JP2011241888A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合い部の応答性を向上させることができるクラッチ装置を提供する。
【解決手段】相対回転可能に配置された一対の回転部材３，５と、この一対の回転部材３，５間での動力伝達を断続する噛み合い部７と、この噛み合い部７を作動させるアクチュエータとを備えたクラッチ装置１において、噛み合い部７の一対の回転部材３，５とにそれぞれ設けられた複数の噛み合い歯１１，１３の歯数を同数に設定し、噛み合い部７に、噛み合い部７が噛み合ったときに、一方の回転部材３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、他方の回転部材５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面１７とが当接する当接部１９と、一方の回転部材３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、他方の回転部材５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面２１とが離間する離間部２３とをそれぞれ複数設けた。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両等の動力伝達経路に適用されるクラッチ装置に関する。

従来、一対の回転部材間での動力伝達を断続する噛み合い部を備えたクラッチ装置としては、一対の回転部材としてのカムリングとサイドギヤと、このカムリングとサイドギヤにそれぞれ形成された噛み合い部としてのドグクラッチとを有し、カムリングをアクチュエータによって移動操作することによりドグクラッチを噛み合わせるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このクラッチ装置では、カムリングがデフケースと一体回転可能に設けられており、ドグクラッチを噛み合わせることによって、デフケースとサイドギヤとを含む差動機構の差動をロック状態とさせている。

特開２００８−５７６９２号公報

ところで、上記のようなクラッチ装置では、噛み合い部が噛み合ったときに噛み合い部において、一方の噛み合い歯の歯先面と、他方の噛み合い歯間の歯底面とが当接する。この歯先面と歯底面との当接は、複数の噛み合い歯のうちすべての噛み合い歯で行われている。

しかしながら、すべての噛み合い歯で歯先面と歯底面との当接が行われてしまうと、潤滑油の粘性などによる歯先面と歯底面との貼り付きがすべての噛み合い歯で生じることになる。このため、噛み合い部が噛み合い状態から噛み合い解除状態に移るとき、歯先面と歯底面との貼り付きによって、噛み合い部の応答性が低下してしまう恐れがあった。

そこで、この発明は、噛み合い部の応答性を向上させることができるクラッチ装置の提供を目的としている。

本発明は、相対回転可能に配置された一対の回転部材と、この一対の回転部材間での動力伝達を断続する噛み合い部と、この噛み合い部を作動させるアクチュエータとを備えたクラッチ装置であって、前記噛み合い部は、前記一対の回転部材にそれぞれ設けられた複数の噛み合い歯の歯数が同数に設定され、前記噛み合い部が噛み合ったときに、前記一対の回転部材のうち一方の回転部材の噛み合い歯の歯先面と、他方の回転部材の噛み合い歯間の歯底面とが当接する当接部と、前記一方の回転部材の噛み合い歯の歯先面と、前記他方の回転部材の噛み合い歯間の歯底面とが離間する離間部とがそれぞれ複数設けられていることを特徴とする。

このクラッチ装置では、噛み合い部が噛み合ったときに、一方の回転部材の噛み合い歯の歯先面と、他方の回転部材の噛み合い歯間の歯底面とが離間する離間部が複数設けられているので、噛み合い部における歯先面と歯底面との貼り付きを低減させることができる。

従って、このクラッチ装置では、噛み合い部が噛み合い状態から噛み合い解除状態に移るときの噛み合い部の応答性を向上させることができる。

本発明によれば、噛み合い部の応答性を向上させることができるクラッチ装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るクラッチ装置が適用された動力伝達装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の噛み合い部の噛み合いが解除されたときの断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置の噛み合い部が噛み合ったときの断面図である。 本発明の実施の形態に係るクラッチ装置のカムリングの断面図である。 従来のカムリングの断面図である。

まず、図１を用いて本発明の実施の形態に係るクラッチ装置が適用された動力伝達装置について説明する。

図１に示すように、動力伝達装置１０１は、アウタケース２７と、インナケース３と、差動機構１０３とを備えている。アウタケース２７は、軸方向両側に形成されたボス部１０５，１０７でそれぞれベアリング（不図示）を介してキャリアなどの静止系部材（不図示）に回転可能に支持されている。また、アウタケース２７には、リングギヤ（不図示）が固定されるフランジ部１０９が形成され、リングギヤが駆動力を伝達する動力伝達ギヤ（不図示）と噛み合い、駆動力が伝達されてアウタケース２７を回転駆動させる。このアウタケース２７には、インナケース３がアウタケース２７と相対回転可能に収容されている。

インナケース３は、筒状に形成され、外周側でアウタケース２７と相対回転可能に支持されている。このインナケース３の内周側には、差動機構１０３が収容されている。

差動機構１０３は、ピニオンシャフト１１１と、ピニオン１１３と、一対のサイドギヤ１１５，１１７とを備えている。ピニオンシャフト１１１は、端部をインナケース３に係合してピン１１９で抜け止めされインナケース３と一体に回転駆動される。このピニオンシャフト１１１には、ピニオン１１３が支承されている。

ピニオン１１３は、ピニオンシャフト１１１に支承されてインナケース３の回転によって公転する。また、ピニオン１１３は、一対のサイドギヤ１１５，１１７に駆動力を伝達すると共に、噛み合っている一対のサイドギヤ１１５，１１７に差回転が生じると回転駆動されるようにピニオンシャフト１１１に自転可能に支持されている。

一対のサイドギヤ１１５，１１７は、ボス部１２１，１２３でアウタケース２７に相対回転可能に支持され、ピニオン１１３と噛み合っている。また、サイドギヤ１１５，１１７とアウタケース２７との間には、ピニオン１１３との噛み合い反力によるサイドギヤ１１５，１１７の軸方向への移動を受けるスラストワッシャ１２５，１２７が配置されている。この一対のサイドギヤ１１５，１１７は、内周側にスプライン形状の連結部１２９，１３１が設けられ、出力側の部材に連結された駆動軸（不図示）がサイドギヤ１１５，１１７と一体回転可能に連結されている。

このような動力伝達装置１０１には、アウタケース２７とインナケース３との間の動力伝達を断続するクラッチ装置１が搭載されており、クラッチ装置１が接続されると、アウタケース２７とインナケース３とが接続され、アウタケース２７に入力された駆動力がインナケース３を介して差動機構１０３に伝達され、出力側の部材に出力される。

以下、図１〜図４を用いて本発明の実施の形態に係るクラッチ装置について説明する。

本実施の形態に係るクラッチ装置１は、相対回転可能に配置された一対の回転部材としてのインナケース３とカムリング５と、このインナケース３とカムリング５での動力伝達を断続する噛み合い部７と、この噛み合い部７を作動させるアクチュエータ９とを備えている。

そして、噛み合い部７は、インナケース３とカムリング５とにそれぞれ設けられた複数の噛み合い歯１１，１３の歯数が同数に設定され、噛み合い部７が噛み合ったときに、インナケース３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、カムリング５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面１７とが当接する当接部１９と、インナケース３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、カムリング５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面２１とが離間する離間部２３とがそれぞれ複数設けられている。

また、離間部２３は、カムリング５の複数の歯底面１７のうち他の歯底面１７よりも深く設けられた歯底面２１に位置されている。

さらに、カムリング５は、環状に形成された環状部２５を有し、この環状部２５の軸方向一側には噛み合い歯１３が設けられ、環状部２５の軸方向他側には第３の回転部材としてのアウタケース２７に設けられた係合孔部２９にアウタケース２７と一体回転可能に係合する係合凸部３１が設けられ、当接部１９は、環状部２５を軸方向に挟んで係合凸部３１の基部３３が位置する部分に位置されている。

図１〜図４に示すように、カムリング５は、環状部２５と、係合凸部３１と、噛み合い歯１３とから構成されている。環状部２５は、環状に形成されてアウタケース２７の内部空間側に収容されている。また、環状部２５の外周面は、アウタケース２７の内周支持面に対して径方向に支持され、インナケース３とアウタケース２７の側壁との軸方向の間にカムリング５が軸方向移動可能に配置されている。この環状部２５のアウタケース２７の側壁側には、係合凸部３１が設けられている。

係合凸部３１は、環状部２５の側面から２つの基部３３を介して環状部２５と連続する一部材として周方向に複数設けられている。この係合凸部３１は、アウタケース２７の側壁の回転方向間に開口して設けられた複数の係合孔部２９に係合してカムリング５がアウタケース２７に回り止めされ、アウタケース２７と一体回転可能に配置されている。このカムリング５の係合凸部３１とアウタケース２７の係合孔部２９とには、トルクカム機構３５が設けられている。

トルクカム機構３５は、係合孔部２９と係合凸部３１との周方向の対向面に形成された同一傾斜のカム面となっている。このトルクカム機構３５は、カムリング５が噛み合い部７の噛み合い方向に移動されたときに、アウタケース２７の回転によってカム面が係合することにより、カムリング５をさらに噛み合い部７の噛み合い方向に移動させ、噛み合い部７の噛み合いを強化させる。

このような係合凸部３１の環状部２５を軸方向に挟んだ反対側の環状部２５の側面には、複数の噛み合い歯１３が設けられ、この噛み合い歯１３と軸方向に対向するインナケース３には、複数の噛み合い歯１１が設けられ、これらの噛み合い歯１１，１３で噛み合い部７が構成されている。

噛み合い部７は、インナケース３とカムリング５との軸方向間に設けられ、インナケース３とカムリング５との軸方向の対向面にそれぞれ連続する一部材として設けられた複数の噛み合い歯１１，１３からなる。これら複数の噛み合い歯１１，１３は、同数となるようにそれぞれインナケース３とカムリング５とに設けられている。この噛み合い部７は、当接部１９と離間部２３とを備えている。

当接部１９は、噛み合い部７が噛み合ったときに、インナケース３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、カムリング５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面１７とが当接する部分となっている。ここで、係合凸部３１は、トルクカム機構３５を構成しているため、係合凸部３１の基部３３に大きな負荷が掛かる。このため、環状部２５を軸方向に挟んで係合凸部３１の基部３３が位置する部分に離間部２３を設けてしまうと、係合凸部３１の基部３３の剛性が低下してしまい、カムリング５に破損が生じる可能性がある。そこで、係合凸部３１の基部３３の剛性を保持するため、当接部１９は、環状部２５を軸方向に挟んで係合凸部３１の基部３３が位置する部分に位置されている。この当接部１９は、噛み合い部７が噛み合ったときに、歯先面１５と歯底面１７とが当接するので、インナケース３とカムリング５との間の動力伝達を確実に行わせることができる。なお、当接部１９は、噛み合い部７に複数設けられているが、インナケース３とカムリング５との間の動力伝達を確実に行うことができる必要最低限の数にすることが好ましい。

離間部２３は、噛み合い部７が噛み合ったときに、インナケース３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、カムリング５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面２１とが離間する部分となっている。また、離間部２３は、カムリング５の複数の歯底面１７のうち他の歯底面１７よりも深く設けられた歯底面２１に位置されている。このように離間部２３を設けることにより、例えば、図５に示すような従来の歯底面１７が一定であるカムリング５ａに対して、離間部２３を設ける位置の歯底面２１を他の歯底面１７よりも深く形成させることによって容易に離間部２３を噛み合い部７に設けることができる。この離間部２３は、噛み合い部７が噛み合ったときに、歯先面１５と歯底面２１とが離間するので、噛み合い部７における歯先面１５と歯底面１７との貼り付き面積を減少させることができる。なお、離間部２３は、噛み合い部７における当接部１９以外の箇所に複数設けられている。このような噛み合い部７が設けられたカムリング５は、アクチュエータ９によって移動操作される。

アクチュエータ９は、電磁石３７と、可動部材３９とを備えている。電磁石３７は、アウタケース２７のボス部１０７の外周側で側壁に対して軸方向に隣接配置され、電磁コイル４１と、コア４３とを備えている。電磁コイル４１は、樹脂でモールド成形され、コア４３に収容されている。コア４３は、磁性材料から形成され、電磁コイル４１に接続されるリード線（不図示）が外部に引き出されてコントローラ（不図示）に接続されており、コントローラによって電磁コイル４１への通電が制御されている。また、コア４３の軸方向端面にはアウタケース２７のボス部１０７の外周に固定されたスナップリングなどの固定部材４５が当接されて電磁石３７の軸方向位置が位置決めされると共に、回り止め部材４７によってキャリアなどの静止系部材に対して電磁石３７が回転方向に回り止めされている。この電磁石３７の内径側には、可動部材３９が配置され、電磁石３７への通電により可動部材３９が移動操作される。
可動部材３９は、プランジャ４９と、リング部材５１とを備えている。プランジャ４９は、磁性材料から形成され、磁束が透過可能に設定されたエアギャップをもって電磁石３７の内径側に配置されている。このプランジャ４９の内周には、リング部材５１が一体に固定されている。

リング部材５１は、非磁性材料から形成され、プランジャ４９の内周側からアウタケース２７側へ磁束が漏れることを防止している。また、リング部材５１は、アウタケース２７のボス部１０７の外周に軸方向移動可能に配置され、固定部材４５によって軸方向の移動規制がなされている。また、噛み合い部７の内径側でサイドギヤ１１７の背面側とカムリング５との軸方向間には、カムリング５を噛み合い部７の噛み合い解除方向に付勢するリターンスプリング５３が配置されている。このリング部材５１には、カムリング５との軸方向の対向面に互いに当接する押圧当接部５５が設けられ、電磁石３７によって作動される可動部材３９による軸方向の移動操作力がカムリング５に伝達される。

このように構成されたクラッチ装置１では、電磁石３７の励磁によりコア４３とプランジャ４９とアウタケース２７の側壁及び外壁の一部を透過する磁束で形成される最短の磁束ループを有効に用いることによって、プランジャ４９がカムリング５側に移動操作され、リング部材５１がリターンスプリング５３の付勢力に抗して押圧当接部５５を介してカムリング５を押圧する。この可動部材３９によるカムリング５の押圧操作により、カムリング５が噛み合い部７の噛み合い方向に移動され、噛み合い部７が接続される。

また、噛み合い部７の接続解除では、電磁石３７への通電を停止することによりカムリング５がリターンスプリング５３の付勢力によって電磁石３７側に移動操作される。このカムリング５の移動により、カムリング５が噛み合い部７の噛み合い解除方向に移動され、噛み合い部７の接続が解除される。このとき、噛み合い部７には、歯先面１５と歯底面２１とが離間する離間部２３が複数設けられているので、噛み合い部７における歯先面１５と歯底面１７との貼り付きが低減され、噛み合い部７の噛み合い解除の応答性を向上することができる。

このようなクラッチ装置１では、噛み合い部７が噛み合ったときに、インナケース３の噛み合い歯１１の歯先面１５と、カムリング５の噛み合い歯１３，１３間の歯底面２１とが離間する離間部２３が複数設けられているので、噛み合い部７における歯先面１５と歯底面１７との貼り付きを低減させることができる。

従って、噛み合い部７が噛み合い状態から噛み合い解除状態に移るときの噛み合い部７の応答性を向上させることができる。

また、離間部２３は、カムリング５の複数の歯底面１７のうち他の歯底面１７よりも深く設けられた歯底面２１に位置されているので、従来のように歯底面１７が一定のカムリング５ａに対して簡易な加工を施すだけで噛み合い部７に離間部２３を設けることができ、従来部品との互換性を向上することができる。

さらに、当接部１９は、環状部２５を軸方向に挟んで係合凸部３１の基部３３が位置する部分に位置されているので、係合凸部３１の基部３３の剛性を保持することができ、係合凸部３１の基部３３の破損を防止することができる。

なお、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置では、他方の回転部材の歯底面を他の歯底面よりも深くすることによって噛み合い部に離間部を設けているが、一方の回転部材の歯底面を他の歯底面よりも深くすることによって噛み合い部に離間部を設けてもよく、一対の回転部材のうちいずれか一方の回転部材の歯底面の設定を変更させて離間部を設ければよい。

また、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置は、一対の回転部材としてインナケースとカムリングとを用い、インナケースとアウタケースとの間の動力伝達を断続する構成に適用しているが、これに限らず、差動機構の差動を断続するデフロック機構におけるクラッチ構成や、トランスミッションなどの変速機構におけるクラッチ構成や、他の機構における一対の回転部材間の動力伝達を断続する構成にも広く適用することができる。

また、アクチュエータに電磁式アクチュエータを適用しているが、磁性流体、電動モータ、油圧シリンダ−ピストン、或いはシフトロッドとシフトフォークを用いるなど噛み合い部を断続できる構成であれば、アクチュエータはどのような形態であってもよい。

１…クラッチ装置
３…インナケース（回転部材）
５…カムリング（回転部材）
７…噛み合い部
９…アクチュエータ
１１，１３…噛み合い歯
１５…歯先面
１７，２１…歯底面
１９…当接部
２３…離間部
２５…環状部
２７…アウタケース（第３の回転部材）
２９…係合孔部
３１…係合凸部
３３…基部

Claims (3)

1. 相対回転可能に配置された一対の回転部材と、この一対の回転部材間での動力伝達を断続する噛み合い部と、この噛み合い部を作動させるアクチュエータとを備えたクラッチ装置であって、
   前記噛み合い部は、前記一対の回転部材にそれぞれ設けられた複数の噛み合い歯の歯数が同数に設定され、前記噛み合い部が噛み合ったときに、前記一対の回転部材のうち一方の回転部材の噛み合い歯の歯先面と、他方の回転部材の噛み合い歯間の歯底面とが当接する当接部と、前記一方の回転部材の噛み合い歯の歯先面と、前記他方の回転部材の噛み合い歯間の歯底面とが離間する離間部とがそれぞれ複数設けられていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１記載のクラッチ装置であって、
   前記離間部は、前記他方の回転部材の複数の歯底面のうち他の歯底面よりも深く設けられた歯底面に位置されていることを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項１又は２記載のクラッチ装置であって、
   前記他方の回転部材は、環状に形成された環状部を有し、この環状部の軸方向一側には前記噛み合い歯が設けられ、前記環状部の軸方向他側には第３の回転部材に設けられた係合孔部に前記第３の回転部材と一体回転可能に係合する係合凸部が設けられ、前記当接部は、前記環状部を軸方向に挟んで前記係合凸部の基部が位置する部分に位置されていることを特徴とするクラッチ装置。

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