JP2011144876A - 動力伝達装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】効率よく、かつ高い精度で動力の伝達経路を切り替えることができる動力伝達装置を提供することにある。
【解決手段】第１摩擦部材と第２摩擦部材を含み、第１摩擦部材と第２摩擦部材とが接触することで係合状態となる係合部と、係合部を接触可能な接触部を備える剛体と、剛体に対して、接触部が係合部と接触する位置に移動する方向の力を加える弾性体と、剛体に対して、接触部が係合部と接触する位置に移動する方向の液体の圧力を加える第１押圧機構と、剛体に対して、接触部が係合部と接触しない位置に移動する方向の液体の圧力を加える第２押圧機構、を有することで上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達するか否かを切り替える機構を有する動力伝達装置に関する。
近年、自動車としては、駆動源としてエンジンと電動機（電動モータ）とを有するハイブリッド自動車がある。また、このようなハイブリッド自動車では、駆動源となる電動機をスタータとしても使用する自動車がある。
例えば、特許文献１には、エンジンと、トルクコンバータを介して駆動される変速機と、トルクコンバータ側に回転駆動力を伝達する中間出力軸と、中間出力軸の外周側に固定されたロータを有する電動モータと、エンジンのクランク軸とロータの内周面との間に配設されるクラッチ機構と、を備える。クラッチ機構は、クランク軸と一体回転する外輪部を有するハブ部材と、ハブ部材外周とロータ内周面に配設され、板バネで圧接されるクラッチ板の組を有し、エンジンのクランク軸と中間出力軸とを連結し、走行可能とするとともに、変速機側の負荷を無くした状態で電動モータによってエンジンのクランク軸を駆動する再始動制御を可能とする車両用駆動装置が記載されている。
特開２００６−１３７４０６号公報
特許文献１に記載されているように、板ばねでクラッチを係合（連結）状態とし、エンジンのクランク軸と中間出力軸とを連結しておくことで、電動モータで発生させた回転をエンジンに伝達することができる。これにより、電動モータをスタータとして用いることができる。
しかしながら、特許文献１の装置では、クラッチにかかる負荷が大きくなっても係合状態を維持するために、板ばねとして押し付け荷重の大きいスプリングを用いる必要がある。このため、大きな板ばねを用いる必要が生じ、装置が大型化するという問題がある。また、押し付け荷重の大きい板ばねを用いると、荷重のばらつきが大きくなるため、係合、解放の切り替えのための荷重制御が難しいという問題もある。また、クラッチを解放状態とするために必要な荷重も大きくなり、解放のために使用するエネルギ量も多くなるという問題がある。つまり、動力の伝達経路の切り替えに必要なエネルギ量が多くなるという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率よく、かつ高い精度で動力の伝達経路を切り替えることができる動力伝達装置を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１駆動機により回転される第１回転体と、第２駆動機により回転される第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との係合状態と解放状態とを切り替えるクラッチ機構とを有し、前記クラッチ機構は、前記第１回転体に連結された第１摩擦部材、及び、前記第２回転体に連結され、前記第１摩擦部材と対面して配置された第２摩擦部材を含み、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とが接触することで、前記第１回転体と前記第２回転体とを係合状態とさせる係合部と、前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触可能な接触部を備え、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置から、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材とに接触しない位置まで移動可能な剛体と、前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の力を加える弾性体と、前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の液体の圧力を加える第１押圧機構と、前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材と接触しない位置に移動する方向の液体の圧力を加える第２押圧機構、を有することを特徴とする。
ここで、前記剛体は、前記第１摩擦部材と接触し、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材と接触させる位置に配置されていることが好ましい。
また、前記第１摩擦部材は、複数の板状の第１摩擦体で構成され、前記第２摩擦部材は、複数の板状の第２摩擦体で構成され、前記第１摩擦体と前記第２摩擦体とは、交互に配置されていることが好ましい。
また、前記第１押圧機構と前記第２押圧機構とは、供給する液体の量及び液体の圧力の少なくとも一方を調整することで、前記剛体に加える力を調整可能であることが好ましい。
さらに、前記第２回転体と連結したトルクコンバータを有し、前記第１押圧機構は、前記液体の圧力として、前記トルクコンバータの循環流体が前記剛体に付加する圧力を使用することが好ましい。
さらに、前記第２回転体と連結したトルクコンバータを有し、前記第２押圧機構は、前記液体の圧力として、前記トルクコンバータの循環流体が前記剛体に付加する圧力を使用することが好ましい。
また、前記係合部、前記剛体及び前記弾性体は、前記トルクコンバータの内部に配置されていることが好ましい。
また、前記第１押圧機構は、前記係合部が解放状態の場合は、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の液体の圧力を設定された圧力値以下とすることが好ましい。
また、前記係合部は、前記弾性体が前記剛体を押す力のみが作用する状態のとき、前記第１回転体と前記第２回転体とが係合状態となることが好ましい。
また、前記第１駆動機は、燃焼機関であり、前記第２駆動機は、電動機であることが好ましい。
本発明にかかる動力伝達装置は、効率よく、かつ高い精度で動力の伝達経路を切り替えることができるという効果を奏する。
図１は、動力伝達装置を備える駆動装置の一例の概略構成を示す模式図である。 図２は、動力伝達装置の作動油の循環経路を示す模式図である。 図３は、動力伝達装置を備える駆動装置の他の一例の概略構成を示す模式図である。 図４は、動力伝達装置を備える駆動装置の他の一例の概略構成を示す模式図である。
以下に、動力伝達装置を備える駆動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。なお、下記で説明する駆動装置は、主に四輪自動車の駆動装置として用いるものであるが、四輪自動車以外の自動車、例えば、二輪自動車の駆動装置としても用いることができる。また、船舶、飛行機の駆動装置等、種々の装置の駆動装置として用いることもできる。
図１は、動力伝達装置を備える駆動装置の一例の概略構成を示す模式図であり、図２は、動力伝達装置の作動油の循環経路を示す模式図である。駆動装置１は、エンジン２、モータ３、動力伝達装置４と、で構成されている。ここで、エンジン２及びモータ３は、駆動源であり、動力伝達装置４は、エンジン２及びモータ３から出力された駆動力を他の部材に伝達する。なお、他の部材としては、変速機構等が例示される。駆動装置１は、エンジン２、モータ３から出力した駆動力を、動力伝達装置４を介して他の部材に伝達し、他の部材を回転、動作させる。これにより、駆動装置１を備える装置は、駆動され、移動可能な状態となったり、出力可能な状態となったりする。
エンジン２は、ガソリン、軽油、バイオエタノール等の燃力を燃焼し、熱を機械的動力として出力する。なお、エンジン２としては、内燃機関、外燃機関等の種々の燃焼機関を用いることができる。エンジン２は、動力を動力伝達装置４に伝達する。
モータ３は、いわゆるモータジェネレータであり、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能と、エンジン２を始動させるスタータとしての機能を備えている。モータ３は、ステータ１０と、ステータ１０に対して回転自在のロータ１２とで構成されている。モータ３は、電力を供給されることで、ロータ１２をステータ１０に対して回転させる。また、外部の動力により、ロータ１２がステータ１０に対して回転されることで、この回転により発生する機械的動力を電力として取り出す。モータ３は、ロータ１２が動力伝達装置４と連結されている。
動力伝達装置４は、エンジン２及びモータ３から出力された機械的動力を他の部材に伝達する装置であり、入力軸２０と、出力軸２２と、トルクコンバータ２４と、クラッチ機構２６と、動力伝達装置４の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８と、を有する。なお、動力伝達装置４は、必要に応じて、モータ３から出力された機械的動力をエンジン２にも伝達する。
入力軸２０は、エンジン２と連結されており、エンジン２の回転部とともに回転する。
出力軸２２は、他の部材及びトルクコンバータ２４と連結されており、トルクコンバータ２４の一部とともに回転し、トルクコンバータ２４から伝達された機械的動力を他の部材に伝達する。
トルクコンバータ２４は、ポンプインペラ３０と、タービンランナ３２と、ステータ３４と、ロックアップクラッチ機構３６と、循環油供給手段３８と、ロックアップ油供給手段４０と、フロントカバー４９とを有する。なお、トルクコンバータ２４の各部は、フロントカバー４９で覆われた領域内に配置されている。また、フロントカバー４９は、モータ３のロータ１２と連結されており、ロータ１２とともに回転する。
トルクコンバータ２４は、ポンプインペラ３０からの機械的動力を、トルクを増大させてタービンランナ３２に伝達可能な流体伝動機構である。具体的には、トルクコンバータ２４は、ポンプインペラ３０で受けた機械的動力を、作動流体（循環油、例えば、ＡＴＦ：自動変速機用フルード）を介してタービンランナ３２に伝達する。ポンプインペラ３０からタービンランナ３２に流れた作動流体は、ステータ３４により流動方向を変えられて、再びポンプインペラ３０に流入する。これにより、トルクコンバータ２４は、ポンプインペラ３０からタービンランナ３２に伝達されるトルクを増大させつつ（トルクの増大に比例して回転数は減少させつつ）、動力を伝達させる。なお、トルクコンバータ２４内を流れる作動流体（循環油）は、循環油供給手段３８により供給される。
なお、ポンプインペラ３０は、フロントカバー４９を介して、モータ３のロータ１２と連結されており、ロータ１２とともに回転する。つまり、ポンプインペラ３０とフロントカバー４９とロータ１２とはともに回転する。また、タービンランナ３２は、出力軸２２連結されており、出力軸２２とともに回転する。
ロックアップクラッチ機構３６は、フロントカバー４９に伝達された機械的駆動力をトルクコンバータ２４内の作動流体を介さずに直接出力軸２２に伝達することを可能にする機構である。ロックアップクラッチ機構３６は、摩擦係合部３６ａと、摩擦係合部３６ａを支持した支持部３６ｂと、支持部３６ｂをタービンランナ３２側に付勢するばね３６ｃとを有する。ここで、支持部３６ｂは、タービンランナ３２に対して回転方向に直交する方向に移動可能である。また、支持部３６ｂの壁面とタービンランナ３２の壁面の間には油室３６ｄが形成されている。
ロックアップクラッチ機構３６は、後述するロックアップ油供給手段４０により油室３６ｄに作動油（ロックアップ油）が供給され、油室３６ｄ内の圧力が一定圧力以上となると、油室３６ｄ内の圧力により、支持部３６ｂがタービンランナ３２から離れる方向に移動される。これにより、摩擦係合部３６ａがフロントカバー４９または、フロントカバー４９とともに回転する部材と接触する。このように、摩擦係合部３６ａとフロントカバー４９とが直接または、間接で連結されることで、ポンプインペラ３０とタービンランナ３２と一緒に回転する状態となる。これにより、フロントカバー４９に伝達された駆動力は、そのまま、出力軸２２に伝達される。
また、ロックアップクラッチ機構３６は、ロックアップ状態ではない場合は、フロントカバー４９と非接触であるため、上述したように、フロントカバー４９に伝達された駆動力は、ポンプインペラ３０、作動流体、タービンランナ３２を介して、出力軸２２に伝達される。
なお、油室３６ｄに供給される作動油は、トルクコンバータ２４のうち、油室３６ｄ内にのみ充填され、他の部分には、供給されない。つまり、作動流体（循環油）とは異なる領域に供給される。
次に、循環油供給手段３８は、トルクコンバータ２４のフロントカバー４９に覆われている内部に作動流体（循環油）を供給する供給装置であり、供給口４２と、供給口４２と連結された油路４４と、油路４４に作動流体を供給する循環油供給ポンプ４８とを有する。循環油供給手段３８は、循環油供給ポンプ４８から、油路４４、供給口４２を介して、トルクコンバータ２４のフロントカバー４９内に作動流体を供給することで、フロントカバー４９内には、作動油が充填された状態となる。なお、フロントカバー４９内は、作動流体の供給口４２と排出口以外からは、作動流体が出ない構成となっている。循環油供給手段３８からトルクコンバータ２４のフロントカバー４９内に作動流体を供給し続けることで、フロントカバー４９内の作動流体を循環させることができる。
ロックアップ油供給手段４０は、油室３６ｄに作動油（ロックアップ油）を供給する供給装置であり、油室３６ｄと連結した供給口４６を有する。また、図示は省略したが、ロックアップ油供給手段４０は、供給口４６と連結した、油路と、作動油を供給する供給ポンプを備える。
次に、クラッチ機構２６は、フロントカバー４９と入力軸２０との係合、解放とを切り替える切り替え機構である。つまり、クラッチ機構２６は、フロントカバー４９に連結されているモータ３と、入力軸２０に連結されているエンジン２とが、係合されている状態と、係合していない状態とを切り替える機構である。また、入力軸２０に連結されているエンジン２と、トルクコンバータ２４（フロントカバー４９）とが係合されている状態と、係合していない状態とを切り替える機構でもある。クラッチ機構２６は、係合部５０と、ピストン５２と、弾性体５４と、仕切り板５５と、作動油供給手段５６とを有する。ここで、係合部５０と、ピストン５２と、弾性体５４と、仕切り板５５とは、フロントカバー４９の内部に配置されている。
係合部５０は、第１摩擦部材５８と、第２摩擦部材６０と、第１保持部６２と、第２保持部６４と、とを有する。第１摩擦部材５８は、複数の第１摩擦板で構成されている。第２摩擦部材６０も複数の第２摩擦板で構成されており、第１摩擦部材５８と対面して配置されている。具体的には、複数の第１摩擦板と、複数の第２摩擦板とがそれぞれ互い違い、つまり交互に積層されて配置されている。したがって、第１摩擦板の２つ面（板状部材の面積が最も広い２つ面）は、それぞれ第２摩擦板と対面して配置されている。
第１保持部６２は、第１摩擦部材５８、具体的には、第１摩擦板の端部を保持（固定）しており、フロントカバー４９に固定されている。これにより、第１保持部６２と第１摩擦部材５８は、フロントカバー４９とともに回転する。第２保持部６４は、第２摩擦部材６０、具体的には、第２摩擦板の端部を保持（固定）しており、入力軸２０に固定されている。これにより、第２保持部６４と第２摩擦部材６０は、入力軸２０とともに回転する。係合部５０は、外力が作用していない状態では、第１摩擦部材５８と、第２摩擦部材６０とが非接触、または実質的に非接触となる。この状態では、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０との間で力の伝達は生じず、夫々が独立して回転する。これに対して、外力が作用し、具体的には後述するピストン５２により第１摩擦部材５８が押され、第１摩擦部材５８と、第２摩擦部材６０とが接触状態となると、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０との間で摩擦が発生し、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０との間で力の伝達は生じる。このように力の伝達が発生すると、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０とがつれまわり、一緒に回転する。なお、外力の大きさによっては、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０の間で回転差が生じる場合、いわゆる半クラッチ状態となる場合もある。なお、係合部５０は、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０とが積層されている部分の、ピストン５２と接触する面とは反対側の面は、剛性の高い部材が配置されており、ピストン５２によって押された力により、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０とがたわむことを抑制している。
ピストン５２は、剛体で構成されており、一方の端部が第１摩擦部材５８の端の第１摩擦板（具体的には、タービンランナ３２から最も遠い第１摩擦板の第２摩擦板と対面している面とは反対側の面）と接触し、第１摩擦部材５８と接触している側とは反対側の端部（他方の端部）がフロントカバー４９に支持されている。ピストン５２は、少なくとも第１摩擦部材５８と接触している端部が、回転方向に直交する方向に移動可能な状態でフロントカバー４９に支持されている。また、ピストン５２のフロントカバー４９側の面には、フロントカバー４９内を流れる作動流体が充填されている。
弾性体５４は、ピストン５２とフロントカバー４９との間に配置されており、ピストン５２をフロントカバー４９から離れる方向に押している。つまり、弾性体５４は、ピストン５２とフロントカバー４９との距離が広がる方向、ピストン５２が第１摩擦部材５８を押す方向に付勢力を作用させる。弾性体５４としては、板ばね、スプリング等種々の弾性部材を用いることができる。
仕切り板５５は、ピストン５２の弾性体５４が配置されている面とは反対側の面に配置された板状部材であり、ピストン５２と、フロントカバー４９とに支持されている。仕切り板５５は、仕切り板５５のピストン５２と対向する面と、フロントカバー４９の仕切り板５５とピストン５２との間の部分とで囲われた領域に油室６６を形成している。この油室６６は、作動油供給手段５６から供給される作動油が充填される。つまり、ピスト５２と仕切り板５５とで囲われて形成された油室６６には、循環油供給手段３８から供給された作動流体が入らない。
作動油供給手段５６は、供給口７０と、油路７２と、作動油供給ポンプ７４とを有する。供給口７０は、油室６６と連通した開口であり、油路７２と繋がっている。油路７２は、作動油供給ポンプ７４と連結している。作動油供給手段５６は、作動油供給ポンプ７４から排出した作動油を、油路７２、供給口７０を介して油室６６に供給する。このように、作動用供給手段５６により油室６６に作動油を供給することで、油室６６を作動油が充填された状態とすることができる。クラッチ機構２６の各部は以上のような構成である。
クラッチ機構２６は、ピストン５２とフロントカバー４９との間には、循環油供給手段３８から供給された作動流体（トルクコンバータ２４を循環する作動流体）が充填し、ピストン５２と仕切り板５５との間には、作動油供給手段５６から供給された作動油が充填した状態となる。これにより、ピストン５２は、循環油供給手段３８から供給された作動流体により、第１摩擦部材５８を押す方向に押され、作動油供給手段５６から供給された作動油により、第１摩擦部材５８から離れる方向に押される。また、ピストン５２は、弾性体５４により、第１摩擦部材５８を押す方向に押されている。係合部５０は、第１摩擦部材５８がピストン５２により押されることで、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０とが接触し、係合した状態となる。
これにより、摩擦板の摩擦係数をμとし、摩擦板の枚数（第１摩擦板と第２摩擦板の総枚数）をＮとし、摩擦板の内径をＤ１とし、摩擦板の外径をＤ２とし、弾性体５４がピストン５２を押す力をＦｓｐとし、循環油供給手段３８から供給された作動流体が充填した室内の圧力をＰａとし、作動油供給手段５６から供給された油室６６内の圧力をＰＫ０とすると、クラッチ機構２６で発生するトルク（係合部５０が係合されることで発生するトルク）Ｔは、
Ｔ＝（２／３）×μ×Ｎ×（Ｄ２ ３−Ｄ１ ３）／（Ｄ２ ２−Ｄ１ ２）×（Ｆｓｐ＋Ｐａ×Ａ−ＰＫ０×Ａ）・・（式１）
と表すことができる。
ここで、弾性体５４がピストン５２を押す力Ｆｓｐは、設計により決まるため、クラッチ機構２６は、循環油供給手段３８から供給された作動流体が充填した室内の圧力Ｐａと、作動油供給手段５６から供給された油室６６内の圧力ＰＫ０を調整することで、クラッチ機構２６のトルクを制御することができる。例えば、クラッチ機構２６は、圧力Ｐａを大きくするか、圧力ＰＫ０を小さくすることで、トルクＴを大きくすることができる。つまり、循環油供給手段３８から供給する作動流体の量を多くするまたは供給圧を大きくするか、作動油供給手段５６から供給する作動油の量を少なくまたは供給圧を小さくすることで、トルクＴを大きくすることができる。また、クラッチ機構２６は、圧力Ｐａを小さくするか、圧力ＰＫ０を大きくすることで、トルクＴを小さくすることもできる。また、トルクを０とすることで、上述したように係合部を非接触状態とすることができ、動力を伝達しない状態とすることができる。
また、クラッチ機構２６は、弾性体５４がピストン５２を押す力Ｆｓｐが作用しているため、作動油が供給されていない状態では、第１摩擦部材５８がピストンにより一定の力で押されて、係合状態となり、フロントカバー４９と入力軸２０との間で動力が伝達する状態となっている。
このように、本実施例の動力伝達装置４によれば、流体の圧力が作用していない状態でも、弾性体５４がピストン５２を押す力Ｆｓｐが作用しているため、クラッチ機構２６を係合状態とすることができる。これにより、エンジン２の始動時に、各油供給手段を作動させなくても、モータ３から出力した機械的駆動力を、フロントカバー４９、クラッチ機構２６、入力軸２０を介してエンジン２に伝達することができる。これにより、エンジン２を回転させることができ、エンジン２を始動させることができる。
また、駆動時は、作動油供給手段５６と循環油供給手段３８から供給する作動油（または作動流体）を調整することで、クラッチ機構２６のトルクを調整することができる。つまり、トルクを大きくすることも小さくすることもできる。これにより、クラッチ機構２６のトルク許容量を大きくすることができ、クラッチ機構２６で大きなトルクを伝達することができる。
また、循環油供給手段３８によりクラッチ機構２６のトルクを大きくすることができるため、弾性体５４の押す力を小さくすることができる。具体的には、スタータ時に必要なトルクを伝達できる程度の押す力とすればよい。このように弾性体５４の押す力を小さくできることで、弾性体５４を小さくすることができる。また、弾性体５４ごとの押す力の誤差が制御に与える影響を小さくすることができる。例えば、Ｆｓｐを１０００Ｎ単位とし、Ｐａ×Ａを数万Ｎ単位とすることができるため、Ｆｓｐに１０％程度の誤差（弾性体の性能の差）があっても、クラッチ機構２６の係合、解放動作に与える影響を小さくすることができる。これにより、高い精度での制御、つまりクラッチの解放、係合の切り替えによる動力伝達経路の切り替えが可能となる。
また、弾性体５４を設けることによりノーマリークローズ、つまり、制御信号が無い状態ではクラッチ機構２６が係合した状態とすることができる。これにより、上述したように油圧が作用していないスタータ時にモータ３で発生させた動力をエンジン２に伝達することができる。これにより、モータ３をスタータとして利用することができ、別途スタータ用のモータを設ける必要がなくなる。さらに、ノーマリークローズであるため、始動時に油圧系を駆動させる必要がなくなるため、油圧系を駆動させるための電源の省略することができる。また、ノーマリークローズであるため、作動油を供給する手段が故障している時もエンジン２で発生させた動力を入力軸２０、トルクコンバータ２４を介して出力軸２２に伝達することができ、走行可能となる。
また、弾性体５４が押す力を小さくすることができ、さらに、循環油供給手段３８から供給される作動流体の圧力も調整により小さくすることができるため、駆動時にクラッチ機構２６を解放するために必要な、作動油供給手段５６から供給する作動油の圧力を小さくすることができる。つまり、一方の方向の圧力を弾性体の押す力とし、他方の方向の圧力を作動油の力とした場合は、（式１）の（Ｆｓｐ＋Ｐａ×Ａ−ＰＫ０×Ａ）が（Ｆｓｐ−ＰＫ０×Ａ）となる。ここで、係合するための力は、クラッチ機構の最大トルクを伝達可能とするため、（Ｆｓｐ−ＰＫ０×Ａ）の構成では、Ｆｓｐを大きくする必要がある。そのため、クラッチを解放するためのＰＫ０も大きな力とする必要がある。これに対して、本実施例では、（式１）の（Ｆｓｐ＋Ｐａ×Ａ−ＰＫ０×Ａ）に示すように、クラッチを係合する力をＰａで調整できるため、Ｆｓｐの力を小さくすることができる。また、クラッチの解放時は、Ｐａを小さくすることで、解放に必要なＰＫ０、つまり、Ｆｓｐ＋Ｐａ×Ａに打ち勝つ力を小さくすることができる。このように、圧力を小さくできることで、ポンプにより発生させる圧力を小さくすることができる。これにより、動力伝達装置４で消費するエネルギを少なくすることができ、駆動装置１で発生させたエネルギや、蓄えられているエネルギを効率よく利用することができる。
また、本実施例のようにクラッチ機構２６をトルクコンバータ２４の内部に設け、循環油供給手段３８で供給される作動流体を利用することで、必要な油圧供給手段を少なくすることができる。これにより、装置構成を簡単にすることができる。
また、ピストン５２を係合部５０の第１摩擦部材５８と接触させる構成とすることで、ピストン５２を回転差なく接触させることができ、ピストン５２や第１摩擦部材５８の磨耗を抑制することができる。つまり、フロントカバー４９と連結され、一緒に回転する部材同士を接触させることで、駆動時に発生する磨耗を少なくすることができる。
次に、図３を用いて実施例２について説明する。ここで、図３は、動力伝達装置を備える駆動装置の他の一例の概略構成を示す模式図である。なお、図３に示す駆動装置１００は、動力伝達装置１０４のクラッチ機構１１０の構成を除いて、他の構成は、図１に示す駆動装置と同様である。そこで、実施例１と同様の部分には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、実施例２に特有の点を重点的に説明する。
クラッチ機構１１０は、係合部５０と、ピストン１２０と、第１仕切り板１２２と、弾性体１２４と、第２仕切り板１２６と、作動油供給手段１２８とを有する。ここで、係合部５０と、ピストン１２０と、第１仕切り板１２２と、弾性体１２４と、第２仕切り板１２６とは、フロントカバー４９の内部に配置されている。また、係合部５０は、上述した実施例１のクラッチ機構２６の係合部５０と同様の構成である。また、作動油供給手段１２８は、フロントカバー４９に形成され、油路７２とフロントカバー４９内部とを繋げる２つの供給口１４０、１４２が設けられている点を除いて他の構成は作動油供給手段５６と同様である。なお、供給口１４０と供給口１４２とは、油路７２と連結する端部が途中で合流している。
ピストン１２０は、剛体で構成され、断面がＬ字形状となる部材である。ピストン１２０は、Ｌ字の一方の線分１２０ａの端部に、直角に延びた突起部１２０ｂ（Ｌ字がＵ字となる方向に延びた突起部）を有し、その突起部１２０ｂが第１摩擦部材５８の端の第１摩擦板（具体的には、タービンランナ３２から最も近い第１摩擦板の第２摩擦板と対面している面とは反対側の面）と接触している。また、Ｌ字の他方の線分１２０ｃの端部は、フロントカバー４９に支持されている。また、ピストン１２０は、少なくとも第１摩擦部材５８と接触している端部が、回転方向に直交する方向に移動可能な状態でフロントカバー４９に支持されている。また、線分１２０ａと線分１２０ｃとの連結部は、移動可能な状態で、第１保持部６２と接触している。なお、接触部には、オイルシール等が配置され、接触部を介して流体が移動しない状態となっている。また、ピストン１２０は、線分１２０ａの線分１２０ａと線分１２０ｃとの連結部の近傍で、接触部よりも突起部１２０ｂ側に、開口１２０ｄが設けられている。
第１仕切り板１２２は、ピストン１２０の線分１２０ｃと略平行な向きで、かつ、突起部１２０ｂと線分１２０ｃとの間に配置されている。第１仕切り板１２２は、一方の端部がフロントカバー４９に固定され、他方の端部がピストン１２０の線分１２０ａと接触している。なお、ピストン１２０の線分１２０ａと接触している端部は、接触を維持したまま移動可能に支持されている。
弾性体１２４は、ピストン１２０の線分１２０ｃと第１仕切り板１２２との間に配置されており、線分１２０ｃと第１仕切り板１２２とを、線分１２０ｃと第１仕切り板１２２とが離れる方向に押している。
第２仕切り板１２６は、ピストン１２０の線分１２０ｃと略平行な向きで、かつ、突起部１２０ｂと第１仕切り板１２２との間に配置されている。第２仕切り板１２６は、一方の端部がフロントカバー４９に固定され、他方の端部がピストン１２０の線分１２０ａに固定されている。
ピストン１２０と、第１仕切り板１２２と、第２仕切り板１２６と上述したフロントカバー４９は、以上のように配置されており、ピストン１２０と第１仕切り板１２２とで囲われる領域が第１油室１３０となり、第１仕切り板１２２と第２仕切り板１２６とで囲われる領域が第２油室１３２となり、ピストン１２０の線分１２０ｃ（弾性体１２４と接触している面とは反対側の面）と、フロントカバー４９とで囲われた領域が、第３油室１３４となる。ここで、第１油室１３０、第２油室１３２、第３油室１３４は、それぞれ、油室を囲う領域の部材の連結部にオイルシール等が配置されており、流体の供給口以外からは、液体が漏れない構成となっている。
ここで、第１油室１３０には、上述した開口１２０ｄと連通しており、フロントカバー４９内を流れる循環油が充填される。また、第２油室１３２は、供給口１４０と連通しており、第３油室１３４は、供給口１４２と連通している。第２油室１３２と、第３油室１３４には、作動油供給ポンプ７４から排出され、油路７２を流れる作動油が供給される。
クラッチ機構１１０は、以上のような構成であり、第１油室１３０には、循環油供給手段３８から供給された作動流体（トルクコンバータ２４を循環する作動流体）が充填し、第２油室１３２、第３油室１３４には、作動油供給手段１２８から供給された作動油が充填した状態となる。
これにより、ピストン１２０は、循環油供給手段３８から供給された作動流体により、第１摩擦部材５８を押す方向に押される。具体的には、循環油供給手段３８から供給された作動流体が第１油室１３０に供給され、第１油室１３０内の圧力が高くなると、第１油室１３０の体積を大きくしようとする力が働く。ここで第１仕切り板１２２は、フロントカバー４９に固定されているため、移動しないのに対して、ピストン１２０は、移動可能に支持されている。このため、第１油室１３０内の圧力は、線分１２０ｃを第１仕切り板１２２から離れる向きに押し、第３油室１３４の体積を減らす方向にピストン１２０を移動させる力として働く。これにより、ピストン１２０は、第１摩擦部材５８を押す方向に押される。
また、ピストン１２０は、作動油供給手段１２８から供給された作動油により、第１摩擦部材５８から離れる方向に押される。具体的には、作動油供給手段１２８から供給された作動油が第２油室１３２に供給され、第２油室１３２内の圧力が高くなると、第２油室１３２の体積を大きくしようとする力が働く。ここで、第２仕切り板１２６は、ピストン１２０に対して固定されているため、第１油室１３０と第２油室１３２の合計体積は一定となり変化しない。また、上述したように第１仕切り板１２２は、フロントカバー４９に固定されているため移動しないのに対して、ピストン１２０は、移動可能に支持されている。このため、第２油室１３２内の圧力は、第２仕切り板１２６を第１仕切り板１２２から離れる向きに移動させるように働く。つまり、第２油室１３２の体積を増やす方向（第１油室１３０の体積を減らす方向）に第２仕切り板１２６を押す力が働く。
ここで、第１仕切り板１２２は、固定されている。このため、この第１仕切り板１２２に対して第２仕切り板１２６を離す方向にピストン１２０を動かす力が、ピストン１２０を第１摩擦部材５８から離す方向に働く力となる。
さらに、作動油供給手段１２８から供給された作動油が第３油室１３４に供給され、第３油室１３４内の圧力が高くなると、第３油室１３４の体積を大きくしようとする力が働く。ここで、フロントカバー４９は移動しないのに対して、ピストン１２０は、移動可能に支持されている。このため、第３油室１３４内の圧力が、ピストン１２０を第１摩擦部材５８から離す方向に働く力となる。
また、ピストン１２０は、弾性体１２４により、第１摩擦部材５８を押す方向に押されている。なお、弾性体１２４がピストン１２０を押す原理は、上述の第１油室１３０の油圧と同様である。
クラッチ機構１１０も、弾性体１２４及び循環油供給手段３８から供給された作動流体により、ピストン１２０に第１摩擦部材５８を押す方向の力を作用させ、作動油供給手段１２８から供給された作動油により、ピストン１２０に第１摩擦部材５８から離れる方向の力を作用させることができ、実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、油室の数等が異なるため、ピストンのトルクを算出する式は、変化する。このため、クラッチ機構１１０の解放させるための油圧のバランス、係合させるための油圧のバランスは異なる。
また、クラッチ機構２６及びクラッチ機構１１０に示すように、ピストンが係合部に接触する位置、弾性体の配置位置は、種々の配置位置とすることができる。
次に、図４を用いて実施例３について説明する。図４は、動力伝達装置を備える駆動装置の他の一例の概略構成を示す模式図である。なお、図４に示す駆動装置２００は、動力伝達装置２０４の構成を除いて、他の構成は、図１に示す駆動装置と同様である。そこで、実施例１と同様の部分には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、実施例３に特有の点を重点的に説明する。
動力伝達装置２０４は、エンジン２及びモータ３から出力された機械的動力を他の部材に伝達する装置であり、入力軸２０と、出力軸（図示省略）と、トルクコンバータ２０６と、クラッチ機構２１０と、動力伝達装置２０４の各部の動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）と、を有する。なお、本実施例では、ＥＣＵの図示は省略する。また、トルクコンバータ２０６は、内部にクラッチ機構２１０の各部が配置されていない点を除いて他の構成は、トルクコンバータ２４と同様である。トルクコンバータ２０６の各部の説明は省略する。
クラッチ機構２１０は、係合部２１２と、ピストン２２０と、弾性体２２４と、作動油供給手段２２６と、を有する。係合部２１２は、第１保持部２１４と第２保持部２１６の位置を除いて他の構成は、上述した実施例１の係合部５０と同様の構成である。なお、第１保持部２１４は、ロータ１２と連結し、入力軸２０に回転自在に保持されている。第２保持部２１６は、入力軸２０と連結している。なお、ロータ１２は、トルクコンバータ２０６と連結されている。
ピストン２２０は、剛体で構成されており、入出力軸の回転方向における内径側の端部と外径側の端部がともに第１保持部２１４に支持され、回転軸に平行な方向において、第１保持部２１４と係合部２１２との間に配置されている。また、ピストン２２０は、第１保持部２１４に対して、回転軸に平行な方向に移動可能に支持され、外径側の端部が第１摩擦部材５８に対面している。また、第１保持部２１４とピストン２２０とで囲われた領域は、第１油室２３０となる。また、ピストン２２０と第２保持部２１６とで囲われた領域は、第２油室２３２となる。
弾性体２２４は、油室２３０に配置されており、回転軸に平行な方向において、第１保持部２１４とピストン２２０とが互いに離れる方向に両者を押している。なお、第１保持部２１４が固定されているため、弾性体２２４は、ピストン２２０を移動させる力を作用させることになる。ここで、弾性体２２４は、本実施例では、コイル状のばね（スプリング）を用いたが、これに限定されず、板ばね等、種々の弾性体を用いることができる。
作動油供給手段２２６は、第１油室２３０に作動油を供給する手段であり、作動油供給ポンプ７４から、油路２４０、供給口２４２を介して第１油室２３０に作動油を供給する。ここで、油路２４０は、第１保持部２１４と入力軸２０の一部に形成されており、供給口２４２は、第１保持部２１４に形成されている。なお、油路２４０の各回転部の連結部は、例えば、一方の回転部の全面に作動油の通路を形成し、他方の回転部に穴状の通路を形成することで、作動油を移動させることができる。
また、第２油室２３２には、循環油供給手段３８がトルクコンバータ２０６に供給する作動流体（循環油）の一部が供給されている。具体的は、循環油供給ポンプ４８とトルクコンバータ２０６の内部とを繋げる油路２５０の一部に分岐管２５０ａを設けられている。分岐管２５０ａは、油路２５０と第２油室２３２を連結させており、トルクコンバータ２０６の内部の圧力に比例した圧力の作動油を第２油室２３２に供給する。
クラッチ機構２１０は、以上のような構成であり、第１油室２３０には、作動油供給手段２２６から供給された作動油が充填した状態となり、第２油室２３２には、循環油供給手段３８から供給された作動流体（トルクコンバータ２０６を循環する作動流体）が充填した状態となる。また、クラッチ機構２１０は、回転軸に平行な方向において、第１保持部２１４と、第２保持部２１６は、移動しない状態で、ピストン２２０のみ移動可能な状態となっている。
これにより、ピストン２２０は、作動油供給手段２２６から第１油室２３０に供給された作動油により、第１摩擦部材５８を押す方向に押され、循環油供給手段３８から第２油室２３２に供給された作動流体により、第１摩擦部材５８から離れる方向に押される。また、ピストン２２０は、弾性体２２４により、第１摩擦部材５８を押す方向に押されている。また、係合部２１２は、第１摩擦部材５８がピストン２２０により押されることで、第１摩擦部材５８と第２摩擦部材６０とが接触し、係合した状態となる。
このように、クラッチ機構２１０は、弾性体２２４及び作動油供給手段２２６から第１油室２３０に供給された作動油により、ピストン２２０に第１摩擦部材５８を押す方向の力を作用させ、循環油供給手段３８から供給された作動流体により、ピストン２２０に第１摩擦部材５８から離れる方向の力を作用させることができる。
これにより、クラッチ機構２１０も、作動油、作動流体が供給していない状態では、弾性体２２４により、ピストン２２０に第１摩擦部材５８を押す方向の力を作用させて、クラッチ機構２１０を係合状態とすることができる。また、作動油、作動流体の供給を調整することで、クラッチ機構２１０の係合状態と解放状態を切り替えることができる。このように、駆動装置２００も実施例１と同様の効果を得ることができる。なお、駆動装置２００も油室の数、作動油を供給する位置等が異なるため、ピストンのトルクを算出する式は、変化する。このため、クラッチ機構２１０の解放させるための油圧のバランス、係合させるための油圧のバランスは異なる。具体的には、クラッチを解放状態とするためには、循環油がピストンに作用させる力を、作動油がピストンに作用させる力と弾性体がピストンに作用させる力の合計よりも大きくすればよい。なお、この時、作動油供給手段２２６を停止させ、作動油がピストンに作用させる力を０にして、循環油がピストンに作用させる力を、弾性体がピストンに作用させる力よりも大きくすればクラッチ機構２１０を解放状態にすることができる。
また、循環油の圧力を、ピストン２２０に第１摩擦部材５８から離れる方向の力を作用させるようにしても、同様の効果を得ることができる。なお、油路の配置方法は特に限定されず、設計により種々の経路とすることができる。また、油路を設置するための機構が必要となるが、クラッチ機構２１０をトルクコンバータのフロントカバーの外側に設けても循環油を利用することができる。
ここで、クラッチ機構は、要求されるトルクに応じて、作動油または作動流体を供給する油圧供給手段の供給量を調整し、ピストンにかかる圧力（油圧）を調整することが好ましい。つまり、要求されるトルクが大きい場合は、ピストンを第１摩擦部材に押し付ける方向の力を作用させる油圧供給手段の供給量を多く、または、ピストンを第１摩擦部材から離す方向の力を作用させる油圧供給手段の供給量を少なくする。また、要求されるトルクが小さい場合は、ピストンを第１摩擦部材に押し付ける方向の力を作用させる油圧供給手段の供給量を少なく、または、ピストンを第１摩擦部材から離す方向の力を作用させる油圧供給手段の供給量をより多くする。これにより、クラッチ機構に必要以上のトルクを与えることを抑制することができ、供給する作動油、作動流体の量を少なくすることができる。これにより、クラッチ機構を駆動させるエネルギを効率よく利用することでき、消費エネルギを少なくすることができる。
ここで、クラッチ機構の解放動作時は、ピストンを第１摩擦部材に押し付ける方向の力を作用させる油圧供給手段によって、作動油を供給しない状態または、作動油の供給量を低減することが好ましい。つまり、ピストンを第１摩擦部材に押し付ける方向に押す油圧を０または低減することが好ましく、設定された基準値以下の圧力とすることがより好ましい。具体的には、実施例１及び実施例２は、循環圧を低減するようにすることが好ましい。これにより、クラッチ機構の解放のために供給する作動油の油圧を小さくすることができ、より小さい力でクラッチ機構を解放状態にすることができる。
また、上記実施例では、流体を供給する機構を少なくすることができ、かつ、装置の駆動に必要なエネルギを少なくすることができるため、いずれもトルクコンバータに供給する作動流体をピストンに接触させ、ピストンを一方の方向に移動させる力としたが、これに限定されない。例えば、作動油供給手段を２つ設けた構成とし、それぞれの作動油供給手段から供給する作動油によりピストンを双方向に移動させるようにしてもよい。なお、独立して作動油を供給することで、トルクコンバータとクラッチ機構とを油路で接続する必要がなくなり、クラッチ機構をトルクコンバータから離して配置することが可能となる。
以上のように、本発明にかかる動力伝達装置は、駆動源の動力を伝達する装置として用いるのに有用であり、特に、自動車のスタータの動力をエンジンに伝達するのに適している。
１、１００、２００ 駆動装置
４、１０４、２０４ 動力伝達装置
２６、１１０、２１０ クラッチ機構
３８ 循環油供給手段
４８ 循環油供給ポンプ
４９ フロントカバー
５０、２１２ 係合部
５２、１２０、２２０ ピストン
５４、１２４、２２４ 弾性体
５５ 仕切り板
５６、２２６ 作動油供給手段

Claims (10)

  1. 第１駆動機により回転される第１回転体と、
    第２駆動機により回転される第２回転体と、
    前記第１回転体と前記第２回転体との係合状態と解放状態とを切り替えるクラッチ機構とを有し、
    前記クラッチ機構は、前記第１回転体に連結された第１摩擦部材、及び、前記第２回転体に連結され、前記第１摩擦部材と対面して配置された第２摩擦部材を含み、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材とが接触することで、前記第１回転体と前記第２回転体とを係合状態とさせる係合部と、
    前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触可能な接触部を備え、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置から、前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材とに接触しない位置まで移動可能な剛体と、
    前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の力を加える弾性体と、
    前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の液体の圧力を加える第１押圧機構と、
    前記剛体に対して、前記接触部が前記第１摩擦部材及び前記第２摩擦部材と接触しない位置に移動する方向の液体の圧力を加える第２押圧機構、を有することを特徴とする動力伝達装置。
  2. 前記剛体は、前記第１摩擦部材と接触し、前記第１摩擦部材と前記第２摩擦部材と接触させる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
  3. 前記第１摩擦部材は、複数の板状の第１摩擦体で構成され、
    前記第２摩擦部材は、複数の板状の第２摩擦体で構成され、
    前記第１摩擦体と前記第２摩擦体とは、交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置。
  4. 前記第１押圧機構と前記第２押圧機構とは、供給する液体の量及び液体の圧力の少なくとも一方を調整することで、前記剛体に加える力を調整可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  5. さらに、前記第２回転体と連結したトルクコンバータを有し、
    前記第１押圧機構は、前記液体の圧力として、前記トルクコンバータの循環流体が前記剛体に付加する圧力を使用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  6. さらに、前記第２回転体と連結したトルクコンバータを有し、
    前記第２押圧機構は、前記液体の圧力として、前記トルクコンバータの循環流体が前記剛体に付加する圧力を使用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  7. 前記係合部、前記剛体及び前記弾性体は、前記トルクコンバータの内部に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  8. 前記第１押圧機構は、前記係合部が解放状態の場合は、前記接触部が前記第１摩擦部材または前記第２摩擦部材と接触する位置に移動する方向の液体の圧力を設定された圧力値以下とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  9. 前記係合部は、前記弾性体が前記剛体を押す力のみが作用する状態のとき、前記第１回転体と前記第２回転体とが係合状態となることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
  10. 前記第１駆動機は、燃焼機関であり、
    前記第２駆動機は、電動機であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
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