JP6323397B2 - ワンウェイクラッチの取り付け構造 - Google Patents

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Description

この発明は、第１の回転方向ではトルクを伝達し、前記第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向ではトルクを伝達しないように構成されたワンウェイクラッチの取り付け構造に関するものである。
エンジンの出力軸に取り付けられたワンウェイクラッチ（以下、ＯＷＣと記す。）の一例が特許文献１に記載されている。そのＯＷＣは、同心円上に設けられたアウターレースとインナーレースとの間にスプラグを配置した構造であって、アウターレースは円板状の部材の外周部に一体化されており、またインナーレースはＯＷＣを支持している軸受のアウターレースに一体化するように嵌合されている。すなわち特許文献１のＯＷＣでは、アウターレースおよびインナーレースの軸線方向への移動が前記円板状の部材と軸受とによって規制され、組み付け状態を維持するようになっている。
一方、特許文献２に記載されたＯＷＣは、外輪と、内輪と、これら外輪と内輪との間に配置したローラとを有し、外輪は側板を介してクランクシャフトに連結されている。その外輪と側板とは、リベットによって締結されている。
さらに、特許文献３には、エンジンブロックとフライホイールとの間に配置されたＯＷＣが記載されている。そのアウターレースは、ＯＷＣを挟んでエンジンブロックと対向している支持プレートに取り付けられ、またインナーレースは、外周部にギヤ部を有する円板状部材の内周部に一体化され、その円板状部材がＯＷＣとエンジンブロックとの間に挿入されている。したがって、ＯＷＣは、前記支持プレートと円板状部材とによって軸線方向に挟み付けた状態で保持されている。
特開２００８−２２３７０４号公報 特開２０１０−１０６９５６号公報 特開２００７−３２４９８号公報
特許文献２に記載されているリベットは、軸部の先端部すなわち頭部とは反対側の端部をカシメることにより、前記外輪と側板とを頭部とカシメ部との間に挟み込んで両者を締結している。したがって、いわゆるカシメ不良があったり、カシメ部もしくは頭部が損なわれて脱落したりするなどの事態が生じると、締結が解かれてしまう。前述した特許文献２に記載されたＯＷＣでは、カシメ不良などによるリベットの抜け止めの構造を備えていないので、カシメ不良やカシメ部あるいは頭部の脱落などの異常が生じると、ＯＷＣが分解して、あるいは動作不良に陥る可能性がある。なお、特許文献１や特許文献３に記載された構成では、ＯＷＣはエンジンブロックとフライホイールとの間に配置されている。このような構成においても、ＯＷＣを構成している部材をリベットによって締結し、そのリベットのカシメ不良などがあった場合には、リベットが抜け落ちるなどのことによって動作不良が生じる可能性があった。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ワンウェイクラッチを組み付けているリベットのカシメ不良やカシメ部あるいは頭部の脱落などによる動作不良を回避もしくは抑制することのできるワンウェイクラッチの取り付け構造を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、フライホイールと同一軸線上に配置され、かつ、第１の回転方向ではトルクを伝達し前記第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向ではトルクを伝達しないように構成された第１回転体と第２回転体とを有し、前記第１回転体がエンジンブロックに連結され、前記第２回転体が前記フライホイールに連結され、前記第１回転体と前記第２回転体とが同一軸線上であってかつ同心円状に配置され、前記各回転体と前記フライホイールとの間に、前記第２回転体が連結されるとともに前記フライホイールに連結された保持プレートが配置され、前記各回転体の前記フライホイールとは反対側の側面に沿わせて、前記各回転体を組付状態に維持する締結プレートが配置され、前記締結プレートと前記第２回転体と前記保持プレートとが前記締結プレートと前記第２回転体と前記保持プレートとを貫通したリベットによって連結されているワンウェイクラッチの取り付け構造において、前記リベットの前記フライホイール側の一端部と前記フライホイールとの第１の間隔が、前記締結プレートの厚さより小さいことを特徴とするものである。
また、この発明は、前記フライホイールにおける前記リベットの前記一端部に対向する部分に、前記一端部の一部が入り込む凹部が形成され、前記一端部の前記保持プレートからの突出長さは、前記フライホイールの回転中心軸線方向での前記フライホイールと前記保持プレートとの間の間隔のうち、前記フライホイールの半径方向で前記フライホイールにおける前記凹部が形成されている部分より内周側および外周側の部分と、前記保持プレートとの間の第２の間隔より長く構成されていてよい。
この発明では、前記第１の間隔は、前記凹部の内面のうち前記一端部と対向する面と前記一端部との間隔であってよい。
この発明によれば、保持プレートと第２回転体と締結プレートとを連結しているリベットのフライホイール側の一端部とフライホイールとの第１の間隔が締結プレートの厚さより小さい。そのため、例えば、かしめ不良やリベットのカシメられた他端部の脱落などによって、リベットがフライホイール側に移動したとしても、リベットの一端部がフライホイールに当接して前記リベットの移動が阻止される。その結果、リベットの他端部側に締結プレートが引っ掛かった状態となり、保持プレートと第２回転体と締結プレートとの締結状態を維持できる。
また、この発明によれば、リベットの一端部の厚さは、該リベットの周囲における保持プレートとフライホイールとの第２の間隔より長いため、リベットのフライホイール側の一端部が脱落した場合には、その一端部は前記第１の間隔に保持される。その結果、脱落した前記一端部が第１回転体と第２回転体との間に挟まってワンウェイクラッチが誤ってロックされることを抑制できる。
さらに、上記の第１の間隔は、フライホイールの一部を窪ませて確保できるので、軸長の増大を防止もしくは抑制することができる。
この発明の実施形態におけるワンウェイクラッチのいずれか一つのリベットとその周囲との拡大断面図である。 この発明の実施形態におけるワンウェイクラッチの一部を拡大して示す正面図である。 この発明の実施形態におけるワンウェイクラッチの取り付け構造の一例の一部を示す断面図である。 この発明の実施形態におけるフライホイールの一例を示す正面図である。 この発明の実施形態におけるフライホイールの他の例を示す斜視図である。 この発明の実施形態におけるワンウェイクラッチを備えたパワートレーンの一例を示すスケルトン図である。
図６は、この発明の実施形態におけるワンウェイクラッチを備えたパワートレーンの一例を示すスケルトン図である。ここに示すパワートレーンは、駆動力源としてエンジン（ＥＮＧ）１ならびに第１モータ（ＭＧ１）２および第２モータ（ＭＧ２）３を備えている。エンジン１の出力軸（クランクシャフト）１ａにフライホイール４が取り付けられている。このフライホイール４と共に出力軸１ａの負方向の回転（エンジン１の回転方向とは反対方向の回転）を止めるワンウェイクラッチ（以下、ＯＷＣと記す。）５が設けられている。ＯＷＣ５の構成は後述する。
フライホイール４には、トルクリミッタ６を介してダンパ機構７が連結され、そのダンパ機構７に入力軸８が連結されている。トルクリミッタ６は、駆動側のプレートと従動側のプレートとを摩擦接触させた公知の構成のものであって、摩擦力を超えるトルクが作用することにより各プレートの間で相対回転が生じるように構成されている。ダンパ機構７は、従来、車両に広く採用されている公知の構成のものであってよい。入力軸８は、エンジン１が出力した動力を動力分割機構９に伝達するためのものであって動力分割機構９における所定の入力要素に連結されている。
図６に示す例では、動力分割機構９は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。この動力分割機構９は、外歯歯車であるサンギヤ１０と、このサンギヤ１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１１と、それらサンギヤ１０とリングギヤ１１とに噛み合っているピニオンギヤを自転可能および公転可能に保持するキャリヤ１２とを有している。サンギヤ１０に第１モータ２が連結されている。なお、第１モータ２は、発電機能を有するモータであって、動力分割機構９に隣接してエンジン１とは反対側に配置されている。また、リングギヤ１１が出力要素となっており、このリングギヤ１１に出力ギヤ１３が連結されている。さらにキャリヤ１２が入力要素となっており、このキャリヤ１２に前記入力軸８が連結されている。
入力軸８と平行にカウンタシャフト１４が配置され、そのカウンタシャフト１４に取り付けられたドリブンギヤ１５が出力ギヤ１３に噛み合っている。カウンタシャフト１４には、ドライブギヤ１６が取り付けられており、そのドライブギヤ１６がデファレンシャルギヤ１７におけるリングギヤ１８に噛み合っている。そして、このデファレンシャルギヤ１７から左右のドライブシャフト１９にトルクを出力するようになっている。
第２モータ３は、発電機能のあるモータであって、その回転中心軸線が前記入力軸８やカウンタシャフト１４と平行になるように配置され、そのロータ軸２０に取り付けられたドライブギヤ２１が前記ドリブンギヤ１５に噛み合っている。第１モータ２と第２モータ３とは電気的に接続されており、第１モータ２で発電した電力によって第２モータ３を駆動し、その第２モータ３の出力トルクを、出力ギヤ１３からデファレンシャルギヤ１７に伝達されるトルクに付加するように構成されている。
ここでＯＷＣ５の構成について説明する。ＯＷＣ５は、同心円上に配置された内輪５ａと外輪５ｂとを有しており、内輪５ａの外周部の全体に鋸歯状のラチェット歯２２が形成されている。ラチェット歯２２は、図２に一例を示すように、回転方向での一方を向く歯面が、内輪５ａの接線とのなす角度が小さい滑らかな凸曲面となっており、これとは反対方向を向く歯面が、内輪５ａの接線とのなす角度が大きい直線的な面となっている歯形を有している。そのラチェット歯２２に係合して、内輪５ａと外輪５ｂとの間でトルクを伝達するラチェット爪２３が、外輪５ｂの内周部に複数、取り付けられている。ラチェット爪２３は、円弧状の輪郭を有する一端部を、外輪５ｂに形成された円弧状の凹部２４に嵌め込むことにより、当該一端部を中心に回転できるように外輪５ｂに保持されている。また、ラチェット爪２３の他端部（先端部）は、外輪５ｂの内周側に斜めに突出して、前述したラチェット歯２２における直線的な面に係合することにより、内輪５ａと外輪５ｂとの間で所定の方向にトルクを伝達するように構成されている。
図２に示す例では、内輪５ａに対して外輪５ｂが反時計方向（左回転方向）に相対回転しようとする場合に、トルクを伝達するように構成されている。ラチェット爪２３の先端部を外輪５ｂの内周側に突き出させるためのスプリング２５が設けられている。図２に示す例では、スプリング２５としてコイルスプリングが使用されている。このスプリング２５はラチェット爪２３の背面側すなわちラチェット爪２３を挟んで内輪５ａとは反対側に配置されている。したがって、ラチェット爪２３は、内輪５ａと外輪５ｂとの相対回転の方向が、トルク伝達する上記の場合とは反対の時計方向（右回転方向）であれば、ラチェット歯２２の滑らかな歯面によって外輪５ｂ側に押されてラチェット歯２２との係合が外れる。すなわち、内輪５ａと外輪５ｂとが相対的にオーバーランする。
ＯＷＣ５は、エンジンブロック２６とフライホイール４との間に配置され、内輪５ａが固定要素とされている。図３はＯＷＣ５の取り付け構造の一例を示している。フライホイール４における半径方向での中間部分でエンジンブロック２６側の部分は、エンジンブロック２６から離隔する方向に窪んでおり、その窪んだ部分の内部にＯＷＣ５が配置されている。この窪んだ部分がＯＷＣ５の収容用凹部２７となっている。その収容用凹部２７の内壁面２８に沿って湾曲もしくは屈曲した保持プレート２９が、その内壁面２８との間に僅かな隙間を空けて配置されている。この保持プレート２９は、フライホイール４と共に前記出力軸１ａに嵌合させられ、ボルト３０によって出力軸１ａに取り付けられている。
保持プレート２９の外周部は、収容用凹部２７の外周側の円筒部の内周面に沿うように中心軸線と平行な方向に屈曲して円筒状に形成されている。この円筒状の部分を単に円筒部３１と記す。この円筒部３１の内周面に接近した位置に前記外輪５ｂが取り付けられている。この外輪５ｂを挟んで前記保持プレート２９とは反対側に締結プレート３２が配置されている。この締結プレート３２は、外輪５ｂに対する内輪５ａの組み付け状態を維持するために、内輪５ａの軸線方向での移動を規制するものであって、外輪５ｂの側面に沿わせて配置された環状の部材である。したがって、締結プレート３２は、外輪５ｂの側面から内輪５ａの側面に到る幅を有し、外輪５ｂに取り付けられることにより、内輪５ａの軸線方向への移動を規制している。
外輪５ｂおよび締結プレート３２は、一括して、リベット３３によって保持プレート２９に取り付けられている。これら保持プレート２９と外輪５ｂと締結プレート３２とには、同一の半径位置に貫通孔すなわちリベット孔が形成されており、それらのリベット孔に保持プレート２９側からリベット３３が挿入されている。リベット３３はその頭部３４を保持プレート２９のフライホイール４側の側面に密着させた状態で、前記締結プレート３２から突出している軸部の先端がカシメられることにより、そのカシメ部３５と前記頭部３４との間に、保持プレート２９と外輪５ｂと締結プレート３２との三者を一括して固定している。
リベット３３の頭部３４とカシメ部３５とは、保持プレート２９あるいは締結プレート３２から突出している。フライホイール４における前記収容用凹部２７の内壁面２８には、保持プレート２９から突出している前記頭部３４との干渉を避けるために、内壁面２８から軸線方向に窪んだ凹部３６が形成されている。その凹部３６は、図４に示すように、前記頭部３４の外径より大きい開口面積の窪みであってよく、その場合には、リベット３３と同一のピッチで複数形成されている。また凹部３６は、図５に示すように、頭部３４の外径より大きい幅の凹溝であってもよい。いずれの構成であっても、前記頭部３４はその凹部３６の内部に隙間をあけて入り込んでいて、フライホイール４に接触しないようになっている。このように凹部３６の内部に頭部３４の一部が入り込むため、前記フライホイール４の収容用凹部２７にＯＷＣ５を収容した状態での軸長の増大を抑制できる。
エンジンブロック２６とフライホイール４との間に、固定プレート３７が配置されている。この固定プレート３７は、内輪５ａを固定状態に保持するためのものであって、全体としてほぼ環状に形成され、その外周側の部分が、エンジンブロック２６に連結されたトランスミッションケース３８とエンジンブロック２６との間に挟み込まれてエンジンブロック２６に対して固定されている。また、固定プレート３７の内周側の部分は、内輪５ａの内周側で円筒部３９を形成するように屈曲している。その円筒部３９の外周部に内輪５ａがスプライン嵌合している。したがって、内輪５ａが固定要素となっている。
ここで上記のリベット３３およびその周囲の各部の寸法について説明する。図１は、ＯＷＣ５におけるいずれか一つのリベット３３とその周囲との拡大断面図であり、頭部３４が保持プレート２９側に位置し、カシメ部３５が締結プレート３２側に位置し、それぞれ各プレート２９，３２から突き出している。頭部３４の一部は前述した凹部３６の内部に入り込んでおり、凹部３６の内面のうち軸線方向で頭部３４に対向する面と頭部３４との間隔Ｃ１は、締結プレート３２の厚さＴ１より狭くなっている。この間隔Ｃ１がこの発明の実施形態における第１の間隔に相当している。また、フライホイール４における収容用凹部２７の内壁面２８と保持プレート２９との軸線方向に測った間隔のうち前記リベット３３もしくはこれが入り込んでいる凹部３６より内周側および外周側の部分の間隔Ｃ２は、頭部３４の保持プレート２９からの突出長さ（軸線方向に測った寸法）Ｔ２より狭くなっている。この間隔Ｃ２がこの発明の実施形態における第２の間隔に相当している。
各寸法をこのように設定してあるのは、リベット３３に異常があった場合であってもＯＷＣ５の作動もしくは作用に異常を来さないようにするためである。具体的に説明する。リベット３３のカシメに不良があったり、あるいはカシメ部３５が脱落したりするなどの異常があって、リベット３３が保持プレート２９側つまりフライホイール４側に抜け出ると、頭部３４が凹部３６の内面に当接し、それ以上には抜け出ない。すなわち、リベット３３の抜け出る寸法は、頭部３４と凹部３６の内面との間隔Ｃ１が限度であり、その寸法は締結プレート３２の厚さＴ１より小さい。したがって、カシメ不良やカシメ部３５の脱落などの異常によってリベット３３が抜け出るとしても、リベット３３の先端部は、締結プレート３２のリベット孔の内部に留まる。そのため、締結プレート３２が外輪５ｂや保持プレート２９と一体となって回転することが維持され、ＯＷＣ５が分解してしまったり、動作に異常が生じたりすることを回避もしくは抑制することができる。
また、ＯＷＣ５にトルクが掛かることによってリベット３３に剪断力が作用し、そのために頭部３４がちぎれ落ちるなどの事態が生じた場合、離脱した頭部３４は重力や遠心力によって保持プレート２９あるいはフライホイール４の回転中心側あるいは半径方向で外側に移動しようとする。しかしながら、脱落した頭部３４が入り込もうとする隙間の間隔Ｃ２は頭部３４の厚さＴ２より狭い。そのため、脱落した頭部３４はフライホイール４と保持プレート２９との間には入り込まずに、凹部３６の内部に置き留められる。すなわち、脱落した頭部３４が異物として、相対回転するいずれか二つの部材の間に噛み込まれるなどの事態が生じないので、ＯＷＣ５の動作もしくは作用の異常を未然に回避もしくは抑制することができる。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されないのであって、ＯＷＣはラチェット爪に替えて、スプラグやローラあるいはボールなどによって内輪と外輪との間でトルクを伝達する形式のものであってもよい。また、この発明のＯＷＣは、図６に示すパワートレーン以外の装置に使用されるものであってもよい。さらに、この発明のＯＷＣは、ブレーキとして機能する以外に、回転する二つの部材を選択的にトルク伝達可能に連結するクラッチして使用されるものであってもよい。
４…フライホイール、 ５…ワンウェイクラッチ、 ５ａ…内輪（第１回転体）、 ５ｂ…外輪（第２回転体）、 ２９…保持プレート、 ３２…締結プレート、 ３３…リベット、 ３４…頭部（リベットの一端部）、 Ｃ１…リベットの一端部とフライホイールとの間隔（第１の間隔）、 Ｔ１…締結プレートの厚さ。

Claims (3)

  1. フライホイールと同一軸線上に配置され、かつ、第１の回転方向ではトルクを伝達し前記第１の回転方向とは反対方向の第２の回転方向ではトルクを伝達しないように構成された第１回転体と第２回転体とを有し、前記第１回転体がエンジンブロックに連結され、前記第２回転体が前記フライホイールに連結され、前記第１回転体と前記第２回転体とが同一軸線上であってかつ同心円状に配置され、前記各回転体と前記フライホイールとの間に、前記第２回転体が連結されるとともに前記フライホイールに連結された保持プレートが配置され、前記各回転体の前記フライホイールとは反対側の側面に沿わせて、前記各回転体を組付状態に維持する締結プレートが配置され、前記締結プレートと前記第２回転体と前記保持プレートとが前記締結プレートと前記第２回転体と前記保持プレートとを貫通したリベットによって連結されているワンウェイクラッチの取り付け構造において、
    前記リベットの前記フライホイール側の一端部と前記フライホイールとの第１の間隔が、前記締結プレートの厚さより小さい
    ことを特徴とするワンウェイクラッチの取り付け構造。
  2. 前記フライホイールにおける前記リベットの前記一端部に対向する部分に、前記一端部の一部が入り込む凹部が形成され、
    前記一端部の前記保持プレートからの突出長さは、前記フライホイールの回転中心軸線方向での前記フライホイールと前記保持プレートとの間の間隔のうち、前記フライホイールの半径方向で前記フライホイールにおける前記凹部が形成されている部分より内周側および外周側の部分と、前記保持プレートとの間の第２の間隔より長いことを特徴とする請求項１に記載のワンウェイクラッチの取り付け構造。
  3. 前記第１の間隔は、前記凹部の内面のうち前記一端部と対向する面と前記一端部との間隔である
    ことを特徴とする請求項２に記載のワンウェイクラッチの取り付け構造。
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