JP2020125812A - 回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向クラッチを用いて回転の伝達と遮断の切り換えを行うもので、回転伝達時のエネルギーロスや部品摩耗の少ない回転伝達装置を提供する。【解決手段】ヘリカルギヤからなる駆動ギヤ１１に入力ギヤ１２と同軸で噛み合うサブギヤ２４を軸方向移動可能に配し、入力ギヤ１２と出力軸１３との間にローラ１７を係合子とする２方向クラッチ１４を設け、入力ギヤ１２およびサブギヤ２４が正回転するときは、２方向クラッチ１４のローラ１７が所定の係合状態となって回転伝達が行われ、入力ギヤ１２およびサブギヤ２４が逆回転するときには、サブギヤ２４が軸方向で弾性部材２５を介して２方向クラッチ１４の保持器１８に押し付けられ、保持器１８が出力軸１３に対して相対回転して、ローラ１７の係合状態を変化させることにより回転伝達が行われるようにして、回転伝達時には部品どうしの摺動が生じない構成とした。【選択図】図５

Description

この発明は、回転の伝達と遮断の切り換えに用いられる回転伝達装置に関する。

ハイブリッド車両には、エンジンと減速機付きの電動モータを備え、通常走行時はエンジンで主駆動輪を駆動し、発進時や加速時等、負荷が大きいときにアシストとして電動モータで補助駆動輪を駆動するものがある。このタイプのハイブリッド車両では、電動モータから補助駆動輪までのトルク伝達経路に、回転の伝達と遮断の切り換えを行う回転伝達装置を組み込み、通常走行時には、その回転伝達装置によって補助駆動輪から電動モータへの回転の伝達を遮断するようにしている。このような回転伝達装置としては、スプラグやローラを係合子とする２方向クラッチを組み込んだものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上記の回転伝達装置のうち、ローラを係合子とする２方向クラッチを組み込んだものの一例を図７に示す。この回転伝達装置は、外部から入力トルクが加えられる駆動ギヤ５１と、駆動ギヤ５１と噛み合う入力ギヤ５２と、入力ギヤ５２の径方向内側に入力ギヤ５２と同軸に配される出力軸（出力部材）５３とを備え、入力ギヤ５２と出力軸５３との間に２方向クラッチ５４が設けられている。

２方向クラッチ５４は、入力ギヤ５２と一体に回転するように入力ギヤ５２に接続された外輪５５と、出力軸５３と一体に形成された内輪５６と、外輪５５と内輪５６との間に組み込まれるローラ５７と、ローラ５７を外輪５５および内輪５６と係合可能に保持する保持器５８と、外輪５５および保持器５８と係合するＣ字状の位相決めばね５９とを備えている。その保持器５８は、ローラ５７を収容するポケット５８ａを有する本体部分が外輪５５と内輪５６との間に挿入されており、本体部分の一端側に側環部５８ｂが設けられている。また、位相決めばね５９は、保持器５８の内周面に形成された係合溝５８ｃに嵌め込まれており、その両端のフック部５９ａが保持器５８を貫通して外輪５５の一端に形成された切欠部５５ａと係合している。

そして、図８（ａ）に示すように、内輪５６の外周面が円筒面とされ、外輪５５の内周面に複数のカム面５５ａが設けられることにより、その円筒面と各カム面５５ａとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間６０が形成されており、これらの各楔形空間６０にローラ５７が組み込まれている。

ここで、保持器５８にはローラ５７をポケット５８ａの周方向中央位置に向けて付勢する板ばね６１が取り付けられているが、２方向クラッチ５４の組立状態では、位相決めばね５９によって保持器５８が外輪５５のカム面５５ａに対して相対的に位置決めされることにより、ローラ５７が楔形空間６０の一方の狭小部に押し込まれて外輪５５および内輪５６と係合するようになっている。

また、図７に示すように、保持器５８の側環部５８ｂの外周には断面Ｌ字状の摩擦リング６２が摺動可能に嵌め込まれ、その摩擦リング６２が弾性部材６３により保持器５８の側環部５８ｂに形成されたフランジ部５８ｄに押し付けられるとともに、摩擦リング６２とハウジング６４に固定された断面Ｌ字状の固定リング６５との間に、摩擦リング６２の逆回転を阻止する一方向クラッチ６６が設けられている。ここで、保持器５８のフランジ部５８ｄと摩擦リング６２との間に作用する摩擦トルクは、位相決めばね５９から保持器５８に負荷される回転トルクよりも大きく設定されている。なお、出力軸５３の一端部と保持器５８の側環部５８ｂとの間、および出力軸５３の他端部と入力ギヤ５２との間には、それぞれ転がり軸受６７、６８が組み込まれている。

この回転伝達装置は上記の構成であり、駆動ギヤ５１に入力トルクが入力されて、入力ギヤ５２が正回転（図８（ａ）における左回転）すると、その回転が係合状態にある２方向クラッチ５４の外輪５５からローラ５７を介して内輪５６に伝達され、内輪５６と一体の出力軸５３が正回転する。このときには、２方向クラッチ５４の保持器５８も外輪５５と一体に正回転し、保持器５８に押し付けられた摩擦リング６２は一方向クラッチ６６に対して空転する。

一方、駆動ギヤ５１への入力トルクの供給がなく、入力ギヤ５２が停止した状態で、出力軸５３が逆入力トルクを受けて正回転すると、２方向クラッチ５４のローラ５７と外輪５５および内輪５６との係合状態が解除されて、内輪５６および出力軸５３が空転し、外輪５５および入力ギヤ５２への回転伝達は遮断される。

また、駆動ギヤ５１への入力トルクにより入力ギヤ５２が逆回転するときには、一方向クラッチ６６が摩擦リング６２の逆回転を阻止するので、まず、図８（ｂ）に示すように、摩擦リング６２を押し付けられている保持器５８およびローラ５７が停止した状態で、外輪５５が位相決めばね５９を弾性変形させながら僅かに逆回転することにより、ローラ５７が相対的に楔形空間６０の他方側へ移動して外輪５５および内輪５６と係合する。これにより、入力ギヤ５２の逆回転が外輪５５からローラ５７を介して内輪５６に伝達され、出力軸５３も逆回転するようになる。このとき、外輪５５と一体に逆回転する保持器５８は、逆回転を阻止された摩擦リング６２と摺動することになる。そして、駆動ギヤ５１への入力トルクの供給がなくなると、位相決めばね５９の弾性復元により保持器５８が外輪５５に対して相対回転し、図８（ａ）の状態に戻るようになっている。

特開２００９−１０１７３８号公報

ところが、上記の従来の回転伝達装置では、正回転の伝達時には、摩擦リングが一方向クラッチに対して空転するための空転トルクが必要となり、逆回転の伝達時には、保持器が摩擦リングに対して摺動しながら回転するため、エネルギーロスや互いに摺動する部品の摩耗が問題となるおそれがあった。

そこで、この発明は、２方向クラッチを用いて回転の伝達と遮断の切り換えを行うもので、回転伝達時のエネルギーロスや部品摩耗の少ない回転伝達装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、この発明は、外部から入力トルクが加えられる駆動ギヤと、前記駆動ギヤと噛み合う入力ギヤと、前記入力ギヤと同軸に配される出力部材とを備え、前記入力ギヤと出力部材との間に２方向クラッチが設けられており、前記２方向クラッチは、前記入力ギヤと出力部材のうちの一方と一体回転する外輪と、前記入力ギヤと出力部材のうちの他方と一体回転する内輪と、前記外輪と内輪の間に組み込まれる係合子と、前記係合子を外輪および内輪と係合可能に保持する保持器と、前記係合子が外輪および内輪と所定の係合状態となる位相に前記保持器を位置決めする位相決めばねとを備えたものであり、前記２方向クラッチにより前記入力ギヤと出力部材の間での回転の伝達と遮断の切り換えを行う回転伝達装置において、前記駆動ギヤの少なくとも一部がヘリカルギヤからなり、その駆動ギヤのヘリカルギヤ部分と噛み合うヘリカルギヤからなるサブギヤが、前記入力ギヤと同軸に配され、前記駆動ギヤとともに回転するときに作用する軸方向力によって軸方向移動可能となっており、前記入力ギヤおよびサブギヤが正回転するときは、前記係合子が前記所定の係合状態で外輪および内輪と係合することにより、前記入力ギヤの正回転が出力部材に伝達され、前記入力ギヤおよびサブギヤが逆回転するときは、前記サブギヤが軸方向で保持器に押し付けられ、前記保持器が位相決めばねの弾力に抗してサブギヤと一体に出力部材に対して相対回転することにより、前記係合子の外輪および内輪との係合状態が変化して、前記入力ギヤの逆回転が出力部材に伝達される構成を採用した。

すなわち、駆動ギヤと噛み合う入力ギヤおよび駆動ギヤのヘリカルギヤ部分と噛み合うヘリカルギヤからなるサブギヤの回転方向が正回転から逆回転に変わったときには、サブギヤが入力ギヤと出力部材との間に設けられた２方向クラッチの保持器に押し付けられて係合子の係合状態を変化させることにより、入力ギヤの逆回転が出力部材に伝達されるようにして、回転伝達時には部品どうしの摺動が生じない構成としたのである。

ここで、前記サブギヤが、軸方向で前記保持器に押し付けられるとき、同時に前記入力ギヤに押し付けられるようにすれば、逆回転伝達時にサブギヤが軸方向のたわみを生じにくくなり、回転伝達動作の安定性の向上が図れる。

また、前記駆動ギヤの全体および前記入力ギヤがヘリカルギヤからなる構成とすれば、駆動ギヤの構造が簡単になり、製造しやすくなる。なお、その場合は、入力ギヤの軸方向移動を規制するようにするとよい。

そして、前記２方向クラッチとしては、前記外輪と内輪の互いの径方向の対向面うち、前記入力ギヤと一体回転する方の部材の対向面が円筒面とされ、前記出力部材と一体回転する方の部材の対向面に複数のカム面が設けられることにより、前記円筒面と各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に前記係合子としてのローラが組み込まれているものを採用することができる。

この発明の回転伝達装置は、上述したように、駆動ギヤから出力部材への回転伝達時に部品どうしの摺動が生じないので、従来の摩擦リングと一方向クラッチを組み込んだものに比べて、回転伝達時のエネルギーロスや部品摩耗を抑制することができる。

この発明の実施形態の回転伝達装置が組み込まれた車両の駆動力伝達系の概略図 図１の回転伝達装置の組込状態を示す正面断面図 図２の要部を拡大して示す正面断面図 （ａ）は図３のIVａ−IVａ線に沿った断面図、（ｂ）は図３のIVｂ−IVｂ線に沿った断面図 図３に対応して回転伝達装置の逆回転伝達時の状態を示す正面断面図 （ａ）は図５のVIａ−VIａ線に沿った断面図、（ｂ）は図５のVIｂ−VIｂ線に沿った断面図 従来の回転伝達装置の組込状態の要部を示す正面断面図 （ａ）は図７のVIIIａ−VIIIａ線に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）に対応して逆回転伝達時の状態を示す断面図

以下、図１乃至図６に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態の回転伝達装置１０が組み込まれた車両の駆動力伝達系の概略を示す。この車両は、エンジン１と減速機付き電動モータ２を搭載したハイブリッド車両である。そのエンジン１の回転は、トランスミッション３およびディファレンシャル４を介して主駆動輪である前輪５に伝達され、電動モータ２に付設された減速機６の出力軸７の回転は、回転伝達装置１０およびディファレンシャル８を介して補助駆動輪である後輪９に伝達されるようになっている。そして、通常走行時はエンジン１で前輪５が駆動され、発進時や加速時等、負荷が大きいときにアシストとして電動モータ２で後輪９が駆動される。その電動モータ２と後輪９との間に設けられる回転伝達装置１０の基本的な構成は、前述の図７に示した従来のものとほぼ同じである。

すなわち、この実施形態の回転伝達装置１０は、図２に示すように、減速機６の出力軸７の先端部に取り付けられる駆動ギヤ１１と、駆動ギヤ１１と噛み合う入力ギヤ１２と、入力ギヤ１２の径方向内側に入力ギヤ１２と同軸に配され、ディファレンシャル８の外周に固定される出力軸（出力部材）１３とを備え、その入力ギヤ１２と出力軸１３との間に２方向クラッチ１４が設けられている。

２方向クラッチ１４は、図３に示すように、入力ギヤ１２と一体に形成された外輪１５と、出力軸１３と一体に形成された内輪１６と、外輪１５と内輪１６との間に組み込まれる係合子としてのローラ１７と、ローラ１７を外輪１５および内輪１６と係合可能に保持する保持器１８と、内輪１６および保持器１８と係合し、ローラ１７が外輪１５および内輪１６と所定の係合状態となる位相（相対的な回転方向位置）に保持器１８を位置決めするＣ字状の位相決めばね１９とを備えている。その保持器１８は、ローラ１７を収容するポケット１８ａを有する本体部分が外輪１５と内輪１６との間に挿入されており、本体部分の一端側に側環部１８ｂが設けられている。なお、外輪および内輪は、それぞれ入力ギヤおよび出力軸と別体に形成して一体回転するように接続してもよい。

そして、図４（ａ）に示すように、外輪１５の内周面が円筒面とされ、内輪１６の外周面に複数のカム面１６ａが設けられることにより、その円筒面と各カム面１６ａとの間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間２０が形成されており、これらの各楔形空間２０にローラ１７が組み込まれている。また、図４（ｂ）に示すように、位相決めばね１９は内輪１６の一端面の係合溝１６ｂに嵌め込まれており、その両端のフック部１９ａが保持器１８の係合孔１８ｃと係合している。

ここで、保持器１８にはローラ１７をポケット１８ａの周方向中央位置に向けて付勢する板ばね２１が取り付けられているが、２方向クラッチ１４の組立状態では、位相決めばね１９によって保持器１８が内輪１６のカム面１６ａに対して相対的に位置決めされることにより、ローラ１７が楔形空間２０の一方の狭小部に押し込まれて外輪１５および内輪１６と係合するようになっている。また、出力軸１３の一端部と保持器１８の側環部１８ｂとの間、および出力軸１３の他端部と入力ギヤ１２との間に、それぞれ転がり軸受２２、２３が組み込まれている。

次に、この回転伝達装置１０において、従来のものと本質的に異なっている構成について説明する。まず、図３に示すように、駆動ギヤ１１および入力ギヤ１２はヘリカルギヤからなり、その駆動ギヤ１１と噛み合うヘリカルギヤからなるサブギヤ２４が入力ギヤ１２と軸方向で隣接して同軸に配されている。その入力ギヤ１２およびサブギヤ２４は、正回転時に軸方向一端側への軸方向力を受ける状態で駆動ギヤ１１と噛み合っているが、入力ギヤ１２は転がり軸受２３によって軸方向移動を規制されている。一方、サブギヤ２４は、軸方向移動可能な状態で、保持器１８の側環部１８ｂに回転自在に支持されている。

そして、保持器１８の側環部１８ｂの外周には、サブギヤ２４に対して入力ギヤ１２と同じ側に弾性部材２５が取り付けられるとともに、入力ギヤ１２と反対の側にフランジ部１８ｄが設けられており、弾性部材２５がサブギヤ２４を保持器１８のフランジ部１８ｄに押し付けている。その弾性部材２５の弾力は、サブギヤ２４が逆回転時に受ける軸方向力よりも小さく設定されている。これにより、サブギヤ２４は、正回転時には保持器１８のフランジ部１８ｄに軸方向一端側への移動を規制され、逆回転時には弾性部材２５の圧縮しろ分だけ軸方向他端側へ移動可能となっている。

この回転伝達装置は上記の構成であり、駆動ギヤ１１に入力トルクが入力されて、入力ギヤ１２が外輪１５と一体に正回転（図４（ａ）における左回転）すると、２方向クラッチ１４はローラ１７と外輪１５および内輪１６とが係合状態にあるので、外輪１５の回転がローラ１７を介して内輪１６に伝達され、内輪１６と一体の出力軸１３が正回転する。このとき、サブギヤ２４は弾性部材２５によって保持器１８のフランジ部１８ｄに押し付けられているが、サブギヤ２４と保持器１８は同じ回転数で正回転することになるので、サブギヤ２４と保持器１８および弾性部材２５とは摺動しない。

一方、駆動ギヤ１１への入力トルクの供給がなく、入力ギヤ１２が停止した状態で、出力軸１３が逆入力トルクを受けて正回転すると、２方向クラッチ１４のローラ１７と外輪１５および内輪１６との係合状態が解除されて、内輪１６および出力軸１３がローラ１７および保持器１８とともに空転し、外輪１５および入力ギヤ１２への回転伝達は遮断される。

また、駆動ギヤ１１への入力トルクにより入力ギヤ１２が逆回転するときには、図５に示すように、入力ギヤ１２とともに逆回転するサブギヤ２４が、軸方向力を受けて弾性部材２５を圧縮しながら軸方向他端側へ移動し、軸方向で弾性部材２５を介して保持器１８に押し付けられると同時に入力ギヤ１２に押し付けられる。これにより、まず、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、内輪１６および出力軸１３が停止した状態で、サブギヤ２４と一体に保持器１８が位相決めばね１９の弾力に抗して（位相決めばね１９を弾性変形させながら）僅かに逆回転し、ローラ１７が相対的に楔形空間２０の他方側へ移動して外輪１５および内輪１６と係合する。これにより、入力ギヤ１２の逆回転が外輪１５からローラ１７を介して内輪１６に伝達され、出力軸１３も逆回転するようになる。このとき、サブギヤ２４は弾性部材２５を介して保持器１８に押し付けられているが、サブギヤ２４と保持器１８は同じ回転数で逆回転することになるので、サブギヤ２４と保持器１８および弾性部材２５とは摺動しない。そして、駆動ギヤ１１への入力トルクの供給がなくなると、位相決めばね１９の弾性復元により保持器１８およびローラ１７が内輪１６に対して相対回転し、図４（ａ）、（ｂ）の状態に戻る。

この回転伝達装置では、上述したように、駆動ギヤ１１から出力軸１３への回転伝達時には、その回転方向によらず、サブギヤ２４が保持器１８や弾性部材２５と摺動せず、他の部品どうしの摺動も生じないので、従来の摩擦リングと一方向クラッチを組み込んだものに比べて、エネルギーロスや部品摩耗を抑制することができる。また、従来のものに比べると、一方向クラッチが不要となる分、全体の構成が簡略化される。

なお、逆回転伝達時には、必ずしもサブギヤが入力ギヤに押し付けられなくてもよいが、実施形態のようにサブギヤが入力ギヤに押し付けられるようにした方が、サブギヤの軸方向のたわみが生じにくく、回転伝達動作の安定性を高めることができる。

また、駆動ギヤは、サブギヤと噛み合う部分のみをヘリカルギヤとし、入力ギヤとは平歯車で噛み合うようにすることもできるが、実施形態のように駆動ギヤ全体をヘリカルギヤからなるものとした方が、構造が簡単になり製造しやすくなるので好ましい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、実施形態ではローラを係合子とする２方向クラッチを組み込んでいるが、２方向クラッチは、スプラグを係合子とし、外輪の内周面と内輪の外周面をいずれも円筒面としたものを組み込むようにしてもよい。

また、実施形態では２方向クラッチの外輪を入力ギヤと一体回転するものとし、内輪を出力部材と一体回転するものとしたが、これと逆に外輪が出力部材と一体回転し、内輪が入力ギヤと一体回転する構造とすることもできる。

また、この発明は、実施形態のようなハイブリッド車両に使用される回転伝達装置に限らず、回転の伝達と遮断の切り換えを行う回転伝達装置に広く適用することができる。

１０ 回転伝達装置
１１ 駆動ギヤ
１２ 入力ギヤ
１３ 出力軸（出力部材）
１４ ２方向クラッチ
１５ 外輪
１６ 内輪
１６ａ カム面
１７ ローラ（係合子）
１８ 保持器
１９ 位相決めばね
２０ 楔形空間
２４ サブギヤ
２５ 弾性部材

Claims (4)

1. 外部から入力トルクが加えられる駆動ギヤと、前記駆動ギヤと噛み合う入力ギヤと、前記入力ギヤと同軸に配される出力部材とを備え、前記入力ギヤと出力部材との間に２方向クラッチが設けられており、
   前記２方向クラッチは、前記入力ギヤと出力部材のうちの一方と一体回転する外輪と、前記入力ギヤと出力部材のうちの他方と一体回転する内輪と、前記外輪と内輪の間に組み込まれる係合子と、前記係合子を外輪および内輪と係合可能に保持する保持器と、前記係合子が外輪および内輪と所定の係合状態となる位相に前記保持器を位置決めする位相決めばねとを備えたものであり、
   前記２方向クラッチにより前記入力ギヤと出力部材の間での回転の伝達と遮断の切り換えを行う回転伝達装置において、
   前記駆動ギヤの少なくとも一部がヘリカルギヤからなり、その駆動ギヤのヘリカルギヤ部分と噛み合うヘリカルギヤからなるサブギヤが、前記入力ギヤと同軸に配され、前記駆動ギヤとともに回転するときに作用する軸方向力によって軸方向移動可能となっており、
   前記入力ギヤおよびサブギヤが正回転するときは、前記係合子が前記所定の係合状態で外輪および内輪と係合することにより、前記入力ギヤの正回転が出力部材に伝達され、
   前記入力ギヤおよびサブギヤが逆回転するときは、前記サブギヤが軸方向で保持器に押し付けられ、前記保持器が位相決めばねの弾力に抗してサブギヤと一体に出力部材に対して相対回転することにより、前記係合子の外輪および内輪との係合状態が変化して、前記入力ギヤの逆回転が出力部材に伝達されることを特徴とする回転伝達装置。
2. 前記サブギヤは、軸方向で前記保持器に押し付けられるとき、同時に前記入力ギヤに押し付けられるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の回転伝達装置。
3. 前記駆動ギヤの全体および前記入力ギヤがヘリカルギヤからなることを特徴とする請求項１または２に記載の回転伝達装置。
4. 前記２方向クラッチは、前記外輪と内輪の互いの径方向の対向面うち、前記入力ギヤと一体回転する方の部材の対向面が円筒面とされ、前記出力部材と一体回転する方の部材の対向面に複数のカム面が設けられることにより、前記円筒面と各カム面との間に周方向両側で次第に狭小となる楔形空間が形成されており、これらの各楔形空間に前記係合子としてのローラが組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転伝達装置。

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