JP5976758B2 - クラッチ - Google Patents

Description

本出願は、ここで参照し統合されるＤＥ１０２０１４２０９８０８およびＤＥ１０２０１３２２４０４７の優先権に基づく。本発明は、好ましくは全輪駆動車のドライブトレインを係合させおよび解放するための、自動車用クラッチであって、第１のシャフト、前記第１のシャフトに同軸に配置される第２のシャフト、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトに対して軸方向に移動させることができ、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトのフォームフィット（ｆｏｒｍ−ｆｉｔ）接合または分離をもたらすクラッチスリーブ、ならびに電力供給されることができるコイルを備えるクラッチに関する。

そのようなクラッチは、具体的には、全輪駆動を係合させるまたは解放することができる自動車のドライブトレインの部品を接合または分離するためのいわゆる切断システムの形態で知られており、それにより、二輪駆動モードにおいて、一方の主要な軸またはドライブユニットと他方の補助的な軸との間の結合を、少なくとも部分的に解放することができる。ハイブリットドライブによる自動車では、電動中に、これらのクラッチはまた、代替的には、電力損失および騒音発生を回避するまたは最小にするために、主要な送信を内燃機関から分離するためにも使用することができ、これによりエネルギー消費およびさらには二酸化炭素放出を削減することができる。しかしながら、ドライブトレイン分離を、補助的な軸での電動にも提供することができる。

ＤＥ４００２０５３Ａ１は、軸方向のシャフトを、軸方向に移動可能なシフトスリーブによって差動歯車から任意で分離することができる上述のタイプの接合システムを記載している。アイドリング時に、差動歯車の構成要素のドラッギングにより生じる損失を、これにより低減することができる。

ＤＥ３９１１１２２Ｃ１は、フォームフィットシフトクラッチを記載しており、その中で、シフトクラッチは、その中で同軸に横たわるシャフトジャーナルと中空シャフトを接合させるために使用することができ、シフトスリーブの軸方向の移動により、接合するボールをシャフトジャーナルのキャリアと中空シャフトの開口部との間のフォームフィット係合に押し込むことができ、ブロッキングスリーブの軸方向の移動により、ブロッキングボールを、シフトスリーブに関する中空シャフトの軸方向のフォームフィット係合の中で環状溝に放射方向に押し込むことができる。シフトクラッチは、保持巻線およびシフト巻線を含む、シャフトに同軸に形成されるコイルキャリアを有し、シフト巻線は、シフトリングを回転するシャフトに接合するために電力供給される。保持巻線は、シフト巻線より弱い磁場を生成し、シフトリングをその位置に保持するために電力供給される。

本発明の目的は、まず経済的に、次にコンパクトに、同時により高い機能的信頼性を伴って構成される、既知の解決策に対して改良された形態のクラッチを提供することである。

この目的は、好ましくは全輪駆動車のドライブトレインを係合させおよび解放するための、自動車用クラッチであって、第１のシャフト、前記第１のシャフトに同軸に配置される第２のシャフト、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトに対して軸方向に移動可能であり、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトのフォームフィット接合または分離をもたらすことができるクラッチスリーブ、ならびに電力供給されることができるコイルを備えるクラッチにより、実現される。本発明の改良は、従属請求項の主題である。

目的は、好ましくは全輪駆動車のドライブトレインを係合させおよび解放するための、自動車用クラッチであって、第１のシャフト、前記第１のシャフトに同軸に配置される第２のシャフト、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトに対して軸方向に移動可能であり、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトのフォームフィット接合または分離をもたらすクラッチスリーブ、ならびに電力供給されることができるコイルを備え、複数の係合体は前記第１のシャフトに回転してしっかりと結合され、電力供給されることができる前記コイルは前記軸方向に同軸に配置され、前記コイルに電力供給することにより、前記クラッチスリーブは前記軸方向に移動させることができ、前記クラッチスリーブを前記軸方向に移動することにより、前記係合体は係合体の高さの一部を越える程度レシーバーに押し込むことができ、前記レシーバーは前記第２のシャフトに回転してしっかりと結合されるクラッチにより、実現される。

本発明によれば、クラッチスリーブは、前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとの間に配置され、前記２つのシャフトを結合および／または分離するために提供される。

前記クラッチスリーブは、前記２つの軸方向に配置されるシャフトの前記軸方向に移動可能であり、前記係合体を、前記第１のシャフトおよび前記第２のシャフトがフォームフィットにより結合されるように、レシーバーに押し込むことができる。

本発明に関して、方向についての言葉「軸方向の」および「放射方向の」は、常に２つのシャフトの軸方向を指している。

続く説明において、「システム」という用語は、本発明によるクラッチを意味する。

クラッチスリーブは、電力供給されることができるコイルによって作動させることができる。コイルは、リング形状で２つのシャフトに同軸に配置される。この解決策により、特にコンパクトなクラッチの構造が可能になる。

その基点位置において、クラッチスリーブは、必要とされるシステムが基点位置で接合されるか分離されるか次第で、閉じることも開くこともできる。

本発明の改良は、従属請求項、説明および添付の図面で開示される。

本発明の１つの実施形態では、前記クラッチスリーブは、前記第１のシャフトに回転してしっかりと配置される。これにより、必要とされるときに回転して固定される結合を行うだけのクラッチと比べて、特に簡単でそれゆえに経済的な、機能的信頼性が増大したクラッチの構造が可能になる。

好ましい実施形態では、前記レシーバーは、前記第２のシャフトと一体的に形成され、前記レシーバーは、前記第２のシャフトの周囲の至る所で均等に配置される。前記係合体は、好ましくは、その高さのほぼ半分まで前記レシーバーの中に押し込められ、前記レシーバーは、信頼できるフォームフィット結合を実現するために、前記係合体を受けるための適する形状を有する。

本発明によれば、前記係合体は、前記第１のシャフトの係合しない位置に配置される。前記係合しない位置は、前記クラッチスリーブが基点位置にあるときに存在する。

本発明によれば、前記係合体が、前記クラッチスリーブが端部位置にあるときに、前記係合位置にあることも可能である。

理解しやすいように、好ましい実施形態が、以下で説明される。

前記第１のシャフト上に配置される前記係合体は、例えばローラーベアリングには普通のことであるが、ケージの態様で形成されるキャリアの中で保持される。このように、係合体は、可捩スリーブの周囲での互いの画定により均等配置される（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）。

本発明によれば、前記ケージは、前記クラッチスリーブ上で形成されることができ、前記クラッチスリーブは、前記第１のシャフトに回転してしっかりと結合されなければならない。

別の実施形態では、前記ケージは、前記第１のシャフト上で形成され、前記ケージおよび前記第１のシャフトは、好ましくは一体的に形成される。本実施形態の前記クラッチスリーブは、前記第１のシャフトに関して捩り可能に形成されることができる。本実施形態では、前記クラッチスリーブは、周囲傾斜状部または円錐状部を有する。

前記周囲傾斜状部はここでは、前記軸方向に同軸に作成される前記クラッチスリーブのボアの内面に形成され、前記クラッチスリーブの前記ボアの直径は、前記第１のシャフトの前記ケージの領域の直径に対応する。

前記周囲傾斜状部を、例えば２以上の傾斜を有するように、幾何学的に形成することができる。 これは、モーメントの制限を構成し、これにより、２つのシャフト上のトルクが増加すると、外に向かう推進力、例えば遠心力が原因で、係合体は周囲傾斜状部の傾斜に押し付けられるので、クラッチは安全クラッチとして作用し、これにより、クラッチスリーブは軸方向に移動し、２つのシャフト間での分離を引き起こす。遠心力のために、回転速度により制限される係合安全性を実現することができる。

好ましい実施形態では、前記キャリアは、前記第１のシャフトと一体化して形成される。係合体はケージによって所定の位置に保持されるので、原理上は、係合体は、レシーバーの中で同時に係合し、これにより、係合に有効な力は、各係合体の至る所で均等に分散される。

本発明の代替的な実施形態では、前記軸方向に移動させることができる前記クラッチスリーブは、前記クラッチスリーブとは異なる可捩スリーブで係合する。前記可捩スリーブは、実質的には、軸方向に延びる軸周囲で捩りを可能にするように形成される。好ましい実施形態では、この可捩スリーブは、前記第２のシャフトに同軸に配置される。

好ましい実施形態では、前記クラッチスリーブは、複数の端部傾斜状部を介して前記可捩スリーブで係合することができる。ここで、本発明による実施形態では、第２の端部上において、前記クラッチスリーブは、前記軸方向に突出するウェッジを有することができ、その一方で、前記可捩スリーブは対応するくぼみを有することができる。

前記軸方向に前記端部傾斜状部を形成することは、逃げ面が急勾配なので、前記軸方向への相対的に大きな移動において、相対的に小さな可捩スリーブの捩りが生じることを意味する。しかしながら、前記端部傾斜状部は、前記クラッチスリーブの前記軸方向への完全な移動において、所望の可捩スリーブの捩りが実現するように、構成される。

代替的には、前記クラッチスリーブおよび前記可捩スリーブ各々が互いに係合する端部爪要素を有するような爪が考えられるだろう。

本発明によれば、前記端部傾斜状部の係合において、前記可捩スリーブは、捩りを実行する。

前記可捩スリーブの捩りは、摩擦面が前記第２のシャフトと前記可捩スリーブとの間に配置される場合に、促進されることができる。前記クラッチスリーブが、前記可捩スリーブを前記第２のシャフトの前記摩擦面の方向に押圧するとすぐに、当該スリーブは、前記係合体が前記第２のシャフトのレシーバーに押し込められるまで、前記摩擦面が原因で捩られる。

前記クラッチスリーブおよび前記可捩スリーブの端部傾斜状部は、周方向に広がるように構成され、具体的には、前記端部傾斜状部は、前記それぞれの周囲に均等に配置される。前記クラッチスリーブおよび前記可捩スリーブの前記端部傾斜状部は、反対方向に広がるように配置される。

本実施形態では、前記係合体は、前記可捩スリーブ上に配置される。前記係合体は、ここではまた、係合しない位置に配置される、ケージの態様で構成されるキャリアの中で受けられる。前記係合しない位置は、前記クラッチスリーブが基点位置にあるときに到達される。

前記クラッチスリーブの前記軸方向への移動において、前記係合体は、前記可捩スリーブの複数の傾斜状部により、前記第２のシャフトのレシーバーに放射方向に押し込められる。

前記可捩スリーブの前記傾斜状部の前記傾斜面は、実質的に前記可捩スリーブの周方向に方向付けられ、特に前記傾斜状部の数は前記係合体の数に対応する。

好ましくは、ボール又はローラーが、係合体として使用される。しかしながら、他の形状を有する係合体もまた、使用することができる。前記係合体の前記形状は、しかしながら、前記係合体の表面圧力に影響する。

前記２つのシャフトは、前記クラッチスリーブが前記基点位置に戻ると分離され、前記係合体は、回転しているシャフトの遠心力により前記レシーバーから持ち上げられる。前記シャフトの回転速度が低すぎるために前記遠心力が小さすぎる場合には、前記係合体を前記レシーバーから押し出すばねを提供することもできる。

好ましい実施形態では、前記クラッチスリーブは、前記外周上の少なくとも一部分にゲートトラックを有する。少なくとも軸方向の前記ゲートトラックは、少なくとも前記クラッチスリーブの所望の軸方向の移動長さに対応する部分を有する。

ゲートピンを、前記第１のシャフトの前記クラッチスリーブおよび前記ゲートに配置することも当然可能である。

代替的には、ゲートの代わりに、プッシュフィット（ｐｕｓｈ−ｆｉｔ）またはセレーションを提供することができる。少なくとも一部分における、ここでの前記第１のシャフトの前記シャフト部分および前記クラッチスリーブは、前記第１のシャフトおよび前記クラッチスリーブを一緒に回転してしっかりと結合する歯部を有する。

本発明によると、１以上のばねが前記軸方向に同軸上に提供され、これにより、前記基点位置、即ち、前記システムがどのように構成されているか次第で接合された位置又は分離された位置に、前記クラッチスリーブは移動する。

ここで、前記少なくとも１つのばねは、前記第１のシャフト上に配置された止め具（ｓｔｏｐ）を介して、前記第１のシャフト上の第１の端部で静止する。前記第２の端部では、前記ばねは、コイルに電力供給されない場合に、前記クラッチスリーブの第１の面に立てかけられ、前記第１の面を前記基点位置に押し込む。前記クラッチスリーブの前記第１の面は、前記第１のシャフトの前記止め具と向かい合う。

本発明の１つの実施形態では、前記少なくとも１つのばねは、前記第１のシャフトに回転してしっかりと配置される。

前記コイルへの電力供給の代替手段として、空気圧または油圧作動装置がまた使用されてもよいことが記載されなければならない。前記クラッチスリーブは、適切な媒体の建物圧力下で、ピストン面として作用する面を押圧することにより移動させることができる。

本発明は、図面を参照して、以下の例として記載される。

図１は、クラッチが基点位置にある場合の、本発明の１つの実施形態による、クラッチの概略側面図を示す。 図２は、クラッチスリーブが基点位置にある場合の、図１によるクラッチのさらなる側面図である。 図３は、クラッチスリーブが端部位置にある場合の、図１によるクラッチのさらなる側面図である。 図４は、クラッチが基点位置にある場合の、図１によるクラッチの斜視図を示す。 図５は、クラッチが端部位置にある場合の、図１によるクラッチの斜視図を示す。 クラッチの別の実施形態の斜視図を示す。

本発明による第２の実施形態のクラッチ１の概略側面図が、図１に示される。クラッチ１は、第１のシャフト２、第２のシャフト３、およびクラッチスリーブ４を実質的に備える。係合体９は、クラッチスリーブの中に配置され、第２のシャフト３のレシーバー１３で係合するように提供される。クラッチ１を収容する筐体（図示されず）は、回転してしっかりとコイルホルダー５を装着するために提供される。コイルレシーバー５では、コイル６（図示されず）が、軸方向に同軸に配置される。係合体９は、好ましくはボールであるが、第１のシャフト２における、ローラーベアリングから知られているような、ケージの態様でキャリア１０で受けられる。クラッチスリーブ４の基点位置Ｇ１では、即ち、コイル６が電力供給されていない場合には、２つのシャフト２、３は分離され、即ち、システムは開いている。

図２に示されるように、コイル６に電力が供給されると、クラッチスリーブ４は、ばね７のばね力に対する、磁束Ｍ１により生成される磁場の力により、閉じた方向に又は端部位置Ｅ１内に引き出される。磁束Ｍ１は、回転してしっかりと装着されたコイルホルダー５と回転するクラッチスリーブ４との間を通る。磁束Ｍ１は、クラッチスリーブ４がコイルホルダー５から離間しており、これが磁場をゆがめるので、初めはより小さな磁力を有する。クラッチスリーブ４は、その内側に周囲傾斜状部１１または円錐状部を有し、これにより係合体９を第２のシャフト３のレシーバー１３に放射方向に押し込むことができるように構成される。本発明によるクラッチスリーブ４は、軸方向への移動を実行し、ここで少なくとも１つのゲートピン１４が、第１のシャフト２に提供され、ゲートピン１４に対応するゲート１５（図示されず）が、クラッチスリーブ４に提供されるので、クラッチスリーブ４の捩れを防止し、移動を軸方向に限定する。

図３は、端部位置Ｅ１のクラッチスリーブ４を示すが、ここでは係合体９は、２つのシャフト２、３が結合されシステムが閉じられる係合位置において、クラッチスリーブ４に形成される周囲傾斜状部１１により、レシーバー１３に完全に押し込められる。クラッチスリーブ４は、磁場の力により端部位置Ｅ１で保持され、ここで磁束Ｍ１は、コイルホルダー５およびクラッチスリーブ４が互いからの最小距離を有し、それにより磁場がその最大レベルに達するので、最大の力に達する。コイル６にもはや電力が供給されない場合に、クラッチスリーブ４は、第１のシャフト２の軸方向に同軸に配置されるばね７であって、１端部で第１のシャフト２の止め具（図示されず）上に置かれ、および、他端部でクラッチスリーブ４の第１の面に抗して置かれたばね７により、基点位置Ｇ１に再び移動する。ばね７は、第１のシャフト２に対して回転してしっかりと配置される。係合体９は、遠心力により、またはシャフトの回転が遅すぎるため遠心力が小さすぎる場合には、レシーバー１３に配置されるばね（図示されず）により、外に向かって押し出され、これによりシステムは図５に示されるように開かれる。

図４および図５では、クラッチ１は、図１、図２、図３それぞれにしたがった斜視図に示される。図４では、クラッチ１は開いており、図５では、クラッチ１は閉じている。コイル６およびばね７は、図示されない。レシーバー１３は、係合体９が大きな力なしに、レシーバー１３に押し込まれ、再びそこから押し出されることができるように構成される。

代替的な実施形態が、図６の斜視図に示される。この変形では、クラッチスリーブ４とは異なる可捩スリーブ８が、第１のシャフト２上に配置される。クラッチスリーブ４および可捩スリーブ８は、クラッチスリーブ４が軸方向に移動すると互いに係合する、相互に対向する端部傾斜状部１６を有し、端部傾斜状部１６は、クラッチスリーブ４の第２の面に配置される。可捩スリーブ８の対向する端部傾斜状部１６におけるクラッチスリーブ４の端部傾斜状部１６の係合が可捩スリーブ８を捩り、ゆえに、本実施形態では可捩スリーブ８に配置されローラーとして構成される係合体９が、係合位置で第２のシャフト３のレシーバー１３に押し込まれる。本発明によれば、相互に向き合う摩擦面１７は、可捩スリーブ８と第２のシャフト３との間に配置され、第２のシャフト３のレシーバー１３で係合体９の係合に必要とされる時間を短縮するはずである。係合体は、可捩スリーブ８のキャリア１０に装着される。ゲートピン１４は、第１のシャフト２に配置され、クラッチスリーブ４の対応するゲート１５で係合する。本発明によれば、例えば、縦運動において表面圧力を最小にするまたはゲート１５のゲートピン１４の傾斜を防ぐために、いくつかのゲートピン１４およびゲート１５を提供することができる。ゲート１５はここでは、軸方向にクラッチスリーブ４の動きを画定する画定された長さの、軸方向から見て長手方向のスロットを有する。

１ クラッチ
２ 第１のシャフト
３ 第２のシャフト
４ クラッチスリーブ
５ コイルホルダー
６ コイル
７ ばね
８ スリーブ
９ 係合体
１０ キャリア
１１ 周囲傾斜状部
１２ 傾斜状部
１３ レシーバー
１４ ゲートピン
１５ ゲート
１６ 端部傾斜状部
１７ 摩擦面
Ｅ１ 端部位置
Ｇ１ 基点位置
Ｍ１ 磁束

Claims (7)

1. 全輪駆動車のドライブトレインを係合させおよび解放するための、自動車用クラッチ（１）であって、第１のシャフト（２）、前記第１のシャフト（２）に同軸に配置される第２のシャフト（３）、前記第１のシャフト（２）および前記第２のシャフト（３）に対して軸方向に移動可能であり、前記第１のシャフト（２）および前記第２のシャフト（３）の形状適合型の結合と分離とができるクラッチスリーブ（４）、ならびに電力供給されることができるコイル（６）を備え、複数の係合体（９）は、前記第１のシャフト（２）の周方向に配置され、電力供給されることができる前記コイル（６）は、前記第１のシャフト（２）および前記第２のシャフト（３）と同軸の周方向に配置され、前記クラッチスリーブ（４）は、前記コイル（６）に電力供給することにより、前記軸方向に移動することができ、前記クラッチスリーブ（４）を前記軸方向に移動させることにより、前記係合体（９）は係合体の高さの一部を越える程度に、第１シャフト（２）および第２シャフト（３）の軸方向に向かう半径方向に前記クラッチスリーブ（４）の内周傾斜状部（１１）によってレシーバー（１３）に押し込まれることが可能になり、前記レシーバー（１３）は前記第２のシャフト（３）の周囲に結合され、
   前記クラッチスリーブ（４）は前記軸方向にクラッチスリーブ（４）の動きを画定する画定長のスロット（１５）を有し、前記第１のシャフト（２）はスロットピン（１４）を有し、前記スロットピン（１４）は前記スロット（１５）と係合することを特徴とする、クラッチ（１）。
2. 前記クラッチスリーブ（４）は、前記第１のシャフト（２）の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。
3. 前記レシーバー（１３）は、前記第２のシャフト（３）と一体的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。
4. 前記係合体（９）は、ケージの態様で形成されるキャリア（１０）の中で保持されることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。
5. 前記係合体（９）は、ボール又はローラーであることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。
6. 前記係合体（９）を、ばねにより、および／または回転する前記第２のシャフト（３）の遠心力により、前記第１のシャフト（２）および前記第２のシャフト（３）の結合位置から分離位置にもたらすことができることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。
7. 前記クラッチスリーブ（４）を、第１シャフト（２）と第２シャフト（３）に対する同軸の周方向に配置されるばね（７）により、結合されたまたは分離された基点位置（Ｇ１）にもたらすことができることを特徴とする、請求項１に記載のクラッチ（１）。

Images