JP2005515368A - 複数のスタータ・発電機手段を有するバイワイヤクラッチ - Google Patents

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Abstract

クラッチであって、クラッチディスク（１２）と、対向する摩擦パッド（２４、２５）を支持し該パッド間にクラッチディスク（１２）が収容されているキャリパ手段（１０）と、対向する摩擦パッド（２４、２５）を付勢しクラッチディスク（１２）と摩擦係合させるための付勢手段（３２）と、モータ手段（２、３）と、付勢手段（３２）によって加えられた付勢力に対抗して、対向する摩擦パッド（２４、２５）を互いに変位させるためにモータ手段（２、３）により駆動可能なスクリュー作動手段（１７〜２２）とを含み、前記クラッチディスク（１２）及びキャリパ手段（１０）の各々は入力側部材（９）又は出力側部材（１３）に接続されており、スクリュー作動手段は、ねじが逆向きの２個のスクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）を含み、スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）はクラッチディスク（１２）と同軸であり、各アクチュエータのナット（１７、１８）及びスクリュー（２１、２２）の一方は、入力側部材（９）又は出力側部材（１３）に対して回転可能に支持されており、各アクチュエータの前記ナット（１７、１８）及びスクリュー（２１、２２）の他方は、対向する摩擦パッド（２４、２５）に係合しており、モータ手段（２、３）は２個のモータを含み、各モータは、クラッチディスク（１２）に対して同軸であると共に、各スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）に駆動可能に接続されていることを特徴とするクラッチ。

Description

本発明は、クラッチディスクと、対向する摩擦パッドを支持し該パッド間にクラッチディスクが収容されているキャリパ手段と、対向する摩擦パッドを付勢しクラッチディスクと摩擦係合させるための付勢手段と、モータ手段と、付勢手段により加えられた付勢力に対抗して、対向する摩擦パッドを互いに変位させるようにモータ手段により駆動可能なスクリュー作動手段とを含み、前記クラッチディスク及びキャリパ手段の各々が入力側部材又は出力側部材に接続されているクラッチに関する。
このようなクラッチは公知である。前記従来技術のクラッチのスクリュー作動手段は、アクチュエータと組み合わされた複数の電気モータを含み、アクチュエータは、クラッチディスクの円周方向に等間隔に配置されている。前記電気モータは、クラッチと一緒に回転動作を行う。
即ち、前記モータへの給電は、回転電気接続を介して行わなければならず、通常はスリップリングにより行っている。このようなレイアウトは複雑であり不具合を起こしやすい。スリップリングは磨耗することが避けられず、最終的には、このような磨耗現象によりクラッチが機能しなくなる虞がある。
従って、本発明の目的は、上に述べたタイプのクラッチであって、より簡単で且つより信頼性の高いレイアウトのクラッチを提供することである。この目的は次のような構成で達成される。スクリュー駆動手段は、ねじ山が逆向きの２個のスクリュー／ナットアクチュエータを含み、スクリュー／ナットアクチュエータはクラッチディスクに対し同軸であり、各アクチュエータのナット及びスクリューの一方は入力側部材又は出力側部材に対して回転可能に支持されており、各アクチュエータの前記ナット及びスクリューの他方は、対向する摩擦パッドに係合しており、モータ手段は２個のモータであり、各モータはクラッチディスクに対し同軸であると共に各スクリュー／ナットアクチュエータに駆動可能に接続されている。
スクリュー／ナットアクチュエータを相互に適切に回転させることにより、対向する摩擦パッドを所望の量だけ変位させることができ、これによりクラッチにおけるスリップ量を所望の量とすることができる。アクチュエータのねじが逆向きであるため、モータ間の回転差を適切に選択することにより、対向する摩擦バッド間の変位を良好に決定できる。
モータは固定されたステータを有することができる。即ち、モータへ給電するのにスリップリングを必要としない。これにより、移動可能な部品が少なくなり、クラッチの構造を頑丈で比較的簡素なものとすることができ、クラッチの信頼性が高まる。モータは、好ましくは電気式のものである。
好ましくは、各摩擦パッドに係合しているスクリュー／ナットアクチュエータのスクリューは互いに強固に連結されている。モータとアクチュエータの間の駆動のための接続は、ベルトやチェーン等、数通りの方法で行うことができるが、歯車による駆動が好ましい。これら歯車駆動系は、モータのロータに接続されたリング歯車と、スクリュー／ナットアクチュエータのナットに接続された外歯ナット歯車と、リング歯車及びナット歯車に係合する中間歯車とを含み、前記中間歯車は、クラッチディスクに同軸に設けられ且つ入力側部材に支持された質量体に回転可能に支持されている。これらの歯車により、伝達比を変更することもできる。
各組の中間歯車が取り付けられる質量体は、クラッチが取り付けられるエンジン、好ましくは車両の燃焼機関に対し、フライホイールとして機能させることが有利である。
本発明の更なる利点は、クラッチをこのような車両エンジンのスタータと一体化できるということである。これに関して説明すると、質量体は２個の質量体部分を有し、一方の質量体部分は入力側部材に強固に連結されており、他方の質量体部分は、第１の質量体部分に対し回転可能に支持されていると共にキャリパ手段に強固に連結されており、更に、前記質量体はトルクを伝達するために接線方向に向けられたバネを介して相互に係合しており、各質量体部分は、対応する歯車駆動系の一組の中間歯車を支持している。
クラッチの電気モータが互いに調和して移動するように制御することにより、それに相当する回転が入力側部材に与えられ、この回転により車両の燃焼機関を始動させる。質量体半体間に配置された接線方向バネは、始動時に発生するピークトルクに対処するための通常のダンピング機構として作用する。
好ましくは、アクチュエータのナットは、キャリパ手段に強固に連結された質量体部分に対し、互いに反対向きのアンギュラコンタクト軸受を介して、回転可能に支持されている。付勢手段は圧縮バネとすることができ、該バネは、ブラインド穴に収容されていると共に、一方の組の摩擦パッドを支持するプレッシャープレートと係合している。アクチュエータのスクリューは、前記一方の組の摩擦パッドを支持しているプレッシャープレートに強固に連結されている。キャリパ手段は内方に延びたブラケットを有し、ブラケットは他方の組の摩擦パッドを支持している。クラッチディスクは、軸方向に平行移動可能である。クラッチディスクの平行方向移動により、摩擦パッドの磨耗を補償できる。
クラッチのバランス調整のため、静バランス調整ユニット又は動バランス調整ユニットを組み込むことができる。好ましくは、自動バランス調整ユニットにより、動力伝達系統に発生する振動を最小にする。
モータ手段のステータは、ハウジングに強固に連結することができる。前記ハウジングには、入力側部材のための開口及び出力側部材のための開口が同軸且つ対向して設けられている。
更に、電気モータのロータ及びステータは、車両エンジンの稼動中に電流を発生させるために用いることができる（発電機機能）。
バイワイヤクラッチ及び一体化されたＩＳＧについての説明を、所謂「ミディアム」或いは「マイルド」ハイブリッド変速機について行う。この動力伝達系統の概念では、電気モータは任意の駆動条件において短時間だけブーストトルクを供給する。所謂「フル」ハイブリッド変速機では、電気モータにより静止位置から所定の速度まで車両を駆動した後、電気モータはオフになる。その後、車両の推進力は、比較的小型の内燃機関により提供されるようになる。この場合、内燃機関を始動させるための小型の電気モータと、上に述べたように車両を駆動するための大型の電気モータが設けられる。いずれのタイプの変速機でも、電気モータは永久磁石タイプ或いはブラシタイプとすることができ、ロータは、クラッチの中心軸に対して同芯であるか或いは直交したものとすることができる。電気モータの回転方向を反対方向に切り替えると、車両の逆向きの駆動モードが形成される。
次に、図示の本発明に係るクラッチの一実施形態を参照し、更に本発明を説明する。
図１及び図２に示すクラッチはハウジング１を含み、ハウジングには２個の同軸の電気モータ２、３が収容されている。前記電気モータはそれぞれ、質量体６の質量体部分４、５と係合している。これら質量体部分４、５は、一体型二列深溝ボール軸受７を介して互いに回転可能である。更にこれらは制限された範囲で相対回転できるように、等間隔に配置された複数の接線方向バネ８を介して既知の方法により互いに係合している。
質量体部分の一方、即ち質量体部分４は、軸方向に溝が入った入力側スリーブ９と接続されており、該スリーブは、エンジン（車両の燃焼機関等）に接続される。他方の質量体部分５はキャリパ手段１０に接続されており、キャリパ手段は、クラッチディスク１２に重なるブラケット１１を有する。クラッチディスク１２は環状の駆動部材１３を支持しており、駆動部材は、スプライン等により車両等の手動或いは自動の変速機等に接続される。
質量体部分５の内側から当接部１４が半径方向に延びており、当接部１４の両側に、２個のアンギュラコンタクトボール軸受１５、１６が支持されている。これらボール軸受１５と１６とは、２個のスクリューアクチュエータ１９、２０のナット１７、１８と一緒に離間されるか或いは一体とされる。該アクチュエータは更にスクリュー２１、２２を含む。ナット１７と１８及びスクリュー２１と２２は逆ねじであり、ナット１７、１８とスクリュー２１、２２とはボール（図示せず）を介して互いに係合している。スクリュー２１、２２は、延長部３３を介して、摺動可能なプレッシャープレート２３に接続されている。スプライン／溝接続３４により、これらの部品は互いに回転不可能に保持されている。スクリュー２１、２２を移動させると、当接部３３は、プレッシャープレート２３によって支持されるようになり、その後一方の組の摩擦パッド２４と係合している該プレート２３をブラケット１１から遠ざかる方向に移動させ、クラッチディスク１２と摩擦パッド２４、２５４とは互いにスリップするようにする。反対側の組の摩擦パッド２５はブラケット１１に接続されており、クラッチディスク１２は、前記摩擦パッド２４の組と摩擦パッド２５の組の間に収容されている。
各電気モータ２、３のステータ２６はハウジングに取り付けられており、ハウジングは、エンジンハウジングに固定されているか、或いは内蔵式ＣＶＴバイワイヤ変速機のハウジング等に一体化されている。前記モータ２、３の各ロータ２７は、別々のリング歯車２８に接続されている。前記リング歯車２８は、組を構成する中間歯車２９のそれぞれと噛み合っており、中間歯車は軸受３０を介して質量体部分４、５のそれぞれに支持されている。ナット１７、１８は、中間歯車２９のそれぞれと係合する外歯歯車３１を有する。ギアに代わるものとしては、チェーンや歯付きベルトによる駆動手段も考えられる。
本発明のクラッチは数通りの方法で制御することができ、この方法について次に述べる。まず、モータ２、３を異なる回転速度で駆動することができ、これにより各歯車トランスミッション２８〜３１を介してナット１７、１８に異なる回転動作を与えることができる。スクリューが逆ねじであるため、プレッシャープレート２３は軸方向に動かされ、これによりクラッチディスク１２と、対向する組を構成する摩擦パッド２４、２５との間の摩擦係合が変化する。このようにして、入力側部材９と出力側部材１３の間をスリップさせるか、固定するか、或いは自由回転を許容することができる。
別の方法として、電気モータ２、３を調和させて動かすことができる。これにより、スクリューのねじ山が逆ねじであるため、入力側部材９に回転動作が与えられる。このようにすると、本発明のクラッチは、入力側部材９に接続された車両の燃焼機関等のエンジンためのスタータモータとして機能することができる。
第３の方法では、電気モータ２、３を発電機として機能させる。入力側部材９に接続されたエンジンが稼動しているとき、ロータ２７同士は調和した状態で各スタータ２６に対して移動し、適切な電気的制御を行うことにより電流が発生する。
要するに、本発明に係るクラッチは、摩擦クラッチとしても、スタータモータとしても、発電機としても機能することができる。
電気モータ２、３は永久磁石を用いるものでもよいし、ブラシタイプのものでもよい。これら電気モータ２、３のロータ２７は、クラッチの軸に対して同軸のものとすることができ、また、クラッチの軸に対して直交したものとすることもできる。電気モータ２、３のハウジングは、クラッチが接続されるエンジンのハウジングの一体部分とすることができる。更に、これらの電気モータのハウジングは、変速機或いは中間ハウジングに一体化される。
本発明のクラッチは、既に述べたように、自動車用に用いることもできるが、旋盤や掘削機械、風車等の産業用途にも適用できる。
クラッチの部品は、金属製、非金属製或いは複合材料製とすることができ、冷間成形、鋳造、成形等のプロセスにより製造することができる。
尚、プレッシャープレート２３は、摩擦パッド２４及び質量体５に対して回転不能である。
本発明のクラッチは、電気的に作動可能な前進／後退駆動装置及び電気的に駆動可能な連続可変変速機を含む連続可変動力伝達装置の一部とすることができる。また、自動車のマニュアル式変速機動力伝達装置或いはオートマチック式ギア変速機動力伝達装置の一部とすることもできる。
図１は、クラッチの一部を取り除いた斜視図である。 図２は、図１のクラッチの半径方向断面図である。

Claims (15)

  1. クラッチであって、クラッチディスク（１２）と、対向する摩擦パッド（２４、２５）を支持し該パッド間にクラッチディスク（１２）が収容されているキャリパ手段（１０）と、対向する摩擦パッド（２４、２５）を付勢しクラッチディスク（１２）と摩擦係合させるための付勢手段（３２）と、モータ手段（２、３）と、付勢手段（３２）によって加えられた付勢力に対抗して、対向する摩擦パッド（２４、２５）を互いに変位させるためにモータ手段（２、３）により駆動可能なスクリュー作動手段（１７〜２２）とを含み、前記クラッチディスク（１２）及びキャリパ手段（１０）は各々、入力側部材（９）又は出力側部材（１３）に接続されており、
    スクリュー作動手段は、ねじが逆向きの２個のスクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）を含み、スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）はクラッチディスク（１２）と同軸であり、各アクチュエータのナット（１７、１８）及びスクリュー（２１、２２）の一方は、入力側部材（９）又は出力側部材（１３）に対して回転可能に支持されており、各アクチュエータの前記ナット（１７、１８）及びスクリュー（２１、２２）の他方は、対向する摩擦パッド（２４、２５）に係合しており、モータ手段（２、３）は２個のモータを含み、各モータは、クラッチディスク（１２）に対して同軸であると共に、各スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）に駆動可能に接続されていることを特徴とするクラッチ。
  2. スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）は、互いに強固に連結されたスクリュー（２１、２２）を有し、前記スクリューは、対向する摩擦パッド（２４、２５）に係合している、請求項１に記載のクラッチ。
  3. モータ（２、３）は、電気モータであり、軸に対して同芯であるか又は直交している、請求項１又は２に記載のクラッチ。
  4. 各モータ（２、３）は、歯車駆動系（２８〜３１）を介して各スクリュー／ナットアクチュエータに係合している、請求項３に記載のクラッチ。
  5. 各歯車駆動系が、モータ（２、３）のロータ（２７）に接続されたリング歯車（２８）と、スクリュー／ナットアクチュエータのナット（１７、１８）に接続された外歯ナット歯車（３１）と、リング歯車（２８）及びナット歯車（３１）に係合する中間歯車（２９）とを含み、前記中間歯車（２９）は質量体（６）に回転可能に支持されており、質量体（６）は、クラッチディスク（１２）に同軸に設けられ且つ入力側部材（９）に支持されている、請求項４に記載のクラッチ。
  6. 質量体（６）は２個の質量体部分（４、５）を有し、一方の質量体部分（４）は入力側部材（９）に強固に連結されており、他方の質量体部分（５）は、第１の質量体部分（４）対し回転可能に支持されていると共にキャリパ手段（１０）に強固に連結されており、更に、前記質量体（４、５）は、トルクを伝達するために、接線方向に向けられたバネ（８）を介して相互に係合しており、各質量体部分（４、５）は、対応する歯車駆動系の一組の中間歯車（２９）を支持している、請求項５に記載のクラッチ。
  7. アクチュエータのナット（１７、１８）は、キャリパ手段（１０）に強固に連結された質量体部分（５）に対し、互いに反対向きのアンギュラコンタクト軸受（１５、１６）を介して、回転可能に支持されている、請求項６に記載のクラッチ。
  8. 付勢手段は圧縮バネ（３２）を含み、該バネは、ブラインド穴（３３）に収容されていると共に、一方の組の摩擦パッド（２４）を支持するプレッシャープレート（２３）と係合している、請求項７に記載のクラッチ。
  9. アクチュエータのスクリュー（２１、２２）は、スプライン／溝接続（３４）及び当接部（３３）を介して、前記一方の組の摩擦パッド（２４）を支持しているプレッシャープレート（２３）に連結されており、キャリパ手段（１０）は内方に延びたブラケット（１１）を有し、ブラケット（１１）は他方の組の摩擦パッド（２５）を支持し、クラッチディスク（１２）は軸方向に平行移動可能である、請求項８に記載のクラッチ。
  10. モータ手段（２、３）のステータ（２６）はハウジング（１）に強固に連結され、前記ハウジング（１）には、入力側部材（９）のための開口（３４）及び出力側部材（１３）のための開口（３５）が同軸且つ対向して設けられている、前記請求項のいずれかに記載のクラッチ。
  11. スクリュー／ナットアクチュエータ（１７〜２２）は、ボールタイプ、ローラタイプ又は摩擦タイプのアクチュエータからなる、前記請求項のいずれかに記載のクラッチ。
  12. ボールスクリューアクチュエータは、スクリュー内に収容されたボール循環手段を有する、請求項１１に記載のクラッチ。
  13. 電気モータは、発電機として駆動可能である、請求項３〜９のいずれかに記載のクラッチ。
  14. 電気モータは、トルクを増大させるために調和させて駆動可能である、請求項３〜９及び１３のいずれかに記載のクラッチ。
  15. 自動バランス調整装置が設けられている、前記請求項のいずれかに記載のクラッチ。
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