JP2017141850A - 直動機構及びクラッチ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな装置構成で、クラッチの断続操作をスムーズに行うこと。
【解決手段】軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第一溝部１４ａが外径面に形成された筒状の第一筒体１１と、軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第二溝部１４ｂが内径面に形成され、第一筒体１１の外径側に、軸周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に同軸に挿し込まれた筒状の第二筒体１２と、第一溝部１４ａと第二溝部１４ｂの両方に介在して設けられた、両溝部１４ａ、１４ｂに沿って移動可能なボール１４ｃと、を備えた直動機構を構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、軸周りの回転を軸方向の直動に変換する直動機構、及び、この直動機構をエンジンとトランスミッションとの間の駆動力伝達の断続に適用したクラッチ機構に関する。

通常のマニュアルトランスミッションのクラッチ操作をアクチュエータによって行うようにした、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）に採用されるクラッチ機構として、例えば、特許文献１、２に示すものがある。

特許文献１に係るクラッチ装置は、油圧シリンダ装置を駆動すると、フォーク部材、ベアリング組立体、及び、レバー機構を介して、クラッチディスクをフライホイール側に付勢する付勢力が作用し、エンジンのトルクがトランスミッション側に伝達される。その一方で、油圧シリンダ装置を停止すると、ストラップ（板ばね材）の付勢力によって、クラッチディスクとフライホイールが離間し、トルクの伝達が遮断される（本文献の段落００４１、００４２、図１等参照）。

また、特許文献２に係るクラッチ装置は、クラッチトリガボタンを押して油圧発生ユニットを駆動すると、油圧配管からクラッチレリーズシリンダユニットにオイルが流入し、レリーズフォークが回動軸周りに回動する。そして、このレリーズフォークの作用によってレリーズベアリングがクランクシャフト側に移動し、クラッチが切れた状態となる。その一方で、クラッチレリーズシリンダユニットから油圧配管にオイルが引き込まれると、レリーズフォークが逆向きに回動して、レリーズベアリングがインプットシャフト側に移動し、クラッチがつながった状態となる（本文献の段落００４１、図１等参照）。

特開２０１０−７８１５６号公報 特開２０１４−２０２２３８号公報

特許文献１、２に係るクラッチ装置は、いずれも油圧シリンダ装置（油圧発生ユニット）で発生した油圧によって、レバー機構（レリーズフォーク）を回動させることによって、クラッチの断続を行っているが、クラッチ装置の本体の外側に、油圧シリンダ装置等を配置したり、レバー機構等を回動させたりするために十分なスペースを確保しなければならない。このため、クラッチ装置のコンパクト化が難しいという問題があった。

また、油圧による駆動機構は、低温時において作動油の粘度が高くなることに起因して、油圧シリンダ装置（油圧発生ユニット）の応答性が低下する問題もあった。

そこで、この発明は、コンパクトな装置構成で、クラッチの断続操作をスムーズに行うことを課題とする。

この課題を解決するために、この発明においては、軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第一溝部が外径面に形成された筒状の第一筒体と、軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第二溝部が内径面に形成され、前記第一筒体の外径側に、軸周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に同軸に挿し込まれた筒状の第二筒体と、前記第一溝部と前記第二溝部の両方に介在して設けられた、両溝部に沿って移動可能なボールと、を備えた直動機構を構成した。

このように、第一筒体と第二筒体を同軸に設けて、両筒体を軸周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能とし、一方の筒体を他方の筒体の内側に収納することによってコンパクトにできる一方で、この収納状態から、一方の筒体を他方の筒体に対して同軸に相対移動して突出させることにより、直動アクチュエータとしての機能を持たせることができる。しかも、両筒体の相対回転及び相対移動を、両筒体にそれぞれ形成した溝部に介在して設けたボールを介して行うため、この直動機構によるクラッチの断続操作を非常にスムーズに行うことができる。

前記構成においては、前記第一溝部又は前記第二溝部の少なくとも一方に、前記第一筒体又は前記第二筒体の軸方向端部に至るボール導入溝を形成した構成とするのが好ましい。このように、ボール導入溝を形成すれば、ボールを第一溝部及び第二溝部に挿入する際の挿入路が確保されるため、一対の筒体の嵌め込みをスムーズに行うことができる。

一対の筒体に、第一溝部及び第二溝部を形成する構成においては、前記第一溝部又は前記第二溝部の少なくとも一方の表面に潤滑層が形成された構成とするのが好ましい。このように、潤滑層を形成することにより、両溝内におけるボールの転動を一層スムーズに行うことができる。この潤滑層として、フッ素樹脂等の樹脂材、ダイヤモンドライクカーボン等の無機材をはじめ、種々の素材を適宜採用することができる。

前記各構成においては、前記第一筒体の軸方向への移動を許容しつつ軸周りの回転を阻止する回転阻止手段が設けられており、前記回転阻止手段が、前記第一筒体に形成されたキー溝と、トランスミッションの回転軸を支持するリテーナに形成され、前記キー溝に嵌合して前記第一筒体を軸方向に案内する、前記第二筒体と共回り不能なキー部材と、を有する構成とするのが好ましい。このように、キー溝とキー部材との嵌合により第一筒体が軸周りに回転するのを防止することにより、第二筒体に対して第一筒体をスムーズに軸方向に相対移動させることができる。

キー溝を形成した構成においては、このキー溝の表面に潤滑層が形成された構成とするのが好ましい。このように、潤滑層を形成することにより、第一筒体の軸方向への相対移動を一層スムーズに行うことができる。

さらに、上記各構成に係る直動機構は、エンジンのクランクシャフトとともに軸周りに回転するフライホイールと、前記フライホイールに接離可能に対向して設けられるクラッチディスクと、前記クラッチディスクと前記直動機構に介在して設けられるクラッチレリーズ軸受と、を備え、前記直動機構で、前記フライホイール側に前記クラッチレリーズ軸受を押圧可能なクラッチ機構に採用することができる。上記の直動機構は、複数の筒体を同軸に収納することによってコンパクトにすることができるため、この直動機構をクラッチ機構に採用することにより、このクラッチ機構の小型化を図ることができる。

この発明においては、外径面に第一溝部が形成された筒状の第一筒体と、内径面に第二溝部が形成され、前記第一筒体の外径側に、軸周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に同軸に挿し込まれた筒状の第二筒体と、前記第一溝部と前記第二溝部の両方に介在して設けられた、両溝部に沿って移動可能なボールと、を備えた直動機構を構成した。

このように、第一筒体と第二筒体を同軸に設けて、両筒体を軸方向に相対移動可能とすることによって、一方の筒体を他方の筒体の内側に収納することによってコンパクトにできる。しかも、両筒部にそれぞれ形成した溝部にボールを介在させたことにより、両筒体の伸縮によるクラッチの断続操作をスムーズに行うことができる。

この発明に係る直動機構を採用したクラッチ機構の実施形態の一例を示す縦断面図 図１に示す直動機構の分解斜視図 図１に示す直動機構の中間筒の斜視図 図１に示す直動機構の中間筒及び内筒の組立手順を示す側面図であって、（ａ）は中間筒と内筒を同軸に配置した状態、（ｂ）は中間筒に内筒を挿し込みつつある状態、（ｃ）は内筒の挿し込みが完了した状態 図１に示すクラッチ機構の要部の縦断面図を示し、（ａ）は外筒内に中間筒及び内筒を完全に収納した状態、（ｂ）は外筒から中間筒及び内筒を突出させた状態

この発明に係る直動機構１０を採用したクラッチ機構２０の実施形態の一例を図１に示す。このクラッチ機構２０は、フライホイール２１、クラッチディスク２２、及び、直動機構１０を主要な構成要素としている。

フライホイール２１は、エンジン（図示せず）のクランクシャフト２３とともに軸周りに回転し、クランクシャフト２３の回転に慣性力を与える機能を有する。クラッチディスク２２は、フライホイール２１に接離可能に対向して設けられており、その中心には、トランスミッション（図示せず）に駆動力を伝達する回転軸２４が同軸に接続されている。この回転軸２４は、ハウジング２５と一体に形成されたリテーナ２６によって、軸周りに回転自在に支持されている。また、フライホイール２１の外周縁には、クラッチディスク２２等の内部部品を保護するクラッチカバー２７が取り付けられている。

クラッチディスク２２には、ピボットリング２８を介して、ダイヤフラムスプリング２９が対向して設けられている。ダイヤフラムスプリング２９と直動機構１０の間には、クラッチレリーズ軸受３０が設けられている。クラッチレリーズ軸受３０は、内輪、外輪、内外輪の間に設けられた転動体、及び、転動体を保持する保持器を有し、リテーナ２６によってその軸方向に案内される。このクラッチレリーズ軸受３０の内輪は、ダイヤフラムスプリング２９の内周縁側に当接し、外輪は、直動機構１０の後述する内筒１１の軸方向端面に当接している。

直動機構１０は、第一筒体１１として機能する内筒（以下において、第一筒体１１と同じ符号を付する。）と、第二筒体１２として機能する中間筒（以下において、第二筒体１２と同じ符号を付する。）と、外筒１３と、を有し、外筒１３の軸周りの回転を、中間筒１２を介して内筒１１の軸方向の直動に変換する変換手段を備えている。

中間筒１２は、内筒１１の外側に同軸に嵌り合っており、内筒１１と中間筒１２は、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転可能となっている。内筒１１には、軸方向の移動を許容しつつ軸周りの回転を阻止する回転阻止手段１５が設けられている。外筒１３は、中間筒１２の外側に同軸に嵌り合っており、外筒１３と中間筒１２は、軸方向に相対移動可能かつ軸周りに相対回転可能となっている。

クラッチ機構２０を収納するハウジング２５の内部には、中空モータ３１が直動機構１０と同軸に設けられている。この中空モータ３１によって、直動機構１０の外筒１３が軸周りに回転駆動される。図１は、直動機構１０の内筒１１及び中間筒１２が、外筒１３の中に完全に収納された状態を示している。このとき、クラッチレリーズ軸受３０は、ダイヤフラムスプリング２９の付勢力によって、その可動範囲の右端に位置し、このダイヤフラムスプリング２９を押圧しておらず、フライホイール２１とクラッチディスク２２が面接触した状態（クラッチがつながった状態）となっている。

上記の変換手段は、同軸に嵌り合う一対の筒体のうち一方の筒体に形成された、この筒体の軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第一溝部１４ａと、前記一対の筒体のうち他方の筒体に形成された、この筒体の軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第二溝部１４ｂと、第一溝部１４ａ及び第二溝部１４ｂの両方に介在して設けられた、両溝部１４ａ、１４ｂに沿って移動可能なボール１４ｃとを備えている。

すなわち、図２に示すように、同軸に嵌り合う内筒１１及び中間筒１２のうち、内筒１１の外径面に、この内筒１１の軸方向に対して傾斜した第一溝部１４ａを形成するとともに、中間筒１２の内径面に、この中間筒１２の軸方向に対して傾斜した第二溝部１４ｂを形成し、第一溝部１４ａ及び第二溝部１４ｂの両方に介在して、両溝部１４ａ、１４ｂに沿って移動可能なボール１４ｃを設ける。内筒１１に形成した第一溝部１４ａ、及び、中間筒１２に形成した第二溝部１４ｂは、中心軸に対称に、それぞれ二本ずつ形成されている。

さらに、同軸に嵌り合う中間筒１２及び外筒１３のうち、中間筒１２の外径面に、この中間筒１３の軸方向に対して傾斜した第一溝部１４ａを形成するとともに、外筒１３の内径面に、この外筒１３の軸方向に対して傾斜した第二溝部１４ｂを形成し、第一溝部１４ａ及び第二溝部１４ｂの両方に介在して、両溝部１４ａ、１４ｂに沿って移動可能なボール１４ｃを設ける。中間筒１２に形成した第一溝部１４ａ、及び、外筒１３に形成した第二溝部１４ｂは、中心軸に対称に、それぞれ二本ずつ形成されている。

図３に示すように、中間筒１２の内径面に形成した第二溝部１４ｂの終端部には、この第二溝部１４ｂに連続して中間筒１２の軸方向端部に至るボール導入溝１６が形成されている。また、外筒１３の内径面に形成した第二溝部１４ｂの終端部にも、この第二溝部１４ｂに連続して外筒１３の軸方向端部に至るボール導入溝（図示せず）が同様に形成されている。この実施形態においては、第二溝部１４ｂ側にボール導入溝１６を形成した構成を例示したが、第一溝部１４ａ側にボール導入溝１６を形成することもできる。

回転阻止手段１５は、内筒１１の内径面に形成されたキー溝１５ａと、トランスミッションの回転軸２４を支持するリテーナ２６に形成され、キー溝１５ａに嵌合する、中間筒１２と共周り不能なキー部材１５ｂとを有する。キー部材１５ｂは、キー溝１５ａ内を内筒１１の軸方向に沿って移動可能となっている。キー溝１５ａ及びキー部材１５ｂは、中心軸に対称に一対形成されている。

図４に中間筒１２及び内筒１１の組立手順を示す。まず、中間筒１２と内筒１１を同軸に配置する。このとき、ボール１４ｃを内筒１１の外径面に形成した第一溝部１４ａに配置しておく（本図（ａ）参照）。次に、ボール１４ｃが、中間筒１２の内径面に形成したボール導入溝１６の延長線上に位置するように、内筒１１と中間筒１２の周方向位置関係を保ちつつ、中間筒１２に内筒１１を同軸に挿入する（本図（ｂ）参照）。さらに、ボール１４ｃが中間筒１２の内径面に形成した第二溝部１４ｂの端部に到達したら、内筒１１と中間筒１２を周方向に相対回転させて、ボール１４ｃを第二溝部１４ｂに導き、中間筒１２への内筒１１への挿し込みを完了する（本図（ｃ）及び本図中の矢印参照）。ボール１４ｃは、第二溝部１４ｂのボール移動許容範囲内（本図（ｂ）中に矢印を付した範囲内）で、この第二溝部１４ｂに沿って移動可能となっている。

第二溝部１４ｂの前記ボール移動許容範囲の端部には規制部材（図示せず）が設けられている。この規制部材によって、第二溝部１４ｂ内に挿入されたボール１４ｃが、不用意にボール導入溝１６に到達してこのボール導入溝１６から脱落しないように、ボール１４ｃの移動範囲を規制している。

なお、図示はしないが、外筒１３と中間筒１２も同様の手順で組み立てることができる。ボール１４ｃは、外筒１３の内径面に形成された第二溝部１４ｂの移動許容範囲内で、この第二溝部１４ｂに沿って移動可能となっている。

図５（ａ）に示すように、外筒１３の内部に中間筒１２及び内筒１１が完全に収納された状態から、中空モータ３１を駆動して、内筒１１及び中間筒１２に対して外筒１３を軸周りに相対回転すると、図５（ｂ）に示すように、この外筒１３に対して中間筒１２が軸周りに回転しつつ軸方向に相対移動する。さらに、中間筒１２が軸周りに回転すると、回転阻止手段１５の作用によって、内筒１１は、中間筒１２及び外筒１３に対して周方向に共回りすることなく軸方向に相対移動する。この内筒１１の軸方向の移動に伴って、ダイヤフラムスプリング２９（図１参照）の付勢力に抗してクラッチレリーズ軸受３０がクラッチディスク２２（図１参照）側に移動する（図５（ｂ）中の左向きの矢印参照）。この移動に伴って、ダイヤフラムスプリング２９によるクラッチディスク２２への付勢力が解除され、フライホイール２１とクラッチディスク２２が離間した状態（クラッチが切れた状態）となる。

第一溝部１４ａ、第二溝部１４ｂ、及び、キー溝１５ａの内面（摺動部）には潤滑層が形成されている。この潤滑層を形成することにより、ボール１４ｃが両溝部１４ａ、１４ｂに沿ってスムーズに転動するとともに、キー部材１５ｂが軸方向にスムーズに移動して、クラッチの断続操作をスムーズに行うことができる。なお、この潤滑層は、不必要であれば省略することもできる。

上記の実施形態に係る直動機構１０及びクラッチ機構２０はあくまでも一例であって、コンパクトな装置構成で、クラッチの断続操作をスムーズに行う、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、直動機構１０及びクラッチ機構２０の各構成部材の形状や配置等を適宜変更することもできる。例えば、上記の実施形態に係る直動機構１０は、内筒１１、中間筒１２、及び、外筒１３の三本の筒体で構成されているが、筒体の本数を二本（内筒１１及び外筒１３のみで構成）としたり、四本以上（中間筒１２の本数をさらに増やした構成）としたりすることもできる。また各筒１１、１２、１３に形成する溝部１４ａ、１４ｂの形状や本数も、適宜変更することができる。

また、上記の実施形態においては、中空モータ３１によって、直動機構１０の外筒１３を軸周りに回転させる構成を例示したが、外筒１３の外径面に歯車を形成するとともに、この歯車と平行な回転軸によってモータ駆動される歯車を噛み合わせ、外筒１３を軸周りに回転させる構成とすることもできる。

また、上記の実施形態においては、一対の筒体のうち一方の筒体の外径面と、他方の筒体の内径面の両方に溝部１４ａ、１４ｂを形成し、この溝部１４ａ、１４ｂ内をボール１４ｃが移動可能な構成としたが、一方の筒体の外径面、又は、他方の筒体の内径面のいずれか一方にカム溝を形成し、このカム溝に沿って案内される案内突起を、このカム溝に対向する面側に形成した構成とすることもできる。

１０ 直動機構
１１ 第一筒体（内筒）
１２ 第二筒体（中間筒）
１３ 外筒
１４ａ 第一溝部
１４ｂ 第二溝部
１４ｃ ボール
１５ 回転阻止手段
１５ａ キー溝
１５ｂ キー部材
１６ ボール導入溝
２０ クラッチ機構
２１ フライホイール
２２ クラッチディスク
２３ クランクシャフト
２４ 回転軸
２５ ハウジング
２６ リテーナ
２７ クラッチカバー
２８ ピボットリング
２９ ダイヤフラムスプリング
３０ クラッチレリーズ軸受
３１ 中空モータ

Claims (6)

1. 軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第一溝部（１４ａ）が外径面に形成された筒状の第一筒体（１１）と、
   軸方向に対して傾斜した傾斜部を有する第二溝部（１４ｂ）が内径面に形成され、前記第一筒体（１１）の外径側に、軸周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に同軸に挿し込まれた筒状の第二筒体（１２）と、
   前記第一溝部（１４ａ）と前記第二溝部（１４ｂ）の両方に介在して設けられた、両溝部（１４ａ、１４ｂ）に沿って移動可能なボール（１４ｃ）と、
   を備えた直動機構。
2. 前記第一溝部（１４ａ）又は前記第二溝部（１４ｂ）の少なくとも一方に、前記第一筒体（１１）又は前記第二筒体（１２）の軸方向端部に至るボール導入溝（１６）を形成した請求項１に記載の直動機構。
3. 前記第一溝部（１４ａ）又は前記第二溝部（１４ｂ）の少なくとも一方の表面に潤滑層が形成されている請求項１又は２に記載の直動機構。
4. 前記第一筒体（１１）の軸方向への移動を許容しつつ軸周りの回転を阻止する回転阻止手段（１５）が設けられており、
   前記回転阻止手段（１５）が、
   前記第一筒体（１１）に形成されたキー溝（１５ａ）と、
   トランスミッションの回転軸（２４）を支持するリテーナ（２６）に形成され、前記キー溝（１５ａ）に嵌合して前記第一筒体（１１）を軸方向に案内する、前記第二筒体（１２）と共回り不能なキー部材（１５ｂ）と、
   を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の直動機構。
5. 前記キー溝（１５ａ）の表面に潤滑層が形成されている請求項４に記載の直動機構。
6. エンジンのクランクシャフト（２３）とともに軸周りに回転するフライホイール（２１）と、
   前記フライホイール（２１）に接離可能に対向して設けられるクラッチディスク（２２）と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の直動機構（１０）と、
   前記クラッチディスク（２２）と前記直動機構（１０）に介在して設けられるクラッチレリーズ軸受（３０）と、
   を備え、前記直動機構（１０）で、前記フライホイール（２１）側に前記クラッチレリーズ軸受（３０）を押圧可能なクラッチ機構。

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