JP2007523306A - 低ドラッグ多モード・クラッチ - Google Patents

Abstract

第１の部材、第２部材、レース部材、およびすべり金部材を備えているクラッチ装置である。第１の部材は、第１の円錐面を有し、第２部材は、第１の円錐面とほぼ向き合った第２の円錐面を有する。レース部材は、前記第１の部材の第１の円錐面に固定され、すべり金は、第２部材の第２の円錐の表面に隣接して配置されている。レースおよびすべり金部材は、ローラーが配置されるポケットを形成するために相補的な突起を備えている。第１および第２の部材の軸方向の関係は、すべり金と第２部材の第２の円錐面の間のメイティングを制御し、それによって第１と第２の部材の間のトルクの伝達を可能にするかまたは防止するように調節可能である。

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。より詳しくは、本発明は、多モード・クラッチ装置に関する。

遊星歯車自動変速機は、クラッチの切替えを単純化するために一方向クラッチを使用する。第１の遊星段が一方向クラッチを通してパワーを伝えている場合、より高い歯数比と並列に接続された第２の遊星段を切替えの間に噛み合わせることができる。一方向クラッチを用いれば、第１の遊星段によって妨げられることなく出力速度を大きくできる。しかし、第１の遊星段は、一方向クラッチであるために負のトルクを伝えることでことができない。一方向クラッチを選択的に固定できる場合、追加の遊星段を加えることなく追加の歯車比を伝動装置に組み入れることができる。米国特許第６４０９００１号は、選択可能な前方一方向、後方一方向、フリーホイーリング、およびロックの各モードを与えることのできる総マルチモード・クラッチを開示している。このクラッチは、固定するために結合面にこすりつけなければならない「すべり金」リングに依存する。本発明は、モード制御を可能にしながら、フリーホイーリング・モードにおけるすべり金クラッチの摩擦損失を防止する。
米国特許第６４０９００１号 なし

マルチモードのクラッチ切換えを達成するために従来技術ではすべり金を用いたが、摩擦損失の問題があった。本発明では、摩擦損失を生じることなくマルチモード・クラッチを提供することを目的としている。

本発明は、第１の部材、第２部材、レース部材およびすべり金部材を備えるクラッチ装置を提供する。第１の部材は第１の円錐面を有し、第２の部材は第１の円錐面に向かい合った第２の円錐面を有する。レース部材は、前記第１の部材の第１の円錐面に固定されており、すべり金部材は、第２部材の第２の円錐面に隣接して配置されている。レース部材は、すべり金部材にある突起に対応する類似した複数の縦の突起を備えてローラーが入るポケットを形成する。すべり金部材は、前記第２の部材の第２の円錐面によって接合可能な表面を有する。第１および第２の部材の軸方向の関係は、第２部材のすべり金部材と第２の円錐面の間の接合を制御し、それによって第１と第２の部材の間のトルク伝達を可能にするかまたは阻止するように調節可能である。

少なくとも一つの実施例では、第２の部材は、遊星歯車段の遊星枠の一部である。

本発明の好ましい実施態様において、第１および第２の部材の軸方向の関係は係合を防止するためにばね力によって一方に偏らされており、油圧作動がばね力に打克つて噛合わせを行わせるために利用されている。

本発明によりマルチモードのクラッチ切換えを実現するのに摩擦損失の生じないクラッチ装置が達成できた。

本発明を類似の番号が一貫して類似の要素を表している添付図面を参照して説明する。

図１を参照すると、ハウジング１の中にある遊星減速段が支持ピン４を介して遊星枠３によって支えられ、太陽歯車とリング歯車（図示せず）に係合した多数の遊星歯車２を備えている。遊星枠３は、軸受８と９によって回転可能に支持されている。遊星枠３には浅い角度になっているのが好ましい円錐形外周面６が形成されている。角度は、１〜３度の範囲内（できれば１．５度）であるのが好ましいが、１度未満または３度を超える角度のものであってもよい。円錐面６から半径方向に外へ外側胴部１２がハウジング１の中に軸受面によってハウジング１の中に回転可能に支持されている。前記外側胴部１２は、リング形のクラッチ外レース１３が固定されている表面６と同様の角度の円錐形内周面を備えている。リング形のすべり金１１は、外レース１３から半径方向に内方に置かれている。好ましい実施例は、リング形のクラッチ・レースを外側胴部１２の円錐面に固定されたものとし、すべり金の円錐面が半径方向に内方にあるとして記載されているが、リング形のクラッチ・レースが円錐面６に固定されて、すべり金半が半径方向に外方にある状態というように構成要素を逆にすることも考えられる。

図２を参照すると、外レースｌ３の内面とすべり金１１の外面には、半径方向に互い対向している縦の突起２０、２２が形成されている。これらの突起２０、２２は、円筒ころ１４が入れられるポケット２４を形成する。すべり金１１は、半径方向の収縮を容易にするために、すべり金１１の軸と平行に切られた開口２１を備えている。すべり金１１は、それの取り付けられる開口の寸法よりわずかに大きい直径に製造されて半径方向の予圧力を加える。外レース１３とすべり金１１は、縦の断面に沿って断面が大体一様である。図１に戻ると、外レース１３とすべり金１１は、ころ１４を入れるためにそれらの幅の末端にフランジ２６、２８を形成されている。

遊星枠３の軸方向の位置は、それの自由な状態で、ハウジング７から突き出ているほぼ円筒形の突起になっている肩３０およびばね１０によって位置決めされているころ軸受８によって決められる。この自由な状態では、すべり金１１は、小さい隙間（約４０〜８０ミクロン）で円錐外面６と離れており、遊星枠３の低いドラッグ回転を可能にする。板クラッチ５は、外側胴部１２とハウジング１の間にトルクを伝達させることができる。そのようなトルク伝達が望まれるとき、油圧がピストン１５の左側に加えられ、ピストンが遊星枠３に接触して、遊星枠３をばね１０に抗して右へ動かすまで、ピストンを収縮ばね１６に抗して動かす。この時点では、すべり金１１は、円錐面６にこすれる。ころ１４を通して伝えられる接線分力によってころがころのポケット２４の側面を登り、すべり金１１が円錐面６に当たって止まるまで、すべり金の開口２１を収縮させる。隙間が除かれると、ころ１４は、すべり金１１を円錐面６に固定させて高いトルク伝達能力を生じさせる８３〜８８度の圧力角度でレースと接触している。

シフトアップを達成するためには、ピストン１５への圧力を除き、ピストン１５をばね１６の力で引っ込ませる。しかし、円錐面６に加わるすべり金１１の力が大きいために、遊星枠３は、係合した位置に留まる。クラッチは、トルク伝達のとき以外では、トルクをさらに高い段に加えてすべり金クラッチを有する対象遊星段へのトルクを減少させる。トルクがゼロに達するとすぐに、すべり金１１に載っているころ１４の収縮力は消え、すべり金１１はそれのプレストレスの力で拡大する。すべり金の接触がない場合、遊星枠３は、ばね１０の力によってすべり金１１から離れ、低ドラッグ・フリーホイーリング・モードはアクティブである。

図３〜５を参照すると、組立の好ましい方法が示されている。図３を参照すると、装置は、最初に外レース１３を外側胴部１２の中に、そしてすべり金１１を円錐面６の上に取り付け、次に外側胴部１２をすべり金１１の周りに置くことによって組立てられる。図４を参照すると、ころ１４を外レース１３とすべり金１１の間に入れる。図５を参照すると、分割ディスク・ツール１７がすべり金１１と外レース１３の端を曲げる力に耐えるために外側胴部１２と遊星枠３の間の軸方向ギャップの中に置かれて、それによってころ１４を拘束する。

本発明は自動車産業において利用可能性大である。

本発明の第１実施例に従って装置を用いている惑星歯車減速段の断面図である。 図１のすべり金クラッチ構成要素の断面図である。 本発明の第１実施例による装置を組立てる好ましい方法の第１の組立ステップの断面図。 本発明の第１実施例による装置を組立てる好ましい方法の第２の組立ステップの断面図。 本発明の第１実施例による装置を組立てる好ましい方法の第３の組立ステップの断面図。

符号の説明

１、７ ハウジング
２ 遊星歯車
３ 遊星枠
４ 支持ピン
５ プレートクラッチ
６ 円錐面
８、９ 軸受
１０、１６ ばね
１１ すべり金
１２ 外側胴体
１３ 外レース
１４ ころ
１５ ピストン
１７ 分割ディスク・ツール
２０、２２ 突起
２４ ポケット

Claims (17)

1. 第１の円錐面を有する第１の部材、第１の部材と同心で第１の円錐面とほぼ軸方向に位置の合った第２の円錐面を有する第２部材、第１の円錐面に固定されたレース部材、および第２の円錐面に隣接してレース部材に向かい合った関係で配置されたすべり金部材を備え、レースおよびすべり金部材はころを入れるポケットを作るために相補的突起を有し、第１および第２の部材は、すべり金が第２の円錐面から離れている第１の軸方向の関係とすべり金が第２の円錐面と接触している第２の軸方向の関係の間で互いに対して軸方向に調節可能であることを特徴とするクラッチ装置。
2. 第１の部材は、第２の部材に対して半径方向に外方にある請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 第１の部材は、第２の部材に対して半径方向に内方にある請求項１に記載のクラッチ装置。
4. 第２の部材は遊星歯車段の遊星枠の一部である請求項１に記載のクラッチ装置。
5. 第１および第２の円錐面は、各々１〜３度の範囲の角度になっている請求項１に記載のクラッチ装置。
6. 第１および第２の円錐面は、各々１．５度の角度になっている請求項５に記載のクラッチ装置。
7. すべり金部材は、拡張または収縮可能であるようにすべり金部材を貫通する軸方向の開口を有する請求項１に記載のクラッチ装置請求項１に記載のクラッチ装置。
8. 第２の軸方向の関係において、ころは、突起を登らされ、それによってすべり金部材が第２の部材の第２の円錐面と固定関係になるように拡大または収縮する請求項７に記載のクラッチ装置。
9. 第２の軸方向の関係において、ころは、８３〜８８度の間の圧力角度で突起と接触する請求項８に記載のクラッチ装置。
10. すべり金部材は、ころにプレストレスを加えるように構成されている請求項１に記載のクラッチ装置。
11. レース部材とすべり金部材は、各々ころをポケットの中に保持するために半径方向のフランジを備えた軸方向の縁を有する請求項１に記載のクラッチ装置。
12. ばねが第１の軸方向の関係に対する第１または第２の部材の一方を偏らせている請求項１に記載のクラッチ装置
13. 第１および第２の部材を第２の軸方向の関係にするように動かすためにばねバイアスに抗して選択的に流体圧力を加えるように構成された流体圧力源をさらに備える請求項１２に記載のクラッチ装置。
14. 第１の軸方向の関係において、４０〜８０ミクロンの範囲の隙間がすべり金部材と第２の円錐面の間に設けられている請求項１に記載のクラッチ装置。
15. 第１の円錐面を有する第１の部材を設けるステップ、表面に複数の突起を有し、半径方向に伸びているフランジの付いている第１の軸方向端部と開いた第２の軸方向端部を有するレース部材を第１の円錐面に固定するステップ、第２の円錐面を有する第２の部材を設けるステップ、表面に複数の突起を有し、半径方向に伸びているフランジの付いている第１の軸方向端部と開いた第２の軸方向端部を有するすべり金部材を第２の円錐面に隣接して設けるステップ、レース部材がすべり金部材に向かい合わされ、レースとすべり金部材の突起は、ポケットを形成するように第１の部材を第２の部材に対して置くステップ、ポケットにころを入れるステップ、およびころをポケットの中に保持するためにレース部材の第２の軸方向端部および第２のすべり金部材の軸方向端部を閉じるステップを備えることを特徴とするクラッチ装置を形成する方法。
16. レース部材の第２の軸方向端部とすべり金部材の第２の軸方向端部を閉じるステップは、レース部材の第１の軸方向端部とすべり金部材の第１の軸方向端部とに隣接して分割ディスク・ツールを設けることを含む請求項１５に記載の方法。
17. レース部材の第２の軸方向端部とすべり金部材の第２の軸方向端部を閉じるステップは、レース部材の第２の軸方向端部とすべり金部材の第２の軸方向端部を曲げることを含む請求項１６に記載の方法。

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