローラであるものを提案する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をハイブリッドカーの動力伝達機構における二方向クラッチに適用した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は実施形態に係る二方向クラッチの縦断面図であり、図2は図1中のA−A断面図であり、図3は図1中のB−B断面図である。
【0013】
図1〜図3に示したように、本実施形態の二方向クラッチ1は、軸受3,5を介して図示しないハウジングに支持された出力軸(内輪要素)7と、図示しない電動モータに連結され軸受9を介して出力軸7に支持されたギヤ(外輪要素)11とを有している。
【0014】
出力軸7の外周には円筒面13が形成される一方、ギヤ11の内周には複数(本実施形態では、10箇所)のカム面15が形成され、円筒面13と各カム面15との間にローラ(トルク伝達部材)17が介装されている。図1中、符号18,19は出力軸7に形成されてカム面15とローラ17との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路を示している。
【0015】
ローラ17は、出力軸7に軸受21を介して支持された保持器23のポケット25に保持されており、図4に平面視を示すアコーディオンスプリング(付勢手段)27の押圧部29により図2中で右回転方向に付勢されている。
【0016】
保持器23は、カム面側要素であるギヤ11に対して軸方向に延設された延設部31を有しており、この延設部31とギヤ11との間に摩擦駆動機構(摩擦駆動手段)33が介装されている。図1〜図3中で、符号35は延設部31の外周に突設されたフランジ部を示しており、このフランジ部35がギヤ11の図1中左端面に摺接している。
【0017】
摩擦駆動機構33は、図示しないハウジングに固定されると共に延設部31に回動自在に外嵌したスイッチングプレート(静止要素)41と、延設部31にスプライン嵌合した第1,第2摩擦板43,45と、延設部31にスプライン嵌合した波ばね47とから構成されている。図1中、符号20は保持器23に形成されて摩擦駆動機構33への潤滑油の供給を行う潤滑油路を示している。
【0018】
本実施形態の場合、出力軸7における円筒面13とフランジ部35との間に略C字形状のセンタリングばね(弾性保持手段)51が圧縮(与圧)された状態で外嵌している。センタリングばね51はその自由端側に略L字形状の第1,第2係止部53,55を有しており、これら第1,第2係止部53,55は、ギヤ11の図1,図3中の上部に形成された切欠き57の内側面にそれぞれ係合すると共に、保持器23のフランジ部35に穿設された楕円弧状の係止孔59の内側面にもそれぞれ係合している。
【0019】
保持器23は、図2,図3に示したように、ローラ17がカム面15に対して中立となる位置で、センタリングばね51のばね力によりギヤ11に対して弾性保持されている。また、保持器23には図1,図3中の下部にギヤ11側に向けてストッパ61が突設されており、このストッパ61がギヤ11の図1,図3中の下部に形成された切欠き62内で移動可能となっている。
【0020】
以下、本実施形態の作用を述べる。
【0021】
自動車が内燃機関により駆動されている場合、二方向クラッチ1内では出力軸7のみが回転する。この際、本実施形態では、図2に示したように、ローラ17がカム面15に対して中立となっているため、二方向クラッチ1によって出力軸7の回転が阻害されず、引き摺りトルクに起因する動力損失等が起こらない。
【0022】
一方、前進走行時に自動車の駆動源が内燃機関のみの状態から電動モータが更に加わると、電動モータに連結されたギヤ11が出力軸7の回転数より高い回転数で図3中で左回転方向に回転を始める。すると、ギヤ11の回転力がセンタリングばね51を介して保持器23に伝達され、保持器23がギヤ11に対して連れ回ろうとするが、本実施形態の場合、保持器23は、摩擦駆動機構33を介して摩擦係合したスイッチングプレート41により制動されている状態にあるため、ギヤ11に対して遅れて回転することになる。
【0023】
これにより、保持器23は、図5に示したように、弾性体であるセンタリングばね51を撓めながら、そのストッパ61が切欠き62の端面に当接するまでギヤ11に対して左回転方向に相対回転し、この時点でローラ17がカム面15に係合する。その結果、ローラ17を介してギヤ11と出力軸7とが連結され、電動モータによる出力軸7の駆動が実現される。
【0024】
本実施形態の場合、潤滑油路18,19を介してカム面15とローラ17との接触部位に潤滑油が供給されるため、カム面15やローラ17、円筒面13の摩耗や焼き付き等が抑制される。また、二方向クラッチ1の作動時には、摩擦駆動機構33内でスイッチングプレート41と第1,第2摩擦板43,45とが摺接することになるが、潤滑油路20介して摩擦駆動機構33に潤滑油が供給されるため、これら部材の摺接面の発熱や摩耗が抑制される。
【0025】
一方、後退走行時に自動車の駆動源が内燃機関のみの状態から電動モータが更に加わると、電動モータに連結されたギヤ11が出力軸7の回転数より高い回転数で図3中で右回転方向に回転を始める。この場合も、保持器23は、図6に示したように、弾性体であるセンタリングばね51を撓めながら、そのストッパ61が切欠き62の端面に当接するまでギヤ11に対して右回転方向に相対回転し、前進走行時と同様の手順で電動モータによる出力軸7の駆動が実現される。
【0026】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では内輪要素側に円筒面を形成し、外輪要素側にカム面を形成するようにしたが、内輪要素側にカム面を形成し、外輪要素側に円筒面を形成するようにしてもよい。また、摩擦駆動機構についていえば、静止要素たるスイッチングプレートに代えて差動要素を用いるようにしてもよいし、摩擦板の枚数を1枚あるいは3枚以上としてもよいし、押圧手段として波ばね以外のスプリングを採用するようにしてもよい。更には、保持器の駆動手段として摩擦駆動機構に代えて電磁クラッチ機構や油圧または空圧シリンダ、油圧または電動サーボ、電磁弁等を採用してもよい。二方向クラッチの全体構成についても、その他、本発明を逸脱しない範囲であれば、二方向クラッチの全体構成や各部材の具体的形状等についても適宜変更可能である。
【0027】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的簡便を採りながら、動力損失の少ない二方向クラッチが得られ、コストの低減や燃費の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る二方向クラッチの縦断面図である。
【図2】図1中のA−A断面図である。
【図3】図1中のB−B断面図である。
【図4】アコーディオンスプリングの平面図である。
【図5】実施形態の作用を示す説明図である。
【図6】実施形態の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
1‥‥二方向クラッチ
3,5‥‥軸受
7‥‥出力軸(内輪要素)
9‥‥軸受
11‥‥ギヤ(外輪要素)
13‥‥円筒面
15‥‥カム面
17‥‥ローラ
18〜20‥‥潤滑油路
21‥‥軸受
23‥‥保持器
25‥‥ポケット
27‥‥アコーディオンスプリング(付勢手段)
31‥‥延設部
33‥‥摩擦駆動機構
35‥‥フランジ部
41‥‥スイッチングプレート
43‥‥第1摩擦板
45‥‥第2摩擦板
47‥‥波ばね
51‥‥センタリングばね(弾性保持手段)
53‥‥第1係止部
55‥‥第2係止部
57‥‥切欠き
59‥‥係止孔
61‥‥ストッパ
62‥‥切欠き
Claims (6)
- カム面と円筒面とのいずれか一方が形成された内輪要素と、
カム面と円筒面とのいずれか他方が形成された外輪要素と、
当該カム面と当該円筒面との間に介装され、当該内輪要素と当該外輪要素との間でのトルク伝達を行うトルク伝達部材と、
当該トルク伝達部材を前記カム面に略沿う方向に付勢する付勢手段と、
当該トルク伝達部材および当該付勢手段を保持すると共に、前記カム面に対して相対回動可能に支持された保持器と
を備えた二方向クラッチにおいて、
前記トルク伝達部材が前記カム面に対して中立状態となる位置に前記保持器が弾性保持手段により弾性保持され、かつ、前記付勢手段が前記トルク伝達部材の片側のみに配置されたことを特徴とする二方向クラッチ。 - 前記保持器に形成され、前記内輪要素と前記外輪要素とのうちカム面を有するカム面側要素に対して軸方向に延設された延設部と、
当該延設部と当該カム面側要素との間に介装され、当該カム面側要素の回転力を当該保持器に摩擦伝達して当該カム面側要素に対して当該保持器を相対回動させる摩擦駆動手段と
を更に備えたことを特徴とする、請求項1記載の二方向クラッチ。 - 前記摩擦駆動手段は、
前記延設部に対して相対回動自在に保持された差動要素または静止要素と、
当該延設部に一体または別体に形成され、当該差動要素または静止要素と摺接する摩擦面と、
当該動要素または静止要素に一体または別体に形成され、当該延設部と摺接する摩擦面と、
当該差動要素または静止要素側の摩擦面と、当該延設部側の摩擦面とを圧接させる押圧手段と
を有することを特徴とする、請求項2記載の二方向クラッチ。 - 前記内輪要素に、当該内輪要素と前記トルク伝達部材との接触部位への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
- 前記保持器に、前記摩擦駆動手段の摩擦面への潤滑油の供給を行う潤滑油路が形成されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
- 前記トルク伝達部材がローラであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の二方向クラッチ。
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