JP6083447B2

JP6083447B2 - セレクタブルワンウエイクラッチ

Info

Publication number: JP6083447B2
Application number: JP2015045911A
Authority: JP
Inventors: 曲田　尚史; 尚史曲田; 憲治板垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: EP3070360A2; EP3070360A3; US20160265604A1; CN105952813B; US9657787B2; EP3070360B1; JP2016166632A; CN105952813A

Description

本発明は、ワンウエイクラッチの機能を選択的に発揮させることが可能なセレクタブルワンウエイクラッチに関する。

セレクタブルワンウエイクラッチとして、爪部材が突出可能に設けられたプレートと爪部材が噛み合う凹部が形成されたプレートとが同一軸線上に設けられ、爪部材の状態を２つのプレート間に設けられたセレクタプレートによって変更することにより、２つのプレート間のトルク伝達を所定の一方向の回転時のみ許容するロックモードと、２つのプレート間のトルク伝達を両方向の回転時で遮断する解放モードとを選択可能なものが知られている（特許文献１）。

特表２００２−５１４２９２号公報

特許文献１のセレクタブルワンウエイクラッチの構造上、爪部材が凹部に噛み合って２つのプレートが接合したときに２つのプレートの軸心が製造設計時の公差分だけずれる結果、部品の耐久性や静粛性に影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本発明は、２つのプレートの接合時の軸心のずれを低減できるセレクタブルワンウエイクラッチを提供することを目的とする。

本発明のセレクタブルワンウエイクラッチは、互いに同一軸線上に配置された第１プレート及び第２プレートと、前記第１プレートから前記第２プレートに向かって突出可能な状態で前記第１プレートに設けられ、前記第１プレートから突出した場合に前記第２プレートが所定の回転方向の時に限って前記第２プレートに形成された凹部に噛み合う爪部材と、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に配置され、前記爪部材が前記第１プレートから突出可能な状態と、前記爪部材が前記第１プレート側に収納されたままに維持される状態との間で前記爪部材の状態を変更可能なセレクタプレートと、前記第１プレートの外周を覆う外殻と、を備え、前記第１プレートは、前記軸線の回りに回転不能かつ前記軸線方向に移動可能な状態で保持部材に装着され、前記外殻は、前記軸線を基準として半径方向に位置決めされた状態で前記保持部材に対して移動不能であり、前記外殻で覆われた前記第１プレートの外周部分と、前記第１プレートの前記外周部分を覆う前記外殻の内周部分とが、前記第２プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているものである（請求項１）。

このセレクタブルワンウエイクラッチによれば、第１プレートに設けられた爪部材が第２プレートに形成された凹部に噛み合うことによって第１プレートと第２プレートとが接合した場合には、第１プレート及び第２プレートにはこれらが互いに軸心をずらしながら離される力が働く。軸線を基準として半径方向に位置決めされ第１プレートが装着される保持部材に対して移動不能な外殻の内周部分と、その外殻で覆われた第１プレートの外周部分とは、第２プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。このため、第１プレートが第２プレートから離れる方向に移動する過程で外殻の内周部分と第１プレートの外周部分とが互いに接触することによって第１プレートの軸心のずれが外殻にて低減される調心機能が働く。このセレクタブルワンウエイクラッチはこのような調心機能が働くため、第１プレート等の各部の製造設計時の公差を大きくして軸心のずれの許容範囲を拡大できる。これにより、第１プレートと第２プレートとの接合時に爪部材が第２プレートの凹部に噛み合う際の衝撃エネルギーの一部が運動エネルギーに変換される際の変換量を増やすことができるので爪部材の噛み合い時の衝撃力を緩和することに寄与し得る。

本発明のセレクタブルワンウエイクラッチの一態様において、前記第１プレートと前記外殻との間に設けられ、前記第１プレートと前記外殻とが互いに離れる方向にこれらを付勢する付勢部材を更に備えてもよい（請求項２）。この態様によれば、第１プレートと第２プレートとの接合が解除される場合に、付勢部材によって第１プレートを外殻から離れた初期位置に容易に戻すことが可能となる。また、第１プレートと第２プレートとの接合時に第１プレートが第２プレートから離れる方向に移動して外殻に接触する際に付勢部材によって接触時の衝撃を緩和できる。

以上説明したように、本発明のセレクタブルワンウエイクラッチによれば、軸線を基準として半径方向に位置決めされ第１プレートが装着される保持部材に対して移動不能な外殻の内周部分とその外殻で覆われた第１プレートの外周部分とが第２プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。このため、第１プレートが第２プレートから離れる方向に移動する過程で外殻の内周部分と第１プレートの外周部分とが互いに接触することによって第１プレートの軸心のずれを低減できる。

本発明の一形態に係るセレクタブルワンウエイクラッチを示した図。図１のII-II線に関するロックモード時の断面図。図１のII-II線に関する解放モード時の断面図。各プレートの接合時に生じる力を示した図。図２のV部の部分拡大図。第２の形態に係るセレクタブルワンウエイクラッチの断面図。図６のVII部の部分拡大図。

（第１の形態）
図１〜図３に示したセレクタブルワンウエイクラッチ（以下、クラッチという。）１Ａは不図示のハイブリッドトランスアクスルに組み込まれて使用される。クラッチ１Ａは、ケース１００に固定された固定軸１０１と、固定軸１０１と同一の軸線Ａｘの回りに回転可能な回転軸１０２との間に介在する。クラッチ１Ａは、回転軸１０２の回転方向がＲ１の場合に回転軸１０２から固定軸１０１へのトルク伝達を許容して回転軸１０２を固定する状態と回転方向が反対のＲ２の場合にそのトルク伝達を遮断して回転軸１０２を解放する状態とが切り替わるロックモードと、回転軸１０２の回転方向がＲ１及びＲ２のいずれの方向においても回転軸１０２から固定軸１０１へのトルク伝達を遮断して回転軸１０２を解放する状態に維持する解放モードとの間で動作モードを選択できる。

クラッチ１Ａは、軸線Ａｘの回りに回転不能かつ軸線Ａｘ方向に移動可能な状態で固定軸１０１にスプライン結合された保持プレート２と、軸線Ａｘの回りに回転軸１０２と一体回転可能に設けられた回転プレート３と、保持プレート２と回転プレート３との間に配置されて軸線Ａｘの回りに回転可能に設けられたセレクタプレート４と、保持プレート２の外周を覆う外殻５とを備えている。外殻５は、軸線Ａｘを基準として半径方向に位置決めされた状態で固定軸１０１に固定されることにより、固定軸１０１及びケース１００に対して移動不能な状態となっている。保持プレート２は本発明に係る第１プレートに、回転プレート３は本発明に係る第２プレートに、保持プレート２が装着される固定軸１０１は本発明に係る保持部材に、それぞれ相当する。

保持プレート２には、回転プレート３と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の保持室１０が形成されている。各保持室１０には回転プレート３と噛み合う爪部材１１が一つずつ設けられている。各爪部材１１は、その基端部１１ａが保持プレート２の半径方向に延びる軸線Ａｘ１の回りに回転可能に支軸Ｐを介して保持プレート２に取り付けられ、かつ回転プレート３側に向かう突出方向にばね１２にて付勢されている。これにより、各爪部材１１は保持プレート２側に後退して保持室１０に収納された状態と、保持プレート２から回転プレート３に向かって突出する状態との間で動作できる。つまり、各爪部材１１は突出可能な状態で保持プレート２に設けられる。

回転プレート３には、保持プレート２と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の凹部１５が形成されている。各凹部１５は突出した爪部材１１が噛み合う際に爪部材１１の先端部１１ｂが突き当たる壁部１５ａを有している。図示を省略したが、凹部１５の個数は爪部材１１の個数よりも多く、かつ各凹部１５の位相と各爪部材１１の位相とが互いに異なっている（図２参照）。したがって、突出した複数の爪部材１１の一部が、複数の凹部１５の一部と噛み合うことになる。

セレクタプレート４には、周方向に並びかつ突出した爪部材１１の一部分が通過可能な複数の貫通孔１６が各爪部材１１と同位相で形成されている。セレクタプレート４の回転位置は、爪部材１１が貫通孔１６を通過して回転プレート３の凹部１５に噛み合うことが可能な図２のロック位置と、爪部材１１の先端部１１ｂがセレクタプレート４に突き当たることによって爪部材１１の突出を制限して爪部材１１が保持プレート２側に収納されたままに維持可能な図３の解放位置との間で切り替えることができる。これにより、上述したロックモードと解放モードとが選択的に実施される。セレクタプレート４の回転位置の切り替えは不図示のアクチュエータで行われる。

図２を参照すると明らかなように、回転プレート３の回転方向がＲ１の時には爪部材１１の先端部１１ｂが凹部１５の壁部１５ａに突き当たる。したがって、爪部材１１が回転プレート３の凹部１５に噛み合って保持プレート２と回転プレート３とが接合されてこれらのトルク伝達が可能となり回転軸１０２は固定される。一方、回転プレート３の回転方向がＲ２の時には爪部材１１がＲ２の方向に向かって傾斜しているので、爪部材１１が回転プレート３の凹部１５に干渉しても爪部材１１が保持プレート２側に押し戻されるにすぎない。そのため、爪部材１１が凹部１５に噛み合わない。したがって、図２のロックモードの場合、回転プレート３の回転方向がＲ２の時には保持プレート２と回転プレート３との間のトルク伝達は遮断されて回転プレート３は解放される。

一方、図３の解放モードの場合には、セレクタプレート４によって各爪部材１１が保持プレート２側に収納されたままの状態となり回転プレート３の凹部１５に達しない。したがって、回転プレート３はＲ１及びＲ２のいずれの回転方向であっても回転プレート３から保持プレート２へのトルク伝達が遮断されて回転プレート３は解放される。

ロックモード時に爪部材１１が凹部１５に噛み合って保持プレート２と回転プレート３とが接合すると、図４に示したように爪部材１１にトルクＴが入力される。トルクＴの入力によって爪部材１１の基端部１１ａに位置する支軸Ｐには力Ｆが入力される。力Ｆは軸線Ａｘ方向の分力ｆｘと保持プレート２の接線方向の分力ｆｔとを有する。上述したように、保持プレート２は固定軸１０１にスプライン結合されていて軸線Ａｘ方向への移動が許容されている。したがって、爪部材１１の支軸Ｐに力Ｆが入力されることにより、保持プレート２と回転プレート３とは互いに軸心がずれながら離れる。

クラッチ１Ａには、軸心がずれた保持プレート２の軸心のずれを戻す調心機能を与えるため外殻５が設けられている。上述したように外殻５は固定軸１０１に固定されていて、回転プレート３と対向する対向側２ａを除いた保持プレート２の周囲を覆っている。外殻５と保持プレート２との間には所定のクリアランスが確保されている。外殻５の内周部分２０は精度良く加工されており、軸線Ａｘから内周部分２０までの内径は全周でほぼ一致している。

図５に示したように、外殻５の内周部分２０と、その内周部分２０にて覆われる保持プレート２の外周部分２１とは、回転プレート３から離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。内周部分２０のテーパ角θｉと外周部分２１のテーパ角θｏとは互いに等しく設定されているが、これらが異なっていても構わない。また、内周部分２０及び外周部分２１並びにこれらの間のクリアランスＣは、保持プレート２が軸線Ａｘ方向に移動した際に保持プレート２の対向側２ａの反対側２ｂと、保持プレート２に対向する外殻５の内面５ａとが互いに接触しないように構成されている。

これにより、保持プレート２が回転プレート３から離れる方向に移動する過程で外殻５の内周部分２０と保持プレート２の外周部分２１とが互いに接触することによって、保持プレート２の軸心のずれが外殻５にて低減される調心機能が働く。したがって、クラッチ１Ａは保持プレート２と回転プレート３との接合時にこのような調心機能が働くため、保持プレート２等の各部の製造設計時の公差を大きくして軸心のずれの許容範囲を拡大できる。これにより、保持プレート２と回転プレート３との接合時に爪部材１１が回転プレート３の凹部１５に噛み合う際の衝撃エネルギーの一部が運動エネルギーに変換される際の変換量を増やすことができるので爪部材１１の噛み合い時の衝撃力を緩和することに寄与し得る。

（第２の形態）
次に、図６及び図７を参照ながら本発明の第２の形態を説明する。以下、第１の形態と同じ構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。

図６及び図７に示すように、クラッチ１Ｂは、外殻５の内面５ａと保持プレート２の反対側２ｂとの間に設けられた付勢部材としてのリターンばね３０を備えている。リターンばね３０は保持プレート２と外殻５とが互いに離れる方向にこれらを付勢する。なお、図６及び図７ではリターンばね３０は一つだけ示されているが、リターンばね３０は周方向のバランスを考慮して保持プレート２の周方向に関して等間隔で複数個（例えば６個）設けられている。

クラッチ１Ｂによれば、保持プレート２と回転プレート３との接合が解除される場合に、リターンばね３０によって保持プレート２を外殻５から離れた図示の初期位置に容易に戻すことが可能となる。また、保持プレート２と回転プレート３との接合時に保持プレート２が回転プレート３から離れる方向に移動して外殻５に接触する際にリターンばね３０によって接触時の衝撃を緩和できる。

本発明は上記各形態に限定されず本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。図示された各形態のクラッチ１Ａ、１Ｂの構造及び形状は一例であり、これらのクラッチ１Ａ、１Ｂと同様の機能及び動作を有する限りにおいて、図示の構造及び形状とは異なる形態で本発明を実施することも可能である。

上記各形態は、外殻５が固定され、第１プレートである保持プレート２が回転不能でかつ軸線Ａｘ方向に移動可能であり、かつ第２プレートである回転プレート３が軸線Ａｘの回りに回転可能であるが、上記各形態はクラッチの一適用例にすぎない。例えば、外殻が固定で、第１プレート及び第２プレートが同一の軸線の回りに相対回転可能な形態で本発明を実施することもできるし、外殻と第１プレートとが同一の軸線の回りに一体回転可能でかつ第２プレートが第１プレートと同一の軸線の回りに相対回転可能な形態で本発明を実施することもできる。これらの形態のうち、後者の形態は外殻と第１プレートとの間に回転速度差がないので、第１プレートと第２プレートとが接合していない非係合時に外殻と第１プレートとが接触して摩擦することを回避できる利点がある。

上記各形態では、外殻５が回転プレート３と対向する対向側２ａを除いた保持プレート２の周囲を覆っているが一例にすぎない。軸線を基準として半径方向に位置決めされている限りにおいて、外殻が第１プレートの外周を覆っていればよい。例えば、第１プレートの外周をリング状又は筒状の外殻で覆う形態で本発明を実施することも可能である。また、上記各形態では、外殻５が固定軸１０１に固定されているが、例えば、外殻５が固定される対象が固定軸１０１に対して静止しているケース１００であってもよい。要するに、第１プレートが装着される保持部材に対して外殻が移動不能な状態であればよい。

１Ａ、１Ｂセレクタブルワンウエイクラッチ
２保持プレート（第１プレート）
３回転プレート（第２プレート）
４セレクタプレート
５外殻
１１爪部材
１５凹部
３０付勢部材（リターンばね）
Ａｘ軸線

Claims

互いに同一軸線上に配置された第１プレート及び第２プレートと、
前記第１プレートから前記第２プレートに向かって突出可能な状態で前記第１プレートに設けられ、前記第１プレートから突出した場合に前記第２プレートが所定の回転方向の時に限って前記第２プレートに形成された凹部に噛み合う爪部材と、
前記第１プレートと前記第２プレートとの間に配置され、前記爪部材が前記第１プレートから突出可能な状態と、前記爪部材が前記第１プレート側に収納されたままに維持される状態との間で前記爪部材の状態を変更可能なセレクタプレートと、
前記第１プレートの外周を覆う外殻と、を備え、
前記第１プレートは、前記軸線の回りに回転不能かつ前記軸線方向に移動可能な状態で保持部材に装着され、
前記外殻は、前記軸線を基準として半径方向に位置決めされた状態で前記保持部材に対して移動不能であり、
前記外殻で覆われた前記第１プレートの外周部分と、前記第１プレートの前記外周部分を覆う前記外殻の内周部分とが、前記第２プレートから離れる方向に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている、セレクタブルワンウエイクラッチ。
前記第１プレートと前記外殻との間に設けられ、前記第１プレートと前記外殻とが互いに離れる方向にこれらを付勢する付勢部材を更に備える請求項１に記載のセレクタブルワンウエイクラッチ。