JP2006316984A - 双方向クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチが入状態で入力側回転体の回転を逆転したときに、クラッチが切れないことがある。
【解決手段】入力部と連動連結した入力側回転体２７と、該入力側回転体の内側に同軸上に配置した出力側回転体１３と、該入力側回転体の内周面と該両出力側回転体の外周面との間に形成される環状空間に配置したケージ３１と、該ケージに該入力側回転体の内周面と該出力側回転体の外周面とに対し係合・離脱可能に保持した複数のローラ３２と、該ケージを非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段と、該入力回転体や該出力側回転体、該ケージ、該複数のローラ、該摩擦係合手段を収納するケース１２とを備えてなる双方向クラッチ１１において、前記ローラを介して前記出力側回転体と楔結合して一体回転する前記入力側回転体の回転が逆転したときに、該ローラを保持する前記ケージの回転を一時的に抑制する手段３５・３８を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行車両の前進走行時又は後進走行時に、車両の走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動で切り換える双方向クラッチに関する。

従来から、走行車両の前進走行時又は後進走行時に車両の走行状態に応じて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを自動で切り換える双方向クラッチは開示されている。この双方向クラッチは、入力側回転体内にローラを保持したケージなどを介して出力側回転体を嵌入しており、通常は入力側回転体の内周面と出力側回転体の外周面に対しローラが離脱した状態に保持されることにより、クラッチが切れて出力側回転体には入力側回転体の回転力を伝達せず、これにより走行車両を二輪駆動状態にしており、入力側回転体の回転速度に対し出力側回転体の回転速度が相対的に遅くなった時にのみ、入力側回転体の内周面と出力側回転体の外周面に対しローラが係合して入力側回転体と出力側回転体とが楔結合することにより、クラッチが入って出力側回転体に入力側回転体の回転力が付与され、これにより走行車両を牽引力が必要になったときにだけ自動的に四輪駆動状態にするように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２７８８０４号公報

しかし、従来のような双方向クラッチをオフロードタイプの四輪駆動車両の車輪駆動クラッチとして用いた場合では、走行負荷が高い状態で入力側回転体と出力側回転体とが楔結合するとトルクを閉じ込み易く、四輪駆動状態での前後進切換時、前記入力側回転体の回転が逆転しても、入力側回転体の内周面と出力側回転体の外周面に対しローラが係合したまま離脱しないという不具合が生じることがあった。一旦こうなってしまうと、不必要に四輪駆動状態が続くため燃費が悪くなるうえ、左右の出力側回転体が相対回転不能となるので、旋回性が極端に悪化する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、入力部と連動連結した入力側回転体と、該入力側回転体の内側に同軸上に配置した出力側回転体と、該入力側回転体の内周面と該両出力側回転体の外周面との間に形成される環状空間に配置したケージと、該ケージに該入力側回転体の内周面と該出力側回転体の外周面とに対し係合・離脱可能に保持した複数のローラと、該ケージを非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段と、該入力回転体、該出力側回転体、該ケージ、該複数のローラ、該摩擦係合手段を収納するケースとを備え、該出力側回転体の回転速度が該入力側回転体の回転速度よりも相対的に速くなると、該入力側回転体から該出力側回転体への動力伝達を遮断し、該出力側回転体の回転速度が該入力側回転体の回転速度よりも相対的に遅くなると、該ローラを該入力側回転体の内周面と該出力側回転体の外周面とに対し係合させることにより、該入力側回転体と該出力側回転体とを楔結合させて、該入力側回転体から該出力側回転体への動力伝達を可能とするように構成した双方向クラッチにおいて、前記ローラを介して前記出力側回転体と楔結合して一体回転する前記入力側回転体の回転が逆転したときに、該ローラを保持する前記ケージの回転を一時的に抑制する手段を設けたものである。

請求項２においては、前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージの一端面に形成した受部と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を該受部側に突出するように付勢した付勢部材と、該強制係合部材を該受部から離間した状態に保持し、前記入力側回転体の回転方向が切り換わるときにのみ該強制係合部材を突出させる保持部材とを有し、該強制係止部材を該ケージの該受部に係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したものである。

請求項３においては、前記ケージと前記入力側回転体との間にバネを介設し、該ケージを前記保持部材に相対回転可能に摩擦的に圧接して、前記摩擦係合手段を構成したものである。

請求項４においては、前記保持部材は、前記入力側回転体の回転方向切換時に前記ケージに連れ回り回転して、前記強制係合部材を前記受部側に突出させて該受部に係合させるものである。

請求項５においては、前記保持部材の前記ケージへの連れ回り回転を規制する連れ回り回転規制手段と、該連れ回り回転規制手段で該保持部材の連れ回り回転が規制された後、該ケージの回転抑制状態を解除する解除手段とを設けたものである。

請求項６においては、前記保持部材に一対の突起を所定幅で形成し、該保持部材の該両突起間に前記強制係合部材を保持する前記ケースの保持部を配設し、該保持部をそのいずれか一方の突起で該ケースの保持部に係止して、該保持部材の前記ケージへの連れ回り回転を規制するように、前記連れ回り回転規制手段を構成したものである。

請求項７においては、前記ケージの一端面に形成した前記受部を突起状に形成して、該ケージに前記保持部材が連れ回り回転されるに従って該受部と前記強制係合部材とを係合しつつ、該受部にて強該制係合部材を前記保持部側に押動し、該強制係合部材を該受部から離間した状態に前記保持部材で保持することで、該強制係合部材と該受部の係合状態を解除するようにして、前記解除手段を構成したものである。

請求項８においては、前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージの一端に形成される受部と、該ケージの受部側に突出可能とされた強制係合部材と、該強制係合部材を該ケージの該一端と反対側に付勢する付勢部材と、前記入力側回転体に相対回転可能に摩擦的に圧接されるカム部材とを有し、該強制係合部材を該付勢部材の付勢力により該受部から離間した状態に保持し、前記入力側回転体の回転方向が切り換わる時にのみ該カム部材が該入力側回転体に連れ回り回転され、これにより該カム部材に形成したカム部に該強制係合部材が乗り上げて、該付勢部材の付勢力に抗して該強制係合部材が突出して、該受部に係合するように構成したものである。

請求項９においては、前記カム部材の前記入力側回転体への連れ回り回転を規制する連れ回り回転規制手段と、該連れ回り回転規制手段で前記カム部材の連れ回り回転が規制された後、前記ケージの回転抑制状態を解除する解除手段とを設けたものである。

請求項１０においては、前記入力側回転体及び前記ケージと前記カム部材の間に前記ケースに相対回転不能に係止した保持部材を配設し、該保持部材に該カム部材の回転方向に沿って延伸される貫通状の長孔を形成し、該カム部材に突設した規制部材を、該長孔に貫通して該保持部材に対し相対回動可能とするとともに、該規制部材を前記入力側回転体に相対回転可能に摩擦的に圧接して、該カム部材の該入力側回転体への連れ回り回転を可能とし、該規制部材が該長孔のいずれかの端部に当接することで該カム部材の該入力側回転体への連れ回り回転を規制するように、前記連れ回り回転規制手段を構成したものである。

請求項１１においては、前記保持部材は、前記受部と前記カム部材との間にて前記強制係合部材を貫通させているものである。

請求項１２においては、前記付勢部材が、前記強制係合部材が前記カム部材の前記カム部より外れたときに、該強制係合部材を前記受部から離間させて、該強制係合部材と該受部の係合状態を解除するようにして、前記解除手段を構成したものである。

請求項１３においては、前記ケージと前記入力側回転体との間にバネを介設し、該ケージを前記保持部材に相対回転可能に摩擦的に係合して、前記摩擦係合手段を構成したものである。

請求項１４においては、前記ケージと前記保持部材とを、摩擦板を用いて摩擦的に係合しているものである。

請求項１５においては、前記ケージと前記保持部材とを、電磁石を用いて摩擦的に係合しているものである。

請求項１６においては、前記ケージの回転を抑制する手段は、前記ケージの一端に形成した受部と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を受部側に突出するように付勢した付勢部材と、該強制係合部材を受部から離間した状態に保持する保持部材と、該保持部材による該強制係合部材の保持状態を前記入力側回転体の回転方向が切り換わるときにのみ解除して該強制係合部材を突出させる電磁石とを有し、該強制係止部材を該ケージの該受部に係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したものである。

請求項１７においては、前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージに相対回転不能に設けた第一回転部材と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を該第一回転部材側に突出するように付勢した付勢部材とを有し、該第一回転部材に当該第一回転部材の回転方向に沿って延伸される長孔状の開口部を設けて、該開口部に該強制係合部材を前記入力側回転体の回転方向切換時のみ挿入し、該強制係合部材と該第一回転部材とを係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したものである。

請求項１８においては、前記強制係合部材を複数設け、各強制係合部材を前記第一回転部材に圧接させて、該第一回転部材の外周縁部を前記ケースの一部に圧接して、前記摩擦係合手段を構成したものである。

請求項１９においては、前記強制係合部材の前記第一回転部材に対して反対側に、前記入力側回転体に相対回転不能に設けた第二回転部材と、該入力回転体に所定量だけ相対回転可能に設けた第三回転部材とを並べて配置し、該第二回転部材と該第三回転部材とに爪を設けて該第一回転部材の前記開口部に挿入し、該開口部への前記強制係合部材の進入を前記入力側回転体の回転方向切換時を除いては阻止するように構成したものである。

請求項２０においては、前記第三回転部材を、前記入力側回転体の回転方向切換時にのみ前記第二回転部材に対し相対回転させて、該第二回転部材と該第三回転部材の各爪を前記第一回転部材の前記開口部の回転方向一側に移動し、該開口部の他側に前記強制係合部材を挿入して、該強制係合部材と該第一回転部材とを係合させるものである。

請求項２１においては、前記ケージの回転を抑制したときに、前記第一回転部材に対し前記第二回転部材と前記第三回転部材とが相対回転するに従って、該第二回転部材又は該第三回転部材の爪で前記強制係合部材を前記ケース側に押動して、該第一回転部材の前記開口部から押し出し、該第一回転部材に圧接した状態に保持することで、該強制係合部材と該第一回転部材の係合状態を解除するように構成したものである。

請求項２２においては、前記入力側回転体を共通として前記出力側回転体を一対設け、該一対の出力側回転体のそれぞれに前記複数のローラを設置して、前記ケージで保持するように構成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、前記ローラを介して前記出力側回転体と楔結合して一体回転する前記入力側回転体の回転が逆転したときに、該ローラを保持するケージの回転を一時的に抑制することが可能となり、入力側回転体の回転速度に対しケージの回転速度を強制的に遅らせて、入力側回転体の内周面と出力側回転体の外周面に対し係合状態のローラを確実に離脱させて、双方向クラッチを入状態から切状態に切り換えることができる。そのため、入力側回転体と左右の各差動出力軸との楔結合が解除されずに、双方向クラッチが入状態のまま出力側回転体が入力側回転と逆転方向に一体回転するという不具合の発生を防止することができ、過大な負荷が作用する環境下で係脱作動するオフロードタイプの四輪駆動車両の車輪駆動クラッチとして適する。

そして、請求項１に示す如き前記ケージの回転抑制手段の、一つの様態を、請求項２に示す如き構成により提供することができ、このような手段を備えた双方向クラッチを用いることで、過大な負荷が作用する環境下で係脱作動するオフロードタイプの四輪駆動車両の車輪駆動クラッチとして適する。

また、請求項３に示す如き構成により、請求項２に示す回転抑制手段に用いる保持部材は、ケージに相対回転可能に摩擦的に圧接することで、双方向クラッチの必須要素である前記摩擦係合手段の一つの要素として機能し、部品点数の増加を抑制し、コンパクトな双方向クラッチを実現できる。

また、請求項４において、前記入力側回転体の回転方向切換時における該保持部材の前記ケージへの連れ回りを利用して、前記強制係合部材を突出状態にしてケージに係合させることができ、該強制係合部材を突出させるための他の部材を不要とし、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項５の如く、連れ回り回転規制手段と解除手段とを設けることにより、回転方向の切換時のみケージの回転を抑制した後は、直ちにケージが、二輪駆動状態と四輪駆動状態に切換可能な通常の状態に復帰し、入力部の回転方向切換後において正常な双方向クラッチの機能を得ることができる。

また、請求項６の如く構成することで、前記のケージ回転抑制手段の構成要素たる保持部材と、前記ケースの一部分とを加工することで、そのまま前記連れ回り規制手段とすることができ、他に該連れ回り規制手段としての部品を設ける必要がなく、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項７の如く構成することで、前記入力側回転体の受部の形状を工夫するだけで、前記保持部材の前記ケージへの連れ回りに伴って自然に前記強制係合部材を該受部から離間することのできる解除手段とすることができ、他に該解除手段としての部品を設ける必要がなく、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項１に示す如き前記ケージの回転抑制手段の、別の様態を、請求項８に示す如き構成により提供することができ、このような手段を備えた双方向クラッチを用いることで、過大な負荷が作用する環境下で係脱作動するオフロードタイプの四輪駆動車両の車輪駆動クラッチとして適する。

また、請求項９の如く、連れ回り回転規制手段と解除手段とを設けることにより、回転方向の切換時のみケージの回転を抑制した後は、直ちにケージが、二輪駆動状態と四輪駆動状態に切換可能な通常の状態に復帰し、入力部の回転方向切換後において正常な双方向クラッチの機能を得ることができる。

また、請求項１０の如く、長孔を形成した保持部材と、カム部材から突設される規制部材とにより構成した前記連れ回り規制手段において、該規制部材は、該保持部材の長孔を貫通するので、該保持部材を介して、カム部材とケージとの間の距離を一定に画定するとともに、該規制部材を案内することができ、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項１１の如く、前記強制係合部材が前記保持部材を貫通することにより、該保持部材と該強制係合部材との干渉が回避され、かつ、該保持部材を用いて該強制係合部材を案内することができ、また、請求項１０記載の如く該保持部材を介して画定したカム部材とケージとの間の距離を、該強制係合部材の配設のために拡大する必要がなく、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項１２の如く構成することにより、前記カム部材のカム部をそのまま前記解除手段として利用することができ、他に解除手段としての部品を設ける必要がなく、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項１３に示す如き構成により、前記保持部材は、ケージに相対回転可能に摩擦的に圧接することで、双方向クラッチの必須要素である前記摩擦係合手段の一つの要素として機能し、部品点数の増加を抑制し、コンパクトな双方向クラッチを実現できる。

また、請求項１４に示す如く構成することで、摩擦板を用いて，簡単かつ低コストに前記保持部材と前記ケージとの摩擦的圧接を実現することができる。

また、請求項１５に示す如く、電磁石を用いて前記保持部材と前記ケージとの摩擦的圧接を実現することができ、使用するうちに磨耗することでメンテナンスが必要な部材を用いないので、耐用性が向上する。

また、請求項１に示す如き前記ケージの回転抑制手段の、更に別の様態を、請求項１６に示す如き構成により提供することができ、このような手段を備えた双方向クラッチを用いることで、走行車両の前後進切換を円滑にできる。また、ケージの回転抑制手段としての強制係合部材のケージへの係合を、電磁石にて実現することができ、複雑な機械的構成を排することができ、また、使用しているうちに磨耗することでメンテナンスが必要な部材を用いないので、耐用性が向上する。

そして、請求項１に示す如き前記ケージの回転抑制手段の、一つの様態を、請求項１７に示す如き構成により提供することができ、このような手段を備えた双方向クラッチを用いることで、過大な負荷が作用する環境下で係脱作動するオフロードタイプの四輪駆動車両の車輪駆動クラッチとして適する。

また、請求項１８に示す如き構成により、請求項２に示す回転抑制手段に用いる第一回転部材は、ケースに相対回転可能に摩擦的に圧接することで、双方向クラッチの必須要素である前記摩擦係合手段の一つの要素として機能し、部品点数の増加を抑制し、コンパクトな双方向クラッチを実現できる。

また、請求項１９において、前記入力側回転体の回転方向切換時を除いては、強制係合部材と第一回転部材とが係合することを防止でき、該強制係合部材を挿入不能とする構成を簡単なものとし、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項２０において、前記入力側回転体の回転方向切換時における第二回転部材と第三回転部材の相対回転を利用して、前記強制係合部材を第一回転部材の開口部に挿入して第一回転部材と係合させることができ、該強制係合部材を挿入可能とするための他の部材を不要とし、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項２１の如く構成することで、回転方向の切換時のみケージの回転を抑制した後は、直ちにケージが、二輪駆動状態と四輪駆動状態に切換可能な通常の状態に復帰し、入力部の回転方向切換後において正常な双方向クラッチの機能を得ることができる。また、前記第二回転部材と第三回転部材の爪の形状を工夫するだけで、該第二回転部材と第三回転部材の第一回転部材に対する相対回転に伴って自然に前記強制係合部材を該開口部から押し出すことのできる解除手段とすることができ、他に該解除手段としての部品を設ける必要がなく、双方向クラッチにおける部品点数の増加や組立性の複雑化や全体サイズの拡大を抑制できる。

また、請求項１乃至２１のいずれかの如く構成した双方向クラッチは、請求項２２に示す如く構成することにより、差動装置として活用することができ、一対の出力側回転体は、左右一対の車軸を駆動するのに用いることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図２は図１における双方向クラッチを適用した差動装置の一部拡大図、図３は双方向クラッチの側面断面図、図４は（Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は図３における双方向クラッチの一部拡大図であって、入力側回転体の回転方向切換時におけるケージ、ローラ及び出力側回転体の動きを示す図、図５は（Ａ）・（Ｂ）は図１の双方向クラッチにおける強制係合部材とケージの受部との係合部の展開断面図であって、入力側回転体の回転方向切換時に強制係合部材が受部に係合してケージの回転を抑止するまでを示す図、図６は（Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は強制係合部材と受部との係合部の展開断面図であって、図５（Ｂ）より引き続いて、受部に係合した強制係合部材が受部より離間してケージの回転抑止を解除するまでを示す図、図７は本発明の第２実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図８は図７の双方向クラッチにおけるカム部材の側面図、図９は本発明の第３実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図１０は本発明の第４実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図１１は本発明の第５実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図１２は本発明の第６実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面面図、図１３は図１２における双方向クラッチを適用した差動装置の一部拡大図、図１４は第６実施例におけるケージ上に設けられた第一回転部材の側面図、図１５は第６実施例における入力側回転体上に並設された第二及び第三回転部材の側面図、図１６は入力側回転体の回転時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図、図１７は入力側回転体の回転方向切換直後における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図、図１８は入力側回転体の回転方向切換時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図であって、強制係合部材が第一回転部材に係合してケージの回転を抑止する状態を示す一部断面図、図１９は入力側回転体の回転方向切換時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図であって、図１８より引き続いて、第一回転部材に係合した強制係合部材が当該第一回転部材から離間してケージの回転抑止を解除するまでを示す図、図２０（Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は強制係合部材と第一回転部材との係合部の展開断面図であって、（Ａ）は入力側回転体の回転方向切換時以外における強制係合部材と第一回転部材との非係合時の状態、（Ｂ）は入力側回転体の回転方向切換時に強制係合部材が第一回転部材に係合してケージの回転を抑止した状態、（Ｃ）はこれに引き続いて、第一回転部材に係合した強制係合部材が当該第一回転部材から離間してケージの回転抑止を解除する途中の状態を示す図、図２１は本発明の第７実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図、図２２は本発明の双方向クラッチを前輪差動装置として適用した車両用走行伝動装置のスケルトン図、図２３は本発明の第１実施例に係る回転方向切換時の強制回転抑止構造を採用する双方向クラッチを適用した前輪・後輪駆動用ＰＴＯ装置を示す断面図である。

本発明の双方向クラッチを前輪差動装置として適用した走行車両においては、図２２に示す如く、機体後部にエンジン１と、エンジン１の出力を受けるトランスミッション２を内装するミッションケース３とが前後に配設され、該ミッションケース３に連設して後輪差動装置４を内装する後輪差動ケース５が配設されている。後輪差動ケース５からは左右外側に後輪差動装置４で互いに差動連結された左右一対の差動出力軸６・６が延出され、左右の各差動出力軸６にプロペラ軸７やユニバーサルジョイントを介して後輪９を取り付けた後輪車軸１０が駆動連結されている。

また、機体前端部に前輪差動装置として双方向クラッチ１１１を内装する前輪差動ケース１２が配設されている。前輪差動ケース１２からは左右外側に双方向クラッチ１１１で互いに差動連結された左右一対の差動出力軸１３・１３が延出され、左右の各差動出力軸１３にプロペラ軸１４やユニバーサルジョイントを介して前輪１６を取り付けた前輪車軸１７が駆動連結されている。なお、左右の後輪９・９は操舵不能に、左右の前輪１６・１６は操舵自在に機体にサスペンション支持されている。

そして、前記トランスミッション２の出力軸２Ａが後輪差動装置４を介して左右の差動出力軸６・６に連動連結されて、トランスミッション２の出力が後輪９・９に伝達されるように構成されている。またさらに、トランスミッション２の出力軸２Ａがミッションケース３から前方に延設されたプロペラ軸１８やユニバーサルジョイント、双方向クラッチ１１１を介して左右の差動出力軸１３・１３に連結されて、該双方向クラッチ１１１の入切状態の切換によりトランスミッション２の出力が前輪１６・１６にも伝達可能とされ、走行車両が二輪駆動状態又は四輪駆動状態で前進又は後進走行できるように構成されている。

本発明の実施例１に係る双方向クラッチ１１を適用した差動装置（図１２に示す車両に適用した場合、前輪差動装置）を、図１から図６を用いて説明する。図１に示す如く、前記双方向クラッチ１１を内装する前輪差動ケース１２は、第一ケース１２Ａと、第二ケース１２Ｂと、第三ケース１２Ｃとが一体的に連結されて構成されている。第一ケース１２Ａと第二ケース１２Ｂとには、ピニオンギヤ２１を備えるピニオンギヤ軸２２が軸受を介して回転自在に支持されている。ピニオンギヤ軸２２はユニバーサルジョイントを介して前記プロペラ軸１８と駆動連結されている。第二ケース１２Ｂと第三ケースにそれぞれ左右の差動出力軸１３・１３が軸受を介して支持されて、前輪差動ケース５２外側に延出されている。

また、第二ケース１２Ｂと第三ケース１２Ｃとに、入力側回転体となるリングギヤ２６とそれを固着するリングギヤ軸２７が軸受を介して回転自在に支持されている。該リングギヤ２６がピニオンギヤ軸２２のピニオンギヤ２１に噛合されている。こうして、トランスミッション２の出力軸２Ａの回転力がプロペラ軸１８からピニオンギヤ軸２２を介してリングギヤ軸２７に入力されて、出力軸２Ａの回転によりリングギヤ軸２７が回転されるように構成されている。

前記リングギヤ軸２７は中空状に形成されており、その内側に左右一対の差動出力軸１３・１３が出力側回転体として同軸上に配置され、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３・１３の外周面との間に、図３等に示す如き環状空間３０が形成されている。環状空間３０内側の差動出力軸１３・１３の外周面が断面視円形状に形成される一方、環状空間３０外側のリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａが断面視多角形状に形成されて、円周方向に所定間隔ごとに配置される該多角形の各角部（各最大内径部）の両側には、該差動出力軸１３の外周面からの距離を徐々に狭めるように楔状間隙３０Ａが形成されている。

前記リングギヤ軸２７と左右の差動出力軸１３・１３との間の環状空間３０に、円筒状をなすケージ３１が設けられている。該環状空間３０内におけるケージ３１の左右各差動出力軸１３への対峙部分には開口部３１Ａが、該ケージ３１の円周方向に所定間隔ごとに設けられ、各開口部３１Ａにローラ３２が保持されている。該ケージ３１は、左の差動出力軸１３に対するローラ３２を保持する部分と、右の差動出力軸１３に対するローラ３２を保持する部分とに、軸方向で分離自在に接合されている。各ローラ３２は、図３に示す如く、リングギヤ軸２７の各最大内径部（楔状間隙３０Ａ・３０Ａ間）に対峙するように配置された状態をその中立位置としている。該環状空間３０におけるリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の距離は、該リングギア軸２７の各最大内径部において最大となって、ローラ３２の直径よりも大きくなっており、各楔状間隙３０Ａを経て徐々に小さくなり、ケージ３１のローラ３２の非保持部に対峙する部分はローラ３２の直径より小さくなっている。従って、ケージ３１とリングギヤ軸２７との相対回転が、中立位置にローラ３２を配置させる値からずれると、ローラ３２は該中立位置から外れ、図４（Ａ）・（Ｂ）に示す如く、楔状間隙３０Ａにて、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間に食い込まれるようになる。

各ローラ３２の中央部には環状溝３２Ａが設けられ、該環状溝３２Ａに左右の各差動出力軸１３・１３の周囲に設けられた環状の付勢部材３３が係着されて、各ローラ３２がリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａの最大内径部に向けて付勢されつつ、左右の各差動出力軸１３・１３に接触している。この付勢部材３３の付勢力により、楔状間隙３０Ａにおけるローラ３２のリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａへの係合を確実にしている。こうして、各ローラ３２がリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面に対し係合・離脱可能にケージ３１に保持されている。

また、図１、図２等に示す如く、前記前輪差動ケース１２内における該リングギア軸２７の外側にて、前記ケージ３１の一端側にはフランジ３１Ｂが形成され、該フランジ３１Ｂの外側側方に保持部材３５が設けられている。該保持部材３５は、前輪差動ケース１２に対して相対回転可能に設けられている。そして、保持部材３５の内側とフランジ３１Ｂの外側との間に摩擦板３６が設けられる一方、フランジ３１Ｂの内側とリングギヤ軸２７の一端との間にバネ３７が設けられて、ケージ３１がリングギヤ軸２７と保持部材３５とにそれぞれ相対回転可能に摩擦的に圧接されている。こうして、ケージ３１がリングギヤ軸２７に連れ回り回転可能とされるとともに、保持部材３５がケージ３１に連れ回り回転可能とされている。

図５（Ａ）・（Ｂ）、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、前記保持部材３５の外側面に一対の突起３５Ａ・３５Ｂが円周方向に所定幅で形成され、両突起３５Ａ・３５Ｂの間に位置するように第二ケース１２Ｂの内周カム面２７Ａに強制係合部材３８の保持部１２ＢＡが形成されている。両突起３５Ａ・３５Ｂは保持部１２ＢＡに対し相対移動可能に配置され、保持部材３５の回転に伴って移動して、いずれか一方の突起３５Ａ・３５Ｂが保持部１２ＢＡに当接することで保持部材３５のケージ３１への連れ回り回転を規制するように構成されている。こうして、保持部材３５はその回転方向が切り換わるとき、一方の突起３５Ａ・３５Ｂで保持部１２ＢＡに係止された状態から他方の突起３５Ａ・３５Ｂで保持部１２ＢＡに係止されるまでの所定量だけケージ３１に連れ回り回転可能とされている。

またさらに、前記第二ケース１２Ｂの保持部１２ＢＡに凹部１２ＢＢが設けられ、該凹部１２ＢＢにピン状の強制係合部材３８と付勢部材３９とが収納されている。強制係合部材３８は付勢部材３９により凹部１２ＢＢから保持部材３５側に突出するように付勢されている。そして、保持部材３５の突起３５Ａ・３５Ｂの間に開口部３５Ｃが凹部１２ＢＢに対応するように設けられて、強制係合部材３８が保持部１２ＢＡの凹部１２ＢＢから保持部材３５の開口部３５Ｃを通ってケージ３１のフランジ３１Ｂ側に突出可能とされている。

前記保持部材３５の開口部３５Ｃの外周には段差部３５ｄが形成され、該段差部３５ｄの傾斜面に強制係合部材３８の先端面が当接可能とされている。こうして、強制係合部材３８が開口部３５Ｃの段差部３５ｄで係止され、保持部材３５にケージ３１のフランジ３１Ｂ側に突出せずに保持されるようにも構成されている。つまり、強制係合部材３８は保持部材３５の回転に伴う開口部３５Ｃの相対移動によって、図５（Ｂ）及び図６（Ａ）・（Ｂ）の如く、該開口部３５Ｃと凹部１２ＢＢの中心位置が一致すると、開口部３５Ｃからケージ３１のフランジ３１Ｂ側に突出され、それ以外のときは、図５（Ａ）及び図６（Ｃ）に示す如く、開口部３５Ｃの段差部３５ｄで係止されて突出されないように構成されている。

また、ケージ３１の一端に形成されたフランジ３１Ｂの外側面に前記強制係合部材３８の受部３１Ｃが円周方向に所定間隔ごとに形成されている。受部３１Ｃは図５（Ａ）・（Ｂ）及び図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、保持部材３５側に突出する断面視三角形状の突起からなり、図５（Ｂ）及び図６（Ａ）に示す如く、その傾斜面に保持部材３５の開口部３５Ｃから突出される強制係合部材３８の先端面が当接されて、強制係合部材３８と係合可能されている。そしてさらに、強制係合部材３８と受部３１Ｃとが係合した状態から、ケージ３１が保持部材３５に対し相対回転されるに従って、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、受部３１Ｃが強制係合部材３８に係合しつつ、該受部３１Ｃの傾斜面に先端面で圧接された強制係合部材３８を付勢部材３９の付勢力に抗して保持部材３５側に押動して離間させ、強制係合部材３８との係合状態を解除することができるように構成されている。

このような構成の双方向クラッチ１１において、これを前輪差動装置として用いた図１２の走行車両の通常直進走行時は、図４（Ａ）に示す如く、ケージ３１のローラ３２の下部が差動出力軸１３の外周面と接触しローラ３２の上部はリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａに接触している。即ち、リングギヤ軸２７が反時計方向へ回転したとき、ケージ３１は保持部材３５との摩擦的圧接により、回転速度がリングギヤ軸２７よりも遅くなるので、ローラ３２は、リングギヤ軸２７の内周面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の楔状間隙３０Ａの回転方向後側に位置し、差動出力軸１３がリングギヤ軸２７の回転方向とは逆方向、つまり時計方向へ回転するのを抑制する。このとき、通常直進走行時は、図外のエンジン側から入力されるリングギヤ軸２７と車輪側から入力される差動出力軸１３との回転方向は同方向で、かつ、リングギヤ軸２７の回転速度に対して差動出力軸１３の回転速度が相対的に速くなるように設定されていることから、このときには、ローラ３２は差動出力軸１３の外周面と接触しているので、環状空間３０における前記中立位置に移動しようとして、楔状間隙３０Ａから離脱した状態になる。これによって、双方向クラッチ１１が切状態となって差動出力軸１３がリングギヤ軸２７に対し空転状態となり、前輪１６・１６への動力伝達が遮断されて、走行車両は二輪駆動状態となる。

一方、前記走行車両の走行時において、図４（Ａ）の矢印の長さで示す如く後輪５・５がスリップするなどして、リングギヤ軸２７の回転速度（Ｒｓ）に対して差動出力軸１３の回転速度（Ｏｓ）が相対的に遅くなると、差動出力軸１３の外周面と接触するローラ３２はリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の楔状間隙３０Ａに食い込むように動かされ差動出力軸１３の外周面がリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａに楔結合され、前輪１６・１６への動力伝達が行なわれて、走行車両は四輪駆動状態となる。このとき、ケージ３１はローラ３２と共に前輪差動ケース１２に対する摩擦を伴いながらリングギヤ軸２７や差動出力軸１３と連れ回る。

そしてこの際、図５（Ａ）に示す如く、保持部材３５はそのいずれか一方の突起でケースの保持部１２ＢＡに係止されて回転を停止し、保持部１２ＢＡの凹部１２ＢＢに設けられた強制係合部材３８を開口部３５Ｃの段差部３５ｄで係止して、ケージ３１の受部３１Ｃ側に突出しないように保持して、ケージ３１を保持部材３５に対し相対回転させている。これにより、双方向クラッチ１１の回転を強制係合部材３８で抑制することなく走行車両を四輪駆動状態に保つことができる。

以上の如き双方向クラッチ１１の四輪駆動状態と二輪駆動状態の切換は、前進回転時でも後進回転時でも同様である。即ち、双方向クラッチ１１は、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａにおける前記各最大内径部の両側に楔状間隙３０Ａを形成しているので、差動出力軸１３がリングギヤ軸２７よりも相対的に遅くなる事態が、前進時に起これば、前進回転時にケージ３１の回転方向後方側となる一側の楔状間隙３０Ａにてローラ３２をリングギヤ軸２７及び差動出力軸１３に係合させ、後進時に起これば、後進回転時にケージ３１の回転方向後方側となる他側の楔状間隙３０Ａにてローラ３２をリングギヤ軸２７及び差動出力軸１３に係合させることにより、前進時でも後進時でもリングギヤ軸２７と差動出力軸１３との楔結合を現出させることができ、即ち、四輪駆動状態を現出することができる。

ここで、走行車両の操作部にて図外のトランスミッションの前後進切換を行った場合、この切換時、即ち、リングギヤ軸２７の回転方向が切り換わる時に、前後進切換前にケージ３１の回転方向後側であった楔状間隙３０Ａは、前後進切換後にはケージ３１の回転方向前側になる。即ち二輪駆動状態で、前後進切換がなされた場合には、リングギヤ軸２７と左右差動出力軸１３との楔結合が解除された状態のまま、円滑にリングギヤ軸２７、左右差動出力軸１３、及びケージ３１の回転方向が切り換わる。

しかし、車両を後進で登坂させるなどしてローラ３２がリングギヤ軸２７と差動出力軸１３との間で楔結合する際に過大な負荷が作用しているときではトルクの閉じ込み状態が起こる。一旦、こうなってしまうと、再度、車両を前進させてリングギヤ軸２７の回転方向が切り換わって車両が坂を下るときには、図４（Ｂ）に示す如く、前後進切換前に楔結合に用いられていた楔状間隙３０Ａは、前後進切換後にはケージ３１の回転方向前側になり、リングギヤ軸２７の差動出力軸１３に対する相対回転速度が遅くなっても、該回転方向前方側の楔状間隙３０Ａにおけるローラ３２のリングギヤ軸２７内周カム面２７Ａ及び差動出力軸１３外周面への係合状態、即ち楔結合が解除されず、切換後もずっと四輪駆動状態が保持されることとなる。

本実施例の双方向クラッチ１１は、この不具合を解消するために、リングギヤ軸２７の回転方向が切り換わる時にこれを起点として、ケージ３１の回転を一時的に抑止することで該ローラ３２を該回転方向前方側の楔状間隙３０Ａより回転方向後方側に遅らせ、これにより、リングギヤ軸２７と左右差動出力軸１３との楔結合を解除することとしている。このケージ３１の回転抑止手段として、前記強制係合部材３８と、これを保持し、摩擦板３６を介してケージ３１に摩擦状に圧接される前記保持部材３５とが設けられている。

前記リングギヤ軸２７の回転方向が変わると前記付勢部材３３の付勢力によりローラ３２がリングギヤ軸２７の内周面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の環状空間３０における前記中立位置に移動し、前記ケージ３１はリングギヤ軸２７と同一回転を行う。このケージ３１に、保持部材３５がその摩擦圧接により逆転方向に連れ回り回転され、保持部材３５の一方の突起３５Ａと前輪差動ケース１２の保持部１２ＢＡとの係止状態が解除される。そして、保持部材３５が他方の突起３５Ｂで保持部１２ＢＡに係止されるまで連れ回り回転されるに際して、保持部材３５の連れ回り回転に伴って、開口部３５Ｃと保持部１２ＢＡに設けた凹部１２ＢＢの中心位置とが一致すると、図５（Ｂ）に示す如く、強制係合部材３８が保持部材３５の開口部３５Ｃからケージ３１の受部３１Ｃ側に突出される。

このとき、保持部材３５は該強制係合部材３８により前輪差動ケース１２の保持部１２ＢＡに対して所定の間隔を有した状態で、その回転を停止する。このため、保持部材３５と摩擦状に圧接されるケージ３１にブレーキがかかり、回転が抑制され、この摩擦力によりローラ３２の楔結合が解除されると、図４（Ｃ）に示す如く、ローラ３２はその回転方向前側の楔状間隙３０Ａより後方の前記中間位置に移動する。

しかし前記ケージ３１と保持部材３５との摩擦力でローラ３２の楔結合が解除されない場合、差動出力軸１３への従動によりケージ３１は、回転を抑制されながらもなお回転し、回転を停止した保持部材３５に対し相対回転する。該ケージ３１の回転によりフランジ３１Ｂの一端に設けた受部３１Ｃの傾斜面に保持部材３５から突出した状態に保持される強制係合部材３８の先端面が当接し、強制係合部材３８と受部３１Ｃとが係合されて、ケージ３１の回転が強制的に抑制される。そして、ケージ３１が保持部材３５に対しさらに相対回転されると、強制係合部材３８は受部３１Ｃと係合しつつ、該受部３１Ｃによりその傾斜面に沿って保持部材３５側に付勢部材３９の付勢力に抗して徐々に押動される。

図６（Ｂ）に示す如く、受部３１Ｃにて保持部材３５側に押動される強制係合部材３８の先端が受部３１Ｃの頂点に達すると、強制係合部材３８と保持部材３５との係止状態が解除され、保持部材３５が再びケージ３１に連れ回り回転されて、図６（Ｃ）に示す如く、保持部材３５が他方の突起３５Ｂで第二ケース１２Ｂの保持部１２ＢＡに係止されて、回転を停止する。そして、保持部材３５の回転が規制された後、強制係合部材３８は開口部３５Ｃの段差部３５ｄで係止され、保持部材３５でケージ３１側に突出せずに受部３１Ｃと離間した状態に保持される。こうして、強制係合部材３８と受部３１Ｃとの係合状態が解除され、ケージ３１の回転抑制状態が解除される。

したがって、前記ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、これを起点として該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制し、リングギヤ軸２７の回転速度に対しケージ３１の連れ回りを強制的に遅らせて、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａから係合状態のローラ３２を確実に離脱させて、双方向クラッチ１１を入状態から切状態に切り換えることができる。そのため、リングギヤ軸２７と左右の各差動出力軸１３との楔結合が解除されないという不具合の発生を防止することができる。

本発明の実施例２に係る双方向クラッチ５１を適用した差動装置（図２２の車両に用いる場合、前輪差動装置）を、図７と図８を用いて説明する。

本実施例の双方向クラッチ５１は、前後進切換時におけるケージの回転抑制手段を除いては、実施例１の双方向クラッチ１１と略同様の構造を有するものであり、前輪差動ケース５２に内装されている。該前輪差動ケース５２は第一ケース５２Ａと、第二ケース５２Ｂと、第三ケース５２Ｃと、第四ケース５２Ｄとが一体的に連結されて構成されている。第一ケース５２Ａと第二ケース５２Ｂとに、ピニオンギヤ２１を備えるピニオンギヤ軸２２が軸受を介して回転自在に支持されている。また、第三ケース５２Ｃにリングギヤ軸２７が軸受を介して回転自在に支持され、第三ケース５２Ｃと保持部材５３にそれぞれ左右の差動出力軸１３・１３が軸受を介して回転自在に支持されて、前輪差動ケース５２外側に延出されている。

前記保持部材５３は第二ケース５２Ｂと第四ケース５２Ｄの連結部内側に相対回転不能に設けられ、ケージ３１の一端に設けられたフランジ３１Ｂの外側側方に配置されている。該保持部材５３の内側には押圧板５４が固設され、該押圧板５４とケージ３１の一端に形成されたフランジ３１Ｂとの間に摩擦板５５が設けられている。そして、ケージ３１の他端とリングギヤ軸２７に固設したバネ受け５７との間にバネ５８が設けられて、ケージ３１がそのフランジ３１Ｂを介して、非回転部である保持部材５３に相対回転可能に摩擦的に圧接されている。

また、前記保持部材５３の外側方で第四ケース５２Ｄの内部にカム部材６１が設けられている。カム部材６１は、図８に示す如き環状板から構成され、差動出力軸１３に対し相対回転可能に配置されている。カム部材６１の内側面には棒状の規制部材６２が円周方向に所定間隔ごとに突設され、各規制部材６２が保持部材５３に設けられた開口部５３Ａを通ってケージ３１側まで延設されている。そして、各規制部材６２とリングギヤ軸２７の一端に相対回転不能に設けられた押圧板６３との間に摩擦板６４が設けられる一方、カム部材６１と第四ケース５２Ｄとの間にバネ６５が設けられて、カム部材６１が規制部材６２及び押圧板６３を介してリングギヤ軸２７に相対回転可能に摩擦的に圧接され、カム部材６１がリングギヤ軸２７に連れ回り回転可能とされている。

前記カム部材６１の各規制部材６２を貫通させる保持部材５３の開口部５３Ａはカム部材６１の回転方向に延伸する複数の貫通状の長孔からなり、カム部材６１がリングギヤ軸２７に連れ回り回転されるときに、規制部材６２が該開口部５３Ａ内を摺動して開口部５３Ａの一端又は他端に当接することでカム部材６１のリングギヤ軸２７への連れ回り回転を規制するように構成されている。こうして、カム部材６１はその回転方向が切り換わるとき、保持部材５３の開口部５３Ａの一端で係止された状態から他端で係止されるまでの所定量だけリングギヤ軸２７に連れ回り回転可能とされている。

さらに、カム部材６１の内側面には保持部材５３側に突出するようにカム部６１Ａが円周方向に所定間隔ごとに形成され、各カム部６１Ａに対応するように保持部材５３に貫通孔５３Ｂが設けられている。保持部材５３の各貫通孔５３Ｂにはピン状の強制係合部材６６が貫通されるとともに、付勢部材６７が設けられて、該強制保持部材６６がカム部材６１の内側面に圧接されている。そして、カム部材６１がリングギヤ軸２７に連れ回り回転される際に、強制係合部材６６が付勢部材６７の付勢力に抗してカム部６１Ａに乗り上げて押動され、保持部材５３の貫通孔５３Ｂからケージ３１のフランジ３１Ｂ側に突出するように構成されている。

また、ケージ３１の一端に形成されたフランジ３１Ｂの外周に前記強制係合部材３８の受部３１ｄが円周方向に所定間隔ごとに形成されている。各受部３１ｄは凹状の切欠からなり、強制係合部材６６がカム部材６１のカム部６１Ａに乗り上げて保持部材５３の貫通孔５３Ｂから突出されたときに、いずれかの受部３１ｄに嵌入されることで、該強制係合部材６６と受部３１ｄとが係合され、また強制係合部材６６がカム部材６１のカム部６１Ａから外れたときに、付勢部材６７の付勢力により受部３１ｄから抜けて離間されて、強制係合部材６６と受部３１ｄとの係合状態が解除されるように構成されている。

このように構成することにより、前記左右の各差動出力軸１３と楔結合した状態で回転するリングギヤ軸２７が逆転してその回転方向が切り換わるときに、カム部材６１がケージ３１に逆転方向に連れ回り回転され、カム部材６１の各規制部材６２と保持部材５３に設けられた開口部５３Ａの一端と係止状態が解除される。そして、カム部材６１が規制部材６２で貫通孔５３Ｂの他端に係止されるまでリングギヤ軸２７に連れ回り回転されるに際して、カム部材６１の連れ回り回転に伴って、カム部材６１のカム部６１Ａに強制係合部材が乗り上げると、該強制係合部材３８が保持部材５３の貫通孔５３Ｂからケージ３１の受部３１ｄ側に突出される。

この状態で、ケージ３１が保持部材５３に対し相対回転されており、該ケージ３１の回転によりフランジ３１Ｂの外周に設けた受部３１ｄに保持部材から突出した状態に保持される強制係合部材６６が嵌入し、強制係合部材６６と受部３１ｄとが係合されて、ケージ３１の連れ回り回転が強制的に抑制される。そして、カム部材６１がリングギヤ軸２７にさらに相対回転されて、カム部材６１のカム部６１Ａから外れると、強制係合部材６６が付勢部材６７の付勢力により受部３１ｄから離脱して、強制係合部材６６と受部３１ｄとの係合状態が解除され、ケージ３１の回転抑制状態が解除される。

したがって、本実施例の双方向クラッチにおいても、ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制して、前記実施例と同様の、楔結合を解除する効果を得ることができる。

本発明の実施例３に係る双方向クラッチ７１を適用した差動装置（図２２の車両に用いた場合、前輪差動装置）を、図９を用いて説明する。

本実施例の双方向クラッチ７１は、主にケージ３１を非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段を除いて実施例２の双方向クラッチ５１と略同様の構造を有するものである。該双方向クラッチ７１において、摩擦係合手段は、ケージ３１の一端に設けられたフランジ３１Ｂと該保持部材５３との間にバネ７２を介設し、ケージ３１の他端と第三ケース５２Ｃの内側に固設された固定板７３との間に摩擦板７４を設けて、ケージ３１を非回転部となる第三ケース５２Ｃに固定板７３を介して相対回転可能に摩擦的に圧接するように構成される。

また、強制係合部材６６の受部３１ｅは、ケージ３１のフランジ３１Ｂの外側面に円周方向に所定間隔ごとに設けられて、保持部材５３側に突出するように形成されて、強制係合部材６６と係合可能とされる。

これにより、本実施例の双方向クラッチ７１においても、ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制して、前記実施例と同様の楔結合を解除する効果を得ることができる。

本発明の実施例４に係る双方向クラッチ８１を適用した差動装置（図２２の車両に用いた場合、前輪差動装置）を、図１０を用いて説明する。

本実施例の双方向クラッチ８１は、主にケージ３１を非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段を除いて実施例３の双方向クラッチ７１と略同様の構造を有するものである。該双方向クラッチ８１において、摩擦係合手段は、ケージ３１の一端に設けられたフランジ３１Ｂ外側方で保持部材５３に電磁コイル８２Ａを内蔵した電磁石８２が設けられ、電磁石８２への通電により生じる電磁力によって、ケージ３１を非回転部となる保持部材５３に相対回転可能に摩擦的に圧接するように構成される。

これにより、本実施例の双方向クラッチ７１においても、ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制して、前記実施例と同様の楔結合を解除する効果を得ることができる。また、電磁石への通電を切断するだけの簡単な操作で、ケージ３１と保持部材５３などの非回転部との摩擦係合状態を解除して、双方向クラッチを切状態に簡単に切り換えることができる。

本発明の実施例５に係る双方向クラッチ９１を適用した差動装置（図２２の車両に用いた場合、前輪差動装置）を、図１１を用いて説明する。

本実施例の双方向クラッチ９１は、主に前記ケージ３１の回転を抑制する手段を除いて実施例４の双方向クラッチ８１と略同様の構造を有するものであり、前輪差動ケース９２に内装されている。そして、該前輪差動ケース９２のうち、第四ケース９２Ｄに円盤状の強制係合部材９３が係止部９３Ａで相対回転不能に設けられて、第四ケース９２Ｄとケージ３１の一端に形成されたフランジ３１Ｂとの間に配置されている。強制係合部材９３の内側面にフランジ３１Ｂに形成された受部３１ｅに対応するように係合部９３Ｂが突設される一方、強制係合部材９３の外側面に第四ケース９２Ｄに保持された付勢部材９４が圧接されて、強制係合部材９３が受部３１ｅ側に突出するように付勢されている。

また、第四ケース９２Ｄの内側に保持部材９５が回動可能に支持され、該保持部材９５に設けた凹状の係合部９５Ａに強制係合部材９３の外周端が係合可能とされている。また、保持部材９５の外側方で第四ケース９２Ｄに電磁コイル９６Ａを内蔵した電磁石９６が設けられ、電磁石９６への通電により生じる電磁力により、保持部材９５を吸着してその係合部９５Ａで強制係合部材９３と係合して、強制係合部材９３を受部３１ｅから離間した状態に保持し、また、電磁石９６への通電を切断することによって、強制係合部材９３と保持部材９５の係合状態が解除され、強制係合部材９３が付勢部材９４によりケージ３１側に突出して、受部３１ｅと係合するように構成される。

そして、ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときにのみ、電磁石９６への通電が一時的に切断されて、強制保持部材９３が受部３１ｅに係合して、ケージ３１の回転が抑制されるように構成される。なお、電磁石９６への通電状態を切り換える手段は、例えば、シフトレバーが中立位置に操作されると、電磁石９６への通電が自動的に切断されるように構成することができる。

これにより、本実施例の双方向クラッチ９１においても、ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制して、前記実施例と同様に、楔結合を解除する効果を得ることができる。また、このような電機的制御による回転抑制手段を用いることで、前述の保持部材３５のような、回転方向切換時にケージ３１に対して連れ回り可能に該ケージ３１と摩擦的に圧接する部材を用いる必要がなく、構造が簡素化され、また、物理的な摩擦手段を用いないので、その磨耗を考慮してのメンテナンスが不要となり、耐用性を向上できる。

本実施例の双方向クラッチ１１１は、前後進切換時におけるケージ３１の回転抑制手段を除いては、実施例１の双方向クラッチ１１と略同様の構造を有するものであり、前輪差動ケース１１２に内装されている。図１２に示す如く、前輪差動ケース１１２は、第一ケース１１２Ａと、第二ケース１１２Ｂと、第三ケース１１２Ｃと、第四ケース１１２Ｄとが一体的に連結されて構成されている。第一ケース１１２Ａと第二ケース１１２Ｂとに、ピニオンギヤ２１を備えるピニオンギヤ軸２２が軸受を介して回転自在に支持され、第三ケース１１２Ｃにリングギヤ軸２７が軸受を介して回転自在に支持されている。そして、該第三ケース１１２Ｃと第四ケース１１２Ｄにそれぞれ左右の差動出力軸１３・１３が軸受を介して回転自在に支持されて、前輪差動ケース１１２外側に延出されている。

図１２、図１３などに示す如く、前記リングギヤ軸２７の軸心方向外側で第四ケース１１２Ｄの内部に第一回転部材１２１が配置されている。第一回転部材１２１は環状板からなり、ケージ３１の第四ケース１１２Ｄ側の一端に外嵌されて、その外周部で第三ケース１１２Ｃの開口縁部に当接されている。ここで、第一回転部材１２１は、図１３、図１４等に示す如く、その内周面に形成された爪部１２１Ａをケージ３１の外周面に形成された凹状の溝部３１ｆに嵌合することにより、ケージ３１に対し相対回転不能とされて、ケージ３１と一体回転するように構成されている。

図１４にも示す如く、前記第一回転部材１２１には径方向外側と内側とにそれぞれ開口部１２１Ｂ・１２１Ｃが所定間隔ごとに設けられている。外側開口部１２１Ｂ及び内側開口部１２１Ｃは第一回転部材１２１の回転方向に延伸する長孔からなり、本実施例においては、前記差動出力軸１３を中心としてその周囲に外側開口部１２１Ｂをなす四つの開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＢ・１２１ＢＣ・１２１ＢＤが略９０度ごとに同心円上に配置されるとともに、内側開口部１２１Ｃをなす二つの開口部１２１Ｃ・１２１Ｃが略１８０度ずれて同心円上に配置されている。

前記第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂは、その回転方向一側が他側よりも広くなるように形成され、中央付近で径方向の幅が異なるように構成されている。外側の各開口部１２１Ｂは、互いに隣り合う開口部１２１Ｂとその広幅側域と狭幅側域とが回転方向に対し反対位置となる形状とされる一方、前記差動出力軸１３を中心として対向配置される開口部１２１Ｂとその広幅側域と狭幅側域とが回転方向に対し同位置とされている。つまり、外側開口部１２１Ｂのうち、開口部１２１ＢＡと開口部１２１ＢＣとが同形状に、開口部１２１ＢＢと開口部１２１ＢＤとが同形状とされ、開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣは、開口部１２１ＢＢ・１２１ＢＣを回転方向において反転させた形状とされている。

そして、前記外側各開口部１２１Ｂはその広幅側域が後述する第四ケース１１２Ｄに設けられたピン状の強制係合部材１３１の径よりも大きな幅を有する一方、狭幅側域が強制係合部材１３１の径よりも小さな幅を有するように構成されている。こうして、外側の各開口部１２１Ｂにおいて、その広幅側域にのみ強制係合部材１３１が挿入されて、第一回転部材１２１の回転に伴って広幅側域の内側端部１２１ｅに当接することで、第一回転部材１２１と係合可能とされている。

さらに、前記外側開口部１２１Ｂにおいては、広幅側域の外側端部に爪１２１ｄが設けられている。爪１２１ｄは、図１４等の如く軸心方向に見て、開口部１２１Ｂの広幅側域の回転方向外側端部から中央付近まで、軸心方向外側から内側に傾斜状に延出され、その先端が第一回転部材１２１の軸心方向外側面と略同一平面上に位置するように配置されている。そして、該爪１２１ｄにより開口部１２１Ｂの広幅側域内部から第一回転部材１２１の軸心方向内側面に連続する傾斜面が形成されて、該爪１２１ｄの傾斜面に開口部１２１Ｂの広幅側域に挿入された強制係合部材１３１が当接して第一回転部材１２１の回転に伴って案内されるように構成されている（図２０（Ｂ）・（Ｃ）参照）。

また、図１５にも示す如く、前記第一回転部材１２１よりも軸心方向内側で第二ケース１１２Ｂの内部に第二回転部材１２２と第三回転部材１２３とが並設されている。第二及び第三回転部材１２２・１２３は環状板からなり、第三回転部材１２３が第二回転部材１２２とケージ３１上の第一回転部材１２１との間に位置するようにリングギヤ軸２７の第一回転部材１２１側の一端（軸心方向外端）に外嵌されている。ここで、第二回転部材１２２は、図１３、図１５〜図１９に示す如く、その内周面に形成された爪部１２２Ａをリングギヤ軸２７の外周面に形成された凹状の溝部２７Ａに嵌合することにより、リングギヤ軸２７に対し相対回転不能とされて、リングギヤ軸２７と一体回転するように構成されている。

そして、前記第三回転部材１２３は、図１３、図１５〜図１９に示す如く、その内周面に形成された爪部１２３Ａを前記リングギヤ軸２７の溝部２７Ａ内に回転方向に沿って摺動可能に配置することにより、リングギヤ軸２７の回転方向切換時に、爪部１２３Ａが溝部２７Ａの回転方向前側壁面に当接した状態から後側壁面に当接するまでの間の所定量だけリングギヤ軸２７即ち第二回転部材１２２に対し相対回転可能とされている。なお、第三回転部材１２３は、爪部１２３Ａがリングギヤ軸２７の溝部２７Ａの回転方向後側壁面と当接した後は、リングギヤ軸２７に連れ回り回転され、第二回転部材１２２と同一回転を行うように構成されている。

前記第三回転部材１２３の軸心方向外側面には棒状の規制部材１２５が第一回転部材１２１側に向かって突出するように設けられている。各規制部材１２５は、第一回転部材１２１に設けられた内側開口部１２１Ｃに合わせて円周方向に所定間隔ごとに配置され、該開口部１２１Ｃを通って、第四ケース１１２Ｄの軸心方向内側面に設けられた凹部１１２ＤＡ内まで延設されている。内側開口部１２１Ｃの回転方向の長さは、第三回転部材１２３の第一回転部材１２１に対する相対回転が可能なように十分に設定されている。

前記第四ケース１１２Ｄの凹部１１２ＤＡ内においては、規制部材１２５に押圧部材１２７が摺動可能に外嵌され、該規制部材１２５先端の大径の頭部１２５Ａにより該押圧部材１２７を該規制部材１２５より抜け止めしている。該押圧部材１２７と凹部１１２ＤＡの壁面に固設された受部材１２８との間に付勢部材１２９が設けられている。そして、該付勢部材１２９により押圧部材１２７が第四ケース１１２Ｄに圧接されて、第三回転部材１２３が規制部材１２５を介して第四ケース１１２Ｄに摩擦を伴って相対回転可能とされている。

また、第二及び第三回転部材１２２・１２３のそれぞれの外周には爪１２２Ｂ・１２３Ｂが第一回転部材１２１側に向かって突出するように設けられている。各爪１２２Ｂ・１２３Ｂは第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂに合わせて円周方向に所定間隔ごとに配置され、該爪１２２Ｂ・１２３Ｂの先端部が開口部１２１Ｂに挿入されている。そして、各爪１２２Ｂ・１２３Ｂは、第二及び第三回転部材１２２・１２３が第一回転部材１２１に対し相対回転することにより、開口部１２１Ｂの広幅側域から狭幅側域にわたって摺動可能とされている。

前記第二及び第三回転部材１２２・１２３の各爪１２２Ｂ・１２３Ｂは、図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示す如く、第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂに挿入される先端部の回転方向両側面を第一回転部材１２１の軸心方向内側面に対し傾斜する傾斜面として先細状に形成されるとともに、先端面が第一回転部材１２１の軸心方向内側面と略同一平面上に位置するように構成されている。そして、前記第二及び第三回転部材１２２・１２３の各爪１２２Ｂ・１２３Ｂは、通常は、図１６、図２０（Ａ）に示す如く、いずれか一方の爪１２２Ｂ（１２３Ｂ）が外側開口部１２１Ｂの広幅側域に位置し、他方の爪１２３Ｂ（１２２Ｂ）が外側開口部１２１Ｂの狭幅側域に位置し、リングギヤ軸２７の回転方向切換時に第三回転部材１２３が第二回転部材１２２に対し所定量だけ相対回転することから、両爪１２２Ｂ・１２３Ｂの相対位置が変化して、図１８の外側開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣ、図２０（Ｂ）・（Ｃ）に示す如く、両爪１２２Ｂ・１２３Ｂが外側開口部１２１Ｂの狭幅側域に一時的に配置されるように構成されている。

また、図１２、図１３等に示す如く、前記第四ケース１１２Ｄに複数のピン状の強制係合部材１３１が相対回転不能に保持されている。強制係合部材１３１は、第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂを結ぶ円周上に位置するように、差動出力軸１３を中心としてその周囲に所定間隔ごとに同心円状に配置されている。各強制係合部材１３１は、第四ケース１１２Ｄに貫設されたケース１３３に付勢部材１３２とともに収納され、該付勢部材１３２によりケース１３３内から第一回転部材１２１側に突出するように付勢されている。こうして、強制係合部材１３１が第一回転部材１２１に圧接し、該第一回転部材１２１の外周縁部が第二ケース１１２Ｂの壁面に圧接されて、該第一回転部材１２１即ちケージ３１が強制係合部材１３１を介して非回転部分である第二ケース１１２Ｂに摩擦を伴って相対回転可能とされている。

そしてまた、図１８、図２０（Ｂ）に示す如く、前記複数の強制係合部材１３１のうち、いずれかの強制係合部材１３１がリングギヤ軸２７の回転方向切換時に、第一回転部材１２１に対向配置された一対の外側開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣ（或いは１２１ＢＢ・１２１ＢＤ）に挿入可能とされている。以下、代表して、外側開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣに強制係合部材１３１が挿入される場合を説明する。該開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣは、リングギヤ軸２７が逆転したときに逆転方向前側に広幅側域を、逆転方向後側に狭幅側域を備えるものであり、その狭幅側域に第二及び第三回転部材１２２・１２３の両爪１２２Ｂ・１２３Ｂが移動することで、広幅側域に強制係合部材１３１を挿入することができるように構成されている。

前記強制係合部材１３１は、第一回転部材１２１の開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの広幅側域に挿入された後は、第一回転部材１２１が第二及び第三回転部材１２２・１２３とともに回転されるに従って狭幅側域に移動して、図１８に示す如く、開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの内側端部に当接される。こうして、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１が係合されて、第一回転部材１２１即ちケージ３１の回転が係止され、第二及び第三回転部材１２２・１２３のみが回転するように構成されている。

そして、前記第二及び第三回転部材１２２・１２３の第一回転部材１２１に対する相対回転により、該第二回転部材１２２の爪１２２Ｂ又は第三回転部材１２３の爪１２３Ｂが、外側開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの狭幅側域から広幅側域に向かって移動して、図１９及び図２０（Ｃ）に示すように、その先端部の傾斜面で強制係合部材１３１に当接し、第二及び第三回転部材１２２・１２３が第一回転部材１２１に対し更に回転するに従って強制係合部材１３１が爪１２２Ｂ・１２３Ｂの傾斜面に沿って付勢部材１３２の付勢力に抗してケース１３３側に徐々に押動される。こうして、強制係合部材１３１が開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣから押し出されると、第一回転部材１２１が回転を再開し、該第一回転部材１２１に強制係合部材１３１が圧接された状態に保持されて、該強制係合部材１３１と第一回転部材１２１との係合状態が解除されるように構成されている。

また、図１５、図１６の外側開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣや、図１７の外側開口部１２１ＢＢ・１２１ＢＤにおいて示すように、また、図２０（Ａ）にも示すように、第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂの広幅側域に第二又は第三回転部材１２２・１２３の爪１２２Ｂ・１２３Ｂが位置する場合には、強制係合部材１３１が爪１２２Ｂ・１２３Ｂの先端面に圧接された状態となって、該爪１２２Ｂ・１２３Ｂにより強制係合部材１３１の開口部１２１Ｂへの進入が阻止されるように構成されている。

このような構成の双方向クラッチ１１１において、これを前輪差動装置として用いた図２２の走行車両の通常直進走行時は、図４（Ａ）に示す如く、ケージ３１のローラ３２の下部が差動出力軸１３の外周面と接触しローラ３２の上部はリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａに接触している。すなわち、リングギヤ軸２７が反時計方向へ回転したとき、ケージ３１は保持部材３５との摩擦的圧接により、回転速度がリングギヤ軸２７よりも遅くなるので、ローラ３２は、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の楔状間隙３０Ａの回転方向後側に位置し、差動出力軸１３がリングギヤ軸２７の回転方向とは逆方向、つまり時計方向へ回転するのを抑制する。このとき、通常直進走行時は、図外のエンジン側から入力されるリングギヤ軸２７と車輪側から入力される差動出力軸１３との回転方向は同方向で、かつ、リングギヤ軸２７の回転速度に対して差動出力軸１３の回転速度が相対的に速くなるように設定されていることから、このときには、ローラ３２は差動出力軸１３の外周面と接触しているので、環状空間３０における前記中立位置に移動しようとして、楔状間隙３０Ａから離脱した状態になる。これによって、双方向クラッチ１１１が切状態となって差動出力軸１３がリングギヤ軸２７に対し空転状態となり、前輪１６・１６への動力伝達が遮断されて、走行車両は二輪駆動状態となる。

一方、前記走行車両の走行時において、図４（Ａ）の矢印の長さで示す如く後輪９・９がスリップするなどして、リングギヤ軸２７の回転速度（Ｒｓ）に対して差動出力軸１３の回転速度（Ｏｓ）が相対的に遅くなると、差動出力軸１３の外周面と接触するローラ３２はリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａと差動出力軸１３の外周面との間の楔状間隙３０Ａに食い込むように動かされ差動出力軸１３の外周面がリングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａに楔結合され、前輪１６・１６への動力伝達が行なわれて、走行車両は四輪駆動状態となる。このとき、ケージ３１はローラ３２とともに前輪差動ケース１２に対する摩擦を伴いながらリングギヤ軸２７や差動出力軸１３と連れ回る。

そしてこの際、図１６に示す如く、第一回転部材１２１の外側開口部１２１Ｂの広幅側域に第二又は第三回転部材１２２・１２３の爪１２２Ｂ・１２３Ｂが移動し、該爪１２２Ｂ・１２３Ｂにより強制係合部材１３１の外側開口部１２１Ｂへの進入が阻止されて、第一回転部材１２１が強制係合部材１３１に対し相対回転される。これにより、第一回転部材１２１と一体回転するケージ３１の回転を強制係合部材１３１で抑制することなく走行車両を四輪駆動状態に保つことができる。

以上のような双方向クラッチ１１１の四輪駆動状態と二輪駆動状態の切換は、前進回転時でも後進回転時でも同様である。すなわち、双方向クラッチ１１１は、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａにおける前記各最大内径部の両側に楔状間隙３０Ａを形成しているので、差動出力軸１３がリングギヤ軸２７よりも相対的に遅くなる事態が、前進時に起これば、前進回転時にケージ３１の回転方向後方側となる一側の楔状間隙３０Ａにてローラ３２をリングギヤ軸２７及び差動出力軸１３に係合させ、後進時に起これば、後進回転時にケージ３１の回転方向後方側となる他側の楔状間隙３０Ａにてローラ３２をリングギヤ軸２７及び差動出力軸１３に係合させることにより、前進時でも後進時でもリングギヤ軸２７と差動出力軸１３との楔結合を現出させることができ、即ち、四輪駆動状態を現出することができる。

ここで、走行車両の操作部にて図外のトランスミッションの前後進切換を行った場合、この切換時、即ち、リングギヤ軸２７の回転方向が切り換わる時に、前後進切換前にケージ３１の回転方向後側であった楔状間隙３０Ａは、前後進切換後にはケージ３１の回転方向前側になる。即ち二輪駆動状態で、前後進切換がなされた場合には、リングギヤ軸２７と左右差動出力軸１３との楔結合が解除された状態のまま、円滑にリングギヤ軸２７、左右差動出力軸１３、及びケージ３１の回転方向が切り換わる。

しかし、走行車両を後進で登坂させるなどしてローラ３２がリングギヤ軸２７と差動出力軸１３との間で楔結合する際に過大な負荷が作用しているときではトルクの閉じ込み状態が起こる。一旦、こうなってしまうと、再度、車両を前進させてリングギヤ軸２７の回転方向が切り換わって車両が坂を下るときには、図４（Ｂ）に示す如く、前後進切換前に楔結合に用いられていた楔状間隙３０Ａは、前後進切換後にはケージ３１の回転方向前側になり、リングギヤ軸２７の差動出力軸１３に対する相対回転速度が遅くなっても、該回転方向前側の楔状間隙３０Ａにおけるローラ３２のリングギヤ軸２７内周カム面２７Ａ及び差動出力軸１３外周面への係合状態、即ち楔結合が解除されず、切換後もずっと四輪駆動状態が保持されることとなる。

本実施例の双方向クラッチ１１１は、この不具合を解消するために、リングギヤ軸２７の回転方向が切り換わる時にこれを起点として、ケージ３１の回転を一時的に抑止することで該ローラ３２を該回転方向前方側の楔状間隙３０Ａより回転方向後方側に遅らせ、これにより、リングギヤ軸２７と左右差動出力軸１３との楔結合を解除することとしている。このケージ３１の回転抑止手段として、前記強制係合部材１３１、該強制係合部材１３１を第一回転部材１２１側に突出するように付勢する付勢部材１３２、ケージ３１と一体回転して強制係合部材１３１と係合可能な第一回転部材１２１などが設けられている。

前記リングギヤ軸２７の回転方向がトルクの閉じ込みが発生した状態で変わると、ケージ３１は前後進切換前の楔状間隙３０Ａに食い込んだままのローラ３２を介してリングギヤ軸２７と一体回転する。そして、該ケージ３１の回転に伴って第一回転部材１２１が当該ケージ３１と逆転方向に一体回転し、リングギヤ軸２７の回転に伴って第二回転部材１２２が当該リングギヤ軸２７と逆転方向に一体回転する。

このとき、リングギヤ軸２７上の第三回転部材１２３はその爪部１２３Ａがリングギヤ軸２７の溝部２７Ａの回転方向前側壁面に当接した状態（図１６の状態）から回転方向後側壁面に当接する（図１７の状態）までの間、停止状態となる。これにより、第三回転部材１２３とリングギヤ軸２７とともに（図１６、図１７で反時計回りに）回転する第二回転部材１２２との相対位置が変化し、第二及び第三回転部材１２２・１２３の爪１２２Ｂ・１２３Ｂが、図１６及び図２０（Ａ）に示す如く、第一回転部材１２１に設けられた外側の各開口部１２１Ｂでその広幅側域と狭幅側域とにわかれて配置されていた状態から、図１７に示す如く、両者とも開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣでは狭幅側域に移動した状態となり、開口部１２１ＢＢ・１２１ＢＤでは広幅側域に移動した状態となる。

このような状態で第一回転部材１２１と第二及び第三回転部材１２２・１２３が（図１７の状態から反時計回りに）一体回転され、第一回転部材１２１の開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの広幅側域の位置が強制係合部材１３１の位置と一致すると、図２０（Ｂ）に示すように、第一回転部材１２１の外側側面に圧接されていた強制係合部材１３１が開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの広幅側域に進入し、第一回転部材１２１が更に回転することにより開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの広幅側域の内側端部１２１ｅに当接し（図１８の状態）、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１とが係合されて、第一回転部材１２１即ちケージ３１にブレーキがかかり、その回転が強制的に抑制される。これにより、回転方向前側の楔状間隙３０Ａに食い込んでいたローラ３２が、図４（Ｃ）に示す如く、該楔状間隙３０Ａより後方の前記中間位置に移動する。

前記強制係合部材１３１により回転が係止された第一回転部材１２１に対し第二及び第三回転部材１２２・１２３が（図１８の状態から反時計回りに）相対回転されると、該第二及び第三回転部材１２２・１２３の両爪１２２Ｂ・１２３Ｂが開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣの狭幅側域から広幅側域へと移動（図１８及び図２０（Ｂ）の状態から図１９及び図２０（Ｃ）の状態に移行）する。そして、図１９、図２０（Ｃ）に示すように、該第二又は第三回転部材１２２・１２３の爪１２２Ｂ・１２３Ｂが強制係合部材１３１に当接し、該強制係合部材１３１は第一回転部材１２１との係合状態を維持しつつ、広幅側域へ向かって移動を続ける爪１２２Ｂ・１２３Ｂによりその先端部の傾斜面に沿ってケース１３３側に付勢部材１３２の付勢力に抗して徐々に押動され、強制係合部材１３１は開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣから押し出されると、第一回転部材１２１の外側面に圧接された状態となる。よって、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１との係合状態が解除され、第一回転部材１２１が再び第二及び第三回転部材１２２・１２３と一体回転を開始する。

なお、図１８に示すように、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１とが開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣで係合するとき、他の開口部１２１ＢＢ・１２１ＢＤではその広幅側域に第二及び第三回転部材１２２・１２３の爪１２２Ｂ・１２３Ｂが位置することから、強制係合部材１３１の開口部１２１ＢＢ・１２１ＢＤへの進入が阻止される。また、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１とが係合状態であるときに、リングギヤ軸２７の回転方向が切り換えられる（図１８の状態から時計回りに回転する）と、強制係合部材１３１は第一回転部材１２１の爪１２１ｄによりその傾斜面に沿ってケース１３３側に付勢部材１３２の付勢力に抗して徐々に押動され、開口部１２１ＢＡ・１２１ＢＣから押し出されると、第一回転部材１２１の外側面に圧接された状態となる。これにより、強制係合部材１３１と第一回転部材１２１との係合状態が解除される。

したがって、本実施例の双方向クラッチ１１１においても、前記ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、これを起点として該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制し、リングギヤ軸２７の回転速度に対しケージ３１の連れ回りを強制的に遅らせて、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａから係合状態のローラ３２を確実に離脱させて、双方向クラッチ１１１を入状態から切状態に切り換えることができる。そのため、リングギヤ軸２７と左右の各差動出力軸１３との楔結合が解除されないという不具合の発生を防止することができる。

本発明の実施例７に係る双方向クラッチ１４１を適用した差動装置（図２２の車両に用いた場合、前輪差動装置）を、図２１を用いて説明する。

本実施例の双方向クラッチ１４１は、主にケージ３１を非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段を除いて実施例６の双方向クラッチ１１１と略同様の構造を有するものである。該双方向クラッチ１１１において、摩擦係合手段は、ケージ３１の一端に設けられた第一回転部材１２１の外周縁部と第三回転部材１２３の外周縁部から径方向に突出された突出部１２３Ｃとの間に環状の摩擦板１４５を介設し、強制係合部材１３１で第一回転部材１２１とともに第三回転部材１２３を摩擦板１４５を介して第二ケース１１２Ｂ側へ押圧し、第三回転部材１２３の突出部１２３Ｃを第二ケース１１２Ｂの壁面に圧接させることで構成される。つまり、ケージ３１の第一回転部材１２１を非回転部となる第二ケース１１２Ｂに摩擦板１４５及び第三回転部材１２３を介して相対回転可能に摩擦的に圧接するように構成される。

そして、前記第一回転部材１２１や第二回転部材１２２、第三回転部材１２３を収納する第二ケース１１２Ｂと第四ケース１１２Dの間の空間が、リングギヤ２６などを収納して油溜まりが形成された第二ケース１１２Ｂと第三ケース１１２Ｃとの間の空間と第二ケース１１２Ｂの仕切り壁に設けられた油路１１２ＢＡで連通され油が往来できるようにして、第一回転部材１２１や第三回転部材１２３の間に配置された摩擦板１４５が潤滑されるようになっている。

これにより、本実施例の双方向クラッチ１４１においても、前記ローラ３２を介して前記差動出力軸１３と楔結合して一体回転する前記リングギヤ軸２７の回転が逆転したときに、これを起点として該ローラ３２を保持するケージ３１の回転を一時的に抑制し、リングギヤ軸２７の回転速度に対しケージ３１の連れ回りを強制的に遅らせて、リングギヤ軸２７の内周カム面２７Ａから係合状態のローラ３２を確実に離脱させて、双方向クラッチ１４１を入状態から切状態に切り換えることができる。そのため、リングギヤ軸２７と左右の各差動出力軸１３との楔結合が解除されないという不具合の発生を防止することができる。

なお、前記実施例１から実施例５では本発明の双方向クラッチを前輪差動ケースに内装し差動装置として構成した例について説明しているが、図２３に示す如く、図外の前輪差動ケースに対する動力伝達上手側に位置する前輪駆動取出装置の自動係脱クラッチとして、トランスミッション１０２の出力軸１０２Ａに連動連結されたギヤ軸１０３を入力側回転体とし、駆動力取出軸１０４を出力側回転体として双方向クラッチ１０１を構成し、これをミッションケース１００に内装、或いは、付設することも可能である。この双方向クラッチ１０１には、回転方向切換時の楔係合解除機構として、図１等に示す第１実施例の双方向クラッチ１１のものを採用しているが、これに代えて、第２〜第７実施例における双方向クラッチのものを採用してもよい。また、この場合、該出力軸１０２Ａを、例えばミッションケース１００に内装した後輪車軸の差動装置に駆動連結し、該駆動力取出軸１０４を、ユニバーサルジョイント及びプロペラ軸等を介して前輪車軸に駆動連結することが考えられる。

以上は、本出願に開示される発明の推奨例であって、特許請求の範囲を逸脱しない限り、部品の配置や組み合わせなど、当業者に容易に理解し得るような構造の変更が可能である。

本発明の第１実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 図１における双方向クラッチを適用した差動装置の一部拡大図。 双方向クラッチの側面断面図。 （Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は図３における双方向クラッチの一部拡大図であって、入力側回転体の回転方向切換時におけるケージ、ローラ及び出力側回転体の動きを示す図。 （Ａ）・（Ｂ）は図１の双方向クラッチにおける強制係合部材とケージの受部との係合部の展開断面図であって、入力側回転体の回転方向切換時に強制係合部材が受部に係合してケージの回転を抑止するまでを示す図。 （Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は強制係合部材と受部との係合部の展開断面図であって、図５（Ｂ）より引き続いて、受部に係合した強制係合部材が受部より離間してケージの回転抑止を解除するまでを示す図。 本発明の第２実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 図７の双方向クラッチにおけるカム部材の側面図。 本発明の第３実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 本発明の第４実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 本発明の第５実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 本発明の第６実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面面図。 図１２における双方向クラッチを適用した差動装置の一部拡大図。 第６実施例におけるケージ上に設けられた第一回転部材の側面図。 第６実施例における入力側回転体上に並設された第二及び第三回転部材の側面図。 入力側回転体の回転時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図。 入力側回転体の回転方向切換直後における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図。 入力側回転体の回転方向切換時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図であって、強制係合部材が第一回転部材に係合してケージの回転を抑止する状態を示す一部断面図。 入力側回転体の回転方向切換時における第一回転部材と第二及び第三回転部材の相対位置を示す図であって、図１８より引き続いて、第一回転部材に係合した強制係合部材が当該第一回転部材から離間してケージの回転抑止を解除するまでを示す図。 （Ａ）・（Ｂ）・（Ｃ）は強制係合部材と第一回転部材との係合部の展開断面図であって、（Ａ）は入力側回転体の回転方向切換時以外における強制係合部材と第一回転部材との非係合時の状態、（Ｂ）は入力側回転体の回転方向切換時に強制係合部材が第一回転部材に係合してケージの回転を抑止した状態、（Ｃ）はこれに引き続いて、第一回転部材に係合した強制係合部材が当該第一回転部材から離間してケージの回転抑止を解除する途中の状態を示す図。 本発明の第７実施例に係る双方向クラッチを適用した差動装置を示す平面断面図。 本発明の双方向クラッチを前輪差動装置として適用した車両用走行伝動装置のスケルトン図。 本発明の第１実施例に係る回転方向切換時の強制回転抑止構造を採用する双方向クラッチを適用した前輪・後輪駆動用ＰＴＯ装置を示す断面図。

符号の説明

１１ 双方向クラッチ
１２ 前輪差動ケース
１２ＢＡ 保持部
１３ 差動出力軸（出力側回転体）
２７ リングギヤ軸（入力側回転体）
２７Ａ 内周カム面
３１ ケージ
３１Ｃ 受部
３１ｄ 受部
３１ｅ 受部
３２ ローラ
３５ 保持部材
３５Ａ・３５Ｂ 突起
３７ バネ
３８ 強制係合部材
３９ 付勢部材
５１ 双方向クラッチ
５３ 保持部材
５３Ａ 長孔
５５ 摩擦板
５８ バネ
６１ カム部材
６１Ａ カム部
６２ 規制部材
６６ 強制係合部材
６７ 付勢部材
８１ 双方向クラッチ
８２ 電磁石
９１ 双方向クラッチ
９３ 強制係合部材
９４ 付勢部材
９５ 保持部材
９６ 電磁石
１２１ 第一回転部材
１２１Ｂ 開口部
１２２ 第二回転部材
１２２Ｂ 爪
１２３ 第三回転部材
１２３Ｂ 爪
１３１ 強制係合部材
１３２ 付勢部材

Claims (22)

1. 入力部と連動連結した入力側回転体と、該入力側回転体の内側に同軸上に配置した出力側回転体と、該入力側回転体の内周面と該両出力側回転体の外周面との間に形成される環状空間に配置したケージと、該ケージに該入力側回転体の内周面と該出力側回転体の外周面とに対し係合・離脱可能に保持した複数のローラと、該ケージを非回転部分に相対回転可能に摩擦的に係合する摩擦係合手段と、該入力回転体、該出力側回転体、該ケージ、該複数のローラ、該摩擦係合手段を収納するケースとを備え、該出力側回転体の回転速度が該入力側回転体の回転速度よりも相対的に速くなると、該入力側回転体から該出力側回転体への動力伝達を遮断し、該出力側回転体の回転速度が該入力側回転体の回転速度よりも相対的に遅くなると、該ローラを該入力側回転体の内周面と該出力側回転体の外周面とに対し係合させることにより、該入力側回転体と該出力側回転体とを楔結合させて、該入力側回転体から該出力側回転体への動力伝達を可能とするように構成した双方向クラッチにおいて、前記ローラを介して前記出力側回転体と楔結合して一体回転する前記入力側回転体の回転が逆転したときに、該ローラを保持する前記ケージの回転を一時的に抑制する手段を設けたことを特徴とする双方向クラッチ。
2. 前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージの一端面に形成した受部と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を該受部側に突出するように付勢した付勢部材と、該強制係合部材を該受部から離間した状態に保持し、前記入力側回転体の回転方向が切り換わるときにのみ該強制係合部材を突出させる保持部材とを有し、該強制係止部材を該ケージの該受部に係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の双方向クラッチ。
3. 前記ケージと前記入力側回転体との間にバネを介設し、該ケージを前記保持部材に相対回転可能に摩擦的に圧接して、前記摩擦係合手段を構成したことを特徴とする請求項２記載の双方向クラッチ。
4. 前記保持部材は、前記入力側回転体の回転方向切換時に前記ケージに連れ回り回転して、前記強制係合部材を前記受部側に突出させて該受部に係合させることを特徴とする請求項３に記載の双方向クラッチ。
5. 前記保持部材の前記ケージへの連れ回り回転を規制する連れ回り回転規制手段と、該連れ回り回転規制手段で該保持部材の連れ回り回転が規制された後、該ケージの回転抑制状態を解除する解除手段とを設けたことを特徴とする請求項４に記載の双方向クラッチ。
6. 前記保持部材に一対の突起を所定幅で形成し、該保持部材の該両突起間に前記強制係合部材を保持する前記ケースの保持部を配設し、該保持部をそのいずれか一方の突起で該ケースの保持部に係止して、該保持部材の前記ケージへの連れ回り回転を規制するように、前記連れ回り回転規制手段を構成したことを特徴とする請求項５に記載の双方向クラッチ。
7. 前記ケージの一端面に形成した前記受部を突起状に形成して、該ケージに前記保持部材が連れ回り回転されるに従って該受部と前記強制係合部材とを係合しつつ、該受部にて強該制係合部材を前記保持部側に押動し、該強制係合部材を該受部から離間した状態に前記保持部材で保持することで、該強制係合部材と該受部の係合状態を解除するようにして、前記解除手段を構成したことを特徴とする請求項５に記載の双方向クラッチ。
8. 前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージの一端に形成される受部と、該ケージの受部側に突出可能とされた強制係合部材と、該強制係合部材を該ケージの該一端と反対側に付勢する付勢部材と、前記入力側回転体に相対回転可能に摩擦的に圧接されるカム部材とを有し、該強制係合部材を該付勢部材の付勢力により該受部から離間した状態に保持し、前記入力側回転体の回転方向が切り換わる時にのみ該カム部材が該入力側回転体に連れ回り回転され、これにより該カム部材に形成したカム部に該強制係合部材が乗り上げて、該付勢部材の付勢力に抗して該強制係合部材が突出して、該受部に係合するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の双方向クラッチ。
9. 前記カム部材の前記入力側回転体への連れ回り回転を規制する連れ回り回転規制手段と、該連れ回り回転規制手段で前記カム部材の連れ回り回転が規制された後、前記ケージの回転抑制状態を解除する解除手段とを設けたことを特徴とする請求項８に記載の双方向クラッチ。
10. 前記入力側回転体及び前記ケージと前記カム部材の間に前記ケースに相対回転不能に係止した保持部材を配設し、該保持部材に該カム部材の回転方向に沿って延伸される貫通状の長孔を形成し、該カム部材に突設した規制部材を、該長孔に貫通して該保持部材に対し相対回動可能とするとともに、該規制部材を前記入力側回転体に相対回転可能に摩擦的に圧接して、該カム部材の該入力側回転体への連れ回り回転を可能とし、該規制部材が該長孔のいずれかの端部に当接することで該カム部材の該入力側回転体への連れ回り回転を規制するように、前記連れ回り回転規制手段を構成したことを特徴とする請求項９に記載の双方向クラッチ。
11. 前記保持部材は、前記受部と前記カム部材との間にて前記強制係合部材を貫通させていることを特徴とする請求項１０に記載の双方向クラッチ。
12. 前記付勢部材が、前記強制係合部材が前記カム部材の前記カム部より外れたときに、該強制係合部材を前記受部から離間させて、該強制係合部材と該受部の係合状態を解除するようにして、前記解除手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の双方向クラッチ。
13. 前記ケージと前記入力側回転体との間にバネを介設し、該ケージを前記保持部材に相対回転可能に摩擦的に係合して、前記摩擦係合手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の双方向クラッチ。
14. 前記ケージと前記保持部材とを、摩擦板を用いて摩擦的に係合していることを特徴とする請求項１３に記載の双方向クラッチ。
15. 前記ケージと前記保持部材とを、電磁石を用いて摩擦的に係合していることを特徴とする請求項１３に記載の双方向クラッチ。
16. 前記ケージの回転を抑制する手段は、前記ケージの一端に形成した受部と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を受部側に突出するように付勢した付勢部材と、該強制係合部材を受部から離間した状態に保持する保持部材と、該保持部材による該強制係合部材の保持状態を前記入力側回転体の回転方向が切り換わるときにのみ解除して該強制係合部材を突出させる電磁石とを有し、該強制係止部材を該ケージの該受部に係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の双方向クラッチ。
17. 前記ケージの回転を抑制する手段は、該ケージに相対回転不能に設けた第一回転部材と、前記ケースに相対回転不能に保持した強制係合部材と、該強制係合部材を該第一回転部材側に突出するように付勢した付勢部材とを有し、該第一回転部材に当該第一回転部材の回転方向に沿って延伸される長孔状の開口部を設けて、該開口部に該強制係合部材を前記入力側回転体の回転方向切換時のみ挿入し、該強制係合部材と該第一回転部材とを係合させて、該ケージの回転を抑制するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の双方向クラッチ。
18. 前記強制係合部材を複数設け、各強制係合部材を前記第一回転部材に圧接させて、該第一回転部材の外周縁部を前記ケースの一部に圧接して、前記摩擦係合手段を構成したことを特徴とする請求項１７に記載の双方向クラッチ。
19. 前記強制係合部材の前記第一回転部材に対して反対側に、前記入力側回転体に相対回転不能に設けた第二回転部材と、該入力回転体に所定量だけ相対回転可能に設けた第三回転部材とを並べて配置し、該第二回転部材と該第三回転部材とに爪を設けて該第一回転部材の前記開口部に挿入し、該開口部への前記強制係合部材の進入を前記入力側回転体の回転方向切換時を除いては阻止するように構成したことを特徴とする請求項１８に記載の双方向クラッチ。
20. 前記第三回転部材を、前記入力側回転体の回転方向切換時にのみ前記第二回転部材に対し相対回転させて、該第二回転部材と該第三回転部材の各爪を前記第一回転部材の前記開口部の回転方向一側に移動し、該開口部の他側に前記強制係合部材を挿入して、該強制係合部材と該第一回転部材とを係合させることを特徴とする請求項１９に記載の双方向クラッチ。
21. 前記ケージの回転を抑制したときに、前記第一回転部材に対し前記第二回転部材と前記第三回転部材とが相対回転するに従って、該第二回転部材又は該第三回転部材の爪で前記強制係合部材を前記ケース側に押動して、該第一回転部材の前記開口部から押し出し、該第一回転部材に圧接した状態に保持することで、該強制係合部材と該第一回転部材の係合状態を解除するように構成したことを特徴とする請求項２０に記載の双方向クラッチ。
22. 前記入力側回転体を共通として前記出力側回転体を一対設け、該一対の出力側回転体のそれぞれに前記複数のローラを設置して、前記ケージで保持するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の双方向クラッチ。
    

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