JP2023167556A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品として組み込まれる装置全体の重量および配置スペースの増大を抑制することができるトルク伝達方向切り替え式のクラッチ装置を提供すること。【解決手段】第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とを回転可能に支持する切り替えプレート作動部材３６１とを有し、第１の切り替えプレート４５１と切り替えプレート作動部材３６１との間には、第１のラチェット型クラッチ１０１が切り替えプレート作動部材３６１に対する第１の切り替えプレート４５１の相対回転により収縮可能な弾性部材４７７が複数介装されたものと同軸で付帯し、第２の切り替えプレート５５１と切り替えプレート作動部材３６１との間には、第２のラチェット型クラッチ２０１が切り替えプレート作動部材３６１に対する第２の切り替えプレート５５１の相対回転により収縮可能な弾性部材５７７が複数介装されたものと同軸で付帯している構造を取ること。【選択図】図１

Description

本発明は、車両や産業機械等においてトルク伝達用の装置として用いられるクラッチ装置に関し、特にトルク伝達方向切り替え式のクラッチ装置に関する。

従来、ラチェット機構を用いたクラッチであって、外輪部材に対する内輪部材或いは内輪部材に対する外輪部材の回転方向に関し、一方向または反対方向の何れかの回転方向への回転のみをロックする状態と、一方向および反対方向の両方の回転方向への回転を同時にロックする状態と、一方向および反対方向の何れの回転方向への回転もロックしない状態とを切り替えることにより、トルク伝達方向を切り替えることができるものがある（例えば特許文献１、２を参照）。

特許文献１、２に記載されたクラッチは、変位することによってラチェット機構の係合状態を変更可能な環状の切り替えプレートを、アクチュエータ等の外部装置を用いて変位させることにより内外輪間の回転伝達方向すなわちトルク伝達方向を切り替えている。

特表２０１６－５０８５８２号公報 特開２０２１－０３８７５５号公報

近年、変速装置の電動化制御は複雑化してきている。このため、特許文献１または２に記載のクラッチにおいては、例えば爪部材と相手側歯部とが噛み合っている状態で急激な回転方向の切り替えが発生した場合、当該切り替え制御にクラッチの作動が追随できず、爪部材と相手側歯部との噛み合いが未解除の状態のまま切り替えプレートが噛み合い解除制御の作動となってしまい、切り替えプレートが破損してしまう虞がある。
このような懸念から、制御をさらに複雑化させることは、制御装置の増加、或いはクラッチ自体の構造の複雑化すなわち部品数の増加を招き、クラッチを変速装置の構成部品として用いる場合には、変速装置全体の重量および車両への搭載スペースが増大してしまう虞がある。このことは、近年の厳しい軽量化および省スペースの要求の達成を困難にする虞がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、構成部品として組み込まれる装置全体の重量の増大および当該装置の配置スペースの増大を抑制することができるトルク伝達方向切り替え式のクラッチ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、本発明に係るクラッチ装置は、
同軸上に配置され相対回転可能な第１の環状部材と第２の環状部材と、
トルク伝達可能に前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを係合可能な第１のラチェット機構とを備えた第１のラチェット型クラッチと、
前記第１のラチェット型クラッチと同軸に配置され、相対回転可能な第３の環状部材と第４の環状部材と、トルク伝達可能に前記第３の環状部材と前記第４の環状部材とを係合可能な第２のラチェット機構とを備えた第２のラチェット型クラッチと、
前記第１のラチェット型クラッチおよび前記第２のラチェット型クラッチと同軸上に配置され、前記第１のラチェット型クラッチのトルク伝達方向と前記第２のラチェット型クラッチのトルク伝達方向とを切り替え可能な切り替え機構とを備え、
前記切り替え機構は、
前記第１および第２の環状部材と同軸に且つ前記第１および第２の環状部材と相対回転可能に設けられた第５の環状部材と、
前記第３および第４の環状部材と同軸に且つ前記第３および第４の環状部材と相対回転可能に設けられた第６の環状部材と、
前記第５の環状部材および前記第６の環状部材と同軸に配置され、前記第５の環状部材と前記第６の環状部材とを回転可能に支持する第７の環状部材とを有し、
前記第５の環状部材には、前記第１のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第１のラチェット機構の爪部材と前記第１のラチェット機構の歯部との噛み合いを制限可能な第１の制限部が形成され、
前記第６の環状部材には、前記第２のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第２のラチェット機構の爪部材と前記第２のラチェット機構の歯部との噛み合いを制限可能な第２の制限部が形成され、
前記第１の制限部は、前記第５の環状部材の回転によって、前記第１のラチェット機構の爪部材との接触と非接触とが切り替わり、
前記第２の制限部は、前記第６の環状部材の回転によって、前記第２のラチェット機構の爪部材との接触と非接触とが切り替わり、
前記第５の環状部材と前記第７の環状部材との間には、前記第１のラチェット機構の爪部材が前記第１のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第７の環状部材に対する前記第５の環状部材の相対回転により収縮可能な第１の弾性部材が複数介装され、
前記第６の環状部材と前記第７の環状部材との間には、前記第２のラチェット機構の爪部材が前記第２のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第７の環状部材に対する前記第６の環状部材の相対回転により収縮可能な第２の弾性部材が複数介装されていることを特徴とする。

本発明によれば、構成部品として組み込まれる装置全体の重量の増大および当該装置の配置スペースの増大を抑制することができるトルク伝達方向切り替え式のクラッチ装置を提供することができる。

図１は、実施形態に係るクラッチ装置の軸方向に沿った断面図である。 図２は、第１のラチェット型クラッチの要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、爪機構部とその周辺部分を示している。 図３は、切り替えプレートおよび切り替えプレート作動部材の斜視図である。 図４は、第１のラチェット型クラッチの要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第２の爪部材と歯部との噛み合い状態を示している。 図５は、第１のラチェット型クラッチの要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第２の爪部材と歯部との非噛み合い状態を示している。 図６は、切り替えプレート作動部材を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第１のラチェット型クラッチの第２の爪部材と歯部とが噛み合い状態の際の作動状態を示している。 図７は、切り替えプレート作動部材を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第１のラチェット型クラッチの第２の爪部材と歯部とが非噛み合い状態の際の作動状態を示している。

以下、本発明の実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式のクラッチ装置を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るトルク伝達方向切り替え式のクラッチ装置は、車両の変速装置の構成部品として用いられる例として説明する。

まず、本実施形態におけるクラッチ装置に係る方向について定義する。本実施形態において、「中心軸線Ｃ」とはクラッチ装置の中心軸線、すなわち後述する第１および第２のラチェット型クラッチの外輪および内輪の中心軸線のことをいい、軸方向、径方向、周方向とは、中心軸線Ｃに関する軸方向、径方向、周方向のことをいう。また、軸方向について、図１においては紙面左方側を軸方向一方側とし、紙面右方側を軸方向他方側とし、図２、４～７においては紙面手前側を軸方向一方側とし、紙面奥側を軸方向他方側とする。周方向について、図２、４～７において、紙面に向かって時計回りに回転する方向を周方向一方とし、紙面に向かって反時計回りに回転する方向を周方向他方とする。

なお、クラッチ装置の回転方向については、説明の便宜上、第１のラチェット型クラッチの外輪に対する内輪の回転方向について説明するが、外輪の回転と内輪の回転とは相対的なものである。例えば、内輪が時計回りに回転可能な場合、外輪も反時計回りに回転可能であり、また、内輪と外輪とが同方向に回転する場合であっても、外輪と内輪との回転速度が異なれば、外輪と内輪とは相対的にいずれかの方向に回転していると言える。また、第２のラチェット型クラッチに関する外輪に対する内輪の回転についても同様である。

図１は、実施形態に係るクラッチ装置の軸方向に沿った断面図である。
図２は、第１のラチェット型クラッチの要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、１つの爪機構部とその周辺部分を示している。
図３は、切り替えプレートおよび切り替えプレート作動部材の斜視図である。

本実施形態に係るクラッチ装置１は、図１に示すように、中心軸線Ｃ上に、第１のラチェット型クラッチ１０１と、第１のラチェット型クラッチ１０１の軸方向他方側に隣接して配置された第２のラチェット型クラッチ２０１とを備えている。第１のラチェット型クラッチ１０１と第２のラチェット型クラッチ２０１とは、同様の構成を有している。第１のラチェット型クラッチ１０１は、軸方向から見た全体の形状は、上記特許文献２の図２に示された形状と同様の円環状であり、複数の爪機構部と複数の歯部とを備えている。同様に、第２のラチェット型クラッチ２０１の形状も円環状であり、複数の爪機構部と複数の歯部とを備えている。なお、図２においては、第１のラチェット型クラッチ１０１の１つの爪機構部とその周辺部分のみを示している。

第１のラチェット型クラッチ１０１と第２のラチェット型クラッチ２０１との間の中心軸線Ｃ上には、環状の切り替えプレート作動部材３６１が配置されている。切り替えプレート作動部材３６１は、後述するように、第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とを駆動することによって第１のラチェット型クラッチ１０１と第２のラチェット型クラッチ２０１のそれぞれのトルク伝達方向を切り替えることができる。切り替えプレート作動部材３６１と第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とによって、切り替え機構が構成されている。第１のラチェット型クラッチ１０１と切り替えプレート作動部材３６１と第２のラチェット型クラッチ２０１とは、中心軸線Ｃ上に、軸方向一方側から軸方向他方側に向かってこの順に配置されている。

次に第１のラチェット型クラッチ１０１の構成を説明する。なお、上述したように第２のラチェット型クラッチ２０１の構成は第１のラチェット型クラッチ１０１と同様であるので、第２のラチェット型クラッチ２０１の構成の説明については、以下の第１のラチェット型クラッチ１０１の説明で用いる符号の百の位の数字「１」を「２」に読み替えるものとする。ただし、第２のラチェット型クラッチ２０１の構成のうち、第１のラチェット型クラッチ１０１と同様の構成であるが、第１のラチェット型クラッチ１０１とは軸方向の向きが反対になるものについては、以下の説明中において補足して説明する。

第１のラチェット型クラッチ１０１は、環状の外輪１０３と、外輪１０３に対して径方向内方に離間し、外輪１０３の中心軸線Ｃと同軸に且つ外輪１０３と相対回転可能に配置された環状の内輪１０５と、外輪１０３と内輪１０５との間でトルク伝達を可能とするトルク伝達機構と、を有している。本実施形態におけるトルク伝達機構は、ラチェット機構である。

外輪１０３は、軸方向に所定の長さを有する円筒状に形成されている。外輪１０３の内周部には、後述する複数の爪機構部が保持される。外輪１０３は、図示しない嵌合構造により、外側部材（図示省略）に対して相対回転不能に固定されている。なお、第２のラチェット型クラッチ２０１の外輪２０３は、第１のラチェット型クラッチ１０１の外輪１０３が嵌合する外側部材とは別の外側部材（図示省略）に嵌合している。

図２に示すように、外輪１０３の内周部には、第１の爪部材１３１と、第１の爪部材１３１の周方向他方側に隣接し、第１の爪部材１３１と対をなす第２の爪部材１３７とが設けられている。第１の爪部材１３１と第２の爪部材１３７とで爪機構部を構成している。すなわち、外輪１０３には、軸方向一方側から見て、周方向一方側から周方向他方側に向かって順に並んで対をなす第１の爪部材１３１と第２の爪部材１３７とを含む爪機構部が設けられている。外輪１０３にはこのような爪機構部が、周方向に所定間隔で複数設けられている。第１の爪部材１３１は、円柱部１２７から周方向一方側に向かって延在する爪部１２９を有し、第２の爪部材１３７は、円柱部１３３から周方向他方側に向かって延在する爪部１３５を有する。第１の爪部材１３１の円柱部１２７と第２の爪部材１３７の円柱部１３３との間の外輪１０３の内周部には、第１の爪部材１３１の円柱部１２７と第２の爪部材１３７の円柱部１３３とを回動可能に保持する保持器１３８が固定されている。

第１の爪部材１３１の円柱部１２７の軸方向他方側端部には、径方向外方に向けて突出するフランジ部１２８が形成されている。フランジ部１２８の軸方向一方側の面は外輪１０３の軸方向他方側の端面に摺動可能に接触している。フランジの部１２８の軸方向他方側の面は、切り替えプレート作動部材３６１の後述する外径側部材３６３の軸方向一方側の端面に摺動可能に接触している。このような構成により、第１の爪部材１３１は軸方向の移動が規制されている。

第２の爪部材１３７の円柱部１３３の軸方向他方側端部には、径方向外方に向けて突出するフランジ部１３４が形成されている。フランジ部１３４の軸方向一方側の面は外輪１０３の軸方向他方側の端面に摺動可能に接触している。フランジの部１３４の軸方向他方側の面は、切り替えプレート作動部材３６１の外径側部材３６３の軸方向一方側の端面に摺動可能に接触している。このような構成により、第２の爪部材１３７は軸方向の移動が規制されている。

なお、第２のラチェット型クラッチ２０１においては、第１の爪部材２３１の円柱部２２７の軸方向一方側端部に径方向外方に向けて突出するフランジ部２２８が形成されている。フランジ部２２８の軸方向他方側の面は外輪２０３の軸方向一方側の端面に摺動可能に接触し、フランジの部２２８の軸方向一方側の面は、切り替えプレート作動部材３６１の外径側部材３６３の軸方向他方側の端面に摺動可能に接触している。このような構成により、第１の爪部材２３１は軸方向の移動が規制されている。

また、第２の爪部材２３７の円柱部２３３の軸方向一方側端部に径方向外方に向けて突出するフランジ部２３４が形成されている。フランジ部２３４の軸方向他方側の面は外輪２０３の軸方向一方側の端面に摺動可能に接触し、フランジ部２３４の軸方向一方側の面は、切り替えプレート作動部材３６１の外径側部材３６３の軸方向他方側の端面に摺動可能に接触している。このような構成により、第２の爪部材２３７は軸方向の移動が規制されている。

第１のラチェット型クラッチ１０１の内輪１０５は外輪１０３の径方向内方に配置されている。内輪１０５の外周部には、多数の歯部１１３が全周に亘って等間隔に形成されている。各歯部１１３は径方向外方に突出し、中心軸線Ｃ方向に延在している。外輪１０３の内周面と内輪１０５の外周部すなわち歯部１１３とは、所定の空間を介して径方向に対向している。歯部１１３は、第１の爪部材１３１および第２の爪部材１３７が噛み合うラチェット歯を構成している。具体的には、各歯部１１３の周方向他方側の側面は第１の爪部材１３１と噛み合う第１の噛み合い部１１３ａを構成し、各歯部１１３の周方向一方側の側面は第２の爪部材１３７と噛み合う第２の噛み合い部１１３ｂを構成している。

内輪１０５の内周面には、スプライン１１１が全周に亘って設けられている。内輪１０５の内周側には、スプライン１１１を介して出力用或いは入力用の図示しない軸部材がスプライン嵌合される。なお、第２のラチェット型クラッチ２０１の内輪２０５は、第１のラチェット型クラッチ１０１の内輪１０５が嵌合する軸部材とは別の軸部材（図示省略）に嵌合している。

第１の爪部材１３１は、円柱部１２７を中心に爪部１２９が径方向に揺動可能に、外輪１０３の内周部に形成された保持部１３９および保持器１３８に保持されている。保持部１３９は、外輪１０３の軸方向一方側端面および内周面に開口する凹部である。なお、第２のラチェット型クラッチ２０１の保持部２３９は、外輪２０３の軸方向他方側端面および内周面に開口する凹部である。保持部１３９には第１の爪部材１３１の爪部１２９を径方向内方すなわち内輪１０５の外周面に向けて常に付勢しているコイル状のスプリング１４１が設けられている。例えば、図２において、第２の爪部材１３７が内輪１０５の歯部１１３と噛み合ってない場合、内輪１０５が反時計回りに回転すると、第１の爪部材１３１の爪部１２９は内輪１０５の歯部１１３の第１の噛み合い部１１３ａと噛み合う。一方、内輪１０５が時計回りに回転すると、第１の爪部材１３１の爪部１２９は、スプリング１４１の付勢力に抗して内輪１０５の歯部１１３によって径方向外側へ押され、内輪１０５の回転を許す。これにより、第１の爪部材１３１は、内輪１０５の周方向他方の回転をロックし、内輪１０５の周方向一方の回転を可能としている。

第２の爪部材１３７は、円柱部１３３を中心に爪部１３５が径方向に揺動可能に、外輪１０３の内周部に形成された保持部１４３および保持器１３８に保持されている。保持部１４３は、外輪１０３の軸方向一方側端面および内周面に開口する凹部である。なお、第２のラチェット型クラッチ２０１の保持部２４３は、外輪２０３の軸方向他方側端面および内周面に開口する凹部である。保持部１４３には第２の爪部材１３７の爪部１３５を径方向内方すなわち内輪１０５の外周面に向けて常に付勢しているコイル状のスプリング１４５が設けられている。例えば、図２において、第１の爪部材１３１が内輪１０５の歯部１１３と噛み合ってない場合、内輪１０５が時計回りに回転すると、第２の爪部材１３７の爪部１３５は内輪１０５の歯部１１３の第２の噛み合い部１１３ｂと噛み合う。一方、内輪１０５が反時計回りに回転すると、第２の爪部材１３７の爪部１３５は、スプリング１４５の付勢力に抗して内輪１０５の歯部１１３によって径方向外側へ押され、内輪１０５の回転を許す。これにより、第２の爪部材１３７は、内輪１０５の周方向一方の回転をロックし、内輪１０５の周方向他方の回転を可能としている。
このように、外輪１０３の保持部１３９、１４３に保持された第１の爪部材１３１および第２の爪部材１３７と、スプリング１４１、１４５と、内輪１０５に形成された歯部１１３とで、ラチェット機構が構成されている。

次に、第１のラチェット型クラッチ１０１と第２のラチェット型クラッチ２０１のそれぞれのトルク伝達方向を切り替えるための切り替え機構について説明する。
切り替え機構は、第１のラチェット型クラッチ１０１のトルク伝達方向を切り替えるための第１の切り替えプレート４５１と、第２のラチェット型クラッチ２０１のトルク伝達方向を切り替えるための第２の切り替えプレート５５１と、第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とをそれぞれ回転可能に支持する切り替えプレート作動部材３６１とを備えている。

第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とは同様の構成であるが、軸方向の向きが逆となっている。以下に第１の切り替えプレート４５１の構成を説明する。第２の切り替えプレート５５１の説明については、第１の切り替えプレート４５１の説明で用いる符号の百の位の数字「４」を「５」に読み替えるとともに、第１のラチェット型クラッチ１０１の構成を第２のラチェット型クラッチ２０１の構成に読み替えるものとする。さらに、軸方向に関する説明は、第１の切り替えプレート４５１の説明とは逆方向とする。

図１に示すように、外輪１０３の内周側には、外輪１０３と同軸上に環状の第１の切り替えプレート４５１が配置されている。第１の切り替えプレート４５１の軸方向一方側の端面は、内輪１０５の軸方向他方側端部と軸方向に対向している。第１の切り替えプレート４５１の外周面は、外輪１０３の内周面、第１の爪部材１３１の内径側の面、および第２の爪部材１３７の内径側の面と、所定の空間を介して径方向に対向している。第１の切り替えプレート４５１の軸方向他方側の端面の外縁部には、径方向外方に向けて突出するフランジ部４５３が形成されている。フランジ部４５３の外縁部は、外輪１０３の内周面の軸方向他方側部分に相対回転可能に係合している。これにより第１の切り替えプレート４５１の軸方向位置が位置決めされている。フランジ部４５３の軸方向一方側の面は、第１の爪部材１３１の軸方向他方側の端面、および第２の爪部材１３７の軸方向他方側の端面と、軸方向に対向している。

第１の切り替えプレート４５１の外周面には、図３に示すように、径方向外方に突出し、周方向に所定範囲に亘って延在する凸部４５９が周方向所定間隔に複数設けられている。凸部４５９の頂部は、内輪１０５の歯部１１３の頂部よりも僅かに径方向外方に位置し、外輪１０３の内周面に沿って延在し、外輪１０３の内周面とは僅かな隙間を介して径方向に対向している。すなわち凸部４５９の頂部は外輪１０３の内周面とは非接触である。凸部４５９の頂部の周方向両端部は、それぞれ斜面４６０を介して第１の切り替えプレート４５１の外周面と滑らかに連続している。この構成により、第１の爪部材１３１および第２の爪部材１３７は、第１の切り替えプレート４５１の回転によって第１の切り替えプレート４５１の外周面から凸部４５９の頂部へと滑らかに押し上げられる。

凸部４５９の頂部は、第１の切り替えプレート４５１の回転によって第１の爪部材１３１の内径側に位置すると、第１の爪部材１３１の内径側の面に接触し、第１の爪部材１３１の内径側の面を内輪１０５の歯部１１３よりも外径側に押上げ保持する。これにより凸部４５９は第１の爪部材１３１と歯部１１３との噛み合いを制限する。同様に、凸部４５９の頂部は、第２の爪部材１３７の内径側に位置すると、第２の爪部材１３７の内径側の面に接触し、第２の爪部材１３７の内径側の面を内輪１０５の歯部１１３よりも外径側に押上げ保持し、これにより凸部４５９は第２の爪部材１３７と歯部１１３との噛み合いを制限する。このように凸部４５９は、第１の爪部材１３１と第２の爪部材１３７とを外径側に押上げ保持する押上げ部を構成している。

第１の切り替えプレート４５１は、周方向一方または周方向他方へ回転することによって、爪機構部に対する凸部４５９の周方向位置を変更する。これにより、爪機構部すなわち対をなす第１の爪部材１３１と第２の爪部材１３７とに対する凸部４５９の接触または非接触の組み合わせ状態を変更する。具体的には、第１の切り替えプレート４５１は、爪機構部に対する凸部４５９の接触または非接触の４つの組み合わせ状態を切り替え、これよりラチェット型クラッチ１０１のトルク伝達方向を切り替えている。

爪機構部に対する凸部４５９の接触または非接触の第１の組み合わせ状態は、図２に示すように、凸部４５９は第１の爪部材１３１と第２の爪部材１３７との何れにも接触せず、外輪１０３の内周面に対向している状態である。この状態において第１の爪部材１３１および第２の爪部材１３７は、それぞれスプリング１４１および１４５の付勢力によって内輪１０５の歯部１１３に噛み合っている。したがってこの状態において、内輪１０５は外輪１０３に対して周方向一方および周方向他方の何れの方向への回転もロックされた状態である。すなわち、内輪１０５を入力側とすると、内輪１０５は外輪１０３に対して周方向一方および周方向他方の両方向に対して係止状態である。

爪機構部に対する凸部４５９の接触または非接触の第２の組み合わせ状態は、１つの凸部４５９が第２の爪部材１３７の内径側の面に接触し、第１の爪部材１３１には凸部４５９が接触していない状態である。この状態において、第２の爪部材１３７に接触している凸部４５９は、第２の爪部材１３７に対してスプリング１４５を圧縮した状態で接触し、第２の爪部材１３７の内径側の面を内輪１０５の歯部１１３よりも外径側に押上げ保持し、第２の爪部材１３７と内輪１０５の歯部１１３との噛み合いを制限する。一方、第１の爪部材１３１は、スプリング１４１の付勢力によって内輪１０５の歯部１１３に噛み合っている。したがってこの状態において、内輪１０５は外輪１０３に対して周方向一方への回転が可能であり、周方向他方への回転がロックされた状態である。すなわち、内輪１０５を入力側とすると、内輪１０５から外輪１０３へは周方向他方へのトルク伝達がなされ、周方向一方へのトルク伝達はなされない。

爪機構部に対する凸部４５９の接触または非接触の第３の組み合わせ状態は、１つの凸部４５９が第１の爪部材１３１の内径側の面に接触し、第２の爪部材１３７には凸部４５９が接触していない状態である。この状態において、第１の爪部材１３１に接触している突出部４５９は、第１の爪部材１３１に対してスプリング１４１を圧縮した状態で接触し、第１の爪部材１３１の内径側の面を内輪１０５の歯部１１３よりも外径側に押上げ保持し、第１の爪部材１３１と内輪１０５の歯部１１３との噛み合いを制限する。一方、第２の爪部材１３７は、スプリング１４５の付勢力によって内輪１０５の歯部１１３に噛み合っている。したがってこの状態において、内輪１０５は外輪１０３に対して周方向他方への回転が可能であり、周方向一方への回転がロックされた状態である。すなわち、内輪１０５を入力側とすると、内輪１０５から外輪１０３へは周方向一方へのトルク伝達がなされ、周方向他方へのトルク伝達はなされない。

爪機構部に対する凸部４５９の接触または非接触の第４の組み合わせ状態は、１つの凸部４５９が第１の爪部材１３１の内径側の面に接触し、さらに当該１つの凸部４５９または他の１つの凸部４５９が第２の爪部材１３７の内径側の面に接触している状態である。この状態において、第１の爪部材１３１に接触している凸部４５９は第１の爪部材１３１と内輪１０５の歯部１１３との噛み合いを制限すると共に、第２の爪部材１３７に接触している凸部４５９は第２の爪部材１３７と内輪１０５の歯部１１３との噛み合いを制限する。したがってこの状態において、内輪１０５は外輪１０３に対して周方向一方への回転も周方向他方への回転もロックされておらず、周方向一方と周方向他方の何れの方向への回転も可能である。すなわち、内輪１０５を入力側とすると、内輪１０５から外輪１０３へは周方向一方と周方向他方の何れの方向へもトルク伝達はなされない。
第１の切り替えプレート４５１の複数の凸部４５９は、爪機構部に対する上記４つの組み合わせ状態を切り替えられるように、それぞれの頂部の周方向長さ、および隣り合う凸部４５９間の周方向間隔が設計されている。

次に、切り替えプレート作動部材３６１の構成について説明する。
第１の切り替えプレート４５１と切り替えプレート作動部材３６１と第２の切り替えプレート５５１とは、中心軸線Ｃ上に、軸方向一方側から軸方向他方側に向けてこの順に並んで配置されている。第１の切り替えプレート４５１は、切り替えプレート作動部材３６１の軸方向一方側に支持され、第２の切り替えプレート５５１は、切り替えプレート作動部材３６１の軸方向他方側に支持されている。切り替えプレート作動部材３６１における第１の切り替えプレート４５１を支持するための構造と、第２の切り替えプレート５５１を支持するための構造とは同様の構造であるが、軸方向の向きが逆となっている。以下に切り替えプレート作動部材３６１における第１の切り替えプレート４５１を支持するための構造を説明する。第２の切り替えプレート５５１を支持するための構造の説明については、特に説明がない限り、第１の切り替えプレート４５１を支持するための構造の説明で用いる符号の百の位の数字「４」を「５」に読み替えるとともに、第１のラチェット型クラッチ１０１の構成を第２のラチェット型クラッチ２０１の構成に読み替えるものとする。さらに、軸方向に関する説明は、第１の切り替えプレート４５１を支持するための構造の説明とは逆方向とする。

第１の切り替えプレート４５１は、環状の切り替えプレート作動部材３６１に回転可能に支持されている。切り替えプレート作動部材３６１は、環状の外径側部材３６３と、外径側部材３６３の内径側において外径側部材３６３と同軸に且つ外径側部材３６３と相対回転可能に配置された環状の内径側部材３６５とを有している。

内径側部材３６５の軸方向一方側の端面には、軸方向一方に向けて突出する突出部４６７が、周方向所定間隔で複数形成されている。本実施形態においては、３つの突出部４６７が形成されている。第１の切り替えプレート４５１には、内径側部材３６５の各突出部４６７に対応する位置に、各突出部４６７と嵌合する孔４６９が形成されている。第１の切り替えプレート４５１の孔４６９と内径側部材３６５の突出部４６７とが嵌合することにより、第１の切り替えプレート４５１は切り替えプレート作動部材３６１に回転可能に支持されている。

外径側部材３６３は、クラッチ装置１が組み込まれる図示しない変速装置内の図示しない駆動機構に接続され、当該駆動機構によって回転駆動されている。ここで外径側部材３６３が接続される変速装置内の駆動機構とは、例えば、直動機構、回転機構、或いは直動機構と回転機構とを組み合わせた機構等を用いることができる。このような駆動機構は、例えば、変速装置内のギヤを切り替えるためのウォームギヤ（図示省略）とすることができる。また、外径側部材３６３の外周部に歯切り（図示省略）を設け、当該歯切りと噛み合う噛み合い部材（図示省略）を駆動させる構成とすることもできる。

外径側部材３６３の内周部には、外径側部材３６３の内周面および軸方向一方側端面に開口し、周方向所定長さに亘って延在する切り欠き部４７１が複数形成されている。本実施形態においては、６つの切り欠き部４７１が周方向所定間隔で形成されている。一方、内径側部材３６５の外周部には、内径側部材３６５の外周面および軸方向一方側端面に開口し、周方向所定長さに亘って延在する切り欠き部４７３が複数形成されている。切り欠き部４７３は外径側部材３６３の切り欠き部４７１と同等の周方向長さを有し、切り欠き部４７１と同数が周方向所定間隔で形成されている。外径側部材３６３の切り欠き部４７１と内径側部材３６５の切り欠き部４７３とはそれぞれ径方向に対向し、周方向に延在する空間である弾性体収容部４７５を形成している。

さらに、外径側部材３６３の内周部には、外径側部材３６３の内周面および軸方向他方側端面に開口し、切り欠き部４７１と同等の周方向所定長さに亘って延在する切り欠き部５７１が、切り欠き部４７１と同数すなわち６つ形成されている。切り欠き部４７１と切り欠き部５７１とは、互いに周方向にずれて設けられており、軸方向に重ならないように形成されている。また、内径側部材３６５の外周部には、内径側部材３６５の外周面および軸方向他方側端面に開口し、周方向所定長さに亘って延在する切り欠き部５７３が複数形成されている。切り欠き部５７３は外径側部材３６３の切り欠き部５７１と同等の周方向長さを有し、切り欠き部５７１と同数が周方向所定間隔で形成されている。外径側部材３６３の切り欠き部５７１と内径側部材３６５の切り欠き部５７３とはそれぞれ径方向に対向し、周方向に延在する空間である弾性体収容部５７５を形成している。
このような構成により、６つの弾性体収容部４７５と６つの弾性体収容部５７５とは、互いに周方向にずれて設けられており、軸方向に重ならないように形成されている。

各弾性体収容部４７５の内部には、弾性体４７７が収容されている（図６、７参照）。弾性体４７７は、例えばコイルスプリングを用いても良いし、板バネを用いても良く、限定はされない。弾性体４７７は、自然状態あるいは少し圧縮された状態で、周方向に伸縮可能に、弾性体収容部４７５に収容されている。弾性体４７７の周方向一方側端部および周方向他方側端部は、それぞれ支持部材４７９および支持部材４８１に固定されている。支持部材４７９および支持部材４８１は、例えば円柱状の部材であり、弾性体収容部４７５の内部を周方向に摺動可能な大きさに形成されている。

外径側部材３６３に対して内径側部材３６５が相対回転していない自然状態において、支持部材４７９の周方向一方側端面は、外径側部分が切り欠き部４７１の周方向一方側端面と接触し、内径側部分が切り欠き部４７３の周方向一方側端面と接触している（図６、７参照）。また、支持部材４８１の周方向他方側端面は、外径側部分が切り欠き部４７１の周方向他方側端面と接触し、内径側部分が切り欠き部４７３の周方向他方側端面と接触している（図６、７参照）。

このような構成により、外径側部材３６３に対して内径側部材３６５および第１の切り替えプレート４５１が周方向一方に相対回転すると、内径側部材３６５の切り欠き部４７３の周方向他方側端面が周方向一方側へ移動することにより支持部材４８１が弾性体収容部４７５内を周方向一方へ移動し、弾性体４７７は収縮する。また、外径側部材３６３に対して内径側部材３６５および第１の切り替えプレート４５１が周方向他方に相対回転すると、内径側部材３６５の切り欠き部４７３の周方向一方側端面が周方向他方側へ移動することにより支持部材４７９が弾性体収容部４７５内を周方向他方へ移動し、弾性体４７７は収縮する。同様に、弾性体収容部５７５に収容された弾性体５７７は、外径側部材３６３に対して内径側部材３６５および第２の切り替えプレート５５１が周方向一方または周方向他方に相対回転すると、収縮する。

次に、第１のラチェット型クラッチ１０１の作動について説明する。
以下の説明は、第１のラチェット型クラッチ１０１の第２の爪部材１３７と歯部１１３との噛み合い動作についての説明である。なお、第１の爪部材１３１と歯部１１３との噛み合い動作は、第２の爪部材１３７の場合と同様であるが、第２の爪部材１３７の場合とは周方向が逆となる。
また、第２のラチェット型クラッチ２０１の作動は第１のラチェット型クラッチ１０１の作動と同様である。

図４は、第１のラチェット型クラッチ１０１の要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第２の爪部材１３７と歯部１１３との噛み合い状態を示している。
図５は、第１のラチェット型クラッチ１０１の要部を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第２の爪部材１３７と歯部１１３との非噛み合い状態を示している。
図６は、切り替えプレート作動部材３６１を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第１のラチェット型クラッチ１０１の第２の爪部材１３７と歯部１１３とが噛み合い状態の際の作動状態を示している。
図７は、切り替えプレート作動部材３６１を軸方向一方側から見た状態を示す正面図であり、第１のラチェット型クラッチ１０１の第２の爪部材１３７と歯部１１３とが非噛み合い状態の際の作動状態を示している。

図４に示すように、第２の爪部材１３７と歯部１１３とが噛み合い状態の際は、第１の切り替えプレート４５１の凸部４５９は、第２の爪部材１３７の爪部１３５の内径側の面の軸方向一方側に隣接している。詳細には、凸部４５９は、凸部４５９の周方向他方側端部の斜面４６０が、爪部１３５の内径側の面に接触した状態で配置される。この状態において、切り替えプレート作動部材３６１は、図６に示すように、外径側部材３６３に対して内径側部材３６５が周方向一方に相対回転し、弾性体４７７が所定量収縮している状態である。したがって、収縮した弾性体４７７の弾性復帰力により、内径側部材３６５に固定された第１の切り替えプレート４５１は、外径側部材３６３に対して周方向他方へ回転する方向に付勢されている。この付勢力により、第１の切り替えプレート４５１の凸部４５９は、第２の爪部材１３７の爪部１３５の内径側の面に接触する方向に付勢されている。

この状態において内輪１０５が周方向一方すなわち時計方向へ回転すると、第２の爪部材１３７を介して外輪１０３へトルクが伝達される。このとき、内輪１０５から第２の爪部材１３７に伝達されたトルクは、第２の爪部材１３７に接触している第１の切り替えプレート４５１にも伝達され、第１の切り替えプレート４５１には周方向一方へ回転する方向の力が加わる。ここで、第１の切り替えプレート４５１に伝達されたトルクは弾性体４７７に伝達され、当該トルクが所定値、すなわち収縮した弾性体４７７の弾性復帰力よりも大きいと、弾性体４７７が収縮することによって吸収される。第２の爪部材１３７に一時的に通常のトルクよりも大きな超過トルクが伝達された際も、超過トルクは弾性体４７７が収縮することによって吸収される。したがって切り替えプレート４５１が第２の爪部材１３７から伝達されたトルクを受け止めることがないので、切り替えプレート４５１の破損を防ぐことができる。

第２の爪部材１３７と歯部１１３とが噛み合っている状態（図４）から、内輪１０５の回転方向が切り替わる際、内輪１０５の回転速度が低下すると、内輪１０５から第２の爪部材１３７に伝達されるトルクも小さくなる。内輪１０５から第２の爪部材１３７に伝達されるトルクの大きさが所定値すなわち収縮した弾性体４７７の弾性復帰力よりも小さくなると、弾性体４７７は弾性復帰して延伸する。弾性体４７７が延伸するに従い、第１の切り替えプレート４５１は周方向他方に回転し、第２の爪部材１３７を、凸部４５９の斜面４６０を介して凸部４５９の頂部に持ち上げ保持する。これにより、図５に示すように、第２の爪部材１３７と歯部１１３との噛み合いが解除され、内輪１０５は外輪１０３に対して空転状態となる。すなわち第１のラチェット型クラッチ１０１自体が空転状態となる。この状態において、切り替えプレート作動部材３６１は、図７に示すように、外径側部材３６３に対して内径側部材３６５は相対回転せず、弾性体４７７は自然状態または少し圧縮された状態である。

このように本実施形態において、第１のラチェット型クラッチ１０１は、第１の切り替えプレート４５１に伝達されたトルクが弾性体４７７が収縮することによって吸収されるため、第１の切り替えプレート４５１の破損を防ぐことができる。また、弾性体４７７の弾性復帰力によって第１の爪部材１３１または第２の爪部材１３７と歯部１１３との噛み合い状態を解除することができるため、制御装置を簡素化できる。
同様に、第２のラチェット型クラッチ２０１は、第２の切り替えプレート５５１に伝達されたトルクが弾性体５７７が収縮することによって吸収されるため、第２の切り替えプレート５５１の破損を防ぐことができる。また、弾性体５７７の弾性復帰力によって第１の爪部材２３１または第２の爪部材２３７と歯部２１３との噛み合い状態を解除することができるため、制御装置を簡素化できる。

さらに、本実施形態のクラッチ装置１は、１つの切り替えプレート作動部材３６１を用いて第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１とを駆動するため、制御装置をさらに簡素化できる。その結果、本実施形態によれば、クラッチ装置１が構成部品として組み込まれる装置全体の重量の増大および当該装置の配置スペースの増大を抑制することができる。本実施形態のようにクラッチ装置１が構成部品として組み込まれる装置が車両の変速装置であれば、変速装置全体の重量の増大および車両への搭載スペースの増大を抑制することができる。

また、本実施形態のクラッチ装置１は、１つの切り替えプレート作動部材３６１を用いて第１の切り替えプレート４５１と第２の切り替えプレート５５１を駆動する構成である。すなわち１つの切り替えプレート作動部材３６１によって、第１のラチェット型クラッチ１０１のトルク伝達方向と第２のラチェット型クラッチ２０１のトルク伝達方向を、別の方向とする制御が可能である。また、第１のラチェット型クラッチ１０１のトルク伝達方向と第２のラチェット型クラッチ２０１のトルク伝達方向を同じ方向とする制御も可能である。このように本実施形態のクラッチ装置１は、クラッチ装置１が構成部品として組み込まれる装置全体の重量の増大および当該装置の配置スペースの増大を抑制しつつ、より複雑な制御が可能となる。

なお、本発明のクラッチ装置１は、上記実施形態に限定されず、変形が可能である。例えば、第１および第２のラチェット型クラッチ１０１、２０１において、爪機構部を内輪側に設け、爪機構部と噛み合う歯部を外輪の内周面に設ける構成としても良い。また、爪機構部の数は、伝達するトルク容量により適宜変更が可能である。

１ クラッチ装置
１０１ 第１のラチェット型クラッチ
２０１ 第２のラチェット型クラッチ
１０３、２０３ 外輪
１０５、２０５ 内輪
１１３、２１３ 歯部
１３１、２３１ 第１の爪部材
１３７、２３７ 第２の爪部材
４５１ 第１の切り替えプレート
５５１ 第２の切り替えプレート
４５９ 凸部
３６１ 切り替えプレート作動部材
３６３ 外径側部材
３６５ 内径側部材
４７５、５７５ 弾性体収容部
４７７、５７７ 弾性体

Claims (7)

1. 同軸上に配置され相対回転可能な第１の環状部材と第２の環状部材と、
   トルク伝達可能に前記第１の環状部材と前記第２の環状部材とを係合可能な第１のラチェット機構とを備えた第１のラチェット型クラッチと、
   前記第１のラチェット型クラッチと同軸に配置され、相対回転可能な第３の環状部材と第４の環状部材と、トルク伝達可能に前記第３の環状部材と前記第４の環状部材とを係合可能な第２のラチェット機構とを備えた第２のラチェット型クラッチと、
   前記第１のラチェット型クラッチおよび前記第２のラチェット型クラッチと同軸上に配置され、前記第１のラチェット型クラッチのトルク伝達方向と前記第２のラチェット型クラッチのトルク伝達方向とを切り替え可能な切り替え機構とを備え、
   前記切り替え機構は、
   前記第１および第２の環状部材と同軸に且つ前記第１および第２の環状部材と相対回転可能に設けられた第５の環状部材と、
   前記第３および第４の環状部材と同軸に且つ前記第３および第４の環状部材と相対回転可能に設けられた第６の環状部材と、
   前記第５の環状部材および前記第６の環状部材と同軸に配置され、前記第５の環状部材と前記第６の環状部材とを回転可能に支持する第７の環状部材とを有し、
   前記第５の環状部材には、前記第１のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第１のラチェット機構の爪部材と前記第１のラチェット機構の歯部との噛み合いを制限可能な第１の制限部が形成され、
   前記第６の環状部材には、前記第２のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第２のラチェット機構の爪部材と前記第２のラチェット機構の歯部との噛み合いを制限可能な第２の制限部が形成され、
   前記第１の制限部は、前記第５の環状部材の回転によって、前記第１のラチェット機構の爪部材との接触と非接触とが切り替わり、
   前記第２の制限部は、前記第６の環状部材の回転によって、前記第２のラチェット機構の爪部材との接触と非接触とが切り替わり、
   前記第５の環状部材と前記第７の環状部材との間には、前記第１のラチェット機構の爪部材が前記第１のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第７の環状部材に対する前記第５の環状部材の相対回転により収縮可能な第１の弾性部材が複数介装され、
   前記第６の環状部材と前記第７の環状部材との間には、前記第２のラチェット機構の爪部材が前記第２のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第７の環状部材に対する前記第６の環状部材の相対回転により収縮可能な第２の弾性部材が複数介装されていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記第１の弾性部材は、前記第１のラチェット機構の爪部材が前記第１のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第５の環状部材から前記第１のラチェット機構の爪部材に所定値よりも大きなトルクが伝達されると収縮することを特徴とする請求項１に記載のラチェット型クラッチ。
3. 前記第１の弾性部材は、前記第１のラチェット機構の爪部材が前記第１のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第１のラチェット機構の爪部材に伝達されるトルクが前記所定値よりも小さくなると延伸し、前記第１の制限部が前記第１のラチェット機構の爪部材と接触する方向へ前記第５の環状部材を回転させることを特徴とする請求項２に記載のラチェット型クラッチ。
4. 前記第５の環状部材は、前記第１のラチェット機構の爪部材と径方向に対向する周面を有し、
   前記第１の制限部は、前記周面に形成され、前記第１のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第１のラチェット機構の爪部材を前記第１のラチェット機構の歯部との非噛み合い方向に変位させる第１の凸部であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のラチェット型クラッチ。
5. 前記第２の弾性部材は、前記第２のラチェット機構の爪部材が前記第２のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第６の環状部材から前記第２のラチェット機構の爪部材に所定値よりも大きなトルクが伝達されると収縮することを特徴とする請求項１に記載のラチェット型クラッチ。
6. 前記第２の弾性部材は、前記第２のラチェット機構の爪部材が前記第２のラチェット機構の歯部と噛み合っている状態において、前記第２のラチェット機構の爪部材に伝達されるトルクが前記所定値よりも小さくなると延伸し、前記第２の制限部が前記第２のラチェット機構の爪部材と接触する方向へ前記第６の環状部材を回転させることを特徴とする請求項５に記載のラチェット型クラッチ。
7. 前記第６の環状部材は、前記第２のラチェット機構の爪部材と径方向に対向する周面を有し、
   前記第２の制限部は、前記周面に形成され、前記第２のラチェット機構の爪部材と接触することにより前記第２のラチェット機構の爪部材を前記第２のラチェット機構の歯部との非噛み合い方向に変位させる第２の凸部であることを特徴とする請求項１から３、５、６の何れか一項に記載のラチェット型クラッチ。

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