JP6683048B2 - ツーウェイクラッチ及び二方向切替機構付電動機 - Google Patents

Description

本発明は、ツーウェイクラッチ及び二方向切替機構付電動機に関する。

従来から特許文献１に示されるように、内側部材と外側部材との間に保持器で保持されたローラを設け、このローラが接触するカム面を外側部材の内周部に形成したツーウェイクラッチが提案されている。カム面は、周方向の両端側に位置するに従って、内径が小さくなっている。

このような構造により、外側部材が内側部材に対して時計回りに回転すると、ローラがカム面に押し当てられて、ローラが楔のように作用し、外側部材から内側部材側に正トルクが伝達され、内側部材が時計回りに回転される。一方で、外側部材が内側部材に対して反時計回りに回転すると、ローラがカム面に押し当てられて、ローラが楔のように作用し、外側部材から内側部材側に負トルクが伝達され、内側部材が反時計回りに回転される。ところが、内側部材が外側部材に対して時計回り又は反時計回りに回転すると、ローラはカム面に押し当てられず、内側部材側から外側部材側にトルクが伝達されず、内側部材の回転に伴って外側部材が回転しない。このように、特許文献１に示されるツーウェイクラッチでは、外側部材から内側部材へのトルクの伝達方向を切り替えることができる。

特開２００２−１９５３０７号公報

特許文献１に示すツーウェイクラッチでは、外側部材から内側部材に、正トルクと負トルクとを切り替えて伝達させることができる。しかし、内側部材に接続され、正トルクを伝達させたい第一部材と、内側部材に接続され、負トルクを伝達させたい第二部材とが異なる場合には、内側部材と第一部材との接続と、内側部材と第二部材との接続とを切り替える切替機構が必要となる。このため、ツーウェイクラッチの構造が複雑となっていた。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、構造が複雑とならずに、正トルクが伝達される部材と異なる部材に負トルクを伝達させることができるツーウェイクラッチを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るツーウェイクラッチの発明は、円筒状又は円柱形状に形成され外周面に第一接触面が形成された内側部材と、円筒状に形成され前記内側部材の外周側に前記内側部材と同軸的かつ相対回転可能に設けられ、内周面に第二接触面が形成された外側部材と、円筒状に形成され、前記内側部材及び前記外側部材との間に前記内側部材及び前記外側部材に対して相対回転可能に設けられた基部と、前記基部に前記内側部材及び前記外側部材の軸線方向に沿って形成された複数の軸部と、を備え、前記内側部材又は前記外側部材との間でトルクがそれぞれ伝達される中間部材と、前記軸部に回転可能に設けられ、前記第一接触面と離接可能であり、前記中間部材が前記内側部材に対して前記内側部材の回転軸を中心とする第一回転方向に相対回転した場合に前記第一接触面と係合する第一カム面が形成された第一カムと、前記第一カムが設けられている前記軸部と同一の前記軸部または異なる前記軸部に回転可能に設けられ、前記第二接触面と離接可能であり、前記中間部材が前記外側部材に対して前記第一回転方向と反対方向の第二回転方向に相対回転した場合に前記第二接触面と係合する第二カム面が形成された第二カムと、を有する。

このように、第一カムは、中間部材の軸部に回転可能に設けられ、第一接触面と離接可能であり、中間部材が内側部材に対して内側部材の回転軸を中心とする第一回転方向に相対回転すると、第一接触面と係合する第一カム面が形成されている。そして、第二カムは、中間部材の軸部に回転可能に設けられ、第二接触面と離接可能であり、中間部材が外側部材に対して第一回転方向と反対方向の第二回転方向に相対回転すると、第二接触面と係合する第二カム面が形成されている。これにより、中間部材が外側部材に対して第二回転方向に相対回転すると、第二カム面が第二接触面に押し当てられ、第二カム面が第二接触面に係合し、この結果、第二カムを取り付けている中間部材と外側部材とが係合する。すると、ツーウェイクラッチがロックし、中間部材から外側部材に正トルクが伝達される。一方で、中間部材が内側部材に対して第一回転方向に相対回転すると、第一カム面が第一接触面に押し当てられて、第一カム面が第一接触面に係合し、この結果、第一カムを取り付けている中間部材と内側部材とが係合する。すると、ツーウェイクラッチがロックし、中間部材から内側部材に正トルクと反対側の負トルクが伝達される。このように、構造が複雑とならずに、正トルクが伝達される部材と異なる部材に負トルクを伝達させることができるツーウェイクラッチを提供することができる。

本実施形態のツーウェイクラッチを用いた二方向切替機構付電動機が搭載された車両の説明図である。 二方向切替機構付電動機の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 ツーウェイクラッチの断面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図であり、ツーウェイクラッチをエンジン側から変速機側に見た図である。 二方向切替機構付電動機の分解斜視図である。 第一付勢部材の正面図である。 第二付勢部材の正面図である。 二方向切替機構付電動機の速度線図である。

（車両の説明）
以下に、図１を用いて、車両Ｖについて説明する。車両Ｖは、エンジン１、クラッチ２、二方向切替機構付電動機３、変速機４、デファレンシャル５、駆動輪６Ｒ、６Ｌ、バッテリ８、インバータ装置９、及び制御部１０を備えている。エンジン１、クラッチ２、二方向切替機構付電動機３、変速機４、及びデファレンシャル５は、この並び順に直列に設けられている。

エンジン１は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用し、エンジントルクＴｅをその駆動軸１ａに出力するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。
クラッチ２は、本実施形態では、自動クラッチであり、入力部材２ａ、出力部材２ｂ、及びアクチュエータ２ｃを有している。入力部材２ａは、エンジン１の駆動軸１ａに接続され、駆動軸１ａと一体回転する。出力部材２ｂは、入力部材２ａとの間でトルク伝達を行い、入力部材２ａと接続又は切断する。出力部材２ｂは、後述する二方向切替機構付電動機３の回転部材３１に接続され、回転部材３１と一体回転する。アクチュエータ２ｃは、制御部１０からの指令に基づき、入力部材２ａと出力部材２ｂとの間で伝達されるクラッチトルクを調整し、入力部材２ａと出力部材２ｂとを接続又は切断する。

二方向切替機構付電動機３は、エンジン１を始動させるスターターとしての役割と、エンジン１から出力されたエンジントルクＴｅによって発電する発電機としての役割、及び車両Ｖを駆動するモータとしての役割を有している。この二方向切替機構付電動機３については、後で詳細に説明する。

変速機４は、入力軸４ａ及び出力軸４ｂを有し、入力軸４ａの回転速度を出力軸４ｂの回転速度で除した変速比を可変にするものである。変速機４には、オートマチックトランスミッション及びマニュアルトランスミッションの両方が含まれる。入力軸４ａは、二方向切替機構付電動機３の回転部材３１に接続されている。つまり、入力軸４ａは、クラッチ２の出力部材２ｂと一体回転する。クラッチ２が接続すると、入力軸４ａは、エンジン１の駆動軸１ａと一体回転する。

デファレンシャル５は、変速機４の出力軸４ｂから出力されたトルクを、左右のドライブシャフト７Ｒ、７Ｌを介して、左右の駆動輪６Ｒ、６Ｌに伝達するとともに、左右の駆動輪７Ｒ、７Ｌの回転速度差を吸収する。

バッテリ８は、電力を蓄電する二次電池であり、インバータ装置９を介して、後述する電動機３５のステータ３５ｂ等の電気使用部に電力を供給する。
インバータ装置９は、制御部１０からの指令に基づいて、バッテリ８から供給された電力の電圧を昇圧して電動機３５のステータ３５ｂに供給し、電動機３５を駆動する。また、インバータ装置９は、制御部１０からの指令に基づいて、電動機３５において発電された電力の電圧を降圧して、バッテリ８に充電する。電動機３５によって発電された電力は、エンジン１、変速機４、車両Ｖのヘッドライト、ルームライト、エアコンディショナーのファン、その他補機等の電気使用部に使用される。また、電動機３５によって発電された電力は、電動機３５をモータとして作動させるのに使用される。

制御部１０は、エンジン１を制御して、エンジン１を始動させるとともに、エンジン１が出力するエンジントルクＴｅを調整し、エンジン１を停止せる。また、制御部１０は、アクチュエータ２ｃを制御して、クラッチ２を接続又は切断する。

（二方向切替機構付電動機の説明）
以下に、図１〜図８を用いて、二方向切替機構付電動機３について説明する。図１〜図３に示すように、二方向切替機構付電動機３は、回転部材３１、ハウジング３２、ツーウェイクラッチ３３、遊星歯車機構３４、電動機３５、軸受３６、中間部材３７、回転検出部３８とから構成されている。ハウジング３２は、液密な密閉空間を有し、この密閉空間に回転部材３１、ツーウェイクラッチ３３、遊星歯車機構３４、電動機３５、中間部材３７、及び回転検出部３８を収納している。

図２に示すように、回転部材３１は、本実施形態では、円筒形状のシャフトであり、内部にオイル流通流路３１ａが形成されている。回転部材３１は、ハウジング３２に取り付けられたボールベアリング等の軸受３６によって、ハウジング３２（固定部材）に回転可能に軸支されている。なお、回転部材３１の両端部は、ハウジング３２から突出している。回転部材３１には、オイル流通流路３１ａと回転部材３１の外周面とを連通する、オイル供給孔３１ｂが形成されている。オイル流通流路３１ａには、図示しないオイルポンプによってオイルが供給されて、このオイルが流通する。そして、このオイルが、オイル供給孔３１ｂを介して、回転部材３１の外側の部材、つまり、ツーウェイクラッチ３３及び遊星歯車機構３４に供給され、これらが潤滑される。

中間部材３７は、基部３７ａ、取付部３７ｂ、及び接続部３７ｃとから構成され、これらが一体に形成されている。基部３７ａは中央に挿通穴３７ｄが形成された扁平な円筒形状である。基部３７ａは、回転部材３１（内側部材３３ａ）及びサンギヤ３４ａ（外側部材３３ｂ）との間に回転部材３１（内側部材３３ａ）及びサンギヤ３４ａ（外側部材３３ｂ）に対して相対回転可能に設けられている。取付部３７ｂは、扁平な円筒形状であり、基部３７ａの外周側に形成されている。接続部３７ｃは、円環板形状であり、基部３７ａと取付部３７ｂとを接続している。挿通穴３７ｄに回転部材３１が挿通し、挿通穴３７ｄと回転部材３１との間に設けられたニードルベアリング等の軸受３９によって、中間部材３７は回転部材３１（内側部材３３ａ）に回転可能に設けられている。このようにして、中間部材３７（基部３７ａ）は、後述するツーウェイクラッチ３３の内側部材３３ａ（回転部材３１）及び外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）と相対回転可能に設けられている。

図４及び図５に示すように、ツーウェイクラッチ３３は、内側部材３３ａ、外側部材３３ｂ、複数の軸部３３ｃ、複数の第一カム３３ｄ、複数の第二カム３３ｅ、第一付勢部材３３ｆ、及び第二付勢部材３３ｇから構成されている。内側部材３３ａは、軸形状又は円環形状である。本実施形態では、内側部材３３ａは、回転部材３１である。内側部材３３ａである回転部材３１は、断面傾向が円形状の外周面である第一接触面３３ｑが形成されている。なお、内側部材３３ａと回転部材３１とが別体であり、内側部材３３ａが回転部材３１の外周側において回転部材３１に固定されている実施形態であっても差し支え無い。

外側部材３３ｂは、扁平な円筒形状であり、内側部材３３ａの外周側に、内側部材３３ａと同軸的、且つ、内側部材３３ａに対して相対回転可能に設けられている。外側部材３３ｂは、本実施形態では、後述する遊星歯車機構３４のサンギヤ３４ａである。外側部材３３ｂであるサンギヤ３４ａには、断面形状が円形状の内周面である第二接触面３３ｒが形成されている。なお、外側部材３３ｂとサンギヤ３４ａとが別体であり、外側部材３３ｂがサンギヤ３４ａの内周側においてサンギヤ３４ａに固定されている実施形態であっても差し支え無い。

図４及び図６に示すように、複数の軸部３３ｃは、内側部材３３ａと外側部材３３ｂの間の位置において、所定角度をおいて、内側部材３３ａ及び外側部材３３ｂの軸線方向に沿って、中間部材３７の基部３７ａに形成されている。図４及び図５に示すように、各軸部３３ｃには、第一カム３３ｄ及び第二カム３３ｅが互いに重ね合わされて、各軸部３３ｃに対して回転可能に設けられている。言い換えると、第二カム３３ｅは、第一カム３３ｄが設けられている軸部３３ｃに並設されている。なお、第一カム３３ｄはエンジン１側に設けられ、第二カム３３ｅは、変速機４側に設けられている。

図４及び図５に示すように、第一カム３３ｄには、第一挿通穴３３ｎが形成されている。この第一挿通穴３３ｎに軸部３３ｃが挿通して、第一カム３３ｄが、軸部３３ｃに対して回転可能に設けられている。図５に示すように、第一カム３３ｄには、内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑと離接可能に対向する第一カム面３３ｉが形成されている。第一カム面３３ｉは、中間部材３７が内側部材３３ａに対して内側部材３３ａの回転軸を中心とする第一回転方向ｄ１に回転すると、第一接触面３３ｑと係合する。なお、第一回転方向ｄ１は、図５において、反時計回り方向である。第一カム面３３ｉの第一接触面３３ｑとの係合可能な部分は、第一カム３３ｄの自転中心からの半径ａが、第一カム３３ｄの回転軸を中心とする第三回転方向ｄ３に徐々に大きくなっている。なお、第三回転方向ｄ３は、図５において、時計回り方向である。図４や図５に示すように、第一カム３３ｄの第一カム面３３ｉが形成されている部分と反対側の部分には、第一溝３３ｈが形成されている。各第一カム３３ｄの各第一溝３３ｈに、第一付勢部材３３ｆが半径方向に拡げられた状態で取り付けられている。図７に示すように、第一付勢部材３３ｆは、円環状のコイルスプリングである。第一挿通穴３３ｎの内径は、軸部３３ｃの外径よりも僅かに大きくなっている。このため、各第一カム３３ｄは、各軸部３３ｃに対して、軸部３３ｃの軸線方向と直交する方向に僅かに移動可能となっている。第一付勢部材３３ｆによって、各第一カム３３ｄは、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑ側に移動する方向に付勢される。このため、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑに押し当てられる。

このような構成によって、図５において、中間部材３７が内側部材３３ａ（回転部材３１）に対して反時計回りの第一回転方向ｄ１に相対回転すると、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑに押し当てられて、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑと係合し、ツーウェイクラッチ３３が第一ロック状態となり、中間部材３７と内側部材３３ａ（回転部材３１）とが第一回転方向ｄ１に一体回転する。一方で、図５において、中間部材３７が内側部材３３ａ（回転部材３１）に対して時計回りの第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑに対して滑る。

図４に示すように、第二カム３３ｅには、第二挿通穴３３ｐが形成されている。この第二挿通穴３３ｐに軸部３３ｃが挿通して、第二カム３３ｅが、軸部３３ｃに対して回転可能に設けられている。
図５に示すように、第二カム３３ｅには、外側部材３３ｂの内周面である第二接触面３３ｒと離接可能に対向する第二カム面３３ｋが形成されている。第二カム面３３ｋは、中間部材３７が外側部材３３ｂに対して、時計回り方向の第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第二接触面３３ｒと係合する。第二カム面３３ｋの第二接触面３３ｒとの係合可能な部分は、第二カム３３ｅの自転中心からの半径ｂが、第二カム３３ｅの回転軸を中心とする第四回転方向ｄ４に徐々に大きくなっている。なお、第四回転方向ｄ４は、図５において、時計回り方向であり、第三回転方向ｄ３と同じ回転方向である。図４や図５に示すように、第二カム面３３ｋの第二カム面３３ｋが形成されている部分と反対側の部分には、第二溝３３ｍが形成されている。各第二カム３３ｅの各第二溝３３ｍに、第二付勢部材３３ｇが半径方向に圧縮された状態で取り付けられている。図８に示すように、第二付勢部材３３ｇは、Ｃリングである。第二挿通穴３３ｐの内径は、軸部３３ｃの外径よりも僅かに大きくなっている。このため、各第二カム３３ｅは、各軸部３３ｃに対して、軸部３３ｃの軸線方向と直交する方向に僅かに移動可能となっている。第二付勢部材３３ｇによって、各第二カム３３ｅは、第二カム面３３ｋが外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）の内周面である第二接触面３３ｒ側に移動する方向に付勢される。このため、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに押し当てられる。

このような構成によって、図５において、中間部材３７が外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）に対して時計回りの第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第二カム面３３ｋが外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）の内周面である第二接触面３３ｒに押し当てられ、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに係合する。すると、第二カム３３ｅを取り付けている中間部材３７と外側部材３３ｂとが係合し、ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態となる。この状態では、回転トルクが中間部材３７から外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）に伝達され、中間部材３７と外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）が、第二回転方向ｄ２に一体回転する。一方で、図５において、中間部材３７が外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）に対して反時計回りの第一回転方向ｄ１に相対回転すると、第二カム面３３ｋが外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）の内周面である第二接触面３３ｒに対して滑る。

内側部材３３ａ（回転部材３１）が、中間部材３７に対して時計回りの第二回転方向ｄ２に回転すると、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑに押し当てられて、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑに係合する。すると、内側部材３３ａと第一カム３３ｄを取り付けている中間部材３７とが係合し、ツーウェイクラッチ３３が第三ロック状態となる。この状態では、内側部材３３ａ（回転部材３１）から中間部材３７に回転トルクが伝達され、内側部材３３ａ（回転部材３１）と中間部材３７が第二回転方向ｄ２に一体回転する。一方で、内側部材３３ａ（回転部材３１）が、中間部材３７に対して反時計回りの第一回転方向ｄ１に回転すると、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑに対して滑り、ツーウェイクラッチ３３がフリー状態となる。この状態では、回転トルクが内側部材３３ａ（回転部材３１）から中間部材３７に伝達されない。

遊星歯車機構３４は、サンギヤ３４ａ、リングギヤ３４ｂ、キャリア３４ｃ、及び複数のプラネタリギヤ３４ｄから構成されている。サンギヤ３４ａは、円環形状であり、回転部材３１の外周側に、回転部材３１と同軸に設けられている。リングギヤ３４ｂは、円環形状であり、サンギヤ３４ａの外周側に、回転部材３１及びサンギヤ３４ａと同軸に設けられ、ハウジング３２（固定部材）に固定されている。複数のプラネタリギヤ３４ｄは、サンギヤ３４ａとリングギヤ３４ｂとの間に設けられ、サンギヤ３４ａ及びリングギヤ３４ｂと噛み合っている。

キャリア３４ｃは、複数のプラネタリギヤ３４ｄを回転可能に支持している。図６に示すように、キャリア３４ｃは、対向する一対の円環板が接続された本体部３４ｆと、本体部３４ｆに複数取り付けられプラネタリギヤ３４ｄを回転可能に支持する軸部３４ｇとから構成されている。なお、プラネタリギヤ３４ｄと本体部３４ｆとの間には、ワッシャー３４ｈが設けられている（図６示）。キャリア３４ｃの本体部３４ｆは、回転部材３１（内側部材３３ａ）に固定されている。このため、キャリア３４ｃは、回転部材３１（内側部材３３ａ）と一体回転し、変速機４の入力軸４ａと一体回転する。また、クラッチ２が接続している場合には、キャリア３４ｃは、エンジン１の駆動軸１ａと一体回転する。

電動機３５は、ステータ３５ａ及びロータ３５ｂから構成されている。ステータ３５ａは、円環形状であり、ハウジング３２の内周面に取り付けられている。ロータ３５ｂは、円環形状であり、ステータ３５ａの内周側に、ステータ３５ａに対して相対回転可能に設けられている。ロータ３５ｂは、中間部材３７の取付部３７ｂの外周面に取り付けられている。インバータ装置９からステータ３５ａに駆動電流が供給されると、ロータ３５ｂが回転する。

回転検出部３８は、電動機３５のロータ３５ｂの回転を検出し、その検出結果を制御部１０に出力するものである。回転検出部３８は、例えばレゾルバであり、ステータ３８ａ及びロータ３８ｂとから構成されている。ステータ３８ａは、円環形状であり、ハウジング３２（固定部材）に取り付けられている。ロータ３５ｂは、円環形状であり、ステータ３８ａの内周側に設けられ、中間部材３７に取り付けられている。

（二方向切替機構付電動機の動作）
次に、二方向切替機構付電動機３の動作について、図９に示す速度線図を用いて説明する。図９の速度線図において、縦軸は、遊星歯車機構３４の各回転要素の回転速度に対応している。図２において、Ｎｓはサンギヤ３４ａの回転速度、Ｎｃはキャリア３４ｃの回転速度、Ｎｒはリングギヤ３４ｂの回転速度を表している。ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態である場合、つまり、中間部材３７とサンギヤ３４ａが第二回転方向ｄ２に一体回転する場合には、Ｎｓは電動機３５のロータ３５ｂの回転速度（電動機回転速度Ｎｍｏ）である。Ｎｃは、回転部材３１の回転速度（回転部材回転速度Ｎｍａ）であり、変速機４の入力軸４ａの回転速度（入力軸回転速度Ｎｉ）である。また、クラッチ２が接続されている場合には、Ｎｃはエンジン１の駆動軸１ａの回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）である。リングギヤ３４ｂは、ハウジング３２に固定されているので、Ｎｒは０である。ツーウェイクラッチ３３が第三ロック状態である場合、つまり、回転部材３１と中間部材３７が第二回転方向ｄ２に一体回転する場合には、Ｎｃは電動機回転速度Ｎｍｏである。

ＮｓとＮｃの縦線の間隔を１とすると、ＮｃとＮｒの縦線の間隔は遊星歯車機構３４のギヤ比λ（サンギヤ３４ａとリングギヤ３４ｂとの歯数比（サンギヤ３４ａの歯数／リングギヤ３４ｂの歯数））となっている。Ｌ１は、ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態であり、電動機回転速度Ｎｍｏが遊星歯車機構３４によって減速される場合の遊星歯車機構３４の速度線図である。
エンジン１の駆動軸１ａの回転方向は、上記した第二回転方向ｄ２である。
電動機３５のロータ３５ｂが第二回転方向ｄ２に回転している状態を、電動機３５が正回転しているとする。

電動機３５でエンジン１を始動させる場合には、まず、制御部１０は、アクチュエータ２ｃに指令を出力し、クラッチ２を接続させる。次に、制御部１０は、インバータ装置９に、電動機３５を正回転させる指令を出力する。これにより、中間部材３７が第二回転方向ｄ２に回転し、ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態となる。すると、サンギヤ３４ａが第二回転方向ｄ２に回転し、サンギヤ３４ａの回転が遊星歯車機構３４において、λ／（λ＋１）の減速比で減速されて、サンギヤ３４ａに伝達された電動機３５が出力するモータトルクＴｍが増幅されて、キャリア３４ｃに出力される。そして、増幅されたモータトルクＴｍが、回転部材３１及びクラッチ２を介して、駆動軸１ａに伝達されて、駆動軸１ａが回転して、エンジン１が始動する。このように、電動機３５が出力するモータトルクＴｍが、遊星歯車機構３４で増幅されて、エンジン１の駆動軸１ａに伝達される。このため、気温が低温であり、エンジン１のフリクショントルクが大きい場合でも、確実に電動機３５で駆動軸１ａを回転させることができ、確実にエンジン１を始動させることができる。

エンジン１の始動が完了し、クラッチ２が接続している場合には、回転部材３１（内側部材３３ａ）が、第二回転方向ｄ２に回転する。すると、上記したように、ツーウェイクラッチ３３が第三ロック状態となり、回転部材３１と中間部材３７が、第二回転方向ｄ２に一体回転する。この結果、電動機３５のロータ３５ｂが第二回転方向ｄ２に正回転して、電動機３５において発電が実行される。このように、エンジン１が出力するエンジントルクＴｅで、電動機３５において発電する場合には、エンジン１の回転速度が遊星歯車機構３４で減速されず、電動機３５の発電効率が高くなる回転速度で、ロータ３５ｂが回転する。このため、電動機３５の発電効率を高くすることができる。

電動機３５で駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動させる場合には、制御部１０は、インバータ装置９に、電動機３５を正回転させる指令を出力する。これにより、電動機３５によって、中間部材３７が第二回転方向ｄ２に回転し、ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態となる。すると、サンギヤ３４ａが第二回転方向ｄ２に回転し、サンギヤ３４ａの回転が遊星歯車機構３４において、λ／（λ＋１）の減速比で減速されて、サンギヤ３４ａに伝達された電動機３５が出力してモータトルクＴｍが増幅されて、キャリア３４ｃに出力される。そして、増幅されたモータトルクＴｍが、回転部材３１を介して、変速機４の入力軸４ａに伝達され、駆動輪６Ｒ、６Ｌが駆動される。

電動機３５が出力するモータトルクＴｍのみで駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動する場合には、制御部１０は、アクチュエータ２ｃ指令を出力して、クラッチ２を切断する。これにより、駆動軸１ａが回転しないので、エンジン１においてフリクションロスが発生せず、電力が無駄に消費されることが防止される。上述したように、電動機３５が出力するモータトルクＴｍは、遊星歯車機構３４で増幅されて変速機４の入力軸４ａに入力される。このため、大きなモータトルクＴｍを発生させることができる電動機３５を用いなくても、電動機３５が出力するモータトルクＴｍのみで、駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動することができる。よって、電動機３５を小型化することができ、ひいては、二方向切替機構付電動機３を小型化することができ、車両Ｖを小型化することができる。

エンジン１が出力するエンジントルクＴｅと電動機３５が出力するモータトルクＴｍの両方で、駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動する場合には、制御部１０は、アクチュエータ２ｃに指令を出力して、クラッチ２を接続する。このように、駆動輪６Ｒ、６Ｌは、エンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍの両方で駆動される。このため、エンジントルクＴｅのみで駆動輪６Ｒ、６Ｌが駆動されている状態で、運転者がアクセルペダル（不図示）を踏み込み、車両Ｖの加速を欲する場合に、エンジントルクＴｅに加えて、モータトルクＴｍで駆動輪６Ｒ、６Ｌを駆動させることができる。この結果、車両Ｖの加速に対する応答性が良好となり、車両Ｖのドライバビリティが良好となる。

（本実施形態の効果）
上記した説明から明らかなように、第一カム３３ｄは、中間部材３７の軸部３３ｃに回転可能に設けられ、第一接触面３３ｑと離接可能であり、中間部材３７が内側部材３３ａに対して内側部材３３ａの回転軸を中心とする第一回転方向ｄ１に相対回転すると、第一接触面３３ｑと係合する第一カム面３３ｉが形成されている。そして、第二カム３３ｅは、中間部材３７の軸部３３ｃに回転可能に設けられ、第二接触面３３ｒと離接可能であり、中間部材３７が外側部材３３ｂに対して第一回転方向ｄ１と反対方向の第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第二接触面３３ｒと係合する第二カム面３３ｋが形成されている。これにより、中間部材３７が外側部材３３ｂに対して第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに押し当てられ、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに係合し、この結果、第二カム３３ｅを取り付けている中間部材３７と外側部材３３ｂとが係合する。すると、ツーウェイクラッチ３３がロックし、中間部材３７から外側部材３３ｂに正トルクが伝達される。一方で、中間部材３７が内側部材３３ａに対して第一回転方向ｄ１に相対回転すると、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑに押し当てられて、第一接触面３３ｑが第一接触面３３ｑに係合し、この結果、第一カム３３ｄを取り付けている中間部材３７と内側部材３３ａとが係合する。すると、ツーウェイクラッチ３３がロックし、中間部材３７から内側部材３３ａに正トルクと反対側の負トルクが伝達される。このように、構造が複雑とならずに、正トルクが伝達される部材と異なる部材に負トルクを伝達させることができるツーウェイクラッチ３３を提供することができる。このように、ツーウェイクラッチ３３は単純な構造であるので、ツーウェイクラッチ３３の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができる。

第一カム面３３ｉの第一接触面３３ｑとの係合可能な部分は、第一カム３３ｄの自転中心からの半径ａが第一カム３３ｄの回転軸を中心とする第三回転方向３ｄ（反時計回り）に徐々に大きくなるように形成されている。れにより、中間部材３７が内側部材３３ａ（回転部材３１）に対して反時計回りの第一回転方向ｄ１に相対回転すると、第一カム面３３ｉが内側部材３３ａ（回転部材３１）の外周面である第一接触面３３ｑに押し当てられる。このため、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑと確実に係合し、ツーウェイクラッチ３３が確実に第一ロック状態となる。
第二カム面３３ｋの第二接触面３３ｒとの係合可能な部分は、第二カム３３ｅの自転中心からの半径ｂが第二カム３３ｅの回転軸を中心とし第三回転方向３ｄと同じ回転方向の第四回転方向ｄ４に徐々に大きくなるように形成されている。これにより、中間部材３７が外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）に対して時計回りの第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第二カム面３３ｋが外側部材３３ｂ（サンギヤ３４ａ）の内周面である第二接触面３３ｒに押し当てられる。このため、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに確実に係合し、ツーウェイクラッチ３３が確実に第二ロック状態となる。

第一付勢部材３３ｆは、第一カム３３ｄを、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑ側に移動される側に付勢する。これにより、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑに確実に押し当てられる。このため、ツーウェイクラッチ３３が、確実に第一ロック状態となり、中間部材３７から内側部材３３ａに確実に回転トルクが伝達される。また、ツーウェイクラッチ３３が確実に第三ロック状態となり、内側部材３３ａから中間部材３７に確実に回転トルクが伝達される。
また、第二付勢部材３３ｇは、第二カム３３ｅを、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒ側に移動される側に付勢する。これにより、第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに確実に押し当てられる。このため、ツーウェイクラッチ３３が、確実に第二ロック状態となり、中間部材３７から外側部材３３ｂに確実に回転トルクが伝達される。

第二カム３３ｅは、第一カム３３ｄが設けられている軸部３３ｃに並設されている。これにより、第二カム３３ｅが第一カム３３ｄが設けられている軸部３３ｃと別の軸部に設けられている構成と比較して、第一カム面３３ｉが第一接触面３３ｑに係合する箇所、及び第二カム面３３ｋが第二接触面３３ｒに係合する箇所が２倍に増大する。このため、中間部材３７から内側部材３３ａ又は外側部材３３ｂに安定してトルクが伝達される。

二方向切替機構付電動機３は、ツーウェイクラッチ３３と、サンギヤ３４ａと、ハウジング３２（固定部材）と、サンギヤ３４ａの外周側に、ハウジング３２に固定されたリングギヤ３４ｂと、サンギヤ３４ａとリングギヤ３４ｂとの間に設けられ、サンギヤ３４ａ及びリングギヤ３４ｂに噛み合うプラネタリギヤ３４ｄと、プラネタリギヤ３４ｄを回転可能に軸支し、回転部材３１（内側部材３３ａ）に固定されたキャリア３４ｃと、ハウジング３２（固定部材）に固定されたステータ３５ａと、ステータ３５ａの内周側にステータ３５ａに対して相対回転可能に設けられ、中間部材３７に固定されたロータ３５ｂと、を備えた電動機３５と、を有し、外側部材３３ｂは、サンギヤ３４ａであり、第一カム面３３ｉは、内側部材３３ａが中間部材３７に対して、第二回転方向ｄ２に相対回転すると、第一接触面３３ｑと係合する。

このような構成によって、電動機３５が時計回りの第二回転方向ｄ２に回転すると、中間部材３７が第二回転方向ｄ２に回転し、ツーウェイクラッチ３３が第二ロック状態となる。すると、サンギヤ３４ａが第二回転方向ｄ２に回転し、サンギヤ３４ａの回転が遊星歯車機構３４において、λ／（λ＋１）の減速比で減速されて、サンギヤ３４ａに伝達された電動機３５が出力するモータトルクＴｍが増幅されて、キャリア３４ｃに出力される。そして、増幅されたモータトルクＴｍが、回転部材３１及びクラッチ２を介して、駆動軸１ａに伝達されて、駆動軸１ａが回転して、エンジン１が始動する。

また、エンジン１によって、回転部材３１が、第二回転方向ｄ２に回転されると、ツーウェイクラッチ３３が第三ロック状態となり、回転部材３１と中間部材３７が、第二回転方向ｄ２に一体回転する。この結果、電動機３５のロータ３５ｂが第二回転方向ｄ２に正回転して、電動機３５において発電が実行される。

このように、本実施形態のツーウェイクラッチ３３を用いた二方向切替機構付電動機３では、エンジン１を始動させるスタータモータと、車両Ｖの電気使用部において使用される電力を発電する発電機とを、単一の電動機３５で構成することができる。このため、スタータモータと発電機からなるエンジン補機として、二方向切替機構付電動機３を用いることにより、エンジン補機を小型化、軽量化、及び低コスト化を図ることができる。

そして、電動機３５をスタータモータとして用いる場合には、電動機３５の回転トルクが、遊星歯車機構３４で減速されて、エンジン１の駆動軸１ａに伝達されるので、気温が低温であり、エンジン１のフリクショントルクが大きい場合でも、確実に電動機３５で駆動軸１ａを回転させることができ、確実にエンジンを始動させることができる。また、電動機３５を発電機として用いる場合には、エンジン１の回転速度が遊星歯車機構３４で減速されず、電動機３５の発電効率が高い回転速度で、ロータ３５ｂが回転する。このため、電動機３５の発電効率を高くすることができる。

（別の実施形態）
上記した実施形態では、クラッチ２は、エンジン１と二方向切替機構付電動機３との間に設けられている。しかし、クラッチ２が、二方向切替機構付電動機３と変速機４との間に設けられている実施形態であっても差し支え無い。或いは、クラッチ２が、エンジン１と二方向切替機構付電動機３との間、及び二方向切替機構付電動機３と変速機４との間の両方に設けられている実施形態であっても差し支え無い。

上記した実施形態では、第一付勢部材３３ｆは、円環状に形成されたコイルスプリングである。しかし、第一付勢部材３３ｆが、円環状のゴムや、直線状の複数のコイルスプリング等である実施形態であっても差し支え無い。
また、上記した実施形態では、第二付勢部材３３ｇは、Ｃリングである。しかし、第二付勢部材３３ｇは、円環状のゴムや、直線状の複数のコイルスプリング等である実施形態であっても差し支え無い。

上記説明した実施形態では、第一カム３３ｄ及び第二カム３３ｅは、同一の軸部３３ｃに重ね合わされて設けられている。しかし、第一カム３３ｄと第二カム３３ｅが異なる軸部３３ｃに設けられている実施形態、つまり、第一カム３３ｄと第二カム３３ｅが、交互に軸部３３ｃに設けられている実施形態であっても差し支え無い。

上記説明した実施形態では、回転部材３１（内側部材３３ａ）は、円筒形状である。しかし、回転部材３１（内側部材３３ａ）が、円柱形状である実施形態であっても差し支え無い。

３…二方向切替機構付電動機、３１…回転部材、３２…ハウジング（固定部材）、３３…ツーウェイクラッチ、３３ａ…内側部材、３３ｂ…外側部材、３３ｃ…軸部、３３ｄ…第一カム、３３ｅ…第二カム、３３ｆ…第一付勢部材、３３ｇ…第二付勢部材、３３ｉ…第一カム面、３３ｋ…第二カム面、３３ｑ…第一接触面、３３ｒ…第二接触面、３４ａ…サンギヤ、３４ｂ…リングギヤ、３４ｃ…キャリア、３４ｄ…プラネタリギヤ、３５…電動機、３５ａ…ステータ、３５ｂ…ロータ、３７…中間部材

Claims (5)

1. 円筒状又は円柱形状に形成され外周面に第一接触面が形成された内側部材と、
   円筒状に形成され前記内側部材の外周側に前記内側部材と同軸的かつ相対回転可能に設けられ、内周面に第二接触面が形成された外側部材と、
   円筒状に形成され、前記内側部材及び前記外側部材との間に前記内側部材及び前記外側部材に対して相対回転可能に設けられた基部と、前記基部に前記内側部材及び前記外側部材の軸線方向に沿って形成された複数の軸部と、を備え、前記内側部材又は前記外側部材との間でトルクがそれぞれ伝達される中間部材と、
   前記軸部に回転可能に設けられ、前記第一接触面と離接可能であり、前記中間部材が前記内側部材に対して前記内側部材の回転軸を中心とする第一回転方向に相対回転した場合に前記第一接触面と係合する第一カム面が形成された第一カムと、
   前記第一カムが設けられている前記軸部と同一の前記軸部または異なる前記軸部に回転可能に設けられ、前記第二接触面と離接可能であり、前記中間部材が前記外側部材に対して前記第一回転方向と反対方向の第二回転方向に相対回転した場合に前記第二接触面と係合する第二カム面が形成された第二カムと、を有するツーウェイクラッチ。
2. 前記第一カム面の前記第一接触面との係合可能な部分は、前記第一カムの自転中心からの半径が前記第一カムの回転軸を中心とする第三回転方向に徐々に大きくなるように形成され、
   前記第二カム面の前記第二接触面との係合可能な部分は、前記第二カムの自転中心からの半径が前記第二カムの回転軸を中心とし前記第三回転方向と同じ回転方向の第四回転方向に徐々に大きくなるように形成されている請求項１に記載のツーウェイクラッチ。
3. 前記第二カムは、前記第一カムが設けられている前記軸部と同一の軸部に並設されている請求項１又は請求項２に記載のツーウェイクラッチ。
4. 前記第一カムを、前記第一カム面が前記第一接触面側に移動される側に付勢する第一付勢部材と、
   前記第二カムを、前記第二カム面が前記第二接触面側に移動される側に付勢する第二付勢部材と、を有する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のツーウェイクラッチ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のツーウェイクラッチと、
   サンギヤと、
   固定部材と、
   前記サンギヤの外周側に、前記固定部材に固定されたリングギヤと、
   前記サンギヤと前記リングギヤとの間に設けられ、前記サンギヤ及び前記リングギヤに噛み合うプラネタリギヤと、
   前記プラネタリギヤを回転可能に軸支し、前記内側部材に固定されたキャリアと、
   前記固定部材に固定されたステータと、前記ステータの内周側に前記ステータに対して相対回転可能に設けられ、前記中間部材に固定されたロータと、を備えた電動機と、を有し、
   前記外側部材は、サンギヤであり、
   前記第一カム面は、前記内側部材が前記中間部材に対して、前記第二回転方向に相対回転すると、前記第一接触面と係合する二方向切替機構付電動機。

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