JP6209608B2 - クラッチ装置および動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明はクラッチ装置および動力伝達装置に関し、特にストラットの一端または係合凹部の壁面の破損を防止できると共に、イナーシャの変化によるショックを防止できるクラッチ装置および動力伝達装置に関するものである。

従来より、例えば２輪駆動走行と４輪駆動走行とを選択可能な自動車では、４輪駆動走行中のみ駆動される車輪（２輪駆動走行中は駆動力が伝達されない車輪）が、２輪走行中にドライブシャフトを回転させるものがある。このドライブシャフトの回転は２輪駆動走行中の振動・騒音の増大および燃費の悪化の一因となるので、２輪走行中に車輪とドライブシャフトとの動力伝達を遮断するクラッチ装置が用いられる。このようなクラッチ装置としては、入力側と出力側とが相対回転している状態で入力側と出力側とを結合できるものが使用され、例えば特許文献１に開示されるものが知られている。

特許文献１に開示されるクラッチ装置は、複数の係合凹部が凹設されたノッチプレートと、ノッチプレートと対向配置されると共に複数の収納凹部が凹設されたポケットプレートと、ポケットプレートの収納凹部に収納される複数のストラットとを備えている。ストラットはノッチプレート側（係合凹部側）に揺動され、係合凹部の壁面にストラット（第１ストラット及び第２ストラット）の一端が係合することで、ノッチプレートとポケットプレートとの相対回動が規制される。クラッチ装置は、係合凹部の壁面に第１ストラットの一端が係合すると第１の方向へ動力が伝達され、第２ストラットの一端が係合凹部の壁面に係合すると、第１の方向と反対の第２の方向へ動力が伝達される２方向クラッチとして機能する。

特開２００９−１４４８６９号公報

しかしながら特許文献１に開示される技術では、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転しているときに第１ストラットがノッチプレート側へ揺動すると、第１ストラットの一端が係合凹部に十分に挿入される前に、第１ストラットの一端が係合凹部の壁面に突き当たることがある。その場合には第１ストラットの一端と係合凹部の壁面との接触面積を十分に確保することができないので、集中荷重によって第１ストラットの一端または係合凹部の壁面が破損するおそれがあった。

また、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転しているときに、第１ストラットがノッチプレート側へ揺動して第１ストラットが係合凹部に係合すると、第１ストラットが相対回転を規制するので、イナーシャの変化によってショックが発生するおそれもあった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、ストラットの一端または係合凹部の壁面の破損を防止できると共に、イナーシャの変化によるショックを防止できるクラッチ装置および動力伝達装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載のクラッチ装置によれば、平坦面状の配設面と、その配設面に凹設される複数の係合凹部とを有するノッチプレートが入力軸または出力軸の一方に連結され、そのノッチプレートの配設面に対面する平坦面状の対向配設面と、その対向配設面に凹設される複数の収納凹部とを有するポケットプレートが、入力軸または出力軸の他方に連結される。ポケットプレートの複数の収納凹部に複数のストラットがそれぞれ収納され、ストラットが、係合凹部側へ揺動されて係合凹部の壁面に一端が係合することでノッチプレートとポケットプレートとの相対回動が規制される。複数のストラットは、切替手段により係合凹部側への揺動の可否が切り換えられ、複数のストラットの内の第１ストラットの揺動によって、第１の方向へノッチプレートがポケットプレートに対して回動することが規制される。また、第２ストラットの揺動によって、第１の方向と反対の方向である第２の方向へノッチプレートがポケットプレートに対して回動することが規制される。

切替手段によって係合凹部側へストラットが揺動可能な状態にされて、規制部材により、第２ストラットの一端が係合凹部の壁部に係合するまで、第１ストラットの係合凹部側への揺動が規制される。第２ストラットの一端が係合凹部の壁部に係合するまでは、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転している。従って、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転しているときに、第１ストラットがノッチプレート側へ揺動することを防止できる。その結果、第１ストラットの一端が係合凹部の規定の位置に挿入される前に、第１ストラットの一端が係合凹部の壁面に突き当たることを防止できる。よって、集中荷重によって第１ストラットの一端または係合凹部の壁面が破損することを防止できる効果がある。

また、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転しているときに、第１ストラットがノッチプレート側へ揺動することが防止されるので、ポケットプレートとノッチプレートとの相対回転を第１ストラットが規制することを防止できる。その結果、イナーシャの変化によるショックを防止できる効果がある。

請求項２記載のクラッチ装置によれば、第２ストラットの一端が係合凹部の壁部に係合してノッチプレートが第２の方向へ回動することにより、規制部材によって第１ストラットの係合凹部側への揺動の規制が解除され、第１ストラットの一端が係合凹部の壁面に係合される。即ち、ポケットプレートに対してノッチプレートが第２の方向に相対回転するときに第１ストラットの一端が係合凹部の壁面に係合される。従って、第１ストラットが傾斜する向きを相対回転の方向と一致させて、第１ストラットの一端または係合凹部の壁面が破損することを防止できる効果がある。

さらに、ノッチプレートとポケットプレートとの相対回動が規制された状態で、第１ストラットの一端が係合凹部の壁部に係合する。よって、請求項１の効果に加え、第１ストラットが係合凹部に係合するときに、イナーシャ変化によってショックが生じることを防止できる効果がある。

請求項３記載のクラッチ装置によれば、付勢部材によってポケットプレートに対して第１の方向へ規制部材が付勢され、規制部材は、その付勢部材の付勢力により第１ストラットの一端側を係止部で係止して係合凹部側への揺動を規制する。その結果、請求項１又は２の効果に加え、規制部材の構成を簡素化できる効果がある。

請求項４記載のクラッチ装置によれば、第２ストラットは、他端がポケットプレートに対して第２の方向へスライド可能に構成される。規制部材は、第２ストラットの他端が当接される当接部を備え、係合凹部の壁部に第２ストラットの一端が係合し、当接部に第２ストラットの他端が当接した状態でポケットプレートに対してノッチプレートが第２の方向へ回動することにより付勢部材の付勢力に抗して回動される。その結果、係止部による第１ストラットの揺動の規制が解除される。よって、ポケットプレートに対してノッチプレートが第２の方向へ回動されることと、第１ストラットの揺動の規制が解除されることとを機械的に連動させることができ、請求項３の効果に加え、信頼性を確保できる効果がある。

請求項５記載の動力伝達装置によれば、クラッチ装置の切替手段は、ノッチプレートの係合凹部に対して出入部材が軸方向に出入可能に構成され、移動手段により、出入部材が係合凹部に出入されて係合凹部の壁部と複数のストラットの一端との係合または離脱が切り替えられる。移動手段と出入部材との間に介設される待ち機構により、移動手段による軸方向の操作力が出入部材に蓄積される。よって、ミスシフト等により過大な力が作用した場合でも、待ち機構により出入部材の移動を規制できる。これにより、出入部材やストラット等の損耗を抑制でき、耐久性を確保できる効果がある。

請求項６記載の動力伝達装置によれば、入力軸または出力軸の軸方向に一対のクラッチ装置が並設される。待ち機構により、一方のクラッチ装置の係合凹部から出入部材が退出される一方、他方のクラッチ装置の係合凹部に出入部材を進入させる操作力が出入部材に蓄積される。他方のクラッチ装置がトルクを伝達している状態では、他方のクラッチ装置の係合凹部に出入部材を進入させることはできない。

しかし、他方のクラッチ装置のノッチプレートとポケットプレートとの相対回転がなくなると、待ち機構によって操作力が蓄積された出入部材を他方のクラッチ装置の係合凹部に進入させ、ストラットを係合凹部から離脱させることができる。その結果、他のクラッチ装置からトルクは伝達されなくなる。

一方のクラッチ装置は、待ち機構により係合凹部から出入部材が退出されているので、ストラットを係合凹部に係合させることができる。その結果、一方のクラッチ装置からトルクが伝達される。トルクが伝達されるクラッチを、待ち機構により他方のクラッチ装置から一方のクラッチ装置へ切れ目なく切り替えることができるので、請求項５の効果に加え、簡単な機構でトルクの伝達経路の切替をシームレスにできる効果がある。

本発明の第１実施の形態におけるクラッチ装置の軸方向断面図である。 図３Ａは、ノッチプレートの正面図であり、図３Ｂは、図２ＡのＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるノッチプレートの断面図である。 図３Ａは、ポケットプレートの背面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるポケットプレートの断面図である。 図４Ａは、第１ストラット、第２ストラット及び規制部材が組み付けられたポケットプレートの背面図であり、図４Ｂは、第１ストラット、第２ストラット及び規制部材が組み付けられたポケットプレートにおいて、第２ストラットがスライドしたポケットプレートの背面図である。 図５Ａは、ストラットの揺動が規制された状態でポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転するときのクラッチ装置の模式図であり、図５Ｂは、ストラットの揺動が許容された状態でポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転するときのクラッチ装置の模式図であり、図５Ｃは、ポケットプレートに対してノッチプレートが第１の方向へ相対回転しつつ第２ストラットが揺動するクラッチ装置の模式図である。 図６Ａは、第２ストラットが係合凹部に係合したクラッチ装置の模式図であり、図６Ｂは、第２ストラットが係合凹部に係合した状態でポケットプレートに対してノッチプレートが第２の方向へ相対回転するときのクラッチ装置の模式図であり、図６Ｃは、第１ストラット及び第２ストラットが係合凹部に係合しつつポケットプレートに対してノッチプレートが第２の方向へ相対回転するクラッチ装置の模式図である。 一対のクラッチ装置の内の他方のクラッチ装置の係合凹部にストラットが係合した動力伝達装置の模式図である。 図８Ａは、他方のクラッチ装置からトルクが伝達される動力伝達装置の模式図であり、図８Ｂは、一方のクラッチ装置からトルクが伝達される動力伝達装置の模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず図１を参照して、変速装置１の概略構成について説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における変速装置１の軸方向断面図である。図１に示すようにクラッチ装置１は、回転トルクが伝達される入力軸２と、入力軸２の軸心Ｏ上に入力軸２に対して回動自在に配置される出力軸３との連結または連結解除を行うための装置である。クラッチ装置１は、出力軸３がスプライン嵌合されるノッチプレート１０と、ノッチプレート１０が内挿され入力軸２がスプライン嵌合されるポケットプレート２０と、ポケットプレート２０とノッチプレート１０とを連結するストラット３０と、ストラット３０をポケットプレート２０に向けて押圧するための駆動力を発生する駆動部４０とを備えている。本実施の形態では、駆動部４０はソレノイド４１を備えている。

ソレノイド４１は、軸方向に並設される永久磁石４２及びコイル４３と、永久磁石４２及びコイル４３に一端側が内挿される棒状のプランジャ４４とを備えている。プランジャ４４は、永久磁石４２及びコイル４３から突出する他端側にコイルスプリング４５が外装され、コイルスプリング４５は、プランジャ４４の他端側に配設されたリテーナ４６をプランジャ４４の一端側へ付勢する。

シフトフォーク４７は、ピン４８を中心にして揺動可能に略中央部が支持され、リテーナ４６に一端側が当接される一方、出力軸３と同軸状に配設される円盤状の円盤部材４９に他端側が当接される。円盤部材４９は、シフトフォーク４７の操作力を複数の軸状部材５０に伝達するための部材であり、軸状部材５０は、シフトフォーク４７の操作力をリング部材５１の軸方向端面に伝達するための部材である。

リング部材５１は、円筒状に形成される部材であり、ストラット３０に軸方向の押圧力を伝達するための部材である。ストラット３０は、ポケットプレート２０に揺動可能に固定され、ねじりコイルばね３５により一端側がノッチプレート１０側へ押圧される。なお、コイルスプリング４５の初期荷重は、ねじりコイルばね３５が発生する押圧力よりも大きく、ソレノイド４１が発生する押圧力よりも小さい荷重に設定されている。

以上のように構成される駆動部４０によれば、永久磁石４２と同じ向きの磁界が生じるようにコイル４３に電流を流し、プランジャ４４を一端側（図１右側）に移動させると、シフトフォーク４７の一端側がリテーナ４６に押され、シフトフォーク４７の他端側が反対方向（図１左側）に移動する。その結果、ねじりコイルばね３５の付勢力に抗して、円盤部材４９及び軸状部材５０がリング部材５１をポケットプレート２０側へ押圧し、リング部材５１によりストラット３０を揺動不能にできる。

また、永久磁石４２と異なる向きの磁界が生じるようにコイル４３に電流を流すと、プランジャ４４の押圧力が消失するので、ねじりコイルばね３５の付勢力によって、ストラット３０が揺動可能な状態となる。以上のようにコイル４３に流す電流の向きを変えることによって、ストラット３０の揺動可否を切り替えることができる。

次に図２Ａ及び図２Ｂを参照してノッチプレート１０について説明する。図２Ａはノッチプレート１０の正面図であり、図２Ｂは図２ＡのＩＩｂ−ＩＩｂ線におけるノッチプレート１０の断面図である。ノッチプレート１０は、出力軸３に外嵌される円筒状のスプライン嵌合部１１と、スプライン嵌合部１１の軸方向一端から径方向外側に張り出す円盤状のフランジ部１２と、フランジ部１２の外周縁からスプライン嵌合部１１と軸方向の反対側に延設された円筒状のリング部１３とを備え、それらが一体に形成されている。

フランジ部１２の平坦面状に形成された配設面１２ａ（軸方向端面）には、リング溝１４及び複数（本実施の形態では８個）の係合凹部１５が凹設され、フランジ部１２を厚さ方向（軸方向）に貫通する貫通孔１６が係合凹部１５に成形される。リング溝１４は、リング部材５１（図１参照）を周方向に移動可能に収容する部位であり、正面視円形に形成され、軸心Ｏを含む断面において矩形の断面形状を有している。

係合凹部１５は、ポケットプレート２０に揺動可能に支持されるストラット３０の一端側が挿入される部位であり、揺動して係合凹部１５内に進入したストラット３０の一端が周方向に位置する壁部１５ｂに当接される。係合凹部１５は、正面視略矩形の開口を有し、リング溝１４の円周上に略均等な間隔で形成される。貫通孔１６は、軸状部材５０（図１参照）を摺動可能に内嵌する部位であり、係合凹部１５の底面（軸方向端面）に凹設されたリング溝１４の位置からフランジ部１２の厚さ方向に貫通形成されている。リング部１３は、径方向内側にポケットプレート２０が回動可能に挿入される部位であり、内周面に嵌合されたスナップリング１７（図１参照）によりポケットプレート１０の軸方向の移動が阻止される。

次に図３を参照してポケットプレート２０について説明する。図３Ａはポケットプレート２０の背面図であり、図３Ｂは図３ＡのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線におけるポケットプレート２０の断面図である。ポケットプレート２０は、軸心Ｏを有する円筒形状に構成されており、内周面２０ｂには、入力軸２と嵌合するスプラインが形成される。ポケットプレート２０は、ノッチプレート１０（フランジ部１２）の配設面１２ａと対向する対向配設面２０ａ（軸方向端面）が平坦面状に形成される。

対向配設面２０ａは、対向配設面２０ａの外周縁部に対して軸方向寸法が少し小さめに設定される凹部２０ｃが径方向内側に凹設されている。凹部２０ｃは、規制部材６０（後述する）が収容される部位であり、背面視して円形状の周壁を有し、軸方向端面が平坦面状に形成される。

対向配設面２０ａは、配設面１２ａ（図２Ａ参照）に形成された係合凹部１５に対応する位置に、複数（本実施の形態では合計８個）の第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２が凹設される。第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２は、ストラット３０及びねじりコイルばね３５がそれぞれ収容される部位であり、対向配設面２０ａの円周方向に交互に設けられている。

第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２は、互いに異なる方向の回転トルクを伝達する第１ストラット３１及び第２ストラット３２がそれぞれ収納される。第１収納凹部２１は、ねじりコイルばね３５が収容される窪みであって背面視が矩形状に形成されるコイル収容部２１ａと、コイル収容部２１ａの開口に連設される浅い窪みであって対向配設面２０ａの円周方向に延びるストラット配置部２１ｂと、ストラット配置部２１ｂの径方向両側に延設されるストラット軸支部２１ｃとを備えている。

第２収納凹部２２は、ねじりコイルばね３５が収容される窪みであって背面視が矩形状に形成されるコイル収容部２２ａと、コイル収容部２２ａの開口に連設される浅い窪みであって対向配設面２０ａの円周方向に延びるストラット配置部２２ｂと、ストラット配置部２２ｂの径方向両側に延設されるストラット軸支部２２ｃとを備えている。第２収納凹部２２のストラット配置部２２ｂ及びストラット軸支部２２ｃは、第１収納凹部２１のストラット配置部２１ｂ及びストラット軸支部２１ｃと向き合う位置に形成される。また、第２収納凹部２２のストラット配置部２２ｂ及びストラット軸支部２２ｃは、第１収納凹部２１のストラット配置部２１ｂ及びストラット軸支部２１ｃより周方向長さが大きく設定されている。

ポケットプレート２０は、円周方向に延びる略円弧状の溝部２３が対向配設面２０ａの径方向内側寄りの凹部２０ｃ内に凹設されている。溝部２３は、凹部２０ｃに配置される規制部材６０（図４Ａ及び図４Ｂ参照）を周方向の一方に付勢するコイルスプリング３６（図５Ａ参照）が配置される部位である。

次に図４を参照して第１ストラット３１、第２ストラット３２及び規制部材６０について説明する。図４Ａは第１ストラット３１、第２ストラット３２及び規制部材６０が組み付けられたポケットプレート２０の背面図であり、図４Ｂは第１ストラット３１、第２ストラット３２及び規制部材６０が組み付けられたポケットプレート２０において、第２ストラット３２がスライドしたポケットプレート２０の背面図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは理解を容易にするため、第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２のコイル収容部２１ａ，２２ａの図示を省略する。

図４Ａに示すようにポケットプレート２０は、対向配設面２０ａに凹設された第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２に、それぞれ第１ストラット３１及び第２ストラット３２が配設される。第１ストラット３１及び第２ストラット３２は、ノッチプレート１０とポケットプレート２０とを連結するための部材である。なお、第１ストラット３１及び第２ストラット３２は、第１収納凹部２１及び第２収納凹部２２に配設される向きが異なる以外は同一に構成されている。よって、第２ストラット３２は、第１ストラット３１と同一の部分には同一の符号を付して、各部の説明は省略する。

第１ストラット３１は、第１収納凹部２１の開口形状に対応した正面視略Ｔ字状の板状体として構成され、正面視して略矩形状に形成される板状部３３と、板状部３３の端部の両側縁から両側に突設される略棒状の腕部３４とを備えている。板状部３３は、ポケットプレート２０に凹設された第１収納凹部２１のコイル収容部２１ａ側に一端側が配置され、他端側がストラット配置部２１ｂに配置される。板状部３３の他端側に延設された腕部３４は、第１収納凹部２１のストラット軸支部２１ｃ内に挿入される。コイル収容部２１ａに収容されたねじりコイルばね３５によって板状部３３の一端側が押圧されることにより、第１ストラット３１は腕部３４を中心に揺動される。

第２ストラット３２は、第２収納凹部２２に配設される。第２収納凹部２２のストラット配置部２２ｂ及びストラット軸支部２２ｃは、第１収納凹部２１のストラット配置部２１ｂ及びストラット軸支部２１ｃより周方向長さが大きく設定されている。従って第２ストラット３２は、腕部３４が、ストラット軸支部２２ｃ内を周方向にスライド可能とされる。

規制部材６０は、第１ストラット３１の揺動を規制するための板状体であり、ポケットプレート２０の対向配設面２０ａ（凹部２０ｃ内）とノッチプレート１０の配設面１２ａとの間に配置される。規制部材６０は、円環状に形成された円環部６１と、円環部６１の外周から径方向外側に突設された複数（本実施の形態では４つ）の第１凸状部６２と、第１凸状部６２の間に突設された複数（本実施の形態では４つ）の第２凸状部６３とを備えている。第１凸状部６２は、第１収納凹部２１に配設された第１ストラット３１の一端側に被さって第１ストラット３１の揺動を規制する係止部６２ａを備えている。係止部６２ａは、円環部６１と同一面内に位置する第１凸状部６２の径方向外側を折り曲げて、円環部６１及び第１凸状部６２よりわずかに軸方向（図４Ａ紙面手前側）に位置するように段差状に形成される。第２凸状部６３は、第２収納凹部２２に配設された第２ストラット３２の他端（腕部３４側）が当接される当接部６３ａを備えている。当接部６３ａは第２凸状部６３の周方向の端縁に形成される。

なお、規制部材６０は、第１凸状部６２及び第２凸状部６３の径方向長さ（外径）が、リング部材５１の内径より小さく設定される。規制部材６０とリング部材５１とが干渉することを防ぐためである。

ポケットプレート２０には、対向配設面２０ａの径方向内側寄りに凹設された溝部２３（図３Ａ参照）にコイルスプリング３６（図５Ａ参照）が配置される。そのコイルスプリング３６によって、円環部６１の軸方向端面から軸方向に突設された突起部６１ａが周方向の一方側（図４Ａ時計回り）に向けて押圧されることにより、規制部材６０は周方向の一方側（図４Ａ時計回り）に付勢される。その結果、第２凸状部６３の当接部６３ａが第２ストラット３２の他端（腕部３４の周方向端面）に当接され、第２ストラット３２が周方向に押圧される。押圧された第２ストラット３２の腕部３４がストラット軸支部２２ｃの周方向端部に突き当たる位置で、規制部材６０は停止する。このとき、第１ストラット３１の一端側に係止部６２ａが被さった状態となる。この場合には第１ストラット３１の揺動が規制される。

図４Ｂに示すように、周方向の他方側（図４Ｂ反時計回り）に向けて第２ストラット３２に荷重を付与すると、第２ストラット３２に当接する当接部６３ａが第２ストラット３２の他端に押圧される。その荷重がコイルスプリング３６の付勢力より大きい場合には、ストラット配置部２２ｂ及びストラット軸支部２２ｃ内を第２ストラット３２がスライドして、規制部材６０が周方向の他方側（図４Ｂ反時計回り）に回動される。係止部６２ａの位置が周方向の他方側（図４Ｂ反時計回り）にずれるので、第１ストラット３１は係止部６２ａから開放される。この場合には第１ストラット３２の揺動が可能となる。

次に図５及び図６を参照して、クラッチ装置１の動作について説明する。図５Ａはストラット３０の揺動が規制された状態でポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第１の方向（矢印Ａ方向）へ相対回転するときのクラッチ装置１の模式図であり、図５Ｂはストラット３０の揺動が許容された状態でポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第１の方向へ相対回転するときのクラッチ装置１の模式図であり、図５Ｃはポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第１の方向へ相対回転しつつ第２ストラット３２が揺動するクラッチ装置１の模式図である。

また、図６Ａは第２ストラット３２が係合凹部１５に係合したクラッチ装置１の模式図であり、図６Ｂは第２ストラット３２が係合凹部１５に係合した状態でポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第２の方向（矢印Ｂ方向）へ相対回転するときのクラッチ装置１の模式図であり、図６Ｃは第１ストラット３１及び第２ストラット３２が係合凹部１５に係合しつつポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第２の方向へ相対回転するクラッチ装置１の模式図である。なお、図５及び図６では、理解を容易にするためにノッチプレート１０及びポケットプレート２０の一部を簡略化して図示する。

図５Ａに示すように、コイルスプリング３６によって規制部材６０はポケットプレート２０に対して第１の方向（矢印Ａ方向、図４Ａ時計回り）へ付勢されている。その結果、第１ストラット３１の一端側とノッチプレート１０との間に係止部６２ａが介設され、第２ストラット３２の他端に当接部６３ａが当接される。第２ストラット３２は当接部６３ａに押圧されて、ストラット軸支部２２ｃの周方向端部に腕部３４が固定される。また、第１ストラット３１及び第２ストラット３２は、ねじりコイルばね３５によってノッチプレート１０側へ付勢されている。

しかし、リング部材５１が軸状部材５０に押されてノッチプレート１０の係合凹部１５内に進入した状態では、第１ストラット３１及び第２ストラット３２は係合凹部１５内へ揺動できない。よって、ノッチプレート１０とポケットプレート２０との間の動力伝達は遮断される。

図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、リング部材５１がノッチプレート１０の係合凹部１５から退出した状態では、第２ストラット３２は揺動可能な状態となる。しかし、第２ストラット３２は、ポケットプレート２０に対するノッチプレート１０の相対回転方向（矢印Ａ方向）に向かってポケットプレート２０からノッチプレート１０へ傾斜しているので、第２ストラット３２は、ストラット軸支部２２ｃと当接部６３ａとの間に挟まれた腕部３４を中心に揺動するだけである。第２ストラット３２は係合凹部１５に係合できない。

一方、第１ストラット３１は、第１ストラット３１の一端側とノッチプレート１０との間に係止部６２ａが介設されるので、揺動が規制される。その結果、ノッチプレート１０とポケットプレート２０との相対回転によって第１ストラット３１の一端と係合凹部１５の壁部１５ｂとの位置が合致したときも、第１ストラット３１が揺動して係合凹部１５内に進入することを防止できる。その結果、第１ストラット３１の一端が係合凹部１６内に十分に進入する前に、第１ストラット３１の一端が係合凹部１５の壁面１５ｂに突き当たることを防止できる。その結果、第１ストラット３１の一端と係合凹部１５の壁面１５ｂとの接触面積の確保が不十分となって、集中荷重によって第１ストラット３１の一端または係合凹部１５の壁面１５ｂが破損することを防止できる。

また、ポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第１の方向（矢印Ａ方向）へ相対回転するときに、第１ストラット３１が揺動して係合凹部１５内に進入すると、瞬時に第１ストラット３１の一端が係合凹部１５の壁部１５ｂに係合する。その結果、瞬時にポケットプレート２０とノッチプレート１０との相対回転がなくなるので、イナーシャの変化によってショックが発生する。

しかし、本実施の形態によれば、ポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第１の方向（矢印Ａ方向）へ相対回転するときに、係止部６２ａによって第１ストラット３１が係合凹部１５内に揺動することを防止できる。その結果、第１ストラット３１が係合凹部１５に係合することによるショックを防止できる。

図６Ａに示すように、ポケットプレート２０及びノッチプレート１０の回転速度が略等しくなって、ポケットプレート２０に対するノッチプレート１０の相対回転差が小さくなると、第２ストラット３２の一端が係合凹部１５の壁部１５ｂに当接する。このときはポケットプレート２０に対するノッチプレート１０の相対回転差が小さいので、イナーシャ変化はほとんど生じず、ショックを抑制できる。第２ストラット３２が係合することで、ポケットプレート２０に対しノッチプレート１０が第１の方向と反対の方向である第２の方向（反矢印Ａ方向）に回動することを規制する。

図６Ｂに示すように、ポケットプレート２０の回転速度がノッチプレート１０の回転速度より大きくなると、ポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が、第１の方向と反対の方向である第２の方向（図６Ｂ矢印Ｂ方向）へ回動する。第２ストラット３２の周方向に作用する荷重がコイルスプリング３６の付勢力より大きくなると、第２ストラット３２は、一端が係合凹部１５の壁部１５ｂに当接しているので、ノッチプレート１０によって第２の方向（図６Ｂ矢印Ｂ方向）へ押される。その結果、第２ストラット３２は、ストラット配置部２２ｂ及びストラット軸支部２２ｃ内を周方向にスライドされ、規制部材６０が第２の方向（矢印Ｂ方向）へ回動される。

なお、係止部４２ａは、当接部４３ａに当接する第２ストラット３２の他端（腕部３４側）がストラット軸支部２２ｃ（第２収納凹部２２）の壁部（図６Ｂ左側）に突き当たると、第１ストラット３１を開放するような位置に設けられている。

図６Ｃに示すように係止部６２ａが第１ストラット３１を開放すると、第１ストラット３１はねじりコイルばね３５の付勢力によってノッチプレート１０側へ揺動される。なお、周方向に隣り合う係合凹部１５は、第２ストラット３２の一端が一方の係合凹部１５の壁部１５ｂに係合したときに、第１ストラット３１の一端が他方の係合凹部１５の壁部１５ｂに係合できる位置に設けられている。その結果、ノッチプレート１０側へ揺動した第１ストラット３１は、係合凹部１５の壁部１５ｂの規定の位置に一端が当接され、係合される。第１ストラット３１が係合することで、ポケットプレート２０に対しノッチプレート１０が第１の方向（矢印Ａ方向）に回動することを規制する。このときは第１ストラット３１の係合凹部１５に対する接触面積を十分に確保することができるので、第１ストラット３１や係合凹部１５の壁部１５ｂが損傷することを防止できる。

また、第２ストラット３２の一端を係合凹部１５の壁部１５ｂに係合させると共に、第２ストラット３２の他端（腕部３４側）をストラット軸支部２２ｃ（第２収納凹部２２）の壁部（図６Ｃ左側）に突き当てた状態では、ノッチプレート１０の回転トルク（矢印Ｂ方向）がポケットプレート２０に伝達される。その場合には、ポケットプレート２０に対してノッチプレート１０は相対回転していないので、第１ストラット３１が係合凹部１５に係合するときにイナーシャ変化はほとんど生じない。よって、第１ストラット３１が係合凹部１５に係合するときのショックを抑制できる。

なお、リング部材５１を係合凹部１５内に進入させることにより、係合凹部１５内に一端側が挿入された第１ストラット３１及び第２ストラット３２を係合凹部１５から退出させることができる。第２ストラット３２は周方向にスライド可能に構成されているが、リング部材５１は円筒状に形成されている（周方向に連続している）ので、周方向にスライドした第２ストラット３２を適宜、係合凹部１５から退出させることができる。

また、クラッチ装置１によれば、コイルスプリング３６によってポケットプレート２０に対して第１の方向（矢印Ａ方向）へ規制部材６０が付勢され、規制部材６０は、コイルスプリング３６の付勢力により第１ストラット３１の一端側を係止部６２ａで係止して係合凹部１５側への揺動を規制する。よって、規制部材６０の構成を簡素化できる。

また、第２ストラット３２は、他端がポケットプレート２０に対して第２の方向（矢印Ｂ方向）へスライド可能に構成され、規制部材６０は、第２ストラット３２の他端が当接される当接部６３ａを備えている。係合凹部１５の壁部１５ｂに第２ストラット３２の一端が係合し、当接部６３ａに第２ストラット３２の他端が当接した状態でポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第２の方向へ回動することにより、規制部材６０は回動される。その規制部材６０の回動により、係止部６２ａによる第１ストラット３１の揺動の規制が解除される。よって、ノッチプレート１０とポケットプレート２０との回転速度を合致させる等の複雑な制御を不要にすることができる。さらに、ポケットプレート２０に対してノッチプレート１０が第２の方向（矢印Ｂ方向）へ回動されることと、第１ストラット３１の揺動の規制が解除されることとを機械的に連動させることができ、信頼性を確保できる。

次に図７及び図８を参照して、一対のクラッチ装置１０１，１０２を用いた動力伝達装置１００について説明する。なお、第１実施の形態で説明したクラッチ装置１と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図７は一対のクラッチ装置１０１，１０２の内の他方のクラッチ装置１０２のストラット３０が係合した動力伝達装置１００の模式図であり、図８Ａは他方のクラッチ装置１０２からトルクが伝達される動力伝達装置１００の模式図であり、図８Ｂは一方のクラッチ装置１０１からトルクが伝達される動力伝達装置１００の模式図である。なお、図７、図８Ａ及び図８Ｂは、軸心Ｏを対称中心線として片側の断面を模式的に図示し、さらに入力軸１０２の軸方向の一部の図示を省略している。

図７に示すように動力伝達装置１００は、ノッチプレート１０及びポケットプレート２０がストラット３０でそれぞれ連結される一対のクラッチ装置１０１，１０２が、各々のノッチプレート１０を対向させて入力軸１０３の軸方向に並設される。対向する一対のノッチプレート１０は入力軸１０３に結合され、２つのポケットプレート２０は入力軸１０３に対して相対回転可能に配置される。２つのポケットプレート２０は、それぞれ出力軸（図示せず）に結合されている。

対向するポケットプレート２０間には、入力軸１０３と同軸状に配置されると共に円盤状に形成された一対の円盤部材１０４，１０６が配設される。円盤部材１０４，１０６は、軸状部材５０及びリング部材５１に軸方向の操作力を付与するための部材であり、円盤部材１０４，１０６は、円環状の外周部１０５，１０７が外周縁に延設されている。外周部１０５，１０７は、アクチュエータ１１４による軸方向の操作力が入力される部位である。アクチュエータ１１４と外周部１０５，１０７との間に待ち機構１１０が配設されている。

待ち機構１１０は、アクチュエータ１１４による軸方向の操作力をリング部材５１に蓄積するための機構である。待ち機構１１０は、外周部１０５，１０７間に配置され外周部１０５，１０７を軸方向に互いが離隔するように付勢する圧縮コイルばね１１１と、圧縮コイルばね１１１によって互いに軸方向に離隔される外周部１０５，１０７を所定の間隔以下に拘束する断面Ｕ字状の拘束部１１２と、拘束部１１２にアクチュエータ１１４の操作力を伝達する伝達部１１３とを備えている。なお、圧縮コイルばね１１１によって蓄積される軸方向の操作力は、ねじりコイルばね３５によるストラット３０の押圧力より大きく設定されている。

次に動力伝達装置１００の動作について説明する。図７に示すように、入力軸１０３から回転トルクが入力されていない状態では、拘束部１１２がクラッチ装置１０１側に位置すると、クラッチ装置１０１は、リング部材５１に押圧されてストラット３０がノッチプレート１０から退出する。一方、クラッチ装置１０２は、ねじりコイルばね３５によりストラット３０がノッチプレート１０へ進入する。入力軸１０３から動力伝達装置１００に回転トルクが入力されると、クラッチ装置１０１により回転トルクの伝達が遮断され、クラッチ装置１０２により回転トルクが伝達される。

図８Ａに示すように、アクチュエータ１１４により矢印Ｃ方向の操作力が伝達部１１３に入力され、拘束部１１２がクラッチ装置１０２側に移動されると、クラッチ装置１０１は回転トルクの伝達が遮断されているので、クラッチ装置１０１のねじりコイルばね３５によりストラット３０がノッチプレート１０へ進入する。一方、クラッチ装置１０２は回転トルクが伝達されているので、クラッチ装置１０２のストラット３０をノッチプレート１０から退出させることはできない。そのため、圧縮コイルばね１１１が外周部１０５，１０７間で圧縮されて、軸方向の操作力がリング部材５１に蓄積される。

クラッチ装置１０１により回転トルクが伝達されることによって、クラッチ装置１０２のノッチプレート１０及びポケットプレート２０の相対回転差がなくなると、図８Ｂに示すように、圧縮コイルばね１１１が蓄積した操作力によって、リング部材５１がポケットプレート２０側へ進入する。その結果、クラッチ装置１０２のストラット３０がノッチプレート１０から退出し、クラッチ装置１０２により回転トルクの伝達が遮断される。

以上のように、アクチュエータ１１４とリング部材５１との間に介設される待ち機構１１０により、軸方向の操作力をリング部材５１に蓄積できる。従って、ミスシフト等により過大な力が作用した場合でも、待ち機構１１０によりリング部材５１の移動を規制できる。これにより、リング部材５１やストラット３０の損耗を抑制でき、耐久性を確保できる。

また、待ち機構１１０により、回転トルクが伝達されるクラッチをクラッチ装置１０２からクラッチ装置１０１へ切れ目なく切り替えることができる。よって、簡単な機構でトルクの伝達経路の切替をシームレスにできる。

また、一対のクラッチ装置１０１，１０２は、各ノッチプレート１０を対向させて軸方向に並設される。ノッチプレート１０の背面から、アクチュエータ１１４による軸方向の操作力がストラット３０に付与されるように待ち機構１１０を構成すれば良いので、待ち機構１１０の構成を簡素化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、ストラット３０の数は例示であり、適宜設定できる。

上記実施の形態では、ねじりコイルばね３５を用いてストラット３０をノッチプレート１０側へ揺動させる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ねじりコイルばね３５に代えて圧縮コイルばね等の他の弾性部材を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、コイルスプリング３６（圧縮コイルばね）を用いて規制部材６０を付勢する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の弾性部材を用いて規制部材６０を付勢することは当然可能である。他の弾性部材としては、ねじりばね（ねじりコイルばね）が例示される。

上記実施の形態では、駆動部４０（ソレノイド４１）が永久磁石４２を備える場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、永久磁石４２を省略することは当然可能である。

上記実施の形態では、リング部材５１を介してストラット３０を軸方向に押圧する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、リング部材５１を省略し、軸状部材５０の先端形状やストラット３０の形状を変更することで、軸状部材５０を介してストラット３０を軸方向に押圧することは当然可能である。この場合には、リング部材５１に代えて、軸状部材５０が請求項に記載の「出入部材」となる。

上記実施の形態では、入力軸２にポケットプレート２０が結合され、出力軸３にノッチプレート１０が結合されるクラッチ装置１について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、入力軸２にノッチプレート１０を結合し、出力軸３にポケットプレート２０を結合することは当然可能である。

上記実施の形態では、入力軸１０３にノッチプレート１０が結合される動力伝達装置１００について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、出力軸にノッチプレート１０を結合し、入力軸にポケットプレート２０を結合することは当然可能である。

上記実施の形態では、一対のクラッチ装置１０１，１０２が各ノッチプレート１０を対向させて軸方向に並設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。待ち機構１１０の構成は複雑になるが、各ポケットプレート２０を対向させて並設することや、ノッチプレート１０とポケットプレート２０とが対向するようにクラッチ装置１０１，１０２を並設することは当然可能である。

１ クラッチ装置
２，１０３ 入力軸
３ 出力軸
１０ ノッチプレート
１２ａ 配設面
１５ 係合凹部
１５ｂ 壁部
２０ ポケットプレート
２０ａ 対向配設面
２１ 第１収納凹部（収納凹部）
２２ 第２収納凹部（収納凹部）
３０ ストラット
３１ 第１ストラット
３２ 第２ストラット
３５ ねじりコイルばね（切替手段の一部）
３６ コイルスプリング（付勢部材）
４０ 駆動部（切替手段の一部、移動手段）
５１ リング部材（出入部材）
６０ 規制部材
６２ａ 係止部
６３ａ 当接部
１００ 動力伝達装置
１０１，１０２ クラッチ装置
１１０ 待ち機構
１１４ アクチュエータ（移動手段）

Claims (6)

1. 平坦面状の配設面と、その配設面に凹設される複数の係合凹部とを有すると共に、入力軸または出力軸の一方に連結されるノッチプレートと、
   そのノッチプレートの配設面に対面する平坦面状の対向配設面と、その対向配設面に凹設される複数の収納凹部とを有すると共に、前記入力軸または前記出力軸の他方に連結されるポケットプレートと、
   そのポケットプレートの複数の収納凹部にそれぞれ収納され、前記係合凹部側へ揺動されて前記係合凹部の壁面に一端が係合することで前記ノッチプレートと前記ポケットプレートとの相対回動を規制する複数のストラットと、
   それら複数のストラットの前記係合凹部側への揺動の可否を切り換える切替手段とを備え、
   前記複数のストラットは、
   第１の方向へ前記ノッチプレートが前記ポケットプレートに対して回動することを規制する第１ストラットと、
   その第１ストラットが回動を規制する第１の方向と反対の方向である第２の方向へ前記ノッチプレートが前記ポケットプレートに対して回動することを規制する第２ストラットとを備えるクラッチ装置において、
   前記切替手段によって前記係合凹部側へ前記ストラットが揺動可能とされた状態で、第１の方向へ前記ノッチプレートが前記ポケットプレートに対して回動する場合に前記第１ストラットの前記係合凹部側への揺動を規制し、第２の方向へ前記ノッチプレートが前記ポケットプレートに対して回動する場合に前記第２ストラットの一端が前記係合凹部の壁部に係合するまで前記第１ストラットの前記係合凹部側への揺動を規制する規制部材を備えていることを特徴とするクラッチ装置。
2. 前記規制部材は、前記第２ストラットの一端が前記係合凹部の壁部に係合して前記ノッチプレートが第２の方向へ回動することにより前記第１ストラットの前記係合凹部側への揺動の規制を解除し、前記第１ストラットの一端が前記係合凹部の壁面に係合されることを特徴とする請求項１記載のクラッチ装置。
3. 前記ポケットプレートに対して第１の方向へ前記規制部材を付勢する付勢部材を備え、
   前記規制部材は、その付勢部材の付勢力により前記第１ストラットの一端側を係止して前記係合凹部側への揺動を規制する係止部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. 前記第２ストラットは、前記ポケットプレートに対して第２の方向へ他端がスライド可能に構成され、
   前記規制部材は、前記第２ストラットの他端が当接される当接部を備え、前記係合凹部の壁部に前記第２ストラットの一端が係合し、前記当接部に前記第２ストラットの他端が当接した状態で前記ポケットプレートに対して前記ノッチプレートが第２の方向へ回動することにより前記付勢部材の付勢力に抗して回動され、前記係止部による前記第１ストラットの揺動の規制を解除することを特徴とする請求項３記載のクラッチ装置。
5. 切替手段は、前記ノッチプレートの係合凹部に対して軸方向に出入可能に構成される出入部材と、
   その出入部材を前記係合凹部に出入させて前記係合凹部の壁部と前記複数のストラットの一端との係合または離脱を切り替える移動手段とを備えて構成される請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置と、
   前記移動手段と前記出入部材との間に介設され、前記移動手段による軸方向の操作力を前記出入部材に蓄積する待ち機構とを備えていることを特徴とする動力伝達装置。
6. 前記クラッチ装置は、前記入力軸または前記出力軸の軸方向に一対が並設され、
   前記待ち機構は、一方のクラッチ装置の前記係合凹部から前記出入部材を退出させる一方、他方のクラッチ装置の前記係合凹部に前記出入部材を進入させる操作力を前記出入部材に蓄積することを特徴とする請求項５記載の動力伝達装置。

Images