JP7172480B2 - クラッチレリーズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械などに使用される、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）やオートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）用のクラッチ装置に組み込まれ、クラッチの断接を行うために利用するクラッチレリーズ装置に関する。

自動車用の変速機は、マニュアルトランスミッションとオートマチックトランスミッション（ＡＴ）とに大別される。マニュアルトランスミッションは、オートマチックトランスミッションに比べて、構造が簡単で製造コストを抑えやすい、修理が容易であるなどの理由から、新興国など一部の地域で高い需要がある。

また、欧州の自動車メーカを中心に、低燃費化を目的として、高速巡航時などのアクセルオフ時に、エンジンとトランスミッションとを切り離して惰性走行を行うといった、コースティング走行を積極的に採用することが考えられている。このようなコースティング走行を行うには、変速操作とは別に、クラッチを切り離す操作が必要になるため、クラッチの操作回数の増加に繋がる。これに対し、近年、女性ドライバの増加や交通渋滞の増加などの理由により、クラッチ操作を簡便にするイージードライブ化への要求が高まっている。

そして、イージードライブ化を図るべく、クラッチ制御の自動化、すなわち、シフトレバー操作はこれまで通り手動で行い、クラッチペダル操作のみを自動化することが考えられている。また、このようなクラッチ制御の自動化に適用可能な、クラッチレリーズ装置の構造も考えられ始めている。

特開２００８－１０１６４３号公報には、制御装置から出される信号に基づいてレリーズシリンダ内に所定の圧油を送り込むことで、レリーズフォークの動きを制御し、クラッチの制御を行う技術が記載されている。また、特開２０１０－９１０４３号公報には、制御装置から出される信号に基づいてコンセントリックスレーブシリンダ（ＣＳＣ）に導入する油圧を制御することで、クラッチの制御を行う技術が記載されている。

特開２００８－１０１６４３号公報 特開２０１０－９１０４３号公報

ただし、特開２００８－１０１６４３号公報および特開２０１０－９１０４３号公報に記載されたいずれの構造も、オイルリザーバや複雑な油圧配管が必要になる。また、特開２００８－１０１６４３号公報に記載された構造は、レリーズシリンダやレリーズフォークがさらに必要であり、特開２０１０－９１０４３号公報に記載された構造は、コンセントリックスレーブシリンダがさらに必要である。このため、重量が増加しやすくなるとともに、設置スペースが嵩むといった問題を生じる。また、特開２００８－１０１６４３号公報および特開２０１０－９１０４３号公報に記載されたいずれの構造も、油圧制御を行うため、油漏れの問題を生じる可能性がある。

そこで、電動モータの出力軸の回転を、カム装置により直線運動に変換し、この直線運動により、ダイヤフラムばねを、レリーズ軸受を介して押圧することで、クラッチの断接状態を切り換えることが考えられる。

ところで、エンジンルームなどの限られた空間内においては、トランスミッションとエンジンとは、軸方向に近接して配置されるため、クラッチ装置の設置スペースの軸方向寸法は限られる。一方、ダイヤフラムばねの押圧力を十分に確保するためには、カム装置の軸方向寸法の拡縮量を十分確保する必要がある。したがって、電動モータの出力軸の回転を、カム装置により直線運動に変換し、ダイヤフラムばねを押圧するクラッチレリーズ装置では、駆動側カムに対する被駆動側カムの軸方向に関するストローク（軸方向に関する相対変位量）の確保が課題となる。このような課題は、大型乗用車など、排気量が比較的大きく、大きなクラッチ締結力が必要となる自動車用のクラッチレリーズ装置では、ウォームホイールのホイール歯の幅寸法を確保する必要があるため、顕著になりやすい。

本発明は、上述のような事情に鑑み、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置全体の小型化および軽量化を図るとともに、油漏れを防止でき、さらに、ウォームホイールのホイール歯の幅寸法を確保しつつ、駆動側カムに対する被駆動側カムの軸方向に関するストロークを十分に確保することができる、クラッチレリーズ装置の構造を実現することを目的としている。

本発明のクラッチレリーズ装置は、電動モータと、ウォーム減速機と、カム装置と、レリーズ軸受とを備える。
前記ウォーム減速機は、前記電動モータにより回転駆動され、外周面にウォーム歯を有するウォーム軸と、外周面に前記ウォーム歯と噛合するホイール歯を有するウォームホイールとを含む。
前記カム装置は、前記ウォームホイールに対し支持固定されるとともに、軸方向片側面に駆動側カム面を有する駆動側カムと、前記駆動側カム面に対向する軸方向他側面に被駆動側カム面を有する被駆動側カムと、前記駆動側カム面と前記被駆動側カム面との間に転動自在に配置された複数個の転動体とを含む。
前記レリーズ軸受は、トランスミッションの入力軸の周囲に、該入力軸に対する軸方向の相対変位を可能に支持され、前記被駆動側カムにより軸方向に押圧されるのに伴い、ダイヤフラムばねを押圧する。
本発明のクラッチレリーズ装置では、前記駆動側カム面のうち、軸方向に関する高さが最も低い底部（前記駆動側カム面のうちで、軸方向に関して最も他側に位置する部分、すなわちカム装置の軸方向寸法を最も短くした状態で前記転動体が接触している部分）が、軸方向に関して、前記ホイール歯の軸方向片側の端面と軸方向他側の端面との間に位置している。

さらに、前記ウォームホイールは、外周面に、前記ホイール歯を直接または他の部材を介して形成したホイール側円筒部と、該ホイール側円筒部の軸方向中間部または軸方向他側部分から径方向内方に突出したホイール側フランジ部とを有する。
本発明のクラッチレリーズ装置は、ハウジングと、軸受ガイドとをさらに備える。
前記ハウジングは、軸方向他側部分の外周面が、前記ホイール側円筒部の軸方向片側部分の内周面に対向するように配置された外径側案内筒部を有する。
前記軸受ガイドは、前記レリーズ軸受を外嵌するガイド側小径筒部と、該ガイド側小径筒部の軸方向他側の端部から径方向外方に折れ曲がるとともに、軸方向他側面を前記被駆動側カムの軸方向片側面に突き当てたガイド側接続部と、該ガイド側接続部の径方向外側の端部から軸方向他側に向けて折れ曲がるとともに、前記外径側案内筒部に対し、軸方向の変位を可能に内嵌されたガイド側大径筒部とを有する。

前記ウォームホイールを、前記入力軸の周囲に該入力軸に対する相対回転を自在に支持する支持軸受をさらに備えることができる。
この場合、前記駆動側カムを、軸方向片側面に前記駆動側カム面を有するとともに、軸方向他側面を、前記ホイール側フランジ部の軸方向片側面、および／または、前記支持軸受の軸方向片側面に突き当てたカム本体と、該カム本体の軸方向他側面から軸方向他方に突出し、前記ホイール側フランジ部の内周面と前記支持軸受の外周面との間に挟持されるカム側円筒部とを含むものとする。

前記カム本体を、軸方向他側面を前記支持軸受の軸方向片側面に突き当てるものとするとともに、前記カム側円筒部を、前記カム本体の軸方向他側面の径方向外側の端部から軸方向他方に突出するものとすることができる。
この場合、前記駆動側カムを、前記カム本体の外周面の軸方向他側の端部から径方向外方に突出し、軸方向他側面を前記ホイール側フランジ部の軸方向片側面に突き当てたカム側フランジ部をさらに含むものとする。

本発明のクラッチレリーズ装置は、前記被駆動側カムに対し支持固定され、軸方向片側を向いた段部を有するガイド筒部と、前記段部と前記ガイド側接続部の軸方向他側面との間に挟持されたコイルドウェーブスプリングとをさらに備えることができる。

前記入力軸の周囲に配置され、前記入力軸に入力された実トルクを検出するトルクセンサをさらに備えることができる。
この場合、前記トルクセンサの少なくとも一部を、前記ウォームホイールと径方向に重畳する位置に配置する。

本発明のクラッチレリーズ装置によれば、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置全体の小型化および軽量化を図れるとともに、油漏れを防止できる。さらに本発明のクラッチレリーズ装置によれば、ウォームホイールのホイール歯の幅寸法を確保しつつ、駆動側カムに対する被駆動側カムの軸方向に関するストロークを十分に確保することができる。

図１は、本発明の実施の形態の１例にかかるクラッチ装置の断面図である。 図２は、本発明の実施の形態の１例にかかるクラッチレリーズ装置の断面図である。 図３は、図２のＸ部拡大図である。 図４は、駆動側カム、ウォームホイールおよび支持軸受を取り出して示す斜視図である。 図５（Ａ）は、駆動側カム、ウォームホイールおよび支持軸受を取り出して、エンジン側から見た端面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＹ－Ｙ断面図である。 図６は、カム装置の動作を説明するためにカム装置を径方向外側から見た模式図であり、図６（Ａ）は駆動側カムと被駆動側カムとの中立状態（初期状態）を示しており、図６（Ｂ）は駆動側カムを被駆動側カムに対して相対回転させた状態を示している。 図７は、レリーズ軸受のストロークとトランスミッションの入力軸に伝達されるトルクとの関係を示す線図である。

図１～図６（Ｂ）は、本発明の実施の形態の第１例を示している。クラッチ装置１は、エンジンとトランスミッションとの間に配置されて、エンジンのクランクシャフトと、トランスミッションの入力軸２との間の動力の伝達状態を切り換える。クラッチ装置１は、フライホイール３と、クラッチディスク（摩擦板）４と、プレッシャプレート５と、ダイヤフラムばね６と、クラッチレリーズ装置７とを備える。

フライホイール３は、例えば鋳鉄などの金属製で、クランクシャフトの端部に、例えば複数本のボルトなどを用いて結合固定されており、クランクシャフトと同期して回転する。

クラッチディスク４は、図示は省略するが、径方向外側部分に、エンジントルクが入力される入力部（摩擦部）を有し、径方向内側部分に、入力軸２にトルクを伝達する出力部を有し、径方向中間部にダンパ部を有する。クラッチディスク４は、入力部を、フライホイール３に対し軸方向に対向させた状態で、出力部を、入力軸２にスプライン嵌合させている。

なお、軸方向とは、特に断わらない限り、入力軸２の軸方向をいう。また、軸方向片側とは、エンジンの側である、図１、図２、図３および図５（Ｂ）の左側をいい、軸方向他側とは、トランスミッションの側である、図１、図２、図３および図５（Ｂ）の右側をいう。

フライホイール３の径方向外側部分には、クラッチカバー８が支持固定され、該クラッチカバー８の内側には、クラッチディスク４をフライホイール３に向けて押圧するプレッシャプレート５、および、該プレッシャプレート５をクラッチディスク４に向けて押圧するダイヤフラムばね６が配置されている。

ダイヤフラムばね６は、クラッチカバー８に対して支持されている。なお、本例のクラッチ装置１は、プッシュ式のクラッチ装置であるため、ダイヤフラムばね６の中央部が軸方向片側に向けて押圧されると、プレッシャプレート５がクラッチディスク４から退避する方向（軸方向他側）に移動し、フライホイール３とクラッチディスク４との接続が断たれる構造を有する。ただし、本発明のクラッチレリーズ装置は、プッシュ式のクラッチ装置に限らず、レリーズ軸受を、ダイヤフラムばねを押圧する力が大きくなる方向に移動させることで、クラッチを接続し、反対に押圧する力が小さくなる方向に移動させることで、クラッチの接続を断つ、プル式のクラッチ装置に組み込むこともできる。

クラッチレリーズ装置７は、図示しないＥＣＵ（制御装置）からの制御信号に基づいて、ダイヤフラムばね６に所定の押圧力を付与する。本例のクラッチレリーズ装置７は、電動モータ９と、ハウジング１０と、ウォーム減速機１１と、軸受ガイド１２と、カム装置１３と、レリーズ軸受１４と、トルクセンサ１５とを備える。

電動モータ９は、図示しない出力軸を、入力軸２に対しねじれの位置に配置している。

ハウジング１０は、トランスミッションのフロントケース１６に支持固定されるとともに、電動モータ９を支持固定する。本例では、ハウジング１０は、軸方向片側に配置された第１ハウジング素子３２と、軸方向他側に配置された第２ハウジング素子３３とを備える。そして、これら第１ハウジング素子３２と第２ハウジング素子３３とかなるハウジング１０は、ホイール収容部１７と、ウォーム収容部１８と、外径側案内筒部１９と、段付円筒部２０とを備える。

ホイール収容部１７は、入力軸２の周囲に配置されている。本例では、ホイール収容部１７は、それぞれが円輪板状で、軸方向に離隔して配置された１対の側板部２１ａ、２１ｂと、該１対の側板部２１ａ、２１ｂの径方向外側の端部同士を、周方向に関する一部分を除き、互いに接続する接続筒部２２とを備える。なお、本例では、１対の側板部２１ａ、２１ｂのうち、軸方向片側の側板部２１ａの内径寸法は、軸方向他側の側板部２１ｂの内径寸法よりも大きい。

ウォーム収容部１８は、有底円筒状で、自身の中心軸を、入力軸２に対してねじれの位置に配置している。

外径側案内筒部１９は、円筒状で、軸方向中間部に、軸方向片側の側板部２１ａの径方向内側の端部を連結している。換言すれば、軸方向片側の側板部２１ａは、外径側案内筒部１９の軸方向中間部から径方向外方に突出している。外径側案内筒部１９は、面取り部が形成された軸方向片側の端部を除いて、入力軸２の中心軸を中心とし、軸方向に関して内径寸法が変化しない円筒状の内周面を有する。

段付円筒部２０は、軸方向片側に向かうほど外径寸法および内径寸法が段階的に小さくなる段付円筒状で、入力軸２の周囲に配置されている。段付円筒部２０は、軸方向他側の側板部２１ｂの径方向内側の端部から軸方向片側に向けて折れ曲がった大径筒部２７と、該大径筒部２７の軸方向片側の端部から径方向内方に折れ曲がった外径側接続部２８と、該外径側接続部２８の径方向内側の端部から軸方向片側に向けて折れ曲がった中径筒部２９と、該中径筒部２９の軸方向片側の端部から径方向内方に折れ曲がった内径側接続部３０と、該内径側接続部３０の径方向内側の端部から軸方向片側に向けて折れ曲がった小径筒部３１とを備える。段付円筒部２０のうちで、内径寸法が最も小さい小径筒部３１の内径寸法は、入力軸２の外径寸法よりも大きい。すなわち、入力軸２は、段付円筒部２０の内径側に挿通されている。

本例では、ハウジング１０を構成する第１ハウジング素子３２は、ホイール収容部１７のうちの軸方向片側の側板部２１ａおよび接続筒部２２と、ウォーム収容部１８と外径側案内筒部１９と、第１フランジ片３４とを有する。第１フランジ片３４は、接続筒部２２の軸方向他側の端部外周面の周方向複数箇所から径方向外方に突出している。第２ハウジング素子３３は、ホイール収容部１７のうちの軸方向他側の側板部２１ｂと、段付円筒部２０と、第２フランジ片３５とを有する。第２フランジ片３５は、軸方向他側の側板部２１ｂの軸方向他側部分の外周面の周方向複数箇所から径方向外方に突出している。本例では、第１フランジ片３４および第２フランジ片３５に形成された通孔を挿通したボルト３６を、フロントケース１６に形成されたねじ孔に螺合しさらに締め付けることにより、第１ハウジング素子３２と第２ハウジング素子３３とを結合するとともに、ハウジング１０をフロントケース１６に支持固定している。

ウォーム減速機１１は、ウォーム３７と、ウォームホイール３８とを備える。

ウォーム３７は、軸方向中間部外周面に、ねじ状のウォーム歯３９を有し、ハウジング１０のウォーム収容部１８の内側に、電動モータ９により回転駆動可能に支持されている。本例では、ウォーム３７は、図示しない歯車伝達機構を介して、電動モータ９により回転駆動される。すなわち、本例では、ウォーム３７は、電動モータ９の出力軸に対して平行に配置され、該出力軸に支持固定された駆動側歯車と、ウォーム３７の基端部に配置された従動側歯車とを噛合させている。このため、ウォーム３７と電動モータ９とは、ウォームホイール３８の径方向に関して重畳して配置されている。ただし、電動モータの出力軸とウォームとを、継手を介してトルクの伝達を可能に接続することにより、電動モータの出力軸とウォームとを同軸に配置することもできる。

ウォームホイール３８は、外周面に、ウォーム歯３９と噛合するホイール歯４０を有し、ハウジング１０のホイール収容部１７の内側で、入力軸２の周囲に該入力軸２に対する相対回転を自在に支持されている。本例のウォームホイール３８は、金属製または合成樹脂製で円環状のハブ（芯金）４１と、合成樹脂製のギヤ部４２とを備える。

ハブ４１は、ホイール側円筒部４３と、該ホイール側円筒部４３の軸方向他側部分から径方向内方に突出した円輪状のホイール側フランジ部４４とを備える。本例では、ハブ４１を、ラジアル玉軸受である支持軸受４５により、後述するカム装置１３の駆動側カム４６のカム側円筒部４７を介して、ハウジング１０の大径筒部２７に対し回転自在に支持している。すなわち、支持軸受４５の内輪４８を、大径筒部２７に外嵌固定し、ハブ４１のホイール側フランジ部４４を、支持軸受４５の外輪４９に、カム側円筒部４７を介して外嵌固定している。本例では、ハブ４１を支持軸受４５により、大径筒部２７の周囲に回転自在に支持した状態において、ホイール側円筒部４３の軸方向片側部分の内周面が、ハウジング１０の外径側案内筒部１９の軸方向他側部分の外周面に近接対向している。換言すれば、ホイール側円筒部４３の軸方向片側部分と、ハウジング１０の外径側案内筒部１９の軸方向他側部分とを径方向に重畳させている。なお、支持軸受４５の幅方向（軸方向）中央位置は、ウォーム減速機１１のウォーム３７の中心軸よりも、軸方向に関して他側に位置している。

ギヤ部４２は、外周面に、ホイール歯４０を有する。ギヤ部４２は、ハブ４１のホイール側円筒部４３の外周面に、合成樹脂を射出成型することにより形成され、ホイール側円筒部４３に対し、該ホイール側円筒部４３と一体的に回転するように結合固定されている。なお、ハブ４１に対するギヤ部４２の回転方向の保持力を高めるために、例えば、ホイール側円筒部４３の外周面に、周方向に関する凹凸部を形成し、ギヤ部４２を射出成形により形成する際に、凹凸部のうちの凹部に、ギヤ部４２を構成する合成樹脂の一部を送り込んで、ハブ４１とギヤ部４２とを回転方向に関して凹凸係合させることもできる。なお、本例では、ホイール歯４０の軸方向に関する幅寸法を、例えば４０ｍｍ以下とすることができる。

軸受ガイド１２は、段付円筒状で、ハウジング１０の外径側案内筒部１９と段付円筒部２０との間に、軸方向の変位を可能に配置されている。軸受ガイド１２は、軸方向片側のガイド側小径筒部５０と、軸方向他側のガイド側大径筒部５１と、ガイド側小径筒部５０の軸方向他側の端部とガイド側大径筒部５１の軸方向片側の端部とを接続する、円輪状のガイド側接続部５２とを備える。

ガイド側小径筒部５０は、ハウジング１０の段付円筒部２０の小径筒部３１に、軸方向の変位を可能に外嵌されている。このために、ガイド側小径筒部５０は、軸方向他側部分に、全周にわたって径方向内方に突出した内向凸部５３を有し、該内向凸部５３の内周面に、径方向外方に凹んだ凹溝５４を有する。そして、ガイド側小径筒部５０を、小径筒部３１に緩く（内向凸部５３の内周面と、小径筒部３１の外周面との間に隙間を介在させた状態で）外嵌するとともに、凹溝５４に装着（係止）したＯリング５５を、凹溝５４の底面と小径筒部３１の外周面との間で弾性的に挟持している。

ガイド側大径筒部５１は、ハウジング１０の外径側案内筒部１９に、軸方向の変位を可能に内嵌されている。このために、ガイド側大径筒部５１は、軸方向他側部分に、全周にわたって径方向外方に突出した外向凸部５６を有し、該外向凸部５６の外周面に、径方向内方に凹んだ凹溝５７を有する。そして、ガイド側大径筒部５１を、外径側案内筒部１９に緩く（外向凸部５６の外周面と、外径側案内筒部１９の内周面との間に隙間を介在させた状態で）内嵌するとともに、凹溝５７に装着（係止）したＯリング５８を、凹溝５７の底面と外径側案内筒部１９の内周面との間で弾性的に挟持している。

上述のように、本例のクラッチレリーズ装置７では、ガイド側小径筒部５０の凹溝５４の底面と小径筒部３１の外周面との間にＯリング５５を弾性的に挟持するとともに、ガイド側大径筒部５１の凹溝５７の底面と外径側案内筒部１９の内周面との間にＯリング５８を弾性的に挟持している。これにより、軸受ガイド１２を、ハウジング１０の外径側案内筒部１９と段付円筒部２０との間に、軸方向の変位を可能に配置するとともに、ウォーム減速機１１およびカム装置１３が配置された空間内の充填したグリースの漏洩を防止している。

カム装置１３は、ウォームホイール３８と、軸受ガイド１２のガイド側接続部５２との間に配置され、ウォームホイール３８の回転に基づいて、軸方向寸法を拡縮させるものである。カム装置１３は、駆動側カム４６と、被駆動側カム６０と、複数個（図示の例では３個）の転動体６１とを備える。

駆動側カム４６は、ウォームホイール３８に対して支持固定され、軸方向片側面に、周方向に関する凹凸部である駆動側カム面６２を有する。駆動側カム面６２は、複数個（図示の例では３個）の駆動側カム部８０を備える。駆動側カム部８０のそれぞれは、軸方向に関する高さが最も低い（駆動側カム面６２のうちで、軸方向に関して最も他側に位置する部分、すなわちカム装置１３の軸方向寸法を最も短くした状態で転動体６１が接触する）底部６６と、軸方向に関する高さが最も高い（駆動側カム面６２のうちで、軸方向に関して最も片側に位置する部分、すなわちカム装置１３の軸方向寸法を最も長くした状態で転動体６１が接触する）頂部８１と、底部６６と頂部８１とを連続する傾斜面部８２とを備える。

駆動側カム４６は、軸方向片側面に駆動側カム面６２を有するカム本体６３と、該カム本体６３の軸方向他側面の径方向外側部分から軸方向他方に突出したカム側円筒部４７と、カム本体６３の軸方向他側の端部外周面から径方向外方に突出した円輪状のカム側フランジ部６５とを備える。カム本体６３の軸方向他側面と、カム側フランジ部６５の軸方向他側面とは、入力軸２の中心軸に直交する同一の平面上に存在している。本例では、カム本体６３の軸方向他側面を、支持軸受４５の外輪４９の軸方向片側面に突き当てるとともに、カム側フランジ部６５の軸方向他側面を、ウォームホイール３８のハブ４１のうちのホイール側フランジ部４４の軸方向片側面に突き当てた状態で、カム側円筒部４７を、外輪４９の外周面とホイール側フランジ部４４の内周面との間に挟持している。このような構成により、駆動側カム４６は、ウォームホイール３８に対し支持固定されている。

なお、ハウジングの外径側案内筒部および軸受ガイドの大径側筒部を配置するスペースを確保できれば、駆動側カムを、カム側フランジ部を省略して、カム本体と、該カム本体の軸方向他側面の径方向中間部から軸方向他方に突出したカム側円筒部とから構成することもできる。この場合、カム本体の軸方向他側面の径方向内側部分を、支持軸受の外輪の軸方向片側面に突き当てるとともに、カム本体の軸方向他側面の径方向外側部分を、ウォームホイールのハブのうちのホイール側フランジ部の軸方向片側面に突き当てる。

本例では、駆動側カム４６をウォームホイール３８に支持固定した状態で、駆動側カム面６２のうちで軸方向に関する高さが最も低い（最も軸方向他側に位置する）底部６６が、ウォームホイール３８のギヤ部４２の軸方向片側の端面４２ａと軸方向他側の端面４２ｂとの間に位置している。より具体的には、本例では、駆動側カム面６２のうち、傾斜面部８２の周方向中央位置が、ウォームホイール３８のギヤ部４２の軸方向片側の端面４２ａよりも軸方向他側に位置し、頂部８１が、ウォームホイール３８のギヤ部４２の軸方向片側の端面４２ａよりも軸方向片側に位置している。換言すれば、本例では、駆動側カム面６２のうちの軸方向他側部分が、ウォームホイール３８の外周面に配置されたホイール歯４０と径方向に重畳している。ただし、駆動側カム面６２全体を、ウォームホイール３８の外周面に配置されたホイール歯４０と径方向に重畳させることもできる。要するに、ウォームホイール３８の軸方向片側面の径方向内側部分に、ウォームホイール３８の軸方向片側面と内周面とに開口する、断面矩形の切り欠き部８３を全周にわたって設け、該切り欠き部８３の内径側に、駆動側カム面６２の少なくとも一部が配置されるようにしている。なお、切り欠き部８３の軸方向寸法（カム本体６３の軸方向片側面とカム側フランジ部６５の軸方向片側面との間の間隔）は、例えば３０ｍｍ以下とすることができる。

被駆動側カム６０は、軸方向他側面に、周方向に関する凹凸部である被駆動側カム面６７を有し、軸方向片側面を、軸受ガイド１２のガイド側接続部５２の軸方向他側面の径方向外側部分に突き当てている。

転動体６１は、円柱状のローラであって、駆動側カム面６２と被駆動側カム面６７との間に、それぞれの中心軸を放射方向に向けるようにして、保持器６８により保持された状態で挟持されている。

本例では、カム装置１３は、図６（Ａ）に示すように、駆動側カム面６２の底部６６と、被駆動側カム面６７のうちで軸方向に関する高さが最も低い（最も軸方向片側に位置する）底部とを、軸方向に対向させた中立状態（初期状態）から、図６（Ｂ）に示すように、駆動側カム４６を、被駆動側カム６０に対して所定方向（図６の左方向）に相対回転させると、転動体６１が、駆動側カム面６２および被駆動側カム面６７のうちで、軸方向に関する高さの高い側に向けてそれぞれ転動する。この結果、図６（Ｂ）に示すように、被駆動側カム６０が、軸方向に関して駆動側カム４６から離れる方向（軸方向片側）に並進移動する。これに対し、図６（Ｂ）に示した状態から、駆動側カム４６を、被駆動側カム６０に対し、前記所定方向とは反対方向（図６の右方向）に相対回転させると、転動体６１が、駆動側カム面６２および被駆動側カム面６７のうちで、軸方向に関する高さの低い側に向けてそれぞれ転動する。この結果、図６（Ａ）に示すように、被駆動側カム６０が、軸方向に関して駆動側カム４６に近づく方向（軸方向片側）に並進移動する。このように、本例のカム装置１３は、駆動側カム４６を被駆動側カム６０に対して相対回転させることで、この被駆動側カム６０を軸方向に並進移動させる（駆動側カム４６に対し遠近動させる）ことができる。

レリーズ軸受１４は、外周面に深溝型の内輪軌道を有する内輪６９と、内周面にアンギュラ型の外輪軌道を有する外輪７０と、外輪軌道と内輪軌道との間に保持器７１により保持された状態で転動自在に設けられた複数個の玉７２とを備えた、玉軸受である。図示の例では、内輪軌道として深溝型のものを、外輪軌道としてアンギュラ型のものを、それぞれ使用している。このため、レリーズ軸受１４は、ラジアル荷重に加えて、スラスト荷重（外輪７０に加わる図１、図２および図３の右向きのスラスト荷重）を支承可能である。このようなレリーズ軸受１４のうち、内輪６９は、軸受ガイド１２のガイド側小径筒部５０に外嵌固定されている。このため、内輪６９（レリーズ軸受１４全体）は、ハウジング１０の小径筒部３１に対し、相対回転不能に、かつ、軸方向に関する相対変位を可能に支持されている。これに対し、外輪７０は、円輪状の押圧板７３を介して、ダイヤフラムばね６の中央部に接触している。このため、外輪７０は、ダイヤフラムばね６と一体的に回転する。

トルクセンサ１５は、入力軸２に入力された実トルクを測定するためのもので、全体が円環状に構成され、入力軸２の周囲に配置されている。具体的には、本例では、トルクセンサ１５は、ハウジング１０の中径筒部２９の内周面に内嵌するとともに、軸方向他側面を、ハウジング１０の大径筒部２７の内周面に圧入されたカラー７４により抑え付けることにより、入力軸２の周囲に支持されている。また、トルクセンサ１５は、その検出部を、入力軸２の被検出部である外周面に近接対向させている。本例では、トルクセンサ１５は、ブリッジ回路を構成する複数のコイル層を備えた磁歪式のトルクセンサであり、入力軸２により伝達しているトルクの大きさおよび方向を、入力軸２に生じる逆磁歪効果を利用して測定する。このため、入力軸２は、被検出部を含む一部または全部が、磁歪特性を有する材料により造られている。

ただし、トルクセンサ１５としては、磁歪式のものに限らず、例えば２点間のねじれ位相のずれを検出する位相差式などの各種方式のものを採用できる。位相差式のトルクセンサを利用する場合には、入力軸２のうち軸方向に離隔した２個所位置に１対のエンコーダを取り付け、かつ、それぞれの検出部をエンコーダの被検出部に対向させるように１対のトルクセンサをハウジング１０などに取り付ける。そして、１対のトルクセンサの出力信号の位相差に基づいて入力軸２に入力されるトルクの大きさおよび方向を検出する。また、トルクセンサ１５の取付位置に関しても、中径筒部２９の内周面に限定されず、例えば段付円筒部２０の大径筒部２７やその他の部分に対して取り付けることもできる。

また、本例のクラッチレリーズ装置７は、被駆動側カム６０を軸方向他側に向けて弾性的に付勢する付勢ばね７５をさらに備える。このために、被駆動側カム６０を、カム装置１３の内径側に配置したガイド筒７６の円筒部７７の軸方向片側の端部に、圧入や溶接により相対回転不能に外嵌固定している。また、ガイド筒７６の円筒部７７の軸方向他側の端部から径方向内方に突出した内向フランジ部７８の内周面に形成された雌スプライン部を、ハウジング１０の中径筒部２９の外周面に形成された雄スプライン部に対し、スプライン係合させている。そして、軸受ガイド１２のガイド側接続部５２の軸方向他側面と、ガイド筒７６の内向フランジ部７８の軸方向片側面である段部７９との間に、付勢ばね７５を弾性的に挟持している。

本例では、付勢ばね７５により、被駆動側カム６０を軸方向他側に向けて弾性的に付勢することにより、駆動側カム面６２と転動体６１と被駆動側カム面６７との間にがたつき（位相ずれ）が生じることを防止できて、カム装置１３の機能を保証することができる。また、レリーズ軸受１４を、ダイヤフラムばね６に対して常に押し付けることができるため、レリーズ軸受１４およびクラッチレリーズ装置７に、衝撃荷重が入力されることを防止することもできる。なお、付勢ばね７５による付勢力の大きさは、好ましくは、ダイヤフラムばね６を変形（または移動）させない程度とする。また、本例では、付勢ばね７５を、カム装置１３の径方向内側に配置しているため、付勢ばね７５を設けた場合にも、クラッチレリーズ装置７の軸方向全長が大きくなることを防止できる。

さらに、本例では、付勢ばね７５として、波形に湾曲した帯状の金属素材を、らせん状に巻き回してなる、コイルドウェーブスプリングを使用している。したがって、付勢ばね７５の軸方向寸法を抑えつつ、該付勢ばね７５の弾力を十分確保することができる。

本例のクラッチ装置１を、接続状態から切断状態に切り換える際には、電動モータ９の出力軸を回転駆動することにより、ウォーム減速機１１のウォーム３７を介して、ウォームホイール３８を所定方向に回転させる。これにより、駆動側カム４６を、被駆動側カム６０に対して所定方向に相対回転させることで、被駆動側カム６０を軸方向片側に向けて並進移動させる。このようにして、被駆動側カム６０を軸方向片側に向けて並進移動させることにより、軸受ガイド１２およびレリーズ軸受１４を介して、押圧板７３により、ダイヤフラムばね６の中央部を軸方向片側に向けて押圧する。この結果、プレッシャプレート５がクラッチディスク４から退避する方向に移動し、フライホイール３とクラッチディスク４との接続が断たれる。

これに対し、クラッチ装置１を、切断状態から接続状態に切り換える際には、電動モータ９の出力軸を、クラッチ装置１を切断状態に切り換える際とは逆方向に回転駆動することにより、ウォームホイール３８を所定方向とは逆方向に回転させる。これにより、駆動側カム４６を、被駆動側カム６０に対して所定方向とは逆方向に相対回転させることで、被駆動側カム６０を軸方向他側に向けて並進移動させる。このようにして、被駆動側カム６０を軸方向他側に向けて並進移動させることで、押圧板７３により、ダイヤフラムばね６の中央部を軸方向片側に向けて押圧する押圧力を減少させる。この押圧力がダイヤフラムばね６の発揮する弾力よりも小さくなると、この弾力に基づいて、軸受ガイド１２、レリーズ軸受１４および押圧板７３が軸方向他側に移動する（押し戻される）とともに、プレッシャプレート５がクラッチディスク４に押し付けられ、フライホイール３とクラッチディスク４とが接続される。

本例のクラッチ装置１では、上述のような電動式のクラッチレリーズ装置７を使用しているため、クラッチ制御の自動化を図れるだけでなく、装置全体の軽量化および小型化を図るとともに、油漏れを防止することができる。

すなわち、本例のクラッチレリーズ装置７は、電気的に作動する電動モータ９によりカム装置１３を駆動することで、レリーズ軸受１４を軸方向に並進移動させ、ダイヤフラムばね６を軸方向に押圧し、クラッチ装置１の断接状態を切り換えることができる。要するに、電気的にクラッチ装置１の断接制御を行えるため、クラッチ装置１の断接制御の自動化を図ることができる。このため、イージードライブ化を図れるとともに、コースティング走行を積極的に採用することによる低燃費化（燃費向上）を実現することもできる。さらに、本例のクラッチレリーズ装置７によれば、特開２００８－１０１６４３号公報および特開２０１０－９１０４３号公報に記載された構造で必要であった、オイルリザーバ、複雑な油圧配管、および、シリンダ（レリーズシリンダ、コンセントリックスレーブシリンダ）などの油圧関連部品を不要にできるとともに、レリーズフォークを不要にできる。したがって、クラッチレリーズ装置７全体の軽量化および小型化を図れる。しかも、本例では、クラッチ装置１の断接制御（係脱制御）を、電気的に行え、油を使用しなくて済むため、油漏れの問題が生じることも防止できる。

また、本例のクラッチレリーズ装置７では、電動モータ９の回転トルクを、歯車伝達機構およびウォーム減速機１１により増大してから、駆動側カム４６に伝達するようにしている。このため、電動モータ９として、出力トルクが小さく、かつ、小型のものを使用することができて、この面からも、クラッチレリーズ装置７全体としての小型化および軽量化を図れる。さらに、電動モータ９の設置方向に関する自由度を高めることもできて、設置スペースの小型化（省スペース化）を図ることもできる。

なお、本例のクラッチレリーズ装置７では、ウォーム減速機１１として、不可逆性（セルフロック機能）を有するものを使用するとともに、電動モータ９として、出力軸を両方向に回転可能なものを使用する。これにより、クラッチ切断状態や半クラッチ状態を、電動モータ９に通電することなく、保持できるようにしている。ただし、本発明のクラッチレリーズ装置を実施する場合、ウォーム減速機として、可逆性を有するものを使用するとともに、電動モータとして、出力軸を一方向にのみ回転可能なものを使用することもできる。

また、本例のクラッチレリーズ装置７では、ウォームホイール３８のハブ４１を、ホイール側円筒部４３と、該ホイール側円筒部４３の軸方向他側部分から径方向内方に突出したホイール側フランジ部４４とからなるものとしている。これにより、カム本体６３の軸方向片側面に形成された駆動側カム面６２の底部６６を、ウォームホイール３８のギヤ部４２の軸方向片側面よりも軸方向他側に位置させている。さらに、これに合わせて、ハウジング１０のうち、軸受ガイド１２のガイド側大径筒部５１を軸方向に関する相対変位を可能に内嵌する外径側案内筒部１９の軸方向他側部分を、ウォームホイール３８のホイール側円筒部４３の軸方向片側部分と径方向に重畳させている。

したがって、本例では、クラッチレリーズ装置７全体としての軸方向寸法の増大を抑えつつ、ウォームホイール３８のホイール歯４０の軸方向に関する幅寸法を確保するとともに、駆動側カム４６に対する被駆動側カム６０の軸方向に関するストローク（駆動側カム４６に対して被駆動側カム６０が軸方向に相対変位可能な量）を十分に確保することができる。このため、クラッチ装置１を、エンジンルーム内のトランスミッションとエンジンとの間部分のように、設置スペースの軸方向寸法が限られる部分に配置した場合であっても、ホイール歯４０の幅寸法を確保できるので、ウォーム３７とウォームホイール３８との間で大きなトルクを伝達することができ、かつ、カム装置１３の軸方向寸法の拡縮量を十分確保することができて、クラッチ締結力を十分大きくすることができる。

また、本例のクラッチレリーズ装置７は、入力軸２に入力された実トルクを検出可能なトルクセンサ１５を備える。このため、クラッチ装置１の断接制御を高い精度で行うことができる。この理由について、以下で説明する。

電動モータを備えるクラッチレリーズ装置において、クラッチ装置の断接制御を行う場合、レリーズ軸受の軸方向位置（ストローク）を把握するために、レリーズ軸受の軸方向位置を直接測定するための位置センサや、レリーズ軸受の軸方向位置を電動モータの回転数から推定するための回転センサを、別途設けることが考えられる。

しかしながら、クラッチ装置のダイヤフラムばねの荷重とたわみ量との関係には、ヒステリシスが存在するため、ダイヤフラムばねのたわみ量に影響するレリーズ軸受の軸方向位置と、トランスミッションの入力軸に入力される実トルクとの間には、図７に示すような関係がある。このため、レリーズ軸受の軸方向位置に関する情報をクラッチ装置の断接制御に利用した場合、クラッチ装置の断接制御を精度良く実行することが難しい場合がある。つまり、クラッチ装置を、クラッチ接続状態と、半クラッチ状態と、クラッチ切断状態との間で適切に切り替えることが難しい場合がある。さらに、回転センサを利用する場合には、電動モータの体格が大きくなり、電動モータをミッションケース内に収めることが難しい場合がある。

さらに、クラッチ装置１の断接制御を自動で行う車両では、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）により、アクセルペダルの踏み込み量や車速情報などから車両の走行状態や運転者の操作状況を判定し、予め設定したクラッチ締結特性をもとに、レリーズ軸受の軸方向位置を制御し、エンジンの出力制御やエンスト防止制御を行うことが考えられる。ただし、図７に示したように、レリーズ軸受の軸方向位置からトルクを一義的に求められないため、トルクの推定値にある程度のマージンを加えた値を利用して、エンジンの出力制御やエンスト防止制御を行う必要がある。このため、エンジンの出力制御やエンスト防止制御に関して、十分に精度の高い制御を行うことが難しくなる。

これに対し、本例のクラッチ装置１では、図示しないＥＣＵにより、トルクセンサ１５によって検出した入力軸２の実トルクに基づき、クラッチ装置１の断接状態を目標とする状態に調節すべく、電動モータ９の出力軸を回転駆動する。これにより、レリーズ軸受１４の軸方向に関する変位量を調節し、クラッチ装置１を、クラッチ接続状態と、半クラッチ状態と、クラッチ切断状態との間で相互に切り替えるようにしている。したがって、本例のクラッチ装置１によれば、レリーズ軸受１４の軸方向位置に基づきクラッチ装置１を制御する場合に比べて、クラッチ装置１の断接制御を精度良く行うことができる。また、本例では、レリーズ軸受１４の軸方向位置を検出するための位置センサや回転センサを不要にすることもできるため、コスト低減を図れるとともに、クラッチレリーズ装置７の装置全体の小型化および軽量化を図ることもできる。さらに、ＥＣＵは、実トルク情報からクラッチ装置１の半クラッチ位置を学習することもできる。

また、ＥＣＵは、トルクセンサ１５により検出した実トルク情報に基づいて、エンジンの出力制御を行う。具体的には、ＥＣＵは、車両の速度を検出する車速センサの出力信号、および、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサの出力信号などに、トルクセンサ１５により検出した実トルク情報を加えて、エンジンを制御する。つまり、ＥＣＵは、入力軸２に入力されているトルクの大きさを考慮して、エンジンが備える燃料噴射装置およびスロットルバルブなどを制御し、燃料の噴射量および噴射のタイミング、並びに、気筒内に供給する空気量を調整する。例えば、ＥＣＵは、入力軸に入力されているトルクが十分に小さい場合に、燃料の噴射量を少なく抑える。このように、本例では、入力軸２に入力される実トルク情報を利用して、エンジンの出力制御を行うため、トルクの推定値にマージンを加えた値を利用して制御する場合に比べて、精度の高い制御を行うことができる。したがって、エンジンの燃費を十分に向上させることができる。

しかも、ＥＣＵは、上述したクラッチ装置１の断接制御（レリーズ軸受１４のストローク制御）とエンジンの出力制御とを協調して行い、エンスト防止制御を行う。つまり、ＥＣＵは、クラッチ装置１の断接制御とエンジンの出力制御とを、共通の実トルク情報を利用して制御することで、エンジンの回転数とクラッチ装置１の断接状態とを関連付けて制御し、急激なトルク変動が生じないようにして、エンストの防止を図る。したがって、エンスト防止制御に関しても、精度の高い制御を行うことができる。

なお、本例のクラッチ装置１を搭載した車両によれば、所定の条件を満たした場合に車輪に自動的に制動力を付与する自動ブレーキ制御を実行した場合に、前記車両を早期に停止させることができる。すなわち、前記車両は、車速センサの出力信号や、前記車両の周囲の状況を検知するためのレーダやカメラなどの障害物検出センサの出力信号に基づいて、前記車両が障害物に衝突する可能性があると判定した場合には、運転者によるブレーキペダルの操作がなくても、ＥＣＵによる制御信号に基づき、図示しないブレーキアクチュエータを作動させて、駆動輪を含む車輪に自動的に制動力を付与する自動ブレーキ制御を行う。特に本例のクラッチ装置１を搭載した車両では、このような自動ブレーキ制御とクラッチ装置１の断接制御とを協調して行う。具体的には、ＥＣＵは、緊急ブレーキ時又はパニックブレーキ時など、自動ブレーキ制御を実行する際に、レリーズ軸受１４のストローク制御を同時に行い、クラッチ装置１をクラッチ切断状態に切り替える。これにより、エンジンの駆動力が駆動輪に伝達されるのを防止できるため、前記車両を早期に停止させることが可能になる。

１ クラッチ装置
２ 入力軸
３ フライホイール
４ クラッチディスク
５ プレッシャプレート
６ ダイヤフラムばね
７ クラッチレリーズ装置
８ クラッチカバー
９ 電動モータ
１０ ハウジング
１１ ウォーム減速機
１２ 軸受ガイド
１３ カム装置
１４ レリーズ軸受
１５ トルクセンサ
１６ フロントケース
１７ ホイール収容部
１８ ウォーム収容部
１９ 外径側案内筒部
２０ 段付円筒部
２１ａ、２１ｂ 側板部
２２ 接続筒部
２７ 大径筒部
２８ 外径側接続部
２９ 中径筒部
３０ 内径側接続部
３１ 小径筒部
３２ 第１ハウジング素子
３３ 第２ハウジング素子
３４ 第１フランジ片
３５ 第２フランジ片
３６ ボルト
３７ ウォーム
３８ ウォームホイール
３９ ウォーム歯
４０ ホイール歯
４１ ハブ
４２ ギヤ部
４２ａ 軸方向片側の端面
４２ｂ 軸方向他側の端面
４３ ホイール側円筒部
４４ ホイール側フランジ部
４５ 支持軸受
４６ 駆動側カム
４７ カム側円筒部
４８ 内輪
４９ 外輪
５０ ガイド側小径筒部
５１ ガイド側大径筒部
５２ ガイド側接続部
５３ 内向凸部
５４ 凹溝
５５ Ｏリング
５６ 外向凸部
５７ 凹溝
５８ Ｏリング
６０ 被駆動側カム
６１ 転動体
６２ 駆動側カム面
６３ カム本体
６５ カム側フランジ部
６６ 底部
６７ 被駆動側カム面
６８ 保持器
６９ 内輪
７０ 外輪
７１ 保持器
７２ 玉
７３ 押圧板
７４ カラー
７５ 付勢ばね
７６ ガイド筒
７７ 円筒部
７８ 内向フランジ部
７９ 段部
８０ 駆動側カム部
８１ 頂部
８２ 傾斜面部
８３ 切り欠き部

Claims (5)

1. 電動モータと、
   前記電動モータにより回転駆動され、外周面にウォーム歯を有するウォーム軸、および、外周面に前記ウォーム歯と噛合するホイール歯を有するウォームホイールを含むウォーム減速機と、
   前記ウォームホイールに対し支持固定されるとともに、軸方向片側面に駆動側カム面を有する駆動側カム、前記駆動側カム面に対向する軸方向他側面に被駆動側カム面を有する被駆動側カム、および、前記駆動側カム面と前記被駆動側カム面との間に転動自在に配置された複数個の転動体を含むカム装置と、
   トランスミッションの入力軸の周囲に、該入力軸に対する軸方向の相対変位を可能に支持され、前記被駆動側カムにより軸方向に押圧されるのに伴い、ダイヤフラムばねを押圧するレリーズ軸受と、を備え、
   前記駆動側カム面のうち、軸方向に関する高さが最も低い底部が、軸方向に関して、前記ホイール歯の軸方向片側の端面と軸方向他側の端面との間に位置しており、
   前記ウォームホイールは、外周面に、前記ホイール歯を直接または他の部材を介して形成したホイール側円筒部、および、該ホイール側円筒部の軸方向中間部または軸方向他側部分から径方向内方に突出したホイール側フランジ部を有しており、
   軸方向他側部分の外周面が、前記ホイール側円筒部の軸方向片側部分の内周面に対向するように配置された外径側案内筒部を有するハウジングと、
   前記レリーズ軸受を外嵌するガイド側小径筒部、該ガイド側小径筒部の軸方向他側の端部から径方向外方に折れ曲がるとともに、軸方向他側面を前記被駆動側カムの軸方向片側面に突き当てたガイド側接続部、および、該ガイド側接続部の径方向外側の端部から軸方向他側に向けて折れ曲がるとともに、前記外径側案内筒部に対し、軸方向の変位を可能に内嵌されたガイド側大径筒部を有する軸受ガイドと、をさらに備える、
   クラッチレリーズ装置。
2. 前記ウォームホイールを、前記入力軸の周囲に該入力軸に対する相対回転を自在に支持する支持軸受をさらに備え、
   前記駆動側カムが、軸方向片側面に前記駆動側カム面を有するとともに、軸方向他側面を、前記ホイール側フランジ部の軸方向片側面、および／または、前記支持軸受の軸方向片側面に突き当てたカム本体、および、該カム本体の軸方向他側面から軸方向他方に突出し、前記ホイール側フランジ部の内周面と前記支持軸受の外周面との間に挟持されるカム側円筒部を含む、
   請求項１に記載のクラッチレリーズ装置。
3. 前記カム本体は、軸方向他側面を前記支持軸受の軸方向片側面に突き当てており、
   前記カム側円筒部は、前記カム本体の軸方向他側面の径方向外側の端部から軸方向他方に突出しており、
   前記駆動側カムが、前記カム本体の外周面の軸方向他側の端部から径方向外方に突出し、軸方向他側面を前記ホイール側フランジ部の軸方向片側面に突き当てたカム側フランジ部をさらに含む、
   請求項２に記載のクラッチレリーズ装置。
4. 前記被駆動側カムに対し支持固定され、軸方向片側を向いた段部を有するガイド筒部と、
   前記段部と前記ガイド側接続部の軸方向他側面との間に挟持されたコイルドウェーブスプリングとをさらに備える、請求項１～３のうちの何れか１項に記載のクラッチレリーズ装置。
5. 前記入力軸の周囲に配置され、前記入力軸に入力された実トルクを検出するトルクセンサをさらに備え、
   前記トルクセンサの少なくとも一部が、前記ウォームホイールと径方向に重畳する位置に配置されている、
   請求項１～４のうちの何れか１項に記載のクラッチレリーズ装置。

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