JP2021046902A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造でリングの最大押圧力を増加させることができるクラッチ装置を得る。【解決手段】クラッチ装置は、第１回転体と、第２回転体と、第１の回転体と一体に回転するリングと、結合部と、径方向に移動可能に設けられ、第１回転体と一体に回転する複数の楔部材と、第１回転体と一体に回転する可動部材と、を備える。可動部材は、第１傾斜面を有し、楔部材は、第２傾斜面と、第３傾斜面と、を有し、リングは、第４傾斜面を有する。楔部材は、可動部材が第１方向に移動することにより、第２傾斜面が第１傾斜面に押されて径方向の内方に移動し、リングは、楔部材が径方向の内方に移動することにより、第４傾斜面が第３傾斜面に押されて第１方向に推力を発生し、内側コーン面と外側コーン面との間に摩擦力を発生させる。【選択図】図５

Description

本発明は、クラッチ装置に関する。

従来、コーン面を有した一または複数のリングを、第１回転体と第２回転体との間に備えたコーンタイプのクラッチ装置が知られている。このクラッチ装置では、互いに重ねられた二つのコーン面同士の摩擦力によって、第１回転体と第２回転体とを連結することができる。

特開２０００−５５０８１号公報

この種のクラッチ装置では、第１回転体と第２回転体との間で伝達可能なトルクの大きさ（トルク容量）を増加させる手段として、例えば、リングの最大押圧力を増加させるという手段があり、これを簡素な構造で実現できれば有意義である。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、簡素な構造でリングの最大押圧力を増加させることができるクラッチ装置を得ることである。

本発明の実施形態のクラッチ装置は、中心軸回りに回転可能な第１回転体と、前記第１回転体に対して前記中心軸の軸方向に沿った第１方向に位置され、前記中心軸回りに円環状に設けられ前記第１方向に向かうにつれて径が大きくなり前記中心軸の径方向の外方を向いた内側コーン面を有し、前記中心軸回りに回転可能な第２回転体と、前記中心軸回りに円環状に設けられ前記第１方向に向かうにつれて径が大きくなり前記径方向の内方を向き前記内側コーン面の前記径方向の外側に位置する外側コーン面を有し、前記内側コーン面と前記外側コーン面との間で発生する摩擦力により、前記第１回転体と前記第２回転体とを結合するリングと、前記第１回転体と前記リングとの間に位置するとともに互いに前記中心軸の周方向に間隔を空けて位置し、前記径方向に移動可能に設けられ、前記第１回転体と一体に回転する複数の楔部材と、前記軸方向に移動可能であり、前記第１回転体と一体に回転する可動部材と、を備え、前記可動部材は、前記第１方向に向かうにつれて前記径方向の外方に向かうように前記中心軸に対して傾斜し前記径方向の内方を向き前記中心軸に対する傾斜角度が４５度未満である第１傾斜面を有し、前記楔部材は、前記第１傾斜面に沿い前記第１傾斜面と接触する第２傾斜面と、前記第１方向に向かうにつれて前記径方向の外方に向かうように前記中心軸に対して傾斜し前記径方向の内方を向き前記径方向に対する傾斜角度が４５度未満である第３傾斜面と、を有し、前記リングは、前記第３傾斜面に沿い前記第３傾斜面と接触する第４傾斜面を有し、前記楔部材は、前記可動部材が前記第１方向に移動することにより、前記第２傾斜面が前記第１傾斜面に押されて前記径方向の内方に移動し、前記リングは、前記楔部材が前記径方向の内方に移動することにより、前記第４傾斜面が前記第３傾斜面に押されて前記第１方向に推力を発生し、前記内側コーン面と前記外側コーン面との間に摩擦力を発生させる。

本発明の実施形態によれば、例えば、可動部材を第１方向に移動させた際に、第２傾斜面が第１傾斜面に押されることにより可動部材と複数の楔部材との間でくさび増力効果が生じ、さらに、第４傾斜面が第３傾斜面に押されることにより複数の楔部材とリングとの間でくさび増力効果が生じる為、簡素な構造でリングの最大押圧力を増加させることができる。

図１は、実施形態のクラッチ装置を示した例示的な断面図である。 図２は、実施形態のクラッチ装置におけるハブおよび楔部材を軸方向から見て示した例示的な図である。 図３は、実施形態のクラッチ装置を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブが第１位置に位置された状態の断面図である。 図４は、実施形態のクラッチ装置を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブが結合位置に位置された状態の断面図であって、楔部材から第１リングに作用する力を説明するための図である。 図５は、実施形態のクラッチ装置を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブが結合位置に位置された状態の断面図であって、第１リングから第２リングに作用する力を説明するための図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。なお、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために用いられており、順番や優先度を示すものではない。

図１は、実施形態のクラッチ装置１を部分的に示した例示的な断面図である。クラッチ装置１は、例えば、車両の手動変速機等に設けられる。なお、クラッチ装置１は、手動変速機以外の装置に設けられてもよい。

図１に示されるように、クラッチ装置１は、ハブ１１と、ギヤ１２と、第１リング１３と、第２リング１４と、第３リング１５と、複数の楔部材５０と、スリーブ６０と、を備える。クラッチ装置１は、所謂トリプルコーンタイプである。

ハブ１１、ギヤ１２、および第１〜第３リング１３〜１５、スリーブ６０は、それぞれ、中心軸Ａｘ１回りに回転可能に設けられている。なお、以下では、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、それぞれ、中心軸Ａｘ１の、軸方向、径方向、および周方向である。ハブ１１とギヤ１２とは、軸方向に並べられ、第１〜第３リング１３〜１５は、それぞれ、ハブ１１とギヤ１２との間に位置されている。また、スリーブ６０は、ハブ１１の外周に設けられ、複数の楔部材５０は、ハブ１１およびスリーブ６０と第１リング１３との間に位置されている。クラッチ装置１は、ハブ１１とギヤ１２との接続状態（結合状態）および遮断状態（非結合状態）を切り替えることが可能である。クラッチ装置１は、ハブ１１の回転数とギヤ１２の回転数とを第１〜第３リング１３〜１５によって同期させることが可能である。中心軸Ａｘ１は、回転中心とも称される。

ハブ１１は、中心軸Ａｘ１回りに回転可能にシャフト５に支持されている。具体的には、ハブ１１は、シャフト５に固定され、シャフト５と一体にＡｘ１回りに回転する。ハブ１１は、軸方向への移動が制限されている。ハブ１１は、第１回転体の一例である。回転体は、回転部材とも称される。

シャフト５は、中心軸Ａｘ１回りに回転可能である。シャフト５は、車両の走行時に中心軸Ａｘ１回りに回転する。したがって、車両の走行時には、ハブ１１が、シャフト５と一体に中心軸Ａｘ１回りに回転する。

図２は、実施形態のクラッチ装置１におけるハブ１１および楔部材５０を軸方向から見て示した例示的な図である。

図１および図２に示されるように、ハブ１１は、シャフト５に固定された筒部１１ａと、筒部１１ａから径方向の外側に張り出した円環状のフランジ部１１ｂと、を有する。

フランジ部１１ｂには、複数の溝部１１ｃが設けられている。なお、図１では、複数の溝部１１ｃのうち一つの溝部１１ｃだけが示されている。複数の溝部１１ｃは、周方向に互いに間隔を空けて設けられている。溝部１１ｃは、フランジ部１１ｂを軸方向に貫通するとともに、径方向の外側に向けて開口している。

また、フランジ部１１ｂには、第１リング１３および第３リング１５と連結される受部１１ｄが設けられている。受部１１ｄは、フランジ部１１ｂにおいて溝部１１ｃに面した部分によって構成されている。換言すると、受部１１ｄは、溝部１１ｃを形成している。受部１１ｄは、連結部とも称される。

また、フランジ部１１ｂには、複数の楔部材５０を径方向に移動可能に支持する支持部１１ｅが設けられている。複数の支持部１１ｅは、互いに周方向に間隔を空けて設けられている。詳細には、複数の支持部１１ｅは、互いに周方向に等間隔に設けられている。支持部１１ｅには、凹部１１ｆが設けられている。フランジ部１１ｂの外周面から径方向の内方向に凹み、第１方向Ｄ１および径方向の外方に開放されている。支持部１１ｅは、底面１１ｇと、一対の案内面１１ｈと、ストッパ面１１ｉと、を有する。底面１１ｇ、一対の案内面１１ｈ、およびストッパ面１１ｉは、凹部１１ｆに面している。換言すると、支持部１１ｅは、凹部１１ｆを形成している。底面１１ｇは、径方向の外方を向いている。一対の案内面１１ｈは、底面１１ｇの周方向の両端部から径方向の外方に延びている。一対の案内面１１ｈは、周方向に間隔を空けて設けられ、周方向に対面している。ストッパ面１１ｉは、底面１１ｇの第２方向Ｄ２の端部から径方向の外方に延びて、第１方向Ｄ１を向いている。一対の案内面１１ｈ間に楔部材５０が入れられており、一対の案内面１１ｈが楔部材５０を径方向に案内する。ストッパ面１１ｉは、楔部材５０の第２方向Ｄ２に位置し楔部材５０と軸方向に接触することにより、楔部材５０の第２方向Ｄ２への移動を制限する。支持部１１ｅは、案内部とも称される。

複数の楔部材５０は、ハブ１１と第１リング１３との間に位置するとともに互いに中心軸Ａｘ１の周方向に間隔を空けて位置している。具体的には、上述のとおり、複数の楔部材５０は、径方向に移動可能に複数の支持部１１ｅに支持されている。したがって、複数の楔部材５０は、複数の支持部１１ｅと同様に、互いに周方向に間隔を空けて設けられている。詳細には、複数の楔部材５０は、互いに周方向に等間隔に設けられている。また、楔部材５０は、支持部１１ｅから径方向の外方に突出している。楔部材５０は、ハブ１１と一体に回転する楔部材５０は、第２傾斜面Ｋ２と、第３傾斜面Ｋ３と、を有している。なお、図２では、楔部材５０および支持部１１ｅの数が三つの例が示されているが、これらの数は、二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。

スリーブ６０は、ハブ１１の外周部にスプライン結合されている。すなわち、スリーブ６０は、ハブ１１と一体に中心軸Ａｘ１回りに回転する。また、スリーブ６０は、ハブ１１に対して軸方向に移動可能である。スリーブ６０は、当該スリーブ６０に連結されたフォーク７０によって軸方向に移動される。スリーブ６０は、第１傾斜面Ｋ１を有している。スリーブ６０は、可動部材の一例である。

ギヤ１２は、ハブ１１に対して中心軸Ａｘ１に沿った第１方向Ｄ１に位置されている。第１方向Ｄ１は、ハブ１１からギヤ１２に向かう方向と言うことができる。ギヤ１２は、中心軸Ａｘ１回りに回転可能にシャフト５に支持されている。具体的には、ギヤ１２は、シャフト５と相対回転可能にベアリング３０を介してシャフト５に支持されており、中心軸Ａｘ１回りに回転する。ギヤ１２は、軸方向への移動が制限されている。ギヤ１２は、第２回転体の一例である。

ギヤ１２は、ギヤ本体１７と、連結部材１８と、を有する。ギヤ本体１７は、他のギヤと噛み合う。ギヤ本体１７は、ギヤ部材とも称される。

連結部材１８は、ギヤ本体１７に固定され、ギヤ本体１７と一体に中心軸Ａｘ１に回りに回転する。連結部材１８は、ギヤ本体１７に対して第１方向Ｄ１の反対の第２方向Ｄ２に位置されている。第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２は、軸方向に沿う。連結部材１８は、中心軸Ａｘ１回りに環状に形成されている。詳しくは、連結部材１８は、ギヤ本体１７に固定された筒部１８ａと、筒部１８ａから径方向外側に張り出した円環状のフランジ部１８ｂと、を有する。筒部１８ａには、第６コーン面Ｃ６が設けられている。

フランジ部１８ｂには、複数の溝部１８ｃが設けられている。なお、図１では、複数の溝部１８ｃのうち一つの溝部１８ｃだけが示されている。複数の溝部１８ｃは、周方向に互いに間隔を空けて設けられている。溝部１８ｃは、フランジ部１８ｂを軸方向に貫通するとともに、径方向の外側に向けて開口している。溝部１８ｃは、開口部の一例である。

また、フランジ部１８ｂには、第２リング１４と連結される受部１８ｄが設けられている。受部１８ｄは、フランジ部１８ｂにおいて溝部１８ｃに面した部分によって構成されている。換言すると、受部１８ｄは、溝部１８ｃを形成している。受部１８ｄは、連結部とも称される。

図３は、実施形態のクラッチ装置１を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブが第１位置に位置された状態の断面図である。

図１および図３に示されるように、第１〜第３リング１３〜１５は、それぞれ、中心軸Ａｘ１回りの円環状に形成されている。第１〜第３リング１３〜１５は、径方向に重ねられている。第２リング１４は、第１リング１３に対して径方向の内側に位置され、第３リング１５は、第２リング１４に対して径方向の内側に位置されている。第１〜第３リング１３〜１５は、リングの一例である。また、第１リング１３は、外側リングの一例であり、第３リング１５は、内側リングの一例である。

第１〜第３リング１３〜１５は、それぞれ、中心軸Ａｘ１回りの円環状に形成されている。第１〜第３リング１３〜１５は、径方向に重ねられている。第２リング１４は、第１リング１３に対して径方向の内側に位置され、第３リング１５は、第２リング１４に対して径方向の内側に位置されている。

図１に示されるように、第１リング１３は、筒部１３ａと、複数の爪部１３ｂと、を有している。なお、図１では、複数の爪部１３ｂのうち一つだけが示されている。爪部１３ｂは、連結部とも称される。

筒部１３ａは、中心軸Ａｘ１回りの円環状に形成されている。図３に示されるように、筒部１３ａの内周部には、第１コーン面Ｃ１が設けられている。また、第１リング１３の第２方向Ｄ２の端部には、第４傾斜面Ｋ４が設けられている。

図１に示されるように、複数の爪部１３ｂは、筒部１３ａの第２方向Ｄ２の端部に設けられ、当該端部から第２方向Ｄ２に突出している。複数の爪部１３ｂは、周方向に互いに間隔を空けて設けられている。爪部１３ｂは、ハブ１１の溝部１１ｃに入れられた状態で、ハブ１１の受部１１ｄと連結され、受部１１ｄと一体に中心軸Ａｘ１回りに回転する。また、爪部１３ｂは、受部１１ｄに対して軸方向に移動可能である。すなわち、第１リング１３は、ハブ１１に対して軸方向に移動可能かつハブ１１と一体に中心軸Ａｘ１回りに回転するようにハブ１１と連結されている。

第２リング１４は、筒部１４ａと、複数の爪部１４ｂと、を有している。なお、図１では、複数の爪部１４ｂのうち一つだけが示されている。

筒部１４ａは、中心軸Ａｘ１回りの円環状に形成されている。図３に示されるように、筒部１４ａの外周部には、第２コーン面Ｃ２が設けられ、筒部１４ａの内周部には、第３コーン面Ｃ３が設けられている。すなわち、第３コーン面Ｃ３は、第２コーン面Ｃ２の反対側に位置されている。

図１に示されるように、複数の爪部１４ｂは、筒部１４ａの第１方向Ｄ１の端部に設けられ、当該端部から第１方向Ｄ１に突出している。複数の爪部１４ｂは、周方向に互いに間隔を空けて設けられている。爪部１４ｂは、ギヤ１２の溝部１８ｃに入れられた状態で、ギヤ１２の受部１８ｄと連結され、受部１８ｄと一体に中心軸Ａｘ１回りに回転する。また、爪部１４ｂは、受部１８ｄに対して軸方向に移動可能である。すなわち、第２リング１４は、ギヤ１２に対して軸方向に移動可能かつギヤ１２と一体に中心軸Ａｘ１回りに回転するようにギヤ１２と連結されている。

第２リング１４は、筒部１４ａの一部と爪部１４ｂとを含むベース部材２１と、第２コーン面Ｃ２を含む摩擦材２２と、第３コーン面Ｃ３を含む摩擦材２３との組み合わせによって構成されている。摩擦材２２，２３は、例えば、複数のカーボンの粒子を合成樹脂材料で固めた構成である。

第３リング１５は、筒部１５ａと、複数の爪部１５ｂと、を有している。なお、図１では、複数の爪部１５ｂのうち一つだけが示されている。

筒部１５ａは、中心軸Ａｘ１回りの円環状に形成されている。筒部１５ａの外周部には、第４コーン面Ｃ４が設けられ、筒部１５ａの内周部には、第５コーン面Ｃ５が設けられている。すなわち、第５コーン面Ｃ５は、第４コーン面Ｃ４の反対側に位置されている。

複数の爪部１５ｂは、筒部１５ａの第２方向Ｄ２の端部に設けられ、当該端部から第２方向Ｄ２に突出している。複数の爪部１５ｂは、周方向に互いに間隔を空けて設けられている。爪部１５ｂは、ハブ１１の溝部１１ｃに入れられた状態で、ハブ１１の受部１１ｄと連結され、受部１１ｄと一体に中心軸Ａｘ１回りに回転する。また、爪部１５ｂは、受部１１ｄに対して軸方向に移動可能である。すなわち、第３リング１５は、ハブ１１に対して軸方向に移動可能かつハブ１１と一体に中心軸Ａｘ１回りに回転するようにハブ１１と連結されている。

第３リング１５は、第４コーン面Ｃ４を含む筒部１５ａの一部と爪部１５ｂとを含むベース部材２４、第５コーン面Ｃ５を含む摩擦材２５との組み合わせによって構成されている。摩擦材２５は、例えば、複数のカーボンの粒子を合成樹脂材料で固めた構成である。

次に、第１〜第６コーン面Ｃ１〜Ｃ６について詳細に説明する。図３に示されるように、第１〜第６コーン面Ｃ１〜Ｃ６は、それぞれ、第１方向Ｄ１に向かうにつれて径が大きくなる。すなわち、第１〜第６コーン面Ｃ１〜Ｃ６は、それぞれ、第１方向Ｄ１に向かうにつれて中心軸Ａｘ１の径方向の外方に向かうように中心軸Ａｘ１に対して傾斜している。換言すると、第１〜第６コーン面Ｃ１〜Ｃ６は、それぞれ、第１方向Ｄ１に向かうにつれて中心軸Ａｘ１の径方向の外方に広がるように中心軸Ａｘ１に対して傾斜している。

第１リング１３の第１コーン面Ｃ１は、径方向の内方を向いている。第２コーン面Ｃ２は、第１コーン面Ｃ１に対して径方向の内側に位置されて、径方向の外方を向いて第１コーン面Ｃ１に面している。第２コーン面Ｃ２は、第１コーン面Ｃ１に沿っており、第２コーン面Ｃ２と第１コーン面Ｃ１とは、互いに平行である。すなわち、中心軸Ａｘ１に対する第２コーン面Ｃ２の傾斜角度と、中心軸Ａｘ１に対する第１コーン面Ｃ１の傾斜角度は、同一である。ここで、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２とが「互いに平行」、すなわち第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの「傾斜角度が同一である」には、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの傾斜角度がわずかに異なる設定であることも含む。具体的には、第２コーン面Ｃ２に対し第１コーン面Ｃ１を押し付ける際に第１および第２リング１３，１４の変形等を考慮して、第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２の小径側から接触を開始させる狙いで、第１方向Ｄ１に向けて広がる第１コーン面Ｃ１の傾斜角度を第２コーン面Ｃ２の傾斜角度に比べ、わずかに（１度未満の角度分）大きくしたり、逆に第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２の大径側から接触を開始させる狙いで、第１方向Ｄ１に向けて広がる第１コーン面Ｃ１の傾斜角度を第２コーン面Ｃ２の傾斜角度に比べ、わずかに（１度未満の角度分）小さくしたりすることを含む。以後、中心軸Ａｘ１に対する第１コーン面Ｃ１および第２コーン面Ｃ２の傾斜角度をθ３を用いて説明する場合がある。ここで、図３中の直線Ｌ３は、第１コーン面Ｃ１の延長線であり、直線Ｌ４は、中心軸Ａｘ１と平行な線である。

第２コーン面Ｃ２は、第１コーン面Ｃ１が第１方向Ｄ１に押し付けられることにより第１コーン面Ｃ１との間で摩擦力を発生する。これにより、第１リング１３と第２リング１４との間でトルクが伝達される。第２コーン面Ｃ２に対する第１コーン面Ｃ１の押し付けが解除されて、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２との間に摩擦力が発生しない場合には、第１リング１３と第２リング１４との間でトルクが伝達されない。

第３コーン面Ｃ３は、径方向の内方を向いている。第４コーン面Ｃ４は、第３コーン面Ｃ３に対して径方向の内側に位置され、径方向の外方を向いて第３コーン面Ｃ３に面している。第４コーン面Ｃ４は、第３コーン面Ｃ３に沿っており、第４コーン面Ｃ４と第３コーン面Ｃ３とは、互いに平行である。すなわち、中心軸Ａｘ１に対する第４コーン面Ｃ４の傾斜角度と、中心軸Ａｘ１に対する第３コーン面Ｃ３の傾斜角度は、同一である。なお、第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４とが「互いに平行」、すなわち第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの「傾斜角度が同一である」には、第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２と同様に、第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの傾斜角度がわずかに異なる設定であることも含む。

第４コーン面Ｃ４は、第３コーン面Ｃ３が第１方向Ｄ１に押し付けられることにより第３コーン面Ｃ３との間で摩擦力を発生する。これにより、第２リング１４と第３リング１５との間でトルクが伝達される。第４コーン面Ｃ４に対する第３コーン面Ｃ３の押し付けが解除されて、第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４との間に摩擦力が発生しない場合には、第２リング１４と第３リング１５との間でトルクが伝達されない。

第５コーン面Ｃ５は、径方向の内方を向いている。第６コーン面Ｃ６は、第５コーン面Ｃ５に対して径方向の内側に位置されて、径方向の外方を向いて第５コーン面Ｃ５に面している。第６コーン面Ｃ６は、第５コーン面Ｃ５に沿っており、第６コーン面Ｃ６と第５コーン面Ｃ５とは、互いに平行である。すなわち、中心軸Ａｘ１に対する第６コーン面Ｃ６の傾斜角度と、中心軸Ａｘ１に対する第５コーン面Ｃ５の傾斜角度は、同一である。なお、第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６とが「互いに平行」、すなわち第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの「傾斜角度が同一である」には、第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２と同様に、第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６との中心軸Ａｘ１に対するそれぞれの傾斜角度がわずかに異なる設定であることも含む。

第６コーン面Ｃ６は、第５コーン面Ｃ５が第１方向Ｄ１に押し付けられることにより第５コーン面Ｃ５との間で摩擦力を発生する。これにより、第３リング１５とギヤ１２との間でトルクが伝達される。第６コーン面Ｃ６に対する第５コーン面Ｃ５の押し付けが解除されて、第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６との間に摩擦力が発生しない場合には、第３リング１５とギヤ１２との間でトルクが伝達されない。

中心軸Ａｘ１（軸方向）に対する第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２の傾斜角度θ３と、中心軸Ａｘ１に対する第３および第４コーン面Ｃ３，Ｃ４の傾斜角度と、中心軸Ａｘ１に対する第５および第６コーン面Ｃ５，Ｃ６の傾斜角度は、それぞれ４５度未満、すなわち鋭角である。中心軸Ａｘ１に対する第１および第２コーン面Ｃ１，Ｃ２の傾斜角度θ３と、中心軸Ａｘ１に対する第３および第４コーン面Ｃ３，Ｃ４の傾斜角度と、中心軸Ａｘ１に対する第５および第６コーン面Ｃ５，Ｃ６の傾斜角度は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。

次に、第１〜第４傾斜面Ｋ１〜Ｋ４について詳細に説明する。

図３に示されるように、スリーブ６０の第１傾斜面Ｋ１は、第１方向Ｄ１に向かうにつれて径方向の外方に向かうように中心軸Ａｘ１に対して傾斜し径方向の内方を向いている。楔部材５０の第２傾斜面Ｋ２は、第１傾斜面Ｋ１に沿い第１傾斜面Ｋ１と接触する。以後、中心軸Ａｘ１に対する第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の傾斜角度をθ１を用いて説明する場合がある。ここで、図３中の直線Ｌ１は、第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の延長線であり、直線Ｌ４は、中心軸Ａｘ１と平行な線である。第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の傾斜角度θ１は４５度未満である。すなわち、第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の傾斜角度θ１は、鋭角である。

楔部材５０の第３傾斜面Ｋ３は、第１方向Ｄ１に向かうにつれて径方向の外方に向かうように中心軸Ａｘ１に対して傾斜している。第１リング１３の第４傾斜面Ｋ４は、第３傾斜面Ｋ３に沿い第３傾斜面Ｋ３と接触する。以後、径方向に対する第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の傾斜角度をθ２を用いて説明する場合がある。ここで、図３中の直線Ｌ２は、第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の延長線であり、直線Ｌ５は、径方向に沿った線である。すなわち直線Ｌ５は、中心軸Ａｘ１と直交する線である。第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の傾斜角度θ２は４５度未満である。すなわち、第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の傾斜角度θ２は、鋭角である。

本実施形態では、第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の傾斜角度θ２が、第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の傾斜角度θ１よりも大きい。また、第１および第２傾斜面Ｋ１，Ｋ２の傾斜角度θ１と第３および第４傾斜面Ｋ３，Ｋ４の傾斜角度θ１，θ２は、それぞれ、第１コーン面Ｃ１の傾斜角度θ３よりも大きい。

次に、クラッチ装置１の動作を図３〜図５を参照して説明する。図４は、実施形態のクラッチ装置１を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブ６０が結合位置に位置された状態の断面図であって、楔部材５０から第１リング１３に作用する力を説明するための図である。図５は、実施形態のクラッチ装置１を部分的に示した例示的な断面図であって、スリーブ６０が結合位置に位置された状態の断面図であって、第１リング１３から第２リング１４に作用する力を説明するための図である。

図３および図４に示されるように、ハブ１１とギヤ１２を結合する場合、スリーブ６０が、フォーク７０に駆動されて、楔部材５０とストッパ面１１ｉとが離間する第１位置（図３）から、第１方向Ｄ１に移動されて、結合位置（図４）に到達する。このとき、スリーブ６０が、複数の楔部材５０を第１方向Ｄ１に押す。このとき、複数の楔部材５０は、第１傾斜面Ｋ１と第４傾斜面Ｋ４とに案内されて径方向の内方かつ第２方向Ｄ２に移動して第１リング１３を第１方向Ｄ１に押して、ギヤ１２とによって第１リング１３（リング）を挟む。そして、楔部材５０は、ストッパ面１１ｉと接触すると、ストッパ面１１ｉによって第２方向Ｄ２への移動が制限されるとともに径方向の内方に案内されて、径方向の内方に移動する。そして、楔部材５０に作用する力が釣り合うと、楔部材５０が停止する。このときのスリーブ６０の移動方向である第１方向Ｄ１は、スリーブ６０が第１傾斜面Ｋ１に第２傾斜面Ｋ２を押させて第３傾斜面Ｋ３に第４傾斜面Ｋ４を押させる軸方向に沿った方向である。そして、スリーブ６０が結合位置（図２）に位置された状態では、第１コーン面Ｃ１が第２コーン面Ｃ２に押し付けられ、第３コーン面Ｃ３が第４コーン面Ｃ４に押し付けられ、第５コーン面Ｃ５が第６コーン面Ｃ６に押し付けられている。この状態では、第１リング１３と第２リング１４とが、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２との間の摩擦力によって結合され、第２リング１４と第３リング１５とが第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４との摩擦力によって結合される。これにより、ハブ１１、ギヤ１２、第１〜第３リング１３〜１５が一体に回転する。以上のように、スリーブ６０が第１方向Ｄ１に移動することにより、第２傾斜面Ｋ２が第１傾斜面Ｋ１に押されて、楔部材５０が径方向の内方に移動する。そして、楔部材５０が径方向の内方に移動することにより、第４傾斜面Ｋ４が第３傾斜面Ｋ３に押されて、第１リング１３が、第１方向Ｄ１に推力を発生し、第６コーン面Ｃ６と第１コーン面Ｃ１との間に摩擦力を発生させる。第６コーン面Ｃ６と第１コーン面Ｃ１との間の摩擦力は、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２との接触によって生じる摩擦力と、第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４との接触によって生じる摩擦力と、第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６との接触によって生じる摩擦力と、を含む。

次に上記の動作における各部に作用する力について図３〜図５を参照して説明する。

図３に示されるように、フォーク７０からスリーブ６０に付加される推力をＳとすると、推力Ｓにより第２傾斜面Ｋ２に作用する楔力Ｆ１は、次式（１）によって表される。
Ｆ１＝Ｓ／ｓｉｎθ１ ・・・（１）
また、楔力Ｆ１の径方向の成分である径方向力Ｒ１は、次式（２）によって表される。
Ｒ１＝Ｆ１・ｃｏｓθ１ ・・・（２）

また、図４に示されるように、径方向力Ｒ１により第４傾斜面Ｋ４に作用する楔力Ｆ２は、次式（３）によって表される。
Ｆ２＝Ｒ１／ｓｉｎθ２ ・・・（３）
また、楔力Ｆ２の軸方向の成分である軸方向力Ｒ２は、次式（４）によって表される。
Ｒ２＝Ｆ２・ｃｏｓθ２ ・・・（４）

また、図５に示されるように、軸方向力Ｒ２による第２コーン面Ｃ２に作用する楔力Ｆ３は、次式（５）によって表される。
Ｆ３＝Ｒ２／ｓｉｎθ３＝Ｓ／ｔａｎθ１／ｔａｎθ２／ｓｉｎθ３ ・・・（５）

以上から分かるように、本実施形態では、３段階の楔効果の倍力により、第１〜第６コーン面Ｃ１〜Ｃ６に作用する力を増大させることができる。

また、上記の状態から、スリーブ６０が、フォーク７０に駆動されて、結合位置（図２）から第２方向Ｄ２へ移動されると、第３コーン面Ｃ３と第４コーン面Ｃ４とが分離、すなわち第２リング１４と第３リング１５とが分離する。また、第５コーン面Ｃ５と第６コーン面Ｃ６とが分離、すなわち第３リング１５とギヤ１２とが分離する。また、第１コーン面Ｃ１と第２コーン面Ｃ２とが分離、すなわち第１リング１３と第２リング１４とが分離する。また、楔部材５０が遠心力により径方向の外方へ移動する。

以上のように、本実施形態では、スリーブ６０（可動部材）は、第１方向Ｄ１に向かうにつれて径方向の外方に向かうように中心軸Ａｘ１に対して傾斜し径方向の内方を向き中心軸Ａｘ１（軸方向）に対する傾斜角度θ１が４５度未満である第１傾斜面Ｋ１を有する。楔部材５０は、第１傾斜面Ｋ１に沿い第１傾斜面Ｋ１と接触する第２傾斜面Ｋ２と、第１方向Ｄ１に向かうにつれて径方向の外方に向かうように中心軸Ａｘ１に対して傾斜し径方向の内方を向き径方向に対する傾斜角度θ２が４５度未満である第３傾斜面Ｋ３と、を有する。第１リング１３（リング）は、第３傾斜面Ｋ３に沿い第３傾斜面Ｋ３と接触する第４傾斜面Ｋ４を有する。楔部材５０は、スリーブ６０が第１方向Ｄ１に移動することにより、第２傾斜面Ｋ２が第１傾斜面Ｋ１に押されて径方向の内方に移動する。第１リング１３（リング）は、楔部材５０が径方向の内方に移動することにより、第４傾斜面Ｋ４が第３傾斜面Ｋ３に押されて第１方向Ｄ１に推力を発生し、第６コーン面Ｃ６（内側コーン面）と第１コーン面Ｃ１（外側コーン面）との間に摩擦力を発生させる。

このような構成によれば、例えば、スリーブ６０を第１方向Ｄ１に移動させた際に、第２傾斜面Ｋ２が第１傾斜面Ｋ１に押されることによりスリーブ６０と複数の楔部材５０との間でくさび増力効果が生じ、さらに、第４傾斜面Ｋ４が第３傾斜面Ｋ３に押されることにより複数の楔部材５０と第１リング１３との間でくさび増力効果が生じる為、簡素な構造で第１リング１３の最大押圧力を増加させることができる。

また、本実施形態では、第３傾斜面Ｋ３の傾斜角度θ２が、第１傾斜面Ｋ１の傾斜角度θ１よりも大きい。

このような構成によれば、第３傾斜面Ｋ３の傾斜角度θ２が、第１傾斜面Ｋ１の傾斜角度θ１よりも小さい構成に比べて、第３傾斜面Ｋ３と第４傾斜面Ｋ４との食い付き現象を抑制することができる。

また、本実施形態では、第１傾斜面Ｋ１の傾斜角度θ１と第３傾斜面Ｋ３の傾斜角度θ２は、それぞれ、第１コーン面Ｃ１の傾斜角度θ３よりも大きい。

このような構成によれば、第１傾斜面Ｋ１の傾斜角度θ１と第３傾斜面Ｋ３の傾斜角度θ２は、それぞれ、第１コーン面Ｃ１の傾斜角度θ３よりも小さい構成に比べて、第１傾斜面Ｋ１と第２傾斜面Ｋ２との食い付き現象と第３傾斜面Ｋ３と第４傾斜面Ｋ４との食い付き現象とを抑制することができる。

なお、上記実施形態では、複数のリングである第１〜第３リング１３〜１５が設けられたマルチコーンタイプのクラッチ装置１の例が示されたが、これに限定されない。例えば、クラッチ装置１は、一つのリング（第１リング１３）が設けられたシングルコーンタイプのものであってもよい。このとき、第１コーン面Ｃ１と第６コーン面Ｃ６とが接触する。また、二つの回転体は、ハブ１１およびギヤ１２以外の回転体であってもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、または変更を行うことができる。また、上述した実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…クラッチ装置、１１…ハブ（第１回転体）、１２…ギヤ（第２回転体）、１３…第１リング（リング）、５０…楔部材、６０…スリーブ（可動部材）、Ａｘ１…中心軸、Ｃ１…第１コーン面（外側コーン面、コーン面）、Ｃ２…第２コーン面（コーン面）、Ｃ３…第３コーン面（コーン面）、Ｃ４…第４コーン面（コーン面）、Ｃ５…第５コーン面（コーン面）、Ｃ６…第６コーン面（内側コーン面、コーン面）、Ｄ１…第１方向、Ｋ１…第１傾斜面、Ｋ２…第２傾斜面、Ｋ３…第３傾斜面、Ｋ４…第４傾斜面、θ１〜θ３…傾斜角度。

Claims (3)

1. 中心軸回りに回転可能な第１回転体と、
   前記第１回転体に対して前記中心軸の軸方向に沿った第１方向に位置され、前記中心軸回りに円環状に設けられ前記第１方向に向かうにつれて径が大きくなり前記中心軸の径方向の外方を向いた内側コーン面を有し、前記中心軸回りに回転可能な第２回転体と、
   前記中心軸回りに円環状に設けられ前記第１方向に向かうにつれて径が大きくなり前記径方向の内方を向き前記内側コーン面の前記径方向の外側に位置する外側コーン面を有し、前記内側コーン面と前記外側コーン面との間で発生する摩擦力により、前記第１回転体と前記第２回転体とを結合するリングと、
   前記第１回転体と前記リングとの間に位置するとともに互いに前記中心軸の周方向に間隔を空けて位置し、前記径方向に移動可能に設けられ、前記第１回転体と一体に回転する複数の楔部材と、
   前記軸方向に移動可能であり、前記第１回転体と一体に回転する可動部材と、
   を備え、
   前記可動部材は、前記第１方向に向かうにつれて前記径方向の外方に向かうように前記中心軸に対して傾斜し前記径方向の内方を向き前記中心軸に対する傾斜角度が４５度未満である第１傾斜面を有し、
   前記楔部材は、前記第１傾斜面に沿い前記第１傾斜面と接触する第２傾斜面と、前記第１方向に向かうにつれて前記径方向の外方に向かうように前記中心軸に対して傾斜し前記径方向の内方を向き前記径方向に対する傾斜角度が４５度未満である第３傾斜面と、を有し、
   前記リングは、前記第３傾斜面に沿い前記第３傾斜面と接触する第４傾斜面を有し、
   前記楔部材は、前記可動部材が前記第１方向に移動することにより、前記第２傾斜面が前記第１傾斜面に押されて前記径方向の内方に移動し、
   前記リングは、前記楔部材が前記径方向の内方に移動することにより、前記第４傾斜面が前記第３傾斜面に押されて前記第１方向に推力を発生し、前記内側コーン面と前記外側コーン面との間に摩擦力を発生させる、クラッチ装置。
2. 前記第３傾斜面の前記傾斜角度が、前記第１傾斜面の前記傾斜角度よりも大きい、請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記第１傾斜面の前記傾斜角度と前記第３傾斜面の前記傾斜角度は、それぞれ、前記中心軸に対する前記外側コーン面の傾斜角度よりも大きい、請求項１または２に記載のクラッチ装置。

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