JP3658712B2 - ボールランプ機構及びこれを用いた駆動系クラッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の駆動系クラッチ、特に一方向クラッチを用いてドライブ及び惰力走行駆動系クラッチロックアップを行うボールランプ(ball ramp) アクチュエータを用いて摩擦ディスクをエンジンフライホィールに締め付ける駆動系クラッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
駆動系クラッチは、摩擦ディスクをエンジンフライホィールに締め付けるために一般的に複数のばねを用いている。ばねは、フライホィールにボルト止めされた圧力プレートアセンブリ内に配置されている。圧力プレートのばね機構を制御する機械的リンク機構を運転者が変位させることによって、クラッチのロックアップ及び解除が操作される。
【０００３】
電子機器を用いてクラッチの作動を自動化する努力が現在進められている。変速機シフト中のクラッチ作動をさらに正確にするため、実質的に運転者の代わりに電気機械式または油圧式アクチュエータを機械式リンク機構に連結することが知られている。そのようなアクチュエータを用いれば、様々な車両センサの入力及び他の作動状態を処理することによって、いつどのようにして駆動系クラッチを作動させるか、消勢するかを決定するために使用される中央マイクロプロセッサが発生する電気制御信号に応じて機械式リンク機構を移動させることができる。
【０００４】
車両駆動系の差動装置内のクラッチパック(clutch pack) を押し付けるためにボールランプアクチュエータを用いることは公知である。米国特許第5,092,825 号及び第4,805,486 号が、作動リング上でのサーボモータまたはソレノイド駆動式ブレーキシューの回転によって開始されるボールランプアクチュエータの作動に応じてクラッチパックを押し付けるようにした差動制限装置を開示しており、これらの特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【０００５】
ボールランプアクチュエータは、複数の転がり部材と、１つの制御リングと、向き合った作動リングとを有しており、作動リング及び制御リングには少なくとも３つの向き合った単一ランプ表面が円周方向の半円溝として形成されており、各対の向き合った溝に１つの転がり部材がはまっている。複数のスラストボール（または他の形式のスラスト軸受）が制御リングとハウジング部材との間に配置されて、フライホィール等の入力部材と共転してそれに接続されている。制御クラッチの１つの部材に隣接して電磁コイルを配置して、制御クラッチを押し付けてボールランプアクチュエータの制御リングに力を加える磁界を誘発できるようにしている。制御クラッチは、車両の空調コンプレッサ用に一般的に使用されているものと同様にすることができる。
ボールランプ機構が他のアクチュエータより優れている点は、それが非常に高い力倍率で、多くの場合に100 ：１以上で回転運動を軸方向移動に変換することである。ボールランプアクチュエータは、また、車両変速機において米国特許第5,078,249 号に開示されているように信号に応じて歯車クラッチパックを押し付けることによって歯車装置の噛み合い及び切り離しを行うためにも用いられており、この特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【０００６】
これらの用例のいずれにおいても、ボールランプアクチュエータの、一般的に制御リングと呼ばれている一方側を、コイルによって発生した電磁界によって誘発した力によってケースグラウンド(case ground) に対して反作用させるか、電気モータでケースグラウンドに対して回転させる。大きい締め付け力を発生するためには、コイルまたはモータに送る電流を増加させ、それによってケースグラウンドに対する制御リングの、制御リングを作動リングに対して回転させる反力を増大させることによって、転がり部材を制御及び作動リングのランプに係合させ、それによって軸方向移動及びクラッチパックに対する締め付け力を増加させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
クラッチ締め付け力を得るためにボールランプアクチュエータを使用する１つの問題点は、従来形単方向ボールランプ機構の構造では、車両が惰力走行モードにある時に締め付け力の損失が生じることである。
【０００８】
エンジン動力が減少して、駆動系が実際にエンジンをオーバランしている（惰力走行モード）時、単一ランプ単方向作動の従来形ボールランプアクチュエータはクラッチを切り離すため、車両にエンジンブレーキを掛けることができなくなる。
【０００９】
言い換えれば、単一ランプ角だけを有するボールランプを用いたこの形式の従来形ボールランプ作動式クラッチは、車両が惰力走行モードであってエンジンが回転エネルギを変速機に送り込んでいない時にクラッチを切り離す。惰力走行の時、フライホィールは変速機にもボールランプアクチュエータにも回転エネルギを与えない。この状況では作動リング及び制御リングの相対回転が逆向きになって、ボールランプの軸方向変位が消失するため、圧力プレートがクラッチディスクから引き離される。その結果、エンジンが変速機から切り離されて、エンジンブレーキ作用力がなくなる。
【００１３】
このような事情に鑑みて、本発明は、車両が惰力走行モードにある時に締め付け力の損失が生じないようにして確実なクラッチのロックアップを行うことを目的としている。
【００１４】
このための具体的な課題の１つは、入力トルクが逆転した時にボールランプ作動式クラッチが切り離されないようにすることである。
【００１５】
本発明の別の課題は、駆動系入力が逆転した時に一方向クラッチを用いて制御リングと作動リング間の相対回転を防止することによって、ボールランプ作動式クラッチが切り離されないようにすることである。
【００１６】
本発明のさらなる課題は、駆動系トルクが逆転した時に制御リング及び作動リング間の相対回転を防止するために、作動リングに連結された第１のレースと制御リングに連結された第２のレースを有している一方向クラッチを用いることにより、ボールランプ機構が切り離されないようにすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、２つの回転部材を結合するためのボールランプ機構であって、
原動機によって駆動されて、回転軸回りに回転する入力部材と、この入力部材の前記回転軸と同軸的な回転軸を備えて出力装置を回転させる出力部材と、
該出力部材に磁気結合されてそれと共転し、軸方向深さが変化する少なくとも２つの円周方向に配置した制御ランプを第１表面に形成した環状の制御リング、前記制御ランプに各１個ずつ収納されている同数の転がり部材、および前記制御リングの前記回転軸に沿った回転軸を有すると共に前記制御リングの制御ランプと数、形状及び半径方向位置がほぼ同じである少なくとも２つの作動ランプを有している作動リングを備えて、軸方向移動を生じさせるボールランプアクチュータを構成し、前記作動ランプは前記制御ランプと少なくとも部分的に向き合い、前記転がり部材の各々は、前記作動ランプと、これに対応する少なくとも部分的に向き合った制御ランプとの間に設けられ、前記制御リングは前記作動リングに対して軸方向及び回転方向に移動可能に配置されているものと、
前記入力部材を前記出力部材に回転可能に結合し、前記作動リングに対する前記制御リングの軸方向位置に応じて前記入力部材と前記出力部材との間の回転結合の度合いを変化させる結合手段と、
前記出力部材に非回転状態に取り付けられたロッキングリングと、
前記制御リングとロッキングリングとの間に配置されて、前記出力部材によって回転可能に支持されている制御支持部材と、
前記クラッチ制御装置によって電気的に励磁され、前記ロッキングリング、制御リング及び制御支持部材に磁界を発生して、前記制御リングを前記出力部材に磁気結合させるコイルと、
このコイルの励磁時に、前記作動リングを前記制御リングに対して回転しないようにし、前記制御支持部材及び作動リングに取り付けられたクラッチ手段とを有しており、
前記制御リングが前記出力部材に磁気結合し、前記クラッチ手段が前記制御リングと前記作動リング間の相対回転を防止することにより、前記結合手段を介して前記作動リングが前記入力部材と共転し、かつ前記制御リングが前記出力部材と共転することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明は、制御クラッチに滑りを生じないように形成された一方向クラッチを、部材の一方向への回転を許可し、逆方向への実質的な回転を防止する機構として利用している。本発明のボールランプアクチュエータに使用される一方向クラッチの目的は、車両の惰力走行モード等において入力トルクが逆転した時にクラッチプレートに加えられている現在の締め付け力を維持できるように、作動リングを制御リングに対して固定した位置に保持することである。
【００２０】
スラスト軸受は、ボールランプアクチュエータの軸方向移動を変えるために配置されている。
【００２１】
【作用】
本発明では、コイルの励磁によって制御リングをロッキングリング、摩擦部材、制御支持部材を介して電磁結合させ、制御リングが変速機入力軸に摩擦結合される。また、制御支持部材及び作動リングに取り付けられたクラッチ手段（一方向クラッチ）が、制御リング及び作動リング間の相対回転を防止して、ボールランプアクチュエータのクランプ力を維持し、ドライブまたは惰力走行等のいずれの車両作動モードでもフライホィール及び変速機入力軸間の結合が維持される。
この結果、ボールランプ機構は、制御リングと作動リングとの相対回転が防止されるので、車両の惰力走行モードにある時であっても、エンジンが車両を減速するブレーキとして作用でき、クラッチディスクの締め付け力を維持してクラッチが切り離されないことから、変速機入力軸に連結されている制御クラッチに滑りがないため、寄生エネルギ損失を最小にすることができる。
【００２３】
変速機入力軸と、片角溝を備えたボールランプアクチュエータの作動リングとの間で、実質的に作用する一方向クラッチを用いれば、駆動系クラッチへの入力トルクが逆転した時にクラッチディスクの締め付け力を維持することができる。
【００２４】
【実施例】
次に、図面を参照しながら説明するが、図面は本発明を制限するものではない。図１は、本発明を利用している形式の主駆動系クラッチアセンブリの部分横断面図であり、クラッチディスク９をエンジンフライホィール４に締め付ける作用をする圧力プレート12に軸方向力を加えることによって、駆動系クラッチを作動させるようになっている。図示の部材のほとんどすべてが、円形の外周縁部を備えており、変速機入力軸８を取り囲んで共通の回転軸59回りに回転する。図１は、回転軸59を中心にして対称的なクラッチアセンブリ部材の一部分だけを示している。
【００２５】
エンジンフライホィール４は、内燃機関等の原動機（図示せず）によってそのクランク軸（やはり図示せず）を介して回転駆動する。クランク軸は、本発明の駆動系クラッチアセンブリを介して変速機３に結合されたフライホィール４を、変速機入力軸８を回転駆動するクラッチディスクに対する圧力プレート12の締め付け作用によって回転させる。複数の軸スプライン13及び対応のクラッチディスクスプライン11の噛み合いによって変速機入力軸８に非回転可能に取り付けられているクラッチディスク９を取り付け摩擦パッド10を介してフライホィール４に締め付け、それによって回転力をエンジンから変速機３へ、さらに車両駆動系のその他へ伝達するために圧力プレート12が使用されている。
【００２６】
圧力プレート12は、一般的に、複数の高ばね率のクラッチばねの反作用を利用してフライホィール４側へ押し付けられている。運転者がクラッチディスク９を切り離したい時、運転者の足及び脚の移動によって機械的解除機構を作動させ、それによってクラッチばねの力に打ち勝って、クラッチディスクをフライホィール４に対して摺動できるようにする。クラッチばねも機械的解除機構も本発明の特徴ではないことを理解されたい。代わりに、変速機３のシフト手順のほとんどすべてを制御するクラッチ制御装置15によって制御された第１ボールランプアクチュエータ５が、圧力プレート12をフライホィール４側へ軸方向へ押し付けるために使用されている。
【００２７】
ボールランプアクチュエータ機構は公知の技術であり、米国特許第5,078,249 号に開示されているような変速機歯車クラッチ及び米国特許第5,092,825 号に開示されているような差動クラッチパックに負荷を加えるために使用されてきており、これらの特許の開示内容は参考文献として本説明に含まれる。
【００２８】
従来技術では、電気コイルまたはモータによって制御リングをケースグラウンドに反作用させることによってボールランプ制御機構を作動させている。ボールランプアクチュエータ５の詳細な作動は、米国特許第5,078,249 号及び第5,092,825 号に開示されている。
【００２９】
本質的には、作動リング18及び制御リング16間の相対移動によって、１つまたは複数の転がり部材20Ａ（球形またはたる形でよく、また他の形状でもよい）が、制御リング16及び作動リング18に形成された同数の向き合ったランプ22Ａ及び23Ａに沿って転動する。図２は、この形状構造をさらに詳細に正確に示しており、それを以降の説明で参照する。
【００３０】
図１において、環状の制御リング16は、ボールランプアクチュエータ５によって軸方向に押され、制御リング16とフライホィール４に取り付けられた支持部材34との間に捕らえられているスラスト軸受27に対して反作用する。支持軸受27は、制御リング16の軸方向支持を行うと同時に、支持部材34に対して相対回転できるようにする。
【００３１】
制御リング16を摩擦部材28に軸方向に押し付ける励磁コイル30の作用によって制御リング16が変速機入力軸８に摩擦結合され、これによって変速機入力軸８に対する結合構造が完成する。コイル30は、車両システムの電子制御装置（図示略）によって制御することができるクラッチ制御装置15を用いて電気的に励磁される。クラッチ制御装置15によってコイル30に電流が導入されると、コイル30内の電流が、ロッキングリング32、狭い空気ギャップ35を通って制御リング16に入ってからコイル30へ円形を描いて戻る磁界36を形成する。
【００３２】
コイル30が形成する磁界36によって、制御リング16を、ロッキングリング32に摩擦部材28及び制御支持部材の磁性部分37Ｂを介して電磁結合させて、制御リング16を変速機入力軸８に摩擦結合させることができる。コイル30は、変速機３のケースに取り付けられた支持ブラケット31を介してケースグラウンドに取り付けられている。コイル30が接地され、ロッキングリング32が変速機入力軸８と共転するため、コイル30とロッキングリング32との間に狭い空気ギャップ35が存在する。
【００３３】
制御支持部材の延出部分37Ａ（磁性部分37Ｂと連結して制御支持部材37を形成している）が一方向クラッチ38の１つの側部を支持している。一方向クラッチ38の第２側部が作動リング18に取り付けられている。一方向クラッチ38の目的は、ボールランプアクチュエータ５のクランプ力を維持できるように、制御リング16及び作動リング18間の相対回転を防止して、ドライブまたは惰力走行等のいずれの車両作動モードでもフライホィール４及び変速機入力軸８間の結合が維持される。
【００３４】
このように、一方向クラッチ38の作動によってボールランプアクチュエータが作動状態に維持されるため、車両の惰力走行モードにある時にエンジンが車両を減速するブレーキとして作用することができる。従来技術では、一方向ランプを備えたボールランプクラッチ機構は、車両惰力走行モード等で回転トルクが逆転する時はいつもクラッチを切り離していた。
【００３５】
一方向クラッチ38は、磁性部分37Ｂに連結されて制御支持部材37を形成する制御支持部材の延出部分37Ａに作動リング18をロックすることができ、制御支持部材37はスプライン13によって変速機入力軸８に非回転状態に連結されている。ブッシュ39が変速機入力軸８を取り囲んでおり、これは制御支持部材37の制御支持部材の延出部分37Ａを回転可能に支持するためのものである。このため、コイル30が励磁されない場合、制御支持部材37は回転自在であり、そのため一方向クラッチが制御リング16と共転することができるので、制御リング16及び作動リング18は非作動状態の回転方向を自由に決めることができる。
【００３６】
通常の作動では、エンジンがフライホィール４の回転及びボールランプクラッチアセンブリ２を介して車両駆動系に動力を与えている時、一方向クラッチ38は作動リング18及び制御リング16間の一方向への移動を自在に許すことができ、これが、プレートを介してスラスト軸受24A,24B に作用する圧力プレート12をさらに押し付ける。
【００３７】
一方向クラッチ38は、制御支持部材の磁性部分37Ｂを変速機入力軸８にロッキングリング32を介して磁気結合させるようにコイル30が励磁されている限り、クラッチディスク９に加えられる締め付け力を減少させるような制御リング16に対する作動リング18の相対回転を許さない。
【００３８】
クラッチディスク９は、圧力プレート12とフライホィール４との間に締め付けられて、複数の摩擦プレート10とスプライン11とで構成されており、このスプライン11がスプライン13を介して変速機入力軸８と非回転状態で滑り係合することによってトルク伝達経路が完成する。
【００３９】
車両が惰力走行モードにあって、駆動系がエンジンに動力を与えている時、一方向クラッチ38は、制御支持部材の延出部分37Ａを介して作動リング18をロッキングリング32にロックし、この場合にコイル30も励磁時には、制御リング16を制御支持部材32に摩擦ロックすることができ、これにより、制御リング16と作動リング18間の相対的な回転方向が維持される。その結果、制御リング16及び作動リング18によって与えられる締め付け力が現在のレベルに維持され、車両が惰力走行モードに入る時はいつも追加の締め付け力が与えられるため、変速機入力軸８は動力をエンジンフライホィール４に伝達する。
【００４０】
圧力プレート12は、止めボルト40によって非回転状態にエンジンフライホィール４に連結されており、圧力プレート12は止めボルト40に摺動可能に連結されて、戻しばね42によってフライホィール４から離れる方向に付勢されている。このように、ボールランプアクチュエータ５が不作動状態にある時、戻しばね42が圧力プレート12をフライホィール４から離れる方向に付勢するため、クラッチディスク９が解放されて、エンジンフライホィール４が変速機入力軸８に対して自在回転できるようになり、トルクがまったくクラッチアセンブリを介して伝達されない。本発明の戻しばね42は、上述した従来例のクラッチ装置とは反対方向に作用する。ベルハウジング６がフライホィール４及びボールランプクラッチアセンブリ２を取り囲んでおり、変速機３をベルハウジング６にボルト止めすることは、一般的に行われている。
【００４１】
次に、図２，３を参照しながら説明すると、制御リング16は、変速機入力軸８を取り囲んで共通の回転軸59回りに回転するディスク形状になっている。制御リング16には複数の円周方向溝22Ａ、22Ｂ及び22Ｃが形成されており、それらの軸方向深さは長さ方向に沿って変化している。溝22Ａ、22Ｂ及び22Ｃは図３にさらに詳細に示されており、球形部材20Ａ、20Ｂ及び20Ｃがはまっている。同様に、作動リング18には同数で同じ取り付け向きの円周方向に延在した（回転軸59から一定の半径上にある）溝23Ａ、23Ｂ及び23Ｃが、制御リング16の溝22Ａ、22Ｂ及び22Ｃと直接的に向き合わせて形成されている。すなわち、ボールランプアクチュエータ５が図３に示されているように不作動状態にある時、制御リング溝22Ａは作動リング溝23Ａと部分的に向き合い、完全作動状態（図示せず）にある時には作動リング溝23Ａと直接的に向き合う。
【００４２】
制御リング16及び作動リング18が相対回転移動した時、球形部材20Ａは制御リング溝22Ａ及び作動リング溝23Ａに対して転動し、図４に示されているように溝22Ａ及び23Ａの深さが変化することによって、制御リング16を作動リング18から離そうとする軸方向移動が生じる。この軸方向移動は分離ギャップ44で示されている。図３に示されている不作動状態では、分離キャップ44が比較的狭いが、制御リング16及び作動リング18が、図４に示されている作動状態まで相対回転した後では、以下に説明するように分離ギャップが相当に広くなる。
【００４３】
ボールランプアクチュエータ５によって与えられる軸方向移動を利用して、圧力プレート12をフライホィール４の方へ軸方向移動させ、それによってクラッチディスク９に締め付け力を与えることができる。この運動は図３、４にさらに分かりやすく示されており、それらを参照しながら以下に説明する。
【００４４】
図３，４は、本発明の制御リング16及び作動リング18の、図２のIII −III 線に沿った断面図である。図３は、球形部材20Ａが制御リング溝22Ａの最も深い部分及び作動リング溝23Ａの最も深い部分にあり、従って制御リング16及び作動リング18間の分離ギャップ44が比較的狭い不作動状態にあるボールランプアクチュエータ５を示している。
【００４５】
図４は、クラッチ制御装置15からコイル30へ電流を送ってボールランプアクチュエータを作動させ、エンジンが駆動系へ回転力を伝達している時の制御リング16、作動リング18及び圧力プレート12間の関係を示している。コイル30、ロッキングリング32、制御支持部材37及び制御リング16間の磁気相互作用によって、摩擦部材28が制御リング16に接触してそれを変速機入力軸８に摩擦連結させる。
【００４６】
このように、圧力プレート12が回転中でエンジンフライホィール４に取り付けられており、エンジンフライホィール４と変速機入力軸８との間に相対回転速度差がある場合、圧力プレート12と制御リング16との間に相対回転運動が誘発される。この相対回転運動によって、制御リング16が作動リング18に対して回転して、図４に示されている配置関係が成立する。
【００４７】
分離ギャップ44は、図３の不作動状態に較べて相当に増加しているが、トルクが逆転するまでボールランプアクチュエータ５はロックされているので、分離ギャップ46は、図３の不作動状態と同じ状態のままである。球形部材20Ａが制御リング溝22Ａ及び作動リング溝23Ａの両方に沿って溝22Ａ及び23Ａの中間深さ部分まで転動しているので、制御リング16が作動リング18からさらに分離し、分離ギャップ44の増加で示される支持部材34からの軸方向移動が生じて、これが圧力プレート12に伝達されることによってクラッチディスク９をフライホィール４に締め付けることができる。
【００４８】
作動リング18は、１つまたは多数のピン25を介して圧力プレート12に非回転状態に連結されている。ピン24は、圧力プレート12に固定され、作動リング16内に形成された同数のピン用のくぼみ26を介して作動リング18に摺動可能に係合する。作動リング18は、高レベルの衝撃負荷からボールランプ機構５を和らげる機能を果たす皿ばね24を介して圧力プレート12を軸方向に押圧する。こうして、作動輪リング18がフライホィール４の方に軸方向移動するので、クラッチディスク９をフライホィール４に対して締め付けるように、圧力プレート12は皿バネ24を介して作用する作動リング18によって圧力プレート12が押し付けられる。
【００４９】
車両惰力走行作動モードでのエンジンブレーキ効果を与えるため、コイル30が励磁状態に維持され、一方向クラッチ38が制御支持部材37に対して作動して、ボールランプアクチュエータ５が解除されないようにする。
【００５０】
本発明によれば、ボールランプアクチュータ５の作用によってクラッチアセンブリ２が連結すると、エンジンは車両駆動系に動力を供給し、それによって車両を推進することができる。エンジンから駆動系へ動力を送ることによって車両の速度を増加させることを望まなくなった場合、エンジン動力を減少させ、エンジンから駆動系への回転動力の流れを駆動系からエンジンへの流れに逆転させることによってエンジンを車両のブレーキとして作動させることができる。
【００５１】
一方向クラッチ38は、制御リング16及び圧力プレート12に対する作動リング18の相対回転位置を維持し、それによって圧力プレート12とフライホィール４との間の締め付け力を維持することによって、変速機入力軸８及びフライホィール４間の摩擦結合を維持して、エンジンスロットルが閉じている場合は、車両を制動しようとする回転動力を駆動系がエンジンに与えることができる。
【００５２】
本発明が、当業者であれば製造して使用できる程度まで十分に詳細に説明されている。当業者であれば、本発明の精神の範囲内において様々な変更を加えることができるであろう。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、圧力プレートの軸方向移動をもたらす作動リングと、これに隣接する制御リングとを備え、これらのリングの向き合った表面に、円周方向に延びて互いに向き合う複数対の溝を設けて各々１つの転がり部材を配置し、作動リングと制御リングの相対的な角度移動によって、作動リングが制御リングから離れるように軸方向移動させ、さらにばねを介して隣接した圧力プレートを軸方向に変位させ、クラッチディスクをフライホィールと圧力プレートの間に締め付けるボールランプ機構を設けたので、車両が惰力走行モードにある時にクラッチが切り離されることを防いで、その損失がなくなり、確実なクラッチのロックアップを行うことができる。
【００５４】
また、本発明に使用される一方向クラッチにより、作動リングを制御リングに対して固定した位置に保持することにより、車両の惰力走行モード等において、入力トルクが逆転した時にクラッチプレートに加えられている現在の締め付け力を維持することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】入力及び出力部材に取り付けられた本発明のボールランプアクチュエータの部分断面図である。
【図２】本発明のボールランプアクチュエータの作動リング、制御リング及び圧力プレートを示す、図１のII−II線に沿った前断面図である。
【図３】不作動状態にある時の本発明のボールランプアクチュエータを示す、図２のIII −III 線に沿った断面図である。
【図４】作動状態にある時の本発明のボールランプアクチュエータを示す、図２のIII III 線に沿った断面図である。
【符号の説明】
４ フライホィール
５ ボールランプアクチュエータ
８ 変速機入力軸
９ クラッチディスク
12 圧力プレート
16 制御リング
18 作動リング
20Ａ、26Ａ 球形部材
22Ａ 制御リング溝
23Ａ、24Ａ 作動リング溝
25Ａ 圧力プレート溝
30 励磁コイル
32 ロッキングリング
37 制御支持部材
38 一方向クラッチ

Claims (13)

1. ２つの回転部材を結合するためのボールランプ機構であって、
   原動機によって駆動されて、回転軸回りに回転する入力部材と、
   この入力部材の前記回転軸と同軸的な回転軸を備えて出力装置を回転させる出力部材と、
   該出力部材に磁気結合されてそれと共転し、軸方向深さが変化する少なくとも２つの円周方向に配置した制御ランプを第１表面に形成した環状の制御リング、前記制御ランプに各１個ずつ収納されている同数の転がり部材、および前記制御リングの前記回転軸に沿った回転軸を有すると共に前記制御リングの制御ランプと数、形状及び半径方向位置がほぼ同じである少なくとも２つの作動ランプを有している作動リングを備えて、軸方向移動を生じさせるボールランプアクチュータを構成し、前記作動ランプは前記制御ランプと少なくとも部分的に向き合い、前記転がり部材の各々は、前記作動ランプと、これに対応する少なくとも部分的に向き合った制御ランプとの間に設けられ、前記制御リングは前記作動リングに対して軸方向及び回転方向に移動可能に配置されているものと、
   前記入力部材を前記出力部材に回転可能に結合し、前記作動リングに対する前記制御リングの軸方向位置に応じて前記入力部材と前記出力部材との間の回転結合の度合いを変化させる結合手段と、
   前記出力部材に非回転状態に取り付けられたロッキングリングと、
   前記制御リングとロッキングリングとの間に配置されて、前記出力部材によって回転可能に支持されている制御支持部材と、
   前記クラッチ制御装置によって電気的に励磁され、前記ロッキングリング、制御リング及び制御支持部材に磁界を発生して、前記制御リングを前記出力部材に磁気結合させるコイルと、
   このコイルの励磁時に、前記作動リングを前記制御リングに対して回転しないようにし、前記制御支持部材及び作動リングに取り付けられたクラッチ手段とを有しており、
   前記制御リングが前記出力部材に磁気結合し、前記クラッチ手段が前記制御リングと前記作動リング間の相対回転を防止することにより、前記結合手段を介して前記作動リングが前記入力部材と共転し、かつ前記制御リングが前記出力部材と共転することを特徴とするボールランプ機構。
2. 入力部材はフライホィールを有し、出力部材は変速機入力軸を有しており、前記フライホィールは結合手段に回転可能に結合されていることを特徴とする請求項１のボールランプ機構。
3. コイルは、変速機のケースに取り付けられていることを特徴とする請求項１のボールランプ機構。
4. 制御リングに摩擦接触してそれに回転トルクを与えるように、摩擦パッドが制御支持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１のボールランプ機構。
5. 転がり部材は、球形であることを特徴とする請求項１のボールランプ機構。
6. 結合手段は、摩擦表面を備えて入力部材に取り付けられているフライホィールと、前記フライホィールの摩擦表面に対して摩擦的に反作用する第１摩擦表面と第２摩擦表面を備えているクラッチディスクと、このクラッチディスクの第２摩擦表面に対して摩擦的に反作用する１つの摩擦表面を備えている圧力プレートとを備えており、前記圧力プレートは前記フライホィールに連結され、また前記作動リングに非回転状態に連結されていることを特徴とする請求項１のボールランプ機構。
7. フライホィールを変速機入力軸に結合するための駆動系クラッチであって、
   原動機によって回転軸回りに回転するフライホィールと、
   入力軸及びハウジングを備えた駆動系変速機と、
   前記入力軸にスプライン連結されて前記入力軸から半径方向に延び、第１，第２表面に摩擦素材を備えて、前記第１摩擦表面で前記フライホィールと摩擦係合するクラッチディスクと、
   前記入力軸を取り囲むように設けられて、前記クラッチディスクの前記第２表面と摩擦係合する第１表面を備えている圧力プレートと、
   この圧力プレートを前記クラッチディスク及びフライホィールの方へ移動させることによって、前記クラッチディスクを前記フライホィールと圧力プレートの間に締め付けるボールランプ機構であって、前記入力軸を取り囲み、かつ前記圧力プレートに軸方向に摺動可能に連結されて、ばねを介して作動する前記圧力プレートの軸方向移動をもたらす軸方向移動が可能な作動リングと、前記作動リングに隣接して前記入力軸を取り囲んでいる制御リングとを備えており、前記制御リングと作動リングの向き合った表面には、円周方向に延びて、互いに向き合う少なくとも３対の溝が配置され、かつこの溝は、深さが変化する部分を備えるとともに向き合った各対の溝に１つずつ転がり部材が配置されており、前記作動リングと制御リングを始動位置からいずれかの方向に相対的に角度移動することによって、前記作動リングが前記制御リングから離れるように軸方向移動させかつ前記ばねを介して前記隣接した圧力プレートを軸方向に変位させるように、前記作動リングとこれに隣接した制御リング上の前記溝が配置されているものと、
   前記制御リングからの軸方向スラスト負荷を吸収し、支持部材を介して前記フライホィールに対して反作用する軸受手段と、
   前記制御リングに取り付けられた第１摩擦部材と、前記入力軸に非回転状態に取り付けられた第２摩擦部材とを備え、作動時に前記制御リングを前記入力軸に摩擦結合させる制御クラッチと、
   前記作動リングに取り付けられた第１側部と、前記制御支持部材に取り付けられた第２側部とを備えて、前記作動リングが前記制御リングに対して前記ボールランプ機構を解除する方向へ回転しないようにする一方向クラッチと、
   前記制御リングとロッキングリングとの間に配置された磁性部分を備え、また前記入力軸によって回転可能に支持されて前記一方向クラッチに取り付けられている延出部分を備えている制御支持部材と、
   前記制御リング、制御支持部材、及びロッキングリングに磁界を発生して、それによって前記制御リングを前記変速機入力軸に磁気結合させるコイルと、を有していることを特徴とする駆動系クラッチ。
8. 制御支持部材は、磁性部分に取り付けられて、コイルの励磁時に制御リングと摩擦係合するように配置された１つの摩擦部材を有していることを特徴とする請求項７の駆動系クラッチ。
9. 転がり部材は、球形であることを特徴とする請求項７の駆動系クラッチ。
10. ボールランプアクチュエータを用いた駆動系クラッチであって、
    回転軸回りに回転可能な入力軸と、
    前記回転軸回りに回転可能な出力軸と、
    摩擦表面を備えており、前記入力軸に取り付けられて前記回転軸回りにそれと共転可能であるフライホィールと、
    前記入力軸の回転軸回りに回転可能な第１摩擦表面及び第２摩擦表面を備えて、前記第１摩擦表面を前記フライホィールの摩擦表面と向き合わせたクラッチディスクと、
    前記クラッチディスクの前記第２摩擦表面と向き合った摩擦表面を備えており、前記回転軸回りに回転可能であって、前記フライホィールに非回転状態に連結されている圧力プレートと、
    前記圧力プレートを前記フライホィールの方へ軸方向変位させるために設けられ、制御リングと作動リングとを有するボールランプアクチュエータであって、前記リングの互いに向き合った表面には、円周方向に延びて、少なくとも３対の向き合った溝が配置され、かつこの溝は、深さが変化する部分を備えるとともに向き合った各対の溝に１つずつ転がり部材が配置されており、前記作動リングと制御リングを始動位置から第１の方向に相対的に角度移動することによって、前記作動リングを前記制御リングから離れるように軸方向移動して、前記圧力プレートを前記フライホィールの方へ移動させ、これにより前記クラッチディスクを締め付けるように、前記作動リングと制御リング上の前記溝が配置されており、さらに、前記作動リングは前記圧力プレートに連結され、また前記制御リングと作動リングは前記回転軸回りに回転可能となっているものと、
    前記変速機入力軸に取り外し可能に取り付けられた第１側部と、前記作動リングに取り付けられた第２側部とを備えて、コイルの励磁時に前記作動リングと制御リングの相対回転を防止する一方向クラッチと、
    前記出力軸を前記制御リングに連結する結合手段と、を有していることを特徴とする駆動系クラッチ。
11. コイルは、電子クラッチ制御装置によって電気的に励磁されることを特徴とする請求項10の駆動系クラッチ。
12. 結合手段は、前記変速機入力軸に非回転状態に取り付けられて、コイルに比較的接近配置されているロッキングリングと、制御リングと前記ロッキングリングとの間に配置された磁性部分及び前記変速機入力軸に回転可能に取り付けられた延出部分を備えた制御支持部材と、を備えており、前記コイルがクラッチ制御装置によって電気的に励磁された時、前記磁性部分は前記ロッキングリングと摩擦係合してそれと共転することを特徴とする請求項10の駆動系クラッチ。
13. 摩擦ディスクは、コイルがクラッチ制御装置によって電気的に励磁された時、前記摩擦ディスクが制御リングと接触する磁性部分に取り付けられていることを特徴とする請求項12の駆動系クラッチ。

Images